Вантажопідйомний електромагніт

1. Вантажопідйомний електромагніт, що містить магнітопровід з основою, внутрішнім і зовнішнім полюсами, котушк у керування, захисну шайбу і ізоляційну заливальну масу, в якому внутрішній полюс виконаний із сходиною, що розширює його до основи, а котушка керування має відповідне східчасте звуження з боку внутрішнього полюса, який відрізняється тим, що котушка керування виконана з двох або трьох послідовно з’єднаних частин, перша з яких виконана з мідного дроту і розташована уздовж внутрішнього полюса магнітопроводу між його сходиною і захисною шайбою, а друга - виконана з алюмінієвого дроту з перерізом, що перевищує переріз дроту першої. 2. Вантажопідйомний електромагніт за п. 1, який відрізняє ться тим, що третя частина котушки керування виконана з мідного дроту і розташована уздовж зовнішнього полюса магнігопроводу. Винахід відноситься до електротехніки, а саме до вантажопідйомних електромагнітів, і може бути використаний при виробництві пристроїв для захоплення і утримування феромагнітних матеріалів при навантажувально-розвантажувальних роботах. Відомим є вантажопідйомний електромагніт М62, (Ю.З. Южный. Грузоподьемньїе злектромагнитьі и их ремонт. -М.: Знергия, 1974. с.39-41), що містить магнітопровід з основою, внутрішнім і зовнішнім полюсами, захисну шайбу, заливальну масу і виконану з ізольованого дроту котушку керування. Магнітний потік внутрішнього полюса сконцентрований на його невеликій площі. Це забезпечує високу вантажопідйомність електромагніту «для кулі», тобто для масивного предмету, що не має розвинутих плоских поверхонь, і дотичного з електромагнітом в одній точці або по невеликій поверхні, а саме в зоні найбільшої концентрації магнітного потоку. Однак, на решті частини площі електромагніту магнітний потік значно слабше, тому вантажопідйомність для сипких вантажів (скрап, стружка) порівняно низька. Невисокою є і його вантажопідйомність для плити. Також є відомим вантажопідйомний електромагніт (патент Російської Федерації №2159209, МКВ:В66С 1/06, пріоритет від 04.08.1999р.), що містить магнітопровід з основою, внутрішнім і зовнішнім полюсами, котушку керування, захисну шайбу і заливальну масу, в якому внутрішній полюс виконаний з конічним розширенням до основи магнітопровода, а котушка керування мас відповідне конічне звуження з боку внутрішнього полюса. При взаємодії з сипким вантажем частина магнітного потоку замикається через вантаж, проходячи через бічну конічну поверхню внутрішнього полюса, що рівноцінно збільшенню площі внутрішнього полюса і дозволяє відносно збільшити вантажопідйомність для сипких вантажів. Котушка керування електромагніту виготовляється шляхом намотування з ізольованого дроту прямокутного перерізу на спеціальний технологічний сердечник, з наступним просочуванням і сушкою. Необхідність виконання конічної внутрішньої поверхні котушки керування суттєво ускладнює виготовлення такого електромагніту. Крім того, зменшення числа витків котушки поблизу внутрішнього полюса приводить до зниження вантажопідйомності для плити і, найбільшою мірою, для кулі. (19) UA (11) 84953 (13) C2 (21) a200701602 (22) 15.02.2007 (24) 10.12.2008 (31) 2006115129 (32) 02.05.2006 (33) RU (46) 10.12.2008, Бюл.№ 23, 2008 р. (72) ТРЄГУБОВ ДМІТРІЙ АН АТОЛЬЄВІЧ (73) ОБЩЄСТВО С ОГРАНІЧЄННОЙ ОТВЄТСТВЄННОСТЬЮ "КІРОВСКІЙ ЗАВОД ЕЛЄКТРОМАГНІТОВ "ДІМАЛ" (56) RU 42815 U1, 20.12.2004 RU 2159209 C1, 20.11.2000 RU 14206 U1, 10.07.2000 SU 1209561 A, 07.02.1986 GB 1164081 A, 10.09.1969 DE 2034817, 03.02.1972 3 84953 Найближчим аналогом є вантажопідйомний електромагніт за патентом Російської Федерації №42815, МКВ: В66С 1/06, пріоритет від 07.09.2004р., що містить магнітопровід з основою, внутрішнім і зовнішнім полюсами, котушк у керування, захисну шайбу і ізоляційну заливальну масу, в якому внутрішній полюс виконаний таким, що східчасто розширюється до основи, а котушка має відповідне звуження з боку вн утрішнього полюса. Таке виконання спрощує те хнологію виготовлення електромагніту. Частина магнітного потоку замикається через вантаж, проходячи через прямокутну сходину вн утрішнього полюса, що рівноцінно збільшенню площі внутрішнього полюса і збільшує вантажопідйомність для сипких вантажів. Однак, зменшення числа витків котушки поблизу внутрішнього полюса знижує вантажопідйомність електромагніту як для плити, так і для кулі. В основу винаходу поставлена задача удосконалення вантажопідйомного електромагніту шляхом вибору матеріалу, виконання і розташування конструктивних елементів з тим, щоб забезпечити підвищення вантажопідйомності пристрою протягом тривалої безперервної роботи для будь-яких типів вантажів за рахунок зниження нагрівання котушки керування і перерозподілення магнітних потоків. Поставлена задача вирішується тим, що у вантажопідйомному електромагніті, що містить магнітопровід з основою, внутрішнім й зовнішнім полюсами, котушку керування, захисну шайбу и ізоляційну заливальну масу, в якому внутрішній полюс виконаний із сходиною, що розширює його до основи, а котушка керування має відповідне східчасте звуження з боку внутрішнього полюса, відповідно до винаходу, котушка керування виконана з двох або трьох послідовно з’єднаних частин, перша з яких виконана з мідного дроту і розташована уздовж внутрішнього полюса магнітопроводу між його сходиною і захисною шайбою, а друга виконана з алюмінієвого дроту з перерізом, що перевищує переріз дроту першої. Перераховані ознаки є суттєвими ознаками винаходу і забезпечують досягнення технічного результату - підвищення вантажопідйомності пристрою протягом тривалої безперервної роботи для будь-яких типів вантажів за рахунок зниження нагрівання котушки керування і перерозподілення магнітних потоків. Доцільно третю частину котушки керування виконати з мідного дроту і розташувати її уздовж зовнішнього полюса магнітопроводу. Причинно-наслідковий зв’язок суттєви х ознак винаходу з те хнічним результатом, що досягається, виявляється в наступному. Особливістю вантажопідйомного єлектромагниту, що заявляється, є те, що частини котушки керування виконані з різного матеріалу - з міді і з алюмінію. При використанні в одній частині котушки керування алюмінієвого дроту, електропровідна властивість якого менша, ніж у мідного, для забезпечення оптимальних умов роботи електромагніта, необхідно збільшувати переріз дроту. При цьому збільшуються об’єм зазначеної частини котушки й площа її поверхні. Перше супроводжується зниженням теплови 4 ділення на одиницю об’єму, а друге (з урахуванням високої теплопровідності алюмінію) – підвищенням тепловіддачі. Друга частина котушки керування, яка виконана з мідного дроту, сконцентрована у внутрішнього полюса під сходиною. Довжина витків тут є невеликою, відповідно, при достатньо великому числі витків зазначена частина котушки керування має невеликий внутрішній опір і виділяє небагато тепла, але утворює значну магніторушійну силу, зокрема для захоплення плити и кулі. Наявність сходини у внутрішнього полюса сприяє підвищенню реальної вантажопідйомності для плити і кулі за рахунок підвищення відводу тепла від частини котушки керування, що виконана з міді. При підйомі скрапу, який біля внутрішнього полюса знаходиться у стані насичення і перешкоджає проходженню магнітного потоку, виникає магнітний потік розсіяння, який проходить через скрап прямо зі сходини. Виконання внутрішнього полюса із сходиною, що розширює його до основи збільшує площу поперечного перерізу полюса, підвищуючи вантажопідйомність по скрапу. Відмітні ознаки запропонованого рішення (виконання котушки керування з двох або трьох послідовно з’єднаних частин, перша з яких виконана з мідного дроту і розташована уздовж внутрішнього полюса магнітопровода між його сходиною і захисною шайбою, а друга виконана з алюмінієвого дроту з перерізом, що перевищує переріз дроту першої) у сукупності з суттєвими ознаками, загальними з найближчим аналогом, дозволяють за рахунок зниження нагрівання котушки керування і перерозподілення магнітних потоків забезпечити підвищення вантажопідйомності пристрою протягом тривалої безперервної роботи для будь-яких типів вантажів. Таким чином суттєві ознаки винаходу знаходяться у причинно-наслідковому зв’язку з технічним результатом, що досягається. Нижче надається опис пристрою з посиланням на графічні матеріали, на яких показано: Фігура 1. Вантажопідйомний електромагніт з котушкою керування, виконаною з двох послідовно з’єднаних частин. Фігура 2. Вантажопідйомний електромагніт з котушкою керування, виконаною з трьох послідовно з’єднаних частин. Вантажопідйомний електромагніт містить порожнистий магнітопровід 1 з основою 2, внутрішнім полюсом 3, зовнішнім полюсом 4, котушку керування 5, захисну шайбу 6 і ізоляційну заливальну масу 7, в якому внутрішній полюс 3 виконаний зі сходиною 8, що розширює його до основи 2, а котушка керування 5 має відповідне східчасте звуження з боку внутрішнього полюса 3, при цьому котушка керування 5 виконана з двох (фігура 1) або трьох (фігура 2) послідовно з’єднаних частин (9, 10, 11), перша 9 з яких виконана з мідного дроту і розташована уздовж внутрішнього полюса 3 магнітопроводу 1 між його сходиною 8 і захисною шайбою 6, а друга частина 10 виконана з алюмінієвого дроту з перерізом, що перевищує переріз дроту першої частини 9. Зазор між котушкою керування 5 і магнітопроводом 1 заповнений ізоляційною заливальною масою 7 - епоксидним компаун 5 84953 дом. Друга частина 10 котушки керування 5 намотана поверх першої частини 9 і сходини 8 з алюмінієвого дроту більшого перерізу і займає порожнину магнітопроводу по всій висоті. При виконанні котушки керування 5 з трьох частин, витки третьої частини котушки керування 5 доцільно виконувати з мідного дроту, а розташувати третю частину 11 котушки керування 5 уздовж зовнішнього полюса 4 магнітопровода 1. В такому разі третьою частиною 11 котушки керування 5 є її останні ряди, які розташовані уздовж зовнішнього полюса 4. Вантажопідйомний електромагніт працює таким чином. При підйомі сипких вантажів, що володіють великим магнітним опором, частина вантажу, що примикає до торця внутрішнього полюса 3, знаходиться в стані насичення і не здатна пропустити весь його потужний магнітний потік. Деяка частина магнітного потоку внутрішнього полюса 3 проходить на вантаж із сходини 8 через частину 9 котушки керування 5. В цьому режимі сходина 8 збільшує діючу площу поперечного перерізу внутрішнього полюса 3, що підвищує вантажопідйомність електромагніту для сипких вантажів. Не дивлячись на меншу висоту порожнини біля внутрішнього полюса 3, тут розміщено велике число витків першої частини 9 котушки керування 5, виконаної з мідного дроту невеликого перерізу, що створює високу концентрацію магнітного потоку і забезпечує високу вантажопідйомність електромагніту для плити або кулі. Частина 9 котушки керування 5 примикає до внутрішнього полюса двома 6 своїми поверхнями, що покращує відведення тепла від неї. Виконання з алюмінію більшого перерізу другої частини 10 котушки керування 5 збільшує її об’єм і площу поверхні, при цьому питоме на одиницю об’єму і площі виділення теплової енергії зменшується, що знижує температуру в зазначеній частині котушки керування 5. Ця частина котушки керування 5 може бути виконана також і з мідного дроту, але для забезпечення її теплового режиму переріз дроту повинен бути набагато більшим, ніж це потрібно за допустимим для міді струмовим навантаженням. При цьому суттєво зростають маса і вартість котушки. Використання алюмінієвого дроту в зазначеній частині 10 котушки керування 5 більш раціонально. Третя частина 11 котушки керування 5, що є декількома її останніми рядами, розташована уздовж зовнішнього полюса 4 і виконана з мідного дроту, переріз якого вибирається виходячи з допустимого струмового навантаження для міді. За рахунок використання більш тонкого дроту в цій добре охолоджуваній зоні розташовується досить велике число витків і концентрується виділення значної частини теплової енергії, що покращує тепловий режим роботи електромагніту в цілому. Нижче, в табличному вигляді, наведені характеристики магнітопроводу, котушки керування, а також вантажопідйомності електромагніту, виконаного згідно з винаходом, при холодній котушці керування для плити, кулі и сипких вантажів - скрапу різної щільності, в порівнянні з характеристиками найближчого аналогу – електромагніту М62. Таблиця Характеристика електромагніту Зовнішній діаметр зовнішнього полюса магнітопроводу, мм Внутрішній діаметр зовнішнього полюса магнітопроводу, мм Діаметр внутрішнього полюса магнітопроводу, мм Діаметр сходини внутрішнього полюса магнітопроводу, мм Висота порожнини магнітопроводу, мм Висота порожнини магнітопроводу на сходині, мм Загальне число витків котушки керування Переріз дроту, мм Загальний опір котушки керування, Ом Число витків першої частини котушки керування (мідь) Переріз дроту, мм 2 Число витків другої частини котушки керування (алюміній) Переріз дроту, мм 2 Число витків третьої частини котушки керування, (мідь) Переріз дроту, мм 2 Вантажопідйомність для плити, т Вантажопідйомність для кулі, т Вантажопідйомність для скрапу, т щільністю 0,4т/м щільністю 1,0т/м 3 щільністю 2,9т/м 3 щільністю 3,6т/м 3 Як видно із табличних даних, вантажопідйомність відомого електромагніту і рішення, що заявляється, для кулі однакова. Вантажопідйомність ДКМ165 1650 1500 700 1007 185 135 1142 2,73 420 26,2 680 42,8 42 26,6 72,2 19,4 0,40 0,77 1,74 2,20 М62 1650 1396 584 200 1584 31,3 2,6 42,0 19,4 0,34 0,67 1,45 1,80 для скрапу різної щільності у вантажопідйомного електромагніту, що заявляється, підвищилась на 12-20%, а для плити - на70%. 7 Комп’ютерна в ерстка Д. Шев ерун 84953 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601