RU2215162C1 - Metal-enclosed polarized electromagnetic mechanism - Google Patents

Abstract

FIELD: industrial and domestic service entities. SUBSTANCE: electromagnetic mechanism has magnetic circuit. The latter functions as electromagnet shell and has cylindrical part joined with left- and right-hand flange. The latter are joined to left-and right-hand piles, respectively. Right-hand pile has magnetic shunt. Left-hand one is provided with guiding member. There is also cylindrical armature having inner diameter dv and outer diameter dn. Accelerating spring is disposed in armature interior. Armature is free to fully close inner annular surface of permanent magnet in any position. Mentioned circular permanent magnet is disposed between left- and right-hand control windings. Return spring is provided on rod joined to armature. EFFECT: enhanced speed of electromagnetic mechanism. 1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к быстродействующим электромагнитным механизмам для промышленных и бытовых технических объектов, содержащих исполнительные органы, которые обеспечивают заданные динамические характеристики. The invention relates to high-speed electromagnetic mechanisms for industrial and domestic technical objects containing actuators that provide specified dynamic characteristics.

Известен электромагнитный привод управляющего элемента, преимущественно дозирующего клапана топливного насоса, содержащий корпус и электромагнит, включающий магнитопровод с обмоткой, которая выполнена распределенной и размещена в прямых параллельных пазах магнитопровода таким образом, что элемент магнитопровода, разделяющий два соседних паза, является сердечником части обмотки (патент РФ 2137236). A known electromagnetic drive of a control element, mainly a metering valve of a fuel pump, comprising a housing and an electromagnet including a magnetic circuit with a winding that is distributed and placed in straight parallel grooves of the magnetic circuit in such a way that the magnetic circuit element separating two adjacent grooves is the core of the winding part (patent RF 2137236).

Недостатком данного технического решения является малая величина хода якоря, обусловленная особенностью конструкции электромагнита, что ограничивает диапазон применимости электромагнитного привода. Кроме того, сложная конструкция обмотки приводит к повышению затрат на производство электромагнита. The disadvantage of this technical solution is the small size of the armature stroke, due to the design feature of the electromagnet, which limits the range of applicability of the electromagnetic drive. In addition, the complex design of the winding leads to increased costs for the production of an electromagnet.

Известен электродинамический привод клапанов двигателей внутреннего сгорания (прототип), содержащий магнитомягкий магнитопровод, внутри которого размещены магнитомягкий подпружиненный якорь, постоянный магнит и обмотка управления. На торце магнитомягкого сердечника со стороны, обращенной в сторону якоря, установлен постоянный магнит (патент РФ 2140034). Known electrodynamic valve actuator of internal combustion engines (prototype), containing a soft magnetic core, inside which are placed a soft spring loaded armature, a permanent magnet and a control winding. At the end of the soft core from the side facing the armature, a permanent magnet is installed (RF patent 2140034).

Недостатком данного технического решения является низкий уровень электромагнитного усилия при срабатывании, что значительно увеличивает время срабатывания электромагнита. Этому способствует и наличие магнитно-индукционного демпфера. The disadvantage of this technical solution is the low level of electromagnetic force during operation, which significantly increases the response time of the electromagnet. This is facilitated by the presence of a magnetic induction damper.

Задачей изобретения является повышение быстродействия, обеспечение заданной величины скорости перемещения подвижного элемента при срабатывании электромагнита, а также снижение энергопотребления электромагнита. The objective of the invention is to improve performance, providing a given value of the speed of movement of the movable element when the electromagnet is triggered, as well as reducing the energy consumption of the electromagnet.

Поставленная задача решается с помощью поляризованного электромагнитного механизма броневого типа, содержащего магнитомягкий магнитопровод, обмотки управления, постоянный магнит, подпружиненный якорь, выполненный из магнитомягкого материала, соединенный с рабочим штоком, свободно проходящим через цилиндрическое отверстие в стопе, при этом магнитомягкий магнитопровод состоит из цилиндрической части и двух фланцев, соединенных со стопами, на одном из которых установлен магнитный шунт, охваченными двумя обмотками управления и симметрично расположенными относительно постоянного магнита, выполненного кольцеобразным, с радиальным направлением намагничивания материала, установленного между цилиндрической частью магнитопровода и якорем, выполненным в форме цилиндра и установленным так, чтобы в любом положении полностью перекрывать внутреннюю кольцевую поверхность постоянного магнита. The problem is solved by using a polarized electromagnetic armored type mechanism containing a soft magnetic core, control windings, a permanent magnet, a spring-loaded armature made of soft magnetic material, connected to a working rod freely passing through a cylindrical hole in the foot, while the soft magnetic core consists of a cylindrical part and two flanges connected to the feet, on one of which a magnetic shunt is installed, covered by two control windings and symmet adic disposed on the permanent magnet is made annular, radial magnetization direction of the material, installed between the cylindrical part of the magnetic core and the armature formed in a cylindrical shape and mounted so that in any position completely cover the inner surface of the annular permanent magnet.

На чертеже представлен поляризованный электромагнитный механизм броневого типа. The drawing shows a polarized electromagnetic mechanism of an armored type.

Электромагнит содержит магнитопровод, который также является корпусом электромагнита, состоящий из цилиндрической части 1, соединенной с левым 2 и правым 3 фланцами, скрепленными с левым 4 и правым 5 стопами соответственно. На указанных элементах могут быть выполнены один или более радиальных технологических разрезов. На правом стопе 5 имеется магнитный шунт 6. На левом стопе 4 имеется направляющий элемент 7. Якорь 8, цилиндрической формы, с внутренним диаметром d_v и наружным диаметром d_n, во внутренней полости которого расположена ускоряющая пружина 9, выполнен с возможностью в любом положении полностью перекрывать внутреннюю кольцевую поверхность постоянного магнита 10, выполненного кольцеобразным, расположенного между левой 11 и правой 12 обмотками управления. На штоке 13, скрепленном с якорем 8, имеется возвратная пружина 14.The electromagnet contains a magnetic circuit, which is also the body of an electromagnet, consisting of a cylindrical part 1 connected to the left 2 and right 3 flanges, fastened to the left 4 and right 5 stops, respectively. One or more radial technological sections can be made on these elements. On the right foot 5 there is a magnetic shunt 6. On the left foot 4 there is a guiding element 7. An anchor 8, of cylindrical shape, with an inner diameter d _v and an outer diameter d _n , in the inner cavity of which an accelerating spring 9 is located, is made with the possibility in any position completely overlap the inner annular surface of the permanent magnet 10, made annular, located between the left 11 and right 12 control windings. On the rod 13, fastened to the anchor 8, there is a return spring 14.

В исходном состоянии левая 11 и правая 12 обмотки управления обесточены, якорь 8 находится в левом крайнем положении. Удержание якоря 8 в таком состоянии обеспечивается электромагнитной силой, создаваемой поляризующим потоком постоянного магнита 10, и превышающей силу поджатия ускоряющей пружины 9, действующей в противоположном направлении. В левую обмотку управления 11 подают импульс тока с такими параметрами, чтобы возникающий при этом размагничивающий поток уменьшил удерживающую электромагнитную силу ниже силы поджатия ускоряющей пружины 9 и якорь 8, под действием последней, совершил перемещение к правому стопу 5. При этом направляющий элемент 7 предотвращает движение якоря в радиальном направлении. Во время движения разгоняющее действие ускоряющей пружины 9 после прохождения якорем 8 середины хода изменяется на тормозящее действие возвратной пружины 14 и преодолевается за счет накопленной кинетической энергии и электромагнитного взаимодействия между якорем 8 и правым стопом 5. При приближении якоря 8 к правому стопу 5 импульс тока, подаваемый в правую обмотку управления 12, выбирают с такими параметрами, чтобы обеспечить переход якоря в крайнее правое положение и создать требуемую скорость подвижной части в конце хода. Магнитный шунт 6 обеспечивает увеличение тягового усилия при срабатывании. В правом крайнем положении якорь 8 оказывается притянутым к правому стопу 5 под действием электромагнитной силы, создаваемой поляризующим потоком постоянного магнита 10, сжав при этом возвратную пружину 14. Для возврата якоря 8 в исходное положение в правую обмотку управления 12 подают размагничивающий импульс тока с параметрами, необходимыми для обеспечения отрыва якоря 8, и процесс повторяется аналогично описанному выше с той разницей, что возвратная пружина 14 будет действовать как ускоряющая, а ускоряющая пружина 9 как тормозящая. In the initial state, the left 11 and right 12 control windings are de-energized, the armature 8 is in the left extreme position. Holding the armature 8 in this state is provided by the electromagnetic force created by the polarizing flux of the permanent magnet 10, and exceeding the compressive force of the accelerating spring 9, acting in the opposite direction. A current pulse is supplied to the left control winding 11 with parameters such that the demagnetizing flux resulting from this reduces the holding electromagnetic force below the compressive force of the accelerating spring 9 and the armature 8, under the action of the latter, it moves to the right foot 5. In this case, the guiding element 7 prevents movement anchors in the radial direction. During the movement, the accelerating effect of the accelerating spring 9 after the middle of the passage through the armature 8 changes to the braking effect of the return spring 14 and is overcome due to the accumulated kinetic energy and electromagnetic interaction between the armature 8 and the right stop 5. When the armature 8 approaches the right stop 5, the current pulse supplied to the right control winding 12, is selected with such parameters as to ensure the transition of the armature to the extreme right position and create the desired speed of the moving part at the end of the stroke. Magnetic shunt 6 provides increased traction when triggered. In the right extreme position, the armature 8 is attracted to the right foot 5 under the influence of electromagnetic force generated by the polarizing flux of the permanent magnet 10, compressing the return spring 14. To return the armature 8 to its original position, a demagnetizing current pulse with parameters necessary to ensure the separation of the anchor 8, and the process is repeated as described above with the difference that the return spring 14 will act as an accelerating spring and the accelerating spring 9 as a braking one.

Параметры импульсов тока в обмотках управления 12 и 11 могут изменяться электронным коммутатором в соответствии с сигналами датчика положения якоря относительно стопов или задаваться постоянными исходя из требуемых параметров электромагнитного механизма. The parameters of the current pulses in the control windings 12 and 11 can be changed by the electronic switch in accordance with the signals of the armature position sensor relative to the stops or set constant based on the required parameters of the electromagnetic mechanism.

Положительный эффект от использования предлагаемого технического решения состоит в том, что за счет предложенных конфигураций магнитной и механической систем обеспечивается заданное время перемещения подвижной части при значительных величинах хода якоря. Кроме того, за счет использования кольцеобразного постоянного магнита якорь удерживается в любом из крайних положений без дополнительных затрат энергии. A positive effect of the use of the proposed technical solution is that due to the proposed configurations of the magnetic and mechanical systems, a predetermined time of movement of the movable part is ensured with significant values of the armature travel. In addition, through the use of an annular permanent magnet, the anchor is held in any of the extreme positions without additional energy costs.

Claims (1)

Поляризованный электромагнитный механизм броневого типа, содержащий магнитомягкий магнитопровод, обмотки управления, постоянный магнит, подпружиненный якорь, выполненный из магнитомягкого материала, соединенный с рабочим штоком, свободно проходящим через цилиндрическое отверстие в стопе, отличающийся тем, что магнитомягкий магнитопровод состоит из цилиндрической части и двух фланцев, соединенных со стопами, на одном из которых установлен магнитный шунт, охваченными двумя обмотками управления и симметрично расположенными относительно постоянного магнита, выполненного кольцеобразным, с радиальным направлением намагничивания материала, установленного между цилиндрической частью магнитопровода и якорем, выполненным в форме цилиндра и установленным так, чтобы в любом положении полностью перекрывать внутреннюю кольцевую поверхность постоянного магнита. An armored-type polarized electromagnetic mechanism comprising a soft magnetic core, control windings, a permanent magnet, a spring-loaded armature made of soft magnetic material, connected to a working rod freely passing through a cylindrical hole in the foot, characterized in that the soft magnetic core consists of a cylindrical part and two flanges connected to the feet, on one of which a magnetic shunt is installed, covered by two control windings and symmetrically located relative but a permanent magnet, made annular, with a radial direction of magnetization of the material installed between the cylindrical part of the magnetic circuit and the armature, made in the form of a cylinder and installed so that in any position completely overlap the inner annular surface of the permanent magnet.