ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРИВОД

Полезная модель относится к электротехнике, а именно, к конструкции электромагнитов с подвижным якорем, и может быть использовано в качестве электромагнитного привода в различных отраслях промышленности.
Известна конструкция электромагнитного привода, описанная в патенте РФ №34986 на полезную модель (публ. 20.12.2003 г.).
Электромагнитный привод содержит электромагнит с подвижным якорем, ползун, кинематически соединенный с якорем, и возвратную пружину. С электромагнитом сопряжено направляющее устройство, включающее в себя канал ползуна, триботехнический блок канала ползуна, расположенный в канале ползуна, и триботехнический блок ползуна, расположение и геометрические характеристики которого согласованы с величиной хода якоря и геометрическими характеристиками триботехнического блока канала ползуна. Ползун установлен с возможностью перемещения вдоль продольной геометрической оси триботехнического блока канала ползуна. Геометрический контур поперечного сечения триботехнического блока канала ползуна и/или геометрический контур поперечного сечения триботехнического блока ползуна не являются окружностями. Поверхность скольжения триботехнического блока канала ползуна образована участками стенок канала ползуна, расположенными касательно к вписанной в контур триботехнического блока канала ползуна геометрической цилиндрической поверхности, направляющей которой является окружность. Поверхность скольжения триботехнического блока ползуна образована участками поверхности ползуна, расположенными касательно к описывающей поверхность триботехнического блока ползуна геометрической цилиндрической поверхности, направляющей которой является окружность.
Недостатком рассмотренной конструкции является сложность изготовления ее триботехнических блоков, что ведет к удорожанию и снижению надежности.
Из патента РФ №55447 на полезную модель (публ. 10.08.2006 г.) известен электромагнитный привод, наиболее близкий к заявляемому решению.
Электромагнитный привод содержит открытый с одного торца корпус с размещенным в нем соосно и неподвижно стопором, каркасом катушки с обмоткой и направляющей втулкой. Внутри втулки подвижно установлены якорь и кинематически связанный с ним блокирующий палец, причем между пальцем и стопором установлена возвратная пружина. Корпус закрыт крышкой, заедино с которой образован корпус электрического разъема, и закатан по фаске крышки, обеспечивая неразъемное соединение и окончательно формируя изделие. В корпусе электрического разъема установлены выводные клеммы, с которыми соединена обмотка катушки электромагнита. Каркас катушки и направляющая втулка выполнены в виде единой детали, имеющей фиксирующий от проворота продольный выступ, а корпус - соответствующий паз. В якоре выполнены ступенчатое продольное отверстие и внутренние конусы с обеих сторон, а в стопоре - согласованный с конусом якоря наружный конус. В блокирующем пальце выполнены пересекающиеся продольное и поперечное сквозные отверстия.
Однако описанная конструкция усложнена элементами, ориентирующими взаимное расположение каркаса обмотки (продольный выступ на каркасе) и корпуса (соответствующий паз), в то время как в симметричных относительно центральной оси магнитных системах подобного типа ориентация не дает видимых преимуществ, усложняя задачу сборки. В то же время, существенным фактором является ориентация выводов обмотки электромагнита относительно клемм разъема, поскольку клеммы, в данном случае, устанавливаются параллельно, и доступ каждого вывода обмотки к «своей» клемме оптимален в ограниченном числе положений крышки с разъемом относительно места выхода выводов из каркаса обмотки.
Электромагнитный привод подобного типа предназначен, в частности, для введения внешней части блокирующего пальца во взаимодействие с механизмом, работающим в достаточно агрессивной среде с периодически повышающимся давлением, например, в коробке переключения передач транспортного средства. Для выравнивания условий работы, в частности, давления, внутри и вне электромагнита, полости коробки и электромагнита выполнены сообщающимися через сквозные отверстия блокирующего пальца. Таким образом, внутри электромагнита, в полости, ограниченной каркасом
катушки и стопором, по крайней мере частично присутствует масло коробки передач с частицами металла, образующимися при работе шестерен. В этом случае стопор практически играет роль пробки, предотвращая вытекание масла в зону выводов обмотки, далее, на саму обмотку и на клеммы разъема. Однако, описанное в патенте РФ №55447 расположение стопора в каркасе катушки, осуществляемое посредством сопряжения цилиндрических наружной поверхности стопора и внутренней поверхности каркаса, не позволяет осуществить достаточно плотную беззазорную установку без радиальной деформации каркаса катушки и последующей передачи этой деформации на обмотку. Попадание же масла с частицами металла через стык стопор - каркас катушки на обмотку или клеммы может привести к короткому замыканию электрической цепи электромагнита и выводу из строя привода в целом. Кроме того, в условиях массового производства обеспечение беззазорной установки цилиндра наружного в цилиндр внутренний, учитывая их малые размеры, является операцией, требующей большой точности, так как малейшие отклонения в соосности сопрягаемых цилиндров приведут к сминанию каркаса катушки, как изготовленной из более мягкого материала.
Задачей полезной модели является повышение надежности электромагнитного привода.
Указанная задача в электромагнитном приводе, содержащем внешний магнитопровод, внутренний магнитопровод, каркас катушки с обмоткой, якорь с блокирующим пальцем и крышку из электроизоляционного материала с разъемом, включающим в себя выводные клеммы, где внутренний магнитопровод образован стопором, установленным своей наружной цилиндрической поверхностью во внутренней цилиндрической поверхности каркаса катушки, и фланцем, примыкающим к цилиндрической части внешнего магнитопровода и к борту крышки и расположенным смежно первому фланцу каркаса катушки, содержащему трубчатый элемент, простирающийся через выемку фланца стопора в полость между крышкой и стопором и содержащий выводы обмотки, соединенные с выводными клеммами разъема, второй фланец каркаса катушки выполнен содержащим с ним заедино втулку, внутренняя цилиндрическая поверхность которой образована в продолжение внутренней цилиндрической поверхности каркаса катушки, формируя полость, в которой
коаксиально расположены кинематически связанные друг с другом подвижный якорь и внутри него блокирующий палец с продольным и поперечным сквозными отверстиями, выходящий наружу через отверстие в резьбовом выступе торцевой части внешнего магнитопровода, причем блокирующий палец подпружинен наружу относительно стопора, решается тем, что каждый вывод обмотки катушки расположен в изоляционной оболочке, выходы клемм разъема в полость между крышкой и стопором вместе с соединенными с ними концами выводов обмотки и расположенные рядом участки изоляционных оболочек закреплены герметиком, полость трубчатого элемента с выводами в оболочке и полость между трубчатым элементом, цилиндрической частью внешнего магнитопровода, бортом крышки и выемкой фланца стопора залиты герметиком, а внутренняя поверхность каркаса катушки выполнена с конусным участком, выходящим с расширением от цилиндрической поверхности на первый фланец каркаса катушки и сопрягаемым с конусным участком на поверхности стопора, расположенным между наружной цилиндрической поверхностью стопора и его фланцем.
Цилиндрическая часть внешнего магнитопровода и его торцевая часть, как правило, соединены сваркой.
Крышка выполнена предпочтительно заедино с корпусом разъема.
На стопоре со стороны, противоположной фланцу, может быть образован наружный конус, согласованный с обращенным к нему внутренним конусом якоря.
Фланец стопора выполнен преимущественно утолщенным дискообразным, его внешний диаметр равен наружному диаметру крышки привода.
Трубчатый элемент первого фланца каркаса катушки предпочтительно выполнен состоящим из U-образного основания, расположенного на фланце и выходящего открытой стороной на его кромку, и установленного на основании гнезда овального сечения, совпадающего с основанием в части изгиба и снабженного скосом в сторону оси каркаса.
Трубчатый элемент первого фланца каркаса катушки своим свободным краем расположен, как правило, в U-образном фиксаторе на внутренней поверхности крышки привода, открытом к центру крышки.
Выводы в оболочке могут быть закреплены герметиком на внутренней поверхности крышки привода около U-образного фиксатора.
Втулка второго фланца каркаса катушки установлена преимущественно внутри торцевой части внешнего магнитопровода.
Подвижный якорь внутри и расположенный в нем блокирующий палец снаружи выполнены предпочтительно ступенчатыми, причем якорь подпружинен через свою меньшую ступень упором большей ступени блокирующего пальца относительно стопора в сторону резьбового выступа торцевой части внешнего магнитопровода.
В блокирующем пальце может быть выполнено дополнительно второе поперечное сквозное отверстие.
Конусный участок внутренней поверхности каркаса катушки предпочтительно снабжен продольными радиальными выступами, равномерно распределенными по конусной поверхности.
Выступы конусного участка внутренней поверхности каркаса катушки выполнены, как правило, увеличивающимися в радиальном направлении от меньшего основания конуса к большему основанию.
Приведенная совокупность признаков в сравнении с известным уровнем техники позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию "новизна". В то же время, заявляемое техническое решение применимо в промышленности, в частности, в автомобилестроении, поэтому оно соответствует условию "промышленная применимость".
Полезная модель поясняется следующими чертежами: на фиг.1 показан электромагнитный привод в сборе в продольном разрезе; на фиг.2 изображен поперечный разрез А-А электромагнитного привода; на фиг.3 приведен внутренний магнитопровод; на фиг.4-7 представлен каркас катушки: на фиг.4 - вид сбоку с частичным осевым разрезом, на фиг.5 - вид Б на первый фланец, на фиг.6 - вид В-В продольного разреза трубчатого элемента, на фиг.7 - вид Г-Г поперечного разреза трубчатого элемента; на фиг.8, 9 показана крышка: на фиг.8 - осевой вид на внутреннюю поверхность, на фиг.9 - продольный разрез Д-Д; на фиг.10 изображен электромагнитный привод, осевой вид на крышку с разъемом; на фиг.11 приведен разрез Е-Е на завальцованный край цилиндрической части внешнего магнитопровода.
Электромагнитный привод содержит внешний магнитопровод 1, внутренний магнитопровод 2, каркас 3 катушки с обмоткой 4, якорь 5 с блокирующим пальцем 6 и крышку 7 из электроизоляционного материала с разъемом 8, включающим в себя выводные клеммы 9, причем крышка 7 и разъем 8, как правило, выполнены заедино.
Внешний магнитопровод 1 состоит из цилиндрической части 10 и торцевой части 11 с резьбовым выступом 12, предназначенным для закрепления привода на объекте управления. Цилиндрическая часть 10 внешнего магнитопровода 1 и его торцевая часть 11 соединены преимущественно сваркой.
Внутренний магнитопровод 2 образован стопором 13, выполненным в виде единой детали, составленной из соосных участков 14, 15, 16 с конусными и цилиндрической наружными поверхностями, а также фланца 17. Стопор 13 наружной цилиндрической поверхностью участка 15 установлен во внутренней цилиндрической поверхности 18 каркаса 3 катушки, при этом фланец 17 стопора 13, примыкающий к цилиндрической части 10 внешнего магнитопровода 1 и к борту 19 крышки 7, расположен смежно первому фланцу 20 каркаса 3 катушки. Фланец 17 стопора 13 выполнен преимущественно утолщенным дискообразным, его внешний диаметр равен наружному диаметру крышки 7 привода. На поверхности стопора 13 образован конусный участок 16, расположенный между участком 15 стопора 13 с наружной цилиндрической поверхностью и его фланцем 17 и сопрягаемый с конусным участком 21 внутренней поверхности каркаса 3 катушки, выходящим с расширением от цилиндрической внутренней поверхности 18 на первый фланец 20 каркаса 3 катушки. Конусный участок 21 внутренней поверхности каркаса 3 катушки может быть снабжен продольными радиальными выступами 22. Выступы 22 конусного участка 21 внутренней поверхности каркаса 3 катушки, как правило, выполнены увеличивающимися в радиальном направлении от меньшего основания конуса к большему основанию и равномерно распределены по конусной поверхности участка 21.
Первый фланец 20 каркаса 3 катушки содержит трубчатый элемент 23, простирающийся через выемку 24 фланца 17 стопора 13 в полость между крышкой 7 и стопором 13 и содержащий выводы 25 обмотки 4, соединенные с
выводными клеммами 9 разъема 8. Трубчатый элемент 23 первого фланца 20 каркаса 3 катушки предпочтительно выполнен состоящим из U-образного основания 26, расположенного на фланце 20 и выходящего открытой стороной на его кромку, и установленного на основании 26 гнезда 27 овального сечения, совпадающего с основанием 26 в части изгиба и снабженного скосом 28 в сторону оси каркаса 3. Трубчатый элемент 23 своим свободным краем 29 расположен в U-образном фиксаторе 30, образованном на внутренней поверхности крышки 7 привода и открытом к центру крышки 7.
Каждый вывод 25 обмотки 4 катушки расположен в изоляционной оболочке 31, выходы клемм 9 разъема 8 в полость между крышкой 7 и стопором 13 вместе с соединенными с ними концами выводов 25 обмотки 4 и расположенные рядом участки изоляционных оболочек 31 закреплены герметиком 32, например, герметиком-прокладкой ТУ 2384-031-05666764. Полость трубчатого элемента 23 с выводами 25 в оболочке 31 и полость между трубчатым элементом 23, цилиндрической частью 10 внешнего магнитопровода 1, бортом 19 крышки 7 и выемкой 24 фланца 17 стопора 13 также залиты герметиком 32. Выводы 25 в оболочке 31 также могут быть закреплены герметиком 32 на внутренней поверхности крышки 7 привода около U-образного фиксатора 30.
Второй фланец 33 каркаса 3 катушки содержит выполненную с ним заедино втулку 34, внутренняя цилиндрическая поверхность 35 которой образована в продолжение внутренней цилиндрической поверхности 18 каркаса 3 катушки. Втулка 34 второго фланца 33 каркаса 3 катушки установлена, как правило, внутри торцевой части 11 внешнего магнитопровода 1. Внутренние поверхности 35, 18 втулки 34 и каркаса 3 катушки формирует полость, в которой коаксиально расположены кинематически связанные друг с другом подвижный якорь 5 и внутри него блокирующий палец 6. Блокирующий палец 6, выходящий наружу своим штоком 36 через отверстие 37 в резьбовом выступе 12 торцевой части 11 внешнего магнитопровода 1, снабжен продольным и поперечным сквозными отверстиями 38, 39 для выравнивания давления внутри и вне электропривода. Кроме того, учитывая различные размеры поперечных сечений канала, в котором перемещается блокирующий палец 6, и возможность частичного перекрывания поперечного отверстия 39 на зауженном участке
канала, в пальце 6 может быть выполнено дополнительно второе поперечное сквозное отверстие 40, пространственно разнесенное с первым поперечным сквозным отверстием 39. Блокирующий палец 6 подпружинен наружу относительно стопора 13, предпочтительно снабженного со стороны якоря 5 наружным конусом 14, согласованным с внутренним конусом 41 якоря 5. Внутренняя поверхность подвижного якоря 5 и внешняя поверхность расположенного в якоре 5 блокирующего пальца 6 выполнены ступенчатыми, причем якорь 5 подпружинен через свою меньшую ступень 42 упором большей ступени 43 блокирующего пальца 6 относительно стопора 13 в сторону резьбового выступа 12 торцевой части 11 внешнего магнитопровода 1.
При сборке привода одной из операций является установка внутреннего магнитопровода 2 - стопора 13 - в каркас 3 катушки. Поскольку установка стопора 13 осуществляется через конусный участок 21 внутренней поверхности каркаса 3 катушки, то данная операция не столь критична к соблюдению соосности собираемых элементов, что снижает возможность появления дефектов катушки с обмоткой 4 и повышает надежность привода в целом. Узел, содержащий каркас 3 катушки с обмоткой 4, якорь 5 с блокирующим пальцем 6, стопор 13 и крышку 7, устанавливают в полость внешнего магнитопровода 1 и завальцовывают по краю 44 цилиндрической части 10 внешнего магнитопровода 1 на краевую внешнюю поверхность крышки 7. Внешний край крышки 7 снабжен по крайней мере одной выемкой 45, в которую вогнут участок завальцованного края 44 цилиндрической части 10 внешнего магнитопровода 1 для предотвращения проворачивания указанного узла во внешнем магнитопроводе 1.
В исходном состоянии блокирующий палец 6 под воздействием пружины 46 относительно стопора 13 находится в крайнем положении, его шток 36 максимально выдвинут из резьбового выступа 12 торцевой части 11 внешнего магнитопровода 1. При этом подвижный якорь 5 подпружинен через свою внутреннюю меньшую ступень 42 упором внешней большей ступени 43 блокирующего пальца 6 в сторону резьбового выступа 12 торцевой части 11 внешнего магнитопровода 1 до прилегания торца якоря 5 к внутреннему буртику 47 втулки 34 второго фланца 33 каркаса 3 катушки. Внутренняя полость объекта управления, например, коробки переключения передач транспортного
средства, сообщается с внутренней полостью электромагнита привода через продольное и поперечные сквозные отверстия 38, 39, 40 блокирующего пальца 6. Как следствие, во внутренней полости электромагнита присутствует масло коробки передач с включением частиц металла, возникающих при работе шестерен. При включении электромагнита якорь 5 под действием электромагнитного усилия, создаваемого обмоткой 4 катушки, перемещается в сторону стопора 13 вместе с блокирующим пальцем 6, шток 36 которого утапливается внутрь электромагнита. Находящееся в полости электромагнита масло с включениями металла испытывает кратковременное давление со стороны якоря 5 и может проникнуть через зазор между стопором 13 и каркасом 3 катушки в полость между стопором 13 и крышкой 7. Однако, поскольку места выходов выводов 25 обмотки 4 и соединения обмотки 4 с выводными клеммами 9 залиты герметиком 32, наличие масла в этой полости не оказывает влияния на работоспособность электромагнитного привода, что повышает его надежность.
Таким образом, в результате реализации описанных выше конструктивных решений получен более надежный электромагнитный привод.