ВТЯЖНОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в качестве электромагнита ручного электроинструмента.
Известен втяжной электромагнит, который является наиболее близким к заявляемой полезной модели, содержащий катушку, кольцевой внешний магнитопровод и якорь с втулкой, причем катушка в продольном сечении имеет форму трапеции, кольцевой внешний магнитопровод выполнен в виде ярма и соосных ему двух полюсов, между которыми размещена указанная катушка, а соприкасающиеся поверхности ярма и соосных ему полюсов наделены резьбой, части полюсов, расположенные со стороны катушки, имеют форму усеченных конусов, при этом каждый из полюсов имеет осевое цилиндрическое отверстие [1]. Данный электромагнит нашел широкое применение в электромагнитных устройствах средней и большой мощности, однако технология изготовления полюсов конусной формы является сложной, что предопределяет сравнительно высокую стоимость рассматриваемого электромагнита. Кроме того, данный электромагнит быстро нагревается, поэтому имеет сравнительно небольшой рабочий период, что ограничивает его применение при перегрузках, возникающих при большом объеме работ.
Техническим результатом полезной модели является увеличение рабочего периода электромагнита за счет дополнительной вентиляции.
Поставленный технический результат достигается тем, что во втяжном электромагните, содержащим кольцевой внешний магнитопровод, катушку, направляющую втулку, якорь и полюсы, при этом катушка крепится к внутренней поверхности кольцевого внешнего магнитопровода, направляющая втулка закреплена на внутренней поверхности катушки, якорь расположен в направляющей втулке в подвешенном состоянии, а полюсы крепятся к торцам кольцевого внешнего магнитопровода, кольцевой внешний магнитопровод с полюсами снабжены вентиляционными сквозными цилиндрическими каналами, число которых пропорционально корню квадратному из отношения диаметра катушки к диаметру канала, при этом указанные каналы равномерно распределены в корпусе кольцевого внешнего магнитопровода, их оси направлены параллельно центральной оси магнитопровода и расположены на одинаковом расстоянии как от внешней, так и от внутренней поверхностей указанного магнитопровода.
На чертеже представлено поперечное сечение втяжного электромагнита.
рц
рц
рц
Втяжной электромагнит содержит кольцевой внешний магнитопровод 1 с вентиляционными сквозными цилиндрическими каналами 2, катушку 3, направляющую втулку 4, якорь 5 и полюсы (не показаны), при этом катушка 3 крепится к внутренней поверхности кольцевого внешнего магнитопровода 1, направляющая втулка 4 закреплена на внутренней поверхности катушки 3, якорь 5 расположен в направляющей втулке 4 в подвешенном состоянии, а полюсы (не показаны) крепятся к торцам (не обозначены) кольцевого внешнего магнитопровода 1. Указанные каналы 2 равномерно расположены в корпусе магнитопровода 1, их оси направлены параллельно центральной оси магнитопровода и находятся на одинаковом расстоянии как от внешней, так и от внутренней поверхностей (не обозначены) кольцевого внешнего магнитопровода 1. Катушка 3 является основным источником тепла в электромагните, поэтому при длительной работе перегрев ее неизбежен, что приводит к выходу изоляции провода из строя. Данное обстоятельство предопределяет сравнительно малый рабочий период электромагнита, увеличение которого возможно за счет использования дополнительной вентиляции, которая реализована посредством названных каналов 2. Поскольку указанные каналы 2 выполнены сквозными, то температура воздуха в них будет соответствовать температуре окружающей среды. Для определения прироста длительности рабочего цикла Δt можно использовать следующие рассуждения. Считая, что Δt тем больше, чем больше площадь поперечного сечения одного канала и чем больше число каналов, то относительный прирост δt равен:
ц
к
где n - число каналов; S - площадь поперечного сечения канала; S - площадь поперечного сечения катушки.
Указанные площади выразим через диаметры:
ц
к
где d - площадь поперечного сечения канала; D - диаметр катушки.
Подставляя (2) в равенство (1), находим
рц
Если считать, что δt=1, то находим
т.е. число указанных каналов пропорционально корню квадратному из отношения диаметра катушки к диаметру канала.
Втяжной электромагнит работает следующим образом.
При подключении катушки 3 к источнику энергии по ее виткам начинает протекать ток, под действием которого в кольцевом внешнем магнитопроводе 1 возникает основной магнитный поток. Под действием тока катушки и магнитного потока магнитопровода возникает электродинамическая сила, заставляющая якорь 5 изменять свое положение в направляющей втулке 4, совершая полезную работу. Поскольку ток катушки 3 нагревает ее, то тепло передается на внутренний диаметр кольцевого внешнего магнитопровода 1 по радиальным направлениям. Но так как на пути потока тепла размещены вентиляционные сквозные цилиндрические каналы 2, то по ним теплый воздух уходит в атмосферу, увеличивая интенсивность охлаждения электромагнита, при этом холодный воздух поступает в каналы, проходя полюсы электромагнита.
Таким образом, время непрерывной работы втяжного электромагнита увеличивается на определенную величину, что позволяет выполнить с помощью данного электромагнита заданный или требуемый объем работ.
Источники, принятые во внимание:
[1]. Броневой электромагнит для ударного инструмента. Описание полезной модели к патенту РФ №54106 от 21.11.2005. Опубл. 10.06.2006., Бюл. №16. Авторы: Кириллов Н.П. и др.