ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ЗАМОК
ELECTROMAGNET LOCK

Электромагнитный замок относится к области охранной техники, в частности к запирающим устройствам, управляемым средствами электронной техники, и может быть использован для запирания дверей помещений, шкафов, сейфов для исключения возможности несанкционированного доступа.
Известен электромагнитный замок, содержащий цилиндрический корпус в виде стакана со съемным дном и установленный в корпусе с возможностью продольного перемещения, подпружиненный о дно корпуса ригель с внутренней полостью и двумя скосами на запирающем торце, на параллельной плоскостям скосов оси, смещенной относительно продольной оси ригеля, установлен с возможностью стопорения в двух положениях: вдоль и поперек ригеля, вращающийся флажок прямоугольной формы, размещенный в прорези, выполненной на запирающем торце ригеля, причем длина флажка не превосходит ширины ригеля, а ширина - не более половины ширины ригеля, возвратную пружину, расположенную между корпусом и ригелем, один конец которой упирается в выступ на внутренней поверхности корпуса, а другой конец - в кольцевой буртик, выполненный на торце ригеля, противоположном запирающему торцу, электромагнит, содержащий консольно расположенный во внутренней полости ригеля цилиндрический корпус электромагнита, внутри которого установлена катушка электромагнита с подпружиненным сердечником электромагнита, шариковый стопорный механизм, шарики которого размещены в отверстиях консольной части корпуса электромагнита с опорой на подпружиненный сердечник электромагнита, имеющий по длине ступенчатую форму с цилиндрическими и коническими участками, причем консольная часть цилиндрического корпуса электромагнита и шарики выполнены из немагнитных материалов, а сердечник - из ферромагнитного.
Недостатком данного устройства является сложность технической реализации, большое количество движущихся в процессе работы деталей, что снижает надежность функционирования, а также значительное энергопотребление, обусловленное большим зазором между сердечником электромагнита и его корпусом, в котором размещается пружина.
Наиболее близким по технической сущности к описываемому изобретению является электромагнитный замок (RU 2298623 C2, E05B 47/02, 20.01.2004), содержащий цилиндрический корпус в виде стакана, электромагнит с цилиндрическим сердечником, расположенным внутри катушки электромагнита с возможностью перемещения, цилиндрическую пружину, шарики, ригель, ловитель, шайбу, запорное кольцо, фиксатор, плоскую пружину, шайбу фиксирующую, контргайку, причем катушка электромагнита установлена во внутренней полости корпуса, одна щека катушки примыкает к дну корпуса, ловитель содержит центральное отверстие с конической частью, расположенной в наружной части ловителя и расширяющуюся к наружной поверхности ловителя, и цилиндрической частью, расположенной во внутренней части ловителя, наружная диаметральная поверхность ловителя имеет две части: первую, диаметр которой равен внутреннему диаметру корпуса, расположенную в начале внутренней полости корпуса и соединенную с внутренней поверхностью корпуса, и вторую, диаметр которой меньше внутреннего диаметра корпуса, образующую консольную часть ловителя, на которой расположены отверстия с размещенными в них шариками, отверстия для шариков выполнены в виде двух частей различного диаметра, соединенных коническим переходом, причем диаметр отверстий, расположенных на наружной поверхности консольной части ловителя, равен диаметру шариков, а расположенных на внутренней поверхности - меньше диаметра шариков, глубина отверстий каждого диаметра такова, что поверхность расположенных в них шариков совпадает с наружной поверхностью консольной части ловителя и выступает за внутреннюю поверхность консольной части ловителя, тянущий конец цилиндрического сердечника выполнен с меньшим диаметром и имеет проточку для запорного кольца, фиксатор размещен в полости, образованной между консольной частью ловителя и внутренней поверхностью корпуса с возможностью продольного перемещения, причем внутренняя поверхность фиксатора выполнена в виде двух частей различного диаметра, соединенных коническим переходом, наружной части, радиус которой равен радиусу наружной поверхности консольной части ловителя, и внутренней - радиус которой больше на расстояние выступа шариков за внутреннюю поверхность консольной части ловителя, в центральной части дна фиксатора выполнено отверстие, внутри которого расположен тянущий конец цилиндрического сердечника, соединяющий с помощью запорного кольца, установленного в проточке тянущего конца цилиндрического сердечника, располагающегося во внутренней полости фиксатора, на цилиндрическом сердечнике расположена цилиндрическая возвратная пружина, установленная между шайбой и наружной поверхностью дна фиксатора, цилиндрический корпус, шайба, цилиндрический сердечник выполнены из магнитопроводящего материала, ригель выполнен в виде проходящего через отверстие в накладке штока, диаметр которого не должен превосходить диаметра, образованного поверхностями выступающих частей шариков над цилиндрической частью центрального отверстия ловителя, наружный конец ригеля содержит головку с диаметром, равным диаметру цилиндрической части центрального отверстия ловителя, а внутренний конец - резьбовую нарезку, на котором с помощью резьбового соединения, зафиксированного контргайкой, установлена шайба фиксирующая, одна поверхность которой примыкает к поверхности накладки, а вторая - к поверхности плоской пружины, имеющей центральное отверстие, через которое проходит внутренний конец ригеля, причем концы плоской пружины закреплены на поверхности накладки, а ригель установлен в отверстиях накладки и плоской пружины с возможностью поперечного перемещения.
Недостатком данного устройства является ограниченность функциональных возможностей при установке на двери, утопленные в дверные проемы для усложнения несанкционированного доступа и не содержащие ручки для открывания (банковские ячейки, ячейки камер хранения и т.п.).
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей замка за счет механического открывания дверей при срабатывании замка, а также уменьшение энергопотребления замка.
Поставленная цель достигается тем, что в электромагнитный замок, содержащий цилиндрический корпус в виде стакана, электромагнит с сердечником, расположенным внутри катушки электромагнита с возможностью перемещения, и катушкой, установленной во внутренней полости корпуса, причем одна щека катушки примыкает к дну корпуса, цилиндрическую пружину, шарики, ригель, ловитель в виде втулки, содержащий центральное отверстие с конической частью, расположенной в наружной части ловителя и расширяющейся к наружной поверхности ловителя, и цилиндрической частью, расположенной во внутренней части ловителя, причем наружная поверхность ловителя имеет две части: первую, диаметр которой равен внутреннему диаметру корпуса, расположенную в начале внутренней полости корпуса и соединенную с внутренней поверхностью корпуса, и вторую, диаметр которой меньше внутреннего диаметра корпуса, образующую консольную часть ловителя, на которой расположены отверстия с размещенными в них шариками, отверстия для шариков выполнены в виде двух частей различного диаметра, соединенных коническим переходом, причем диаметр отверстий, расположенных на наружной поверхности консольной части ловителя, равен диаметру шариков, а расположенных на внутренней поверхности - меньше диаметра шариков, глубина отверстий каждого диаметра такова, что поверхность расположенных в них шариков совпадает с наружной поверхностью консольной части ловителя и выступает за внутреннюю поверхность консольной части ловителя, фиксатор, выполненный в виде стакана с отверстием в дне, наружный диаметр которого равен внутреннему диаметру корпуса, размещенный в полости, образованной между консольной частью ловителя и внутренней поверхностью корпуса с возможностью продольного перемещения, причем внутренняя поверхность фиксатора выполнена в виде двух частей различного диаметра, соединенных коническим переходом, наружной части, радиус которой равен радиусу наружной поверхности консольной части ловителя, и внутренней - радиус которой больше на расстояние выступа шариков за внутреннюю поверхность консольной части ловителя, в центральной части дна фиксатора выполнено отверстие, цилиндрическую пружину, установленную внутри корпуса, один край которой упирается в наружную поверхностью дна фиксатора, накладку, ригель выполнен в виде штока, диаметр которого не должен превосходить диаметра, образованного поверхностями выступающих частей шариков над цилиндрической частью центрального отверстия ловителя, наружный конец ригеля содержит головку с диаметром, равным диаметру цилиндрической части центрального отверстия ловителя, а внутренний конец - резьбовую нарезку, причем корпус, ловитель, фиксатор, сердечник выполнены из магнитопроводящего материала, дополнительно введены цилиндрическая втулка с резьбовым отверстием и фланцем, причем накладка выполнена в виде пластины с пуклей, в центре которой выполнено отверстие, цилиндрическая втулка с фланцем установлена в отверстие пластины, причем внутренняя поверхность фланца втулки примыкает к внутренней поверхности пукли пластины, в цилиндрическую втулку с фланцем, со стороны, противоположной фланцу, с помощью резьбового соединения установлен ригель, на ригель надета втулка защитная в виде стакана с отверстием в дне, диаметр которого равен диаметру штока ригеля, внутренний диаметр втулки защитной больше наружного диаметра цилиндрической втулки с фланцем, а наружная поверхность дна втулки защитной упирается в головку ригеля, на шток ригеля и цилиндрическую втулку с фланцем надета пружина цилиндрическая выталкивающая, расположенная в полости между внутренней поверхностью втулки защитной и наружной поверхностью цилиндрической втулки с фланцем, причем один край пружины выталкивающей примыкает к внутренней поверхности дна втулки защитной, а второй край пружины к наружной поверхности пукли пластины, сердечник состоит из трех частей, цилиндрического сердечника с фланцем, цилиндрического сердечника, цилиндрического магнита, установленного между цилиндрическим сердечником с фланцем, диаметр которого больше диаметра отверстия цилиндрической части ловителя, расположенной во внутренней части ловителя, и цилиндрическим сердечником, соединяющим сердечники силами магнитного притяжения, цилиндрический сердечник с фланцем расположен в отверстии дна фиксатора и, частично, в отверстии катушки электромагнита, причем внутренняя поверхность фланца примыкает к внутренней поверхности дна фиксатора, на цилиндрический сердечник с фланцем надета цилиндрическая пружина, второй край которой упирается во вторую щеку катушки электромагнита.
Отличительной особенностью данного замка является то, что ригель снабжен выталкивающей дверь пружиной и удерживается в закрытом положении замка шариками, которые фиксируются фиксатором, удерживаемым сердечником за счет магнитного потока, создаваемого постоянным магнитом. Срабатывание замка осуществляется за счет размагничивания поля постоянного магнита полем катушки коротким импульсом тока. По отношению к прототипу данное решение значительно уменьшает количество энергии, потребляемое электромагнитом, и механически открывает дверь.
На фиг.1 представлен продольный разрез электромагнитного замка. Электромагнитный замок содержит цилиндрический корпус 1 в виде стакана. Во внутренней полости корпуса 1 установлена катушка 2 электромагнита таким образом, что одна щека 3 катушки 2 примыкает к дну корпуса 1, а вторая 4 - к краю цилиндрической пружины 5. Ловитель 6 содержит центральное отверстие, состоящее из конической части 7 и цилиндрической - 8. Наружная диаметральная поверхность ловителя 6 имеет две части. Первую - 9, диаметр которой равен внутреннему диаметру корпуса 1, и соединенную с внутренней поверхностью корпуса 1, например, резьбовым соединением. Вторую - 10, диаметр которой меньше внутреннего диаметра корпуса 1, образующую консольную часть ловителя 6, на которой расположены отверстия 11 с размещенными в них шариками 12. Отверстия 11 для шариков 12 в консольной части ловителя 6 выполнены в виде двух частей различного диаметра, соединенных коническим переходом. Диаметр отверстий 11, расположенных на наружной поверхности 10 консольной части ловителя 6, равен диаметру шариков, а расположенных на внутренней поверхности 8 - меньше диаметра шариков. Глубина отверстий каждого диаметра такова, что поверхность расположенных в них шариков 12 совпадает с наружной поверхностью 10 консольной части ловителя 6 и выступает за внутреннюю поверхность 8. Фиксатор 13 размещен в полости, образованной между консольной частью ловителя 6 и внутренней поверхностью корпуса 1 с возможностью продольного перемещения. Внутренняя поверхность фиксатора 13 выполнена в виде двух частей различного диаметра, соединенных коническим переходом, наружной части, радиус которой равен радиусу наружной поверхности консольной части ловителя 6, и внутренней - радиус которой больше на расстояние выступа шариков за внутреннюю поверхность 10 консольной части ловителя 6. В центральной части дна фиксатора 13 выполнено отверстие 14. Сердечник состоит из трех частей, цилиндрического сердечника с фланцем 15, цилиндрического сердечника 16 и цилиндрического магнита 17, установленного между цилиндрическим сердечником с фланцем 15 и цилиндрическим сердечником 16, соединяющим сердечники силами магнитного притяжения. Цилиндрический сердечник с фланцем 15 расположен в отверстии 14 дна фиксатора 13 и, частично, в отверстии катушки 2 электромагнита, причем внутренняя поверхность фланца цилиндрического сердечника с фланцем 15 примыкает к внутренней поверхности дна фиксатора 13. На цилиндрический сердечник с фланцем 15 надета цилиндрическая пружина 5, второй край которой упирается во вторую щеку 4 катушки 2 электромагнита. На накладке в виде пластины 18 с пуклей 19, в центре выполнено отверстие 20, в которое вставлена цилиндрическая втулка с фланцем 21, с резьбовым отверстием. Причем внутренняя поверхность фланца втулки 21 примыкает к внутренней поверхности пукли 19 пластины 18. Ригель выполнен в виде штока 22, наружный конец штока содержит головку 23, а внутренний конец - резьбовую нарезку 24. В цилиндрическую втулку с фланцем 21, со стороны, противоположной фланцу, с помощью резьбового соединения установлен ригель, на шток 22 надета втулка защитная 25 в виде стакана с отверстием 26 в дне. Диаметр отверстия 26 равен диаметру штока 22 ригеля. Внутренний диаметр втулки защитной 25 больше наружного диаметра цилиндрической втулки с фланцем 21. Наружная поверхность дна втулки защитной 25 упирается в головку 23 штока 22 ригеля. На шток ригеля 22 и цилиндрическую втулку с фланцем 21 надета пружина цилиндрическая выталкивающая 27, расположенная в полости между внутренней поверхностью втулки защитной 25 и наружной поверхностью цилиндрической втулки с фланцем 21. Причем один край пружины выталкивающей 27 примыкает к внутренней поверхности дна втулки защитной 25, а второй край пружины 27 - к наружной поверхности пукли 19 пластины 18.
Электромагнитный замок (фиг.1) работает следующим образом.
В исходном состоянии, которое возникает после обесточивания катушки 2 электромагнита, пружина 5 передвигает фиксатор 13 до упора с ловителем 6, давая возможность передвигаться шарикам 12 в отверстиях 11 в поперечном направлении. Так как пластина 18 установлена на поверхности двери, то втулка с фланцем 21 не выходит за пределы полости пукли 19. При закрывании дверей ригель головкой 23 попадает в коническую часть отверстия 7 ловителя 6 и направляется при последующем движении в цилиндрическую часть отверстия 8 ловителя 6. При дальнейшем движении ригеля головка 23 раздвигает шарики 12 и приходит в соприкосновение с наружной поверхностью фланца цилиндрического сердечника с фланцем 15. Дальнейшее движение ригеля приводит в движение цилиндрический сердечник с фланцем 15 с соединенным с ним фиксатором 13, цилиндрический сердечника 16 и цилиндрический магнит 17, а также сжимает пружину 5. При этом фиксатор 13 своей внутренней поверхностью меньшего диаметра выталкивает шарики 12 за пределы поверхности цилиндрической части 8 ловителя 6, исключая возможность движения ригеля в обратном направлении. При дальнейшем движении ригеля зазор между сердечником 16 и дном корпуса 1 исчезает, дверь останавливается, усилия постоянного магнита 17, создаваемого магнитным потоком, проходящим по пути: цилиндрический сердечника 16, дно корпуса 1, корпус 1, фиксатор 13, цилиндрический сердечник с фланцем 15, становится достаточным для притягивания сердечника 16 к дну корпуса 1. При этом втулка защитная 25, упираясь в наружную торцевую поверхность ловителя 6, сжимает пружину выталкивающую 27. При отпускании двери, под действием пружины выталкивающей 27, ригель с дверью движется в обратном направлении до соприкосновения головки 23 с шариками 12.
Электромагнитный замок оказывается в запертом положении.
Для открывания замка подают напряжение на катушку 2 электромагнита. При этом магнитный поток катушки 2, направленный навстречу магнитному потоку постоянного магнита, размагничивает магнитную цепь: цилиндрический сердечника 16, дно корпуса 1, корпус 1, фиксатор 13, цилиндрический сердечник с фланцем 15. Фиксатор 13 под действием пружины 5 передвигается до упора с ловителем 6, давая возможность передвигаться шарикам 12 в отверстиях 11 в поперечном направлении, что дает возможность головке 23 выйти из цилиндрической части 8 отверстия ловителя 6. При этом дверь под действием пружины выталкивающей 27 выталкивается из дверного проема.
Данный электромагнитный замок имеет функцию выталкивания двери из дверного проема и имеет малое энергопотребление, необходимое для кратковременного размагничивания магнитной цепи замка.