RO129746A2 - Electromagnet în construcţie hibridă, cu bobină de excitaţie şi magnet permanent - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un electromagnet în construcţie hibridă, cu bobină de excitaţie şi magnet permanent. Electromagnetul conform invenţiei este realizat din oţel electrotehnic masiv, şi este alcătuit dintr-un plonjor () cilindric, ghidat pe partea fixă de două lagăre () nemagnetice, montate pe nişte flanşe () feromagnetice care închid la capete un jug () cilindric, între flanşe fiind intercalată o flanşă () feromagnetică intermediară, care presează un magnet () permanent toroidal de flanşa () inferioară, şi o bobină () de excitaţie de flanşa () superioară. Atunci când bobina () de excitaţie este alimentată cu tensiune continuă, aceasta generează un câmp magnetic ale cărui linii de flux magnetic, de acelaşi sens cu liniile de flux magnetic ale magnetului () permanent toroidal, străbat circuitul alcătuit din flanşa () superioară, jugul () cilindric, flanşa () inferioară, plonjorul () şi întrefierul (), şi pun în mişcare de translaţie plonjorul () cu o forţă Fpână când întrefierul () devine minim, moment în care se anulează curentul prin bobina () de excitaţie, menţinerea în poziţia închis a electromagnetului realizându-se cu ajutorul magnetului () permanent toroidal cu orientare axială, ale cărui linii de flux magnetic generat traversează traseul alcătuit din flanşa () intermediară, plonjor (), flanşa () superioară, jugul () cilindric, flanşa () inferioară, şi care dezvoltă o forţă utilă mai mare decât forţa antagonistă.

Description

ELECTROMAGNET IN CONSTRUCȚIE HIBRIDA, CU BOBINA DE EXCITAȚIE SI MAGNET PERMANENT

Invenția se refera la un electromagnet in construcție hibrida, cu bobina de excitație si magnet permanent, cu aplicație in sistemul cinematic al echipamentelor electrice, in special al contactoarelor electromagnetice.

Se cunoaște un dispozitiv de acționare hibrid format dintr-un electromagnet clasic de curent continuu si un zăvor electromecanic,implementat pe un contactor electromagnetic, prezentat in figura 1. Modul de funcționare al dispozitivului este următorul: după excitarea bobinei electromagnetului principal 1 si atragerea armaturii mobile 2, sistemul este blocat in poziția închis a contactorului datorita pârghiei 3 ce executa o rotatie in sensul săgeții. In acest moment, alimentarea bobinei electromagnetului este întrerupta. Deblocarea sistemului cinematic si deschiderea contactorului,sub acțiunea resoartelor de deschidere se poate realiza fie mecanic apasand pe tija 4, fie electric prin excitarea bobinei zăvorului electromecanic 5 cu un impuls de curent.

Aceasta soluție are următoarele dezavantaje :

- reperele care sunt supuse solicitărilor de natura mecanica sunt confecționate din oteluri speciale tratate, pentru a evea o durata de funcționare cat mai mare;

- frecventa de conectare este mica;

- mecanism complicat, cu un număr de repere ridicat, necesita reglaje fine, fiabilitate redusa si costuri de fabricație ridicate.

Se mai cunoaște o soluție constructive de electromagnet de acționare electromecanica, dar prevăzut cu magnetul permanent pe organul mobil. Acesta este menținut in poziția închis datorita câmpului magnetic produs de magnetul permanent, ale cărui linii de flux magnetic se închid prin jugul magnetic, magnet si organul mobil.

Aceasta soluție prezintă următoarele dezavantaje :

- magnetul permanent este plasat pe organul mobil, organ care atunci când executa mișcarea de translație este supus solicitărilor de natura mecanica , cum sunt ciocnirile si vibrațiile, solicitări care reduc durata de viata a magnetului permanent, implicit a a electromagnetului;

- forma constructiva este dificil de realizat, cu un jug magnetic compus din mai multe repere, fiecare asamblate intre ele cu diferite tipuri de organe de asamblare, cu rata de apariție a intrefierurilor tehnologice ridicata, intrefieruri nedorite care conduc la creșterea reluctantei magnetice,respectiv la scăderea fluxului magnetic util din circuitul neomogen, respectiv la reducerea forței dezvoltate de electromagnet la intrefier minim.

Problema tehnica pe care o rezolva invenția consta in realizarea unui dispozitiv electromagnetic capabil sa efectueze un număr ridicat de manevre mecanice, cu o frecventa de conectare mare , sa dezvolte o forța de menținere in poziția închis mare, prin reducerea intrefierurilor tehnologice si a fluxului de scăpări, inscriindu-se intr-un volum cat mai compact, fiabil si cu un cost de fabricație redus.

Electromagnetul in construcție hibrida, cu bobina de excitație si magnet permanent, conform invenției înlătură dezavantajele menționate prin aceea ca este alcătuit dintr-un electromagnet de curent continuu, realizat din otel electrotehnic masiv al cărui organ mobil este un plonjor cilindric, ghidat pe partea fixa cu ajutorul a doua lagare nemagnetice montate pe flansele feromagnetice ce închid un jug cilindric la capete, in interiorul carora este intercalata o flansa feromagnetica intermediara ce presează magnetul permanent toroidal de flansa inferioara si bobina de excitație de flansa superioara; atunci când bobina de excitație este alimentata cu tensiunea continua U_c, aceasta generează un câmp magnetic ale cărui linii de flux magnetic ⁽I>be strabat circuitul feromagnetic flansa superioara-jug cilindric-flansa inferioara-plonjor-intrefierul δ si pun in mișcare de translație plonjorul cu o forța Fo pana când intrefierul δ devine minim , moment in care se anuleaza curentul prin bobina de excitație, menținerea in poziția închis a electromagnetului realizandu-se cu ajutorul

C\-2 Ο 1 3 Ο Ο 1 7 7 · ’ ⁸ 412- 2013 magnetului permanent toroidal cu orientare axiala , ale cărui linii de flux magnetic Φ_ηιρ generat urmeaza traseul flansa intermediara -plonjor -flansa superioara -jug cilindric - flansa inferioara, care dezvolta o forța utila Fu mai mare decât forța antagonista Fa permanenta .

Invenția prezintă următoarele avantaje:

- constuctia axisimetrica a electromagnetului si utilizarea unui singur magnet permanent de forma toroidala, plasat in interiorul electromagnetului, pe partea fixa, conduc la obținerea unui câmp magnetic echilibrat in tot circuitul magnetic, la micșorarea fluxului de scăpări, la reducerea intrefierurilor părăsite, la reducerea solicitărilor mecanice , implicit la creșterea duratei de viata mecanica;

- bobina electromagnetului este excitata print-un impuls de curent de scurta durata ;

- dezvolta o forța de mentire in poziția închis mare comparativ cu dimensiuniule de gabarit reduse datorita reducerii intrefierurilor tehnologice părăsite si a fluxului de scăpări;

- un număr redus de repere, o tehnologie de fabricație simpla, implicit un cost redus;

In continuare se da exemplu de realizare a invenției in legătură cu fig. 2, 3 si 4 care reprezintă :

- fig.2 -electromagnetul in construcție hibrida, conform invenției in poziția deschis si distribuția liniilor de flux magnetic Φπ_ε generate de câmpul magnetic produs de bobina de excitație;

- fig. 3-electromagnetul in construcție hibrida, conform invenției in poziția închis si distribuția liniilor de flux magnetic Φ_ιγιρ generate de câmpul magnetic produs de magnetul permanent toroidal;

- fig. 4- electromagnetul in construcție hibrida, conform invenției in poziția de tranziție, de la închis la deschis, si distribuția liniilor de flux magnetic generate de câmpul magnetic produs de bobina de excitație Φπ_ε si de magnetul permanent toroidal Φ_ιηρ;

Conform invenției electromagnetul in construcție hibrida, fig.2 ,3 si 4, este realizat dintr-un circuit magnetic din otel electrotehnic masiv al cărui organ mobil este un plonjor cilindric 1, ghidat pe partea fixa de doua lagare nemagnetice 2 si 3, montate pe flansele feromagnetice 4 si 5 ce închid un jug cilindric 6 la capete, in interiorul carora este intercalata o flansa feromagnetica intermediara 7, ce presează magnetul permanent toroidal 8 de flansa inferioara 5 si bobina de excitație 9 de flansa superioara 4. Atunci când bobina de excitație 9 este alimentata cu tensiunea continua U_c, la bornele 10, aceasta generează un câmp magnetic Obe de același sens cu liniile de câmp ®_mp, ale magnetului permanent toroidal 8 si care, conform fig.2, strabat circuitul feromagnetic, flansa superioara 4 -jug cilindric 6-flansa inferioara 5-plonjor 1-intrefierurul δ si pun in mișcare de translație plonjorul 1 cu o forța Fo>Fu pana când intrefierul δ devine minim , moment in care se anuleaza curentul prin bobina de excitație 9. Menținerea in poziția închis a electromagnetului se realizează cu ajutorul magnetului permanent toroidal 8 cu orientare axiala , ale cărui linii de flux magnetic Φ,_ηρ generat, conform fig.3, urmeaza traseul flansa intermediara 7-plonjor 1 -flansa superioara 4 -jug cilindric 6 - flansa inferioara 5, care datorita intrefierurilor minime si a fluxului de scăpări redus dezvolta o forța utila Fu mai mare decât forța antagonista Fa .Deschiderea electromagnetului , conform fig.4, se face prin injectarea unui impuls de curent bobinei de excitație 9,de sens opus celui de la închidere (-U_c), care conduce la generarea unui câmp magnetic ale cărui linii de flux magnetic Φκ_ε sunt de sens opus liniilor de flux magnetic Φ_ηιρ generat de magnetul permanent toroidal 8 ce strabat circuitul feromagnetic flansa superioara 4 -jug cilindric 6-flansa inferioara 5-plonjor 1-intrefierul δ si dau naștere unei forte de respingere F_R care are același sens cu forța antagonista F_A ,a cărei rezultanta are valoarea mai mare decât forța utila Fu, moment in care este pus in mișcare plonjorul 1 pana când intrefierul δ devine maxim , intrefier limitat in partea inferioara de opritorul nemagnetic 11.

Claims (1)

1. REVENDICARE

   Electromagnet in construcție hibrida, cu bobina de excitație si magnet permanent, caracterizat prin aceea ca este alcătuit dintr-un electromagnet de curent continuu, realizat din otel electrotehnic masiv al cărui organ mobil este un plonjor cilindric (1), ghidat pe partea fixa de doua lagare nemagnetice (2),(3) montate pe flansele feromagnetice (4),(5) ce închid un jug cilindric (6) la capete, in interiorul carora este intercalata o flansa feromagnetica intermediara (7) ce presează magnetul permanent toroidal (8) de flansa inferioara (5) si bobina de excitație (9) de flansa superioara (4) iar atunci când bobina de excitație (9) este alimentata cu tensiunea continua U_c la bornele (10), aceasta generează un câmp magnetic ale cărui linii de flux magnetic <I>be. de același sens cu liniile de flux magnetic Φ_πιρ ale magnetului permanent toroidal· (8), strabat circuitul feromagnetic flansa superioara (4)-jug cilindric (6)-flansa inferioara (5)-plonjor (1 )-intrefierul δ si pun in mișcare de translație plonjorul (1) cu o forța Fo>Fa pana când intrefierul δ devine minim , moment in care se anuleaza curentul prin bobina de excitație (9), menținerea in poziția închis a electromagnetului realizandu-se cu ajutorul magnetului permanent toroidal (8) cu orientare axiala , ale cărui linii de flux magnetic Φ_πιρ urmeaza traseul flansa intermediara (7) -plonjor (1) -flansa superioara (4) -jug cilindric (6) - flansa inferioara (5) si dezvolta o forța utila Fu mai mare decât forța antagonista F_A.