ЭЛЕКТРОМАГНИТ Российский патент 1998 года по МПК H01F7/13 H01F7/16 H01F7/08 

Изобретение относится к области подъемно-транспортного машиностроения, в частности к конструкциям электропривода колодочных тормозов подъемно-транспортных машин и механизмов.

Известен электромагнит 1, содержащий магнитопроводящий корпус, в котором размещена катушка управления, стоп с отверстием, якорь с отверстием, шток, выполненный с буртом, предназначенным для воздействия на исполнительный механизм, направляющая втулка, предназначенная для перемещения якоря, и нижняя крышка, указанный шток размещен в указанном отверстии стопа с возможностью возвратно-поступательного перемещения и взаимодействия бурта штока с якорем, при этом указанная нижняя крышка снабжена направляющим стержнем, указанное отверстие в якоре выполнено со стороны нижней крышки, указанная направляющая втулка для перемещения якоря закреплена в отверстии якоря, а упомянутый направляющий стержень размещен в отверстии направляющей втулки.

Недостатком этого электромагнита является затрудненная теплоотдача с внутренней поверхности катушки, уменьшение значения тягового усилия и сложность получения оптимальных тяговых характеристик.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является электромагнит 2 постоянного тока с двумя рабочими магнитными зазорами, содержащий корпус с расположенной в нем катушкой управления, опорный фланец с неподвижным стопом с отверстием и фланец с внутренним воротничком, в котором выполнено проходное отверстие, образующее внутреннюю и внешнюю кромки, втяжной якорь, зафиксированный от радиальных перемещений со стороны стопа направляющей втулкой стопа и расположенным в ней с возможностью возвратно-поступательного перемещения и передачи воздействия якоря на исполнительный механизм из немагнитного материала.

Недостаток конструкции электромагнита, выбранного в качестве прототипа, заключается в том, что, вследствие большой проводимости в зазоре отверстия внутреннего воротничка на участке его прохода через фланец, влияние на тяговую характеристику наружного рабочего магнитного зазора может существенно сказаться, начиная с того момента, когда до конца хода остается расстояние, близкое к зазору между цилиндрическим участком якоря и проходным отверстием внутреннего воротничка, кроме этого, неравномерное радиальное притяжение якоря к полюсам вызывает консольную нагрузку на штоке.

Предлагается электромагнит постоянного тока с двумя рабочими магнитными зазорами, содержащий корпус с расположенной в нем катушкой управления, опорный фланец с неподвижным стопом с отверстием и фланец с внутренним воротничком, в котором выполнено проходное отверстие, образующее внутреннюю и внешнюю кромки, втяжной якорь, зафиксированный от радиальных перемещений со стороны стопа направляющей втулкой стопа и расположенным в ней с возможностью возвратно-поступательного перемещения и передачи воздействия якоря на исполнительный механизм штоком из немагнитного материала, при этом опорный фланец выполнен с направляющей втулкой из антифрикционного материала, втяжной якорь выполнен из цилиндрической поверхности с проточкой, образующей две ступени, одна из которых находится у внутренней кромки внутреннего воротничка фланца, выполненного с крышкой, а вторая ступень при исходном положении якоря находится у внешней кромки внутреннего воротничка, выполненной со стороны крышки упомянутого фланца, якорь снабжен направляющей втулкой из антифрикционного материала, размещенном в отверстии, выполненном в его торце, и направляющим стержнем, выполненным из немагнитного материала и установленным осесимметрично в дне крышки фланца, при этом шток в зоне стыковки его с якорем на участке между торцем якоря в его исходном положении и направляющей втулкой стопа выполнен с ферромагнитной дистанционной втулкой, наружный диаметр которой равен диаметру штока на участке его расположения в упомянутой втулке стопа.

Такая конструкция позволяет исключить консольную нагрузку на шток от неравномерного радиального притяжения якоря к полюсам, получить оптимальную тяговую характеристику и повысить добротность в длинноходовых электромагнитах привода колодочных пружинных тормозов.

На фиг. 1 показан разрез электромагнита, катушка управления выключена.

Электромагнит содержит корпус 1 с расположенной в нем катушкой управления 2, опорный фланец 3 с неподвижным стопом 4 с отверстием и направляющей втулкой 5 из антифрикционного материала, фланец 6 с внутренним воротничком, в котором выполнено проходное отверстие, образующее внутреннюю 7 и внешнюю 8 кромки, а наружная поверхность фланца 6 является его крышкой, втяжной якорь 9 с выполненной на цилиндрической поверхности проточкой, образующей две ступени 10, 11, одна из которых находится у внутренней кромки 7 внутреннего воротничка фланца 6, выполненного с крышкой, а вторая ступень 11 при исходном положении якоря находится у внешней кромки 8 внутреннего воротничка, упомянутый якорь зафиксирован от радиальных перемещений со стороны стопа направляющей втулкой 5 стопа и расположенным в ней с возможностью возвратно-поступательного перемещения и передачи воздействия якоря на исполнительный механизм штоком 12 из немагнитного материала, а с противоположной стороны - направляющей втулкой 13 из антифрикционного материала, размещенной в отверстии, выполненным в торце якоря, и направляющим стержнем 14, выполненным из немагнитного материала и установленным осесимметрично в дне крышки 15 фланца 6, при этом шток в зоне его стыковки с якорем на участке между торцем якоря в его исходном положении и направляющей втулкой стопа, выполнен с ферромагнитной дистанционной втулкой 16, наружный диаметр которой равен диаметру штока на участке расположения в упомянутой втулке стопа.

Электромагнит работает следующим образом. В исходном положении (фиг. 1) катушка управления включена, шток 12 с якорем 9 удерживается рычагом тормоза (на чертеже не показан), а между направляющей втулкой 13 якоря 9 и дном крышки 15 фланца имеется зазор, который служит для компенсации дополнительного опускания штока с якорем при износе колодок тормоза в процессе эксплуатации. При включении катушки управления 2, якорь 9 под воздействием электромагнитных сил начинает движение вверх. Втягивание ступени 11 якоря в проходное отверстие фланца вызывает увеличение проводимости в зазоре между якорем 9 и фланцем 6, обеспечивая увеличение тягового усилия якоря. При движении якорь направляется втулкой 13 по направляющему стержню 14 и штоком 12 по направляющей втулке 5 стопа 4. В процессе движения, в результате подхода верхнего торца дистанционной ферромагнитной втулки 16 к стопу 4 и ее перемещения в направляющей втулке 5 происходит дополнительное увеличение проводимости в основном рабочем магнитном зазоре и, как следствие, дополнительное увеличение тягового усилия якоря. Под действием электромагнитных сил якорь 9 втягивается до упора в стоп 4 (фиг. 2). При снятии напряжения с катушки управления 2 под действием привода тормоза на шток 12, якорь возвращается в исходное положение.

В приведенном примере конкретного выполнения электромагнита в основном рабочем магнитном зазоре для якоря и стопа принята форма усеченного конуса.

В приводе пружинных колодочных тормозов при растормаживании необходимо пропорциональное увеличение усилия при движении штока вверх из крайнего нижнего положения в верхнее на 20-30%. Тяговая характеристика в предлагаемых электромагнитах, максимально согласованная с механической характеристикой пружинного привода для колодочных тормозов, получена при высоте выступающей над торцем якоря части дистанционной магнитной втулки, равной 0,4 - 0,6 величины максимального хода штока. За счет введения ферромагнитной дистанционной втулки предлагаемый электромагнит позволяет до 20% дополнительно повысить полезную работу в составе привода пружинных колодочных тормозов или, соответственно, уменьшить массу электромагнита. Экспериментально установлено, что предлагаемый электромагнит обеспечивает тяговую характеристику, оптимально согласованную с механической характеристикой привода колодочных пружинных тормозов, и при массе электромагнита 65 кг и номинальном ходе 65 мм позволяет получить в режиме ПВ 25% номинальное тяговое усилие 1120 Н.

Электромагнит содержит корпус 1 с расположенной в нем катушкой управления 2, опорный фланец 3 с неподвижным стопом 4 с отверстием. Во внутреннем воротничке фланца 6 выполнено проходное отверстие, образующее в нем внутреннюю 7 и внешнюю 8 кромки. Наружная поверхность фланца 6 является его крышкой. Опорный фланец 3 выполнен с направляющей втулкой 13 из антифрикционного материала. Втяжной якорь 9 выполнен на цилиндрической поверхности с проточкой, образующей две ступени 10, 11. Ступень 10 находится у внутренней кромки 7 внутреннего воротничка, а вторая ступень при исходном положении якоря 9 находится у внешней кромки 8. Направляющая втулка 13 якоря размещена в отверстии его торца. Направляющий стержень 14 выполнен из немагнитного материала и установлен осесимметрично в дне крышки 15 фланца 6. Шток в зоне стыковки его с якорем 9 на участке между торцем якоря в его исходном положении и направляющей втулкой стопа выполнен с ферромагнитной дистанционной втулкой 16. Электромагнит обеспечивает тяговую характеристику, максимально согласованную с механической характеристикой привода. 2 ил.

Электромагнит постоянного тока с двумя рабочими магнитными зазорами, содержащий корпус с расположенной в нем катушкой управления, опорный фланец с неподвижным стопом с отверстием и фланец с внутренним воротничком, в котором выполнено проходное отверстие, образующее внутреннюю и внешнюю кромки, втяжной якорь, зафиксированный от радиальных перемещений со стороны стопа направляющей втулкой стопа и расположенным в ней с возможностью возвратно-поступательного перемещения и передачи воздействия якоря на исполнительный механизм штоком из немагнитного материала, отличающийся тем, что опорный фланец выполнен с направляющей втулкой из антифрикционного материала, втяжной якорь выполнен на цилиндрической поверхности с проточкой, образующей две ступени, одна из которых находится у внутренней кромки внутреннего воротничка фланца, выполненного с крышкой, а вторая ступень при исходном положении якоря находится у внешней кромки внутреннего воротничка, выполненной со стороны крышки фланца, якорь снабжен направляющей втулкой из антифрикционного материала, размещенной в отверстии, выполненном в его торце, и направляющим стержнем, выполненным из немагнитного материала и установленным осесимметрично в дне крышки фланца, при этом шток в зоне стыковки его с якорем на участке между торцом якоря в его исходном положении и направляющей втулкой стопа выполнен с ферромагнитной дистанционной втулкой, наружный диаметр которой равен диаметру штока на участке его расположения во втулке стопа.