Магнітна пружина

Реферат: UA 83234 U UA 83234 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузей машинобудування, транспортних засобів, приладобудування, будівництва і може бути використана в техніці гасіння механічних коливань. Відомі магнітні пружини, що містять співвісно встановлені нерухому і рухому частини, кожна з яких має постійні магніти, направлені однойменними полюсами назустріч один до одного [1, 2, 3]. Такі конструкції магнітних пружин базуються на використанні сил магнітного опору (відштовхування магнітів) і можуть служити демпферами. Однак такі пружини не забезпечують рівномірного гасіння коливань на всій ділянці демпфування. Відома також магнітна пружина, що містить пустотілий постійний магніт, що складається з кількох циліндричних секторів, і всередині нього - постійний магніт у вигляді стержня [4] 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, а також не постійна сила взаємодії між обома магнітами при роботі пристрою. Найбільш близьким за технічною суттю до корисної моделі, що пропонується, є магнітна пружина, яка може працювати як пружина розтягу або демпфер, використовуючи сили магнітної взаємодії [5] Такий пристрій містить співвісно розташовані і встановлені з можливістю поступального взаємного переміщення і взаємодії магнітні елементи які утворюють магнітний ланцюг, один із магнітних елементів має форму стакана з дном із магнітом'якого матеріалу і частково або повністю охоплює внутрішній магнітний елемент, виготовлений із намагніченого магнітотвердого матеріалу, причому охоплювальний елемент повністю виконаний із магнітом'якого матеріалу і є магнітопроводом, а намагніченість внутрішнього елемента здійснена поперек напрямку його руху відносно охоплювального елемента, який має регулятор жорсткості пружини у вигляді регульованого двостороннього клапана. Недоліком такої пружини є змінні по величині сили взаємодії між охоплюючим і внутрішнім магнітними елементами, які збільшуються із ступенем занурення сердечника в стакан охоплюючого елемента, а також менше зусилля пружини при однакових зовнішніх діаметрах. Конструкція такої магнітної пружини обмежує величину ходу L внутрішнього магнітного елемента вздовж осі і величину сили, яка протидіє стисканню пружини F. Крім того, така пружина складна за своєю конструкцією, а її вартість залишається високою. Задачею, на вирішення якої спрямована корисна модель, є розробка простої, ефективної і більш економічної конструкції магнітної пружини з покращеною стабільністю роботи при збільшенні величини ходу внутрішнього магнітного елементу L і підвищенні величини сили протидії стиску магнітної пружини F. В запропонованій корисній моделі, конструкція магнітної пружини створена шляхом нового виконання, доповнення і розташування магнітних елементів, дозволяє одержати новий технічний результат, який полягає у спрощенні конструкції пристрою та покращенні стабільності роботи і підвищенні силових характеристик протидії стиску магнітної пружини F, а також зниженні собівартості. Для досягнення цього технічного результату, у відомій магнітній пружині, що містить розташовані співвісно і встановлені з можливістю поступального взаємного переміщення і взаємодії магнітні елементи, які утворюють магнітний ланцюг, один із магнітних елементів зовнішній, має форму трубки, яка частково або повністю при його робочому переміщенні, охоплює внутрішній магнітний елемент, згідно з корисною моделлю, що пропонується, зовнішній і внутрішній елементи є постійними магнітами, причому внутрішній магнітний елемент виконаний із магнітотвердого матеріалу у формі тіла обертання з довжиною L в більше або менше довжини зовнішнього елемента Lз і має паралельну намагніченість вздовж напрямку його руху відносно зовнішнього магнітного елемента; всередину зовнішнього магнітного елемента встановлена направляюча гільза із немагнітного матеріалу довжиною, більшою за довжину внутрішнього елемента Lв, що запобігає небажаному зміщенню внутрішнього магнітного елемента у напрямках перпендикулярних напрямку руху. Крім того, всередину направляючої гільзиможе бути встановлено додатковий внутрішній магнітний елемент із магнітом'якого матеріалу у формі тіла обертання, який є магнітопроводом і приєднується своїм торцем до внутрішнього магнітного елементу для підсилення сили стиску пружини і стабілізації всієї системи в цілому. Всі елементи магнітної пружини, які знаходяться на спільній повздовжній осі, можуть виконуватись у вигляді здеформованого тіла обертання, наприклад, у формі еліпсу у поперечному розрізі. Конструкція пристрою оснащується додатковим внутрішнім елементом із магнітом'якого матеріалу який у початковому положенні повністю чи частково знаходиться 1 UA 83234 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 всередині зовнішнього магнітного елементу, що дозволяє підвищити силові характеристики протидії стиску магнітної пружини F. Порівняльний аналіз запропонованого технічного рішення з прототипом дозволяє зробити висновок, що магнітна пружина, яка пропонується, відрізняється від відомої наявністю нових конструкцій магнітних елементів, а також напрямком намагнічення магнітних елементів, що є постійними магнітами. 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 показана магнітна пружина циліндричної форми в повздовжньому осьовому розрізі по А-А та в перерізі по Б-Б. Магнітна пружина включає два магнітні елементи, які розташовані співвісно і утворюють магнітний ланцюг. Один з магнітних елементів має форму трубки 1, яка частково або повністю охоплює внутрішній магнітний елемент 2 при його робочому переміщенні, причому зовнішній і внутрішній елементи є постійними магнітами, внутрішній магнітний елемент 2 виконаний із магнітотвердого матеріалу у формі циліндра з довжиною Lв більше або менше довжини зовнішнього елемента Lз і має паралельну намагніченість вздовж напрямку його руху відносно зовнішнього магнітного елемента. З метою утримання і направлення внутрішнього магнітного елемента 2, всередину зовнішнього магнітного елемента 1 встановлена направляюча гільза 3 із немагнітного матеріалу довжиною більшою за довжину внутрішнього елемента L в. Таке конструктивне рішення дозволяє позбутися небажаного зміщення внутрішнього магнітного елементу 2 у напрямку, перпендикулярному напрямку його руху, направляти і утримувати його, навіть у крайньому положенні поза межею торця зовнішнього магнітного елементу 1. З метою підвищення ефективності роботи магнітної пружини, а саме опору силі стиску F, всередину направляючої гільзи 3 встановлено додатковий внутрішній магнітний елемент 4 із магнітом'якого матеріалу у формі тіла обертання, який і приєднується своїм торцем до внутрішнього магнітного елементу 2. На Фіг. 2, це підтверджується графіком залежності ходу сердечника - внутрішнього магнітного елемента 2 від навантаження на нього F, при наявності всередині направляючої гільзи 3 додаткового внутрішнього елемента 4, сила опору навантаженню на магнітну пружину F значно більша, ніж на Фіг. 3 - в разі відсутності додаткового внутрішнього елемента 4. Разом з тим, така магнітна пружина при відсутності додаткового внутрішнього елемента 4, може також, більш стабільно працювати, але вже при значно меншому навантаженні, що видно на Фіг. 3. З цього витікає, що таку магнітну пружину можна використовувати, щонайменше у двох варіантах, в залежності від тої цілі, яку ми хочемо отримати. Роботу магнітної пружини можна пояснити, наприклад, при використанні її як амортизатора для гасіння сили стиску F. У цьому випадку пружина працює таким чином. У початковому положенні, коли внутрішній магнітній елемент 2 знаходиться за межею торця зовнішнього магнітного елемента 1 він утримується всередині направляючої гільзи 3 магнітними силами взаємодії елементів магнітного ланцюга, а саме магнітними силами тяжіння між різними полюсами. Під впливом зовнішньої сили стиснення F, більшої за величиною від максимальної сили виштовхування внутрішнього магнітного елемента 2 із зовнішнього магнітного елемента 1, внутрішній магнітний елемент 2 частково або повністю входить всередину зовнішнього магнітного елемента 1. При цьому здійснюється механічна робота по накопиченню потенційної енергії магнітного поля системи: зовнішній магніт - внутрішній магніт, тобто, відбувається перетворення механічної роботи, необхідної для стиснення магнітної пружини, в потенційну магнітну енергію, яка спрямована на повернення внутрішнього магнітного елементу в початкове положення. При знятті зовнішньої сили F, або коли вона стає менша за магнітну силу опору магнітної пружини, внутрішній магнітний елемент 2 поступово виходить із отвору зовнішнього магнітного елемента 1, забезпечуючи плавне гасіння сили стиску F. В цьому випадку відбувається зворотне перетворення енергії: потенційна магнітна енергія системи магнітного ланцюга трансформується в механічну роботу виштовхувального руху внутрішнього магнітного елементу 2. При виборі матеріалу для постійного магніту необхідно мати на увазі, що для запобігання розмагнічуванню його коерцитивна сила Нс повинна бути більшою добутку розмагнічуваного фактору N і залишкової індукції Вr, тобто Не>N·Br. Цій умові найбільш відповідають магнітотверді матеріали типу Nd-Fe-B, Sm - Со та магнітотверді ферити. Щоб забезпечити найбільш ефективну роботу магнітної пружини, максимально використовуючи магнітний потік, що створюється постійним зовнішнім магнітним елементом 1, 2 UA 83234 U 5 10 всередину направляючої гільзи 3, із протилежного торця, вводиться додатковий внутрішній магнітний елемент 4, який створює додаткове зусилля виштовхування внутрішнього магнітного елементу 2. Запропонована магнітна пружина компактна, більш технологічна у виготовленні, не потребує наладки і регулювання, а також догляду при експлуатації, має потужніші силові характеристики і може застосовуватись, як амортизатор, демпфер або пристрій для гасіння силових коливань. Джерела інформації: 1. А.с. СРСР № 1186392, кл. F16F6/00 опубл. 30.10.85 р. в бюлетені № 40; 2. Патент РФ № 1835003, кл. F16F6/00 опубл. 15.08.93 p. в бюлетені № 30; 3. Патент РФ № 2002139, кл. F16F6/00 опубл. 30.10.93 р. в бюлетені № 39-40; 4. Заявка Японії № 56-43171, кл. F16F6/00, опубл. 09.10.81 в бюл. № 5-1080. 5. Патент України на корисну модель № 958 U, опубл. 16.07.2001 р. в бюлетені № 6, 2001 р. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 30 35 1. Магнітна пружина, що містить розташовані співвісно і встановлені з можливістю поступального взаємного переміщення і взаємодії магнітні елементи у формі коаксіальних кілець у поперечному розрізі, які утворюють магнітний ланцюг; один із магнітних елементів зовнішній, має форму трубки, яка частково або повністю охоплює внутрішній магнітний елемент, при його робочому переміщенні, яка відрізняється тим, що зовнішній і внутрішній елементи є постійними магнітами, причому внутрішній магнітний елемент виконаний із магнітотвердого матеріалу у формі циліндра з довжиною більше або менше довжини зовнішнього елемента і має паралельну намагніченість вздовж напрямку його руху відносно зовнішнього магнітного елемента. 2. Пружина за п. 1, яка відрізняється тим, що в середину зовнішнього магнітного елемента встановлена направляюча гільза із немагнітного матеріалу довжиною, більшою за довжину внутрішнього елемента Lв. 3. Пружина за будь-яким з пп. 1-2, яка відрізняється тим, що всередину направляючої гільзи встановлено додатковий внутрішній магнітний елемент із магнітом'якого матеріалу у формі тіла обертання, який приєднується своїм торцем до внутрішнього магнітного елемента для підсилення сили стиску пружини. 4. Пружина за будь-яким з пп. 1-3, яка відрізняється тим, що всі елементи магнітної пружини, які знаходяться на спільній повздовжній осі, виконуються у вигляді здеформованого тіла обертання, наприклад, у формі еліпса у поперечному розрізі. 5. Пружина за будь-яким з пп. 1-4, яка відрізняється тим, що у початковому положенні додатковий внутрішній магнітний елемент частково чи повністю знаходиться всередині зовнішнього магнітного елемента. 3 UA 83234 U 4 UA 83234 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5