грузозахватный электромагнит

Формула изобретения

Грузозахватный электромагнит, содержащий магнитопровод с внутренним и наружным полюсами и технологической воронкой, сопряженной с цилиндрическим отверстием внутреннего полюса, защитную шайбу, заливочную массу и выполненную из изолированного провода катушку управления с фаской на верхнем торце со стороны внутреннего полюса, отличающийся тем, что катушка в сечении выполнена пятиугольной в виде прямоугольника с фаской, выполненной по прямолинейной образующей, один конец которой находится в одной горизонтальной плоскости с концом конической образующей технологической воронки, сопряженным с началом цилиндрической образующей центрального отверстия внутреннего полюса, при этом глубина и угол наклона прямолинейной образующей фаски и угол конуса технологической воронки выбраны, исходя из соотношения

f = (d² - 4ds - d1²)/(4d)

= arctg(2s/d)

= arcsin(2(f+s)/(d/dl)),

где f - глубина фаски;

- угол наклона прямолинейной образующей фаски;

d - диаметр внутреннего полюса;

s - толщина верхней стенки магнитопровода;

d1 - диаметр цилиндрического отверстия внутреннего полюса;

- угол конуса технологической воронки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, а именно к грузозахватным электромагнитам, и может быть использовано для захвата и удерживания ферромагнитных материалов и деталей из них при погрузочно-разгрузочных работах.

Известен грузозахватный электромагнит, содержащий магнитопровод с внутренним и наружным полюсами с технологической воронкой и отверстием по центру, защитную шайбу, заливочную массу и катушку управления сложной формы с фаской на верхнем торце и выполненную из изолированного провода /см. патент РФ N 2111160, опубл. 20.05.98/.

Катушка управления в этом изобретении выполнена сложной формы и представляет собой в сечении кольцо с прямоугольной выемкой по наружному диаметру, а отверстие по центру выполнено конусообразным.

Недостатком известного электромагнита является сравнительно небольшая грузоподъемность сыпучих грузов, таких, как скрап, стружка, чушки. Это вызвано концентрацией магнитного потока по внутреннему полюсу электромагнитного в результате того, что здесь расположено наибольшее число витков катушки. В то же время магнитный поток по внешнему полюсу значительно слабее, из-за чего поднимаемый скрап стремится к внутреннему полюсу, где площадь магнитного взаимодействия небольшая.

Кроме того, в связи с тем, что наибольшее число витков катушки расположено у внутреннего полюса, очень сильно ухудшаются условия теплоотвода, из-за чего происходит неравномерный нагрев катушки, приводящий к продолжительным паузам между включениями магнита для выравнивания температуры катушки.

Наиболее близким к предлагаемому сравнению является грузозахватный электромагнит фирмы FELEMAMG серии "X", производимый в Испании, содержащий магнитопровод с внутренним и наружным полюсами с технологической воронкой по центру, защитную шайбу, заливочную массу и катушку управления сложной формы с фаской на верхнем торце с внутренней стороны, выполненную из изолированного провода. Фаска на верхнем торце выполнена криволинейно, по параболической образующей с вершиной, обращенной к внутреннему полюсу. Недостатком данного электромагнита является нерациональная форма катушки, приводящая к неравномерной плотности магнитного потока внутри магнитопровода. Наибольшая плотность магнитного потока находится в нижней части внутреннего полюса, выше она резко падает, затем снова постепенно повышается по мере увеличения диаметра магнитопровода. Такая конструкция приводит к увеличению массы магнитопровода, и, в целом, к увеличению общей массы электромагнита.

В основу предлагаемого изобретения положена идея: обеспечить равномерность плотности магнитного потока по сечению магнитопровода, за счет этого увеличить грузоподъемность электромагнита и продолжительность включения электромагнита, а также снизить общую массу электромагнита.

Целью настоящего изобретения является увеличение грузоподъемности электромагнита и снижение общей массы электромагнита.

Поставленная цель достигается тем, что в грузозахватном электромагните, содержащем магнитопровод с внутренним и наружным полюсами с технологической воронкой по центру, переходящей в цилиндрическое отверстие внутреннего полюса, защитную шайбу, заливочную массу и выполненную из изолированного провода катушку управления с фаской на верхнем торце со стороны внутреннего полюса, катушка в сечении выполнена в форме прямоугольника с фаской, выполненной по прямолинейной образующей, один конец которой находится в одной горизонтальной плоскости с концом конической образующей технологической воронки, переходящим в начало цилиндрической образующей центрального отверстия внутреннего полюса, при этом глубина и угол наклона прямолинейной образующей фаски и угол конуса технологической воронки выбраны, исходя из соотношения

f=(d²-4ds-d1²)/(4d) /1/

= arctg(2s/d) /2/

= arcsin(2(f+s)/(d-d1)) /3/

где f - глубина фаски,

- угол наклона прямолинейной образующей фаски,

d - диаметр внутреннего полюса,

s - толщина верхней стенки магнитопровода,

d1 - диаметр цилиндрического отверстия внутреннего полюса

- угол конуса технологической воронки.

Сущность изобретения поясняется следующим.

Предлагаемая конструкция грузозахватного электромагнита обеспечивает значительное увеличение магнитной индукции у внешнего полюса, сформированное магнитное поле равномерно распределяет поднимаемый скрап или стружку по всей площади нижней плоскости, а также на внешней боковой поверхности электромагнита, что значительно увеличивает грузоподъемность. За счет уменьшения толщины катушки у внутреннего полюса улучшается теплоотвод от внутренней части катушки, что позволяет увеличить продолжительность включения электромагнита или температуру поднимаемого груза. Выбранный согласно заданному соотношению угол конусности технологической воронки обеспечивает плотность магнитного потока, равномерную по всему сечению магнитопровода. При этом толщина стенки магнитопровода s, определяемая, обычно, технологическими возможностями литейного производства и требованиями механической прочности, может быть выбрана минимального размера.

Получение расчетных формул, представленных в изобретении, является ноу-хау автора.

При этом следует отметить упрощение технологии намотки катушек с прямолинейной фаской.

На чертеже изображен заявляемый грузозахватный электромагнит.

Грузозахватный электромагнит состоит из магнитопровода 1, катушки управления 2 с прямолинейной фаской 3, заливочной массы 4, защитной шайбы 5. Магнитопровод имеет воронку с конической образующей 6, сопрягающейся с цилиндрическим отверстием 7, наружным диаметром D, внутренним диаметром D1, минимальной толщиной верхней стенки магнитопровода s, диаметром внутреннего полюса d, диаметром отверстия во внутреннем полюсе d1. Фаска 3 катушки управления имеет величину глубины, равную f, угол наклона прямолинейной образующей фаски равен , угол конуса технологической воронки равен . Катушка управления может быть намотана из изолированного медного или алюминиевого провода.

Согласно предлагаемому изобретению был проведен расчет оптимизации параметров конкретных электромагнитов ЭМГ 117-28, ЭМГ 165-35.

Пример 1. Грузозахватный электромагнит ЭМГ 117-28 имеет параметры /мм/: наружный диаметр внешнего полюса D 1170, внутренний диаметр внешнего полюса D1 1080, минимальная толщина верхней стенки магнитопровода s 40, диаметр внутреннего полюса d 380, диаметр отверстия во внутреннем полюсе d1 60. Глубина фаски согласно /1/ составляет 52,6 мм, угол наклона прямолинейной образующей фаски согласно /2/ составляет 11^o 54"; угол конуса технологической воронки согласно /3/ составляет 35^o21".

Пример 2. Грузозахватный электромагнит ЭМГ 165-35 имеет параметры /мм/: наружный диаметр внешнего полюса D 1650, внутренний диаметр внешнего полюса D1 1540, минимальная толщина верхней стенки магнитопровода s 40, диаметр внутреннего полюса d 410, диаметр отверстия во внутреннем полюсе d1 60. Глубина фаски согласно /1/ составляет 60,3 мм, угол наклона прямолинейной образующей фаски согласно /2/ составляет 11^o03"; угол конуса технологической воронки согласно /3/ составляет 34^o59".

Грузоподъемность на скрапе электромагнитов по периметру 1 и 2 увеличилась на 20%. При этом оптимальная форма магнитопровода и катушки обеспечивает равномерную плотность магнитного потока по сечению магнитопровода и увеличивает продолжительность включения на 10%. Кроме того, такие параметры электромагнита позволяют получить большое значение соотношения массы катушки к массе магнитопровода, что позволяет уменьшить общую массу электромагнита на 7,5%.