RU2375782C1

RU2375782C1 - Electromagnetic actuator for switching device

Info

Publication number: RU2375782C1
Application number: RU2008138003/09A
Authority: RU
Inventors: Эльхан Шахбаба оглы Мурадов (RU); Эльхан Шахбаба оглы Мурадов; Иван Михайлович Труфакин (RU); Иван Михайлович Труфакин; Надежда Владимировна Половинкина (RU); Надежда Владимировна Половинкина
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Технос"
Priority date: 2008-09-23
Filing date: 2008-09-23
Publication date: 2009-12-10

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: invention refers to electric engineering, specifically to electromagnetic actuators for switching devices. Electromagnetic actuator contains magnetic conductor, coil, main armature and trip-free release armature. The trip-free release armature and the main armature are mounted on magnetic conductor being able to turn relative to magnetic conductor. In this device both armatures in switched-on position are located in mutually perpendicular planes with creation of common magnetic flux. Additionally, the magnetic conductor is divided into two parts with creation of air gap at the side of the trip-free release armature.

EFFECT: increase in magnetic conductor efficiency, providing adjustment of magnetic flux and extending possible application.

3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электромагнитным приводам коммутационных аппаратов.The invention relates to electrical engineering, in particular to electromagnetic drives of switching devices.

Известны электромагнитные приводы в составе выключателей быстродействующих автоматических постоянного тока, например свидетельство №27737 RU на полезную модель Н01Н 77/06, 2003 г.; патент №2239253 RU на изобретение H01H 77/06, 2004 г.; патент №71027 RU на полезную модель H01H 71/00, 2007 г.Known electromagnetic drives as part of high-speed automatic DC switches, for example certificate No. 27737 RU for utility model Н01Н 77/06, 2003; RU patent No. 2239253 for the invention H01H 77/06, 2004; RU patent No. 71027 for utility model H01H 71/00, 2007

Наиболее близким к патентуемому следует считать электромагнитный привод по патенту №71027 RU на полезную модель Н01H 77/06, 2007 г. Он содержит, магнитопровод с катушкой, главный якорь и якорь свободного расцепления. Этот привод характеризуется технологичностью изготовления, меньшей материалоемкостью и повышенной унификацией деталей.The closest to the patent should be considered an electromagnetic drive according to patent No. 71027 RU for utility model H01H 77/06, 2007. It contains a magnetic circuit with a coil, a main armature and a free trip armature. This drive is characterized by manufacturability, lower material consumption and increased unification of parts.

Недостатком этого электромагнитного привода является низкая производительность работы магнитопровода из-за разделения магнитного потока, созданного катушкой на два контура, что уменьшает в свою очередь электромагнитную силу притяжения якорей к магнитопроводу. Для достижения достаточной электромагнитной силы притяжения якоря необходимо увеличивать массогабаритные показатели магнитопровода, что приводит к увеличению затрат на материал и соответственно увеличению стоимости привода.The disadvantage of this electromagnetic drive is the low performance of the magnetic circuit due to the separation of the magnetic flux created by the coil into two circuits, which in turn reduces the electromagnetic force of attraction of the anchors to the magnetic circuit. To achieve sufficient electromagnetic force of attraction of the armature, it is necessary to increase the overall dimensions of the magnetic circuit, which leads to an increase in material costs and, accordingly, an increase in the cost of the drive.

Задачей изобретения является создание электромагнитного привода коммутационного аппарата, характеризующегося высокой эффективностью работы магнитопровода, технологичностью изготовления, меньшей материалоемкостью и количеством деталей.The objective of the invention is the creation of an electromagnetic drive switching device, characterized by high efficiency of the magnetic circuit, manufacturability, less material consumption and the number of parts.

Технический результат от использования изобретения состоит в повышении производительности магнитопровода, обеспечении регулировки величины магнитного потока и расширении возможности применения привода.The technical result from the use of the invention is to increase the performance of the magnetic circuit, providing adjustment of the magnitude of the magnetic flux and expanding the applicability of the drive.

Для обеспечения этого магнитопровод выполнен из Г -образного элемента и стержня, которые соединены своими боковыми сторонами с обеспечением воздушного зазора, при этом якорь свободного расцепления и главный якорь смонтированы на магнитопроводе с возможностью поворота относительно магнитопровода так, что якорь свободного расцепления притягивается к магнитопроводу со стороны образованного воздушного зазора, а главный якорь во включенном положении находится во взаимно перпендикулярной плоскости к плоскости якоря свободного расцепления.To ensure this, the magnetic circuit is made of a L-shaped element and a rod, which are connected by their lateral sides to provide an air gap, while the free trip anchor and the main anchor are mounted on the magnetic circuit with the possibility of rotation relative to the magnetic circuit so that the free trip anchor is attracted to the magnetic circuit from the side formed air gap, and the main anchor in the on position is in a mutually perpendicular plane to the plane of the anchor free tions.

Расположение якорей во взаимно перпендикулярных плоскостях позволяет создать один магнитный контур для обоих якорей, что обеспечивает высокую эффективность работы привода, так как нет необходимости делить основной магнитный поток, образованный катушкой, на два параллельных контура. Выполнение воздушного зазора между Г-образным элементом и стержнем магнитопровода позволяет управлять величиной магнитного потока в магнитопроводе. Изменяя величину этого зазора (уменьшая или увеличивая магнитное сопротивление стали), электромагнитный привод можно применить в устройствах с разными эксплуатационными характеристиками - расширение возможности применения.The location of the anchors in mutually perpendicular planes allows you to create one magnetic circuit for both anchors, which ensures high efficiency of the drive, since there is no need to divide the main magnetic flux formed by the coil into two parallel circuits. The implementation of the air gap between the L-shaped element and the core of the magnetic circuit allows you to control the magnitude of the magnetic flux in the magnetic circuit. By changing the size of this gap (decreasing or increasing the magnetic resistance of steel), the electromagnetic drive can be used in devices with different operational characteristics - expanding the applicability.

Кроме того, исключение второго магнитного контура позволяет сократить количество деталей привода, а следовательно, уменьшить массу и габариты всего устройства. Уменьшение количества деталей способствует сокращению времени, затрачиваемого на изготовление привода, что обеспечивает технологичность при выпуске продукции.In addition, the exclusion of the second magnetic circuit allows you to reduce the number of parts of the drive, and therefore, to reduce the weight and dimensions of the entire device. Reducing the number of parts helps to reduce the time spent on the manufacture of the drive, which ensures manufacturability in the manufacture of products.

При таком выполнении магнитопровода сохраняется возможность удобной замены катушки (как и в прототипе) за счет разъемности элементов магнитопровода и ее беспрепятственной установки. Таким образом повышается технологичность электромагнитного привода, а кроме того, и ремонтопригодность. При этом упрощается изготовление катушки, ее установка на магнитопровод и изоляция, поскольку катушка наматывается предварительно на оправку (а не на магнитопровод), снимается с оправки, изолируется.With this embodiment of the magnetic circuit, it remains possible to conveniently replace the coil (as in the prototype) due to the detachability of the elements of the magnetic circuit and its unhindered installation. This improves the manufacturability of the electromagnetic drive, and in addition, maintainability. This simplifies the manufacture of the coil, its installation on the magnetic circuit and insulation, since the coil is pre-wound on the mandrel (and not on the magnetic circuit), removed from the mandrel, insulated.

Изобретение поясняется примером выполнения. На фиг.1 представлена схема электромагнитного привода коммутационного аппарата - выключателя быстродействующего автоматического постоянного тока в отключенном положении, на фиг.2 - то же в предвключенном положении, на фиг.3 - то же во включенном положении.The invention is illustrated by an example implementation. Figure 1 presents a diagram of the electromagnetic drive of the switching apparatus - a switch of high-speed automatic DC in the off position, figure 2 is the same in the upstream position, figure 3 is the same in the on position.

Выключатель быстродействующий автоматический постоянного тока содержит подвижный контакт 1, неподвижный контакт 2, отключающую пружину 3, пружину 4 свободного расцепления и электромагнитный привод, содержащий магнитопровод с катушкой 5, главный якорь 6 и якорь свободного расцепления 7. Магнитопровод выполнен составным из Г-образного элемента 8 и стержня 9. Элементы 8, 9 соединены между собой с образованием воздушного зазора σ. Катушка 5 размещена на центральном сердечнике магнитопровода. Главный якорь 6 и якорь свободного расцепления 7 установлены шарнирно на оси 10, образуя замкнутый контур с элементами 8, 9 магнитопровода (Фиг.1).The high-speed automatic direct current switch contains a movable contact 1, a fixed contact 2, a disconnecting spring 3, a free trip spring 4 and an electromagnetic drive containing a magnetic circuit with a coil 5, a main armature 6 and a free trip armature 7. The magnetic circuit is made of an L-shaped element 8 and rod 9. Elements 8, 9 are interconnected to form an air gap σ. Coil 5 is placed on the central core of the magnetic circuit. The main anchor 6 and the free trip anchor 7 are pivotally mounted on the axis 10, forming a closed loop with elements 8, 9 of the magnetic circuit (Figure 1).

Подвижный контакт 1 посредством тяги 11 шарнирно закреплен на оси 10 и ограничен во вращательном движении по часовой стрелке относительно якоря 6 упором 12. Якорь свободного расцепления 7 через пружину 4 связан с подвижным контактом 1.The movable contact 1 through the rod 11 is pivotally mounted on the axis 10 and is limited in a clockwise rotation relative to the armature 6 by the stop 12. The free trip armature 7 is connected via spring 4 to the movable contact 1.

Отключающая пружина 3 подсоединена к якорю 6.Breaking spring 3 is connected to the armature 6.

Выключатель работает следующим образом.The switch operates as follows.

При включении выключателя по катушке 5 протекает включающий ток, при этом главный якорь 6 и якорь свободного расцепления 7 притягиваются к магнитопроводу. На фиг.2 показан пунктирной линией и стрелками магнитный контур и направление магнитного потока. Подвижный контакт 1 посредством тяги 11 приводится в движение в сторону неподвижного контакта 2, но не смыкается с последним (зазор между контактами 2-3 мм) под действием усилий пружины 4 свободного расцепления и якоря свободного расцепления 7 - обеспечивается предвключенное положение. Через 0,5 секунд ток в катушке 5 переключается на удерживающий, значительно меньший по величине по сравнению с включающим. Якорь свободного расцепления 7 не может удерживаться в притянутом к магнитопроводу положении и под действием пружины 4 свободного расцепления отпадает от магнитопровода. При этом подвижный контакт 1 замыкается с неподвижным 2. Выключатель перешел во включенное положение.When the switch is turned on, a switching current flows through coil 5, while the main armature 6 and the free trip armature 7 are attracted to the magnetic circuit. Figure 2 shows the dashed line and arrows of the magnetic circuit and the direction of magnetic flux. The movable contact 1 by means of the rod 11 is set in motion towards the stationary contact 2, but does not close with the latter (the gap between the contacts is 2-3 mm) under the action of the forces of the free-release spring 4 and the free-release anchor 7 - an upstream position is provided. After 0.5 seconds, the current in the coil 5 switches to holding, significantly smaller in magnitude compared to the inclusion. The free trip armature 7 cannot be held in a position drawn to the magnetic circuit and, under the action of the free trip spring 4, falls away from the magnetic circuit. In this case, the movable contact 1 closes with the fixed 2. The switch has switched to the on position.

При отключении выключателя ток в катушке 5 прекращается. Магнитный поток спадает и не удерживает главный якорь 6. Под действием отключающей пружины 3 контакты 1, 2 размыкаются. Выключатель переходит в отключенное положение (фиг.3).When the switch is turned off, the current in coil 5 stops. The magnetic flux drops and does not hold the main armature 6. Under the action of the tripping spring 3, contacts 1, 2 open. The switch goes into the off position (figure 3).

Таким образом, изобретение за счет организации одного магнитного контура увеличивает эффективность магнитопровода. Изменяя величину зазора между Г-образным элементом и стержнем магнитопровода, можно управлять величиной усилий привода - расширены возможности применения привода. Кроме того, повышена технологичность конструкции за счет уменьшения количества деталей и габаритов, а следовательно, снижена себестоимость всего привода.Thus, the invention due to the organization of one magnetic circuit increases the efficiency of the magnetic circuit. By changing the gap between the L-shaped element and the core of the magnetic circuit, it is possible to control the magnitude of the drive forces - the possibilities of using the drive are expanded. In addition, the manufacturability of the structure has been increased by reducing the number of parts and dimensions, and therefore, the cost of the entire drive has been reduced.

Claims

The electromagnetic drive of the switching apparatus, comprising a magnetic circuit with a coil, a main anchor and an open trip anchor, characterized in that the free trip anchor and the main anchor are mounted on the magnetic circuit with the possibility of rotation relative to the magnetic circuit, both anchors in the on position are located in mutually perpendicular planes with the formation of a common magnetic flux, and the magnetic circuit is divided into two parts with the formation of an air gap from the side of the free trip anchor.