БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ПОЛЯРИЗОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТ БРОНЕВОГО ТИПА С НЕЗАВИСИМЫМИ ПОТОКАМИ ПОЛЯРИЗАЦИИ

БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ПОЛЯРИЗОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТ БРОНЕВОГО ТИПА С НЕЗАВИСИМЫМИ ПОТОКАМИ ПОЛЯРИЗАЦИИ


RU (11) 2242816 (13) C2

(51) 7 H01F7/16, H01F7/13 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.01.2008 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2002107252/09 
(22) Дата подачи заявки: 2002.03.21 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2002.03.21 
(43) Дата публикации заявки: 2003.10.20 
(45) Опубликовано: 2004.12.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: US 3728654 А, 17.04.1973. SU 496417 А, 24.02.1976. SU 1767548 А1, 07.10.1992. RU 2137236 С1, 10.09.1999. RU 2140034 С1, 20.10.1999. RU 2115992 С1, 20.07.1998. DE 4403420 А1, 10.08.1998. JP 62-271404 В1, 25.11.1987. JP 56-051808 В1, 09.05.1981. 
(72) Автор(ы): Павленко А.В. (RU); Гринченков В.П. (RU); Беляев Н.П. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт) (RU) 
Адрес для переписки: 346428, Ростовская обл., г. Новочеркасск, ГСП-1, ул. Просвещения, 132, ЮРГТУ (НПИ), ОИС 

(54) БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ПОЛЯРИЗОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТ БРОНЕВОГО ТИПА С НЕЗАВИСИМЫМИ ПОТОКАМИ ПОЛЯРИЗАЦИИ

Изобретение относится к быстродействующим электромагнитным устройствам для промышленных и бытовых технических объектов, содержащих исполнительные органы, которые обеспечивают заданные динамические характеристики. Техническим результатом является повышение быстродействия и снижение энергопотребления. Электромагнит содержит кольцеобразный подпружиненный магнитомягкий якорь (1), находящийся между верхней и нижней частями, включающими верхнюю (2) и нижнюю (3) обмотки управления, расположенные рядом с верхним (4) и нижним (5) кольцеобразными постоянными магнитами с радиальным направлением намагничивания материала, охватывающими верхний (6) и нижний (7) магнитомягкие стопы и находящиеся внутри верхней (8) и нижней (9) соответственно внешних цилиндрических частей магнитомягких магнитопроводов, являющихся частью корпуса электромагнита. Конструкция также содержит верхний (10) и нижний (11) немагнитные фланцы, соединенные с верхней (12) и нижней (13) пружинами, которые расположены на штоке (14), выполненном из немагнитного материала и жестко скрепленном с кольцеобразным подпружиненным магнитомягким якорем (1). Шток (14) выполнен с возможностью свободного перемещения через цилиндрические отверстия в верхнем (6) и нижнем (7) стопах. Верхний (15) и нижний (16) конструкционные элементы жестко скрепленные со штоком (14), выполнены с возможностью упора в верхнюю (12) или нижнюю (13) пружины. 1 ил.






ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к быстродействующим электромагнитным устройствам для промышленных и бытовых технических объектов, содержащих исполнительные органы, которые обеспечивают заданные динамические характеристики.

Известен электромагнитный привод управляющего элемента, преимущественно дозирующего клапана топливного насоса, содержащий корпус и электромагнит, включающий магнитопровод с обмоткой, которая выполнена распределенной и размещена в прямых параллельных пазах магнитопровода таким образом, что элемент магнитопровода, разделяющий два соседних паза, является сердечником части обмотки (патент РФ №2137236).

Недостатком данного технического решения является малая величина хода якоря, обусловленная особенностью конструкции электромагнита, что ограничивает диапазон применимости электромагнитного привода. Кроме того, сложная конструкция обмотки приводит к повышению затрат на производство электромагнита.

Известен электродинамический привод клапанов двигателей внутреннего сгорания (прототип), 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.

Задачей изобретения является повышение быстродействия, обеспечение заданной величины хода и заданного значения скорости перемещения подвижного элемента при срабатывании электромагнита, а также снижение энергопотребления электромагнита.

Поставленная задача решается с помощью быстродействующего поляризованного электромагнита броневого типа с независимыми потоками поляризации, содержащего магнитомягкий магнитопровод, обмотки управления, постоянный магнит, кольцеобразный подпружиненный магнитомягкий якорь, жестко скрепленный с рабочим штоком, свободно проходящим через цилиндрические отверстия в стопах. Конструкция электромагнита составлена из двух эквивалентных частей, симметрично расположенных относительно середины хода кольцеобразного подпружиненного магнитомягкого якоря, который в любом из крайних положений поджат ускоряющей или возвратной пружиной, при этом в каждой из частей магнитопровод состоит из внешней цилиндрической части и стопа, между которыми расположены обмотка управления и постоянный магнит, выполненный кольцеобразно, с радиальным направлением намагничивания материала. 

На чертеже представлен быстродействующий поляризованный электромагнит броневого типа с независимыми потоками поляризации. 

Электромагнит содержит кольцеобразный подпружиненный магнитомягкий якорь 1, находящийся между верхней и нижней частями, включающими верхнюю 2 и нижнюю 3 обмотки управления, расположенные рядом с верхним 4 и нижним 5 кольцеобразными постоянными магнитами с радиальным направлением намагничивания материала, охватывающими верхний 6 и нижний 7 магнитомягкие стопы и находящиеся внутри верхней 8 и нижней 9 соответственно внешних цилиндрических частей магнитомягких магнитопроводов, являющихся частью корпуса электромагнита. Конструкция также содержит верхний 10 и нижний 11 немагнитные фланцы, соединенные с верхней 12 и нижней 13 пружинами, которые расположены на штоке 14, выполненном из немагнитного материала и жестко скрепленном с кольцеобразным подпружиненным магнитомягким якорем 1. Шток 14 выполнен с возможностью свободного перемещения через цилиндрические отверстия в верхнем 6 и нижнем 7 стопах. Верхний 15 и нижний 16 конструкционные элементы жестко скрепленные со штоком 14, выполнены с возможностью упора в верхнюю 12 или нижнюю 13 пружины.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии верхняя 2 и нижняя 3 обмотки управления обесточены, кольцеобразный подпружиненный магнитомягкий якорь 1 находится в верхнем крайнем положении. Удержание кольцеобразного подпружиненного магнитомягкого якоря в таком состоянии обеспечивается электромагнитной силой, создаваемой поляризующим потоком верхнего постоянного магнита 4, и превышающей силу поджатия нижней пружины 13, действующей в противоположном направлении. В верхнюю обмотку управления 2 подается импульс тока с такими параметрами, чтобы возникающий при этом размагничивающий поток уменьшил удерживающую электромагнитную силу ниже значения силы поджатия нижней пружины 13 и кольцеобразный подпружиненный магнитомягкий якорь 1, под действием последней, совершил перемещение к нижнему стопу 7. Во время движения ускоряющее действие нижней пружины 13, после прохождения кольцеобразным подпружиненным магнитомягким якорем 1 середины хода, изменяется на замедляющее действие верхней пружины 12 и преодолевается за счет накопленной кинетической энергии и электромагнитного взаимодействия между кольцеобразным подпружиненным магнитомягким якорем 1 и нижним стопом 7. При приближении кольцеобразного подпружиненного магнитомягкого якоря 1 к нижнему стопу 7 импульс тока, подаваемый в нижнюю обмотку управления 3, выбирается с такими параметрами, чтобы обеспечить переход кольцеобразного подпружиненного магнитомягкого якоря 1 в крайнее нижнее положение и создать требуемую скорость подвижной части в конце хода. В правом крайнем положении кольцеобразный подпружиненный магнитомягкий якорь оказывается притянутым к стопу под действием электромагнитной силы, создаваемой поляризующим потоком нижнего постоянного магнита 5, сжав при этом верхнюю пружину 12. Для возврата кольцеобразного подпружиненного магнитомягкого якоря 1 в исходное положение в нижнюю обмотку управления 3 подается размагничивающий импульс тока с параметрами, необходимыми для обеспечения отрыва кольцеобразного подпружиненного магнитомягкого якоря 1, и процесс повторяется аналогично описанному выше, но разгонять подвижную часть теперь будет верхняя пружина 12, а тормозить - нижняя пружина 13.

Параметры импульсов тока в верхней 2 и нижней 3 обмотках управления могут изменяться электронным коммутатором в соответствии с сигналами датчика положения кольцеобразного подпружиненного магнитомягкого якоря или задаваться постоянными исходя из требуемых параметров электромагнитного механизма.

Положительный эффект от использования предлагаемого технического решения состоит в том, что за счет предложенных конфигураций магнитной и механической систем обеспечивается заданное время перемещения подвижной части при значительных величинах хода кольцеобразного подпружиненного магнитомягкого якоря, а повышение быстродействия обеспечивается значительным электромагнитным усилием, складываемым из усилия, созданного в рабочем воздушном зазоре между внешней частью магнитопровода и кольцеобразным подпружиненным магнитомягким якорем, и усилия, созданного в рабочем воздушном зазоре между стопом и кольцеобразным подпружиненным магнитомягким якорем. Кроме того, за счет использования постоянного магнита кольцеобразный подпружиненный магнитомягкий якорь удерживается в крайних положениях без дополнительных затрат энергии.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Быстродействующий поляризованный электромагнит броневого типа с независимыми потоками поляризации, содержащий магнитопровод, выполненный из магнитомягкого материала, обмотки управления, постоянные магниты, кольцеобразный подпружиненный магнитомягкий якорь, жестко скрепленный с рабочим штоком, отличающийся тем, что конструкция электромагнита составлена из двух эквивалентных частей, нижней и верхней, симметрично расположенных относительно хода кольцеобразного подпружиненного магнитомягкого якоря, при этом каждая из эквивалентных частей содержит магнитопровод из магнитомягкого материала и немагнитный фланец, магнитопровод включает в себя внешнюю цилиндрическую часть и стоп с цилиндрическим отверстием, между которыми расположена обмотка управления, и кольцеобразный постоянный магнит цилиндрическим отверстием, между которыми расположена обмотка управления, и кольцеобразный постоянный магнит с радиальным направлением намагничивания, который установлен в магнитопроводе, так, что охватывает стоп, рабочий шток подпружинен при помощи двух пружин, каждая из которых соединена с упомянутыми немагнитными фланцами каждой из эквивалентных частей, и установлен с возможностью свободного перемещения через цилиндрические отверстия в стопах, причем в исходном состоянии кольцеобразный подпружиненный магнитомягкий якорь находится в верхнем крайнем положении.





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru