Пропорциональный электромагнит

(594 Н ЕТ зможностью осевоичем немагнитная якорь о его маг щ и и щения оч лин и,на тордвижному канавкаак что кольцеви еорых и астающ о мере удаления о рца якоря, и между перифеостью указан- и наружной цилиндрическоидругой элемегой боковой оверх тью якор шунтаерхносвой по бразован друью кольцевойерхностью яко анавки и то у с У ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАН И ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт промышленных гидроприводови гидроавтоматики(56) Патент Японии 9 55-7930,кл. Н 01 Г 7/16, Р 16 К 31/02, 1980.Любчик М.А. Оптимальное проектирование силовых электромагнитных механизмов. М.; Энергия, 1974, с. 117,рис. 1-29, е.(54)(57) ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТ, содержащий внешний магнитопровод, катушку возбуждения,немагнитную гильзу, магнитопровод, расположенный внутри катушки возбуждения,включающий в себя неподвижный полюсс насыщающимся ферромагнитным кольцевым шунтом и цилиндрический якорь,установленныи с вого перемещения, пргильза герметично отделяет катушки возбуждения и внепп нитопровода, о т л и ч а ю с я тем, что, с целью повь ности работы путем улучшени ности тяговой характеристик це якоря, обращенном к непо полюсу, выполнена кольцевая трапецеидального сечения, т насыщающийся ферромагнитный вой шунт образован на якоре двух элементов, один из кот ет переменное сечение, возр образован частью яко рийной боковой повер ной кольцевой канавк120318 Изобретение относится к электромагнитам пропорционального действия,являющимся основными управляющимиузлами элементов гидроавтоматикис пропорциональным управлением (распределителей, дросселей, регуляторов потока, предохранительных и редукционных клапанов), используемыхв системах дистанционного пропорционального управления гидрофицированиямашинами и оборудованием (прессах,и других устройствах, в том числеи с ЧПУ),Целью изобретения является повышение точности за счет улучшения линейности тяговой характеристики нарабочем ходе якоря без значительного снижения усилия пропорциональногоэлектромагнита,На фиг. 1 изображен продольныйразрез предлагаемого пропорционального электролита; на фиг. 2 - частьякоря, обращенная к упору; нафиг, 3 - график зависимости усилияэлектромагнита от хода при заданномзначении величины тока в катушкевозбуждения.Пропорциональный электромагнитсостоит из внешнего магнитопроводакатушки возбуждения 2, внутреннего магнитопровода, расположенноговнутри катушки возбуждения, которыйвключает герметичную гильзу 3, сваренную из двух магнитопроводящихчастей а и Ь и третьей части с изнемагнитного материала, подвижногополюса в виде цилиндрического якоря4, установленного в полости гильзы3 с возвожностью осевого перемещенияи неподвижного полюса, на которыйнапрессовывается гильза 3 своей частью Ь, образующей в сопряжении супором 5 неподвижный Полюс.Выступающий за пределы сердечника участокчасти Ь герметичной гильзы 3 является ферромагнитным шунтом неподвижного полюса. На выступающую извнешнего магнитопровода часть гильзы устанавливается фланец 6 с уплотнительным кольцом 7.Части а, Ъ, с гильзы 3 вьпголненыс плоскими торцами, сверенными между собой, например, посредством диффузионной сварки с нагревом в вакууме, с исключением смешивания магнитного и немагнитного материалов.На внутренней поверхности гильзысо стороны фланца 6 выполнена расточЪ 2ка, в которой установлена втулка 8. Якорь 4 цилиндрической формы имеет сквозную расточку, в которой жестко установлен направляющий стержень 9. В гильзе 3 якорь 4 устанавливается с зазором и направляется при перемещении направляющим стержнем 9 во втулках 8 и 10.На торце якоря 4, обращенном к неподвижному упот, выполнена периферийная кольцевая канавка 11 трапецеидального сечения, которая имеет периферийную коническую поверхность А, образующую в продольном сечении якоря 4 острый угол с 6 с его наружной цилиндрической поверхностью Б.Кольцевая канавка образует на якоре два насыщающихся ферромагнит 20ных шунта (фиг, 2), Первый из шунтов переменного сечения образованчастью якоря, расположенного междукольцевой канавкой 11 и наружнойгцилиндрической пбверхностью Б яко 25 ря 4. Второй шунт образован торцовой частью якоря, охваченной кольцевой канавкой 11.Площадь поперечного сечения первого шунта якоря возрастает по мереудаления от торца .В якоря 4.Кольцевая кромка 12 на торцеякоря ограничена наружной цИлиндрической поверхностью Б и коническойповерхностью А,Наружная торцовая поверхность Вякоря 4, охваченная кольцевой канавкой 11, а также кольцевая кромка12 могут лежать в одной плоскости,Оптимальный диаметр Й торцовой час-.ти якоря, ограниченный кольцевойканавкой 11 (т,е, ширина канавки) выбирается экспериментально с цельюполучения оптимального значения пропорциональности для конкретного типоразмера электромагнита,Между упором 5 и якорем 4 установлена дистанционная шайба 13 из немагнитного материала,Полость 14, в которой размещен50якорь, герметично отделена от внешнего магнитопровода 1 и катушки возбуждения 2 посредством герметичнойсварной гильзы 3, которая напрессована на упор 5 и уплотнена в глухомфлакце б уплотнительным кольцом .55Предложенная конструкция пропорционального электромагнита предусматривает диффузионную сварку частейгильзы только по плоскости торцам3 12 О 7 деталей. При диффузионной сварке необходим плотный контакт сопрягаемых поверхностей и сварка частей гильзы по плоским торцам деталей является более технологической операцией по сравнению со сваркой частей гильзы с коническими торцовыми поверхностями, так как добиться плотного контакта по плоским поверхностям технологически легче, чем по,коническим. 1 ОПлоские торцы свариваемых частей гильзы выполняются на универсальном оборудовании без применения специальной дорогостоящей оснастки, необходимой при изготовлении и подгонке 15 сопрягаемых конических торцовых поверхностей свариваемых деталей гильзы.Устройство работает следующим образом, 20При протекании тока в катушке возбуждения 2 якорь 4 притягивается . к упору 5, развивая при этом усилие пропорциональное величине тока в катушке возбуждения, которое изменяет ся на рабочем ходе якоря при неизменной величине тока (см. график, фиг. 3, кривая 15). Это достигается благодаря наличию на торце якоря 4 двух ферромагнитных шунтов, образованных коль-Зо цевой канавкой 11. В начале рабочего хода якоря усилие, развиваемое электромагнитом, в основном обусловлено взаимодействием ферромагнитного шунта якоря переменного сечения с ферромагнитным шунтом неподвижного полюса, при этом влияние второго шунта якоря на усилие электромагнита незначительно. 40По мере приближения якоря к упору происходит насыщение первого ферромагнитного шунта якоря переменного 318 4сечения и ферромагнитного шунта неподвижного полюса, при этом тяговоеусилие электромагнита изменяется незначительно, так как с торцом упоравступает во взаимодействие второйферромагнитный шунт якоря, охваченный кольцевой канавкой 11 (см. фиг. 3,кривая 15) .Таким образом, тяговое усилиеэлектромагнита на рабочем ходе якорясущественно не уменьшается.Предлагаемая конструкция позволяет путем изменения диаметра торцовой части якоря, ограниченной кольцевой канавкой 11, получить оптимальную форму характеристики при положе- .нии якоря 4 ближе к упору 5.При увеличении диаметра д от оптимального значения магнитное взаимодействие торца В якоря с торцом Купора в конце рабочего хода якоряувеличивается (фиг. 3, кривая 16),ухудшая при этом линейность характеристики и снижая устойчивость работы гидроаппарата, управляемого электромагнитом.При уменьшении диаметраЙ от оптимального значения магнитное взаимодействие торца В якоря сторцом К упора 5 в конце рабочегохода якоря уменьшается (фиг, 3, кривая 17), снижая усилие электромагнита на рабочем ходе якоря и чувствительность управления гидроаппаратапо току,Таким образом за счет полученияоптимальной характеристики пропорционального электромагнита повьппается устойчивость работы элементовгидроавтоматики и чувствительностьих управления по току, в которыхв качестве управляющей ступени используется предлагаемый электромагнит,1207318 орректор Е.Рош едакт аказ 6 Тираж 699 ПодписиВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д,зводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектна ФмУСоставитель Б,Гундар родная Техред М.Ходанич И; ануя)