Автоматична магнітна пружина

1. Автоматична магнітна пружина, що містить розташовані співвісно і встановлені з можливістю взаємного переміщення і взаємодії магнітні елементи, які утворюють магнітний ланцюг, один з магнітних елементів частково або повністю охоплює внутрішній магнітний елемент, виготовлений гз намагніченого магнітотвердого матеріалу, яка відрізняється тим, що вказані магнітні елементи виконані у вигляді двох циліндричних секторів, встановлених на спільній осі з можливістю повороту один відносно одного, охоплювальний елемент є магнітопроводом, виконаний з магнітом'я кого матеріалу і має паз, в якому встановлений внутрішній елемент, жорстко закріплений на спільній осі, з'єднаній з робочим органом, наприклад важелем, при цьому намагніченість внутрішнього елементу виконана поперек напрямку його руху відносно охоплювального елементу. 2. Пружина за п. 1, яка відрізняється тим, що магнітні елементи розміщені в немагнітний циліндричний корпус, закритий з торців, принаймні, однією кришкою. 3. Пружина за п. 2, яка відрізняється тим, що спільна вісь встановлена на підшипниках. 4. Пружина за будь-яким з пп. 1-3, яка відрізняється тим, що як магнітотвердий матеріал використано сплави типу Nd-Fe-B або Sm-Co. Корисна модель відноситься до машинобудівної галузі, транспортних засобів, приладобудування, будівництва і може бути використана в техніці гасіння механічних коливань. Відома магнітна пружина, що входить до складу магнітної дверної засувки [1]. Пружина містить рухому частину, яка включає постійний магніт, який ковзає у кожусі, встановленому на стулці дверей. Магніт лідпружинений плоскою пружиною. Полюси магніту притягуються до виконаної з магнітного матеріалу нерухомої упорної пластини, що служить якорем і закріплена на рамі. Упорна пластина встановлена на двох стержнях і лідлружинена спіральними пружинами. Недостатком цієї конструкції являється її недостатня надійність, зв'язана з недовговічністю механічних пружин і неможливість використання її як демпферного пристрою або гасителя механічних коливань. Крім того, даний пристрій починає працювати як магнітна пружина лише ЛГСЛЯ подачі вручну постійного магніту до пластини на відстань магнітної взаємодії обох частин. магнітів) і можуть служити демпферами. Однак такі пружини не забезпечують рівномірного гасіння коливань на всій ділянці демпфування. Крім того, вони не можуть бути використані як приводи автоматичних закривачів стулок, в тому числі Із забезпеченням фіксації стулок у відкритому положенні. Відомий також пружинний пристрій, який може працювати як пружина розтягу або демпфер, використовуючи сили магнітної взаємодії [5]. Такий пристрій включає в себе закриту з одного торця дном із магнітом'якого матеріалу пустотілу колону, в яку вставлений сердечник, набраний із дискових постійних магнітів. На виступаючий з колони край сердечника надітий магнітом'який полюсний наконечник. Гільзу колони утворюють кілька кільцевих постійних магнітів. Колона і сердечник намагнічені вздовж своєї осі, але в протилежних напрямках. В залежності від напрямку намагніченості сердечник може втягуватися всередину колони, або виштовхуватися з неї. Недоліком такої пружини являються змінні за величиною сили взаємодії між колоною і сердечником, які збільшуються із ступенем занурення сердечника в колону. Крім того, така пружина складна за своєю конструкцією, Навіть при масовому виробництві її вартість залишається високою, тому що визначається, в основному, високою вартістю постійних магнітів колони. Відомі магнітні пружини, що містять співвісно встановлені нерухому і рухому частини, кожна з яких має постійні магніти, направлені однойменними полюсами назустріч один до одного [2, 3, 4]. Такі конструкції магнітних пружин базуються на використанні сил магнітного опору (відштовхування Найбільш близькою за технічною суттю до ко 959 рисної моделі, що пропонується, є магнітна пружина, що містить пустотілий постійний магніт з кількох циліндричних секторів І всередині нього постійний магніт у вигляді стержня [6]. Зовнішній магніт намагнічений у радіальному напрямку і має полюси на внутрішній і зовнішній циліндричних поверхнях, а внутрішній магніт намагнічений в осьовому напрямку з полюсами на торцях, причому на нижньому торці розташований полюс, однойменний з полюсом на зовнішній поверхні зовнішнього магніту, а на верхньому торці - полюс, однойменний з полюсом на внутрішній поверхні зовнішнього магніту. Недоліками цієї пружини є її висока вартість, не постійна сила взаємодії між зовнішнім і внутрішнім магнітами при роботі пристрою. Крім того, у випадку використання пружини, як автоматичного магнітного закривана стулки, неможливість фіксації відкритого положення стулки. Задачею, на вирішення якої спрямована корисна модель, є розробка простої ефективної і дешевої конструкції магнітної пружини з більшими функціональними можливостями і підвищеною стабільністю роботи. Створена конструкція автоматичної магнітної пружини шляхом нового виконання І розташування магнітних елементів дозволяє одержати технічний результат, який полягає в спрощенні конструкції пристрою, підвищенні технологічності його виготовлення, ККД і стабільності роботи, зниженні собівартості. Крім того, розширені функціональні можливості пружини: при використанні її для автоматичного закривання стулки вона дозволяє надійно фіксувати стулку у відкритому положенні. Для досягнення вказаного технічного результату, у відомій магнітній пружині, що містить розташовані співвісно і встановлені з можливістю взаємного переміщення і взаємодії магнітні елементи, які утворюють магнітний панцюг, один з магнітних елементів частково або повністю охоплює інший, причому внутрішній елемент виконаний із намагніченого магнітотвердого матеріалу, згідно з корисною моделлю, що пропонується, вказані магнітні елементи виконані у вигляді двох циліндричних секторів, встановлених на спільній осі з можливістю повороту один відносно одного, охоплювальний елемент є магнітспроводом, виконаним з магнітом'якого матеріалу, і має паз, в якому встановлений внутрішній елемент, жорстко закріплений на спільній осі, з'єднаній з робочим органом, наприклад важелем, при цьому намагніченість внутрішнього елементу виконана поперек напрямку його руху відносно охоплювального елементу. Якщо така магнітна пружина не входить у склад якогось приладу або вузла, а виготовляється як окремий виріб, то її магнітні елементи можуть бути розміщені у немагнітному циліндричному корпусі, закритому з торців однією або двома кришками. У цьому випадку для зменшення опору тертя спільна вісь встановлюється на підшипниках. Порівняльний аналіз запропонованого технічного рішення з прототипом дозволяє зробити висновок, що магнітна пружина, яка пропонується, відрізняється від відомої наявністю нових конструкцій магнітних елементів, їхнім взаємним розташуванням і переміщенням, а також напрямком намагнічення магнітного елементу, що є постійним маг нітом. В доступних джерелах інформації не знайдено описів відомих рішень, які характеризуються сукупністю ознак запропонованої корисної моделі. Таким чином, запропонована конструкція відповідає критерію корисної моделі "новизна". Суть корисної моделі пояснюється кресленнями: на фіг.1 показаний загальний вигляд автоматичної магнітної пружини в розрізі по осі; на фіг. 2 зображений радіальний переріз магнітних елементів; на фіг. З і 4 показані магнітні елементи у зборі і їх осьовий переріз із зазначенням полюсів постійного магніту; на фіг. 5-8 зображені радіальні перерізи магнітних елементів при їхніх різних положеннях один відносно одного: початкове, робоче, критичний стан, фіксація відкритої стулки. Автоматична магнітна пружина (фіг. 1 і 2) включає два магнітні елементи, виконані у вигляді циліндричних секторів, один з яких охоплює інший. Зовнішній магнітний елемент виготовлений з магнітом'якого матеріалу і являється магнітопроводом 1. Цей магнітний елемент має паз 2 у формі циліндричного сектора (див. фіг. 4), в якому встановлений із зазором внутрішній магнітний елемент З, виконаний з магнітотвердого матеріалу І намагнічений. Таким чином, елемент 3 є постійним магнітом. Внутрішній магнітний елемент має форму напівциліндра, повторює форму і відповідає розмірам паза магнітолроводу 1 і шарнірно з'єднаний Із зовнішнім магнітним елементом віссю 4. При цьому, вісь з постійним магнітом з'єднана жорстко, наприклад напресовкою, а у вушках 5 магнітопровода 1 (див. фіг. З і 4) легко обертається. Таким чином, магнітні елементи розташовані співвісно, встановлені з можливістю взаємного переміщення та взаємодії і утворюють магнітний ланцюг. Оскільки постійний магніт під впливом дії магнітного поля в процесі роботи втягується в паз магнітопроводу у різній мірі, залежно від конструкції пристрою, в якому застосовується така магнітна пружина, то він буде охоплюватися магнітопроводом частково або повністю і магнітні елементи будуть постійно взаємодіяти між собою. У випадку, коли пружина буде переходити у режим фіксації стулки у відкритому положенні, постійний магніт буде повністю виведений з пазу магнітопровода. Але таке взаємне положення елементів магнітного ланцюга нестійке, тому можна вважати, що така конструкція магнітної пружини працює автоматично. Кінець осі 4 магнітної пружини жорстко з'єднаний з робочим органом 6 (важелем, зубчастим колесом, кулачком тощо), який служить для взаємодії з пристроєм, де застосована така пружина (на кресленнях не показано). Намагніченість внутрішнього елементу (постійного магніту) виконана поперек напрямку його руху відносно охоплювального елемента (магнітопровода) з полюсами на протилежних площинах, перпендикулярних спільній осі (фіг. 4). На фіг. 1 показано варіант конструкції магнітної пружини у вигляді окремого виробу. У цьому випадку магнітні елементи разом з їхньою спільною віссю поміщені у немагнітний циліндричний корпус 7, закритий з торців кришками 8 і 9. Для зменшення опору тертя вісь 4 встановлена у ці кришки на підшипниках 10. Для закріплення магнітної пружини на нерухомій частині пристрою (наприклад рамі дверей) служить кронштейн 11. 959 ФІГ. 1 І /Г- Я \ Фіг. 2 /t-я 0 Фіг. З _ V — . Фіг. 4 1 959 Роботу магнітної пружини можна пояснити, наприклад при використанні П як приводу автоматичного магнітного закривана стулки дверей При цьому застосуванні пружина працює таким чином У початковому положенні стулки (зачинено) постійний магніт 3 втягнений у паз магнітопроводу 1 і утримується там магнітними силами взаємодії елементів магнітного ланцюга (фіг 5) При відкриванні стулки під впливом зовнішньої сили, більшої за величиною від максимальної сили втягування магніту в магнітопровід, зусилля передається на важіль 6 який разом з віссю 4 повертається відносно корпусу 7 на певний кут На такий же кут повертається і постійний магніт 3 відносно магнітопровода 1 При цьому постійний магніт частково виходить з пазу магнітопровода, тобто здійснюється механічна робота по накопиченню потенційної енергії магнітного поля системи постійний магніт магнітопровід Іншими словами, відбувається перетворення механічної роботи необхідної для відкривання дверей, в потенційну магнітну енергію яка спрямована на повернення магніту в початкове положення - в паз магнітопроводу При знятті зовнішньої сили тобто коли відчинену стулку відпускають постійний магніт 3 під впливом притягуваних магнітних сил повертається в паз 2 магнітопроводу При цьому вісь 4 і жорстко зв'язаний з нею важіль 6 повертаються і зачиняють стулку В цьому випадку відбувається зворотне перетворення енергії потенційна магнітна енергія системи магнітопровід-магніт трансформується в механічну роботу обертального руху При виборі матеріалу для постійного магніту необхідно мати на увазі, що для запобігання розмагнічуванню його коерцитивна сила Н с повинна бути більша добутку розмагнічуваного фактору N і залишкової індукції Вг, тобто Нс > N Вг Цій умові найбільш відповідають магнітогверді матеріали типу Nd-Fe-B, або Sm-Co з енергетичним добутком (ВН) т а *>70кДж/м 3 Принцип роботи зазначеного пристрою полягає в наступному Для того, щоб забезпечити найбільш ефективну роботу магнітної пружини, максимально використовується магнітний потік, що створюється постійним магнітом Sn, де Вг - залишкова індукція магніту, S n - площа полюсу магніту Цьому сприяє взаємне розташування і запро понована форма магнітних елементів Напрямок намагнічування обраний таким, що забезпечує утворення магнітних полюсів з найбільшою площею При цьому обертальний момент постійний в широкому інтервалі кутів повороту постійного магніту відносно магнітопроводу (приблизно від 10° до 170°) і дорівнює M m a x = (2N - N 2 )B r 2 R2h, де R - радіус сектора постійного магніту, h -товщина магніту N - розмагнічувальний фактор. Таким чином, найбільш ефективно працюють магніти плоскої Форми, тобто з великим радіусом і малою товщиною При повороті осі на кут а = 180° (фіг 7) система постійний магніт-магнітопровід знаходиться в критичному (нестійкому) стані, а при повороті осі на кут а > 180°, напрямок обертального моменту змінюється на протилежний (фіг 8) Ця властивість конструкції використовується для фіксації стулки у відчиненому положенні Запропонована автоматична магнітна пружина має невелику номенклатуру деталей, які входять у її конструкцію, проста за конструкцією, практично не потребує наладки і регулювання При використанні її як привода в автоматичному закривачі стулки, вона забезпечує, крім надійного закривання, ще й фіксацію стулки у відчиненому положенні Пристрої з такою пружиною можна встановлювати ча дверях, що відкриваються в один або обидва боки Вони компактні і не потребують догляду Крім того, при встановленні на ЗОВНІШНІХ дверях будинку, запобігають втратам тепла взимку Джерела інформації 1 Заявка ЄПВ № 0049580, кл Е05С 19/16, F24C 15/02, опубл 14 04 82 в бюл № 15 2 А с СРСР № 1188392, кл F16F 6/00, опубл ЗО 10 85 в бюл N°40 3 Патент СРСР № 1835003, кл F16F 6/00, опубл 15 08 93 в бюл №30 4 Патент РФ № 2002139, кл F16F 6/00, опубл ЗО 10 93 в бюл №39-40 5 Викл Заявка ФРН № 3126470, кл F16F 6/00, опубл 20 01 83 в бюл № З 6 Заявка Японії №56-43171, кл F16F 6/00, опубл 09 10 81 в бюл № 5-1080 - прототип 959 PoSbve стан Фіг. 5 Фіг. 6 Фіг. 7 ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 Підписано до друку / 3 . 'і* 2001 р. Формат 60x84 1 /8 Обсяг 0, 5 3 обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам. $$О УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 іг.8