Катушка электромагнита, предпочтительнее кольцевой формы
Полезная модель относится к области электроагрегатостроения, а именно, к катушке электромагнита постоянного тока. Катушка электромагнита, предпочтительнее кольцевой формы, содержащая обмотку из токопроводящего провода, отличающаяся тем, что она выполнена из основной и дополнительной секций, причем дополнительная секция расположена внутри основной секции, а ее длина и диаметр меньше длины и диаметра основной секции, при этом витки обмотки дополнительной секции выполнены за счет уменьшения внешних витков обмотки основной секции, а общее число витков в катушке с дополнительной секцией определяется по формуле: 
где W2 - число витков катушки с дополнительной секцией; W1 - число витков катушки основной секции; К - коэффициент заполнения; L1 - длина дополнительной секции; h1 - высота дополнительной секции; dпр - диаметр токопроводящего провода; D1 - внутренний диаметр дополнительной секции; D2 - внешний диаметр основной секции. Использование предлагаемого технического решения позволяет улучшить электромагнитные свойства электромагнитов постоянного тока.
Область техники
Полезная модель относится к области электроагрегатостроения, а именно, к катушке электромагнита постоянного тока.
Предшествующий уровень техники
Вопрос рационального проектирования электромагнитов постоянного тока заключается в том, чтобы подобрать такие обмоточные данные катушек (диаметр проволоки - d, число витков - W и сопротивление обмотки - R), которые при заданном напряжении или токе обеспечивали бы получение требуемой намагничивающей силы.
В некоторых случаях бывает желательно создать обмотку, которая обеспечила бы повышение намагничивающей силы катушки без существенного изменения ее геометрических размеров.
Например, в катушке электромеханического устройства (авт. свид. RU 
577570, МКИ Н01F 5/02, 1977 г.) применены две обмотки, одна из которых намотана проводом меньшего диаметра. При этом, с целью наибольшего заполнения объема катушки, а следовательно, повышение ее намагничивающей силы, обмотка с меньшим диаметром провода уложена в межвитковое пространство другой обмотки. Такое решение позволяет увеличить намагничивающую силу.
Недостатком этой катушки является увеличение массы и габаритов из-за наличия в ней второй обмотки.
Известно также техническое решение - катушка электромагнита, в котором с целью увеличения намагничивающей силы применено устройство, обеспечивающее кратковременное повышение тока в обмотке (см. Гордон А.В., Сливицкая А.Г. «Электромагниты постоянного тока», Госэнергоиздат, 1960 г., с.314).
Недостатком такого решения является то, что для достижения этого результата потребуется использование специальных устройств. Это приведет к усложнению конструкции электромагнита и повышению массовых характеристик.
Раскрытие полезной модели
Задача полезной модели - создание катушки с одной обмоткой, позволяющей увеличить намагничивающую силу без существенного изменения габаритов.
Эта задача решена за счет того, что катушка электромагнита кольцевой формы, содержащая обмотку из токопроводящего провода, выполнена из основной и дополнительной секций, причем дополнительная секция расположена внутри основной секции, а ее длина и диаметр меньше длины и диаметра основной секции, при этом витки обмотки дополнительной секции выполнены за счет уменьшения внешних витков обмотки основной секции, а общее число витков в катушке с дополнительной секцией определяется по формуле:
где W2 - число витков катушки с дополнительной секцией;
W1 - число витков катушки основной секции;
К - коэффициент заполнения;
L1 - длина дополнительной секции;
h1 - высота дополнительной секции;
dпр - диаметр токопроводящего провода;
D1 - внутренний диаметр обмотки дополнительной секции;
D2 - внешний диаметр обмотки основной секции.
Кроме того, дополнительная секция катушки расположена в кольцевой проточке неподвижного сердечника электромагнита, а торец дополнительной секции расположен заподлицо с торцом основной секции.
Технический результат - улучшение электромагнитных устройств.
Краткое описание чертежа
На Фиг. показана катушка электромагнита в разрезе.
Пример реализации
Катушка 1 бескаркасная, имеет кольцевую форму и содержит обмотку 2 из токопроводящего провода. Катушка выполнена из основной 3 и дополнительной 4 секций. Дополнительная секция 4 «вставлена» внутрь основной секции 3. Внешний диаметр дополнительной секции 4 равен внутреннему диаметру основной секции 3, причем витки обмотки дополнительной секции 4 выполнены за счет уменьшения внешних витков обмотки основной секции 3. Длина l1 и высота h1 обмотки дополнительной секции 4 меньше длины l2 и высоты h2 обмотки основной секции 3. Указанные обмотки наматываются непосредственно в начале на неподвижный сердечник 5, затем на магнитную вставку 6 и участок фланца 7, охватывающего якорь 8 (указанные детали электромагнита показаны на Фиг. пунктирными линиями). Торец 9 обмотки дополнительной секции 4 расположен заподлицо с торцом 10 обмотки основной секции 3. Кроме того, витки обмотки дополнительной секции 4 расположены в кольцевой проточке неподвижного сердечника 5 и являются продолжением витков обмотки основной секции 3. Длина l1 и высота h1 обмотки дополнительной секции 4 и соответственно ее число витков выбираются таким образом, чтобы получить требуемое увеличение намагничивающей силы катушки без изменения ее габаритов.
Общее число витков катушки с дополнительной секции определяется по формуле:
где W2 - число витков катушки с дополнительной секцией;
W1 - число витков катушки основной секции;
К - коэффициент заполнения;
L1 - длина дополнительной секции;
h1 - высота дополнительной секции;
dпр - диаметр токопроводящего провода;
D1 - внутренний диаметр обмотки дополнительной секции;
D2 - внешний диаметр обмотки основной секции.
Анализ этой формулы показывает, что за счет незначительного уменьшения числа внешних витков обмотки основной секции обеспечивается заметное увеличение витков обмотки дополнительной секции, что приводит к увеличению намагничивающей силы катушки электромагнита.
Расчеты показывают, что катушка такой конструкции позволяет повысить намагничивающую силу приблизительно на 10% по сравнению с обычными конструкциями катушек кольцевой формы.
Промышленное применение
Полезная модель может быть использована в электротехнической, радиоэлектронной и приборостроительной промышленности.
1. Катушка электромагнита, предпочтительнее кольцевой формы, содержащая обмотку из токопроводящего провода, отличающаяся тем, что она выполнена из основной и дополнительной секций, причем дополнительная секция расположена внутри основной секции, а ее длина и диаметр меньше длины и диаметра основной секции, при этом витки обмотки дополнительной секции выполнены за счет уменьшения внешних витков обмотки основной секции, а общее число витков в катушке с дополнительной секцией определяется по формуле:
,
где w2 - число витков катушки с дополнительной секцией;
w1 - число витков катушки основной секции;
k - коэффициент заполнения;
L1 - длина дополнительной секции;
h1 - высота дополнительной секции;
dпр - диаметр токопроводящего провода;
D1 - внутренний диаметр дополнительной секции;
D2 - внешний диаметр основной секции.
2. Катушка электромагнита по п.1, отличающаяся тем, что ее дополнительная секция расположена в кольцевой проточке неподвижного сердечника.
3. Катушка электромагнита по п.1, отличающаяся тем, что торец дополнительной секции расположен заподлицо с торцом основной секции.
