Электромагнит

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (11) 1) Н 01 Г 7/13 В .СОЫЩгф"с АТЕНТ такГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ля Телемеканик Электрик (Францйя)(54)(57) 1, ЭЛЕКТРОМАГНИТ с катушкой,ярмом и подвижным элементом, содержащий по крайней мере один постоянный магнит с двумя полюсными наконечниками, проводящими магнитный поток,каждый из.которых установлен у одногоиз полюсов укаэанного магнита перпендикулярно его оси намагничивания,полюсные наконечники имеют плечики,:выступающие за поверхности поАюса,причем плечики по крайней мере одного из полюсных наконечников изогнутыпод прямым углом, образуя с плечиками другого полюсйого наконечника двезоны воздушных зазоров, расположенных с противоположных сторон относи- .тельно оси намагничивания постоянного магнита, посредством которых обеспечивается взаимодействие постоянно-го магнита с катушкой и ярмом,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью увеличения магнитной связии повышения КПД, подвижный элемент .установлен внутри катушки с возможностью обеспечения его поступатель-.ного перемещения вдоль оси катушкивнутренняя полость катушки выполнена,прямоугольного сечения по Форме поперечного сечения подвижногЬ элемента, так что ось намагничивания постоянного магнита перпендикулярна осй катушки, зоны воздушных зазоров расположены с обоих концов катушки, неподвижное ярмо выполнено охватывающим катушку с обоих концов и плоские части ярма, параллельные оси намагничивания постоянного магнита введены в зоны воздушных зазоров таким образом, что по крайней мере в одном из крайних положений подвижного элемента обеспечивается контакт одной плоской. части ярма с полюсным наконечником,.в то время как другая. плоская часть ярма находится в кон те с другим полюсным наконечником подвижного элемента.2. Электромагнит по п.1, о т л ч а ю щ и й с я тем, что каждый полюсный наконечник снабжен двумя плечиками, расположенными с противоположных сторон относительно оси намагничивания постоянного магнита, плечики по крайней мере одного из полюсных наконечникор изогнуты под прямым углом за плечиками другого полюсного наконечника по отношению к оси намагничивания постоянного магнита.3. Электромагнит по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что один полюсный наконечник снабжен единственным выступающим плечиком с одной стороны относительно оси намагничивания постоянного магнита, а другой полюсный наконечник снабжен с той же сторонЫ плечиком, изогнутым под прямым углом за плечиком первого полюсного наконечника относительно оси намагничивания постоянного магнита, при этом с другой стороны относительно оси намагничивания постоянного магнита указанный полюсный наконечник снабжен двумя магнитно-связанными . плечиками, изогнутыми под прямым углом и расположенными один за дру гим по отношению к оси намагничивания постоянного магнита.1039452 4. Электромагнит по пп.2 или 3, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что ярмо выполнено из двух элементов о - образной Формы, соединенных Между собой с возможностью обеспечения регулирования расстояний между их плоскими частями.5. Электромагнит по п,4, о т л ич а ю щ и й с я тем, что подвижный элемент снабжен направляющим стержнем, расположенным по оси катушки, и скобами с опорами, смонтированными на элементах ярма, при этом указанный стержень установлен с возможностью скольжения в опорах.б, Электромагнит по п.5, о т л ич а ю щ и й с я тем, что подвижный элемент содержит два постоянных магнита, между которыми проходит направляющий стержень, и пластины, расположенные перпендикулярно к направляющему стержню, при этом указанные пластины снабжены язычками, а полюсные наконечники выполнены с отверстиями или прорезями, в которых Фиксируются язычки пластин.7, Электромагнит по пп.5 или б, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что он снабжен цилиндрической пружиной кжатия, шайбой, неподвижным упором, а направляющий стержень снабжен выступом, цилиндрическая пружина 1Изобретение отиосится к электротехнике и может быть использовано при создании электромагнитов с подвиж ным элементом, содержащим постоянный магнит. 5Известны поляризованные электромагниты для различных устройств ;и их преимущества по отношению к нейтральным электромагнитам 1.Однако они имеют ряд недостатков, 10 обусловленных главным образом неэффективным использованием потока, создаваемого как катушкой управления, так и постоянным магнитом.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электромагнит с катушкой, ярмом и подвижным элементом, содержащий постоянный магнит с двумя полюсными наконечниками, проводящими магнитный поток, каждый из которых20 установлен у одного из полюсов указанного магнита перпендикулярно его оси намагничивания, при этом полюсные наконечники имеют плечики, выступающие за поверхности полюса, плечики,по крайней мере одного из полюсных наконечников изогнуты под сжатия установлена между подвижнымэлементом и шайбой, прижимаемой пружиной к выступу направляющего стержня при этом неподвижный упор взаимодействует с указанной шайбой.8. Электромагнит по п.7, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что плечики одного из полюсных наконечников изогнуты в сторону, противоположную оси катушки, при этом каркас катушки выполнен из двух отдельных полу- каркасов.9. Электромагнитпо п.7, о т л ич а ю щ и й с я тем, что один из полюсных наконечников снабжен выступающими плечиками, одно из которых изогнуто в направлении оси катушки, а другое - в противоположном направлении.10. Электромагнит по пп2 или 3, .о т л и ч а ю щ и й с я тем, что ярмо выполнено в виде одного элемен- та Б -образной Формы охватывающего своими плоскими частями, по крайней мере частично, торцы катушки, полюсный наконечник, наиболее удаленный от ярма, имеет плечики, изогнутые в направлении ярма и охватывает, по крайней мере частично, его плоские части, а другой полюсный наконечник имеет форму плоской пластины 2углом, образуя с плечиками другого полюсиого наконечника две зоны воздушных зазоров, расположенных с противоположных сторон относительно оси намагничивания постоянного магнита, посредством которых обеспечивается взаимодействие постоянного магнита с катушкой и ярмом 21.,Недостаткам известного устройства является неэффективное использование потока, создаваемого как ка-. тушкой управления, так и постоянным магнитом.Цель изобретения - увеличение магнитной связи и повышение КПД элект- ромагнита.Указанная цель достигается тем, что подвижный элемент установлен внутри катушки с возможностью обеспечения его поступательного перемещения вдоль оси катушки, внутренняя полость, катушки выполнена прямогоульного сечения по Форме поперечного сечения подвижного элемента, так что ось намагничивания постоянного магнита перпендикулярна осц катушки, зоны воздушных зазоров расположены с обоих концов катушки, неподвижное ярмо выполнено охватывающимкатушку с обоих концов и плоскиечасти ярма, параллельные оси намагничивания постоянного магнита, введеныв зоны воздушных зазоров таким образом, что по крайней мере в одном.5из крайних положений подвижного элемента обеспечивается контакт однойплоской части ярма с полюсным наконечником, в то время как другая плоская часть ярма находится в контакте 10с другим полюсным наконечником подвижного элемента.Каждый полюсной наконечник снабжен двумя плечиками, расположеннымис противоположных сторон относительно оси намагничивания постоянногомагнита, плечики по крайней мере одного из полюсных наконечников изогнуты под прямым углом за плечикамидругого полюсного наконечника .по 20отношению к оси намагничивания постоянного магнита,Один полюсный наконечник снабженединственным выступающим плечикомс одной стороны относительно осичамагничивания постоянного магнита,.а другой полюсной наконечник снабжен с тОй же стороны плечиком, изогнутым под.прямым углом за плечикомпервого полюсного наконечника относительно оси намагничивания постоянного магнита, при этом с другой стороны относительно оси намагничивания постоянного магнита указанныйполюсный наконечник снабжен двумямагнитно-связанными плечиками, изогнутыми под прямым. углом и расположенными один за другим по отношениюк оси намагничивания постоянного, магнита,Ярмо выполнено из двух элементов 40ц-образной формы, соединенных междусобой с возможностью обеспечениярегулирования расстояний между ихплоскими частями,ПОдвижный элемент снабжен направ ляющим стержнем, расположенным пооси катушки, и скобами с опораМи,,смонтированными на элементах ярма,при этом указанный стержень установлен с возможностью скольжения в .опорах. Подвижный элемент содержит два постоянных магнита, между которыми проходит направляющий стержень, и пластины, расположенные перпендикулярно к направляющему стержню, при этом указанные пластины снабжены язычками, а полюсные наконечники выполнены с отверстиями или прорезями, в которых фиксируются язычки 60 пластин,Электромагнит снабжен цилиндри" ческой пружиной сжатия, шайбой,неподвижным упором, а направляющий стержень снабжен выступом, цилиндри ческая пружина сжатия установленамежду подвижным элементом и шайбой,прижимаемой пружиной к выступу направляющего стержня, при этом неподвижный упор взаимодействует с указанной шайбой.Плечики одного из полюсных наконечников изогнуты в сторону,противоположную оси катушки, приэтом каркас катушки выполнен из двух,отдельных полукаркасов.Один из полюсных наконечниковснабжен выступающими плечиками,одно из которых изогнуто в направлении оси катушки, а другое - в противоположном направлении,Ярмо выполнено в виде одного элемента Ъ -образной формы, охватывающего своими плоскими частями, покрайней мере частично, торцы катушки,полюсный наконечник, наиболее удаленный от ярма, имеет плечики, изогнутые в направлении ярма и охватывает.,по крайней мере частично, его плоские части, а другой полюсный наконечник имеет форму плоской пластины.На фиг.1 показан электромагнит,общий вид, разрез вариант реализациидля функционирования с двумя устойчивыми положениями); на фиг,2 вразрезА-А на Фиг.1, на фиг.3электромагнит, общий вид, разрез (вариант реали-.зации для функционирования с однимустойчивым положением), на фиг.4 и 5 то же, при расположении полисных наконечников с введением возвратнойпружины; на фиг.б - то же, при.использовании ярма Ъ -образной Формы.Электромагнит фиг.1) содержиткатУшку 1 с обмоткой 2, намотаннойпо оси 3 катушки. Неподвижное ярмо 4охватывает катушку. Это ярмо содержитдва полуярма 4 а и 4 ц-образной формы, входящие одно в другое по оси 3катушки и удерживаемые вместе винтом5. Удлиненные отверстия 5 а, выполненные в одном из полуярм, позволяютсделать это соединение регулируемым,Внутри катушки находится подвижныйсердечник, способный перемещатьсяпо оси 3 катушки Этот сердечник состоит,из подвижного элемента, которыйсодержит, с одной стороны, постоянныймагнит б, расположенный так, что егоось 7 намагничивания перпендикулярнаоси 3 катушки, и,с другой стороны,два полюсных наконечника 8 и 9, прово"дящие магнитный поток, установленныесоответственно со стороны каждогополюса Й и 5 магнита б перпендикулярно оси 7 намагничивания. Каждый наконечник 8 и 9 имеет два плечика Оаи 10 и соответственно 11 а и 116,выступающие за поверхность полюсов Ми 5 магнита б.В описываемом примере (фиг.21 магнит б состоит из двух магнитов баи 6 с осями намагничивания7 а и .71039452 6по причинам ч исто конструкционным.В дальнейшем изложении узел этих воздушными зазорами 13 аа и 12 Ъ -двух магнитов будет обозначаться . 14 Ъ пе евдо ства позицией б.,переводя подвижный элемент в егокрайнюю верхнюю позицию.Плечики полярных, деталей изогнуты Та им бподпрямым углом в направлении , 5к о разом обес печиваетсяоси 3 катушки, образуя параллельные положение ии к , Функционирование в дв х стух устойчивыхконцы 12 и 1и сые положениях без использования возврат-,13 а и 13 Ъ. Более точно концы 12 а12 полюсного наконечника 8 находятся душных 12 1то ы избежать шунтирования возсоответственно за концами 13 а и 139 10 п е сых зазоров а а нееобходимоа и предусмотреть в ярме 4 а достаточноеполюсного наконечника 9 относительно отверстие 21 а вок госи 7 намагничивания.ие а вокруг плечика 10 а.Тя. Аналогично также и для плечика 10,аким образом, образуются две ло- должно бкализованных зоны воздушных зазоров 21 Ьо ыть предусмот ено тр о отверстиеЬ. Эти отверстия облегчают такжесоответственно между параллельными 15 проведение сбо ки п лконцами 12 аа с одной сто нние с орки полуярм на катушке.12 Ьсодно стороны и Необходимо иметь одновременнЬ другой. ти зоны воздушных и полное замыкание воз ноезазоров располагаются с двух сто онзамыкание воздушных зазоровкатушки 1 с той и гойх сторон при каждом крайнем положении чтобдру стороны значительно не снижать р быосинамагничивания.жать ра очие хаПлосчж части 14 -14 Ьсо людается, поскольку всеповерхности в воздушных зазорах павания, введены каждая соответственно раллельны между собойв одну зону воздушного зазсо о и перемещенияого зазора. Полюс- подвижного элемента хорошо направляют; ные наконечники 8 и 9 крепятся к ся, а в момент сборки подвижногд элемагниту б с помощью пластин 15, пер- мента легко установить идентичныепендикулярных оси 3 катушки и со еки и содер- расстояния между изогнутыми концамижащих язычки 1 б, закатанные в про- . 12 аа и соответственно 12 Ъфрези полюсных наконечник в,аконечников. Для этой цели достаточно отрегулисНаправляющий стержень 17 соединен ровать расстояние меподвижным элементом и Фиксируется З 0 тями 14 14 Ье между плоскими часпо оси 3 .катушки опорами 18, смоня а и ярм егля , р у ируя, напри 1и на ско ах , которые дится с помощью винта 5 к гсмонтированы на каждом полуярме 4 а-в нта , когда элект 4 Ь с .помощью винтов..а- ромагнит находится под напряжениемНРассмотрим вариант реализацииаправляющий стержень 17 прохо изобретения, предназначенныйэлемент, буду- стабильным положением (Фиг.З) .чи скреплен с.последним с помощью По снгаек 20 (Фиг,1).олюсный наконечник 9,1 содерПопе е нжит только одно плечико 11 а.1, имеюоперечное сечение катушки 1 яв щее изогнутый конец 13 а.1ляется по существу прямоугольнымы конец За.1.Параллельно(Фиг,2) и практически заполонено 8 1плечику 10.1 полюсного накаконечникадобавлено другое плечико 10 с.1магнитами и полюсными наконечниками. магнитно соединенное с плечикомУстройство работает следуЮщим об,1 и иразом,- , и имеющее конец 12 с 1, изогнутыйКогда подвижный элемент (Фиг.1)под прямым углом так чтобобы он нахс -занимает свое крайнее нижнее положедился в плоскости, кото нрую ра ее за ние, магнитный поток, выходящий изнимал конец 13 плечика 11 (Фиг. 1).постоянного магнита б со стороныИз этого следует что в в1 верхней понечник 8, плечико 10 а из гну ыйв полюсный нако- меняется в отношениии предшествующегонец 12 а и плоскую часть 14 а яо т ко- случая. В нижне й позиции магнитная4 а, Оттуда через плечики на ярма цепь не может зо прохо- наконечником 9.1 котамыкаться полюснымдит в плоскую часть 14 Ь ярма 4 Ъоторый не имеетизогнутый коне 13 Ьф нижнего плечика, чтобы взаимодейстут конец Ь, полюсный нако- вовать с плоской часть 149 и плоск сть полюса 5 магиита б.а магии- печить магнитную связь частей 14 а.1Замкнутые воздушные зазоры 12 аи 14 Ь.1 пол я му: р . Под действием реак 14 а и 13 Ь и 14 Ь соции механической нагрузки или поди и создают силы втом действием возв атнойже направлении, которые поддерживара но пружины подвижют подвижный элемент в его крайнем 60 позицию посленый элемент занимает свою внижнем положении.0 позицию после прекращения возбуждениякатушки. Таким образом функ иониЕсли катушка возбуждается в направи а " вание электромагнита происходит спротивоположный предшествующему Рассмотрим р бсто чивым положением.лении, образующем магнитный поток, одним устойчивымто п стассмотрим работу устройства с ввео предшествующие силы ослабевают, у денной возвратной пружиной (фиг 4)Полюсный наконечник 9.2 являетсявым положением показанна Фиг.5, Впрямолинейным и не имеет изогнутых этом случае полюсный наконечник 9.3концов, поверхность в воздушных за- имеет лишь одно плечико 11 а,З, а позорах представлена непосредственно люсный наконечник 8.3 снабжен т ер р или поперечным разрезом) пле- тьим плечиком 10 с.З, магнитно соедиеб ом илижен тречиков 11 а,2 и 11 Ь.2. Уменьшение по ненным с плечиком 10 Ь.З, Эти расверхности в воз ндуш ом зазоре придает положения аналогичны расположениямбольшой наклон тяговой характеристи- фиг.З)и обеспечивают функционироваки в зависимости от хода, что может ние в одном стабильном положении,быть приемлемым или необходимым в не- Изгиб 12 а.З полярной детали 8.3которых случаях, , 10 направлен наружу, а изгиб 12,3Изогнутые кону цы 12 а.2 и 12 Ь.2направлен вовнутрь как и плечикополюсного наконечника 8.2 изогнуты 10 с.3. Это расположение облегчаетв направлении наружу по отношению монтаж и позволяет использоватьк оси 3.2 катушки. Из этого следует монолитный каркас катушки.что силы возбуждаются дальше от осиРассмотрим,упрощенный вариантможет быть обеспечено направляющим (фиг.б) реализации изобретения.стержнем 17,2, Эти изогнутости в ука-В этом варианте ярмо 4,4 содержитзанном направлении требуют с точки только .одну деталь 1 Г -образной форзрения монтажа выполнить каркас ка- мы которая охватывает и й й20о кра нек . из двух отдельных частей. мере частично концы катушки 1 а.4,Воздушный зазор 12 аа фиг1) . концы сторон ярма образуют плоскиезаменяется теперь воздушным .зазором части 14 а.4 и 14 .4,12 а.2-14 а.2я ма 4 ,2сплоская . часть 14 а, 2 полу- Подвижный элемент анал ги но чер а,2 остается на том же уровне, подвижному элементу, показанномучто и плоская часть 14 а (Фиг.1) . . на Фиг,З,. с той лишь разницей1В этом случае ограничивается утеч- что если полюсный наконечник 8.4ка магнитного потока между полюсны- имеет плечики 10 а.4 и 10 Ь.4 изогнуми наконечниками 8.2 и 9,2 и облег- тые в 12 а.4 и 12 Ь.4 для сторон 14 а.4чается установка возвратной пружины и 14 Ь,4 1 Г -образного ярма, полюсЦилиндрическая пружина 22.2 сжатияЗ 0 ный йаконечник 9.4 прямолинейныйустанавливается на одном из концов (Фиг.4)и работает лишь благодарянаправляющего стержня 17.2. Эта пру- ребру плечиков 11 а.4 и 11 Ь,4.жина сжимается между пластиной 15 а,2 Зазор между подвижным элементоми шайбой 23.2, которая опирается наи катушкой предусмотрен небольшимупругое кольцо.24.2, вставленное 35 для того, чтобы каркас катушки слув горловину направляющего стержня жилнаправляющим органом этого эле 17.2 Другое упругое кольцо 25.2 мента.может заменять гайку 20 (фиг.1). Опо- Упругиепластинки 28.4 из немагра 18 а.2 может быть ввинчена более нитного материала смонтированы наили менее глубоко в скобу 19 а,2 и за 40 ярме, чтобы выполнять реле возвратконтрена гайкой 26,2, Выступ 27.2 ных пружин, В этом варианте электроопоры 18 а;2 служит неподвижным упо- магнит функционирует в двух устойчиром для шайбы 23,2 при перемещении вых положениях. Его можно сделатьпоследней, в результате чего можно с одним устойчивым положением путемрегулировать начало хода, когда прумодификаций, изложенных выше.жина 22.2 оказывает свое возвратноедавление на подвижный элемент. При Использование изобретения позвоэтих приведенных различиях функциони- ляет достигать значительного повышерование электромагнита по существу ния КПД, Так, при сечении железатакое же, как и в случае, показанном 25 мм 2 и толщине магнита 2 мм можнона фиг.1. получать перемещения до 4 мм с уси-один из возможных вариантов реали- лиями в конце хода до 10 Н при мощзации электромагнита с одним устойчи- ности лишь порядка 1 Вт.1039452 ИИПИ Заказ 6257/б 1раж 703 Подписное филиал ППП "Па г,Ужгород,ул,П нт", .ектиая,