Поляризованный электромагнит

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК1065895 А 19 ОП Е ИЗОБРЕТ ЕКТ- корь, нный риаГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) (57) 1. ПОЛЯРИЗОВАННЫЙ ЭЛ РОМАГНИТ, содержащий поворотный установленный на опорах и выполне в виде стержня из магнито-мягкого мат за) Н 01 Г 7/14; Н 01 Н 51/2 ла, снабженного у каждого торца полюсами, обмотку управления, охватывающую указанный стержень, и неподвижную часть магнитопровода, включающую в себя сердечники и постоянные магниты, установленные между ними так, что к каждому из сердечников они обращены одноименными полюсами, при этом число сердечников равно общему числу полюсов якоря, отличающийся тем, что, с целью увеличения тягового усилия и угла поворота якоря, число полюсов у каждого торца стержня равно по крайней мере двум, а якорь установлен так, что каждый из его полюсов у одного торца стержня перекрывает два соседних сердечника, а каждый из его полюсов на другом торце стержня - один из сердечников указанной пары и другой смежный с ним сердечник.1065895 2. Электромагнит по п, 1, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем повышения устойчивости фиксации конечных положений якоря, он снабжен поворотно-перекидным механизмом с неустойчивой нейтралью, выполненным в виде пружин сжатия, расположенных попарно-симметрично относительно оси поворота стержня якоря, причем каждая пружина шарнирно связана одним концом с якорем,1Изобретение относится к электроаппаратостроению, в частности к электромагнитам, имеющим поворотный якорь.Извеестны электромагниты, содержагцие однополюсный поворотный якорь из магнитомягкого материала, охваченный обмоткой управления, и поляризованный статор, включающий сердечники, намагниченные постоянным магнитом 11.Наиболее близким к предлагаемому является поляризованный электромагнит, со держащий поворотный якорь, установленный на опорах и выполненный в виде стержня из магнитомягкого материала, снабженного у каждого торца полюсами, обмотку управления, охватывающую указанный стержень и неподвижную часть магнитопровода, включающую в себя сердечники и постоянные магниты, установленные между ними так, что к каждому из сердечников они обращены одноименными полюсами, прн этом число сердечников равно общему числу полюсов якоря 2.Недостатками указанных электромагнитов являются низкое тяговое усилие и недостаточный угол поворота якоря, не превышающий 2 - 3, что ограничивает область их применения малоходовыми возвратно-по воротными приводами электромеханическнх, электрогидравлических и электропневматических преобразователей.Цель изобретения - увеличение тягового усилия и угла поворота якоря.Поставленная цель достигается тем, что в поляризованном электромагните, содержащем поворотный якорь, установленный на опорах и выполненный в виде стержня из магнитомягкого материала, снабженного у каждого торца полюсами, обмотку управления, охватывающую указанньгй стержень, и неподвижную часть магнитопровода, включающую в себя сердечники и постоянные магниты, установленные между ними так, что к каждому из сердечников они обращены одноименными полюсами, при этом а другим - с одним из элементов неподвижной части магнитопровода. 3. Электромагнит по и. 1 нли 2, огличающийся тем, что в качестве опор якоря использованы перекрещивающиеся упругие стержни, каждый из которых жестко связан одним концом с. якорем, а другим - с одним из элементов неподвижной части магнитопровода. 2число сердечников равно общему числу полюсов якоря, число полюсов у каждого торца стержня равно по крайней мере двум, а якорь установлен так, что каждый из его полюсов у одного торца стержня перекрывает два соседних сердечника, а каждый из его полюсов на другом торце стержня - один из сердечников указанной пары и другой смежный с ним сердечник.Кроме того, электромагнит снабжен по- воротно-перекидным механизмом с неустойчивой нейтралью, выполненным в виде пружин сжатия, расположенных попарнасимметрично относительно оси поворота стержня якоря, причем кажда пружина шарнирно связана одним концом с чкорем, а другим -- с одним из элементов неподвижной части магнитопровода.В качестве опор якоря могут б: ть использованы перекрещивающиеся упругие стержни, каждый из которыХ жестко связан одним концом с якорем, а друтимс одним из элементов неподвижной части магнитопровода.На фиг, 1 показан четырехпо,тюсный вариант поляризованного электромагнита, общий вид, разрез; на фиг. 2то же, вид спереди; на фиг. 3 - разрез Л - А на фиг. 1: на фиг. 4 - разрез Б - Б на фиг. 1:, на фиг. 5 - 8 - примеры конструктивных решений отдельных элементов; на фиг. 9 разрез В. - В на фиг. 8; на фиг. 10 -- структурно-кинематическая схема четырехполюсного поляризованного электромагнита с псрекрещивающимися осями по.г юсов противоположных торцов якоря; на фиг. 1 - - то же, с параллельным осями полюсов; на фиг. 12 -- структурно кинематическая схема шестиполюсного варианта поляризованного электромагнита,Поляризованный электромагнит содер жит установленный на подшипникахпал 2.котором жестко закреплен ра.-,-,е".нын состоящий нз двух грнбообразьых половин магнитомягкий якорь. Каждая из половинякоря (фиг, 2) представляет собой часть охваченного обмоткой 3 управления стержня 4, переходящего на выступающих из обмотки торцах в радиальные полюсы 5, которые оканчиваются развитыми полюсными наконечниками 6. Полюсы 5 расположены на каждой половине якоря с равномерным угловым шагом, например 180 (фиг. 1, 1 О, 11) и 120 (фиг. 12). Неподвижная часть магнитопровода содержит расположенные вдоль внешних образующих об мотки управления сердечники 7 и закрепленные между ними магниты 8 возбуждения, обеспечивающие разнополярную намагниченность соседних башмаков. Число башмаков разно общему числу полюсов якоря. Возбуждение может осуществляться как постоянными магнитами, так и элсктромагнитами, которые могут располагаться как в каждом интервале между башмаками, так и через интервал. Взаимное расположение полюсов якоря и сердечников неподвижной части магнитопровода таково, что концы любой пары соседних сердечников, обрагценные к одному торцу якоря, перекрывают с возможным рабочим зазором смежные участки одного из полюсов этого торца, а противоположные концы этих же сердечников аналогично перекрывают смежные участки паласов другого торца якоря (фиг. 1 О -12).Форма и размеры полюсных наконечников 6 определяются требованиями, предъявляемыми к тяговым характеристикам электромагнита. В общем случае они могут отсутствовать. Оси полюсов 5 противоположных торцов якоря могут, в зависимости от конструктивных соображений, располагаться как параллельно, так и перекрещиваться (фиг. 11 и 10 соответственно) . Взаимное35 расположение всех элементов электромагнита и величина воздушных рабочих зазоров между полюсными наконечниками якоря и сердечниками статора в зонах их иерекрыия фиксируктся передним 9 и задним 10 щитами. Ограничение угла поворота 40 якоря ца угол + сх от среднего или угол 2 с от любого крайнего положения (фиг, 1) обеспечивается закрепленным ца переднем щите упором 11, в который упираются соответствующие ограничительные выступы жестко закрепленной ца валу 2 муфты 12, к которой крепится вращаемая электромагнитом нагрузка. Требуемая величина нажатия ограничительных выступов муфты 12 на упор 11 обеспечивается в обоих крайних положениях поворотцо-перекидным пружинным механизмом с неустойчивой нейтралью, Механизм смонтирован на торце заднего щита 10 и состоит из расположенных попарно-симметрично относительно оси поворота якоря пружин 13, установленных враспор между имеющимися на валу и щи те статора призмецными опорами 14 и 15, с которыми пружины шарнирно связаны через переходные центрирующие их седлообразные вкладыши 16, Продольная ось каждой пружины проходит через обе опоры. В крайних положениях момент от действия пружин достигает максимальных значений, отличаясь знаком. Это обеспечивает требуемое нажатие на соответствующие упоры.Попарно-симметричное относительно оси поворота якоря расположение пружин в по- воротно-перекидном механизме позволяет также разгрузить подшипники якоря от радиальных нагрузок, что повышает их износостойкость.В ряде случаев к электромагнитам могут предъявляться особо высокие требования в части стабильности их электромеханических характеристик и износостойкости поворотных опор якоря. Удовлетворение этих требований может обеспечиваться установкой якоря не на подшипниках, а на полностью исключающих трение и люфты упругих поворотных опорах. выполненных (фиг. 8 н в виде иерекрсцявающихся на оси повороя якоря упругих стержней 17, концы которых, например, приварены с одной стороны к жестко закрепленному на якоре коленчатому валику 18, а с другой стороны - к угловому кронштейну 19, жестко связанному со шитом 9 неподвижной части мягцитопровода электромагнита. Несмотря ца то, что тякис опоры ограничивают рабочий диапазон углов поворота якоря до - 7 - 8, установка якоря ца упругих поворотных опорах обеспечивает высокую стабильность электромеханических характеристик поляр 4 зовяццого электромагнита, а также высокую износостойкость опор якоря и устойчивость к вцси,- ним динамическим воздействиям.Принцип работы полярцзоваццого элект - ромягнита (фиг. 10) основан на взаимодействии з рабочих зазорах между якорем и неподвижной частью магнитопроводя мягцитцых потоков возбуждения и управления. Мягцитцый поток возбуждения создастя постоянными магнитами 8, я поток уи; яя ленц -- током, протекающим в обхсткс Л управления. При указанных ца фиг. О и . лягцости возбуждения и полярности цяир- жеция на обмотке управления магцитцыс потоки возбуждения и управления в зазорах Б 8, Е и б суммируются, а в зазорах 6, о,ц Б 7 вычитаются, что создает.на якоре вращающий момент М, направленный по часовой стрелке. При изменении полярности напряжения на обмоткс управления направление момента на якоре меняется ца противоположное.При наличии в электромагните раздельных обмоток. осугцествляюших управление прямым и обратным ходами, направление поворота якоря определяется подачей напряжения ца соответствуюгцую обмотку.При наличии поворотно-перекидного мсхаццзма с неустойчивой нейтралью электромагнит может работать в режиме импульсной подачи напряжения на обмоткууправления. Длительность управляющего импульса определяется временем срабатывания электромагнита, После отработки команды и снятия управляющего напряжения якорь удерживается в соответствующем конечном положении поворотно-перекидным механизмом, Благодаря этому с одйой стороны исключается потребление электроэнергии при работе электромагнита в длительном режиме, а с другой стороны обеспечивается возможность более эффективного использования активных материалов - меди и железа.В предлагаемом поляризованном электромагните число полюсов якоря принципиально не ограничено, что позволяет повысить рабочий момент электромагнита и увеличить угол поворота якоря.Угол поворота якоря увеличивается с 2 - 3 до 90 при четырехполюсном якоре или до 60 при шестиполюсном якоре. При этом с увеличением числа полюсов, развиваемым электромагнитом, момент растет, а угол поворота уменьшается.Предлагаемый электромагнит может работать в длительном режиме управления,а оснащение его поворотно-перекидным ме-, ханизмом с неустойчивой нейтралью позволяет использовать его в импульсном режиме управления, что в ряде случаев обеспечивает существенное упрощение структуры и схемы приводов, а также уменьшение расхода электроэнергии.Таким образом, использование предлагаемого устройства значительно расширит область применения поляризованных электромагнитов, распространяя ее на широко- ходовые электромеханические преобразователи и различные возвратно-поворотные тяговые электромагниты.Кроме того, предлагаемый электромагнитс якорем, установленным на упругих поворотных опорах, обладает, ввиду отсутствия трения и люфтов в подвижных узлах, особо высокой стабильностью электромеханических характеристик, а также износостойкостью. Благодаря этому существенно повы шается эффективность его применения впропорциональных электромеханических, электропневматических, электрогидравлических преобразователях систем автоматического управления и регулирования.СоставительТехред И. ВеТираж бЮИ Государственноделам изобретенМосква, Ж - 35, РП Патент, г. Уж Г. Алексееврес Корректор О. ТПодписноего комитета СССРий и открытийаушская наб., д. 4/5город, ул. Проектная