Короткоходовый электромагнит постоянного тока

Короткоходовый электромагнит постоянного тока

Реферат

Изобретение относится к электромеханике, в частности к конструкции короткоходового электромагнита постоянного тока с втяжным якорем, который может быть использован в качестве исполнительного элемента в автоматизированных системах, где требуется повышенное быстродействие, например в качестве топливной электромагнитной форсунки в электронной системе управления двигателем внутреннего сгорания автомобилей.

Известны электромагниты постоянного тока [а], в которых для уменьшения времени срабатывания величину хода якоря снижают до минимально возможной величины. При этом соотношение величины рабочего воздушного зазора электромагнита к диаметру якоря составляет δ/d≤0,05.

Такая конструкция позволяет обеспечить минимальное время движения якоря при срабатывании электромагнита, что особенно важно для его надежной работы в качестве исполнительного элемента автоматизированных систем, однако недостатком является большое общее время срабатывания.

В качестве прототипа предлагаемого устройства используется известная из [б] конструкция электромагнита, торцевые поверхности якоря и неподвижного сердечника которого выполняются плоскими. Это позволяет получить минимальную магнитную проводимость рабочего воздушного зазора, что увеличивает тяговое усилие электромагнита при малых (δ/d≤0,05) рабочих зазорах.

Недостатком известной конструкции электромагнита является недостаточное тяговое усилие и, как следствие, невысокое быстродействие при малых ходах якоря из-за значительной магнитной проводимости рабочего воздушного зазора, величина которой обусловлена площадью плоского торца якоря и неподвижного сердечника. Снижение магнитной проводимости рабочего зазора, определяемой площадью рабочего зазора, за счет уменьшения диаметра якоря невозможно, т.к. в этом случае возрастает магнитное сопротивление якоря, что приводит к уменьшению общего магнитного потока в электромагните, его тягового усилия и увеличению времени срабатывания.

Задачей изобретения является создание короткоходового электромагнита повышенного быстродействия при сохранении его габаритов и массы.

Поставленная задача решается тем, что в короткоходовом электромагните с соотношением величины рабочего воздушного зазора электромагнита к диаметру якоря δ/d≤0,05 уменьшена магнитная проводимость рабочего воздушного зазора. Уменьшение магнитной проводимости получено выполнением торцевых поверхностей якоря и неподвижного сердечника в виде выпуклых усеченных конических поверхностей с соотношением верхнего диаметра d_в усеченного конуса к диаметру d якоря 0,7≤d_в/d<1.

На чертеже схематически изображен общий вид электромагнита в разрезе.

Электромагнит постоянного тока содержит втягивающийся якорь 1, обмотку из изолированного провода 2, корпус 3 и неподвижный сердечник 4. Торцевые поверхности как якоря 1, так и неподвижного сердечника 4 выполнены в виде выпуклых усеченных конических поверхностей с соотношением верхнего диаметра d_в, усеченного конуса к диаметру d якоря 0,7≤d_в/d<1.

При включении электромагнита по обмотке 2 протекает ток, создающий магнитный поток, который, проходя через рабочий воздушный зазор, создает тяговое усилие. Усилие электромагнита зависит от проводимости рабочего воздушного зазора. При прочих равных условиях на малых рабочих зазорах (δ/d≤0,05), наибольшим усилием и повышенным быстродействием при включении обладает электромагнит с минимальной магнитной проводимостью рабочего зазора.

Магнитная проводимость рабочего воздушного зазора уменьшена путем выполнения торцевых поверхностей якоря 1 и неподвижного сердечника 4 в виде выпуклых усеченных конических поверхностей с соотношением верхнего диаметра d_в усеченного конуса к диаметру d якоря 0,7≤d_в/d<1. Благодаря этому возрастает усилие на малых рабочих зазорах, что приводит к сокращению времени срабатывания короткоходового электромагнита. Ограничение соотношения d_в/d обусловлено тем, что, как установлено расчетными исследованиями, уменьшение соотношения с 1 до 0,7 приводит к повышению быстродействия электромагнита, а уменьшение его ниже 0,7 существенно снижает рабочий магнитный поток, уменьшает тяговое усилие, что препятствует увеличению его быстродействия.

Источники информации

а) Система управления двигателем Motronic, Издатель: Роберт Бош Gmbll, 1994, Почтовый ящик 30 02 20 D-70442 Штутгарт, с.21-22.

б) Любчик М.А. Силовые электромагниты аппаратов и устройств автоматики постоянного тока, М., «Энергия», 1968, с.124.

Короткоходовый электромагнит постоянного тока с соотношением рабочего воздушного зазора к диаметру якоря δ/d≤0,05, содержащий втягивающийся якорь, обмотку, корпус и неподвижный сердечник, отличающийся тем, что магнитная проводимость рабочего воздушного зазора уменьшена выполнением торцевых поверхностей якоря и неподвижного сердечника в виде выпуклых усеченных конических поверхностей с соотношением верхнего диаметра d_в усеченного конуса к диаметру d якоря 0,7≤d_в/d<1.