ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ЗАМОК
ELECTROMAGNET LOCK

Электромагнитный замок относится к области скобяных изделий, в частности к запирающим устройствам, управляемым с помощью электромагнитных средств, и может быть использован для запирания дверей различного назначения, в том числе дверей холодильников и сейфов. Известен электромагнитный замок, содержащий ригель, взаимодействующий с расположенным в корпусе замка ловителем, выполненным в виде цилиндрической втулки, соосно с которым размещен выполненный с возможностью продольного перемещения подпружиненный фиксатор, а также установленные в корпусе замка электромагнит с сердечником и шариковый стопорный механизм (RU 2298623, Е05В 47/02, 20.01.2004).
Недостатком данного устройства является повышенное потребление электроэнергии, обусловленное тем, что при запирании замка на катушку электромагнита подается напряжение, после чего электромагнит должен оставаться во включенном состоянии до момента открывания замка. Кроме того, при любом нарушении питания, например, вследствие обрыва проводов, повреждения катушки электромагнита или разряда батареи источника питания, замок автоматически открывается.
Наиболее близким по технической сущности к описываемому изобретению является электромагнитный замок, включающий ригель, взаимодействующий с расположенным в корпусе замка ловителем, выполненным в виде цилиндрической втулки, соосно с которым размещен выполненный с возможностью продольного перемещения фиксатор, а также установленный в корпусе замка электромагнит с сердечником и шариковый стопорный механизм, при этом ловитель расположен между стенкой корпуса и фиксатором и выполнен в виде втулки с фасками на концах, фиксатор выполнен в виде ступенчатого стакана, состоящего из 2-х частей - большей, контактирующей со стенками корпуса замка, и меньшей, размещенной в ловителе и выполненной с отверстиями для шариков стопорного механизма, на дне стакана с внутренней его стороны размещен постоянный магнит с возможностью взаимодействия с головкой ригеля, сердечник электромагнита выполнен неподвижным, причем усилие, создаваемое магнитным потоком электромагнита, больше усилия, создаваемого постоянным магнитом (RU 2376434, Е05В 17/20, Е05В 47/02, 08.10.2008).
Недостатком этого замка является недостаточная надежность, обусловленная возникновением его самопроизвольного отпирания вследствие возможного значительного перекоса оси ригеля по отношению к оси фиксатора, а также возможным перегревом катушки электромагнита вследствие повышенного потребления электроэнергии.
Задачей заявляемого изобретения является повышение надежности электромагнитного замка.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, достигается тем, что электромагнитный замок, включающий взаимодействующий с соосно расположенными в корпусе замка ловителем, выполненным в виде цилиндрической втулки, и фиксатором, имеющим возможность продольного перемещения и выполненным в виде ступенчатого стакана с закрепленным на его дне первым постоянным магнитом, взаимодействующим с головкой ригеля, а также установленный в корпусе замка неподвижный электромагнит с сердечником и шариковый стопорный механизм, замок дополнен вторым постоянным магнитом, закрепленным на внутреннем торце сердечника, направление магнитного потока которого совпадает с направлением магнитного потока электромагнита, компенсационным кольцом, установленным в плоскости внутреннего торца сердечника, а также магнитным шунтом и магнитопроводящей пластиной, закрепленными внутри фиксатора соответственно с передней и с задней сторон первого постоянного магнита, при этом входное отверстие ловителя выполнено соответствующим диаметру головки ригеля, а величина смещения фиксатора относительно переднего края входного отверстия ловителя равна радиусу головки ригеля.
Сущность изобретения заключается в том, что вследствие дополнения замка вторым постоянным магнитом с направлением магнитного потока, совпадающим с направлением магнитного потока электромагнита, компенсационным кольцом, а также магнитным шунтом и магнитопроводящей пластиной достигается снижение сопротивления магнитной цепи, что позволяет снизить величину тока в катушке, снизить потребляемую мощность от источника питания и, соответственно, снизить нагрев катушки, что повышает надежность работы замка, а выполнение входного отверстия ловителя соответствующим диаметру головки ригеля и выбор величины смещения фиксатора относительно переднего края входного отверстия ловителя, равной радиусу головки ригеля, позволяют исключить возможность чрезмерного перекоса оси ригеля по отношению к оси фиксатора, приводящего к самопроизвольному отпиранию замка, что также повышает надежность работы замка.
На фиг. 1 представлен продольный разрез замка в состоянии «открыт» при выведенном ригеле, а на фиг. 2 - разрез замка в состоянии «закрыт» при введенном ригеле.
Электромагнитный замок содержит цилиндрический корпус 1, в котором установлен электромагнит с катушкой 2 и сердечником 3, закрепленным в пяте 4, закрывающей замок с внешней стороны. В корпусе 1 установлен ловитель 5, связанный с корпусом 1 резьбовым соединением и выполненный в виде втулки с конической расточкой с внешней стороны, входным цилиндрическим отверстием 6 и цилиндрической рабочей полостью, которая посредством конического перехода сопрягается с цилиндрической расточкой 7. Входное отверстие 6 ловителя 5 выполнено соответствующим диаметру головки 8 ригеля 9, что, с одной стороны, не препятствует свободному проходу ригеля 9 внутрь замка, а с другой - исключает возможность чрезмерного перекоса оси ригеля 9 по отношению к оси фиксатора 10, размещенного соосно с ловителем 5 с возможностью продольного перемещения. Между корпусом 1 и ловителем 5 зажата кромка втулки 11, необходимой для центрирования замка при его установке. Фиксатор 10 выполнен в виде ступенчатого стакана, состоящего из 2-х частей: большей 12, расположенной с радиальным зазором внутри корпуса 1, и меньшей 13, расположенной внутри рабочей полости ловителя 5 и выполненной с коническими радиальными отверстиями 14 для шариков 15 стопорного механизма. Внутренняя цилиндрическая полость фиксатора 10 имеет диаметр, равный диаметру входного отверстия 6 ловителя 5. Осевая подвижность фиксатора 10 ограничена с наружной стороны ловителем 5, а с внутренней - компенсационным кольцом 16, запрессованным в корпус 1 так, что передний торец кольца 16 совпадает с передним торцом сердечника 3. Величина смещения фиксатора относительно переднего края входного отверстия ловителя равна радиусу головки 8 ригеля 9. Кольцо 16 компенсирует влияние воздушного зазора между корпусом 1 и внешней поверхностью фиксатора 10 на магнитный поток, т.к. снижает сопротивление магнитной цепи магнитного потока, проходящего через торцевую поверхность подвижного фиксатора 10, компенсационное кольцо 16 и корпус 1. В фиксатор 10 с его внутренней стороны запрессована пластина 17, на которую опираются первый постоянный магнит 18 и магнитный шунт 19, регулирующий магнитный поток первого постоянного магнита 18. Магнитный шунт 19 представляет собой стальную шайбу заданной толщины и внешним диаметром, равным диаметру первого постоянного магнита 18. Толщина пластины выбрана таким образом, чтобы магнитный поток первого постоянного магнита 18 суммировался с магнитными потоками катушки 2 и второго постоянного магнита 20, размещенного на торце сердечника 3. Второй постоянный магнит 20 ориентирован так, что направление его магнитного потока совпадает с направлением магнитного потока, создаваемого электромагнитной катушкой 2 при ее включении. Все детали магнитопроводов замка, включая ригель 9, выполнены из ферромагнитных материалов. Замок закрепляется на неподвижной части запираемого объекта (холодильника, сейфа и пр.) посредством центрирующей втулки 11 и скобы 21, связанной с сердечником 3 посредством винта 22. На подвижной части (дверь, крышка и пр.) запираемого объекта закрепляется ригель 9.
Работа замка заключается в следующем.
В представленном на фиг.1 открытом состоянии замка фиксатор 10 прижат к компенсационному кольцу 16 усилием F1 второго постоянного магнита 20, воздействующего на фиксатор 10 через пластину 17. Магнитный поток этого магнита замыкается по пути: пластина 17, фиксатор 10, кольцо 16, корпус 1, сердечник 3. При этом шарики 15 стопорного механизма находятся в зоне цилиндрической расточки 7 ловителя 5, и поэтому они могут быть свободно вытеснены за пределы внутренней полости фиксатора 10, что обеспечивает возможность ввода (вывода) в эту полость головки 8 ригеля 9.
При вводе головка 8 ригеля 9 приходит в соприкосновение с магнитным шунтом 19, через который проходит магнитный поток первого постоянного магнита 18, замыкающийся по пути: шунт 19, головка 8, фиксатор 10, пластина 17. Этот поток создает усилие F2, притягивающее фиксатор 10 к головке 8 ригеля 9. Магнитный шунт 19 ограничивает величину магнитного потока, замыкающегося через головку 8 ригеля 9, и тем самым ограничивает усилие притягивания фиксатора 10 к головке 8 ригеля 9. Усилие F2, превышающее по своей величине значение усилия F1, обеспечивает «прилипание» фиксатора 10 к ригелю 9 и при выводе последнего их совместное перемещение в положение, соответствующее закрытому состоянию замка. Таким образом, замок запирается автоматически без дополнительного внешнего воздействия. В представленном на фиг.2 закрытом состоянии замка фиксатор 10 прижат к ловителю 5 усилием, передаваемым на него ригелем 9 через шарики 15. При этом шарики 15 стопорного механизма находятся в зоне цилиндрической рабочей полости ловителя 5, и поэтому они не могут быть вытеснены за пределы внутренней цилиндрической полости фиксатора 10, что препятствует выводу головки 8 ригеля 9 из этой полости.
Для отпирания замка на электромагнитную катушку 2 подается питающее напряжение, а ригель 9 совместно с фиксатором 10 утапливается в положение «открыто». При этом воздействующее на фиксатор 10 усилие F3, создаваемое электромагнитом, магнитный поток которого замыкается по пути: сердечник 3, пластина 17, фиксатор 10, кольцо 16, корпус 1, складывается с усилием F1, создаваемым вторым постоянным магнитом 20. Параметры электромагнитной катушки 3 и постоянных магнитов 18 и 20, а также геометрические размеры магнитопроводов, в том числе толщина шунта 19, подобраны таким образом, что суммарное усилие F1+F3 оказывается больше значения усилия F2, обеспечивавшего «прилипание» фиксатора 10 к ригелю 9. В результате фиксатор 10 удерживается в положении «открыто», а ригель 9 может быть свободно выведен из внутренней полости фиксатора 10.
Таким образом, данный электромагнитный замок позволяет повысить надежность работы.