ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ЗАМОК
ELECTROMAGNETIC 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, E05B 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 и корпус, в котором размещен выполненный в виде ступенчатого стакана с возможностью продольного перемещения фиксатор с закрепленным на его дне постоянным магнитом, взаимодействующим с головкой ригеля, а также установленные в корпусе замка электромагнит с неподвижным сердечником и шариковый стопорный механизм, причем усилие, создаваемое магнитным потоком электромагнита больше усилия, создаваемого магнитным потоком постоянного магнита, (RU 2376434, E05B 17/20, E05B 47/02, 08.10.2008).
Недостатком этого замка является его низкая надежность, обусловленная возможностью самопроизвольного отпирания замка при значительном перекосе 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 ригель и корпус, в котором размещен выполненный в виде ступенчатого стакана с возможностью продольного перемещения фиксатор с закрепленным на его дне постоянным магнитом, взаимодействующим с головкой ригеля, а также установленные в корпусе замка электромагнит с неподвижным сердечником и шариковый стопорный механизм, причем усилие, создаваемое магнитным потоком электромагнита больше усилия, создаваемого магнитным потоком постоянного магнита, дополнен фиксирующей втулкой, связанной посредством резьбового соединения с корпусом, коническим магнитопроводящим кольцом, закрепленным внутри корпуса между фиксирующей втулкой и катушкой электромагнита, а также магнитным шунтом, контактирующим с постоянным магнитом по его наружной поверхности, при этом фиксирующая втулка выполнена ступенчатой с двумя внутренними цилиндрическими поверхностями разных диаметров, сопряженных между собой коническим переходом, фиксатор выполнен с наружной боковой поверхностью, включающей в себя первую цилиндрическую поверхность меньшего диаметра, сопряженную коническим переходом со второй цилиндрической поверхностью большего диаметра, а также примыкающую к последней коническую поверхность, соответствующую профилю конического магнитопроводящего кольца, внутреннее отверстие фиксатора выполнено с расточкой, глубина которой равна величине захвата головки ригеля шариками стопорного механизма, а ширина расточки равна толщине головки ригеля, при этом участок штока, примыкающий к головке ригеля, имеет кольцевую проточку дугообразного профиля, радиус которого равен или больше радиуса шариков стопорного механизма, шариковый стопорный механизм включает в себя шесть шариков, подвижно размещенных в конических отверстиях фиксатора.
Сущность изобретения заключается в том, что вследствие дополнения замка фиксирующей втулкой, выполнение ее ступенчатой с двумя внутренними цилиндрическими поверхностями разных диаметров, сопряженных между собой коническим переходом, выполнение фиксатора с наружной боковой поверхностью, включающей в себя две цилиндрические поверхности разных диаметров, сопряженных между собой коническим переходом, и с внутренним отверстием, выполненным с расточкой, глубина которой равна величине захвата головки ригеля шариками стопорного механизма, а ширина расточки равна толщине головки ригеля, а также выполнение участка штока, примыкающего к головке ригеля с кольцевой проточкой дугообразного профиля с радиусом равным или большим радиуса шариков стопорного механизма позволяют исключить возможность самопроизвольного отпирания замка при чрезмерном перекосе оси ригеля по отношению к оси фиксатора, что приводит к повышению надежности работы замка. Дополнение замка магнитным шунтом, контактирующим с постоянным магнитом по его наружной поверхности и коническим магнитопроводящим кольцом, закрепленным внутри корпуса между фиксирующей втулкой и катушкой электромагнита, позволяют уменьшить необходимое для отпирания замка потребление электроэнергии и соответствующий нагрев катушки электромагнита, что также повышает надежность работы замка.
На фиг.1 приведен разрез электромагнитного замка в положении "закрыт", на фиг.2 - то же в положении "открыт", на фиг.3 - то же в случае перекоса ригеля.
Электромагнитный замок содержит цилиндрический корпус 1, в который запрессована пята 2, со стальным неподвижным сердечником 3. На сердечнике 3 установлена катушка 4 электромагнита. Последняя зафиксирована коническим магнитопроводящим кольцом 5, закрепленным в корпусе 1. С передней стороны корпуса 1 установлена фиксирующая втулка 6, связанная с корпусом 1 резьбовым соединением 7. Между корпусом 1 и фиксирующей втулкой 6 зажато кольцо 8. Вместо него может быть установлен фланец, форма и размеры которого зависят от конструкции дверок запираемого объекта. Фиксирующая втулка 6 выполнена ступенчатой с двумя внутренними цилиндрическими поверхностями разных диаметров - первой 9 меньшего диаметра и второй 10 большего диаметра, сопряженных между собой коническим переходом 11. Внутри фиксирующей втулки 6 подвижно установлен фиксатор 12, в шести конусных отверстиях 13 которого размещены шарики 14 стопорного механизма. Фиксатор 12 выполнен в виде ступенчатого стакана, наружная боковая поверхность которого включает в себя первую цилиндрическую поверхность 15 меньшего диаметра, сопряженную коническим переходом 16 со второй цилиндрической поверхностью 17 большего диаметра, а также примыкающую к последней коническую поверхность 18, соответствующую профилю конического магнитопроводящего кольца 5. На днище 19 фиксатора 12 закреплен постоянный магнит 20, к которому примыкает магнитный шунт 21, представляющий собой стальную шайбу заданной толщины и с внешним диаметром, равным диаметру магнита 20. Задняя торцевая поверхность 22 фиксатора 12 взаимодействует с передним торцом сердечника 3. Внутреннее отверстие фиксатора 12 выполнено с расточкой 23, глубина которой равна величине захвата головки 24 ригеля шариками 14 стопорного механизма, а ширина расточки 23 равна толщине головки 24 ригеля. Помимо головки 24, выполненной скругленной, ригель включает в себя шток 25. Участок штока 25 ригеля, примыкающий к головке 24, имеет кольцевую проточку 26 дугообразного профиля, радиус которого равен или больше радиуса шариков 14, стопорного механизма. Диаметр внутреннего отверстия фиксатора 12 незначительно больше наружного диаметра головки 24 ригеля. Диаметр первой наружной цилиндрической поверхности 15, фиксатора 12 меньше диаметра первой внутренней цилиндрической поверхности 9, фиксирующей втулки 6.
Электромагнитный замок работает следующим образом. В показанном на фиг.1 закрытом состоянии замка катушка 4 электромагнита обесточена. Ригель находится внутри фиксатора 12 и не может быть оттуда выведен благодаря действию стопорного механизма, шарики 14 которого удерживаются первой цилиндрической поверхностью 9 отверстия фиксирующей втулки 6 в положении фиксации. Под действием усилия, передаваемого головкой 24 через шарики 14 на фиксатор 12, последний прижимается к фиксирующей втулке 6, закрепленной в корпусе 1 замка. При утапливании ригеля внутрь замка головка 24 через магнитный шунт 21 приходит во взаимодействие с постоянным магнитом 20 и смещает фиксатор 12 назад до соприкосновения задней торцевой поверхности 22 фиксатора 12 с передним торцом сердечника 3. При этом шарики 14 стопорного механизма попадают в зону второй цилиндрической поверхности 17 фиксирующей втулки 6, соответствующую положению расфиксации. Однако при попытке вывести ригель из замка, головка 24 благодаря действию постоянного магнита 20 увлекает за собой фиксатор 12 вперед и вновь устанавливает его в положение фиксации, показанное на фиг.1. При перемещении фиксатора 12 внутри фиксирующей втулки 6 шарики 14 накатываются на плавный конический переход 11 втулки 6 и перемещаются внутрь фиксатора 12, фиксируя при этом головку 24 ригеля. Подбором материала и толщины шунта 21 можно оптимально минимизировать усилие притяжения фиксатора 12 к головке 24 ригеля, поскольку, благодаря наличию шунта 21, часть магнитного потока, создаваемого постоянным магнитом 20, замыкается, минуя головку 24. Увеличение количества шариков стопорного механизма до шести позволяет повысить надежность захвата ригеля при запирании замка. При перекосе оси ригеля по отношению к оси фиксатора 12, ригель поворачивается внутри расточки 23 и цепляется головкой 24 за край расточки 23 как показано на фиг.3. При попытке открыть замок ригель, цепляясь за край расточки, сдвигает фиксатор 12 вперед в положение, соответствующее состоянию фиксации и показанное на фиг.1. При этом некоторые шарики 14 попадают в зону кольцевой проточки 26, предусмотренной на штоке 25, и фиксация головки 24 ригеля сохраняется. Таким образом, исключается самопроизвольное отпирание замка при перекосе ригеля.
Для отпирания замка на катушку 4 электромагнита подается питающее напряжение. Основная часть магнитного потока, создаваемого катушкой 4, замыкается через корпус 1, фиксирующую втулку 6 и коническое магнитопроводящее кольцо 5, воздушные промежутки между этими деталями и фиксатором 12, непосредственно фиксатор 12, воздушный промежуток между задней торцевой поверхностью 22, фиксатора 12 и передним торцом сердечника 3, непосредственно сердечник 3, и пяту 2,. Наличие конического кольца 5, взаимодействующего с конической поверхностью 18, фиксатора 12, позволяет уменьшить магнитное сопротивление потока электромагнита и, благодаря этому увеличить усилие притяжения фиксатора 12 к сердечнику 3, что, в свою очередь, позволяет уменьшить количество электроэнергии, необходимой для отпирания замка. При отсутствии механического противодействия со стороны ригеля фиксатор 12 под воздействием усилия, создаваемого упомянутым выше магнитным потоком, притягивается к сердечнику 3 и устанавливается в положение, показанное на фиг.2 и соответствующее состоянию расфиксации. При этом шарики 14 перемещаются вместе с фиксатором 12, смещаются из зоны первой цилиндрической поверхности 9 втулки 6 в зону второй цилиндрической поверхности 10 и ригель расфиксируется. Коническая поверхность 18 фиксатора 12 касается внутренней поверхности конического магнитопроводящего кольца 5. При этом при перемещении к сердечнику 4 фиксатор 12 самоценрируется. Таким образом, перекос ригеля не будет мешать нормальному отпиранию замка. Поскольку усилие, создаваемое магнитным потоком электромагнита больше усилия, создаваемого магнитным потоком постоянного магнита 20, ригель теперь может быть свободно выведен за пределы фиксатора 12. При этом шарики 14, стопорного механизма под воздействием головки 24, ригеля вытесняются за пределы внутреннего отверстия фиксатора 12. Благодаря оптимальной минимизации усилия притяжения фиксатора 12 к головке 24 ригеля, обеспечиваемой подбором материала и толщины шунта 21, усилие, создаваемое электромагнитом с целью отпирания замка, может быть небольшим, что также позволяет уменьшить потребляемую энергию и нагрев катушки.
Таким образом, предлагаемое устройство замка позволяет исключить возможность самопроизвольного отпирания замка при чрезмерном перекосе оси ригеля по отношению к оси фиксатора, повысить надежность захвата ригеля при запирании замка и увеличить усилие притяжения фиксатора к сердечнику электромагнита при отпирании замка, уменьшить необходимое для отпирания замка потребление электроэнергии и соответствующий нагрев катушки электромагнита, что в целом повышает надежность работы замка. Кроме этого, предлагаемая конструкция позволяет исключить отдельный ловитель, что привело к сокращению габаритных размеров замка, позволило снизить металлоемкость и общий вес замка.