RU2143170C1 - Method for converting mechanical load power into cyclic movement power and device which implements said method - Google Patents
Method for converting mechanical load power into cyclic movement power and device which implements said method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2143170C1 RU2143170C1 RU97121599/09A RU97121599A RU2143170C1 RU 2143170 C1 RU2143170 C1 RU 2143170C1 RU 97121599/09 A RU97121599/09 A RU 97121599/09A RU 97121599 A RU97121599 A RU 97121599A RU 2143170 C1 RU2143170 C1 RU 2143170C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- link
- loading
- magnetostrictive material
- mechanical
- driving
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 90
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 title claims description 49
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims abstract description 273
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 222
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 106
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims abstract description 68
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 75
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 19
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 16
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 6
- 230000004075 alteration Effects 0.000 abstract 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 24
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 10
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 9
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 7
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 6
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 5
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 4
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 4
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 210000003739 neck Anatomy 0.000 description 3
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000037396 body weight Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области приборо-, машиностроения и измерительной техники и может быть использовано в машинах и механизмах различного назначения, предусматривающих относительное циклическое вращательное и/или поступательное перемещение ведомых и ведущих звеньев этих устройств посредством их энергетического взаимодействия между собой. The invention relates to the field of instrumentation, mechanical engineering and measuring equipment and can be used in machines and mechanisms for various purposes, providing for relative cyclic rotational and / or translational movement of the driven and leading links of these devices through their energy interaction with each other.
Например, может быть использовано в двигателях вращения, линейных двигателях, в вибрационных и позиционирующих устройствах различного назначения, а также в аппаратуре для измерения неэлектрических величин (массы тела, статических и динамических нагрузок, давления и т.п.) преимущественно больших значений. For example, it can be used in rotation motors, linear motors, in vibration and positioning devices for various purposes, as well as in equipment for measuring non-electric quantities (body weight, static and dynamic loads, pressure, etc.) of predominantly large values.
Известен способ измерения больших усилий (основанный на преобразовании энергии механического нагружения в энергию циклического перемещения), включающий квазиупругое нагружение ведущего звена (т.е. корпуса дифференциального индукционного датчика) и последующее трансформирование энергии упомянутого квазиупругого нагружения в электрическую энергию средств измерения (мостовой электрической схемы переменного тока), которая далее преобразуется в энергию перемещения (работу) измерительного указателя (например, стрелки, эквивалентной ведомому звену) соответствующего средства измерения. A known method of measuring large forces (based on the conversion of mechanical loading energy into cyclic displacement energy), including quasi-elastic loading of a driving link (i.e., a housing of a differential induction sensor) and subsequent transformation of the energy of said quasi-elastic loading into electrical energy of measuring instruments (bridge electrical circuit current), which is then converted into displacement energy (work) of the measuring pointer (for example, arrows equivalent to omomu link) of the corresponding measuring means.
Трансформирование энергии упомянутого квазиупругого нагружения в электрическую энергию средств измерения осуществляется через промежуточное преобразующее звено, в качестве которого используют электромагнитный преобразователь. The transformation of the energy of the aforementioned quasi-elastic loading into the electrical energy of the measuring instruments is carried out through an intermediate conversion unit, which is used as an electromagnetic transducer.
Известен дифференциальный индукционный датчик для реализации вышеописанного способа измерения больших усилий, включающий квазиупруго нагружаемое ведущее звено (в виде опорного элемента и корпуса датчика, взаимосвязанных один с другим с возможностью механического взаимодействия) и средство для трансформирования энергии квазиупругого нагружения ведущего звена в электрическую энергию средств измерения и далее в энергию перемещения (работу) измерительного указателя (например, стрелки, эквивалентной ведомому звену) соответствующего средства измерения. A differential induction sensor is known for implementing the above-described method of measuring large forces, including a quasi-elastic loaded driving link (in the form of a support element and a sensor housing interconnected with one another with the possibility of mechanical interaction) and means for transforming the energy of the quasi-elastic loading of the driving link into electrical energy of measuring instruments and further into the displacement energy (work) of the measuring pointer (for example, arrows equivalent to the driven link) corresponding to Measurement COROLLARY.
Средство для трансформирования энергии в известном устройстве выполнено в виде электромагнитного преобразователя, включающего два сердечника с обмотками возбуждения, между которыми установлен (с возможностью возвратно-поступательного перемещения) якорь. Средства измерения выполнены в виде мостовой электрической схемы переменного тока (см. "Механизмы", справочное пособие под ред. чл.кор. АН УССР С.Н.Кожевникова, М., Машиностроение, 1976 г., стр. 635-636, рис. 10.130). The means for transforming energy in the known device is made in the form of an electromagnetic transducer comprising two cores with field windings, between which an armature is installed (with the possibility of reciprocating movement). The measuring instruments are made in the form of a bridge electrical circuit of alternating current (see "Mechanisms", a reference manual edited by a member of the Corresponding Member of the Ukrainian Academy of Sciences, S. N. Kozhevnikov, M., Engineering, 1976, pp. 635-636, fig. . 10.130).
К основным недостаткам известного способа следует отнести ограниченные функциональные возможности, поскольку измерения согласно этому способу можно производить только с использованием источников тока. The main disadvantages of this method include limited functionality, since measurements according to this method can only be made using current sources.
К основным недостаткам известного дифференциального индукционного датчика для реализации вышеописанного способа измерения больших усилий следует отнести сложность его конструкции и, как следствие, ограниченную надежность, регламентируемую большим количеством механических и электрических звеньев (а также связей между ними), совокупность которых обеспечивает промышленную применимость этого известного датчика. The main disadvantages of the known differential induction sensor for implementing the above method of measuring large forces include the complexity of its design and, as a result, the limited reliability regulated by a large number of mechanical and electrical links (as well as the connections between them), the combination of which ensures the industrial applicability of this known sensor .
Кроме того, известное устройство, реализующее вышеописанный способ измерения больших усилий (основанный на преобразовании энергии механического нагружения в энергию циклического перемещения), обладает ограниченными функциональными возможностями, поскольку может быть использовано исключительно по своему прямому назначению и не может, например, выполнять функцию двигателя вращения или двигателя поступательного перемещения (линейного двигателя). In addition, the known device that implements the above method of measuring large forces (based on the conversion of mechanical loading energy into cyclic displacement energy) has limited functionality since it can be used exclusively for its intended purpose and cannot, for example, perform the function of a rotation motor or translational displacement motor (linear motor).
Известен способ измерения больших давлений (основанный на преобразовании энергии механического нагружения в энергию циклического перемещения), включающий квазиупругое нагружение ведущего звена (т.е. системы корпус-мембрана дифференциального индукционного датчика) и последующее трансформирование энергии упомянутого квазиупругого нагружения в электрическую энергию средств измерения (электрической мостовой схемы), которая (т.е., электрическая энергия) далее преобразуется в энергию перемещения (работу) измерительного указателя (например, стрелки, эквивалентной ведомому звену) соответствующего средства измерения. A known method of measuring high pressures (based on the conversion of the energy of mechanical loading into energy of cyclic displacement), which includes quasi-elastic loading of the driving link (i.e., the case-membrane system of a differential induction sensor) and subsequent transformation of the energy of the mentioned quasi-elastic loading into electrical energy of measuring instruments (electrical bridge circuit), which (i.e., electrical energy) is further converted into the displacement energy (work) of the measuring pointer (e.g. ery, arrows equivalent to the slave link) of the corresponding measuring instrument.
Трансформирование энергии упомянутого квазиупругого нагружения в электрическую энергию средств измерения осуществляют посредством промежуточного преобразующего звена, в качестве которого используют конденсатор с воздушным зазором между его пластинами. The transformation of the energy of the aforementioned quasi-elastic loading into electrical energy of the measuring instruments is carried out by means of an intermediate conversion unit, which is used as a capacitor with an air gap between its plates.
Включенный в мостовую электрическую схему конденсатор нарушает равновесие измерительного моста при изменении (в процессе нагружения) воздушного зазора между пластинами конденсатора. О величине давления судят по величине силы тока в измерительной диагонали упомянутого моста, отражаемой на шкале соответствующего измерительного прибора посредством перемещения указателя (например, стрелки, эквивалентной ведомому звену). The capacitor included in the bridge circuitry disturbs the balance of the measuring bridge when the air gap between the capacitor plates changes (during loading). The pressure value is judged by the magnitude of the current strength in the measuring diagonal of the aforementioned bridge, reflected on the scale of the corresponding measuring device by moving the pointer (for example, an arrow equivalent to the driven link).
Известен емкостный датчик для реализации вышеописанного способа измерения больших давлений, включающий квазиупруго нагружаемое ведущее звено (в виде системы: опорный элемент - корпус - мембрана датчика, взаимосвязанные между собой с возможностью механического взаимодействия) и средство для трансформирования энергии квазиупругого нагружения ведущего звена (системы: опорный элемент - корпус - мембрана датчика) в электрическую энергию средств измерения и далее в энергию перемещения (работу) измерительного указателя (например, стрелки, эквивалентной ведомому звену) соответствующего средства измерения. A capacitive sensor is known for implementing the above-described method of measuring high pressures, including a quasi-elastically loaded driving link (in the form of a system: supporting element - housing - sensor membrane interconnected with the possibility of mechanical interaction) and means for transforming the energy of quasi-elastic loading of the driving link (system: supporting element - housing - sensor membrane) into the electrical energy of the measuring instruments and then into the displacement energy (work) of the measuring pointer (for example, arrows, ivalentnoy driven member) of the respective measuring means.
Средство для трансформирования энергии в известном устройстве выполнено в виде емкостного преобразователя, т.е. конденсатора, пластины которого соединены с системой "опорный элемент - корпус - мембрана" таким образом, что при квазиупругом нагружении этой системы (ведущего звена) изменяется воздушный зазор между пластинами конденсатора. The means for transforming energy in a known device is made in the form of a capacitive converter, i.e. a condenser, the plates of which are connected to the "support element - case - membrane" system in such a way that, under quasi-elastic loading of this system (driving link), the air gap between the capacitor plates changes.
Средства измерения выполнены в виде электрической мостовой схемы, посредством которой, как ранее указывалось, и обеспечивается возможность отражения прямых или косвенных результатов измерений по величине силы тока в измерительной диагонали упомянутого моста, отражаемых на шкале соответствующего измерительного прибора посредством перемещения указателя, например стрелки, эквивалентной ведомому звену (см. "Механизмы", справочное пособие под ред. чл.кор. АН УССР С.Н.Кожевникова, М., Машиностроение, 1976 г., стр. 635-636, рис. 10.129). The measuring instruments are made in the form of an electric bridge circuit, through which, as previously indicated, it is possible to reflect direct or indirect measurement results by the magnitude of the current in the measuring diagonal of the said bridge, reflected on the scale of the corresponding measuring device by moving a pointer, for example, an arrow equivalent to the follower the link (see. "Mechanisms", a reference book edited by a member of the Academy of Sciences of the Ukrainian SSR S. N. Kozhevnikov, M., Mechanical Engineering, 1976, pp. 635-636, Fig. 10.129).
К основным недостаткам данного известного способа измерения больших давлений, как и в ранее описанном случае, следует отнести ограниченные функциональные возможности ввиду обеспечения возможности измерения исключительно с использованием источников тока. The main disadvantages of this known method of measuring high pressures, as in the previously described case, should include limited functionality in view of the possibility of measurement exclusively using current sources.
К основным недостаткам известного емкостного датчика для реализации вышеописанного способа измерения больших давлений следует отнести сложность его конструкции и, как следствие, ограниченную надежность, регламентируемую большим количеством механических и электрических звеньев (а также связей между ними), совокупность которых обеспечивает промышленную применимость этого известного датчика. The main disadvantages of the known capacitive sensor for implementing the above method of measuring high pressures include the complexity of its design and, as a result, the limited reliability regulated by a large number of mechanical and electrical links (as well as the connections between them), the combination of which ensures the industrial applicability of this known sensor.
Кроме того, известное устройство, реализующее вышеописанный способ измерения больших давлений (основанный на преобразовании энергии механического нагружения в энергию циклического перемещения), обладает ограниченными функциональными возможностями, поскольку может быть использовано исключительно по своему прямому назначению и не может, например, выполнять функцию двигателя вращения или двигателя поступательного перемещения (линейного двигателя). In addition, the known device that implements the above method of measuring high pressures (based on the conversion of mechanical loading energy into cyclic displacement energy) has limited functionality since it can be used exclusively for its intended purpose and cannot, for example, perform the function of a rotation motor or translational displacement motor (linear motor).
Известны также способы измерения больших усилий (основанные на преобразовании энергии механического нагружения в энергию циклического перемещения посредством магнитоупругих силоизмерителей), включающие квазиупругое нагружение ведущего звена (элемента из магнитоупругого материала) и последующее трансформирование энергии упомянутого квазиупругого нагружения в электрическую энергию средств измерения, которая (т.е. электрическая энергия) далее преобразуется в энергию перемещения (работу) измерительного указателя (например, стрелки, эквивалентной ведомому звену) соответствующего средства измерения (см. М.Н.Гуманюк, "Магнитоупругие силоизмерители", Киев, "Техника", стр. 35-65, 1981 г.). There are also known methods for measuring large forces (based on converting the energy of mechanical loading into energy of cyclic displacement by means of magnetoelastic force meters), including quasi-elastic loading of the driving link (an element of magnetoelastic material) and subsequent transformation of the energy of the said quasi-elastic loading into electrical energy of measuring instruments, which (t. e. electrical energy) is then converted into displacement energy (work) of the measuring pointer (e.g. arrows, are equivalent to the slave link) of the relevant measuring instruments (see. M.N.Gumanyuk, "magnetoelastic siloizmeritelej" Kiev, "Technology", pp. 35-65, 1981).
К недостаткам данных известных технических решений можно также отнести практически все вышеописанные недостатки ранее приведенных способов измерения неэлектрических величин (основанных на преобразовании энергии механического нагружения в энергию циклического перемещения) и устройств для реализации этих способов. The disadvantages of these known technical solutions can also include almost all of the above disadvantages of the previously described methods for measuring non-electric quantities (based on the conversion of energy of mechanical loading into energy of cyclic displacement) and devices for implementing these methods.
Известен способ преобразования энергии динамического нагружения ведущего звена (системы поршень-шатун) в энергию вращательного движения ведомого (коленчатого вала), согласно которому динамическое нагружение ведущего звена осуществляют вдоль плоскости, перпендикулярной оси вращения ведомого звена, а преобразование энергии динамического нагружения ведущего звена обеспечивают посредством его кинематического (механического) взаимодействия с ведомым звеном (т.е. кинематического взаимодействия головок шатунов с соответствующими шейками коленчатого вала). A known method of converting the energy of dynamic loading of the driving link (piston-connecting rod system) into the energy of the rotational movement of the driven (crankshaft), according to which the dynamic loading of the driving link is carried out along a plane perpendicular to the axis of rotation of the driven link, and the conversion of the energy of dynamic loading of the driving link by kinematic (mechanical) interaction with the driven link (i.e. kinematic interaction of the connecting rod heads with the corresponding neck and the crankshaft).
Известно устройство для преобразования энергии динамического нагружения ведущего звена (т.е. системы поршень-шатун) в энергию вращательного движения ведомого звена (коленчатого вала), согласно которому упомянутое преобразование энергии осуществляется посредством кривошипно-ползунного механизма, образованного посредством кинематической связи шатунов ведущего звена с соответствующими кривошипами ведомого (т.е. с соответствующими шейками коленчатого вала). A device is known for converting the energy of dynamic loading of a driving link (i.e., a piston-connecting rod system) into the energy of rotational motion of a driven link (crankshaft), according to which said energy conversion is carried out by means of a crank-slide mechanism formed by kinematic coupling of connecting rods of the driving link with corresponding slave cranks (i.e. with corresponding crankshaft necks).
При этом средство динамического нагружения ведущего звена (в качестве которого используется поршневой цилиндр со сжатой газовой смесью) расположено таким образом, что обеспечивает динамическое нагружение ведущего звена вдоль плоскости, перпендикулярной оси вращения ведомого звена, т.е. коленчатого вала (см. "Механизмы", справочное пособие под ред. чл.кор. АН УССР С.Н. Кожевникова, М., Машиностроение, 1976 г., стр. 78, 81, рис. 2.77). Moreover, the means of dynamic loading of the driving link (which is used as a piston cylinder with a compressed gas mixture) is located in such a way that provides dynamic loading of the driving link along a plane perpendicular to the axis of rotation of the driven link, i.e. crankshaft (see. "Mechanisms", a reference book edited by a member of the Academy of Sciences of the Ukrainian SSR S.N. Kozhevnikov, M., Mechanical Engineering, 1976, p. 78, 81, Fig. 2.77).
К основным недостаткам известного способа преобразования энергии динамического нагружения ведущего звена в энергию вращательного движения ведомого следует отнести возникновение в процессе эксплуатации динамических знакопеременных нагрузок как в кинематических парах ведомого и ведущего звеньев, так и в опасных сечениях ведомого звена (сопряжения шейки коленчатого вала со щекой) вследствие наличия механических связей между упомянутыми звеньями. А это влечет за собой ограничение эксплуатационных возможностей, в частности значительное ограничение по скорости вращения, которое, помимо всего прочего, лимитируется еще и сложностью динамической балансировки (уравновешивания) звеньев в процессе эксплуатации. The main disadvantages of the known method of converting the energy of dynamic loading of the driving link into the energy of the rotational movement of the follower include the occurrence of dynamic alternating loads during operation both in the kinematic pairs of the driven and driving links and in dangerous sections of the driven link (coupling the crankshaft neck to the cheek) due to the presence of mechanical bonds between the mentioned links. And this entails a limitation of operational capabilities, in particular, a significant limitation in speed of rotation, which, among other things, is also limited by the complexity of the dynamic balancing (balancing) of the links during operation.
К основным недостаткам известного устройства, предназначенного для реализации вышеописанного способа преобразования энергии, следует отнести сложность его конструкции, высокую металлоемкость, низкие технологичность конструкции и надежность. The main disadvantages of the known device, designed to implement the above method of energy conversion, should include the complexity of its design, high metal consumption, low manufacturability and reliability.
Последнее, т. е. низкая надежность, вызвано в первую очередь тем, что непосредственно конструктивные особенности известного устройства вызывают значительные знакопеременные динамические нагрузки в кинематических парах и опасных сечениях звеньев в процессе эксплуатации вследствие недостаточной уравновешенности всей системы звеньев в целом. The latter, i.e., low reliability, is caused primarily by the fact that the directly design features of the known device cause significant alternating dynamic loads in the kinematic pairs and dangerous sections of the links during operation due to insufficient balance of the entire link system as a whole.
Кроме того, известное устройство, реализующее вышеописанный способ, основанный на преобразовании энергии механического нагружения в энергию циклического перемещения, обладает ограниченными функциональными возможностями, поскольку может быть использовано исключительно по своему прямому назначению и не может, например, выполнять функцию измерителя неэлектрических величин (например, измерителя нагрузки преимущественно больших значений), функцию вибрационных или позиционирующих устройств различного назначения или функцию линейного двигателя. In addition, the known device that implements the above method, based on the conversion of the energy of mechanical loading into energy of cyclic displacement, has limited functionality, since it can be used exclusively for its intended purpose and cannot, for example, perform the function of a meter of non-electric quantities (e.g., meter loads of predominantly large values), the function of vibrating or positioning devices for various purposes, or the linear function engine.
В основу настоящего изобретения была положена задача создания такого способа преобразования энергии механического нагружения ведущего звена в энергию относительного циклического перемещения ведомого и ведущего звеньев, а также такого устройства для осуществления упомянутого способа, посредством которых обеспечивалась бы возможность указанного преобразования энергии при полном исключении механического и/или электромагнитного взаимодействия упомянутых звеньев между собой и соответственно обеспечивались бы повышение надежности и расширение эксплуатационных возможностей устройства для реализации патентуемого способа, вследствие упомянутого исключения механического и/или электромагнитного взаимодействия между звеньями этого устройства, при обеспечении его многофункциональности. The basis of the present invention was the task of creating such a method of converting the energy of mechanical loading of the driving link into the energy of the relative cyclic movement of the driven and driving links, as well as such a device for implementing the aforementioned method, by which the said energy conversion would be possible with the complete exclusion of mechanical and / or electromagnetic interaction of the mentioned links with each other and, accordingly, would increase reliability extend the operational capabilities of the device for implementing the claimed process due to the exclusion of said mechanical and / or electromagnetic interaction between functioning of the device, while ensuring its multifunctionality.
Решение поставленной задачи согласно изобретению достигается посредством того, что:
- в отношении объекта изобретения "Способ":
в способе преобразования энергии механического нагружения в энергию циклического перемещения, согласно которому, по меньшей мере, однократно осуществляют механическое нагружение, по меньшей мере, одного элемента ведущего звена до заданной возможности обеспечения относительного перемещения ведомого и ведущего звеньев, а преобразование энергии механического нагружения ведущего звена в энергию циклического перемещения ведомого обеспечивают посредством их взаимосвязи, согласно изобретению взаимосвязь ведущего звена с ведомым осуществляют посредством магнитного взаимодействия путем использования в качестве ведомого звена магнитной системы с, по меньшей мере, одним постоянным магнитом, а в качестве ведущего звена - звено включающее, по меньшей мере, один элемент из магнитострикционного материала, который располагают в зоне магнитного поля упомянутой магнитной системы, при этом обеспечивают механическое нагружение того, по меньшей мере, одного элемента ведущего звена, который выполнен из магнитострикционного материала, а возможность относительного перемещения ведомого и ведущего звеньев обеспечивают посредством изменения направления и/или величины вектора намагниченности, по меньшей мере, одного упомянутого элемента из магнитострикционного материала в процессе его механического нагружения нагрузкой заданной величины.The solution of the problem according to the invention is achieved by the fact that:
- in relation to the subject of the invention "Method":
in the method of converting the energy of mechanical loading into energy of cyclic movement, according to which at least once the mechanical loading of at least one element of the driving link is carried out to a predetermined ability to ensure relative movement of the driven and driving links, and the conversion of the energy of mechanical loading of the driving link into the energy of the cyclic movement of the follower is provided through their relationship, according to the invention, the relationship of the leading link with the follower is carried out They are molded by magnetic interaction by using as a driven link a magnetic system with at least one permanent magnet, and as a driving link, a link comprising at least one element of magnetostrictive material, which is located in the magnetic field of the said magnetic system while providing mechanical loading of at least one element of the driving link, which is made of magnetostrictive material, and the possibility of relative movement of the leads The driven and driving links are provided by changing the direction and / or magnitude of the magnetization vector of at least one of the magnetostrictive material elements during their mechanical loading by a load of a given magnitude.
Возможно циклическое перемещение ведомого звена реализовывать в виде поступательного перемещения. It is possible to realize the cyclic movement of the driven link in the form of translational movement.
Возможно также циклическое перемещение ведомого звена реализовывать в виде вращательного перемещения. It is also possible to implement the cyclic movement of the driven unit in the form of rotational movement.
Наиболее оптимально изменение направления и/или величины вектора намагниченности, по меньшей мере, одного элемента из магнитострикционного материала ведущего звена осуществлять посредством нагрузки, приложенной в плоскости нагружения, которая ориентированна неперпендикулярно вектору намагниченности упомянутого элемента из магнитострикционного материала. The most optimal change in the direction and / or magnitude of the magnetization vector of at least one element of the magnetostrictive material of the driving link is carried out by means of a load applied in the loading plane, which is oriented non-perpendicularly to the magnetization vector of the said element of magnetostrictive material.
В ряде случаев целесообразно каждое последующее механическое нагружение, по меньшей мере, одного элемента из магнитострикционного материала ведущего звена до заданной величины нагрузки начинать осуществлять не ранее начала осуществления процесса снижения величины нагрузки от предыдущего механического нагружения этого элемента. In a number of cases, it is advisable to begin each subsequent mechanical loading of at least one element of the magnetostrictive material of the driving link to a given load value not earlier than the beginning of the process of reducing the load from the previous mechanical loading of this element.
В одних случаях конкретной реализации целесообразно механическое нагружение, по меньшей мере, одного элемента из магнитострикционного материала ведущего звена осуществлять вдоль одной линии нагружения, а перед началом осуществления первого и каждого последующего механического нагружения этого элемента ведомое звено необходимо перемещать в одно из положений, при котором угол между упомянутой линией нагружения и направлением вектора намагниченности, по меньшей мере, одного элемента из магнитострикционного материала ведущего звена в плоскости нагружения отличен от 0o и углов, кратных 90o.In some cases of a particular implementation, it is advisable to mechanically load at least one element of the magnetostrictive material of the driving link along one loading line, and before starting the first and each subsequent mechanical loading of this element, the driven link must be moved to one of the positions at which the angle between the aforementioned loading line and the direction of the magnetization vector of at least one element of the magnetostrictive material of the driving link in the loading plane is different from 0 o and angles that are multiples of 90 o .
В других случаях конкретной реализации целесообразно механическое нагружение, по меньшей мере, одного элемента из магнитострикционного материала ведущего звена осуществлять, например, последовательно вдоль двух непараллельных между собой линий нагружения, а перед началом осуществления процесса механического нагружения этого элемента вдоль любой из упомянутых линий нагружения ведомое звено необходимо перемещать в одно из положений, при котором угол между соответствующей линией (т.е. той линией, вдоль которой в данный момент предполагают осуществлять нагружение) нагружения и направлением вектора намагниченности, по меньшей мере, одного элемента их магнитострикционного материала ведущего звена в плоскости нагружения отличен от 0o и углов, кратных 90o.In other cases of a particular implementation, it is advisable to mechanically load at least one element of the magnetostrictive material of the driving link, for example, sequentially along two loading lines that are not parallel to each other, and before starting the process of mechanical loading of this element along any of the mentioned loading lines, the driven link must be moved to one of the positions at which the angle between the corresponding line (i.e., that line along which at the moment ayut exercise loading) loading direction and the magnetization vector of at least one element of magnetostrictive material of the driving member in the loading plane is different from 0 o and angles are multiples of 90 o.
В третьих случаях конкретной реализации целесообразно механическое нагружение, по меньшей мере, одного элемента из магнитострикционного материала ведущего звена осуществлять, например, последовательно вдоль, по меньшей мере, трех непараллельных между собой линий нагружения, которые повернуты одна относительно другой на близкие или равные по величине углы в плоскости нагружения. In the third cases of a particular implementation, it is advisable to mechanically load at least one element of the magnetostrictive material of the driving link, for example, sequentially along at least three loading lines that are not parallel to each other and that are rotated one relative to the other at close or equal angles in the loading plane.
- В отношении объекта "Устройство":
в устройстве для преобразования энергии механического нагружения в энергию циклического перемещения, включающем ведущее и ведомое звенья со средством преобразования энергии механического нагружения ведущего звена в энергию относительного циклического перемещения упомянутых звеньев, а также средство, по меньшей мере, однократного механического нагружения, по меньшей мере, одного элемента ведущего звена, согласно изобретению ведомое звено выполнено в виде магнитной системы с, по меньшей мере, одним постоянным магнитом, ведущее звено включает, по меньшей мере, один элемент, выполненный из магнитострикционного материала, который расположен в зоне магнитного поля магнитной системы с возможностью обеспечения магнитной взаимосвязи между звеньями, которая функционально является средством преобразования энергии механического нагружения ведущего звена в энергию относительного циклического перемещения звеньев, а средство механического нагружения, по меньшей мере, одного элемента ведущего звена расположено относительно этого звена с возможностью изменения в упомянутом, по меньшей мере, одном элементе из магнитострикционного материала ведущего звена направления и/или величины вектора намагниченности в процессе механического нагружения этого, по меньшей мере, одного элемента из магнитострикционного материала.- In relation to the object "Device":
in a device for converting the energy of mechanical loading into energy of cyclic movement, including the leading and driven links with means for converting the energy of mechanical loading of the leading link into energy of relative cyclic movement of the said links, as well as means for at least one mechanical loading of at least one element of the leading link, according to the invention, the driven link is made in the form of a magnetic system with at least one permanent magnet, the driving link includes at least one element made of magnetostrictive material, which is located in the magnetic field of the magnetic system with the possibility of providing a magnetic relationship between the links, which is functionally a means of converting the energy of mechanical loading of the leading link into energy of relative cyclic movement of the links, and the means of mechanical loading of at least one element of the leading link is located relative to this link with the possibility of changing the mentioned At least one element of magnetostrictive material leading link direction and / or magnitude of the magnetization vector during mechanical loading of at least one element of magnetostrictive material.
В одних случаях ведомое звено может быть установлено с возможностью поступательного перемещения. In some cases, the slave link can be installed with the possibility of translational movement.
В других случаях ведомое звено может быть установлено с возможностью вращательного перемещения. In other cases, the driven unit may be rotatably mounted.
Целесообразно средство механического нагружения, по меньшей мере, одного элемента из магнитострикционного материала ведущего звена располагать относительно этого звена с возможностью нагружения упомянутого элемента вдоль плоскости нагружения, расположенной неперпендикулярно по отношению к вектору намагниченности, по меньшей мере, одного упомянутого элемента из магнитострикционного материала ведущего звена. It is advisable to arrange the mechanical loading of at least one element of the magnetostrictive material of the driving link relative to this link with the possibility of loading the said element along the loading plane, which is non-perpendicular to the magnetization vector of at least one of the magnetostrictive material of the driving link.
В одних случаях конкретной реализации средство механического нагружения, по меньшей мере, одного элемента из магнитострикционного материала ведущего звена может включать один нагружающий узел, который, в исходном положении ведомого и ведущего звеньев, расположен с возможностью нагружения, по меньшей мере, одного элемента из магнитострикционного материала ведущего звена вдоль одной линии нагружения, ориентированной в плоскости нагружения под углом, отличным от 0o и от углов, кратных 90o по отношению к вектору намагниченности упомянутого, по меньшей мере, одного элемента из магнитострикционного материала ведущего звена, а также должно быть снабжено средством перемещения ведомого звена, перед каждым повторным механическим нагружением ведущего, в положение, эквивалентное исходному (т.е. в положение, из которого гарантированно обеспечивается возможность относительного перемещения упомянутых звеньев в случае приложения механической нагрузки к, по меньшей мере, одному элементу из магнитострикционного материала ведущего звена, согласно изобретению).In some cases of a specific implementation, the means of mechanical loading of at least one element of the magnetostrictive material of the leading link may include one loading unit, which, in the initial position of the driven and driving links, is arranged to load at least one element of magnetostrictive material the driving member along a load line oriented in the loading plane at an angle different from 0 o and from angles that are multiples of 90 o with respect to the magnetization vector upomyanutog of at least one element of the magnetostrictive material of the driving link, and must also be equipped with means for moving the driven link, before each repeated mechanical loading of the driving link, to a position equivalent to the initial one (i.e., to a position from which the relative movement is guaranteed mentioned links in the case of applying a mechanical load to at least one element of the magnetostrictive material of the driving link according to the invention).
В других случаях конкретной реализации средство механического нагружения, по меньшей мере, одного элемента из магнитострикционного материала ведущего звена может включать два нагружающих узла, которые расположены один относительно другого таким образом, что линии приложения механической нагрузки расположены в плоскости нагружения, по меньшей мере, одного элемента из магнитострикционного материала ведущего звена непараллельно друг другу, при этом каждый из нагружающих узлов в исходном положении ведомого и ведущего звеньев расположен с возможностью нагружения, по меньшей мере, одного элемента из магнитострикционного материала ведущего звена вдоль линии нагружения, ориентированной в плоскости нагружения под углом, отличным от 0o и углов, кратных 90o по отношению к вектору намагниченности упомянутого, по меньшей мере, одного элемента из магнитострикционного материала ведущего звена, и также должно быть снабжено средством перемещения ведомого звена, перед каждым повторным механическим нагружением ведущего, в положение, эквивалентное исходному.In other cases of a particular implementation, the means of mechanical loading of at least one element of the magnetostrictive material of the driving link may include two loading units that are located one relative to the other so that the lines of application of the mechanical load are located in the plane of loading of at least one element from magnetostrictive material of the leading link is not parallel to each other, while each of the loading nodes in the initial position of the driven and leading links is located n with the possibility of loading at least one element of the magnetostrictive material of the driving link along the loading line oriented in the plane of loading at an angle different from 0 o and angles that are multiples of 90 o with respect to the magnetization vector of the said at least one element from magnetostrictive material of the leading link, and should also be equipped with means for moving the driven link, before each repeated mechanical loading of the lead, to a position equivalent to the initial one.
В третьих случаях конкретной реализации средство механического нагружения, по меньшей мере, одного элемента из магнитострикционного материала ведущего звена включает, по меньшей мере, три нагружающих узла, которые расположены один относительно другого таким образом, что линии приложения механической нагрузки расположены в плоскости нагружения, по меньшей мере, одного элемента из магнитострикционного материала ведущего звена непараллельно друг другу и смещены одна относительно другой на близкие или равные углы. In third cases of a particular implementation, the means of mechanical loading of at least one element of the magnetostrictive material of the driving link includes at least three loading units that are located one relative to the other so that the lines of application of the mechanical load are located in the plane of loading of at least at least one element of the magnetostrictive material of the driving link is not parallel to each other and is shifted relative to each other at close or equal angles.
Оптимально средство механического нагружения ведущего звена снабжать источником тока, а нагружающие узлы при этом выполнять в виде, по меньшей мере, одного пакета пьезоэлементов (пьезостолба), электрически соединенных с источником тока с возможностью циклического и/или поочередного их подключения к упомянутому источнику тока. Optimally, the means of mechanical loading of the leading link should be provided with a current source, and the load nodes should be made in the form of at least one package of piezoelectric elements (piezoelectric column) electrically connected to the current source with the possibility of cyclic and / or alternating connection to the said current source.
Проведенный анализ уровня техники (как в отношении объекта изобретения "устройство", так и в отношении объекта изобретения "способ"), включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленных объектов изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружены аналоги, характеризующиеся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленных объектов изобретения, а выбранный из перечня выявленных аналогов прототип, как наиболее близкий по совокупности существенных признаков аналог, позволил выявить совокупность существенных, по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату, отличительных признаков в заявленных объектах изобретения, изложенных в основных пунктах формулы изобретения. The analysis of the prior art (both in relation to the subject of the invention “device”, and in relation to the subject of the invention “method”), including a search by patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed objects of the invention, allowed to establish that the applicant did not find analogues characterized by features identical to all the essential features of the claimed objects of the invention, and the prototype selected from the list of identified analogues, as the closest the essentiality of essential features analogue, allowed to identify a set of essential, in relation to the perceived by the applicant technical result, distinctive features in the claimed objects of the invention set forth in the main claims.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию патентоспособности НОВИЗНА по действующему законодательству. Therefore, the claimed invention meets the patentability criterion of NOVELTY under applicable law.
Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию критерия патентоспособности ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЙ УРОВЕНЬ был проведен дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленных объектов изобретения, результаты которого показывают, что заявленные объекты изобретения не следуют для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленных объектов изобретения преобразований на достижение усматриваемого заявителем технического результата. To check the compliance of the claimed invention with the patentability criterion, the INVENTIVE LEVEL, an additional search was carried out for known technical solutions in order to identify features that match the distinctive features of the claimed objects of the invention, the results of which show that the claimed objects of the invention do not explicitly follow from the prior art , since the level of technology determined by the applicant has not revealed the influence of the envisaged nnym features of the claimed subject transformations to achieve the technical result of the applicant sees.
В частности, заявленными объектами изобретения не предусматриваются следующие преобразования известного объекта-прототипа (как в отношении объекта изобретения "способ", так и в отношении объекта изобретения "устройство"):
- дополнение известного объекта каким-либо известным признаком, присоединенным к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такого дополнения;
- замена какого-либо признака известного объекта другим известным признаком для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;
- исключение какого-либо признака известного объекта с одновременным исключением обусловленной наличием этого признака функции и достижением при этом известного (из уровня техники) для такого исключения результата;
- увеличение количества однотипных признаков в патентуемом объекте изобретения по отношению к известному для усиления технического результата, обусловленного наличием в известных (из уровня техники) объектах именно таких признаков;
- выполнение известного объекта или его части из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами материала;
- создание объекта, включающего в себя известные (из уровня техники) признаки, выбор которых и связи между которыми осуществлены на основании известных (из уровня техники) правил, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами известных (из уровня техники) признаков этого объекта и связей между ними.In particular, the claimed objects of the invention do not provide for the following transformations of the known prototype object (both in relation to the object of the invention “method” and in relation to the object of the invention “device”):
- addition of a known object by any well-known attribute attached to it according to well-known rules, in order to achieve a technical result, in relation to which the influence of such an addition is established;
- replacement of any feature of a known object with another well-known feature to achieve a technical result, in respect of which the influence of such a replacement is established;
- the exclusion of any sign of a known object with the simultaneous exclusion due to the presence of this sign of the function and the achievement of the well-known (from the prior art) result for such exclusion;
- an increase in the number of similar features in the patented subject matter of the invention in relation to the known one in order to enhance the technical result due to the presence of precisely such signs in known (from the prior art) objects;
- the implementation of a known object or part thereof from a known material to achieve a technical result due to the known properties of the material;
- the creation of an object that includes known (from the prior art) signs, the choice of which and the relationships between them are based on known (from the prior art) rules, and the technical result achieved in this case is due only to the known properties of the known (from the prior art) signs of this object and the connections between them.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию критерия патентоспособности ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЙ УРОВЕНЬ по действующему законодательству. Therefore, the claimed invention meets the requirement of the patentability criterion of INVENTION according to the current legislation.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленных объектов изобретения следующей совокупности условий:
- промышленные объекты, практически воплощающие заявленные технические решения при их осуществлении, предназначены для использования в промышленности, а именно в области приборо-, машиностроения и измерительной техники;
- для заявленных объектов изобретения (в том виде, как они охарактеризованы в независимых пунктах нижеизложенной формулы изобретения) подтверждена возможность их практического осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных на дату приоритета средств и методов;
- объекты, воплощающие заявленные изобретения при их промышленном осуществлении, способны обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed objects of the invention:
- industrial facilities that practically embody the claimed technical solutions in their implementation, are intended for use in industry, namely in the field of instrumentation, mechanical engineering and measuring equipment;
- for the claimed objects of the invention (as described in the independent clauses of the claims below), the possibility of their practical implementation using the means and methods described above or known on the priority date is confirmed;
- objects that embody the claimed invention in their industrial implementation are able to ensure the achievement of the technical result perceived by the applicant.
Следовательно, заявленные объекты изобретения соответствуют требованию критерия патентоспособности ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ по действующему законодательству. Therefore, the claimed objects of the invention meet the requirements of the patentability criterion INDUSTRIAL APPLICABILITY under applicable law.
Изобретение поясняется следующими чертежами. The invention is illustrated by the following drawings.
Фиг. 1 - принципиальная схема устройства для реализации патентуемого способа. FIG. 1 is a schematic diagram of a device for implementing the patented method.
Фиг. 2 - фиг. 7 - принципиальные схемы возможной реализации способа согласно изобретению при различных направлениях механического нагружения ведущего звена (т.е. графическая иллюстрация последовательности динамического нагружения ведущего звена в пределах одного полного (замкнутого) цикла нагружения и угловое положение ведомого звена при последовательном нагружении ведущего звена вдоль каждой из трех обозначенных линий нагружения). FIG. 2 - FIG. 7 is a schematic diagram of a possible implementation of the method according to the invention for various directions of mechanical loading of the driving link (i.e., a graphical illustration of the sequence of dynamic loading of the driving link within one complete (closed) loading cycle and the angular position of the driven link during sequential loading of the driving link along each of three marked loading lines).
Фиг. 8 - общая схема устройства (выполненного в виде двигателя вращения) для реализации патентуемого способа с тремя парами нагружающих узлов в виде пакетов пьезоэлементов (пьезостолбов), электрически соединенных с (условно не показанным) источником тока. FIG. 8 is a general diagram of a device (made in the form of a rotation motor) for implementing the patented method with three pairs of loading units in the form of packages of piezoelectric elements (piezostubs) electrically connected to a (conventionally not shown) current source.
Фиг. 9 - разрез по А-А на фиг. 8. FIG. 9 is a section along AA in FIG. eight.
Фиг. 10 - общая схема устройства в статическом состоянии (выполненного в виде измерителя неэлектрических величин, в частности нагрузки) для реализации патентуемого способа, в котором нагружение ведущего звена осуществляется непосредственно под действием нагрузки со стороны контролируемого объекта измерения. FIG. 10 is a general diagram of a device in a static state (made in the form of a meter of non-electric quantities, in particular, load) for implementing the patented method in which the loading of the drive link is carried out directly under the action of the load from the side of the monitored measurement object.
Фиг. 11 - разрез по Б-Б на фиг. 10. FIG. 11 is a section along BB in FIG. ten.
Фиг. 12 - вид В по фиг. 10. FIG. 12 is a view B of FIG. ten.
Фиг. 13 - общая схема устройства (выполненного в виде вибрационного или позиционирующего устройства) для реализации патентуемого способа, в котором перемещение ведомого звена осуществляется возвратно-поступательно (исходное положение, то есть положение, согласно которому ведущее звено находится в ненагруженном состоянии). FIG. 13 is a general diagram of a device (made in the form of a vibrating or positioning device) for implementing the patented method in which the driven link is moved back and forth (the initial position, that is, the position according to which the driving link is in an unloaded state).
Фиг. 14 - общая схема устройства по фиг. 13, на которой положение ведомого звена устройства показано после приложения нагрузки к ведущему звену. FIG. 14 is a general diagram of the device of FIG. 13, in which the position of the driven member of the device is shown after applying a load to the leading member.
Фиг. 15 - общая схема устройства (выполненного в виде линейного двигателя) для реализации патентуемого способа, в котором перемещение ведомого звена осуществляется возвратно-поступательно (исходное положение, то есть положение, согласно которому ведущее звено находится в ненагруженном сосредоточенной нагрузкой состоянии). FIG. 15 is a general diagram of a device (made in the form of a linear motor) for implementing the patented method in which the driven link is moved back and forth (the initial position, that is, the position according to which the driving link is in an unloaded state concentrated by the load).
Фиг. 16 - сечение Г-Г по фиг. 15. FIG. 16 is a section GG of FIG. fifteen.
Фиг. 17 - разрез по Д-Д на фиг. 15 при положении ведомого звена устройства после приложения сосредоточенной нагрузки к соответствующему участку (участкам) ведущего звена. FIG. 17 is a section along DD in FIG. 15 at the position of the slave link of the device after applying the concentrated load to the corresponding section (s) of the leading link.
Фиг. 18 - схема намагниченности участка ведущего звена (расположенного в зоне ведомого звена по фиг. 15) до начала его нагружения сосредоточенной нагрузкой посредством нагружающего узла. FIG. 18 is a diagram of the magnetization of a portion of a driving link (located in the zone of the driven link of FIG. 15) before it begins to be loaded with a concentrated load by means of a loading unit.
Фиг. 19 - схема намагниченности участка ведущего звена (расположенного в зоне ведомого звена согласно фиг. 15) после его нагружения сосредоточенной нагрузкой посредством нагружающего узла. FIG. 19 is a diagram of the magnetization of a portion of a driving link (located in the zone of the driven link according to FIG. 15) after it is loaded with a concentrated load by means of a loading unit.
Фиг. 20 - другая общая схема устройства (выполненного в виде линейного двигателя) для реализации патентуемого способа, в котором возвратно-поступательно перемещается ведущее звено, а ведомое звено установлено неподвижно относительно корпуса (исходное положение, то есть положение, согласно которому ведущее звено находится в ненагруженном сосредоточенной нагрузкой "P" состоянии). FIG. 20 is another general diagram of a device (made in the form of a linear motor) for implementing the patented method in which the driving link is reciprocating, and the driven link is fixed relative to the housing (initial position, that is, the position according to which the driving link is in an unloaded concentrated load "P" condition).
Фиг. 21 - сечение Е-Е по фиг. 20. FIG. 21 is a cross-section EE of FIG. 20.
Фиг. 22 - то же, что и на фиг. 20, но положение ведущего звена устройства показано после приложения сосредоточенной нагрузки "P" к соответствующему участку (элементу из магнитострикционного материала) ведущего звена (т.е. нагрузка "P" приложена в соответствии с фрагментом "Д" по фиг. 23). FIG. 22 is the same as in FIG. 20, but the position of the drive link of the device is shown after applying the concentrated load "P" to the corresponding section (element of magnetostrictive material) of the drive link (i.e., the load "P" is applied in accordance with the fragment "D" in Fig. 23).
Фиг. 23 - стилизовано показан последовательный цикл приложения сосредоточенной нагрузки "P" к соответствующим элементам из магнитострикционного материала ведущего звена, который обеспечивает поступательное перемещение этого звена в направлении стрелки "S", а также схемы намагниченности магнитострикционных элементов ведущего звена вследствие их нагружения сосредоточенной нагрузкой посредством нагружающего узла по заданному последовательному циклу нагружения. FIG. 23 - a sequential cycle of applying the concentrated load “P” to the corresponding elements from the magnetostrictive material of the driving link, which provides translational movement of this link in the direction of the arrow “S”, as well as the magnetization circuit of the magnetostrictive elements of the driving link due to their loading by the concentrated load by means of the loading unit, is stylized for a given sequential loading cycle.
Для более полного понимания сущности заявленного изобретения целесообразно раскрыть в общем виде физические процессы (явления), происходящие в магнитострикционном материале (в данном случае - ведущего звена) под воздействием механических упругих деформаций этого материала, в частности явление магнитной упругости. For a more complete understanding of the essence of the claimed invention, it is advisable to disclose in general terms the physical processes (phenomena) that occur in a magnetostrictive material (in this case, the leading link) under the influence of mechanical elastic deformations of this material, in particular the phenomenon of magnetic elasticity.
Во-первых, явление магнитной упругости состоит в изменении намагниченности (как по величине, так и по направлению) магнитострикционного материала под воздействием механических упругих деформаций. First, the phenomenon of magnetic elasticity consists in a change in the magnetization (both in magnitude and direction) of a magnetostrictive material under the influence of mechanical elastic deformations.
Магнитная упругость иногда называется обратным магнитострикционным эффектом в отличие от прямого магнитострикционного эффекта, состоящего в возникновении механических деформаций или напряжений в упомянутом материале при изменении величины напряженности магнитного поля, воздействующего на этот материал. Magnetic elasticity is sometimes called the inverse magnetostrictive effect, in contrast to the direct magnetostrictive effect, which consists in the occurrence of mechanical deformations or stresses in said material when the magnitude of the magnetic field acting on this material changes.
Магнитная упругость характерна для материалов, обладающих магнитострикционными свойствами. Magnetic elasticity is characteristic of materials with magnetostrictive properties.
Во-вторых, в применяемых в технике устройствах, реализующих свои функции посредством использования в них элементов с магнитоупругими свойствами, магнитострикционные материалы используются при напряженностях магнитного поля, далеких от технического насыщения, и при величинах механических напряжений, значительно меньших предела упругости материала. Secondly, in devices used in technology that realize their functions by using elements with magnetoelastic properties, magnetostrictive materials are used for magnetic field intensities far from technical saturation and for values of mechanical stresses significantly less than the elastic limit of the material.
В этих условиях все изменения в состоянии магнитного материала определяются главным образом процессами обратимых смещений границ между соседними доменами с различной ориентацией векторов самопроизвольной намагниченности и поглощения одних доменов другими. Under these conditions, all changes in the state of the magnetic material are determined mainly by the processes of reversible displacements of the boundaries between neighboring domains with different orientations of the spontaneous magnetization vectors and the absorption of some domains by others.
Общие свойства магнитных материалов в области слабых полей с учетом упругого воздействия в настоящее время достаточно хорошо исследованы. В соответствии с этими исследованиями в области слабых магнитных полей или при малых изменениях величины намагничивающего поля процесс намагничивания осуществляется путем обратимых смещений границ между соседними доменами с различной ориентацией векторов самопроизвольной намагниченности. The general properties of magnetic materials in the field of weak fields, taking into account the elastic effect, are currently fairly well studied. In accordance with these studies, in the field of weak magnetic fields or with small changes in the magnitude of the magnetizing field, the magnetization process is carried out by reversible displacements of the boundaries between neighboring domains with different orientations of the spontaneous magnetization vectors.
Аналогичные процессы имеют место и при наложении на магнитострикционный материал (например, с гигантской магнитострикцией) упругих напряжений. Similar processes take place when elastic stresses (for example, with giant magnetostriction) are applied to the magnetostrictive material.
Расположения границ между доменами определяются из условия минимума поверхностной энергии этих границ, магнитоупругой энергии доменов и энергии внутренних полей рассеяния. The location of the boundaries between the domains is determined from the condition of the minimum surface energy of these boundaries, the magnetoelastic energy of the domains, and the energy of internal scattering fields.
В упомянутых исследованиях показано, что для гомогенных, т.е. однородных, не имеющих включений, материалов процесс смещения границ практически полностью определяется локальными изменениями плотности свободной и граничной энергий. В силу четности характера эффекта механических напряжений он не вызывает смещения 180-градуснных границ доменов. Изменение объема некоторого домена происходит лишь за счет его 90-градуснных границ с соседними доменами (см. М. Н. Гуманюк, "Магнитоупругие силоизмерители", Киев, изд. "Техника", стр. 7-8, 1981 г.). In the mentioned studies, it was shown that for homogeneous, i.e. of homogeneous materials without inclusions, the process of boundary displacement is almost completely determined by local changes in the density of free and boundary energies. Due to the even nature of the effect of mechanical stresses, it does not cause a displacement of 180-degree domain boundaries. The change in the volume of a certain domain occurs only due to its 90-degree boundaries with neighboring domains (see MN Gumanyuk, “Magnetoelastic Force Meters,” Kiev, Tekhnika publ., Pp. 7-8, 1981).
С учетом вышеизложенного способ преобразования энергии механического нагружения в энергию циклического перемещения согласно изобретению состоит в следующем. In view of the foregoing, a method for converting energy of mechanical loading into energy of cyclic displacement according to the invention is as follows.
Согласно упомянутому способу, по меньшей мере, однократно осуществляют механическое нагружение, по меньшей мере, одного элемента ведущего звена до заданной величины нагрузки. Эта заданная величина нагрузки является расчетной величиной, которую выбирают (рассчитывают) исходя из условия возможности обеспечения относительного перемещения звеньев (например, ведомого звена относительно неподвижного ведущего звена) в процессе механического нагружения упомянутого, по меньшей мере, одного элемента ведущего звена нагрузкой этой заданной величины. According to the aforementioned method, at least once, mechanical loading of at least one element of the driving link to a predetermined load value is carried out. This predetermined load value is a calculated value that is selected (calculated) based on the condition of the possibility of providing relative movement of the links (for example, the driven link relative to the fixed driving link) during mechanical loading of the said at least one element of the driving link with the load of this given value.
Например, в случае необходимости задания ведомому звену перемещения в виде вращательного движения эту заданную величину нагрузки выбирают (рассчитывают) исходя из условия возможности возникновения на ведомом звене крутящего момента такой величины, которая превышает величину реактивного момента со стороны ведомого звена. For example, if it is necessary to set the slave link to move in the form of rotational motion, this predetermined load value is selected (calculated) based on the condition that it is possible for the slave link to have a torque that exceeds the reactive moment on the slave side.
Преобразование энергии механического нагружения ведущего звена в энергию относительного циклического перемещения ведомого и ведущего звеньев осуществляют посредством обеспечения между звеньями магнитного взаимодействия. The conversion of the energy of the mechanical loading of the driving link into the energy of the relative cyclic movement of the driven and driving links is carried out by providing magnetic interaction between the links.
Для этого используют в качестве ведомого звена магнитную систему с, по меньшей мере, одним постоянным магнитом, а в качестве ведущего звена звено, включающее, по меньшей мере, один элемент, выполненный из магнитострикционного материала. Упомянутый, по меньшей мере, один элемент из магнитострикционного материала ведущего звена располагают в зоне магнитного поля упомянутой магнитной системы. For this purpose, a magnetic system with at least one permanent magnet is used as a driven link, and a link comprising at least one element made of magnetostrictive material is used as a driven link. Mentioned at least one element of a magnetostrictive material of the leading link is located in the magnetic field of the said magnetic system.
При этом обеспечивают механическое нагружение того, по меньшей мере, одного элемента ведущего звена, который выполнен из магнитострикционного материала. In this case, mechanical loading of at least one element of the driving link, which is made of magnetostrictive material, is ensured.
Возможность относительного перемещения звеньев друг относительно друга, например перемещения ведомого звена относительно ведущего (помимо приложения, как ранее указывалось, к соответствующему элементу ведущего звена нагрузки заданной величины) обеспечивают также посредством изменения направления и/или величины вектора "J" намагниченности, по меньшей мере, одного упомянутого элемента из магнитострикционного материала в процессе его механического нагружения нагрузкой заданной величины. The relative movement of the links relative to each other, for example, the movement of the driven link relative to the lead (in addition to the application, as previously mentioned, to the corresponding load driving link of a given magnitude) is also provided by changing the direction and / or magnitude of the magnetization vector “J”, at least one of the said element of magnetostrictive material during its mechanical loading by a load of a given value.
Таким образом, основой способа преобразования энергии механического нагружения в энергию циклического перемещения согласно изобретению является то, что для связанных между собой посредством магнитного взаимодействия соответствующих элементов системы ведущее звено - ведомое звено единственным положением устойчивого равновесия (т.е. устойчивого состояния относительной неподвижности друг относительно друга) является такое положение ведущего и ведомого звеньев, при котором геометрические центры упомянутых (связанных магнитным взаимодействием) элементов размещены один относительно другого в однозначно определенном положении, а вектор "J" намагниченности, по меньшей мере, одного элемента из магнитострикционного материала ведущего звена ориентирован вдоль (коллинеарно) магнитному полю магнитной системы ведомого звена. Thus, the basis of the method for converting the energy of mechanical loading into the energy of cyclic displacement according to the invention is that for the interconnected by the magnetic interaction of the corresponding elements of the system, the leading link is the driven link with a single position of stable equilibrium (i.e., a steady state of relative immobility relative to each other ) is the position of the leading and driven links in which the geometric centers of the mentioned (connected by magnetic effect) elements are arranged relative to one another in a uniquely defined position, and the vector "J" magnetization, at least one element of magnetostrictive material oriented along the driving member (colinear) to the magnetic field of the magnetic system of the driven member.
Из этого следует, что любое изменение величины и/или направления вектора "J" намагниченности, по меньшей мере, одного элемента из магнитострикционного материала ведущего звена каким-либо внешним фактором (каковым согласно изобретению является фактор приложения к упомянутому элементу механической нагрузки) выводит ведомое и ведущее звенья из положения устойчивого равновесия, т.е. вызывает их относительное перемещение. It follows that any change in the magnitude and / or direction of the magnetization vector “J” of at least one element of the magnetostrictive material of the driving link by some external factor (which according to the invention is the factor of applying a mechanical load to the said element) leads and leading links from a position of stable equilibrium, i.e. causes their relative displacement.
Совершенно очевидно, что способ преобразования энергии механического нагружения ведущего звена в энергию относительного циклического перемещения ведомого и ведущего звеньев согласно настоящему изобретению позволяет (в зависимости от конкретного конструктивного исполнения устройств для его реализации) реализовать относительное перемещение звеньев как в виде поступательного перемещения (движения), так и в виде вращательного перемещения (движения). It is quite obvious that the method of converting the energy of mechanical loading of the driving link into the energy of relative cyclic movement of the driven and driving links according to the present invention allows (depending on the specific design of the devices for its implementation) to realize the relative movement of the links in the form of translational movement (motion), so and in the form of rotational displacement (movement).
Более подробно частные случаи реализации способа согласно изобретению (с учетом конкретных ограничительных условий при использовании того или иного частного случая в методах нагружения ведущего звена для реализации на ведомом звене того или иного вида перемещения, т.е. совершения им работы) рассматриваются ниже при описании соответствующих конкретных устройств, промышленно реализующих патентуемый способ. In more detail, particular cases of the implementation of the method according to the invention (taking into account specific restrictive conditions when using one particular case or another in loading methods of the driving link for implementing a particular type of movement on the driven link, i.e., performing work) are discussed below in the description of the corresponding specific devices industrially implementing the patented method.
Устройство для преобразования энергии механического нагружения в энергию циклического перемещения согласно изобретению (см. фиг. 1) включает размещенные в корпусе 1 ведущее и ведомое звенья 2 и 3 соответственно со средством преобразования энергии механического нагружения ведущего звена 2 в энергию циклического перемещения ведомого звена 3, а также средство, по меньшей мере, однократного механического нагружения, по меньшей мере, одного, выполненного из магнитострикционного материала, элемента 4 ведущего звена 2. The device for converting the energy of mechanical loading into energy of cyclic movement according to the invention (see Fig. 1) includes the leading and driven
Ведомое звено 3 выполнено в виде магнитной системы с двумя постоянными магнитами 5 и 6, сопряженными между собой по плоскости 7, которые целесообразно устанавливать на магнитопроводе 8. The
Следует отметить, что магнитная система может содержать (в зависимости от конструкции и назначения устройства в целом) любое количество постоянных магнитов, однако при этом целесообразно соблюдать определенную ориентацию векторов 9 намагниченности смежных магнитов, например магнитов 5 и 6, согласно описываемой фигуре. It should be noted that the magnetic system may contain (depending on the design and purpose of the device as a whole) any number of permanent magnets, however, it is advisable to observe a certain orientation of the
Векторы 9 намагниченности всех постоянных магнитов, в частности постоянных магнитов 5 и 6 на фиг. 1 (равно как и на других фигурах графических материалов), условно обозначены стрелками. The
В описываемом варианте ведомое звено 3 установлено в корпусе 1 с возможностью вращательного перемещения по стрелке "M" посредством его закрепления на валу 10, установленном в опоре 11 вращения. In the described embodiment, the driven
Ведущее звено, как указывалось ранее, включает, по меньшей мере, один элемент 4, выполненный из магнитострикционного материала, который расположен в зоне магнитного поля магнитной системы с возможностью обеспечения магнитной взаимосвязи между звеньями 2 и 3. Эта магнитная взаимосвязь звеньев 2 и 3 функционально является средством преобразования энергии механического нагружения ведущего звена 2 в энергию циклического перемещения ведомого звена 3. The leading link, as mentioned earlier, includes at least one
Вектор "J" намагниченности элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 условно обозначен стрелкой. The magnetization vector "J" of the
Вектор "H" напряженности магнитного поля магнитной системы ведомого звена 3 (в зоне плоскостей 7 сопряжения постоянных магнитов 5 и 6) также условно обозначен стрелкой и показывает направление упомянутого магнитного поля в соответствующей области. The vector "H" of the magnetic field of the magnetic system of the driven link 3 (in the area of the
В статическом положении устройства, реализующего способ согласно изобретению (т.е. при ненагруженном состоянии элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2), направление вектора "J" намагниченности магнитострикционного материала элемента 4 регламентируется направлением (вектор "H") магнитного поля, создаваемого магнитной системой (т.е. в данном конкретном случае - создаваемого магнитами 5 и 6 ведомого звена 3). In the static position of the device that implements the method according to the invention (i.e., when the
Иными словами, вектор "J" намагниченности магнитострикционного материала элемента 4 (в статическом, ненагруженном состоянии этого элемента 4) самопроизвольно ориентируется вдоль (параллельно) направления (вектор "H") магнитного поля, создаваемого магнитной системой (т.е. постоянными магнитами 5 и 6 ведомого звена 3). In other words, the magnetization vector “J” of the magnetostrictive material of element 4 (in the static, unloaded state of this element 4) is spontaneously oriented along the (parallel) direction (vector “H”) of the magnetic field created by the magnetic system (i.e.,
Такая относительная ориентация вектора "J" намагниченности магнитострикционного материала элемента 4 и направления (вектор "H") магнитного поля магнитной системы определяет также единственно возможное положение устойчивого равновесия (т.е. устойчивое положение относительной взаимной неподвижности) ведущего и ведомого звеньев 2 и 3 соответственно и в случае приложения механической нагрузки к элементу 4 из магнитострикционного материала. This relative orientation of the magnetization vector “J” of the magnetostrictive material of
В качестве средства механического нагружения, по меньшей мере, одного элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 может быть использовано согласно изобретению любое известное из современного уровня техники средство, способное обеспечить механическое (в частности, динамическое, статическое, квазистатическое, квазистационарное, квазиупругое и т.п.) нагружение элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2. As a means of mechanically loading at least one
Например, в качестве упомянутого средства механического нагружения могут быть использованы нагружающие узлы пневматического или гидравлического типа, нагружающие узлы, использующие материалы, обладающие пьезоэлектрическим эффектом, нагружающие узлы механического типа и т.п. For example, pneumatic or hydraulic-type loading units, loading units using materials having a piezoelectric effect, mechanical-type loading units, and the like can be used as said mechanical loading means.
В частности, в описываемом варианте устройства для реализации способа согласно изобретению использована одна пара нагружающих узлов 12 и 13, выполненных в виде пакетов пластин из материала, обладающего пьезоэлектрическим эффектом (пьезостолбов). К торцам упомянутых пакетов пластин (пьезостолбов) нагружающих узлов 12 и 13 прикреплены токоподводящие электроды, выполненные, например, в виде пластин с токоподводами 14. Токоподводящие электроды посредством токоподводов 14 соединены с источником электрического тока (постоянного или переменного) с возможностью циклического (прерывистого) подключения этих нагружающих узлов 12 и 13 к упомянутому источнику тока. In particular, in the described embodiment of the device for implementing the method according to the invention, one pair of
На фиг. 1 (и других фигурах графических материалов заявки) схема соединения токоподводов с источником тока и непосредственно источник тока условно не показаны, поскольку они широко известны из современного уровня техники и не являются объектом настоящего изобретения. In FIG. 1 (and other figures of the graphic materials of the application), the connection diagram of the current leads with the current source and the direct current source are not conventionally shown, since they are widely known from the prior art and are not an object of the present invention.
Нагружающие узлы 12 и 13 электроизолированы от корпуса 1 и элемента 4 из магнитострикционного материала, а токоподводы 14 электроизолированы от корпуса 1 посредством элементов 15 из диэлектрического материала. При этом элемент 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 установлен на опоре 16, выполненной преимущественно из немагнитного материала. The
Средство механического нагружения, по меньшей мере, одного элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 расположено относительно этого звена 2 с возможностью изменения в магнитострикционном материале упомянутого, по меньшей мере, одного элемента 4 направления и/или величины вектора "J" намагниченности в процессе механического нагружения этого, по меньшей мере, одного элемента 4 из магнитострикционного материала. Means of mechanical loading of at least one
Например, упомянутое средство механического нагружения может быть расположено относительно элемента 4 из магнитострикционного материала таким образом, чтобы линия приложения нагрузки "P" (например, линии "a", "b" или "c" нагружения по фиг. 2 - фиг. 7), со стороны этого средства механического нагружения, была ориентирована непараллельно вектору "J" намагниченности элемента 4 из магнитострикционного материала в статическом (ненагруженном) состоянии этого элемента 4. For example, the said means of mechanical loading can be located relative to the
В общем случае (например, при обеспечении согласно изобретению перемещения ведомого звена 3 в виде вращательного движения) средство механического нагружения, по меньшей мере, одного элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 должно быть расположено относительно этого звена 2 с возможностью нагружения упомянутого элемента 4 вдоль плоскости нагружения, расположенной неперпендикулярно по отношению к вектору "J" намагниченности, по меньшей мере, одного упомянутого элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2. In the general case (for example, when moving the driven
Следует также отметить, что в данном варианте устройства для реализации способа согласно изобретению можно не предусматривать специального (конструктивно самостоятельного) средства перемещения ведомого звена 3 (перед каждым повторным нагружением элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2) в положение, эквивалентное исходному. It should also be noted that in this embodiment of the device for implementing the method according to the invention, it is possible not to provide for special (structurally independent) means for moving the driven link 3 (before each repeated loading of the
Это объясняется тем, что в этом варианте (фиг. 1) патентуемого устройства перемещение ведомого звена 3 в положение, эквивалентное исходному, можно обеспечить, например, посредством подбора величины нагрузки "P" при каждом механическом нагружении, по меньшей мере, одного элемента 4 из магнитострикционного материала и инерционных свойств непосредственно самого ведомого звена 3. This is due to the fact that in this embodiment (Fig. 1) of the patented device, the movement of the driven
Например, согласно схемам реализации патентуемого способа по фиг. 2 - фиг. 7 ведомое звено 3 (при каждом нагружении элемента 4 из магнитострикционного материала вдоль линий "a", "b" или "c" нагружения) способно запасаться кинетической энергией только в том промежутке времени, в пределах которого осуществляется его (ведомого звена 3) непрерывный поворот на величину острого угла между векторами "J" намагниченности (показанными сплошными и пунктирными стрелками) магнитострикционного материала элемента 4, направления которых показаны на упомянутых фигурах как до приложения нагрузки "P" (стрелка, обозначающая вектор "J" пунктирной линией), так и после приложения нагрузки "P" (стрелка, обозначающая вектор "J" сплошной линией). For example, according to the implementation schemes of the patented method of FIG. 2 - FIG. 7, slave link 3 (with each loading of
Следовательно, за период времени поворота ведомого звена 3 на указанный острый угол к нему (звену 3) должен быть приложен такой импульс силы (генерируемый посредством нагрузки "P"), который обеспечил бы доворот ведомого звена 3 (за счет его момента инерции) в положение, эквивалентное (аналогичное) или идентичное исходному положению этого звена 3. Therefore, during the period of time the
В частности, если принять, что в устройстве по фиг. 1 нагрузка "P" к элементу 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 может быть приложена только вдоль линии нагружения "a", а за исходное положение ведомого звена 3 принять положение этого звена 3 по фиг. 7, то положением, эквивалентным исходному (т.е. положению ведомого звена по фиг. 7), можно считать:
- с точки зрения возможности осуществления циклического колебательного перемещения ведомого звена 3 относительно ведущего звена 2 положение ведомого звена 3, показанное на фиг. 3 или фиг. 6;
- с точки зрения возможности осуществления циклического вращательного перемещения ведомого звена 3 относительно ведущего звена 2 положение ведомого звена 3, показанное на фиг. 4.In particular, if you accept that in the device of FIG. 1, the load "P" to the
- from the point of view of the possibility of cyclic oscillatory movement of the driven
- from the point of view of the possibility of cyclic rotational movement of the driven
Вариант выполнения устройства для реализации способа согласно изобретению по фиг. 8 и фиг. 9 аналогичен варианту выполнения устройства по фиг. 1, но отличается от последнего (варианта по фиг. 1) тем, что он (вариант по фиг. 8 и фиг. 9) снабжен двумя дополнительными парами нагружающих узлов 17, 18
и 19, 20, которые выполнены и установлены в корпусе 1 конструктивно идентично ранее описанным нагружающим узлам 12 и 13 (фиг. 1).An embodiment of a device for implementing the method according to the invention of FIG. 8 and FIG. 9 is similar to the embodiment of the device of FIG. 1, but differs from the latter (the variant of Fig. 1) in that it (the variant of Fig. 8 and Fig. 9) is equipped with two additional pairs of
and 19, 20, which are made and installed in the
Однако в данном конструктивном исполнении устройства нагружающие узлы 12 и 13, 17 и 18, 19 и 20 необходимо коммутативно подключать к условно не показанному источнику электрического тока (т. е., например, с возможностью поочередного подключения к упомянутому источнику тока каждой из упомянутых пар нагружающих узлов 12 и 13, 17 и 18, 19 и 20). However, in this design of the device, the
На фиг. 8 и фиг. 9 схема соединения нагружающих узлов 12 и 13, 17 и 18, 19 и 20 с источником электрического тока и непосредственно источник тока условно не показаны, поскольку они широко известны из современного уровня техники и не являются объектом настоящего изобретения. In FIG. 8 and FIG. 9, the connection diagram of the
Вариант выполнения устройства для реализации способа согласно изобретению по фиг. 10, фиг. 11 и фиг. 12 аналогичен варианту конструктивного выполнения по фиг. 1 и отличается от последнего (варианта по фиг. 1) тем, что в нем (варианте по фиг. 10, фиг. 11 и фиг. 12) в качестве средства механического нагружения элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 используется реакция (например, вес "P") контролируемого объекта 21 на чашку 22 толкателя 23. An embodiment of a device for implementing the method according to the invention of FIG. 10, FIG. 11 and FIG. 12 is similar to the embodiment of FIG. 1 and differs from the latter (the variant of FIG. 1) in that in it (the variant of FIG. 10, FIG. 11 and FIG. 12), a reaction is used as a means of mechanical loading of the
Кроме того, в этом варианте выполнения устройства (в связи с его использованием преимущественно в качестве измерителя неэлектрических величин, например, нагрузки) средство перемещения ведомого звена 3 (после снятия нагрузки "P" с элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2) в строго исходное положение (при котором указатель 24 величины нагрузки расположен на отметке "0" измерительной шкалы 25) выполнено в виде, например, пружины 26 кручения, один конец которой закреплен на выступе корпуса 1, а дугой конец жестко связан с валом 10 ведомого звена 3. In addition, in this embodiment, the device (in connection with its use mainly as a meter of non-electric quantities, for example, load) means for moving the driven link 3 (after removing the load "P" from
Указатель 24 жестко закреплен на конце вала 10, а шкала 25 закреплена на корпусе 1. The
Целесообразно также обеспечивать плотный контакт толкателя 23 с торцом нагружаемого элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 посредством упругого элемента 27. It is also advisable to ensure tight contact of the
Вариант выполнения устройства для реализации способа согласно изобретению по фиг. 13 и фиг. 14 отличается от варианта выполнения по фиг. 1 тем, что в нем в качестве средства механического нагружения элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 применен один нагружающий узел 12 (конструктивно идентичный аналогичному узлу в варианте исполнения по фиг. 1), расположенный таким образом, что обеспечивает нагружение элемента 4 из магнитострикционного материала преимущественно вдоль линии нагружения, параллельной возвратно-поступательному перемещению по стрелке "S" ведомого звена 3. An embodiment of a device for implementing the method according to the invention of FIG. 13 and FIG. 14 differs from the embodiment of FIG. 1 in that, as a means of mechanically loading an
При этом ведомое звено 3 установлено в корпусе 1 на направляющих 28 с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно ведущего звена 2. When this
Возможность возвратно-поступательного перемещения ведомого звена 3 в определенной степени обеспечивается посредством взаимосвязи этого звена 3 с упругим элементом, выполненным, например в виде пружины 29 растяжения. The possibility of reciprocating movement of the driven
В данном варианте исполнения устройства, реализующего способ согласно изобретению, функцию средства перемещения ведомого звена 3 (перед каждым повторным механическим нагружением ведущего звена 2) в исходное положение (показанное на фиг. 13) выполняет непосредственно магнитная взаимосвязь между звеньями 2 и 3 устройства. In this embodiment of a device that implements the method according to the invention, the function of the means for moving the driven link 3 (before each repeated mechanical loading of the driving link 2) to the initial position (shown in Fig. 13) is directly performed by the magnetic relationship between the
Объясняется это тем, что величина магнитного взаимодействия между элементом 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 и постоянными магнитами 5 и 6 ведомого звена 3 изменяется в процессе механического нагружения упомянутого элемента 4 посредством нагружающего узла 12 в зависимости от величины приложенной нагрузки. This is explained by the fact that the magnitude of the magnetic interaction between the
Вариант выполнения устройства для реализации способа согласно изобретению по фиг. 15, фиг. 16 и фиг. 17 отличается от варианта выполнения по фиг. 13 и фиг. 14 конструкцией нагружающего узла 30 и его расположением относительно элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2. А именно:
- нагружающий узел 30 выполнен с множеством пар токоподводящих электродов с токоподводами 31 и 40, 32 и 41, 33 и 42, 34 и 43, 35 и 44, 36 и 45, 37 и 46, 38 и 47, 39 и 48, которые (пары токоподводящих электродов с токоподводами) последовательно расположены вдоль длины элемента 4 из магнитострикционного материала (или, что равнозначно, вдоль направления поступательного перемещения по стрелке "S" ведомого звена 3);
- нагружающий узел 30 расположен относительно элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 таким образом, что обеспечивается последовательное нагружение сосредоточенными нагрузками "P1" и "P2" соответствующих участков 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57 нагружения элемента 4 из магнитострикционного материла ведущего звена 2 в направлении, непараллельном направлению поступательного перемещения по стрелке "S" ведомого звена 3.An embodiment of a device for implementing the method according to the invention of FIG. 15, FIG. 16 and FIG. 17 differs from the embodiment of FIG. 13 and FIG. 14 by the design of the
-
- the
Участки 49 - 57 нагружения упомянутого элемента 4 на фиг. 17, фиг. 18 и фиг. 19 условно обозначены штриховкой, ограниченной пунктирными линиями. The
Направляющую 28 согласно фиг. 17 целесообразно устанавливать в корпусе 1 на опорах 58 скольжения.
В данном варианте исполнения устройства, реализующего способ согласно изобретению, функцию средства перемещения ведомого звена 3 (перед каждым повторным механическим нагружением соответствующих участков нагружения ведущего звена 2 сосредоточенной нагрузкой) в положение, эквивалентное исходному, выполняет непосредственно магнитная взаимосвязь между ведомым звеном 3 и соответствующими участками (49 - 57) нагружения элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2. In this embodiment of a device that implements the method according to the invention, the function of the means of moving the driven link 3 (before each repeated mechanical loading of the respective loading sections of the driving
Объясняется это тем, что величина магнитного взаимодействия между соответствующими участками (49 - 57) нагружения элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 и постоянными магнитами 5 и 6 ведомого звена 3 изменяется в процессе механического нагружения сосредоточенными нагрузками "P1" и "P2" соответствующих пар упомянутых участков 49 - 57 нагружения элемента 4 (посредством нагружающего узла 30) в зависимости от величины приложенной нагрузки.This is explained by the fact that the magnitude of the magnetic interaction between the corresponding sections (49 - 57) of the loading of the
Заданную последовательность подключения пар токоподводящих электродов к источнику электрического тока для обеспечения нагружения сосредоточенной нагрузкой участков 49 - 57 нагружения элемента 4 из магнитострикционного материала по заданной программе (регламентирующей перемещение ведомого звена 3) осуществляют посредством коммутативной схемы подключения токоподводов 14 соответствующих пар токоподводящих электродов к источнику электрического тока. The predetermined sequence of connecting pairs of current-carrying electrodes to an electric current source to ensure loading with
Упомянутая электрическая схема подключения токоподводов 14 к источнику электрического тока и непосредственно источник тока на чертежах условно не показаны, т. к. являются широко известными из современного уровня техники и не являются объектом настоящего изобретения. The aforementioned electrical circuit for connecting
Следует также отметить, что во всех вышеописанных вариантах конструктивного выполнения патентуемого устройства направление нагрузки "P", "P0", "P1", "P2" в графических материалах показано исходя из того, что элементы 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 выполнены из материала с положительной магнитострикцией.It should also be noted that in all the above-described embodiments of the patented device, the load direction "P", "P 0 ", "P 1 ", "P 2 " in graphic materials is shown on the basis that the
Однако в этих же конструктивных вариантах патентуемого устройства упомянутые элементы 4 могут быть выполнены и из материала с отрицательной магнитострикцией. However, in the same constructive embodiments of the patented device, said
В этом случае направление приложенной к элементам 4 из магнитострикционного материала нагрузки "P", "P0", "P1", "P2" необходимо изменить на противоположное.In this case, the direction of the load "P", "P 0 ", "P 1 ", "P 2 " applied to the
Объясняется это тем, что:
- при приложении, например, одноосной сжимающей нагрузки к магнитострикционному материалу с положительной магнитострикцией вектор "J" намагниченности этого материала стремится занять положение, близкое к перпендикулярному по отношению к направлению приложения вышеуказанной нагрузки;
- при приложении, например, одноосной сжимающей нагрузки к магнитострикционному материалу с отрицательной магнитострикцией вектор "J" намагниченности этого материала стремится занять положение, близкое к параллельному по отношению к направлению приложения нагрузки.This is explained by the fact that:
- when, for example, a uniaxial compressive load is applied to a magnetostrictive material with positive magnetostriction, the magnetization vector “J” of this material tends to occupy a position close to perpendicular to the direction of application of the above load;
- when, for example, a uniaxial compressive load is applied to a magnetostrictive material with negative magnetostriction, the magnetization vector “J” of this material tends to occupy a position close to parallel with respect to the direction of load application.
Вариант выполнения устройства для реализации способа согласно изобретению по фиг. 20, фиг. 21 и фиг. 22 отличается от варианта выполнения по фиг. 15, фиг. 16 и фиг. 17 конструктивным выполнением ведущего и ведомого звеньев 2 и 3 соответственно и способом установки упомянутых звеньев 2 и 3 относительно корпуса 1. А именно:
- ведомое звено 3 снабжено двумя дополнительными постоянными магнитами 59 и 60, закрепленными на магнитопроводе 8, и установлено неподвижно относительно корпуса 1;
- ведущее звено 2 снабжено двумя дополнительными элементами 62 и 63 из магнитострикционного материала и, совместно с нагружающим узлом 30, установлено в скобе 64 (преимущественно из немагнитного материала) с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно корпуса 1 совместно с направляющей 28.An embodiment of a device for implementing the method according to the invention of FIG. 20, FIG. 21 and FIG. 22 differs from the embodiment of FIG. 15, FIG. 16 and FIG. 17 by the design of the leading and driven
- the
- the
Векторы "H" напряженности магнитного поля магнитной системы в зоне плоскостей 7 сопряжения постоянных магнитов 5, 6, 59, 60 на фиг. 20 и фиг. 22 условно обозначены стрелками. Vectors "H" of the magnetic field of the magnetic system in the area of the
Кроме того, на фиг. 23 фрагменты "д", "е" и "ж" показывают последовательность приложения к элементам из магнитострикционного материала 4, 62, 63 ведущего звена 2 сосредоточенной нагрузки "P", которая обеспечивает поступательное перемещение ведущего звена 2 при приложении к нему нагрузки "P" по заданному замкнутому циклу. In addition, in FIG. 23 fragments "e", "e" and "g" show the sequence of application to the elements of
Соответственно, на фиг. 22 показано положение ведущего звена 2 при нагружении элемента 63 из магнитострикционного материала в соответствии с фрагментом "д" на фиг. 23. Accordingly, in FIG. 22 shows the position of the driving
Следует также отметить, что:
- во-первых, в описываемом варианте конструктивного выполнения устройства для реализации способа согласно изобретению ведущее и ведомое звенья 2 и 3 соответственно могут быть выполнены и с иным количеством входящих в них постоянных магнитов и элементов из магнитострикционного материала в зависимости от необходимой величины перемещения ведущего звена 2;
- во-вторых, показанные на фиг. 23 направления приложения сосредоточенной нагрузки "P" предусмотрены для тех случаев, когда элементы 4, 62, 63 выполнены из магнитострикционного материала с отрицательной магнитострикцией (хотя, как ранее указывалось, при изменении направления приложения сосредоточенной нагрузки "P" упомянутые элементы 4, 62 и 63 могут быть выполнены и из материала с положительной магнитострикцией);
- в-третьих, для обеспечения возможности перемещения ведущего звена 2 относительно неподвижного ведомого звена 3 токоподводы 14 токоподводящих электродов выполнены, например, гибкими или иной известной из современного уровня техники конструкции, не препятствующей перемещению ведущего звена 2 в процессе работы рассматриваемого варианта патентуемого устройства.It should also be noted that:
- firstly, in the described embodiment of the structural embodiment of the device for implementing the method according to the invention, the leading and driven
- secondly, shown in FIG. 23 directions of application of concentrated load "P" are provided for those cases when
- thirdly, to ensure the possibility of moving the leading
Работа устройства для преобразования энергии механического нагружения ведущего звена 2 в энергию циклического относительного перемещения ведомого и ведущего звеньев 3 и 2 соответственно (в частности, согласно варианту в варианте исполнения по фиг. 1 в энергию вращательного движения ведомого звена 3) согласно изобретению осуществляется следующим образом. The operation of the device for converting the energy of mechanical loading of the driving
Во-первых, следует отметить, что вариант исполнения устройства по фиг. 1 приемлем для осуществления перемещения ведомого звена 3 как в виде вращательного, так и в виде колебательного (возвратно-вращательного) движения. First, it should be noted that the embodiment of the device of FIG. 1 is acceptable for the movement of the driven
В обоих случаях (до начала осуществления механического нагружения элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 посредством нагружающих узлов 12 и 13) ведомое звено 3 устанавливают в такое исходное положение (регламентирующее соответственно и направление вектора "J" намагниченности упомянутого элемента 4 ведущего звена 2), при котором нагружение этого элемента 4 посредством нагружающих узлов 12 и 13 будет осуществляться вдоль одной линии нагружения, которая ориентирована в плоскости нагружения под углом, отличным от 0o и от углов, кратных 90o по отношению к исходному положению вектора "J" намагниченности упомянутого элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2.In both cases (before the mechanical loading of the
Таким исходным положением ведомого звена 3 может быть, например, положение этого звена 3, показанное на фиг. 7 при условии, что линией нагружения (вдоль которой нагружают элемент 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 посредством нагружающих узлов 12 и 13) является линия "a" на этой же фиг. 7. Such an initial position of the driven
В таком исходном положении ведомого звена 3 вектор "J" намагниченности упомянутого элемента 4 будет ориентирован так, как это показано сплошной стрелкой на фиг. 7, т.е. по направлению магнитного поля, создаваемого магнитами 5 и 6 ведомого звена 3 в зоне элемента 4 из магнитострикционного материала. In this initial position of the driven
Это вышеописанное исходное положение системы "ведущее звено 2 - ведомое звено 3" будет являться положением устойчивого равновесия вращательно-подвижного ведомого звена 3 относительно вектора намагниченности ведущего звена 2. То есть, в этом положении исключается какое-либо перемещение ведомого звена 3 при неизменности параметров вышеупомянутой системы (ведущее звено 2 - ведомое звено 3), в частности при неизменности направления вектора "J" намагниченности элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2. This initial position of the "leading link 2 - driven
В процессе механического нагружения элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 (посредством нагружающих узлов 12 и 13), как ранее было подробно описано, происходит изменение направления вектора "J" намагниченности магнитострикционного материала элемента 4 относительно направления магнитного поля, создаваемого магнитами 5 и 6 ведомого звена 3 в зоне этого элемента 4. То есть, происходит поворот вектора "J" намагниченности в магнитострикционном материале элемента 4 в пределах 90o (относительно начального положения этого вектора "J"), причем в том направлении, в котором этот вектор "J" был смещен относительно линии "a" нагружения в своем начальном положении, т.е. до начала приложения к упомянутому вектору "J" намагниченности механической нагрузки "P".During the mechanical loading of the
При этом сохраняется условие устойчивого равновесия (неподвижности) ведомого звена 3 относительно вектора "J" намагниченности магнитострикционного материала элемента 4 ведущего звена 2, и оно (звено 3) поворачивается на определенный угол, соответствующий углу поворота упомянутого вектора "J" намагниченности, вследствие приложения к этому элементу 4 из магнитострикционного материала механической нагрузки "P". In this case, the condition of stable equilibrium (immobility) of the driven
Это графически проиллюстрировано на фиг. 2, где пунктирной стрелкой условно обозначено направление вектора "J" намагниченности в магнитострикционном материале элемента 4 до приложения к этому элементу нагрузки "P", а сплошной стрелкой обозначено направление вектора "J" намагниченности в магнитострикционном материале элемента 4 после приложения к этому элементу нагрузки "P". This is graphically illustrated in FIG. 2, where the dashed arrow conventionally indicates the direction of the magnetization vector “J” in the magnetostrictive material of
После снятия нагрузки с элемента 4 из магнитострикционного материала вектор "J" намагниченности материала этого элемента 4 сохраняет свое положение, обозначенное сплошной стрелкой на фиг. 2 (т.е. не возвращается самопроизвольно в исходное положение, обозначенное на фиг. 2 пунктирной стрелкой), так как магнитное поле магнитов 5 и 6 ориентировано при этом в том же направлении, что и вектор "J" намагниченности в магнитострикционном материале элемента 4. After unloading the
Таким образом осуществляется перемещение (поворот) ведомого звена 3 при однократном механическом нагружении элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 вдоль одной линии нагружения посредством нагружающих узлов 12 и 13. Thus, the movement (rotation) of the driven
Для осуществления циклического перемещения (вращательного или возвратно-вращательного) ведомого звена 3 необходимо механическое нагружение элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 осуществлять многократно через определенные промежутки времени. То есть, через такие промежутки времени, в течение которых ведомое звено 3 сможет занять исходное или эквивалентные исходному положения. For the cyclic movement (rotational or reciprocating) of the driven
В частности, как указывалось ранее, если принять, что в устройстве по фиг. 1 нагрузка "P" к элементу 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 может быть приложена только вдоль одной линии нагружения, например линии "a", а за исходное положение принять положение ведомого звена 3 по фиг. 7, то положением, эквивалентным исходному (т.е. показанному на фиг.7), можно считать:
- для осуществления циклического колебательного перемещения ведомого звена 3 положение ведомого звена 3, показанное на фиг. 3 или фиг. 6;
- для осуществления циклического вращательного перемещения ведомого звена 3 положение ведомого звена 3, показанное на фиг. 4.In particular, as indicated previously, if it is assumed that in the device of FIG. 1, the load "P" to the
- for cyclic oscillatory movement of the driven
- for cyclic rotational movement of the driven
Перемещение ведомого звена 3 в указанные положения (исходные или эквивалентные исходным в данном конструктивном варианте выполнения устройства) осуществляется, как рассматривалось ранее, за счет накопления ведомым звеном 3 кинетической энергии, в процессе его непрерывного перемещения (поворота), в период времени действия механической нагрузки "P" на элемент 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2, а также расхода этого запаса кинетической энергии на совершение работы по перемещению подвижного звена (в данном случае ведомого звена 3) в указанные выше положения в промежутках времени между нагружениями элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 нагрузкой "P". The movement of the driven
Работа устройства для преобразования энергии механического нагружения ведущего звена 2 в энергию циклического относительного перемещения ведомого и ведущего звеньев 3 и 2 соответственно (в частности, в энергию перемещения ведомого звена 3 относительно ведущего звена 2) в варианте исполнения по фиг. 8 и фиг. 9 согласно изобретению осуществляется следующим образом. The operation of the device for converting the energy of mechanical loading of the driving
Во-первых, как и в предыдущем случае, следует отметить, что вариант исполнения устройства по фиг. 8 и фиг.9 приемлем для осуществления перемещения ведомого звена 3 как в виде вращательного, так и в виде колебательного (возвратно-вращательного) движения. First, as in the previous case, it should be noted that the embodiment of the device of FIG. 8 and 9 are suitable for moving the driven
Однако наиболее целесообразно использовать данное конструктивное выполнение патентуемого устройства для промышленной реализации двигателей вращения. However, it is most advisable to use this design of the patented device for the industrial implementation of rotation motors.
При этом оптимально в качестве источника электрического тока (коммутативно соединенного с тремя парами нагружающих узлов 12 и 13, 17 и 18, 19 и 20 посредством токоподводящих электродов с токоподводами 14) использовать источник трехфазного электрического тока преимущественно переменной частоты. In this case, it is optimal to use a three-phase electric current source of predominantly variable frequency as the source of electric current (commutatively connected to three pairs of
Совершенно очевидно, что данное конструктивное решение патентуемого устройства можно использовать согласно изобретению при необходимости механического нагружения элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 как вдоль одной линии нагружения (например, линии "a") или вдоль двух линий нагружения (например, линий "a" и "b"), так и вдоль трех и более линий нагружения (например, линий "a", "b" и "c"). Количество вышеупомянутых линий нагружения задается при проектировании устройства в зависимости от электрической схемы коммутации токоподводящих электродов с токоподводами 14 соответствующих пар нагружающих узлов 12 и 13, 17 и 18, 19 и 20 с источником электрического тока и назначения данного устройства. It is obvious that this design solution of the patented device can be used according to the invention if it is necessary to mechanically load an
В первых двух случаях (т.е. при нагружении элемента 4 из магнитострикционного материала вдоль любой одной или любых двух линий нагружения) работа устройства по фиг. 8 и фиг. 9 осуществляется абсолютно идентично работе устройства по фиг. 1 со всеми ранее описанными ограничительными условиями, обеспечивающими возможность осуществления работы рассматриваемого устройства для осуществления способа согласно патентуемому изобретению. In the first two cases (i.e., when loading an
В частности, ранее названные ограничительные условия касаются:
- взаимного положения линий нагружения элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 и векторов "J" намагниченности в магнитострикционном материале элемента 4 ведущего звена 2 при исходном (или эквивалентном исходному) положении;
- а также необходимости накопления ведомым звеном 3 (при его непрерывном перемещении в период времени действия на элемент 4 из магнитострикционного материала механической нагрузки "P") такого количества кинетической энергии, которого (количества энергии), как минимум, хватало бы для дальнейшего самопроизвольного перемещения (т.е. перемещения по инерции) ведомого звена 3 в ближайшее положение, эквивалентное исходному положению ведомого звена 3.In particular, the previously mentioned restrictive conditions apply to:
- the relative position of the loading lines of the
- as well as the need for the
В третьем случае (т.е. при нагружении элемента 4 вдоль трех и более линий нагружения) работа устройства по фиг. 8 и фиг. 9, с физической точки зрения, осуществляется также аналогично работе устройства по фиг. 1. Но при выполнении упомянутого условия нагружения отсутствует необходимость соблюдения ранее описанных ограничительных условий, касающихся возможности обеспечения осуществления работы рассматриваемого варианта устройства для осуществления способа согласно патентуемому изобретению. In the third case (i.e., when loading the
В частности, отсутствует необходимость соблюдения упомянутых ранее ограничительных условий в отношении взаимного положения линий нагружения элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 и векторов "J" намагниченности в магнитострикционном материале элемента 4 ведомого звена 2 при исходном (или эквивалентных исходному) положении. А также отсутствует необходимость соблюдения упомянутых ранее, ограничительных условий в отношении необходимости накопления ведомым звеном 3 (при его непрерывном перемещении в период времени действия на элемент 4 из магнитострикционного материала механической нагрузки "P") такого количества энергии, которого, как минимум, хватало бы для дальнейшего самопроизвольного перемещения (т.е. перемещения по инерции) ведомого звена 3 в ближайшее положение, эквивалентное исходному положению этого звена 3. In particular, there is no need to comply with the previously mentioned restrictive conditions with respect to the relative position of the loading lines of the
Это объясняется тем, что при показанном на фиг. 8 и фиг. 9 варианте расположения нагружающих узлов 12 и 13, 17 и 18, 19 и 20 любое произвольное положение ведомого звена 3 и соответственно расположение вектора "J" намагниченности магнитострикционного материала элемента 4 всегда будут удовлетворять вышеописанным ограничительным условиям (в отношении взаимного расположения) по отношению, как минимум, к одной из линий нагружения. This is because in the case shown in FIG. 8 and FIG. 9, the arrangement of the
Это, в свою очередь, обеспечивает возможность осуществления перемещения ведомого звена 3 (из любого его произвольного положения) посредством нагружения элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 вдоль соответствующей линии нагружения без использования инерционных свойств этого звена 3. This, in turn, makes it possible to move the driven link 3 (from any of its arbitrary positions) by loading an
Для наглядности полный цикл перемещения (поворот на 360o) ведомого звена 3, согласно данному случаю нагружения элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 (т.е. вдоль трех линий нагружения), проиллюстрирован на фиг. 2 - фиг. 7 графических материалов настоящей заявки.For clarity, the full cycle of movement (rotation through 360 o ) of the driven
В связи с этим, более подробное описание работы устройства по фиг. 8 и фиг. 9 (для данных, рассмотренных выше, случаев нагружения элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 3) в рамках настоящей заявки нецелесообразно. In this regard, a more detailed description of the operation of the device of FIG. 8 and FIG. 9 (for the data discussed above, cases of loading of
Работа устройства для преобразования энергии механического нагружения ведущего звена 2 в энергию циклического относительного перемещения ведомого и ведущего звеньев 3 и 2 соответственно (в частности, в энергию перемещения ведомого звена 3 относительно неподвижного ведущего звена 2) в варианте исполнения по фиг. 10, фиг. 11 и фиг. 12 согласно изобретению с физической точки зрения осуществляется аналогично варианту выполнения устройства по фиг. 1. The operation of the device for converting the energy of mechanical loading of the driving
Отличия в работе можно усмотреть лишь в том, что нагружение элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 механической нагрузкой осуществляется посредством статической нагрузки "Р" со стороны контролируемого объекта 21, а перемещение (возврат) ведомого звена 3 в строго исходное положение осуществляется принудительно (т. е. с помощью самостоятельного средства возврата, в данном конкретном случае - средства возврата механического типа), посредством тарированной пружины 26 кручения. The differences in the work can only be seen in the fact that the loading of the
Следует также отметить, что в этом варианте конструктивного исполнения патентуемого устройства предусматривается перемещение ведомого звена 3 (в процессе механического нагружения элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 нагрузкой "P") в виде поворота этого звена 3 на угол, не превышающий 90o, относительно исходного положения звена 3.It should also be noted that in this embodiment of the patented device the movement of the driven
То есть, для данной конструкции патентуемого устройства, реализующего способ согласно изобретению, исключается возможность обеспечения перемещения ведомого звена 3 в виде циклического вращательного движения при циклическом приложении механической нагрузки "P" к элементу 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2. That is, for this design of the patented device that implements the method according to the invention, the possibility of ensuring the movement of the driven
В связи с этим данное конструктивное выполнение патентуемого устройства (фиг. 10) для реализации способа согласно изобретению наиболее целесообразно использовать в измерительной технике при промышленной реализации средств для измерения неэлектрических величин, преимущественно больших значений этих величин. In this regard, this constructive implementation of the patented device (Fig. 10) for implementing the method according to the invention is most expedient to use in measuring equipment for the industrial implementation of means for measuring non-electric values, mainly large values of these values.
На основании вышеизложенного, более подробное описание работы устройства по фиг. 10, фиг. 11 и фиг. 12 (для рассматриваемого случая нагружения элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2, т.е. вдоль одной линии нагружения) в рамках настоящей заявки нецелесообразно. Based on the foregoing, a more detailed description of the operation of the device of FIG. 10, FIG. 11 and FIG. 12 (for the case under consideration of the loading of the
Работа устройства для преобразования энергии механического нагружения ведущего звена 2 в энергию циклического относительного перемещения ведомого и ведущего звеньев 3 и 2 соответственно (в частности, в энергию перемещения ведомого звена 3 относительно ведущего звена 2) в варианте исполнения по фиг. 13 и фиг. 14 согласно изобретению с физической точки зрения осуществляется аналогично варианту выполнения устройства по фиг. 1, предусматривающему нагружение элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 механической нагрузкой "P" вдоль одной линии нагружения. The operation of the device for converting the energy of mechanical loading of the driving
Однако в данном варианте конструктивного исполнения патентуемого устройства нет необходимости предварительной ориентации вектора "J" намагниченности магнитострикционного материала элемента 4 ведущего звена 2 относительно направления приложения механической нагрузки "P" (линии нагружения) к элементу 4 из магнитострикционного материала этого звена 2 посредством нагружающего узла 12. However, in this embodiment of the patented device, there is no need for preliminary orientation of the magnetization vector “J” of the magnetostrictive material of the
Объясняется это тем, что:
- во-первых, в данном конструктивном решении патентуемого устройства устойчивое положение (т. е. положение, исключающее какое-либо перемещение) ведомого звена 3 (в статическом, т.е. ненагруженном состоянии элемента 4 из магнитострикционного материала) обеспечивается как посредством магнитного взаимодействия ведущего и ведомого звеньев 2 и 3 соответственно, так и посредством реактивной силы со стороны пружины 29 растяжения, которая (в упомянутом статическом состоянии элемента 4 из магнитострикционного материалаведущего звена 2) находится в нагруженном (в данном случае, см. фиг. 13, растянутом) состоянии;
во-вторых, помимо того, что ведомое звено 3 в данном варианте выполнения устройства находится в искусственно созданном (посредством пружины 29 растяжения) устойчивом положении равновесия (неподвижности) относительно элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2, это ведомое звено 3 установлено с возможностью возвратно-поступательного перемещения преимущественно в направлении, параллельном линии приложения нагрузки к упомянутому элементу 4 со стороны нагружающего узла 12.This is explained by the fact that:
- firstly, in this constructive solution of the patented device, a stable position (i.e., a position that excludes any movement) of the driven link 3 (in the static, i.e. unloaded state of the
secondly, in addition to the
Но следует сказать, что (в данном варианте конструктивного выполнения устройства для осуществления способа согласно патентуемому изобретению) можно устанавливать ведомое звено 3 и с возможностью возвратно-поступательного перемещения в любом направлении, которое неперпендикулярно линии приложения механической нагрузки "P" /линии нагружения/ к элементу 4 из магнитострикционного материала со стороны нагружающего узла 12. But it should be said that (in this embodiment of the device for implementing the method according to the patented invention), it is possible to install the driven
В этих условиях в процессе механического нагружения элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 (посредством нагружающего узла 12) изменяются физико-механические параметры системы: пружина 29 - ведомое звено 3 - элемент 4 из магнитострикционного материала (ведущего звена 2) вследствие изменения направления вектора "J" намагниченности магнитострикционного материала упомянутого элемента 4 по отношению к направлению (вектор "H") магнитного поля (генерируемого постоянными магнитами 5 и 6) магнитной системы в соответствующей области пространства магнитного взаимодействия ведущего звена 2 с ведомым звеном 3. Under these conditions, during the mechanical loading of the
То есть, величина магнитного взаимодействия между ведущим и ведомым звеньями 2 и 3 соответственно устройства по фиг. 13 (в результате приложения к элементу 4 из магнитострикционного материала механической нагрузки "P") уменьшается, и, следовательно, ведомое звено 3 перемещается в направлении стрелки "S" (см. фиг. 14) под действием пружины 29 в новое положение устойчивого равновесия, регламентируемое действующими в данный момент времени на это звено 3 реактивными воздействиями со стороны пружины 29 и элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2. That is, the magnitude of the magnetic interaction between the master and
После снятия нагрузки, приложенной к элементу 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2, исходный баланс сил (действующих на ведомое звено 3 со стороны пружины 29 и элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2) восстанавливается и это звено 3 устанавливается под действием упомянутых сил (т. е. сил, действующих на ведомое звено 3 со стороны пружины 29 растяжения и элемента 4 из магнитострикционного материала) в исходное (соответствующее фиг. 13) положение. After removing the load applied to the
При повторном приложении механической нагрузки "P" к элементу 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 посредством нагружающего узла 12 вышеописанный цикл возвратно-поступательного перемещения ведомого звена 3 повторяется в аналогичной последовательности. When re-applying the mechanical load "P" to the
Работа устройства для преобразования энергии механического нагружения ведущего звена 2 в энергию циклического относительного перемещения ведомого и ведущего звеньев 3 и 2 соответственно (в частности, в энергию перемещения ведомого звена 3 относительно ведущего звена 2) в варианте выполнения патентуемого устройства по фиг. 15, фиг. 16 и фиг. 17 согласно изобретению осуществляется следующим образом. The operation of the device for converting the energy of mechanical loading of the
С физической точки зрения процесс преобразования энергии механического нагружения ведущего звена 2 посредством нагружающего узла 30 аналогичен ранее описанным процессам преобразования упомянутой энергии. From a physical point of view, the process of converting the energy of mechanical loading of the driving
То есть, упомянутый процесс преобразования энергии механического нагружения ведущего звена 2 согласно изобретению заключается в том, что в результате механического нагружения элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 изменяется величина и/или направление вектора "J" намагниченности в магнитострикционном материале элемента 4 ведущего звена 2. That is, the aforementioned process of converting the energy of mechanical loading of the driving
Следовательно, происходит изменение величин и/или направлений соответствующих параметров системы "ведомое звено 3 - элемент 3 из магнитострикционного материала" (ведущего звена 2), которые (т.е. параметры) обеспечивают устойчивое положение равновесия (т.е. относительной неподвижности) упомянутой системы. Therefore, the values and / or directions of the corresponding parameters of the system “driven link 3 -
Это изменение параметров упомянутой системы заставляет ведомое звено 3 перемещаться в новое (отличное от исходного) положение его устойчивого равновесия (относительной неподвижности) по отношению к элементу 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2. This change in the parameters of the mentioned system makes the driven
Отличительной особенностью работы варианта выполнения устройства по фиг. 15, фиг. 16 и фиг. 17 является то, что нагружение элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 осуществляют вдоль линий нагружения, которые ориентированы непараллельно (преимущественно перпендикулярно) направлению перемещения по стрелке "S" ведомого звена 3. A distinctive feature of the operation of the embodiment of the device of FIG. 15, FIG. 16 and FIG. 17 is that the loading of the
Кроме того, нагружение упомянутого элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 осуществляется посредством нагружающего узла 30 не равномерно по всей длине этого элемента 4 (как в ранее описанных вариантах выполнения патентуемого устройства, реализующего способ согласно изобретению), а сосредоточенными нагрузками "P1" (растягивающая нагрузка) и "P2" (сжимающая нагрузка), которые прикладываются одновременно, по меньшей мере, к двум участкам 49 - 57 нагружения ведущего звена 2, расположенным в зоне магнитной системы (т.е. в зоне магнитного поля, создаваемого постоянными магнитами 5 и 6) ведомого звена 3.In addition, the loading of the said
Вышеописанные теоретические выкладки, позволяющие обеспечить возможность поступательного (или возвратно-поступательного) перемещения ведомого звена 3, наглядно проиллюстрированы на ниже описанных фигурах графических материалов настоящей заявки, а именно:
на фиг. 15 - ведущее звено 2 не нагружено сосредоточенными нагрузками "P1" и "P2", а ведомое звено 3 находится в исходном положении, на фиг. 17 - ведущее звено 2 нагружено сосредоточенными нагрузками "P1" и "P2" в зоне участков 50 и 52 нагружения, а ведомое звено 3 находится в новом исходном положении;
на фиг. 18 - иллюстрирующей направления векторов "J" намагниченности в зоне участков 49, 50, 51, 52 и 53 нагружения и прилегающих к ним участках при расположении ведомого звена 3 в зоне этих участков согласно фиг. 15 и при отсутствии нагружения этих участков сосредоточенными нагрузками;
на фиг. 19 - иллюстрирующей направления векторов "J" намагниченности в зоне участков 49, 50, 51, 52 и 53 нагружения и прилегающих к ним участках при расположении ведомого звена 3 в зоне этих участков согласно фиг. 17 и при нагружении участков 50 и 52 противоположно направленными сосредоточенными нагрузками "P1" и "P2".The above theoretical calculations, allowing to provide the possibility of translational (or reciprocating) movement of the driven
in FIG. 15 - the
in FIG. 18 illustrates the directions of the magnetization vectors “J” in the area of
in FIG. 19 illustrates the directions of the magnetization vectors “J” in the area of
Совершенно очевидно, что взаимное положение векторов "J" намагниченности на участках 49, 50, 51, 52 и 53 нагружения и прилегающих к ним участках, после приложения к участкам 50 и 52 сосредоточенной нагрузки противоположного направления посредством нагружающего узла 30, обеспечивает перемещение ведомого звена 3 из положения этого звена 3 по фиг. 15 в положение звена 3 по фиг. 17. It is quite obvious that the relative position of the magnetization vectors “J” in the
Осуществление дальнейшего движения ведомого звена 3 в направлении перемещения этого звена 4 по стрелке "S" осуществляется аналогичным образом. То есть, посредством приложения сосредоточенных нагрузок (преимущественно противоположного направления) к тем участкам нагружения, которые в данном положении ведомого звена 3 (см. фиг. 17) расположены в зоне создаваемого этим звеном 3 магнитного поля. The further movement of the driven
То есть, согласно фиг. 17 - к участкам 51 и 53 нагружения по вышеописанной схеме нагружения (см. фиг. 19). That is, according to FIG. 17 - to
Следует также отметить, что при данном конструктивном выполнении патентуемого устройства (фиг. 15 и фиг. 16) элемент 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 целесообразно устанавливать в корпусе 1 в предварительно нагруженном (распределенной по длине элемента 4 из магнитострикционного материала нагрузкой "P0") состоянии.It should also be noted that with this structural embodiment of the patented device (Fig. 15 and Fig. 16), it is advisable to install the
Объясняется это тем, что предварительное нагружение элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 в значительной степени увеличивает диапазон возможных величин напряжений (т.е., например, напряжений одноосного растяжения-сжатия) на участках 49-57 нагружения упомянутого элемента 4 ведущего звена 2 посредством сосредоточенных (и определенным образом приложенных к элементу 4 ведущего звена 2) механических нагрузок "P1" и "P2" в процессе эксплуатации устройства.This is explained by the fact that the preloading of the
Кроме того, предварительное нагружение элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 упрощает конструкцию данного устройства в целом и увеличивает (расширяет) его функциональные возможности в части промышленной применимости. In addition, the preliminary loading of the
Работа устройства для преобразования энергии механического нагружения ведущего звена 2 в энергию циклического относительного перемещения ведомого и ведущего звеньев 3 и 2 соответственно (в частности, в энергию поступательного перемещения ведущего звена 2 относительно ведомого звена 3) в варианте выполнения патентуемого устройства по фиг. 20, фиг. 21 и фиг. 22 для реализации способа согласно изобретению осуществляется следующим образом. The operation of the device for converting the energy of mechanical loading of the
С физической точки зрения процесс преобразования энергии механического нагружения механической нагрузкой "P" элемента 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 (посредством нагружающего узла 30) аналогичен ранее описанным процессам преобразования указанной энергии, происходящим, например, в варианте конструктивного выполнения устройства (для реализации способа согласно изобретению) по фиг. 15, фиг. 16 и фиг. 17. From a physical point of view, the process of converting the energy of mechanical loading by a mechanical load “P” of an
Выше приведенные теоретические выкладки (позволяющие обеспечить возможность поступательного или возвратно-поступательного перемещения ведущего звена 2 относительно ведомого звена 3) наглядно проиллюстрированы на фигурах 20, 22 и 23 графических материалов настоящей заявки. The above theoretical calculations (allowing to provide the possibility of translational or reciprocal movement of the
Однако целесообразно дать более подробное описание упомянутых фигур графических материалов с учетом отражения (на базе информации, реализованной посредством этих фигур) физических процессов, реализуемых в результате преимущественно циклического приложения механической нагрузки "P" к соответствующим элементам 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2. However, it is advisable to give a more detailed description of the mentioned figures of graphic materials, taking into account the reflection (based on the information realized through these figures) of physical processes that are realized as a result of the predominantly cyclic application of the mechanical load "P" to the
А именно:
на фиг.20 - показано ведущее звено 2, не нагруженное сосредоточенной механической нагрузкой "P" и находящееся в исходном положении;
на фиг. 22 - показано ведущее звено 2, нагруженное сосредоточенной механической нагрузкой "P" в зоне элемента 63 из магнитострикционного материала и находящееся в новом положении, эквивалентом исходному, т.е., в положении устойчивого равновесия, из которого, при приложении к соответствующему элементу 4 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 упомянутой нагрузки "P", обеспечивается перемещение ведущего звена 2 по стрелке "S";
на фиг. 23 - иллюстрирующей направления векторов "J" намагниченности элементов 4, 62 и 63 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 при нагружении этих элементов 4, 62 и 63 сосредоточенными механическими нагрузками "P" согласно указанной на фрагментах "д", "е" и "ж" этой фигуры последовательности нагружения элементов 4, 62, и 63 из магнитострикционного материала по замкнутому циклу.Namely:
on Fig - shows the leading
in FIG. 22 shows a
in FIG. 23 illustrates the directions of the magnetization vectors “J” of the
Совершенно очевидно, что взаимное положение векторов "J" намагниченности элементов 4, 62 и 63 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 после приложения к этим элементам 4, 62 и 63 (в определенной последовательности, см. фиг. 23) сосредоточенной сжимающей механической нагрузки (посредством нагружающего узла 30) обеспечивает последовательное перемещение ведущего звена 2 из исходного положения (см. фиг. 20) по направлению стрелки "S", т.е. в положение этого звена 2, эквивалентное исходному (см. фиг. 22). It is quite obvious that the relative position of the magnetization vectors "J" of the
Объясняется это следующим. This is explained as follows.
Во-первых, необходимо отметить, что в данном конструктивном выполнении патентуемого устройства, реализующего способ согласно изобретению, ведущее и ведомое звенья 2 и 3 соответственно находятся в положении устойчивого равновесия (относительной неподвижности) друг относительно друга лишь в тех случаях, когда геометрический центр любой группы из числа элементов 4, 62 и 63 из магнитострикционного материала, вносящих вклад в величину силы пондермоторного взаимодействия между звеньями 2 и 3 (т.е. силы магнитного притяжения между упомянутыми звеньями 2 и 3, обеспечивающей перемещение ведущего звена 2), находится в одной из зон магнитной системы с максимальной величиной напряженности магнитного поля, параллельного направлению перемещения ведущего звена 2 и создаваемого этой магнитной системой. В данном конструктивном варианте патентуемого устройства зонами магнитного поля магнитной системы с максимальной величиной напряженности являются зоны расположения плоскостей 7 сопряжения постоянных магнитов 5, 6, 59, 60 магнитной системы. То есть, на фиг.20 показано одно из возможных положений взаимного устойчивого равновесия ведущего и ведомого звеньев 2 и 3. Firstly, it should be noted that in this structural embodiment of the patented device that implements the method according to the invention, the leading and driven
Во-вторых, при приложении к элементу 63 из магнитострикционного материала (фиг. 23, фрагмент "д") ведущего звена 2 (находящегося в исходном согласно фиг. 20 положении) сосредоточенной механической нагрузки "P" вектор "J" намагниченности материала этого элемента 63 из исходного положения по фиг. 20 (параллельно вектору "H" напряженности магнитного поля магнитной системы) поворачивается в новое положение. То есть, в положение, перпендикулярное вектору "H" напряженности магнитного поля магнитной системы в зоне этого элемента 63 из магнитострикционного материала (фиг. 22 или фиг. 23, фрагмент "д"). Secondly, when a magnetostrictive material is applied to the element 63 (Fig. 23, fragment “d”) of the driving link 2 (in the initial position according to FIG. 20), the concentrated mechanical load “P” is the magnetization vector “J” of the material of this
При этом общеизвестно, что при таком (взаимно перпендикулярном) положении вектора "J" намагниченности элемента 63 из магнитострикционного материала (с отрицательной магнитострикцией) и вектора "H" напряженности магнитного поля магнитной системы (показанной на фиг. 20, фиг. 21 и фиг. 22) между упомянутыми элементом 63 и магнитной системой ведомого звена 3 практически отсутствует сила магнитного притяжения. It is well known that at this (mutually perpendicular) position of the magnetization vector “J” of the
Следовательно, в рассматриваемом случае приложения сосредоточенной механической нагрузки "P" к элементу 63 из магнитострикционного материала этот элемент 63 условно можно принять за элемент из немагнитного материала, поскольку он не оказывает какого-либо существенного влияния на магнитное взаимодействие между ведущим звеном 2 и ведомым звеном 3. Therefore, in the case under consideration, the application of a concentrated mechanical load "P" to the
То есть, в этом случае условно можно считать, что ведущее звено 2 включает только два магнитных элемента 4 и 62 из магнитострикционного материала. That is, in this case, we can conditionally assume that the driving
Следовательно, нарушается ранее описанное положение устойчивого равновесия ведущего и ведомого звеньев 2 и 3, т.к., по-существу, происходит смещение геометрического центра группы рассматриваемых магнитных элементов из геометрического центра группы элементов 4, 62 и 63 в геометрический центр группы магнитных элементов 4 и 62 из магнитострикционного материала на плоскость сопряжения этих элементов 4 и 62, поскольку элемент 63 в этом случае становится условно немагнитным. Therefore, the previously described position of stable equilibrium of the leading and driven
Таким образом, для того, чтобы ведомое и ведущее звенья 3 и 2 соответственно опять заняли положение относительного устойчивого равновесия, необходимо, чтобы геометрический центр системы магнитных элементов 4 и 62 из магнитострикционного материала (расположенный в плоскости сопряжения этих элементов 4 и 62) переместился в зону ближайшего максимума напряженности магнитного поля магнитной системы, т.е. в положение, показанное на фиг. 22 и на фрагменте "д" фиг. 23. Thus, in order for the driven and driving
Таким образом, ведущее звено 2 вынуждено перемещаться на один шаг по направлению, указанному стрелкой "S", до момента расположения геометрического центра системы магнитных элементов 4 и 62 из магнитострикционного материала в зоне ближайшего максимума напряженности магнитного поля магнитной системы. Thus, the leading
Второй шаг перемещения ведущего звена (фиг. 23, фрагмент "е") осуществляется совершенно аналогичным (по отношению к вышеописанному) способом. The second step of moving the leading link (Fig. 23, fragment "e") is carried out in a completely similar (with respect to the above) method.
То есть, сосредоточенная нагрузка "P" снимается с элемента 63 ведущего звена 2 и одновременно прикладывается к элементу 4 из магнитострикционного материала этого звена 2. That is, the concentrated load "P" is removed from the
Вследствие этого геометрический центр системы оставшихся магнитных элементов 62 и 63 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 располагается в плоскости сопряжения этих элементов 62 и 63, а ведущее звено 2 вынуждено перемещаться по стрелке "S" в зону упомянутого ранее ближайшего максимума напряженности магнитного поля магнитной системы до момента расположения геометрического центра системы упомянутых магнитных элементов 62 и 63 в зоне этого ближайшего максимума напряженности магнитного поля магнитной системы. As a result, the geometrical center of the system of the remaining
Третий шаг перемещения ведущего звена (фиг. 23, фрагмент "ж") осуществляется совершенно аналогичным (по отношению к вышеописанному) способом. The third step of moving the leading link (Fig. 23, fragment "g") is carried out in a completely similar (with respect to the above) method.
То есть, сосредоточенная нагрузка "P" снимается с элемента 4 ведущего звена 2 и одновременно прикладывается к элементу 62 из магнитострикционного материала этого звена 2. That is, the concentrated load "P" is removed from the
Вследствие этого геометрический центр системы оставшихся магнитных элементов 4 и 63 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 располагается в центре звена 62 из магнитострикционного материала, а ведущее звено 2 вынуждено перемещаться по стрелке "S" до момента расположения геометрического центра системы упомянутых магнитных элементов 4 и 63 в зоне упомянутого ранее ближайшего максимума напряженности магнитного поля магнитной системы. As a result, the geometric center of the system of the remaining
Для дальнейшего перемещения ведущего звена 2 по направлению стрелки "S" цикл нагружения соответствующих элементов 4, 62, 63 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 повторяется в той же (вышеописанной) последовательности. To further move the
Целесообразно также отметить, что в данном варианте конструктивного выполнения патентуемого устройства, реализующего способ согласно изобретению, для обеспечения однозначности перемещения ведущего звена 2 только в заданном направлении перемещения необходимо использовать постоянные магниты 5, 6, 59, 60 и элементы 4, 62 и 63 из магнитострикционного материала ведущего звена 2 с такими геометрическими параметрами, которые обеспечивали бы расположение упомянутого ранее ближайшего максимума напряженности магнитного поля магнитной системы с той стороны от геометрического центра групп соответствующих магнитных элементов 4, 62, 63, в которую должно перемещаться ведущее звено 2. It is also advisable to note that in this embodiment of the patented device that implements the method according to the invention, to ensure the unambiguity of the movement of the
Разумно выполнять данный вариант патентуемого устройства с ведомым звеном 3, которое включает, по меньшей мере, две симметрично расположенные относительно ведущего звена 2 группы постоянных магнитов ведомого звена 3, каждая из которых (упомянутых групп) может быть выполнена, например, конструктивно идентично группе постоянных магнитов 5, 6, 59, 60 по фиг. 20. It is reasonable to carry out this embodiment of the patented device with the driven
Это облегчает возможность перемещения ведущего звена 2, так как (при таком конструктивном решении) компенсируется притяжение упомянутого ведущего звена 2 к ведомому звену 3 в направлении, перпендикулярном направлению перемещения (например, по стрелке "S") этого звена 2. Следовательно, уменьшается трение в опорах 58 направляющей 28 ведущего звена 2. This makes it easier to move the
Таким образом, изобретение может быть промышленно реализовано в области приборо-, машиностроения и измерительной техники, в частности в машинах и механизмах различного назначения, предусматривающих циклическое вращательное и/или поступательное перемещение ведомых звеньев этих устройств посредством их энергетического взаимодействия с соответствующими ведущими звеньями. А именно: в двигателях вращения, двигателях поступательного перемещения (линейных двигателях), в вибрационных и позиционирующих устройствах различного назначения, в приборах для измерения неэлектрических величин (например, массы тела, статических и динамических нагрузок, перемещения, давления и т. п. ) преимущественно больших значений, и прочих устройствах, функции которых заключаются в преобразовании энергии ведущего звена в энергию перемещения (работу) ведомого звена. Thus, the invention can be industrially implemented in the field of instrumentation, mechanical engineering and measuring equipment, in particular in machines and mechanisms for various purposes, providing for cyclic rotational and / or translational movement of the driven links of these devices through their energy interaction with the corresponding leading links. Namely: in rotation motors, translational displacement engines (linear motors), in vibration and positioning devices for various purposes, in devices for measuring non-electric quantities (for example, body mass, static and dynamic loads, displacement, pressure, etc.) mainly large values, and other devices whose functions are to convert the energy of the leading link into the energy of movement (work) of the driven link.
Claims (17)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97121599/09A RU2143170C1 (en) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | Method for converting mechanical load power into cyclic movement power and device which implements said method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97121599/09A RU2143170C1 (en) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | Method for converting mechanical load power into cyclic movement power and device which implements said method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2143170C1 true RU2143170C1 (en) | 1999-12-20 |
Family
ID=20200471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97121599/09A RU2143170C1 (en) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | Method for converting mechanical load power into cyclic movement power and device which implements said method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2143170C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2227603A (en) * | 1988-12-28 | 1990-08-01 | Prima Meat Packers Ltd | Microdrive apparatus employing piezoelectric/electrostrictive drive |
| DE4124717A1 (en) * | 1991-07-25 | 1992-05-21 | Computerlab Gmbh | Setting element for electrical actuator - provides required movement by summation of individual movements, e.g. for aircraft propeller blade or helicopter rotor blade |
| RU2032967C1 (en) * | 1993-11-11 | 1995-04-10 | Товарищество с ограниченной ответственностью - фирма "Трио" | Master unit |
-
1997
- 1997-12-25 RU RU97121599/09A patent/RU2143170C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2227603A (en) * | 1988-12-28 | 1990-08-01 | Prima Meat Packers Ltd | Microdrive apparatus employing piezoelectric/electrostrictive drive |
| DE4124717A1 (en) * | 1991-07-25 | 1992-05-21 | Computerlab Gmbh | Setting element for electrical actuator - provides required movement by summation of individual movements, e.g. for aircraft propeller blade or helicopter rotor blade |
| RU2032967C1 (en) * | 1993-11-11 | 1995-04-10 | Товарищество с ограниченной ответственностью - фирма "Трио" | Master unit |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20100187835A1 (en) | Electromagnetic Energy Scavenger Based on Moving Permanent Magnets | |
| Bilgen et al. | Broadband vibration energy harvesting from a vertical cantilever piezocomposite beam with tip mass | |
| RU2032967C1 (en) | Master unit | |
| EP0535641A2 (en) | Magnetic actuator | |
| Okamoto et al. | Development of linear actuators using piezoelectric elements | |
| He et al. | Design and experimental research on a deep-sea resonant linear ultrasonic motor | |
| EP0967022B1 (en) | Vibration generating mechanism | |
| RU2143170C1 (en) | Method for converting mechanical load power into cyclic movement power and device which implements said method | |
| Bein et al. | A linear ultrasonic motor using the first longitudinal and the fourth bending mode | |
| Spanner et al. | Design of linear ultrasonic micro piezo motor for precision mechatronic systems | |
| Takemura et al. | Characteristics of an ultrasonic motor capable of generating a multi-degrees of freedom motion | |
| CN103946932A (en) | Magnet device | |
| Yang et al. | Piezoelectric stick-slip actuator integrated with ultrasonic vibrator for improving comprehensive output performance | |
| Borodin et al. | Nano-positioning system using linear ultrasonic motor with “shaking beam” | |
| Takemura et al. | Development of a Bar-shaped Ultrasonic Motor for Multi-degrees of freedom Motion | |
| Lee et al. | Analysis of shaking beam actuator for piezoelectric linear ultrasonic motor | |
| Kadjie et al. | A multifunction robot based on the slider-crank mechanism: dynamics and optimal configuration for energy harvesting | |
| Jones et al. | Adaptive devices for precise position control | |
| Staruch et al. | Magnetoelectric vibrational energy harvester utilizing a phase transitional approach | |
| RU2181522C2 (en) | Piezoelectric linear stepping motor | |
| Cheng et al. | Analysis and development of plate-attached cylindrical rotary-linear ultrasonic motor | |
| SU557459A1 (en) | Electromagnetic vibration drive | |
| Bondar | Research of the magnetoelectric linear oscillatory motor characteristics during operation on elastoviscous loading | |
| Zhao | Design, Modeling and Experiments of An In-pipe Magnetostrictive Impact Drive Mechanism | |
| He et al. | Research on variable stiffness asymmetrical resonant linear piezoelectric actuator based on multi-modal drive |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051226 |