ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРИВОД

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРИВОД


RU (11) 2094877 (13) C1

(51) 6 H01F7/18 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.01.2008 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

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

(21) Заявка: 95104492/07 
(22) Дата подачи заявки: 1995.03.28 
(45) Опубликовано: 1997.10.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Основы теории электрических аппаратов. / Под ред. И.С.Таева. - М.: Высшая школа, 1987, с. 105, рис. 2.7. 2. И.С.Таев. Электрические аппараты управления. - М.: Высшая школа, 1984, с. 80, рис. 3.1. 3. SU, авторское свидетельство N 1597941, кл. H 01 F 7/18, 1989. 
(71) Заявитель(и): Московский государственный университет путей сообщения 
(72) Автор(ы): Феоктистов В.П.; Щербаков Т.В. 
(73) Патентообладатель(и): Московский государственный университет путей сообщения 

(54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРИВОД 

Использование: в мощных приводах с тяговыми электромагнитами клапанного или соленоидного типа. Сущность: в приводе с электромагнитом, подвижная часть которого связана с рабочим механизмом, а на неподвижной части имеется обмотка, дополнительно в цепь обмотки включен датчик положения в виде дросселя, шунтированного диодом. Последовательно в цепи диода включен чувствительный элемент датчика подвижной части (якоря) электромагнита. Обмотка подключена к источнику электропитания посредством основного и дополнительного коммутационных элементов; последний из них по своему входу управления соединен с чувствительным элементом датчика перемещения. 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электромеханике и может быть использовано в электромагнитных приводах клапанного или соленоидального типов.

Известен электромагнитный привод, содержащий электромагнит, якорь которого соединен с рабочим механизмом, а обмотка подключена посредством коммутационного элемента с источником электропитания постоянного тока [1]

Недостаток этого привода связан со специфицеским видом тяговой характеристики электромагнита, который развивает тяговое усилие примерно обратно пропорционально квадрату зазора в магнитной системе, т.е. при включении электромагнит развивает небольшое усилие, которое по мере притяжения якоря резко возрастает.

Этот недостаток частично устранен в приводе с форсированным включением электромагнита [2]

В качестве прототипа изобретения целесообразно принять электромагнитный привод, содержащий тяговой электромагнит с магнитным сердечником, подвижная часть которого соединена с рабочим механизмом, а на неподвижной его части находится электрическая обмотка, выводы которой посредством основного и вспомогательного элементов подключены к источнику электропитания постоянного тока, а также датчик перемещения подвижной части магнитного сердечника, выход которого соединен со вспомогательным коммутационным элементом [3]

Недостаток прототипа связан со сложностью его исполнения, особенно в части датчика положения подвижной части, в качестве которого обычно предусматривают вспомогательный контакт или бесконтактный датчик.

Цель изобретения исключение указанного недостатка, а именно упрощение привода.

Эта цель достигается за счет того, что последовательно в цепь электрической обмотки электромагнита включен дроссель, обмотка которого шунтирована диодом, последовательно с которым включен датчик перемещения подвижной части магнитного сердечника.

Существенные отличительные признаки изобретения:

дополнительно предусмотрены дроссель и диод;

дроссель включен в цепь электрической обмотки электромагнита и шунтирован в обратном направлении диодом;

датчик перемещения включен последовательно с диодом.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема привода; на фиг. 2 - диаграмма его срабатывания.

Привод (фиг. 1) содержит тяговый электромагнит 1 с магнитным сердечником, имеющим неподвижную 2 и подвижную 3 части, разделенные воздушным зазором , причем 0 max. Подвижная часть 3 (якорь) связана с рабочим механизмом 4. На неподвижной части 2 имеется электрическая обмотка 5, выводы 6-7 которой подключены к источнику электропитания через основной 8 и вспомогательный 9 коммутационные элементы, причем последний шунтирован резистором 10, а также через индуктивность (дроссель) 11. При этом L11 < L5.

Индуктивность 11 шунтирована цепочкой из токоограничительного резистора 12, диода 13 и входного элемента оптрона 14. В состав последнего входят светодиод 15 и фотодиод 16, причем последний подключен ко входной цепи усилителя 17, выходы этого усилителя подключены через элемент задержки 18 (реле времени) ко входной цепи управления вспомогательного ключа 9 к входу блока диагностики 19. Наличие последнего не обязательно.

Привод работает следующим образом. Пусть в исходном состоянии (до момента t0 на диаграмме фиг. 2) ключ 8 разомкнут, ключ 9 замкнут, обмотка 5 обесточена, якорь 3 оттянут рабочим механизмом 4 в положение = max.. При замыкании в момент t0 ключа 8 образуется цепь питания обмотки 5 от источника U и в этой цепи начинает нарастать ток i, а в магнитном сердечнике 2-3 нарастает пропорциональный этому току магнитный поток , создавая в рабочих зазорах силу F 2. Под действием этой силы начинается с момента t1 движение якоря 3 вместе с рабочим механизмом 4, так, что зазор d уменьшается и соответственно снижается магнитное сопротивление контура 2-3, что ведет к быстрому росту магнитного потока F. Это в свою очередь наводит в обмотке 5 э.д. с. , что обычно при быстром движении якоря вызывает спад тока в обмотке 5, начиная с момента t1. Это продолжается до окончания движения якоря 3 (момент t2), после чего ток снова нарастает.

При спаде тока в обмотке 5 он стремится протекать по обмотке дросселя 11, причем разница токов iш i11-i5 замыкается по контуру 11-15-13-12-11, вызывая срабатывание оптрона 14. Этот сигнал через усилитель 17 воздействует на:

реле времени, которое с задержкой отключает ключ 9, вводя в цепь обмотки 5 резистор 10 и переводя тем самым электромагнит из форсированного режима питания в нормальной режим;

блок диагностики 19, который в простейшем случае регистрирует сам факт срабатывания электромагнита, т. е. протяжении якоря, по наличию сигнала на входе блока 19, т.е. по провалу тока Di. В более совершенном варианте блок 19 замеряет длительность c импульса, поскольку эта величина определяется скоростью движения якоря . Замедление движения якоря обычно может быть вызвано увеличением сопротивления (трения) в рабочем механизме или в самом якоре, снижением напряжения электропитания.

Таким образом обеспечивается форсированное включение электромагнита, а после срабатывания он автоматически переводится в нормальный режим, причем это выполняется без использования вспомогательных контактов или других датчиков перемещения якоря (рабочего механизма), что упрощает привод.

Технико-экономическая эффективность изобретения определяется упрощением привода и повышением надежности его работы. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Электромагнитный привод, содержащий тяговый электромагнит с магнитным сердечником, подвижная часть которого соединена с рабочим механизмом, а на неподвижной его части находится электрическая обмотка, выводы которой посредством основного и вспомогательного коммутационных элементов подключены к источнику электропитания постоянного тока, а также датчик перемещения подвижной части магнитного сердечника, выход которого соединен с вспомогательным коммутационным элементом, отличающийся тем, что датчик перемещения подвижной части магнитного сердечника выполнен в виде дросселя, обмотка которого шунтирована последовательно соединенными диодом и пороговым элементом, и включен последовательно в цепь электрической обмотки электромагнита.