ЭЛЕКТРОМАГНИТ

Электромагнит предназначен для использования в качестве исполнительного механизма для дистанционного управления гидравлическими распределителями и другой гидроаппаратурой.
Известен пропорциональный электромагнит с улучшенными тяговыми характеристиками (СССР. а.с. №1207318, опубликованное 07.03.1987 г. в Бюл. №9) содержащий внешний магнитопровод, катушку возбуждения, немагнитную гильзу, внутренний магнитопровод, включающий в себя неподвижный полюс и цилиндрический якорь.
Недостатком такого электромагнита является сложная конструкция гильзы катушки возбуждения, состоящей из трех частей и изготовленной с применением диффузной сварки. Трудоемкость в изготовлении кольцевой канавки трапецеидального сечения на горце якоря также увеличивает сложность всей конструкции электромагнита.
Известен электромагнитный привод (РФ, патент №55447, опубликован 10.08.2006 г. в Бюл. №22) содержащий корпус, стопор, каркас катушки с обмоткой и направляющей втулкой, внутри которой подвижно установлен якорь с блокирующим пальцем.
Недостатком такого привода является то, что для достижения повышенных тяговых характеристик каркас обмотки и направляющая втулка выполнены в виде единой детали. Вся конструкция привода сложна конструктивно и технологически.
Наиболее близким устройством того же назначения, который принят за прототип, является привод электромагнитный ПЭ 8 для гидроаппаратуры с ДУ 8 мм., изготавливаемый на ООО НПП «Спецэлектромагнит» г.Комсомольск ТУ 3428.017.2283503-03, содержащий внешний магнитопровод, катушку возбуждения, внутренний магнитопровод, расположенный внутри катушки возбуждения, включающий в себя герметичную гильзу, сваренную из трех частей, неподвижный полюс, подвижный полюс в виде цилиндрического якоря, установленного в полости гильзы с возможностью поступательного перемещения.
Недостатком данного электромагнита является то, что его изготовление сложно технологически, так как диффузионная сварка, используемая при изготовлении гильзы, требует специального оборудования и дорогостоящей оснастки, необходимой при ее изготовлении и подгонке трех сопряженных частей. Отсутствие разделительной шайбы между якорем и сердечником приводит к залипанию между ними и, как следствие, к увеличению времени отключения привода. Введение кнопки, предназначенной для ручного перемещения якоря, в конструкцию узла пружинного возврата, приводит к дополнительному усилию привода на ее перемещение, что ведет к нестабильности при эксплуатации.
Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является расширение арсенала электромагнитов путем получения повышенной тяговой характеристики, а также возможности применения электромагнита конкретного типоразмера для дистанционного управления гидроаппаратурой с большим условным проходом.
Указанная техническая задача решается общим с прототипом наличием внешнего магнитопровода, катушки возбуждения, внутреннего магнитопровода, расположенного внутри катушки возбуждения и включающего в себя герметичную гильзу, подвижный полюс в виде цилиндрического якоря, установленный с возможностью осевого перемещения, причем немагнитная гильза герметично отделяет якорь от катушки возбуждения и внешнего магнитопровода.
Для достижения указанного результата конструкция электромагнита предусматривает изготовление цельной гильзы с канавкой трапециидального сечения из манитопроводящего материала. Гильза спрессовывается полиамидом, формируя каркас катушки, который составляет единое целое с гильзой. Это в свою очередь позволяет уменьшить толщину стенки гильзы каркаса и увеличить диаметр сердечника якоря. Тем самым увеличивается количество витков эмаль провода, что дает увеличение тягового усилия на 35-40%.
Таким образом, повышение тяговой характеристики электромагнита без изменения его габаритных размеров, позволяет применить электромагнит конкретного типоразмера для дистанционного управления гидроаппаратурой с большим условным проходом. Тем самым достигается уменьшение массы, а следовательно и стоимости электромагнита.
Для осуществления ручного перемещения якоря при наладочных работах в крышке электромагнита установлена кнопка с узлом пружинного возврата, что позволяет снизить усилие привода, создаваемое при возврате кнопки в первоначальное положение.
На фиг.1 - общий вид электромагнита (продольный разрез);
На фиг.2 - экспериментальные тяговые характеристики электромагнита.
Электромагнит (фиг.1) состоит из внешнего магнитопровода 1: катушки возбуждения 2; расположенного внутри нее внутреннего магнитопровода, который включает цельную герметичную гильзу 3. состоящую из магнитопрововодящих частей «а» и «b», разделенных между собой канавкой 4 трапециидального сечения, заполненной полиамидом, каркаса 5 катушки; подвижного полюса в виде цилиндрического якоря 6. установленного в полости гильзы 3 с зазором с возможностью поступательного перемещения и неподвижного полюса (стопа) 7 с уплотнительным кольцом 8, на который устанавливается гильза 3 своей частью «b», образующей с фланцем стопа 7 неподвижный полюс. Якорь 6 имеет расточку, в которой жестко установлен толкатель 9. На торце стопа 7 установлена
дистанционная шайба 10 из немагнитного материала, которая позволяет уменьшить время срабатывания электромагнита.
Опрессовка гильзы полиамидом позволяет уменьшить стенку гильзы каркаса катушки до 0,4 мм. Так как каркас и гильза при такой технологии составляют единое целое, жесткость конструкции повышается. Увеличивается размер окна каркаса, что позволяет при применении обмоточного провода с тонкой изоляцией увеличить количество витков. В результате достигается увеличение магнитодвижущей силы. Увеличение диаметра якоря, стона, внутреннего диаметра гильзы на 1 мм, длины якоря на 2,8 мм за счет уменьшения длины сердечника, способствует увеличению тягового усилия на 35-40%. Это подтверждается экспериментальными данными, представленными на графике (фиг.2): тяговой характеристикой заявляемого электромагнита - 11 и тяговой характеристикой аналога - 12. При этом уменьшение габаритных размеров позволяет снизить массу электромагнита.
На выступающую из внешнего магнитопровода часть гильзы «а» с уплотнительным кольцом 13 и 14 устанавливается крышка 15 с колпаком 16. Для перемещения якоря 6 при наладочных работах во фланце 17 крышки 15 установлена кнопка 18 с узлом пружинного возврата 19. которая используется при ручной отладке.
Электромагнит работает следующим образом. При включении катушки возбуждения 2 на якорь 6 начинают действовать электромагнитные силы. С момента, когда равнодействующая осевых составляющих электромагнитных сил преодолевает силы трения и нагрузку исполнительного органа, якорь с толкателем 9 начинает притягиваться к неподвижному полюсу 7, развивая при этом усилие, которое изменяется на рабочем ходе якоря.