CN103560052B - 一种用于直动式电磁系统的下置环形永磁磁路 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于直动式电磁系统的下置环形永磁磁路，轭铁设置在外壳顶部，轭铁具有一向下的凸台，外壳的底部具有一圆孔；衔铁、永磁体、线圈设置在外壳内，线圈设置在轭铁的下方，永磁体设置在线圈的下方，永磁体为中空环形结构；衔铁设置在线圈和永磁体的中空空间内，其底端伸出外壳的圆孔，永磁体的充磁方向为径向充磁；当线圈未通电时，永磁体与衔铁之间的吸力使衔铁处于下端初始位置，衔铁不与轭铁的凸台接触；当对线圈通正向脉冲后，线圈产生与流经衔铁的向下的磁通反向的磁通，使得流经衔铁的向下的永磁磁通减少，此时在磁力合力的作用下，衔铁向上运动，直至衔铁的上端极面与轭铁的凸台接触，完成磁路的直动动作。

Description

一种用于直动式电磁系统的下置环形永磁磁路

技术领域

本发明涉及继电器领域，具体而言，涉及一种用于直动式电磁系统的下置环形永磁磁路。

背景技术

由于转换深度高、多路同步切换、输入输出比大、抗干扰能力强等一系列固体开关器件不能代替的优点，以30V低压直流接触器为代表的低压直流大功率接触器已成为先进武器装备的低压直流电源系统中不可缺少的关键元器件，主要用于完成系统配电、负载保护等功能，是未来接触器发展的一个重要方向。

我国在低压直流接触器的设计与试验相关技术储备方面尚属空白，该类接触器产品的质量与配套能力目前已难以为航天及武器装备保驾护航，日渐成为制约航天及武器装备发展的关键所在。作为电磁接触器的两大机构之一，电磁机构承担着把电磁能转化为机械能的重任，是接触器的主要组成部分，其性能的优劣决定着接触器整机的指标水平。

发明内容

本发明提供一种用于直动式电磁系统的下置环形永磁磁路，用以克服现有技术中存在的至少一个问题。

为达到上述目的，本发明提供了一种用于直动式电磁系统的下置环形永磁磁路，包括衔铁、永磁体、线圈、外壳和轭铁，其中：

轭铁设置在外壳顶部，轭铁具有一向下的凸台并伸入外壳内，轭铁与外壳形成密封磁力线结构，外壳的底部具有一圆孔；

衔铁、永磁体、线圈设置在外壳内，线圈设置在轭铁的下方，永磁体设置在线圈的下方，永磁体为中空环形结构；

衔铁设置在线圈和永磁体的中空空间内，适于上下移动，其底端伸出外壳的圆孔，衔铁与圆孔间的气隙小于设定值，永磁体的充磁方向为径向充磁，为衔铁提供保持力，其中衔铁、外壳、轭铁均为软磁材料；

当线圈未通电时，永磁磁路作用下，永磁体与衔铁之间的吸力使衔铁处于下端初始位置，衔铁不与轭铁的凸台接触；

当对线圈通正向脉冲后，线圈产生与流经衔铁的向下的磁通反向的磁通，使得流经衔铁的向下的永磁磁通减少，此时在磁力合力的作用下，衔铁向上运动，直至衔铁的上端极面与轭铁的凸台接触，完成磁路的直动动作。

可选的，当对线圈通反向脉冲后，线圈产生与流经衔铁的向上的磁通反向的磁通，使得流经衔铁的向上的永磁磁通减少，此时在磁力合力的作用下，衔铁向下运动，直至衔铁的上端极面与轭铁的凸台断开，完成磁路的恢复动作。

可选的，衔铁、轭铁、外壳均以整个磁路的中心轴为对称轴。

可选的，衔铁的横向截面为圆柱形，纵向截面为长方形。

可选的，磁性材料为以下任一种：

钕铁硼、铝镍钴和铁氧体。

在上述实施例中，提供了一种含永磁大功率继电器磁路，具有以下优点：

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，零件通用性强，装配简单；单稳态磁保持、永磁体调整保持力，配置灵活的特点，且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)安匝数小，功率大；永磁体远离主触点及灭弧室所在区域，可以减弱高温对于永磁体的不利影响，同时该结构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

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例的用于直动式电磁系统的下置环形永磁磁路在接通位置的结构示意图；

图2为本发明一个实施例的用于直动式电磁系统的下置环形永磁磁路在分断位置的结构示意图。

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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付出创造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。

图1为本发明一个实施例的用于直动式电磁系统的下置环形永磁磁路在接通位置的结构示意图；图2为本发明一个实施例的用于直动式电磁系统的下置环形永磁磁路在分断位置的结构示意图。如图所示，该下置环形永磁磁路包括衔铁A1、永磁体A2、线圈A3、外壳A4和轭铁A5，其中：

轭铁A5设置在外壳A4顶部，轭铁A5具有一向下的凸台并伸入外壳A4内，轭铁A5与外壳A4形成密封磁力线结构，外壳A4的底部具有一圆孔；

衔铁A1、永磁体A2、线圈A3设置在外壳A4内，线圈A3设置在轭铁A5的下方，永磁体A2设置在线圈A3的下方，永磁体A2为中空环形结构；

衔铁A1设置在线圈A3和永磁体A2的中空空间内，适于上下移动，其底端伸出外壳A4的圆孔，衔铁A1与圆孔间的气隙小于设定值，衔铁A1既作为触动部件，也作为线圈A3的铁芯，永磁体A2的充磁方向为径向充磁，为衔铁A1提供保持力，其中衔铁A1、外壳A4、轭铁A5均为软磁材料；

当线圈A3未通电时，衔铁A1处在下端初始位置，衔铁A1不与轭铁A5的凸台接触；此时不加电流的磁路有两个闭合路径(如图2永磁磁通所示，图中仅标示出左侧，右侧磁通路径与左侧中心对称)：永磁体A2N极—衔铁A1—顶盖A5—外壳A4—永磁体A2S极；永磁体A2N极—衔铁A1—外壳A4—永磁体A2S极，在闭合磁通回路的作用下，衔铁A1下极面与永磁体A2上表面的吸力使得衔铁A1保持在该位置；

当向线圈A3发射正向脉冲后，线圈A3产生与流经永磁体A2向下磁通反向的磁通，使得流经衔铁A1向下的永磁磁通减少，直至减少到接近0，此时在合力的作用下，衔铁A1动作，向上运动，直至衔铁A1上端极面与轭铁A5的凸台接触，完成磁路系统的直动动作。当向线圈A3发射反向脉冲后，线圈A3产生与流经永磁体A2向上磁通反向的磁通，使得流经衔铁A1向上的永磁磁通减少，直至减少到接近0，此时在合力的作用下，衔铁A1动作，向下运动，直至衔铁A1上端极面与轭铁A5的凸台断开，完成磁路系统的恢复动作。

当衔铁A1运动到闭合位置后，线圈A3不通电时，线圈电流的磁路磁通具有一条闭合路径(如图1永磁磁通所示，图中仅标示出左侧，右侧磁通路径与左侧中心对称)：永磁体A2N极—衔铁A1—顶盖A5—外壳A4—永磁体A2S极。在闭合磁通回路的作用下，极面间的吸力使得衔铁A1保持在上端位置。

线圈A3通反向脉冲后，线圈A3产生与流经衔铁A2向上磁通反向的磁通，使得流经衔铁A1向上的永磁磁通减少，直至减少到接近0，此时在合力的作用下，衔铁A1动作，向下运动，直至衔铁A1上端极面与轭铁A5的凸台断开，完成磁路系统的恢复动作。

例如，衔铁A1横向截面可以为圆柱形，纵向截面可以设计为长方形；永磁体A2的内径可根据吸力和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、铁氧体等多种高导磁材质。

又例如，轭铁、外壳与永磁体组合的轭铁结构，其纵向截面结构可以设计为对称形，并且衔铁、轭铁、外壳均以磁路系统中心轴为对称轴。

在上述实施例中，提供了一种含永磁大功率继电器磁路，具有以下优点：

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，零件通用性强，装配简单；单稳态磁保持、永磁体调整保持力，配置灵活的特点，且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)安匝数小，功率大；永磁体远离主触点及灭弧室所在区域，可以减弱高温对于永磁体的不利影响，同时该结构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。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种用于直动式电磁系统的下置环形永磁磁路，其特征在于，包括衔铁、永磁体、线圈、外壳和轭铁，其中：

所述轭铁设置在所述外壳顶部，所述轭铁具有一向下的凸台并伸入所述外壳内，所述轭铁与所述外壳形成密封磁力线结构，所述外壳的底部具有一圆孔；

所述衔铁、所述永磁体、所述线圈设置在所述外壳内，所述线圈设置在所述轭铁的下方，所述永磁体设置在所述线圈的下方，所述永磁体为中空环形结构；

所述衔铁设置在所述线圈和所述永磁体的中空空间内，适于上下移动，其底端伸出所述外壳的圆孔，所述衔铁与圆孔间的气隙小于设定值，所述永磁体的充磁方向为径向充磁，为所述衔铁提供保持力，其中所述衔铁、所述外壳、所述轭铁均为软磁材料；

当所述线圈未通电时，永磁磁路作用下，所述永磁体与所述衔铁之间的吸力使所述衔铁处于下端初始位置，所述衔铁不与所述轭铁的凸台接触；

当对所述线圈通正向脉冲后，所述线圈产生与流经所述衔铁的向下的磁通反向的磁通，使得流经所述衔铁的向下的永磁磁通减少，此时在磁力合力的作用下，所述衔铁向上运动，直至所述衔铁的上端极面与所述轭铁的凸台接触，完成磁路的直动动作；

当对所述线圈通反向脉冲后，所述线圈产生与流经所述衔铁的向上的磁通反向的磁通，使得流经所述衔铁的向上的永磁磁通减少，此时在磁力合力的作用下，所述衔铁向下运动，直至所述衔铁的上端极面与所述轭铁的凸台断开，完成磁路的恢复动作。

2.根据权利要求1所述的下置环形永磁磁路，其特征在于，所述衔铁、所述轭铁、所述外壳均以整个磁路的中心轴为对称轴。

3.根据权利要求1所述的下置环形永磁磁路，其特征在于，所述衔铁的横向截面为圆柱形，纵向截面为长方形。

4.根据权利要求1所述的下置环形永磁磁路，其特征在于，所述软磁材料为以下任一种：

钕铁硼、铝镍钴和铁氧体。