КАШПО И ПОДОБНЫЕ ИЗДЕЛИЯ, ИЗГОТОВЛЕННЫЕ ИЗ ТКАНИ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНО БЕЗ БОКОВЫХ ШВОВ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к конструкции электромагнитов постоянного тока, которые могут быть использованы в качестве исполнительных элементов в автоматизированных системах, где требуется повышенное быстродействие.
Известен электромагнитный привод (патент РФ №2140034 МПК F 16 K 31/08), содержащий магнитно-мягкий магнитопровод, внутри которого размещены обмотка управления, магнитно-мягкий сердечник и магнитно-мягкий якорь. На торце сердечника со стороны, обращенной к якорю, установлен постоянный магнит.
Недостатком известной конструкции является низкая величина усилия, развиваемого электромагнитом, что приводит к снижению быстродействия.
Известен также электромагнит (патент РФ №2174262 МПК Н 01 F 7/13), который, содержит катушку намагничивания и магнитопровод. Магнитопровод выполнен, по крайней мере, из двух частей, хотя бы часть одной из них, расположенная во внутренней полости катушки намагничивания, выполнена из магнитно-твердого материала.
Такая конструкция позволяет увеличить силу магнитного притяжения, уменьшить энергопотребление и увеличить быстродействие электромагнита.
Недостатком известной конструкции является недостаточное быстродействие электромагнита, так как магнитный поток, создаваемый обмоткой и определяющий развиваемое электромагнитом усилие, проходит через постоянный магнит, магнитная проницаемость материала которого незначительна.
Задачей изобретения является повышение быстродействия электромагнита постоянного тока.
Поставленная задача решается тем, что в электромагните, содержащем магнитную систему с рабочим воздушным зазором, включающую в себя выполненные из магнитно-мягкого материала якорь, корпус, сердечник, опорный и проходной фланцы, магнитное поле в которой создается катушкой и, по крайней мере, одним постоянным магнитом, с внешней стороны опорного или проходного фланца расположен дополнительный фланец из магнитно-мягкого материала, а постоянный магнит установлен между дополнительным фланцем и находящимся около него опорным или проходным фланцем и намагничен вдоль оси магнитной системы, причем направление магнитного потока, создаваемого постоянным магнитом в рабочем воздушном зазоре, совпадает с направлением магнитного потока, создаваемого катушкой, при этом опорный или проходной фланец соединен с дополнительным фланцем магнитным шунтом из магнитно-мягкого материала таким образом, что образует с дополнительным фланцем магнитную цепь для замыкания потока постоянного магнита.
При расположении дополнительного фланца с внешней стороны опорного фланца, постоянный магнит целесообразно выполнить, например, в виде диска и установить его так, чтобы он примыкал к опорному фланцу в области сердечника, а магнитный шунт, соединяющий дополнительный и опорный фланцы в области корпуса, выполнить в виде кольца.
Для увеличения рабочей поверхности постоянного магнита и создаваемого им магнитного потока, предпочтительно выполнить его в виде кольца и установить так, чтобы он примыкал к опорному фланцу в области корпуса, а магнитный шунт, соединяющий дополнительный и опорный фланцы в области сердечника, был выполнен, например, в виде диска.
Целесообразно при расположении дополнительного фланца с внешней стороны проходного фланца, постоянный магнит, выполнить в виде кольца, примыкающего к проходному фланцу в области корпуса, при этом в качестве магнитного шунта, соединяющего дополнительный и проходной фланцы, используется выступающая за проходной фланец часть якоря.
На фиг.1 изображен электромагнит с дополнительным фланцем, расположенным с внешней стороны опорного фланца, постоянным магнитом, примыкающим к опорному фланцу в области сердечника и выполненным в виде диска, а также магнитным шунтом, соединяющим дополнительный и опорный фланцы в области корпуса и выполненным в виде кольца.
На фиг.2 изображен электромагнит с дополнительным фланцем, расположенным с внешней стороны опорного фланца, постоянным магнитом, примыкающим к опорному фланцу в области корпуса и выполненным в виде кольца, а также магнитным шунтом, соединяющим дополнительный и опорный фланцы в области сердечника и выполненным в виде диска.
На фиг.3 изображен электромагнит с дополнительным фланцем, расположенным с внешней стороны проходного фланца, постоянным магнитом, примыкающим к проходному фланцу в области корпуса и выполненным в виде кольца, причем в качестве магнитного шунта, соединяющего дополнительный и проходной фланцы, используется выступающая за проходной фланец часть якоря.
Электромагнит, содержит магнитную систему с рабочим воздушным зазором 1, включающую в себя выполненные из магнитно-мягкого материала корпус 2, якорь 3, сердечник 4 опорный 5 и проходной 6 фланцы. Магнитное
поле в системе создается катушкой 7 и постоянным магнитом 8. С внешней стороны опорного 5 (фиг.1, 2) или проходного 6 (фиг.3) фланца расположен дополнительный фланец 9 из магнитно-мягкого материала. Постоянный магнит 8 установлен между дополнительным 9 фланцем и находящимся около него опорным 5 (фиг.1, 2) или проходным 6 (фиг.3) фланцем и намагничен вдоль оси магнитной системы, причем направление магнитного потока, создаваемого постоянным магнитом 8 в рабочем воздушном зазоре 1, совпадает с направлением магнитного потока, создаваемого катушкой 7.
При расположении дополнительного фланца 9 с внешней стороны опорного фланца 5, дополнительный фланец 9 соединен с опорным фланцем 5 (фиг.1, 2) магнитным шунтом 10 из магнитно-мягкого материала, так что дополнительный 9 и опорный 5 фланцы образуют магнитную цепь для замыкания потока постоянного магнита 8.
В этом случае, постоянный магнит 8 может быть выполнен, например, в виде диска (фиг.1), примыкающего к опорному фланцу 5 в области сердечника 4, а шунт 10 из магнитно-мягкого материала, соединяющий опорный 5 и дополнительный 9 фланцы в области корпуса 2, выполнен в виде кольца.
Для увеличения магнитного потока постоянный магнит 8 может быть выполнен в виде кольца (фиг.2) примыкающего к опорному фланцу 5 в области корпуса 2, а магнитный шунт 10 из магнитно-мягкого материала, соединяющий опорный 5 и дополнительный 9 фланцы в области сердечника 4, выполнен, например, в виде диска.
При расположении дополнительного фланца 9 с внешней стороны проходного фланца 6 (фиг.3), постоянный магнит 8 выполнен в виде кольца и установлен таким образом, что примыкает к проходному фланцу 6 в области корпуса 2, а в качестве магнитного шунта, соединяющего дополнительный 9 и проходной 6 фланцы для образования магнитной цепи, по которой замыкается поток постоянного магнита 8, используется выступающая за проходной фланец 6 часть якоря 3.
п1
п2
Устройство работает следующим образом. Если катушка 7 выключена, то, при расположении дополнительного фланца 9 с внешней стороны опорного фланца 5, а постоянного магнита 8 в области сердечника 4 (фиг.1), большая часть Ф поляризующего магнитного потока, создаваемого постоянным магнитом 8, проходит через дополнительный фланец 9, магнитный шунт 10, опорный фланец 5, так как этот путь имеет наибольшую магнитную проводимость по сравнению с параллельным путем через дополнительный фланец 9, магнитный шунт 10, область опорного фланца 5, примыкающую к корпусу 2, корпус 2, проходной фланец 6, якорь 3, рабочий воздушный зазор 1, сердечник 4, по которому проходит меньшая часть Ф поляризующего потока постоянного магнита 8.
п1
п2
Если постоянный магнит 8 выполнен в виде кольца и примыкает к опорному фланцу 5 в области корпуса 2 (фиг.2), при выключенной катушке 7 большая часть Ф поляризующего магнитного потока постоянного магнита 8, проходит через опорный фланец 5, магнитный шунт 10, дополнительный фланец 9 по пути с наибольшей магнитной проводимостью по сравнению с параллельным путем через область опорного фланца 5, примыкающую к корпусу 2, корпус 2, проходной фланец 6, якорь 3, рабочий воздушный зазор 1, сердечник 4, магнитный шунт 10, дополнительный фланец 9, по которому проходит меньшая часть Ф поляризующего потока постоянного магнита 8.
п2
При установке постоянного магнита 8, как в области сердечника 4 (фиг.1), так и корпуса 2 (фиг.2), магнитный поток Ф, проходящий через рабочий воздушный зазор 1 при выключенной катушке 7, минимален и создаваемое электромагнитом усилие не может преодолеть усилие возвратной пружины (на чертеже не показана) и якорь 3 остается неподвижным.
к
к
После включения катушки 7, нарастающий в ней ток создает магнитный поток Ф, который замыкается через корпус 2, проходной фланец 6, якорь 3, рабочий воздушный зазор 1, сердечник 4, опорный фланец 5. Магнитный поток Ф в опорном фланце 5 направлен навстречу магнитному потоку
п1
п1
Ф. Поэтому возрастающая намагничивающая сила катушки 7 уменьшает магнитный поток Ф, являющийся частью поляризующего магнитного потока, создаваемого постоянным магнитом 8.
п1
п2
Одновременно с уменьшением магнитного потока Ф возрастает часть Ф магнитного потока постоянного магнита 8, которая при расположении постоянного магнита 8 в области сердечника 4 (фиг.1), замыкается через дополнительный фланец 9, магнитный шунт 10, область опорного фланца 5, примыкающую к корпусу 2, корпус 2, проходной фланец 6, якорь 3, рабочий воздушный зазор 1, сердечник 4.
п2
Если постоянный магнит 8 установлен в области корпуса 2 (фиг.2) при включении катушки 7 возрастающая часть Ф магнитного потока постоянного магнита 8, замыкается через область опорного фланца 5, примыкающую к корпусу 2, корпус 2, проходной фланец 6, якорь 3, рабочий воздушный зазор 1, сердечник 4, магнитный шунт 10, дополнительный фланец 9.
п1
п2
Нарастание создаваемой током катушки 7 намагничивающей силы приводит к перемагничиванию опорного фланца 5. Магнитный поток в опорном фланце 5 меняет направление и по нему проходит поток Фк, создаваемый катушкой 7. В этом случае магнитный поток Ф, проходящий через опорный фланец 5 исчезает и весь магнитный поток постоянного магнита 8 состоит из потока Ф, замыкающегося через рабочий воздушный зазор 1.
п1
Изменение пути замыкания постоянно существующего в системе поляризующего магнитного потока Ф, приводит к увеличению скорости нарастания магнитного потока в рабочем воздушном зазоре 1, что вызывает одновременное увеличение скорости нарастания создаваемого электромагнитом усилия и повышение его быстродействия.
к
п1
п2
п1
При выключении катушки 7 магнитный поток Ф, создаваемый ее намагничивающей силой, снижается до нуля. При этом происходит перераспределение частей Ф и Ф магнитного потока постоянного магнита 8 по параллельным путям замыкания. Возрастает часть Ф поляризующего магнитного
п1
п2
потока, которая снова замыкается по пути с наибольшей магнитной проводимостью через опорный фланец 5. Одновременно с увеличением потока Ф часть магнитного потока Ф, проходящая через рабочий воздушный зазор 1 стремится к минимуму. Магнитный поток в рабочем воздушном зазоре 1 и развиваемое электромагнитом усилие снижаются и якорь 3 под действием возвратной пружины (на чертеже не показана) возвращается в исходное положение.
п1
п2
При расположении дополнительного фланца 9 с внешней стороны проходного фланца 6, а постоянного магнита 8, выполненного в виде кольца, в области корпуса 2 (фиг.3), если катушка 7 выключена, большая часть Ф поляризующего магнитного потока, создаваемого постоянным магнитом 8, проходит через дополнительный фланец 9, выступающую за проходной фланец и используемую в качестве магнитного шунта часть якоря 3, проходной фланец 6, так как этот путь имеет наибольшую магнитную проводимость по сравнению с параллельным путем через дополнительный фланец 9, якорь 3, рабочий воздушный зазор 1, сердечник 4, опорный фланец 5, корпус 2 и примыкающую к корпусу 2 область проходного фланца 6, по которому проходит меньшая часть Ф поляризующего потока постоянного магнита 8.
п2
Магнитный поток Ф, проходящий через рабочий воздушный зазор 1 при выключенной катушке 7 минимален и создаваемое электромагнитом усилие не может преодолеть усилие возвратной пружины (на чертеже не показана) и якорь 3 остается неподвижным.
к
к
п1
п1
После включения катушки 7, нарастающий в ней ток создает магнитный поток Ф, который замыкается через корпус 2, проходной фланец 6, якорь 3, рабочий воздушный зазор 1, сердечник 4, опорный фланец 5. Магнитный поток Ф, в проходном фланце 6 направлен навстречу магнитному потоку Ф. Поэтому возрастающая намагничивающая сила катушки 7 уменьшает магнитный поток Ф, являющийся частью поляризующего магнитного потока, создаваемого постоянным магнитом 8.
п1
п2
Одновременно с уменьшением магнитного потока Ф возрастает часть Ф магнитного потока постоянного магнита 8, которая замыкается через дополнительный фланец 9, якорь 3, рабочий воздушный зазор 1, сердечник 4, опорный фланец 5, корпус 2 и примыкающую к корпусу 2 область проходного фланца 6.
к
п1
п2
Нарастание создаваемой током катушки 7 намагничивающей силы приводит к перемагничиванию проходного фланца 6. Магнитный поток в проходном фланце 6 меняет направление и по нему проходит поток Ф, создаваемый катушкой 7. В этом случае магнитный поток Ф, проходящий через проходной фланец 6, исчезает и весь магнитный поток постоянного магнита 8 состоит из потока Ф, замыкающегося через рабочий воздушный зазор 1.
п1
Изменение пути замыкания постоянно существующего в системе поляризующего магнитного потока Ф, приводит к увеличению скорости нарастания магнитного потока в рабочем воздушном зазоре 1, что вызывает одновременное увеличение скорости нарастания создаваемого электромагнитом усилия и повышение его быстродействия.
к
п1
п2
п1
п1
п2
При выключении катушки 7 магнитный поток Ф, создаваемый ее намагничивающей силой, снижается до нуля. При этом происходит перераспределение частей Ф и Ф, магнитного потока постоянного магнита 8 по параллельным путям замыкания. Возрастает часть Ф поляризующего магнитного потока, которая снова замыкается по пути с наибольшей магнитной проводимостью через проходной фланец 6. Одновременно с увеличением потока Ф часть магнитного потока Ф, проходящая через рабочий воздушный зазор 1 стремится к минимуму. Магнитный поток в рабочем воздушном зазоре 1 и развиваемое электромагнитом усилие снижаются и якорь 3 под действием возвратной пружины (на чертеже не показана) возвращается в исходное положение.