CN103984245B - 一种多级电磁控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多级电磁控制装置，包括依次联动的多级电磁控制组件，每级电磁控制组件包括底座，固定在底座上的电磁铁，以及通过复位弹簧加载在底座上由电磁铁驱动的运动件；前一级电磁控制组件的底座兼做后一组电磁控制组件的运动件。本发明的多级电磁控制装置，通过将多级电磁控制组件依次联动设置，从而增大作为动力输出部件的运动件的行程以及增加运动件的工位数，且具有结构简单，反应灵敏的优点。

Description

一种多级电磁控制装置

技术领域

本发明涉及电磁控制技术领域，特别涉及一种多级电磁控制装置。

背景技术

随着制造工业的不断发展，人们对自动化控制技术要求越来越高，在自动控制机构中，电磁控制是最常用的机构之一。电磁控制技术与日常生活联系紧密，有着极其广泛的应用，如电机、电磁推拉组件、电磁继电器、电磁起重机、磁悬浮列车等。

电磁控制装置是将电磁能转化为机械能的机构，电机最具有代表性，主要应用于大电流、大驱动工业领域；而在小驱动领域，电磁控制技术也得到广泛应用，主要有其自身优势：电磁控制装置结构简单、可实现自动控制、磁性大小可自身控制，且响应速度快，反应灵敏。具体的，磁性的有无可以用通、断电流控制；磁性的大小可以用电流的强弱或线圈的匝数来控制；也可改变电阻控制电流大小来控制磁性大小；它的磁极可以由改变电流的方向来控制等等。

电磁控制装置结构简单，运用范围广，主要的部件包括底座，固定在底座上的电磁铁，以及通过复位弹簧加载在底座上由电磁铁驱动的运动件。例如公开号为CN1369102A的专利文献公开了一种电磁开关装置，带有至少一个驱动线圈（电磁铁），向该驱动线圈（电磁铁）供给吸动电流时，使触头支承件（运动件）沿动作方向移动，从而使至少一个主触头动作，此时触头支承件（运动件）还带动一个辅助开关，该辅助开关通过触头支承件（运动件）的移动由受弹簧（复位弹簧）作用的静止状态释放到不受弹簧（复位弹簧）作用的动作状态。

但在一些小驱动领域，电磁控制装置也显得有些不足，一般的单个电磁控制装置只有起始、终端两个工位，且行程比较短，大约在几毫米左右，制约了电磁控制装置在大行程、多工位领域的发展。

而在大行程机构中，虽然大行程比例电磁控制装置也有应用，但要增加通电电流强度、增加线圈匝数来实现，无疑会增加电磁体自身体积和费用，同时不能改变单一工位的缺陷，电磁控制组合装置将弥补大行程机构的不足。

因此，现有的电磁控制装置仍受运动件工作行程短，大行程设置困难以及工位数少等问题的限制。

发明内容

本发明提供了一种多级电磁控制装置，以解决现有技术的电磁控制装置工位单一，行程较短的问题。

一种多级电磁控制装置，包括依次联动的多级电磁控制组件，每级电磁控制组件包括底座，固定在底座上的电磁铁，以及通过复位弹簧加载在底座上由电磁铁驱动的运动件；

前一级电磁控制组件的底座兼做后一组电磁控制组件的运动件。

其中，在同一级的电磁控制组件中，所述的运动件被保持在所述的底座上，在外力的作用下所述运动件相对所述底座可以转动或平移，而所述的复位弹簧具有使其保持和恢复到初始位置的作用，该作用为所述运动件通过复位弹簧加载在底座。

其中，所述外力为固定在底座上的电磁铁施加的，每一级的电磁控制组件中，所述电磁铁通电后，产生的电磁力带动活动件转动或者平移。

其中，前一级控制组件的底座和后一级控制组件的运动件可以是同一部件，也可以相互固定连接的两个部件，是为前一级电磁控制组件的底座兼做后一级电磁控制组件的运动件。

本发明在使用过程中，最后一级电磁控制组件的底座固定设置，理论上每一级电磁控制组件的运动件都可以作为工作部件对外施加动力，可将其中的某级或者某几级的电磁铁通电，各电磁控制组件联动，行程叠加从而实现大行程和多工位控制。

且前一级电磁控制组件的运动件比后一级电磁控制组件的运动件具有更大的行程以及更多的工位数，其中，又以最前一级电磁控制组件的运动件具有最大的运动行程以及工位数，因为任一后一级电磁控制组件的运动件运动变化都会带动前一级电磁控制组件发生运动变化。只要联动的电磁控制组件设置的足够多，理论上，最前一级电磁控制组件的运动件可以实现无限大的行程以及无限多的工位数。

比如，设置n级电磁控制组件，n≥2，第n级电磁控制组件设置在最前，每一级的电磁控制组件行程都不同，自后向前，行程设置分别为h1，h2…hi…hn，因此，理论上，第n级电磁控制组件，即最前一级电磁控制组件的运动件具有最大行程h1+h2…+hi+…+hn，具有最多2ⁿ个工位。

所述运动件相对所述底座转动或平移可以通过以下结构实现：

优选的，至少有一级电磁控制组件中，底座上固定有支杆，所述的运动件铰接在该支杆的自由端，所述的复位弹簧固定连接在运动件和底座之间以保持运动件。

上述电磁控制组件工作时，电磁铁通电前，复位弹簧保持运动件在初始位置，电磁铁通电后，电磁铁驱动运动件绕铰接点转动，复位弹簧压缩或者拉伸，电磁铁断电后，复位弹簧的回复力驱动运动件恢复到初始位置。

优选的，至少有一级电磁控制组件中，所述复位弹簧固定连接在运动件和底座之间以保持运动件相对底座悬浮设置。

上述电磁控制组件工作时，电磁铁通电前，复位弹簧保持运动件在初始位置，电磁铁通电后，电磁铁驱动运动件沿着磁力方向相对底座上浮或者下沉以实现平移，复位弹簧压缩或者拉伸，电磁铁断电后，复位弹簧的回复力驱动运动件恢复到初始位置。

其中，所述运动件相对所述底座转动设置时，运动件可以正向和反向转动，因此，优选的，所述底座上设有两个电磁铁，分别布置在所述的支杆两侧以驱动运动件正向或反向转动。

所述正向或反向转动是相对的，即两个电磁铁分别通电时，运动件绕铰接点朝相反的两个方向转动。上述结构设置可以增加单级电磁控制组件的运动件的工位数，从而整体上增加本发明的工位数。

为了简化本发明的控制电路，优选的，至少有两级电磁控制组件的电磁铁的控制电路串联。本发明在设置若干工作行程时，如果该行程需要两级以及两级以上电磁控制组件的电磁铁同时接通，则将这几个电磁铁串联，相比并联分别控制，可以有效减少线路和控制开关的数量，使控制电路更简单，更易检修和维护。

优选的，至少有一级电磁控制组件中，底座为平板。

优选的，所述支杆采用非磁性材料。所述非磁性材料可以是金属材料（铸铁、不锈钢等）、塑料（ABS、PA66等）、复合材料等多种非磁性材料。所述支杆可以阻断电磁铁产生的磁场，从而降低各电磁铁之间的磁干扰。

优选的，至少有一级电磁控制组件中，底座上设有至少两个电磁铁，各电磁铁的线圈的轴线相互平行设置。设置多个电磁铁可以增加磁性或是增加行程范围的效果，平行设置便于控制各电磁铁的磁力方向。

本发明的有益效果：

本发明的多级电磁控制装置，通过将多级电磁控制组件依次联动设置，从而增大作为动力输出部件的运动件的行程以及增加运动件的工位数，且具有结构简单，反应灵敏的优点。

附图说明

图1为本发明的实施例1的结构示意图。

图2为本发明的实施例2的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实施例的多级电磁控制装置包括：依次联动的电磁控制组件1和电磁控制组件2；

电磁控制组件1包括底座11，固定在底座11上的电磁铁12和支杆13，铰接在支杆13自由端的运动件14，底座11和运动件14之间固定有以保持运动件14平衡的复位弹簧15，电磁铁12对运动件14驱动行程为α1。

电磁控制组件2包括运动件14，固定在运动件14上的电磁铁21和支杆22，铰接在支杆22自由端的运动件23，运动件14和运动件23之间固定有以保持运动件23平衡的复位弹簧24，电磁铁21对运动件23驱动行程为α2，α1≥α2。

本实施例在自动控制领域的运用，例如控制水流量大小。

将运动件23与水龙头开关3抵接，控制电磁铁12和电磁铁21工作，可以实现4个工位的控制，分别如下：

0位：电磁铁12和电磁铁21不通电，运动件14和运动件23被复位弹簧15和复位弹簧24支持在初始位置，水龙头开关3关闭，无水流。

小水位：电磁铁12不通电，电磁铁21通电，运动件23在电磁铁21的磁力驱动下转动α2，运动件23驱动水龙头开关3转动，从而得到较小流量的水流；电磁铁21断电，运动件23在复位弹簧24的回复力的作用下回到初始位置，水龙头开关3关闭，恢复到0位。

中水位：电磁铁12通电，电磁铁21不通电，运动件14在电磁铁12的磁力驱动下转动α1，运动件14又通过运动件23驱动水龙头开关3转动，从而得到较大流量的水流；电磁铁12断电，运动件14在复位弹簧15的回复力的作用下回到初始位置，水龙头开关3关闭，恢复到0位。

大水位：电磁铁12和电磁铁21通电，运动件23在电磁铁21的磁力驱动下转动α2，运动件14在电磁铁12的磁力驱动下转动α1，此时运动件23具有叠加的运动行程，驱动水龙头开关3转动最大角度，从而得到最大流量的水流；电磁铁12和电磁铁21断电，运动件14在复位弹簧15的回复力的作用下回到初始位置，运动件23在复位弹簧24的回复力的作用下回到初始位置，水龙头开关3关闭，恢复到0位。

本实施例通过两级电磁控制组件依次联动设置，从而运动件23得到叠加的大行程以及4个不同的工位。

实施例2

如图2所示，本实施例的多级电磁控制装置包括依次联动的电磁控制组件1和电磁控制组件2；

电磁控制组件1包括底座11，固定在底座11上的电磁铁12，电磁铁13和支杆14，铰接在支杆14自由端的运动件15，底座11和运动件15之间固定有以保持运动件15平衡的复位弹簧16，电磁铁12，电磁铁13分设在支杆14两侧，电磁铁12对运动件15驱动行程为h11，电磁铁12对运动件15驱动行程为h12。

电磁控制组件2包括运动件15，固定在运动件15上的电磁铁21，电磁铁22和支杆23，铰接在支杆23自由端的运动件24，运动件15和运动件24之间固定有以保持运动件24平衡的复位弹簧25，电磁铁21，电磁铁22分设在支杆23两侧，电磁铁21对运动件24驱动行程为h21，电磁铁22对运动件24驱动行程为h22。

其中h11、h12、h21和h22大小各不相同。

控制电磁铁12、电磁铁13和电磁铁21、电磁铁22工作，运动件24可以实现9个工位的控制，分别如下：

第一工作位，电磁铁12、电磁铁13和电磁铁21、电磁铁22都不通电时，运动件24的运动行程为0；

第二工作位，电磁铁12通电，电磁铁13和电磁铁21、电磁铁22都不通电时，电磁铁12推动运动件15具有h11的行程，同时运动件15带动运动件24到达第二工作位，电磁铁12断电时，运动件15在复位弹簧16的作用下恢复到初始位置；

第三工作位，电磁铁13通电，电磁铁12和电磁铁21、电磁铁22都不通电时，电磁铁13推动运动件15具有h12的行程，同时运动件15带动运动件24到达第三工作位，电磁铁13断电时，运动件15在复位弹簧16的作用下恢复到初始位置；

第四工作位，电磁铁21通电，电磁铁12和电磁铁13、电磁铁22都不通电时，电磁铁21推动运动件24具有h12的行程，到达第四工作位，电磁铁21断电时，运动件24在复位弹簧25的作用下恢复到初始位置；

第五工作位，电磁铁22通电，电磁铁12和电磁铁13、电磁铁21都不通电时，电磁铁22推动运动件24具有h22的行程，到达第五工作位，电磁铁22断电时，运动件24在复位弹簧25的作用下恢复到初始位置；

第六工作位，电磁铁12和电磁铁21通电，电磁铁13和电磁铁22不通电时，电磁铁12推动运动件15具有h11的行程，电磁铁21推动运动件24具有h12的行程，此时运动件24具有叠加的运动行程，到达第六工作位，电磁铁12和电磁铁21断电时，运动件15在复位弹簧16的作用下恢复到初始位置，运动件24在复位弹簧25的作用下恢复到初始位置；

第七工作位，电磁铁12和电磁铁22通电，电磁铁13和电磁铁21不通电时，电磁铁12推动运动件15具有h11的行程，电磁铁22推动运动件24具有h22的行程，此时运动件24具有叠加的运动行程，到达第七工作位，电磁铁12和电磁铁22断电时，运动件15在复位弹簧16的作用下恢复到初始位置，运动件24在复位弹簧25的作用下恢复到初始位置；

第八工作位，电磁铁13和电磁铁21通电，电磁铁12和电磁铁22不通电时，电磁铁13推动运动件15具有h12的行程，电磁铁21推动运动件24具有h12的行程，此时运动件24具有叠加的运动行程，到达第八工作位，电磁铁13和电磁铁21断电时，运动件15在复位弹簧16的作用下恢复到初始位置，运动件24在复位弹簧25的作用下恢复到初始位置；

第九工作位，电磁铁13和电磁铁22通电，电磁铁12和电磁铁21不通电时，电磁铁13推动运动件15具有h12的行程，电磁铁22推动运动件24具有h22的行程，此时运动件24具有叠加的运动行程，到达第九工作位，电磁铁13和电磁铁22断电时，运动件15在复位弹簧16的作用下恢复到初始位置，运动件24在复位弹簧25的作用下恢复到初始位置；

本实施例中，通过两级电磁控制组件依次联动设置，并在一级电磁控制组件内设置两个电磁铁，从而运动件24得到叠加的大行程以及9个不同的工位。

Claims (6)

1.一种多级电磁控制装置，其特征在于，包括依次联动的多级电磁控制组件，每级电磁控制组件包括底座，固定在底座上的电磁铁，以及通过复位弹簧加载在底座上由电磁铁驱动的运动件；

前一级电磁控制组件的底座兼做后一组电磁控制组件的运动件；

至少有一级电磁控制组件中，底座上固定有支杆，所述的运动件铰接在该支杆的自由端，所述的复位弹簧固定连接在运动件和底座之间以保持运动件；

所述底座上设有两个电磁铁，分别布置在所述的支杆两侧以驱动运动件正向或反向转动。

2.如权利要求1所述的多级电磁控制装置，其特征在于，至少有两级电磁控制组件的电磁铁的控制电路串联。

3.如权利要求1所述的多级电磁控制装置，其特征在于，至少有一级电磁控制组件中，所述复位弹簧固定连接在运动件和底座之间以保持运动件相对底座悬浮设置。

4.如权利要求1所述的多级电磁控制装置，其特征在于，至少有一级电磁控制组件中，底座为平板。

5.如权利要求1所述的多级电磁控制装置，其特征在于，所述支杆采用非磁性材料。

6.如权利要求1所述的多级电磁控制装置，其特征在于，至少有一级电磁控制组件中，底座上设有至少两个电磁铁，各电磁铁的线圈的轴线相互平行设置。