SU1349706A3

SU1349706A3 - Электромагнит

Info

Publication number: SU1349706A3
Application number: SU843812577A
Authority: SU
Inventors: Коэлер Жерар
Original assignee: Ля Телемеканик Электрик (Фирма)
Priority date: 1983-11-16
Filing date: 1984-11-15
Publication date: 1987-10-30
Also published as: EP0146421B1; DE3467951D1; EP0146421A1; US4604599A; FR2554960A1; CA1222540A; ES292049Y; JPH0332898B2; JPS60123006A; ES292049U; FR2554960B1

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике . Цель изобретени - улучшение эксплуатационных характеристик. Электромагнит содержит рма, подвижные по отношению к корю, и катушку, (FR) охватывающую часть магнитной цепи, ппричем корь имеет магнит, снабженный двум полюсными наконечниками, выступающими с обеих сторон за пределы этого магнита. При этом по крайней мере один из этих полюсных нако- нечников имеет концы, выгнутые под пр мым углом дл создани воздушных зазоров, создающих противодействующие силы по направлению, перпендикул рному оси посто нного магнита. Второй корь, идентичный первому, расположен параллельно и напротив первого. Два рма соедин ют зоны зазора обоих корей, расположенных один напротив другого так, чтобы магнитна цепь образова йа последовательность кор и рма,.образующих пр моугольник. Две катушки расположены на противоположных сторонах указанного пр моугольника . 9 з.п. ф-лы, 5 ил. с (У) с со ;о о Oi Ы

Description

Изобретение относитс к электромагниту , имеющему рма и корь, содержащий посто нный магнит, имеющий на своих полюсных поверхност х полюс- ные наконечники, выступающие за пределы оси магнита, при этом относительное перемещение кор по отношению к рмам имеет направление, перпендикул рное к оси посто нного магнита кор .

Цель изобретени - улучшение эксплуатационных характеристик.

На фиг. 1 изображен первый вари- ант осуществлени предлагаемого электромагнита , продольный разрез; на фиг. 2 - то же, второй вариант, продольный разрез; на фиг, 3 - то же, третий вариант, продольный разрез; на фиг. 4 - то же, четвертьй вариант; на фиг. 5 - то же, п тый вариант.

Электромагнит (фиг. 1), работающий с двум устойчивыми Положени ми, содержит корь 1 с Н-образным сечением, подвижный по отношению к рмам.

Якорь 1 содержит посто нный магнит 2, имеющий на двух полюсных поверхност х два полюсных наконечника 3 и 4, которые выступают по обеим сторонам за пределы оси магнита 2.

Один из полюсных наконечников 4 имеет свои концы выгнутыми по отношению к оси магнита 2 дл образовани с другим полюсным наконечником 3 двух зон зазора, в которые проникают кон- цы. Кажда зона зазора содержит два зазора, создающие противодействующие силы F , F, в направлении, перпендикул рном оси посто нного магнита 2.

Изгиб под пр мым углом концов полюсного наконечника 4 позвол ет иметь параллельные усили дл обеих зон зазора .

На фиг. 1 видно, что подвижной блок содержит также второй корь 5, состо щий из элементов 6-, 7 и 8. Этот корь имеет такую же форму, что и первый 1, и расположен параллельно и напротив первого.

Кроме того, перва катушка 9 расположена параллельно второй катушке 10 Катушки 9 и 10 содержат кажда каркас 11 и 12 из пластмассы, который может быть информован вокруг рм 13 и 14, играющих роль сердечника дл соответствующей катушки 9 и 10. Кроме того, концы 15 - 18 обоих рм 13 и 14 соедин ют зоны зазора обоих корей 1

и 5, расположенных один напротив другого.

Таким образом, магнитна цепь электромагнита образована последовательностью кор и рма, образующих пр моугольник.

В варианте выполнени , изображенном на фиг. 1, катушки 9 и 10 расположены соответственно вокруг рм 13 и 14, которые образуют две противоположные стороны пр моугольника, образованного магнитной цепью.

На боковых поверхност х каркасов 11 и 12 из пластмассы закреплены пластины 19 и 20 из немагнитного металла или сплава (латунь), которые служат дл разделени зазором выгнутых под пр мым углом концов полюсных наконечников 4, 8 и каркасов катушек и дл направлени перемещени магнитных ко рей 1 и 5 согласно направлению сил

0

25

F

4

5 и

перпендикул рно

5

т.е. оси катушек Ь и 6,

Электромагнит с двум устойчивыми положени ми работает следующим образом .

Когда катушки 9 и 10 возбуждаютс в направлении Н, силы F., Fj создаютс на кор х 1 и 5 и перемещают последние к одному из устойчивых положений (вниз согласно фиг. 1).

И наоборот, когда катушки 9 и 10 возбуждены в направлении rfg, противоположном направлению Н, ложно Направленные силы F

противопо- созда40

2 4

ютс из кор х 1 и 5 и перемещают последние к другому устойчивому положению (вверх согласно фиг. 1).

Траектори потока в магнитной цепи электромагнита изображена сплошными стрелками, когда катушки 9 и, 10 возбуждаютс в направлении Н, и наоборот , когда катушки 9 и 10 возбуждены 4g в направлении Н . - пунктирными стрелками .

Пр мые и короткие св зи существуют между противолежащими зонами зазора. Благодар этим зонам получают очень малый поток рассе ни .

Траектори магнитного потока, который следует по контуру пр моугольника или квадрата, приближаетс к иде- альной траектории, создаваемой в тороидальном сердечнике. Поток проходит по этой траектории в том или другом направлении в зависимости от направлени возбуждени Н или Н.

Mai HHTHbic потенциалы в катушках и посто нных .1агнитах имеют равномерное распредиление вдоль траектории потока.

Нар ду с этим отмечаетс j что воздушные зазоры расположены очень близко к катушкам 9 и 10. С другой стороны , конструкци элемента электромаг- нита тюзвол ет точное позиционирова- ние с помощью пластин 19 и 20, ри 13 и 14,, которые образуют плоские сердечники дл катушек 9 и 10. Пластины 19 и 20 могут служить средством креплени электромагнита.

В измененном варианте ширина полюсных наконечников 3 и 7 на уровне воздушных зазоров могла бы быть больБ1е изображенной ширины с тем, чтобы увеличить поверхность этих воздушных зазоров, С той же целью концы полюсных наконечников 3 и 7 могли бы быть изогнутыми, как и концы полюсных наконечников 4 и 8.

Кроме того, конструкци электромаг-25 элемента 14, проникает в нт-гжние зоны нита позвол ет легкое сн тие -катз - зазора корей 1 и 5. шек 9 и 10 и облегчает подключение Электромагнит (фиг. 2) работает катушек 9 и 10 параллельно или после- аь алогично электромагниту, изображен- довательно с тем, чтобы снизить по- ноьг, на фиг. 1.

30 Однако посто нный магнит 22 усилитребление тока.

Нар ду с этим, переключа пол рности магнита 6, добиваютс перемещений в обратном направлении на кор х.

Кроме того, выполнив механическую св зь между кор ми 1 и 5, улучшают ударную прочность электромагнита. Катушки также можно установить вокруг корей 1 и 5 в дополнение к катушкам 9 и 10 вокруг рм 13 и 14.

В варианте выполнени согласно фирм 2 электромагнит содержит, как и в случае с фиг. 1, два неподвижных кор 1 и 5 с сечением к форме В, расположенных параллельно и один напротив другого, и посто нные магниты 2 и 6.

Каждый корь 1, 5 состоит из двух полюсных наконечников 3 и 4, 7 и 8,

вает магнитнь Й поток, про-ход щ 1й в направлении стрелок, изображен1 ых сплошной линией, и вызывающий перемещение рм в направлении F., и

проти- прохо40

45

водеиствует магнитному потоку д.чщему в обратном направлении (стрелки пунктирной линией), которые стрем тс переместить рма в направпеНПИ F,; .

Тем не менее этот поток может протекать из-за удельного сопротивлени утечки между,элементами 21.1 и 21.2 и из-за малой толщины посто нного магнита 22 по сравнению с толщиной магнитов 2 и 6,

Таким образом, электромагнит, изображенный на фиг. 2, имеет работу с одним устойчивым положением, при этом н,ера5очее положение соответствует пе-

выступающих с обеих сторон за преде- gg ремещению рм в-направлении F, , а рабочее положение соответствует перемещению в направлении Fj.

Посто нный магнит, идентичный магниту 22, может быть симметрично уста- gg новлен в рме 14, разделенном на два о элемента 21.1, 21.2.

Кроме того, плоские прот вополож- ные поверхности (фиг. 2) 23 и 24. 25 и 26 пластмассовых каркасов катушек 9

лы посто нного магнита 2 и 6.

Кроме.того, как и в случае с фиг.1, две катушки 9 и 10 расположены на противоположных сторонах указанного пр моугольника.

Таким образом, два подвижных рма 13 и 14 соедин ют зоны зазора, расположенные напротив одна другой так, чтобы магнитна цепь была обра

зоБ на последовательностью рма и кг р , образующих пр моугольник.

У полюсного наконечника 4 и 8 два конца выгнуты под пр мым углом и образуют с другим полюсным наконечником 3 и б две зоны зазора, в которь -: проникают противоположные концы 15 - 18 рм 13, 14.

Электромагнит, изображенный на фиг, 2, отличаетс от электромагнита с фиг. 1 тем, что катушки 9 и 10 размещены вокруг узла каждого кор 1 и 5.

Кроме того, одно из магнитных рм, например 14, состоит из двух элемен- тов 21.1 и 21.2 между которыми раз- меР5ен посто нный магнит 22 малой толШРГНЫ .

Конец 18 элемента 21.2 выгнут-по принципу штыка дл его введени в продолжение элемента 14, которьй вл етс плоским. Конец 18, так же как и противоположный конец 17 плоского

проти- прохо0

5

10 наход тс в отделении по отношению к противоположным концам полюс- нык наконечников 3 и 7, направл ющие средства, образованные пластиной 27, соедин ют оба рма 13 и 14,

. Направл юща пластина 27 может быть Соединена с внешним устройством (не показано), которому может быть передано совместное перемещение рм, ю при этом кор 5 и 6 и катушки 9 и. 10 в данном случае неподвижны.

Пластина 27 может быть, например, из латуни и скользить в щел х 28 и 29, выпдлненных между прилежащими-кра ми 15 каркасов 11 и 12 из пластмассы катушек 9 и 10.

Пластина 27 может быть закреплена в отверстии рма 13 или иметь вырез, заключающий в себе блок, образован- 20 ный элементами 21.1 и 21.2 и посто нным магнитом 22.

Пластина 27 может быть заменена двум колоннами, проход щими по обеим сторонам катушек 9 и 10. 25

Таким образом, в варианте выполнени , изображенном на фиг. 2, рма 13, 14 подвижны, имеют малую инерцию по отношению к двум кор м 1 и 5, которые неподвижны, что вл ет- 30 с целесообразным из-за быстроты срабатывани электромагнита.

Эту инерцию еще можно .бьшо бы снизить путем уменьшени длины рма 13 и выгиба один к другому концов полюс- 25 ных наконечникоЬ 3 и 7, что одновременно увеличило бы поверхности воздушного зазора.

Каркасы 11 и 12 катушек 9 и 10 могли бы в этом случае легко быть 40 наформованы на кор 1 и 5 в услови х , позвол ющих точно установить поло д

жение поверхностей зазора.

Габариты по высоте в направлении перемещени электромагнита, изображенного на фиг, 2, невелики, принима во внимание то, что -катушки 9 и 10 размещены напротив одна другой параллельно этому перемещению.

Кроме того, направл ющие средства допускают незначительную непараллельность рм. Таким образом получают полное закрытие воздущных зазоров даже в случае, когда положение полюсных наконечников не очень строгое.

На фиг. 3 корь 1 был повернут на его оси и бьш выполнен разрез на уровне полюсного наконечника 3. Якорь 5 остаетс без изменени , но

его катушка убрана, напротив, добавлен корь 30, симметричный с ко-. рем 5 по отношению к корю 1. Катушка элемента 30 также убрана. Направл ющие средства обоих рм 13 и 14 не изображены. Перемещение потока изображено так же, как и ранее, согласно полю И -Н2 катушки 9.

Вместо того чтобы иметь циркул цию потока Б виде пр моугольника, дв противоположных стороны которого имеют катушки, видно, что имеютс два пр моугольника, имеющих общую сторону , на которой расположена единственна катушка. Такое симметричное расположение имеет преимущество, заключающеес в компактности.

Можно считать, что разрезы, изображенные позици ми 5 и 30, вл ютс изображением одного и того же кор , изогнутого дугой концентрично ко- : рю 1, с магнитом 6 из магнитной резины .

На фиг. 4 корь 5 выгнут на 360° так, чтобы образовать электромагнит в форме, горшка. Дл улучшени симметричности , вращени центральный корь 1 также имеет цилиндрическую форму и состоит из сплошного цилиндрического полюсного наконечника 4, имеющего на своих концах расширени , играющие роль концов, изогнутых под пр мым углом.

Полюсный Наконечник 4 охвачен кольцевым магнитом 2, намагниченным радиально, а сам он охвачен полым

цилиндрическим полюсным наконечником 3. Толщина полюсных наконечни- . ков может уменьшатьс по мере удалени от оси горшка.

Ярма 13 и 14 соединены и направл ютс элементами 27 передаюш 1ми движение электромагнита. Они имеют коль- цевую форму.

Вместо того, чтобы иметь цилиндрическую структуру согласно оси перемещени , можно также преобразо- вать расположение фиг. 2 так, чтобы иметь цилиндрическое расположение по оси, перпендикул рной перемещению , как на фиг. 5,

Катушки 9 и 10 выгнуты в виде концентричных к центру электромагнита дуг, при этом посто нные магниты 2 и 6 имеют радиальную намагниченность, ось симметрии или главна ось которой как всегда перпендикул рна перемещению F,-Fj. Концы полюсных наконечни

ков 4 и 8 уже не-выгнуты под пр мым углом, а выгиб этих наконечников, так же как и выгиб деталей 3, 7; 13 и 14, позвол ет иметь параллельные силы дл различных зон зазора. Это расположение требует более дорогих инструментов, чем дл предшествующих случаев, но оно позвол ет иметь кольцевую траекторию потока, длина которо-10 душных зазора, причем в каждой укаго меньше, чем при пр моугольной или квадратной траектории. Кроме того, посто нные магниты наход тс ближе к воздушным зазорам.

Таким же образом можно также преоб-15 разовать расположение фиг. 4 дл того , чтобы с каждой стороны оси катушки траектори потока в плоскости фигуры была круговой с общей центральной частью. Таким образом получают 20 траекторию в форме горизонтальной восьмерки, котора из-за симметрии по оси катушки дает объем в форме торои- да, внутренн часть которого зан та катушкой. Таким образом получают структуру, уменьшающую до минимума траектории потока в железе и тока в меди.

Согласно изобретению рма 14, 21

заннои паре воздушных зазоров магнит- ные силы направлены встречно и перпендикул рно главной оси посто нного магнита , отличающийс тем, что, С целью улучшени эксплуатационных характеристик, он снабжен вторым корем с посто нным магнитом, причем кор и посто нные магниты выполнены идентичной формы, кор расположены параллельно, причем каждое рмо введено в зазоры, один из которых расположен у одного кор , а другой - у другого5 и указанные рма расположе- ны друг напротив друга так, что ко- 25 р и рма образуют последовательную магнитную цепь.

2. Электромагнит по п. 1, о т л и- чающийс тем, что он снабжен

дополнительной катушкой, а кор и (фиг. 2) могут иметь крыль , выгнутые 30 рма образуют по кр.айней мере один, на 90°, причем магнит в данном случае пр моугольник, причем катушки располо35

22 расположен между этими крьшь ми дл того, чтобы расположение воздушных зазоров не зависело от толщины магнита 22 и от выгиба элемента 18.

Воздушные зазоры, описанные в вышеприведенных примерах, относ тс к зазорам типа с посто нной поверхностью и переменным рассто нием между поверхност ми. Не выход за пределы о изобретени , можно получить воздушный зазор с переменной поверхностью с посто нным рассто нием между поверхност ми , например в случае осуществлени согласно фиг. 1, выровнив конец 15 g рма 13 немного ниже уровн направл ющей пластины 19 и сблизив соответствующие концы полюсных наконечников 3 и 4. воздушные зазоры менее эффективны, чем зазоры, описанные gn с учетом трени и опасности неполного замыкани .

жены на противоположных сторонах указанного пр моугольника.

3.Электромагнит по п. 2, отличающийс тем, что катушки расположены на кор х,

4.Электромагнит по п. 3, .о т л и- чающийс тем, что по меньшей мере одно рмо состоит из двух частей , а посто нный магнит установлен между концами этих двух частей дл обеспечени возможности работы с одним стабильным положением.

5.Электромагнит по п. 3 или 4, отличающийс тем, что он снабжен направл ющим средством, закрепленным на рмах и установленным независимо по отношению к кор м и

к катушкам, причем это направл ющее средство предназначено дл соединени с внешним устройством, которому передаетс перемещение указанных рем.

Формула изобретени

1. Электромагнит, содержащий рма, первый корь и катушку, охватывающую часть магнитной цепи, при этом первый корь снабжен посто нным магнитом с

двум полюсными наконечниками, концы , од11ого из указанных полюсньсх наконеч- НИКОВ отогнуты в сторону другого полюсного наконечника так, что между полюсными наконечниками образованы два воздушных зазора, в которые введены конды рм так, что каждый из указанных зазоров разделен на два воз35

о g n

5

6.Электромагнит по пп. 3-5, отличающийс тем, что каркасы катушек выполнены из пластмассы

и соответственно наформованы на кор . 7; Электромагнит по п. 1, отличающийс тем, что он. содержит третий, центральный, корь, при

513

этом первый и второй кор расположены симметрично центральной оси указанного кор , а магнитна цепь состоит из двух пр моугольников с одной общей- ветвью,

8. Электромагнит по п. 7, от л и- чающийс тем, что центральный корь -снабжен катушкой

9. Электромагнит по ц, 1, о т л и-- Q нечники, а также рма выгнуты в вИде

чающийс тем, что второй корь выгнут Б виде дуги концентрично цент- paльнo ry корю, магнитна ось второго

10

кор направлена к центральному корю и только первый корь снабжен катушкой дл создани электромагнита в форме горшка.

10. Электромагнит по п 3, отличающийс тем, что катушки, посто нные магниты и полюсные накодуг , концентричных центральной оси электромагнита, дл увеличени крутизны характеристики потока.

6

Г8

30

// , 2 .

f |.f .:

13

H,

|.f .:

H,

t

F,

.

FJ

H2 1

Fi F

Ю

12

Фиг. 5

Claims

Формула изобретения

1. Электромагнит, содержащий ярма, первый якорь и катушку, охватывающую часть магнитной цепи, при этом первый якорь снабжен постоянным магнитом с двумя полюсными наконечниками, концы , одного из указанных полюсных наконечников отогнуты в сторону другого полюсного наконечника так полюсными наконечниками два воздушных зазора, дены концы ярм занных зазоров

I душных зазора, ; занной паре воздушных зазоров магнитные силы направлены встречно и перпендикулярно главной оси постоянного магнита, отличающийся тем, ι что,'<с целью улучшения эксплуатационных характеристик, он снабжен вторым якорем с постоянным магнитом, причем якоря и постоянные магниты выполнены идентичной формы, якоря расположены параллельно, причем каждое ярмо введено в зазоры, один из которых расположен у одного якоря, а другой - у другого; и указанные ярма расположе- ны друг напротив друга так, что яко¹ ря и ярма образуют последовательную магнитную цепь.
2. Электромагнит по π. 1, о т л и’чающийся там, что он снабжен дополнительной катушкой, а якоря и ярма образуют по крайней мере один , прямоугольник, причем катушки расположены на противоположных сторонах указанного прямоугольника.
3. Электромагнит по п чающийся тем, что положены на якорях.
4. Электромагнит по п. чающийся тем, что мере одно ярмо состоит из тей, а постоянный магнит установлен между концами этих двух частей для обеспечения возможности работы с одним стабильным положением.
5. Электромагнит по п. 3 или 4, от лич ающийс я тем, что он снабжен направляющим средством, закрепленным на ярмах и установленным независимо по отношению к якорям и к катушкам, причем это направляющее средство предназначено для соединения с внешним устройством, которому передается перемещение указанных ярем.
6. Электромагнит по пп. 3-5, отличающийся тем, что каркасы катушек выполнены из пластмассы и соответственно наформованы на якоря.
7; Электромагнит по п. 1, отличающийся тем, что он. содержит третий, центральный, якорь, при в так, что разделен причем в , что между образованы которые ввекаждый из укана два возкаждой ука2, о т л икатушки рас3, .о τ л ипо меньшей двух час9 1349706 этом первый и второй якоря расположены симметрично центральной оси указанного якоря, а магнитная цепь состоит из двух прямоугольников с одной общей- ветвью.
8. Электромагнит по п. 7, от л ичающийся тем, что центральный якорь -снабжен катушкой.
9. Электромагнит по п.’ 1, о т л и- j чающийся тем, что второй якорь выгнут в виде дуги концентрично центральному якорю, магнитная ось второго якоря направлена к центральному якорю и только первый якорь снабжен катушкой для создания электромагнита в форме горшка.
10. Электромагнит по п. 3, отличающийся тем, что катушки, постоянные магниты и полюсные наконечники, а также ярма выгнуты в виде дуг, концентричных центральной оси электромагнита, для увеличения крутизны характеристики потока.

72 Ю 74

Фиг. 1

F7 F2

Й 22 21 23

Фиг. 2

Фиг. 3

Фиг. Ц

Фиг. 5