RU2312420C2 - Electromagnetic operating mechanism - Google Patents
Electromagnetic operating mechanism Download PDFInfo
- Publication number
- RU2312420C2 RU2312420C2 RU2005140741/09A RU2005140741A RU2312420C2 RU 2312420 C2 RU2312420 C2 RU 2312420C2 RU 2005140741/09 A RU2005140741/09 A RU 2005140741/09A RU 2005140741 A RU2005140741 A RU 2005140741A RU 2312420 C2 RU2312420 C2 RU 2312420C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- core
- flange
- case
- coil
- housing
- Prior art date
Links
Landscapes
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
- Electromagnets (AREA)
- Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, а именно к электромагнитным приводам различных устройств, и может быть использовано в электрических аппаратах, в частности в вакуумных выключателях.The invention relates to the field of electrical engineering, namely to electromagnetic drives of various devices, and can be used in electrical apparatuses, in particular in vacuum circuit breakers.
Известен электромагнитный привод для высоковольтных выключателей, содержащий магнитную систему с рабочим воздушным зазором, а также две катушки управления. Магнитная система состоит из неподвижного основного магнитопровода, по крайней мере, одного постоянного магнита, подвижного сердечника, выполненного из двух частей, между которыми установлен примыкающий к постоянному магниту неподвижный дополнительный магнитопровод с отверстием. Между частями подвижного сердечника дополнительно свободно установлен толкающий стержень, проходящий через указанное отверстие в неподвижном дополнительном магнитопроводе и обеспечивающий между указанными частями подвижного сердечника расстояние, по меньшей мере, равное суммарной протяженности рабочего зазора и дополнительного магнитопровода в осевом направлении. При этом подвижный сердечник выполнен из магнитомягкого материала (низкоуглеродистая сталь) [1].Known electromagnetic drive for high voltage circuit breakers, containing a magnetic system with a working air gap, as well as two control coils. The magnetic system consists of a fixed main magnetic circuit, at least one permanent magnet, a movable core made of two parts, between which a fixed additional magnetic circuit with an opening adjacent to the permanent magnet is installed. Between the parts of the movable core, a pushing rod is additionally freely installed, passing through the indicated hole in the stationary additional magnetic circuit and providing a distance between the indicated parts of the movable core at least equal to the total length of the working gap and the additional magnetic circuit in the axial direction. In this case, the movable core is made of soft magnetic material (low carbon steel) [1].
Недостатком такой конструкции электромагнитного привода является относительно небольшая сила притяжения подвижного сердечника к неподвижному дополнительному магнитопроводу в притянутом положении при обесточенной катушке, вследствие того что сила удержания в этом положении создается лишь в одном зазоре и ограничивается величиной магнитной индукции насыщения материала магнитопровода, которая в современных магнитомягких материалах равняется приблизительно 2 Т, а соответствующее такой индукции значение силы удержания составляет 16 кГс/см2, что приводит к необходимости увеличения габаритов, массы и стоимости привода в устройствах, в которых требуется создание больших усилий удержания, в частности в вакуумных выключателях.The disadvantage of this design of the electromagnetic drive is the relatively small force of attraction of the movable core to the stationary auxiliary magnetic circuit in the pulled position when the coil is de-energized, due to the fact that the holding force in this position is created in only one gap and is limited by the magnitude of the magnetic induction of the saturation of the magnetic circuit material, which in modern soft magnetic materials equals approximately 2 T, and the value of the retention force corresponding to such an induction is 16 Gf / cm 2, which leads to the necessity of increasing the size, weight and cost of the actuator devices in which the creation of large holding force is required, in particular vacuum circuit breakers.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является электромагнитный привод вакуумного выключателя серии BB/TEL, содержащий кольцеобразный корпус, расположенные в нем коаксиально катушку, сердечник, выполненный из магнитомягкого материала с цилиндрическим выступом, а также фланцы - упорный и проходной, причем катушка, сердечник и фланцы выполнены с цилиндрическими отверстиями, а сердечник и корпус имеют плоские торцы, параллельные друг другу и перпендикулярные оси привода. Корпус изготовлен из магнитотвердого материала [2]. В исходном положении (выключатель отключен) корпус находится в размагниченном состоянии, катушка обесточена и якорь под действием противодействующих пружин прижимается к выступу проходного фланца. При пропускании тока через катушку в магнитопроводе, состоящем из корпуса, якоря, упорного фланца и проходного фланца, появляется магнитное поле, детали магнитопровода намагничиваются и возникают тяговые усилия, притягивающие якорь к упорному фланцу (Q1) и упору проходного фланца (Q2). Размеры магнитопровода подобраны так, что Q1>Q2 и якорь перемещается к упорному фланцу. Если импульс тока имеет достаточную амплитуду, магнитотвердый корпус после отключения катушки остается в намагниченном состоянии, обеспечивая притяжение якоря к упорному фланцу (выключатель включен). Для перемещения якоря в исходное положение через катушку необходимо пропустить импульс тока противоположного направления. При этом магнитотвердый корпус размагничивается, сила притяжения якоря к упорному фланцу уменьшается и под действием противодействующих пружин якорь возвращается к выступу проходного фланца.Closest to the proposed technical solution is the electromagnetic drive of the vacuum circuit breaker of the BB / TEL series, containing a ring-shaped body, coaxially arranged coil therein, a core made of magnetically soft material with a cylindrical protrusion, and flanges - thrust and feedthrough, with the coil, core and flanges made with cylindrical holes, and the core and the housing have flat ends parallel to each other and perpendicular to the axis of the drive. The case is made of hard magnetic material [2]. In the initial position (the switch is off), the housing is in a demagnetized state, the coil is de-energized and the anchor is pressed against the protrusion of the passage flange under the action of opposing springs. When a current is passed through a coil in a magnetic circuit consisting of a housing, an armature, a stop flange and a passage flange, a magnetic field appears, the parts of the magnetic circuit are magnetized and traction forces appear, attracting the armature to the stop flange (Q 1 ) and the stop of the passage flange (Q 2 ). The dimensions of the magnetic circuit are selected so that Q 1 > Q 2 and the armature moves to the stop flange. If the current pulse has a sufficient amplitude, the magnetically hard case after turning off the coil remains in a magnetized state, ensuring the armature is attracted to the stop flange (switch is on). To move the armature to its original position through the coil, it is necessary to pass a current pulse of the opposite direction. In this case, the magnetically hard housing is demagnetized, the force of attraction of the armature to the thrust flange decreases, and under the action of the opposing springs, the armature returns to the protrusion of the passage flange.
Недостатком известной конструкции электромагнитного привода является то, что в нем практически невозможно применить высококоэрцитивные постоянные магниты, поскольку корпус, выполненный из магнитотвердого материала, имеет большой осевой размер, вследствие чего для намагничивания и размагничивания корпуса через обмотку следует пропускать очень большие токи, которые сложно создавать и коммутировать. Применение магнитотвердых материалов с относительно небольшой коэрцитивной силой приводит к тому, что сила притяжения якоря к упорному фланцу получается относительно небольшой. При этом даже незначительные немагнитные зазоры между деталями магнитопровода приводят к существенному (в несколько раз) уменьшению силы притяжения якоря к неподвижной части магнитопровода, в данном случае к упорному фланцу. Кроме того, поскольку в данной конструкции привода сила удержания в притянутом положении создается лишь в одном зазоре, то в устройствах, в которых требуется создание больших усилий удержания, например в вакуумных выключателях, необходимо увеличивать габариты и массу привода, что приводит к увеличению его стоимости.A disadvantage of the known design of the electromagnetic drive is that it is practically impossible to use highly coercive permanent magnets in it, since the housing made of hard magnetic material has a large axial size, and therefore, for magnetizing and demagnetizing the housing through the winding, very large currents must be passed that are difficult to create and commute. The use of hard magnetic materials with a relatively small coercive force leads to the fact that the force of attraction of the armature to the thrust flange is relatively small. Moreover, even insignificant non-magnetic gaps between the parts of the magnetic circuit lead to a significant (several-fold) decrease in the force of attraction of the armature to the fixed part of the magnetic circuit, in this case, to the thrust flange. In addition, since the retention force in the drawn position is created in only one gap in this drive design, it is necessary to increase the dimensions and weight of the drive in devices that require the creation of large retention forces, for example, in vacuum circuit breakers, which leads to an increase in its cost.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования электромагнитного привода, в котором за счет введения новых конструктивных элементов, иных связей между деталями, а также изготовления деталей из иных материалов, обеспечивается увеличение силы притяжения якоря к неподвижной части магнитопровода, что приводит к увеличению тягового усилия и, следовательно, к уменьшению габаритов, массы и стоимости электромагнитного привода.The basis of the invention is the task of improving the electromagnetic drive, in which due to the introduction of new structural elements, other connections between the parts, as well as the manufacture of parts from other materials, an increase in the force of attraction of the armature to the fixed part of the magnetic circuit, which leads to an increase in traction and, therefore, , to reduce the size, weight and cost of the electromagnetic drive.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в электромагнитном приводе, содержащем кольцеобразный корпус, расположенные в нем коаксиально катушку, сердечник, выполненный из магнитомягкого материала, с цилиндрическим выступом, а также фланец, причем катушка, сердечник и фланец выполнены с цилиндрическими отверстиями, а сердечник и корпус имеют плоские торцы, параллельные друг другу и перпендикулярные оси привода, согласно изобретению корпус выполнен из магнитомягкого материала, один из торцов корпуса и торец сердечника со стороны цилиндрического выступа соединены друг с другом при помощи фланца, в отверстиях сердечника и фланца расположен немагнитный шток, выполненный с возможностью осевого перемещения, шток соединен с якорем дискообразной формы с диаметром, превосходящим внутренний диаметр корпуса, и имеющим, по крайней мере, один плоский торец, расположенный напротив торцов сердечника и корпуса, противоположных торцам, соединенных фланцем, катушка расположена в пространстве между сердечником и корпусом, а, по крайней мере, один постоянный магнит, намагниченный в радиальном направлении, расположен между корпусом и цилиндрическим выступом сердечника, причем осевой размер цилиндрического выступа сердечника превосходит осевой размер постоянного магнита.The solution to this problem is achieved by the fact that in an electromagnetic drive containing an annular body, coaxially arranged coil therein, a core made of soft magnetic material with a cylindrical protrusion, and a flange, the coil, core and flange made with cylindrical holes, and the core and the housing has flat ends parallel to each other and perpendicular to the axis of the drive, according to the invention, the housing is made of soft magnetic material, one of the ends of the housing and the end of the core on the side cylindrical protrusions are connected to each other by means of a flange, in the holes of the core and flange there is a non-magnetic rod made with the possibility of axial movement, the rod is connected to a disk-shaped anchor with a diameter exceeding the inner diameter of the body and having at least one flat end, located opposite the ends of the core and the housing, opposite the ends connected by a flange, the coil is located in the space between the core and the housing, and at least one permanent magnet is magnetized d in the radial direction, located between the housing and the cylindrical protrusion of the core, and the axial dimension of the cylindrical protrusion of the core exceeds the axial size of the permanent magnet.
В результате использования заявляемого изобретения обеспечивается получение технического результата, заключающегося в увеличении силы притяжения якоря к неподвижной части магнитопровода.As a result of using the claimed invention, a technical result is obtained consisting in increasing the force of attraction of the anchor to the fixed part of the magnetic circuit.
Заявленные отличительные признаки заявляемого электромагнитного привода позволяют увеличить силу притяжения якоря к неподвижной части магнитопровода - сердечнику и корпусу, уменьшить габариты, массу и стоимость электромагнитного привода. Выполнение корпуса из магнитомягкого материала в сочетании с применением постоянного магнита, намагниченного в радиальном направлении, дает возможность расположить постоянный магнит между корпусом и цилиндрическим выступом сердечника, вследствие чего постоянный магнит не воспринимает ударных воздействий, что дает возможность применить относительно хрупкие высококоэрцитивные магнитотвердые материалы, обеспечивающие создание больших тяговых усилий привода. При этом особенность конструкции, при которой один из торцов корпуса и торец сердечника со стороны его цилиндрического выступа соединены друг с другом при помощи фланца, а осевой размер выступа сердечника превосходит осевой размер постоянного магнита, обеспечивает вытеснение магнитного потока в зазор между выступом сердечника вне постоянного магнита и корпусом, а также во фланец при реверсировании тока в катушке, вследствие чего не требуется перемагничивания постоянного магнита при отключении привода, следовательно, обеспечивается возможность применения постоянных магнитов из высококоэрцитивных магнитотвердых материалов, обеспечивающих увеличение усилие притяжения якоря к неподвижной части магнитопровода. Применение соединенного с якорем немагнитного штока, выполненного с возможностью осевого перемещения в отверстиях сердечника и фланца, исключает магнитное шунтирование зазора между якорем и сердечником, что также способствует увеличению усилия притяжения якоря к неподвижной части магнитопровода. Расположение постоянного магнита между корпусом и цилиндрическим выступом сердечника в сочетании с якорем дискообразной формы с диаметром, превосходящим внутренний диаметр корпуса, и имеющим, по крайней мере, один плоский торец, расположенный напротив торцов сердечника и корпуса, противоположных торцам, соединенным фланцем, обеспечивает создание тягового усилия не в одном зазоре, как в прототипе, а в двух зазорах - между сердечником и якорем и между якорем и корпусом, что также увеличивает силу притяжения якоря к неподвижной части магнитопровода. Расположение катушки в пространстве между сердечником и корпусом, то есть над цилиндрическим выступом сердечника, имеющим больший диаметр, чем сердечник, позволяет рационально использовать указанное пространство, уменьшив габаритные размеры привода. В целом, отличительные признаки заявляемого устройства являются существенными и необходимыми для достижения нового технического результата.The claimed distinguishing features of the claimed electromagnetic drive can increase the force of attraction of the armature to the fixed part of the magnetic circuit - the core and the housing, to reduce the size, weight and cost of the electromagnetic drive. The implementation of the casing of soft magnetic material in combination with the use of a permanent magnet magnetized in the radial direction, makes it possible to place a permanent magnet between the casing and the cylindrical protrusion of the core, as a result of which the permanent magnet does not perceive shock effects, which makes it possible to use relatively fragile highly coercive magnetically hard materials, creating high traction drive forces. Moreover, a design feature in which one of the ends of the casing and the end of the core on the side of its cylindrical protrusion is connected to each other by means of a flange, and the axial dimension of the core protrusion exceeds the axial dimension of the permanent magnet, ensures the magnetic flux is displaced into the gap between the core protrusion outside the permanent magnet and the housing, as well as into the flange when reversing the current in the coil, as a result of which the magnetization reversal of the permanent magnet is not required when the drive is turned off, therefore, it is ensured in zmozhnost use of permanent magnets of the high-coercivity magnetic materials, providing an increase in the force of attraction of the armature to a fixed part of the magnetic circuit. The use of a non-magnetic rod connected to the anchor, made with the possibility of axial movement in the holes of the core and flange, eliminates magnetic shunting of the gap between the anchor and the core, which also helps to increase the force of attraction of the armature to the fixed part of the magnetic circuit. The location of the permanent magnet between the casing and the cylindrical protrusion of the core in combination with a disk-shaped anchor with a diameter exceeding the inner diameter of the casing and having at least one flat end located opposite the ends of the core and the casing, opposite the ends connected by a flange, provides traction efforts are not in one gap, as in the prototype, but in two gaps - between the core and the anchor and between the anchor and the body, which also increases the force of attraction of the anchor to the fixed part of the magnesium oprovoda. The location of the coil in the space between the core and the housing, that is, above the cylindrical protrusion of the core, having a larger diameter than the core, makes it possible to rationally use this space, reducing the overall dimensions of the drive. In General, the distinguishing features of the claimed device are essential and necessary to achieve a new technical result.
По имеющимся у заявителя сведениям, совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения, не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна". По мнению заявителя, для специалиста в области конструирования электромагнитных приводов, преимущественно для электрических аппаратов и, в частности, вакуумных выключателей, сущность заявляемого изобретения не следует явным образом из уровня техники, так как из него не выявляется совокупность существенных признаков и ее влияние на достигаемый технический результат, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого устройства критерию изобретательский уровень. Заявляемое устройство может быть неоднократно воспроизведено и использовано в электротехнической промышленности с получением ожидаемого технического результата, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость". Таким образом, заявляемый электромагнитный привод является техническим решением, отвечающим всем условиям патентоспособности изобретения.According to the information available to the applicant, the set of essential features characterizing the essence of the claimed invention is not known from the prior art, which allows us to conclude that the invention meets the criterion of "novelty." According to the applicant, for a specialist in the field of design of electromagnetic drives, mainly for electric devices and, in particular, vacuum circuit breakers, the essence of the claimed invention does not follow explicitly from the prior art, since it does not reveal a combination of essential features and its effect on the achieved technical the result, which allows us to conclude that the claimed device meets the criterion of inventive step. The inventive device can be repeatedly reproduced and used in the electrical industry to obtain the expected technical result, which allows us to conclude that the invention meets the criterion of "industrial applicability". Thus, the claimed electromagnetic drive is a technical solution that meets all the conditions of patentability of the invention.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематически изображена профильная проекция (осевое сечение) предложенного электромагнитного привода.The invention is illustrated by the drawing, which schematically shows a profile projection (axial section) of the proposed electromagnetic drive.
На представленном чертеже предложенного электромагнитного привода обозначено: 1 - якорь, 2 - сердечник, 3 - кольцеобразный корпус; 4 - катушка, 5 - постоянный магнит, 6 - фланец, 7 - немагнитный шток, 8 - цилиндрическое отверстие в сердечнике, 9 - цилиндрическое отверстие во фланце, 10 - цилиндрический выступ сердечника, 11 - плоский торец якоря, 12 - плоский торец корпуса, расположенный напротив плоского торца якоря, 13 - плоский торец корпуса, соединяемый с фланцем, 14 - плоский торец сердечника, расположенный напротив плоского торца якоря; 15 - плоский торец сердечника, соединяемый с фланцем.In the drawing of the proposed electromagnetic drive indicated: 1 - anchor, 2 - core, 3 - ring-shaped housing; 4 - coil, 5 - permanent magnet, 6 - flange, 7 - non-magnetic rod, 8 - cylindrical hole in the core, 9 - cylindrical hole in the flange, 10 - cylindrical protrusion of the core, 11 - flat end of the armature, 12 - flat end of the body, located opposite the flat end of the anchor, 13 is the flat end of the hull connected to the flange, 14 is the flat end of the core, located opposite the flat end of the anchor; 15 - flat end face of the core connected to the flange.
Электромагнитный привод содержит кольцеобразный корпус 3, в котором коаксиально расположены катушка 4 и сердечник 2, выполненный из магнитомягкого материала, с цилиндрическим выступом 10, а также фланец 6, немагнитный шток 7, якорь 1 и постоянный магнит 5. Детали магнитопровода: якорь 1, сердечник 2 и корпус 3 изготовлены из магнитомягкого материала, например низкоуглеродистой электротехнической стали. Якорь 1 дискообразной формы выполнен с диаметром, превосходящим внутренний диаметр корпуса 3, и имеет, по крайней мере, один плоский торец 11, расположенный напротив торца 14 сердечника 2 и торца 12 корпуса 3, противоположных торцу 13 корпуса 3 и торцу 15 сердечника 2 со стороны цилиндрического выступа 10. При этом торцы 13 и 15 расположены напротив фланца 6, который их соединяет. Постоянный магнит 5 - один или несколько, намагниченный в радиальном направлении, например, сплошной, кольцеобразной формы, изготовлен из высококоэрцитивного магнитотвердого ферромагнетика и расположен между корпусом 3 и цилиндрическим выступом сердечника 10, причем осевой размер цилиндрического выступа сердечника 10 превосходит осевой размер постоянного магнита 5. Шток 7 изготовлен из немагнитного материала, например из т.н. нержавеющей стали. Немагнитный шток 7 расположен в цилиндрических отверстиях 8 и 9 соответственно сердечника 2 и фланца 6, соединен с якорем 1 дискообразной формы и выполнен с возможностью осевого перемещения.The electromagnetic drive contains a ring-shaped housing 3, in which a coil 4 and a core 2 are made of soft magnetic material with a cylindrical protrusion 10, as well as a flange 6, a non-magnetic rod 7, an anchor 1 and a permanent magnet 5. Details of the magnetic circuit: anchor 1, core 2 and casing 3 are made of soft magnetic material, for example low carbon electrical steel. The disk-shaped anchor 1 is made with a diameter exceeding the inner diameter of the housing 3 and has at least one flat end 11 located opposite the end 14 of the core 2 and the end 12 of the housing 3, opposite the end 13 of the housing 3 and the end 15 of the core 2 from the side a cylindrical protrusion 10. In this case, the ends 13 and 15 are located opposite the flange 6 that connects them. A permanent magnet 5 is one or more magnetized in the radial direction, for example, of a solid, annular shape, made of a highly coercive hard magnetic ferromagnet and is located between the housing 3 and the cylindrical protrusion of the core 10, and the axial dimension of the cylindrical protrusion of the core 10 exceeds the axial size of the permanent magnet 5. The rod 7 is made of non-magnetic material, for example from the so-called of stainless steel. Non-magnetic rod 7 is located in the cylindrical holes 8 and 9, respectively, of the core 2 and the flange 6, is connected to the armature 1 of a disk-shaped shape and is made with the possibility of axial movement.
Предложенный электромагнитный привод на примере его использования в вакуумном выключателе работает следующим образом.The proposed electromagnetic drive on the example of its use in a vacuum circuit breaker operates as follows.
В исходном положении (выключатель находится в положении «отключено») катушка 4 обесточена, а противодействующие пружины выключателя - контактная, возможно, тарельчатая и возвратная, возможно, цилиндрическая (на чертеже не показаны), воздействуя на шток 7, вместе с якорем 1 в осевом направлении по стрелке, показанной на чертеже, прижимают шток 7 и якорь 1 к упору (на чертеже не показан).In the initial position (the switch is in the "off" position), the coil 4 is de-energized, and the opposing spring of the switch is contact, possibly plate and return, possibly cylindrical (not shown in the drawing), acting on the rod 7, together with the armature 1 in the axial in the direction of the arrow shown in the drawing, press the rod 7 and the anchor 1 to the stop (not shown in the drawing).
Постоянный магнит 5, намагниченный в радиальном направлении, создает поляризующий магнитный поток, проходящий в том числе и через воздушные зазоры между якорем 1 и сердечником 2, а также между якорем 1 и корпусом 3. При этом возникает сила притяжения якоря 1 к сердечнику 2 и корпусу 3. Эта сила, вследствие большого магнитного сопротивления воздушных зазоров, намного меньше сил, создаваемых пружинами, и якорь 1 фиксируется на упоре.The permanent magnet 5, magnetized in the radial direction, creates a polarizing magnetic flux passing through the air gaps between the armature 1 and the core 2, as well as between the armature 1 and the housing 3. This causes the force of attraction of the armature 1 to the core 2 and the housing 3. This force, due to the large magnetic resistance of the air gaps, is much less than the forces created by the springs, and the anchor 1 is fixed on the stop.
При пропускании через обмотку катушки 4 тока такого направления, при котором создаваемый катушкой магнитный поток будет совпадать по направлению с поляризующим магнитным потоком, суммарный магнитный поток обеспечит создание электромагнитной силы, превосходящей силу противодействующих пружин выключателя, и якорь 1, воздействуя на шток 7, притянется к неподвижной части магнитопровода, состоящей из сердечника 2 и корпуса 3. При этом контакты выключателя, механически через систему рычагов связанные со штоком 7, замкнутся (выключатель переходит в положение «включено»). После притяжения якоря 1 к неподвижной части магнитопровода катушка 4 отключается при помощи устройства управления выключателем, однако якорь 1 остается в притянутом положении за счет сил, создаваемых поляризующим потоком, величина которого во много раз увеличивается за счет уменьшения магнитного сопротивления зазоров между якорем 1 и сердечником 2, а также между якорем 1 и корпусом 3.When a current is passed through the coil of coil 4 in such a direction that the magnetic flux generated by the coil coincides in direction with the polarizing magnetic flux, the total magnetic flux will provide an electromagnetic force that exceeds the force of the opposing circuit breaker springs, and the armature 1, acting on the rod 7, will be attracted to the fixed part of the magnetic circuit, consisting of the core 2 and the housing 3. In this case, the contacts of the switch, mechanically through a system of levers connected with the rod 7, will be closed (switch IT in the "on" position). After the armature 1 is attracted to the fixed part of the magnetic circuit, the coil 4 is turned off using the circuit breaker control device, however, the armature 1 remains in the attracted position due to the forces created by the polarizing flow, the magnitude of which increases many times due to the decrease in the magnetic resistance of the gaps between the armature 1 and the core 2 , and also between the anchor 1 and the hull 3.
Благодаря тому, что сила, которая прижимает якорь 1 к неподвижной части магнитопровода, в предложенной конструкции электромагнита создается в двух зазорах - между якорем 1 и сердечником 2, а также между якорем 1 и корпусом 3, суммарная сила удержания подвижной части магнитопровода при обесточенной катушке 4 увеличивается примерно вдвое (при той же величине магнитного потока) в сравнении с силой удержания в известном электромагните, где сила удержания создается лишь в одном зазоре. Применение высококоэрцитивных постоянных магнитов обеспечивает еще большее возрастание силы удержания якоря.Due to the fact that the force that presses the armature 1 to the fixed part of the magnetic circuit in the proposed design of the electromagnet is created in two gaps - between the armature 1 and the core 2, as well as between the armature 1 and the housing 3, the total holding force of the moving part of the magnetic circuit with a deenergized coil 4 increases approximately twofold (with the same magnitude of the magnetic flux) in comparison with the retention force in the known electromagnet, where the retention force is created in only one gap. The use of highly coercive permanent magnets provides an even greater increase in the holding force of the armature.
Для приведения выключателя в положение «отключено» через катушку 4 необходимо кратковременно пропустить ток противоположного направления, вследствие чего катушка будет создавать магнитный поток, противоположный по направлению поляризующему потоку. Суммарный магнитный поток в зазорах между якорем 1 и сердечником 2, а также между якорем 1 и корпусом 3 уменьшается практически до нуля, сила притяжения якоря к неподвижной части магнитопровода также уменьшается и подвижная часть привода - якорь 1 со штоком 7 под действием противодействующих пружин перемещается от корпуса 1 с сердечником 2 к упору (выключатель переходит в положение «отключено»). Расположение постоянного магнита, намагниченного в радиальном направлении, между корпусом 3 и цилиндрическим выступом 10 сердечника 2 с осевым размером выступа 10 сердечника 2, превосходящим осевой размер постоянного магнита, обеспечивает вытеснение магнитного потока, создаваемого постоянным магнитом во фланец 6 (если фланец изготовлен из ферромагнитного материала) или в зазор между выступом 10 сердечника 2 (в части, не занятой постоянным магнитом) и корпусом 1, поэтому постоянный магнит не размагничивается. В отличие от прототипа, отключение выключателя происходит не за счет размагничивания постоянного магнита, а за счет вытеснения магнитного потока из рабочих зазоров электромагнитного привода.To bring the switch to the “off” position through coil 4, it is necessary to briefly pass the current in the opposite direction, as a result of which the coil will create a magnetic flux opposite to the direction of the polarizing flux. The total magnetic flux in the gaps between the armature 1 and the core 2, as well as between the armature 1 and the housing 3 is reduced to almost zero, the force of attraction of the armature to the fixed part of the magnetic circuit also decreases and the movable part of the drive - armature 1 with the rod 7 under the action of opposing springs moves from case 1 with the core 2 to the stop (the switch goes into the "off" position). The location of the permanent magnet magnetized in the radial direction between the body 3 and the cylindrical protrusion 10 of the core 2 with an axial dimension of the protrusion 10 of the core 2 exceeding the axial size of the permanent magnet, forces the magnetic flux generated by the permanent magnet into the flange 6 (if the flange is made of ferromagnetic material ) or into the gap between the protrusion 10 of the core 2 (in the part not occupied by the permanent magnet) and the housing 1, so the permanent magnet does not demagnetize. Unlike the prototype, the circuit breaker is not tripped due to the demagnetization of the permanent magnet, but due to the displacement of the magnetic flux from the working gaps of the electromagnetic drive.
Таким образом, заявленный электромагнитный привод при его использовании позволяет увеличить силу притяжения якоря к неподвижной части магнитопровода, что приводит к уменьшению габаритов, массы и стоимости электромагнитного привода.Thus, the claimed electromagnetic drive when using it allows you to increase the force of attraction of the armature to the fixed part of the magnetic circuit, which leads to a decrease in the size, mass and cost of the electromagnetic drive.
По данному изобретению изготовлен опытный образец, который прошел испытания, подтвердившие его работоспособность и получение ожидаемого технического результата и положительного эффекта. Эффективность предлагаемого устройства подтверждается сравнительными испытаниями приводного электромагнита выключателя BB/TEL по прототипу и опытного образца по изобретению, который при приблизительно равных габаритных размерах и массах обеспечивал силу удержания приблизительно 5,4 кН, в то время как приводной электромагнит выключателя BB/TEL обеспечивал силу удержания около 1,3 кН.According to this invention, a prototype is made, which has been tested to confirm its operability and obtain the expected technical result and positive effect. The effectiveness of the proposed device is confirmed by comparative tests of the drive electromagnet of the BB / TEL switch according to the prototype and the prototype of the invention, which, with approximately equal overall dimensions and weights, provided a holding force of approximately 5.4 kN, while the drive electromagnet of the BB / TEL switch provided holding power about 1.3 kN.
Предложенный электромагнитный привод может найти применение в вакуумных выключателях и других электрических аппаратах.The proposed electromagnetic drive can find application in vacuum circuit breakers and other electrical devices.
Источники информацииInformation sources
1. Патент RU №2233496, МПК 7 Н01Н 33/38, Н01F 7/1, опубл. 27.07.2004.1. Patent RU No. 2233496, IPC 7 H01H 33/38, H01F 7/1, publ. 07/27/2004.
2. Выключатели вакуумные серии BB/TEL. Руководство по эксплуатации ИТЕА674152.003РЭ. 2002 г.(прототип).2. Vacuum circuit breakers BB / TEL series. Operation manual ITEA674152.003RE. 2002 (prototype).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005140741/09A RU2312420C2 (en) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | Electromagnetic operating mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005140741/09A RU2312420C2 (en) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | Electromagnetic operating mechanism |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005140741A RU2005140741A (en) | 2007-07-20 |
| RU2312420C2 true RU2312420C2 (en) | 2007-12-10 |
Family
ID=38430625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005140741/09A RU2312420C2 (en) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | Electromagnetic operating mechanism |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2312420C2 (en) |
-
2005
- 2005-12-27 RU RU2005140741/09A patent/RU2312420C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Выключатели выкуумные серии BB/TEL руководство по эксплуатации ИТЕА674152.003РЭ, ТАВРИДА-ЭЛЕКТРИК, 2002. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005140741A (en) | 2007-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4066040B2 (en) | Electromagnet and operation mechanism of switchgear using the same | |
| US6816048B2 (en) | Electromagnet and actuating mechanism for switch device, using thereof | |
| US6870454B1 (en) | Linear switch actuator | |
| EP3748662B1 (en) | Kinetic actuator for vacuum interrupter | |
| JP5314197B2 (en) | Electromagnetic operation device | |
| US4451808A (en) | Electromagnet equipped with a moving system including a permanent magnet and designed for monostable operation | |
| JP2015028979A (en) | Electromagnet device | |
| US8674795B2 (en) | Magnetic actuator with a non-magnetic insert | |
| US3040146A (en) | Permanent magnet actuator for electric devices | |
| JP2006222438A (en) | Electromagnet and operating mechanism of switching device using the same | |
| KR101410780B1 (en) | Trip actuator of switch for electric power circuit | |
| ES2011457B3 (en) | MAGNET DISCONNECT FOR DEFECT CURRENT PROTECTION SWITCHES | |
| US9953786B2 (en) | Self-holding magnet with a particularly low electric trigger voltage | |
| US20060049901A1 (en) | Electromagnetic actuator | |
| JPH0638485A (en) | Bistable magnetic actuator | |
| GB2289374A (en) | Electromagnetic actuators | |
| RU2312420C2 (en) | Electromagnetic operating mechanism | |
| RU2276421C1 (en) | Two-position electromagnet | |
| RU2474000C1 (en) | Polarised magnetically operated sealed switch and polarised switching device | |
| UA15210U (en) | Electromagnetic drive | |
| JP2005522176A5 (en) | ||
| RU2411600C2 (en) | Two-position electromagnet | |
| RU75251U1 (en) | ELECTROMAGNETIC DRIVE | |
| JP2771780B2 (en) | electromagnet | |
| JP2003016882A (en) | Operating device for power switchgear |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081228 |