CN104392822A - 一种磁助力电磁铁 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁助力电磁铁，包括线圈，还包括由软铁制成的至少一个定位器，和至少局部设为永磁体的动铁芯，所述定位器距离所述线圈的一个端部一定距离处设置，所述动铁芯可在所述线圈通电时向所述定位器移动并与之吸合，在所述线圈断电时与所述定位器保持吸合状态。因使用了定位器和至少局部设为永磁体的动铁芯，本发明的磁助力电磁铁可获得两个以上工作位置，故扩展了电磁铁的使用范围；且在工作位置正常工作时无需持续供电，仅需短暂的脉冲供电即可，故节点效果显著。

Description

一种磁助力电磁铁

技术领域

本发明涉及电磁力驱动装置领域，特别是涉及一种节能效果显著的磁助力电磁铁。

背景技术

现有技术的推拉式电磁铁，是由螺旋管线圈、动铁芯和静铁芯组成。当线圈通电时，产生电磁场，使得动铁芯和静铁芯感应产生磁性，动铁芯移动产生动力，以带动作用对象。现有技术的推拉式电磁铁，在线圈通以直流电时，不论哪端接正极，都是动铁芯在电磁场中向静铁芯移动。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明的(主要)目的在于提出一种节能效果显著且具有双向功能的磁助力电磁铁，以解决上述现有技术存在的耗电量大且只能够使动铁芯在电磁场中向静铁芯单向移动的技术问题。

为此，本发明提出一种磁助力电磁铁，包括线圈，还包括由软铁制成的至少一个定位器，和至少局部设为永磁体的动铁芯，所述定位器距离所述线圈的端部一定距离处设置，所述动铁芯可在所述线圈通电时向所述定位器移动并与之吸合，在所述线圈断电时与所述定位器保持吸合状态。

优选地，本发明还可以具有如下技术特征：

所述至少局部设为永磁体的动铁芯是在动铁芯至少部分表面贴设永磁体，或在动铁芯内部插入永磁体，或在开设凹槽的动铁芯上嵌入永磁体，或整个动铁芯本身采用永磁体制成。

所述定位器为静铁芯，所述至少局部设为永磁体的动铁芯的一端套设有磁力平衡弹簧，当所述线圈通电时，所述至少局部设为永磁体的动铁芯向所述静铁芯移动并与之吸合，断电时保持吸合状态；当所述线圈反向通电时，所述至少局部设为永磁体的动铁芯向远离所述静铁芯的方向移动，断电时可在所述磁力平衡弹簧的作用下保持在远离所述静铁芯的位置处。

所述定位器有两个，分别设于所述线圈两端的一定距离处，当所述线圈通电时，所述至少局部设为永磁体的动铁芯向其中一个所述定位器移动并与之吸合，断电时保持吸合状态；当所述线圈反向通电时，所述至少局部设为永磁体的动铁芯向另一个所述定位器移动并与之吸合，断电时保持吸合状态。

所述至少局部设为永磁体的动铁芯的一端套设有磁力平衡弹簧，所述磁力平衡弹簧的两端分别固设于所述至少局部设为永磁体的动铁芯和所述磁助力电磁铁机架上。

所述至少局部设为永磁体的动铁芯的两端分别套设有磁力平衡弹簧，所述两个磁力平衡弹簧分别被限位于所述至少局部设为永磁体的动铁芯和两个所述定位器之间。

该磁助力电磁铁还包括跳步定位器，与所述至少局部设为永磁体的动铁芯固定连接，或一体成型于所述至少局部设为永磁体的动铁芯上，所述跳步定位器包括跳步顶杆和带有跳步限位槽的Z字型结构，所述跳步顶杆和所述跳步限位槽相互配合，可实现所述至少局部设为永磁体的动铁芯的三个工作位置的定位。

该磁助力电磁铁还包括跳步定位器，与所述至少局部设为永磁体的动铁芯固定连接，或一体成型于所述至少局部设为永磁体的动铁芯上，所述跳步定位器包括跳步顶杆和带有跳步限位槽的两个以上Z字型串联结构，所述跳步顶杆和所述跳步限位槽相互配合，可实现所述至少局部设为永磁体的动铁芯的四个以上工作位置的定位。

所述Z字型串联结构还设有跳步返回槽，该跳步返回槽可使所述至少局部设为永磁体的动铁芯自最终工作位置直接返回起始工作位置。

本发明与现有技术对比的有益效果包括：因使用了定位器和至少局部设为永磁体的动铁芯，本发明的磁助力电磁铁可受控获得两个以上工作位置(也即具有双向功能)，故扩展了电磁铁的使用范围；且在工作位置正常工作时无需持续供电，仅需短暂的脉冲供电即可，故节电效果显著。此外，该磁助力电磁铁还具有灵敏度高的优点。

优选方案中，由于采用了跳步定位器，因而能够获得更多个工作位置，从而具有更加广泛的应用范围及更进一步的节能效果。

附图说明

图1A是本发明具体实施方式一的结构示意图。

图1B是本发明具体实施方式一的变形方案的结构示意图。

图2是本发明具体实施方式二的结构示意图。

图3A和3B分别是图2实施例中进一步包括两个和一个磁力平衡弹簧的结构示意图。

图4是本发明具体实施方式三的结构示意图。

图5A、5B和5C分别是图4实施例中跳步限位器的三种不同状态结构示意图。

图6是具有四个工作位置的跳步限位器的结构示意图。

图7是具有返回槽的跳步限位器的结构示意图。

具体实施方式

常用推拉式电磁铁，是由螺旋管式线圈、动铁芯和静铁芯组成。当线圈通电时，产生电磁场，使得动铁芯和静铁芯感应产生磁性，动铁芯受磁力作用移动，以带动所需物。动铁芯和静铁芯是用剩磁少的软铁制作，不能用电磁场消失后，仍然保留有剩余磁场(被磁化)的钢来制作。它还有一个特点，就是线圈通电时，不论哪端接正极，它的动铁芯都是在电磁场作用下向静铁芯移动。

本发明为克服现有技术的缺陷和以上技术偏见，提供了一种磁助力电磁铁，包括线圈，还包括由软铁制成的至少一个定位器，和至少局部设为永磁体的动铁芯，所述定位器距离所述线圈的一个端部一定距离处设置，所述动铁芯可在所述线圈通电时向所述定位器移动并与之吸合，在所述线圈断电时与所述定位器保持吸合状态。

其中，所述至少局部设为永磁体的动铁芯可以是在动铁芯至少部分表面或端头贴设永磁体，或在动铁芯内部插入永磁体，或在开设凹槽的动铁芯上嵌入永磁体，或整个动铁芯本身采用永磁体制成。所述永磁体可以是合金永磁材料制成，譬如磁钢等，也可以是铁氧体材料制成。

前述已经宽泛地阐述了本发明的特征和技术优势，以便能够更好地理解本发明的详细描述。本发明的其它特征和优势将在以下描述。

下面对照附图1A-7，并结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

实施例一：

如图1A所示，所述定位器为静铁芯2，也就是说，用静铁芯2充当所述定位器。所述至少局部设为永磁体的动铁芯的一端套设有磁力平衡弹簧4，当所述线圈1通电时，所述至少局部设为永磁体的动铁芯3向所述静铁芯2移动并与之吸合，断电时保持吸合状态，该吸合状态为磁助力电磁铁的一个工作位置。此时，所示磁力平衡弹簧4处于压缩状态，储存弹性势能。当所述线圈1反向通电时，所述至少局部设为永磁体的动铁芯3向远离所述静铁芯2的方向移动，所示磁力平衡弹簧4释放(或部分释放)其弹性势能，则所述至少局部设为永磁体的动铁芯3可在所述磁力平衡弹簧4的作用下保持在远离所述静铁芯2的位置处，该位置为磁助力电磁铁的另一个工作位置，断电时仍保持此状态。

本实施例中，所述至少局部设为永磁体的动铁芯3是在普通动铁芯表面贴设或嵌入永磁体5而成。但并不排除将整个动铁芯设为永磁体的方式，也不排除以其它方式(如前文所述)将动铁芯制成局部为永磁体的结构。

此外，还可如图1B所示，将永磁体贴置于动铁芯3的外端。

实施例二：

如图2所示，所述定位器有两个，为第一定位器21和第二定位器22，分别设于所述线圈1两端的一定距离处，所述至少局部设为永磁体的动铁芯被限位于两个所述定位器之间。当所述线圈1通电时，所述至少局部设为永磁体的动铁芯3向其中一个所述定位器(譬如第一定位器21)移动并与之吸合，断电时保持吸合状态；当所述线圈1反向通电时，所述至少局部设为永磁体的动铁芯3向另一个所述定位器(譬如第二定位器22)移动并与之吸合，断电时保持吸合状态。本实施例中，所述至少局部设为永磁体的动铁芯3也可以整体为永磁体。

如图3A所示，本实施例还可选择性的包括以下技术特征：所述至少局部设为永磁体的动铁芯3(贴设或嵌入设置有磁钢5)的一端或两端分别套设有磁力平衡弹簧41、42。当线圈1通电使得动铁芯3右移，磁钢5与第二定位器22相吸合，切断线圈的电源后停留在右侧，此时，左侧磁力平衡弹簧41被压缩，而当线圈1通电极性改变时，动铁芯3向左侧方向移动，由于加有的左侧磁力平衡弹簧41处于压缩状态，它将对动铁芯3左移作出贡献，作为永磁体的磁钢5与第二定位器22脱离，则此时，线圈1产生的电磁力加上磁力平衡弹簧的弹力，只要大于磁钢5与定位器之间的吸合力，就可以开始移动，可见电磁力的需要比普通只是采用软铁做成的动铁芯减少许多，也就是进一步节省了电源的功率。当动磁铁3在电磁力作用下左移到磁钢5与左定位器21相吸合时，就保持停留在左侧了，右侧磁力平衡弹簧42处于压缩状态。可见，这两个外加的磁力平衡弹簧可以平衡部分电磁力，使得线圈1耗电进一步减少，电磁铁3推拉的灵敏度提高。在同样电力消耗情况下，本发明的磁助力电磁铁可具有更长的行程。

如图3B所示，另外，也可以采用一个弹簧起到以上双弹簧的功能：将磁力平衡弹簧4的两端分别固定在线圈1所在的支架上(如图中第一弹簧固定点81)和动铁芯3的一端(如图中第二弹簧固定点82)，磁力平衡弹簧4压缩和张开，在外力取消后，都会恢复原来的状态，起到如上例相同的功能。

实施例三：

本实施例为前述实施例二中图3B对应方案的进一步改进，具体而言，如图4所示，本实施例的磁助力电磁铁还包括跳步定位器6，与所述至少局部设为永磁体的动铁芯3固定连接，或一体成型于所述至少局部设为永磁体的动铁芯3上，所述跳步定位器6包括跳步顶杆61和带有跳步限位槽62的Z字型结构，所述跳步顶杆61和所述跳步限位槽62相互配合，可实现所述至少局部设为永磁体的动铁芯3的三个限位点(各自对应一个工作位置)的定位。

其中，所述带有跳步限位槽62的Z字型结构也可以是两个以上Z字型的串联结构，如图6所示。如此，则可改变跳步限位槽62的拐角数量，实现四个限位点(工作位置)，增加跳步限位槽62的Z字型的数量，就可以实现五个限位点(工作位置)乃至更多个工作位置。

如图4、图5A、图5B和图5C所示，当动铁芯3向左方式移动时，跳步定位器6随之向左方向移动，跳步顶杆61沿跳步限位槽62到限位点6202被限定，而动铁芯3被停止(如图5A)，在弹簧的作用下，动铁芯3被稍加拉向右方。由于跳步顶杆61及跳步限位槽62的结构，则只能沿着跳步限位槽62由限位点6202移向限位点6203处，此时动铁芯被停在限位点6203(如图5B)，断电保持在限位点6023的位置，在下一次线圈通电时，动铁芯3继续向左方向移动，则此时跳步顶杆61沿跳步限位槽62从限位点6203改为限位点6204，而动铁芯3的磁钢5与定位器吸合，则保持了动铁芯3停留在左端。同样，当线圈通电方向改变使得动铁芯3向右移动时，跳步顶杆61又从限位点6204、限位点6203、限位点6202再到限位点6201。这样就实现了磁助力电磁铁的动铁芯可以处于左、中、右三个位置，也就是电磁铁的输出状态为三位置。

实施例四：

本实施例与实施例三的主要区别如图7所示，所述Z字型串联结构还设有跳步返回槽7(图中以虚线表示)，该跳步返回槽7两端分别连接所述跳步限位槽62的起始工作位置和最终工作位置，可使所述跳步顶杆61自最终工作位置直接返回起始工作位置。当动铁芯3向左移动到顶点时，改变线圈的通电极性，动铁芯3将向右方移动，此时在限位槽62内的跳步顶杆将沿着虚线的跳步返回槽7移动，则动铁芯3将直接返回右侧，中间没有停留。

本领域技术人员将认识到，对以上描述做出众多变通是可能的，所以实施例仅是用来描述一个或多个特定实施方式。

尽管已经描述和叙述了被看作本发明的示范实施例，本领域技术人员将会明白，可以对其作出各种改变和替换，而不会脱离本发明的精神。另外，可以做出许多修改以将特定情况适配到本发明的教义，而不会脱离在此描述的本发明中心概念。所以，本发明不受限于在此披露的特定实施例，但本发明可能还包括属于本发明范围的所有实施例及其等同物。

Claims (9)

1.一种磁助力电磁铁，包括线圈，其特征在于：还包括由软铁制成的至少一个定位器，和至少局部设为永磁体的动铁芯，所述定位器距离所述线圈的端部一定距离处设置，所述动铁芯可在所述线圈通电时向所述定位器移动并与之吸合，在所述线圈断电时与所述定位器保持吸合状态。

2.如权利要求1所述的磁助力电磁铁，其特征在于：所述至少局部设为永磁体的动铁芯是在动铁芯至少部分表面贴设永磁体，或在动铁芯内部插入永磁体，或在开设凹槽的动铁芯上嵌入永磁体，或整个动铁芯本身采用永磁体制成。

3.如权利要求1所述的磁助力电磁铁，其特征在于：所述定位器为静铁芯，所述至少局部设为永磁体的动铁芯的远离所述静铁芯的一端套设有磁力平衡弹簧，当所述线圈通电时，所述至少局部设为永磁体的动铁芯向所述静铁芯移动并与之吸合，断电时保持吸合状态；当所述线圈反向通电时，所述至少局部设为永磁体的动铁芯向远离所述静铁芯的方向移动，断电时可在所述磁力平衡弹簧的作用下保持在远离所述静铁芯的位置处。

4.如权利要求1所述的磁助力电磁铁，其特征在于：所述定位器有两个，分别设于所述线圈两端的一定距离处，当所述线圈通电时，所述至少局部设为永磁体的动铁芯向其中一个所述定位器移动并与之吸合，断电时保持吸合状态；当所述线圈反向通电时，所述至少局部设为永磁体的动铁芯向另一个所述定位器移动并与之吸合，断电时保持吸合状态。

5.如权利要求4所述的磁助力电磁铁，其特征在于：所述至少局部设为永磁体的动铁芯的一端套设有磁力平衡弹簧，所述磁力平衡弹簧的两端分别固设于所述至少局部设为永磁体的动铁芯和所述磁助力电磁铁机架上。

6.如权利要求4所述的磁助力电磁铁，其特征在于：所述至少局部设为永磁体的动铁芯的两端分别套设有磁力平衡弹簧，所述两个磁力平衡弹簧分别被限位于所述至少局部设为永磁体的动铁芯和两个所述定位器之间。

7.如权利要求1-6任一项所述的磁助力电磁铁，其特征在于：该磁助力电磁铁还包括跳步定位器，与所述至少局部设为永磁体的动铁芯固定连接，或一体成型于所述至少局部设为永磁体的动铁芯上，所述跳步定位器包括跳步顶杆和带有跳步限位槽的Z字型结构，所述跳步顶杆和所述跳步限位槽相互配合，可实现所述至少局部设为永磁体的动铁芯的三个工作位置的定位。

8.如权利要求1-6任一项所述的磁助力电磁铁，其特征在于：该磁助力电磁铁还包括跳步定位器，与所述至少局部设为永磁体的动铁芯固定连接，或一体成型于所述至少局部设为永磁体的动铁芯上，所述跳步定位器包括跳步顶杆和带有跳步限位槽的两个以上Z字型串联结构，所述跳步顶杆和所述跳步限位槽相互配合，可实现所述至少局部设为永磁体的动铁芯的四个以上工作位置的定位。

9.如权利要求7所述的磁助力电磁铁，其特征在于：所述Z字型串联结构还设有跳步返回槽，该跳步返回槽可使所述至少局部设为永磁体的动铁芯自最终工作位置直接返回起始工作位置。