RU2293389C2 - Electromagnet - Google Patents
Electromagnet Download PDFInfo
- Publication number
- RU2293389C2 RU2293389C2 RU2005103905/09A RU2005103905A RU2293389C2 RU 2293389 C2 RU2293389 C2 RU 2293389C2 RU 2005103905/09 A RU2005103905/09 A RU 2005103905/09A RU 2005103905 A RU2005103905 A RU 2005103905A RU 2293389 C2 RU2293389 C2 RU 2293389C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cores
- modules
- windings
- axis
- electromagnet
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electromagnets (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для изготовления электромагнитных нейтральных реле, предназначенных для преобразования электрической энергии в механическую энергию в различных устройствах: слаботочных нейтральных реле; контакторах; дистанционных выключателях, переключателях и т.д.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used for the manufacture of electromagnetic neutral relays designed to convert electrical energy into mechanical energy in various devices: low-current neutral relays; contactors; remote switches, switches, etc.
Известны конструкции и магнитные схемы одно- и двухкатушечных нейтральных реле (В.З.Ройзен, «Электромагнитные малогабаритные реле», Энергоатомиздат, 1986, г.Ленинград, рис.1-1; 1-2; 1-4, стр.8-14).Known designs and magnetic circuits of single and double coil neutral relays (V.Z. Roisen, “Electromagnetic small-sized relays”, Energoatomizdat, 1986, Leningrad, fig. 1-1; 1-2; 1-4, p. 8- fourteen).
При этом из всех выпускаемых реле наименьшей мощностью срабатывания обладает двухкатушечное реле типа РЭС 59 (РЭК 90) 0,015 Вт при коммутируемом токе 1 А.At the same time, of all the relays produced, the double-coil relay of the RES 59 (REC 90) type has 0.015 W with a switched current of 1 A.
Создание аналогичного реле с уменьшением массы и габарита и с сохранением или улучшением параметров срабатывания и коммутируемой мощности остается актуальной задачей для применения во всех областях техники.The creation of a similar relay with a decrease in mass and size and with the preservation or improvement of response parameters and switching power remains an urgent task for use in all areas of technology.
Основным и главным признаком описываемых схем, содержащих симметричный уравновешенный якорь, является, как правило, цельнометаллический якорь, установленный с возможностью вращения и проводящий перпендикулярно оси вращения магнитный поток от полюса к полюсу.The main and main feature of the described circuits containing a symmetrical balanced armature is, as a rule, an all-metal armature mounted with the possibility of rotation and conducting magnetic flux perpendicular to the axis of rotation from pole to pole.
Наиболее близким к заявляемому реле является электромагнит с уравновешенным якорем-реле (см. М.И.Витенберг. "Расчет электромагнитных реле". Энергия, 1975, г.Ленинград, стр.23-27, рис.1-7), который состоит из двух круглых сердечников с обмотками, электрически соединенных между собой с помощью перемычки, установленных на стойке. С противоположной соединению перемычкой стороны сердечников установлены L-образные полюсные наконечники, а также уравновешенный якорь поворотного типа с возможностью взаимодействия с полюсными наконечниками, при этом плоскость якоря проходит через продольную ось симметрии катушек.Closest to the claimed relay is an electromagnet with a balanced relay armature (see M.I. Vitenberg. "Calculation of electromagnetic relays." Energy, 1975, Leningrad, pp. 23-27, Fig. 1-7), which consists of two round cores with windings electrically connected to each other by means of a jumper mounted on a rack. On the opposite side of the jumper connection of the cores, L-shaped pole pieces are installed, as well as a balanced rotary type armature with the possibility of interacting with the pole pieces, while the plane of the armature passes through the longitudinal axis of symmetry of the coils.
Такое реле обладает следующими недостатками. Имеет достаточно большие габариты, из-за относительно большого размера обмоток, который необходим для развития определенного механического усилия на якоре, что затрудняет их использование в устройствах, где объем для размещения таких реле ограничен.Such a relay has the following disadvantages. It has a fairly large size, due to the relatively large size of the windings, which is necessary for the development of a certain mechanical force at the anchor, which makes them difficult to use in devices where the volume to accommodate such relays is limited.
Техническим результатом, достигаемым заявляемым изобретением, является уменьшение габаритов и веса за счет нового взаимного расположения конструктивных элементов, а также уменьшение перегрева обмоток путем улучшения теплового рассеяния в сердечниках. Техническим результатом является также увеличение крутящего момента, создаваемого электромагнитом, и, как следствие, увеличение рабочего усилия.The technical result achieved by the claimed invention is to reduce the dimensions and weight due to the new mutual arrangement of structural elements, as well as reducing overheating of the windings by improving thermal dissipation in the cores. The technical result is also an increase in the torque created by the electromagnet, and, as a result, an increase in the working force.
Этот технический результат достигается тем, что в электромагните, содержащем параллельно установленные на основании сердечники с обмотками и полюсными наконечниками L-образной формы, отделенными немагнитным зазором друг от друга, а также симметричный поворотный якорь, сердечники с обмотками и полюсными наконечниками L-образной формы объединены в модули, представляющие собой несколько сердечников с обмотками и полюсными наконечниками, параллельно установленных на основании друг под другом, причем в каждом модуле обмотки сердечников соединены с возможностью суммирования магнитных потоков, создаваемых ими в сердечниках, а часть каждого полюсного наконечника расположена в промежутке между двумя соседними параллельно установленными модулями параллельно оси сердечника с возможностью взаимодействия с частью установленного также между модулями симметричного поворотного якоря, находящейся по одну сторону от оси симметричного поворотного якоря, перпендикулярной оси сердечников, при этом части полюсных наконечников сердечников двух соседних модулей, расположенные между этими модулями, направлены встречно друг другу, а в первом и последнем модуле сердечники магнитно соединены.This technical result is achieved by the fact that in an electromagnet containing parallel cores on the base with windings and L-shaped pole pieces separated by a non-magnetic gap from each other, as well as a symmetrical rotary armature, cores with windings and L-shaped pole pieces combined into modules, which are several cores with windings and pole pieces, installed parallel to one another on the base, and in each core winding module with are single with the ability to sum the magnetic fluxes generated by them in the cores, and a part of each pole piece is located between two adjacent parallel mounted modules parallel to the core axis with the possibility of interacting with a part of a symmetrical rotary armature also installed between the modules, located on one side of the axis of the symmetric rotary anchors perpendicular to the axis of the cores, while the parts of the pole lugs of the cores of two adjacent modules located between These modules are directed opposite each other, and in the first and last module the cores are magnetically connected.
Для создания более легкой конструкции симметричный поворотный якорь может быть выполнен в виде двух пластин, соединенных сверху и снизу перемычками, в которых выполнено отверстие под ось.To create a lighter structure, a symmetrical rotary anchor can be made in the form of two plates connected by jumpers at the top and bottom, in which an opening is made for the axis.
Для обеспечения кратковременной работы или для увеличения рабочего усилия на полюсных наконечниках электромагнита в межобмоточном пространстве могут быть размещены постоянные магниты с возможностью магнитной связи с полюсными наконечниками двух соседних модулей и создания в каждом модуле на полюсных наконечниках магнитных потенциалов противоположного знака.To ensure short-term operation or to increase the working force, permanent magnets can be placed on the pole tips of the electromagnet in the inter-winding space with the possibility of magnetic coupling with the pole tips of two adjacent modules and the creation of opposite potential magnetic potentials on the pole tips of the magnet.
На фиг.1 изображен заявляемый электромагнит.Figure 1 shows the inventive electromagnet.
На фиг.2 - полюсные наконечники двух модулей, установленные на основании.Figure 2 - pole tips of two modules mounted on the base.
На фиг.3 схематично представлены возможные варианты выполнения устройства с тремя и более модулями, с двумя и более якорями.Figure 3 schematically shows possible embodiments of a device with three or more modules, with two or more anchors.
На фиг.4 - электромагнит с постоянными магнитами.In Fig.4 - an electromagnet with permanent magnets.
На чертежах изображены следующие узлы и элементы:The drawings show the following nodes and elements:
На фиг.1, 2: 1, 2, 3, 4 - попарно соединенные сердечники, 1 и 2 образуют один модуль, 3, 4 - другой.In figure 1, 2: 1, 2, 3, 4 - pairwise connected cores, 1 and 2 form one module, 3, 4 - another.
На полюсных наконечниках 1, 2, 3, 4 установлены сердечники 7, 8, 9, 10. Полюсные наконечники установлены на основании 5, сверху может быть расположена накладка 6. Полюсные наконечники 7 и 8 разделены немагнитным зазором, в котором может быть установлена пластина 11 из немагнитного материала. Так же разделены и полюсные наконечники 9, 10.
Части полюсных наконечников L-образной формы расположены в межобмоточном пространстве, образуя плоскости для взаимодействия с частью симметричного поворотного якоря 12, находящейся по одну сторону от оси симметричного поворотного якоря, перпендикулярной оси сердечников, установленного также в межобмоточном пространстве на оси 13, перпендикулярной оси сердечников. Сердечники 1 и 2 одного модуля соединены перемычками 19, установленными на концах сердечников, противоположных концам, на которых установлены полюсные наконечники.The parts of the L-shaped pole pieces are located in the inter-winding space, forming planes for interaction with the part of the symmetrical
Якорь 12 может быть выполнен из двух параллельных пластин 14, 15, соединенных сверху и снизу перемычками 16, 17, в которых выполнены отверстия под ось 13. Возвратная пружина 18 позволяет вернуть якорь в нерабочее положение.
На фиг.3(а) представлена схема (вид сверху) одного модуля заявляемого электромагнита, на фиг.3(б) - схема одного промежуточного модуля заявляемого электромагнита, на фиг. 3(в, г, д) - с тремя и более модулями (1, 2, 3, 4 ...), с двумя и более якорями (5, 6, 7, 8). В этом случае пары модулей электромагнита образованы каждым модулем с последующим модулем, а симметричные поворотные якоря установлены в каждом промежутке между модулями пары. Сердечники первого и последнего модуля магнитно соединены между собой, например, перемычками из магнитного материала, как это представлено на фиг.1, а сердечники средних модулей имеют полюсные наконечники L-образной формы с обеих сторон.In Fig. 3 (a) a diagram (top view) of one module of the inventive electromagnet is presented, in Fig. 3 (b) is a diagram of one intermediate module of the inventive electromagnet, in Fig. 3 (c, d, e) - with three or more modules (1, 2, 3, 4 ...), with two or more anchors (5, 6, 7, 8). In this case, pairs of modules of the electromagnet are formed by each module with the subsequent module, and symmetrical rotary anchors are installed in each gap between the modules of the pair. The cores of the first and last modules are magnetically interconnected, for example, by jumpers of magnetic material, as shown in Fig. 1, and the cores of the middle modules have L-shaped pole pieces on both sides.
На фиг.4 (а, б) представлен заявляемый электромагнит, на частях полюсных наконечников двух соседних модулей которого, расположенных в межмодульном пространстве, установлены постоянные магниты, каждый из которых представляет собой пластину, магнитно соединенную с полюсными наконечниками. Полюса магнитов, установленные на полюсных наконечниках, создают магнитные потенциалы, противоположные по знаку. В этом случае ось симметричного поворотного якоря выполнена состоящей из верхней и нижней частей, одна из которых закреплена с возможностью вращения на основании 5, а другая - на накладке 6.Figure 4 (a, b) shows the inventive electromagnet, on the parts of the pole tips of two adjacent modules of which are located in the intermodule space, permanent magnets are installed, each of which is a plate magnetically connected to the pole pieces. The poles of magnets mounted on the pole pieces create magnetic potentials that are opposite in sign. In this case, the axis of the symmetric rotary armature is made up of upper and lower parts, one of which is rotatably fixed on the
Заявляемый электромагнит работает следующим образом. При подаче электрического тока на обмотки электромагнита в каждом из полюсных наконечников 1, 2, 3, 4 (фиг.1) создаются магнитные потоки, которые в модуле суммируются. При этом в зависимости от необходимости создания того или иного по величине и направлению магнитного потока обмотки одного модуля могут быть соединены последовательно, параллельно или встречно-параллельно. Следствием таких соединений является изменение сопротивления обмоток электромагнита, что влияет на величину потребляемой мощности. Магнитно-движущая сила, создаваемая обмотками модуля в сердечниках, притягивает магнитную часть симметричного поворотного якоря, замыкая магнитный поток модуля через немагнитный зазор между полюсными наконечниками. При этом одна часть симметричного якоря, расположенная по одну сторону его оси, притягивается к полюсным наконечникам одного модуля, а другая - к полюсным наконечникам другого модуля. Симметричный поворотный якорь проводит магнитный поток параллельно оси вращения. Каждый модуль создает половину крутящего момента симметричного поворотного якоря, суммарный крутящий момент складывается из усилий, создаваемых двумя модулями. Попарно каждые две обмотки модуля при пропускании по ним тока образуют магнитный модуль с контуром, состоящим из 2-х сердечников, полюсных наконечников и пластины симметричного поворотного якоря (или его части). При этом в магнитный контур крайних модулей входят перемычки, соединяющие их сердечники. Каждый из этих потоков воздействует на одну половину якоря. Магнитные потоки в сердечниках суммируются. Симметричный поворотный якорь (якоря) поворачивается.The inventive electromagnet operates as follows. When applying electric current to the windings of the electromagnet in each of the
При последовательном соединении обмоток при заданном напряжении ток срабатывания минимален. Такие устройства обладают повышенной чувствительностью и могут быть использованы, например, при управлении от электронных схем. А при параллельном соединении электромагнит обладает большой мощностью, что позволяет использовать его для развития больших усилий.When the windings are connected in series at a given voltage, the operating current is minimal. Such devices have increased sensitivity and can be used, for example, when controlling from electronic circuits. And with a parallel connection, the electromagnet has great power, which allows you to use it for the development of large efforts.
При использовании постоянных магнитов (фиг.4) за счет создания дополнительной магнитно-движущей силы увеличивается полезное усилие, а также появляется возможность создания первоначального усилия притяжения якоря без дальнейшей подачи напряжения на обмотки. При этом для последующего отключения электромагнита на обмотки подают напряжение противоположного, по сравнению с первоначальным, знака.When using permanent magnets (Fig. 4), due to the creation of an additional magneto-driving force, the effective force increases, and it is also possible to create the initial force of attraction of the armature without further applying voltage to the windings. In this case, for the subsequent shutdown of the electromagnet, voltage of the opposite sign is applied to the windings.
За счет увеличения количества сердечников и обмоток увеличивается суммарная наружная площадь обмоток, суммарная площадь поверхности сердечников, что способствует улучшению условий рассеивания тепла от электромагнита, охлаждению его.Due to the increase in the number of cores and windings, the total external area of the windings, the total surface area of the cores increases, which helps to improve the conditions of heat dissipation from the electromagnet, its cooling.
Количество якорей в заявляемом электромагните не ограничено конструктивно, а только ограничено эффективностью соотношения развиваемого суммарного крутящего момента на якорях и потребляемой энергией обмоток.The number of anchors in the inventive electromagnet is not structurally limited, but only limited by the efficiency of the ratio of the developed total torque at the anchors and the energy consumption of the windings.
При применении заявляемого изобретения в конструкциях слаботочных реле практическое значение имеют одно-, двух- и трехякорные схемы, при этом каждый якорь управляет замыканием-размыканием своей пары контактов.When applying the claimed invention in the design of low-current relays, one-, two- and three-arm circuits are of practical importance, with each armature controlling the closing-opening of its own pair of contacts.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет организовать производство широкой номенклатуры изделий с использованием однотипных, унифицированных элементов.Thus, the claimed invention allows to organize the production of a wide range of products using the same type, standardized elements.
По сравнению с известными электромагнитами заявляемый электромагнит имеет наиболее плотную упаковку всех элементов в объеме реле; отсутствуют пустоты в зонах якоря и полюсных наконечников, что в конечном итоге приводит к значительному снижению массы электромагнитов.Compared with the known electromagnets, the inventive electromagnet has the most dense packaging of all elements in the relay volume; there are no voids in the zones of the armature and pole pieces, which ultimately leads to a significant reduction in the mass of electromagnets.
В случае выполнения симметричного поворотного якоря, как это представлено на фиг.2, пластины якоря, проводящие магнитный поток, обладают крайне малым сопротивлением из-за малого размера рабочего участка, при этом значительно уменьшаются потоки рассеяния. Довольно большая длина симметричного поворотного якоря - длина соизмерима с длиной сердечника, позволяет увеличить крутящий момент, создаваемый электромагнитом.In the case of performing a symmetric rotary armature, as shown in figure 2, the armature plate, conducting the magnetic flux, have an extremely low resistance due to the small size of the working section, while significantly reducing the scattering fluxes. A rather large length of the symmetrical rotary armature - the length is comparable with the length of the core, allows you to increase the torque created by the electromagnet.
Выполнение симметричного поворотного якоря, как это показано на фиг.2, позволяет уменьшить массу якоря, что значительно улучшает устойчивость реле к воздействию механических факторов (вибрации, ударов), повышается быстродействие электромагнита - скорость срабатывания, а также улучшаются условия гашения колебаний симметричного поворотного якоря при срабатывании (дребезг контактов).Performing a symmetric rotary armature, as shown in Fig. 2, allows to reduce the weight of the armature, which significantly improves the resistance of the relay to mechanical factors (vibration, shock), increases the speed of the electromagnet - the response speed, and also improves the damping conditions of the symmetric rotary armature operation (contact bounce).
Материал оси вращения не связан с маркой магнитного материала якоря. В абсолютном большинстве современных реле оси вращения якоря (цапфы) обтачиваются из заготовок электротехнического материала, подвергающегося в последующем глубокому термическому отжигу, и обладают очень плохой износоустойчивостью. В предлагаемой конструкции осью является отдельная деталь без ограничений по марке и состоянию материала. К тому же, пластины симметричного поворотного якоря обладают малыми размерами и не требуют механической обработки, поэтому могут изготавливаться из дорогостоящих и труднообрабатываемых сплавов типа пермендюр или супермендюр, например марки 49К2ФА, обладающих наилучшими магнитными свойствами.The material of the axis of rotation is not associated with the brand of magnetic material of the anchor. In the vast majority of modern relays, the axis of rotation of the armature (trunnion) are machined from billets of electrical material, which is subsequently subjected to deep thermal annealing, and have very poor wear resistance. In the proposed design, the axis is a separate part without restrictions on the grade and condition of the material. In addition, the plates of the symmetric rotary armature are small and do not require mechanical treatment, therefore, they can be made of expensive and difficult to process alloys such as permendur or supermendur, for example, grade 49K2FA, which have the best magnetic properties.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005103905/09A RU2293389C2 (en) | 2005-02-14 | 2005-02-14 | Electromagnet |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005103905/09A RU2293389C2 (en) | 2005-02-14 | 2005-02-14 | Electromagnet |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005103905A RU2005103905A (en) | 2006-07-20 |
RU2293389C2 true RU2293389C2 (en) | 2007-02-10 |
Family
ID=37028546
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005103905/09A RU2293389C2 (en) | 2005-02-14 | 2005-02-14 | Electromagnet |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2293389C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2529642C2 (en) * | 2013-01-23 | 2014-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина" | Electromagnetic polarised switch |
-
2005
- 2005-02-14 RU RU2005103905/09A patent/RU2293389C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ВИТЕНБЕРГ М.И. Расчет электромагнитных реле. - Л.: Энергия, 1975, с.23-27, рис.1-7. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2529642C2 (en) * | 2013-01-23 | 2014-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина" | Electromagnetic polarised switch |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005103905A (en) | 2006-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI233137B (en) | Magnetic actuator | |
US9190234B2 (en) | Electromagnetic actuator, in particular for a medium voltage switch | |
KR101592183B1 (en) | Bi-stable electromagnetic relay with x-drive motor | |
US6870454B1 (en) | Linear switch actuator | |
RU2524373C2 (en) | Bistable miniature high-capacity relay | |
CN102024630A (en) | Electromagnetic release | |
CN201387783Y (en) | Magnetic latching electromagnet device | |
RU2293389C2 (en) | Electromagnet | |
US3020425A (en) | Electromagnetic motor | |
CN111953169B (en) | A DC reciprocating motor | |
RU50712U1 (en) | ELECTROMAGNET | |
US2935585A (en) | Polarized electromagnetic relay | |
JPH0325370Y2 (en) | ||
JP6886946B2 (en) | Electromagnetic contactor | |
RU112499U1 (en) | BISTABLE ELECTROMAGNETIC DRIVE OF SWITCHING DEVICE | |
RU2397567C1 (en) | Polarised electromagnet | |
RU2310941C1 (en) | Electromagnetic operating mechanism for high-voltage vacuum circuit breaker | |
JP4515664B2 (en) | Power switchgear operating device | |
RU2713475C1 (en) | Polarized miniature electromagnetic relay | |
KR100302908B1 (en) | A permant magnet excited linear actuator | |
WO2005004312A1 (en) | A micro-power consuming reciprocating device | |
CN205959905U (en) | Novel equilibrant formula magnetism ware that keeps in contact | |
CN106206174B (en) | Balanced force type magnetic latching contactor | |
RU2276421C1 (en) | Two-position electromagnet | |
RU121642U1 (en) | BISTABLE ELECTROMAGNET OF THE DRIVE OF THE SWITCHING DEVICE |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200215 |