Двопозиційний електромагніт

Реферат: Винахід належить до електротехніки і може бути використаний в електромагнітному приводі гальм механізації крила літаків або електромагнітних приводах широкого спектра призначення. Двопозиційний електромагніт складається з нерухомої частини магнітопроводу, рухомої частини магнітопроводу, електричних обмоток та постійних магнітів. Нерухома частина магнітопроводу складається з коаксіально розташованих циліндричного сердечника з отвором та трубоподібного корпусу, які з'єднані з обох торців немагнітними кільцями, внутрішній діаметр корпусу перевищує зовнішній діаметр сердечника, площини торців нерухомого магнітопроводу паралельні одна одній та перпендикулярні осі циліндричного сердечника, у середній частині нерухомого магнітопроводу між зовнішнім діаметром сердечника та внутрішнім діаметром корпусу радіально встановлені постійні магніти, притиснуті однойменними полюсами до сердечника, а іншими однойменними полюсами притиснуті до внутрішньої поверхні корпусу, між немагнітним кільцем та постійними магнітами на сердечник намотана вмикаюча обмотка, поверх вмикаючої обмотки намотана резервна вмикаюча обмотка, з іншого боку постійних магнітів між ними та другим немагнітним кільцем на сердечнику намотана вимикаюча обмотка, рухома частина магнітопроводу складається з двох дископодібних якорів, розміщених з обох торців нерухомого магнітопроводу і з'єднаних немагнітною віссю, яка розташована в отворі сердечника, при цьому постійні магніти розміщені з можливістю утримання якоря в крайніх положеннях при знеструмлених електричних обмотках. Отримана конструкція з новими якостями дозволяє керувати електромагнітом при відмові однієї з електричних обмоток, і таким чином підвищити безпеку керування літаком. UA 98859 C2 (12) UA 98859 C2 UA 98859 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Пропонований винахід належить до електротехніки і використаний в електромагнітному гальмі механізації крила літака, а також може бути застосований в електромагнітних приводах широкого спектра призначення. Відомі конструкції двопозиційних електромагнітів описані в [1] та [2]. Двопозиційний електромагніт [1] складається з коаксіально розташованих циліндричного сердечника, з циліндричним отвором і кільцеподібним виступом у середній частині, і кільцеподібного корпусу, поверхні торців яких паралельні один одному, внутрішній діаметр корпусу перевищує зовнішній діаметр кільцеподібного виступу сердечнику, корпус і сердечник з'єднані між собою за допомогою немагнітних деталей, розташованих у цьому зазорі, причому по азимуту ці деталі тільки частково заповнюють зазор, у не зайнятому просторі розташовані постійні магніти, між сердечником і корпусом з обох сторін кільцеподібного виступу сердечника розташовані дві обмотки, рухома частина складається немагнітного штока, розташованого в отворі сердечника, та двох кільцеподібних якорів, закріплених на кінцях штоку. Переключення електромагніта забезпечується пропусканням струму відповідної величину і напрямку через відповідну електричну обмотку, утримання електромагніта в одному з усталених положень забезпечується магнітним полем постійних магнітів. Недоліком такої конструкцій для застосування в електричних приводах апаратів авіаційної техніки є неможливість виконання своїх функцій при відмові однієї з електричних обмоток, обриві з'єднувальних дротів або при відмові функціонування схеми управління. Найбільш близький до пропонованого технічного рішення двопозиційний електромагніт, наведений в описі триходового електромагнітного клапана [2], складається з трубки електромагніта з двома стопами і щічками, на трубку між щічками намотано дві електричні обмотки, поверх електричних обмоток встановлений трубкоподібний корпус, який закріплений з обох сторін на щічках, посередині між двома електричними обмотками між внутрішньою поверхнею корпусу і зовнішньою поверхнею трубки радіально встановлені постійні магніти, в трубці між двома стопами розміщено якір. Переміщення якоря здійснюється подачею короткого імпульсу струму у відповідну обмотку, утримання якоря в одному з усталених положень забезпечується магнітним полем постійних магнітів. Недоліком конструкції [2] для застосування в електричних приводах апаратів авіаційної техніки є неможливість виконання своїх функцій при відмові однієї з електричних обмоток, обриві з'єднувальних дротів або при відмові функціонування схеми управління, відносно невелика сила переміщення якоря з одного усталеного положення в інше і відносно невелика сила утримання якоря в кожному усталеному положенні при знеструмлених електричних обмотках. Задачею пропонованого винаходу є удосконалення конструкції двопозиційного електромагніта з метою збільшення зусилля переміщення якоря при незначному споживанні електроенергії, збільшення зусилля утримання якоря в крайніх положеннях при знеструмлених електричних обмотках та створення електромагніта з двома незалежними каналами включення при незначних розмірах та масі. Розв'язання цієї задачі досягається тим, що конструкція двопозиційного електромагніта, який складається з нерухомої частини магнітопроводу, рухомої частини магнітопроводу, трьох електричних обмоток та постійних магнітів, нерухома частина магнітопроводу складається з коаксіально розташованих циліндричного сердечника з отвором та трубоподібного корпусу, які з'єднані з обох торців немагнітними кільцями, внутрішній діаметр корпусу перевищує зовнішній діаметр сердечника, площини торців нерухомого магнітопроводу паралельні одна одній та перпендикулярні осі циліндричного сердечника, у середній частині нерухомого магнітопроводу між зовнішнім діаметром сердечника та внутрішнім діаметром корпусу радіально встановлені постійні магніти, притиснуті однойменними полюсами до сердечника, а іншими однойменними полюсами притиснуті до внутрішньої поверхні корпусу, між немагнітним кільцем та постійними магнітами на сердечник намотана вмикаюча обмотка, поверх вмикаючої обмотки намотана резервна вмикаюча обмотка, з іншого боку постійних магнітів між ними та другим немагнітним кільцем на сердечнику намотана вимикаюча обмотка, рухома частина магнітопроводу складається з двох дископодібних якорів, розміщених з обох торців нерухомого магнітопроводу і з'єднаних немагнітною віссю, яка розташована в отворі сердечника, при цьому постійні магніти розміщені з можливістю утримання якоря в крайніх положеннях при знеструмлених електричних обмотках. Вказане технічне рішення задачі пояснюється ескізами, наведеними на фігурах 1, 2 та 3. Фіг. 1 - осьовий розріз запропонованого двопозиційного електромагніта в положенні "вимкнуто": 1 UA 98859 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 1 - сердечник; 2 - корпус; 3, 4 - якорі; 5 - постійні магніти; 6 - вмикаюча обмотка; 7 - резервна вмикаюча обмотка; 8 - вимикаюча обмотка; 9 - немагнітна вісь; 10 - немагнітне кільце. Фіг. 2 - центральний розріз запропонованого двопозиційного електромагніта: 1 - сердечник; 2 - корпус; 5 - постійні магніти; 9 - немагнітна вісь. Фіг. 3 - осьовий розріз запропонованого двопозиційного електромагніта в положенні "ввімкнуто": 1 - сердечник; 2 - корпус; 3, 4 - якорі; 5 - постійні магніти; 6 - вмикаюча обмотка; 7 - резервна вмикаюча обмотка; 8 - вимикаюча обмотка; 9 - немагнітна вісь; 10 - немагнітне кільце. Пристрій працює наступним чином. У положенні "вимкнуто" якір 4 притиснутий до торцевих поверхонь сердечника 1 та корпусу 2. Якір 4 утримується в даному положенні силою, створюваною магнітним потоком постійних магнітів 5, який значно перевищує магнітний потік між якорем 3 та сердечником 1 і корпусом 2. При подачі короткого імпульсу постійного струму відповідного напряму на вмикаючу обмотку 6 в магнітопроводі створюється магнітний потік, напрям якого співпадає з напрямом магнітного потоку постійних магнітів між якорем 3 та сердечником 1 і корпусом 2, та протилежний напряму магнітного потоку між якорем 4 та сердечником 1 і корпусом 2. Сумарний магнітний потік в якорі 3 значно перевищує магнітний потік в якорі 4, що приводить до переміщення з'єднаних між собою віссю 9 якорів 3 та 4 з крайнього лівого положення в крайнє праве положення. Після припинення струму через вмикаючу обмотку 6, якір 3 залишається притиснутим до торцевих поверхонь сердечника 1 та корпусу 2 завдяки магнітному потоку, створюваному постійними магнітами 5. Переміщення з'єднаних якорів 3 та 4 через вісь 9 передається на виконавчий механізм. Подача імпульсу постійного струму на резервну вмикаючу обмотку 7 при находженні якорів 3 і 4, з'єднаних віссю 9, в положенні "вимкнуто" також призводить до їх переміщення з крайнього лівого положення в крайнє праве положення. Для переведення двопозиційного електромагніта у положення "вимкнуто" на електричну обмотку 8 подається короткочасний імпульс постійного струму відповідного напряму, що створює магнітний потік, напрям якого співпадає з напрямом магнітного потоку постійних магнітів між якорем 4 та сердечником 1 і корпусом 2, та протилежний напряму магнітного потоку між якорем 3 та сердечником 1 і корпусом 2. Сумарний магнітний потік в якорі 4 значно перевищує магнітний потік в якорі 3, що приводить до переміщення з'єднаних між собою віссю 9 якорів 3 та 4 з крайнього правого положення в крайнє ліве положення. Після припинення струму в електричній обмотці 8, якір 4 залишається притиснутим до торцевих поверхонь сердечника 1 та корпусу 2 завдяки магнітному потоку, створюваному постійними магнітами 5. Переміщення з'єднаних якорів 3 та 4 через вісь 9 передається на виконавчий механізм. Даний електромагніт є двопозиційним, бо має два усталених положення при знеструмлених електричних обмотках. Подача імпульсу постійного струму на будь-яку з обмоток електромагніта створює магнітний потік, напрям якого вздовж осі постійних магнітів співпадає з їх магнітним потоком, що утримує постійні магніти від розмагнічування та перемагнічування при переключенні електромагніта, що дозволяє зменшити їх розміри та використати сучасні магнітотверді матеріали з високою коерцитивною силою. Незначне споживання електроенергії забезпечується поданням короткочасних управляючих імпульсів електричного струму у відповідну електричну обмотку. Збільшення зусилля переміщення і утримання якоря при незначних розмірах та масі забезпечується двома з'єднаними дисковими якорями та використанням сучасних висококоерцитивних магнітотвердих матеріалів. Двопозиційний електромагніт, що заявляється, має істотні відмінні характеристики, а саме незначне споживання електроенергії, збільшене зусилля утримання якорів в знеструмленому стані та резервування вмикаючої обмотки. Ефективність пропонованого двопозиційного електромагніта підтверджено при випробовуванні зразків електромагнітного гальма для передкрилків та закрилків літака. Список використаної літератури: 1. Патент UA 70574 кл. H01F7/08, H01F7/16. 2. Патент UA 52770 кл. F16K31/02, F16K11/044. 55 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 60 Двопозиційний електромагніт, який складається з нерухомої частини магнітопроводу, рухомої частини магнітопроводу, електричних обмоток та постійних магнітів, який відрізняється тим, що нерухома частина магнітопроводу складається з коаксіально розташованих циліндричного сердечника з отвором та трубоподібного корпусу, які з'єднані з обох торців немагнітними 2 UA 98859 C2 5 10 кільцями, внутрішній діаметр корпусу перевищує зовнішній діаметр сердечника, площини торців нерухомого магнітопроводу паралельні одна одній та перпендикулярні осі циліндричного сердечника, у середній частині нерухомого магнітопроводу між зовнішнім діаметром сердечника та внутрішнім діаметром корпусу радіально встановлені постійні магніти, притиснуті однойменними полюсами до сердечника, а іншими однойменними полюсами притиснуті до внутрішньої поверхні корпусу, між немагнітним кільцем та постійними магнітами на сердечник намотана вмикаюча обмотка, поверх вмикаючої обмотки намотана резервна вмикаюча обмотка, з іншого боку постійних магнітів між ними та другим немагнітним кільцем на сердечнику намотана вимикаюча обмотка, рухома частина магнітопроводу складається з двох дископодібних якорів, розміщених з обох торців нерухомого магнітопроводу і з'єднаних немагнітною віссю, яка розташована в отворі сердечника, при цьому постійні магніти розміщені з можливістю утримання якоря в крайніх положеннях при знеструмлених електричних обмотках. 3 UA 98859 C2 Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4