Электромагнит

(57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик,Электромагнит содержит ярма, подвижные по отношению к якорю, и катушку,охватывающую часть магнитной цепи,.причем якорь имеет магнит, снабженный двумя полюсными наконечниками,выступающими с обеих сторон за пределы этого магнита. При этом по крайней мере один из этих полюсных наконечников имеет концы, выгнутые подпрямым углом для создания воздушныхзазоров, создающих противодействующие силы .по направлению, перпендикулярному оси постоянного магнита. Второй якорь, идентичный первому, расположен параллельно и напротив первого.Два ярма соединяют зоны зазора обоихякорей, расположенных один напротив ик (РК) кл другог образо ость якор ова аю 1 а пос .образу ушки ра сторона льник,противо ющих прямоу сположены н х указанног .п. А-лы, 5 и ярма Две ка пр ложных угольн ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ(71) Ля Телемеканик Электр134970Изобретение относится к электромагниту, имеющему ярма и якорь, содержащий постоянный магнит, имеющий на своих полюсных поверхностях полюс 5 ные наконечники, выступающие за пределы оси магнита, при этом относительное перемещение якоря по отношению к ярмам имеет направление, перпендикулярное к оси постоянного магнита 10 якоря.Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик.На фиг. 1 изображен первый вариант" осуществления предлагаемого элект ромагнита, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, второй вариант, продольный разрез; на фиг. 3 - то же, третий вариант, продольный разрез; на фиг, 4 - то же, четвертый вариант; 20 на фиг. 5 - то же, пятый вариант.Электромагнит (фиг, 1), работающий с двумя устойчивыми положениями, содержит якорь 1 с Н-образным сечением, подвижный по отношению к ярмам. 25Якорь 1 содержит постоянный магнит 2, имеющий на двух полюсных поверхностях два полюсных наконечника 3 и 4, которые выступают по обеим сторонам за пределы оси магнита 2. 30Один из полюсных наконечников 4 имеет свои концы выгнутыми по отношению к оси магнита 2 для образования с другим полюсным наконечником 3 двух зон зазора, в которые проникают концы. Каждая зона зазора содержит два зазора, создающие противодействующие силы Р , Рг, в направлении, перпенцикулярном оси постоянного магнита 2.Изгиб под прямым углом концов по люсного наконечника 4 позволяет иметь параллельные усилия для обеих зон зазора. На фиг, 1 видно что подвижной 45 блок содержит также второй якорь 5, состоящий из элементов б, 7 и 8, Этот якорь имеет такую же форму, что и первый 1, и расположен параллельно и напротив первого. 50Кроме того, первая катушка 9 расположена параллельно второй катушке 10. Катушки 9 и 10 содержат каждая каркас 11 и 12 из пластмассы, который может быть информован вокруг ярм 13 и 14, играющих роль сердечника для соответствующей катушки 9 и 10. Кроме того, концы 15 - 18 обоих ярм 13 и 14 соединяют зоны зазора обоих якорей 1 6 2и 5, расположенных один напротивдругого.Таким образом, магнитная цепьэлектромагнита образована последовательностью якоря и ярма, образующихпрямоугольник,В варианте выполнения, изображенном на фиг. 1, катушки 9 и 10 расположены соответственно вокруг ярм 13и 14, которые образуют две противоположные стороны прямоугольника, образованного магнитной цепью.На боковых поверхностях каркасов 11и 12 из пластмассы закреплены пластины 19 и 20 из немагнитного металлаили сплава (латунь), которые служатдля разделения зазором выгнутых подпрямым углом концов полюсных наконечников 4, 8 и каркасов катушек и длянаправления перемещения магнитных яко-рей 1 и 5 согласно направлению силР , Р , Р , Р, т.е, перпендикулярноЭоси катушек 5 и 6.Электромагнит с двумя устойчивымиположениями работает следующим образом.Когда катушки 9 и 10 возбуждаютсяв направлении Н силы Р , Г созда йются на якорях 1 и 5 и перемещают последние к одному из устойчивых положений (вниз согласно фиг, 1).И наоборот, когда катушки 9 и 10возбуждены в направлении Н , противоположном направлению Н, противоположно направленные силы Р Р создаг +ются из якорях 1 и 5 и перемещают последние к другому устойчивому положению (вверх согласно фиг. 1),Траектория потока в магнитной цепиэлектромагнита изображена сплошнымистрелками, когда катушки 9 и 10 возбуждаются в направлении Н, и наоборот, когда катушки 9 и 1 О возбужденыв направлении Н г - пунктирными стрелками.Прямые и короткие связи существуют между противолежащими зонами зазора. Благодаря этим зонам получают очень малый поток рассеяния.Траектория магнитного потока, который следует по контуру прямоугольника или квадрата, приближается к идеальной траектории, создаваемой в тороидальном сердечнике. Поток проходит по этой траектории в том или другом направлении в зависимости от направления возбуждения Н или Нг.Каждый якорь 1, 5 состоит из двухполюсных наконечников 3 и 4, 7 и 8,выступающих с обеих сторон за пределы постоянного магнита 2 и 6,Кроме того, как и в случае с Ьиг. 1,две катушки 9 и 10 расположены напротивоположных сторонах указанногопрямоугольника.Таким образом, два подвижных ярма 13 и 14 соединяют зоны зазора,расположенные напротив одна другойтак, чтобы магнитная цепь была обра 50 Иагнитныс 1 отенциалы в катушках и постоянных лагнитах имеют равномерное распределение вдоль траектории потока.Наряду с этим отмечается, что воздушные зазоры расположены очень близко к катушкам 9 и 10, С другой сторонь, конструкция элемента электромагнита позволяет точное позиционирование с помоцью пластин 19 и 20, ярм 13 и 14, которые образуют плоские сердечники для катушек 9 и 10, Пластины 19 и 20 могут служить средством крепления электромагнита. 5В измененном варианте ширина полисных наконечников 3 и 7 на уровне воздушных зазоров могла бы быть больше изображенной ширины с тем, чтобы увеличить поверхность этих воздушных зазоров. С той же целью концы полисных наконечников 3 и 7 могли бы бытьизогнутыми, как и концы полюсных наконечников 4 и 8.Кроме того, конструкция электромгг нита позволяет легкое снятие катушек 9 и 10 и облегчает подключениекатушек 9 и 10 параллельно или последовательно с тем, чтобы снизить потребление тока.Наряду с этим, переключая полярности магнита 6, добиваются перемещений в обратном направлении на якорях.Кроме того, выполнив механическуюсвязь между якорями 1 и 5, улучшаютударную прочность электромагнита. Катушки также можно установить вокругякорей 1 и 5 в дополнение к катушкам9 и 10 вокруг ярм 13 и 14.В варианте выполнения согласно 40Ьирм 2 электромагнит содержит, как ив случае с Ьиг. 1, два неподвижныхякоря 1 и 5 с сечением к Ьорме Н,расположенных параллельно и один напротив другого, и постоянные магниты 2 и 6,золяна последовательностью ярма и як",эя, образующих прямоугольник.." полюсного наконечника 4 и Я двг конца выгнуты под прямым углом и об 1 эазуют с д 1 эугэи полюсным лконс:иком 3 и 6 цве зонь: зазора, в котс р . проникают иэотивоположные коце 1 э 8 ярм 13, 14.Электромагнит, изображенный на Ьиг, 2, отличается от электромагнита с Ьиг. 1 тем, что катушки 9 и 10 размецены вокруг узла каждого якоря 1 и 5Кроме того, одно из магнитных ярм, например 4, состоит из двух элементов 21.1 и 212 между которыми размещен постоянный магнит 2" мглой толКонец 18 элемента 21.2 выгнут по принципу штыка для его введения в продолжение элемента 14, который является плоским, Конец 18, так же как и противоположный конец 17 плоского элемента 14, проникает в ньгжние зонь зазора якорей 1 и 5.Электромагнит (фиг. 2) работает гналогично электромагниту, изображенному на Ьиг, 1.Однако постоянный магнит 22 усиливаст магнитный поток, проходящий в направлении стрелок, изображенных сплошной линией, и вызывающий переме - щение ярм в нагэавлени Р, и -ротиводействует магнитному потоку, проходящему в обратно: направлении (стрелки пунктирной линией), которые стремятся переместить ярма в направпении Г.Тем нз менее этот поток может про- текать из-за удельного сопротивления утечки между элементами 21,1 и 21.2 и из-за малой толщины постоянного магнита 22 по сравнению с толщиной магнитов 2 и 6,Таким образом, электромагнит, изображенный на Фиг. 2, имеет работу с одним устойчивым положением, при этом ,ерабочее положение соответствует перемещению ярм.в .;аправлении Г , а рабочее положение соответствует перемещению в направлении Р.Постоянный магннт, идентичный магниту 22, может быть симметрично установлен в ярме 14, разделенном на два элемента 21.1, 21.2.Кроме того, плоские протвополож-. ные поверхности (фиг. 2) 23 и 24, 25 и 26 пластмассовых каркасов катушек 906Вего катушка убрана, напротив, добавлен якорь 30, симметричный с яко-.рем 5 по отношению к якорю 1, Катушка элемента 30 также убрана. Направляющие средства обоих ярм 13 и 14 неизображены, Перемещение потока изображено так же, как и ранее, согласнополю Н -Н катушки 9.Вместо того чтобы иметь циркуляцию потока в виде прямоугольника, двепротивоположных стороны которого имеют катушки, видно, что имеются двапрямоугольника, имеющих общую сторону, накоторой расположена единственная катушка. Такое симметричное расположение имеет преимущество, заключающееся в компактности.Можно считать, что разрезы, изображенные позициями 5 и 30, являютсяизображением одного и того же якоря,изогнутого дугой концентрично якорю 1, с магнитом 6 иэ магнитной резины,На фиг, 4 якорь 5 выгнут на 360так, чтобы образовать электромагнитв форме горшка. Для улучшения симметричности вращения центральный якорь 1также имеет цилиндрическую форму исостоит из сплошного цилиндрическогополюсного наконечника 4, имеющего насвоих концах расширения, играющиероль концов изогнутых под прямымуглом.Полюсный наконечник 4 охваченкольцевым магнитом 2, намагниченнымрадиально, а сам Он охвачен полымцилиндрическим полюсным наконечником 3, Толщина полюсных наконечни- .ков может уменьшаться по мере удаления от оси горшка.Ярма 13 и 14 соединены и направляются элементами 27 передающими движение электромагнита. Ониимеют кольцевую форму,Вместо того, чтобы иметь цилиндрическую структуру согласно оси перемещения Г,-Р , можно также преобразо-вать расположение фиг. 2 так, чтобыиметь цилиндрическое расположениепо оси, перпендикулярной перемещениюР-Р как на фиг 5Катушки 9 и 10 выгнуты в виде концентричных к центру электромагнитадуг, при этом постоянные магниты 2и 6 имеют радиальную намагниченность,ось симметрии или главная Ось которойкак всегда перпендикулярна перемещению Г,-Р . Концы полюсных наконечни 5 . 13497и 10 находятся в отделении по отношению к противоположным концам полюсньк наконечников 3 и 7, направляющиесредства, образованные пластиной 27,соединяют оба ярма 13 и 14,(не показано), которому может быть передано совместное перемещение ярм, 10,при этом якоря 5 и 6 и катушки 9и. 10 в данном случае неподвижны.Пластина 27 может быть, например,из латуни и скользить в щелях 28 и 29,выпдлненных между прилежащими краями 15каркасов 11 и 12 из пластмассы катушек 9 и 10.Пластина 27 может быть закрепленав отверстии ярма 13 или иметь вырез,заключающий в себе блок, образованный элементами 21.1 и 21.2 и постоянным магнитом 22.Пластина 27 может быть замененадвумя колоннами, проходящими по обеим сторонам катушек 9 и 10. 25Таким образом, в варианте выполнения, изображенном на фиг. 2, ярма 13, 14 подвижны, имеют малуюинерцию по отношению к двум якорями 5, которые неподвижны, что является целесообразным из-за быстроты срабатывания электромагнита.Эту инерцию еще можно было бы снизить путем уменьшения длины ярма 13и выгиба один к другому концов полюс- З 5ных наконечников 3 и 7, что одновременно увеличило бы поверхности воздушного зазора.Каркасы 11 и 12 катушек 9 и 10могли бы в этом случае легко быть 40наформованы на якоря 1 и 5 в условиях, позволяющих точно установить положение поверхностей зазора,Габариты по высоте в направленииперемещения электромагнита, изображенного на фиг. 2, невелики, принимая во внимание то, что катушки 9и 10 размещены напротиводна другойпараллельно этому перемещению.Кроме того, направляющие средствадопускают незначительную непараллельность ярм. Таким образом получаютполное закрытие воздущных зазоров даже в случае, когда положение полюсныхнаконечников не очень строгое. 55На фиг. 3 якорь 1 был повернут на90 по его оси и бып выполнен разрезьна уровне полюсного наконечника 3.Якорь 5 остается без изменения, ноков 4 и 8 уже не выгнуты под прямым углом, а выгиб этих наконечников, так же как и выгиб деталей 3, 7; 13 и 14, позволяет иметь параллельныесилы для различных зон зазора. Это расположение требует более дорогих инструментов, чем для предшествующих случаев, но оно позволяет иметь кольцевую траекторию потока, длина которо 10 го меньше, чем при прямоугольной или квадратной траектории, Кроме того, постоянные магниты находятся ближе к воздушным зазорам.Таким же образом можно также преоб 15 разовать расположение Фиг, 4 для того, чтобы с каждой стороны оси катушки траектория потока в плоскости фигуры была круговой с общей центральной частью. Таким образом получают 20 траекторию в Форме горизонтальной восьмерки, которая из-за симметрии пс оси катушки дает объем в Форме тороида, внутренняя часть которого занята катушкой. Таким образом получают 25 структуру, уменьшающую до минимума траектории потока в железе и тока в меди.Согласно изобретению ярма 14, 21 (Фиг, 2) могут иметь крылья, выгнутые 30 на 90 О причем магнит в данном случае 22 расположен между этими крыльями для того, чтобы расположение воздушных зазоров не зависело от толщины магнита 22 и от выгиба элемента 18.Воздушные зазоры, описанные в вышеприведенных примерах, относятся к зазорам типа с постоянной поверхностью и переменным расстоянием между поверхностями. Не выходя за пределы изобретения, можно получить воздушный зазор с переменной поверхностью с постоянным расстоянием между поверхностями, например в случае осуществления согласно Фиг. 1, выровнив конец 15 45 ярма 13 немного ниже уровня направляющей пластины 19 и сблизив соответствующие концы иолюсных наконечников 3 и 4. акие воздушные зазоры менее эФФективны, чем зазоры, описанные с учетом трения и опасности неполного замыкания. формула изобретения551. Электромагнит, содержащий ярма,первый якорь и катушку, охватывающуючасть магнитной цепи, при этом первыйякорь снабжен постоянным магнитом с двумя полюсными наконечниками, концыодного из указанных полюсных наконечников отогнуты в сторону другого полюсного наконечника так, что междуполюсными наконечниками образованыдва воздушных зазора, в которые введены хонды ярм так, что каждый из указанных зазоров разделен на два воздушных зазора, причем в каждой указанной паре воздушных зазоров магнит-ные силы направлены встречно и перпендикулярно главной оси постоянного магнита, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что,- с целью улучшения эксплуатационных характеристик, он снабжен вторымякорем с постоянным магнитом, причемякоря и постоянные магниты выполненыидентичной Формы, якоря расположеныпараллельно, причем каждое ярмо вве-.дено в зазоры, один из которых расположен у одного якоря, а другой - удругого; и указанные ярма расположены друг напротив друга так, что якоря и ярма образуют последовательнуюмагнитную цепь2. Электромагнит по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что он снабжендополнительной катушкой, а якоря иярма образуют по крайней мере один,прямоугольник, причем катушки расположены на противоположных сторонах указанного прямоугольника.3. Электромагнит ио и. 2 о т л ич а ю щ и й с я тем, что катушки расположены на якорях,4. Электромагни." ио п. 3, .о т л ич а ю щ и й с я тем, что по меньшеймере одно ярмо состоит из двух частей, а постоянный магнит установленмежду концами этих двух частей дляобеспечения воэможности работы с одним стабильным положением.5. Электромагнит по и. 3 или 4,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что онснабжен направляющим средством, закрепленным на ярмах и установленнымнезависимо по отношению к якорям ик катушкам, причем это направляющеесредство предназначено для соединенияс внешним устройством, которому передается перемещение указанных ярем.б. Электромагнит по пп. 3 - 5,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что каркасы катушек выполнены из пластмассыи соответственно наформованы на якоря.7; Электромагнит по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что он,. содержит третий, центральный, якорь, ири10 9 1349706этом первый и второй якоря расположе- якоря направлена к центральному якорю ны симметрично центральной оси указан- и только первый якорь снабжен катушного якоря, а магнитная цепь состоит кой для создания электромагнита в Аориз двух прямоугольников с одной об- ме горшка.щей ветвью.)8. Электромагнит по п. 7, о т л и. Электромагнит по п, 3 о т л ич а ю щ и й с я тем, что центральный ч а ю щ и й с я тем, что катушки, якорь снабжен катушкой. постоянные магниты и полюсные нако 9. Электромагнит по и. 1, о т л и.- 10 нечники, а также ярма выгнуты в виде ч а ю щ и й с я тем, что второй якорь дуг, концентричных центральной оси выгнут в виде дуги концентрично цент- электромагнита, для увеличения круральному якорю, магнитная ось второго тизны характеристики потока..Долини аж 697рственного козобретеций иа, Ж, Рауш Зака 4/ ая на дприятие, г,Ужгород, ул.Проектная,роизподственно-полиграФическ 5 Ти ВНИИПИ Госуд по делам 1 1 ЗО 33 р Мос