способ формирования знакопеременной электромагнитной силы поляризованного электромагнита

Формула изобретения

Способ формирования знакопеременной электромагнитной силы поляризованного электромагнита, содержащего магнитопровод, подвижный якорь, размещенный в воздушном зазоре магнитопровода, одну или несколько обмоток управления и поляризующий магнит, осуществляемый взаимодействием магнитного потока обмоток управления с магнитным потоком поляризующего магнита, отличающийся тем, что знакопеременная сила формируется от взаимодействия магнитного потока обмоток управления с переменной составляющей потока рассеивания, установленного на подвижном якоре поляризующего магнита, величина которого с обеих сторон магнита дифференциально перераспределяется с изменением соотношения зазоров.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в поляризованных электромагнитах.

Известен способ формирования знакопеременной электромагнитной силы поляризованного электромагнита, содержащего магнитопровод, одну или несколько обмоток управления и поляризующий магнит, осуществляемый взаимодействием магнитного потока обмоток управления с магнитным потоком поляризующего магнита [1].

Магнитный поток поляризующего магнита при изменении соотношения воздушных зазоров магнитопровода от перемещения якоря дифференциально перераспределяется в этих зазорах.

Такой способ формирования знакопеременной электромагнитной силы за счет изменения полярности сигнала постоянного тока на обмотках управления приводит к завышенным габаритно-весовым характеристикам электромагнита, особенно в круглом исполнении его конструкции, что обусловлено сопротивлениями якоря, нерабочими паразитными зазорами и др.

Целью предлагаемого способа формирования знакопеременной электромагнитной силы поляризованного электромагнита является повышение его чувствительности к управляющему сигналу.

Поставленная цель достигается тем, что знакопеременная сила формируется от взаимодействия магнитного потока обмоток управления с переменной составляющей потока рассеивания, установленного на подвижном якоре поляризующего магнита, величина которого с обеих сторон магнита дифференциально перераспределяется с изменением соотношения зазоров.

Анализ патентных, информационных и каталожных материалов по способам формирования знакопеременной электромагнитной силы поляризованных электромагнитов по фондам областной научно-технической библиотеки г. Саратова позволяет сделать вывод, что предлагаемый способ не известен из уровня техники, т. е. он является новым.

Кроме того, предлагаемый способ формирования знакопеременной электромагнитной силы поляризованных электромагнитов не следует явным образом из уровня техники.

Практика эксплуатации поляризованных электромагнитов свидетельствует о том, что предлагаемое решение обладает промышленной полезностью.

Сущность предлагаемого способа поясняется на примере поляризованного втяжного электромагнита, изображенного на фиг. 1. Электромагнит содержит магнитопровод 1, обмотку управления 2, верхний 3 и нижний 4 полюсы магнитопровода, подвижный якорь 6 с установленным на нем поляризующим магнитом 7 и осью 5 для линейного перемещения якоря в магнитопроводе 1 и связи с нагрузкой. На фиг. 2 показано распределение магнитного потока Ф_п поляризующего магнита через магнитопровод 1 и рабочие воздушные зазоры Ф_по и через боковые воздушные промежутки, как поток рассеивания Ф_р, когда якорь находится в среднем положении при ₁ = ₂. Это положение якоря 6 неустойчивое и при незначительном смещении якоря 6 от нейтрали ₁ < ₂ сила притяжения к верхнему полюсу 3 будет больше силы притяжения к нижнему полюсу 4, и якорь 6 переместится вверх, как показано на фиг. 3.

При нахождении якоря 6 в верхнем положении поток рассеивания Ф_р в верхнем зазоре ₁ уменьшится, а в нижнем ₂ - увеличится. Для анализа реакции якоря 6 на магнитный поток Ф_у от обмотки управления 2 предположим, что произошло дифференциальное перераспределение потока рассеивания на краях поляризующего магнита 7 на величину Ф_П, т.е. в верхнем зазоре Ф_П суммируется с магнитным потоком Ф_п, проходящим через рабочие зазоры и магнитопровод, а в нижнем - вычитается из него.

Ф_П1 = Ф_П+Ф_П (1)

Ф_П2 = Ф_П-Ф_П (2)

Электромагнитные силы, действующие в зазорах ₁ и ₂ при наличии управляющего потока Ф_у, могут быть выражены по формуле Максвелла

F_Э1 = 3,9810⁵(Ф_П1Ф_У)²/S (3)

F_Э2 = 3,9810⁵(Ф_П2Ф_У)²/S (4)

где S - площадь сечения полюса магнитопровода.

Результирующая электромагнитная сила будет определяться разностью сил (3) и (4), действующих на якорь 6



После элементарных преобразований зависимость (5) примет вид

F_Э = K_O(Ф_ПФ_У)Ф_П (6)

где К_о = 15,92 10⁵/S.

Зависимость (6) показывает, что результирующая электромагнитная сила, действующая на якорь 6, в зависимости от полярности управляющего потока может усиливать силу притяжения к верхнему полюсу 3 при согласном включении потоков Ф_п и Ф_у или перемещать якорь 6 с поляризующим магнитом 7 к нижнему полюсу 4 при встречном их включении. Аналогичный результат получится при анализе реакции якоря 6, находящегося в нижнем положении (₁ > ₂) на магнитный поток Ф_у от обмотки управления.

На фиг. 4 показана дифференциальная мостовая схема втяжного электромагнита. Основной магнитный поток постоянного магнита 7 замыкается через полюсы 3 и 4, магнитопровод 1, воздушные зазоры и полюсные наконечники 8, выполненные из магнитомягкого материала. Поток рассеивания постоянного магнита 7 замыкается через магнитные наконечники 8, воздушные зазоры и магнитный диск 9, являющийся диагональю моста магнитной цепи. Управляющие магнитные потоки от обмоток 10 и 11, проходящие по магнитному диску 9, взаимодействуют с потоком рассеивания постоянного магнита 7 и формируют электромагнитную силу. Для увеличения перемещения постоянного магнита полюсы 3, 4 и полюсные наконечники 8 выполняют конусными.

Так как поток рассеивания поляризующего магнита Ф_р в зависимости от его конструкции может значительно превышать основной поток Ф_по [2], то и использование его перераспределения вместо перераспределения основного потока при изменении зазоров обеспечивает повышенную электромагнитную силу от воздействия управляющего потока, а следовательно, и более эффективный поляризованный электромагнит.

Таким образом, предлагаемый способ формирования знакопеременной электромагнитной силы поляризованного электромагнита обеспечивает повышение чувствительности к управляющему сигналу.

Источники информации

1. А. Г. Сливинская "Электромагниты и постоянные магниты", Москва, "Энергия", 1972 г.

2. А. Т. Лаврова "Элементы автоматических приборных устройств", Москва, "Машиностроение", 1975 г.