Электромагнитный аппарат Советский патент 1988 года по МПК H01H15/22 H02K41/02 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электромагнитным коммутационным устройствам.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей - повышение надежности и увеличение быстродействия.

На фиг. 1 изображен предлагаемый электромагнитный аппарат; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - рама П-образной формы с ферромагнитными вставками.

Корпус 1 аппарата (фиг.1) выполняется из немагнитного незлектропро- водящего материала, например текстолита. К верхней и нижней поверхностям корпуса 1 с их внутренних сторон неподвижно закреплены плоские с зуб- цовыми зонами ферромагнитные сердечники 2 прямоугольного сечения, шихтованные из пластин электротехнической стали, которые друг относительно

друга изолированы, например, слоем {лака. .Стяжка пластин образукщих сердечники 2, осуществляется с помо- 1щью шшшек 3 и уголков 4, которые совместно с болтами 5 используются |одновременно для крепления сердеч- |ников 2 к корпусу- 1. В пазы 6, обра- |зованные между соседними зубцами, заложены катушкк 7 обмотки однофаз- JHoro переменного тока. Сердечники 2 совместно с катушками 7 образуют |однофазные многополюсные электромаг- ниты. Над нижним электромагнитом с {воздушньм зазоров 8 расположена ме- (таллическая немагнитная пластина 9 Ьз материала с высокой электрической проводимостью, например меди или алюминия. По боковым ее сторонам закреплены держатели 10 с роликами Т1, кот&рые размещаются в направ- Иякнцих 12 С-образного сечения, уста- Навливаемых неподвижно с внутренней стороны боковых поверхностей корпуса 1. На одном из концов пластина 9 снабжена выступом 13, установленным :МеждУ. микровыключателями 14 и 15. Йежду пластиной 9 и верхним электро- йагнитом 2, также имеется воздушный Эазор 16, В этом зазоре в плоскости, :(1араллельной пластине 9, размещены ферромагнитные вставки 17. Количество вставок 17 выбирается равным чис- Jiy полюсов обмотки однофазного переменного тока, их ширина - равной ши- |5ине ферромагнитных сердечников 2,

а длина - равной (0,4-0,45) ширине катушек 7.

Ферромагнитные вставки 17 располагаются на части длины полюсов обмст-° ки однофазного переменного тока, занимая по отношению к их осям одинаковое положение. Вставки 17 жестко закреплены внутри несущей рамы 18

Q П-образной формы, вьтолненной из

немагнитного, непроводящего электрический ток, материала. Рама 18 через отверстия 19 в одной из торцовых поверхностей корпуса 1 выведена

5 наружу для соединения ее с приводным механизмом. В боковых сторонах рамы 18 вьшолнены выемки 20, в которых установлены ролики 21. Ролики 21 размещаются в-направляющих 22

0 С-образной формы, закрепленных к внутренним сторонам боковых поверхностей корпуса 1. Использование ро- , ликов 21 и направляющих 22 позволя- ет в процессе сборки устройства вы- ,

5 ставить минимальные по величине зазоры между верхним электромагнитом и ферромагнитными вставками 17, а также между ферромагнитными вставками 17 и пластиной 9,

0 Кроме того, применение роликов v 21 и направляющих 22, так же как и роликов 11 и направляющих 12, приводит к существенному уменьшению сил трения при.перемещениях рамьг 18 и

5 пластины 9.

Электромагнитньй аппарат работает следующим образом.

При подключении катушек 7 обмотки однофазного переменного тока к пи0 тающей сети в них возникает перемен- .ный ток, направление которого для одного из моментов времени на фиг.1 условно показано крестиками и точками. Переменный ,ток катушек 7 возбуж5 дает в пространстве между ферромагнитными сердечниками 2 пульсирунщий магнитный поток, индуцирующий в пластине 9 пульсирующий ток. В положении ферромагнитных вставок 17, показанном на фиг. 1, электромагнитное усилие, создаваемое при взаимодействии пульсирующего магнитного потока катушек 7 с пульсирующим током пластины 9, равно нулю и поэтому пластина 9 и выступ 13 остаются неподвижными, а микровыключатели 14 и 15 - в - отключенном состоянии.

Если со стороны приводного, механизма приложить к раме 18 усилие в

направлении, показанном на фиг. 1 сплошной стрелкой, то вместе с рамой 18 в этом же направлении будут перемещаться и ферромагнитные вставки 17, что приведет к возникновению электромагнитных сил, действующих на пластину 9 в направлении справа налево и обуславливакшщх ее движение в заданном направлении. Выступ 13 при этом воздействует на микровыключатель 14, осуществляя его переключение. ,

Б случае смещения рамы 18 и ферромагнитных вставок 17 в направлении пунктирной стрелки от положения, представленного на фиг. 1, направлег- ние электромагнитных сил, действующих на пластину 9, и направление ее движения изменяются на противоположное, что обуславливает срабатывание микровыключателя 15.

Возможен и другой режим работы устройства.

Предварительно смещают раму 18 и ферромагнитные вставки 17 вправо или влево о,т положения, изображенного на фиг. 1, а катушки 7 обмотки однофазного переменного тока остаются обесточенными. В этом случае электромагнитные силы, действукнцие на пластину 9, равны нулю и микровыключатели 14 и 15 находятся в отключенном состоянии. Подключение в нужный момент времени катушек 7 обмотки рднофазного переменного тока к питающей сети обуславливает возникновение электромагнитных сил, движение пластины 9 и переключение выступом 13 микррвыключателей 14 и 15.

Величина электромагнитных сил, действукжщх на. пластину 9, определяется положением ферромагнитных вставок 17 относительно полюсов обмотки однофазного переменного тока и их

наибольших усилий, является -ширина ферромагнитных вставок 17, равная 0,4-0,45 ширины катушки 7 обмотки с однофазнаго переменного тока.

В предлагаемом устройстве в отли чие от известного усилия со стороны приводного механизма передается на орган управления (пластину 9) не 0 непосредственно, а с помощью электромагнитного поля. Это позволяет устранить действие ударных усилий на орган управления и осуществлять

20

25

плавное, безударное переключение 5 макровыключателей 14 и 15. Надежность работы коммутационного устрой ства и срок его службы при этом воз растают.

В устройстве в обоих описанных режимах его работы легко может быть реализована выдержка времени требуе мой длительности. Так, в первом реж ме работы подача напряжения на катушки 7 не приводит к срабатьшаншо микровыключателей 14 и 15 до тех пор пока ферромагнитные вставки 17 находятся в положении, показанном на фиг. 1. Изменением момента начала перемещения ферромагнитных вставок 17 достигается вьщержка времени любой длительности в срабатьтании.микровыключателей 14 и 15. Во втором режиме работы коммутационного устрой ства смещение ферромагнитных вставок 17 влево или вправо от положения на фиг. 1 не вызьшает срабатывания микровыключатёлей 14 и 15 до тех пор, пока не будут подключены к источнику питания катушки 7 обмотки однофазного переменного тока.

В устройстве просто и надежно осуществляется механическая блокиров ка, представляющая ошибочное включение микровыключателей 14 и 15,при производстве работ .в коммутируемых

30

35

40

длиной. Так, в положении ферромагнит- ими электрических цепях. В частнос- ных вставок 17, изображенном на ти, чтобы исключить ошибочное включение микровыключателя 15 ферромагнитные вставки 17 смещают наполовину их длины вправо от положения.

фиг. 1, электромагнитное усилие равно нулю, а при смещении их влево или вправо от этого положения на расстояние, равное половине их длины, элект- 50 изображенного на фиг. 1. Тогда под- ромагнитное усилие достиг ает своих ключение катушек 7 обмотки однофаз- максимальных значений. Для промежуточных положений ферромагнитных вставок 17 электромагнитное усилие больного переменного тока к питающей сети приведет к созданию эл тромаг- нитного усилия, исключающего возможность включения микровыключателей 1

- 5

ше нуля, но меньше его максимально го значения. В результате проведенных исследований установлено, что оптимальной, с точки зрения получения /

1843

наибольших усилий, является -ширина ферромагнитных вставок 17, равная 0,4-0,45 ширины катушки 7 обмотки с однофазнаго переменного тока.

В предлагаемом устройстве в отличие от известного усилия со стороны приводного механизма передается на орган управления (пластину 9) не 0 непосредственно, а с помощью электромагнитного поля. Это позволяет устранить действие ударных усилий на орган управления и осуществлять

0

5

плавное, безударное переключение 5 макровыключателей 14 и 15. Надежность работы коммутационного устрой- ства и срок его службы при этом возрастают.

В устройстве в обоих описанных режимах его работы легко может быть реализована выдержка времени требуемой длительности. Так, в первом режи ме работы подача напряжения на катушки 7 не приводит к срабатьшаншо микровыключателей 14 и 15 до тех пор, пока ферромагнитные вставки 17 находятся в положении, показанном на фиг. 1. Изменением момента начала перемещения ферромагнитных вставок 17 достигается вьщержка времени любой длительности в срабатьтании.микровыключателей 14 и 15. Во втором режиме работы коммутационного устройства смещение ферромагнитных вставок 17 влево или вправо от положения на фиг. 1 не вызьшает срабатывания микровыключатёлей 14 и 15 до тех пор, пока не будут подключены к источнику питания катушки 7 обмотки однофазного переменного тока.

В устройстве просто и надежно осуществляется механическая блокировка, представляющая ошибочное включение микровыключателей 14 и 15,при производстве работ .в коммутируемых

0

5

0

ими электрических цепях. В частнос- ти, чтобы исключить ошибочное включение микровыключателя 15 ферромагнитные вставки 17 смещают наполовину их длины вправо от положения.

изображенного на фиг. 1. Тогда по ключение катушек 7 обмотки однофа

50 изображенного на фиг. 1. Тогда под- ключение катушек 7 обмотки однофаз- 55

ного переменного тока к питающей сети приведет к созданию эл тромаг- нитного усилия, исключающего возможность включения микровыключателей 15.

За счет изменения положения ферромагнитных вставок 17 относительно оси полюсов удается плавно изменять

5 . величину электромагнитного усилия и направление его действия. Это позволяет плавно регулировать скорость перемещения органа управления и его направление перемещения.

Создание выдержки времени произвольной величины, реализация механи- ; ческих блокировок, а также регули- I рование скорости перемещения органа управления и направления его движе- 1 ния расширяют функциональные возмож- 1 нести устройства.

i . I Подключение катушек 7 обмотки

I однофазного переменного тока к пи- I тающей сети обуславливает возникно- I некие в ферромагнитных вставках 17

индукционных вихревых токов, Созда- I кхцих магнитньй поток, которьй по I отношению к магнитному потоку катушек 7 является размагничивакяцим. При этом величина электромагнитного усилия уменьшается, что приводит к снижению быстродействия коммутационного ; устройства. Для увеличения быстродействия устройства и уменьшения по- терь электрической энергии ферромагнитные вставки 17 можно выполнять шихтованными.

Шихтовку ферромагнитных вставок 17 следует производить в том же направлении, что и ферромагнитных сердечников 2.

I Устройство может быть применено

; в системах дистанционного контроля

положения производного механизма.

3 6

Формула иэобрете ния 1. Электромагнитный аппарат, содержащий корпус с установленными в нем двумя плоскими с эубцовыми зонами однофазными многостержневыми - электромагнитами, причем зубцы одного электромагнита обращены навстречу стержням другого и расположены друг

напротив друга, а в зазоре между торцами указанных зубцов установлена с возможностью поступательного перемещения немагнитная токопроводя- щая пластина, о.тличающийс я тем, что, с целью расширения

функциональных возможностей и повыше- ния надежности, в него введены мьк- ровыключатели и рама с плоскими ферромагнитными вставками, установленная с возможностью поступательного перемещения между токопроводящей - пластиной и -торцами зубцов, указанные вставки расположены с шагом, равным длине одного полюса электромагнита, токопроводящая пластина снабжена выступом, предназначенным для непосредственного включения- в сеть переменного тока без фазосдви- гающих элементов.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что, с целью увеличений быстродействия, он снабжен на- правлякщими и роликами, на которых установлены указанные токопроводящая пластина и рама с плоскими ферромагнитными вставками.

3. Аппарат поп.1,отлича ю- щ и и с я тем, что указанные ферромагнитные вставки вьтолнены шихтован

« J f 2 / /7 ,

//

/ ,/ « /J i

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для коммутации электрических цепей, а также для использования в системах дистанционного контроля положения приводного механизма. Цель изобретения - расширение функциональных воз. / А -V/X/y нежностей и повышение надежности. Электромагнитньш аппарат содержит два плоских однофазньк многостержневых электромагнита 2 с обмотками 7, установленных в корпусе 1. Между торцами стержней выполнена немагнитная токопроводящая пластина 9 с выступом 13, предназначенным для взаимодействия с микровыключатепями 14. и 15. Между пластиной 9 и торцами стержней установлена рама 18 с плоскими ферромагнитными вставками. 17. При подаче напряжения на обмотки 7 и смещении рамы 18 на пластину 9 воздействует электромагнитное усилие, смещающее ее в сторону, противоположную направлению перемещения рамы 18, при этом пластина 9 выступом 13 воздействует на микровыключатели. 2 з.п. ф-лы. 3 ил. р (/ С сх о; / гз

/7. 2/

VV

4ZVe.-

20

2/ го