Электромагнитное устройствоСОлЕНОидНОгО ТипА Советский патент 1981 года по МПК H01F7/16 H01H50/16 

(54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ УСТРОЙСТВО СОЛЕНОИДНОГО ТИПА Изобретение относится к электромагни ным устройствам, содержащим пару подвижных друг относительно друга намагни чиваемых элементов и обмотки, по которым пропускается электрический ток для наведения магнитного поля, вызывающего взаимное перемещение намагничивае мых элементов. Известно электромагнитное устройство солено1щного типа, содержащее магнитную систему, состоящую из двух элементов сердечника и якоря, и обмотку Til. Сйнако указанное устройство не дает возможности увеличить быстродействие срабатывания. Целью изобретения является увеличение быс1тродействия срабатывания. Для достижения указанной цели один из элементов магнитной системы выполне с расположенными друг за другом впадинами, а другой элемент магнитной систем снабжен рядом выступов, входящих в соответствующие впадины и имеющих меньшую, чем впадины щирину и высоту, по крайней мере, в некоторых впадинах размещены обмотки, соединенные между бой так, что любые из двух впадин с обмотками, имеющими одинаковое напр|шление, разделены впадиной, в которой либо вообще отсутствует обмотка, либ в обмотке, размещенной в- этой впадин е. ток имеет противопо ложное направле ие. Кроме того, в указанном устройст один из элементов магнитной системы может быть выполнен цили щрическим, другой - кольцевым, а выступы и впа imxi при этом могут быть образованы пут( винтовой нарезки на соответствующих поверхностях указанных элементов маг|Н1П ной системы. В указанном устройстве винтовая арезка может быть выполнена с двум заходами или числом заходов, кратны двум Кроме того, обмотки могут быть ыполнены из одного куска проволоки. Электромагнитное устройство может был. выполнено так, что обмотка одной из впадин может быть намотана по напр излению к одному концу элемента магн системы, а возвращаться к другому конц по соседней впадине этого элемента магнитной системы. Элемент магшггяой системы, имеюйшй впадины, может быть выполнен с отверстнем и через него проходит обмотка. Предложенное устройство может быть -вьшолнемо так, что в каждой впадине может быть размещено несколько витков обмотки. Кроме того, электрома1нитное устройство соленоидного типа может бьггь вы- полнеро так, что элемент с выступами окружает элемент с впадинами, устройств снабжено дополнительным кольцевым зло- ментом магнитной системы, выполненным с впадинами и окружающими основной элемент магнитной системы, имеющий выступы, при этом упомянутый основной элеме1гг магнитной системы снабжендополнительными выступами, расположенными так, что впадины допшшительного кольцевого элемента соответствуют дополнительным выступам основонго элемен та магнитной системы, при этом в каждо из впадин дополнительного кольцевого элемента размещена обмотка. При этом электромагнитное устройств может быть выполнено так, что скосы выступов и впадин основного и дополнительного элементов магнитной системы могут быть направлены под углом друг к другу. Изобретение поясняется чертежами, где: на фиг. I - электромагнитное устро ство соленоидного типа, вид сбоку, в раз резе, на фш 2 - увеличенное сечение части устройства по фиг, 1, на фиг. 3 8 - различные варианты вьшолнены элек тромагнитного устройства соленоидного типа. Предложенное устройство содержит сердечник 1, имеющий на одном из своих концов выступ с резьбой 2, с помощью которого он 1фепится к опорному элемен 3. Между сердечником и опорным элементом рйзмещен элемент 4, имеющий отверстие, через которое проходит, резьбовой выступ с рдечника. Вокруг сердечника 1 размещен кольцевой якорь 5, а элемент 4 предназначен для ограничения осевого смещения сердечника и якоря друг относителшо друга. На другом конце сердечн1иса н якоря размещена втулка 6, которая центрирует сердечник и якорь друг относительно друга. Сердечник 1 и якорь 5 вьшолнены .«э намагничиваемого материала, В сер- дечнике 1 выполнены впадины 7, в которые входят выступы 8, выполненные на якоре 5. Выступы и впадиньг выполнены с помощью двухзаходной винтовой нарезки, но вообще число заходов может быть любым. При двухзаходной нарезке сердечник имеет впадины 7 и 9 а на якоре выполнены выступы 8 и 1О, входящие во впадины 7 и 9. На фиг. 1 и 2 показаны примеры винтовых поверхностей, имеющих одинаковые профили, но профили могут быть раз-личными. Во впадинах 7 и 9 размещены обмотки 11 и 12, в данном случае вьшолненные в виде одного витка. Обмотки вьшолнены из одного куска проволоки, которая намотана от одного конца (предпочтительно резьбового) сердёчника по винтовой линии через поперечное отверстие 13, выполненное в другом ко}ще С€фдечниКа, и обратно по винтовой линии к резьбовому концу сердечника. Выступы 8 и 1О имеют радиально расположенные боковые грани 14, которые в нерабочем положении (без тока в обмотках) располагаются на некотором расстоянии параллельно боковым граням 15 впадин 7 и 9. Другие грани 16 выступов 8 и 10 выполнены с наклоном, и с таким же наклоном выполнены другие грани 17 впадин 7 и 9. Осевое расстояние между гранями 16 и 17 значительно болыие, чем осевое расстояние между гранями 14 и 15. Работает устройство следующим образом. При подаче тока в обмотки 11 и 12 вокруг них наводится магнитный поток, который проходит по сердечнику 1, через два зазора, огфеделяемые расстоянием между двумя парами граней 14 и 15 и по якорю 5. При этом сердечник и якорь начинают двигаться друг относителшо друга так, чтобы уменьщить расстояние между гранями 14 и 15, Из-за различного направления тока в обмотках 11 и 12 магнитный поток вокруг этих обмоток направлен навстречу друг другу. .о в любом зазоре направление магнитного потока, созданного двумя обмотками, одинаково. Путь для потока рассе$шия между гранями 16 я 17 создан достаточно большим за счет соответсвующей конфигурации и щага резьбы.

На фиг. 3 показана обмотка, содержащая два витка, которые могут соединяться параллельно или последовательно. При этом поверхности впадин и паЗов имеют различный профиль.

На фиг. 4 показан якорь, вьшолненный значительно тоньше, фиг. 1-3. Выполнение якоря тонким уменьшает инерционность данного устройства. В устройстве якорь вьшолнен из материала, имекЛцего большое электрическое сопротивление и низкую магнитную проницаемость, например полученное спеканием чистое железо.

На фиг/ 5 показан вариант выполнения устройства, где впадины имеют минимальные размеры, и зазоры между гранями впадин и выступов минимальны.

На фиг. 6 показан вариант выполнени устройства, где обмотка имеет четыре витка.

На фиг. 7 в каждой впадине расположены две различные обмотКи 11 и 12. При этом вначале ток подают в обмотку 11, который наводит поток, вызывающий частичное насыщение сердечника и якоря. Затем подают ток в обмотку 12.

На фиг. 8 показан другой вариант выполнения устройства., прк котором

имеется дополнительный кольцевой элемент магнитной системы 18, выполненны с впадинами, а выступы якоря расп.оложены во впадинах сердечника 1 и элемента 18

Следует отметить, что во всех вариан тах при многозаходной с четным количеством заходов нарезке две впад1шы, имеющие обмотки, разделены впадиной без обмотки, если ток в обмотках имеет одинаковое направление. Если ток в об- мотках имеет противоположное направление, то обмотки могут быть уложены во всех впадинах.

Кроме того, следует отметить, описанные варианты выполнения элекгромагнитного устройства соленоидного типа относятся к устройствам одностороннего действия, т.е. сердечник и якорь перемещаются лишь в одном направлении. Двухстороннее действие может быть только при использовании двух аналогичных. устройств, установленных навстречу друг другу.

Во всех описанных вариантах электромагнитного устройства соленоидного типа выступы и впадины расположены по вин- товой линии. При этом наряду с осевыи усилием, вькзывающим перемещетие сердечника и якоря друг относительно друга возникает и поворотное усилие. Величина этого усилия будет зависеть от угла подъема винтовой линии, и элементы мап нитной системы должны быть установле нь так, чтобы препятствовать кручению. Поворотное усилие может быть скомпенсировано с помощью другого устройства, имеющего гфотивоположный угол подъема винтовой линии, при этом осевые усилия, возникающие в этих устройствах, будут складываться.

Формула изобретени;

1.Электромагнитное устройство соленоидного типа, содержащее магнитную систему, состоящую из двух элементов - сердечника и якоря, и обмотку, отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия, один из элементов магнитной системы выполнен с расположенными друг за другом впадинами, а другой элемент магнитной системь снабжен рядом выступов, входящих в соответствующие впадины и имеющих меньшую, чем впадины ширину и высоту, по крайней мере в некоторых впадинах размещены обмотки, соединенные между собой так, что любые из двух впадин с обмотками, имеющими одинаковое направление, разделены впадиной, в которой либо вообще отсутствует обмотка, либо

в обмотке, размещенной в этой впадине, ток имеет противоположное направление.

2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что один из элементов магнитной системы выполнен цилиндрическим, дру1;ой - кольцевым, а впадины

и выступы образованы путем винтовой нарезки на соответствующих поверхностям указанных элементов магнитной системы.

3.Устройство по п. 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что винтовая нарезка выполнена с двумя заходами или числом заходов, кратным двум.

4.Устройство по п, 3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что обмотки выполнены из одного куска проволоки.

5.Устройство по п. 3, отличаю щ е е с я тем, что обмотка в одной из впадин намотана по направлению к одном концу элемента магнитной системы, а возвращается к другому концу по соседней впадине этого элемента магнитной системы. 6.Устройство по п. 3, отличаю ш е е с я тем, что элемент магнитной системы, имеющий впадины, выполнен с отверстием и через него проходит обмотк 7.Устройство поп,4, отличаю щ. е е с я тем, что в каждой впадине резмещено несколько витков обм огки. 8.Устройство ПОП.2, отличаю щееся тем, что основные элементы магнитной системы установлены так, что элемент с выступами окружает элемент с впадинами, устройство снабжено дополнительным элементом магнитной системы вьшолненным с впадинами и окружающим основной элемент магнитной системы, имеющий выступ, причем упомянутый основной элемент магнот-ной системы снабжен дополнительными выступами, расположенными так, что впадины дополнительного кольцевого элемента соответствуют дополнительным выступам основного элемента магнитной системы, при этом в каждой из впадин дополнительного кольцевого элемента размещена обмотка. 9. Устройство поп 8отличаю-щ е е с я тем, что скосы выступов и впадин основного и дополнительного элементов магнитной системы направлены под углом друг к другу. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Гордан А. В. и Сливинская А, Г. Электромагниты посто5шного тока. Гос- энергоиздат, I960, с. 314-315.