Патент на изобретение №2366018
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
(54) ЭЛЕКТРОМАГНИТ
(57) Реферат:
Изобретение относится к электротехнике, а именно к втяжным электромагнитам поступательного движения, и может быть использовано в электромеханизмах, в пневматических и гидравлических системах. Техническим результатом является увеличение усилия электромагнита при сохранении габаритов и потребляемой мощности, а также стабильности усилия по перемещению якоря. Электромагнит имеет магнитопровод 1 с двумя коническими наконечниками 2, имеющими кольцевые выступы 3, полые цилиндры 4, 5, представляющие собой набор колец из ферромагнитного и немагнитного материалов и механически связанные поочередно с якорем 6, имеющим кольцевые выступы, и магнитопроводом 1, тягу 7, немагнитную втулку 8, обмотку 9, корпус 10 и возвратную пружину 11. 1 ил.
Изобретение относится к электротехнике, конкретно к втяжным электромагнитам поступательного движения. Оно может быть использовано в электромеханизмах, в пневматических и гидравлических системах, где требуются малые перемещения и большие усилия, а также стабильность усилия по перемещению якоря. Известен электромагнит, имеющий обмотку возбуждения и магнитную систему с рабочим воздушным зазором, включающую в себя постоянный магнит и выполненные из магнитно-мягкого материала корпус, сердечник, якорь, опорный и проходной фланцы (патент Его недостатком является сравнительно малое усилие. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является электромагнит, имеющий магнитопровод, обмотку возбуждения, ферромагнитный якорь и сердечник (патент Его недостатком является сравнительно малое усилие и нестабильность по перемещению якоря. Технической результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в увеличении усилия электромагнита при сохранении габаритов и потребляемой мощности, а также стабильность усилия по перемещению якоря. Технический результат достигается тем, что в электромагните, имеющем магнитопровод, обмотку возбуждения, ферромагнитный якорь и корпус, выполнены круговые канавки на внутренней цилиндрической поверхности магнитопровода и на наружной поверхности якоря, и между ними введены коаксиальные полые цилиндры, поочередно механически связанные с корпусом и с якорем, причем каждый полый цилиндр имеет ферромагнитные кольца и немагнитные кольца, имеющие одинаковые осевые размеры соответственно с выступами и пазами на магнитопроводе и на якоре. Сущность заявленного изобретения поясняется на чертеже – конструктивной схеме электромагнита. Предлагаемый электромагнит имеет магнитопровод 1 с двумя коническими наконечниками 2, имеющими кольцевые выступы 3, полые цилиндры 4, 5, якорь 6 с тягой 7, немагнитную втулку 8, обмотку 9, корпус 10 и возвратную пружину 11. Полые цилиндры 4 представляют собой набор колец из ферромагнитного и немагнитного материалов, они механически связаны с якорем 6 и движутся вместе с ним. Полые цилиндры 5 представляют собой набор колец из ферромагнитного и немагнитного материалов, они механически связаны с магнитопроводом 1 и неподвижны. Якорь 6 имеет кольцевые выступы. Толщина полых цилиндров 4, 5 в два раза больше, чем высота выступов на магнитопроводе и на якоре. Ферромагнитные кольца показаны косой штриховкой, а немагнитные заштрихованы как диэлектрик. Осевая ширина всех ферромагнитных колец и выступов одинаковая. Электромагнит работает следующим образом. При обесточенной обмотке возвратная пружина 11 перемещает якорь 6 вправо до упора. При этом имеется небольшое перекрытие выступов и ферромагнитных колец (на чертеже якорь показан в среднем положении). При подаче напряжения на обмотку по ней течет электрический ток, возникает магнитный поток и появляется электромагнитная сила, действующая влево на якорь и на связанный с ним полый цилиндр 4. Эта сила действует через тягу 7 на исполнительный механизм. Эффективность предлагаемой конструкции по сравнению с классическим втяжным электромагнитом можно показать следующим образом. Сила, действующая на выступ якоря или кольцо полого цилиндра якоря определяется формулами:
Здесь F1 – сила; Um – магнитное напряжение на зазоре; Дифференцируя проводимость
Здесь m – число выступов или ферромагнитных колец электромагнита (здесь m=6); Iw – ампервитки (МДС) обмотки. Из последней формулы следует, что с увеличением числа выступов электромагнита m общая сила F возрастает пропорционально при сохранении МДС обмотки. Отметим, что в первом приближении сила F прямо пропорциональна квадрату тока обмотки и не зависит от перемещения х. Данный электромагнит рекомендуется к применению в механизмах с небольшим перемещением якоря и с большими усилиями исполнительного механизма.
Формула изобретения
Электромагнит, имеющий магнитопровод, обмотку возбуждения, ферромагнитный якорь и корпус, отличающийся тем, что выполнены круговые канавки на внутренней цилиндрической поверхности магнитопровода и на наружной поверхности якоря, и между ними введены коаксиальные полые цилиндры, поочередно механически связанные с корпусом и с якорем, причем каждый полый цилиндр имеет ферромагнитные и немагнитные кольца, имеющие одинаковые осевые размеры с выступами и пазами на магнитопроводе и на якоре соответственно.
РИСУНКИ 
|
||||||||||||||||||||||||||
2306626, H01F 7/122, опубл. 2007.09.20) – [1].
; 
; 
.
– магнитная проводимость; x – перемещение якоря; µ0 – магнитная постоянная; d – средний по зазору диаметр; b0 – длина перекрытия при выключенной обмотке; 
– длина воздушного зазора; Н – напряженность магнитного поля в зазоре; В – магнитная индукция в зазоре.
; 