|
(21), (22) Заявка: 2006114471/11, 27.04.2006
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
27.04.2006
(46) Опубликовано: 10.11.2007
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске:
RU 2255893 C1, 10.07.2005. SU 126245 A1, 01.01.1960. GB 1164081 А, 10.09.1969. DE 2034817 А, 03.02.1972.
Адрес для переписки:
610047, г.Киров, ул. Дзержинского, 18-128, Г.П. Чернядьеву
|
(72) Автор(ы):
Трегубов Дмитрий Анатольевич (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Общество с ограниченной ответственностью “Кировский завод электромагнитов “ДимАл” (RU)
|
(54) ГРУЗОПОДЪЕМНЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТ
(57) Реферат:
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при производстве грузоподъемных электромагнитов. Электромагнит содержит магнитопровод с внутренним и наружным полюсами, катушку управления, выполненную из изолированного провода и имеющую форму кольца, а также заливочную массу. Катушка выполнена из трех частей. Первая и третья части выполнены из медного провода, содержат по 10-30% от общего числа витков и размещены соответственно вдоль внутреннего и наружного полюса. Вторая часть катушки размещена между первой и третьей частями и выполнена из алюминиевого провода большего сечения. Технический результат заключается в улучшении теплового режима. 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к электротехнике, а именно к грузоподъемным электромагнитам, и может быть использовано при производстве и в порядке модернизации при ремонте грузоподъемных электромагнитов.
Известен грузоподъемный электромагнит, содержащий магнитопровод с внутренним и наружным полюсами, защитную шайбу, заливочную массу и выполненную из изолированного медного провода катушку управления с фаской на верхнем торце со стороны внутреннего полюса. Фаска уменьшает число витков катушки возле внутреннего полюса, что обеспечивает более равномерное распределение магнитного поля по площади электромагнита и повышает его грузоподъемность для сыпучих грузов (см. патент РФ №2159209, В66С 1/06, 20.11.2000 г.).
Катушка управления и магнитопровод данного электромагнита имеют сложную специальную форму и потому нетехнологичны, а предложение не может быть реализовано в существующих электромагнитах с типичной конструкцией магнитопровода в порядке модернизации при их ремонте.
Известен также грузоподъемный электромагнит, содержащий магнитопровод с внутренним и наружным полюсами, заливочную массу и катушку управления, выполненную из изолированного медного провода и имеющую форму кольца с прямоугольной выемкой по наружному диаметру (см. патент РФ №2111160, В66С 1/06, 20.05.98).
Данный электромагнит характеризуется концентрацией магнитного потока по внутреннему полюсу в результате того, что здесь расположено наибольшее число витков катушки, а магнитный поток по наружному полюсу значительно слабее. Такой электромагнит имеет более высокую грузоподъемность “для шара”, т.е. для массивных предметов, не имеющих развитых плоских поверхностей и соприкасающихся с электромагнитом в одной точке или по небольшой поверхности. В то же время электромагнит имеет низкую грузоподъемность для скрапа, так как поднимаемый скрап стремится к внутреннему полюсу, где площадь магнитного взаимодействия небольшая. Кроме того, в связи с тем, что наибольшее число витков катушки расположено у внутреннего полюса, очень сильно ухудшаются условия теплоотвода, из-за чего происходит неравномерный нагрев катушки, требующий продолжительных пауз между включениями электромагнита для выравнивания температуры катушки. Катушка управления данного электромагнита имеет сложную форму и нетехнологична. Для размещения такой катушки магнитопровод тоже должен иметь специальную конструкцию, что затрудняет его изготовление и не позволяет реализовать предложение в порядке модернизации электромагнита с обычной конструкцией магнитопровода при его ремонте.
Наиболее близким аналогом является грузоподъемный электромагнит М62, который имеет магнитопровод с внутренним и наружным полюсами, заливочную массу и катушку управления, выполненную из изолированного медного провода и имеющую прямоугольную форму сечения. (Ю.Э.Южный. Грузоподъемные электромагниты и их ремонт. М., Энергия, 1974. с.40-41). Прямоугольная форма сечения катушки управления обеспечивает равномерное распределение витков и удовлетворительную грузоподъемность электромагнита для плиты (30 тонн), для шара и сыпучих грузов.
Недостатком данного электромагнита является неравномерный нагрев катушки: температура ниже у витков, расположенных вблизи от полюсов, через которые происходит отвод тепла, и выше у витков, расположенных в центре катушки. Вследствие этого примерно через 7 часов работы температура в центре катушки достигает предельно допустимого для изоляции значения и электромагнит должен быть отключен для охлаждения.
Технической задачей изобретения является улучшение теплового режима электромагнита.
Это достигается тем, что в грузоподъемном электромагните, содержащем магнитопровод с внутренним и наружным полюсами, катушку управления, выполненную из изолированного провода и имеющую форму кольца, а также заливочную массу, согласно изобретению катушка выполнена из трех частей, причем первая и третья части выполнены из медного провода, содержат по 10-30% от общего числа витков и размещены соответственно вдоль внутреннего и наружного полюса, а вторая часть размещена между первой и третьей частями и выполнена из алюминиевого провода большего сечения.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где показан общий вид электромагнита.
Грузоподъемный электромагнит состоит из магнитопровода, образованного основанием 1, внутренним полюсом 2 и наружным полюсом 3, а также катушки, состоящей из трех частей 4, 5 и 6, размещенной в полости 7 магнитопровода. При этом внутренняя часть 4 катушки расположена вдоль внутреннего полюса 2, наружная часть 6 – вдоль наружного полюса 3, а средняя часть 5 занимает все пространство в средней части полости, расположенное между частями 4 и 6. Части 4 и 6 выполнены из медного провода, а часть 5 – из алюминиевого провода большего сечения. Полость 7 закрыта защитной шайбой 8, а все пространство полости вокруг катушки заполнено изоляционной массой – эпоксидным компаундом.
Выполнение из меди внутренней части 4 катушки, где средняя длина и вес витка невелики, позволяет разместить в небольшом объеме и при небольшой массе довольно много витков и создать значительную магнитодвижущую силу. Охлаждение этой части катушки производится преимущественно передачей тепла на магнитопровод через внутренний полюс. Наружная часть 6 катушки имеет большую длину витков и большее активное сопротивление, поэтому в ней выделяется больше тепла. В то же время эта часть катушки охлаждается лучше благодаря отводу тепла через наружный полюс, имеющий хорошее воздушное охлаждение. Средняя часть 5 катушки выполнена из алюминиевого провода большого сечения, что компенсирует меньшую электропроводность алюминия. Так как активное сопротивление этой части катушки при замене меди на алюминий не возросло, то и выделение в ней тепловой энергии осталось на прежнем уровне. Однако за счет увеличения объема этой части катушки и площади ее поверхностей удельное выделение тепла, приходящееся на единицу объема и на единицу поверхности охлаждения, уменьшилось, что привело к снижению температуры в этой части катушки, находящейся в наихудших условиях по отводу тепла.
В таблице приведены примеры 1-5 осуществления изобретения с использованием магнитопровода наружным диаметром 1650 мм при различных соотношениях числа витков частей катушки.
Таблица |
Характеристика электромагнита |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Общее число витков катушки |
1140 |
1200 |
1224 |
1236 |
1152 |
Магнитодвижущая сила (МДС) |
100844 |
100716 |
103491 |
108273 |
96850 |
Масса провода, кг |
549 |
621 |
729 |
804 |
809 |
Внутренняя часть катушки (медь) |
|
|
|
|
|
Число витков |
66 |
132 |
220 |
240 |
408 |
то же, в % от общего числа витков |
5,8 |
11,0 |
17,8 |
19,4 |
35,4 |
Сечение провода, мм2 |
26,6 |
26,6 |
26,6 |
30,4 |
26,6 |
Сопротивление, Ом |
0,10 |
0,21 |
0,36 |
0,35 |
0,73 |
Средняя часть катушки (алюминий) Число витков |
1008 |
936 |
792 |
756 |
336 |
то же, в % от общего числа витков |
88,4 |
78 |
64,4 |
61,2 |
29,2 |
Сечение провода, мм2 |
47,9 |
47,9 |
51,3 |
51,3 |
47,9 |
Сопротивление, Ом |
2,18 |
2,01 |
1,59 |
1,53 |
0,72 |
Наружная часть катушки (медь) |
|
|
|
|
|
Число витков |
66 |
132 |
220 |
240 |
408 |
то же, в % от общего числа витков |
5,8 |
11,0 |
17,8 |
19,4 |
35,4 |
Сечение провода, мм2 |
26,6 |
26,6 |
26,6 |
30,4 |
26,6 |
Сопротивление, Ом |
0,2 |
0,4 |
0,67 |
0,64 |
1,17 |
Относительная установившаяся температура в средней части, % |
100 |
94,2 |
88,1 |
90,1 |
97,2 |
Как установлено экспериментально, у электромагнита с относительно небольшим числом витков в частях 4 и 6 (пример 1) концентрация выделяемого тепла в хорошо охлаждаемых зонах вблизи полюсов магнитопровода невелика и катушка нагревается неравномерно. Средняя часть 5 нагревается существенно сильнее, и значение установившейся в ней при непрерывной работе температуры превышает допустимую для изоляции величину, поэтому такой электромагнит подлежит периодическому отключению для охлаждения. Вследствие этого не рационально применять катушки с относительным числом витков в частях, выполненных из меди, менее чем 10% от общего числа витков.
Увеличение относительного числа витков в частях 4 и 6 (примеры 2 и 3) приводит к некоторому выравниванию температуры в различных зонах катушки и к снижению температуры ее средней части 5. В приведенных примерах наилучший результат по распределению установившихся значений температур был достигнут при числе витков в частях 4 и 6, составляющем по 17,8% от общего числа витков катушки. Дальнейшее увеличение (примеры 4 и 5) относительного числа витков в наружной и внутренней частях катушки приводит не только к росту выделения тепла в них, но и к увеличению объема этих частей и их распространению в центральную часть полости, где охлаждение затруднено, поэтому технический результат изобретения уменьшается. Вследствие этого нецелесообразно применять катушку с относительным числом витков в частях 4 и 6, составляющим более чем по 30% от общего числа витков.
Грузоподъемные электромагниты, выполненные в соответствии с примерами 2, 3 и 4, способны работать непрерывно неограниченное время, поскольку установившееся значение температуры в них не превышает допустимой для изоляции величины.
Формула изобретения
Грузоподъемный электромагнит, содержащий магнитопровод с внутренним и наружным полюсами, катушку управления, выполненную из изолированного провода и имеющую форму кольца, а также заливочную массу, отличающийся тем, что катушка выполнена из трех частей, причем первая и третья части выполнены из медного провода, содержат по 10-30% от общего числа витков и размещены соответственно вдоль внутреннего и наружного полюса, а вторая часть размещена между первой и третьей частями и выполнена из алюминиевого провода большего сечения.
РИСУНКИ
|
|