RU2634423C1 - Двухсторонний поляризованный электромагнит с пассивным удержанием штока - Google Patents
Двухсторонний поляризованный электромагнит с пассивным удержанием штока Download PDFInfo
- Publication number
- RU2634423C1 RU2634423C1 RU2016127319A RU2016127319A RU2634423C1 RU 2634423 C1 RU2634423 C1 RU 2634423C1 RU 2016127319 A RU2016127319 A RU 2016127319A RU 2016127319 A RU2016127319 A RU 2016127319A RU 2634423 C1 RU2634423 C1 RU 2634423C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic
- inserts
- permanent magnets
- soft
- soft magnetic
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
- H02K33/02—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with armatures moved one way by energisation of a single coil system and returned by mechanical force, e.g. by springs
- H02K33/04—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with armatures moved one way by energisation of a single coil system and returned by mechanical force, e.g. by springs wherein the frequency of operation is determined by the frequency of uninterrupted AC energisation
- H02K33/06—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with armatures moved one way by energisation of a single coil system and returned by mechanical force, e.g. by springs wherein the frequency of operation is determined by the frequency of uninterrupted AC energisation with polarised armatures
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
- H02K33/16—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with polarised armatures moving in alternate directions by reversal or energisation of a single coil system
Abstract
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления. Технический результат состоит в обеспечении возможности фиксации штока в одном из крайних положений с заданным усилием удержания без затрат электрической энергии. Двухсторонний поляризованный электромагнит содержит соосные катушки управления, кольцеобразные постоянные магниты, магнитомягкие вставки. Шток выполнены из немагнитного материала с закрепленным на нем кольцеобразным якорем, находящимся внутри цилиндрических частей магнитопроводов между немагнитными фланцами с отверстиями. По меньшей мере одна катушка управления и магнитомягкие вставки магнитопровода закреплены на внутренней части магнитопроводов. Якорь выполнен из кольцеобразных постоянных магнитов с аксиальным направлением намагничивания и магнитомягких вставок. Количество постоянных магнитов по меньшей мере на один больше, чем катушек управления. Шток установлен с возможностью свободного перемещения через отверстия в немагнитных фланцах. Длина магнитомягкой вставки якоря и постоянного магнита примерно равны сумме расстояния между магнитомягкими вставками магнитопровода и длины магнитомягкой вставки магнитопровода. Магнитомягкие вставки якоря расположены между постоянными магнитами. Магнитомягкие вставки магнитопровода расположены с торцов и между катушек управления. Постоянные магниты расположены одноименными полюсами друг к другу. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к электромагнитным устройствам для промышленных, бытовых, технических объектов в качестве элемента в системах управления.
Известен электродинамический привод клапанов двигателей внутреннего сгорания, содержащий магнитомягкий магнитопровод, внутри которого размещены подпружиненный якорь, постоянный магнит и обмотка управления. На торце магнитомягкого сердечника со стороны, обращенной в сторону якоря, установлен постоянный магнит (патент РФ №2140034).
Недостатком данного технического решения является низкий уровень электромагнитного усилия при срабатывании, что значительно увеличивает время срабатывания электромагнита. Этому способствует и наличие магнитно-индукционного демпфера.
Наиболее близким аналогом является быстродействующий поляризованный электромагнит броневого типа с независимыми потоками поляризации (RU 2242816 С2, H01F 7/16), содержащий соосно расположенные обмотки управления (катушки управления), кольцеобразные постоянные магниты, магнитомягкие стопы (магнитомягкие вставки) и шток, выполненный из немагнитного материала с закрепленным на нем кольцеобразным якорем, находящиеся внутри цилиндрических частей магнитомягких магнитопроводов между немагнитными фланцами с отверстиями, являющихся частью корпуса электромагнита.
Недостатком известного быстродействующего поляризованного магнита является невозможность фиксации штока в крайних положениях с созданием значительных усилий без затрат электроэнергии, а также невозможность создания динамического усилия (усилия, перемещающего шток в одно из крайних положений).
Задачей, решаемой настоящим изобретением, является возможность фиксации штока в одном из крайних положений с заданным усилием удержания без затрат электрической энергии.
Сущность изобретения состоит в том, что в двухстороннем поляризованном электромагните с пассивным удержанием штока, содержащем соосно расположенные катушки управления, кольцеобразные постоянные магниты, магнитомягкие вставки и шток, выполненный из немагнитного материала с закрепленным на нем кольцеобразным якорем, находящиеся внутри цилиндрических частей магнитомягких магнитопроводов между немагнитными фланцами с отверстиями, предложено по меньшей мере одну катушку управления и магнитомягкие вставки магнитопровода закрепить на внутренней части магнитомягких магнитопроводов, якорь выполнить из кольцеобразных постоянных магнитов с аксиальным направлением намагничивания и магнитомягких вставок якоря, причем постоянных магнитов установить по меньшей мере на один больше, чем катушек управления, а шток установить с возможностью свободного перемещения через отверстия в немагнитных фланцах. Кроме того, предложено длину магнитомягкой вставки якоря и постоянного магнита выполнить примерно равной сумме расстояния между магнитомягкими вставками магнитопровода и длины магнитомягкой вставки магнитопровода, магнитомягкие вставки якоря расположить между постоянными магнитами, магнитомягкие вставки магнитопровода расположить с торцов и между катушек управления и постоянные магниты расположить одноименными полюсами друг к другу.
Выполнение якоря из кольцеобразных постоянных магнитов с аксиальным направлением намагничивания и магнитомягких вставок якоря и закрепление по меньшей мере одной катушки управления и магнитомягких вставок магнитопровода на внутренней части магнитомягких магнитопроводов позволяет получать заданные статическое и динамическое усилия при перемещении штока.
Выполнение длины магнитомягкой вставки якоря и постоянного магнита примерно равной сумме расстояния между магнитомягкими вставками магнитопровода и длины магнитомягкой вставки магнитопровода позволяет задавать величину хода штока. От указанной длины зависит величина хода штока и требуемое усилие удержания в крайних положениях.
Расположение магнитомягких вставок якоря между постоянными магнитами, а магнитомягких вставок магнитопровода с торцов и между катушками управления позволяет сконцентрировать магнитный поток в зазоре между магнитомягкими вставками якоря и магнитопровода.
Установка постоянных магнитов по меньшей мере на один больше, чем катушек управления, позволяет получить максимальное статическое усилие в крайних положениях штока.
Расположение постоянных магнитов одноименными полюсами друг к другу позволяет получить максимальное динамическое усилие при перемещении штока.
Двухсторонний поляризованный электромагнит с пассивным удержанием штока приведен на фиг. 1 и включает закрепленный на штоке 1 якорь, состоящий из кольцеобразных постоянных магнитов 2 и магнитомягких вставок якоря 3, соосно ему расположенные кольцеобразные катушки управления 4 и магнитомягкие вставки магнитопровода 5 и закрепленные на внутренней цилиндрической части магнитомягких магнитопроводов 6 между немагнитными фланцами 7. Шток 1 проходит через отверстия в немагнитных фланцах 7. Длина магнитомягкой вставки якоря 3 и постоянного магнита 2 (а) примерно равна сумме расстояния между магнитомягкими вставками магнитопровода 5 и длины магнитомягкой вставки магнитопровода 5 (b).
На фиг. 2 приведен график удержания штока с помощью постоянных магнитов 2.
Работа устройства заключается в следующем. На катушки управления 4 подаются короткие импульсы тока (длительность импульсов менее 1 с), тем самым системой из катушек управления 4 и магнитомягких вставок магнитопровода 5 создается рабочий магнитный поток, который при взаимодействии с поляризующим потоком, созданным системой из магнитомягких вставок якоря 3, размещенных между постоянными магнитами 2, устремляет шток 1 из одного крайнего положения в другое. При отключении тока в катушках управления 4 шток 1 фиксируется в одном из крайних положений (начальном 51 или конечном 52) и удерживается за счет притяжения магнитомягких вставок якоря 3 к магнитомягким вставкам магнитопровода 5. Удержание (фиксация) штока 1 происходит за счет поляризующего магнитного потока. Для возврата штока 1 в другое крайнее положение необходимо подать импульс тока противоположной полярности на катушки управления 4, т.е. направление хода штока 1 зависит от полярности напряжения, подаваемого на катушки управления 4. Таким образом, в системе производятся равнозначные действия и не требуется дополнительных затрат энергии для запуска и остановки действия системы.
Задача повышения надежности поляризованного электромагнита решается созданием потенциального барьера, что поясняется фиг. 2, где:
F - статическое усилие;
Fтреб. - требуемое усилие удержания;
δ - ход штока 1.
δ1, δ2 - крайние положения штока 1.
При нахождении штока 1 в крайнем положении (например, δ1) требуемое значение усилия удержания не является максимальным и имеет запас (потенциальный барьер), позволяющий говорить о том, что усилие удержания больше усилия срыва, т.е. о повышении надежности системы по сравнению с ближайшим аналогом.
Использование предлагаемого устройства позволяет фиксировать (удерживать) шток электромагнита в одном из крайних положений с заданным усилием удержания без затрат электрической энергии, потреблять малое количество электроэнергии на перемещение штока из одного крайнего положения в другое.
Claims (5)
1. Двухсторонний поляризованный электромагнит с пассивным удержанием штока, содержащий соосно расположенные катушки управления, кольцеобразные постоянные магниты, магнитомягкие вставки и шток, выполненный из немагнитного материала с закрепленным на нем кольцеобразным якорем, находящиеся внутри цилиндрических частей магнитомягких магнитопроводов между немагнитными фланцами с отверстиями, отличающийся тем, что по меньшей мере одна катушка управления и магнитомягкие вставки магнитопровода закреплены на внутренней части магнитомягких магнитопроводов, якорь содержит кольцеобразные постоянные магниты с аксиальным направлением намагничивания и магнитомягкие вставки якоря, причем количество постоянных магнитов по меньшей мере на один больше, чем количество катушек управления, а шток установлен с возможностью свободного перемещения через отверстия в немагнитных фланцах.
2. Поляризованный электромагнит с пассивным удержанием штока по п. 1, отличающийся тем, что длина магнитомягкой вставки якоря и постоянного магнита примерно равна сумме расстояния между магнитомягкими вставками магнитопровода и длины магнитомягкой вставки магнитопровода.
3. Поляризованный электромагнит с пассивным удержанием штока по п. 1, отличающийся тем, что магнитомягкие вставки якоря расположены между постоянными магнитами.
4. Поляризованный электромагнит с пассивным удержанием штока по п. 1, отличающийся тем, что магнитомягкие вставки магнитопровода расположены с торцов и между катушек управления.
5. Поляризованный электромагнит с пассивным удержанием штока по п. 1, отличающийся тем, что постоянные магниты расположены одноименными полюсами друг к другу.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016127319A RU2634423C1 (ru) | 2016-07-06 | 2016-07-06 | Двухсторонний поляризованный электромагнит с пассивным удержанием штока |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016127319A RU2634423C1 (ru) | 2016-07-06 | 2016-07-06 | Двухсторонний поляризованный электромагнит с пассивным удержанием штока |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2634423C1 true RU2634423C1 (ru) | 2017-10-30 |
Family
ID=60263526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016127319A RU2634423C1 (ru) | 2016-07-06 | 2016-07-06 | Двухсторонний поляризованный электромагнит с пассивным удержанием штока |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2634423C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5175457A (en) * | 1991-10-28 | 1992-12-29 | Mechanical Technology Incorporated | Linear motor or alternator plunger configuration using variable magnetic properties for center row and outer rows of magnets |
| UA79418C2 (en) * | 2005-11-16 | 2007-06-11 | Mykola Volodymyrovyc Bohaienko | Linear elecric motor of reciprocating movement |
| RU94391U1 (ru) * | 2009-10-20 | 2010-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Привод на постоянных магнитах |
| RU101591U1 (ru) * | 2010-07-30 | 2011-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Привод на постоянных магнитах |
| RU2430460C2 (ru) * | 2006-02-28 | 2011-09-27 | Бсх Бош Унд Сименс Хаусгерете Гмбх | Линейный привод с уменьшенной осевой компонентой усилия, линейный компрессор и холодильный аппарат |
-
2016
- 2016-07-06 RU RU2016127319A patent/RU2634423C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5175457A (en) * | 1991-10-28 | 1992-12-29 | Mechanical Technology Incorporated | Linear motor or alternator plunger configuration using variable magnetic properties for center row and outer rows of magnets |
| UA79418C2 (en) * | 2005-11-16 | 2007-06-11 | Mykola Volodymyrovyc Bohaienko | Linear elecric motor of reciprocating movement |
| RU2430460C2 (ru) * | 2006-02-28 | 2011-09-27 | Бсх Бош Унд Сименс Хаусгерете Гмбх | Линейный привод с уменьшенной осевой компонентой усилия, линейный компрессор и холодильный аппарат |
| RU94391U1 (ru) * | 2009-10-20 | 2010-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Привод на постоянных магнитах |
| RU101591U1 (ru) * | 2010-07-30 | 2011-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Привод на постоянных магнитах |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100442676B1 (ko) | 자석가동형 전자액츄에이터 | |
| US8432242B2 (en) | Soft latch bidirectional quiet solenoid | |
| US4994776A (en) | Magnetic latching solenoid | |
| US3504315A (en) | Electrical solenoid devices | |
| RU160641U1 (ru) | Поляризованный электромагнит | |
| JP2005064491A5 (ru) | ||
| KR20200028938A (ko) | 유압 브레이크 시스템용 쌍안정 솔레노이드 밸브 및 이러한 밸브의 제어 방법 | |
| RU2505916C2 (ru) | Электрический генератор | |
| KR20180041160A (ko) | 연료 분사기, 이동식 전기자의 위치를 확인하기 위한 방법 및 모터 제어 | |
| KR101841936B1 (ko) | 솔레노이드 액추에이터 | |
| WO2020109744A3 (fr) | Dispositif d'effort reglable | |
| RU2634423C1 (ru) | Двухсторонний поляризованный электромагнит с пассивным удержанием штока | |
| RU2634424C1 (ru) | Поляризованный электромагнит с пассивным удержанием штока | |
| EP2434503A1 (en) | Magnetic actuator with a non-magnetic insert | |
| KR101552573B1 (ko) | 고속 솔레노이드 | |
| US8421563B2 (en) | Arrangement of stringed solenoid drives | |
| RU121642U1 (ru) | Бистабильный электромагнит привода коммутационного устройства | |
| RU2543512C1 (ru) | Линейный электродвигатель | |
| US20220068533A1 (en) | Systems and Methods for a Self-Shorting Bi-Stable Solenoid | |
| JPH0529133A (ja) | 電磁石 | |
| KR20090007137A (ko) | 솔레노이드 | |
| JP2008043192A (ja) | 無電流での終端位置固定を伴うシャフトの回転調整運動を直接的に生成するための磁性アクチュエータ | |
| RU121641U1 (ru) | Бистабильный электромагнит привода коммутационного устройства | |
| KR100865765B1 (ko) | 솔레노이드 | |
| RU2517002C2 (ru) | Клапан с электромагнитным двухпозиционным приводом |