Электромагнит соленоидного типа Советский патент 1993 года по МПК H01F7/06 

Изобретение относится к машиностроению; точнее к электромеханическим преобразователям, и может быть использовано для- привода подвижных частей яневмати- чееких и гидравлических распределителей, а также устройств аётоматики (клапанов; защелок, мощных вы ключателёй, ко н га кто-: ров), в том числе применяемых для автоматизации сельскохозяйственной техники, . .Цель изобретения-повышение быстродействия электромагнита и уменьшение его массы. -, . .... . . ... ,.

На чертеже изображен предлагаемый электромагнит.

Он состоит из первой крышки 1 с воротничком 2, охватывающим якорь 3, снабжённый конусообразной выемкой 4, ярма (кожуха) 5, катушки б, сердечника 7, совмещенного со второй крышкой 8, толкателя 9 и внутренней трубки 10.

Воротничок 2 крышки 1 обычно делают достаточно длинным, чтобы снизить потери

м.д.с, в зазоре между крышкой 1 и якорем 3 за счет увеличения площади зазора.

Электромагнит работает следующим о бразом,/

: При подключении напряжения к катушке :б якорь 3 притягивается к неподвижному сердечнику 7 и толкатель 9 воздействует на приводимое в движение подпружиненное .устройство (не показано). При выключении напряжения указанное подпружиненное устройство возвращает: якорь 3 в исходное Положение. Скорость перемещения якоря 3 при прочих равных с прототипом условиях зависит от массы якоря.

Магнитный поток, проходящий через якорь, не одинаков в различных его сечениях, перпендикулярных оси якоря. В сечениях якоря, лежащих ближе к сердечнику, он больше, в сечениях же более удаленных от сердечника - он меньше, В первом приближении магнитный поток в якоре изменяется линейно и может быть описан выражением,

ел

го ел о

W

Фл Фо

h

(1)

Пмзкс

где Фь поток в сечении, удаленном на расстояние h от торца якоря, дальнего по отношению к сердечнику;

Ф0-магнитный поток, проходящий через воздушный зазор между якорем и сердечником;

11макс длина части якоря, охватываемая воротничком.;

При сплошном якоре это обстоятельство приводит к тому, что магнитная индукция с изменением h меняется, причем весьма значительно.-

Так, будучи максимальной на торце якоря 3, ближайшем к сердечнику 7, на противоположном торце она близка к нулю, а если не учитывать поток рассеяния - равна нулю. , Для обеспечения работоспособности электромагнита при высоких технических показателях (усилие, нагрузочный трк, нагрев, потери) достаточно, чтобы по всей линий действия магнитного потока магнитная индукция не превосходила некоторую заданную расчетную величину йндукции в ста- ли Сердечнике. Это эффект может быть. дести гнут и при наличии выемки 4 в якоре 3. . Определим форму и величину выемки: 4, исходя :из .г.условия постоянства Mars-ii/iTHovi индукции подлинен. Очевидно,

.ЧТО Ь 11макс. V . .

1Лз:эыражения (1) следует, что.для обеспечения заданной величины индукции во всех сечениях якоря, удаленных от сердечника, нет необходимости иметь ллощади се- чёнйй равными площади ближнего к сердечнику торца-якоря.

: Площадь.S сечений якоря, расположенного на расстоянии h от его дэльнепУторца, может вычислена по формуле:

: .;;,:.: V- - - -

: : . Во

(2)

S So

Фо

макс

(3)

ВоПмакс .где 8с - заданная величина магнитной ИН дукцй и, или : :

h

где So -5- - п лощэдь торца якоря, ближЬо . .-.-...

него к сердечнику.

Тогда площадь Зл сечения равна

5л S0-S So(1-(--). (4)

Отсюда следует, что цилиндрический якорь 3 электромагнита можно выполнить, имеющим постоянную индукцию по высоте,. и прй этбМ существенно снизить его массу,

если сделать в нем симметричную выемку, диаметр d которой будет меняться по высоте якоря в соответствии с соотношением

-Н-т

Лп( Г--гП

d v r-visoO-fr j. (5)

JlЯ.

Поверхность такой выемки имеет конусообразную форму, с основанием, расположенным на дальнем от сердечника торце

якоря, и с вершиной, расположенной наоси якоря,

Зависимость (5) d от h представляет собой параболу.

Выемка по форме может и отличаться от

параболической, т,к. условие постоянства индукции по высоте якоря желательно, но не обязательно.

. Катушка якоря и., соответственно, якорь, могут быть круглыми, а могут иметь в сечении форму квадрата, многоугольника или любую другу. Эффектпри этом сохраняется. . Объем максимальной выемки равен

.макси

25 VMaKc So(1-7--n- )dh 1/2S0.hMgKc;(6)

-.- 9 нмакс

0

0

т.е. масса якоря 3 за счет выемки А снизится на величину до 50% по сравнению со сплошным якорем,

Использование предложенного электромагнита с указанной формой выемки в якоре позволяет повысить быстродействие . систем автоматики, где такие электромагни- р. ты используются. Особенно эффективным является использование такого электромагнита, в системах импульсного регулирова- ния, наг)ример, жя перемещения заслонок ; сопел в пневмо-итидроприводах с импуль- п сным управлением, :

Формула изобретения 1 .Электромагнит соленоидного типа;со- держащий обмотку, якорь, установленный g на толкателе, сердечник и магнитопровод, выполненный в виде кожуха с основанием и воротничком, охватывающим якорь, причем якорьвыполнен с/выемкой, о т л и ч а ю щ.и- и с я тем, что, с целью повышения быстродействия и снижения массы электромагнита, указанная выемка имеет образующую в виде кривой, при этом вершина выемки обращена в сторону сердечника,

2. Электромагнит по п.1, о т л и ч а ю- ц щ и и с я тем, что в качестве кривой выбрана парабола.

Использование: в машиностроении и может быть использовано для привода по- движных частей пневматических и гидравлических распределителей, а также устройств автоматики (клапанов, защелок, мощных выключателей (контакторов), в том числе применяемых для автоматизации сельскохозяйственной, техники. Существо изобретения заключается в том, что якорь электромагнита выполнен с выемкой, имеющей образующую в виде кривой, при этом вершина обращена в сторону сердечника. В качестве кривой может быть выбрана парабола. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.