Электромеханический виброгенератор

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Магомедов Магомед Хабибович(72) Автор Магомедов Магомед Хабибович(73) Патентообладатель Магомедов Магомед Хабибович(57) 1. Электромеханический виброгенератор, характеризующийся тем, что содержит возбудитель колебаний, выполненный в виде шагового двигателя с возможностью подачи на обмотки статора управляющих импульсов в соответствии с алгоритмом управления, коромысло, жестко посаженное на вал шагового двигателя с возможностью совершения угловых колебательных движений относительно оси вращения последнего, и, по меньшей мере, одну пружину, один конец которой связан с коромыслом, а другой прикреплен к корпусу шагового двигателя или к дополнительному корпусу, жестко связанному с корпусом шагового двигателя. 2. Виброгенератор по п. 1, отличающийся тем, что вал шагового двигателя снабжен датчиком угла поворота. 3. Виброгенератор по п. 1, отличающийся тем, что к коромыслу прикреплен рабочий инструмент. Изобретение относится к области электромеханики и может быть использовано в вибрационных и вибрационно-ударных устройствах для получения механических колебаний,16394 1 2012.10.30 применяемых в различных вибротехнологиях, например, для нанесения изображений на твердые поверхности путем направленного программно-управляемого разрушения поверхности. Известно устройство для возбуждения крутильных колебаний 1, содержащее неподвижную магнитную систему с обмотками переменного тока и возбуждаемый элемент из электропроводящего материала, выполненный в виде плоской спиральной пружины и установленный в рабочем зазоре магнитной системы параллельно ее торцам, причем внутренний и внешний концы плоской спиральной пружины жестко закреплены на соответствующих введенных осях, одна из которых выполнена с возможностью свободного осевого вращения, а концы плоской спиральной пружины соединены накоротко друг с другом. Известно устройство - мультимодульный быстродействующий поляризованный двухпозиционный электромагнит с поворотным якорем 2, выбранное в качестве прототипа. Каждый модуль электромагнита содержит магнитопровод с явно выраженными полюсами и немагнитными фланцами, обмотки управления и четырехполюсный якорь с явно выраженными полюсами, жестко связанный с торсионной пружиной, которая закреплена на одном немагнитном фланце магнитопровода и свободно проходит через другой, и установлен с возможностью поворота в межполюсном пространстве магнитопровода. Магнитопровод состоит из двух пластин, немагнитных распорных втулок и постоянных магнитов, установленных между пластинами магнитопровода, причем в пластинах магнитопровода и немагнитных распорных втулках выполнены крепежные отверстия. Четырехполюсный якорь выполнен с магнитными шунтами в виде выступов, все модули объединены путем жесткого крепления четырехполюсных якорей на общей торсионной пружине. К недостаткам указанных устройств относятся сложность конструкции, а также ограниченные удельная мощность на валу, амплитуда и частота возбуждаемых колебаний. Целью изобретения является построение простого по конструкции, надежного электромеханического виброгенератора, обеспечивающего максимально возможные коэффициент полезного действия, удельную энергию удара и минимальное потребление при оптимальных габаритах. Поставленная цель достигается тем, что в качестве возбудителя механических колебаний применяется серийно изготавливаемый промышленностью шаговый двигатель (ШД),имеющий следующие преимущества, определяющие, в первую очередь, качество возбудителя колебаний обеспечение требуемого момента в режиме виброудара возможность быстрого старта, остановки, реверсирования высокая надежность, связанная с отсутствием щеток большой срок службы возможность получения высокого значения момента вращения на валу двигателя без промежуточного редуктора большой диапазон скоростей, скорость пропорциональна частоте входных управляющих импульсов. На фигуре представлена схема электромеханического виброгенератора. Предложенное устройство выполнено следующим образом. Электромеханический виброгенератор содержит ШД 1, на фазовые обмотки АВ и СД которого поступают управляющие импульсы 2. На вал 3 ШД 1 установлены рычаги 7, 8, 9 при помощи элементов крепления, например коромысла 4, жестко посаженного на вал ШД 1. Верхние части рычагов 7, 8, 9 взаимодействуют с пружинами 10, 11, 12, 13. Другими концами пружины связаны с корпусом ШД или с дополнительным корпусом, жестко связанным с корпусом ШД. Вал ШД 1, а также рычаги 7, 8, 9 выполнены с возможностью совершать угловые колебательные движения вместе с валом ШД 1 относительно его оси вращения. Пружины 10, 11, 12, 13 выбираются по жесткости и настраиваются по длине так, чтобы обеспечить 2 16394 1 2012.10.30 оптимальные по амплитуде и частоте колебания вала ШД. Не исключается работа системы с одним рычагом 7 и пружинами 10 и 11 в паре или рычагами 8, 9 и пружинами 12 и 13 в паре, или с другими комбинациями рычагов и пружин. Электромеханический виброгенератор работает следующим образом. На фазовые обмотки АВ и СД ШД 1 поступает сигнал управления 2 в виде импульсов напряжения, в результате чего под действием изменения электромагнитного поля ротор 15, жестко связанный с валом 3 ШД, начинает вращательное движение вокруг своей оси. Для контроля текущего положения вала ШД, если этого требует алгоритм управления, используется датчик его углового перемещения. Вал 3 ШД приводит в движение коромысло 4 со связанными с ним рычагами 7, 8, 9. Угловое движение коромысла 4 относительно оси вращения вала 3 ШД ограничено действием пружин 10, 11, 12, 13, соединяющих рычаги 7,8, 9 с корпусом 6 ШД. Под действием импульса сигнала управления вал 3 ШД поворачивается на угол , деформируя при этом пружины 10, 11, 12, 13. С момента окончания импульса до поступления нового сигнала управления ротор ШД под действием упругих сил пружин 10, 11, 12, 13 и момента управления, вызванного изменением чередования фаз включения обмоток статора ШД 1, если этого требует алгоритм управления, начинает движение в обратном направлении. Момент времени завершения обратного хода вала 3 ШД 1 и подачи следующего сигнала управления на фазовые обмотки статора ШД определяется, если этого требует алгоритм управления, с помощью датчика углового положения 14 вала 3 ШД 1. Таким образом, вал 3 ШД 1 вместе с коромыслом 4 начинает совершать колебательные движения вокруг своей оси. Динамика колебательного движения электромеханического виброгенератора зависит от геометрического расположения рычагов 7, 8, 9 и пружин 10, 11, 12, 13 относительно продольной оси 5 коромысла 4 и оси вращения вала 3 ШД 1, жесткости пружин 10, 11, 12, 13, а также геометрических и массовых параметров элементов, связанных с валом 3 ШД 1, которые влияют на долговечность работы узлов ШД 1, а следовательно, и всего электромеханического виброгенератора. Источники информации 1.2028835 1, 1995. 2.2007134136/09 1, 2008. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3