RO129746B1

RO129746B1 - Electromagnet în construcţie hibridă, cu bobină de excitaţie şi magnet permanent

Info

Publication number: RO129746B1
Application number: RO201300177A
Authority: RO
Inventors: Alexandru Radulian
Original assignee: Icpe S A
Priority date: 2013-02-26
Filing date: 2013-02-26
Publication date: 2019-11-29
Also published as: RO129746A2

Description

Invenția se referă la un electromagnet în construcție hibridă, cu bobină de excitație și magnet permanent, cu aplicație în sistemul cinematic al echipamentelor electrice, în special al contactoarelor electromagnetice.

Se cunoaște un dispozitiv de acționare hibrid, format dintr-un electromagnet clasic de curent continuu și un zăvor electromecanic, implementat pe un contactor electromagnetic, prezentat în fig. 1. Modul de funcționare al dispozitivului este următorul: după excitarea bobinei electromagnetului principal 1 și atragerea armăturii mobile 2, sistemul este blocat în poziția închis a contactorului datorită pârghiei 3 ce execută o rotație în sensul săgeții. în acest moment, alimentarea bobinei electromagnetului este întreruptă. Deblocarea sistemului cinematic și deschiderea contactorului, sub acțiunea resoartelor de deschidere, se poate realiza fie mecanic, apăsând pe tija 4, fie electric, prin excitarea bobinei zăvorului electromecanic 5 cu un impuls de curent.

Această soluție are următoarele dezavantaje:

- reperele care sunt supuse solicitărilor de natură mecanică sunt confecționate din oțeluri speciale tratate, pentru a avea o durată de funcționare cât mai mare;

- frecvența de conectare este mică;

- mecanism complicat, cu un număr de repere ridicat, necesită reglaje fine, fiabilitate redusă și costuri de fabricație ridicate.

Se mai cunoaște o soluție constructivă de electromagnet de acționare electromecanică, dar prevăzut cu magnetul permanent pe organul mobil. Acesta este menținut în poziția închis datorită câmpului magnetic produs de magnetul permanent, ale cărui linii de flux magnetic se închid prin jugul magnetic, magnet și organul mobil.

Această soluție prezintă următoarele dezavantaje:

- magnetul permanent este plasat pe organul mobil, organ care atunci când execută mișcarea de translație este supus solicitărilor de natură mecanică, cum sunt ciocnirile și vibrațiile, solicitări care reduc durata de viață a magnetului permanent, implicit a electromagnetului;

- forma constructivă este dificil de realizat, cu un jug magnetic compus din mai multe repere, fiecare asamblate între ele cu diferite tipuri de organe de asamblare, cu rata de apariție a întrefierurilor tehnologice ridicată, întrefieruri nedorite care conduc la creșterea reluctanței magnetice, la scăderea fluxului magnetic util din circuitul neomogen, respectiv la reducerea forței dezvoltate de electromagnet la întrefier minim.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în îmbunătățirea performanțelor de acționare a unui electromagnet utilizat în construcția contactoarelor electromagnetice.

Această problemă tehnică se rezolvă printr-un electromagnet în construcție hibridă, cu bobină de excitație și magnet permanent alcătuit dintr-o armătură fixă realizată din oțel electrotehnic, în interiorul căreia sunt amplasate un magnet permanent și o bobină de excitație, și un organ mobil caracterizat prin aceea că organul mobil este un plonjor cilindric, ghidat de două lagăre nemagnetice, montate pe două flanșe, superioară și inferioară, care închid la capete un jug cilindric, în interiorul cărora este intercalată o flanșă intermediară, feromagnetică, ce presează magnetul permanent, de tip toroidal și cu orientare axială, de flanșa inferioară, și flanșa superioară presează bobina de excitație, iar atunci când bobina de excitație este alimentată cu o tensiune continuă, generează un câmp magnetic ale cărui linii de flux magnetic, de același sens cu ale magnetului permanent, străbat circuitul feromagnetic alcătuit din flanșa superioară, jugul cilindric, flanșa inferioară, plonjorul cilindric și întrefierul δ, acest câmp magnetic acționând asupra plonjorului cilindric, îl deplasează liniar spre poziția închis a electromagnetului, până când întrefierul δ devine minim, astfel încât, la întreruperea alimentării bobinei de excitație, menținerea în poziția închis a electromagnetului este realizată de magnetul permanent, ale cărui linii de flux magnetic străbat circuitul feromagnetic alcătuit din flanșa intermediară, plonjorul cilindric, flanșa superioară, jugul cilindric, flanșa inferioară.

RO 129746 Β1

Avantajele conform invenției sunt următoarele: 1

- construcția axisimetrică a electromagnetului și utilizarea unui singur magnet permanent de formă toroidală, plasat în interiorul electromagnetului, pe partea fixă, conduc 3 la obținerea unui câmp magnetic echilibrat în tot circuitul magnetic, la micșorarea fluxului de scăpări, la reducerea întrefierurilor părăsite, la reducerea solicitărilor mecanice, implicit la 5 creșterea duratei de viață mecanică;

- bobina electromagnetului este excitată printr-un impuls de curent de scurtă durată; 7

- electromagnetul dezvoltă o forță de menținere în poziția închis mare comparativ cu dimensiunile de gabarit reduse datorită reducerii întrefierurilor tehnologice și a fluxului de 9 scăpări;

- un număr redus de repere, o tehnologie de fabricație simplă, implicit un cost redus. 11 în continuare, se dă exemplu de realizare a invenției în legătură cu fig. 2, 3 și 4 care reprezintă: 13

-fig. 2, electromagnetul în construcție hibridă, conform invenției în poziția deschis și distribuția liniilor de flux magnetic 4>_be generate de câmpul magnetic produs de bobina de 15 excitație;

- fig. 3, electromagnetul în construcție hibridă, conform invenției în poziția închis și 17 distribuția liniilor de flux magnetic 4>_mp generate de câmpul magnetic produs de magnetul permanent toroidal; 19

- fig. 4, electromagnetul în construcție hibridă, conform invenției în poziția de tranziție, de la închis la deschis, și distribuția liniilor de flux magnetic generate de câmpul magnetic 21 produs de bobina de excitație <D_be și de magnetul permanent toroidal <D_mp.

Electromagnetul conform invenției este capabil să efectueze un număr ridicat de 23 manevre mecanice, cu o frecvența de conectare mare, să dezvolte o forță de menținere în poziția închis mare, prin reducerea întrefierurilor tehnologice și a fluxului de scăpări, 25 înscriindu-se într-un volum cât mai compact, fiabil și cu un cost de fabricație redus.

Electromagnetul conform invenției, prezentat în fig. 2, 3 și 4, este realizat dintr-un 27 circuit magnetic din oțel electrotehnic masiv al cărui organ mobil este un plonjor 1 cilindric, ghidat pe partea fixă de două lagăre 2 și 3 nemagnetice, montate pe flanșele 4 și 5 29 feromagnetice superioară, respectiv inferioară, ce închid un jug 6 cilindric la capete, în interiorul cărora este intercalată o flanșă 7 feromagnetică intermediară, ce presează 31 magnetul 8 permanent toroidal de flanșa 5 inferioară și bobina 9 de excitație de flanșa 4 superioară. Atunci când bobina 9 de excitație este alimentată cu tensiunea continuă U_c, la 33 bornele 10, aceasta generează un câmp magnetic <D_be de același sens cu liniile de câmp <D_mp, ale magnetului 8 permanent toroidal și care, conform fig. 2, străbat circuitul feromagnetic, 35 flanșa 4 superioară, jug 6 cilindric, flanșa 5 inferioară, plonjor 1 cilindric, întrefierul δ, și pun în mișcare de translație plonjorul 1 cilindric cu o forța F_o > Fu până când întrefierul δ devine 37 minim, moment în care se anulează curentul prin bobina 9 de excitație. Menținerea în poziția închis a electromagnetului se realizează cu ajutorul magnetului 8 permanent toroidal cu 39 orientare axială, ale cărui linii de flux magnetic 4>_mp generat, conform fig. 3, urmează traseul flanșă 7 intermediară, plonjor 1 cilindric, flanșă 4 superioară, jug 6 cilindric, flanșă 5 41 inferioară, care, datorită întrefierurilor minime și a fluxului de scăpări redus, dezvoltă o forță utilă Fj mai mare decât forța antagonistă F_A. Deschiderea electromagnetului, conform fig. 4, 43 se face prin injectarea unui impuls de curent bobinei 9 de excitație, de sens opus celui de la închidere (U_c), care conduce la generarea unui câmp magnetic ale cărui linii de flux 45 magnetic 4>_be sunt de sens opus liniilor de flux magnetic 4>_mp generat de magnetul 8 permanent toroidal ce străbat circuitul feromagnetic flanșa 4 superioară, jugul 6 cilindric, 47 flanșa 5 inferioară, plonjorul 1 cilindric, întrefierul δ și dau naștere unei forțe de respingere F_r care are același sens cu forța antagonistă F_A, a cărei rezultantă are valoarea mai mare 49 decât foița utilă F_Uț moment în care este pus în mișcare plonjorul 1 cilindric până când întrefierul δ devine maxim, întrefier limitat în partea inferioară de opritorul 11 nemagnetic. 51

Claims

1 Revendicare

3 Electromagnetul în construcție hibridă, cu bobină de excitație și magnet permanent alcătuit din o armătură fixă realizată din oțel electrotehnic, în interiorul căreia sunt amplasate

5 un magnet (8) permanent, o bobină (9) de excitație și un organ mobil, caracterizat prin aceea că organul mobil este un plonjor (1) cilindric, ghidat de două lagăre (2 și 3),

7 nemagnetice montate pe două flanșe, superioară (4) și inferioară (5), care închid la capete un jug (6) cilindric, în interiorul cărora este intercalată o flanșă (7) intermediară,

9 feromagnetică ce presează magnetul (8) permanent, de tip toroidal și cu orientare axială, de flanșa (5) inferioară și flanșa (4) superioară presează bobina (9) de excitație, iar atunci când 11 bobina (9) de excitație este alimentată cu o tensiune continuă, generează un câmp magnetic ale cărui linii de flux magnetic, de același sens cu ale magnetului (5) permanent, străbat 13 circuitul feromagnetic alcătuit din flanșa (4) superioară, jugul (6) cilindric, flanșa (5) inferioară, plonjorul (1) cilindric și întrefierul (δ), acest câmp magnetic acționând asupra plonjorului (1) 15 cilindric, îl deplasează liniar spre poziția închis a electromagnetului, până când întrefierul (δ) devine minim, astfel încât, la întreruperea alimentării bobinei de excitație, menținerea în 17 poziția închis a electromagnetului este realizată de magnetul (8) permanent, ale cărui linii de flux magnetic străbat circuitul feromagnetic alcătuit din flanșa (7) intermediară, plonjorul (1) 19 cilindric, flanșa (4) superioară, jugul (6) cilindric, flanșa (5) inferioară.