Электромагнит соленоидного типа Советский патент 1979 года по МПК H01F7/13 

I

Изобретение относится к электромагнитам и может быть использовано в системах автоматического регулирования для силового воздействия на управляющие прецизионные элементы газовых и гидравлических регуляторов, в которых требуется задание управляющей силы в щироком диапазоне (до сотен ньютонов) с высокой степенью точности (до десятых долей процента).

Известны электромагнитные устройства, содержащие поступательно перемещающийся якорь, обмотку управления, магнитопровод, в которых, в целях повыщения точности и чувствительности путем устранения сил сухого трения в подвижных частях, обусловленных наличием радиальной составляющей электромагнитной силы, применен пружинный подвес якоря 1.,

Однако, в электромагнитах с пружинным подвесом к якорю приложены позиционнные нагрузки, обуславливающие появление статических ошибок устройства, что особенно заметно при больших перемешениях якоря.

Известны также электромагнитные устройства, в которых для повышения точности путем уменьшения сил сухого трения якорь выполнен с опорами в виде рашков 2.

Применение роликовых опор увеличивает габариты и вес. устройства и неполностью устраняетсухое Трение в подвижных чactяx электромагнита. Кроме того, недостатком указанного устройства является его температурная нестабильность вследствие нагрева элементов электромагнита под действием протекающего в его обмотке тока. Сильный разогрев магнита уменьшает максимальное значение управляющего тока; сужая тем самым диапазон задаваемых усилий.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей электромагнита.

Поставленная цель достигается тем, что в электромагнит введена цилиндрическая втулка, на внешней поверхности которой выполнены каналы в напр авлёйии ее образующей и, пересекающиеся с ними, опоясывающие каналы, причем Дно каналов соединено сквозными отверстиями Гпротивоположной поверхностью втулки, Втулка установлена между якорем и каркасом так, что отверстия

на внутренней поверхности втулки соединены с каналами системы охлаждения, а устройство для подвода охлаждающего газа сое динено с каналами на внещней поверхности втулки. Каркас катушки выполнен в виде цилиндрической трубы со щечками на торСШ; а кайа;геГдля п ро пусканйя таза расположены на наружной поверхности трубы вдоль ее образующей так, что со6бЩШ(5тся с каналами на внутренней по вер5 ности Ще Ш:ГЖправленными радиально. В процессе работы электромагнита с втяжным якорем, имеющим конический то рец, послед ни и ШЖW зйrfйWй s пбл бжён и я, при которых коническая часть будет находить ся внутри втулки. Вследствие этого длина газовой опоры со стороны конической части якоря будет являться переменной, что может вызвать потерю устойчивости устройства. Для обеспечения устойчивости работы устройства в диапазоне рабочих перемещений йЙоря, торец которого выполнен кони ческим, внутренний диаметр втулки со сторонь конической е к якоряуйёл15чен дб диаметра отверстия фланца и на глубину, равную максимальной глубине ШгруЖёнйя во втулку линий сопряжения цилиндрической и конической частей якоря. . /Перемещаясь под действием радиальных ТГОГВТГо перечном направлении , якорь прикрывает часть отверстий, подводящих отработанную смазку в каналы охладительной системы. Следствием этого может бытк не равномерноеохлаждение электромагнита. В связи с этим на внутренней тговёрхностйвтул ff ffpeSycMбтрё на коЖцевая ЛТратб жа; на глубину максимального погружения во втулку сопряжения конической и цилиндрической частей якоря, сообШТаЮШТаТЧ между собой в(;ё выпуск ньГе оТвёрбТия Ивыравнивающая расходы таза через них. На фиг. 1 прйБеДёНа конструкция элек тр бматтгитного загружающего устройства; на фиг. 2 представлен разрез устройства по А-А; на фи1. 3 - разрез по В-В; на фиг. 4 - общий BTaXKa pXaC 1 атущкй элеКтроматнита. Основными элементами устройства являются: катушка 1, втяжной якорь 2, кожух 3, магнитопроводящие фланцы 4 и 5. К.а тушка магнита намотана на каркас 6, имеющий сштёму охладительных каналов 7. В KffpKaT катущки впрессована втулка 8, на внешней поверхности которой имёКзтся продольный канал 9 и два Опоясывающих канала 10 для подвода газовой смазки через сквозные отверстия 11, равномерно расположенные по периметру опоясывающи( каналов, в зазор 12 между якорем и втулкОй. Для подвода в одном из фланцев выполнен канал 13. На внутренней поверхности втулки имеется цилиндрическая нроточка 14 с отверстиями 15, выходяьцймИ в каналы охладительной системы катущки магнита. Цилиндрическая проточка 16, глубина которой равна, длине конической части якоря магнита, а диаметр - диаметру отверстия во фланце, служит для обеспечения устойчивой работы устройства. Me Жду верхними слоями обмоткк и кожухом электромагнита предусмотрена полость 17, из которой охлаждающий газ через отверстия 18 отводится в атмосферу. По каналам 9 и 13 газовая смазка от (ГТОТ1Ника ттгайия подводится к опоясывающим каналам 10, затем через сквозные отверстия 11 вводится 1В зазОр 12 между якорем электромагнита 2 и втулкой 8 и заполняет его. Часть отработанной смазки отводИтёя непосредственно в атмосферу через зазоры во фланцах. Другая часть из цилиндрической проточки 14 через отверстия 15 нап равляется в каналы охладительной системы 7, ®1 ©рйеотсватывают катущку элекfp6MarHHta cO всех сторон, и, минуя полость 17, черездренажные отверстия 18 выходит в атмосферу. Помимо обычного«воздущного охлаждения происходит также выравниваниё teMitepatypbi нагрева катушки от внутрённих слоёв К внещним, так как газ сначала соприкасается с нижними, наиболее аТрётьГмТ1 ЭтОЯм1 катушки, а затем устремляется к верхним, более холодным, обходя обмОтку катушки по торцам. При этом в установивше.мся режиме температура обмотки практически буДёт оставаться неизменной, а следовательно, не будут меняться и параметры электромагнита, зависящие от температуры. Кроме того, конфигураций и располржёние каналов охладительной систёМы таковы, что протекающий по ним газ пр ёпятствует распространению тепла от катущки, 1 к магнитопроводящим фланцам 4 и 5 и кожуху 3, предохраняя их от нагревания и изменения своих линейных размеров и магнитных свойств. Охлаждение и защита якоря 2 от нагревания со стороны катушки 1 осуществляется за счет газовой смазКи, омывающей его поверхность. Радй аЛбБая нагрузка на якорь вызывает его смещение в поперечном направлении. При этОм зазор между втулкой и якорем в направлении действия силы уменьшается, давление смазки в зазоре увеличивается. В МуЛьГате ёЪзв:икает восстанавливающая сила, которая компенсирует действие радиальной нагрузки и не допустит соприкосновения якоря со втулкой и возникновения сил сухого трениямежду ними. . Прийетение вэлектромагнитном нагружающем устройстве газовой смазки позволяет избавиться от сил сухого трения в под йЖШх и тем самым существенно повасить чувствительность и точность устройства. Использование отработанной газовой смазки ДЛя Охлаждения элементов нагружаю щего устройства повышает его термостабильШСт йр яе-т -Tiwaтгаэдпвосп роизводи мых им усилий (диапазон управляющих токов) практически при сохранении прежних габаритов устройства.Экспериментальная проверка электромагнитного нагружающего устройства на макете показала, что при радиальных нагрузках якоря в 50-100 Н применение газовой опоры уменьшает силу трения в 30-40 раз, а использование отработанной газовой смазки для охлаждения электромагнита позволяет увеличить плотность тока в его обмотке на 20-250/0.

Формула изобретения

1. Электромагнит соленоидного типа, содержащий катушку управления, состоящую из обмотки,, каркаса, с системой охлаждения, образованной каналами для пропускания газа, иустройства для подвода газа, цилиндрический якорь, установленный в каркасе, отличающийся тем, что, с целью расщирения. функциональных возможностей, в электромагнит введена цицлиндрическая втулка, на внешней поверхности которой выполнены каналы в направлении ее образующей и, пересекающиеся с ними, опоясывающие каналы, причем дно каналов соединено сквозными отверстиями с противоположной поверхностью втулки, втулка установлена между якорем и каркасом так, что отверстия на внутренней поверхности втулки соединены с каналами системы охлаждения, а устройство

для подвода охлаждающего газа соединено с каналами, Н;а внеи1ней поверхности втулки.

2.Электромагнит по п. 1, отличающийся тем, что каркас катущки выполнен в виде цилиндрической трубы со щечками на торцах, а каналы для пропускания газа расположены на наружной поверхности трубы вдоль ее образующей так, что сообщаются с каналами на внутренней поверхности щечек, направленными радиально.

3.Электромагнит по п. 1, отличающийся тем, что торец якоря выполнен коническим,

а на втулке, со стороны конического торца якоря выполнена кольцевая проточка на глубину максимального погружения во втулку линии сопряжения конической и цилиндрической частей.якоря.

- Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Хох.лрв В. А., Электрогидравлический следящий привод М., Наука, 1966, с. 183,

рис. 7. УШ.

2.Авторское свидетельство СССР № 490193, кл.Н 01 F 7/13, 1973.

U

77

SS

CPus-l

662980

в-ь

иг.1