Электромагнитный двигатель
Полезная модель относится к электрическим машинам, в частности, к электромагнитному двигателю (ЭМД), и может быть использована в электромеханических устройствах с поступательным перемещением рабочего звена, например, для привода дозировочных насосов. Задачей полезной модели является повышение КПД работы и получение возможности настраивать его тяговую характеристику под конкретные условия работы. Технический результат, который может быть получен при использовании заявляемой полезной модели, заключается в уменьшении магнитных полей рассеяния за счет применения статора особой формы, позволяющего распределять магнитный поток в нужных направлениях. Сущность полезной модели заключается в том, что в ЭМД, содержащем цилиндрический магнитопровод, состоящий из внешнего втяжного якоря, статора, в состав которого входят сердечник, внешняя стенка, и обмотка, уложенная вокруг цилиндрической части сердечника, в верхней части статора над обмоткой внешняя боковая поверхность сердечника статора и внутренняя боковая поверхность внешней стенки выполнены с наклоном к оси симметрии двигателя и, хотя бы одна из этих поверхностей содержит выступы, количество, форма и размер которых рассчитаны и выполнены в соответствии с требуемой тяговой характеристикой.
Полезная модель относится к электрическим машинам, в частности, к электромагнитному двигателю (ЭМД), и может быть использована в электромеханических устройствах с поступательным перемещением рабочего звена, например, для привода дозировочных насосов.
Известно электромагнитное устройство (патент Франции №2687505, кл. Н 01 F 7/16, ИСМ №7, 1994), которое содержит неподвижный магнитопровод, подвижный якорь, совершающий поступательное перемещение и катушку возбуждения. Магнитопровод содержит выступающий полюс в виде усеченного конуса, вокруг которого расположена обмотка возбуждения. Подвижный якорь имеет шунт, вводимый в кольцевое отверстие неподвижного магнитопровода и покрывающий полюс, при этом между шунтом и усеченным конусом образуется рабочий воздушный зазор, который создает тяговое усилие.
Недостаток этого электромагнитного устройства в том, что оно содержит только один рабочий зазор конического типа, создающий тяговое усилие, вследствие чего снижается эффективная мощность данного двигателя и растут магнитные поля рассеяния вокруг него, нанося вред окружающей среде.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является «ЭМД с горизонтальной тяговой характеристикой» (патент №2089995, кл. МПК 6 Н 02 К 33/02, Н 01 F 7/16), который содержит цилиндрический магнитопровод, состоящий из корпуса, сердечника, соединяющего их фланца, обмотки, расположенной вокруг сердечника, и плоского внешнего прямоходного якоря с ферромагнитным шунтом, выполненным в виде кольца с усеченно-коническими боковыми поверхностями, представляющего собой внешний втяжной якорь.
Недостатками этого двигателя являются невысокое тяговое усилие в любом положении якоря и отсутствие возможности корректировки тяговой характеристики сообразно поставленной задаче, что непосредственно следует из его названия - тяговая характеристика может быть только горизонтальной или иметь небольшой положительный или отрицательный наклон к горизонтальной оси.
Задачей полезной модели является повышение КПД работы двигателя за счет увеличения тягового усилия и получение возможности настраивать его тяговую характеристику под конкретные условия работы.
Технический результат, который может быть получен при использовании заявляемой полезной модели, заключается в уменьшении магнитных полей рассеяния за счет применения статора особой формы, позволяющего распределять магнитный поток в нужных направлениях.
Поставленная задача решается таким образом, что в ЭМД, содержащем цилиндрический магнитопровод, состоящий из внешнего втяжного якоря, статора, в состав которого входят сердечник, внешняя стенка, фланец, их соединяющий, и обмотка, уложенная вокруг цилиндрической части сердечника, в верхней части статора над обмоткой внешняя боковая поверхность сердечника статора и внутренняя боковая поверхность внешней стенки выполнены с наклоном к оси симметрии двигателя и хотя бы одна из этих поверхностей содержит выступы, количество, форма и размер которых рассчитаны и выполнены в соответствии с требуемой тяговой характеристикой.
На фиг.1 приведен разрез предлагаемого ЭМД с двумя выступами.
На фиг.2 приведен разрез предлагаемого ЭМД с шестью выступами.
ЭМД содержит цилиндрический магнитопровод, состоящий из внешнего втяжного якоря 1 и статора. Якорь снабжен возвратной пружиной, не показанной на приведенном чертеже. Статор состоит из сердечника 2, внешней стенки 3, фланца 4, их соединяющего, и обмотки 5, уложенной вокруг цилиндрической части сердечника 2. В верхней части статора над обмоткой внешняя боковая поверхность сердечника 2 и внутренняя боковая
поверхность внешней стенки 3 выполнены с наклоном к оси симметрии ЭМД. На этих поверхностях выполнены выступы 6 и 7, способствующие уменьшению рабочего зазора и, как следствие, увеличению тягового усилия в начале рабочего хода якоря.
На фиг.2 приведен разрез предлагаемого ЭМД с шестью выступами, отличающегося от ЭМД, приведенного на фиг.1, лишь количеством выступов, выполненных на внешней боковой поверхности сердечника статора и внутренней боковой поверхности внешней стенки.
ЭМД работает следующим образом: при подаче импульса напряжения в обмотку 5, якорь 1 втягивается в полость магнитопровода, совершая рабочий ход. При этом усилие, создаваемое якорем передается на нагрузку. По окончании импульса якорь возвращается в исходное положение под действием возвратной пружины. Расчетным путем определяются размеры и количество выступов на внешней боковой поверхности сердечника 2 и внутренняя боковая поверхность внешней стенки 3, тем самым достигается нужное тяговое усилие. Так как в начале хода якоря магнитный поток системы мал, то выступы играют роль концентратора магнитного потока и позволяют уменьшить рабочие зазоры между якорем и статором, тем самым увеличивая тяговое усилие. ЭМД с шестью выступами, приведенный на фиг.2 работает аналогичным образом. Такое количество выступов не только способствует увеличению тягового усилия в начале рабочего хода якоря, но и позволяет сформировать тяговую характеристику необходимой формы на протяжении всего хода якоря.
Предлагаемая полезная модель позволяет повысить экономичность двигателя и, по сравнению с известными электромагнитными механизмами, увеличить тяговое усилие и, подбором размеров и количества выступов, корректировать тягу под конкретные условия работы.
Электромагнитный двигатель, содержащий цилиндрический магнитопровод, состоящий из внешнего втяжного якоря, статора, в состав которого входят сердечник, внешняя стенка и обмотка, уложенная вокруг цилиндрической части сердечника, отличающийся тем, что в верхней части статора над обмоткой внешняя боковая поверхность сердечника и внутренняя боковая поверхность внешней стенки выполнены с наклоном к оси симметрии двигателя и, хотя бы одна из этих поверхностей содержит выступы.
