ПОЛЯРИЗОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ МЕХАНИЗМ БРОНЕВОГО ТИПА Российский патент 2003 года по МПК F01L31/08 F16K31/08 H01F7/16 

Изобретение относится к быстродействующим электромагнитным механизмам для промышленных и бытовых технических объектов, содержащих исполнительные органы, которые обеспечивают заданные динамические характеристики.

Известен электромагнитный привод управляющего элемента, преимущественно дозирующего клапана топливного насоса, содержащий корпус и электромагнит, включающий магнитопровод с обмоткой, которая выполнена распределенной и размещена в прямых параллельных пазах магнитопровода таким образом, что элемент магнитопровода, разделяющий два соседних паза, является сердечником части обмотки (патент РФ 2137236).

Недостатком данного технического решения является малая величина хода якоря, обусловленная особенностью конструкции электромагнита, что ограничивает диапазон применимости электромагнитного привода. Кроме того, сложная конструкция обмотки приводит к повышению затрат на производство электромагнита.

Известен электродинамический привод клапанов двигателей внутреннего сгорания (прототип), содержащий магнитомягкий магнитопровод, внутри которого размещены магнитомягкий подпружиненный якорь, постоянный магнит и обмотка управления. На торце магнитомягкого сердечника со стороны, обращенной в сторону якоря, установлен постоянный магнит (патент РФ 2140034).

Недостатком данного технического решения является низкий уровень электромагнитного усилия при срабатывании, что значительно увеличивает время срабатывания электромагнита. Этому способствует и наличие магнитно-индукционного демпфера.

Задачей изобретения является повышение быстродействия, обеспечение заданной величины скорости перемещения подвижного элемента при срабатывании электромагнита, а также снижение энергопотребления электромагнита.

Поставленная задача решается с помощью поляризованного электромагнитного механизма броневого типа, содержащего магнитомягкий магнитопровод, обмотки управления, постоянный магнит, подпружиненный якорь, выполненный из магнитомягкого материала, соединенный с рабочим штоком, свободно проходящим через цилиндрическое отверстие в стопе, при этом магнитомягкий магнитопровод состоит из цилиндрической части и двух фланцев, соединенных со стопами, на одном из которых установлен магнитный шунт, охваченными двумя обмотками управления и симметрично расположенными относительно постоянного магнита, выполненного кольцеобразным, с радиальным направлением намагничивания материала, установленного между цилиндрической частью магнитопровода и якорем, выполненным в форме цилиндра и установленным так, чтобы в любом положении полностью перекрывать внутреннюю кольцевую поверхность постоянного магнита.

На чертеже представлен поляризованный электромагнитный механизм броневого типа.

Электромагнит содержит магнитопровод, который также является корпусом электромагнита, состоящий из цилиндрической части 1, соединенной с левым 2 и правым 3 фланцами, скрепленными с левым 4 и правым 5 стопами соответственно. На указанных элементах могут быть выполнены один или более радиальных технологических разрезов. На правом стопе 5 имеется магнитный шунт 6. На левом стопе 4 имеется направляющий элемент 7. Якорь 8, цилиндрической формы, с внутренним диаметром d_v и наружным диаметром d_n, во внутренней полости которого расположена ускоряющая пружина 9, выполнен с возможностью в любом положении полностью перекрывать внутреннюю кольцевую поверхность постоянного магнита 10, выполненного кольцеобразным, расположенного между левой 11 и правой 12 обмотками управления. На штоке 13, скрепленном с якорем 8, имеется возвратная пружина 14.

В исходном состоянии левая 11 и правая 12 обмотки управления обесточены, якорь 8 находится в левом крайнем положении. Удержание якоря 8 в таком состоянии обеспечивается электромагнитной силой, создаваемой поляризующим потоком постоянного магнита 10, и превышающей силу поджатия ускоряющей пружины 9, действующей в противоположном направлении. В левую обмотку управления 11 подают импульс тока с такими параметрами, чтобы возникающий при этом размагничивающий поток уменьшил удерживающую электромагнитную силу ниже силы поджатия ускоряющей пружины 9 и якорь 8, под действием последней, совершил перемещение к правому стопу 5. При этом направляющий элемент 7 предотвращает движение якоря в радиальном направлении. Во время движения разгоняющее действие ускоряющей пружины 9 после прохождения якорем 8 середины хода изменяется на тормозящее действие возвратной пружины 14 и преодолевается за счет накопленной кинетической энергии и электромагнитного взаимодействия между якорем 8 и правым стопом 5. При приближении якоря 8 к правому стопу 5 импульс тока, подаваемый в правую обмотку управления 12, выбирают с такими параметрами, чтобы обеспечить переход якоря в крайнее правое положение и создать требуемую скорость подвижной части в конце хода. Магнитный шунт 6 обеспечивает увеличение тягового усилия при срабатывании. В правом крайнем положении якорь 8 оказывается притянутым к правому стопу 5 под действием электромагнитной силы, создаваемой поляризующим потоком постоянного магнита 10, сжав при этом возвратную пружину 14. Для возврата якоря 8 в исходное положение в правую обмотку управления 12 подают размагничивающий импульс тока с параметрами, необходимыми для обеспечения отрыва якоря 8, и процесс повторяется аналогично описанному выше с той разницей, что возвратная пружина 14 будет действовать как ускоряющая, а ускоряющая пружина 9 как тормозящая.

Параметры импульсов тока в обмотках управления 12 и 11 могут изменяться электронным коммутатором в соответствии с сигналами датчика положения якоря относительно стопов или задаваться постоянными исходя из требуемых параметров электромагнитного механизма.

Положительный эффект от использования предлагаемого технического решения состоит в том, что за счет предложенных конфигураций магнитной и механической систем обеспечивается заданное время перемещения подвижной части при значительных величинах хода якоря. Кроме того, за счет использования кольцеобразного постоянного магнита якорь удерживается в любом из крайних положений без дополнительных затрат энергии.

Поляризованный электромагнитный механизм броневого типа предназначен для использования в промышленных и бытовых технических объектах. Электромагнитный механизм содержит магнитопровод. Последний является корпусом электромагнита и состоит из цилиндрической части. Последняя соединена с левым 2 и правым 3 фланцами, которые скреплены с левым и правым стопами соответственно. На правом стопе имеется магнитный шунт. На левом стопе имеется направляющий элемент. Также имеется якорь цилиндрической формы с внутренним диаметром d_v и наружным диаметром d_n. Во внутренней полости якоря расположена ускоряющая пружина. Якорь выполнен с возможностью в любом положении полностью перекрывать внутреннюю кольцевую поверхность постоянного магнита. Последний выполнен кольцеобразным и расположен между левой и правой обмотками управления. На скрепленном с якорем штоке имеется возвратная пружина. Обеспечивается повышение быстродействия элктромагнитного механизма. 1 ил.

Поляризованный электромагнитный механизм броневого типа, содержащий магнитомягкий магнитопровод, обмотки управления, постоянный магнит, подпружиненный якорь, выполненный из магнитомягкого материала, соединенный с рабочим штоком, свободно проходящим через цилиндрическое отверстие в стопе, отличающийся тем, что магнитомягкий магнитопровод состоит из цилиндрической части и двух фланцев, соединенных со стопами, на одном из которых установлен магнитный шунт, охваченными двумя обмотками управления и симметрично расположенными относительно постоянного магнита, выполненного кольцеобразным, с радиальным направлением намагничивания материала, установленного между цилиндрической частью магнитопровода и якорем, выполненным в форме цилиндра и установленным так, чтобы в любом положении полностью перекрывать внутреннюю кольцевую поверхность постоянного магнита.