RU2411600C2 - Two-position electromagnet - Google Patents

Two-position electromagnet Download PDF

Info

Publication number
RU2411600C2
RU2411600C2 RU2009100190/07A RU2009100190A RU2411600C2 RU 2411600 C2 RU2411600 C2 RU 2411600C2 RU 2009100190/07 A RU2009100190/07 A RU 2009100190/07A RU 2009100190 A RU2009100190 A RU 2009100190A RU 2411600 C2 RU2411600 C2 RU 2411600C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnetic
core
magnetic circuit
armature
segments
Prior art date
Application number
RU2009100190/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009100190A (en
Inventor
Константин Александрович Колпаков (RU)
Константин Александрович Колпаков
Григорий Юрьевич Панов (RU)
Григорий Юрьевич Панов
Анатолий Васильевич Шерстобитов (RU)
Анатолий Васильевич Шерстобитов
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "НЭВЗ-ВКА"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "НЭВЗ-ВКА" filed Critical Закрытое акционерное общество "НЭВЗ-ВКА"
Priority to RU2009100190/07A priority Critical patent/RU2411600C2/en
Publication of RU2009100190A publication Critical patent/RU2009100190A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2411600C2 publication Critical patent/RU2411600C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: two-position electromagnet consists of two fixed symmetrical parts of magnetic conductor 1 and 2, in which the following components are installed: one coil in each, 3 and 4, conductor 5 and 6, segments 7 and 8, and movable part of magnetic conductor, comprising cylindrical anchor 9 with circular ledge in medium part and non-magnetic stem 10. Conductors 5 and 6 are arranged in the form of polyhedron with hole coaxial to axis of stem 10. Permanent magnets 11 and 12 are arranged between faces of conductors 5 and 6 and segments 7 and 8. Non-magnet stem 10 is rigidly connected to anchor 9 and is installed with the possibility of free movement along its axis.
EFFECT: development of two-position electromagnet, providing for stable high force of anchor gravitation to fixed parts of magnetic conductor.
1 dwg

Description

Изобретение относится к двухпозиционным электромагнитам, касается бистабильных электромагнитных приводов и может быть использовано для приводов коммутационных аппаратов, в частности, в вакуумных выключателях высокого напряжения с магнитной защелкой.The invention relates to two-position electromagnets, relates to bistable electromagnetic drives and can be used for drives of switching devices, in particular, in high voltage vacuum circuit breakers with a magnetic latch.

Известен электромагнитный привод для вакуумного выключателя, состоящий из неподвижной части магнитопровода, подвижной части, двух катушек и постоянных магнитов (Выключатели вакуумные серий ВР0 и ВР1. Руководство по эксплуатации НКАИ. 674152.006 РЭ, г.Ровно, 2003 г.). Подвижная часть магнитопровода - якорь - представляет собой параллелепипед, изготовленный из магнитомягкого материала. Катушки расположены в пространстве параллельно друг другу и имеют прямоугольные отверстия. Якорь находится внутри отверстия катушки. Неподвижная часть магнитопровода представляет пакет ферромагнитных пластин прямоугольной формы. Пластины имеют отверстия прямоугольной формы и два прямоугольных выступа, которые направлены внутрь отверстия и расположены один напротив другого посредине отверстия. Внутри отверстия пакета пластин расположены катушки и якорь, который свободно перемещается в отверстии катушек. На поверхности выступов расположены постоянные магниты. Толщина магнита выбрана таким образом, что он почти полностью заполняет промежуток между торцом выступа неподвижной части магнитопровода и боковой поверхностью якоря. В состав подвижной части входит также немагнитный шток, который жестко скреплен с якорем. Шток передает движение якоря подвижным контактам вакуумных дугогасительных камер выключателя. Данный привод является двухпозиционным, потому что имеет два устойчивых положения, которые обеспечиваются магнитной защелкой.Known electromagnetic drive for a vacuum circuit breaker, consisting of a fixed part of the magnetic circuit, a moving part, two coils and permanent magnets (Vacuum Circuit Breakers Series BP0 and BP1. Operation manual NKAI. 674152.006 RE, Rivne, 2003). The moving part of the magnetic circuit - the anchor - is a parallelepiped made of soft magnetic material. Coils are located in space parallel to each other and have rectangular openings. An anchor is inside the hole of the coil. The fixed part of the magnetic circuit is a package of rectangular ferromagnetic plates. The plates have rectangular holes and two rectangular protrusions that are directed into the hole and are located opposite one another in the middle of the hole. Inside the opening of the plate package, there are coils and an anchor that moves freely in the opening of the coils. Permanent magnets are located on the surface of the protrusions. The thickness of the magnet is chosen so that it almost completely fills the gap between the end face of the protrusion of the fixed part of the magnetic circuit and the side surface of the armature. The moving part also includes a non-magnetic rod, which is rigidly fastened to the anchor. The rod transmits the movement of the armature to the movable contacts of the vacuum interrupter chambers of the switch. This drive is a two-position because it has two stable positions, which are provided by a magnetic latch.

Недостатком такой конструкции является относительно небольшая сила удержания подвижной части привода, которая создается в одном зазоре между торцом якоря и неподвижной частью магнитопровода и ограничивается магнитной индукцией насыщения материала магнитопровода.The disadvantage of this design is the relatively small holding force of the movable part of the drive, which is created in one gap between the end of the armature and the fixed part of the magnetic circuit and is limited by the magnetic induction of saturation of the material of the magnetic circuit.

Известен двухпозиционный электромагнит, состоящий из неподвижной части магнитопровода, содержащей коаксиально расположенный сердечник, две катушки, постоянные магниты, и подвижной части, включающей немагнитный шток и, по меньшей мере, один якорь (патент РФ №2276421, H01F /08, опубл. 10.05.2006 г.). Сердечник выполнен цилиндрическим. Устройство содержит также кольцеобразный корпус, плоскости торцов которого параллельны друг другу и перпендикулярны оси неподвижной части, внутренний диаметр кольцеобразного корпуса превосходит внешний диаметр кольцеобразного выступа на сердечнике. Немагнитные детали расположены в зазоре между кольцеобразным выступом сердечника и корпусом, причем эти детали по азимуту лишь частично заполняют зазор, катушки расположены между сердечником и корпусом с обеих сторон кольцеобразного выступа на сердечнике, постоянные магниты расположены вне занятой немагнитными деталями части зазора между кольцеобразным выступом сердечника и корпусом. Немагнитный шток расположен в отверстии сердечника. Осевой размер части штока диаметром, который равняется диаметру отверстия в сердечнике, превышает осевой размер неподвижной части магнитопровода на величину хода подвижной части, и двух коаксиальных со штоком дискообразных якорей, закрепленных на торцах части штока диаметром, который равняется диаметру отверстия в сердечнике.Known two-position electromagnet, consisting of a fixed part of the magnetic circuit, containing a coaxially located core, two coils, permanent magnets, and a moving part, including a non-magnetic rod and at least one armature (RF patent No. 2276421, H01F / 08, publ. 10.05. 2006). The core is cylindrical. The device also contains an annular body, the plane of the ends of which are parallel to each other and perpendicular to the axis of the fixed part, the inner diameter of the annular body exceeds the outer diameter of the annular protrusion on the core. Non-magnetic parts are located in the gap between the annular protrusion of the core and the housing, and these parts in azimuth only partially fill the gap, coils are located between the core and the housing on both sides of the annular protrusion on the core, permanent magnets are located outside the part of the gap occupied by the non-magnetic parts between the annular protrusion of the core and case. A non-magnetic rod is located in the core hole. The axial size of the rod part with a diameter that is equal to the diameter of the hole in the core exceeds the axial size of the fixed part of the magnetic circuit by the amount of travel of the movable part, and two disk-shaped anchors coaxial with the rod fixed to the ends of the rod part with a diameter equal to the diameter of the hole in the core.

Недостатком такой конструкции является то, что сила притяжения якоря к неподвижным частям сильно зависит от магнитных зазоров между магнитом и сердечником, а также между магнитом и корпусом, при этом незначительные магнитные зазоры приводят к существенному уменьшению силы притяжения якоря к неподвижным частям магнитопровода.The disadvantage of this design is that the force of attraction of the armature to the fixed parts strongly depends on the magnetic gaps between the magnet and the core, as well as between the magnet and the body, while minor magnetic gaps lead to a significant decrease in the force of attraction of the armature to the fixed parts of the magnetic circuit.

Задачей изобретения является создание двухпозиционного электромагнита, обеспечивающего стабильно высокую силу притяжения якоря к неподвижным частям магнитопровода.The objective of the invention is the creation of a two-position electromagnet, providing a stably high force of attraction of the armature to the fixed parts of the magnetic circuit.

Это достигается тем, что в двухпозиционном электромагните, состоящем из неподвижной части магнитопровода, содержащей коаксиально расположенный сердечник, две катушки, постоянные магниты, и подвижной части, включающей немагнитный шток и, по меньшей мере, один якорь, неподвижная часть магнитопровода выполнена из двух симметричных частей, в которых расположены по одной катушке, сердечник выполнен в виде многогранника, с отверстием, соосным с осью штока, сегменты размещены вдоль граней сердечника, и постоянные магниты расположены между гранями сердечника и сегментами, а подвижная часть магнитопровода содержит цилиндрический якорь, имеющий кольцеобразный выступ в средней части, причем немагнитный шток жестко соединен с якорем и установлен с возможностью свободного перемещения вдоль своей оси.This is achieved by the fact that in a two-position electromagnet, consisting of a fixed part of the magnetic circuit, containing a coaxially arranged core, two coils, permanent magnets, and a moving part, including a non-magnetic rod and at least one armature, the fixed part of the magnetic circuit is made of two symmetrical parts , in which one coil is located, the core is made in the form of a polyhedron, with a hole coaxial with the axis of the rod, segments are placed along the faces of the core, and permanent magnets are located between s core and segments, and the movable part of the magnetic circuit comprises a cylindrical anchor having an annular protrusion in the middle part, and a nonmagnetic rod is rigidly connected to the armature and mounted for free movement along its axis.

На фиг.1 представлен двухпозиционный электромагнит, на фиг.2 - его вид сверху.Figure 1 presents a two-position electromagnet, figure 2 is a top view thereof.

Двухпозиционный электромагнит выполнен из двух симметричных неподвижных частей магнитопровода 1 и 2, в которых расположены по одной катушке 3 и 4, сердечник 5 и 6, сегменты 7 и 8, и подвижной части магнитопровода, содержащей цилиндрический якорь 9, с кольцеобразным выступом в средней части, и немагнитный шток 10 (фиг.1).Сердечники 5 и 6 выполнены в виде многогранника с отверстием, соосным с осью штока 10 (фиг.2). Постоянные магниты 11 и 12 расположены между гранями сердечника 5 и 6 и сегментами 7 и 8 (фиг.2). Сегменты 7 и 8 размещены вдоль граней сердечника 5 и 6. Сегменты 7 и 8, сердечники 5 и 6 выполнены из магнитомягкого материала. Подвижная часть магнитопровода расположена между двумя неподвижными симметричными частями магнитопровода 1 и 2. Немагнитный шток 10 жестко соединен с якорем 9 и установлен с возможностью свободного перемещения вдоль своей оси.A two-position electromagnet is made of two symmetrical fixed parts of the magnetic circuit 1 and 2, in which one coil 3 and 4, a core 5 and 6, segments 7 and 8 are located, and a moving part of the magnetic circuit containing a cylindrical armature 9, with an annular protrusion in the middle part, and non-magnetic rod 10 (Fig. 1). The cores 5 and 6 are made in the form of a polyhedron with a hole coaxial with the axis of the rod 10 (Fig. 2). Permanent magnets 11 and 12 are located between the faces of the core 5 and 6 and segments 7 and 8 (figure 2). Segments 7 and 8 are placed along the faces of the core 5 and 6. Segments 7 and 8, cores 5 and 6 are made of soft magnetic material. The movable part of the magnetic circuit is located between two stationary symmetrical parts of the magnetic circuit 1 and 2. Non-magnetic rod 10 is rigidly connected to the armature 9 and is installed with the possibility of free movement along its axis.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В исходном положении «отключено» якорь 9 прижат к неподвижной части магнитопровода 2, которая содержит сердечник 6, сегменты 8, постоянные магниты 12 и катушку 4. При обесточенных катушках 3 и 4, благодаря магнитному потоку, который создается постоянными магнитами 12, якорь 9 надежно удерживается в этом положении. Сила удержания, создаваемая этим магнитным потоком, больше силы притяжения, создаваемой магнитным потоком через якорь 9 и противоположную неподвижную часть магнитопровода 1 потому, что между якорем 9 и неподвижной частью магнитопровода 1 имеется немагнитный зазор. Если пропустить ток соответствующей величины и направления через катушку 3, расположенную со стороны немагнитного зазора, а через катушку 4 одновременно пропустить ток такой же величины, но противоположного направления, то магнитный поток, созданный током катушки 4, будет снижать магнитный поток, созданный постоянными магнитами 12, а магнитный поток, созданный током в катушке 3, будет увеличивать магнитный поток, созданный постоянными магнитами 11, и якорь 9 начнет перемещаться. При этом немагнитный зазор между якорем 9 и магнитопроводом 1 начнет уменьшаться, а немагнитный зазор между якорем 9 и магнитопроводом 2 будет увеличиваться. Дойдя до неподвижной части магнитопровода 1, якорь 9 остановится и останется в этом положении после отключения тока в катушках 3 и 4, благодаря магнитному потоку, созданному постоянными магнитами 11. Операция «включено» завершена. При пропускании тока той же величины и противоположного направления через катушки 3 и 4 подвижная часть двухпозиционного электромагнита вернется в исходное положение.In the “off” position, the anchor 9 is pressed against the fixed part of the magnetic circuit 2, which contains the core 6, segments 8, permanent magnets 12 and coil 4. With deenergized coils 3 and 4, due to the magnetic flux created by the permanent magnets 12, the anchor 9 is reliably held in this position. The holding force created by this magnetic flux is greater than the attractive force created by the magnetic flux through the armature 9 and the opposite fixed part of the magnetic circuit 1 because there is a non-magnetic gap between the armature 9 and the fixed part of the magnetic circuit 1. If a current of a corresponding magnitude and direction is passed through a coil 3 located on the nonmagnetic gap side, and a current of the same magnitude but opposite direction is passed through a coil 4, then the magnetic flux generated by the current of the coil 4 will reduce the magnetic flux created by the permanent magnets 12 and the magnetic flux created by the current in the coil 3 will increase the magnetic flux created by the permanent magnets 11, and the armature 9 will begin to move. In this case, the non-magnetic gap between the armature 9 and the magnetic circuit 1 will begin to decrease, and the non-magnetic gap between the armature 9 and the magnetic circuit 2 will increase. Having reached the fixed part of the magnetic circuit 1, the armature 9 will stop and remain in this position after turning off the current in the coils 3 and 4, due to the magnetic flux created by the permanent magnets 11. The operation "on" is completed. When passing a current of the same magnitude and opposite direction through coils 3 and 4, the movable part of the two-position electromagnet will return to its original position.

Стабильно высокая сила притяжения якоря к неподвижным частям магнитопровода достигается за счет того, что сила, прижимающая якорь к неподвижной части магнитопровода, создается в двух зазорах - между кольцеобразным выступом якоря и магнитопроводом и между якорем и сердечником. Уменьшение магнитных зазоров между постоянными магнитами и сегментами с одной стороны и между постоянными магнитами и сердечником с другой стороны позволяет уменьшить магнитные потери, что, соответственно, приводит к увеличению силы притяжения якоря к неподвижным частям магнитопровода.A stably high force of attraction of the armature to the fixed parts of the magnetic circuit is achieved due to the fact that the force pressing the armature to the fixed part of the magnetic circuit is created in two gaps - between the annular protrusion of the armature and the magnetic circuit and between the armature and the core. Reducing the magnetic gaps between the permanent magnets and segments on the one hand and between the permanent magnets and the core on the other hand reduces magnetic losses, which, accordingly, leads to an increase in the force of attraction of the armature to the fixed parts of the magnetic circuit.

Claims (1)

Двухпозиционный электромагнит, состоящий из неподвижной части магнитопровода, содержащей коаксиально расположенный сердечник, две катушки, постоянные магниты, и подвижной части, включающей немагнитный шток и, по меньшей мере, один якорь, отличающийся тем, что неподвижная часть магнитопровода выполнена из двух симметричных частей, в которых расположены по одной катушке, сердечник выполнен в виде многогранника с отверстием, соосным с осью штока, сегменты размещены вдоль граней сердечника, и постоянные магниты расположены между гранями сердечника и сегментами, а подвижная часть магнитопровода содержит цилиндрический якорь, имеющий кольцеобразный выступ в средней части, причем немагнитный шток жестко соединен с якорем и установлен с возможностью свободного перемещения вдоль своей оси. A two-position electromagnet consisting of a fixed part of the magnetic circuit, containing a coaxially located core, two coils, permanent magnets, and a moving part, including a non-magnetic rod and at least one armature, characterized in that the fixed part of the magnetic circuit is made of two symmetrical parts, which are located along one coil, the core is made in the form of a polyhedron with a hole coaxial with the axis of the rod, segments are placed along the faces of the core, and permanent magnets are located between the faces with rdechnika and segments, and the movable part of the magnetic circuit comprises a cylindrical anchor having an annular protrusion in the middle part, and a nonmagnetic rod is rigidly connected to the armature and mounted for free movement along its axis.
RU2009100190/07A 2008-12-26 2008-12-26 Two-position electromagnet RU2411600C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009100190/07A RU2411600C2 (en) 2008-12-26 2008-12-26 Two-position electromagnet

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009100190/07A RU2411600C2 (en) 2008-12-26 2008-12-26 Two-position electromagnet

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009100190A RU2009100190A (en) 2010-07-10
RU2411600C2 true RU2411600C2 (en) 2011-02-10

Family

ID=42684405

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009100190/07A RU2411600C2 (en) 2008-12-26 2008-12-26 Two-position electromagnet

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2411600C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009100190A (en) 2010-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
YU15400A (en) Electromagnetic actuator
UA105240C2 (en) Bistable magnetic actuator for medium voltage circuit breaker
JP5314197B2 (en) Electromagnetic operation device
JP2015515097A (en) Polarized electromagnetic relay and manufacturing method thereof
RU2015110986A (en) ELECTROMAGNETIC EXECUTIVE MECHANISM FOR VACUUM VOLTAGE CIRCUIT BREAKER
US8674795B2 (en) Magnetic actuator with a non-magnetic insert
JP2006222438A (en) Electromagnet and operating mechanism of switching device using the same
RU2411600C2 (en) Two-position electromagnet
RU84155U1 (en) TWO-POSITIVE ELECTROMAGNET
JP4158876B2 (en) Power switchgear operating device
CN201167064Y (en) Inner magnetic type permanent magnet manipulator
EP2859571B1 (en) Electrical switching apparatus and relay including a ferromagnetic or magnetic armature having a tapered portion
KR101288627B1 (en) Magnetic contactor
RU2276421C1 (en) Two-position electromagnet
JP2003016888A (en) Operating device for power switchgear
RU121642U1 (en) BISTABLE ELECTROMAGNET OF THE DRIVE OF THE SWITCHING DEVICE
RU82929U1 (en) ELECTROMAGNETIC VACUUM CIRCUIT BREAKER
JP2003016882A (en) Operating device for power switchgear
RU121641U1 (en) BISTABLE ELECTROMAGNET OF THE DRIVE OF THE SWITCHING DEVICE
CN217468326U (en) Permanent magnet tripping device
RU2312420C2 (en) Electromagnetic operating mechanism
RU75251U1 (en) ELECTROMAGNETIC DRIVE
CN210403613U (en) Direct current relay
CN111986937A (en) Electromagnetic device with permanent magnet
RU127508U1 (en) ELECTROMAGNETIC DRIVE

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20111227