Электромагнит

 

Г.. ЭЛЕКТРОМАГНИТ с катушкой ярмом и подвижным элементом, содержащий по крайней мере один постоянный магнит с двумя полюсными наконечниками ,, проводящими магнитный поток, каждый из которых установлен у одного из полюсов указанного магнита пер- , пендикулярно его оси намагничивания, полюсные наконечники имеют плечики-, - . выступающие за поверхностей поЛоса, причем плечики по крайней мере одного из полюсных наконечников изогнуты под прямым углом, образуя с плечиками другого полюсного Наконечника две зоны воздушных зазоров, расположенных с противоположных сторон относительно оси намагничивания постоянного магнита, посредством которых обеспечивается взаимодействие постоянно- , го магнита с катушкой и ярмом, отличающийся тем, что, с целью увеличения магнитной связи и повышения КПД, подвижный элемент , установлен внутри катушки с возможностью обеспечения его поступательного перемещения вдоль оси катушки,, внутренняя полость катушки выполнена прямоугольного сечения по форме поперечного сечения подвижногй элемента , так что ось намагничивания пос. тоянного магнита перпендикулярна оси катушки, зоны воздушных зазоров расположены с обоих концов катушки, неподвижное ярмо выполнено охватывающим катушку с обоих концов и плоские части ярма, параллельные оси намагничивания постоянного магнита ,введены в зоны воздушных зазоров таким образом, что по крайней мере в одном из крайних положений подвижного элемента обеспечивается контакт одной плоской, части ярма с полюсньм наконечником, в то время как другая плоская часть ярма находится в контакте с другим ПОЛЮСНЫМ;наконечником подвижного элемента. 2,Электромагнит по п.1, о т л ичающийся тем, что каждый j полюсный наконечник снабжен двумя плечиками, расположенными с противоположных сторон относительно оси намагничивания постоянного Магнита, плечики по крайней мере одного из полюсных наконечникор изогнуты под прямым углом за плечиками другого полюсного наконечника по отношению к оси намагничивания постоянного магнита. 3.Электромагнит по п.1, о т л ичающийся тем, что один полюсный наконечник снабжен единственным выступающим плечиком с одной стороны относительно оси намагничивания постоянного магнита, а другой полюсный наконечник снабжен с той же стороны плечиком,изогнутым под прямым углом за плечиком первого полюсного наконечника относительно оси намагни-1 чивания постоянного магнита, при этом с другой стороны относительно оси намагничивания постоянного магнита указанньтй полюсный наконечник снабжен двумя магнитно-связанными . плечиками , изогнутыми под прямым углом и расположенными один за другим по отношению к оси намагничивания постоянного магнита.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) )(51) Н .01 F 7/13

И ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЫТИЙ (21 ) 2983140/24-07 (22 ) 24. 0 9. 80 (31 ) 7924147 (32) 28 ° 09.79 (й 3 ) Франция (46) 30.08.83. Бюл.932 (72) Жерар Коелер (Франция) (71) Ля Телемеканик Электрик (ФРанция) (53) 621.318.3(088.8) (56) 1. Гордон А.В., Спивинская A.Ã,.

Поляризованные электромагниты. "Энергия", 1974.

2. Ройзен В.3. Иалогабаритные поляризованные реле и дистанционные переключатели. "Энергия", 1969, с. 9. рис.1-3. (54)(57) 1 . 33IEKTP(IN@I HHT с катушкой, ярмом и подвижным элементом, содержащий по крайней мере один постоянный магнит с двумя полюсными наконечниками, проводящими магнитный поток, каждый из.которых установлен у одного из полюсов укаэанного магнита перпендикулярно его оси намагничивания, полюсные наконечники имеют плечики.„ . . выступающие за поверхности поАюса, причем плечики по крайней мере одного из полюсных наконечников изогнуты под прямым углом, образуя с плечиками другого полюсйого наконечника две зоны воздушных зазоров, расположенных с противоположных сторон относи- . тельно оси намагничивания постоянного магнита, посредством которых обеспечивается взаимодействие постоянно-,:, го магнита с катушкой и ярмом, отличающийся тем, что, с целью увеличения магнитной связи и повышения КПД, подвижный элемент.. установлен внутри катушки с возможностью обеспечения его поступатель-. ного перемещения вдоль оси катушки,, внутренняя полость катушки выполнена, прямоугольного сечения по Форме поперечного сечения подвижного элемента, так что ось намагничивания пос тоянного магнита перпендикулярна осй катушки, зоны воздушных зазоров расположены с обоих концов катушки, неподвижное ярмо выполнено охватывающим катушку с обоих концов и плоские части ярма, параллельные оси намагничивания постоянного магнита введены в зоны воздушных зазоров таким образом, что по крайней мере в одном из крайних положений подвижного элемента обеспечивается контакт одной плоской. части ярма с полюсным наконечником, в то время как другая плоская часть ярма находится в контакте с другим полюсным наконечником подвижного элемента.

2. Электромагнит по п.1., о т л ич а ю шийся тем, что каждый В полюсный наконечник снабжен двумя плечиками, расположенными с противоположных сторон относительно оси намагничивания постоянного магнита, плечики по крайней мере одного из полюсных наконечникор изогнуты Я под прямым углом за плечиками другого полюсного наконечника по отношению к оси намагничивания постоянного магнита.

3. Электромагнит по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что один полюсный наконечник снабжен единственным выступающим плечиком с одной стороны относительно оси намагничивания постоянного магнита, а другой полюсный наконечник снабжен с той же сторонЫ плечиком, изогнутым под прямым углом за плечиком первого полюсного наконечника относительно оси намагничивания постоянного магнита, при этом с другой стороны относительно оси намагничивания постоянного магнита указанный полюсный наконечник снабжен двумя магнитно-связанными . плечиками, изогнутыми под прямым углом и расположенными один за дру гим по отношению к оси намагничивания постоянного магнита.

1039452

4. Электромагнит по пп.2 или 3, о т л и ч а ю щ и .й с я тем, что ярмо выполнено из двух элементов U— образной формы, соединенных Между собой с возможностью обеспечения регулирования расстояний между их плоскими частями.

5. Электромагнит по п.4, о т л ич а ю шийся тем, что подвижный элемент снабжен направляющим стержнем, расположенным по оси катушки, и скобами с опорами, смонтированными на элементах ярма, при этом указанный стержень установлен с возможностью скольжения в опорах. б. Электромагнит по п.5, o r л ич а ю шийся тем, что подвижный элемент содержит два постоянных магнита, между которыми проходит направляющий стержень, и пластины, расположенные перпендикулярно к направляющему стержню, -при этом указанные пластины снабжены язычками, а полюсные наконечники выполнены с отверстиями или прорезями, в которых фиксируются язычки пластин.

7. Электромагнит по пп.5 или б, отличающийся тем, что он снабжен цилиндрической пружиной кжатия, шайбой, неподвижным упором, а направляющий стержень снабжен выступом, цилиндрическая пружина

Изобретение отиосится к электротехнике и может быть использовано при создании электромагнитов с подвиж ным элементом, содержащим постоянный магнит. 5

Известны поляризованные электромагниты для различных устройств

;и их преимущества по отношению к нейтральным электромагнитам $1J .

Однако они имеют ряд недостатков, 10 обусловленных главным образом неэффективным использованием потока, создаваемого как катушкой управления, так и постоянным магнитом.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электромагнит с катушкой, ярмом и подвижным элементом, содержащий постоянный магнит с двумя полюсными наконечниками, проводящими магнитный поток, каждый из которых

20 установлен у одного из полюсов указанного магнита перпендикулярно

его оси намагничивания, при этом полюсные наконечники имеют плечики, выступающие за поверхности полюса, плечики,по крайней мере одного из полюсных наконечников изогнуты под сжатия установлена между подвижным элементом и шайбой, прижимаемой пружиной к выступу направляющего стержня при этом неподвижный упор взаимодействует с указанной шайбой.

8. Электромагнит по п.7, о т л и ч а ю шийся тем, что плечики одного из полюсных наконечников изогнуты в сторону, противоположную оси катушки, при этом каркас катушки выполнен из двух отдельных полу- каркасов.

9. Электромагнит по п.7, о т л ич а ю шийся тем, что один из полюсных наконечников снабжен выступающими плечиками, одно из которых изогнуто в направлении оси катушки, а другое — в противоположном направлении.

10. Электромагнит по пп ° 2 или 3, .отличающийся тем, что ярмо выполнено в виде одного элемен- та U -образной формы охватывающего своими плоскими частями, по крайней мере частично, торцы катушки, полюсный наконечник, наиболее удаленный от ярма, имеет плечики, изогнутые в направлении ярма и охватывает, по крайней мере частично, его плоские части, а другой полюсный наконечник имеет форму плоской пластины..

2 углом, образуя с плечиками другого полюсиого наконечника две зоны воздушных зазоров, расположенных с противоположных сторон относительно оси намагничивания постоянного магнита, посредством которых обеспечивается взаимодействие постоянного магнита с катушкой и ярмом (2j..

Недостаткам известного устройства является неэффективное использование потока, создаваемого как ка-. тушкой управления, так и постоянным магнитом.

Цель изобретения - увеличение магнитной связи и повышение КПД элект- ромагнита.

Указанная цель достигается тем, что подвижный элемент установлен внутри катушки с возможностью обеспечения его поступательного перемещения вдоль оси катушки, внутренняя полость. катушки выполнена прямогоульного сечения по форме поперечного сечения подвижного элемента, так что ось намагничивания постоянного магнита перпендикулярна оси катушки, зоны воздушных зазоров расположены с обоих концов катушки, неподвиж1039452 ное ярмо выполнено охватывающим катушку с обоих концов и плоские части ярма, параллельные оси намагничивания постоянного магнита, введены в зоны воздушных зазоров таким o6pa- . зом, что по крайней мере в одном 5 из крайних положений подвижного элемента обеспечивается контакт одной плоской части ярма с полюсным наконечником, в то время как другая плос. кая часть ярма находится в контакте 10 с другим полюсным наконечником подвижного элемента.

Каждый полюсной наконечник снабжен двумя плечиками, расположенными с противоположных сторон относитель- 15 но оси намагничивания постоянного магнита, плечики по крайней мере одного из полюсных наконечников изогну« ты под прямым углом за плечиками другого полюсного наконечника .по 20 отношению к оси намагничивания постоянного магнита.

Один полюсный наконечник снабжен .единственным выступающим плечиком с одной стороны относительно оси чамагничивания постоянного магнита,. а другой полюсной наконечник снабжен с-тОй же стороны плечиком, изогнутым под.прямым углом за плечиком первого полюсного наконечника относительно оси намагничивания постоянного магнита, при этом с другой сто-. роны относительно оси намагничивания постоянного магнита указанный полюсный наконечник снабжен двумя магнитно-связанными плечиками, изог- З5 нутыми под прямым. углом и расположенными один за другим по отношению к оси намагничивания постоянного магнита, Ярмо выполнено из двух элементов 40 Г-образной формы, соединенных между собой с возможностью обеспечения регулирования расстояний между их плоскими частями.

ПОдвижный элемент снабжен направ- 5 ляющим стержнем, расположенным по оси катушки, и скобами с опораМи, .смонтированными на элементах ярма, при этом указанный стержень установлен с возможностью скольжения в .опорах.

Подвижный элемент содержит два постоянных магнита, между которыми проходит направляющий стержень, и пластины, .расположенные перпендикулярно к направляющему стержню, при этом указанные пластины снабжены язычками, а полюсные наконечники выполнены с отверстиями или прорезями, в которых фиксируются язычки 60 пластин.

Электромагнит снабжен цилиндрической пружиной сжатия, шайбой, неподвижным упором, а направляющий стержень снабжен выступом, цилиндри- 5 ческая пружина сжатия установлена между подвижным элементом и шайбой, прижимаемой пружиной к выступу направляющего стержня, при этом неподвижный упор взаимодействует с указанной шайбой.

Плечики одного из полюсных наконечников изогнуты в сторону, противоположную оси катушки, при этом каркас катушки выполнен из двух .отдельных полукаркасов.

Один из полюсных наконечников снабжен выступающими плечиками, одно из которых изогнуто в направлении оси катушки, а другое — в противоположном направлении.

Ярмо выполнено в виде одного элемента Ъ -образной формы, охватывающего своими плоскими частями, по крайней мере частично, торцы катушки, полюсный наконечник, наиболее удаленный от ярма, имеет плечики, изогнутые в направлении ярма и охватывает., по крайней мере частично., его плоские части, а другой полюсный наконечник имеет форму плоской пластины.

На фиг.1 показан электромагнит, общий вид, разрез (вариант реализации для Функционирования с двумя устойчивыми положениями); на фиг,2 †разрез

A-A на фиг.1, на фиг.3 электромагнит, общий вид, разрез (вариант реали-. зации для функционирования с одним устойчивым положением), на фиг.4 и 5то же, при расположении полюсных наконечников с введением возвратной пружины; на фиг.б — то же, при.использовании ярма Ъ -образной Формы.

Электромагнит (фиг.1) содержит катушку 1 с обмоткой 2, намотанной по оси 3 катушки. Неподвижное ярмо 4 охватывает катушку. Это ярмо содержит два полуярма 4 а и 4 4 U -образной формы, входящие одно в другое по оси 3 катушки и удерживаемые вместе винтом

5. Удлиненные отверстия 5а, выполненные в одном из полуярм, позволяют сделать это соединение регулируемым.

Внутри катушки находится подвижный сердечник, способный перемещаться по оси 3 катушки.. Этот сердечник состоит,из подвижного элемента, который содержит, с одной стороны, постоянный магнит б, расположенный так, что его ось 7 намагничивания перпендикулярна оси 3 катушки, и,с другой стороны, два полюсных наконечника 8 и 9, проводящие магнитный поток, установленные соответственно со стороны каждого полюса Й и 5 магнита б перпендикулярно оси 7 намагничивания. Каждый наконечник 8 и 9 имеет два плечика Оа и 10 и соответственно 11а и 116, выступающие за поверхность полюсов N и 5 магнита 6.

В описываемом примере (фиг.2) магнит 6 состоит из двух магнитов ба и 6f, с осями намагничивания 7а и -7 1 03 9452 6 по причинам чисто конструкционным.

В дальнейшем изложении узел этих воздушными зазорами 13а-14а и 12Ъ— двух магнитов будет обозначаться 14Ъ пе ев до ства позицией б. ,переводя подвижный элемент в его крайнюю верхнюю позицию.

Плечики полярных, деталей изогнуты . Та им б ! под прямым углом в направлении к о разом обес печивается оси 3 катушки, образуя параллельные . положени е ии к, Функционирование в дв х ст ух усто.йчивых концы 12 и-1 Я и с

ые . положениях без использования возврат-, 13а и 13Ъ. Более точно концы 12а

12 » » полюсного наконечника 8 находятся душных 12 1 то ы избежать шунтирования возсоответственно за концами 13а и 139 10 п е с

ых зазоров а- 4а не еобходимо а и предусмотреть в ярме 4а достаточное полюсного наконечника 9 относительно отверстие 21а вок г оси 7 намагничивания. ие а вокруг плечика 10а.

° Т я. Аналогично также и для плечика 10), аким образом, образуются две ло- должно б кализованных зоны воздушных зазоров 21Ь о ыть предусмот ено т р о отверстие

b. Эти отверстия облегчают также соответственно между параллельными 15 проведение сбо ки п л концами 12а-13а с одной сто н ние с орки полуярм на катушке.

12Ь-13 с одно стороны и Необходимо иметь одновременн другой. ти зоны воздушных и полное замыкание воз н ое зазоров располагаются с двух сто он замыкание воздушных зазоров катушки 1 с той и гой х сторон при каждом крайнем положении чтоб дру стороны значительно не снижать р б

ы оси ? намагничивания. жать ра очие хаПлосчж части 14 -14Ь со людается, поскольку все поверхности в воздушных зазорах павания, введены каждая соответственно раллельны между собой в одну зону воздушного заз со о и перемещения ого зазора. Полюс- подвижного элемента хорошо направляют; ные наконечники 8 и 9 крепятся к cH) ct B момент c6opKH IIoQBHRHoI эле магниту б с помощью пластин 15, пер- мента легко установить идентичные пендикулярных оси 3 катушки и со е ки и содер- расстояния между изогнутыми концами жащих язычки 1б, закатанные в про- 12а-13а и соответственно 12b-131 рези полюсных наконечник в, аконечнико. Для этой цели достаточно отрегулис

Направляющий стержень 17 соединен ровать расстояние ме подвижным элементом и фиксируется 30 тями 14 14b е между плоскими часпо оси 3 .катушки опорами 18, смоня а и ярм егл я, р у ируя, напри1 и на ско ах, которые дится с помощью винта 5 к г смонтированы на каждом полуярме 4а- в нта, когда элект4b с .помощью винтов ° а- ромагнит находится под напряжением

Н

Рассмотрим вариант реализации аправляющий стержень 17 прохо- 35 изобретения, предназначенный

ЫЙ элемент, буду- стабильным положением (Фиг. 3) . чи скреплен с-последним с помощью По сн .гаек 20 (Фиг.1) . олюсный наконечник 9.1 содерПопе е н жит только одно плечико 11а.1, имеюоперечное сечение катушки 1 яв- 40 щее изогнутый конец 13а.1 ляется по существу прямоугольным

ы конец За.1.Параллельно (Фиг.2.) и практически заполнено 8 1 плечику 103.1 полюсного нак аконечника добавлено другое плечико 10с.1 магнитами и полюсными наконечниками. магнитно соединенное с плечиком

Устройство работает следуЮщим об- 10Ú,1 и и разом.

< - . и имеющее конец 12с1, изогнутый

Когда подвижный элемент (фиг.1) под прямым углом так чтоб обы он нахс— занимает свое крайнее нижнее положедился в плоскости кото н рую ра ее за-1 ние, магнитный поток, выходящий из нимал конец 13 плечика 11 (Фиг. 1) . постоянного магнита б со стороны

Из этого следует что в в

1 верхней поиции под ого элем нта иче о не нечник 8, плечико 10а из гну ый у в полюсный нако- меняется в отношении и предшествующего нец 12а и плоскую часть 14а я о т ко- случая. В нижне и позиции магнитная

4а. Оттуда через плечики н а ярма цепь не может з о прохо- наконечником 9.1 кот амыкаться полюсным дит в плоскую часть 14 Ь ярма 4Ъ, оторый не имеет изогнутый коне 13 Ь нижнего плечика, чтобы взаимодейстут конец Ь, полюсный нако- вовать с плоской часть 14 нечник 9 и плоскость полюса 5 магии- 55 та б. а магии- печить магнитную связь частей 14а.1

Замкнутые воздушные зазоры 12аи 14Ь.1 пол я м у: р . Под действием реак14а и 13b и 14Ь со ции механической нагрузки или под и и создают силы в том действием возв атной же направлении, которые поддерживара но пружины подвижют подвижный элемент в его крайнем 60 позицию посл и ек ный элемент занимает свою в нижнем положении.

О позицию после прекращения возбуждения катушки. Таким образом функ иони

Если катушка возбуждается в направи а - вание электромагнита происходит с противоположный предшествующему Рассмотрим р б сто чивым положением. лении, образующем магнитный поток, одним устойчивым то п ст

1 ассмотрим работу устройства с ввео предшествующие силы ослабевают, у денной возвратной пружиной (фиг 4)

° °,7

1039452

Полюсный наконечник 9.2 является вым положением показан на фиг.5. В прямолинейным и не имеет изогнутых этом случае полюсный наконечник 9.3 концов, поверхность в воздушных за- имеет лишь одно плечико 11а.3, а позорах представлена непосредственно люсный наконечник 8.3 снабжен т ер р (или поперечным разрезом) пле- тьим плечиком 10с.З, магнитно соедиеб ом (или жен тречиков 11а.2 и 11Ь.2. Уменьшение по- 5 ненным с плечиком 10Ь. 3. Эти расверхности в воз н душ ом зазоре придает положения аналогичны расположениям большой наклон тяговой характеристи- (фиг.3)и обеспечивают функционироваки в зависимости от хода, что может ние в одном стабильном положении. быть приемлемым или необходимым в не- Изгиб 12а.З полярной детали 8.3 которых случаях., 10 направлен наружу, а изгиб 12Ь ° 3

Изогнутые кон у цы 12а.2 -и 12Ь.2 направлен вовнутрь как и плечико полюсного наконечника 8.2 изогнуты 10с.3. Это расположение облегчает в направлении наружу по отношению монтаж и позволяет использовать к оси 3.2 катушки. Из этого следует., монолитный каркас катушки. что силы возбуждаются дальше от оси

Рассмотрим, упрощенный вариант может быть обеспечено направляющим (фиг.б) реализации изобретения. стержнем 17.2. Эти изогнутости в ука- В этом варианте ярмо 4.4 содержит занном направлении требуют с точки только .одну деталь lf -образной форзрения монтажа выполнить каркас ка- мы которая охватывает и и й

20 о кра не к . из двух отдельных частей. мере частично концы катушки 1а.4, Воздушный зазор 12а-14а (фиг ° 1) концы сторон ярма образуют плоские заменяется теперь воздушным .зазором части 14а.4 и 14Ь .4.

12а.2-14а.2 я ма 4,2 с плоская. часть 14а.2 полу- Подвижный элемент анал ги н о че р а,2 остается на том же уровне, подвижному элементу, показанному что и плоская часть 14а (фиг.1) ., на фиг.З,. с той лишь разницей

В этом случае ограничивается утеч- что если полюсный наконечник 8.4 ка магнитного потока между полюсны- имеет плечики 10а 4 и 10Ь.4 изогнуми наконечниками 8.2 и 9.2 и облег- тые в 12а.4 и 12b.4 для сторон 14а.4 чается установка возвратной пружины. и 14Ь.4 U -образного ярма, полюсЦилиндрическая пружина 22.2 сжатияЗ0 ный йаконечник 9.4 прямолинейный устанавливается на одном из концов (фиг.4)и работает лишь благодаря направляющего стержня 17.2. Эта пру- ребру плечиков 11а.4 и 11Ь.4. жина сжимается между пластиной 15а..2 Зазор между подвижным элементом и шайбой 23.2, которая опирается на и катушкой предусмотрен небольшим упругое кольцо.24.2, вставленное 35 для того, чтобы каркас катушки слув горловину направляющего стержня жил .направляющим органом этого эле17.2 Другое упругое кольцо 25.2 мента. может заменять гайку 20 (фиг.1). Опо- Упругие пластинки 28.4 из немагра 18а.2 может быть ввинчена более нитного материала смонтированы на или менее глубоко в скобу 19а.2 и за«40 ярме, чтобы выполнять реле возвратконтрена гайкой 26.2. Выступ 27.2 ных пружин. В этом варианте электроопоры 18а;2 служит неподвижным упо- магнит функционирует в двух устойчиром для шайбы 23,2 при перемещении . вых положениях. его можно сделать последней в результате чего можно с одним устойчивым положением путем регулировать начало хода, когда пру- 5 модификаций, изложенных выше. жина 22.2 оказывает свое возвратное давление на подвижный элемент. При Использование изобретения позвоэтих приведенных различиях функциони- ляет достигать значительного повышерование электромагнита по существу ния КПД. Так, при сечении железа такое жег как и в случае, показанном 25 мм 2 и толщине магнита 2 можно на фиг.1. получать перемещения до 4 мм с уси- один из возможных вариантов реали- лиями в конце хода до 10 Н при мощзации электромагнита с одним устойчи- ности лишь порядка 1 Вт.

1039452

Фиг.1

А -А

Фиг.2

1-039452

Ж2

Фиг. Ф

Щ z Я8,2 Я 8,2

1039452

ВНИИПИ Заказ 6257/б1

Тираж 703 Подписное

Филиал IIIIII "Патент", .

:r,Óæãîðîä,óë.Ïðîåêòíàÿ,4