БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТ С ПОЛЯРИЗУЮЩЕЙ ОБМОТКОЙ

БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТ С ПОЛЯРИЗУЮЩЕЙ ОБМОТКОЙ


RU (11) 2302051 (13) C1

(51) МПК
H01F 7/13 (2006.01) 

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

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

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2005133010/09 
(22) Дата подачи заявки: 2005.10.26 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.10.26 
(45) Опубликовано: 2007.06.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 1001198 A1, 28.08.1983. JP 6106140 B1, 29.03.1986. FR 2553567 A1, 19.04.1989. ГОРДОН А.В., СЛИВИНСКАЯ А.Г. ПОЛЯРИЗОВАННЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ. - М-Л.: Энергия, 1964, с.13. 
(72) Автор(ы): Гаранин Андрей Юрьевич (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Гаранин Андрей Юрьевич (RU) 
Адрес для переписки: 445036, Самарская обл., г. Тольятти, ул. Юбилейная, 11, кв.184, А.Ю. Гаранину 

(54) БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТ С ПОЛЯРИЗУЮЩЕЙ ОБМОТКОЙ

Изобретение направлено на повышение быстродействия электромагнита постоянного тока, который может быть использован в качестве исполнительного элемента в системах управления. Техническим результатом является повышение быстродействия. Указанный технический результат достигается тем, что в электромагните, содержащем магнитную систему с рабочим воздушным зазором, включающую в себя выполненные из магнитно-мягкого материала корпус, сердечник, якорь, опорный и проходной фланцы, магнитное поле в которой создается двумя согласно включенными обмотками, намотанными отдельно каждая в своей секции, между которыми расположен промежуточный фланец из магнитно-мягкого материала, одна из обмоток является управляющей, другая поляризующей, причем поляризующая обмотка совместно с промежуточным фланцем охватывает сердечник или якорь электромагнита. 2 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к электротехнике, в частности к конструкции электромагнита постоянного тока, использующегося в качестве исполнительного элемента в системах управления.

Известен электромагнит (патент РФ №2137236, МПК Н01F 7/16), содержащий магнитопровод с обмоткой, которая выполнена распределенной и размещена в прямых параллельных пазах магнитопровода таким образом, что элемент магнитопровода, разделяющийся на два соседних паза, является сердечником части обмотки.

Недостатком такого технического решения является малый ход якоря, ограничивающий его применение, и сложность конструкции.

Наиболее близким по техническому решению является электромагнит постоянного тока (патент Франции №2553567, МПК Н01F 7/13) который имеет две согласно включенные обмотки, намотанные в различных секциях, между которыми расположен промежуточный фланец, причем промежуточный фланец находится в области рабочего воздушного зазора. Такая конструкция позволяет получить необходимую форму статической тяговой характеристики для более точного согласования ее с характеристикой противодействующих усилий приводного механизма.

Недостатком такого технического решения является низкое быстродействие электромагнита.

Задачей изобретения является создание конструкции электромагнита, позволяющей получить электромагнит с повышенным быстродействием при заданной величине хода якоря.

Поставленная задача решается тем, что в электромагните, содержащем магнитную систему с рабочим воздушным зазором, включающую в себя выполненные из магнитно-мягкого материала корпус, сердечник, якорь, опорный и проходной фланцы, магнитное поле в которой создается двумя согласно включенными обмотками, намотанными отдельно каждая в своей секции, между которыми расположен промежуточный фланец из магнитно-мягкого материала, одна из обмоток является управляющей, другая поляризующей, причем поляризующая обмотка совместно с промежуточным фланцем охватывает сердечник или якорь электромагнита.

На фиг.1 изображен электромагнит с поляризующей обмоткой, охватывающей совместно с промежуточным фланцем сердечник электромагнита.

На фиг.2 изображен электромагнит с поляризующей обмоткой, охватывающей совместно с промежуточным фланцем якорь электромагнита.

Электромагнит содержит магнитную систему с рабочим воздушным зазором 1, включающую в себя выполненные из магнитно-мягкого материала корпус 2, якорь 3, сердечник 4, опорный 5 и проходной 6 фланцы. Магнитное поле в системе создается включенными согласно управляющей 7 и поляризующей 8 обмотками, намотанными отдельно каждая в своей секции, между которыми расположен выполненный из магнитно-мягкого материала промежуточный фланец 9. Поляризующая обмотка 8, совместно с промежуточным фланцем 9, охватывает сердечник 4 электромагнита (фиг.1).

Поляризующая обмотка 8, совместно с промежуточным фланцем 9, может охватывать якорь 3 электромагнита (фиг.2).

Если поляризующая обмотка 8 охватывает совместно с промежуточным фланцем 9 сердечник 4 электромагнита (фиг.1), при выключенной управляющей обмотке 7, большая часть Ф п1 поляризующего магнитного потока, создаваемого обмоткой 8, проходит через корпус 2, промежуточный фланец 9, сердечник 4, опорный фланец 5, так как этот путь имеет наибольшую магнитную проводимость по сравнению с параллельным путем через корпус 2, проходной фланец 6, якорь 3, рабочий воздушный зазор 1, сердечник 4, опорный фланец 5, по которому проходит меньшая часть Ф п2 потока поляризующей обмотки 8. Так как магнитный поток Фп2, проходящий через рабочий воздушный зазор 1 при выключенной управляющей обмотке 7, незначителен, создаваемое электромагнитом усилие не может преодолеть усилие возвратной пружины (не показана), и якорь 3 остается неподвижным.

При включении управляющей обмотки 7 нарастающий в ней ток создает свой магнитный поток, основная часть Ф у1 которого замыкается через корпус 2, проходной фланец 6, якорь 3, рабочий воздушный зазор 1, сердечник 4, промежуточный фланец 9. Магнитный поток Фу1 в промежуточном фланце 9 направлен навстречу магнитному потоку Ф п1. Поэтому возрастающая намагничивающая сила обмотки 7 уменьшает магнитный поток Фп1, являющийся частью поляризующего магнитного потока, создаваемого обмоткой 8. Часть Фу2 магнитного потока, созданного током управляющей обмотки 7, замыкается, минуя промежуточный фланец 9 через корпус 2, проходной фланец 6, якорь 3, рабочий воздушный зазор 1, сердечник 4, опорный фланец 5. Одновременно с уменьшением магнитного потока Фп1 возрастает часть Фп2 магнитного потока поляризующей обмотки 8, которая замыкается через корпус 2, проходной фланец 6, якорь 3, рабочий воздушный зазор 1, сердечник 4 и опорный фланец 5.

Нарастание создаваемой током управляющей обмотки 7 намагничивающей силы приводит к перемагничиванию промежуточного фланца 9. Магнитный поток в промежуточном фланце 9 меняет направление, и по нему проходит поток Фу1, создаваемый обмоткой 7. В этом случае магнитный поток Фп1 , проходящий через промежуточный фланец 9, исчезает, и весь магнитный поток поляризующей обмотки 8 состоит из потока Ф п2, замыкающегося через рабочий воздушный зазор 1.

Изменение пути замыкания создаваемого обмоткой 8 поляризующего магнитного потока Фп1, который существует в системе до включения управляющей обмотки 7, приводит к увеличению скорости нарастания магнитного потока в рабочем воздушном зазоре 1, что вызывает одновременное увеличение скорости нарастания создаваемого электромагнитом усилия и повышение его быстродействия.

При выключении управляющей обмотки 7 ее намагничивающая сила и создаваемые магнитные потоки Фу1 и Ф у2 снижаются до нуля. При этом происходит перераспределение частей Фп1 и Фп2 магнитного потока поляризующей обмотки 8 по параллельным путям замыкания. Возрастает часть Фп1 поляризующего магнитного потока обмотки 8, которая снова замыкается по пути с наибольшей магнитной проводимостью через промежуточный фланец 9. Одновременно с увеличением потока Фп1 часть магнитного потока Фп2, проходящая через рабочий воздушный зазор 1, стремится к минимуму. Магнитный поток в рабочем воздушном зазоре 1 и развиваемое электромагнитом усилие снижаются, и якорь 3 под действием возвратной пружины (не показана) возвращается в исходное положение.

Если поляризующая обмотка 8 охватывает совместно с промежуточным фланцем 9 якорь 3 электромагнита (фиг.2), при выключенной управляющей обмотке 7, большая часть Фп1 поляризующего магнитного потока, создаваемого обмоткой 8, проходит через корпус 2, проходной фланец 6, якорь 3, промежуточный фланец 9, так как этот путь имеет наибольшую магнитную проводимость по сравнению с параллельным путем через корпус 2, проходной фланец 6, якорь 3, рабочий воздушный зазор 1, сердечник 4, опорный фланец 5, по которому проходит меньшая часть Фп2 потока поляризующей обмотки 8. Так как магнитный поток Фп2, проходящий через рабочий воздушный зазор 1 при выключенной управляющей обмотке 7, незначителен, создаваемое электромагнитом усилие не может преодолеть усилие возвратной пружины (не показана), и якорь 3 остается неподвижным.

При включении управляющей обмотки 7 нарастающий в ней ток создает свой магнитный поток, основная часть Фу1 которого замыкается через корпус 2, промежуточный фланец 9, якорь 3, рабочий воздушный зазор 1, сердечник 4, опорный фланец 5. Магнитный поток Ф у1 в промежуточном фланце 9 направлен навстречу магнитному потоку Фп1. Поэтому возрастающая намагничивающая сила обмотки 7 уменьшает магнитный поток Фп1 , являющийся частью поляризующего магнитного потока, создаваемого обмоткой 8. Часть Фу2 магнитного потока, созданного током управляющей обмотки 7, замыкается, минуя промежуточный фланец 9, через корпус 2, проходной фланец 6 якорь 3, рабочий воздушный зазор 1, сердечник 4, опорный фланец 5. Одновременно с уменьшением магнитного потока Фп1 возрастает часть Фп2 магнитного потока поляризующей обмотки 8, которая замыкается через корпус 2, проходной фланец 6, якорь 3, рабочий воздушный зазор 1, сердечник 4, опорный фланец 5.

Нарастание создаваемой током управляющей обмотки 7 намагничивающей силы приводит к перемагничиванию промежуточного фланца 9. Магнитный поток в промежуточном фланце 9 меняет направление, и по нему проходит поток Фу1, создаваемый обмоткой 7. В этом случае магнитный поток Фп1, проходящий через промежуточный фланец 9, исчезает, и весь магнитный поток поляризующей обмотки 8 состоит из потока Фп2 , замыкающегося через рабочий воздушный зазор 1.

Изменение пути замыкания создаваемого обмоткой 8 поляризующего магнитного потока Фп1, который существует в системе до включения управляющей обмотки 7, приводит к увеличению скорости нарастания магнитного потока в рабочем воздушном зазоре 1, что вызывает одновременное увеличение скорости нарастания создаваемого электромагнитом усилия и повышение его быстродействия.

При выключении управляющей обмотки 7 ее намагничивающая сила и создаваемые магнитные потоки Фу1 и Ф у2 снижаются до нуля. При этом происходит перераспределение частей Фп1 и Фп2, магнитного потока поляризующей обмотки 8 по параллельным путям замыкания. Возрастает часть Фп1 поляризующего магнитного потока обмотки 8, которая снова замыкается по пути с наибольшей магнитной проводимостью через промежуточный фланец 9. Одновременно с увеличением потока Фп1 часть магнитного потока Фп2, проходящая через рабочий воздушный зазор 1, стремится к минимуму. Магнитный поток в рабочем воздушном зазоре 1 и развиваемое электромагнитом усилие снижаются, и якорь 3 под действием возвратной пружины (не показана) возвращается в исходное положение.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Электромагнит, содержащий магнитную систему с рабочим воздушным зазором, включающую в себя выполненные из магнитно-мягкого материала корпус, сердечник, якорь, опорный и проходной фланцы, магнитное поле в которой создается двумя согласно включенными обмотками, намотанными отдельно каждая в своей секции, между которыми расположен промежуточный фланец из магнитно-мягкого материала, отличающийся тем, что одна из обмоток является управляющей, другая поляризующей, причем поляризующая обмотка совместно с промежуточным фланцем охватывает сердечник или якорь электромагнита.