CN103912166B - 改进的电磁门锁的吸附铁板结构 - Google Patents
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Abstract
一种改进的电磁门锁的吸附铁板结构，该吸附铁板于接近两端的位置，以一定位组件定位在一装设体上，且其吸附面的中央区域呈低于水平面0.06mm至0.26mm的凹部，以形成中央区域低于两端的非水平凹弧面；借此，本发明摒除传统电磁门锁以增加电流或增加电磁铁与吸附铁板的吸附面积方式来提升对电磁门锁的吸力，而是运用材料力学的梁的弯曲应变原理设计该吸附铁板，形成具有弯弧内应力，使得电磁铁在维持一般电流时，即可提升电磁门锁的拉力值，达到节能省电并可增进门禁安全的功效。
Description
技术领域
本发明是有关一种电磁门锁，尤指一吸附铁板的吸附面呈非水平凹弧面结构，形成具有弯弧内应力。
背景技术
在门禁监控的系统中，电磁门锁的使用已非常普遍；如图1所示，目前的电磁门锁10大多采用电磁铁11加吸附铁板12的结构型式，该电磁铁11设在门框15上，该吸附铁板12则装设门板14相对位置，当电磁铁11通电产生电磁吸力，将吸附铁板12吸住，则电磁门锁10形成闭锁状态(LOCK)，当电磁铁11断电时电磁吸力消失，吸附铁板12将可脱离电磁铁11，则电磁门锁10形成开锁状态(UNLOCK)。
次者，传统的吸附铁板12的构造及结合方式，如图2～图4所示，其吸附面121呈平直形状，且设有一个或二个定位孔122，借由螺丝123及相关配件124定位在一装设体13上，图2所示的装设体13呈盒状体，其如图1A所示，该装设体13上设有数个固定孔125，利用数个螺丝126将其固定在门板14上，但不限定于此，基本上装设体13会因应不同须求设成各种型体，也可以如图1B所示，直接是以门板14为装设体13，利用螺丝123及相关配件124将该吸附铁板12定位，但不论是何种形状的装设体13，其与吸附铁板12的结合方式都相同，即其吸附面121呈水平的平整面，例如：US Patent No.4,487,439是揭示一颗螺丝及一个定位孔，而US Patent No.4,652,028则揭示二颗螺丝及二个定位孔。
但查，这种行之多年的结构，其思维都在于该吸附铁板12的吸附面121要平整，如此才能与电磁铁11的磁力面贴靠，达到最佳密合状态，拉力也就会愈好，而且定位孔122及螺丝123大部分都装设在中间区域，但发明人不断研究后发现，电磁铁11通电后其磁通密度(B)是在两端的区域(A)较强，中间反而是磁通密度(B)较弱的地方。如此一来，如图4及图5A、图5B所示，当门板14施加拉力于吸附铁板12时，其作用力(F)是位集中于中间的螺丝123，由该螺丝123拉引该吸附铁板12，此时吸附铁板12中间会受力而变形弯曲如图5B中C所指的虚线，而吸附铁板12中间一弯曲变形则会牵动到两侧的吸力作用，亦即，当吸附铁板12中间一弯曲变形，吸附面121将与电磁铁11脱离，实验结果，当电磁铁施予500mA电流及12V电压时，对长度185mm厚度15mm的吸附铁板12，当拉力值至400～500磅时，吸附铁板就易被拉开；虽然业者都声称其拉力值可至600磅，但往往500磅拉力不到就被拉开，因此，现有电磁门锁如要增加吸附铁板12的吸附力，就必须加强电磁铁11的电流或吸附铁板与电磁铁11的吸附面积，如此将形成能源的浪费或增加了使用的材料及运输费用；是以，传统吸附铁板12的结构及定位方式，尚有改善空间。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的上述缺陷，而提供一种改进的电磁门锁的吸附铁板结构，其具有使其在电磁铁的电流或吸附铁板与电磁铁间的吸附面积不变下，可以增进其拉力值10％以上，进而达到节省能源并可确保门禁安全的功效。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种改进的电磁门锁的吸附铁板结构，包括：
一电磁铁；一吸附铁板，其具备一吸附面，该吸附面设在该电磁铁的对应面，且该吸附铁板被定位在一装设体上；其特征在于：
该吸附铁板于接近两端部的位置，以一定位组件定位在该装设体上，且该吸附面的中央区域呈低于水平面0.06mm至0.26mm的凹部，并由该凹部朝两端方向形成弧面，以形成中央区域低于两端部的非水平凹弧面；
借此，当该吸附铁板被该电磁铁所产生的磁力吸附时，该非水平凹弧面被迫变形而贴靠该电磁铁；且当该装设体朝该电磁铁反方向拉动时，该吸附铁板两端于受到该定位组件拉力之处，是对应于该电磁铁两端位置，且尚须克服该吸附铁板的弯弧内应力，进而得以提升该吸附铁板的拉力值。
借助上揭技术手段，本发明摒除传统电磁门锁是以增加电流或吸附铁板与电磁铁的吸附面积方式来提升对电磁门锁的吸力，而是利用该吸附面的凹弧设计，于吸附铁板受到拉力时借弯弧内应力结构使得电磁铁在维持一般电流时，即可提升电磁门锁的拉力值，达到节能省电并可增进门禁安全的功效。
本发明的有益效果是，其具有使其在电磁铁的电流或吸附铁板与电磁铁间的吸附面积不变下，可以增进其拉力值10％以上，进而达到节省能源并可确保门禁安全的功效。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是现有电磁门锁的装设示意图。
图1A是现有一种装设体分解立体图。
图1B是现有另一种装设体分解立体图。
图2是现有电磁门锁的分开立体图。
图3是现有电磁门锁的吸附立体图。
图4是现有电磁门锁吸附的剖视图。
图5A是现有电磁门锁的吸附铁板受吸力分布图。
图5B是现有电磁门锁的吸附铁板受拉力的变形图。
图6是本发明吸附铁板第一实施例分解立体图。
图7是本发明吸附铁板第一实施例组合立体图。
图8是本发明吸附铁板第一实施例组合剖视图。
图9是本发明吸附铁板第二实施例分解立体图。
图10是本发明吸附铁板第二实施例组合立体图。
图11是本发明吸附铁板第二实施例组合剖视图。
图12是本发明较佳实施例的剖视图。(磁铁与铁板吸合中)
图13是本发明吸附铁板结构剖视图。
图13A是图13中的部分放大图。
图14A是本发明吸附铁板受吸力分布图。
图14B是本发明吸附铁板受拉力变形图。
图15是本发明的拉力值测试曲线图。
图中标号说明：
14门板
15门框
20电磁铁
30吸附铁板
31吸附面
32凹部中心
33非水平凹弧面
34A定位面
34B定位孔
40装设体
41嵌槽
42螺孔
43封边盖体
44螺丝
45凹孔
46弹簧
50定位组件
50A扣件
50B埋头螺栓
60电磁门锁
具体实施方式
首先，请参阅图6～图14B所示，本发明电磁门锁60其较佳实施例包含：
一电磁铁20；一吸附铁板30，其具备一吸附面31，该吸附面31设在该电磁铁20的对应面，且该吸附铁板30被定位在一装设体40上。
请参阅图12所示，其揭示本发明的电磁铁20及吸附铁板30的吸持剖视图；其中，该电磁铁20固定在门框15，而，吸附铁板30设在一装设座40上，且该装设座40设在门板14上。本实施例中的电磁门锁60与先前技术中的电磁门锁10的装设方式，基本上相同，因此细节上容不赘述。至于，该电磁铁20因非本发明的主要特征，且属先前技(Prior Art)，容不赘述。再者，本发明所揭露的装设体40，并不限于下述的型体，其可依需求设成各种型体，也可以直接是以门板14为装设体，以供该吸附铁板30定位。
而本发明最主要特征在于该吸附铁板30的结构设计，基本上可由图12～图14A、图14B所揭示者作说明，本发明重要的两项特征为：该吸附铁板30被拉力(F)作动的位置，及吸附面31呈现非水平凹弧面33的结构。亦即，该吸附铁板30于接近两端部的位置，以一定位组件50定位在该装设体40上，且吸附面31呈非水平凹弧面33。
由图13及13A所揭示，该非水平凹弧面33低于水平面(L)一段深度(d)，该深度(d)于凹部32为相对低点，朝两端方向形成弧面，此处所述的水平面(L)指以该吸附铁板30两端部最高位置拉一条线所构成的虚拟直线。至于该非水平凹弧面33的成型，包括以压弯、整形、冲压、刨铣等加工方式完成的凹弧面33，该吸附铁板30即可具有弯弧内应力。借此，当吸附铁板30接触电磁铁20时，因电磁铁20瞬间吸磁力很强，导致具有弯弧内应力的吸附铁板30会被其吸磁力吸引而迅速变形贴靠，如图12所示的状态。
本发明上揭非水平凹弧面33，其目的在于运用吸附铁板30的弯弧内应力，图14A揭示该电磁铁20对于该吸附铁板30的磁通密度(B)分布图，其原因已于先前技术中说明，不再赘述。如将图14A、图14B与图5A、图5B对比即可发现，本发明的定位组件50设于该吸附铁板30的二端部，其二端的间未有任何定位组件，亦即本发明的拉力(F)设在该磁通密度(B)较强的区域(A)，这一设计恰与先前技术中，将拉力(F)设在中间磁通密度(B)较弱区域，完全相反。但，如仅是将拉力位置改变，并无效果。于是发明人进一步实验，将吸附铁板30的吸附面31设成非水平凹弧面33，图14B是以放大变形弧线来显示该非水平凹弧面33的变化示意图，以利说明其借由弯弧内应力来增加拉力的状态。事实上该非水平凹弧面深度(d)如前述在0.06mm～0.26mm即可发挥较大效果，如果该非水平凹弧面深度(d)过深，则会因该吸附铁板30的弯弧内应力过大而产生与电磁铁20吸附力抵销的情况，拉力反而下降。因此由材料力学观点，该吸附铁板30犹如一根呈微形状的梁(beam)，且其两端又是吸磁力(B)较强的位置，因此当定位组件50要将吸附铁板30拉离电磁铁20时，除了要克服电磁铁20的吸磁力(B)外，且同时要克服该吸附铁板30的形状所产生于两端的弯弧内应力，其系如图14B所示，由图(a)→(b)→(c)的依序渐渐变化后，刚开始其两端的为弯弧内应力(S1)，然后在拉力(F)持续加大作用下，会渐渐变化成弯弧内应力(S2)，直到变化成(c)图所示的状态后，拉力(F)持续再加大吸附铁板30才会拉离电磁铁20的吸附，借由拉力设在两端部，再配合中间呈非水平凹弧面33，两者结构上配合缺一不可，才能具有相辅相乘的功效，据此，在电磁铁20输入电流不变的情况下，本发明的电磁门锁60可以增加拉力值10％以上。
至于，使用何种定位组件50，可依需要设定，原则上只要能拉住该吸附铁板30两端部即可，至于该装设体40可包括为盒状、U型体、L型体、平板体，亦可将上述构件埋入门板，或直接以门板14为装设体皆可实施，兹以图6～图12的一可行实施例说明如后：
如图6～图8所示，本实施例中，该该装设体40为一盒状体，其两内侧缘有轴向嵌槽41，该定位组件50为倒ㄩ型扣件50A，且扣件50A两端底面设有能嵌入该嵌槽41的凸脚51，借由该扣件50A扣持在该吸附铁板30两端所形成的定位面34A，以将该吸附铁板30定位在该装设体40，且于该装设体40两端设有封边盖体43，再者，该吸附铁板30底面与该装设体40中间的凹孔45中设有一弹簧46。
如图9～图12所示，另一可行实施例中，该装设体40其前、后两侧设有一螺孔42，该定位组件50为一埋头螺栓50B，借由该埋头螺栓50B穿套在该吸附铁板30两端的定位孔34B，以将该吸附铁板30定位在装设体40，且于该装设体40两端设有封边盖体43，该封边盖体43系以螺丝44予以固定，再者，该吸附铁板30底面与该装设体40中间的凹孔45中设有一弹簧46。
为进一步验证本发明的效力，兹以185mm×38mm×15mm的吸附铁板进行拉力测试，电磁铁的电流500mA、电压12V通电后：
由上述测试数值得知，如果吸附铁板拉力位置设在中间且中间没有凹弧面，则拉力值约为502磅。又如果吸附铁板拉力位置设在两端且中间没有凹弧面，则拉力值仅约为400磅，反而下降。但如果吸附铁板拉力位置设在两端且中间具有非水平凹弧面33，且测试显示，凹弧面深度(d)在0.06mm以前并无效果，0.06mm至0.26mm则拉力值明显增加，请配合图15所示，其是依据本测试所绘出的曲线图，其清楚显示凹弧面深度(d)在0.12mm至0.21mm为拉力值较佳的区域。而超过0.26mm深度后，因该吸附铁板30的弯弧内应力过大而产生与电磁铁20吸附力抵销的情况，拉力反而下降，所以形成无效区，因此由测试数值显示，本发明依凹弧面深度(d)不同而约在10.56％～49.40％左右的拉力值提升。但，上述测试数值是依185mmx38mmx15mm的吸附铁板所作的测试，而一般吸附铁板的尺寸，最常见的是落在长度180～200mm之间，厚度则在11～16mm之间，因此不同尺寸的吸附铁板，其所作的测试拉力值会不同，但相对的拉力值增加率及曲线驱势图，基本上差异不大。是以，本发明将吸附铁板30的拉力设在两端部，再配合中间呈非水平凹弧面33，两者才能相辅相乘，具有在相同电流下，得以增加电磁门锁至少10％以上的拉力值，进而达到节省能源及增进门禁使用安全的功效。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
综上所述，本发明在结构设计、使用实用性及成本效益上，完全符合产业发展所需，且所揭示的结构亦是具有前所未有的创新构造，具有新颖性、创造性、实用性，符合有关发明专利要件的规定，故依法提起申请。
Claims (7)
1.一种改进的电磁门锁的吸附铁板结构，包括：
一电磁铁；
一吸附铁板，其具备一吸附面，该吸附面设在该电磁铁的对应面，且该吸附铁板被定位在一装设体上；其特征在于：
该吸附铁板于接近两端部的位置，以一定位组件定位在该装设体上，且该吸附面的中央区域呈低于水平面0.06mm至0.26mm的凹部，并由该凹部朝两端方向形成弧面，以形成中央区域低于两端部的非水平凹弧面；
借此，当该吸附铁板被该电磁铁所产生的磁力吸附时，该非水平凹弧面被迫变形而贴靠该电磁铁；且当该装设体朝该电磁铁反方向拉动时，该吸附铁板两端于受到该定位组件拉力之处，是对应于该电磁铁两端位置，且尚须克服该吸附铁板的弯弧内应力，进而得以提升该吸附铁板的拉力值。
2.根据权利要求1所述的改进的电磁门锁的吸附铁板结构，其特征在于，所述装设体包括为盒状体、U型体、L型体、平板体或门板。
3.根据权利要求2所述的改进的电磁门锁的吸附铁板结构，其特征在于，所述装设体为一盒状体，其两内侧缘有直向嵌槽，该定位组件为倒ㄩ型扣件，且扣件两端底面设有能嵌入该嵌槽的凸脚，借由该扣件扣持在该吸附铁板两端所形成的定位面，以将该吸附铁板定位在该装设体，且于该装设体两端设有封边盖体。
4.根据权利要求3所述的改进的电磁门锁的吸附铁板结构，其特征在于，所述吸附铁板底面与该装设体中间的凹孔中设有一弹簧。
5.根据权利要求2所述的改进的电磁门锁的吸附铁板结构，其特征在于，所述装设体为一盒状体，其前、后两侧设有一定位孔，该定位组件为一埋头螺栓，借由该埋头螺栓穿套在该吸附铁板两端的定位孔，以将该吸附铁板定位在装设体。
6.根据权利要求5所述的改进的电磁门锁的吸附铁板结构，其特征在于，所述装设体两端还包括设有封边盖体，该封边盖体以一螺丝予以固定。
7.根据权利要求6所述的改进的电磁门锁的吸附铁板结构，其特征在于，所述吸附铁板底面与该装设体中间的凹孔中设有一弹簧。
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