Приводной электромагнит

 

Использование: в электрических аппаратах , например в контакторах, пускателях, реле-контакторах и в других тянущихдолкающих электромагнитных устройствах. Сущность изо.бретения . заключается в следующем. При заданных по условиям проектирования значениях длины 2С и ширины b скобы магнитопровода, определяющих габаритные размеры в плане, и значении длины утечки магнитного потока, определяемой величиной критического рабочего воздушного зазора при прямоходовом якоре зазора , , при котором статическая характеристика электромагнита касается, противодействующей характеристики, выбираемой достаточной для исключения заметной утечки магнитного потока, минуя рабочий воздушный зазор, радиус полюсного наконечника выбчран обеспечивающим наиболее тяговое усилие Р, развиваемое электромагнитом при критическом значении рабочего воздушного зазора. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.

5U 1804659 АЗ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Н 01 Н 50/04, 51/04, Н 01 F 7/16

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,„,.",,,",."" а-

К ПАТЕНТУ

Вп = 0,133Ь + 0.489с - 0,632fy - 0,099Ь1 +

+О, 123с1у/В (1) где Rn — радиус полюсного наконечника; (21) 4912488 /07 (22) 19,02.91 (46) 23,03.93. Бюл. N 11 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения и

Чувашский государственный университет им. И.Н,Ульянова (72) И,З.Ахазов и Г,П.Свинцов (73) Всесоюзный научно-исследовательский, ггроектно-конструкторский и технологический институт релестроения (56) Реле электромагнитные серии РПУ-2 ТУ

16-523.331-78.

Реле электромагнитные серии ТРПУ-1

ТУ16,523,450-83 (прототип), Сливинская А,Г. "Электромагниты и постоянные магниты, Учебное пособие для студентов вузов,М." Энергия, 1972, П ус кател ь типа П M А-0000-ТУ16644.016-86. (54) ПРИВОДНОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИ Г

Изобретение относится к электротехнике и.может быть использовано в электромагнитных аппаратах, например, в контакторах, пускателях, реле-контакторах и в других тянущих, толкающих электромагнитных устройствах.

Целью изобретения является упрощение, уменьшение массы, габаритов и потребляемой мощности приводного электромагнита.

Указанная цель достигается тем, что в приводном электромагните, содержащем внешний притягивающийся якорь, сердечник с круглым полюсным наконечником и катушкой возбуждения. установленный на (57) Использование: в электрических аппаратах, например в контакторах, пускателях, реле-контакторах и в других тянущих толкающих электромагнитных устройствах. Сущность изобретения заключается в следующем. При заданных по условиям проектирования значениях длины 2С и ширины

b скобы магнитопровода, определяющих габаритные размеры в плане, и значении длины утечки магнитного потока, определяемой величиной критического рабочего воздушного зазора при прямоходовом якоре зазора,, при котором статическая характеристика электромагнита касается противодействующей характеристики, выбираемой достаточной для исключения заметной утечки магнитного потока, минуя рабочий воздушный зазор, радиус полюсного наконечника выбран обеспечивающим наиболее тягевоЕ усилие Р, развиваемое электромагнитом при критическом значении рабочего воздушного зазора. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.

ОО

С) внутренней поверхности С-образной скобы ф магнитопровода, ширина рабочих поверх- О ностей которой равна ширине якоря, а тор- (у) цевые поверхности рабочих полюсов образуют кольцевой зазор с цилиндрической поверхностью круглого полюсного наконечника, возвратную пружину, якорь выполнен прямоходовым, а радиус полюс- (д) ного наконечника выбран в соответствии с формулой

1804659 (4) где фо =4m 7Гн/м, I 15 а р (п)-s +

a= Зг/S>,, 81=mR п

2с (3) Ь вЂ” ширина полюса скобы магнитопровода;

2с — длина скобы магнитопровода;

f — длина кольцевого зазора в радиальном направлении;

Ь1 — ширина среза торцевых частей полюсов скобы магнитопровода.

Для того, чтобы оптимальный диаметр круглого полюсного наконечника не был больше ширины полюса скобы магнитопровода, ее длина 2с не должна превышать значения, рассчитанного по формуле

Для уменьшения массы электромагнита ширина скобы магнитопровода вне области рабочих ее полюсов, по крайней мере на участках, расположенных напротив боковой поверхности. катушки, выполнена меньшей, чем ширина якоря.

Дополнительное уменьшение габаритов электромагнита и его упрощение получено за счет использования конической возврагной пружины, и размещения ее между катушкой и якорем таким образом, что меньшее ее основание охватывает полюсный наконечник, а большее упирается в якорь, причем диаметр полюсного наконечника и внутренний диаметр меньшего основания пружины выполнены равнь ми, Техническая сущность изобретения заключается в следующем. При заданных по условиям проектирования длине 2с и ширине Ь скобы магнитопровода, определяющих габаритные размеры sплане,,и длине !у утечки магнитного потока, определяемой величиной критического рабочего воздушного д <р зазора, при котором статическая тяговая характеристика электромагнита касается противодействующей характеристики при прямоходовом якоре и выбираемой достаточной для исключения заметной утечки магнитного потока, минуя рабочий воздушный зазор f3), радиус полюсного наконечника R> выбран обеспечивающим наибольшее тяговое усилие Р, развиваемое электромагнитом при критическом значении рабочего воздушного зазора д кр .

Тяговое усилие, развиваемое электромагнитом определяется где F,Л в соответственно МДС обмотки и эквивалентная магнитная проводимость электромагнита.

Приняв для упрощения анализа, что поле под полюсами равномерное, а магнитная цепь ненасыщена, можно (3) записать в виде:

„p Р =05F . ð (RÄ), Аг

32- суммарная площадь рабочих полюсов С-образной скобы магнитопровода.

Записав аналитическое выражение, определяющее S2 через заданные размерь1

2с,ЬфЬ1 и решив дифференциальное урэв25 нение д Р =0 (5) о п

30 получим радиус полюсного наконечника R>, определяющего максимальное значение тягового усилия при критическом зазоре.

Решение уравнения (5) осуществлено численным методом, а математическое опи35 сание оптимальных значений R< получено с использованием аппарата теории планирования эксперимента, Выбор полюсного наконечника в электромагните с прямоходовым якорем в соот4р ветствии с формулой (1) позволяет при заданных габаритных размерах в плане (b,2с), а также длины fy кольцевого зазора и технологического размера Ь1 обеспечить максимальную величину электромагнитной

45 силы. Это, при заданном значении противодействующего усилия при критическом рабочем воздушном зазоре, позволяет максимально уменьшить необходимую МДС обмотки, э значит обеспечить минимальные

5р массогабаритные показатели и потребляемую мощность. Кроме того за счет выполнения якоря прямоходовым обеспечивается упрощение конструкции (упрощаются направляющие движения, кинематические связи якоря).

Установка конической возвратной пружины таким образом, что меньшее ее осно вание. охватывает полюсный наконечник и при этом диаметр ее основания равен диаметру наконечника, э большее основание

1804659 упирается в плоский якорь, позволяет упростить конструкцию и уменьшить габаритные размеры электромагнита. Упрощение обеспечивается за счет исключения элементов фиксации и крепления пружины, поскольку она фиксируется полюсным наконечником, Упрощение достигается и за. счет упрощения направляющих движения, так как большее основание пружины упирается на плоский якорь, обеспечивая равномерное распределение ее усилия на большую поверхность якоря, что уменьшает перекосы при движении якоря и жестко связанных с ,ним частей(например, траверсы с контактами коммутационного аппарата). Поскольку в заявленном приводном электромагните основание пружины фиксируется на круглом полюсном наконечнике, исключается изменение направления действия усилия возвратнрй пружины при неизбежном смещении катушки, которая устанавливается на сердечник с определенным люфтом, в процессе работы электромагнита..Это позволило исключить элемент фиксации пру.жины на катушке, упростить направляющие движения, а также уменьшить в них трение.

Последнее обеспечивает не только увеличение срока службы, но и позволяет уменьшить МДС обмотки, особенно в маломощных устройствах, таких как реле, . реле-контакторьь

В тех случаях, когда по условиям проектирования накладывается ограничение, что оп1имальнь1й диаметр полюсного наконечника не должен быть больше ширины рабочих полюсов С-образной скобы магнитопровода, его длина 2с не должна превышать значения, рассчитанного по формуле

2с— полученной на основе заявляемого соотношения (1) для выбора радиуса полюсного наконечника при 2R< K Ь.

Уменьшение массы электромагнита достигается и за счет того, что ширина С-образной скобы магнитопровода вне области рабочих ее полюсов, по крайней мере на участках, расположенных напротив боковой поверхности катушки, выполнена меньшей, чем ширина якоря. При этом минимальное сечение скобы магнитопровода выбирается исходя из допустимой индукции. по общеизвестным правилам (3). Дополнительное уменьшение массы электромагнита достигается не только зэ счет уменьшения объема

С-образной скобы, но и вследствии уменьшения потоков рассеяния в магнитной цепи, Последнее обеспечивает большее значение магнитного потока в рабочих воздушных зазорах, а значит и тягового усилия. Это по5 зволяет дополнительно уменьшить размеры, массу электромагнита и потребляемую мощность;

На фиг.1 представлена схема фронтального вида приводного электромагнита; на

10 фиг.2 —; нэ фиг.3 — вид сверху при условно снятом якоре и возвратной пружины с обозначением основных геометрических размеров, Приводной электромагнит (см. фиг.1) со15 держит внешний прямоходовой притягивающийся якорь 1, сердечник 2 с круглым полюсным наконечником 3 и катушкой 4 возбуждения, установленной на внутренней поверхности С-образной скобы 5 магнито20 провода, ширина Ь (фиг,3) рабочих поверхностей 6 которой равна ширине якоря 1, а торцевые поверхности 7 (фиг.2) рабочих полюсов 6 образуют кольцевой зазор длиной (у (фиг.3) с цилиндрической поверхностью

25 круглого полюсного наконечника 3, возвратную коническую пружину 8, которая размещена между катушкой 4 и якорем 1, причем, меньшее основание пружины 8 охватывает полюсный наконечник 3, а большее основа30 ние упирается,в якорь, Сердечник 2 может иметь различную форму сечения, например,,в виде круга. Ширина скобы 5 вне области рабочих ее полюсов 6 может быть выполнена (фиг,2) меньшей, чем ширина якоря 1, В

35 том случае, когда рабочие полюса 6 на скобе

5 магнитопровода выполнены гибкой радиусом г в качестве длины мэгнитопровода при выборе радиуса полюсного наконечника следует использовать величину 2с = 2(с40 r). При оптимальном значении диаметра полюсного наконечника, превышающем ши. рину рабочих полюсов, длина скобы магнитопроводэ должна быть не более, чем значение; полученное ро формуле

2с—

На полюсах 6 выполнены срезы 9 шириной

50 bg (фиг.3).

° Приводной электромагнит работает . следующим образом. При подключении ка тушки 4 к источнику напряжения в магнитной системе возбуждается магнитный

55 поток. 8 рабочих воздушных зазорах над полюсами 6 и круглым полюсным наконечником 3 создается электромагнитная сила, которая преодолевая усилие возвратной конической пружины 8 и других сил мехэниче1804659 ской нагрузки электромагнита, перемещафт якорь в направлении уменьшения рабочего зазора. В притянутом положении якоря

1, когда он соприкасается с поверхностями рабочих полюсов 6 скобы 5 магнитопровода, витки конической возвратной пружины укладываются в кольцевом зазоре между цилиндрической поверхностью круглого полюсного наконечника 3 и торцевой поверхностью 7 рабочих полюсов С-образной скобы 5 магнитопровода. При снятии напряжения с катушки 4 якорь 1 электромагнита под действием возвратной пружины 8 и других сил механической нагрузки возвращается в исходное состояние, Формула изобретения

1. Приводной электромагнит с внешним притягивающимся якорем, содержащий сердечник с круглым полЮсным наконечником и катушкой возбуждения, установленный на внутренней поверхности С-образной скобы магнитопровода, ширина рабочих поверхностей которой равна ширине якоря, а тооцовые поверхности рабочих полюсов образуют кольцевой зазор с цилиндрической поверхностью указанного полюсного наконечника, возвратную пружину, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения, уменьшения массы, габаритов и потребляемой мощности, якорь выполнен прямгхо эвым, а радиус полюсного наконечника выбран в соответствии с формулой

Rg = 0,133b + 0,489С - 0,632fy - 0,099bl +

+0,123 „/Ь, где Rn — радиус полюсного наконечника;

b — ширина полюса скобы магнитопровода;

2С вЂ” длина скобы магнитопровода;

5 (у — длина кольцевого зазора в радиальном направлении;

bt — ширина среза торцовых частей полюсов скобы магнитопровода.

2, Электромагнит по п,1, о т л и ч а ю10 шийся тем, что использована возвратная пружина конической формы, размещенная между катушкой и якорем так, что меньшее ее основание охватывает полюсный наконечник, а большее упирается в

15 якорь, причем диаметр полюсного наконечника и внутренний диаметр меньmего осиования пружины выполнены равными, 3. Электромагнит по п.1, о т ri и ч а ю20 шийся тем, что при диаметре полюсного наконечника, равном ширине скобы магнитонровода (2P = b), длина скобы магнитопровода не превышает значения, рассчитанного по формуле

2С<

4. Электромагнит по пп,1 — 3, о т л и ч а ю30 шийся тем, что ширина скобы магнитопро-. вода вне области рабочих. ее полюсов, по крайней мере на участках, расположенных напротив боковой поверхности катушки, выполнена меньшей ширины якоря, 1804659

Редактор

Заказ 1080 Тираж . . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Составитель И.Ахазов

Техред M.Моргентал.

Корректор M.Øàðîøè