Приводной электромагнит

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 9) П) 51)5 Н 01 4, 51/04, Н 01 Р 7/ ТЕН ОПИСАН ПАТЕНТ люсного наконечника,ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения иЧувашский государственный университетим. И.Н,Ульянова(73) Всесоюзный научно-исследовательский, ггроектно-конструкторский и технологический институт релестроения(56) Реле электромагнитные серии РПУТУ16-523.331-78.Реле электромагнитные серии ТРПУ ТУ 16,523,450-83 (прототип),Сливинская А,Г. "Электромагниты и постоянные магниты, Учебное пособие длястудентов вузов,М." Энергия, 1972,Пускатель типа П МА-ТУ 16644.016-86.(54) ПРИВОДНОЙ ЭЛЕ КТРОМАГНИГ 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 2 С и ширины Ь скобы магнитопровода, определяющих габаритные размеры в плане, и значении длины утечки магнитного потока, определяемой величиной критического рабочего воздуш- ного 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 тяговоЕ усилие Р, развиваемое электромагнитом при критическом значении рабочего воздушного зазора. 3 з.п,ф-лы, 3 ил внутренней поверхности С-образной скобы магнитопровода, ширина рабочих поверхностей которой равна ширине якоря, а торцевые поверхности рабочих полюсов образуют кольцевой зазор с цилиндрической поверхностью круглого полюсного наконечника, возвратную пружину, якорь выполнен прямоходовым, а радиус полюсного наконечника выбран в соответствии с формулоййп = 0,133 Ь + 0.489 с - 0,6328 у - 0,099 Ь 1+ +0,123 с 0 у/В (") где Яп - радиус по2 с(3) Ь - ширина полюса скобы магнитопровода;2 с - длина скобы магнитопровода;У - длина кольцевого зазора в радиальном направлении;Ь 1 - ширина среза торцевых частей полюсов скобы магнитопровода.Для того, чтобы оптимальный диаметр круглого полюсного наконечника не был больше ширины полюса скобы магнитопровода, ее длина 2 с 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 равными,Техническая сущность изобретения заключается в следующем. При заданных по условиям проектирования длине 2 с и ширине Ь скобы магнитопровода, определяющих габаритные размеры в плане, и длине у утечки магнитного потока, определяемой величиной критического рабочего воздушного д кр 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 (3), радиус полюсного наконечника Вп выбран обеспечивающим наибольшее тяговое усилие Р, развиваемое электромагнитом при критическом значении рабочего воздушного зазора д крТяговое усилие, развиваемое электромагнитом определяется где Р,Лэкв соответственно МДС обмотки и эквивалентная магнитная проводимость электромагнита.Приняв для упрощения анализа, что по ле под полюсами равномерное, а магнитнаяцепь ненасыщена, можно (3) записать в виде: 10 Р =0,5 Рг . Р (В,),д 2 кр й - суммарная площадь рабочих полюсов С-образной скобы магнитопровода.Записав аналитическое выражение, определяющее 32 через заданные размерь 2 с,ЬфЬ 1 и решив дифференциальное урав нение= 0 (5)бВп 30 получим радиус полюсного наконечника Вп,определяющего максимальное значение тягового усилия при критическом зазоре.Решение уравнения (5) осуществленочисленным методом, а математическое опи 35 сание оптимальных значений Вл получено сиспользованием аппарата теории планирования эксперимента,Выбор полюсного наконечника в электромагните с прямоходовым якорем в соот 40 ветствии с формулой (1) позволяет прозаданных габаритных размерах в плане(Ь,2 с), а также длины у кольцевого зазора итехнологического размера Ь 1 обеспечитьмаксимальную величину электромагнитной45 силы. Это,при заданном значении противодействующего усилия при критическом рабочем воздушном зазоре, позволяетмаксимально уменьшить необходимую МДСобмотки, а значит обеспечить минимальные50 массогабаритные показатели и потребляемую мощность. Кроме того за счет выполнения якоря прямоходовым обеспечиваетсяупрощение конструкции (упрощаются направляющие движения, кинематические55 связи якоря).Установка конической возвратной пружины таким образом, что меньшее ее основание. охватывает полюсный наконечник ипри этом диаметр ее основания равен диаметру наконечника, э большее основаниеупирается 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 сме-. щении катушки, которая устанавливается на сердечник с определенным люфтом, в процессе работы электромагнитаЭто 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-контакторььВ тех случаях, когда по условиям проектирования накладывается ограничение, что опимальнь 1 й диаметр полюсного наконечника не должен быть больше ширины рабочих полюсов С-образной скобы магнитопровода, его длина 2 с не должна превышать значения, рассчитанного по формуле2 с - полученной на основе заявляемого соотношения (1) для выбора радиуса полюсного наконечника при 2 йп е 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 по зволяет дополнительно уменьшить размеры, массу электромагнита и потребляемую мощность;На фиг.1 представлена схема фронтального вида приводного электромагнита; на 10 фиг.2 - вид слева; нэ фиг.З - вид сверху при условно снятом якоре и возвратной пружины с обозначением основных геометрических размеров,Приводной электромагнит(см. фиг,1) со 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 магнито провода, ширина Ь (фиг,З) рабочих поверхностей 6 которой равна ширине якоря 1, а торцевые поверхности 7 (фиг.2) рабочих полюсов 6 образуют кольцевой зазор длиной 1 у (фиг.З) 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 основа 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 мэгнитопроводапри выборе радиуса полюсного наконечника следует использовать величину 2 с = 2(с г), При оптимальном значении диаметра полюсного наконечника, превышающем ши. рину рабочих полюсов, длина скобы магнитопровода должна быть не более, чем значение; полученное ро формуле 452 с -На полюсах 6 выполнены срезы 9 шириной 50 Ь 1(фиг.З), .Приводной электромагнит работает,следующим образом. При подключении ка тушки 4 к источнику напряжения в магнитной системе возбуждается магнитный 55 поток. 8 рабочих воздушных зазорах надполюсами 6 и круглым полюсным наконечником 3 создается электромагнитная сила, которая преодолевая усилие возвратной конической пружины 8 и других сил мехэниче0 ской нагрузки электромагнита, перемещафт якорь в направлении уменьшения рабочего зазора. В притянутом положении якоря1, когда он соприкасается с поверхностямирабочих полюсов 6 скобы 5 магнитопровода, витки конической возвратной пружиныукладываются в кольцевом зазоре междуцилиндрической поверхностью круглого полюсного наконечника 3 и торцевой поверхностью 7 рабочих полюсов С-образной 10скобы 5 магнитопровода. При снятии напряжения с катушки 4 якорь 1 электромагнитапод действием возвратной пружины 8 и других сил механической нагрузки возвращается в исходное состояние, 15ф о рмул а изобретения1. Приводной электромагнит с внешнимпритягивающимся якорем, содержащийсердечник с круглым полЮсным наконечником и катушкой возбуждения, установленный на внутренней поверхности С-образнойскобы магнитопровода, ширина рабочих поверхностей которой равна ширине якоря, атооцовые поверхности рабочих полюсов образуют кольцевой зазор с цилиндрической 25поверхностью указанного полюсного наконечника, возвратную пружину, о т л и ч а юп, и й с я тем, что, с целью упрощения,уменьшения массы, габаритов и потребляемой мощности, якорь выполнен прямохо эвым, а радиус полюсного наконечникавыбран в соответствии с формулойВ = 0,133 Ь + 0,489 С - 0,632 - 0,099 Ь ++0,123 Г/Ь, 3. Электромагнит по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что при диаметре полюсного наконечника, равном ширине скобы магнитопровода (2 Р = Ь), длина скобы магнитопровода не превышает значения, рассчитанного по формуле 2 С отличаю- магнитопроолюсов, по оложенных атушки, вы 4. Электромагнит по пп,1-3,щ и й с я тем, что ширина скобы вода внЕ области рабочих. ее крайней мере на участках, рас напротив боковой поверхности полнена меньшей ширины якоргде Й - радиус полюсного наконечника;Ь - ширина полюса скобы магнитопровода;2 С - длина скобы магнитопровода;у - длина кольцевого зазора в радиальном направлении;Ь - ширина среза торцовых частей полюсов скобы магнитопровода.2, Электромагнит по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что использована возвратная пружина конической формы, размещенная между катушкой и якорем так, что меньшее ее основание охватывает полюсный наконечник, а большее упирается в якорь, причем диаметр полюсного наконечникаи внутренний диаметр меньшего основания пружины выполнены равными,1804659 орректор М.Шароши Редактор каз 1080 Тираж . . ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 оставитель хред М,Мо Ахазовнтал.