CN102290288A - 电磁操纵机构及使用该电磁操纵机构的起动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电磁操纵机构，包括：壳体，该壳体构成电磁操纵机构的外廓；线圈，该线圈用于通过电流产生一作用于柱塞的电磁力；柱塞，该柱塞位于该线圈内部；该线圈由吸拉线圈和保持线圈组成，该吸拉线圈和保持线圈匝数相等，该线圈的重心不位于线圈长度二分之一处。

Description

电磁操纵机构及使用该电磁操纵机构的起动机

 

技术领域

本发明涉及汽车发动机和其它发动机的起动机技术领域，尤其涉及一种电磁操纵机构及使用该电磁操纵机构的起动机。

 

背景技术

起动机由电磁操纵机构、直流电机和传动机构三大部分组成。如图1中所示，图1是现有技术中的一种起动机的电磁开关结构。该起动机的电磁开关结构主要由开关外壳4、开关线圈5、静触头座7、静铁芯8、动触头12、动铁芯1、维持弹簧13以及回位弹簧11等构成。电磁开关中的开关线圈5，都由一个吸引线圈与一个保持线圈组成，两个线圈的匝数相等首端连接在一起，供用一个接线柱对外引出，吸引线圈的首端通过钥匙开关与直流电机的电源端也是电磁开关的主触点输入接线柱连接，其尾端与电磁开关的主触点输出接线柱连接与电枢接地形成串联电路，称为吸引线圈；保持线圈5的尾端直接接地与电动机并联，在吸引线圈被短路后，提供磁场力，保持铁芯被吸住，称为保持线圈。

现有技术中的开关线圈5如图2中所示，该开关线圈5通常是由粗线形成吸拉线圈102和由细线形成的保持线圈101组成。起动机接通电源时，吸拉线圈102与保持线圈101共同作用使活动铁心右移，带动拨叉连接驱动齿轮与发动机飞轮齿圈啮合，并接通电动机电路；电动机通电工作时，吸引线圈被短路，保持线圈磁场力使活动铁心保持在电路接通状态；钥匙开关断开时，接触盘还未回位，吸引线圈与保持线圈产生的磁力互相抵消，活动铁心靠回位弹簧复位。线圈的电磁吸力受线圈电流和线圈匝数影响。因此现有技术中，为保持一定的电磁吸力，通常在线圈骨架12的内圈绕粗线102，在外圈绕细线101，并保证粗细线圈的匝数相等。这样的开关线圈5是按照闭合磁路设计的，但在钥匙开关接通后，活动铁芯与电磁开关的磁路处于开路状态，这样金属线圈的磁场力没有充分发挥，在相同磁场力的情况下所需要耗费的金属导线多，导致起动机整体制造成本增加。

 

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的电磁操纵机构及使用该电磁操纵机构的起动机，该电磁操纵机构改变了现有技术中的线圈绕组方式，并提高了线圈的励磁能力。

为了实现上述发明目的，本发明提供一种电磁操纵机构，包括：壳体，该壳体构成电磁操纵机构的外廓；线圈，该线圈用于通过电流产生一作用于柱塞的电磁力；柱塞，该柱塞位于该线圈内部；该线圈由吸拉线圈和保持线圈组成，该吸拉线圈和保持线圈匝数相等，该线圈的重心不位于线圈长度二分之一处。

更进一步地，该吸拉线圈和保持线圈采用三角绕法绕制而成。该吸拉线圈从第一层至第N层递减圈数，该保持线圈从第一层至第N层递增圈数。

更进一步地，该吸拉线圈和保持线圈采用矩形绕法绕制而成。该吸拉线圈和保持线圈按比例且等高度绕制而成。

更进一步地，该吸拉线圈和保持线圈采用梯形绕法绕制而成。该吸拉线圈从第一层至第K层以圈数N1绕制，从第K层至N层以圈数N2绕制，该保持线圈从第K层以固定圈数绕制。

更进一步地，该该线圈由含金属导体材料制成。

本发明同时公开一种起动机，包括电磁操纵机构、直流电机和传动机构，其中该电磁操纵机构采用如权利要求1至8任一项该的结构。

与现有技术相比较，本发明提供的电磁操纵机构及使用该电磁操纵机构的起动机能在保持磁吸力不变的情况下，通过改变线圈绕组方式，以提高了线圈的励磁能力。通过改变线圈的重心，使线圈既满足磁吸力不变，还能减少线圈匝数，减少线圈的耗材。进一步地，由于线圈耗材的减少，使该起动机的整体重量减少，能实现降低成本，减少燃油损耗的技术效果。

 

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

图1是现有技术中的起动机的电磁开关结构示意图：

图2是现有技术中电磁开关的局部放大图；

图3是本发明所提供的第一实施方式的结构示意图：

图4是本发明所提供的第二实施方式的结构示意图：

图5是本发明所提供的第三实施方式的结构示意图：

图6是现有技术中电磁开关线圈绕组的剖面图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。

下面结合附图详细说明本发明的一种具体实施例的电磁操纵机构及使用该电磁操纵机构的起动机。然而，应当将本发明理解成并不局限于以下描述的这种实施方式，并且本发明的技术理念可以与其他公知技术或功能与那些公知技术相同的其他技术组合实施。

在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“轴向”、“径向”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。此外，在以下描述中所使用的“第一层”一词主要指线圈靠近铁心的一层。同样地，“第N层”一词主要指线圈靠近铁心的最外层，即方向上与第一层相反的另一区域。“第K层”一词主要指介于第一层至第N层中间的一层。

以下说明请同时参照图2及图6。如图2中所示，图2是是现有技术中电磁开关的局部放大图，现有技术中电磁开关由吸拉线圈102和保持线圈101构成。其中吸拉线圈102和保持线圈101均缠绕102在线圈架12上，且吸拉线圈102和保持线圈101的匝数相等。为了使通电线圈中所产生的磁吸力足够大，必须使线圈的匝数保持在一定数量。现有技术中为了减少金属导线的用量，通常的做法是把较粗的吸拉线圈102放在靠近线圈架12的位置，即内圈，完成吸拉线圈102的缠绕后再将保持线圈101缠绕在吸拉线圈102的外侧。但是，这样做的缺点是线圈的产生磁场的效率较低。

图6是现有技术中电磁开关线圈绕组的剖面图，位于线圈架12内部的是活动柱塞33，通常而言该活动柱塞33是一铁芯。当线圈中通电将提供一磁吸力使该柱塞33移动，带动拨叉连接驱动齿轮与发动机飞轮齿圈啮合，同时接通电动机电路（图中未示出）。在线圈架12上包括不止一层的吸拉线圈102，即图6中的102a、102b及102c。吸拉线圈102的外侧缠绕保持线圈101。电磁场强度公式为：ф=K*N*I，其中K是导磁率，N是线圈的匝数，I是线圈内通过的电流。相同材质的线圈，K是一个固定系数。由该公式可以看出，电磁场强度由线圈匝数N和线圈内电流I所决定。在等匝数的情况下，电流越大，则产生的电磁场强度越大，电流则由电阻决定，导线长度越长则对应的电阻越大。现有技术的电磁开关，由于采用均匀地粗线-细线绕法，因此该线圈的重心落在线圈的二分之一处的位置，如图2中的a点。电磁操纵机构在刚开始工作时，磁路不能闭合，因此当铁心33越接近线圈重心，铁心33所受到的电磁力越大。事实上，电磁操纵机构在初始工作阶段，铁心33与线圈重心之间保持一定距离，因此在同样的线圈匝数情况下，线圈的所产生的磁场不能完全被利用，也进一步导致对线圈材料的浪费。

本发明提供一种新的电磁开关线圈绕组的结构。在磁路没有闭合前，粗线线圈与动铁芯的几何距离减小，电磁力增大，为了保持与原来的电磁力相同，可以减小铜的圈数，以达到节约用铜的目的。由此，维持线圈的平均内径减小，也同样达到节约用铜的目的。

图3是本发明所提供的第一实施方式的结构示意图。如图3中所示，吸拉线圈52和保持线圈51均缠绕于线圈架12上。与现有技术不同之处在于，该吸拉线圈52和保持线圈51的绕制方式略呈一三角型，这样做的目的在于使线圈的重心b尽可能靠近铁心。具体而言，假设靠近线圈架12的第一排线圈为第一圈，第一层线圈由粗线圈（即吸拉线圈52）均匀绕制而成，从第二圈开始到第N圈，根据设计需要依次递减粗线圈的圈数，使该粗线圈的绕制分布类似于一个三角型。细线的绕制方法与粗线类似，唯一的区别在于，细线圈的绕制呈一个倒三角型。如图3中所示，采用三角绕法的线圈，其重心b会落在偏向粗线的位置。以相同匝数，相同长度的三角绕法制成的线圈为例，如果粗线的直径是细线的2倍，则重心会落在线圈总长度的三分之一附近。当铁心与线圈重心的位置靠得越近，在磁路不闭合的情况下所产生的磁吸力越大。在保持磁吸力不变的情况下，可以减少粗线线圈匝数。同时又由于细线线圈也采用了三角绕法，与现有技术中细线线圈绕在最外层的技术方案相比较，能够在保持线圈匝数不变的情况下，减少细线线圈的总的线长度。当线圈长度减少，对应的电阻也会减少，因而能够增大通过细线线圈内的电流。电流增大后，在保持电磁场强度的情况下能够进一步减少细线线圈的匝数。

图4是本发明所提供的第二实施方式的结构示意图。如图4中所示，第二实施方式与第一实施方式采用了同样的发明构思，区别在于，第二实施方式下采用的矩形绕法，采用粗线细线同时绕制的方式。粗线线圈和细线线圈都从第一层开始同时绕制于线圈架上，粗线线圈和细线线圈在线圈架上按一定比例排列。假设线圈架的总长度为C，其中粗线线圈占据线圈架c/C的长度，细线线圈占据线圈架C-c/C的长度，最后使粗线线圈的高度与细线线圈的高度保持一致。与第一实施方式相比较而言，第二实施方式具有能够粗线细线同时绕制的优点，能够减少生产节拍，减少生产一电磁线圈所需要的工艺时间。

图5是是本发明所提供的第三实施方式的结构示意图。如图4中所示，第三实施方式与前两种实施方式采用了同样的发明构思。第三实施方式采用了阶梯型的绕法，该绕法具体为：第1至第K层先将粗线均匀绕制在线圈架上；第K至第N层根据需要将粗线绕制于线圈架2/3或3/4处。从第K层开始，在线圈架的1/3或1/4处绕制细线。保持粗线细线的绕制匝数一致。

本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

Claims (9)

1.一种电磁操纵机构，包括：

壳体，所述壳体构成电磁操纵机构的外廓；

线圈，所述线圈用于通过电流产生一作用于柱塞的电磁力；

柱塞，所述柱塞位于所述线圈内部；

其特征在于，所述线圈由吸拉线圈和保持线圈组成，所述吸拉线圈和保持线圈匝数相等，所述线圈的重心不位于线圈长度二分之一处。

2.如权利要求1所述的电磁操纵机构，其特征在于，所述吸拉线圈和保持线圈采用三角绕法绕制而成。

3.如权利要求1所述的电磁操纵机构，其特征在于，所述吸拉线圈和保持线圈采用矩形绕法绕制而成。

4.如权利要求1所述的电磁操纵机构，其特征在于，所述吸拉线圈和保持线圈采用梯形绕法绕制而成。

5.如权利要求2所述的电磁操纵机构，其特征在于，所述吸拉线圈从第一层至第N层递减圈数，所述保持线圈从第一层至第N层递增圈数。

6.如权利要求3所述的电磁操纵机构，其特征在于，所述吸拉线圈和保持线圈按比例且等高度绕制而成。

7.如权利要求4所述的电磁操纵机构，其特征在于，所述吸拉线圈从第一层至第K层以圈数N1绕制，从第K层至N层以圈数N2绕制，所述保持线圈从第K层以固定圈数绕制。

8.如权利要求1所述的电磁操纵机构，其特征在于，所述线圈由含金属导体材料制成。

9.一种起动机，包括电磁操纵机构、直流电机和传动机构，其特征在于，所述电磁操纵机构采用如权利要求1至8任一项所述的结构。

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