RU2317244C1

RU2317244C1 - Load-lifting electromagnet

Info

Publication number: RU2317244C1
Application number: RU2006115129/11A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Анатольевич Трегубов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Кировский завод электромагнитов "ДимАл"
Priority date: 2006-05-02
Filing date: 2006-05-02
Publication date: 2008-02-20
Also published as: UA84953C2

Abstract

FIELD: mechanical engineering; load-lifting equipment.

SUBSTANCE: invention relates to load-lifting electromagnets and it can be used for gripping and holding of ferromagnetic materials. Proposed load-lifting electromagnetic contains magnetic circuit with base, inner, and outer poles, control coil, protective plate and insulating filling compound. Inner pole is provided with step widening to its base, and coil has corresponding step narrowing from side of inner pole. Coil is made of two or three successively connected parts. First part is arranged along inner pole between its step and protective plate and is made of copper, and second part of coil is made of aluminum wire of larger gauge.

EFFECT: increased load-lifting capacity of electromagnet.

2 cl, 1 tbl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к грузоподъемным электромагнитам, и может быть использовано для захвата и удерживания ферромагнитных материалов и деталей из них при погрузочно-разгрузочных работах.The invention relates to electrical engineering, namely to lifting electromagnets, and can be used to capture and hold ferromagnetic materials and parts from them during loading and unloading.

Известен грузоподъемный электромагнит М-62, содержащий магнитопровод с основанием, внутренним и наружным полюсами, защитную шайбу, заливочную массу и выполненную из изолированного провода катушку управления. (Ю.Э.Южный. Грузоподъемные электромагниты и их ремонт. М., Энергия, 1974. с.39-41).Known hoisting electromagnet M-62, containing a magnetic circuit with a base, inner and outer poles, a protective washer, casting mass and a control coil made of insulated wire. (Yu.E. Yuzhny. Hoisting electromagnets and their repair. M., Energy, 1974. p. 39-41).

Магнитный поток внутреннего полюса сконцентрирован на его небольшой площади. Это обеспечивает высокую грузоподъемность электромагнита «для шара», т.е. для массивного предмета, не имеющего развитых плоских поверхностей и соприкасающегося с электромагнитом в одной точке или по небольшой поверхности, а именно в зоне наибольшей концентрации магнитного потока. На остальной части площади электромагнита магнитный поток значительно слабее, поэтому грузоподъемность для сыпучих грузов (скрап, стружка) сравнительно низкая. Невысока и его грузоподъемность для плиты.The magnetic flux of the inner pole is concentrated on its small area. This provides a high load capacity of the electromagnet "for the ball", i.e. for a massive object that does not have developed flat surfaces and is in contact with an electromagnet at one point or along a small surface, namely in the zone of the highest concentration of magnetic flux. In the rest of the area of the electromagnet, the magnetic flux is much weaker, therefore, the carrying capacity for bulk cargo (scrap, shavings) is relatively low. Low and its carrying capacity for the stove.

Известен также электромагнит, содержащий магнитопровод с основанием, внутренним и наружным полюсами, катушку управления, защитную шайбу и заливочную массу, в котором внутренний полюс выполнен с коническим расширением к основанию магнитопровода, а катушка управления имеет соответствующее коническое сужение со стороны внутреннего полюса. При взаимодействии с сыпучим грузом часть магнитного потока замыкается через груз, проходя через боковую коническую поверхность внутреннего полюса, что равноценно увеличению площади внутреннего полюса и приводит к относительному увеличению грузоподъемности для сыпучих грузов (патент RU №2159209, В66С 1/06, опубл. 20.11.2000 г.).An electromagnet is also known, comprising a magnetic circuit with a base, an inner and an outer pole, a control coil, a protective washer and a casting mass, in which the inner pole is made with a conical extension to the base of the magnetic circuit, and the control coil has a corresponding conical narrowing from the side of the inner pole. When interacting with bulk cargo, a part of the magnetic flux closes through the load, passing through the lateral conical surface of the inner pole, which is equivalent to an increase in the area of the inner pole and leads to a relative increase in load capacity for bulk cargo (patent RU No. 2159209, B66C 1/06, publ. 20.11. 2000).

Катушка управления электромагнита изготавливается путем намотки из изолированного провода прямоугольного сечения на специальный технологический сердечник, последующей пропитки и сушки. Необходимость выполнения конической внутренней поверхности катушки управления существенно усложняет изготовление данного электромагнита. Кроме того, уменьшение числа витков катушки вблизи внутреннего полюса приводит к снижению грузоподъемности для плиты и, в наибольшей степени, для шара.An electromagnet control coil is made by winding from an insulated rectangular wire onto a special technological core, followed by impregnation and drying. The need to perform the conical inner surface of the control coil significantly complicates the manufacture of this electromagnet. In addition, a decrease in the number of turns of the coil near the inner pole leads to a decrease in load capacity for the plate and, to the greatest extent, for the ball.

Наиболее близким является грузоподъемный электромагнит, содержащий магнитопровод с основанием, внутренним и наружным полюсами, катушку управления, защитную шайбу и изоляционную заливочную массу, в котором внутренний полюс выполнен ступенчато расширяющимся к основанию, а катушка имеет соответствующее сужение со стороны внутреннего полюса. Это упрощает технологию изготовления электромагнита. Часть магнитного потока замыкается через груз, проходя через прямоугольную ступень внутреннего полюса, что равноценно увеличению площади внутреннего полюса и увеличивает грузоподъемность для сыпучих грузов (патент RU №42815, В66С 1/06, опубл. 2005).The closest is a lifting electromagnet containing a magnetic circuit with a base, inner and outer poles, a control coil, a protective washer and an insulating casting mass, in which the inner pole is made stepwise expanding to the base, and the coil has a corresponding narrowing from the side of the inner pole. This simplifies the manufacturing technology of the electromagnet. Part of the magnetic flux closes through the load, passing through the rectangular step of the inner pole, which is equivalent to increasing the area of the inner pole and increases the carrying capacity for bulk cargo (patent RU No. 42815, B66C 1/06, publ. 2005).

Однако уменьшение числа витков катушки вблизи внутреннего полюса приводит к снижению грузоподъемности электромагнита как для плиты, так и для шара.However, a decrease in the number of turns of the coil near the inner pole leads to a decrease in the carrying capacity of the electromagnet for both the plate and the ball.

Техническим результатом изобретения является обеспечение высокой грузоподъемности электромагнита для любых грузов.The technical result of the invention is the provision of high-load electromagnet for any cargo.

Это достигается тем, что в грузоподъемном электромагните, содержащем магнитопровод с основанием, внутренним и наружным полюсами, катушку управления, защитную шайбу и изоляционную заливочную массу, в котором внутренний полюс выполнен со ступенью, расширяющей его к основанию, а катушка имеет соответствующее ступенчатое сужение со стороны внутреннего полюса, согласно изобретению, катушка выполнена из двух или трех последовательно соединенных частей, причем первая часть расположена вдоль внутреннего полюса между его ступенью и защитной шайбой и выполнена из меди, а вторая часть катушки выполнена из алюминиевого провода большего сечения. Третья часть катушки расположена вдоль наружного полюса и выполнена из медного провода.This is achieved by the fact that in a lifting electromagnet containing a magnetic circuit with a base, inner and outer poles, a control coil, a protective washer and an insulating casting mass, in which the inner pole is made with a step that extends it to the base, and the coil has a corresponding stepwise narrowing from the side of the inner pole, according to the invention, the coil is made of two or three series-connected parts, the first part being located along the inner pole between its stage and the protective w it is made of copper, and the second part of the coil is made of aluminum wire of a larger cross section. The third part of the coil is located along the outer pole and is made of copper wire.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 и 2 показан общий вид электромагнита.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 and 2 shows a General view of an electromagnet.

Электромагнит состоит из магнитопровода 1 с основанием 2, внутренним полюсом 3, наружным полюсом 4, катушки управления 5 и защитной шайбы 6. Зазор 7 вокруг катушки управления 5 заполнен изоляционной заливочной массой - эпоксидным компаундом. Внутренний полюс 3 имеет прямоугольную ступень 8, расширяющую его основанию 2. Катушка 5 состоит из двух (фиг.1) или трех частей (фиг.2). Первая часть 9 катушки занимает положение вдоль внутреннего полюса до его ступени 8. Вторая часть 10 катушки намотана поверх первой части 9 и ступени 8 из алюминиевого провода большего сечения и занимает полость по всей высоте. Третья часть катушки 11 - это ее последние ряды, расположенные вдоль наружного полюса.The electromagnet consists of a magnetic circuit 1 with a base 2, an inner pole 3, an outer pole 4, a control coil 5 and a protective washer 6. The gap 7 around the control coil 5 is filled with an insulating casting mass - an epoxy compound. The inner pole 3 has a rectangular step 8, expanding its base 2. The coil 5 consists of two (figure 1) or three parts (figure 2). The first part 9 of the coil occupies a position along the inner pole to its stage 8. The second part 10 of the coil is wound over the first part 9 and stage 8 from an aluminum wire of a larger cross section and occupies a cavity along the entire height. The third part of the coil 11 is its last rows located along the outer pole.

При подъеме сыпучих грузов, обладающих большим магнитным сопротивлением, часть груза, притянутая к торцу внутреннего полюса, находится в состоянии насыщения и не способна пропустить весь его мощный магнитный поток. Некоторая часть магнитного потока внутреннего полюса проходит на груз со ступени 8 через часть 9 катушки. Таким образом, в этом режиме ступень 8 увеличивает действующую площадь поперечного сечения полюса, что повышает грузоподъемность электромагнита для сыпучих грузов.When lifting bulk goods with high magnetic resistance, part of the load, drawn to the end of the inner pole, is in a state of saturation and is not able to miss all of its powerful magnetic flux. Some part of the magnetic flux of the inner pole passes to the load from stage 8 through part 9 of the coil. Thus, in this mode, stage 8 increases the effective cross-sectional area of the pole, which increases the carrying capacity of the electromagnet for bulk cargo.

Несмотря на меньшую высоту полости возле внутреннего полюса, здесь размещено большое число витков первой части 9 катушки, выполненной из медного провода небольшого сечения, что создает высокую концентрацию магнитного потока и обеспечивает высокую грузоподъемность электромагнита для плиты или шара. Часть 9 катушки примыкает к внутреннему полюсу двумя своими поверхностями, что улучшает отвод тепла от нее.Despite the lower height of the cavity near the inner pole, there is a large number of turns of the first part 9 of the coil made of copper wire of small cross section, which creates a high concentration of magnetic flux and provides high load capacity of an electromagnet for a plate or ball. Part 9 of the coil adjoins the inner pole with two of its surfaces, which improves heat removal from it.

Выполнение из алюминия большего сечения второй части 10 катушки приводит к увеличению ее объема и площади поверхности, при этом удельное на единицу объема и площади выделение тепловой энергии уменьшается, что приводит к некоторому снижению температуры в этой части катушки. Эта часть катушки может быть выполнена и из медного провода, но для обеспечения теплового режима катушки сечение провода должно быть гораздо большим, чем это требуется по допустимой для меди токовой нагрузке. При этом существенно вырастают масса и стоимость катушки. Использование алюминиевого провода в этой части катушки более рационально. Третья часть 11 катушки, представляющая собой несколько ее последних рядов, расположена вдоль наружного полюса и выполнена из медного провода, сечение которого выбирается исходя из допустимой токовой нагрузки для меди. За счет использования более тонкого провода в этой хорошо охлаждаемой зоне располагается довольно большое число витков и концентрируется выделение значительной части тепловой энергии, что улучшает тепловой режим работы электромагнита в целом.The execution of aluminum of a larger cross section of the second part 10 of the coil leads to an increase in its volume and surface area, while the specific per unit volume and area of the release of thermal energy decreases, which leads to some decrease in temperature in this part of the coil. This part of the coil can also be made of copper wire, but to ensure the thermal condition of the coil, the cross section of the wire should be much larger than is required for the current load acceptable for copper. In this case, the mass and cost of the coil increase significantly. The use of aluminum wire in this part of the coil is more rational. The third part 11 of the coil, representing several of its last rows, is located along the outer pole and is made of copper wire, the cross section of which is selected based on the permissible current load for copper. Due to the use of a thinner wire, a rather large number of turns are located in this well-cooled zone and the release of a significant part of the thermal energy is concentrated, which improves the thermal operation of the electromagnet as a whole.

Пример. Грузоподъемный электромагнит ДКМ165 выполнен в соответствии с изобретением. Характеристики магнитопровода, катушки, а также грузоподъемности электромагнита при холодной катушке для плиты, шара и сыпучих грузов - скрапа различной плотности приведены в таблице. Здесь же приведены характеристики сопоставимого аналога - электромагнита М62.Example. The lifting electromagnet DKM165 is made in accordance with the invention. The characteristics of the magnetic circuit, coil, and the load capacity of the electromagnet with a cold coil for a plate, ball and bulk cargo - scrap of various densities are given in the table. Here are the characteristics of a comparable analogue - the electromagnet M62.

ТаблицаTable Характеристика электромагнитаElectromagnet characteristic ДКМ165DKM165 М62M62 Наружный диаметр наружного полюса, ммOuter diameter of the outer pole, mm 16501650 16501650 Внутренний диаметр наружного полюса, ммThe inner diameter of the outer pole, mm 15001500 13961396 Диаметр внутреннего полюса, ммThe diameter of the inner pole, mm 700700 584584 Диаметр ступени внутреннего полюса, ммDiameter of a step of an internal pole, mm 10071007 Высота полости, ммCavity height, mm 185185 200200 Высота полости на ступени, ммCavity height on a step, mm 135135 Общее число витков катушкиThe total number of coil turns 11421142 15841584 Сечение провода, мм² Wire cross section, mm ² 31,331.3 Общее сопротивление катушки, ОмThe total resistance of the coil, Ohm 2,732.73 2,62.6 Число витков части 9 (медь)The number of turns of part 9 (copper) 420420 Сечение провода, мм² Wire cross section, mm ² 26,226.2 Число витков части 10 (алюминий)The number of turns of part 10 (aluminum) 680680 Сечение провода, мм² Wire cross section, mm ² 42,842.8 Число витков части 10 (медь, ряды 11)The number of turns of part 10 (copper, rows 11) 4242 Сечение провода, мм² Wire cross section, mm ² 26,626.6 Грузоподъемность для плиты, тLoading capacity for a plate, t 72,272,2 42,042.0 Грузоподъемность для шара, тCapacity for ball, t 19,419,4 19,419,4 Грузоподъемность для скрапа, тLifting capacity for scrap, t плотностью 0,4 т/м³ density 0.4 t / m ³ 0,400.40 0,340.34 плотностью 1,0 т/м³ density 1.0 t / m ³ 0,770.77 0,670.67 плотностью 2,9 т/м³ with a density of 2.9 t / m ³ 1,741.74 1,451.45 плотностью 3,6 т/м³ with a density of 3.6 t / m ³ 2,202.20 1,801.80

Как следует из приведенных данных, грузоподъемности электромагнитов для шара одинаковы. Грузоподъемность для скрапа различной плотности по сравнению с аналогом увеличилась на 12-20%, а для плиты - на 70%.As follows from the above data, the carrying capacity of the electromagnets for the ball are the same. The carrying capacity for scrap of various densities increased by 12-20% compared to the analogue, and by 70% for the slab.

Claims

1. A lifting electromagnet comprising a magnetic circuit with a base, inner and outer poles, a control coil, a protective washer and an insulating casting mass, in which the inner pole is made with a step extending it to the base, and the coil has a corresponding stepwise narrowing from the side of the inner pole, characterized the fact that the coil is made of two or three series-connected parts, the first part being located along the inner pole between its stage and the protective washer and made of copper, and the second part of the coil is made of aluminum wire of a larger cross section.

2. The lifting electromagnet according to claim 1, characterized in that the third part of the coil is located along the outer pole and is made of copper wire.