HU196009B

HU196009B - Proportional electromagnet

Info

Publication number: HU196009B
Application number: HU404084A
Authority: HU
Inventors: Evgeny P Lipchansky; Petr Z Gutsevich
Original assignee: Vni I Pk I Promy Gidroprivodov
Priority date: 1983-11-21
Filing date: 1984-10-31
Publication date: 1988-08-29
Also published as: SU1207318A1; HUT36607A

Abstract

A találmány tárgya proporcionális elektromágnes, amelynek külső vasfoglalatban (1) elrendezett gerjesztőtekercse (2),' nem-mágneses hüvelye és a gerjesztőtekercs (2) belsejében elrendezett mágnesteste van, amelynek telíthető forromágneses mellékkörrel rendelkező rögzített pólusa és lengelyiránybon eltolhatóan elrendezeti hengeres mozgórésze (4) van, ahol a nem-mágneses hüvely a mozgórészt (4, a gerjesztőlekercstől (2) és a külső vasfoglalattól (1) hermetikusan elválasztja. A találmány lényege, hogy a mozgórész (4) rögzített pólus felé néző homlokfolületébe trapézprofilú gyűrűs horony (11) van bevágva, aminek révén a telíthető ferromégricBos mellékkor a inozgórészen (4) két öbzszelevöből, a gyűrűs horony (11) külső oldalfelülete, és a mozgórósz (4) külső hengerfelülete közötti, a mozgórész (4) homlokfelületélól távolodva növekvő keresztmetszetű összetevőből, és a gyűrűe horony (11) másik oldalfelülete és a mozgórész (4) homlokfelülete által meghatározott öBszotevőből épül fel. 5 1 b 2 c a 4 3 78 10' 13 ,1 Á 196009 -1-The present invention relates to a proportional electromagnet having an excitation coil (2), a non-magnetic sleeve (2) arranged inside an outer ferrule (1) and a magnet body disposed within the excitation coil (2), having a fixed pole with a resilient magneto-magnetic circuit and a cylindrical moving part (4) disposed in the oscillation direction. wherein the non-magnetic sleeve separates the moving part (4, hermetically from the excitation coil (2) and the outer iron socket (1). The invention is based on a trapezoidal ring groove (11) in the forehead face of the moving part (4) facing the fixed pole. cut, through which the saturable ferrite pasteBos adjunct on the inoculum (4) from two bay winders, the outer side surface of the annular groove (11), and the outer cylindrical surface of the movable groove (4) away from the front surface of the moving part (4), and the ring groove (11) another it is composed of a beater defined by the surface of the body and the front surface of the moving part (4). 5 1 b 2 c a 4 3 78 10 '13, 1 Á 196009 -1-

Description

Λ találmány tárgya proporcionális elektromágnes, amely különösen arányos szabályozású (P-szabályzású) hidroau torna tikai építőelemek, például úlszelepek, fojtószelepek, áramlásszabályozók, valamint biztonsági és nyomáscsökkentő szelepek fő szabályzólagjakénl alkalmazható. Az ilyen építőelemek használatosak gépek és berendezések, például számjegyvezérlésű prések és más berendezések arányos (proporcionális) szabályozórendszereiben.The present invention relates to a proportional electromagnet which can be used as the main control member for proportionally controlled (P-controlled) hydroelectric components such as float valves, throttle valves, flow regulators and safety and pressure relief valves. Such building blocks are used in proportional control systems for machinery and equipment, such as numerical control presses and other equipment.

Λ találmánnyal célunk olyan elektromágnes-elrendezés kialakítása, amelynek működési pontossága az elektromágneses erőhatás jelentősebb csökkenése nélkül növelhető.It is an object of the present invention to provide an electromagnetic arrangement whose operational accuracy can be increased without significantly reducing the electromagnetic force.

A kitűzött feladatot olyan proporcionális elektromágnes kialakításával oldottuk meg, amelynek külső vasfoglalatban elrendezett gerjoszlőlekercse, uem-mágneBes hüvelye és α gerjeszlőtokorcs belsejében elrendezett mágnoBtoste van, amelynek telíthető ferromágneses mellékkőrrel rendelkező rögzített pólusa és tengelyirányban eltolhatóan elrendezett hengeres mozgórésze van, ahol a nemmágneses hüvely a mozgórészt a gerjosztőtekercstől és a külső vasfoglalallől hermetikusan elválasztja. Az elektromágneshez rendelt erő-elmozdulás-jelleggörbe linearitésának javítása, és ezáltal a működési pontosság növelése céljából a találmány ezerint a mozgórész rögzített pólus felé néző homlokfelülelébon be vágott trapózprofilú gyűrűs hornyol képoztünk ki, aminek révén a telllhotő ferromágneses mellékkor a mozgórészen két összetevőből, a gyűrűe horony külső oldalfelüloto és a mozgórósz külső hengerfelülolo közötti, a mozgörész homlokfelületétől távolodva növekvő keresztmetszetű összetevőből, és a gyűrűs horony másik oldalfelülete és a mozgóréBZ homlokfelűlete által meghatározott összetevőből épül fel.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is solved by providing a proportional electromagnet having a lumbar spindle, a fixed pole having a rotating non-rotatable axis, a rotating pole with a saturable ferromagnetic sinusoidal, it is hermetically separated from the coil and the outer ferrule. In order to improve the linearity of the force-displacement curve assigned to the electromagnet, and thereby increase the operational accuracy, the invention has now been designed with a trapose-profile annular groove cut into a trapose-profile annular groove that cuts into a fixed pole consisting of a component of increasing cross-section between the outer side surface and the outer cylinder top of the movable cylinder, as defined by the other side surface of the annular groove and the front surface of the mobile bZ.

A találmányt a továbbiakban a rajz alapján ismertetjük. A rajzon azThe invention will now be described with reference to the drawing. In the drawing it is

1. ábrán a találmány szerinti proporcionális elektromágnes példakénti. kiviteli alakját tüntettük fel, hosszmetszetben; aFigure 1 illustrates an exemplary proportional electromagnet according to the invention. the embodiment is shown in longitudinal section; the

2. ábrán az 1. ábra részletét tüntettük fel nagyított léptékben; aFigure 2 is an enlarged detail of Figure 1; the

3. ábrán a találmány szerinti proporcionális elektromágnes példakénti eiő-elmozdulás- jelleggörbéjét ábrázoltuk.Fig. 3 shows an exemplary forward displacement curve of a proportional electromagnet according to the invention.

Amint az 1. ábrából kitűnik, a találmány szerinti proporcionális elektromágnes 1 külső vasfoglalatból, azon belül elrendezett 2 gerjeszlótekercsből, a 2 gorjesztólekercs belsejében elrendezeti, hermetikus 3 hüvellyel körülvett mágnestealből, a 3 hüvely belső terében axiális irányban mozgathatóén elrendezett hengeres 4 mozgórészkent kialakított mozgó pólusból és a 3 hüvelyhez kapcsolódó rögzített pólusból épül fel. A hermetikus 3 hüvely összehegesztelt a és b mágneses részekből es c nom-mágneses részből kialakítva. Λ hermetikus 3 hüvely b mágneses része hengeres 5 állórészre van rápréselve, amelylyel a rögzített pólust képezi. Λ b mágneses rész 4 mozgórészen túlnyúló része a rögzített pólus ferroinágneses mellékkörél képezi. Λ hermetikus 3 hüvely 1 külső vasfoglalatból kinyúló részén 7 tömítőgyűrűvel 6 lezárás vh i rögzítve.As shown in Figure 1, the proportional electromagnet according to the invention has a cylindrical movable axially movable from an outer ferrule housing 1, an excitation coil 2 arranged inside it, a magnetic plate surrounded by a hermetic sleeve 3, consisting of a fixed pole connected to the 3 sleeves. The hermetic sleeve 3 is welded together by magnetic portions a and b and c nom. The magnetic part b of the hermetic sleeve 3 is pressed onto a cylindrical stator 5, thereby forming a fixed pole. Része The part of the magnetic part extending beyond the 4 moving parts forms the ferro-magnetic extension of the fixed pole. Λ a sealing ring 6 is secured on the part of the hermetic sleeve 3 protruding from the outer iron socket 1 with a sealing ring 7.

Λ hermetikus 3 hüvely a és b mágneses részei, valamint c nem-mágneses réeze sík homlokfelülelekkel vannak kialakítva és előnyösen diffúziós vákuuinhegeszléssel vannak összekapcsolva. Λ részek összekapcsolásakor ily módon a mágneses és nem-mágneses anyagok egymásba hatolása kiküszöbölhető.The magnetic portions a and b of the hermetic sleeve 3 and the non-magnetic copper of c are formed with flat end faces and are preferably connected by diffusion vacuum welding. Akor In this way, the interpenetration of magnetic and non-magnetic materials can be eliminated when joining parts.

Λ hermetikus 3 hüvely 6 lezárás felé eső végén a 3 hüvely beleö felületében gyűrűs peremet képező bevágás van kiképezve, amelybe 8 hüvely fekszik be. A 8 hüvelynek a 4 mozgórésszel koaxiális centrikus furata van, amelybe a 4 mozgórészen és az 5 éllőrószen központosán átvezetett 9 vezotőtengely van rögzítetten ágyazva.At the end 6 of the hermetic sleeve 3 towards the closure 6, a circumferential flange is formed in the inlet surface of the sleeve 3 into which 8 sleeves are inserted. The sleeve 8 has a central bore coaxial with the movable member 4 into which a guide shaft 9 centrally guided through the movable member 4 and the leading edge 5 is embedded.

Λ 4 mozgórész a 3 hüvelyben hézaggul van elrendezve. A 4 mozgórész axiális irányú elmozdulásában a 8 és 10 hüvelyek segítségével van megvezetve.Mozg 4 moving parts in the sleeve 3 are arranged in a gap. The moving part 4 is guided in axial displacement by means of the sleeves 8 and 10.

Λ 4 mozgórész 5 állórész felé néző hoinlokfolületébe 11 gyűrűs horony van bevágva. Λ il gyűrűs horony Lrapézprofillal van kiképezve. Amint a 2. ábrából kitűnik, a 11 gyűrűs horonynak A jelű külső kúpfelülete van, amely a 4 mozgórész CT jelű hengerfelületével <£ hegyesszöget zár be.H An annular groove 11 is incised in the web portion of the moving part 4 facing the stator 5. Λ il ring groove is made of lappet profile. As shown in Fig. 2, the annular groove 11 has an outer cone surface A, which forms an acute angle <? With the CT surface of the moving part 4.

A 11 gyűrűs horony a 4 mozgórészben két telíthető ferroinágneses mcllékkörl hoz létre. Λ változó keresztmetszetű első forromágneses kört a 4 mozgórésznek a 11 gyűrűs horony és n (jj hengerfelület közötti része képezi. Λ második ferroinágneses kört a 4 nozgórész 11 gyűrűs horony által körülvett B homlokfelűlete határozza meg.The annular groove 11 creates two saturable ferro-magnetic circles in the moving part 4. The first magnetic field of variable cross-section is formed by the portion of the moving part 4 between the annular groove 11 and the cylindrical surface n (jj). The second ferro-magnetic circuit is defined by the front surface B surrounded by the annular groove 11.

Λ 4 mozgórész első ferroinágneses körének kereszlinelszete a 4 mozgórész B homlokfelülelétől távolodva növekszik.Ker The cross-section of the first ferro-magnetic circle of the 4 motors increases with distance from the front face B of the 4 motors.

A 4 mozgórész homlokfelületének 12 gyűrűs pereme van, amelyel n 11 gyűrűe horony Λ küpfelülete és a 4 mozgórész külső hengerfelülete határol.The end face of the movable member 4 has an annular rim 12 defined by the groove Λ of the ring n 11 and the outer cylindrical surface of the movable member 4.

Λ 11 gyűrűs horony álla, körülvett B homlokfclülel és a 12 gyűrűs perem előnyösen egy síkba esik. A 11 gyűrűs, horony állal körülvett B homlokfelület d étmérőjét célszerű kísérletileg meghatározni. Ily módon adott nagyságú elektromágneshez a legelőnyösebb arányossági tényező érhető el.The annular groove 11 has a jaw surrounded by a front face B and the annular rim 12 is preferably flush. It is convenient to experimentally determine the diameter d of the end face B surrounded by the annular groove 11. In this way, for the electromagnet of a given size, the most advantageous proportional factor is obtained.

Az 5 állórész ée a 4 inozgóréez között nem-mágneses anyagból készült 13 távtartó tárcsa van elrendezve.A spacer disc 13 made of non-magnetic material is disposed between the stator 5 and the inozoer 4.

Λ hermetikus 3 hüvely 14 hengeres tere, amelyben a 4 mozgórész van elrendezve, az 1 külső vasfoglalattól és a 2 gerjesztőtekercstól a hermetikusan hegesztett 3 hüvely által légmentesen van elválasztva. A 3 hüvely jobboldali végződése a 6 lezárás és a 7 tönii3 lögyűrű révén ugyancsak tömi tollon van lezárva.The cylindrical space 14 of the hermetic sleeve 3 in which the moving part 4 is arranged is separated from the outer iron housing 1 and the excitation coil 2 by the hermetically welded sleeve 3. The right end of the sleeve 3 is also closed on the pen by means of the closure 6 and the sling ring 7.

Λ proporcionális elektromágnes javasolt megoldásánál diffúziós hegesztési csak a 3 hüvely a és b mágneses és c nom-mógnoses részeinek sík hoinlokfelületek mentén történő összeillesztéséhez alkalmazunk. A diffúziós hegesztéshez ugyanie sz illesztendő felületek tömítolt kontaktusa szükséges, aini eík folületek illesztése e Be tón gyártástechnológiáikig lónyogoson egyszerűbben érhotő el, mint például kúpos felületeknél.In the proposed solution of proportional electromagnets, diffusion welding is used only to join the magnetic and c nommnognostic portions a and b of the sleeve 3 along planar hoop surfaces. Diffusion welding requires the sealed contact of the same surfaces to be joined, and the sole fitting of these beads to their fabrication techniques is more easily achieved by horse-riding than, for example, with conical surfaces.

A 3 hüvely egymáshoz hogeBztendő sík hoinlokfelülotei az általánosan elterjedt berendezésekkel, költséges speciális eszközök alkalmazása nélkül előállíthatok. Kúpoe felületek diffúziós hegesztése azonban ilyen speciális berendezésok alkalmazásét tenné szükségessé.The flat hooks of the 3-sleeve to be joined to one another can be produced with commonly used equipment without the use of expensive special tools. However, diffusion welding of cone surfaces would require the use of such special equipment.

A találnia ny szerinti elektromágnes a következőképpen működik:The electromagnet according to the invention works as follows:

A 2 gerjesztőtekorceen áramot vezetünk át, aminek hatására az 5 állórész a 4 mozgórészt maga felé húzza. A létrejött erőhatás n 2 gerjesztőlekercBben folyó áram erősségével arányos, és a 4 mozgórész elmozdulási munkatartományán belül változatlan srainérték mellett a 3 ábra szerinti 15 jelleggörbének megfelelően változik, aini a 4 mozgórész hóinlokoldalén a 11 gyűrűs horony által képezett két ferromágnesos niellékkörnek köszönhetőén jön létre.A current is applied to the excitation cortex 2, whereby the stator 5 pulls the moving part 4 towards itself. The force produced is proportional to the current flowing in the excitation coil n 2 and varies with the constant srain value within the displacement range of the moving part 4 as shown by the characteristic curve 15 in Fig. 3 due to the two ferromagnetic circles formed by the annular groove 11.

A 4 mozgórósz inunkalökelének kezdetén az oleklromágnos állal fejlesztendő erőt lényogében a változó keresztmetszetű ferromágneses mellék kór és a rögzített pólus ferromágnoses inetlékkörének kölcsönhatása határozza meg, míg a 4 forgórész másik forromágnesos mellék köre az elektromágnes erejére alig gyakorol hatást.At the onset of the inoculum of the rotator 4, the force to be developed by the olecromagnetic jaw is essentially determined by the interaction of the variable cross-sectional ferromagnetic auxiliary disease with the fixed pole ferromagnetic inferior circuit, while the other rotor 4

Ahogy a 4 mozgórész az 5 állórósz felé közeledik, a 4 mozgórósz változó keresztmetszetű ferromágneses mellékköre és a rögzített pólus ferromágneses mellékköre fokozatosan telítődik, ugyanakkor- az elektromágnes hűzóereje csak kis mértékben változik, mivel az 5 állórész homlokfelülnie a 4 mozgórósz 11 gyűrűs horony által körülvett ferromégneBOE mellékkörévcl lép kölcsönhatásba (15 jelű jelleggörbe). Az elektromágnes húzóereje tehát a 4 mozgórósz elmozdulási tartományán belül lényegesen nem csökken.As the moving member 4 approaches the stator 5, the ferromagnetic sub-loop of the variable cross-section 4 and the ferromagnetic sub-loop of the fixed pole gradually saturate, however, the driving force of the electromagnet will change only slightly as the stator 5 interactions in the sub-circle (characteristic curve 15). Thus, the pulling force of the electromagnet within the displacement range of the mobile rod 4 is not substantially reduced.

Λ proporcionális elektromágnes javasolt felépítése lehetővé teszi az erő-ót-jelleggörbe d átmérő alkslinus változtatása utján történő optimalizálását a 4 mozgórósz 5 állórészhez közeli helyzetében is.The proposed design of a proportional electromagnet allows for the optimization of the force-to-voltage curve by changing the diameter alkslin, even in the position of the mobile 4 near the stator 5.

Az optimális d átmérőnél nagyobb élmé5 ró választása esetén a 4 mozgórósz B homlokfelülete és az 5 állórész K hoinlokfelületek közötti kölcsönhatás a 4 mozgórósz muukalökotének végén erősödik, aminek következtében u jelleggörbe linoarilása romlik, és az eleklromáguoH állal szabályozott berendozé6 működési stabilitása csökken (16, jelű jelleggörbe).By choosing an optimum diameter greater than d, the interaction between the front face B of the movable 4 and the holding surfaces K of the stator 5 is enhanced at the end of the mucosal rock of the movable 4, resulting in a loss of linearity u and a reduced stability of the electro ).

Az optimális d átmérőnél kisebb átmérő választása esetén a 13 óh K hoinlokfelületek kölcsönhatása o 4 mozgórósz iiiunkalöketériek vége felé csökken, ezáltal az elektromágnes húzóereje a 4 mozgórész uiunkalökclénck tartományén belül ugyancsak csökken, aminek következtében a hidraulikus berendezés árainfűggő szabályozásának érzékenysége romlik (1.7 jelű jelleggörbe).Choosing a diameter smaller than the optimum diameter d reduces the interaction of the 13h K halo surfaces o toward the end of the mobile rocker stroke, thereby also decreasing the tensile force of the electromagnet within the mobile rocker stroke range 4, resulting in a price-dependent control of the hydraulic system.

A találmány lehetővé teszi tehát a proporcionális elektromágnes optimális jelleggörbéjének meg valósi ló sál, ezáltal a szabó25 lyozó elem üzemi stabilitásának növelését és az áramfűggó szabályozás érzékenységének javítását.The invention thus enables to achieve the optimum characteristic of a proportional electromagnet, thereby increasing the operational stability of the control element and improving the sensitivity of the current dependent control.

Claims

Proportional electromagnet having an exciter tungsten tungsten, a non-magnetic sleeve and an outer magnet socket arranged inside an outer iron housing, having a saturable ferromagnetic extension circle having a rotating non-rotating pole and a rotating nose

It separates 40 sleeve n movers from the excitation coil and the outer iron housing, characterized in that a trapezoidal profile annular groove (11) is terminated in the front face (B) of the movable member (4) towards the fixed pole; 4) two components, between the outer side surface of the annular groove (11) and the outer cylinder surface (δ ”) of the movable part (4), from the retaining surface (B) of the movable part (4)

50 is formed of a component defined by the other side surface of the annular groove (11) and the front surface (B) of the movable part (4).