ЭЛЕКТРОМАГНИТ Советский патент 1971 года по МПК H01F7/13 

Известны электромагниты постоянного тока горшкового типа для привода исполнительных механизмов, состоящие из ярма, имеющего форму стакана, сердечника, втягивающей катушки, полюсного наконечника, немагнитной прокладки и якоря. Недостатком таких электромагнитов является значительное превышение втягивающей силы при малых зазорах между якорем и полюсным наконечником противодействующей силы, что приводит к сильным ударам и, вследствие этого, к вибрациям и расклеиванию деталей электромагнита. Для уменьшения разности между втягивающей и противодействующей силами используются различные методы: секционирование катушки, применение якоря с отверстием и т. п. Однако для секционированной катушки необходимо специальное коммутирующее устройство (блок-контакт), включающее или отключающее секции катушки в зависимости от положения якоря электромагнита, что уменьшает надежность работы аннарата в целом. Для конструкции якоря с отверстием уменьшение усилия в конце хода якоря незначительно и не дает удовлетворительных результатов.

Цель изобретения - получение тяговых характеристик различной формы. Это достигается тем, что электромагнит снабжен конической спиралью, изготовленной из ферромагнитного материала, закрепленной витком меньшего

диаметра в установочном кольце, а большего диаметра в ярме, причем наружный диаметр спирали меньше внутреннего диаметра ярма, а внутренний диаметр наименьшего витка

больше диаметра полюсного наконечника. Витки конической спирали в притянутом к полюсному наконечнику положении якоря располагаются один возле другого в одной плоскости между ярмом и полюсным наконечником.

Установочное кольцо может быть выполнено из ферромагнитного материала.

На фиг. 1 показан предлагаемый электромагнит в разомкнутом (обесточенном) состоянии; на фиг. 2 - схема замещения электромагнита в разомкнутом состоянии; на фиг. 3- электромагнит при притянутом положении якоря; на фиг. 4 - его схема замещения; на фиг. 5 - тяговые и противодействующая характеристики электромагнита.

Электромагнит состоит из ярма 1, выполненного в виде стакана, сердечника 2, втягивающей катушки 3, полюсного наконечника 4, конической ферромагнитной спирали 5, установочного кольца 6, немагнитной прокладки 7

и якоря 8. Якорь 8 и кольцо 6 могут быть изготовлены как из ферромагнитного, так и немагнитного материала. В этом случае роль якоря играет спираль 5.

рабочего воздушного зазора, и происходят следующие физические процессы.

При подаче напряжения на катушку 3 образованный ею магнитный поток создает в рабочем воздушном зазоре магнитодвижушую силу, которая приводит якорь в движение. Величина этой магнитодвижущей силы при заданных параметрах электромагнита зависит от магнитной проводимости рабочего воздушного зазора. Наличие в рабочем воздушном зазоре дополнительного ферроматериала в виде конической спирали 5 увеличивает его магнитную проводимость и, следовательно, повышает начальную силу тяги магнита в разомкнутом состоянии (см. фиг. 2).

GS экв G6 + Gen,

где GssKB -эквивалентная магнитная проводимость рабочего воздушного зазора;Go - магнитная проводимость рабочего

воздушного зазора;

Gen-магнитная проводимость конической спирали.

Когда якорь 8 находится вблизи ярма /, часть магнитного потока через витки конической спирали 5 ответвляется на ярмо, минуя рабочий воздушный зазор, тем самым уменьшая магнитный поток, проходящий через основной рабочий воздушный зазор. Это приводит к уменьшению силы тяги электромагнита при малых зазорах между якорем и полюсным наконечником (см. фиг. 4).

Таким образом, коническая спираль 5 повышает начальное тяговое усилие электромагнита и снижает конечное тяговое усилие, а изготовление установочного кольца 6 из ферромагнитного материала практически пе влияет на величину начального тягового усилия электромагнита и способствует еще большему снижению величины конечного тягового усилия. На фиг. 5 показаны тяговая характеристика известных электромагнитов (кривая I), тяговая характеристика предлагаемого электромагнита с якорем и установочным кольцом из ферромагнитного материала (кривая II), тяговая характеристика электромагнита, где функции якоря выполняет коническая спираль совместно с ферромагнитным установочным кольцом (кривая III) и противодействующая механическая характеристика (кривая IV).

В некоторых случаях в зависимости от требуемой конфигурации тяговой характеристики якорь может быть заменен деталью, изготовленной из немагнитного материала.

В случае изготовления конической спирали из материала, обладающего пружинными свойствами, она может осуществлять функции возвратной пружины в электромагнитном механизме.

Предмет изобретения

1. Электромагнит постоянного тока горшкового типа для привода исполнительных механизмов, состоящий из ярма, имеющего форм;у стакана, сердечника, втягивающей катушки,

полюсного наконечника, немагнитной прокладки и якоря, отличающийся тем, что, с целью получения тяговых характеристик различной формы, снабжен конической спиралью, изготовленной из ферромагнитного материала, закрепленной витком меньшего диаметра в установочном кольце, а большего диаметра в ярме, причем наружный диаметр спирали меньше внутреннего диаметра ярма, а внутренний диаметр наименьшего витка больше диаметра

полюсного наконечника, при этом витки конической спирали в притянутом к полюсному наконечнику положении якоря располагаются один возле другого в одной плоскости между ярмом и полюсным наконечником.

2. Электромагнит по п. 1, отличающийся тем, что установочное кольцо выполнено из ферромагнитного материала.