Грузоподъемный электромагнит
Владельцы патента RU 2317244:
Общество с ограниченной ответственностью "Кировский завод электромагнитов "ДимАл" (RU)
Изобретение относится к грузоподъемным электромагнитам и может быть использовано для захвата и удерживания ферромагнитных материалов. Грузоподъемный электромагнит содержит магнитопровод с основанием, внутренний и наружный полюс, катушку управления, защитную шайбу и изоляционную заливочную массу. Внутренний полюс выполнен со ступенью, расширяющей его к основанию, а катушка имеет соответствующее ступенчатое сужение со стороны внутреннего полюса и выполнена из двух или трех последовательно соединенных частей. Первая часть расположена вдоль внутреннего полюса между его ступенью и защитной шайбой и выполнена из меди, а вторая часть катушки выполнена из алюминиевого провода большего сечения. Технический результат заключается в повышении грузоподъемности электромагнита. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.
Изобретение относится к электротехнике, а именно к грузоподъемным электромагнитам, и может быть использовано для захвата и удерживания ферромагнитных материалов и деталей из них при погрузочно-разгрузочных работах.
Известен грузоподъемный электромагнит М-62, содержащий магнитопровод с основанием, внутренним и наружным полюсами, защитную шайбу, заливочную массу и выполненную из изолированного провода катушку управления. (Ю.Э.Южный. Грузоподъемные электромагниты и их ремонт. М., Энергия, 1974. с.39-41).
Магнитный поток внутреннего полюса сконцентрирован на его небольшой площади. Это обеспечивает высокую грузоподъемность электромагнита «для шара», т.е. для массивного предмета, не имеющего развитых плоских поверхностей и соприкасающегося с электромагнитом в одной точке или по небольшой поверхности, а именно в зоне наибольшей концентрации магнитного потока. На остальной части площади электромагнита магнитный поток значительно слабее, поэтому грузоподъемность для сыпучих грузов (скрап, стружка) сравнительно низкая. Невысока и его грузоподъемность для плиты.
Известен также электромагнит, содержащий магнитопровод с основанием, внутренним и наружным полюсами, катушку управления, защитную шайбу и заливочную массу, в котором внутренний полюс выполнен с коническим расширением к основанию магнитопровода, а катушка управления имеет соответствующее коническое сужение со стороны внутреннего полюса. При взаимодействии с сыпучим грузом часть магнитного потока замыкается через груз, проходя через боковую коническую поверхность внутреннего полюса, что равноценно увеличению площади внутреннего полюса и приводит к относительному увеличению грузоподъемности для сыпучих грузов (патент RU №2159209, В66С 1/06, опубл. 20.11.2000 г.).
Катушка управления электромагнита изготавливается путем намотки из изолированного провода прямоугольного сечения на специальный технологический сердечник, последующей пропитки и сушки. Необходимость выполнения конической внутренней поверхности катушки управления существенно усложняет изготовление данного электромагнита. Кроме того, уменьшение числа витков катушки вблизи внутреннего полюса приводит к снижению грузоподъемности для плиты и, в наибольшей степени, для шара.
Наиболее близким является грузоподъемный электромагнит, содержащий магнитопровод с основанием, внутренним и наружным полюсами, катушку управления, защитную шайбу и изоляционную заливочную массу, в котором внутренний полюс выполнен ступенчато расширяющимся к основанию, а катушка имеет соответствующее сужение со стороны внутреннего полюса. Это упрощает технологию изготовления электромагнита. Часть магнитного потока замыкается через груз, проходя через прямоугольную ступень внутреннего полюса, что равноценно увеличению площади внутреннего полюса и увеличивает грузоподъемность для сыпучих грузов (патент RU №42815, В66С 1/06, опубл. 2005).
Однако уменьшение числа витков катушки вблизи внутреннего полюса приводит к снижению грузоподъемности электромагнита как для плиты, так и для шара.
Техническим результатом изобретения является обеспечение высокой грузоподъемности электромагнита для любых грузов.
Это достигается тем, что в грузоподъемном электромагните, содержащем магнитопровод с основанием, внутренним и наружным полюсами, катушку управления, защитную шайбу и изоляционную заливочную массу, в котором внутренний полюс выполнен со ступенью, расширяющей его к основанию, а катушка имеет соответствующее ступенчатое сужение со стороны внутреннего полюса, согласно изобретению, катушка выполнена из двух или трех последовательно соединенных частей, причем первая часть расположена вдоль внутреннего полюса между его ступенью и защитной шайбой и выполнена из меди, а вторая часть катушки выполнена из алюминиевого провода большего сечения. Третья часть катушки расположена вдоль наружного полюса и выполнена из медного провода.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 и 2 показан общий вид электромагнита.
Электромагнит состоит из магнитопровода 1 с основанием 2, внутренним полюсом 3, наружным полюсом 4, катушки управления 5 и защитной шайбы 6. Зазор 7 вокруг катушки управления 5 заполнен изоляционной заливочной массой - эпоксидным компаундом. Внутренний полюс 3 имеет прямоугольную ступень 8, расширяющую его основанию 2. Катушка 5 состоит из двух (фиг.1) или трех частей (фиг.2). Первая часть 9 катушки занимает положение вдоль внутреннего полюса до его ступени 8. Вторая часть 10 катушки намотана поверх первой части 9 и ступени 8 из алюминиевого провода большего сечения и занимает полость по всей высоте. Третья часть катушки 11 - это ее последние ряды, расположенные вдоль наружного полюса.
При подъеме сыпучих грузов, обладающих большим магнитным сопротивлением, часть груза, притянутая к торцу внутреннего полюса, находится в состоянии насыщения и не способна пропустить весь его мощный магнитный поток. Некоторая часть магнитного потока внутреннего полюса проходит на груз со ступени 8 через часть 9 катушки. Таким образом, в этом режиме ступень 8 увеличивает действующую площадь поперечного сечения полюса, что повышает грузоподъемность электромагнита для сыпучих грузов.
Несмотря на меньшую высоту полости возле внутреннего полюса, здесь размещено большое число витков первой части 9 катушки, выполненной из медного провода небольшого сечения, что создает высокую концентрацию магнитного потока и обеспечивает высокую грузоподъемность электромагнита для плиты или шара. Часть 9 катушки примыкает к внутреннему полюсу двумя своими поверхностями, что улучшает отвод тепла от нее.
Выполнение из алюминия большего сечения второй части 10 катушки приводит к увеличению ее объема и площади поверхности, при этом удельное на единицу объема и площади выделение тепловой энергии уменьшается, что приводит к некоторому снижению температуры в этой части катушки. Эта часть катушки может быть выполнена и из медного провода, но для обеспечения теплового режима катушки сечение провода должно быть гораздо большим, чем это требуется по допустимой для меди токовой нагрузке. При этом существенно вырастают масса и стоимость катушки. Использование алюминиевого провода в этой части катушки более рационально. Третья часть 11 катушки, представляющая собой несколько ее последних рядов, расположена вдоль наружного полюса и выполнена из медного провода, сечение которого выбирается исходя из допустимой токовой нагрузки для меди. За счет использования более тонкого провода в этой хорошо охлаждаемой зоне располагается довольно большое число витков и концентрируется выделение значительной части тепловой энергии, что улучшает тепловой режим работы электромагнита в целом.
Пример. Грузоподъемный электромагнит ДКМ165 выполнен в соответствии с изобретением. Характеристики магнитопровода, катушки, а также грузоподъемности электромагнита при холодной катушке для плиты, шара и сыпучих грузов - скрапа различной плотности приведены в таблице. Здесь же приведены характеристики сопоставимого аналога - электромагнита М62.
| Таблица | ||
| Характеристика электромагнита | ДКМ165 | М62 |
| Наружный диаметр наружного полюса, мм | 1650 | 1650 |
| Внутренний диаметр наружного полюса, мм | 1500 | 1396 |
| Диаметр внутреннего полюса, мм | 700 | 584 |
| Диаметр ступени внутреннего полюса, мм | 1007 | |
| Высота полости, мм | 185 | 200 |
| Высота полости на ступени, мм | 135 | |
| Общее число витков катушки | 1142 | 1584 |
| Сечение провода, мм2 | 31,3 | |
| Общее сопротивление катушки, Ом | 2,73 | 2,6 |
| Число витков части 9 (медь) | 420 | |
| Сечение провода, мм2 | 26,2 | |
| Число витков части 10 (алюминий) | 680 | |
| Сечение провода, мм2 | 42,8 | |
| Число витков части 10 (медь, ряды 11) | 42 | |
| Сечение провода, мм2 | 26,6 | |
| Грузоподъемность для плиты, т | 72,2 | 42,0 |
| Грузоподъемность для шара, т | 19,4 | 19,4 |
| Грузоподъемность для скрапа, т | ||
| плотностью 0,4 т/м3 | 0,40 | 0,34 |
| плотностью 1,0 т/м3 | 0,77 | 0,67 |
| плотностью 2,9 т/м3 | 1,74 | 1,45 |
| плотностью 3,6 т/м3 | 2,20 | 1,80 |
Как следует из приведенных данных, грузоподъемности электромагнитов для шара одинаковы. Грузоподъемность для скрапа различной плотности по сравнению с аналогом увеличилась на 12-20%, а для плиты - на 70%.
1. Грузоподъемный электромагнит, содержащий магнитопровод с основанием, внутренним и наружным полюсами, катушку управления, защитную шайбу и изоляционную заливочную массу, в котором внутренний полюс выполнен со ступенью, расширяющей его к основанию, а катушка имеет соответствующее ступенчатое сужение со стороны внутреннего полюса, отличающийся тем, что катушка выполнена из двух или трех последовательно соединенных частей, причем первая часть расположена вдоль внутреннего полюса между его ступенью и защитной шайбой и выполнена из меди, а вторая часть катушки выполнена из алюминиевого провода большего сечения.
2. Грузоподъемный электромагнит по п.1, отличающийся тем, что третья часть катушки расположена вдоль наружного полюса и выполнена из медного провода.
