CN103500688B - 一种含永磁电磁结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种含永磁电磁结构，包括：外轭铁，为空心圆筒形；第一永磁体组，包括排列成圆形的多个永磁体，所述多个永磁体与所述外轭铁相连接，且每个永磁体的充磁方向为沿轴向方向充磁；内轭铁，包括内轭铁上底，内轭铁侧壁和内轭铁下底，所述内轭铁上底和所述内轭铁下底分别从所述内轭铁侧壁的上端和下端向外水平延伸形成圆环；衔铁，包括衔铁上底、衔铁下底和衔铁筒身；所述衔铁筒身从所述内轭铁侧壁中穿过，所述衔铁筒身的高度大于所述内轭铁的高度；所述衔铁上底和所述衔铁下底均为直径大于内轭铁侧壁内径的圆形；第二永磁体组，包括排列成圆形的多个永磁体，所述多个永磁体与所述外轭铁和所述内轭铁相连接，且每个永磁体的充磁方向为沿轴向方向充磁。

Description

一种含永磁电磁结构

技术领域

本发明涉及继电器技术领域，具体涉及一种可应用于继电器等多种电磁系统的含永磁电磁结构。

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。

因此，如何设计出一种磁通约束高效、双稳态磁保持、线圈耗能低、结构简易的电磁结构，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁通约束高、双稳态磁保持、线圈耗能低、结构简易的电磁结构设计，使得产品实际装配更加高效，同批次产品一致性更好，并降低批次产品的废品率。

为达上述目的，本发明提出一种含永磁电磁结构，包括：

外轭铁，为空心圆筒形，由外轭铁上底、外轭铁下底和外轭铁侧壁组成；

第一永磁体组，包括排列成圆形的多个永磁体，所述多个永磁体与所述外轭铁下底相连接，且每个永磁体的充磁方向为沿轴向方向充磁；

内轭铁，包括内轭铁上底，内轭铁侧壁和内轭铁下底，所述内轭铁侧壁为圆筒形，所述内轭铁上底和所述内轭铁下底为分别从所述内轭铁侧壁的上端和下端向外水平延伸形成的圆环；且所述内轭铁下底与所述第一永磁体组相连接；

衔铁，包括衔铁上底、衔铁下底和衔铁筒身；所述衔铁筒身从所述内轭铁的中心通孔中穿过，所述衔铁筒身的高度大于所述内轭铁的高度；所述衔铁上底和所述衔铁下底均为直径大于所述内轭铁侧壁内径的圆形；

第二永磁体组，包括排列成圆形的多个永磁体，所述多个永磁体与所述外轭铁上底和所述内轭铁上底相连接，且每个永磁体的充磁方向为沿轴向方向充磁。

根据本发明提出的一种含永磁电磁结构，其中，还包括连杆，所述连杆一端固定连接于所述衔铁的中心，另一端从所述上轭铁中穿出。

根据本发明提出的一种含永磁电磁结构，其中，所述多个永磁体均为圆柱形永磁体。

根据本发明提出的一种含永磁电磁结构，其中，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，本发明结构对称、零件通用性强、装配简单；具有双稳态磁保持、永磁体调整保持力，配置灵活的特点。且本发明应用于某电磁系统后，力的更改只需更换永磁体（在磁饱和范围内），更加便捷；触动条件低，吸合（释放）过程仅需短时脉冲，线圈功耗更低。本发明还具有良好的抗振性能，抗离心加速度冲击能力较强。

附图说明

图1为本发明的基本结构示意图；

图2为本发明的永磁体组排布示意图；

图3为本发明处于分断位置的磁路示意图；

图4为本发明处于导通位置时的磁路示意图。

附图标记说明：a1-衔铁；a2、a3、a4、a5-永磁体；a6-外轭铁；a7-线圈；a8-内轭铁。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创作性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明在具体结构上包括衔铁a1，永磁体a2、a3、a4、a5，外轭铁a6，线圈a7、内轭铁a8等。其中衔铁a1、外轭铁a6和内轭铁a8的材料均为高导磁材料。外轭铁a6同时也是本发明的整体外壳，用于保护本发明的内部结构；内轭铁a8同时也兼作为线圈骨架，供线圈a7缠绕其上。

本发明中的永磁体实际包含两个永磁体组，分别位于外轭铁a6的上极面处和下极面处，每个永磁体组由排列成圆形的多个永磁体所组成（如图2所示），而图1中所显示的a2、a3、a4和a5只是恰好处于纵切面上的四个永磁体。其中，每个永磁体为圆柱形，充磁方向为上下充磁，其选材可根据设计要求改为钕铁硼、铝镍钴或铁氧体等多种材质，为衔铁提供端部的保持力作用。

本发明中内轭铁a8的纵向截面结构设计为对C形，拥有上下两个极面，以整个磁路的中心轴为对称轴，兼具线圈骨架的功能。当衔铁a1处于上端位置时，衔铁a1上极面的上表面与外轭铁a6的上极面的下表面接触；当衔铁a1处于下端位置时，衔铁a1下极面的下表面与外轭铁a6的下极面的上表面接触。线圈a7缠绕在内轭铁a8上。连杆（图中未示）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，用以实现信号的切换。

当线圈未通电时，永磁体组产生的永磁磁场在外轭铁a6和内轭铁a8极面处产生吸力作用，衔铁a1固定在下端位置（或上端位置）；当线圈通电时，线圈产生的电磁磁场抵消永磁体组的永磁磁场，磁通在外轭铁a6上极面与衔铁a1间产生吸引力，衔铁a1运动，直到与外轭铁a6的上极面接触，衔铁a1带动其上的连杆，完成磁路系统的直动动作，继而完成应用该磁路系统的电磁设备接通或断开状态的转换。

本发明的具体工作过程如下：

衔铁a1处在下端初始位置，衔铁a1与外轭铁a6下极面的上表面接触；线圈缠绕在内轭铁a8上；此时不加电流的磁路磁通具有两条闭合路径（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）：其中路径1（大环）为：衔铁a1中心——内轭铁（线圈骨架）a8上极面——永磁体a2——外轭铁（外壳）a6——衔铁a1下极面下表面——衔铁a1中心；路径2（小环）为：衔铁a1——内轭铁（线圈骨架）a8下极面——永磁体a5——外轭铁（外壳）a6——衔铁a1下极面下表面。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；

线圈通电，线圈产生的磁通如图3中右侧磁路所示，其磁通路径为：衔铁a1中心——外轭铁（外壳）a6上极面——外轭铁（外壳）a6——外轭铁（外壳）a6下极面——衔铁a1下极面下表面——衔铁a1中心；即线圈产生与永磁磁通反向的磁通，使得衔铁a1内永磁磁通减弱，直至减少到0。之后随着电磁磁通的增加，外轭铁（外壳）a6上极面与衔铁a1上极面上表面间的磁通增加，产生电磁吸力增大，衔铁a1动作，向上运动，直至衔铁a1上端极面与外轭铁a6上极面接触，带动连杆完成继电器接通或断开状态的转换。

线圈保持通电，衔铁a1处在上端位置，衔铁a1与外轭铁a6上极面接触；线圈缠绕在线圈骨架a7上；此时线圈电流的磁路磁通具有两条闭合路径（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）：路径1（大环），衔铁a1中心——内轭铁（线圈骨架）a8上极面——永磁体a5——外轭铁（外壳）a6——衔铁a1上极面上表面——衔铁a1中心；路径2（小环），衔铁a1——内轭铁（线圈骨架）a8——永磁体a2——外轭铁（外壳）a6上极面——衔铁a1

上极面上表面——衔铁a1；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，若使衔铁返回图3所示位置，则需线圈中通入反向电流。

通过上述动作，本发明可实现直动式电磁系统动作件（如继电器中衔铁）的相应功能。

综上所述，本发明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，本发明结构对称、零件通用性强、装配简单；具有双稳态磁保持、永磁体调整保持力，配置灵活的特点。且本发明应用于某电磁系统后，力的更改只需更换永磁体（在磁饱和范围内），更加便捷；触动条件低，吸合（释放）仅需短时脉冲，线圈功耗小；本发明还具有良好的抗振性能，抗离心加速度冲击能力较强。

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)

1.一种含永磁电磁结构，其特征在于，包括：

外轭铁，为空心圆筒形，由外轭铁上底、外轭铁下底和外轭铁侧壁组成；

第一永磁体组，包括排列成圆形的多个永磁体，所述多个永磁体与所述外轭铁下底相连接，且每个永磁体的充磁方向为沿轴向方向充磁；

内轭铁，包括内轭铁上底，内轭铁侧壁和内轭铁下底，所述内轭铁侧壁为圆筒形，所述内轭铁上底和所述内轭铁下底为分别从所述内轭铁侧壁的上端和下端向外水平延伸形成的圆环；且所述内轭铁下底与所述第一永磁体组相连接；所述内轭铁兼做线圈骨架供线圈缠绕其上，同时所述内轭铁的纵向界面结构设计为对C形，以整个磁路的中心轴为对称轴；

衔铁，包括衔铁上底、衔铁下底和衔铁筒身；所述衔铁筒身从所述内轭铁的通孔中心中穿过，所述衔铁筒身的高度大于所述内轭铁的高度；所述衔铁上底和所述衔铁下底均为直径大于所述内轭铁侧壁内径的圆形；

第二永磁体组，包括排列成圆形的多个永磁体，所述多个永磁体与所述外轭铁上底和所述内轭铁上底相连接，且每个永磁体的充磁方向为沿轴向方向充磁。

2.根据权利要求1所述的一种含永磁电磁结构，其特征在于，还包括连杆，所述连杆一端固定连接于所述衔铁的中心，另一端从所述外轭铁中穿出。

3.根据权利要求1所述的一种含永磁电磁结构，其特征在于，所述多个永磁体均为圆柱形永磁体。

4.根据权利要求1所述的一种含永磁电磁结构，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。