CN103377792B - 一种电磁铁 - Google Patents

Abstract

一种电磁铁，包括：U形壳体；具有第一通孔的盖板，所述盖板与U形壳体顶部的两端部固定；相对U形壳体运动的衔铁体，衔铁体包括穿过第一通孔的支撑杆、套设于支撑杆上的柱形衔铁、与支撑杆固定的杆体，所述杆体末端设置有碳刷，柱形衔铁位于U形壳体底部和盖板之间；至少两个通过绝缘体连接的导电杆，导电杆固定于U形壳体底部和盖板之间，碳刷可在导电杆上依次滑动并与每个导电杆依次电连接；至少两个线圈，所述线圈与上述每个导电杆分别对应电连接；柱形衔铁可在线圈中依次运动；弹簧，所述弹簧套设于支撑杆上并夹在盖板和杆体之间。由于具有至少两个线圈、至少两个导电杆以及碳刷，柱形衔铁可以依次在至少两个线圈中运动，这样实现了长行程。

Description

一种电磁铁

技术领域

本发明涉及一种电磁技术领域，具体涉及一种电磁铁。

背景技术

电磁铁广泛的应用在工业自动化控制中，小至继电器，大至电磁铁吊床，其应用之广泛，生活中可以轻易发现。但是在某些应用领域，电磁铁就显得力不从心。电磁铁的力量随着作用距离的增大呈现二次幂函数衰减。在恒功率的前提下，长行程电磁铁在保证力度的同时比短行程电磁铁跑得更远。普通电磁铁通常为一个线圈，不能实现长行程。因此在一些要求长行程的地方，例如电动气泵、送料带的卸料器、注塑机等，工程师不得不用汽缸、马达曲轴来代替，这些机械结构通常结构复杂，且生产成本、维护成本都很高。有些步进电磁铁，虽然实现了长行程，且力量稳定，但是其结构复杂、安装调试都不方便，并且还需要单片机等软件控制，同样具有结构复杂，以及生产成本、维护成本都很高的特点。若普通的电磁铁要做到长行程，就必须增加数倍乃至数十倍的功率。但大功率又会带来大噪音和大震动，对设备具有不利影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，从而提供了一种可以实现长行程的电磁铁。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种电磁铁，包括：U形壳体；具有第一通孔的盖板，所述盖板与U形壳体顶部的两端部固定；相对U形壳体运动的衔铁体，所述衔铁体包括穿过第一通孔的支撑杆、套设于支撑杆上的柱形衔铁、与支撑杆固定的杆体，所述杆体末端设置有碳刷，柱形衔铁位于U形壳体底部和盖板之间；至少两个通过绝缘体连接的导电杆，所述导电杆固定于U形壳体底部和盖板之间，所述碳刷可在所述导电杆上依次滑动并与每个导电杆依次电连接；至少两个线圈，所述线圈与上述每个导电杆分别对应电连接；所述柱形衔铁可在线圈中依次运动；弹簧，所述弹簧套设于支撑杆上并夹在盖板和杆体之间。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明实施例提供的电磁铁，由于具有至少两个线圈、至少两个导电杆以及碳刷，柱形衔铁可以依次在至少两个线圈中运动，柱形衔铁运动的距离为至少两个线圈的长度，可以实现长行程，并且结构简单，成本低。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的分解图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

结合图1和图2，本发明实施例公开了一种电磁铁，包括：U形壳体6；具有第一通孔21的盖板1，所述盖板1与U形壳体6顶部的两端部固定；相对U形壳体6运动的衔铁体，所述衔铁体包括穿过第一通孔21的支撑杆13、套设于支撑杆13上的柱形衔铁9、与支撑杆13固定的杆体14，所述杆体14末端设置有碳刷3，柱形衔铁9位于U形壳体6底部和盖板1之间；至少两个通过绝缘体连接的导电杆，所述导电杆固定于U形壳体6底部和盖板1之间，所述碳刷3可在上述导电杆上依次滑动并与每个导电杆依次电连接；线圈，所述线圈与上述每个导电杆分别电连接；所述柱形衔铁9可在线圈中依次运动，即所述线圈位于述盖板1与U形壳体6的底部之间；弹簧8，所述弹簧8套设于支撑杆13上并夹在盖板1和杆体14之间。本实施例图中导电杆以两个为例，导电杆包括第一导电杆4和第二导电杆5；由于导电杆为2个，故在本实施例中线圈也为两个，包括第一线圈10和第二线圈11。由于具有至少两个线圈、至少两个导电杆以及碳刷，柱形衔铁可以依次在至少两个线圈中运动，柱形衔铁运动的距离为至少两个线圈的长度，可以实现长行程，并且结构简单，成本低。

本发明实施例中，所述U形壳体6的底部设置有第二通孔22，所述支撑杆13穿过该第二通孔22，所述支撑杆13穿过第二通孔22的端部设置有螺纹。本实施例电磁铁还包括螺帽12，所述螺帽12与支撑杆13具有螺纹的一端固定连接。这样支撑杆13以及其上固定的柱形衔铁9可以在第一通孔21和第二通孔22形成的直线方向运动，保证了柱形衔铁9运动的方向。

本实施例中以两个导电杆和两个线圈为例，第一导电杆4和第二导电杆5通过绝缘体固定连接，第一导电杆4和第二导电杆5同轴并绝缘，且均与碳刷3滑动接触，两个导电杆均固定在U形壳体6底部和盖板1之间。所述U形壳体6底部设置有第一偏通孔23，盖板1上与第一偏通孔23对应位置设置有第二偏通孔24，第一导电杆4穿过第一偏通孔23，第二导电杆5穿过第二偏通孔24。在本实施例中，电磁铁还包括销钉（图中未示出），所述导电杆通过销钉固定在U形壳体6底部和盖板1之间。本实施例中电磁铁还包括紧固螺钉7，所述紧固螺钉7将U形壳体6的顶部和盖板1固定。当然，在具体实施中，U形壳体6的顶部和盖板1固定的方式可以根据实际情况选择。

本实施例中的杆体14为L型，杆体14的一端连接放置弹簧的支撑杆13的一端，杆体14的另一端（即末端）设置有碳刷3，该碳刷3设置在杆体14末端靠近导电杆的一侧，可以在导电杆上滑动。

本实施例中，电磁铁还包括第一接线柱2，所述第一接线柱2固定于杆体14上，并与所述碳刷3电连接。例如，第一接线柱2与所述碳刷3电连接的方式可以选择如下两种：第一种，所述杆体14为导体，这样便直接实现了电连接。第二种，所述杆体14为绝缘体，第一接线柱2通过导线与碳刷3电连接。在具体实施中，不管怎么样的电连接，只要能够实现第一接线柱2并与所述碳刷3电连接即可。

本实施例中，电磁铁还包括第二接线柱12，第一线圈10的一端与第二接线柱12电连接，第一线圈10的另一端与第一导电杆4电连接，第二线圈11的一端与第二接线柱12电连接，第二线圈11的另一端与第二导电杆5电连接。

在线圈内部还设置有内腔骨架管（图中未示出），第一线圈4和第二线圈5均缠绕在内腔骨架管上。柱形衔铁9的直径小于内腔骨架管的内径，柱形衔铁9在线圈骨架管内上下运动。在弹簧8的作用下，未通电时柱形衔铁9会处在第一线圈10的骨架管内。

以下详细说明该电磁铁的工作原理：

静态状态：不通电；碳刷3位于第一导电杆4上，弹簧8处于自然长度状态，磁力F=0，弹簧8形变量为零，弹力f=0，电磁铁不工作。

动态状态：首先是通电状态：第一线圈10首先接通回路，内腔骨架管被磁化，形成磁场。

第一步：第一线圈10通电，磁力F由第一线圈10产生。此时磁力F＞＞弹力f，衔铁体向前（图中为向下）移动达到第一线圈10的磁场中心点，此时衔铁体速度为最大值。衔铁体依赖惯性继续向前，碳刷3滑动在第一导电杆4上，此时，衔铁体在第一线圈10的作用下往下加速运动，挤压弹簧8。

第二步：碳刷3滑动到第一导电杆4和第二导电杆5的交接处。在惯性作用下，碳刷3从第一导电杆4经过绝缘体滑到第二导电杆5，通过碳刷3的作用实现了第一个线圈断电，第二个线圈通电的过程，于是第一线圈10失去磁场，第二线圈11通电获得磁场。

第三步：碳刷经过第二步的动作后，第一相线圈10断电，第二相线圈11通电，此时，磁力F由第二线圈11产生，内腔骨架管磁化，磁场中心前移（图中为向下移动），衔铁体重新获得向前动力；此时仍然是磁力F＞＞弹力f，衔铁体在第二线圈11的作用下往下继续运动，挤压弹簧8。

第四步：碳刷3滑动到第二导电杆5的底部，衔铁体运动到底端，弹簧8压缩到极限，弹力f处于最大值fmax，不继续压缩，衔铁体停止运动。

之后电磁铁进入断电状态，即第五步：电磁铁断电，衔铁体失去磁场的作用，磁力F=0，弹力fmax＞磁力F+摩擦力重力之和，在弹簧8的作用下返回静态的位置。电磁铁重新恢复静态（如图一）。通过上述五步，完成一个工作循环。这样柱形衔铁在电功率不变的情况下获得更长的行程，并且保持力度。

上述描述的电磁铁是具有两个线圈，两个导电杆的情况，在具体实施例中，导电杆也可以是三个、同时线圈个数也为三个，以保证每个线圈可以与相对应的导电杆电连接，但是碳刷只能是一个，以便保证碳刷依次在三个导电杆上滑动，用以实现三个线圈的一次通电。导电杆和线圈个数是三个的情况，电磁铁能够实现的行程更长；导电杆和线圈个数也可以是多于三个的情况，可以根据实际情况进行选择；但是这样的结构也较两个复杂，并且对弹簧的要求也更高；因此，在具体实施例中具体需要的个数可以根据实际情况选择。

该电磁铁解决了在大行程应用中出现的震动大、功耗大、结构复杂、成本高等问题。在一些领域可以代替汽缸、马达曲轴等长行程推拉装置。如果线圈采用耐高温漆包线，该电磁铁可以实现高温条件使用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电磁铁，其特征在于，包括：

U形壳体；

具有第一通孔的盖板，所述盖板与U形壳体顶部的两端部固定；

相对U形壳体运动的衔铁体，所述衔铁体包括穿过第一通孔的支撑杆、套设于支撑杆上的柱形衔铁、与支撑杆固定的杆体，所述杆体的一端与所述支撑杆连接，另一端设置有碳刷，柱形衔铁位于U形壳体底部和盖板之间；

至少两个通过绝缘体连接的导电杆；所述导电杆固定于U形壳体底部和盖板之间；所述碳刷可在所述导电杆上依次滑动并与每个导电杆依次电连接；

至少两个线圈，所述线圈与上述每个导电杆分别对应电连接，所述柱形衔铁可在线圈中依次运动；

弹簧，所述弹簧套设于支撑杆上并夹在盖板和杆体之间。

2.根据权利要求1所述的电磁铁，其特征在于，所述U形壳体的底部设置有第二通孔，所述支撑杆穿过该第二通孔。

3.根据权利要求2所述的电磁铁，其特征在于，所述支撑杆穿过第二通孔的端部设置有螺纹。

4.根据权利要求3所述的电磁铁，其特征在于，还包括螺帽，所述螺帽与支撑杆具有螺纹的一端固定连接。

5.根据权利要求1所述的电磁铁，其特征在于，所述U形壳体底部设置有第一偏通孔，盖板上与第一偏通孔对应位置设置有第二偏通孔，所述导电杆固定并穿过第一偏通孔和第二偏通孔。

6.根据权利要求1所述的电磁铁，其特征在于，还包括销钉，所述导电杆通过销钉固定在U形壳体底部和盖板之间。

7.根据权利要求1所述的电磁铁，其特征在于，还包括紧固螺钉，所述紧固螺钉将U形壳体的顶部和盖板固定。

8.根据权利要求1所述的电磁铁，其特征在于，还包括第一接线柱，所述第一接线柱固定于杆体上，与所述碳刷电连接。

9.根据权利要求1所述的电磁铁，其特征在于，所述杆体为导体。

10.根据权利要求1所述的电磁铁，其特征在于，所述杆体为绝缘体，第一接线柱通过导线与碳刷电连接。