RU2233495C1 - Electromagnetic drive - Google Patents

Electromagnetic drive Download PDF

Info

Publication number
RU2233495C1
RU2233495C1 RU2002128599/09A RU2002128599A RU2233495C1 RU 2233495 C1 RU2233495 C1 RU 2233495C1 RU 2002128599/09 A RU2002128599/09 A RU 2002128599/09A RU 2002128599 A RU2002128599 A RU 2002128599A RU 2233495 C1 RU2233495 C1 RU 2233495C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sections
magnetic circuit
movable core
electromagnetic drive
core
Prior art date
Application number
RU2002128599/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002128599A (en
Inventor
ков С.П. Чист (RU)
С.П. Чистяков
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭЛВЕСТ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭЛВЕСТ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭЛВЕСТ"
Priority to RU2002128599/09A priority Critical patent/RU2233495C1/en
Publication of RU2002128599A publication Critical patent/RU2002128599A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2233495C1 publication Critical patent/RU2233495C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Electromagnets (AREA)
  • Linear Motors (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering, concerns the construction of bistable electromagnetic drives for high-voltage switches.
SUBSTANCE: the electromagnetic drive has a magnetic system with a running air gap including a fixed main magnetic core, at least one permanent magnet, movable core made of two parts connected by a pin, with a fixed additional magnetic core adjoining the permanent magnet installed between them, as well as means for displacement of the core between the first and second final fixed positions. Each part of the movable core is divided at least into two sections symmetrical relative to the axis of the mentioned pin and installed on the pin for radial movement.
EFFECT: enhanced pull of the electromagnetic drive due to reduced loss and dispersal of magnetic fields in the parasitic clearance in the closed magnetic circuit in one of the final fixed positions of the core.
10 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и касается конструкции бистабильных электромагнитных приводов для высоковольтных выключателей. Здесь и далее под термином “бистабильный” мы понимаем электромагнитный привод с двумя конечными фиксированными положениями подвижного сердечника.The invention relates to the field of electrical engineering and for the design of bistable electromagnetic drives for high voltage circuit breakers. Hereinafter, by the term “bistable” we mean an electromagnetic drive with two final fixed positions of the movable core.

Известны бистабильные электромагнитные приводы [1, 2], содержащие неподвижный магнитопровод; подвижный сердечник с возможностью перемещения между двумя конечными фиксированными положениями, в каждом из которых он замыкает магнитную цепь; постоянный магнит для генерирования постоянного магнитного потока в указанной магнитной цепи с целью удержания сердечника в том или другом конечном фиксированном положении; и средства, например катушки, для генерирования рабочего магнитного потока с целью перемещения сердечника из одного в противоположное конечное фиксированное положение.Known bistable electromagnetic drives [1, 2], containing a fixed magnetic circuit; a movable core with the ability to move between two final fixed positions, in each of which it closes the magnetic circuit; a permanent magnet for generating a constant magnetic flux in the specified magnetic circuit in order to keep the core in one or another final fixed position; and means, for example coils, for generating a working magnetic flux to move the core from one to the opposite final fixed position.

Магнитные системы подобных электромагнитных приводов имеют, как минимум, два воздушных зазора: рабочий и паразитный, через которые проходят магнитные потоки, генерируемые как постоянным магнитом, так и катушками.Magnetic systems of such electromagnetic drives have at least two air gaps: working and spurious, through which magnetic fluxes generated by both a permanent magnet and coils pass.

В рабочем зазоре магнитный поток, генерируемый катушкой, создает тяговое усилие в направлении перемещения подвижного сердечника, обеспечивая выборку данного зазора, замыкание магнитной цепи и срабатывание привода.In the working gap, the magnetic flux generated by the coil generates traction in the direction of movement of the movable core, providing sampling of this gap, closing the magnetic circuit and actuating the drive.

В паразитном зазоре, наоборот, магнитный поток, генерируемый катушкой, рассеивается, что приводит к уменьшению тяговой силы электромагнита. С другой стороны, наличие и величина паразитного зазора в известных магнитных системах обусловлены чисто технологическими причинами - допусками и чистотой обработки подвижного сердечника и сопрягающихся с ним частей магнитопровода, а также направляющих сердечника. В случае, если паразитный зазор слишком мал, не исключено затирание сердечника относительно магнитопровода, что снижает надежность работы бистабильного привода. Вследствие этого во всех известных бистабильных приводах величина паразитного зазора значительна и может достигать нескольких миллиметров. Наличие паразитного зазора такой большой величины приводит к существенной потере тяговой силы электромагнита. Кроме того, магнитная сила катушки, воздействующая на сердечник в паразитном зазоре перпендикулярно направлению его перемещения, может привести к перекосу сердечника относительно оси перемещения, затиранию и увеличению сил трения в электромагнитном приводе.In the parasitic gap, on the contrary, the magnetic flux generated by the coil is scattered, which leads to a decrease in the traction force of the electromagnet. On the other hand, the presence and magnitude of the spurious gap in known magnetic systems are due to purely technological reasons - tolerances and cleanliness of the processing of the movable core and the parts of the magnetic circuit mating with it, as well as the guides of the core. If the spurious gap is too small, it is possible that the core will be rubbed relative to the magnetic circuit, which reduces the reliability of the bistable drive. As a result of this, in all known bistable drives, the amount of spurious clearance is significant and can reach several millimeters. The presence of a spurious gap of such a large magnitude leads to a significant loss of traction force of the electromagnet. In addition, the magnetic force of the coil acting on the core in a parasitic gap perpendicular to the direction of its movement can lead to a skew of the core relative to the axis of movement, mashing, and an increase in the friction forces in the electromagnetic drive.

Также в паразитном зазоре происходят потери и рассеивание постоянного магнитного потока, генерируемого постоянным магнитом, удерживающая сила которого воздействует на сердечник после обесточивания катушки. Это может привести к ухудшению магнитных характеристик самого постоянного магнита. В некоторых неблагоприятных случаях уменьшение удерживающей силы постоянного магнита в приводе может достигать 10%.Also in the spurious gap, losses and dispersion of the constant magnetic flux generated by the permanent magnet occur, the holding force of which acts on the core after the coil is de-energized. This can lead to a deterioration in the magnetic characteristics of the permanent magnet itself. In some unfavorable cases, the reduction in the holding force of the permanent magnet in the drive can reach 10%.

Таким образом, сущность технической проблемы заключается в том, чтобы, с одной стороны, значительно уменьшить потери и рассеивание постоянного и рабочего магнитных потоков в паразитном зазоре в замкнутой магнитной цепи в одном из конечных фиксированных положений сердечника, а с другой стороны, обеспечить свободное перемещение подвижного сердечника из одного конечного фиксированного положения в другое.Thus, the essence of the technical problem is to, on the one hand, significantly reduce losses and dispersion of constant and working magnetic fluxes in the spurious gap in a closed magnetic circuit in one of the final fixed positions of the core, and on the other hand, to ensure free movement of the movable core from one final fixed position to another.

В определенной степени предпосылки для решения указанной проблемы созданы в известном электромагнитном приводе [3] для высоковольтных выключателей, содержащем магнитную систему с рабочим воздушным зазором, включающую в себя неподвижный основной магнитопровод, по крайней мере один постоянный магнит, подвижный сердечник, а также средства для перемещения сердечника между первым и вторым конечным фиксированным положением в виде двух катушек управления, где подвижный сердечник выполнен из двух частей, между которыми установлен дополнительно введенный неподвижный магнитопровод, примыкающий к постоянному магниту, а части подвижного сердечника соединены дополнительно введенным стержнем, проходящим через отверстие, выполненное в указанном дополнительном магнитопроводе. При этом рабочий воздушный зазор образован между одной из частей подвижного сердечника и дополнительным магнитопроводом.To a certain extent, the prerequisites for solving this problem were created in the well-known electromagnetic drive [3] for high-voltage circuit breakers containing a magnetic system with a working air gap, including a fixed main magnetic circuit, at least one permanent magnet, a movable core, and also means for moving core between the first and second final fixed position in the form of two control coils, where the movable core is made of two parts, between which an additional A newly introduced stationary magnetic circuit adjacent to the permanent magnet, and the parts of the movable core are connected by an additional introduced rod passing through an opening made in the specified additional magnetic circuit. In this case, a working air gap is formed between one of the parts of the movable core and an additional magnetic circuit.

Предпосылкой является то, что в данной магнитной системе существуют один рабочий и два паразитных зазора. Магнитная цепь в каждом конечном фиксированном положении подвижного сердечника замыкается только через один из паразитных зазоров, и, следовательно, потери и рассеивание магнитных потоков происходят только в этом зазоре. Другой важнейшей предпосылкой является наличие разделенных в пространстве частей подвижного сердечника.The premise is that in this magnetic system there is one working and two spurious gaps. The magnetic circuit in each final fixed position of the movable core is closed only through one of the spurious gaps, and, therefore, the loss and dispersion of magnetic fluxes occur only in this gap. Another important prerequisite is the presence of spatially separated parts of the movable core.

Однако все недостатки известных бистабильных приводов, в частности возможность образования перекосов, затирания подвижного сердечника в паразитном зазоре, в описанной конструкции привода не исключены.However, all the disadvantages of the known bistable drives, in particular the possibility of distortions, mashing of the movable core in the spurious gap, are not excluded in the described drive design.

Задачей настоящего изобретения является значительное уменьшение потерь и рассеивания магнитных потоков в паразитном зазоре в замкнутой магнитной цепи в одном из конечных фиксированных положений сердечника за счет существенного уменьшения величины паразитного зазора.The objective of the present invention is to significantly reduce losses and dispersion of magnetic fluxes in the spurious gap in a closed magnetic circuit in one of the final fixed positions of the core due to a significant reduction in the magnitude of the spurious gap.

Поставленная задача решается тем, что в электромагнитном приводе, содержащем магнитную систему с рабочим воздушным зазором, включающую в себя неподвижный основной магнитопровод, по крайней мере один постоянный магнит, подвижный сердечник, выполненный из двух частей, соединенных стержнем, между которыми установлен примыкающий к постоянному магниту неподвижный дополнительный магнитопровод, а также средства для перемещения сердечника между первым и вторым конечным фиксированным положением, каждая из частей подвижного сердечника разделена по крайней мере на две секции, симметричные относительно оси указанного стержня и установленные на стержне с возможностью радиального перемещения.The problem is solved in that in an electromagnetic drive containing a magnetic system with a working air gap, which includes a fixed main magnetic circuit, at least one permanent magnet, a movable core made of two parts connected by a rod, between which is mounted adjacent to the permanent magnet stationary additional magnetic circuit, as well as means for moving the core between the first and second final fixed position, each of the parts of the movable core ene at least two sections that are symmetrical about the axis of said shaft and mounted on the rod with the possibility of radial displacement.

В предложенной конструкции при замыкании магнитной цепи в какой-либо части подвижного сердечника секции этой части, установленные с возможностью радиального перемещения, под действием магнитной силы катушки перемещаются от стержня в стороны к неподвижному основному магнитопроводу. В результате происходит практически полная выборка паразитного зазора между неподвижным основным магнитопроводом и секциями подвижного сердечника, находящегося в одном из конечных фиксированных положений. При обесточивании катушки паразитный зазор также остается выбранным благодаря действующей на секции удерживающей силе постоянного магнита. Таким образом, обеспечивается значительное сокращение потерь и рассеивания рабочего и постоянного магнитных потоков в замкнутой магнитной цепи электромагнитного привода.In the proposed design, when the magnetic circuit is closed in any part of the movable core, sections of this part, mounted with the possibility of radial movement, under the influence of the magnetic force of the coil move from the rod to the sides to the fixed main magnetic circuit. As a result, an almost complete sampling of the parasitic gap occurs between the stationary main magnetic circuit and the sections of the movable core located in one of the final fixed positions. When the coil is de-energized, the stray gap also remains selected due to the holding force of the permanent magnet acting on the section. Thus, a significant reduction in losses and dispersion of the working and constant magnetic flux in a closed magnetic circuit of an electromagnetic drive is provided.

При размыкании магнитной цепи в какой-либо части подвижного сердечника секции этой части, установленные с возможностью радиального перемещения, больше не удерживаются у неподвижного основного магнитопровода и свободно перемещаются обратно по направлению к стержню. В результате образуется гарантированный воздушный зазор между неподвижным основным магнитопроводом и частью подвижного сердечника для свободного перемещения подвижного сердечника из одного конечного фиксированного положения в другое.When the magnetic circuit is opened in any part of the movable core, sections of this part that are installed with the possibility of radial movement are no longer held by the fixed main magnetic circuit and freely move back towards the rod. The result is a guaranteed air gap between the fixed main core and part of the movable core for free movement of the movable core from one final fixed position to another.

Кроме того, в предложенной конструкции обеспечено надежное удержание секций подвижного сердечника у основного и дополнительного магнитопроводов в одном из конечных фиксированных положений. Это достигнуто, во-первых, за счет оптимизации распределения постоянного магнитного потока путем выполнения в дополнительном магнитопроводе или в симметричных секциях подвижного сердечника специальных суженных участков, обеспечивающих концентрацию магнитного потока, а также путем выполнения в указанных секциях прорезей для уменьшения вихревых токов; во-вторых, за счет повышения сил трения путем выполнения указанных секций и неподвижного основного магнитопровода в зоне сопряжения друг с другом с рифлеными поверхностями или наклонными поверхностями, причем высота наклона поверхностей не превышает длины пути радиального перемещения указанных секций; и, в-третьих, за счет механического фиксирования указанных секций у магнитопровода с помощью накладок, размещенных на внешних торцевых поверхностях основного магнитопровода и выступающих над зоной перемещения сердечника на величину, не превышающую длины пути радиального перемещения указанных секций.In addition, the proposed design provides reliable retention of the sections of the movable core at the main and additional magnetic cores in one of the final fixed positions. This is achieved, firstly, by optimizing the distribution of the constant magnetic flux by performing special narrowed sections in the additional magnetic circuit or in the symmetric sections of the movable core to ensure magnetic flux concentration, as well as by making slots in these sections to reduce eddy currents; secondly, by increasing the friction forces by performing the indicated sections and the fixed main magnetic circuit in the interface zone with each other with corrugated surfaces or inclined surfaces, the inclination of the surfaces not exceeding the path length of the radial movement of these sections; and thirdly, due to the mechanical fixation of these sections at the magnetic circuit with the help of overlays placed on the outer end surfaces of the main magnetic circuit and protruding above the zone of movement of the core by an amount not exceeding the path length of the radial movement of these sections.

Более подробно конструктивные особенности настоящего изобретения, варианты исполнения и принцип работы пояснены на следующих чертежах.In more detail, the design features of the present invention, embodiments, and the principle of operation are explained in the following drawings.

Фиг.1 изображает электромагнитный привод в продольном сечении в первом варианте установки секций подвижного сердечника на стержне.Figure 1 depicts an electromagnetic actuator in longitudinal section in the first embodiment of the installation of the sections of the movable core on the rod.

Фиг.2 изображает электромагнитный привод в продольном сечении во втором варианте установки секций подвижного сердечника на стержне.Figure 2 depicts an electromagnetic actuator in longitudinal section in a second embodiment of the installation of sections of the movable core on the rod.

Фиг.3 изображает электромагнитный привод согласно фиг.2 в первом варианте исполнения сопрягающихся поверхностей неподвижного основного магнитопровода и секций подвижного сердечника.Figure 3 depicts the electromagnetic drive according to figure 2 in the first embodiment of the mating surfaces of the fixed main magnetic circuit and sections of the movable core.

Фиг.4 изображает электромагнитный привод согласно фиг.2 во втором варианте исполнения сопрягающихся поверхностей неподвижного основного магнитопровода и секций подвижного сердечника.Figure 4 depicts the electromagnetic drive according to figure 2 in the second embodiment of the mating surfaces of the fixed main magnetic circuit and sections of the movable core.

Фиг.5 изображает электромагнитный привод согласно фиг.2 с суженными участками для концентрации магнитного потока.Figure 5 depicts the electromagnetic drive according to figure 2 with narrowed sections for the concentration of magnetic flux.

Фиг.6 изображает электромагнитный привод согласно фиг.5 с накладками.Fig.6 depicts the electromagnetic drive according to Fig.5 with overlays.

Фиг.7 изображает подвижный сердечник электромагнитного привода согласно фиг.5 в перспективе (без одной секции) с прорезями для уменьшения вихревых токов.Fig.7 depicts the movable core of the electromagnetic drive according to Fig.5 in perspective (without one section) with slots to reduce eddy currents.

Электромагнитный привод на фиг.1-6 содержит неподвижный основной магнитопровод 1, постоянный магнит 2, части подвижного сердечника, разделенные на секции 3а и 3b, 4а и 4b и соединенные стержнем 5, между которыми установлен неподвижный дополнительный магнитопровод 6, а также две катушки 7 и 8. Рабочий воздушный зазор А образован между неподвижным дополнительным магнитопроводом 6 и секциями 3а, 3b подвижного сердечника. Паразитный зазор В образован между неподвижным основным магнитопроводом 1 и секциями 3а, 3b подвижного сердечника.The electromagnetic drive in FIGS. 1-6 contains a fixed main magnetic circuit 1, a permanent magnet 2, parts of the movable core divided into sections 3a and 3b, 4a and 4b and connected by a rod 5, between which a fixed additional magnetic circuit 6 is installed, as well as two coils 7 and 8. A working air gap A is formed between the stationary additional magnetic circuit 6 and the movable core sections 3a, 3b. A spurious gap B is formed between the fixed main magnetic circuit 1 and the movable core sections 3a, 3b.

В первом варианте установки секций подвижного сердечника на стержне (фиг.1) стержень 5 снабжен по концам кольцевыми выступами, взаимодействующими с кольцевыми проточками, выполненными на сопрягающихся со стержнем поверхностях секций 3а и 3b, 4а и 4b подвижного сердечника. Причем разница диаметров выступа и самого стержня и глубина проточек в секциях значительно превышают длину пути радиального перемещения секций, равную В. Это полностью исключает перемещение секций 3а и 3b, 4а и 4b относительно стержня 5 в осевом направлении.In the first embodiment, the movable core sections are mounted on the rod (Fig. 1), the rod 5 is provided at the ends with annular protrusions interacting with annular grooves made on the surfaces of the movable core sections 3a and 3b, 4a and 4b mating with the rod. Moreover, the difference in the diameters of the protrusion and the rod itself and the depth of the grooves in the sections significantly exceeds the path length of the radial movement of the sections equal to B. This completely eliminates the axial movement of the sections 3a and 3b, 4a and 4b relative to the rod 5.

Во втором варианте установки секций подвижного сердечника на стержне (фиг.2) на концах стержня 5 установлены дополнительно введенные цилиндрические втулки 10 и 11, каждая из которых снабжена двумя кольцевыми выступами, один из которых взаимодействует с кольцевой проточкой, выполненной на сопрягающихся со втулкой 10, 11 поверхностях секций 3а и 3b, 4а и 4b подвижного сердечника, причем разница диаметров выступа и самого стержня и глубина проточек в секциях значительно превышают длину пути радиального перемещения секций, равную В. Втулки 10, 11 размещены в сквозных отверстиях, выполненных соосно стержню в каждой части подвижного сердечника. Стержень 5 установлен во втулках 10, 11, например, с помощью резьбы, что позволяет при необходимости регулировать расстояние между верхней и нижней частью подвижного сердечника, и, следовательно, регулировать величину рабочего зазора А.In the second embodiment, the installation of the sections of the movable core on the rod (figure 2) at the ends of the rod 5 are installed additionally introduced cylindrical bushings 10 and 11, each of which is equipped with two annular protrusions, one of which interacts with an annular groove made on mating with the sleeve 10, 11 of the surfaces of sections 3a and 3b, 4a and 4b of the movable core, and the difference between the diameters of the protrusion and the rod itself and the depth of the grooves in the sections significantly exceed the path length of the radial movement of the sections, equal to B. Bushings 10, 11 enes in the through holes, made coaxially in the rod of each part of the movable core. The rod 5 is installed in the bushings 10, 11, for example, by means of a thread, which allows, if necessary, to adjust the distance between the upper and lower parts of the movable core, and, therefore, to adjust the size of the working gap A.

Электромагнитный привод на фиг.1-6 изображен в первом конечном фиксированном положении, когда обе катушки 7, 8 обесточены, а постоянный магнитный поток проходит через нижнюю часть подвижного сердечника. Секции 4а, 4b нижней части сердечника радиально перемещены на расстояние В от стержня 5 к основному магнитопроводу 1 и за счет удерживающей силы постоянного магнита 2 находятся в притянутом положении к дополнительному магнитопроводу 6 и основному магнитопроводу 1.The electromagnetic drive of FIGS. 1-6 is shown in the first final fixed position, when both coils 7, 8 are de-energized, and a constant magnetic flux passes through the lower part of the movable core. Sections 4a, 4b of the lower part of the core are radially displaced by a distance B from the rod 5 to the main magnetic circuit 1 and due to the holding force of the permanent magnet 2 are in an attracted position to the additional magnetic circuit 6 and the main magnetic circuit 1.

Секции 4а, 4b подвижного сердечника удерживаются у основного магнитопровода 1 и дополнительного магнитопровода 6 также за счет увеличения сил трения при взаимодействии рифленых сопрягающихся поверхностей основного магнитопровода 1 и секций 4а, 4b (фиг.4) или при взаимодействии наклонных сопрягающихся поверхностей основного магнитопровода 1 и секций 4а, 4b (фиг.3). Наклонные поверхности, изображенные на фиг.3, расположены таким образом, что часть подвижного сердечника сужена на конце, обращенном от неподвижного дополнительного магнитопровода 1, причем высота наклона поверхностей не превышает длины пути радиального перемещения указанных секций, равной В. Подобным образом рифленые и наклонные поверхности выполнены и в зоне сопряжения основного магнитопровода 1 и секций 3а и 3b. Таким образом, за счет увеличения сил трения обеспечена повышенная надежность удержания секций 3а и 3b, 4а и 4b подвижного сердечника у основного магнитопровода 1 и дополнительного магнитопровода 6 в каждом конечном фиксированном положении.Sections 4a, 4b of the movable core are held at the main magnetic circuit 1 and the additional magnetic circuit 6 also due to an increase in the friction forces during the interaction of the corrugated mating surfaces of the main magnetic circuit 1 and sections 4a, 4b (Fig. 4) or during the interaction of the inclined mating surfaces of the main magnetic circuit 1 and sections 4a, 4b (FIG. 3). The inclined surfaces depicted in FIG. 3 are arranged so that part of the movable core is narrowed at the end facing away from the stationary additional magnetic circuit 1, and the height of the inclination of the surfaces does not exceed a path length of the radial movement of these sections equal to B. Similarly, corrugated and inclined surfaces made in the interface zone of the main magnetic circuit 1 and sections 3A and 3b. Thus, by increasing the frictional forces, an increased reliability of holding sections 3a and 3b, 4a and 4b of the movable core at the main magnetic circuit 1 and the additional magnetic circuit 6 in each final fixed position is ensured.

С этой же целью основной магнитопровод 1 оснащен накладками 11, 12, обеспечивающими механическое фиксирование секций 4а, 4b подвижного сердечника у основного магнитопровода 1 и дополнительного магнитопровода 6 (фиг.6). Накладки 11, 12 размещены на внешних торцевых поверхностях основного магнитопровода 1 и выступают над зоной перемещения сердечника на величину, не превышающую длины пути радиального перемещения секций За и 3b, 4а и 4b, равной В. При необходимости накладки 11, 12 могут быть выполнены из материала с повышенной износостойкостью.For the same purpose, the main magnetic circuit 1 is equipped with overlays 11, 12, which provide mechanical locking of the movable core sections 4a, 4b at the main magnetic circuit 1 and the additional magnetic circuit 6 (Fig. 6). The pads 11, 12 are placed on the outer end surfaces of the main magnetic circuit 1 and protrude above the core movement zone by an amount not exceeding the length of the path of radial movement of sections Za and 3b, 4a and 4b equal to B. If necessary, the pads 11, 12 can be made of material with increased wear resistance.

Для увеличения силы постоянного магнита, удерживающей подвижный сердечник у неподвижного дополнительного магнитопровода 6, в каждой части подвижного сердечника со стороны, обращенной к неподвижному дополнительному магнитопроводу 6, выполнена центральная выемка глубиной С (фиг.5), образующая в секциях 3а, 3b и 4а, 4b подвижного сердечника зеркально симметричные суженные участки шириной D. Например, на фиг.5 постоянный магнитный поток, протекая в каждой секции 4а, 4b подвижного сердечника, встречает на пути образованный выемкой воздушный зазор С и концентрируется в суженных участках шириной D. Указанные суженные участки шириной D могут быть образованы, наоборот, в неподвижном дополнительном магнитопроводе 6 на сторонах, обращенных к частям подвижного сердечника.To increase the force of the permanent magnet holding the movable core near the fixed auxiliary magnetic circuit 6, in each part of the movable core from the side facing the stationary additional magnetic circuit 6, a central recess of depth C is made (Fig. 5), forming sections 3a, 3b and 4a, 4b of the movable core, mirror-symmetric narrowed sections of width D. For example, in FIG. 5, the constant magnetic flux flowing in each section 4a, 4b of the movable core encounters an air gap C formed in the recess and concentrated in narrowed areas of width D. These narrowed areas of width D can be formed, on the contrary, in a stationary additional magnetic circuit 6 on the sides facing the parts of the movable core.

Величины С и D различны для каждого конкретного исполнения электромагнитного привода и определяются путем расчетов.The values of C and D are different for each specific version of the electromagnetic drive and are determined by calculation.

На фиг.7 показаны выполненные в каждой секции 3а, 4а, 4b, а также в непоказанной секции 3b подвижного сердечника прорези 13 для уменьшения вихревых токов. Прорези 13 выполнены параллельно оси перемещения подвижного сердечника и ориентированы в направлении радиального перемещения секций 3а, 3b, 4а, 4b. Зазор 2*В, образующийся при радиальном перемещения секций, создает дополнительное препятствие для перетекания вихревых токов из одной секции 3а, 4а сердечника в другую 3b, 4b, тем самым обеспечивается более равномерное распределение постоянного магнитного потока в указанных секциях.Figure 7 shows the slots 13 made in each section 3a, 4a, 4b, as well as in the not shown section 3b of the movable core, to reduce eddy currents. The slots 13 are made parallel to the axis of movement of the movable core and are oriented in the direction of radial movement of the sections 3a, 3b, 4a, 4b. The gap 2 * B, formed during the radial movement of the sections, creates an additional obstacle for the flow of eddy currents from one section 3A, 4A of the core to another 3b, 4b, thereby providing a more uniform distribution of constant magnetic flux in these sections.

Работает электромагнитный привод следующим образом. При подаче напряжения на верхнюю катушку 7 рабочий магнитный поток, генерируемый катушкой 7, создает в воздушных зазорах А и В тяговое усилие в направлении перемещения подвижного сердечника во второе конечное фиксированное положение. В результате секции 3а и 3b подвижного сердечника перемещаются к дополнительному магнитопроводу 6, обеспечивая выборку рабочего зазора А, и к основному магнитопроводу 1, обеспечивая выборку паразитного зазора В. Одновременно в противоположной части подвижного сердечника секции 4а, 4b больше не удерживаются у основного магнитопровода 1 и свободно перемещаются по направлению к стержню 5, образуя гарантированный воздушный зазор В, необходимый для свободного перемещения подвижного сердечника во второе конечное фиксированное положение, по достижению которого рабочий зазор А образуется, между неподвижным дополнительным магнитопроводом 6 и секциями 4а, 4b подвижного сердечника.The electromagnetic drive operates as follows. When voltage is applied to the upper coil 7, the working magnetic flux generated by the coil 7 creates a pulling force in the air gaps A and B in the direction of moving the movable core to the second final fixed position. As a result, sections 3a and 3b of the movable core are moved to an additional magnetic circuit 6, providing a selection of the working gap A, and to the main magnetic circuit 1, providing a selection of the spurious gap B. At the same time in the opposite part of the moving core sections 4a, 4b are no longer held by the main magnetic circuit 1 and freely move towards the rod 5, forming a guaranteed air gap B, necessary for the free movement of the movable core in the second final fixed position, according to izheniyu which the working air gap A is formed between the stationary magnetic core 6 and the additional sections 4a, 4b of the movable core.

При обесточивании катушки 7 переместившиеся секции 3а и 3b удерживаются у дополнительного магнитопровода 6 и основного магнитопровода 1, во-первых, за счет удерживающей силы постоянного магнита, во-вторых, за счет сил трения, возникающих при взаимодействии рифленых поверхностей (фиг.4), или наклонных поверхностей (фиг.3), и, в-третьих, за счет механической фиксации с помощью накладок (фиг.6). Магнитная цепь замыкается в каждой из секций 3а, 3b, причем образованный между переместившимися в радиальном направлении секциями воздушный зазор, равный 2*В, а также суженные участки шириной D в дополнительном магнитопроводе 6 (не показаны) или в секциях 3а, 3b подвижного сердечника (фиг.3) обеспечивают равномерное распределение постоянного магнитного потока в каждой из секций верхней части сердечника. Возврат подвижного сердечника в первоначальное положение осуществляется путем подачи напряжения на нижнюю катушку 8.When the coil 7 is de-energized, the moving sections 3a and 3b are held at the additional magnetic circuit 6 and the main magnetic circuit 1, firstly, due to the holding force of the permanent magnet, and secondly, due to the friction forces arising from the interaction of corrugated surfaces (figure 4), or inclined surfaces (Fig. 3), and, thirdly, due to mechanical fixation with the help of pads (Fig. 6). The magnetic circuit is closed in each of the sections 3a, 3b, moreover, an air gap of 2 * V formed between the sections moving in the radial direction, as well as narrowed sections of width D in the additional magnetic circuit 6 (not shown) or in sections 3a, 3b of the movable core ( figure 3) provide a uniform distribution of constant magnetic flux in each of the sections of the upper part of the core. The movable core is returned to its original position by applying voltage to the lower coil 8.

Таким образом, в предложенной конструкции электромагнитного привода достигнуто значительное уменьшение потерь и рассеивания постоянного и рабочего магнитных потоков в паразитном зазоре в замкнутой магнитной цепи в одном из конечных фиксированных положений сердечника.Thus, in the proposed design of the electromagnetic drive, a significant reduction in losses and dispersion of the constant and working magnetic fluxes in the spurious gap in a closed magnetic circuit in one of the final fixed core positions has been achieved.

Источники информацииSources of information

1. Патент DE 19709089 А1, заявл. 06.03.97, кл. Н 01 Н 33/38.1. Patent DE 19709089 A1, claimed. 03/06/97, cl. H 01 H 33/38.

2. Патент ЕР 0871192 А2, заявл. 14.10.98, кл. Н 01 Н 51/22.2. Patent EP 0871192 A2, pending. 10/14/98, class H 01 H 51/22.

3. Патент RU 2178215, заявл. 22.02.01, кл. Н 01 Н 33/38, Н 01 F 7/06.3. Patent RU 2178215, pending. 02.22.01, class H 01 H 33/38, H 01 F 7/06.

Claims (10)

1. Электромагнитный привод, содержащий магнитную систему с рабочим воздушным зазором, включающую в себя неподвижный основной магнитопровод, по крайней мере, один постоянный магнит, подвижный сердечник, выполненный из двух частей, соединенных стержнем, между которыми установлен примыкающий к постоянному магниту неподвижный дополнительный магнитопровод, а также средства для передвижения сердечника между первым и вторым конечным фиксированным положением, отличающийся тем, что как минимум одна из частей подвижного сердечника разделена, по крайней мере, на две секции, симметричные относительно оси указанного стержня и установленные на указанном стержне с возможностью радиального перемещения.1. An electromagnetic drive containing a magnetic system with a working air gap, including a fixed main magnetic circuit, at least one permanent magnet, a movable core made of two parts connected by a rod, between which a fixed additional magnetic circuit adjacent to the permanent magnet is installed, and also means for moving the core between the first and second final fixed position, characterized in that at least one of the parts of the movable core is divided, p at least two sections symmetrical about the axis of the specified rod and mounted on the specified rod with the possibility of radial movement. 2. Электромагнитный привод по п.1, отличающийся тем, что каждая из частей подвижного сердечника разделена на указанные секции.2. The electromagnetic drive according to claim 1, characterized in that each of the parts of the movable core is divided into these sections. 3. Электромагнитный привод по п.2, отличающийся тем, что указанный стержень снабжен по концам кольцевыми выступами, взаимодействующими с кольцевыми проточками, выполненными на сопрягающихся со стержнем поверхностях секций подвижного сердечника.3. The electromagnetic drive according to claim 2, characterized in that said rod is provided at the ends with annular protrusions interacting with annular grooves made on the surfaces of the movable core sections mating with the rod. 4. Электромагнитный привод по п.2, отличающийся тем, что на концах указанного стержня установлены дополнительно введенные цилиндрические втулки, каждая из которых снабжена, по крайней мере, одним кольцевым выступом, взаимодействующим с кольцевой проточкой, выполненной на сопрягающихся с указанной втулкой поверхностях секций подвижного сердечника, и размещена в сквозном отверстии, выполненном соосно стержню в каждой части подвижного сердечника.4. The electromagnetic drive according to claim 2, characterized in that at the ends of said rod additionally inserted cylindrical bushings are installed, each of which is equipped with at least one annular protrusion interacting with the annular groove made on the surfaces of the sections of the movable mating with the said bush core, and placed in a through hole made coaxially to the rod in each part of the movable core. 5. Электромагнитный привод по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что указанные секции и неподвижный основной магнитопровод выполнены в зоне сопряжения друг с другом с рифлеными поверхностями.5. An electromagnetic drive according to any one of claims 1 to 4, characterized in that said sections and a fixed main magnetic circuit are made in the interface zone with each other with corrugated surfaces. 6. Электромагнитный привод по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что указанные секции и неподвижный основной магнитопровод выполнены в зоне сопряжения друг с другом с взаимодействующими наклонными поверхностями, расположенными таким образом, что разделенная на секции часть подвижного сердечника сужена на конце, обращенном от неподвижного дополнительного магнитопровода, причем высота наклона поверхностей не превышает длины пути радиального перемещения указанных секций.6. An electromagnetic drive according to any one of claims 1 to 4, characterized in that said sections and a fixed main magnetic circuit are made in a mating zone with each other with interacting inclined surfaces arranged in such a way that the movable core part divided into sections is narrowed at the end, facing away from the stationary additional magnetic circuit, and the height of the inclination of the surfaces does not exceed the path length of the radial movement of these sections. 7. Электромагнитный привод по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что неподвижный основной магнитопровод дополнительно оснащен накладками, размещенными на внешних торцевых поверхностях неподвижного основного магнитопровода и выступающими над зоной перемещения сердечника на величину, не превышающую длины пути радиального перемещения указанных секций.7. The electromagnetic drive according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the fixed main magnetic circuit is additionally equipped with overlays placed on the outer end surfaces of the fixed main magnetic circuit and protruding above the core moving zone by an amount not exceeding the path length of the radial movement of these sections. 8. Электромагнитный привод по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что в разделенной на секции части подвижного сердечника со стороны, обращенной к неподвижному дополнительному магнитопроводу, выполнена центральная выемка, образующая в секциях указанной части подвижного сердечника зеркально симметричные суженные участки, обеспечивающие концентрацию магнитного потока.8. An electromagnetic drive according to any one of claims 1 to 7, characterized in that a central recess is made in the section of the movable core part from the side facing the stationary additional magnetic circuit, which forms mirror symmetric narrowed sections in the sections of the indicated part of the movable core, providing magnetic flux concentration. 9. Электромагнитный привод по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что в неподвижном дополнительном магнитопроводе на сторонах, обращенных к частям подвижного сердечника, выполнены центральные выемки, образующие в неподвижном дополнительном магнитопроводе зеркально симметричные суженые участки, обеспечивающие концентрацию магнитного потока.9. An electromagnetic drive according to any one of claims 1 to 7, characterized in that in the stationary additional magnetic circuit on the sides facing the parts of the movable core, central recesses are made, forming mirror symmetric narrowed sections in the stationary additional magnetic circuit that provide magnetic flux concentration. 10. Электромагнитный привод по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что в каждой секции параллельно оси перемещения подвижного сердечника выполнены прорези для уменьшения вихревых токов, ориентированные в направлении радиального перемещения указанных секций.10. An electromagnetic drive according to any one of claims 1 to 9, characterized in that in each section, slots are made parallel to the axis of movement of the movable core to reduce eddy currents, oriented in the direction of radial movement of these sections.
RU2002128599/09A 2002-10-24 2002-10-24 Electromagnetic drive RU2233495C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002128599/09A RU2233495C1 (en) 2002-10-24 2002-10-24 Electromagnetic drive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002128599/09A RU2233495C1 (en) 2002-10-24 2002-10-24 Electromagnetic drive

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002128599A RU2002128599A (en) 2004-05-10
RU2233495C1 true RU2233495C1 (en) 2004-07-27

Family

ID=33413114

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002128599/09A RU2233495C1 (en) 2002-10-24 2002-10-24 Electromagnetic drive

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2233495C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2606232C2 (en) * 2014-04-02 2017-01-10 Шальтбау ГмбХ Direct-current contactor with switching option for ac loads and polarity opposite to preferred direction of current
RU2608165C2 (en) * 2013-11-18 2017-01-17 Абб Текнолоджи Аг Medium voltage switchgear drive and medium voltage circuits automatic circuit breaker
EP4047250A1 (en) * 2021-02-22 2022-08-24 Etel S.A. Magnetic z-actuator and wafer holder comprising such actuator

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2608165C2 (en) * 2013-11-18 2017-01-17 Абб Текнолоджи Аг Medium voltage switchgear drive and medium voltage circuits automatic circuit breaker
RU2606232C2 (en) * 2014-04-02 2017-01-10 Шальтбау ГмбХ Direct-current contactor with switching option for ac loads and polarity opposite to preferred direction of current
EP4047250A1 (en) * 2021-02-22 2022-08-24 Etel S.A. Magnetic z-actuator and wafer holder comprising such actuator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4939492A (en) Electromagnetic trip device with tripping threshold adjustment
JP4571189B2 (en) Long proportional stroke force motor
US7626288B2 (en) Electromagnetic linear drive
US7605680B2 (en) Electromagnetic actuator
US4994776A (en) Magnetic latching solenoid
KR100668923B1 (en) Electro-magnetic force driving actuator maximized holding force
US20100327202A1 (en) Electromagnetic actuator and valve
US20200180872A1 (en) Magnet switch for a transport system
RU2233495C1 (en) Electromagnetic drive
US6659238B2 (en) Electromagnetic brake
CN1588585A (en) Anti high voltage permanent magnet polarized two-way ratio electromagnet
EP0024909B1 (en) Improvements in solenoids
WO2009049625A1 (en) A magnetic actuator and a valve comprising such an actuator
EP2434503B1 (en) Magnetic actuator with a non-magnetic insert
US11227729B1 (en) Magnetorheological fluid damping with variable viscosity for circuit interrupter actuator
US20200095072A1 (en) Magnet switch for a transport system
KR20190113834A (en) Electromagnetic Linear Actuator
US7042321B2 (en) Electromagnetic actuator with controlled attraction force
US20200300319A1 (en) Silent electromagnetic brake
RU2178215C1 (en) Electromagnetic operating mechanism
EP0024877A1 (en) Electrically modulated valve
US6175291B1 (en) Electromagnet
EP1265259A1 (en) Electromagnetic solenoid actuator
RU2324252C2 (en) Electromagnetic drive for switching devices
WO2022195835A1 (en) Electromagnetic contactor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20131025