ОДНОФАЗНЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТ Советский патент 1970 года по МПК H01F7/12 

Однофазные электромагниты широко применяются в ijOHTaKTOpax, пускателях и реле переменного тока. Однако в большинстве известных электромагнитов .переменного тока пульсация тяговой силы приводит к механи4ecKOiMy износу подвижных частей и ухудшает работу всего аппарата.

Р1звестен также однофазный электромагнит с ностоянной по времени удерживаюш,ей силой.

Он представляет собой трехпол осный Ш-образный электромагнит с двумя последовательно соединенными об.мотками, расположенными на крайних сердечниках магнитопровода, и экраном, охватывающим все сечение якоря или одного из крайних сердечников. Результируюшая тяговая сила этого электромагнита равна сумме сил, действующих на якорь в каждом из трех полюсов, имеющих одинаковые сечения. При равенстве магнитных потоков и фазовом сдвиге между ними в 60° результирующая тяговая сила равна постоянной величине (как в трехфазном электромагните), т. е. пульсация силы равна нулю. Однако это осуществимо только при определенном соотношении рабочих зазоров в притянутом положении якоря. При равных зазорах пульсации силы не может быть устранена и, кроме того, в этом случае возможно залипание якоря при снятии напряжения питания:

рабочие зазоры при притянутом якоре обычно очень малы (0,05-0,1 мм). Но даже если достигнуто ;ребуемое соотношение зазоров, т. е. пульсация силы сведена к нулю, имеет место качание якоря, что недопустимо. Такой электромагнит примени: 1 только при поступательном движении якоря; при поворотном движении переменная составляющая результирующего вращающего момента не равна нулю

вследствие неравенства плеч.

В предлагаемом электромагните в отличие от известного в магнитопроводе имеется дополнительный зазор. Это позволяет уменьшить пульсацию тяговой силы и делает возможным применение электромагнита при поворотном движении якоря.

На фиг. 1 показан предлагаемый электромагнит с обмотками на среднем и крайнем сердечниках и с одним нерабочим зазором у

основания среднего сердечника; на фиг. 2 - электро: 1агнит с обмотками на крайних сердечниках и двумя дoпoлнитeльны и зазорами у оснований этих сердечников; на фиг. 3 - электромагнит с поворотным движением

якоря.

Электромагнит состоит из трехполюсного Ш-образного магнитопровода 1, двух последовательно соединенных обмоток 2 и 5 и якоря 4 с экраном 5, охватывающим все его секрайнем и среднем сердечниках (фиг. 1) или на двух крайних сердечниках (фиг. 2 и 3). Магнитопровод имеет один или несколько дополнительных зазоров 6, которые обязательно должны быть расположены на сердечниках с обмотками, например, у оснований этих сердечников. Если имеется только один дополнительный зазор, он должен быть расположен в сердечнике с обмоткой 2 (фиг. 1). В электромагните с обмоткой -2 на среднем сердечнике матнитопровода дополнительный зазор может не отделяться от рабочего зазора, т. е. якорь 4 может опираться яа два крайних полюса, что позволяет предотвратить его качание. Экран 5 может располагаться как на якоре, так и на -сердечнике с обмоткой 3. Величина дополнительных зазоров, параметры экрана и намагничивающих обмоток определяются из условий устранения пульсации тяговой силы электромагнита.

Пульсация равна нулю, если тяговые силы каждого из трех полюсов равны и сдвинуты по фазе относительно друг друга на 120°. Для этого необходимо, чтобы сечения полюсов были равны и чтобы поток в сердечнике с обмоткой 3, отставая по фазе от потока в серддечнике с обмоткой 2 на 60°, был равен ему по величине. В сердечнике без обмотки магнитный поток равен разности первых двух потоков и, следовательно, он равен им по величине и сдвинут по фазе относительно потока в сердечнике с обмоткой 3 также на 60°. Равенство рабочих потоков и сдвиг между ними в 60° обеспечиваются при определенных соотношениях между магнитными сопротивлениями на пути этих потоков и определенных параметрах экрана и обмоток (см. журнал «Электричество, 1968 г., № 1). Задача решается неоднозначно, но во всех случаях магнитные сопротивления на пути трех рабочих потоков не могут быть равными. .При отсутствии дополнительных зазоров это соответствует неравенству рабочих зазоров. Введением в Магнитопровод одного или двух дополнительных зазоров можно уменьшить до нуля пульсации силы при равных рабочих зазорах. Наличие дополнительных зазоров в магнитопроводе способствует, кроме того, ликвидации возможного залипания якоря при снятии напряжения.

В электромагните с одним дополнительным

зазором (фиг. 1) обмотки могут иметь равное число витков. Это удобно по технологическим соображениям и обеспечивает наименьшую суммарную намагничиваюш;ую силу обмоток-. Потери в экране меньше, если число витков обмотки 2 больше числа витков обмотки 3. В электромагните с двумя дополнительными запорами (фиг. 2) обмотки 2 и 5 могут иметь равное число витков только при неравных дополнительных зазорах: зазор 6 должен быть больше зазора 6 (в 2-3 раза). При этом число витков обмотки 3 должно в 2,5 раза и более превышать число витков обмотки 2. В любом случае электромагнит с одним дополнительным зазором при прочих равных условиях потребляет меньшую мощность, имеет меньшую намагничивающую силу обмоток и .меньшие потери, чем электромагнит -с двумя дополнительными зазорами. Преимущество

электромагнита с двумя дополнительными зазорами в надежном устранении залипания якоря. Электромагниты с одним и € двумя дополнительными зазорами могут быть выполнены как с Ш-образным, так и с,плоским

якорем..

Предлагаемый электромагнит в любом .варианте может применяться как при Поступательном, так и при поворотном движении якоря. В последнем случае якорь 4 (фиг. 3) снабжен пружиной 7 и имеет ось вращения 8. При применении Ш-образных электромагнитов магнитную систему обычно располагают так, чтобы плоскость листов шихтованного магнитопровода была перпендикулярна оси вращения якоря, плечи полюсов при этом делают разными. В отличие от этого в предлагаемом электромагните плоскость листов магнитопровода параллельна оси вращения якоря, а нлечи полюсов равны. Так как тяговые силы рабочих полюсов равны и сдвинуты по фазе на 120°, то переменная составляющая результирующего момента равна нулю. При этом устраняется также и пульсация тяговой силы.

Предмет изобретения

Однофазный электромагнит с Ш-образным магнитрпроводом, последовательно соединёнными обмотками и экраном, отличающийся тем, что, с целью уменьшения нульсации тяговой силы, Магнитопровод имеет дополнительный зазор.

«Рс/г. /

5

//

77

Кб

/:

/:

/:

/I

)