ЭЛЕКТРОМАГНИТ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к электротехнике, а именно к электромагнитам, применяемым для управления гидравлическими или пневматическими механизмами (золотниками, распределителями, гидропанелями), фрикционными и кулачковыми муфтами, а также в схемах механического торможения электродвигателей и в металлорежущих и деревообрабатывающих станках.
Уровень техники
Известна полезная модель RU 62286, опубл. 27.03.2007 [1] - электромагнит, содержащий расположенные соосно корпус, кожух, катушку, якорь, упор, вкладыш, крышку, закрепленную вальцовкой кожуха, и вилку соединителя, в котором кожух выполнен составным, состоящим из двух, расположенных друг над другом частей, при этом нижняя часть кожуха выполнена из магнитопроводящего материала, а верхняя часть кожуха выполнена из нержавеющей пластичной стали, обе части кожуха соединены друг с другом при помощи сварки, причем крышка электромагнита выполнена из нержавеющей стали и имеет полый цилиндрический выступ, запрессованный с натягом в верхнюю часть кожуха, кроме того, электромагнит снабжен штифтами, а в крышке и в верхней части кожуха соосно выполнены четыре отверстия, равномерно расположенные по окружности кожуха под углом 90° к оси электромагнита, в которые запрессованы штифты.
Недостатком данной конструкции является ее сложность, высокая трудоемкость изготовления и сборки, требующая использования металлообрабатывающего и сварочного оборудования, и материалоемкость.
Известно изобретение по патенту RU 2293389, опубл. 10.02.2007 [2]: электромагнит, содержащий параллельно установленные на основании сердечники с обмотками и полюсными наконечниками L-образной формы, отделенными немагнитным зазором друг от друга, а также симметричный поворотный якорь, в котором сердечники с обмотками и полюсными наконечниками L-образной формы объединены в модули, представляющие собой несколько сердечников с обмотками и наконечниками, параллельно установленных на основании друг под другом, причем в каждом модуле обмотки сердечников соединены с возможностью суммирования магнитных потоков, создаваемых ими в сердечниках, а часть каждого из полюсных наконечников расположена в промежутке между двумя соседними параллельно установленными модулями параллельно оси сердечника с возможностью взаимодействия с частью установленного также между модулями симметричного поворотного якоря, находящейся по одну сторону от оси симметричного поворотного якоря, перпендикулярной оси сердечников, при этом части полюсных наконечников сердечников двух соседних модулей, расположенные между двумя модулями, направлены встречно друг другу, а в первом и последнем модуле сердечники магнитно соединены.
В известном устройстве [2] используются детали L-образной формы, которые могут быть изготовлены вырубкой и гибкой, что значительно уменьшает трудоемкость изготовления, упрощает конструкцию и уменьшает ее материалоемкость.
Известное устройство [2] является наиболее близким аналогом по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату.
Недостатком известной конструкции является то, что катушки возбуждения электромагнитного потока не защищены внешним корпусом или кожухом, в связи с этим они могут быть повреждены.
Раскрытие полезной модели
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в создании электромагнита простой, надежной и технологичной конструкции, обладающей низкой материалоемкостью, а также расширение арсенала технических средств указанного назначения.
Технический результат по сравнению с устройством [2] заключается в повышении надежности электромагнита и реализации задачи по расширению арсенала технических средств указанного назначения.
Указанная задача решается тем, что электромагнит, включающий неподвижное ярмо, подвижный якорь, катушку возбуждения электромагнитного потока с каркасом, выполненным из немагнитного материала с прямоугольным отверстием, две внутренние и две наружные корпусные скобы, кабельный ввод, выполненный в виде втулки с внутренней резьбой и наружными прямоугольными пазами, установленной этими пазами в прямоугольном пазу отогнутого конца наружной корпусной скобы, при этом между якорем и каркасом катушки образован зазор, неподвижное ярмо имеет П-образную форму с загнутыми внутрь концами в форме призматических выступов, на которых с внутренней стороны напротив друг друга закреплены две выполненные из немагнитного материала пластины с заплечиками, расположенными с зазором над верхней наружной поверхностью каркаса катушки возбуждения электромагнитного потока и выступающими над поверхностями внутренних корпусных скоб, на каркасе выполнены ограничивающие поперечное смещение катушки относительно поверхностей пластин и якоря два противоположно расположенных выступа, на одном из которых выполнены два гнезда для крепления двух выводов проводников катушки и внешних проводников и два боковых уступа с внутренней части выступа, ограничивающие перемещение каркаса катушки в процессе ее установки во внутреннюю полость ярма, на нижней наружной поверхности каркаса катушки выполнены два прерывистых продольных выступа, а на нижней внутренней поверхности ярма выполнены соответствующие канавки для размещения этих выступов, внутренние корпусные скобы закреплены на ярме с использованием заклепок, которыми скреплено ярмо в пакет, наружные корпусные скобы закреплены на внутренних корпусных скобах посредством винтов, установленных в резьбовых отверстиях на отогнутых держателях отогнутых концов внутренних корпусных скоб, каркас катушки зафиксирован относительно ярма посредством проволочных пружин изгиба, установленных с передней и задней стороны ярма с опорой центральной частью на отогнутые концы внутренних корпусных скоб между выполненными на них выступами и сторонами ярма, причем концы внутренних корпусных скоб установлены в канавках, прерывающих выступы на нижней поверхности каркаса катушки, при этом зазор между концами пружин и поверхностями отогнутых концов наружных корпусных скоб выбран из условия обеспечения удержания средней части пружин между выступами на нижней поверхности отогнутых концов корпусных скоб и сторонами ярма.
Общими существенными признаками с устройством [2] является электромагнит, включающий неподвижное ярмо, подвижный якорь, катушку возбуждения электромагнитного потока с каркасом, выполненным из немагнитного материала, при этом между якорем и каркасом катушки образован зазор.
Отличительными существенными признаками полезной модели являются: выполнение катушки с прямоугольным отверстием, две внутренние и две наружные корпусные скобы, кабельный ввод, выполненный в виде втулки с внутренней резьбой и наружными прямоугольными пазами, установленной этими пазами в прямоугольном пазу отогнутого конца наружной корпусной скобы, неподвижное ярмо имеет П-образную форму с загнутыми внутрь концами в форме призматических выступов, на которых с внутренней стороны напротив друг друга закреплены две выполненные из немагнитного материала пластины с заплечиками, расположенными с зазором над верхней наружной поверхностью каркаса катушки возбуждения электромагнитного потока и выступающими над поверхностями внутренних корпусных скоб, на каркасе выполнены ограничивающие поперечное смещение катушки относительно поверхностей пластин и якоря два противоположно расположенных выступа, на одном из которых выполнены два гнезда для крепления двух выводов проводников катушки и внешних проводников и два боковых уступа с внутренней части выступа, ограничивающие перемещение каркаса катушки в процессе ее установки во внутреннюю полость ярма, на нижней наружной поверхности каркаса катушки выполнены два прерывистых продольных выступа, а на нижней внутренней поверхности ярма выполнены соответствующие канавки для размещения этих выступов, внутренние корпусные скобы закреплены на ярме с использованием заклепок, которыми скреплено ярмо в пакет, наружные корпусные скобы закреплены на внутренних корпусных скобах посредством винтов, установленных в резьбовых отверстиях на отогнутых держателях отогнутых концов внутренних корпусных скоб, каркас катушки зафиксирован относительно ярма посредством проволочных пружин изгиба, установленных с передней и задней стороны ярма с опорой центральной частью на отогнутые концы внутренних корпусных скоб между выполненными на них выступами и сторонами ярма, причем концы внутренних корпусных скоб установлены в канавках, прерывающих выступы на нижней поверхности каркаса катушки, при этом зазор между концами пружин и поверхностями отогнутых концов наружных корпусных скоб выбран из условия обеспечения удержания средней части пружин между выступами на нижней поверхности отогнутых концов корпусных скоб и сторонами ярма.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 представлен вид на электромагнит спереди со снятой передней наружной корпусной скобой с поперечным сечением левой половины.
На Фиг. 2 - вид на электромагнит сверху.
На Фиг. 3 - вид на катушку возбуждения электромагнитного потока сверху (увеличено).
Осуществление полезной модели
Электромагнит содержит неподвижное ярмо 1, подвижный якорь 2, катушку 3 возбуждения электромагнитного потока и четыре внутренние и наружные корпусные скобы 4.
Неподвижное ярмо 1 выполнено из собранных в пакет пластин (листов) электротехнической стали, железоникелевых или железокобальтовых сплавов, соединенных заклепками 5 вместе с двумя внутренними корпусными скобами 4, и имеет П-образную форму с загнутыми внутрь концами 6 в форме призматических выступов 7. На концах 6 ярма 1 с внутренней стороны напротив друг друга приклеены две пластины 8, выполненные из антифрикционного немагнитного материала. Пластины 8 имеют заплечики, расположенные с небольшим зазором над верхней наружной поверхностью каркаса 9 катушки 3 и выступающие над поверхностями внутренних корпусных скоб 4. Заплечики в случае разрушения клеевого соединения препятствуют перемещению пластин 8 вверх, опираясь на внутренние поверхности отогнутых концов внутренних корпусных скоб 4, при этом перемещение пластин вниз ограничено верхней наружной поверхностью каркаса 9 катушки 3.
Каркас 9 катушки 3 также выполнен из антифрикционного и немагнитного материала. На каркасе 9 выполнены два противоположно расположенных выступа 10, ограничивающих поперечное смещение катушки 3 относительно поверхностей пластин 8 и якоря 2. На одном из выступов 10 выполнены два гнезда, предназначенных для крепления двух выводов проводников катушки 3. В гнездах установлены две пластины 11 из электропроводного материала с резьбовыми отверстиями, в которые ввинчены винты 12, предназначенные для зажима концов внешних проводников. Выступ 10 с гнездами для неподвижных выводов проводников катушки 3 имеет два боковых уступа с внутренней части выступа, ограничивающие перемещение каркаса 9 катушки 3 в процессе ее установки во внутреннюю полость ярма 1. На нижней наружной поверхности каркаса 9 катушки 3 выполнены два прерывистых продольных выступа 13. На нижней внутренней поверхности ярма выполнены соответствующие канавки для размещения выступов 13.
Якорь 2 имеет форму прямоугольного параллелепипеда, верхняя поверхность 14 которого является цилиндрической. Якорь 2 выполнен из собранных в пакет пластин (листов) из электротехнической стали, соединенных заклепками 5. Выступающий конец якоря 2 имеет сквозное отверстие 15 и прямоугольное глухое отверстие 16.
Наружные корпусные скобы 4 винтами 17 крепятся к внутренним корпусным скобам 4. Винты 17 вставляют в отверстия наружных корпусных скоб 4 и ввертывают в резьбовые отверстия на отогнутых держателях 18 отогнутых концов внутренних корпусных скоб 4.
В отогнутых концах внутренних корпусных скоб выполнены отверстия 19. Для фиксации каркаса 9 катушки 3 используют пружины 20 изгиба в виде изогнутых проволок, установленные с передней и задней стороны ярма. Центральные части пружин 20 установлены между внутренними поверхностями внутренних корпусных скоб 4 и выступами на нижних отогнутых концах внутренних корпусных скоб 4. Указанные выступы выполнены путем штамповки. Концы пружин зафиксированы в канавках, которые образованы в продольных выступах 13 на нижней поверхности каркаса 9 катушки 3 и прерывают эти продольные выступы. Зазор между концами пружин 20 и поверхностями отогнутых концов наружных корпусных скоб 4 выбран из условия обеспечения удержания средней части пружин 20 между выступами на нижней поверхности отогнутых концов корпусных скоб 4 и сторонами ярма 1. Перемещение пружин 20 влево и вправо (Фиг. 1) ограничивают отогнутые концы наружных корпусных скоб 4, в которые, в случае перемещения пружин 20, уткнутся отогнутые концы наружных корпусных скоб 4. На наружной поверхности внутренней корпусной скобы 4 установлен вывод 21 на заземление.
Подвод проводников внешней электрической цепи к выводам проводников катушки 3 осуществляется через отверстие кабельного ввода 22. Кабельный ввод 22 выполнен в виде втулки из электроизоляционного материала с резьбовым отверстием. Средний участок втулки, расположенный в прямоугольном пазу, выполненном на отогнутом конце наружной корпусной скобы 4, имеет противоположно расположенные прямоугольные пазы, донные поверхности которых расположены параллельно друг другу, и уступы, донные поверхности которых расположены перпендикулярно донным поверхностям прямоугольных пазов. Ширина прямоугольного паза в корпусной скобе 4 соответствует расстоянию между донными поверхностями прямоугольных пазов втулки, а расстояние между донными поверхностями уступов соответствует расстоянию между внутренними поверхностями центральных участков внутренней и наружной корпусных скоб в сборе. Концевой участок втулки, расположенный внутри корпусных скоб, имеет заплечики, препятствующие осевому перемещению втулки наружу. В каркасе 9 катушки 3 выполнено прямоугольное отверстие 23.
Между подвижным якорем 2 и каркасом 9 катушки 3 образован зазор.
Выступы 10 на каркасе 9 катушки 3 предназначены для центрирования каркаса 9 относительно неподвижного ярма 1. Для облегчения ввода заходного выступа 10 на нем выполнены фаски 24. На другом выступе 10 расстояние между поверхностями 25 уступа, расположенными параллельно, соответствует расстоянию между поверхностями пластин 11, при этом поверхности 26 уступов, лежащие в одной плоскости, на выступе 10 ограничивают перемещение каркаса 9 катушки 3 при сборке. Заходный выступ 10 имеет ребро 27, повышающее его жесткость и прочность.
Отверстия 18 могут использоваться для крепления электромагнита и в качестве вентиляционных отверстий.
Для крепления электромагнита снимаются наружные корпусные скобы 4, через отверстия крепится электромагнит, после чего наружные корпусные скобы 4 ставятся на место. Остальные отверстия выполняют функцию вентиляции.
Сборка электромагнита осуществляется в следующей последовательности.
Сначала в пакет соединяют неподвижное ярмо 1 и подвижный якорь 2 и скрепляют пакеты заклепками 5, причем неподвижное ярмо 1 скрепляют заклепками только в месте нахождения призматических выступов 7. Неподвижное ярмо 1 также скрепляют четырьмя заклепками по углам вместе с внутренними корпусными скобами. Изнутри устанавливают две пластины 8 до упора плечиками во внутренние поверхности внутренних корпусных скоб 4 и приклеивают пластины 8 к расположенным напротив друг друга внутренним поверхностям призматических выступов 7. Собирают катушку 3 в сборе с каркасом 9, двумя выводами проводников катушки 3, двумя пластинами 11 из электропроводного материала с резьбовыми отверстиями, в которые ввинчивают винты 12, предназначенные для зажима концов внешних проводников. Вставляют катушку 3 в сборе с каркасом 9 заходным выступом 10 вперед между поверхностями пластин 11 на уровне расположения заплечиков до упора поверхностей 26 уступов выступа 10, лежащих в одной плоскости, в заплечики пластин 8. При этом выступ 10, входит между пластинами участком с уступами и каркас 9 катушки центрируется относительно неподвижного ярма 1 боковыми поверхностями заходного выступа 10 и поверхностями 25 уступов другого выступа 10 с гнездами для выводов проводников катушки 3. Фиксируют катушку 3 проволочными пружинами 20 изгиба с двух сторон, прижимая каркас 9 катушки 3 к верхним поверхностям проема неподвижного ярма 1, расположенным со стороны призматических выступов 7. Вставляют кабельный ввод в паз отогнутого конца наружной корпусной скобы 4 и привинчивают наружные концевые скобы 4 к внутренним концевым скобам 4 винтами 17. В резьбовое отверстие, выполненное в отогнутом конце внутренней корпусной скобы 4, устанавливают токопроводящие винт и шайбы, образующими вывод 21 на заземление. Вставляют сверху якорь 2 между пластинами 8 до упора в донную поверхность неподвижного ярма 1.
Рассмотрим работу электромагнита на примере управления им фрикционной муфтой.
Электромагнит через тягу и шарниры скреплен с вилкой, от которой через гайку и пружину усилие передается на рычаг.
При прохождении электрического тока в катушке 3 электромагнита подвижный якорь 2 втягивается.
Усилие электромагнита передается через рычаги на кулачковую муфту.
Цепь включения быстрого хода от электромагнита до фрикционной муфты должна удовлетворять следующим условиям:
- общий зазор между дисками фрикционной муфты в выключенном состоянии должен быть не менее 2-3 мм;
- во включенном положении диски фрикционной муфты должны быть плотно сжаты и сердечник электромагнита полностью втянут.
Независимо от усилия, развиваемого электромагнитом, усилие на рычаге фрикционной муфты определяется степенью затяжки пружины.
В предложенной полезной модели, за исключением винтов, нет ни одной детали, для изготовления которой требуется металлорежущее оборудование. Винты используются стандартные, закупаемые. Плоские детали изготавливают вырубкой, корпусные скобы и пластины 11 - вырубкой и гибкой, проволочные пружины - рубкой из пружинной проволоки и гибкой, а резьбовые отверстия в пластинах 11 - метчиком. Каркас катушки и кабельный ввод изготавливают из пластмасс литьем в литьевой форме. Благодаря использованию листового материала для изготовления корпусных скоб уменьшается материалоемкость изделия. Надежность увеличивается за счет наличия корпуса, защищающего катушку 3.