CN102610357A - 具有套管的电磁铁 - Google Patents

Abstract

一种电磁铁，包含一外壳，外壳容纳有一线圈管，线圈管承载有一导电金属线绕组，线圈管环绕于容纳有一电枢的一电枢室，外壳的外壳壁位在电枢室的部分具有一空隙，线圈管及电枢室之间具有与外壳分开设置的一套管，套管以没有倒角的方式与外壳壁面对线圈管的一内侧面连接。

Description

具有套管的电磁铁

技术领域

本发明涉及一种电磁铁，包含一外壳，外壳容纳有一线圈管，线圈管承载有导电金属线的绕组，线圈管环绕一容纳有电枢的电枢室，外壳的外壳壁在电枢室的部分具有一空隙。

背景技术

一般电磁铁可以作为驱动阀门或类似装置的操纵或调整构件。这种电磁铁的应用范围很广。例如，应用在汽车或飞机上。在这些应用中，需着重考量成本或重量的因素。

而这种构造应用于电枢室可能出现很高的工作压力(例如200bar或更高)的情况。当然这类电磁铁的构造需具有足够的耐压强度，以可靠地工作及防止泄漏。

为了能够以较低的成本制造外壳，电磁铁的零件(线圈，连接件，插头等)都是以现代化的制造方法制成，例如外壳是以粉末压铸制成。这种制造外壳的方法称为金属粉末射出成型(MIM)或金属粉末压成型，使用这种方法的优点是无需进行额外的切削加工，也能够以一个工作步骤在外壳内完成比较复杂的形状加工。这样就可以使外壳壁将电枢室环绕住，其中外壳壁与外壳的其他部分是一体成型的。

而必须注意的是，存在于电枢室内的高压也会作用在电枢室的内壁上。位于连接电枢室的外壳壁的后面是线圈管，在线圈管上有许多由导电金属线卷成的绕组。为了使电磁铁达到最佳效能，所有外壳零件的壁厚，包括环绕电枢室的外壳壁的壁厚，都要尽可能的小。而环绕电枢室的外壳壁在电枢室的底部及/或顶部的过渡区范围必然连接其他的外壳壁。这个范围一体成型的构造方式对于达到很高的防泄漏安全性是很较佳的。但是此过渡区的厚度也必须相对的加大，因为剪力及/或扯裂效应会因为高压造成的压力变得很大。

因此一种已知的作法是将这个此过渡区其背对于电枢室的面加厚，例如在与电磁铁相邻的外壳壁及环绕电枢室的外壳之间形成倒角或倒圆角，以加厚此面。

因此，加厚的部分位于线圈管所在的范围。

线圈管承载导电金属线的绕组，线圈本身是自动地被卷绕，因此最好是将线圈制作成圆柱体的形状。相较于电磁铁没有加厚的变化方式，加厚(倒角或倒圆角)的部分会占用线圈在线圈的轴向方向的构造空间。

由于加厚的关系，为了达到耐高压电磁铁所相适应的力学及/或磁学影响，电磁铁的总体积会变得比较大。这会导致成本的上升及重量的增加，而此尤其于特殊应用是不期望的情况。

发明内容

本发明的目的是改善现有技术，以克服上述缺点中的至少一个缺点。

为了达到上述目的，本发明是从本文开头提及的已知技术的电磁铁出发，并建议在线圈管及电枢室之间设置与外壳分开设置的一套管，同时此套管以没有倒角的方式与外壳壁面对线圈管的一内侧面连接。

本发明的优点是，将一个特意分开的构件安装在电磁铁内，这个构件定义核心套管而且本身具有足够的耐压性。套管是一个管件，其再必要时也可以透过切削加工以配合特定的应用领域的需求以及达到足够的抗压强度。线圈管套接在套管上，其中套管面对线圈管的一外表面，在一种实施例中，其于至少到与电磁铁相邻的外壳壁的内侧面的范围内是一圆柱状的光滑表面。线圈室是没有倒角的，因此线圈管可以被放入将电枢室完全环绕住的线圈室底部，其中线圈室底部具有沟槽状断面，这样就可以充分利用到线圈室。最好是将线圈室制造成带有平行伸展的沟槽壁的沟槽，其中一个沟槽壁是套管的外侧面，而另一个沟槽壁是外壳的外壳内壁。线圈室底部最好是以直角与沟槽壁连接。

本发明设计的套管是以高强度材料制造，因此能够形成耐压性极强的电枢室，使其即使是在100bar、较佳是200bar、或最好是450bar的高压下，也能够保持气密及/或耐压。

一种合适的方式是，套管是以至少一套管管件而逐段构成套管，例如套管是从一个两边打开的管材切断而成，或是从实心材料制造而成。如果是以实心材料制成，则可以在套管内形成一个一端封闭的空隙，在这种情况下，套管只有一端有开口。在套管内形成一个一端封闭的空隙的优点是无需为密封性而进行额外的加工。

因为有开口的关系，电枢室是可相通的。同时位于电枢室内的可移动的电枢经由这个开口而作用在外接的元件上，例如阀门或类似元件。套管被置入外壳的一个空隙内，当然这个空隙也会将套管的开口环绕住。为了连接设置在电磁铁外受电枢控制的元件，套管在开口范围具有一个外缘，该外缘的内径大于套管管件及/或一端封闭的空隙的内径。套管在连接范围有相对应的扩展。

最好是将套管制造成旋转对称的元件，这样可以大幅地简化套管的外部切削加工。此外，旋转对称的构造也可以简化套管的组装工作，因为在这种实施方式下，无需针对套管相对于电磁铁的特定位置进行组装。当然套管也可以配备一个定位装置，而例如这样做可以将套管在电磁铁及/或外壳内的位置以可旋转的方式固定住，及/或同样将套在套管上的线圈的位置以可旋转的方式固定住。所谓以可旋转的方式固定住是指元件相对于线圈轴(旋转轴)的角度位置是固定的。

在本发明的一个较佳的实施方式中，外壳壁内的空隙带有一个与套管的外缘共同作用的梯级。这个梯级形成于空隙中的方式使外壳的外侧面上具有一个直径较大的圆环，一个直径较小的圆环连接在这个直径较大的圆环的内侧面(面对线圈的那一面)。因而在轴向方向上(以线圈为基准)形成一个套管的止档，当套管被推入外壳时就会被此止档止动。

如以上所述，套管内可能出现很高的压力。此压力也会作用在外缘上。从外缘过渡到其余套管管件的过渡区可能成为力学上的薄弱部位，因此一种较佳的作法是，对外缘范围的套管壁及/或套管管件过渡到外缘的过渡区进行材料加厚。例如可以透过倒角或倒圆角达到材料加厚的目的，而且这是在外壳层面(梯级范围)内进行，因此不会造成线圈室内可供安装线圈的空间变大。本发明的设计是将结构上有必要透过倒角或倒圆角实现的材料加厚，移到线圈室外进行，以实现不会增加电磁铁的总体积的目的。

根据本发明的一种较佳的实施方式，外壳是一种粉末压铸件，尤其是一种金属粉末压铸件。这种制造方法的优点是可以在一个制造步骤完成相当复杂的外壳结构。利用金属粉末压铸法也可以制造出具有导电性的外壳。

为了使电磁铁能够被安装在要使用电磁铁的装置上，例如安装在液压管线或气动管线上，外壳在面对空隙的那一个面上具有一个固定凸缘。通常固定凸缘是与外壳一体成型，例如在利用粉末压铸法及/或金属粉末压铸法制造外壳时一并形成固定凸缘。

以下将配合附图中的实施例对本发明的内容做进一步的说明。

附图说明

图1：本发明的电磁铁的侧视图。

图2：现有技术的电磁铁的侧视图。

主要元件符号说明

1        电磁铁

10       电磁铁

11       第一子外壳

12       第二子外壳

2、2’   外壳

20       外壳壁

21       空隙

22       内侧面

23       梯级

24       凸缘

25       外壳内壁

26       线圈室

27       底部

28、28’ 外表面

3        线圈管

30       线圈轴

39、39’ 绕组

4        电枢室

5         套管

50        套管管件

51        开口

52        外缘

53        周缘

h₁、h₂    距离

具体实施方式

在图中，相同或相同作用的元件均以相同的元件符号标示，而且除非有必要，已在前面图中说明过的相同元件将不会在后面重复说明。

以下的说明是以图1显示的本发明的电磁铁1与图2显示的现有技术的电磁铁10进行比较，以说明本发明的内容。

本发明的电磁铁在第一子外壳11内具有一插头接点，以及在第二子外壳12内具有能够透过所产生的磁场而产生动作的元件，例如电枢或电枢导杆。

电磁铁通常是由一电枢室4构成，在电枢室4内具有一可沿着线圈轴30移动的电枢(未图示)。电枢室4至少一部分被一线圈管3所环绕住。线圈管3承载有许多带有导电金属线的绕组39。线圈的接口与插头11内的插头接点导电连接。当绕组39接通电流，电枢室4内会产生一个磁场，这个磁场会作用在电枢上(通常是抵抗一个复位弹簧的作用力)。

为了使电枢室4具有很好的高压气密性，本发明提供一限制于电枢室4的范围内而与电磁铁的外壳2分开的套管5。

套管5是由套管管件50及连接在外侧面上的外缘52构成。从图中可以清楚的看出，外缘52的内径大于套管管件50的内径。在外缘52上有一个相应的周缘53。

电磁铁的不同的元件被安装在外壳2内。外壳2具有位于内部及外部的外壳壁。一个位于外壳2外部的外壳壁20具有一个相对应的空隙21，套管5穿过空隙21而向外凸出。套管5具有一个开口51，受电磁铁操纵的元件(例如电枢)能够透过开口51而作用在位于电磁铁之外的构件(例如阀门)。以线圈轴30而言，在线圈管3之外有具一径向连接在线圈管3上的外壳内壁25，因而构成一套管状的线圈室26，线圈室26的内部径向范围以套管5的为界，线圈室26的外部径向以外壳内壁25为界。外壳内壁25及套管5的外侧面经由线圈室底部27连接在一起，其中线圈室底部27是外壳2的内侧面22的一部分。带有卷绕的金属线的线圈管3被套在套管5上，并被套管5所固定及/或导引。在外壳2上被设置在空隙21那一面的凸缘24的作用是固定电磁铁。在本实施例中，空隙21并不是以一圆柱形壁为界，而是在其内部面对线圈管3的范围有一个朝内的梯级23，其作用是作为套管5的止档，尤其是作用为在应用最多外缘52的周缘53。

本发明的设计使线圈室底部27没有倒角，也就是以直角与套管5连接，其中套管5与外壳分开设置。这样做可以使整个线圈室26都可以被有效地利用。

h₁代表金属线绕组39’到外壳2的外表面28的距离。

图2中的h₂代表在先前技术的电磁铁中相对应于h₁的距离，也就是金属线绕组39’的底缘到外壳2’的外表面28’的距离。在图1及图2中，外表面28或外表面28’与一个共同的基准面重合。从图中可以清楚的看出，按照本发明的距离h₁小于按照现有技术所形成的距离h₂，亦即h₂略大于h₁。

这个高度差使本发明得以提高线圈室可供使用的空间，以及避免因可用空间缩小而造成成本的上升。

虽然以上是以非常详细的方式描述本发明的实施例的各种细节，但此处要特别指出的是，以上的实施例及描述仅是用于解说本发明的内容，但是并不会对本发明的范围造成任何限制，因为对熟习该项技术者而言，从本公开说明的内容可以看出许多可能的替代实施方式及操作方式。同样的，所有未偏离本发明的内容的修改方式亦属于本发明的范围。

Claims (10)

1.一种电磁铁，包含一外壳(2)，其特征在于，该外壳(2)容纳有一线圈管(3)，该线圈管(3)承载有一导电金属线绕组，该线圈管(3)环绕于容纳有一电枢的一电枢室(4)，该外壳(2)的外壳壁(20)位在该电枢室(4)的部分具有一空隙(21)，该线圈管(3)及该电枢室(4)之间具有与该外壳(2)分开设置的一套管(5)，该套管(5)以没有倒角的方式与该外壳壁(20)面对该线圈管(3)的那一内侧面(22)连接。

2.根据权利要求1所述的电磁铁，其特征在于，该电枢室(4)为耐压，其耐受100bar、200bar、或450bar的高压。

3.根据权利要求1所述的电磁铁，其特征在于，该套管(5)由至少一套管管件(50)所逐段构成。

4.根据权利要求1所述的电磁铁，其特征在于，于该套管(5)的至少一侧具有一开口(51)。

5.根据权利要求3所述的电磁铁，其特征在于，该套管(5)内具有一端封闭的空隙，及/或该套管(5)在该开口(51)范围具有一外缘，该外缘的内径大于该套管管件(50)及/或一端封闭的该空隙的内径。

6.根据权利要求1所述的电磁铁，其特征在于，该套管(5)为一旋转性对称的组件。

7.根据权利要求1所述的电磁铁，其特征在于，该线圈管(3)套接于该套管(5)上。

8.根据权利要求1所述的电磁铁，其特征在于，该外壳壁(20)内的空隙(21)具有一与该套管(5)的外缘(52)互相作用的一梯级(23)。

9.根据权利要求8所述的电磁铁，其特征在于，在该外缘(52)范围内的套管壁及/或该套管管件(50)过渡到该外缘(52)的过渡区的材料加厚。

10.根据权利要求1所述的电磁铁，其特征在于，该外壳(2)是一种粉末压铸件，尤其是一种金属粉末压铸件，及/或该外壳(2)在面对该空隙(21)的面上具有一固定的凸缘(24)。

Images