RU2167462C1 - Позиционный электромагнит - Google Patents
Позиционный электромагнит Download PDFInfo
- Publication number
- RU2167462C1 RU2167462C1 RU99123382/09A RU99123382A RU2167462C1 RU 2167462 C1 RU2167462 C1 RU 2167462C1 RU 99123382/09 A RU99123382/09 A RU 99123382/09A RU 99123382 A RU99123382 A RU 99123382A RU 2167462 C1 RU2167462 C1 RU 2167462C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- armature
- electromagnet
- magnetic
- permanent
- poles
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
Изобретение относится к автоматике, гидравлике и может применяться в качестве преобразователя электрического управляющего сигнала в механический момент, зависящий от угла поворота выходного вала. Позиционный электромагнит содержит поворотный якорь с валом из немагнитного материала, статор, включающий два двухполюсных магнитопровода, неподвижную обмотку управления. Между магнитопроводами установлены два одинаковых постоянных магнита возбуждения длиной 0,5 lм каждый из закритического материала сплава неодим-железо-бор. Полюса якоря и полюса магнитопроводов образуют между собой постоянный радиальный воздушный зазор, при этом каждый полюс якоря взаимодействует с двумя полюсами обоих магнитопроводов. Суммарная длина постоянных магнитов возбуждения lм установлена в соответствии с соотношением, lм>3Sм/G, где Sм - площадь поперечного сечения постоянного магнита, G - суммарная геометрическая проводимость воздушных зазоров. Технический результат заключается в увеличении механического момента электромагнита. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области автоматики, гидравлики и может применяться в качестве преобразователя электрического управляющего сигнала в механический момент, зависящий от угла поворота выходного вала.
Известны электромагниты, содержащие двухполюсный поворотный якорь из магнитомягкого материала, обмотку управления, источник магнитодвижущей силы, в качестве которого используется обмотка возбуждения или постоянные магниты [1] , статор, включающий два механически соединенных и магнитоизолированных двухполюсных магнитопровода.
Недостатками электромагнитов с обмотками возбуждения в качестве источника магнитодвижущей силы является зависимость от источника электрической энергии и ее качества, а также постоянная необходимость потребления электроэнергии при отсутствии управляющего сигнала.
Близкими к предлагаемому являются электромагниты, содержащие двухполюсный поворотный якорь из магнитомягкого материала, статор, включающий два механически соединенных и магнитоизолированных двухполюсных магнитопровода, при этом каждый полюс якоря установлен с возможностью взаимодействия с двумя полюсами обоих магнитопроводов при постоянном радиальном воздушном зазоре между ними, постоянный магнит возбуждения и обмотку управления, при этом магнитные цепи возбуждения и управления взаимно перпендикулярны относительно якоря.
Недостатком электромагнита с постоянным магнитом возбуждения является большой момент инерции якоря, т.к. постоянный магнит установлен на якоре, или сложность и низкая надежность конструкции вследствие наличия торсиона для создания восстанавливающего момента, устанавливающего якорь в нейтральное положение при отсутствии тока управления.
Наиболее близким к предлагаемому является электромагнит, содержащий двухполюсный поворотный якорь из магнитомягкого материала, обмотку управления охватывающую якорь, статор, включающий два механически соединенных и магнитоизолированных двухполюсных магнитопровода и постоянный магнит возбуждения из закритического материала, например из сплава неодим-железо-бор, между ними, при этом каждый полюс якоря установлен с возможностью взаимодействия с двумя полюсами обоих магнитопроводов при постоянном радиальном воздушном зазоре между ними [2].
Недостатком является практически отсутствие у электромагнита восстанавливающего механического момента, что ограничивает область применения.
Предлагаемое изобретение направлено на расширение области применения за счет создания у электромагнита восстанавливающего механического момента путем насыщения магнитной цепи возбуждения электромагнита.
Это достигается тем, что в электромагните, содержащем двухполюсный поворотный якорь из магнитомягкого материала, обмотку управления, охватывающую якорь, статор, включающий два механически соединенных и магнитоизолированных двухполюсных магнитопровода и постоянный магнит возбуждения из закритического материала, например из сплава неодим-железо-бор, между ними, при этом каждый полюс якоря установлен с возможностью взаимодействия с двумя полюсами обоих магнитопроводов при постоянном радиальном воздушном зазоре между ними, длина постоянного магнита lм определяется соотношением
где Sм - площадь поперечного сечения постоянного магнита;
G - суммарная геометрическая проводимость воздушных зазоров,
а также тем, что вал якоря выполнен из немагнитного материала.
где Sм - площадь поперечного сечения постоянного магнита;
G - суммарная геометрическая проводимость воздушных зазоров,
а также тем, что вал якоря выполнен из немагнитного материала.
Для случая, когда имеются только рабочие радиальные воздушные зазоры, геометрическая проводимость G определяется выражением
где R - радиус якоря;
α0 - максимальный угол поворота якоря от нейтрального положения;
l - длина якоря;
δ - радиальный воздушный зазор между полюсами якоря и магнитопровода статора.
где R - радиус якоря;
α0 - максимальный угол поворота якоря от нейтрального положения;
l - длина якоря;
δ - радиальный воздушный зазор между полюсами якоря и магнитопровода статора.
Такое выполнение предлагаемого изобретения позволяет создать в электромагните дополнительную по сравнению с прототипом зависимость между развиваемым механическим моментом и угловым положением якоря, создать так называемый восстанавливающий механический момент, магнитную пружину и, следовательно, расширить область применения электромагнита.
При этом выполнение длины постоянного магнита lм в соответствии с соотношением
обеспечивает получение технического результата - создание в электромагните дополнительной, по сравнению с прототипом, зависимости между развиваемым механическим моментом и угловым положением якоря (так называемого восстанавливающего механического момента магнитной пружины) во всех случаях, выполнение же вала якоря из немагнитного материала может быть использовано в частных случаях, когда требуется более высокая чувствительность электромагнита.
обеспечивает получение технического результата - создание в электромагните дополнительной, по сравнению с прототипом, зависимости между развиваемым механическим моментом и угловым положением якоря (так называемого восстанавливающего механического момента магнитной пружины) во всех случаях, выполнение же вала якоря из немагнитного материала может быть использовано в частных случаях, когда требуется более высокая чувствительность электромагнита.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена примерная конструкция электромагнита, на фиг. 2 - конструктивная схема магнитной цепи электромагнита.
Конструктивно позиционный электромагнит содержит двухполюсный поворотный якорь 1 из электротехнической стали с валом 2 из немагнитного сплава 36НХТЮ на шарикоподшипниках 3 и 4. Якорь охвачен неподвижной обмоткой управления 5, состоящей из двух катушек, закрепленных в статоре, включающем два механически соединенных и магнитоизолированных латунью 6 двухполюсных магнитопровода 7 и 8. Между магнитопроводами 7 и 8 с помощью сердечника 9 из электротехнической стадии установлены два одинаковых постоянных магнита возбуждения 10, 11 длиной 0,5 lм каждый из закритического материала - сплава неодим-железо-бор. Полюса якоря 1 и полюса магнитопроводов 7 и 8 выполнены в виде концентрических цилиндрических поверхностей и образуют между собой постоянный радиальный воздушный зазор, при этом каждый полюс якоря в рабочей зоне углов поворота взаимодействует с двумя полюсами обоих магнитопроводов.
Суммарная длина обоих постоянных магнитов 10, 11 выполнена с обеспечением соотношения
Постоянные магниты возбуждения 10, 11 создают магнитный поток возбуждения Фв, который проходит через воздушные зазоры последовательно между полюсами магнитопроводов 7, 8 и якоря 1 поперек якоря в одном направлении, определяемом расположением полюсов постоянных магнитов возбуждения 10, 11 (N и S).
Постоянные магниты возбуждения 10, 11 создают магнитный поток возбуждения Фв, который проходит через воздушные зазоры последовательно между полюсами магнитопроводов 7, 8 и якоря 1 поперек якоря в одном направлении, определяемом расположением полюсов постоянных магнитов возбуждения 10, 11 (N и S).
Магнитодвижущая сила постоянных магнитов возбуждения 10, 11 прямо пропорциональна суммарной длине магнитов lм и выбранная в соответствии с вышеприведенным соотношением создает в воздушных зазорах между полюсами якоря 1 и магнитопроводов 7, 8 магнитную энергию, величина которой зависит от углового положения якоря относительно нейтрального положения. Эта магнитная энергия создает на якоре 1 механический момент, зависящий от углового положения якоря относительно нейтрального положения (восстанавливающий момент, магнитную пружину) в соответствии с выражением
MЭМ1= K1α,
где MЭМ1 - механический момент электромагнита;
K1 - постоянный коэффициент пропорциональности, зависящий от конструктивных размеров отдельных элементов электромагнита и параметров постоянных магнитов;
α - угол отклонения якоря от нейтрального положения.
MЭМ1= K1α,
где MЭМ1 - механический момент электромагнита;
K1 - постоянный коэффициент пропорциональности, зависящий от конструктивных размеров отдельных элементов электромагнита и параметров постоянных магнитов;
α - угол отклонения якоря от нейтрального положения.
Этот восстанавливающий момент существует в электромагните постоянно, независимо от наличия питания в электрической сети, и как пружина держит якорь 1 в устойчивом нейтральном положении: при отклонении якоря на положительный угол (+α) возникает отрицательный восстанавливающий момент в сторону, противоположную углу отклонения, при отклонении на отрицательный угол (-α) - возникает положительный восстанавливающий момент, опять же противоположный углу отклонения. При α = 0 момента на валу не существует.
При подаче на обмотку управления 5 постоянного тока полярности, определяемой управляющим сигналом, в электромагните создается управляющий мaгнитный поток Фу, который проходит через воздушные зазоры последовательно между полюсами якоря 1 и магнитопроводов 7 и 8 вдоль якоря 1 в направлении, определяемом направлением потока в обмотке управления 5, например в направлении, указанном на чертеже.
Магнитный поток управления Фу в воздушных зазорах между полюсами якоря и магнитопроводов статора суммируется с магнитным потоком возбуждения Фв: в одних зазорах происходит увеличение магнитного потока, в других уменьшение. На якорь действует механический момент, величина которого пропорциональна току в обмотке управления 5, а направление зависит от направления этого тока (для направления магнитных потоков, показанных на чертеже, направление - по часовой стрелке) в соответствии с выражением
MЭМ2 = K2I,
где MЭМ2 - механический момент электромагнита;
K2 - коэффициент пропорциональности, зависящий от конструктивных параметров, в том числе и параметров постоянных магнитов;
I - ток в обмотке управления.
MЭМ2 = K2I,
где MЭМ2 - механический момент электромагнита;
K2 - коэффициент пропорциональности, зависящий от конструктивных параметров, в том числе и параметров постоянных магнитов;
I - ток в обмотке управления.
Якорь 1 начинает поворачиваться, но начинает возрастать и восстанавливающий момент, препятствующий повороту. При достижении равенства восстанавливающего момента моменту от тока управления, якорь останавливается - возникает новое устойчивое положение якоря 1, новая его позиция.
Таким образом на якоре электромагнита создается суммарный механический момент
MЭМ = MЭМ1 + MЭМ2
или
M = -K1 α + K2I
зависящий от углового положения якоря.
MЭМ = MЭМ1 + MЭМ2
или
M = -K1 α + K2I
зависящий от углового положения якоря.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
1. Райзен В.З. "Электромагнитные малогабаритные реле", Энергоатомиздат, 1986.
1. Райзен В.З. "Электромагнитные малогабаритные реле", Энергоатомиздат, 1986.
2. "Моментный электромагнит", свидетельство на ПМ N 646, ПМПО N 7, 1995.
Claims (3)
1. Позиционный электромагнит, содержащий двухполюсный поворотный якорь из магнитомягкого материала, обмотку управления, охватывающую якорь, статор, включающий два механически соединенных и магнитоизолированных двухполюсных магнитопровода и постоянный магнит возбуждения из закритического материала между ними, при этом каждый полюс якоря установлен с возможностью взаимодействия с двумя полюсами обоих магнитопроводов при постоянном радиальном воздушном зазоре между ними, отличающийся тем, что длина постоянного магнита определяется соотношением
lм > 3 Sм/G,
где lм - длина постоянного магнита;
Sм - площадь поперечного сечения постоянного магнита;
G - суммарная геометрическая проводимость воздушных зазоров.
lм > 3 Sм/G,
где lм - длина постоянного магнита;
Sм - площадь поперечного сечения постоянного магнита;
G - суммарная геометрическая проводимость воздушных зазоров.
2. Позиционный электромагнит по п.1, отличающийся тем, что вал якоря выполнен из немагнитного материала.
3. Позиционный электромагнит по п.1, отличающийся тем, что в качестве закритического материала применен сплав неодим-железо-бор.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99123382/09A RU2167462C1 (ru) | 1999-11-03 | 1999-11-03 | Позиционный электромагнит |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99123382/09A RU2167462C1 (ru) | 1999-11-03 | 1999-11-03 | Позиционный электромагнит |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2167462C1 true RU2167462C1 (ru) | 2001-05-20 |
Family
ID=20226661
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99123382/09A RU2167462C1 (ru) | 1999-11-03 | 1999-11-03 | Позиционный электромагнит |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2167462C1 (ru) |
-
1999
- 1999-11-03 RU RU99123382/09A patent/RU2167462C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ГОРДОН А.В., СЛИВИНСКАЯ А.Г. Поляризованные электромагниты. - М. - Л.: Энергия, 1964, с.25-25, рис.1-22, с.22, 23, с.108. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7535145B2 (en) | Axial air gap-type electric motor | |
CA2131336C (en) | Magnetic rotating apparatus | |
US4517483A (en) | Permanent magnet rotor with saturable flux bridges | |
CA1213636A (en) | Limited angle torque motor with magnetic centering and stops | |
US4499407A (en) | Brushless DC motor assembly with improved stator pole | |
JPS61180019A (ja) | 磁気軸受 | |
US4268095A (en) | Magnetic bearing | |
CN1307373C (zh) | 一种低功耗永磁偏置混合径向磁轴承 | |
US3249780A (en) | D. c. motor with permanent magnet stator | |
JPH0135592B2 (ru) | ||
JPS61180562A (ja) | 制限角度トルクモ−タ | |
JPH0126271B2 (ru) | ||
RU2167462C1 (ru) | Позиционный электромагнит | |
GB1461397A (en) | Electromagnetic rotary actuators | |
CN110546858B (zh) | 永磁体偏置系统和方法 | |
US4908592A (en) | Electromagnetic actuating device | |
RU13445U1 (ru) | Позиционный электромагнит | |
GB2287134A (en) | Magnetic reluctance motor | |
CN219041597U (zh) | 一种定子永磁式双励磁磁阻角度电机 | |
RU11385U1 (ru) | Моментный электромагнит | |
RU2441310C1 (ru) | Моментный двигатель | |
CN109217594B (zh) | 一种12/10无轴承永磁偏置开关磁阻电机 | |
SU836732A1 (ru) | Магнитоэлектрический преобразователь | |
SU748702A1 (ru) | Электродвигатель | |
JPH0336949A (ja) | 偏平型ブラシレスdcモータ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20031104 |