Малозатратный магнитный исполнительный механизм

Малозатратный магнитный исполнительный механизм предназначен для включения и выключения магнитного поля небольшими затратами энергии. В соответствии с изобретением магнитный исполнительный механизм состоит из основного корпуса (14) для крепления группы постоянных магнитов (10, 12), подвижного экрана (18) устанавливаемого относительно группы магнитов так, что эффективно перекрывает магнитное поле будучи расположенным напротив одного из магнитов (10, 12). Магнитные поля группы магнитов (10, 12) взаимодействуют таким образом что на их экранирование требуется малая энергия.

ПОЛЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Представляемое изобретение относится к магнитным исполнительным устройствам

ПРЕДИСТОРИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящее время для управления магнитным полем наиболее часто используются электромагниты (включения / выключения)

Как известно электромагнит генерирует магнитное поле пока элекрический ток приложен к его обмоткам. Для отключения магнитного поля необходимо приостановить подачу тока к электромагниту.

Использование электромагнитов в этих целях имеет существенное требование -- необходимость относительно большого количества электроэнергии для своей работы.

Множество технологий применяются для уменьшения потребления электромагнитом внешней энергии. В основном эти способы касаются увеличения эффективности электромагнитов и их компонентов.

ОБОБЩЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Низкозатратный магнитный исполнительный механизм предназначен для включения и выключения магнитного поля неболшими затратами энергии. В соответствии с изобретением магнитный исполнительный механизм состоит из основного корпуса (14) для крепления группы постоянных магнитов (10, 12), подвижный экран (18) устанавливаемый относительно группы магнитов так, что эффективно перекрывает магнитное поле будучи расположенным напротив одного из магнитов (10, 12). Магнитные поля группы магнитов (10, 12) взаимодействуют таким образом что на их экранирование требуется малая энергия.

В одном иллюстрированном вложении исполнительного механизма, в соответствии с изобретением, 1-й и 2-й магниты закреплены на станине в 1-м и 2-м положении соответственно. Экран является подвижным и может быть расположен напротив 1-го или 2-го магнита. В иллюстрированным вложении магниты имеют равную силу и направление магнитного поля. Экран имеет такую толщину что эффективно блокирует магнитное поле того магнита напротив которого он расположен. Магнитые поля 2-х магнитов взаимодействуют таким образом что становится возможным малозатратное перемещение экрана. Высвобождаемое магнитное поле может быть использовано для совершения работы (к примеру взаимодействовать с магнитном полем другого магнита для перемещения какого-то тела).

В преимущества этого исполнительного механизма, в соответствии с изобретением, входит малозатратное экранирование таким образом что произведенное движение или переключение является высокоэффективным. Это выражается в перемещении для совершения полезной работы более эффективным способом.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ

Свойства, другие особенности и преимущества представляемого изобретения становятся более понятными из детального описания проиллюстрированного вложения к избретению, ... где:

Рис. 1 изображение варианта конструкции исполнительного механизма в соответствии с изобретением, в первом или "закрытом" положении;
Рис. 2 изображение исполнительного механизма изображенного на Рис. 1 во втором или "открытом" положении;
Рис. 3 является трехмерной проекцией экрана в варианте конструкции из рис. 1 и 2
Рис. 4 изображение альтернативного варинта конструкции с использованием 3-х магнитов
Рис. 5 изображение 3-х магнитного переключателя из рис. 4 с экраном в первом "закрытом" положении; и
Рис. 6 изображение 3-х магнитного переключателя из рис. 4 с экраном во втором "закрытом" положении.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Представляемое изобретение является конфигурацией исполнительного механизма включающего группу совместно работающих магнитных полей для достижения перемещения наиболее эффективным способом. Обращаясь к рисункам 1 - 3 на первом показан вариант конструкции исполнительного механизма включающим в себя, в соответствии с изобретением, первый (10) и второй (12) магниты закрепленные на главном корпусе (14). ... Главный корпус зафиксирован на основной (неподвижной) части подшипника линейного перемещения (16). ... Экран (18), закрепленный к подвижной части линейного подшипника, может перемещаться относительно магнитов (10, 12). Экран перемещается в нужные положения относительно магнитов механическим устройством (не показан), таким как линейный привод (соленоид, линейный шаговый двигатель, червячная передача и т.п.), приводом вращения (кулачек, подшипники вращения и т.п.) или любым другим типом привода.

На рис. 1 исполнительный механизм находится в первом "закрытом" состоянии., т.е. с полем 2-го магнита (12) эффективно перекрытым экраном раположенным в соответствующем положении. Следовательно, когда подвижный экран находится в положении "закрыто", магнитное поле от исполнительного магнита (то есть 2-го магнита (12)) эффективно перекрывается подвижным экраном (18) (показанным крупно на рис. 3). Имеется только небольшое, либо даже совсем отсутствует, магнитное поле перед экраном. Следовательно второй магнит эффективно перекрывается и не может использоваться для совершения какой-то работы.

Как показано на рис. 2, когда исполнительный механизм находится в "открытом" положении (т.е. второй магнит не экранирован) магнитное поле исполнительного магнита (т.е. второго магнита) действует как обычно, т.е. магнитное поле не экранировано. Следовательно это поле сейчас "активно" в том положении в котором оно ранее было экранировано подвижным экраном (18) (рис. 3), в то время как первый магнит [сейчас] перекрыт.

Таким образом поле от второго, или исполнительного, магнита эффективно "включается" и "отключается". Должно быть понятным, что как 1-й так и 2-й магнит маожет быть использован и рассмотрен как исполнительный [рабочий] магнит.

Как показано на рис. 1 и 2, первый магнит (10) действует как "компенсирующий магнит" для получения возможности перемещения экрана (18) с использованием относительно небольшого количества энергии. Без этого компенсирующего магнита (10) сила на перемещение экрана (18) становится относительно большой и система [в целом] крайне низкоэффективна. Компенсирующий магнит (10) существенно снижает количество энергии необходимое на перемещение экрана над рабочим магнитным полем. Таким образом получение рабочего эффекта позицонированием магнитного экрана (18) относительно компенсирущего и исполнительного магнитов достигается малыми энергозатратами. В открытой позиции (рис. 2) нижний край магнитного экрана должен быть близко к верхнему краю компенсирующего магнита (10). В закрытой позиции (рис. 1) верхний край магнитного экрана должен быть близко к низу рабочего магнита (12). Механический упор может быть использован для оптимального расположения экрана или само перемещение должно быть ограниченным [коленвал и т.п.].

На рис.1 показана ... конструкция магнитного исполнительного механизма в соответствии с изобретением, включающая первый магнит (10) закрепленный к основному корпусу (14) изготовленного из алюминия. Второй магнит (12) в этой конструкции имеет такую же силу [магнитного поля] как и первый магнит (10) и закреплен на основном корпусе рядом с ним. В этом варианте конструкции второй магнит (12) играет роль рабочего магнита тем, что будучи "открытым" (то есть не экранированным), используется для совершения работы такой как взаимодействие с другими объектами (например, другое магнитное поле). Первый магнит (10) является компенсирующим, основная функция которого -- взаимодействие с экраном (18) обеспечивающим блокирование магнитного поля.

Экран (18) в этой конструкции расположен в определенном положении относительно 2-х магнитов, и изготовлен из экранирующего магнитное поле материала, такого как NETIC S3.6 доступного в Magnetic Shield Co., Illinois. В этом проиллюстрированном варианте конструкции нижний край первого магнита (10) примерно на 15 мм отстоит от верхнего края второго магнита (12), сами же магниты имеют диаметр около 25 мм. В данном варианте конструкции ширина экрана около 30 мм и высота 50 мм. В данном варианте конструкции экран расположен таким образом что его внутренняя поверхность отстоит от внешних торцов магнитов примерно на 5 мм. Данные величины иллюстративны и имеется функциональная зависимость размера исполнительного механизма и экрана.

Нужно заметить что более двух рассмотренных магнитов могут применяться в исполнительном механизме в соответствии с изобретением. На рис. 4 показан дополнительный вариант конструкции изобретения с использованием 3-х магнитов в исполнительном механизме. В этом примере 3-й магнит (20) идентичен 2-м остальным по своим размерам, намагниченности, направлению полюсов. Третий магнит (20) закреплен на основном корпусе (14) таким образом что экран может перемещаться перед ним на линейном подшипнике как и в предыдущей конструкции.

На рис. 5 показана трехмагнитная конфигурация отличная от изображенной на рис. 4 тем что экран (18) достиг перекрывающего положения перед вторым магнитом (12). Перемещение экрана (18) по направляющим линейного подшипника (16) от 3-го магнита (20) в сторону 2-го магнита (12) позволяет магнитному полю 3-го магнита (20) (являющимся исполнительным) функционировать как неэкранированному.

Подобным образом, на рис. 6 показана трехмагнитная конфигурация исполнительного механизма с экраном (18) достигшим перекрывающего положения перед первым магнитом (10). Перемещение экрана (18) по направляющим линейного подшипника (16) от 2-го магнита (12) Кв сторону 1-го магнита (10) позволяет магнитному полю от 2-го магнита (который теперь становится исполнительным) (12) функционировать как неэкранированному. Таким образом в трехмагнитном варианте конструкции два магнита могут быть использованы как исполнительные [рабочие].

Представленное изобретение не ограничивается рассмотренным выше вариантом конструкции. В отношении же магнитов и экрана, все магниты основном корпуса зафиксированы на нем клеевым составом, и расположены таким образом что их торцы имеют одиноковую полярность и магнитное поле исходит от основного корпуса. Конечно, возможно что полярность внешних торцов магнитов может быть изменена. Магниты могут иметь различное значение намагниченности. К тому же экран может быть другим по размерам и геометрической конфигурации. Система работает путем перемещения магнитного экрана в положение перед одним из постоянных магнитов или любым другим источником магнитного поля. Рабочие перемещения экрана в вышеописанных вариантах конструкции достигается использованием низкофрикционного подшипника линейного перемещения. Приводной механизм (не показан на рисунках) для перемещения экрана приводится в действие соленоидом, линейным двигателем или подобным по функциональности устройством. Добавление компенсирующего магнита позволяет совершать рабочие перемещения с использованием относительно небольшого количества энергии. Хотя применение компенсирующего магнита, или магнитов, выглядит как наилучший способ достижения малозатратного перемещения [экрана], должно быть понятным что ряд других способов может приводить в подобному результату. Применением пружин, превматики и тому подобное, может обеспечиваться компенсирующая сила. Более того, следует отметить что исполнительный механизм соответствующий изобретению может быть осуществлен в широком диапазоне рамеров, от миниатюрных, таких, что были бы осуществлены в микромеханических или микро-электромеханических структурах, либо в виде большеразмерных исполнительных механизмов таких, что осуществлены с применением больших магнитов и других механических структурах. Также имеется ввиду что в рассмотренном описании термины "открытый" и "закрытый" являются условными и применяются только для иллюстрации назначения, подобно термины "верх" и "низ"

Хотя изобретение показано и описано здесь применительно к проиллюстрированным вариантам конструкции, люди имеющие обычные способности в искусстве должны иметь ввиду что предшествующие и другие изменения, оплошности и добавления в форме и деталях могут быть совершены без уклонения от духа и сути изобретения.

ПАТЕНТНАЯ ФОРМУЛА

В заявку включены:

1. Магнитный исполнительный механизм, включающий в себя: основной корпус;
первый магнит расположенный на корпусе в первом местоположении;
второй магнит расположенный на корпусе во втором местоположении относительно первого магнита; и
экран расположенный непосредственно на корпусе относительно первого и второго магнитов и сконфигурирован для получения перемещений между первым и вторым рабочими положениями, когда экран, находясь в первом положении, практически перекрывает магнитное поле исходящее от первого магнита и оставляет магнитное поле исходящее от второго магнита свободным, и, находясь во втором положении, перекрывает магнитное поле второго магнита оставляя магнитное поле перавого магнита свободным.

2. Магнитный исполнительный механизм из п. 1 заявки характерен тем что каждый из магнитов имеет одинаковую вилу магнитного поля.

3. Магнитный исполнительный механизм из п. 1 заявки характерен тем что поле исходящее из полюсов первого и второго магнитов имеет одинаковую полярность.

4. Магнитный исполнительный механизм из п. 1 заявки характерен тем что экран имеет такую толщину что эффективно перекрывает магнитное поле того из магнита над которым размещен.

5. Магнитный исполнительный механизм из п. 1 заявки дополнительно включает подшипник линейного перемещения и экран закрепленный на этом подшипнике так, что может перемещаться относительно главного корпуса.

6. Магнитный исполнительный механизм из п. 1 заявки включает первый магнит закрепленный к главному корпусу.

7. Магнитный исполнительный механизм из п. 1 заявки включает второй магнит закрепленный к главному корпусу

8. Магнитный исполнительный механизм из п. 1 заявки добавочно включает третий магнит расположенный на главном корпусе