ПОЛЯРИЗОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТ
POLARISED ELECTROMAGNET

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим аппаратам, и может быть использовано при конструировании поляризованных реле, контакторов, дистанционных переключателей, разнообразных устройств автоматики.
Известны поляризованные электромагниты, в которых при отсутствии тока в обмотке на якорь действуют две противоположно направленные силы, создаваемые разветвленным потоком постоянного магнита. Когда в обмотке протекает ток, в магнитной системе возникает рабочий поток, проходящий последовательно через рабочие зазоры. При этом при соответствующей полярности подаваемого на обмотку напряжения в одних рабочих зазорах эти потоки складываются, а в других вычитаются. При определенном значении тока происходит перебрасывание якоря в другое положение (1. Ройзен В.З. Электромагнитные малогабаритные реле. 2. Гордон А.В., Сливанская А.Г. Поляризованные электромагниты. - М.: Энергия 1964. 3. Ройзен В.З. Малогабаритные поляризованные реле и дистанционные переключатели - М.: Энергия 1969).
Известен поляризованный электромагнит (патент SU №1784104 от 23.12.1992 г.), в котором содержится магнитопровод в виде двух параллельных друг другу стержней с полюсными наконечниками и обмотками, якорь поворотного типа, установленный на оси и выполненный из двух частей, расположенных на концах несущей детали, постоянные магниты, расположенные между полюсными наконечниками.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является поляризованный электромагнит по заявке RU №93001323/07 от 01.11.1993, содержащий магнитопровод, состоящий из двух параллельных стержней с полюсными наконечниками и обмотками, расположенными на стержнях, якорь поворотного типа, состоящий из двух частей, установленных в несущих деталях с возможностью взаимодействия с полюсными наконечниками, кроме того, электромагнит содержит постоянные магниты, размещенные между полюсными наконечниками и имеющие направление осей намагниченности от одного стержня магнитопровода к другому, причем части якоря имеют самостоятельные оси и шарнирно связаны с несущей деталью.
Оба указанных выше решения имеют следующие недостатки:
а) отсутствует возможность изменения хода якоря в процессе регулирования, приемлемая для производства;
б) отсутствует возможность дополнительного регулирования прилегания якоря к сердечникам в случае необходимости изменения хода якоря, а также возможность устранения люфта якоря на оси, образующегося по причине производственных допусков. В случае наличия люфта даже в одном из отверстий появляется дребезг якоря и, как следствие, уменьшение ударовиброустойчивости, зависание якоря, колебание напряжения срабатывания.
Техническим результатом изобретения является увеличение ударовиброустойчивости, возможность получения стабильного напряжения срабатывания путем создания возможности регулирования хода якоря и прилегания якорей к сердечникам в процессе регулирования параметров изделия.
Этот технический результат достигается тем, что в поляризованном электромагните, содержащем магнитопровод, выполненный в виде двух стержней, параллельных друг другу, на которых размещены обмотки и полюсные наконечники, между которыми размещены постоянные магниты с направлением осей намагниченности от одного стержня к другому, а также два якоря поворотного типа, установленные в несущей детали, в соответствии с изобретением, полюсные наконечники установлены с возможностью попарного совместного перемещения вдоль каждого из двух стержней, а якоря поворотного типа состоят из основания, шарнирно установленного в отверстиях несущей детали, закрепленной на полюсном наконечнике и шихтованной из пластин части, причем каждая из пластин установлена с возможностью продольного перемещения.
Существенными признаками, достаточными для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата, является следующее:
а) сердечники - магнитопроводы с катушками имеют полюсные наконечники, пара которых с магнитом между ними составляют монолитный узел - полюс, якорь содержит шихтованную из пластин рабочую часть, пластины установлены с возможностью перемещения и прикреплены с помощью винтов;
б) наконечники в составе полюса, каждый из которых имеет паз (для передвижения на плоском сердечнике) или круглое отверстие (в случае, когда сердечник для катушки круглый), могут свободно перемещаться на сердечниках - магнитопроводах и фиксироваться в нужном месте для определенного хода якоря с помощью винтов.
На чертежах представлен заявляемый поляризованный электромагнит:
- на фиг.1 - полюсные наконечники, выполненные с пазами для плоских сердечников и с постоянным магнитом между ними, расположенным на общей магнитонепроводящей скобе;
- на фиг.2 - электромагнит в сборе с якорями, прикрепленными к траверсе, и сердечниками;
- на фиг.3 - электромагнит в сборе с якорем и сердечниками, рабочая часть якоря выполнена шихтованной из тонких пластин с возможностью перемещения и фиксирования их с помощью винтов;
- на фиг.4 - схема работы электромагнита с двумя полюсами с якорями и соединяющей их траверсой.
Поляризованный электромагнит (фиг.1, 2, 3, 4) содержит магнитопровод, выполненный из двух стержней 1 и 1', на концах которых установлены по паре наконечников 2 и 2', параллельных друг другу; обмотки 3 и 3', расположенные на стержнях 1 и 1'; постоянные магниты 4 и 4', размещенные между полюсными наконечниками и имеющие направление осей намагничивания от одного стержня к другому; два якоря 5 и 5' поворотного типа, расположенные напротив соответствующих пар полюсных наконечников и имеющие рабочие органы: пластины 6 и 6', прикрепленные с возможностью продольного перемещения в горизонтальном направлении; несущие детали 7 и 7', на которых установлены полюсные наконечники со стержнями 1 и 1' в пазах наконечников (или в круглых отверстиях). На осях 8 и 8', установленных в отверстиях скобы 7, установлены якоря 5 и 5', прикрепленные в нижней части к траверсе 9.
Заявляемый поляризованный электромагнит работает следующим образом.
В начальном положении один из якорей и контакты реле разомкнуты. Основной поток обоих магнитов замыкается через другой замкнутый к сердечникам якорь.
р
п
р
При подаче питания на обмотки 3 и 3' возбуждаемый ими рабочий поток Ф последовательно замыкается через оба якоря 5 и 5'. При этом поток Ф постоянных магнитов 4 и 4' и рабочий поток Ф обмоток 3 и 3' в зазоре а и а' складываются, а в зазоре б и б' вычитаются. Это приводит к перебрасыванию якорей 5 и 5' в новое устойчивое положение.
п
При обесточивании обмоток 3 и 3' якорь 5 разомкнут, а якорь 5' замкнут и удерживается потоком Ф постоянных магнитов 4.
При подаче питания обратной полярности на обмотки 3 и 3' происходит возврат обоих якорей в исходное состояние.
В заявляемом изобретении в процессе сборки устройства установка хода якоря, зазоров и давлений контактов, тягового усилия, зависящего от прилегания рабочей поверхности якоря к рабочей поверхности магнитопровода (полюсного наконечника) производится с помощью установки полюсных наконечников путем перемещения их вдоль стержней и фиксации на них винтами 10 и 10'.
При этом также устанавливается прилегание шихтованных пластин 6 и 6' якорей к рабочим поверхностям 11 и 11', устанавливается единственный раз в процессе сборки отдельно собирающегося узла полюса. Перемещением каждой пластины 6 и 6' устанавливают якоря 5 и 5' с возможно большим прилеганием и без люфта, предварительно приведя в соприкосновение рабочей поверхности якорей с рабочими поверхностями наконечников 11 и 11'. При этом учитывается технологический допуск расстояний от осей вращения 8 и 8' до рабочих поверхностей полюсных наконечников 11 и 11'. В случае отсутствия шихтованных пластин (например, как изображена одна пластина 6 на рис.2) рабочие поверхности в силу указанных причин не могут прилегать, как требуется, поэтому в больших пределах меняются тяговые усилия якорей (могут отличаться на правом и левом якорях в два раза) и в связи с этим напряжения срабатывания не одинаковы. Это отрицательно сказывается на стабильности работы устройства. В связи с этим стабильных параметров работы устройства добиться невозможно.
Кроме того, в процессе регулирования возможно изменение хода якоря путем освобождения винтов 10 и 10' и перемещения полюсных наконечников на стержнях. При перемещении полюсов от центра ход якорей увеличивается, при перемещении к центру - ход уменьшается.
В случае установки на якоре одной цельной пластины 6 и 6' (см. фиг.2) уменьшение или увеличение хода якоря путем перемещения несущих скоб 7 и 7' на стержнях или перемещение цельных пластин 6 и 6' на якоре меняет расстояние от центра вращения осей 8 и 8' до прилегающих точек рабочих поверхностей якоря и сердечника. Прилегания в достаточной мере не наблюдается. Оно возможно только при другой конфигурации детали 6, изготовленной только для этого хода. Такое изделие не регулируется. Оно рассчитано на единственный возможный ход якоря. Но даже в этом случае регулируется на этом ходу недостаточно хорошо, так как достижение необходимых допусков геометрических размеров требует специального оборудования, позволяющего добиться высокой точности изготовления.