CN103137384A - 一种衔铁转动式磁保持磁路系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种衔铁转动式磁保持磁路系统。所述衔铁转动式磁保持磁路系统由线圈轭铁组件和衔铁组件组成，所述线圈轭铁组件包括骨架、轭铁、永久磁钢和线圈，所述衔铁组件包括衔铁和连接在衔铁至少一端上的推动卡；至少一根永久磁钢内嵌于所述骨架上，且该永久磁钢与设置在骨架外的轭铁相吸；所述骨架与轭铁之间设有缠绕在骨架上的线圈；所述骨架开有中心通孔，条状的所述衔铁穿过所述骨架的中心通孔并可相对骨架周向转动，该衔铁的两端对角与所述轭铁吸合；所述衔铁两端中的至少一端伸出骨架外，所述衔铁的至少一端与所述推动卡相连。本发明具有适用性广，结构紧凑简单，保持力大，抗振性好，防电磁干扰能力强，动作迅速可靠，功耗低等特点。

Description

一种衔铁转动式磁保持磁路系统

技术领域

本发明涉及电气技术领域，具体为一种衔铁转动式磁保持磁路系统，主要用于电磁线圈、磁保持继电器和接触器领域。 

背景技术

目前电气领域常用的磁保持继电器磁路系统，均为双衔铁注塑式旋转型结构，如图11所示；铁芯8插入线圈5中，两端部位分别套一个轭铁2铆接成线圈轭铁组件，衔铁组件由两片衔铁3与一件永久磁钢4注塑成成一体。这种磁路结构属非可拆型的磁路系统，零部多、成本高，对结构精度要求非常高， 否则带来漏磁严重、摩擦力大等缺陷，同时衔铁组件的高温注塑必然影响永久磁钢4的磁参数稳定性。故加工适用性较局限，同一个或两个线圈驱动，功耗大，体积大，保持力小，可靠性差。 

发明内容

为了克服现有的磁保持磁路系统不可拆卸、且结构复杂、易漏磁的不足，本发明旨在提供一种衔铁转动式磁保持磁路系统，该磁路系统可拆型、成本低、摩擦低、保持力强、对零件和装配精度要求低，从而可简化生产工艺，使电磁线圈、继电器、接触器结构更紧凑、体积更小、灵敏度高和工作可靠性更高。 

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是： 

一种衔铁转动式磁保持磁路系统，其由线圈轭铁组件和衔铁组件组成，所述线圈轭铁组件包括骨架、轭铁、永久磁钢和线圈，所述衔铁组件包括衔铁和连接在衔铁至少一端上的推动卡；其结构特点是，至少一根永久磁钢内嵌于所述骨架上，且该永久磁钢与设置在骨架外的轭铁相吸；所述骨架与轭铁之间设有缠绕在骨架上的线圈；所述骨架开有中心通孔，条状的所述衔铁穿过所述骨架的中心通孔并可相对骨架周向转动，该衔铁的两端对角与所述轭铁吸合；所述衔铁两端中的至少一端伸出骨架外，所述衔铁的至少一端与所述推动卡相连。

由此，导磁衔铁位于骨架中心方孔中间，可实现自由转动，形成“一字型”衔铁片的二端对角与两个导磁轭铁吸合，且形成磁路工作气隙。线圈通过直流电流后，线圈内的衔铁产生感应磁场，但磁场方向与导磁轭铁的固有磁场方向相反时，推动衔铁转动，从而推动推动卡作往复直线运动。 

以下为本发明的进一步改进的技术方案： 

为了防止衔铁轴向窜动，所述衔铁的至少一端端头装有限位套，所述推动卡通过限位套装在衔铁上。

为了防止工作中衔铁侧翻，所述衔铁中间位置上设有凹槽或凸台，所述骨架的中心通孔内壁上开有与该衔铁凹槽或凸台间隙配合的凸台或凹槽，使衔铁相对骨架在0°~90°范围内转动。 

作为一种具体的结构形式，所述骨架中心通孔两端的孔径大于中间位置的孔径，由此，整个骨架的中心通孔为对称顶锥形方孔。 

作为一种具体的结构形式，所述骨架的中心通孔为方形通孔。 

所述衔铁的两端均伸出骨架外，且每一端均与一组所述推动卡相连，即两组推动卡设置在衔铁的两端，由此，所述导磁衔铁3二端可同时驱动二组推动卡7，实现多路负载开关的同时驱动。 

所述永久磁钢为至少偶数块，且对称布置于所述衔铁两侧。 

所述永久磁钢的两极性连线垂直于或平行于所述衔铁的转动轴线，当该衔铁的两端对角与所述轭铁吸合时，形成磁路工作气隙。 

所永久磁钢位于线圈外侧。 

藉由上述结构，本发明的磁保持磁路系统，可以为图1、图4、图5、图6和图7所示的各种形式的“一字型”衔铁组件和中部双永磁式、二端四永磁式、永磁侧向吸住式、永磁对向吸住式轭铁组件中任意一种组合而成。由于在“一字型”衔铁组件中解决了“衔铁易侧翻、易窜动”的难题，从而实现了上述结构的“一字型”衔铁组件，插入上述结构的线圈轭铁组件中，经线圈接通直流电源后，线圈轭铁组件产生磁场。在于磁性的“同性相斥、异性相吸”的作用下，推动衔铁组件作旋转运动。 

具体而言，本发明的衔铁转动式磁保持磁路系统包括由骨架1、导磁轭铁2、内插入式永久磁钢4、线圈5组成的线圈轭铁组件和由导磁衔铁3、推动卡7组成的衔铁组件二大部分组成， 如图1所示。其特征：永久磁钢4可单件或多件内插入骨架1中部的二个专用方孔或圆孔内， 且与二件导磁轭铁2相吸住， 再与线圈5一起组成线圈轭铁组件；导磁衔铁3呈“一字型”，且位于骨架1中心方孔中间， 可实现自由转动；形成了“一字型”导磁衔铁片3的二端对角与两个导磁轭铁2吸合，且形成了磁路工作气隙。 

为防止工作中的导磁衔铁3易窜动和易侧翻，所述骨架1中心方孔内注塑成二个同轴小圆柱，如在导磁衔铁3侧向中心冲压成二个同轴小凹槽，与骨架1中心方孔内小圆柱呈间隙配合，以保证导磁衔铁3自由转动。 

所述骨架1的中心通孔注塑成“对称顶锥型”方孔，以防止工作中的导磁衔铁3侧翻；如图3所示的导磁衔铁3端头增加限位套6， 以防止工作中的导磁衔铁3窜动，确保导磁衔铁3正常自由转动。 

如图4所示，永久磁钢4可单组至最多四组内插入骨架二端的1~4个专用方孔或圆孔内， 且与二件导磁轭铁2相吸住， 再与线圈5一起组成线圈轭铁组件；导磁衔铁3呈“一字型”，且位于骨架1中心方孔中间， 可实现自由转动；形成了“一字型”衔铁片3的二端对角与两个导磁轭铁2吸合，且形成磁路工作气隙。 

如图5所示，永久磁钢4位于线圈5的外侧与二件导磁轭铁2侧向吸住，永久磁钢4的二极性连线与导磁衔铁3的转动轴成平行；当导磁衔铁3的二端对角与两个导磁轭铁2吸合，且形成磁路工作气隙。 

如图6所示，永久磁钢4位于线圈5的外侧与二件导磁轭铁2对向吸住，永久磁钢4的二极性连线与导磁衔铁3的转动轴成垂直；当导磁衔铁3的二端对角与两个导磁轭铁2吸合，且形成磁路工作气隙。 

如图7所示，永久磁钢4位于线圈5的外侧与二件导磁轭铁2侧向吸住，永久磁钢4的二极性连线与导磁衔铁3的转动轴成垂直；当导磁衔铁3的二端对角与两个导磁轭铁2吸合，且形成磁路工作气隙。 

为减小转动摩擦力， 导磁衔铁3的旋转中心为导磁衔铁3侧向中心冲压成的二个同轴小凹槽，与骨架1的中心方孔内小圆柱呈间隙配合，以保证导磁衔铁3自由转动。 

为减小转动摩擦力， 导磁衔铁3的旋转中心为导磁衔铁3侧向中心冲压成二个对称圆弧型小凸台9，与骨架1的“对称顶锥型”方孔中心外点接触，以保证导磁衔铁3自由转动。 

所述导磁轭铁2与永久磁钢4吸合的形式，具体可包括如下几种情况： 

①根据磁强度和磁场位置的需求，永久磁钢4可选择单件或两件；永久磁钢4可位于二个轭铁2的中央部或近中央部。

②根据磁强度和磁场位置的需求，永久磁钢4可任意选择单件至四件；永久磁钢4主要位于二个轭铁2的二端。 

③永久磁钢4位于线圈5的外侧。其中二件导磁轭铁2侧向吸住永久磁钢4，磁钢4的二极性连线与导磁衔铁3的转动轴成平行；或二件导磁轭铁2对向吸住永久磁钢4，磁钢4的二极性连线与导磁衔铁3的转动轴成垂直；或二件导磁轭铁2侧向吸住永久磁钢4，磁钢4的二极性连线与导磁衔铁3的转动轴成垂直。 

所述骨架1的结构形式可包括如下几种情况： 

①骨架1方孔内壁中心外注塑成二个同轴小圆柱，以防止工作时的导磁衔铁3侧翻和窜动。

②骨架1注塑成“对称顶锥型”方孔， 以防止工作时的导磁衔铁3侧翻。 

所述的磁路系统可用于各种电磁线圈、磁保持继电器、接触器，应用所述的磁路系统，可用于电能表、车载器件、永磁电器、工业以及军用装置的控制。 

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明具有适用性广，结构紧凑简单，保持力大，抗振性好，防电磁干扰能力强，动作迅速可靠，功耗低等特点。本发明可拆型、成本低、摩擦低、保持力强、对零件和装配精度要求低，从而简化了生产工艺，使电磁线圈、继电器、接触器结构更紧凑、体积更小、灵敏度高和工作可靠性更高。 

  

以下结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。

附图说明

图1是本发明的一种实施例的结构示意图（一端驱动双永磁式“一字型”衔铁转动磁保持磁路）； 

图2是本发明的第二种实施例的结构示意图（二端驱动双永磁式“一字型”衔铁转动磁保持磁路）；

图3是本发明的第三种实施例的结构示意图（“一字型”凸台式衔铁转动磁保持磁路）；

图4是本发明的第四种实施例的结构示意图（一端驱动四永磁式“一字型”衔铁转动磁保持磁路）；

图5是本发明的第五种实施例的结构示意图（永磁侧向吸住式“一字型”衔铁平行向转动磁保持磁路）；

图6是本发明的第六种实施例的结构示意图（永磁对向吸住式“一字型”衔铁垂直向转动磁保持磁路）；

图7是本发明的第七种实施例的结构示意图（永磁侧向吸住式“一字型”衔铁垂直向转动磁保持磁路）；

图8是本发明的一种具体导磁衔铁的结构示意图；

图9是本发明的另一种具体导磁衔铁的结构示意图； 

图10是本发明的一种骨架的结构示意图；

图11是常规磁保持磁路结构示意图；

图12是图1的立体示意图；

图13是图2的立体示意图；

图14是图3的立体示意图；

  图15是图4的立体示意图；

图16是图5的立体示意图；

图17是图6的立体示意图；

图18是图7的立体示意图；

图19是图1的C-C剖示图；

  图20是图2的C-C剖示图；

图21是图3的C-C剖示图；

图22是图4的C-C剖示图；

图23是图5的C-C剖示图；

图24是图6的C-C剖示图；

图25是图7的C-C剖示图；

在图中：

1-骨架、2-轭铁、3-衔铁、4-磁钢、5-线圈、6-限位套、7-推动片、

8-铁芯； 9-衔铁凹槽或凸台, 10-骨架中心通孔凸台或凹槽。

具体实施方式

实施例1：本发明的“双永磁式衔铁转动磁保持磁路结构”的具体实施例如下： 

图1、图2和图3所示的结构，包括：骨架1、轭铁2、内插入式磁钢4、线圈5组成的线圈轭铁组件，衔铁3和限位套6、推动卡7组成的衔铁组件。二件磁钢4内插入骨架1中部的专用方孔或圆孔内，且与二件轭铁2相吸住，再与线圈5一起组成线圈轭铁组件；衔铁3呈“一字型”，且位于骨架1中心方孔中间，可实现自由转动。同样，如图2所示的衔铁3二端同时驱动二组推动卡7，实现多路负载开关的同时驱动，形成了“一字型”导磁衔铁片3的二端对角与两个轭铁2吸合，且形成了磁路工作气隙。

为防止工作中的衔铁3易窜动和易侧翻，骨架1中心方孔内注塑成二个同轴小圆柱，所述衔铁3侧向中心冲压成二个同轴小凹槽，与骨架1中心方孔内小圆柱呈间隙配合；也可以通过图3所示的结构，骨架1注塑成“对称顶锥型”方孔，以防止工作中的衔铁3侧翻，所述衔铁3端头增加限位套6，以防止工作中的衔铁3窜动，确保衔铁3正常自由转动。 

  

实施例2：本发明的“凸台式衔铁转动磁保持磁路结构”的具体实施例如下：

图3所示的结构，骨架1注塑成“对称顶锥型”方孔，以防止工作中的衔铁3侧翻；衔铁3端头增加限位套6，以防止工作中的衔铁3窜动；同时，为减小转动摩擦力，衔铁3的旋转中心采用图8和9所示，侧向中心冲压成二个对称圆弧型小凸台，与骨架1 “对称顶锥型”方孔中心外点接触，以保证衔铁3自由转动。

  

实施例3：本发明的“四永磁式衔铁转动磁保持磁路结构”的具体实施例如下：

图4所示的结构，四件磁钢4内插入骨架1二端的4个专用方孔或圆孔内，且与二件轭铁2相吸住，再与线圈5一起组成线圈轭铁组件；衔铁3呈“一字型”，且位于骨架1中心方孔中间，可实现自由转动；形成了“一字型”衔铁片3的二端对角与两个轭铁2吸合，且形成磁路工作气隙。

  

实施例4：本发明的“永磁侧向吸住式衔铁平行向转动磁保持磁路结构”的具体实施例如下：

图5所示的结构，磁钢4位于线圈5的外侧与二件轭铁2侧向吸住，磁钢4的二极性连线与衔铁3的转动轴成平行；当衔铁3的二端对角与两个轭铁2吸合，且形成磁路工作气隙。

  

实施例5：本发明的“永磁对向吸住式衔铁垂直向转动磁保持磁路结构”的具体实施例如下：

图6所示的结构，磁钢4位于线圈5的外侧与二件轭铁2对向吸住，磁钢4的二极性连线与衔铁3的转动轴成垂直；当衔铁3的二端对角与两个轭铁2吸合，且形成磁路工作气隙。

  

实施例6：本发明的“永磁侧向吸住式衔铁垂直向转动磁保持磁路结构”的具体实施例如下：

图7所示的结构，磁钢4位于线圈5的外侧与二件轭铁2侧向吸住，磁钢4的二极性连线与衔铁3的转动轴成垂直；当衔铁3的二端对角与两个轭铁2吸合，且形成磁路工作气隙。

  

实施例7：本发明的“任意组合式衔铁转动磁保持磁路结构”的具体实施例如下：

图8所示的各种衔铁结构，衔铁3的旋转中心采用图9所示，侧向中心冲压成二个同轴小凹槽，与骨架1中心方孔内小圆柱呈间隙配合，以保证导磁衔铁3自由转动；衔铁3的旋转中心采用图8所示，侧向中心冲压成二个对称圆弧型小凸台，与骨架1 “对称顶锥型”方孔中心外点接触，以保证导磁衔铁3自由转动。其中：图8中形状的衔铁3主要用于一组推动卡7的驱动；图9中形状的衔铁3主要用于二组推动卡7的驱动。

各种轭铁与磁钢吸合形式包括：1、根据磁强度和磁场位置的需求，磁钢4可选择单件或两件；磁钢4可位于二个轭铁2的中央部或近中央部；2、根据磁强度和磁场位置的需求，磁钢4可任意选择单件至四件；永久磁钢4主要位于二个轭铁2的二端。3、磁钢4位于线圈5的外侧。其中二件轭铁2可以侧向吸住磁钢4，磁钢4的二极性连线与衔铁3的转动轴成平行；或二件轭铁2可以对向吸住磁钢4，磁钢4的二极性连线与衔铁3的转动轴成垂直；或二件轭铁2可以侧向吸住磁钢4，磁钢4的二极性连线与衔铁3的转动轴成垂直。 

图10所示的各种骨架结构，骨架1的方孔内壁中心外注塑成二个同轴小圆柱，以防止工作时的导磁衔铁3侧翻和窜动；骨架1注塑成“对称顶锥型”方孔，以防止工作时的导磁衔铁3侧翻。 

采取图8、图9、图10的各种衔铁结构、各种轭铁与磁钢吸合形式和各种骨架结构，作任意排列组合成各种“一字型”衔铁转动式磁保持磁路结构，可用于各种电磁线圈、磁保持继电器、接触器，应用所述的磁路结构（系统），可用于电能表、车载器件、永磁电器、工业以及军用装置的控制。 

以上对本发明的用于智能电表内置式磁保持继电器抗工频磁场干扰的新型结构进行了说明。对于本技术领域的技术人员来说，在不背离本发明所述技术方案的精神和权利要求范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的保护范围之内。 

  

Claims (9)

1. 一种衔铁转动式磁保持磁路系统，其由线圈轭铁组件和衔铁组件组成，所述线圈轭铁组件包括骨架（1）、轭铁（2）、永久磁钢（4）和线圈（5），所述衔铁组件包括衔铁（3）和连接在衔铁（3）至少一端上的推动卡（7）；其特征在于，至少一根永久磁钢（4）内嵌于所述骨架（1）上，且该永久磁钢（4）与设置在骨架（1）外的轭铁（2）相吸；所述骨架（1）与轭铁（2）之间设有缠绕在骨架（1）上的线圈（5）；所述骨架（1）开有中心通孔，条状的所述衔铁（3）穿过所述骨架（1）的中心通孔并可相对骨架（1）周向转动，该衔铁（3）的两端对角与所述轭铁（2）吸合；所述衔铁（3）两端中的至少一端伸出骨架（1）外，所述衔铁（3）的至少一端与所述推动卡（7）相连。

2. 根据权利要求1所述的衔铁转动式磁保持磁路系统，其特征在于，所述衔铁（3）的至少一端端头装有限位套（6），所述推动卡（7）通过限位套（6）装在衔铁（3）上。

3. 根据权利要求1所述的衔铁转动式磁保持磁路系统，其特征在于，所述衔铁（3）中间位置上设有凹槽或凸台（9），所述骨架（1）的中心通孔内壁上开有与该衔铁（3）凹槽或凸台（9）间隙配合的凸台或凹槽，使衔铁（3）相对骨架（1）在0°~90°范围内转动。

4. 根据权利要求1所述的衔铁转动式磁保持磁路系统，其特征在于，所述骨架（1）中心通孔两端的孔径大于中间位置的孔径。

5. 根据权利要求1所述的衔铁转动式磁保持磁路系统，其特征在于，所述骨架（1）的中心通孔为方形通孔。

6. 根据权利要求1所述的衔铁转动式磁保持磁路系统，其特征在于，所述衔铁（3）的两端均伸出骨架（1）外，且每一端均与一组所述推动卡（7）相连。

7. 根据权利要求1所述的衔铁转动式磁保持磁路系统，其特征在于，所述永久磁钢（4）为至少偶数块，且对称布置于所述衔铁（3）两侧。

8. 根据权利要求1~7之一所述的衔铁转动式磁保持磁路系统，其特征在于，所述永久磁钢（4）的两极性连线垂直于或平行于所述衔铁（3）的转动轴线。

9. 根据权利要求1~7之一所述的衔铁转动式磁保持磁路系统，其特征在于，所永久磁钢（4）位于线圈（5）外侧。

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