[go: up one dir, main page]

RU2409885C1 - Electromagnetic step propeller - Google Patents

Electromagnetic step propeller Download PDF

Info

Publication number
RU2409885C1
RU2409885C1 RU2010108192/07A RU2010108192A RU2409885C1 RU 2409885 C1 RU2409885 C1 RU 2409885C1 RU 2010108192/07 A RU2010108192/07 A RU 2010108192/07A RU 2010108192 A RU2010108192 A RU 2010108192A RU 2409885 C1 RU2409885 C1 RU 2409885C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electromagnet
active elements
sound
solid
magnetic
Prior art date
Application number
RU2010108192/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Фёдорович Меньших (RU)
Олег Фёдорович Меньших
Original Assignee
Олег Фёдорович Меньших
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Олег Фёдорович Меньших filed Critical Олег Фёдорович Меньших
Priority to RU2010108192/07A priority Critical patent/RU2409885C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2409885C1 publication Critical patent/RU2409885C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

FIELD: electricity. ^ SUBSTANCE: electromagnetic step propeller includes in-series connected pulse generator with adjustable frequency, D-trigger and pair of current switches the inputs of which are connected to non-inverting and inverting outputs of D-trigger respectively. Outputs of current switches are connected to windings of electromagnets of the first and the second active elements fixed on ends of balance arm with its rotation axis. The first and the second active elements of the same construction consist of non-magnetic tube inside which there located is electromagnet and solid-state and sound-conducting pin, which are rigidly attached to each other. Sound-conducting pin is rigidly fixed on one end of non-magnetic tube. On its other end there rigidly fixed is ferromagnetic plate located from magnetic poles of electromagnet with small gap comparable to elongation of solid-state sound-conducting pin under influence of magnetic force of electromagnet the winding of which is connected to the appropriate current switch through the appropriate pair of annular contacts installed on rotation axis. The first and the second active elements are attached to the balance arm so that their ferromagnetic plates are located on both sides of the balance arm. ^ EFFECT: decreasing the pitch of angular shaft turn, and enlarging functional capabilities of active element as the part of the proposed device. ^ 7 dwg

Description

Изобретение относится к области физики и электроники и может быть использовано в качестве модели электромагнитного движителя типа сегнерова колеса, но без выброса наружу реактивных масс.The invention relates to the field of physics and electronics and can be used as a model of an electromagnetic propulsion device such as a Segner wheel, but without ejection of reactive masses.

Известны шаговые двигатели, преобразующие электрические сигналы в дискретные угловые перемещения вала. С помощью электронного коммутатора вырабатываются импульсы напряжения, которые подаются на обмотки управления, расположенные на статоре шагового двигателя. Закон поворота ротора определяется последовательностью, скважностью и частотой управляющих импульсов, а также типом и конструктивными параметрами шагового двигателя [1]. В качестве электронных устройств управления в известных системах с шаговыми двигателями с переменной скоростью вращения вала используют последовательно соединенные генератор импульсов с регулируемой частотой, D-триггер и пару токовых ключей (усилителей мощности), соединенных входами с неинвертирующим и инвертирующим выходами указанного D-триггера, а выходами - с управляющими обмотками статора шагового двигателя. Прототипом заявляемого технического решения является указанное соединение электронных узлов.Known stepper motors that convert electrical signals into discrete angular displacements of the shaft. Using an electronic switch, voltage pulses are generated, which are applied to the control windings located on the stator of the stepper motor. The law of rotation of the rotor is determined by the sequence, duty cycle and frequency of control pulses, as well as the type and design parameters of the stepper motor [1]. As electronic control devices in known systems with step motors with variable shaft rotation speed, a pulse generator with an adjustable frequency, a D-trigger and a pair of current switches (power amplifiers) connected to the inputs with the non-inverting and inverting outputs of the specified D-trigger are used in series, and outputs - with control windings of the stator of a stepper motor. The prototype of the proposed technical solution is the specified connection of electronic nodes.

Недостатком известного шагового двигателя является относительно большой шаг углового поворота вала при действии каждого импульса, вырабатываемого задающим генератором импульсов, что связано с числом и конструктивным расположением полюсов статора с их обмотками.A disadvantage of the known stepper motor is the relatively large step of the angular rotation of the shaft under the action of each pulse generated by the master pulse generator, which is associated with the number and constructive arrangement of the stator poles with their windings.

Указанный недостаток известных решений устранен в заявляемом устройстве.The specified disadvantage of the known solutions is eliminated in the inventive device.

Целями изобретения являются снижение шага углового поворота вала для каждого импульса управления, а также расширение функциональных возможностей активного элемента в составе заявляемого устройства.The objectives of the invention are to reduce the pitch of the angular rotation of the shaft for each control pulse, as well as expanding the functionality of the active element in the composition of the claimed device.

Указанные цели достигаются в заявляемом электромагнитном шаговом движителе, содержащем последовательно соединенные генератор импульсов с регулируемой частотой, D-триггер и пару токовых ключей, входы которых подключены соответственно к неинвертирующему и инвертирующему выходам D-триггера, отличающимся тем, что выходы токовых ключей соединены соответственно с обмотками электромагнитов первого и второго активных элементов, закрепленных на концах коромысла с осью его вращения, а первый и второй активные элементы одинаковой конструкции состоят из немагнитной трубки, внутри которой расположены жестко закрепленные между собой электромагнит и твердотельный звукопроводящий стержень, жестко закрепленный на одном конце немагнитной трубки, на другом конце которой жестко закреплена ферромагнитная пластина, расположенная от магнитных полюсов электромагнита с малым зазором, соизмеримым с удлинением твердотельного звукопроводящего стержня под действием магнитной силы электромагнита, обмотка которого соединена с соответствующим токовым ключом через соответствующую пару кольцевых контактов, установленных на оси вращения, причем первый и второй активные элементы закреплены к коромыслу так, что их ферромагнитные пластины располагаются по разным сторонам коромысла,These goals are achieved in the inventive electromagnetic stepper motor containing a series-connected pulse generator with an adjustable frequency, a D-trigger and a pair of current keys, the inputs of which are connected respectively to the non-inverting and inverting outputs of the D-trigger, characterized in that the outputs of the current keys are connected respectively to the windings electromagnets of the first and second active elements attached to the ends of the rocker with the axis of its rotation, and the first and second active elements of the same design consist of a non-magnetic tube, inside of which there is an electromagnet rigidly fixed to each other and a solid-state sound-conducting rod rigidly fixed to one end of the non-magnetic tube, the ferromagnetic plate is rigidly fixed to the other end, located from the magnetic poles of the electromagnet with a small gap commensurate with the extension of the solid-state sound-conducting rod under the influence of the magnetic force of the electromagnet, the winding of which is connected to the corresponding current switch through the corresponding pair to ring contacts mounted on the axis of rotation, and the first and second active elements are fixed to the beam so that their ferromagnetic plates are located on different sides of the beam,

Достижение указанных целей объясняется возникновением неуравновешенной силы, действующей со стороны электромагнита на ферромагнитную пластину при подаче на его обмотку импульса тока с длительностью, равной времени задержки импульсного силового возбуждения в твердотельном звукопроводящем стержне, что создает разделение во времени импульса силы, перемещающего активный элемент в направлении действия магнитной силы, и импульса силы противодействия, останавливающего активный элемент, при условии равенства времени задержки импульсного силового возбуждения в твердотельном звукопроводящем стержне заданной длины и периода следования импульсов от генератора импульсов с регулируемой частотой. При этом первый и второй активные элементы работают попеременно с длительностями импульсов тока в обмотках их электромагнитов за счет использования в устройстве электронного управления D-триггера, на выходах которого образуются меандровые импульсные последовательности.The achievement of these goals is explained by the occurrence of an unbalanced force acting on the side of the electromagnet on the ferromagnetic plate when a current pulse is applied to its winding with a duration equal to the delay time of the pulsed power excitation in the solid-state sound-conducting rod, which creates a time division of the force pulse moving the active element in the direction of action magnetic force, and the impulse of the reaction force stopping the active element, provided that the delay time of the impulse power excitation in solid sonically conductive rod of predetermined length and pulse repetition rate of the pulse generator with adjustable frequency. In this case, the first and second active elements operate alternately with the duration of the current pulses in the windings of their electromagnets due to the use of a D-trigger in the electronic control device, at the outputs of which meander pulse sequences are formed.

Заявляемое устройство понятно из представленных чертежей. На фиг.1 показан вид сверху на устройство, на фиг.2 - вид сбоку с электронными элементами управления. На фиг.3 дана в разрезе конструкция активного элемента устройства. На фиг.4а дан график импульсов частоты FИМП, образующихся на выходе генератора импульсов с регулируемой частотой, период следования которых равен Т. На фиг.4б и 4в приведены графики токов I1 и I2 в обмотках электромагнитов первого и второго активных элементов. На фиг.5 дан график линейных скоростей движения первого и второго активных элементов - разной толщины пунктирными линиями, и, следовательно, совместного движения последних по окружности для концов коромысла - сплошной линией.The inventive device is clear from the drawings. Figure 1 shows a top view of the device, figure 2 is a side view with electronic controls. Figure 3 is a sectional view of the structure of the active element of the device. Figure 4a shows a graph of the frequency pulses F of the IMP generated at the output of a variable frequency pulse generator, the repetition period of which is T. Figure 4b and 4c show graphs of currents I 1 and I 2 in the windings of the electromagnets of the first and second active elements. Figure 5 shows a graph of the linear velocities of the first and second active elements - different thicknesses with dashed lines, and, therefore, the joint movement of the latter around the circumference for the ends of the rocker arm - a solid line.

На фиг.1 изображены:Figure 1 shows:

1 - первый активный элемент,1 - the first active element,

2 - второй активный элемент,2 - the second active element,

3 - коромысло,3 - rocker

4 - ось вращения,4 - axis of rotation,

На фиг.2, кроме выше указанных, изображены следующие элементы и блоки:Figure 2, in addition to the above, shows the following elements and blocks:

5а и 5б - подшипники оси вращения 4,5a and 5b - bearings of the axis of rotation 4,

6, 7 и 8 - кольца скользящих электрических контактов на оси вращения,6, 7 and 8 - rings of sliding electrical contacts on the axis of rotation,

9 - генератор импульсов с регулируемой частотой,9 - pulse generator with adjustable frequency,

10 - D-триггер,10 - D-trigger

11 - токовый ключ первого активного элемента 1,11 - current switch of the first active element 1,

12 - токовый ключ второго активного элемента 2.12 - current switch of the second active element 2.

На фиг.3 представлена конструкция активного элемента 1 (или 2) из элементов:Figure 3 presents the design of the active element 1 (or 2) of the elements:

13 - твердотельного звукопроводящего стержня,13 - solid-state sound-conducting rod,

14 - концентрически-цилиндрического электромагнита,14 - concentric cylindrical electromagnet,

15 - обмотки электромагнита,15 - windings of an electromagnet,

16 - ферромагнитной пластины,16 - ferromagnetic plate,

17 - немагнитной трубки, например, алюминиевой,17 - non-magnetic tube, for example, aluminum,

18 - изолирующей шайбы, закрепленной в немагнитной трубке 17,18 - insulating washers mounted in a non-magnetic tube 17,

19 - подшипника скольжения для стержня 13 вдоль его оси симметрии.19 - bearings for the rod 13 along its axis of symmetry.

На фиг.4а дан график периодической последовательности импульсов генератора импульсов с регулируемой частотой FИМП=1/Т.On figa is a graph of the periodic sequence of pulses of a pulse generator with an adjustable frequency F IMP = 1 / T.

На фиг.4б и 4в - даны графики токов I1 и I2 в обмотках 15 электромагнитов 14 соответственно первого и второго активных элементов 1 и 2.On figb and 4c are given graphs of currents I 1 and I 2 in the windings 15 of the electromagnets 14, respectively, of the first and second active elements 1 and 2.

На фиг.5 тонкой пунктирной линией 20 дан график скорости первого активного элемента 1, толстой пунктирной линией 21 - график скорости второго активного элемента 2, а сплошной линией изображен график линейной скорости конца коромысла 3, являющийся суперпозицией первых двух графиков скоростей 20 и 21.In Fig. 5, a thin dashed line 20 shows a graph of the speed of the first active element 1, a thick dashed line 21 shows a graph of the speed of the second active element 2, and a solid line shows a graph of the linear velocity of the end of the rocker 3, which is a superposition of the first two graphs of speeds 20 and 21.

Рассмотрим действие заявляемого устройства,Consider the action of the claimed device,

Импульсная последовательность (фиг.4а) с генератора импульсов с регулируемой частотой 9 поступает на счетный вход D-триггера 10, и на его неинвертирующем и инвертирующем выходах образуются импульсные меандры (со скважностью, равной двум) с половинной частотой FИМП /2, Каждая из этих последовательностей открывает поочередно токовые ключи 11 и 12 (фиг.3) первого и второго активных элементов 1 и 2, что приводит к импульсному намагничиванию электромагнитов 14 токами I1 и I2 (фиг.4б и 4в) в их обмотках 15.The pulse sequence (Fig. 4a) from a pulse generator with an adjustable frequency of 9 is supplied to the counting input of the D-flip-flop 10, and pulse non-inverting and inverting outputs form pulse meanders (with a duty cycle equal to two) with a half frequency F IMP / 2, Each of of these sequences opens alternately the current switches 11 and 12 (Fig. 3) of the first and second active elements 1 and 2, which leads to the pulsed magnetization of the electromagnets 14 by the currents I 1 and I 2 (Figs. 4b and 4c) in their windings 15.

Сначала рассмотрим процесс микросмещений активных элементов 1 и 2 вдоль осей их симметрии при импульсно-магнитном возбуждении электромагнитов 14 указанными токовьми импульсами (фиг.3). Под действием импульса тока в обмотке электромагнита последний намагничивается и создает силу притяжения Fуск ферромагнитной пластины 16 к полюсам электромагнита 14 (эта сила указана на фиг.3 стрелками) в течение всего времени действия импульса Т. Возникший импульс силы ускорения активного элемента массы m равен руск = Fуск·Т гасится импульсом торможения рторм = - руск в соответствии с законом сохранения импульса, равным по величине и противоположным по направлению действия вектора. Однако действие импульсов ускорения и торможения происходит в разные интервалы времени Т, следующие друг за другом, если время задержки Δtзад в твердотельном звукопроводящем стержне 13 выбрано по условию Δtзад = L / Vзв, где L - длина твердотельного звукопроводящего стержня, Vзв - скорость распространения продольных колебаний (ударной волны) в материале стержня 13, так что выполняется Δtзад = Т.First, we consider the process of microdisplacement of the active elements 1 and 2 along the axes of their symmetry during pulse-magnetic excitation of electromagnets 14 by the indicated current pulses (Fig. 3). Under the action of a current pulse in the winding of the electromagnet, the latter is magnetized and creates an attractive force F accele of the ferromagnetic plate 16 to the poles of the electromagnet 14 (this force is indicated by arrows in Fig. 3) for the entire duration of the pulse T. The resulting impulse of the acceleration force of the active element of mass m is equal to p accele = F accele · T is suppressed by the braking impulse p brake = - p accele in accordance with the law of conservation of momentum, equal in magnitude and opposite in the direction of action of the vector. However, the action of acceleration and deceleration pulses occurs at different time intervals T following each other, if the delay time Δt ass in the solid-state sound-conducting rod 13 is selected by the condition Δt ass = L / V sv , where L is the length of the solid-state sound-conducting rod, V sv - the propagation velocity of longitudinal vibrations (shock wave) in the material of the rod 13, so that Δt ass = T.

Если рассматривать движение (в первом приближении, в отсутствие трения) только самого активного элемента 1 (или 2), то при действии импульса ускорения руск = Fуск·Т в силу равенства импульса силы количеству движения m·V0 в конце действия импульса ускорения получим конечную линейную скорость активного элемента V0уск·Т/m, и при равноускоренном движении смещение активного элемента ΔS=V0 Т/2 = Fуск·Т2/2m.If we consider the movement (in a first approximation, in the absence of friction) of only the active element 1 (or 2), then under the action of the acceleration pulse p accele = F accele · T due to the equality of the momentum of the force to the momentum m · V 0 at the end of the action of the acceleration pulse we obtain the final linear velocity of the active element V 0 = p accele · T / m, and with uniformly accelerated movement the displacement of the active element ΔS = V 0 T / 2 = F accele · T 2 / 2m.

Такой же сдвиг будет от действия второго активного элемента, следовательно, конец коромысла 3 будет непрерывно вращаться с линейной скоростью V* = ΔS Fимп = (Fуск·Т2/2m)Fимп=V0; если пренебречь массой вращающегося коромысла 3 с осью вращения 4. При радиусе коромысла R его угловая скорость ω0=V*/R=Fуск·Т/2 m·R. При подстановке условия Δtзад = Т получим ω0 = Fуск·L/2 m·R·Vзв. Таким образом, угловая скорость ω0 оси вращения 4 пропорциональна магнитной силе Fуск и длине L твердотельного звукопроводящего стержня 13 и обратно пропорциональна полной приведенной массе 2 m устройства (с дополнительным учетом иной присоединенной массы), радиусу R коромысла 3 и скорости Vзв звуковой волны в материале твердотельного звукопроводящего стержня 13. Кинетическая энергия системы W=m (V*)2=(Fуск·L/2·Vзв)2 /m = Fуск2·Т2/4 m.The same shift will be from the action of the second active element, therefore, the end of the rocker 3 will continuously rotate with a linear speed V * = ΔS F imp = (F accele · T 2 / 2m) F imp = V 0 ; if we neglect the mass of the rotating beam 3 with the axis of rotation 4. With the radius of the beam R its angular velocity ω 0 = V * / R = F accele · T / 2 m · R. When substituting the condition Δt ass = T we get ω 0 = F accele · L / 2 m · R · V sound . Thus, the angular velocity ω 0 of the axis of rotation 4 is proportional to the magnetic force F accele and the length L of the solid-state sound-conducting rod 13 and inversely proportional to the total reduced mass 2 m of the device (with additional consideration for the different attached mass), the radius R of the rocker 3 and the speed V sound of a sound wave sound-conducting material in the solid rod 13. The kinetic energy of the system W = m (V *) 2 = (F USH · L / 2 · V ulcers) 2 / m = F · T USH 2 2/4 m.

Интересно отметить, что масса твердотельного звукопроводящего стрежня 13 растет пропорционально его длине, то есть величине задержки Δtзад = Т, поэтому для увеличения кинетической энергии системы W целесообразно увеличивать длину L звукопровода, передающего ударную волну, образованную магнитным полем в электромагните 14.It is interesting to note that the mass of the solid-state sound-conducting rod 13 grows in proportion to its length, that is, the delay Δt ass = T, therefore, to increase the kinetic energy of the system W, it is advisable to increase the length L of the sound duct transmitting the shock wave formed by the magnetic field in the electromagnet 14.

Для увеличения магнитной ускоряющей силы Fуск следует увеличить импульс тока в его обмотке и снизить зазор h (фиг.3) между полюсами электромагнита 14 и ферромагнитной пластиной 16, выполненной, например, из магнитомягкого железа с малой постоянной магнитной вязкости. Величина зазора h должна быть несколько большей величины удлинения твердого звукопроводящего стержня 13 с диаметром d и длиной L. По закону Гука удлинение круглого стержня под действием силы Fуск электромагнита вычисляется по формуле ΔL=Fуск L/Е·S, где E - модуль сдвига [Н/м2], S=πd2/4 - поперечное сечение круглого стержня. Так, для латунного стержня имеем Е=1,03·1011 Н/м2 и скорость звуковой волны Vзв=3,48·103 м/с при температуре 20°С. При диаметре стержня d=5 мм и его длине L=150 мм удлинение его ΔL под действием силы Fуск=100 н будет равно ΔL=4·100·0,15/1,03·1011·3,14·25·10-6=0,742·10-5 м=7,42 мкм, следовательно, зазор h между ферромагнитной пластиной 16 и полюсами электромагнита 14 должен быть не менее 10 мкм, а соответствующие поверхности должны быть прекрасно отполированы и параллельны друг другу. Задержка Δtзад = Т = L / Vзв=0,15/3,48·103=43,1 мкс, то есть частота следования импульсов Fимп = 1/Т=106/43,1=23,2 кГц. Это значение частоты следования импульсов в генераторе импульсов с регулируемой частотой 9 (фиг.2) выбирают с учетом равенства Δtзад = Т и дополнительной задержки ударной волны в теле электромагнита 14. Можно считать, что это значение частоты будет иметь порядок 20 кГц (Т=5·10-5с). Тогда при Fуск=100 Н и m=0,15 кг получим кинетическую энергию в системе W=Fуск2 Т2/4 m=104·25·10-10 / 0,6=41,7 мкДж и линейную скорость конца коромысла 3, равную V* = Fуск Т/2 m=100·5·10-5/0,3=16,7 мм/с. При радиусе коромысла R=0,25 м угловая скорость вращения вала 3 будет равна ω0=V·/R=0,067 рад/с или 0,0107 об/с (один оборот вала за 93,74 с=1 мин 33,74 с). Следовательно, шаг угла поворота Δβ оси вращения 4, приходящийся на каждый импульс генератора импульсов с регулируемой частотой 9, составляет всего Δβ=ω0 Т=0,067·5·10-5=3,35 мкрад=192 микроградуса. Это на много порядков меньше шага всех известных шаговых двигателей. В данном случае полная окружность разбивается на 2 π/Δβ=1,875·106 частей, и с такой точностью можно выставить ось вращения 4, воздействовав на устройство заданным числом импульсов от генератора 9,To increase the magnetic accelerating force F accele should increase the current pulse in its winding and reduce the gap h (figure 3) between the poles of the electromagnet 14 and the ferromagnetic plate 16, made, for example, of soft magnetic iron with a low constant magnetic viscosity. The gap h should be slightly larger than the elongation of the solid sound-conducting rod 13 with diameter d and length L. According to Hooke’s law, the elongation of a round rod under the action of the force F accele electromagnet is calculated by the formula ΔL = F accele L / E · S, where E is the shear modulus [N / m 2], S = πd 2/4 - cross section of the round rod. So, for a brass rod we have E = 1,03 · 10 11 N / m 2 and the speed of the sound wave V sv = 3,48 · 10 3 m / s at a temperature of 20 ° C. With the diameter of the rod d = 5 mm and its length L = 150 mm, its elongation ΔL under the action of the force F accele = 100 n will be ΔL = 4 · 100 · 0.15 / 1.03 · 10 11 · 3.14 · 25 · 10 -6 = 0.742 · 10 -5 m = 7.42 microns, therefore, the gap h between the ferromagnetic plate 16 and the poles of the electromagnet 14 must be at least 10 microns, and the corresponding surfaces must be perfectly polished and parallel to each other. Delay Δt ass = T = L / V sv = 0.15 / 3.48 · 10 3 = 43.1 μs, i.e., the pulse repetition rate F imp = 1 / T = 10 6 / 43.1 = 23.2 kHz . This value of the pulse repetition rate in the pulse generator with an adjustable frequency of 9 (Fig. 2) is chosen taking into account the equality Δt ass = T and the additional delay of the shock wave in the body of the electromagnet 14. We can assume that this frequency value will be of the order of 20 kHz (T = 5 · 10 -5 s). Then, when the Start F = 100 N and m = 0.15 kg obtain kinetic energy in the system of the Start W = F 2 T 2/4 m = 10 · 25 4 x 10 -10 / 0.6 = 41.7 mJ and linear velocity the end of the beam 3, equal to V * = F accele T / 2 m = 100 · 5 · 10 -5 / 0,3 = 16.7 mm / s When the radius of the rocker arm is R = 0.25 m, the angular velocity of rotation of the shaft 3 will be equal to ω 0 = V · / R = 0.067 rad / s or 0.0107 r / s (one revolution of the shaft in 93.74 s = 1 min 33.74 from). Therefore, the step of the rotation angle Δβ of the rotation axis 4, per each pulse of the pulse generator with an adjustable frequency of 9, is only Δβ = ω 0 T = 0.067 · 5 · 10 -5 = 3.35 mrad = 192 microdegree. This is many orders of magnitude less than the step of all known stepper motors. In this case, the full circle is divided into 2 π / Δβ = 1.875 · 10 6 parts, and with such accuracy you can set the axis of rotation 4, acting on the device with a given number of pulses from the generator 9,

Активные элементы 1 и 2 могут быть установлены на легкую подвижную платформу параллельно друг другу одноименными концами в одном каком-либо направлении. При этом такая платформа сможет двигаться поступательно вдоль осей симметрии активных элементов, Для рассмотренного выше примера скорость такой платформы будет порядка 15 мм/с с учетом дополнительной массы платформы. Это свидетельствует о расширении функциональных возможностей заявляемого устройства. Соответственно изменяя параметры устройства, можно существенно влиять на скорость движения платформы. Поворот во время движения платформы осуществляется поворотом параллельно расположенных на ней активных элементов и соответствующим управлением углового положения колес платформы.The active elements 1 and 2 can be mounted on a light moving platform parallel to each other with the same ends in one direction. Moreover, such a platform will be able to move progressively along the symmetry axes of the active elements. For the above example, the speed of such a platform will be about 15 mm / s, taking into account the additional mass of the platform. This indicates the expansion of the functionality of the claimed device. Accordingly, changing the parameters of the device, you can significantly affect the speed of the platform. The rotation during the movement of the platform is carried out by turning the active elements parallel to it and correspondingly controlling the angular position of the platform wheels.

Возможность осуществления перемещения активного элемента (фиг.3) связана с разделением во времени действия импульсов ускорения и торможения массы активного элемента, то есть на неодновременности действия этих импульсов, прикладываемых к противоположным концам корпуса активного элемента (ферромагнитной пластины 16 и донной части немагнитной трубки 17, с которой жестко закреплен твердотельный звукопроводящий стержень 13). При работе устройства соблюдаются законы сохранения импульса и энергии, то есть не нарушаются фундаментальные законы физики.The ability to carry out the movement of the active element (Fig. 3) is associated with the separation in time of the action of the acceleration and deceleration pulses of the mass of the active element, that is, at the non-simultaneous action of these pulses applied to opposite ends of the body of the active element (ferromagnetic plate 16 and the bottom of the non-magnetic tube 17, with which the solid-state sound-conducting rod 13) is rigidly fixed. During operation of the device, the laws of conservation of momentum and energy are observed, that is, the fundamental laws of physics are not violated.

Отметим, что в силу третьего закона Ньютона силы действия и противодействия, равные по величине и противоположные по направлению (что согласуется с законом сохранения импульса), рассматриваются в механической системе с идеальными связями, то есть без запаздывания одного импульса относительно другого. В рассматриваемой системе имеет место запаздывающая обратная связь: импульсы ускорения активного элемента и импульсы его торможения действуют в разные интервалы времени, что и вызывает движение активного элемента.Note that, by virtue of Newton’s third law, the forces of action and reaction, equal in magnitude and opposite in direction (which is consistent with the law of conservation of momentum), are considered in a mechanical system with ideal bonds, that is, without delay of one impulse relative to another. In the system under consideration there is a delayed feedback: the acceleration pulses of the active element and its braking pulses act at different time intervals, which causes the movement of the active element.

ЛитератураLiterature

Справочник по средствам автоматики, под ред. В.Э.Низэ и И.В.Антика. М.: Энергоатомиздат, с.360-361, фиг.10.39.Handbook of Automation, ed. V.E.Nize and I.V. Antika. M .: Energoatomizdat, p. 360-361, Fig. 10.39.

Claims (1)

Электромагнитный шаговый движитель, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов с регулируемой частотой, D-триггер и пару токовых ключей, входы которых подключены соответственно к неинвертирующему и инвертирующему выходам D-триггера, отличающийся тем, что выходы токовых ключей соединены соответственно с обмотками электромагнитов первого и второго активных элементов, закрепленных на концах коромысла с осью его вращения, а первый и второй активные элементы одинаковой конструкции состоят из немагнитной трубки, внутри которой расположены жестко закрепленные между собой электромагнит и твердотельный звукопроводящий стержень, жестко закрепленный на одном конце немагнитной трубки, на другом конце которой жестко закреплена ферромагнитная пластина, расположенная от магнитных полюсов электромагнита с малым зазором, соизмеримым с удлинением твердотельного звукопроводящего стержня под действием магнитной силы электромагнита, обмотка которого соединена с соответствующим токовым ключом через соответствующую пару кольцевых контактов, установленных на оси вращения, причем первый и второй активные элементы закреплены к коромыслу так, что их ферромагнитные пластины располагаются по разным сторонам коромысла. An electromagnetic stepper motor containing a pulse generator with a variable frequency connected in series, a D-trigger and a pair of current keys, the inputs of which are connected respectively to the non-inverting and inverting outputs of the D-trigger, characterized in that the outputs of the current keys are connected respectively to the windings of the electromagnets of the first and second active elements fixed at the ends of the beam with the axis of its rotation, and the first and second active elements of the same design consist of a non-magnetic tube, inside The electromagnet and a solid-state sound-conducting rod rigidly fixed at one end of a non-magnetic tube, at the other end of which a ferromagnetic plate rigidly fixed to the magnetic poles of an electromagnet with a small gap, commensurate with the elongation of a solid-state sound-conducting rod under the influence of the magnetic force of the electromagnet, are located the winding of which is connected to the corresponding current switch through the corresponding pair of ring contacts mounted on the axis rotation, and the first and second active elements are fixed to the beam so that their ferromagnetic plates are located on opposite sides of the beam.
RU2010108192/07A 2010-03-04 2010-03-04 Electromagnetic step propeller RU2409885C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010108192/07A RU2409885C1 (en) 2010-03-04 2010-03-04 Electromagnetic step propeller

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010108192/07A RU2409885C1 (en) 2010-03-04 2010-03-04 Electromagnetic step propeller

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2409885C1 true RU2409885C1 (en) 2011-01-20

Family

ID=46307769

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010108192/07A RU2409885C1 (en) 2010-03-04 2010-03-04 Electromagnetic step propeller

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2409885C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2468488C1 (en) * 2011-03-18 2012-11-27 Олег Фёдорович Меньших Conversion device of energy of rotational movement to translational movement

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1090564A (en) * 1953-09-17 1955-03-31 Hatot Leon Ets Improvements to time mechanisms and similar devices
SU1335930A1 (en) * 1985-09-11 1987-09-07 Филиал Центрального Научно-Исследовательского Института Технологии Машиностроения Device for stepped positioning of object
SU1601733A1 (en) * 1988-11-21 1990-10-23 Н.В.Мельников Planary stepping motor
RU2172053C2 (en) * 1999-06-15 2001-08-10 Ооо "Технорос" Linear motor
RU2267857C2 (en) * 2003-06-09 2006-01-10 Научно-техническое специальное конструкторское бюро "Полисвит" Государственного научно-технического объединения "Коммунар" Electro-mechanical reversing step-type engine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1090564A (en) * 1953-09-17 1955-03-31 Hatot Leon Ets Improvements to time mechanisms and similar devices
SU1335930A1 (en) * 1985-09-11 1987-09-07 Филиал Центрального Научно-Исследовательского Института Технологии Машиностроения Device for stepped positioning of object
SU1601733A1 (en) * 1988-11-21 1990-10-23 Н.В.Мельников Planary stepping motor
RU2172053C2 (en) * 1999-06-15 2001-08-10 Ооо "Технорос" Linear motor
RU2267857C2 (en) * 2003-06-09 2006-01-10 Научно-техническое специальное конструкторское бюро "Полисвит" Государственного научно-технического объединения "Коммунар" Electro-mechanical reversing step-type engine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Справочник по средствам автоматики. / Под ред. В.Э. НИЗЭ, И.В. АНТИКА. - М.: Энергоатомиздат, 1983, с.360, 361, рис.10.39. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2468488C1 (en) * 2011-03-18 2012-11-27 Олег Фёдорович Меньших Conversion device of energy of rotational movement to translational movement

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BG61589B1 (en) Rotary magnetic device
KR20050071703A (en) Magnetic structure and motor employing said magnetic structure, and driver comprising said motor
JP2006517777A (en) Torque converter and system using the same
US20120267973A1 (en) Method of propulsion
US20080174121A1 (en) Gravitational magnetic energy convertor
KR20080030616A (en) Torque converter device and system using same
RU2409885C1 (en) Electromagnetic step propeller
US6239517B1 (en) Linear shuttle motor assembly and a controller therefor
JP4464638B2 (en) Electrostatic actuator
WO2017193047A1 (en) Rotary array assembly
JP2008253081A (en) Rotating body having eccentric gravity center and driving device thereof
WO2021235535A2 (en) Magnetic power generation and spontaneous motorized (self-propulsion) system
NZ573874A (en) Method and apparatus to generate thrust by inertial mass variance
US11646630B2 (en) System and method for generating rotation of a body to generate energy and reduce climate change
US20070295010A1 (en) Method and apparatus to generate thrust by inertial mass variance
CN113678355A (en) System for generating linear motion
RU2364969C1 (en) Creation method of vortical magnetic field
RU2210849C1 (en) Electromechanical regenerative transducer
JP2024009741A (en) rotating device
Yaguchi et al. Magnetic actuator capable of in-plane movement by phase control of vibration components
US10148151B2 (en) Signals and systems for controlling an electromagnetic piston for a vehicle
RU2440660C2 (en) Exciter of mechanical oscillations
Ansari et al. Design, Simulation, and Fabrication of a Harmonic Drive Stepper Motor for Precise Rotation Application
RU2122275C1 (en) Piezoelectric motor
JP2007278265A (en) High-frequency superconductive electromagnetic engine