RU2040057C1

RU2040057C1 - Forward-stroke electromagnet

Info

Publication number: RU2040057C1
Authority: RU
Inventors: А.В. Бажин; В.В. Назаренко; Л.Г. Левин
Original assignee: Научно-исследовательский институт электронных приборов
Priority date: 1992-05-26
Filing date: 1992-05-26
Publication date: 1995-07-20

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: forward-stroke electromagnet has case 1 accommodating two coils 4,6 and armature 5. Plates 2 split into three parts along longitudinal axis are placed in flanges 3 symmetrically in respect to transverse symmetry plane of armature 5. Plates 2 are mounted so that middle strips have unidirectional sag. Ends of armature 5 are attached to centers of these strips. On side of sag of plates 2 there is adjusting nut 9 with compression spring 8 placed inside it to actuate armature. EFFECT: improved design. 4 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к коммутационным аппаратам, и может быть использовано для работы в условиях вибрации. The invention relates to electrical engineering, in particular to switching devices, and can be used to work in vibration.

Известны электромагнитный коммутатор [1] прямоходный электромагнит [2] электромагнит [3]
Однако в этих устройствах недостаточно высокое быстродействие, кроме того, при наличии вибрации и действующих от нее инерционных сил создаются предпосылки для снижения долговечности и надежности работы устройства.Known electromagnetic switch [1] forward electromagnetic [2] electromagnet [3]
However, in these devices the speed is not high enough, in addition, in the presence of vibration and the inertial forces acting from it, prerequisites are created to reduce the durability and reliability of the device.

По технической сущности ближе к заявляемому электромагнитный вибратор [4] содержащий полый корпус магнитопровод, внутри которого размещены две катушки и якорь, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно них. Упругие элементы расположены симметрично и закреплены на противоположных сторонах корпуса. Концы якоря жестко закреплены в центре упругих элементов. In technical essence, closer to the claimed electromagnetic vibrator [4] containing a hollow body magnetic circuit, inside which are placed two coils and an armature mounted with the possibility of reciprocating movement relative to them. The elastic elements are symmetrically mounted on opposite sides of the housing. The ends of the anchor are rigidly fixed in the center of the elastic elements.

При подаче напряжения на одну из катушек якорь перемещается в одну из сторон. При перемещении якоря упругие элементы приводятся в напряженное состояние. При снятии напряжения с катушки упругие элементы возвращаются в исходное состояние. Для быстродействия перемещения якоря в противоположное положение подается напряжение на другую катушку. When voltage is applied to one of the coils, the armature moves to one side. When moving the anchor, the elastic elements are brought into a state of stress. When stress is removed from the coil, the elastic elements return to their original state. To speed the movement of the armature in the opposite position, voltage is applied to another coil.

Однако в данном вибраторе быстродействие недостаточно высокое, так как при использовании его в коммутационных аппаратах для обеспечения якорю движения необходимо преодолевать усилие деформации пластин, которое возникает в процессе работы. Кроме того, быстродействие вибратора снижается за счет веса якоря. Ток потребления этого вибратора велик, так как для обеспечения движения якорю требуется мощный электромагнит. However, in this vibrator, the speed is not high enough, since when used in switching devices to ensure the movement armature, it is necessary to overcome the plate deformation force that occurs during operation. In addition, the speed of the vibrator is reduced due to the weight of the armature. The current consumption of this vibrator is large, since a powerful electromagnet is required to ensure the movement of the armature.

Задача изобретения разработать коммутационное устройство, обеспечивающее надежное быстродействие работы в повышенных вибрационных и ударных условиях работы. The objective of the invention is to develop a switching device that provides reliable performance in high vibration and shock conditions.

Сущность изобретения заключается в том, что в прямоходовой электромагнит, содержащий корпус, внутри которого размещены две катушки и якорь, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно катушек, упругие элементы, закрепленные симметрично на противоположных сторонах корпуса, причем концы якоря жестко закреплены на упругих элементах, введены пружина сжатия и регулировочная гайка с глухим продольным отверстием, при этом в гайке установлен конец якоря с возможностью перемещения, гайка резьбой связана с фланцем, выполненным на корпусе, пружина сжатия размещена между гайкой и упором, упор выполнен на якоре, упругие элементы выполнены в виде пластин с двумя параллельными продольными прорезями и установлены так, что средние полосы пластин прогнуты в сторону гайки с пружиной сжатия, концы якоря жестко закреплены в середине средних полос. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый электромагнит отличается от прототипа совокупностью конструктивных элементов, находящихся во взаимосвязи друг с другом, взаимным их расположением. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого электромагнита критерию изобретения "новизна". The essence of the invention lies in the fact that in a linear electromagnet containing a housing, inside of which there are two coils and an armature mounted with the possibility of reciprocating movement relative to the coils, elastic elements are mounted symmetrically on opposite sides of the housing, and the ends of the armature are rigidly fixed on the elastic elements , a compression spring and an adjusting nut with a blind longitudinal hole are introduced, while the end of the armature is movable in the nut, the nut is threadedly connected to a flange made on the housing, the compression spring is placed between the nut and the stop, the emphasis is made on the anchor, the elastic elements are made in the form of plates with two parallel longitudinal slots and are installed so that the middle strips of the plates are bent towards the nut with a compression spring, the ends of the armature are rigidly fixed in the middle of the middle bands. Comparative analysis with the prototype shows that the inventive electromagnet differs from the prototype in the totality of structural elements that are interconnected with each other, their relative location. This allows us to conclude that the claimed electromagnet meets the criteria of the invention of "novelty."

За счет предложенного размещения и крепления якоря исключаются возможный перекос якоря при виброударах и соответственно потери усилия от трения и боковых перемещений, т.е. улучшается вибрационная и ударная стойкость электромагнита, или повышается надежность его работы. Due to the proposed placement and fastening of the anchor, possible distortion of the armature during vibration impacts and, accordingly, loss of force from friction and lateral movements, i.e. the vibration and shock resistance of the electromagnet improves, or its reliability increases.

Для повышения быстродействия работы электромагнита вес якоря и усилие деформации плоских пружин скомпенсировано усилием пружины сжатия. Для этого за счет конструктивного решения выбирают рабочий диапазон, в котором упругий элемент (плоская пружина) обладает нелинейной характеристикой, т.е. работает как триггер, быстродействие электромагнита очень высокое, а потребляемая мощность снижена. To increase the speed of operation of the electromagnet, the weight of the armature and the deformation force of the flat springs are compensated by the force of the compression spring. To do this, due to the constructive solution, a working range is selected in which the elastic element (flat spring) has a non-linear characteristic, i.e. works as a trigger, the speed of the electromagnet is very high, and the power consumption is reduced.

На основании изложенного считают, что в данном электромагните использованы нетрадиционные методы решения поставленной задачи, т.е. изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень". Based on the foregoing, it is believed that in this electromagnet non-traditional methods of solving the problem, i.e. the invention meets the criterion of "inventive step".

На фиг. 1 изображен прямоходовый электромагнит, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 график зависимости усилия пружин сжатия от ее деформации; на фиг.4 график зависимости суммарного усилия деформации плоских пружин и веса якоря от деформации пружины сжатия, где Р_с усилие пружины сжатия, Р_д усилие плоских пружин, Р_я вес якоря, Δ деформация пружины сжатия, Δ₁, Δ₂ участок деформации пружины сжатия, на котором усилие пружины сжатия уравновновешено усилием деформации плоских пластин минус вес якоря.In FIG. 1 shows a linear electromagnet, a longitudinal section; in FIG. 2 section aa in figure 1; figure 3 is a graph of the dependence of the efforts of the compression springs from its deformation; figure 4 is a graph of the total strain force of the flat springs and the weight of the armature on the deformation of the compression spring, where P _{with the} force of the compression spring, P _{d the} force of the flat springs, P _{I the} weight of the armature, Δ deformation of the compression spring, Δ ₁ , Δ ₂ section of the spring deformation compression, in which the force of the compression spring is balanced by the deformation force of the flat plates minus the weight of the armature.

Электромагнит содержит корпус 1, упругие элементы (плоская пружина 2), фланцы 3, электромагнитные катушки 4, 6. якорь 5, оси 7, пружину 8 сжатия, регулировочную гайку 9 с глухим продольным отверстием, упоры 10, фланцы 11, шток 12. The electromagnet contains a housing 1, elastic elements (flat spring 2), flanges 3, electromagnetic coils 4, 6. anchor 5, axis 7, compression spring 8, adjusting nut 9 with a blind longitudinal hole, stops 10, flanges 11, rod 12.

Внутри корпуса 1 размещены две катушки 4, 6 и якорь 5, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно катушек. Симметрично якорю 5 относительно поперечной плоскости симметрии выполнены фланцы 3. Во фланцах установлены упоры 10, пластины 2 и оси 7. Пластины разрезаны на три полоски вдоль их продольной оси. Торцы пластин зафиксированы осями 7. В боковых полосках для центровки предусмотрены установочные отверстия, и боковые полоски серединами опираются на упоры 10. К серединам средних полос пружин 2 жестко крепятся концы якоря 5. Со стороны прогиба плоских пружин на фланцы 11 установлена регулировочная гайка 9 с глухим продольным отверстием. Внутри гайки 9 установлена пружина 8 сжатия, которая одним концом упирается в упор в виде буртика на штоке 12, а другим концом в регулировочную гайку 9. Гайка 9 резьбой соединена с фланцем 11, выполненным на корпусе 1. Inside the housing 1 there are two coils 4, 6 and an anchor 5 mounted with the possibility of reciprocating movement relative to the coils. Symmetrically to the anchor 5 with respect to the transverse plane of symmetry, flanges 3 are made. The stops 10, plates 2 and axles 7 are installed in the flanges. The plates are cut into three strips along their longitudinal axis. The ends of the plates are fixed by the axes 7. Installation holes are provided in the side strips for alignment, and the side strips are supported by the midpoints on the stops 10. The ends of the armature 5 are fixed to the middle of the middle strips of the springs 2. From the deflection side of the flat springs, an adjusting nut 9 is installed on the flanges 11 with a blind longitudinal hole. Inside the nut 9, a compression spring 8 is installed, which at one end abuts against the shoulder in the form of a shoulder on the rod 12, and the other end into the adjusting nut 9. The nut 9 is threadedly connected to the flange 11 made on the housing 1.

Прямоходовый электромагнит работает следующим образом. The linear electromagnet operates as follows.

В исходном состоянии при отключенном питании усилие от деформации плоской пружины Р_д направлено в сторону пружины 8 сжатия и противодействует весу якоря 5 (фиг.4). Регулировочной гайкой 9, деформируя пружину 8 сжатия, добиваются установки якоря в нулевое состояние, т.е. такое состояние, когда усилие пружины сжатия и веса якоря уравновешивается противодействием усилия Р_д от пластины 2 (на фиг.4 точка Р_раб). Плоская пружина 2 установлена так, что ее средняя часть прогнута, т. е. пружина 2 находится в неустойчивом напряженном состоянии в диапазоне Δ₁,Δ₂ и обладает нелинейной характеристикой, приведенной на фиг.3. Диапазон Δ₁,Δ₂, в котором пружина 2 обладает нелинейной характеристикой, выбирают из условия обеспечения требуемой длительности хода якоря. Зависит этот участок от материала, из которого выполнены пружина и якорь величиной прогиба полосок. Для выбора рабочей точки, т.е. такой точки, в которой пружина находится в неустойчивом состоянии, при этом из системы исключен вес якоря, пользуются регулировочной гайкой 9, пружиной 8 сжатия, гайками, которыми крепится якорь к пластине. Таким образом, в предлагаемом электромагните за счет конструктивного решения плоская пружина 2 работает как триггер.In the initial state, when the power is off, the force from the deformation of the flat spring P _{d is} directed towards the compression spring 8 and counteracts the weight of the armature 5 (Fig. 4). Using the adjusting nut 9, deforming the compression spring 8, the armature is set to zero, i.e. such a state when the force of the compression spring and the weight of the armature is balanced by counteracting the force P _d from the plate 2 (in Fig. 4, the point P is a _slave ). The flat spring 2 is installed so that its middle part is bent, that is, the spring 2 is in an unstable stress state in the range Δ ₁ , Δ ₂ and has a nonlinear characteristic shown in Fig.3. The range Δ ₁ , Δ ₂ , in which the spring 2 has a nonlinear characteristic, is selected from the condition of ensuring the required duration of the armature travel. This section depends on the material from which the spring and the anchor are made by the magnitude of the deflection of the strips. To select the operating point, i.e. the point at which the spring is in an unstable state, while the weight of the anchor is excluded from the system, use the adjusting nut 9, compression spring 8, nuts that secure the anchor to the plate. Thus, in the proposed electromagnet due to the design solution, the flat spring 2 works as a trigger.

При подаче напряжения на одну катушку электромагнита якорь перемещается в одну из сторон, при этом средние полоски пластин 2, к которым жестко прикреплен якорь, прогибаются в одну сторону. После снятия напряжения с катушки под действием упругой силы плоских пружин якорь 5 возвращается в исходное состояние. Для того, чтобы якорь вернулся быстрее в исходное состояние, т.е. совершил обратное движение, включена вторая катушка. When voltage is applied to one coil of the electromagnet, the armature moves to one side, while the middle strips of the plates 2, to which the armature is rigidly attached, bend in one direction. After removing the voltage from the coil under the action of the elastic force of the flat springs, the armature 5 returns to its original state. In order for the anchor to return faster to its original state, i.e. made a reverse movement, the second coil is turned on.

От электромагнита кроме высокого быстродействия требуется устойчивость при вибрационных и ударных нагрузках, возникающих от работы текстильного станка. Кроме того, ход якоря, который определяется диапазоном настройки Δ₁, Δ₂, должен быть фиксированным по длине и без перекоса, что достигается использование двух плоских пружин. Использование триггерного эффекта снижает ток потребления электромагнита, что немаловажно, так как на накопитель и тормоз нити наложены определенные требования по перегреву для обеспечения нормальной работы обслуживающего персонала при длительной непрерывной работе.From the electromagnet, in addition to high speed, stability is required under vibration and shock loads arising from the operation of a textile machine. In addition, the stroke of the armature, which is determined by the adjustment range Δ ₁ , Δ ₂ , must be fixed in length and without skew, which is achieved by using two flat springs. The use of the trigger effect reduces the current consumption of the electromagnet, which is important, since the drive and the brake of the thread have certain requirements for overheating to ensure the normal operation of staff during long-term continuous operation.

Claims

A DIRECT ELECTROMAGNET containing a housing inside of which two coils and an armature mounted with the possibility of reciprocating movement relative to the coils, elastic elements mounted symmetrically on opposite sides of the body, the ends of the armature are rigidly mounted on elastic elements, characterized in that it is additionally equipped with a spring compression and an adjusting nut with a blind longitudinal hole in which the end of the armature is mounted with the possibility of movement, the nut is threadedly connected to the flange, made On the housing, the compression spring is placed between the nut and the stop made at the anchor, and the elastic elements are made in the form of plates with two parallel longitudinal slots and are installed so that the middle strips of the plates are bent towards the nut with the compression spring, while the ends of the armature are rigidly fixed in the middle of the middle bands.