Электромагнит
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик. Электромагнит содержит ярма, подвижные по отношению к якорю, и катушку, (FR) охватывающую часть магнитной цепи, ппричем якорь имеет магнит, снабженный двумя полюсными наконечниками, выступающими с обеих сторон за пределы этого магнита. При этом по крайней мере один из этих полюсных наконечников имеет концы, выгнутые под прямым углом для создания воздушных зазоров, создающих противодействующие силы по направлению, перпендикулярному оси постоянного магнита. Второй якорь, идентичный первому, расположен параллельно и напротив первого. Два ярма соединяют зоны зазора обоих якорей, расположенных один напротив другого так, чтобы магнитная цепь образова йа последовательность якоря и ярма,.образующих прямоугольник. Две катушки расположены на противоположных сторонах указанного прямоугольника . 9 з.п. ф-лы, 5 ил. с (У) с со ;о о Oi Ы
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК 511 г(Н 01 F 7/08
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ПАТЕНТЪ(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3812577/24-07 (22) 15.11.84 (31) 8318184 (32) 16.11 ° 83 (33) FR (46) 30. 10. 87. Бюл. № 40 (71) Ля Телемеканик Электрик (FR) (72) Жерар Коэлер (FR) (53) 621. 315. 684 (088. 8) (56) Патент Франции № 2520152, кл. Н 01 Е 7/06, 1982.
Патент Франции № 2358006, кл. Н 01 Н 51/24, 1976.
Патент Франции ¹ 2388386, кл. Н 01 F 7/08, 1978.
Патент Франции ¹- 2486303, кл. Н 01 Н 51/12, 1981.
Патент Франции ¹ 2466844, кл. Н 01 F 7/08, 1979.
„„SU „„1349706 (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — улучшение эксплуатационных характеристик.
Электромагнит содержит ярма, подвижные по отношению к якорю, и катушку, охватывающую часть магнитной цепи, .причем якорь имеет магнит, снабженный двумя полюсными наконечниками, выступающими с обеих сторон за пределы этого магнита. При этом по крайней мере один из этих полюсных наконечников имеет концы, выгнутые год прямым углом для создания воздушных зазоров, создающих противодействующие силы .по направлению, перпендикулярному оси постоянного магнита. Второй якорь, идентичный первому, расположен параллельно и напротив первого.
Два ярма соединяют зоны зазора обоих якорей, расположенных один напротив другого так, чтобы магнитная цепь образов,Ла последовательность якоря и ярма, образующих прямоугольник.
Две катушки расположены на противоположных сторонах указанного прямоугольника. 9 з.п. A-лы, 5 ил.
Изобретение относится к электромагниту, имеющему ярма и якорь, со. держащий постоянный магнит, имеющий на своих полюсных поверхностях полюс5 ные наконечники, выступающие за пределы оси магнита, при этом относительное перемещение якоря по отношению к ярмам имеет направление, перпендикулярное к оси постоянного магнита 10 якоря.
Цель изобретения — улучшение эксплуатационных характеристик.
На фиг. 1 изображен первый вариант" осуществления предлагаемого элект- 15 ромагнита, продольный разрез; на фиг. 2 — то же, второй вариант, продольный разрез; на фиг. 3 — то же, третий вариант, продольный разрез; на фиг, 4 — то же, четвертый вариант; 20 на фиг. 5 — то же, пятый вариант.
Электромагнит (фиг. 1), работающий с двумя устойчивыми йоложениями, содержит якорь 1 с Н-образным сечением, подвижный по отношению к ярмам. 25
Якорь 1 содержит постоянный магнит 2, имеющий на двух полюсных поверхностях два полюсных наконечника 3 и 4, которые выступают по обеим сторонам за пределы оси магнита 2. ЗО
Один из полюсных наконечников 4 имеет свои концы выгнутыми по отношению к оси магнита 2 для образования с другим полюсным наконечником 3 двух зон зазора, в которые проникают концы. Каждая зона зазора содержит два зазора, создающие противодействующие силы F., F,,в направлении, перпенциэ кулярном оси постоянного магнита 2.
Изгиб под прямым углом концов по- 40 люсного наконечника 4 позволяет иметь параллельные усилия для обеих зон зазора.
На фиг, 1 видно, что подвижной 45 блок содержит также второй якорь 5, состоящий из элементов 6., 7 и 8. Этот якорь имеет такую же форму, что и первый 1, и расположен параллельно и напротив первого. 50
Кроме того, первая катушка 9 расположена параллельно второй катушке 10.
Катушки 9 и 10 содержат каждая каркас 11 и 12 из пластмассы, который может быть информован вокруг ярм 13 и 14, играющих роль сердечника для соответствующей катушки 9 и 10. Кроме того, концы 15 — 18 обоих ярм 13 и 14 соединяют зоны зазора обоих якорей 1
6 2 и 5, расположенных один напротив другого.
Таким образом, магнитная цепь электромагнита образована последовательностью якоря и ярма, образующих прямоугольник.
В варианте выполнения, изображенном на фиг. i, катушки 9 и 10 расположены соответственно вокруг ярм 13 и 14, которые образуют две противоположные стороны прямоугольника, образованного магнитной цепью.
На боковых поверхностях каркасов 11 и 12 из пластмассы закреплены пластины 19 и 20 из немагнитного металла или сплава (латунь), которые служат для разделения зазором выгнутых под прямым углом концов полюсных наконечников 4, 8 и каркасов катушек и для направления перемещения магнитных яко-„ рей 1 и 5 согласно направлению сил
7, F, F F„, .e. перпендикулярно
Э оси катушек 5 и 6.
Электромагнит с двумя устойчивыми положениями работает следующим образом.
Когда катушки 9 и 10 возбуждаются в направлении Н,, силы Г, Г созда .» ются на якорях 1 и 5 и перемещают последние к одному из устойчивых положений (вниз согласно фиг, 1).
И наоборот, когда катушки 9 и 10 возбуждены в направлении Н, противоположном направлению Н„, противоположно направленные силы F F созда2 + ются из якорях 1 и 5 и перемещают последние к другому устойчивому положению (вверх согласно фиг. 1).
Траектория потока в магнитной цепи электромагнита изображена сплошными стрелками, когда катушки 9 и„ 10 возбуждаются в направлении Н„, и наоборот, когда катушки 9 и 10 возбуждены в направлении Н вЂ” пунктирными стрелками.!
Прямые и короткие связи существуют между противолежащими зонами зазора.
Благодаря этим зонам получают очень малый поток рассеяния.
Траектория магнитного потока, который следует по контуру прямоугольника или квадрата, приближается к идеальной траектории, создаваемой в тороидальном сердечнике. Поток проходит по этой траектории в том или другом направлении в зависимости от направления возбуждения Н, или Н .
1349706 зона!:» последовательностью ярма и яl, ря Образ"Гю!!1их прямоугОльник. ." полюсного наконечника 4 и Я два конца выгнуты под прямым углом и Образуют с другим г ол!осным наконсч!!иком 3 и 6 две зонь: зазора, в котс О!". проникают противоположе1ые концы 1 э
18 ярм 13, 14.
Электромагнит, изображенный на фиг, 2, отличается от электромагнита с фиг. 1 тем, что катушки 9 и 10 размец|ены вокруг узла каждого якоря 1 1 5 °
Кроме того, одно из магнитных ярм, например !4, состоит из двух элементов 21.1 и 21„2 между которыми размещен постоянный магнит ":" малой толлины.
Конец 18 элемента 21.2 выгну"-по принципу штыка для его введения в продолжение элемента 14, который является плоским. Конец i8, так же как и противоположный конец 17 плоского элемента 14, проникает в и;.гжние зонь. зазора якорей 1 и 5.
Электромагнит (фиг. 2) работает аналогично электромагниту, изображенному на фиг. 1.
Однако постоянный магнит 22 усиливаст магнитный поток, проходяп,,::!ш в направлении стрелок, изображенных сплошной линией, и вызывающий перемещение ярм в наг!!>авлен111! F„, и -!ротиводействует магни-ному потоку, проходящему в обратном направлении (стрелки пунктирной линией), которые стремятся переместить ярма в направпеHHH Ь2
Тем не менее этот поток может про- текBTF: из-за удельного сопротивления утечки между элементами 21.1 и 21.2 и из-за малой толщины постоянного магнита 22 Ilo сравнению с толщиной t!BF нитов 2 и 6.
Таким образом, электромагнит, изображенный на фиг. 2, имеет работу с од.- 1ы устойчивым положением, при этом
«,ерабочее положение соответствует перемещению ярм в направлении Г, a pBбочее по!.ожение соответствует перемещению в направлении Fn.
Ностоянный магннт, идентичный магниту 22, может быть симметрично установлен в ярме 14, разделенном на два элемента 21.1, 21.:.
Кроме того, плоские противополож-. ные поверхности (фиг. 2) 23 и 24, 25 и 26 пластмассовых кар усов катушек 9 изогнутыми> как и концы полюсных Hа конечников 4 и 8.
Кроме того, конструкция электромаг-25 нита позволяет легкое снятие катушек 9 и 10 и облегчает подключение катушек 9 и 10 параллельно или последовательно с тем, чтобы снизить потребление тока. Я0
Наряду с этим, переключая полярности магнита 6, добиваются перемещений в обратном направлении на якорях.
Кроме того, выполнив механическую связь между якорями 1 и 5, улучшают ударную прочность электромагнита. Катушки также можно установить вокруг якорей 1 и 5 в дополнение к катушкам
9 и 10 вокруг ярм 13 и 14.
В варианте выполнения согласно 4О фирм 2 электромагнит содержит, как и в случае с фиг. 1, два неподвижных якоря 1 и 5 с сечением к форме Н, расположенных параллельно и один напротив другого, и постоянные магниты 2 и 6.
Каждый якорь 1, 5 состоит из двух полюсных наконечников 3 и 4, 7 и 8, выступающих с обеих сторон за пределы постоянного магнита 2 и 6.
Кроме. того, как и в случае с фиг. 1, две катушки 9 и 10 расположены на противоположных сторонах указанного прямоугольника.
Таким образом, два подвижных ярма 13 и 14 соединяют зоны зазора, расположенные напротив одна другой так, чтобы магнитная цепь была обра50
55 о
МагHHTHblc по " - .Ициалы в катушках и постоянны. ";. !агнитах имеют равнОмер ное распределение вдоль траектории потока.
Наряду с этим отмечается, ч "o воздушные зазоры расположены очень близко к катушкам 9 и t0, С другой стороны, конструкция элемента электромагнита позволяет точное позиционирование с помоц!ью пластин 19 и 20, ярм 13 и 14, которые образуют плоские сердечники для катушек 9 и 10. Пластины 19 и 20 могут служить средством крепления электромагнита. !5
В измененном варианте ширина полисных наконечников 3 и 7 на уровне воз душных зазоров могла бы быть больше изображенной ширины с тем, чтобы увеличить поверхность этих воздушнь1х 20 зазоров. С той же целью концы полисных наконечников 3 и 7 могли бы быть
06
В его катушка убрана, напротив, добавлен якорь 30, симметричный с яко-. рем 5 по отношению к якорю 1. Катушка элемента 30 также убрана. Направляющие средства обоих ярм 13 и 14 не изображены. Перемещение потока изображено так же, как и ранее, согласно полю II --H катушки 9.
Вместо того чтобы иметь циркуляцию потока в виде прямоугольника, две противоположных стороны которого имеют катушки, видно, что имеются два прямоугольника, имеющих общую сторону, на которой расположена единственная катушка. Такое симметричное расположение имеет преимущество, заключающееся в компактности, Можно считать, что разрезы, изображенные позициями 5 и 30, являются изображением. одного и того же якоря, изогнутого дугой концентрично якорю i с магнитом 6 иэ магнитной резины.
На фиг. 4 якорь 5 выгнут на 360 так, чтобы образовать электромагнит в форме горшка. Для улучшения симметричности вращения центральный якорь 1 также имеет цилиндрическую форму и состоит из сплошного цилиндрического полюсного наконечника 4, имеющего на своих концах расширения, играющие роль концов, изогнутых под прямым углом.
Полюсный наконечник 4 охвачен кольцевым магнитом 2, намагниченным радиально, а сам он охвачен полым цилиндрическим полюсным наконечником 3, Толщина полюсных наконечни- . ков может уменьшаться по мере удаления от оси горшка.
Ярма 13 и 14 соединены и направляются элементами 27 передающими движение электромагнита. Они имеют кольцевую форму.
Вместо того, чтобы иметь цилиндрическую структуру согласно оси перемещения Г,-Г, можно также преобразо- вать располо>кение фиг. 2 так, чтобы иметь цилиндрическое расположение по оси, перпендикулярной перемещению
Р„-Г, как на фиг. 5.
Катушки 9 и 10 выгнуты в виде концентричных к центру электромагнита дуг, при этом постоянные магниты 2 и 6 имеют радиальную намагниченность, ось симметрии или главная ось которой как всегда перпендикулярна перемещению Г,-Г . Концы полюсных наконечни5 . 13497 и 10 находятся в отделении по отношению к противоположным концам полюснык наконечников 3 и 7, направляющие средства, образованные пластиной 27, соединяют оба ярма 13 и 14, . Направляющая пластина 27 может быть соединена с внешним устройством (не показано), которому может быть передано совместное перемещение ярм, 10 ,при этом якоря 5 и 6 и катушки 9 и. 10 в данном случае неподвижны.
Пластина 27 может быть, например, из латуни и скользить в щелях 28 и 29, выпдлненных между прилежащими краями 15 каркасов 11 и 12 из пластмассы катушек 9 и 10.
Пластина 27 может быть закреплена в отверстии ярма 13 или иметь вырез, заключающий в себе блок, образован- 20 ный элементами 21.1 и 21.2 и постоянным магнитом 22.
Пластина 27 может быть заменена двумя колоннами, проходящими по обеим сторонам катушек 9 и 10. 25
Таким образом, в варианте выполнения, изображенном на фиг. 2, ярма 13, 14 подвижны, имеют малую инерцию по отношению к двум якорям и 5, которые неподвижны, что являет- 30 ся целесообразным из-за быстроты срабатывания электромагнита.
Эту инерцию еще можно было бы снизить путем уменьшения длины ярма 13 и выгиба один к другому концов полюсных наконечников 3 и ?, что одновременно увеличило бы поверхности воздушного зазора.
Каркасы 11 и 12 катушек 9 и 10 могли бы в этом случае легко быть 40 наформованы на якоря 1 и 5 в условиях, позволяющих точно установить положение поверхностей зазора.
Габариты по высоте в направлении перемещения электромагнита, изобра- 45 женного на фиг. 2, невелики, принимая во внимание то, что .катушки 9 и 10 размещены напротив одна другой параллельно этому перемещению.
Кроме того, направляющие средства 50 допускают незначительную непараллельность ярм. Таким образом получают полное закрытие воздущных зазоров даже в случае, когда положение полюсных наконечников не очень строгое. 55
На фиг. 3 якорь 1 был повернут на
90 по его оси и бып выполнен разрез ь на уровне. полюсного наконечника 3.
Якорь 5 остается без изменения, но
1349706 ков 4 и 8 уже не выгнуты под прямым углом, а выгиб этих наконечников, так же как и выгиб деталей 3, 7; 13 и 14, позволяет иметь параллельные силы для различных зон зазора. Это расположение требует более дорогих инструментов, чем для предшествующих случаев, но оно позволяет иметь кольцевую траекторию потока, длина которо-10
ro меньше, чем при прямоугольной или квадратной траектории. Кроме того, постоянные магниты находятся ближе к воздушным зазорам.
Таким же образом можно также преоб.15 разовать расположение фиг. 4 для того, чтобы с каждой стороны оси катушки траектория потока в плоскости фигуры была круговой с общей центральной частью. Таким образом получают 2п траекторию в форме горизонтальной восьмерки, которая из-за симметрии пс оси катушки дает объем в форме тороида, внутренняя часть которого занята катушкой. Таким образом получают 25 структуру, уменьшающую до минимума траектории потока в железе и тока в меди.
Согласно изобретению ярма 14, 21 (фиг. 2) могут иметь крылья, выгнутые 30 на 90О„ причем магнит в данном случае
22 расположен между этими крыльями для того, чтобы расположение воздушных зазоров не зависело от толщины магнита 22 и от выгиба элемента 18.
Воздушные зазоры, описанные в вышеприведенных примерах, относятся к зазорам типа с постоянной поверхностью и переменным расстоянием между поверхностями. Не выходя за пределы изобретения, можно получить воздушный зазор с переменной поверхностью с постоянным расстоянием между поверхностями, например в случае осуществления согласно фиг. 1, выровнив конец 15 45 ярма 13 немного ниже уровня направляющей пластины 19 и сблизив соответствующие концы полюсных наконечников 3 и 4. Такие воздушные зазоры менее эффективны, чем зазоры, описанные 5О с учетом трения и опасности неполного замыкания.
Формула изобретения
1. Электромагнит, содержащий ярма, первый якорь и катушку, охватывающую часть магнитной цепи, при этом первый якорь снабжен постоянным магнитом с двумя полюсными наконечниками, концы од»ого из указанных полюсных наконечников отогнуты в сторону другого полюсного наконечника так, что между полюсными наконечниками образованы два воэдуш»ых зазора, в которые введены хонды ярм так, что каждый из указан»ых зазоров разделен на два воздушных зазора, причем в каждой указанной паре воздушных зазоров магнитные силы направлены встречно и перпендикулярно главной оси постоянного магнита, отличающийся тем, что,- с целью улучшения эксплуатационных характеристик, он снабжен вторым якорем с постоянным магнитом, причем якоря и постоянные магниты выполнены идентичной формы, якоря расположены параллельно, причем каждое ярмо вве-. дено в зазоры, один из которых расположен у одного якоря, а другой — у другого, и указанные ярма расположены друг напротив друга так, что якоря и ярма образуют последовательную магнитную цепь °
2. Электромагнит по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что он снабжен дополнительной катушкой, а якоря и ярма образуют по крайней мере один, прямоугольник, причем катушки расположены »а противоположных сторонах указанного прямоугольника.
3. Электромагнит по п. 2„ о т л ич а ю шийся тем, что катушки расположены на якорях, 4. Электромагни." по п. 3, .о т л ич а ю шийся тем, что по меньшей мере одно ярмо состоит из двух частей, а постоянный магнит установлен между концами этих двух частей для обеспечения воэможности работы с одним стабильным положением.
5. Электромагнит по и. 3 или 4, отличающийся тем, что он снабжен направляющим средством, закрепленным на ярмах и установленным независимо по отношению к якорям и к катушкам, причем это направляющее средство предназначено для сбединения с внешним устройством, которому пере дается перемещение указанных ярем. б. Электромагнит по пп. 3 — 5, отличающийся тем, что каркасы катушек выполнены из пластмассы и соответственно наформованы на якоря.
7; Электромагнит по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что о».. содержит третий, центральный, якорь, при
9 1349706 этом первый и второй якоря расположе- якоря направлена к центральному якорю ны симметрично центральной оси указан- и только первый якорь снабжен катушного якоря, а магнитная цепь состоит кой для создания электромагнита в фориз двух прямоугольников с одной об- ме горшка. щей ветвью. )
8. Электромагнит по п. 7, о т л и- 10. Электромагнит по п. 3 о т л иУ ч а ю шийся тем, то центральный ч а ю шийся тем, что катушки, якорь снабжен катушкой. постоянные магниты и полюсные нако9. Электромагнит по Il. 1, о т л и-- 1д нечники, а также ярма выгнуты в виде ч а ю шийся тем, что второй якорь дуг, концентричных центральной оси выгнут в виде дуги концентрично цент- электромагнита, для увеличения круральному якорю, магнитная ось второго тизны характеристики потока.
1349706
1г, Ф 1Ф 11
Фиг. 3
Н2 1 г з
F2 Рог. Ф
1349706
F)
1
Составитель Н.Кузина
Редактор А.Долинич Техред М.Моргентал, Корректор Н.Король
Заказ 6185 Тираж 697 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113635, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4