Электромагнит Советский патент 1983 года по МПК H01F7/20 H01F3/04 H01F5/00 

(54) ЭЛЕКТРОМАГНИТ

1

Изобретение относится к электро- технике, а более конкретно к элёктроаппаратостроению и электроакустике, и может быть нспользовано в устройствах автоматики, звуковой сигнализации, подводных излучателях и других устройствах.

Известны электромагниты, имеюйще с целью более активного использования материала и пойьпления КПД равномерно распределенные между собой магнитопровод и обмотку в виде совмещенных витков магнитопро одного .и изолированного от него электропро-; водного материалов .

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является конструкция.электромагнита, в которой в целях сокращения осевого размера и упрощения конструкции сердечник магнитопровода и обмотка выполнены в виде плоской спирали.

Известный электромагнит имеет сердечник в виде нескольких витков магнитопроводной ленты, например из мягкой стали, свитых в спираль, и электрическую обмотку в виде нескольких витков проводящей ленты, например, из алюминия, причем каждый виток проводящей ленты находит/ . .

ся между смежными витками магнито проводной ленты а проводящая лента изолирована от магнитопроводной ленты. На небольшом расстоянии от сердечника перпендикулярно его центральной оси установлен якорь электромагнита, щ едставляющий собой стсШьную мембрану C2j.

При -прохождении тока по обмотке toП14оводящей ленте вокруг нее образуется вихревой магнитный поток, имеющий определенное в соответствии с правил(Х4 буравчика направление. При этом в стальном якоре возникает си15ла магнитного притяжения к обмотке и сердечнику, которая определяется выражением

20

где В - индукция в рабочем зазоре; S - площадь сердечника;

/t - магнитная проницаемость воздуха.

25

Так как магнитный поток вокруг проводящей ленты проходит через воздух, стальную мембрану и стальную ленту сердечника, то величина индукцин В, а следовательно, и тяго30вого усилия зависит от плотности магнитного потока в стальной ленте седречника. Однако близкое расположение соседних витков обмотки и магнитопроволной ленты и однонаправленный ток в соседних витках обмотки приводит к тому, что направление, мйгнитных потоков, возникающих в каждом витке стальной ленты от двух соседних витков обмотки, противоположно. Встречное направление магнитных потоков в стальной ленте вызывает значительное уменьшение суммарного магнитного потока и тем самым не дает возможности использовать в полйой мере стальную ленту как концентратор магнитного потока. Тяговое усилие электромагнита и его КПД недойтаточно высоки. Цель изобретения - повышение эффективности путем улучшения тяговой характеристики и увеличения КПД электромагнита. Эта цель достигается тем, что соседние витки магнитопровода сердечника и-обмотки выполнены в виде двойной спирали, образованной бифилярной намоткой сложенных вдвое лен так что магнитные потоки, проходящие через стальную ленту от соседних витков обмотки, складываются и тем самым увеличивается индукция в рабочем зазоре и усилие Лритяжения якоря. На фиг. 1 изображен электромагни общий аид в плане; на фиг. 2 - част электромагнита в разрезе и схема магнитных потоков. Сердечник электромагнита состоит из стальной ленты 1 и присоединенно например приклеенной, к ней по всей длине проводящей, например алюминиевой, ленты 2, изолированной с обеи сторон слоями бумаги или пластика 3 Ленты 1 и 2 свиты от середины в дво ную спираль, так что концы лент находятся с наружной стороны спирали По оси сердечника на расстоянии d меньшем чем шаг спирали, расположен якорь 4 из магнитопроводного матери ала, представляюащй собой стальную мембрану. С другой стороны сердечника 1 ра положена пластина 5 из магнитопроводного материала, необходимая для уменьшения сопро.тивления на пути магнитных потоков. Взаимная фиксация деталей осуществляется корпусом из любого магнит ного или немагнитного материала (не показан). При,прохождении тока по проводящей ленте 2 вокруг нее возникают ма нитные потоки, направление которых показано на фйг. 2. Магнитные поток от соседних витков проводящей Ленты проходят через воздушный зазорсГ , стальную мембрану 4, стальную ленту сердечника 1 и пластину 5. Ввиду того, что направление тока в соседн1 х витках проводящей ленты при намотке ее двойной спиралью противоположно, магнитные потоки в ленте сердечника складываются С.фиг. 2), повьлиая тем самым индукцию В в рабочем зазоре и улучшая тяговую характеристику электромагнита. Кроме рабочих магнитных потоков (.фиг. 2) в устройстве имеют место паразитные патнитные потоки между соседними витками стальной ленты сердечника, шунтирующие магнитную систему. Однако плотность паразитных потоков зависит от расстояния между витками ленты сердечника, а общая относительная величина потерь - от отношения расстояния к рабочему воздушному зазору. Для обычно устанавливаемого малого рабочего зазора, с учетом квадратичной зависимости плотности магнитного потока от зазора эти потери будут несущественны. Например, при расстоянии между витками стальной ленты 2 мм и рабочем зазоре 0,5 мм потери составляют 1/1 б часть общего магнитного потока. Сравнительные испытания изготовленных макетов электромагнитов показали, что электромагнит предлагаемой конструкции имеет в 1,35 раза лучшую тяговую характеристику, чем прототип. Таким образом, использование изобретения позволит значительно повы- . сить КПД электромагнита без увеличения его массы, размеров и практически без усложнения конструкции. Кроме того, боковое расположение выводов проводящей ленты позволяет сократить осевойРазмер электромагнита. Для достижения таких же рабочих характеристик в электромагните-прототипе требуется увеличение его размеров, следовательно, расхода материалов примерно на 25-30% и увеличение потребления электроэнергии при эксплуатации примерно на 20-30%. При выпуске партии электромагнитов 10000 шт. в год и годовой эксплуатации ориентировочный суммарный экономический эффект составит около 5000 руб. Формула изобретения Электромагнит, содержащий сердечник, выполненный в виде нескольких витков ленты из магнитомягкого материала, и электрическую обмотку, выполненную в виде нескольких витков ленты из изолированного электропроводного материала, помещенную между смежными витками сердечника, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, витки указанных элементов электромагнита выполнены в виде двойной спирали, образованной, бифилярной намоткой сложенных вдвое лент.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 801120, кл. Н 01 F 7/00, 1981;

2.Патент Англии 131659, кл. Н 01 F 7/20, 1969.