CN102482061B - 用于移动水平轴线式线圈等的电磁升降机 - Google Patents

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Abstract

一种电磁升降机，包括至少两个磁极扩展件(4)，所述至少两个磁极扩展件(4)被成形为用于输送水平轴线式线圈等，垂直于要升降的线圈的轴线而布置，被分成两个半部(4a，4b)，所述两个半部(4a，4b)在致动器机构(5)的作用下能够相对于彼此滑动且被成形为能够彼此穿插。磁极扩展件(4)的可调节性允许它们能更好地适应不同直径的要升降的线圈，以便最大可能地利用有用的磁极部分并将操作空气间隙减小到最小，由此不必为了考虑最不利的情况而将升降机定尺寸过大，结果升降机更小、更轻且成本更低。

Description

用于移动水平轴线式线圈等的电磁升降机
本发明涉及用于移动水平轴线式线圈的升降机，更具体而言涉及一种具有被成形且可调节的磁极扩展件的电磁升降机。下文将以移动水平轴线式线圈为具体参考，但要清楚的是，本发明的升降机同样也能应用于移动相似产品，如直径范围大的大尺寸圆形物和管状物。
已知的是，通常用于移动水平轴线式线圈的升降机一般由具有两个对称磁极北极/南极的磁体(电磁体或电永磁体)构成，所述两个对称磁极北极/南极沿着升降机的纵向轴线延伸且被布置在升降机的侧面。所述磁极适当地被间隔开且具有渐开线形状，以便配合最大数目的待移动线圈的直径。
这些已知的升降机具有由磁极的成形和布置引起的不足，而这在另一方面是容许单个的升降机能覆盖大范围的线圈直径以便允许线圈的移动所必需的。
第一个不足是源自于这一事实：升降机的上述结构导致升降机在一些情况下是以在磁极扩展件与线圈之间具有相当大的空气间隙且接触面积减小来操作的。这迫使设计和制造出更大功率的、更加笨重和更加昂贵的升降机以便考虑这些不利的操作条件。
第二个不足是由于磁极的布置而引起的，由于磁极的布置，布置在与被升降的线圈的轴线相垂直的平面内——即与升降机的轴线相同的平面内——的北极-南极磁通线在磁通所联接到的外圈之上如夹钳般闭合，因而在其中发生形变。事实上，在经由这种类型的装置来升降的线圈中，板块(sheet)的最外圈因为磁通而经受形变，特别是当板块的厚度＜1mm时。在板块具有更大厚度的情况下，这种改变仍处在弹性形变范围之内，但是在板块具有更小厚度的情况下，这种改变就变为塑性形变。
因此，本发明的目的是提供一种克服上述不足的电磁升降机。此目的借助于这样的电磁升降机来实现：所述电磁升降机包括垂直于要升降的线圈的轴线所布置的磁极扩展件，所述磁极扩展件被分成两个半部，所述两个半部在合适的致动器的作用下能够相对于彼此滑动，且被成形为能够彼此穿插。
本发明的基本优点源自于磁极扩展件的可调节性，所述可调节性允许磁极扩展件更好地适应不同直径的要升降的线圈，以便最大可能地利用有用磁极部分并将操作时的空气间隙减小到最小。因此，不必为了顾及最不利的情况而将升降机定尺寸过大，结果升降机更小、更轻和成本更低(尤其是在具有电永磁体的升降机的情况下)。
第二个重要的优点源自于这一事实：归功于磁极扩展件的垂直布置，北极-南极磁通线被布置在与线圈轴线相平行的平面内，因而在与磁通所联接到的外圈之上不如夹钳般闭合，从而降低了其中发生形变的风险。
参照附图，根据以下对本发明的实施例的详细描述，本领域技术人员将会清楚地了解根据本发明的升降机的另外的优点和特性，在附图中：
图1是根据本发明的电磁型的升降机的示意性部分前视截面图；
图2是图1的升降机的示意性部分侧视截面图；
图3是根据本发明的电永磁体型的升降机的示意性前视图；
图4是图3的升降机的示意性部分侧视截面图；
图5是图1的升降机在磁极扩展件处于完全伸展位置的情况下的立体仰视图；
图6是示出磁极扩展件处于部分伸展位置的类似于前一个视图的视图；
图7是示出磁极扩展件处于完全回缩位置的类似于前一个视图的视图；
图8是示意性地示出升降机的运行的类似于图1的视图；以及
图9是示意性地示出升降机的运行的类似于图2的视图。
首先参照图1至图2，示出了根据本发明的电磁升降机1通常包括具有倒U形的磁轭2，以便定义北极-南极磁偶极子。两个螺线管3缠绕磁轭2的芯，以产生升降负载所需要的磁动力，所述螺线管3优选由经过阳极化处理的铝形成，以便优化它们的性能以及尤其是对焦耳效应所产生的热的散热。在磁轭2的端部布置了被成形为用于输送水平轴线式线圈的两个磁极扩展件4。
应当注意的是，尽管这里描述的电磁体1优选是双极性的，但是这种选择并非是限制性的，因为可以通过相同的原理来制造适当设置有所需元件、具有不同数量的磁极的磁体。
本升降机的第一个新颖方面在于这一事实：每个磁极扩展件4被分成两个半部4a、4b，所述两个半部4a、4b可以相对于彼此滑动且被成形为能够彼此穿插，这将稍后作进一步的描述。两个半部4a、4b每个具有其活动面、即与负载接触的面，其以具有与要升降的线圈的最大直径相等的值的连续直径来工作。
借助于优选位于两个磁极扩展件4之间的动力传动机构5来实现滑动运动，动力传动机构5允许沿着楔形榫头引导件6滑动的两个磁极扩展件4根据线圈的直径来改变它们成形的轮廓。例如，机构5可以是液压型或者具有电动机减速器和致动器，并且可以通过编码器或其他类似装置来控制，编码器或其他类似装置能够针对升降所选中的线圈而预先设置线圈直径并调节磁极扩展件4。
如前所述，上述升降机的第二个新颖方面是磁极扩展件4布置在相对于要升降的线圈的水平轴线相垂直的方向上，这将在下面进一步说明。
图3至图4示出了电永磁体型的上述升降机，其中，没有改变的附图标记表示这两种类型升降机的共同元件，即，磁极扩展件4的新颖部分和相关的调节构件5、6。
实际上，升降机1’仅有的区别在于，磁轭2’具有略微不同的形状，磁轭2’容纳分别由铝镍钴合金和锶铁氧体或铝镍钴合金和稀土(优选为钕)形成的传统磁性双组成物7、8。由铜或经过阳极化处理的铝或其它相似材料形成的两个螺线管3’将形成所谓的可逆磁性块7的两个铝镍钴合金块定向，以使电永磁体1’在激活状态与休息状态之间切换。
现在将参照图5至图7更加详细地说明对磁极扩展件4的调节，这里尽管说明的是升降机1但是也同样适用于升降机1’。
磁极扩展件4从升降机的纵向轴线开始的中心区域内的表面是间断的，因为两个半部4a、4b每个是具有相等齿部和恒定节距的梳状。第一半部4a具有与第二半部4b基本上对称和相对应的形状，第二半部4b的齿部偏移一个节距以便第二半部4b能够很好地穿插第一半部4a。
与南磁极性的两个半部的滑动运动同步的北磁极性的两个半部4a、4b的滑动运动允许它们能适应不同直径的要移动的线圈。图5的完全伸展位置对应于最大直径，且图1、3和7的完全回缩位置对应于最小直径，而图6的中间位置明显对应于中等直径。
在大尺寸的磁体情况下，每个磁极扩展件4的两个半部4a、4b的总滑动行程大约150-250mm(每个半部75-125mm)。
因此本发明的升降机的操作相当简单和有效，且根据上述描述和根据图8至图9能容易地理解本发明的升降机的运行。
在根据要升降的负载L的直径而调节两个半部4a、4b的位置之后，磁极扩展件4与水平轴线式线圈接触，且当螺线管3/3’激活时，磁通线联接到负载L，如图9所示。
这种新颖的布置保证了升降机的活动面与线圈之间的耦合，使得最大活动面和最小活动面之间的差异非常小，即大约15-20％(最大有用磁极部分为100％，最小为80-85％)。这意味着，在升降机运行范围的极值处的磁力改变了约相同的百分率(15-20％)，且所述百分率改变量比已知的升降机中的百分率改变量小得多，在已知的升降机中有用磁极部分的差异可以是大约70-80％(最大为100％，最小为20-30％)。
因此，可以将本发明的升降机设计成一方面具有更高的性能，而另一方面具有相当低的重量和因而相当低的成本。为了支持这一说法，下文给出一些经处理的象征性的数量数字，以便与现有技术的升降机进行比较。
铁磁钢板的线圈是以具有较大范围的特性、尺寸和重量来生产的，板厚为0.2mm至20mm，线圈的外径为900mm至2600mm，重量为2t至45t(要注意的是，线圈直径的减小并不对应于重量的明显平方式减小)。
为了利用现有的升降机来保证这种范围的线圈的安全移动，需要设计和制造磁极扩展件增加了约50％的升降机，这是考虑到根据EN 13155标准，电磁体必须具有等于最大考量负载的至少两倍的锚固力。
这导致在根据现有知识来设计例如电磁型的升降机时，升降机需要在220V、约15kW的施加功率以及约8t的重量。根据本发明的相似的升降机需要约12kW的功率以及约6.5t的重量，即，在所需的功率和重量方面都有20％的降低。还应当注意的是，现有电磁体所需的过大尺寸不仅成比例地增加成本，而且还增加线圈的外圈变形的问题。
由新结构和磁极的布置所实现的性能上的改进允许在尺寸和重量上的极大下降，这在本发明的升降机应用于自动储存系统时尤其有用。这一事实还允许建立适用于在绝对安全的情况下来移动不同直径的线圈的磁体，而不需要被迫针对最不利的情况(通常包括相当小但重量大的线圈)为磁体定尺寸。
要清楚的是，根据本发明的升降机的上述和图示的实施例仅仅是能够进行各种修改的实例。具体地，两个半部4a、4b的准确形状可以不同于上述梳状形状，只要两个半部4a、4b互补即可，例如，齿部可以不全都相同和不全都具有恒定的节距，而且引导件6可以具有不同的形状(如，T形或其它)，而相关的致动器机构5可以位于不同的位置。

Claims (12)

1.一种电磁升降机，包括至少两个磁极扩展件(4)，所述至少两个磁极扩展件(4)被成形为用于输送水平轴线式线圈，所述至少两个磁极扩展件(4)与电磁体(2；3)或电永磁体(2’；3’；7；8)连接，其特征在于，所述磁极扩展件(4)垂直于要升降的线圈的轴线而布置使得北极/南极沿着所述轴线交替，并且被分成两个半部(4a，4b)，所述两个半部(4a，4b)在致动器机构(5)的作用下能够相对于彼此滑动且被成形为能够彼此穿插。
2.如权利要求1所述的电磁升降机，其特征在于，所述两个半部(4a，4b)每个具有其活动面，所述活动面以连续直径工作，所述连续直径具有与所述要升降的线圈的最大直径相等的值。
3.如权利要求1或2所述的电磁升降机，其特征在于，所述两个半部(4a，4b)在成形为楔形榫头形或T形的引导件(6)上滑动。
4.如权利要求1或2所述的电磁升降机，其特征在于，所述致动器机构(5)位于所述两个磁极扩展件(4)之间。
5.如权利要求1或2所述的电磁升降机，其特征在于，所述致动器机构(5)通过编码器或其他相似装置来控制，所述编码器或其他相似装置能够预先设定所述要升降的线圈的直径并从而调节所述磁极扩展件(4)。
6.如权利要求1或2所述的电磁升降机，其特征在于，所述磁极扩展件(4)从所述升降机的纵向轴线开始的中心区域内的表面是具有相等齿部和恒定节距的梳状，且每个磁极扩展件(4)的第一半部(4a)具有与第二半部(4b)基本上对称和相对应的形状，所述第二半部(4b)的齿部偏移一个节距。
7.如权利要求3所述的电磁升降机，其特征在于，所述致动器机构(5)位于所述两个磁极扩展件(4)之间。
8.如权利要求3所述的电磁升降机，其特征在于，所述致动器机构(5)通过编码器或其他相似装置来控制，所述编码器或其他相似装置能够预先设定所述要升降的线圈的直径并从而调节所述磁极扩展件(4)。
9.如权利要求4所述的电磁升降机，其特征在于，所述致动器机构(5)通过编码器或其他相似装置来控制，所述编码器或其他相似装置能够预先设定所述要升降的线圈的直径并从而调节所述磁极扩展件(4)。
10.如权利要求3所述的电磁升降机，其特征在于，所述磁极扩展件(4)从所述升降机的纵向轴线开始的中心区域内的表面是具有相等齿部和恒定节距的梳状，且每个磁极扩展件(4)的第一半部(4a)具有与第二半部(4b)基本上对称和相对应的形状，所述第二半部(4b)的齿部偏移一个节距。
11.如权利要求4所述的电磁升降机，其特征在于，所述磁极扩展件(4)从所述升降机的纵向轴线开始的中心区域内的表面是具有相等齿部和恒定节距的梳状，且每个磁极扩展件(4)的第一半部(4a)具有与第二半部(4b)基本上对称和相对应的形状，所述第二半部(4b)的齿部偏移一个节距。
12.如权利要求5所述的电磁升降机，其特征在于，所述磁极扩展件(4)从所述升降机的纵向轴线开始的中心区域内的表面是具有相等齿部和恒定节距的梳状，且每个磁极扩展件(4)的第一半部(4a)具有与第二半部(4b)基本上对称和相对应的形状，所述第二半部(4b)的齿部偏移一个节距。
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