CN103311052B - 直动式含永磁t型衔铁结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种直动式含永磁T型衔铁结构，包括：外壳，包括外壳侧壁和外壳下底；上轭铁，设置所述外壳的上底面处；线圈骨架，环型，与所述外壳底面固定连接；线圈，缠绕在所述线圈骨架上；下轭铁，与所述外壳侧壁固定连接，位于所述上轭铁与所述线圈骨架之间；永磁体，与所述下轭铁紧密连接；衔铁，包括固定连接的衔铁上底和衔铁柱体，所述衔铁上底与所述永磁体在水平方向上有重叠部分，所述衔铁柱体的外径小于所述线圈骨架的内径；所述衔铁在所述上轭铁和所述下轭铁所述的平面之间上下移动；以及连杆、弹簧，其中，所述外壳、上轭铁、下轭铁和衔铁均为导磁材料。

Description

直动式含永磁T型衔铁结构

技术领域

本发明涉及继电器领域，具体是一种可应用于多种电磁系统的直动式含永磁T型衔铁结构的磁路设计。

背景技术

从衔铁的运动模式对含永磁继电器进行分类，可分为转动衔铁式，直动衔铁式等类等；其中直动式继电器是非常重要的一大类继电器，它具有结构简单，应用广泛，性能稳定的特点；尤其在航天、国防及民用领域中有着广泛的应用。直动式含永磁继电器中，永磁体提供稳定状态下的保持力，衔铁是其中承担开关动作的器件，轭铁是其中承担衔铁限位的器件，以它们为中心，连接线圈铁芯、导磁环等其它器件组成的整个继电器磁路直接决定着含永磁继电器的整机性能；磁路与其相应的结构设计可以极大的提高永磁体的利用效率，并与吸反力特性设计值相对应；磁通约束高效、结构简易的磁路，可以使得产品实际装配更加高效，同批次产品一致性更好，并可降低批次产品的废品率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁通约束高效、结构简易的衔铁结构，从而提高产品的装配效率，降低废品率。

为达上述目的，本发明提出一种直动式含永磁T型衔铁结构，包括：

外壳，为上端开口的圆柱形结构，包括外壳侧壁和外壳下底；

上轭铁，圆形，设置所述外壳的上底面处；

线圈骨架，环型，位于所述外壳内，与所述外壳底面固定连接；

线圈，缠绕在所述线圈骨架上；

下轭铁，环型，与所述外壳侧壁固定连接，所述下轭铁位于所述上轭铁与所述线圈骨架之间，且所述下轭铁和所述上轭铁之间留有间隙；

永磁体，与所述下轭铁紧密连接，且所述永磁体与所述下轭铁处于同一水平面上；

衔铁，包括固定连接的衔铁上底和衔铁柱体，所述衔铁上底为圆形，其外径大于所述衔铁柱体的外径，且所述衔铁上底与所述永磁体在垂直方向上有重叠部分，所述衔铁柱体为圆柱体，且所述衔铁柱体的外径小于所述线圈骨架的内径；所述衔铁在所述上轭铁和所述下轭铁所述的平面之间上下移动；

连杆，贯穿于所述上轭铁及所述衔铁的中心，且与所述衔铁固定连接；

弹簧，设置于所述连杆上，用于带动所述连杆向上运动；

其中，所述外壳、上轭铁、下轭铁和衔铁均为导磁材料。

优选的，还包括套筒，所述套筒由导磁材料制成，为圆筒形结构，位于所述衔铁和所述线圈骨架之间，固定设置在所述外壳底面上；所述套筒的内径与所述衔铁柱体的相同，供所述衔铁柱体恰好容置其中；所述套筒的高度高于当所述衔铁运动至最高点时的衔铁底面位置。

优选的，所述永磁体为两个，均为扇环型，对称地分布在所述衔铁柱体两侧。

优选的，所述永磁体的材料为钕铁硼、铝镍钴或铁氧体中的一种。

本发明提供的一种可应用于多种电磁系统的直动式含永磁T型衔铁磁路设计，适宜应用在直动式电磁系统如继电器、接触器、断路器、电磁阀、磁开关等设备中。与现有技术相比，本发明具有对称结构，装配简单；单稳态磁保持，永磁体调整保持力可调，配合不同的反力设计可得到灵活的配置方式；可使产品具有良好的抗振性能，实际装配更加高效，同批次产品一致性增强，并降低批次产品的废品率。

附图说明

图1是本发明专利的磁路基本结构截面图；

图2是本发明专利的磁路中永磁体充磁方向示意图；

图3是本发明专利的分断位置磁路截面示意图；

图4是本发明专利的接通位置磁路截面示意图；

图5是本发明专利应用于继电器电磁系统的某产品结构设计剖视图(不含主触点、上端密封外壳及灭弧室结构)。

附图标记说明：a1-衔铁；a2、a3-永磁体；a4-上轭铁；a5-下轭铁；a6-线圈；a7-线圈骨架；a8-连杆；a9-外壳；a10-套筒；b1-衔铁，b2、b3-永磁体，b4-上轭铁，b5-下轭铁，b6-线圈，b7-线圈骨架，b8-连杆，b9-外壳，b10-套筒。

具体实施方式

以下结合附图，就本发明上述的和另外的技术特征和优点做进一步地说明。

请参阅图1-图4，本发明在具体结构上包括衔铁a1，永磁体a2、a3，上轭铁a4，下轭铁a5，线圈a6，线圈骨架a7，连杆a8，外壳a9，套筒a10等，其中衔铁a1，上轭铁a4，下轭铁a5，外壳a9，套筒a10材料属性均为高导磁材料。

永磁体a2、a3为扇形磁片结构，充磁方向为径向充磁，上轭铁a4与外壳a9接触，下轭铁a5与永磁体a2、a3外侧面接触，衔铁a1既作为触动部件，也作为线圈6的铁芯。

本发明中，衔铁a1横向截面为圆形，纵向截面设计为T形；永磁a2、a3的角度及内径可根据吸反力设计特性的需要调整，永磁体的选材亦可根据设计要求改为钕铁硼、铝镍钴、铁氧体等多种材质，它为衔铁提供保持力；上轭铁a4为圆形，位于整个磁路结构的上部，拥有向下的一个极面，以整个磁路的中心轴为对称轴，对称结构降低了装配的难度，当衔铁a1处在上端位置时，衔铁a1上底与上轭铁a4接触，当衔铁a1处在下端位置时，衔铁a1上底的下表面与永磁a2、a3上表面接触；下轭铁a5对永磁体起到限位和导磁的作用，以整个磁路的中心轴为对称轴；线圈a6缠绕在线圈骨架a7上；连杆a8与衔铁a1相对位置固定，端部可连接主触点，当衔铁a1动作时，实现信号的切换。

当线圈a6未通电时，永磁体a2、a3产生的永磁磁场在衔铁a1上底处产生吸力作用，衔铁a1处在下端位置；当线圈a6通电时，线圈a6产生的电磁磁场抵消永磁体a2、a3的永磁磁场，磁通在上轭铁a4与衔铁a1上底间产生吸引力，配合反力弹簧，衔铁1向上运动，直到上轭铁a4和衔铁a1上底接触，同时衔铁a1带动其上的连杆a8，完成磁系统的直动动作。

具体工作过程如下：

衔铁a1处在下端初始位置，衔铁a1的上底与永磁体a2、a3上表面接触；线圈a6缠绕在线圈骨架a7上；此时不加电流的磁路磁通具有一条闭合路径(如图3所示，图中仅标示出左侧，右侧磁通路径与左侧中心对称)：衔铁a1柱体——衔铁a1上底——永磁体a2——下轭铁a5——外壳a9——套筒a10——衔铁a1柱体，在闭合磁通回路的作用下，极面间的吸力使得衔铁a1保持在该位置；

当线圈a6通电后，线圈a6产生与永磁磁通反向的磁通，使得衔铁a1内永磁a2、a3磁通减弱，直至减少到接近0，此时在弹簧的作用下，衔铁a1动作，向上运动，直至衔铁a1上底与上轭铁a4接触，带动连杆a8完场磁路系统的直动动作。

线圈保持通电，衔铁a1处在上端位置，衔铁a1与上轭铁a4接触；此时线圈电流的磁路磁通具有一条闭合路径(如图4所示，图中仅标示出左侧，右侧磁通路径与左侧中心对称)：衔铁a1柱体——衔铁a1上底——上轭铁a4——外壳a9——套筒a10——衔铁a1柱体，在闭合磁通回路的作用下，极面间的吸力使得衔铁a1保持在该位置；

本发明的衔铁结构应用在继电器中的实例，如图5所示，在具体结构上与本专利中的磁路设计相对应，包括衔铁b1，永磁体b2、b3，上轭铁b4，下轭铁b5，线圈b6，线圈骨架b7，连杆b8，外壳b9，套筒b10等，其中衔铁b1，上轭铁b4，下轭铁b5，外壳b9，套筒b10均采用导磁的电工纯铁材料制造。

综上所述，本发明专利所提供的一种可应用于多种电磁系统的直动式含永磁T型衔铁磁路设计，适宜应用在直动式电磁系统如继电器、接触器、断路器、电磁阀、磁开关等设备中；具有对称结构，装配简单；单稳态磁保持，永磁体调整保持力可调，配合不同的反力设计可得到灵活的配置方式；可使产品具有良好的抗振性能，实际装配更加高效，同批次产品一致性增强，并降低批次产品的废品率。

以上对本发明的描述是说明性的，而非限制性的，本专业技术人员理解，在权利要求限定的精神与范围之内可对其进行许多修改、变化或等效，但是它们都将落入本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种直动式含永磁T型衔铁结构，其特征在于，包括：

外壳，为上端开口的圆柱形结构，包括外壳侧壁和外壳下底；

上轭铁，圆形，设置所述外壳的上底面处；

线圈骨架，环型，位于所述外壳内，与所述外壳底面固定连接；

线圈，缠绕在所述线圈骨架上；

下轭铁，环型，与所述外壳侧壁固定连接，所述下轭铁位于所述上轭铁与所述线圈骨架之间，且所述下轭铁和所述上轭铁之间留有间隙；

永磁体，与所述下轭铁紧密连接，且所述永磁体与所述下轭铁处于同一水平面上；

衔铁，包括固定连接的衔铁上底和衔铁柱体，所述衔铁上底为圆形，其外径大于所述衔铁柱体的外径，且所述衔铁上底与所述永磁体在垂直方向上有重叠部分，所述衔铁柱体为圆柱体，且所述衔铁柱体的外径小于所述线圈骨架的内径；所述衔铁在所述上轭铁和所述下轭铁所述的平面之间上下移动；所述衔铁既作为触动部件，也作为所述线圈的铁芯；

连杆，贯穿于所述上轭铁及所述衔铁的中心，且与所述衔铁固定连接；

弹簧，设置于所述连杆上，用于带动所述连杆向上运动；

其中，所述外壳、上轭铁、下轭铁和衔铁均为导磁材料。

2.如权利要求1所述的直动式含永磁T型衔铁结构，其特征在于，还包括套筒，所述套筒由导磁材料制成，为圆筒形结构，位于所述衔铁和所述线圈骨架之间，固定设置在所述外壳底面上；所述套筒的内径与所述衔铁柱体的相同，供所述衔铁柱体恰好容置其中；所述套筒的高度高于当所述衔铁运动至最高点时的衔铁底面位置。

3.如权利要求1所述的直动式含永磁T型衔铁结构，其特征在于，所述永磁体为两个，均为扇环型，对称地分布在所述衔铁柱体两侧。

4.如权利要求1所述的直动式含永磁T型衔铁结构，其特征在于，所述永磁体的材料为钕铁硼、铝镍钴或铁氧体中的一种。