RU2791925C1 - Single coil electromagnet - Google Patents
Single coil electromagnet Download PDFInfo
- Publication number
- RU2791925C1 RU2791925C1 RU2022115710A RU2022115710A RU2791925C1 RU 2791925 C1 RU2791925 C1 RU 2791925C1 RU 2022115710 A RU2022115710 A RU 2022115710A RU 2022115710 A RU2022115710 A RU 2022115710A RU 2791925 C1 RU2791925 C1 RU 2791925C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- movable core
- end surface
- armature
- anchor
- hollow
- Prior art date
Links
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 3
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 5
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 3
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000005032 impulse control Effects 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, в частности, к однокатушечным электромагнитам с двусторонним усилием и может быть использовано в механизмах линейного перемещения, в которых к нагрузке за время включения необходимо прилагать усилия в разных направлениях.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular, to single-coil electromagnets with double-sided force and can be used in linear movement mechanisms, in which forces must be applied to the load during switching on in different directions.
Известен электромагнит с двусторонним усилием [а.с. 337833 СССР, МКл. H 01 F 7/13. Электромагнит // Г.Е. Ануприенко. – № 1245613/24-7; заявл. 08.06.68; опубл. 05.05.72, бюлл. № 15. – 2 с.], содержащий корпус, катушку, основной якорь и дополнительный якорь в виде подвижного стопа, закрепленного на одной оси со штоком, связанным с нагрузкой, при этом между основным и дополнительным якорем и между дополнительным якорем и корпусом образованы воздушные рабочие зазоры.Known electromagnet with two-way force [and.with. 337833 USSR, MKl. H 01 F 7/13. Electromagnet // G.E. Anuprienko. – No. 1245613/24-7; dec. 06/08/68; publ. 05.05.72, bull. No. 15. - 2 p.], containing a body, a coil, a main anchor and an additional anchor in the form of a movable stop, fixed on the same axis with a rod connected to the load, while between the main and additional anchors and between the additional anchor and the body, air working gaps.
К недостаткам известного технического решения электромагнита следует отнести низкую функциональность, обусловленную тем, что направление действия силы на выходе устройства зависит от направления действия нагрузки при обесточенном электромагните, а при включенном состоянии направление действия силы на выходе устройства не мняется, что ограничивает области его применения.The disadvantages of the known technical solution of the electromagnet include low functionality, due to the fact that the direction of the force at the output of the device depends on the direction of the load when the electromagnet is de-energized, and when the state of the force is on, the direction of the force at the output of the device is not crumpled, which limits its scope.
Известен электромагнит постоянного тока [Патент РФ 2115184, МКл. H 01 F 7/16. Электромагнит постоянного тока // С.В. Карманов, В.В. Фокин. – № 97113437/09; заявл. 30.07.97; опубл. 10.07.98, бюлл. № 19. – 4 с.], содержащий магнитопроводящий корпус с фланцем, в которм установлена катушка с размещенными внутри нее двумя взаимосопрягаемыми якорями, отделенными от фланцев и катушки и снабженными по обе стороны тягами для связи с внешней нагрузкой.Known DC electromagnet [RF Patent 2115184, MCL. H 01 F 7/16. DC electromagnet // S.V. Karmanov, V.V. Fokin. – No. 97113437/09; dec. 07/30/97; publ. 10.07.98, bull. No. 19. - 4 p.], containing a magnetically conductive housing with a flange, in which a coil is installed with two mutually mating anchors placed inside it, separated from the flanges and the coil and equipped on both sides with rods for connection with an external load.
В известном техническом решении движения якорей при включении электромагнита происходит одновременно навстречу друг другу, при этом направление действия силы, приложенной к каждой из нагрузок в процессе включения, сохраняется неизменным, что также ограничивает области использования электромагнита и снижает его функциональные возможности.In the well-known technical solution, the movements of the armatures when the electromagnet is turned on occur simultaneously towards each other, while the direction of the force applied to each of the loads during the turn-on process remains unchanged, which also limits the scope of the electromagnet and reduces its functionality.
Наиболее близким по технической сущности предлагаемому изобретению является реверсивный электромагнитный привод [Патент РФ 2234789, МКл. H 02 K 33/02, H 01 F 7/06. Реверсивный электромагнитный привод с импульсным управлением // Л.С. Лобанова, Г.П. Мацупин, В.Я. Палий, В.В. Медведев – 2001132284/09; заявл. 28.11.2001; опубл. 20.08.2004, бюл. № 23. – 4 с.], содержащий катушку управления, два полых стопа, в которых размещены два подвижных сердечника, отжимаемых в свои крайние положения пружинами, якорь со штоком, связанным с нагрузкой и проходящий через отверстия в подвижных сердечниках.The closest in technical essence to the proposed invention is a reversible electromagnetic drive [RF Patent 2234789, MCL. H 02 K 33/02, H 01
Данное техническое решение принимается в качестве прототипа.This technical solution is taken as a prototype.
В известном техническом решении реверсивного электромагнитного привода направление действия силы на выходе устройства, совпадающее с направлением движения якоря, зависит от начального состояния механической системы, фиксирующей якорь в одном из двух крайних рабочих положений, что ограничивает функциональные возможности устройства, которые вызваны необходимостью в дополнительном согласовании относительно начального положения якоря в механической системе. Кроме того, изменить направление движения якоря можно только после повторной подачи импульса тока в катушку управления для приведения якоря в исходное положение.In the well-known technical solution of the reversible electromagnetic drive, the direction of the force at the output of the device, coinciding with the direction of movement of the armature, depends on the initial state of the mechanical system that fixes the armature in one of the two extreme operating positions, which limits the functionality of the device, which is caused by the need for additional coordination regarding the initial position of the armature in the mechanical system. In addition, it is possible to change the direction of movement of the armature only after re-applying a current pulse to the control coil to bring the armature to its original position.
Задачей изобретения (технического решения) является расширение функциональных возможностей путем формирования на выходе однокатушечного электромагнита двустороннего электромагнитного тягового усилия и разнонаправленного движения якоря за время включения.The objective of the invention (technical solution) is to expand the functionality by forming at the output of a single-coil electromagnet of a two-way electromagnetic traction force and multidirectional movement of the armature during the on-time.
Решение задачи достигается тем, что однокатушечный электромагнит, содержащий цилиндрический магнитопровод, катушку управления, якорь со штоком, связанным с нагрузкой, установленные с торцов магнитопровода два полых стопа с размещенным в одном из них подвижным сердечником с центральным отверстием для штока, причем упомянутые якорь и подвижный сердечник отжимаются в свои крайние положения и фиксируются с помощью пружин сжатия, образуя относительно своих торцевых поверхностей воздушные зазоры, при определенных значениях которых происходит изменение направления силы, действующей на якорь, при этом подвижный сердечник выполнен с внутренней полостью и с внешним кольцевым выступом, контактирующим через образованную торцевую поверхность с торцевой поверхностью полого стопа, а шток якоря снабжен подпружиненным в направлении якоря кольцевым буртиком, установленным с возможностью осевого смещения во внутренней полости подвижного сердечника, удерживаемого в крайнем положении подпружиненным якорем, занимающим промежуточное положение и образующим между одной его торцевой поверхностью и торцевой поверхностью подвижного сердечника воздушный зазор
Применение предложенной совокупности существенных признаков позволяет получить новый технический результат: расширить функциональные возможности однокатушечного электромагнита за счет двунаправленного поступательного движения якоря за время протекания импульса тока в катушке управления.The use of the proposed set of essential features makes it possible to obtain a new technical result: to expand the functionality of a single-coil electromagnet due to the bidirectional translational movement of the armature during the flow of the current pulse in the control coil.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показан однокатушечный электромагнит в разрезе.The essence of the invention is illustrated in the drawing, which shows a single-coil electromagnet in section.
Однокатушечный электромагнит содержит неподвижную часть в виде цилиндрического магнитопровода 1 с размещенной внутри катушкой управления 2, полые стопы 3 и 4, подвижный сердечник 5 с внешним кольцевым выступом 6, якорь 7, жестко закрепленный на штоке 8, выполненным в виде цилиндра с кольцевым буртиком 9, и пружины сжатия 10 и 11.A single-coil electromagnet contains a fixed part in the form of a cylindrical magnetic circuit 1 with a
На концах цилиндрического магнитопровода 1 установлены полые стопы 3 и 4. Внутри полого стопа 3 с возможностью перемещения по скользящей посадке установлен подвижный сердечник 5, выполненный с образованной внутри полостью и внешним кольцевым выступом 6, контактирующим с торцевой поверхностью полого стопа 3. Площадь контактирующих рабочих поверхностей внешнего кольцевого выступа 6 и полого стопа 3 меньше площади рабочей поверхности подвижного сердечника 5. Якорь 7 связан с нагрузкой через шток 8, проходящий через центральные осевые отверстия внутри полого стопа 4 и подвижного сердечника 5.At the ends of the cylindrical magnetic circuit 1,
Шток 8, благодаря кольцевому буртику 9, подпружинен в направлении якоря 7 с помощью пружины сжатия 10 и установлен с возможностью осевого смещения во внутренней полости подвижного сердечника 5, удерживаемого в крайнем положении подпружиненным с помощью пружины сжатия 11 якорем 7, занимающем промежуточное положение между подвижным сердечником 5 и полым стопом 4.The
При обесточенной катушке управления 2 между торцевыми поверхностями якоря 7 и подвижного сердечника 5, якоря 7 и полого стопа 4, кольцевого выступа 6 полого сердечника 5 и полого стопа 3 образуются воздушные зазоры
Однокатушечный электромагнит работает следующим образом.Single-coil electromagnet works as follows.
При подаче импульса напряжения на катушку управления 2 протекающий по виткам катушки ток создает рабочий магнитный поток, который последовательно замыкается через воздушные зазоры
За время движения якоря 7 ток и магнитный поток вследствие переходного процесса существенно возрастают и достигают некоторого максимума. Сила электромагнитного притяжения якоря 7 и сцепленного с ним подвижного сердечника 5 в направлении полого стопа 4 становится больше силы электромагнитного притяжения, удерживающей подвижный сердечник 5 в направлении полого стопа 3. Преодолевая противодействующее усилие пружины сжатия 11 якорь 7, закрепленный с ним шток 8 и сцепленный с якорем 7 подвижный сердечник 5 ускоренно перемещаются в направлении полого стопа 4 до полной их остановки и обесточивания катушки управления 2.During the movement of the
В точке остановки воздушные зазоры
После обесточивания катушки управления 2 якорь 7 и подвижный сердечник 5 под действием сил пружин сжатия 10 и 11 возвращаются в исходное состояние.After the
Для снижения эффекта шунтирования магнитного потока шток 8 может быть выполнен из немагнитного материала.To reduce the effect of shunting the magnetic flux, the
В случае необходимости величину силы, удерживающей подвижный сердечник 5, можно изменить путем подбора площади контактирующих поверхностей кольцевого выступа 6 и полого стопа 3.If necessary, the magnitude of the force holding the
Таким образом, заявленное техническое решение позволяет осуществить разнонаправленное движение якоря, что расширяет функциональные возможности использования однокатушечного электромагнита в качестве привода механизмов с линейным перемещением, в которых к нагрузке за время включения необходимо прилагать электромагнитное усилие в разных направлениях.Thus, the claimed technical solution allows multidirectional movement of the armature, which expands the functionality of using a single-coil electromagnet as a drive for mechanisms with linear movement, in which an electromagnetic force must be applied to the load in different directions during the turn-on time.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2791925C1 true RU2791925C1 (en) | 2023-03-14 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117411267A (en) * | 2023-12-15 | 2024-01-16 | 长沙矿冶研究院有限责任公司 | Electromagnetic driving device and application thereof |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU337833A1 (en) * | Г. Е. Ануприенко | ELECTROMAGNET | ||
| RU2115184C1 (en) * | 1997-07-30 | 1998-07-10 | Сергей Викторович Карманов | Direct current electromagnet |
| RU2234789C2 (en) * | 2001-11-28 | 2004-08-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электровозостроения" | Reversible pulse-controlled electromagnetic drive |
| RU2374545C1 (en) * | 2008-10-17 | 2009-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ) | Single-reel fast-acting polarised electromagnetic drive with straight-rolling anchor |
| CN209962814U (en) * | 2019-07-22 | 2020-01-17 | 安徽省正泽传媒有限责任公司 | Single-coil self-holding electromagnet |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU337833A1 (en) * | Г. Е. Ануприенко | ELECTROMAGNET | ||
| RU2115184C1 (en) * | 1997-07-30 | 1998-07-10 | Сергей Викторович Карманов | Direct current electromagnet |
| RU2234789C2 (en) * | 2001-11-28 | 2004-08-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электровозостроения" | Reversible pulse-controlled electromagnetic drive |
| RU2374545C1 (en) * | 2008-10-17 | 2009-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ) | Single-reel fast-acting polarised electromagnetic drive with straight-rolling anchor |
| CN209962814U (en) * | 2019-07-22 | 2020-01-17 | 安徽省正泽传媒有限责任公司 | Single-coil self-holding electromagnet |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117411267A (en) * | 2023-12-15 | 2024-01-16 | 长沙矿冶研究院有限责任公司 | Electromagnetic driving device and application thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20160099123A1 (en) | Switchgear operating mechanism | |
| KR20020008021A (en) | Magnet movable electromagnetic actuator | |
| US4746886A (en) | Electromagnetic actuator | |
| US9702477B1 (en) | Power versatile and energy efficient electric coaxial valve | |
| EP0485501A4 (en) | High efficiency, flux-path-switching, electromagnetic actuator | |
| KR20090115950A (en) | Hybrid Electromagnetic Actuator | |
| CA1129470A (en) | Multi-stage solenoid actuator for extended stroke | |
| CN105579753A (en) | Valve having a linear drive for the valve piston | |
| RU2791925C1 (en) | Single coil electromagnet | |
| CN112483715B (en) | Four-coil double-armature time-sharing driven high-speed switch valve and driving method thereof | |
| US5281939A (en) | Multiple pole solenoid using simultaneously energized AC and DC coils | |
| KR100538747B1 (en) | Long Stroke Solenoid | |
| US6674352B2 (en) | Moving-coil electromagnetic actuator, particularly for a control valve, with resilient element incorporated in the coil | |
| US20220068533A1 (en) | Systems and Methods for a Self-Shorting Bi-Stable Solenoid | |
| CN112133517B (en) | Actuator with a spring | |
| RU2842738C1 (en) | Linear discrete electric drive | |
| RU121642U1 (en) | BISTABLE ELECTROMAGNET OF THE DRIVE OF THE SWITCHING DEVICE | |
| CN107524844A (en) | A kind of coil assemblies of solenoid valves structure | |
| RU2797842C1 (en) | Electromagnetic reciprocating motion motor | |
| RU62735U1 (en) | FAST POLARIZED ELECTROMAGNET WITH PRESET SPEED AT THE END OF STROKE | |
| RU2234789C2 (en) | Reversible pulse-controlled electromagnetic drive | |
| RU2742722C1 (en) | Polarized single-winding electromagnetic relay | |
| RU2791263C1 (en) | Linear discrete electric drive | |
| CN222320085U (en) | Operating mechanism suitable for vacuum circuit breaker | |
| CN113931886B (en) | Low-energy-consumption high-pollution-resistance ultra-high frequency response digital hydraulic servo control system and control method |