RU2374545C1 - Single-reel fast-acting polarised electromagnetic drive with straight-rolling anchor - Google Patents
Single-reel fast-acting polarised electromagnetic drive with straight-rolling anchor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2374545C1 RU2374545C1 RU2008141347/09A RU2008141347A RU2374545C1 RU 2374545 C1 RU2374545 C1 RU 2374545C1 RU 2008141347/09 A RU2008141347/09 A RU 2008141347/09A RU 2008141347 A RU2008141347 A RU 2008141347A RU 2374545 C1 RU2374545 C1 RU 2374545C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- poles
- straight
- anchor
- magnetic circuit
- magnetic conductor
- Prior art date
Links
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 title abstract 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 125000000449 nitro group Chemical group [O-][N+](*)=O 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
Abstract
Description
Однокатушечный быстродействующий поляризованный электромагнитный привод с прямоходовым якорем предназначен для управления клапаном газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания. Изобретение относится к области электротехники.A single-coil, high-speed, polarized, electromagnetic drive with a linear armature is designed to control the valve of the gas distribution mechanism of an internal combustion engine. The invention relates to the field of electrical engineering.
Известен поляризованный однокатушечный электромагнитный привод с поворотным якорем (FR 2849100 А1), содержащий магнитопровод, катушку, два постоянных магнита и якорь, вращающийся между двумя крайними положениями под действием двух пружин.Known polarized single-coil electromagnetic drive with a rotary armature (FR 2849100 A1), containing a magnetic circuit, a coil, two permanent magnets and an armature rotating between two extreme positions under the action of two springs.
Недостатками данной конструкции являются следующие: поток управления проходит через один из постоянных магнитов, создающих рабочий поток; в приводе требуется дополнительное преобразование вращательного перемещения якоря в поступательное движение исполнительных клапанов; для получения усилия на клапане 800-1000 Н требуется увеличение размера привода в направлении, перпендикулярном плоскости чертежа. Однако этот размер ограничивается допустимым размером между двумя смежными клапанами одного цилиндра. Этот размер для современных ДВС не превышает 30÷33 мм.The disadvantages of this design are as follows: the control flow passes through one of the permanent magnets creating the working flow; in the drive, an additional conversion of the rotational movement of the armature into the translational movement of the executive valves is required; to obtain a force on the valve 800-1000 N requires an increase in the size of the actuator in the direction perpendicular to the plane of the drawing. However, this size is limited by the allowable size between two adjacent valves of the same cylinder. This size for modern internal combustion engines does not exceed 30 ÷ 33 mm.
Известен поляризованный электромагнитный привод (FR 2849262 А1), содержащий магнитопровод с явно выраженными полюсами, выполненный из двух половин с воздушным зазором между ними, обмотку управления, расположенную на одной из половин магнитопровода, прямоходовой якорь, пружинный механизм, состоящий из двух пружин, обеспечивающих резонансно-маятниковое перемещение якоря между полюсами магнитопровода и постоянный магнит, удерживающий якорь притянутым к полюсам магнитопровода в крайних положениях.Known polarized electromagnetic actuator (FR 2849262 A1), containing a magnetic circuit with pronounced poles, made of two halves with an air gap between them, a control winding located on one of the halves of the magnetic circuit, a forward link armature, a spring mechanism consisting of two springs providing resonant - the pendulum movement of the armature between the poles of the magnetic circuit and the permanent magnet that holds the anchor pulled to the poles of the magnetic circuit in extreme positions.
Недостатками данной конструкции являются следующие: удар от якоря передается на постоянный магнит; симметрия магнитной системы не позволяет однозначно установить, к какому полюсу притянется якорь; наклонные рабочие поверхности якоря и полюсов магнитной системы приводят к уменьшению осевого (рабочего) усилия электромагнита при одинаковой МДС постоянного магнита; поток обмотки управления стремится перемагнитить постоянный магнит.The disadvantages of this design are as follows: the impact from the anchor is transmitted to a permanent magnet; the symmetry of the magnetic system does not allow us to unambiguously establish to which pole the anchor will be pulled; inclined working surfaces of the armature and poles of the magnetic system lead to a decrease in the axial (working) force of the electromagnet with the same MDS of a permanent magnet; The control winding flux tends to magnetize the permanent magnet.
Задача настоящего изобретения заключается в устранении возможности перемагничивания постоянных магнитов и воздействия на них ударных реакций якоря, в гарантировании заданного направления движения якоря из его исходного положения.The objective of the present invention is to eliminate the possibility of magnetization reversal of permanent magnets and the impact on them of shock reactions of the armature, in guaranteeing a given direction of movement of the armature from its original position.
Поставленная задача решается с помощью однокатушечного быстродействующего поляризованного электромагнитного привода с прямоходовым якорем, содержащего магнитопровод с явно выраженными полюсами, выполненный из двух половин с воздушным зазором между ними, обмотку управления, прямоходовой якорь, пружинный механизм, состоящий из двух пружин, обеспечивающих резонансно-маятниковое перемещение якоря между полюсами магнитопровода и постоянный магнит, удерживающий якорь притянутым к полюсам магнитопровода в крайних положениях, причем магнитопровод выполнен шихтованным с полюсами Е-образной формы, на верхних полюсах шихтованного магнитопровода расположены магнитные шунты, на средних полюсах шихтованного магнитопровода установлены постоянные магниты и короткозамкнутые кольца из проводящего материала, прямоходовой якорь расположен в направляющих, а обмотка управления установлена на обеих половинах шихтованного магнитопровода.The problem is solved with the help of a single-coil polarized electromagnetic drive with a linear armature, containing a magnetic circuit with distinct poles made of two halves with an air gap between them, a control winding, linear armature, a spring mechanism consisting of two springs providing resonant-pendulum movement anchors between the poles of the magnetic circuit and a permanent magnet that holds the anchor pulled to the poles of the magnetic circuit in extreme positions, and the mag the nitro line is lined with E-shaped poles, magnetic shunts are located on the upper poles of the lined magnetic core, permanent magnets and short-circuited rings of conductive material are installed on the middle poles of the lined magnetic core, the forward link armature is located in the guides, and the control winding is installed on both halves of the lined magnetic core.
Технический результат заключается в том, что магнитный поток обмотки управления пространственно разделен с потоком поляризующих постоянных магнитов и не приводит к перемагничиванию последних при переключении электромагнита, при этом ударные воздействия якоря не передаются на постоянные магниты, а управление электромагнитом осуществляется с помощью единственной сосредоточенной обмотки.The technical result consists in the fact that the magnetic flux of the control winding is spatially separated from the flux of polarizing permanent magnets and does not lead to magnetization reversal when switching the electromagnet, while the impact of the armature is not transmitted to the permanent magnets, and the electromagnet is controlled using a single concentrated winding.
На чертеже представлен однокатушечный быстродействующий поляризованный электромагнитный привод с прямоходовым якорем.The drawing shows a single-coil high-speed polarized electromagnetic drive with a linear armature.
Однокатушечный быстродействующий поляризованный электромагнитный привод с прямоходовым якорем содержит шихтованный магнитопровод 1, выполненный из двух половин с воздушным зазором 2 между ними, на них установлена обмотка управления 3. Между верхними и нижними полюсами шихтованного магнитопровода 1, имеющего Е-образную форму, в направляющих 4 линейно перемещается Н-образный прямоходовой якорь 5, создавая с верхним и нижним полюсами шихтованного магнитопровода 1 рабочие воздушные зазоры. На средних полюсах шихтованного магнитопровода 1 установлены постоянные магниты 6, создающие поляризующий рабочий магнитный поток Фn в этих зазорах, и короткозамкнутые кольца 7, выполненные из проводящего материала. При переключении прямоходового якоря 5 из одного притянутого состояния в другое ударные реакции прямоходового якоря 5 не передаются на постоянные магниты 6. На верхних полюсах шихтованного магнитопровода 1 расположены магнитные шунты 8, которые увеличивают электромагнитное усилие притяжения к верхнему полюсу шихтованного магнитопровода 1 по отношению к нижнему, если прямоходовой якорь 5 находится в среднем положении относительно полюсов. Такая асимметрия в магнитной системе гарантирует притяжение прямоходового якоря 5 к верхнему полюсу шихтованного магнитопровода 1 при подаче сигнала управления на обмотку управления 3. Резонансно-маятниковый принцип движения прямоходового якоря 5 обеспечивается двумя спиральными пружинами 9 и 10, действующими встречно.A single-coil high-speed polarized electromagnetic drive with a linear anchor contains a lined magnetic circuit 1 made of two halves with an air gap 2 between them, a control winding 3 is installed on them. Between the upper and lower poles of the lined magnetic circuit 1 having an E-shape, in the guides 4 linearly the H-shaped forward-going anchor 5 moves, creating working air gaps with the upper and lower poles of the charged magnetic core 1. Permanent magnets 6 are installed at the middle poles of the charged magnetic core 1, which create a polarizing working magnetic flux Ф n in these gaps, and short-circuited rings 7 made of conductive material. When the forward anchor 5 is switched from one attracted state to another, the shock reactions of the forward anchor 5 are not transmitted to the permanent magnets 6. At the upper poles of the charged magnetic core 1 there are magnetic shunts 8, which increase the electromagnetic force of attraction to the upper pole of the charged magnetic core 1 relative to the lower, if the forward anchor 5 is in the middle position relative to the poles. Such an asymmetry in the magnetic system guarantees the attraction of the linear anchor 5 to the upper pole of the lined magnetic core 1 when a control signal is applied to the control winding 3. The resonant-pendulum principle of the motion of the linear anchor 5 is provided by two helical springs 9 and 10, acting counterclockwise.
Однокатушечный быстродействующий поляризованный электромагнитный привод с прямоходовым якорем работает следующим образом.A single-coil high-speed polarized electromagnetic drive with a linear armature operates as follows.
В исходном положении прямоходовой якорь 5 притянут, например, к верхним полюсам шихтованного магнитопровода 1, сжимая верхнюю пружину 9, и удерживается в этом положении под действием усилия, созданного постоянными магнитами 6. Магнитный поток Фn постоянных магнитов 6 замыкается по пути, показанному сплошной линией на чертеже.In the initial position, the forward anchor 5 is drawn, for example, to the upper poles of the charged magnetic core 1, compressing the upper spring 9, and is held in this position by the force created by the permanent magnets 6. The magnetic flux Φ n of permanent magnets 6 is closed along the path shown by a solid line in the drawing.
При подаче на обмотку управления 3 напряжения определенной полярности она создает в рабочих зазорах магнитный поток, направленный встречно потоку постоянных магнитов 6, что уменьшает усилие, действующее на прямоходовой якорь 5. Последний отрывается от верхних полюсов и под действием верхней пружины 9 движется к нижним полюсам шихтованного магнитопровода 1, сжимая нижнюю пружину 10.When a voltage of a certain polarity is applied to the control winding 3, it creates a magnetic flux in the working gaps directed opposite to the permanent magnet flux 6, which reduces the force acting on the forward anchor 5. The latter is detached from the upper poles and moves to the lower poles of the lined one under the action of the upper spring 9 magnetic circuit 1, compressing the lower spring 10.
При смене полярности напряжения на обмотке управления 3 магнитные потоки поляризующих постоянных магнитов 6 и обмотки управления 3 складываются, обеспечивая надежный подхват и удержание прямоходового якоря 5 при приближении его к нижним полюсам шихтованного магнитопровода 1. Таким образом, изменяя сигнал управления, можно управлять движением прямоходового якоря 5, обеспечивая, например, заданную скорость его при подходе к полюсам шихтованного магнитопровода 1. Как видно из чертежа, магнитный поток Фу обмотки управления 3 замыкается, минуя область, занимаемую постоянным магнитом 6, и не вызывает его перемагничивание.When changing the polarity of the voltage on the control winding 3, the magnetic fluxes of the polarizing permanent magnets 6 and the control windings 3 add up, providing a reliable pick-up and hold of the linear armature 5 as it approaches the lower poles of the charged magnetic circuit 1. Thus, by changing the control signal, the motion of the linear armature can be controlled 5, providing, for example, a predetermined speed when it approaches the poles of the laminations of the magnetic circuit 1. As can be seen from the drawing, the magnetic flux F in the control winding 3 is closed mine the area occupied by the permanent magnet 6 and the magnetic reversal does not cause it.
Переход прямоходового якоря 5 от нижних полюсов шихтованного магнитопровода 1 к верхним происходит аналогично. Для установки прямоходового якоря 5 из среднего положения в исходное используется или форсировка тока в обмотке управления 3, или резонансная раскачка прямоходового якоря 5.The transition of the forward anchor 5 from the lower poles of the charged magnetic core 1 to the upper one occurs in the same way. To install the forward armature 5 from the middle position to the initial position, either the current boost in the control winding 3 or the resonant buildup of the forward armature 5 are used.
Улучшению динамических характеристик управления способствует шихтование стали магнитопровода 1 (уменьшается влияние вихревых токов в нем), а также установка на центральном стержне шихтованного магнитопровода 1 короткозамкнутого кольца 7, в котором при изменении потока управления наводятся вихревые токи, препятствующие проникновению потока управления в центральный стержень.The improvement of the dynamic control characteristics is facilitated by the batching of steel of the magnetic circuit 1 (the influence of eddy currents in it is reduced), as well as the installation of a short-circuited ring 7 on the central rod of the blended magnetic circuit 1, in which eddy currents are induced when the control flow changes, preventing the control flow from penetrating into the central rod.
При ограниченных размерах привода в плоскости чертежа необходимость увеличения общего усилия электромагнита приводит лишь к увеличению габарита в направлении, перпендикулярном плоскости чертежа, без изменения конструкции привода.With limited dimensions of the drive in the drawing plane, the need to increase the total force of the electromagnet only leads to an increase in size in the direction perpendicular to the plane of the drawing, without changing the design of the drive.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008141347/09A RU2374545C1 (en) | 2008-10-17 | 2008-10-17 | Single-reel fast-acting polarised electromagnetic drive with straight-rolling anchor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008141347/09A RU2374545C1 (en) | 2008-10-17 | 2008-10-17 | Single-reel fast-acting polarised electromagnetic drive with straight-rolling anchor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2374545C1 true RU2374545C1 (en) | 2009-11-27 |
Family
ID=41476785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008141347/09A RU2374545C1 (en) | 2008-10-17 | 2008-10-17 | Single-reel fast-acting polarised electromagnetic drive with straight-rolling anchor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2374545C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2791925C1 (en) * | 2022-06-10 | 2023-03-14 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Single coil electromagnet |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5818680A (en) * | 1995-05-17 | 1998-10-06 | Fev Motorentechnik Gmbh & Co. Kg | Apparatus for controlling armature movements in an electromagnetic circuit |
| FR2849100A1 (en) * | 2002-12-23 | 2004-06-25 | Johnson Controls Tech Co | Single coil electromagnetic valve drive having palette pivoting two end positions with flexible unit and center with additional section/permanent magnet with second active face |
| FR2849262A1 (en) * | 2002-12-23 | 2004-06-25 | Johnson Controls Tech Co | Permanent magnet valve electromagnetic driver having elastic unit valve drive with coil/permanent magnet having magnetic path coil generating passing outside permanent magnet |
| RU2005136876A (en) * | 2003-04-26 | 2006-06-10 | Камкон Лтд (Gb) | ELECTROMAGNETIC VALVE ACTUATOR |
-
2008
- 2008-10-17 RU RU2008141347/09A patent/RU2374545C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5818680A (en) * | 1995-05-17 | 1998-10-06 | Fev Motorentechnik Gmbh & Co. Kg | Apparatus for controlling armature movements in an electromagnetic circuit |
| FR2849100A1 (en) * | 2002-12-23 | 2004-06-25 | Johnson Controls Tech Co | Single coil electromagnetic valve drive having palette pivoting two end positions with flexible unit and center with additional section/permanent magnet with second active face |
| FR2849262A1 (en) * | 2002-12-23 | 2004-06-25 | Johnson Controls Tech Co | Permanent magnet valve electromagnetic driver having elastic unit valve drive with coil/permanent magnet having magnetic path coil generating passing outside permanent magnet |
| RU2005136876A (en) * | 2003-04-26 | 2006-06-10 | Камкон Лтд (Gb) | ELECTROMAGNETIC VALVE ACTUATOR |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2791925C1 (en) * | 2022-06-10 | 2023-03-14 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Single coil electromagnet |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5735564B2 (en) | Fast acting bistable polarization electromagnetic actuator | |
| US3022450A (en) | Dual position latching solenoid | |
| CN103155058A (en) | Electromagnetic linear actuator | |
| RU2012139664A (en) | BISTABLE ELECTROMAGNETIC DRIVE | |
| CN109906495B (en) | Medium voltage contactor | |
| RU2374545C1 (en) | Single-reel fast-acting polarised electromagnetic drive with straight-rolling anchor | |
| CN112400209A (en) | Medium voltage circuit breaker with vacuum interrupter and drive device and method for operating a medium voltage circuit breaker | |
| JPH0344010A (en) | Electromagnetically operating actuator | |
| US20160148769A1 (en) | Self-holding magnet with a particularly low electric trigger voltage | |
| RU2310941C1 (en) | Electromagnetic operating mechanism for high-voltage vacuum circuit breaker | |
| ES2292074T3 (en) | ELECTROMAGNETIC ACTUATOR WITH MOBILE COIL. | |
| JP2003016888A (en) | Operating device for power switchgear | |
| RU2276421C1 (en) | Two-position electromagnet | |
| RU121642U1 (en) | BISTABLE ELECTROMAGNET OF THE DRIVE OF THE SWITCHING DEVICE | |
| US7495536B2 (en) | Magnetic actuator for direct generation of a rotary actuation of a shaft with currentless fixation of the stop position | |
| RU2331130C1 (en) | Electric magnet with polarising winding | |
| RU75251U1 (en) | ELECTROMAGNETIC DRIVE | |
| RU2742722C1 (en) | Polarized single-winding electromagnetic relay | |
| RU194682U1 (en) | ELECTROMAGNETIC DRIVE OF SWITCHING UNIT | |
| RU2302051C1 (en) | High-speed polarized-coil electromagnet | |
| RU121641U1 (en) | BISTABLE ELECTROMAGNET OF THE DRIVE OF THE SWITCHING DEVICE | |
| JP2007221049A (en) | Electromagnetic actuator | |
| RU2252476C2 (en) | Electric motor | |
| JP5815372B2 (en) | Rotary actuator | |
| RU2242816C2 (en) | Fast-response polarized pot electromagnet with independent polarization currents |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121018 |