Электромагнитный двигатель (варианты)
Владельцы патента RU 2526852:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромагнитным двигателям, и может быть использовано для импульсных устройств с возвратно-поступательным движением рабочих органов. Предлагаемый электромагнитный двигатель содержит цилиндрический магнитопровод, состоящий из корпуса, сердечника и соединяющего их фланца, расположенную на сердечнике обмотку и плоский внешний прямоходовой якорь с кольцеобразным ферромагнитным шунтом. В указанном продольном канале сердечника расположена пружина, внутри которой с возможностью осевого перемещения размещен направляющий стержень, жестко связанный с плоским прямоходовым якорем. Согласно первому варианту осуществления данного изобретения, по длине наружного и внутреннего диаметра кольцеобразного ферромагнитного шунта выполнены кольцевые выступы с шагом, равным шагу сопряженных по диаметру ответных кольцевых выступов, образованных по наружному диаметру сердечника и по внутреннему диаметру корпуса, соответственно. Согласно второму варианту, в предлагаемом электромагнитном двигателе кольцевые выступы выполнены по длине внутреннего диаметра кольцеобразного ферромагнитного шунта и сопряжены по диаметру ответных кольцевых выступов, образованных по наружному диаметру сердечника. Согласно третьему варианту, в предлагаемом электромагнитном двигателе кольцевые выступы выполнены по длине наружного диаметра кольцеобразного ферромагнитного шунта и сопряжены по диаметру ответных кольцевых выступов, образованных по внутреннему диаметру корпуса. В электромагнитном двигателе по любому из вариантов указанные кольцевые выступы образуют зубцовую зону магнитной системы. Технический результат, достигаемый при использовании данных изобретений, состоит в повышении их надежности, что обеспечивается путем устранения соударений в конце рабочего хода между плоским прямоходовым якорем и корпусом магнитопровода, независимо от длительности подачи импульса напряжения на обмотку и времени движения якоря. 3 н.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к электротехнике, в частности к электромагнитным двигателям, и может быть использовано для импульсных устройств с возвратно-поступательным движением рабочих органов.
Известен электромагнитный двигатель [А.с.855888, МКл. Н02K 33/02. Электромагнитный двигатель. / В.Ю.Кожевников, В.Н.Федонин, Г.Г.Угаров, А.В.Львицын. - №2766131/24-07; заявл. 10.05.79; опубл. 15.08.81; Бюлл. №30. - 2 с.], содержащий цилиндрический магнитопровод, обмотку, плоский внешний прямоходовой якорь с ферромагнитным шунтом, выполненным в виде цилиндра.
К недостаткам этого технического решения следует отнести соударения якоря о корпус магнитопровода в конце рабочего хода, что снижает надежность электромагнитного двигателя вследствие механического взаимодействия якоря с корпусом магнитопровода.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности является электромагнитный двигатель [А.с.2089995 РФ, МПК 6 Н02K 33/02, H01F 7/16. Электромагнитный двигатель. / В.Н.Федонин, Г.А.Витмаер, С.П.Подопригора, Э.М.Гаранин. - №95108453/07; заявл. 05.06.95; опубл. 10.09.97. - 10 с.], содержащий цилиндрический магнитопровод, состоящий из корпуса, сердечника, соединяющего их фланца, расположенную вокруг сердечника обмотку, плоский внешний прямоходовой якорь с ферромагнитным шунтом, выполненным в виде кольца. Для смягчения ударов в конце рабочего хода между плоским внешним прямоходовым якорем и корпусом магнитопровода установлена немагнитная прокладка.
К недостаткам этого технического решения следует отнести соударения якоря о корпус магнитопровода в конце рабочего хода в случае, если длительность подачи импульса напряжения на обмотку превышает или соизмерима со временем движения якоря, что снижает надежность электромагнитного двигателя вследствие механического взаимодействия якоря с корпусом магнитопровода.
Задачей изобретения является повышение надежности электромагнитного двигателя.
Указанная задача достигается тем, что в электромагнитном двигателе, содержащем цилиндрический магнитопровод, состоящий из корпуса, сердечника и соединяющего их фланца, расположенную на сердечнике обмотку и плоский внешний прямоходовой якорь с кольцеобразным ферромагнитным шунтом, по длине наружного и внутреннего диаметров кольцеобразного ферромагнитного шунта выполнены кольцевые выступы с шагом, равным шагу сопряженных по диаметру ответных кольцевых выступов, образованных по наружному диаметру сердечника и внутреннему диаметру корпуса магнитопровода.
На фиг.1 представлен разрез электромагнитного двигателя (1-й вариант), в котором по длине наружного и внутреннего диаметров кольцеобразного ферромагнитного шунта выполнены кольцевые выступы с шагом, равным шагу сопряженных по диаметру ответных кольцевых выступов, образованных по наружному диаметру сердечника и внутреннему диаметру корпуса магнитопровода; на фиг.2 представлен разрез электромагнитного двигателя (2-й вариант), в котором кольцевые выступы, выполненные по длине внутреннего диаметра кольцеобразного ферромагнитного шунта, сопряжены по диаметру ответных кольцевых выступов, образованных по наружному диаметру сердечника; на фиг.3 представлен разрез электромагнитного двигателя (3-й вариант), в котором кольцевые выступы, выполненные по длине наружного диаметра кольцеобразного ферромагнитного шунта, сопряжены по диаметру ответных кольцевых выступов, образованных по внутреннему диаметру корпуса магнитопровода.
Электромагнитный двигатель (фиг.1) содержит цилиндрический магнитопровод, состоящий из корпуса 1, сердечника 2 и соединяющего их фланца 3, расположенную на сердечнике обмотку 4 и плоский внешний прямоходовой якорь 5 с кольцеобразным ферромагнитным шунтом 6. Корпус 1, сердечник 2 и соединяющий их фланец 3 образуют статор магнитопровода. В продольном канале сердечника 2 расположена пружина 7, внутри которой с возможностью осевого перемещения размещен направляющий стержень 8, жестко связанный с плоским прямоходовым якорем 5. По длине наружного и внутреннего диаметра кольцеобразного ферромагнитного шунта 6 выполнены кольцевые выступы 9 и 10 с шагом, равным шагу сопряженных по диаметру ответных кольцевых выступов 11 и 12, образованных по наружному диаметру сердечника и по внутреннему диаметру корпуса, соответственно. Кольцевые выступы 9, 10 и 11, 12, расположенные перпендикулярно передаваемой силе, образуют зубцовую зону магнитной системы.
Во втором варианте (фиг.2) в электромагнитном двигателе по длине внутреннего диаметра кольцеобразного ферромагнитного шунта 6 выполнены кольцевые выступы 10 с шагом, равным шагу сопряженных по диаметру ответных кольцевых выступов 11, образованных по наружному диаметру сердечника 2. Кольцевые выступы 10 и 11 образуют зубцовую зону магнитной системы.
В третьем варианте (фиг.3) в электромагнитном двигателе по длине наружного диаметра кольцеобразного ферромагнитного шунта 6 выполнены кольцевые выступы 9 с шагом, равным шагу сопряженных по диаметру ответных кольцевых выступов 12, образованных по внутреннему диаметру корпуса 1. Кольцевые выступы 9 и 12 образуют зубцовую зону магнитной системы.
Электромагнитный двигатель работает следующим образом.
В исходном состоянии плоский внешний прямоходовой якорь 5 с ферромагнитным шунтом 6 и направляющим стержнем 8 выдвинут из статора магнитопровода на величину максимального рабочего хода якоря, определяемую начальным положением кольцевых выступов 9 и 10, выполненных по длине наружного и внутреннего диаметра кольцеобразного ферромагнитного шунта, относительно кольцевых выступов 11 и 12, образованных по внутреннему диаметру статора магнитопровода.
При подаче импульса напряжения на обмотку 4 (фиг.1) по ней протекает электрический ток, индуцирующий магнитное поле, магнитные силовые линии которого замыкаются через сердечник 2, кольцевые выступы 11, выполненные по длине наружного диаметра сердечника 2, через воздушный зазор, ферромагнитные кольцевые выступы 10, образованные по внутреннему диаметру кольцеобразного шунта 6, кольцеобразный ферромагнитный шунт 6, кольцевые выступы 9, образованные по наружному диаметру кольцеобразного ферромагнитного шунта 6, через воздушный зазор, кольцевые выступы 12, выполненные по внутреннему диаметру корпуса 1, корпус 1 и фланец 3.
В варианте электромагнитного двигателя (фиг.2) индуцируемые протекающим по обмотке 4 электрическим током магнитные силовые линии замыкаются через сердечник 2, кольцевые выступы 11, выполненные по длине наружного диаметра сердечника 2, через воздушный зазор, ферромагнитные кольцевые выступы 10, образованные по внутреннему диаметру кольцеобразного шунта 6, кольцеобразный ферромагнитный шунт 6, через воздушный зазор, корпус 1 и фланец 3.
В варианте электромагнитного двигателя (фиг.3) магнитные силовые линии, индуцируемые протекающим по обмотке 4 электрическим током, замыкаются через сердечник 2, кольцеобразный ферромагнитный шунт 6, кольцевые выступы 9, образованные по наружному диаметру кольцеобразного ферромагнитного шунта 6, через воздушный зазор, кольцевые выступы 12, выполненные по внутреннему диаметру корпуса 1, корпус 1 и фланец 3.
Под действием электромагнитных сил кольцеобразный ферромагнитный шунт 6 втягивается в полость статора магнитопровода на величину рассогласования зубцовой зоны. Направление движения плоского внешнего прямоходового якоря 5 с кольцеобразным ферромагнитным шунтом 6 определяется начальным положением зубцовой зоны элементов на кольцеобразном ферромагнитном шунте 6 по отношению к зубцовой зоне элементов на статоре магнитопровода.
Положение, при котором кольцевые выступы 9 и 10, выполненные по длине наружного и внутреннего диаметра ферромагнитного шунта, расположены в одной плоскости с сопряженными ответными кольцевыми выступами 11 и 12, образованными по внутреннему диаметру статора магнитопровода, обеспечивает магнитное равновесие системы, когда магнитный поток в рабочем зазоре максимален, а результирующее электромагнитное усилие равно нулю. Такое конструктивное решение исключает имеющие место в прототипе соударения в конце рабочего хода между плоским внешним прямоходовым якорем и корпусом и магнитопроводом.
Таким образом, предлагаемые технические решения обеспечивают устранение соударений в конце рабочего хода между плоским прямоходовым якорем и корпусом магнитопровода независимо от длительности подачи импульса напряжения на обмотку и времени движения якоря, что позволяет повысить надежность электромагнитного двигателя.
1. Электромагнитный двигатель, содержащий цилиндрический магнитопровод, состоящий из корпуса, сердечника и соединяющего их фланца, расположенную на сердечнике обмотку и плоский внешний прямоходовой якорь с кольцеобразным ферромагнитным шунтом, отличающийся тем, что по длине наружного и внутреннего диаметра кольцеобразного ферромагнитного шунта выполнены кольцевые выступы с шагом, равным шагу сопряженных по диаметру ответных кольцевых выступов, образованных по наружному диаметру сердечника и внутреннему диаметру корпуса магнитопровода.
2. Электромагнитный двигатель, содержащий цилиндрический магнитопровод, состоящий из корпуса, сердечника и соединяющего их фланца, расположенную на сердечнике обмотку и плоский внешний прямоходовой якорь с кольцеобразным ферромагнитным шунтом, отличающийся тем, что по длине внутреннего диаметра кольцеобразного ферромагнитного шунта выполнены кольцевые выступы с шагом, равным шагу сопряженных по диаметру ответных кольцевых выступов, образованных по наружному диаметру сердечника.
3. Электромагнитный двигатель, содержащий цилиндрический магнитопровод, состоящий из корпуса, сердечника и соединяющего их фланца, расположенную на сердечнике обмотку и плоский внешний прямоходовой якорь с кольцеобразным ферромагнитным шунтом, отличающийся тем, что по длине наружного диаметра кольцеобразного ферромагнитного шунта выполнены кольцевые выступы с шагом, равным шагу сопряженных по диаметру ответных кольцевых выступов, образованных по внутреннему диаметру корпуса магнитопровода.
