RU2234789C2

RU2234789C2 - Reversible pulse-controlled electromagnetic drive

Info

Publication number: RU2234789C2
Application number: RU2001132284/09A
Authority: RU
Inventors: Л.С. Лобанова (RU); Л.С. Лобанова; Г.П. Мацупин (RU); Г.П. Мацупин; В.Я. Палий (RU); В.Я. Палий; В.В. Медведев (RU); В.В. Медведев
Priority date: 2001-11-28
Filing date: 2001-11-28
Publication date: 2004-08-20

Abstract

FIELD: electrical engineering; controlling electromagnetic valves, contactors, relays, and the like.

SUBSTANCE: electromagnet has one coil, two hollow stops accommodating two movable cores pulled away to their extreme positions by means of springs. Armature with rod passed through holes in movable cores is coupled with load. Throw-over spring is used for holding armature in one of working positions. Armature is pressed to one of cores in one of its extreme positions by means of throw-over spring and together with core, to rest. Other movable core is pulled away to its extreme position and resides inside second hollow stop so that loose armature end is attracted to second stop as soon as current pulse is applied to coil winding. Electromagnetic attraction force applied to second movable core is low and will increase with armature displacement. At certain position of armature spring changes direction of force action and starts acting cumulatively with armature-actuating electromagnetic force. Then electromagnetic force applied between armature butt-end and second movable core rises to value sufficient for attracting this movable core to armature thereby ceasing impact of electromagnetic force, and after that armature will move together with two movable cores up to rest.

EFFECT: reduced mass and size, simplified control circuit arrangement.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, а более конкретно к конструкции электромагнитных приводов.The invention relates to the field of electrical engineering, and more particularly to the design of electromagnetic drives.

Известен ряд конструкций электромагнитных приводов, срабатывающих при импульсном питании и удерживаемых в рабочем положении за счет встроенных постоянных магнитов, механических защелок, управляемых электромагнитами, и т.д. (Прижиалковский А.Л., Щучинский С.Х. Электромагнитные клапаны. - Л.: Машиностроение 1967, с. 103).A number of designs of electromagnetic drives are known that are triggered by pulse power and are held in position by built-in permanent magnets, mechanical latches controlled by electromagnets, etc. (Prizhialkovsky A.L., Schuchinsky S.Kh. Solenoid valves. - L.: Mechanical Engineering 1967, p. 103).

Такие приводы достаточно сложны как по конструкции, так и по схеме управления. В известном импульсном реверсивном электромагнитном приводе (патент США №4422060, 1983), имеющем спаренные электромагниты с двумя катушками, общий якорь со штоком и встроенным в якорь постоянным магнитом, который является фиксирующим элементом якоря в одном из его рабочих положений, реверсирование осуществляется за счет изменения направления тока в катушках.Such drives are quite complex both in design and in control scheme. In the known pulse reversible electromagnetic drive (US patent No. 4422060, 1983), having paired electromagnets with two coils, a common armature with a rod and a permanent magnet integrated into the armature, which is a fixing element of the armature in one of its operating positions, the reversal is carried out by changing current direction in coils.

Недостатком такой конструкции является наличие двух катушек и ее усложнение за счет наличия встроенного в якорь постоянного магнита.The disadvantage of this design is the presence of two coils and its complication due to the presence of a permanent magnet built into the anchor.

Задачей данного изобретения является упрощение конструкции, а также уменьшение массогабаритных показателей.The objective of the invention is to simplify the design, as well as reducing the overall dimensions.

Это достигается за счет того, что магнитная система импульсного реверсивного электромагнитного привода, содержащего якорь со штоком, связанным с нагрузкой, имеет одну катушку и два полых стопа, расположенных по обе стороны катушки с размещенными внутри них подвижными сердечниками, отжимаемыми пружинами в крайние положения так, что торцы подвижных сердечников шунтируются магнитно стопами от потока катушки, а торец якоря в одном из рабочих положений находится у торца одного из подвижных сердечников за счет фиксирующего элемента в виде перекидной пружины.This is achieved due to the fact that the magnetic system of a pulsed reversible electromagnetic drive containing an armature with a rod connected to the load has one coil and two hollow stops located on both sides of the coil with movable cores placed inside them, squeezed by springs to extreme positions so that the ends of the moving cores are magnetically shunted by the stops from the coil flow, and the end of the armature in one of the working positions is located at the end of one of the moving cores due to the fixing element in the form of a spring of spring.

Реверсирование привода осуществляется при очередной подачи импульса тока в катушку.The drive is reversed at the next supply of a current pulse to the coil.

Перекидная пружина привода относительно своего нейтрального положения (нулевое усилие на шток) может иметь как симметричную характеристику, так и несимметричную.The cross over spring of the drive relative to its neutral position (zero force on the rod) can have both a symmetrical characteristic and an asymmetric one.

Предложенный импульсный реверсивный электромагнитный привод может найти весьма широкое применение в различных устройствах: электромагнитных клапанах, контакторах, реле, различного рода переключателях и т.д., и т.п.The proposed pulsed reversible electromagnetic drive can find very wide application in various devices: electromagnetic valves, contactors, relays, various kinds of switches, etc., etc.

Сказанное поясняется чертежом, где показана предлагаемая конструкция электромагнитного привода.The foregoing is illustrated by the drawing, which shows the proposed design of the electromagnetic drive.

Неподвижная часть магнитопровода 1 имеет два полых стопа 2 и 3, внутри которых размещены подвижные сердечники 4 и 5, отжимаемые в свои крайние положения соответственно пружинами 6 и 7. Якорь 8 связан с нагрузкой через шток 9, проходящий через отверстия внутри подвижных сердечников. На шток 9 воздействует перекидная пружина 10, являющаяся фиксирующим элементом якоря 8 в данном рабочем положении, указанном на чертеже. Перемещения якоря 8 и подвижных сердечников 4 и 5 происходят внутри направляющей трубки 11. Переброс якоря 8 в другое рабочее положение происходит после очередного импульса тока, подаваемого в катушку 12. Перекидная пружина 10 должна обеспечить усилие, действующее на шток, большее, чем противодействующее усилие нагрузки.The fixed part of the magnetic circuit 1 has two hollow stops 2 and 3, inside of which are movable cores 4 and 5, squeezed to their extreme positions by springs 6 and 7. Respectively, the armature 8 is connected to the load through the rod 9 passing through the holes inside the movable cores. A spring 9 acts on the rod 9, which is the fixing element of the armature 8 in this working position indicated in the drawing. The movement of the armature 8 and the movable cores 4 and 5 take place inside the guide tube 11. The armature 8 is transferred to a different working position after the next current pulse supplied to the coil 12. The change spring 10 must provide a force acting on the rod greater than the counteracting load .

Электромагнитный привод действует следующим образом.The electromagnetic drive operates as follows.

При подаче импульса тока в катушку 12 якорь 8 электромагнита начинает перемещаться совместно с сердечником 4, с которым он связан за счет электромагнитной силы, создаваемой потоком, проходящим через якорь 8 и сердечник 4. Перемещение якоря 8 будет происходить за счет электромагнитной силы, создаваемой в зазоре δ потоком между торцом якоря и стопом 3. Сила, действующая на подвижный сердечник 5, будет относительно небольшой, поскольку магнитный поток будет замыкаться в основном между торцом якоря 8 и стопом 3.When a current pulse is applied to coil 12, the electromagnet armature 8 begins to move together with the core 4, with which it is connected due to the electromagnetic force generated by the flow passing through the armature 8 and core 4. The armature 8 will move due to the electromagnetic force created in the gap δ by the flow between the end of the armature and the stop 3. The force acting on the movable core 5 will be relatively small, since the magnetic flux will close mainly between the end of the armature 8 and the stop 3.

По мере перемещения якоря 8 эта сила будет увеличиваться. При перемещении якоря 8 до определенного значения зазора δ произойдет изменение направления силы перекидной пружины 10 и эта сила будет совпадать с электромагнитной силой, действующей на якорь 8.As the armature 8 moves, this force will increase. When moving the armature 8 to a certain value of the gap δ, the direction of the force of the cross spring 10 will change and this force will coincide with the electromagnetic force acting on the armature 8.

При дальнейшем уменьшении зазора δ электромагнитная сила между торцом якоря и подвижным сердечником 5 увеличится настолько, что она станет больше силы пружины 7 и подвижный сердечник 5 притянется к якорю 8, после чего действие электромагнитной силы на якорь прекратится и в дальнейшем якорь 8 будет перемещаться совместно с сердечником 5 за счет усилия перекидной пружины 10 до упора, ограничивающего движение сердечника 5. После прекращения импульса тока в катушке 12 якорь 8 будет прижат к сердечнику 5, а сердечник 4 под действием пружины 6 переместится до своего упора и таким образом зазор δ будет уже между якорем 8 и подвижным сердечником 4. После подачи следующего импульса процесс повторится в обратном направлении и произойдет перемещение якоря в положение, указанное на чертеже.With a further decrease in the gap δ, the electromagnetic force between the end face of the armature and the movable core 5 will increase so that it becomes larger than the force of the spring 7 and the movable core 5 will be attracted to the armature 8, after which the action of the electromagnetic force on the armature will cease and subsequently the armature 8 will move together with core 5 due to the efforts of the cross spring 10 to the stop, restricting the movement of the core 5. After the current pulse in the coil 12 ceases, the armature 8 will be pressed against the core 5, and the core 4 will be mixed by the action of the spring 6 GSI to its stop and thus will have a gap δ between the armature 8 and the movable core 4. After the next pulse process is repeated in reverse direction and will armature movement to the position shown in the drawing.

Предлагаемый электромагнитный привод имеет более простую конструкцию и схему управления по сравнению с прототипом и может быть использован для привода различных механизмов, что позволит получить определенный экономический эффект за счет применения в приводе одной катушки и импульсного питания любой полярности, что позволяет использовать привод и при импульсном питании от сети переменного тока.The proposed electromagnetic drive has a simpler design and control circuit compared to the prototype and can be used to drive various mechanisms, which will allow to obtain a certain economic effect due to the use of a single coil and pulse power supply of any polarity in the drive, which allows the drive to be used with pulse power from the alternating current mains.

Claims

A reversible electromagnetic drive with pulse control, having a control coil, an anchor with a rod connected to the load, and a fixing element for fixing the armature in one of the operating positions, characterized in that it is equipped with two hollow feet with movable cores placed in them, squeezed springs in extreme positions, and the locking element is made in the form of a cross spring acting on the rod passing through the holes made in these movable cores, in one of the working positions the armature end is located at the end of one of them, and between its other end and another movable core there is a gap, at a certain value of which there is a change in the direction of the cross-spring force.