Электромагнит Советский патент 1992 года по МПК H01F7/17 

Изобретение относится к машиностроению и мож.ет быть использовано в электромагнитах . или в злектроприводных устройствах с возвратно-поступательным перемещением рабочего органа.

Известен электромагнит, состоящий из магнитопровода. стопа, сердечника с обмоткой, подпружиненного якоря, выполненного из полых телескопических цилиндров, изготовленных из ферромагнитного материала и соединенных подвижно между собой.

Недостаток известного электромагнита заключается в том. что при положении якоря во втянутом положении обмотка сердечника постоянно находится под током, т.е. постоянно расходуется электроэнергия. Из-за наличия пружины, возвращающей якорь в исходное положение, требуетсй дополнительный расход электроэнергии для удержания пружины в сжатом состоянии.

При перемещении якрря происходит износ его трущихся поверхностей, что снижает долговечность электромагнита.

Известен также электромагнит, состоя щий из С-образного монолитного сердечника с обмоткой, якоря из постоянного магнита, поляризованного вдоль оси электромагнита, с направляющими втулками, расположенными между сердечником и якорем.

Недостатки электромагнита заключаются в том. что якорь намагничен вдоль оси электромагнита, поэтому под действием магнитного взаимодействия с сердечником якорь может перекашиваться, что при перемещении якоря увеличивает износ направляющих и якоря. Кроме того. С-образный сердечник выполнен .монолитным, что увеличивает расход электроэнергии на нагрев сердечника из-за возникновения токов Фуко.

Цель изобретения - Новышени.е долговечности и экономичности.

Поставленная цель достигается тем. что в электромагните, содержащем корпус, сердечник С-образной формы с обмоткой, якорь, выполненный из постоянного магнита, направляющую якоря, расположенную между якорем и сердечником, в якоре выполнено отверстие, соосное с наружной цилиндрической поверхностью якоря, якорь намагничен радиально таким образом, что поверхность якоря, образованная указанным отверстием, имеет одну полярность, и

наружная поверхность якоря - другую полярность, сердечник выполнен из набора магнитолроводящих пластин.

Поскольку якорь .намагничен радиально, то силы магнитного взаимодействия Между сердечником и якорем, возникающие при .подключении обмотки сердечника к источнику электроэнергии, зactaвляют якорь всплывать и с малым трением перемещаться в направляющей, расположенной между сердечником и якорем, при этом повышается долговечность электромагнита.

Так как С-образный сердечник выполнен из набора магнитопроводящих пластин, уменьшаются пЬтери электроэнергии на нагрев С(эрдечника, чем достигается экономия электроэнергии..

На фиг. 1 изображен продольный разрез электромагнита; на фиг.2 -сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - продольный разрез электромагнита с цилиндрическим сердечником; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.З; на фиг,5 продольный разрез электромагнита с наружным расположением якоря; на фиг.б сечение В-В на фиг.5: на фиг.7,8,9 - варианты сердечника.

Электромагнит содержит корпус 1, выполненный из немагнитного материала, в котором закреплен сердечник 2, состоящий из набора С-образных пластин из магнитопроводного материала.

Внутренние края G-образных пластин собраны в пакет и образуют внутреннюю цилиндрическую поверхность сердечника, в которой расположена направляющая втулка 3 в виде тонкостенного цилиндра, выполненного из немагнитного материала, например из алюминиевого сплава с анти.фрикционнь1м покрытием внутренней поверхности. На сердечнике 2 расположена обмотка 4. Втулка 3 расположена между сердечником 2 и якорем 5, изготовленным из постоянного магнита в форме цилиндра с центральным отверстием, соосным с наружной цилиндрической поверхностью, поляризация которого выполнена по радиусу, например, внутренняя поверхность имеет магнитный полюс S. а наружная - полюс N.

На якоре 5 закреплена ось 6, выполненная из немагнитного материала, на которой установлен клапан 7.

На правом и левом торцах внутри корпуса 1 закреплены предохранительные эластичные буферы 8.

Сердечник 2 может иметь различную конструкцию и изготовлен из магнитомягкого или магнитотвердого материала.

На одном из наружных торцов корпуса (см. фиг.5) может быть установлен постоянны магнит 9, полюс которого, обращенный к якорю, противоположен полюсу якоря 5.

Сердечник может быть выполнен из четьфех пакетов, набранных из С-образных

пластин и расположенных под углом 90° друг к другу, таким образом, что внутренний и наружный контуры образуют цилиндрические поверхности (см. фиг.7)

При этом электромагнит имеет схему,

0 изображенную на фиг.1.

На фиг.8 - изображен сердечник, набранный из С-образных пластин переменной толщины, образующих полый цилиндр, при этом обмотка располагается на внешней поверхности сердечника, а электромагнит имеет схему, изображенную .на фиг.З.

На фиг.9 изображен сердечник, набранный из С-образных пластин, зеркально расположенных друг относительно друга, при

0 этом обмотка располагается на средней перемычке сердечника, а электромагнит имеет схему, изображенную на фиг.5.

Работает электромагнит следующим образом.

5 При обесточенной обмотке 4 якорь 5 располагает,ся у одного из полюсов сердечника, например у левого полюса.

Поскольку якорь 5 изготовлен., из постоянного магнита, он удерживается в указанном положении за счет магнитного взаимодействия в магнитоактивным материалом сердечника.

При подаче тока в соответствующем направлении в обмотку 4 сердечник намагничивается таким образом, что полюс, у которого располагается якорь 5, приобретает полярность N, Одинаковую с полярностью якоря, а второй полюс сердечника приобретает обратную полярность -S.

0 На якорь со стороны полюса N сердечника действует выталкивающая сила, а со стороны полюса S - притягивающая. Под действием этих сил якорь перемещается к полюсу S сердечника и останавливается на5 против него. При выключении тока в обмотке 4 якорь остается у полюса S сердечника 2 за счет действия магнитных сил между якорем 5 и правым полюсом сердечника. Для перемещения якоря в исходное положение к левому полюсу необходимо изменить направление тока в обмотке 4 на обратное, тогда правый полюс сердечника 2 приобретает полярность N, одинаковую с полярностью наружной поверхности якоря

5 5, а левый - полярность S, и якорь под действием этих сил переместится влево в исходное положение.

При использовании предлагаемого электромагнита создаются следующие преимущества по сравнению с известными.

Изменяя размеры сердечника, можно изготовить электромагнит с любым необходимым ходом-якоря (клапанй).

После срабатывания электромагнита обмотка обесточивается, но электромагнит выполняет свои функции (якорь удержйва- 5 ется в необходимом положении), не потребляя электроэнергии, что является потенциальной защитой от дефекта, например, при обесточивании электроцепи.

При использовании элeкtpoмaгнитa с 10 дополнительным, удерживающим магнитом на торце корпуса удерживающая сила, действующая на якорь, в крайнем положении при обесточенной обмотке значительно больше и способствует применению элект- 15 ромагнита в системах, в которых на клапан лектромагнита могут действовать большие силы. :

При срабатывании электромагнита в 20 момент подачи тока в обмотку якорь всплывает в магнитном поле сердечника и без трения о направляющую втулку перемеща-ется к другому полюсу сердечника, что повышает долговечность электромагнита. 25

Поскольку не применяется возвратная пружина, не расходуется энергия на удержание ее в сжатом состоянии после сработки электромагнита.

Формула изобретения

1.Электромагнит, содержащий корпус, сердечник С-обраэной формы с обмоткой, якорь в виде цилиндрического постоянного магнита, якорь расположен соосно с сердечником с возможностью возвратно-поступательного -перемещения вдоль оси сердечника, отличающийся тем. что, с целью повышения долговечности, он снабжен Направляющей для якоря, в указанном якоре выполнено осевое отверстие, якорь намагничен радиально таким образом, что внутренняя поверхность якоря и наружная поверхность имеют разную полярность.

2.Электромагнит по П.1, от л ичающий с я тем, что, с целью экономии электроэнергии, сердечник С-образной формы выполнен из набора магнитопроводящих пластин.

3.Электромагнит по п.2. отличающийся тем, что магнитопроводящие пластины сердечника выполнены из магнитотвердого материала.

Фиа2 Фиг.З Б-В Фие,

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроаппаратостроению. Цель - повышение долговечности и экономия электроэнергии. Электромагнит содержит сердечник 2 с обмоткой 4, якорь 5 в виде цилиндрического постоянного магнита с отверстием, наружная и внутренняя поверхности якоря имеют разную полярность, чем достигается цель изобретения. 2 з.п.ф-лы. 9 ил.

2 5 J 1 6 ,9

I / / / 7/Wфиг.5

Фиг.9