RU112722U1

RU112722U1 - ELECTROMAGNETIC COMPRESSOR

Info

Publication number: RU112722U1
Application number: RU2011133626/06U
Authority: RU
Inventors: Владимир Юрьевич Нейман; Ольга Валерьевна Рогова
Priority date: 2011-08-10
Filing date: 2011-08-10
Publication date: 2012-01-20

Abstract

Полезная модель относится к компрессоростроению и может быть использована при создании электромагнитного компрессора с возвратно-поступательным движением поршней.The utility model relates to compressor engineering and can be used to create an electromagnetic compressor with reciprocating pistons.

Электромагнитный компрессор, содержащий расположенные в корпусе поршень со штоком, сердечник с полюсами, размещенными на них обмотками, подключенными к источнику переменного тока, и взаимодействующего с ними якоря, при этом по длине якоря образованы кольцевые выступы с шагом, равным шагу сопряженных по диаметру кольцевых выступов образованных на полюсах сердечника, причем якорь и полюса сердечника выполнены из отдельных пластин электротехнической стали.An electromagnetic compressor comprising a piston with a rod located in the housing, a core with poles placed on them by windings connected to an alternating current source, and an armature interacting with them, while annular protrusions are formed along the armature length with a step equal to the step of the annular protrusions mated in diameter formed at the poles of the core, and the anchor and the poles of the core are made of separate plates of electrical steel.

Предложенный компрессор позволяет повысить КПД компрессора с одновременном повышении технологичности изготовления. The proposed compressor allows to increase the efficiency of the compressor while increasing the manufacturability.

Description

Известен электромагнитный компрессор, содержащий корпус, неподвижную катушку, подвижный якорь прямоугольной формы, пружину, рабочий орган в виде поршней и цилиндров. (SU395615A1, 22.08.73). Недостатком электромагнитного компрессора с возвратно-поступательным движением поршня и соосным креплением его с подвижным якорем является отсутствие ограничения хода рабочего органа и регулировки его величины, а работа компрессора при переменных нагрузках может вызывать биение якоря о корпус компрессора, что снижает надежность конструкции в целом, а также относительно низкий КПД за счет повышенных потерь в стальных участках магнитопровода электромагнитного двигателя, выполненного из цельного материала.Known electromagnetic compressor containing a housing, a stationary coil, a movable rectangular anchor, a spring, a working body in the form of pistons and cylinders. (SU395615A1, 08/22/73). The disadvantage of an electromagnetic compressor with a reciprocating piston and its coaxial mounting with a movable armature is the lack of limitation of the stroke of the working body and the adjustment of its magnitude, and the compressor operation at variable loads can cause the armature to beat on the compressor body, which reduces the reliability of the design as a whole, and relatively low efficiency due to increased losses in the steel sections of the magnetic circuit of an electromagnetic motor made of solid material.

Частично эти недостатки устранены в конструкции электромагнитного компрессора содержащего корпус с размещенными в нем цилиндром с поршнем и электромагнитным приводом, выполненным в виде витого магнитопровода с силовой обмоткой и взаимодействующего с ней подпружиненного слоистого якоря, связанного с поршнем.(SU1267042A, 30.10.86. Несомненным достоинством электромагнитного компрессора с возвратно-поступательным движением рабочего органа является относительно высокий КПД за счет использования в конструкции ферромагнитной ленты, однако, сложность изготовления якоря в виде каркаса, заполненного ферромагнитной лентой, снижает технологичность изготовления компрессора.These drawbacks are partially eliminated in the design of an electromagnetic compressor containing a housing with a cylinder with a piston and an electromagnetic drive in it, made in the form of a twisted magnetic circuit with a power winding and a spring-loaded layered armature interacting with it, connected to the piston. (SU1267042A, 10.30.86. An undoubted advantage electromagnetic compressor with reciprocating movement of the working body is a relatively high efficiency due to the use of ferromagnetic tape in the design, however, awn manufacturing the armature as a frame filled with ferromagnetic ribbon, reduces the compressor manufacturing processability.

Наиболее близким к заявляемому компрессору (прототип) является электромагнитный мембранный компрессор содержащий расположенные в корпусе мембрану со штоком, сердечник с полюсами, размещенными на них обмотками, подключенными к источнику переменного тока, и якорь, выполненный в форме кольцевого элемента. (SU1000595A, 28.02.83). Принципиальное отличие конструкции прототипа от указанных выше состоит в том, что в прототипе двигатель компрессора работает за счет поперечного магнитного поля, что позволяет четко позиционировать рабочий орган и предотвращать соударение рабочего органа о детали корпуса компрессора. Однако подобный компрессор имеет сложный профиль якоря, выполненного в форме кольцевого элемента, что снижает технологичность его изготовления, и относительно невысокий КПД вследствие выполнения сердечника из цельного материала.Closest to the claimed compressor (prototype) is an electromagnetic membrane compressor containing a membrane located in the housing with a rod, a core with poles placed on them by windings connected to an AC source, and an armature made in the form of a ring element. (SU1000595A, 02.28.83). The fundamental difference between the design of the prototype and the above is that in the prototype the compressor engine operates due to the transverse magnetic field, which allows you to clearly position the working body and prevent the working body from colliding with the compressor body part. However, such a compressor has a complex profile of the armature, made in the form of an annular element, which reduces the manufacturability of its manufacture, and relatively low efficiency due to the core made of solid material.

Задачей предлагаемой полезной модели является повышение КПД компрессора с одновременным повышением технологичности изготовления.The objective of the proposed utility model is to increase the efficiency of the compressor while increasing the manufacturability.

Указанная задача и технический результат достигаются за счет того, что электромагнитный мембранный компрессор содержащий расположенные в корпусе мембрану со штоком, сердечник с полюсами, размещенными на них обмотками, подключенными к источнику переменного тока, и взаимодействующего с ним якоря, по длине якоря образованы кольцевые выступы с шагом, равным шагу сопряженных по диаметру кольцевых выступов образованных на полюсах сердечника, причем якорь и полюса сердечника выполнены из отдельных пластин электротехнической стали.This task and the technical result are achieved due to the fact that the electromagnetic membrane compressor containing a membrane with a rod located in the housing, a core with poles placed on them by windings connected to an alternating current source, and an armature interacting with it, ring protrusions are formed along the armature length with a step equal to the step of the diameter-conjugated annular protrusions formed at the poles of the core, and the anchor and the poles of the core are made of separate plates of electrical steel.

На Фиг.1 показана конструкция предлагаемого электромагнитного компрессора, на Фиг.2 его поперечный разрез.Figure 1 shows the design of the proposed electromagnetic compressor, figure 2 its cross section.

Электромагнитный компрессор (Фиг.1) содержит корпус 1, размещенные в нем цилиндр 2 с поршнем 3 и сердечник 4 с полюсами 5, 6 (Фиг.2), с размещенными на них обмотками 7, 8 и взаимодействующего с ними подпружиненного упругими элементами 9, 10 якоря 11, жестко связанного с помощью штока 12 с поршнем 3. Причем конструктивно рабочий орган компрессора может быть выполнен как в виде поршня, так и в виде мембраны. На Фиг.1 приведено выполнение рабочего органа в виде поршня.The electromagnetic compressor (FIG. 1) comprises a housing 1, a cylinder 2 with a piston 3 placed therein and a core 4 with poles 5, 6 (FIG. 2), with windings 7, 8 placed on them and spring-loaded elastic elements 9 interacting with them, 10 of the armature 11, rigidly connected by means of the rod 12 with the piston 3. Moreover, structurally, the working body of the compressor can be made both in the form of a piston, and in the form of a membrane. Figure 1 shows the implementation of the working body in the form of a piston.

Сердечник 1, набранный из пластин электротехнической стали, выполнен заодно с выступающими внутрь полюсами 5, 6. По всей длине полюсов выполнены кольцевые выступы с равным шагом т.Внутренняя часть полюсов 5, 6 сопряжена по диаметру с якорем 11, также набранным из пластин электротехнической стали, по всей длине которого выполнены ответные кольцевые выступы с шагом т, равным шагу кольцевых выступов на полюсах 5, 6.The core 1, composed of plates of electrical steel, is made at the same time with the poles 5, 6 protruding inward. Ring projections are made along the entire length of the poles with equal pitch t. The inside of the poles 5, 6 is mated in diameter with the armature 11, also drawn from plates of electrical steel , along the entire length of which the reciprocal annular protrusions are made with a step t equal to the pitch of the annular protrusions at the poles 5, 6.

Электромагнитный компрессор работает следующим образом.The electromagnetic compressor operates as follows.

В начальном состоянии (Фиг.1) якорь 11 расположен между полюсами 5, 6 таким образом, что его кольцевые выступы находятся на расстоянии равном половине длины ответных кольцевых выступов полюсов.In the initial state (Figure 1), the armature 11 is located between the poles 5, 6 so that its annular protrusions are at a distance equal to half the length of the mating annular protrusions of the poles.

При протекании переменного электрического тока по обмоткам 7, 8, подключенным к источнику переменного тока, в сердечнике 4, полюсах 5, 6 и якоре 11 замыкается переменный магнитный поток. Под действием электромагнитных сил, возникающих в кольцевых выступах, и сил упругости элементов 9, 10 якорь 11 совершает возвратно-поступательные движения относительно неподвижного статора 1. Вместе с ним перемещается и шток 12, вызывающий периодические колебания поршня 3, что обеспечивает процессы всасывания и нагнетания газа.When an alternating electric current flows through the windings 7, 8 connected to an alternating current source, an alternating magnetic flux is closed in the core 4, poles 5, 6 and the armature 11. Under the action of electromagnetic forces arising in the annular protrusions, and the elastic forces of the elements 9, 10, the armature 11 performs reciprocating motion relative to the fixed stator 1. Together with it, the rod 12 moves, causing periodic oscillations of the piston 3, which ensures the processes of gas suction and discharge .

Так как магнитный поток переменный, то при изменении потока и равенстве его нулю приложенная к якорю 11 электромагнитная сила также становиться равной нулю. За счет силы сжатия нижнего подпружиненного упругого элемента 10 якорь 11 возвращается в начальное состояние до прихода следующего импульса тока.Since the magnetic flux is variable, when the flux changes and it is equal to zero, the electromagnetic force applied to the armature 11 also becomes equal to zero. Due to the compression force of the lower spring-loaded elastic element 10, the armature 11 returns to its initial state before the arrival of the next current pulse.

Таким образом, в течение периода питающего тока, якорь совершает одно полное колебание, что при частоте источника 50 Гц соответствует 3000 колебаний в минуту.Изменение шага τ кольцевых выступов на якоре 11 и ответных кольцевых выступов на полюсах 5, 6 сердечника 4, позволяет изменять амплитуду колебаний.Thus, during the period of the supply current, the armature makes one complete oscillation, which at a source frequency of 50 Hz corresponds to 3000 vibrations per minute. Changing the pitch τ of the ring protrusions at the armature 11 and the response ring protrusions at the poles 5, 6 of the core 4, allows you to change the amplitude fluctuations.

Изменение соотношения размеров полюсных делений позволяет регулитровать величину хода рабочего органа компрессора.Changing the ratio of the size of the pole divisions allows you to adjust the stroke of the compressor working element.

Предполагается, что сердечник и якорь набраны из стальных пластин толщиной по размеру полюсных делений. Предлагаемое усовершенствование позволяет повысить КПД компрессора с одновременным повышением технологичности изготовления, вследствие снижения тепловых потерь от действия вихревых токов.It is assumed that the core and anchor are made of steel plates with a thickness of the size of the pole divisions. The proposed improvement allows to increase the efficiency of the compressor with a simultaneous increase in manufacturability, due to the reduction of heat loss from the action of eddy currents.

Claims

An electromagnetic compressor comprising a piston with a rod located in the housing, a core with poles placed on them by windings connected to an AC source and an armature interacting with them, characterized in that annular protrusions are formed along the armature length with a step equal to the annular diameter conjugate protrusions formed at the poles of the core, and the anchor and the poles of the core are made of separate plates of electrical steel.