Поляризованный электромагнит

Поляризованный электромагнит

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ПОЛЯРИЗОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТ , содержащий поворотный якорь, установленный на опорах и выполненный в виде стержня из магнито-мягкого материала , снабженного у каждого торца полюсами, обмотку управления, охватывающую указанный стержень, и неподвижную часть магнитопровода , включающую в себя сердечники и постоянные магниты, установленные между ними так, что к каждому из сердечников они обращены одноименными полюсами , при этом число сердечников равно общему числу полюсов якоря, отличающийся тем, что, с целью увеличения тягового усилия и угла поворота якоря, число полюсов у каждого торца стержня равно по крайней мере двум, а якорь установлен так, что каждый из его полюсов у одного торца стержня перекрывает два соседних сердечника, а каждый из его полюсов на другом торце стержня - один из сердечников указанной пары и другой смежный с ним сердечник. $ (Л Oi ел 00 СО О1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК з(я) Н 01 F 7/14; Н 01 Н 51/22

1 !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3308244/24-07 (22) 30.06. 81 (46) 07.01.84. Бюл. № 1 (72) В. А. Бронный, Б. Я. Жезмер и А. В. Стеблев (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромеханики (53) 621.318.371 (088.8) (56) 1. Сливинская А. Г. Электромагниты и постоянные магниты. «Энергия», 1972, с. 169.

2. Ройзен В. 3. Малогабаритные реле и дистанционные переключатели. Л., «Энергия», 1969, с. 9, рис. 1 — Зж. (54) (57) 1. ПОЛЯРИЗОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТ, содержащий поворотный якорь, установленный на опорах и выполненный в виде стержня из магнито-мягкого материа„„SU„„1065895 А ла, снабженного у каждого торца полюсами, обмотку управления, охватывающую указанный стержень, и неподвижную часть магнитопровода, включающую в себя сердечники и постоянные магниты, установленные между ними так, что к каждому из сердечников они обращены одноименными полюсами, при этом число сердечников равно общему числу полюсов якоря, отличающийся тем, что, с целью увеличения тягового усилия и угла поворота якоря, число полюсов у каждого торца стержня равно по крайней мере двум, а якорь установлен так, что каждый из его полюсов у одного торца стержня перекрывает два соседних сердечника, а каждый из его полюсов на другом торце стержня — один из сердечников указанной пары и другой смежный с ним сердечник. ф

1065895

2. Электромагнит по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем повышения устойчивости фиксации конечных положений якоря, он снабжен поворотно-перекидным механизмом с неустойчивой нейтралью, выполненным в виде пружин сжатия, расположенных попарно-симметрично относительно оси поворота стержня якоря, причем каждая пружина шарнирно связана одним концом с якорем, 1

Изобретение относится к электроаппаратостроению, в частности к электромагнитам, имеющим поворотный якорь.

Извеестны электромагниты, содержагцие однополюсный поворотный якорь из магнитомягкого материала, охваченный обмоткой управления, и поляризованный статор, включающий сердечники, намагниченные постоянным магнитом (1).

Наиболее близким к предлагаемому является поляризованный электромагнит, со- 10 держащий поворотный якорь, установленный на опорах и выполненный в виде стержня из магнитомягкого материала, снабженного у каждого торца полюсами, обмотку управления, охватывающую указанный стержень и неподвижную часть магнитопровода, включающую в себя сердечники и постоянные магниты, установленные между ними так, что к каждому из сердечников они обращены одноименными полюсами, прн этом число сердечников равно общему числу полюсов якоря (2).

Недостатками указанных электромагнитов являются низкое тяговое усилие и недостаточный угол поворота якоря, не превышающий 2 — 3, что ограничивает область их применения малоходовыми возвратно-поворотными приводами электромеханическнх, электрогидравлических и электропневматических преобразователей.

Цель изобретения — увеличение тягового усилия и угла поворота якоря.

Поставленная цель достигается тем, что в поляризованном электромагните, содержащем поворотный якорь, установленный на опорах и выполненный в виде стержня из магнитомягкого материала, снабженного у каждого торца полюсами, обмотку управления, охватывающую указанньгй стержень, и неподвижную часть магнитопровода, включающую в себя сердечники и постоянные магниты, установленные между ними так, что к каждому из сердечников они обращены одноименными полюсами, при этом а другим — с одним из элементов неподвижной части магнитопровода.

3. Электромагнит IIo и. 1 нли 2, огяичающийся тем, что в качестве опор якоря использованы перекрещивающиеся упругие стержни, каждый из которых жестко связан одним концом с. якорем, а другим — с одним из элементов неподвижной части магнитопровода.

2 число сердечников равно общему числу полюсов якоря, число полюсов у каждого торца стержня равно по крайней мере двум, а якорь установлен так, что каждый из его полюсов у одного торца стержня перекрывает два соседних сердечника, а каждый из его полюсов на другом торце стержня— один из сердечников указанной пары и другой смежный с ним сердечник.

Кроме того, электромагнит снабжен поворотно-перекидным механизмом с неустойчивой нейтралью, выполненным в виде пружин сжатия, расположенных попарносимметрично относительно оси поворота стержня якоря, причем каждая пружина шарнирно связана одним концом с чкорем, а другим — — с одним из элементов неподвижной части магнитопровода.

В качестве опор якоря могут б:.<ть использованы перекрещивающиеся упругие стержни, каждый из которых жестко связан одним концом с якорем, а друтим -- с одним из элементов неподвижной части магнитопровода.

На фиг, 1 показан четырехпо,тюсный вариант поляризованного электромагнита, общий вид, разрез; на фиг. 2 -- то же, вид спереди; на фиг. 3 — разрез A — А i-a фиг. 1: на фиг. 4 — разрез Б — Б на фиг. 1:, иа фиг. 5 — 8 — примеры конструктивных решений отдельных элементов; на фиг. 9 разрез В.— В на фиг. 8; на фиг. 10 — — структурно-кинематическая схема четырехполюсного поляризованного электромагнита с псрекрещивающимися осями полюсов противоположных торцов якоря; на фиг. 1! -— то же, с параллельным осями полюсов; на фиг. 12 — — структурно кинематическая схема шестиполюсного варианта поляризованного электромагнита.

Поляризованный электромагнит содер жит установленный на подшипника; i;.ал 2.. на котором жестко закреплен ра.-.-..емнын. состоящий нз двух грнбообразьых полови: магнитомягкий якорь. Каждая из половин

1065895 якоря (фиг. 2) представляет собой часть охваченного обмоткой 3 управления стержня 4, переходящего на выступающих из обмотки торцах в радиальные полюсы 5, которые оканчиваются развитыми полюсными наконечниками 6. Полюсы 5 расположены на каждой половине якоря с равномерным угловым шагом, например 180 (фиг. 1, 10, 11) и 120 (фиг. 12). Неподвижная часть магнитопровода содержит расположенные вдоль внешних образующих об- 1О мотки управления сердечники 7 и закрепленные между ними магниты 8 возбуждения, обеспечивающие разнополярную намагниченность соседних башмаков. Число башмаков равно общему числу полюсов якоря.

Возбуждение может осуществляться как постоянными магнитами, так и элсктромагнитами, которые могут располагаться как в каждом интервале между башмаками, так и через интервал. Взаимное расположение полюсов якоря и сердечников неподвижной части магнитопровода таково, что концы любой пары соседних сердечников, обращенные к одному торцу якоря, перекрывают с возможным рабочим зазором смежные участки одного из полюсов этого торца, а противоположные концы этих же сердечников аналогично перекрывают смежные участки полюсоя другого торца якоря (фиг. !О- -12) .

Форма и размеры полюсных наконечников 6 определяются требованиями, предъявляемыми к тяговым характеристикам электромагнита. В общем случае они могут отсутствовать. -Оси полюсов 5 противоположных торцов якоря могут, в зависимости от конструктивных соображений, располагаться как параллельно, так и перекрещиваться (фиг. 11 и 10 соответственно) . Взаимное

35 расположение всех элементов электромагнита и величина воздушных рабочих зазоров между полюсными наконечниками якоря и сердечниками статора в зонах их перекрыл ия фиксирук>тся передним 9 и задним 10 щитами. Ограничение угла поворота 40 якоря на »гол +- и от среднего или угол 2А от любого крайнего положения (фиг. 1) обеспечивается закрепленным на переднем щите упором 11, в который упираются соответствующие ограничительные выступы жестко закрепленной на валу 2 муфты 12, к которой крепится вращаемая электромагнитом нагрузка. Требуемая величина нажатия ограничительных выступов муфты 12 на упор 11 обеспечивается в обоих крайних положениях поворотно-перекидным пружинHbIM механизмом с неустойчивой нейтралью.

Механизм смонтирован на торце заднего щита 10 и состоит из расположенных попарно-симметрично относительно оси поворота якоря пружин 13, установленных враспор между имеющимися на валу и щите статора призменными опорами 14 и 15, с которыми пружины шарнирно связаны через переходные центрирующие их седлообразные вкладыши 16. Продольная ось каждой пружины проходит через обе опоры.

В крайних положениях момент от действия пружин достигает максимальных зна ений, отличаясь знаком. Это обеспечивает требуемое нажатие на соответствующие упоры.

Попарно-симметричное относительно оси поворота якоря расположение пружин в поворотно-перекидном механизме позволяет также разгрузить подшипники якоря от радиальных нагрузок, что повышает их износостойкость.

В ряде случаев к электромагнитам могут предъявляться особо высокие требования в части стабильности их электромеханических характеристик и износостойкости поворотных опор якоря. Удовлетворение этих требований может обеспечиваться установкой якоря не на подшипниках, а на полностью исключающих трение и люфты упругих и< воротных опорах. выполненных (фиг. 8 и 9) в виде перекрещивающихся на оси поворо>я якоря упругих стержней 17, концы которых, например, приварены с одной стороны к жестко закрепленному на якоре коленчатому валику 18, а с другой стороны — K угловому кронштейну 19, жестко связанному со щитом 9 неподвижной части магнитопровода электромагнита. Несмотря на то, ",то тякис опоры ограничивают рабочий диапазон углов поворота якоря до I+ 7 — 8, установка якоря ня упругих поворотных опорах обеспечивает высокую стабильность электромеханических характеристик поляр>4зовянного электромагнита, а также высокую износостойкость опор якоря и устойчивость к внсп.ним динамическим воздействиям.

Принцип работы поляризованного элект— ромягннта (фиг. 10) основан на взаимодеиствии в рабочих зазорах между якорем и неподвижной частью магнитопроводя магнитных потоков возбуждения и управления.

Мяп*итный поток возбуждения создаст :I постоянными магнитами 8, я поток хп! яз ленин — — током, протекающим в обм>< >ко Л управления. При указанных на фиг. !О и лярности возбуждения и полярности напр»жения на обмотке управления магнитныс потоки возбуждения и управления в зазорах Б, h, b и б суммируются, а в зазорах 6, о, и Eq вычитаются, что создает-на якоре вращающий момент М, направленный по часовой стрелке. При изменении полярности напряжения на обмоткс управления направление момента на якоре меняется на противоположное.

При наличии в электромагните раздельных обмоток. осугцествляющих управление прямым и обратным ходами, направление поворота якоря определяется подачей напряжения»a соответствуюгцую обмотку.

При наличии поворотно-перекидного мсханнзма с неустойчивой нейтралью электромагнит может работать в режиме импульсной подачи напряжения на обмотку

1065895 управления. Длительность управляющего импульса определяется временем срабатывания электромагнита. После отработки команды и снятия управляющего напряжения якорь удерживается в соответствующем конечном положении поворотно-перекидным механизмом. Благодаря этому с одйой стороны исключается потребление электроэнергии при работе электромагнита в длительном режиме, а с другой стороны обеспечивается возможность более эффективного использования активных материалов — меди и железа.

В предлагаемом поляризованном электромагните число полюсов якоря принципиально не ограничено, что позволяет повысить рабочий момент электромагнита и увеличить угол поворота якоря.

Угол поворота якоря увеличивается с

2 — 3 до 90 при четырехполюсном якоре или до 60 при шестиполюсном якоре. При этом с увеличением числа полюсов, развиваемым электромагнитом, момент растет, а угол поворота уменьшается.

Предлагаемый электромагнит может работать в длительном режиме управления, а оснащение его поворотно-перекидным ме-, ханизмом с неустойчивой нейтралью позволяет использовать его в импульсном режиме управления, что в ряде случаев обеспечивает существенное упрощение структуры и схемы приводов, а также уменьшение расхода электроэнергии.

Таким образом, использование предлагаемого устройства значительно расширит область применения поляризованных электромагнитов, распространяя ее на широкоходовые электромеханические преобразователи и различные возвратно-поворотные тяговые электромагниты.

Кроме того, предлагаемый электромагнит с якорем, установленным на упругих поворотных опорах, обладает, ввиду. отсутствия трения и люфтов в подвижных узлах, особо высокой стабильностью электромеханических характеристик, а также износостойкостью. Благодаря этому существенно повы20 шается эффективность его применения в пропорциональных электромеханических, электропневматических, электрогидравлических преобразователях систем автоматического управления и регулирования.

10б5895

17

1065895

ЯР2. »

Редактор A. Мотыль

Заказ 10747/51

Составитель Г. Алексеев

Техред И. Верес Корректор О. Тигор

ТИ1 жбаъ Г1одписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4(5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4