CN104485195A - 一种带有缓冲结构的电磁铁 - Google Patents

Abstract

一种带有缓冲结构的电磁铁，包括磁轭、静端磁极、线圈、顶杆以及滑动设置在动端磁轭中心孔内的动端磁极，顶杆朝静端磁极的一端延伸经静端磁极中心孔后伸出作为推力输出端，且顶杆与静端磁极之间作用有复位弹簧；其特征在于：顶杆朝动端磁轭的一端延伸穿过所述动端磁极的内孔；顶杆与动端磁极之间还作用有一缓冲弹簧，该缓冲弹簧的弹力迫使顶杆相对动端磁极朝向静端磁级侧运动，使阻挡部与动端磁极配合。本发明电磁铁在同等需求情况下，其相对的，减小了对电磁铁本身的刚性要求，利于电磁铁的小型化，且驱动电流小，节能。

Description

一种带有缓冲结构的电磁铁

技术领域

本发明涉及电磁铁，具体涉及一种带有缓冲结构的电磁铁。

背景技术

目前现有电磁铁，具代表性结构如图1所示，包括中间磁轭1’、顶杆2’、动端磁轭5’、线圈6’、动端磁极7’、复位弹簧8’、静端磁极9’及静端磁轭10’，所述的中间磁轭1’、 动端磁轭5’、 静端磁轭10’统称为磁轭。中间磁轭1’构成的容腔的上端开口处固定设置有动端磁轭5’，所述静端磁极9’与静端磁轭10’相固定且位于中间磁轭1’的容腔内下部，所述的线圈6’套设在静端磁极9’与动端磁轭5’的外侧，线圈6’位于中间磁轭1’内部，所述的动端磁极7’设置在动端磁轭5’的中心孔内并可上下滑动，所述的顶杆2’的上端伸至动端磁极7’的内孔中，顶杆2’上对应动端磁极7’的下端设有限位部21’，该限位部21’与动端磁极7’的下端阻挡配合，顶杆2’的下端从静端磁极9’的中心孔伸出作为作用于外部待出发结构的推力输出端；复位弹簧8’为压簧，该压簧设置且作用在顶杆2’与静端磁极9’的之间，压簧作用力是将顶杆2’上顶。

上述现有电磁铁工作时运动过程如下：当电磁铁线圈6’得电后，动端磁极7’在电磁吸力的作用下向静端磁极9’运动，由于动端磁极7’的下端与顶杆2’的阻挡部21’是刚性阻挡配合，所以，动端磁极7’在向下运动的过程中带动顶杆2’一起向下同步运动，当顶杆2’受到较大的外部反力时，此时电磁间隙仍较大为δ，由于电磁间隙较大时电磁吸较小，此时电磁吸力还不足以克服该外部反力和复位弹簧4’的合力，动端磁极7’就不能继续向下运动。为了解决这个问题，就必须增加电磁吸力，要增加电磁吸力，要么提高电磁线圈的电流，要么增加电磁铁的体积。这样的后果就是：1、过大的驱动电流产生很高的功耗，特别在低电压驱动时，电流尤其大；2、电磁铁体积过大，不利于产品小型化。

在这种情况下，迫切需要一种电磁铁，它具有较大的输出力，但较小的体积，较小的驱动电流，不产生较大的冲击力。

发明内容

本发明目的是提供一种带有缓冲结构的电磁铁，以利于电磁铁的小型化，且驱动电流小，节能。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种带有缓冲结构的电磁铁，包括磁轭、静端磁极、线圈、顶杆以及滑动设置在磁轭中心孔内的动端磁极，顶杆朝静端磁极的一端延伸经静端磁极中心孔后伸出作为推力输出端，且顶杆与静端磁极之间作用有复位弹簧，该复位弹簧的弹力迫使顶杆相对静端磁极朝向动端磁极侧运动；所述的线圈设置在磁轭形成的一两侧开口的中空腔体内，并包围在静端磁极和动端磁极的外侧，所述顶杆朝动端磁极的一端延伸穿过所述动端磁极的内孔；所述顶杆与动端磁极之间还作用有一缓冲弹簧，该缓冲弹簧的弹力迫使顶杆朝向静端磁极侧运动。

上述方案中，所述缓冲弹簧可以为圆柱螺旋压缩弹簧、气弹簧、空气弹簧等承受压力的弹簧元件，以圆柱螺旋压缩弹簧为优选。当采用圆柱螺旋压缩弹簧时，更进一步方案为：所述顶杆的中部设有一限位轴肩，所述缓冲弹簧套于顶杆上且位于动端磁极的内孔中，缓冲弹簧的一端抵靠于动端磁极内孔的台阶面上，另一端抵靠于所述限位轴肩上；所述复位弹簧也为圆柱螺旋压缩弹簧，所述限位轴肩朝静端磁极的一侧与所述复位弹簧的端部抵靠；该穿过动端磁极内孔的延伸端部上设有与所述动端磁极配合的阻挡部。

本发明设计原理以及效果是：

本发明突破性地在动端磁极和顶杆之间增加了一缓冲弹簧，将原动端磁极和顶杆的刚性配合连接改为弹性连接，虽改动不大，看似简单，但却带来了意想不到的效果，这是因为现有电磁铁设计上已有较强的思维定式，在设计时为了节能及体积的限制等原因，当电磁铁的顶杆受外部反力作用时，所述的电磁吸力处于中间值，电磁铁的输出力较低，电磁铁无法继续动作；而本发明发明人经充分分析和考虑电磁铁驱动的全过程。因现有电磁铁的动作初始时刻电磁间隙仍较大而电磁吸力较小，故而出现了电磁吸力的不足，本发明的发明人即想到在动端磁极和顶杆之间增加了一缓冲弹簧，使得原本同步运动的顶杆与动端磁极变为动端磁极领先于顶杆向执行机构运动，从而当顶杆接触外部反力机构时，能有较现有方案中更大的电磁力来推动执行机构运动。在同等需求情况下，其相对的，减小了对电磁铁本身的刚性要求，利于电磁铁的小型化，且驱动电流小，节能。

附图说明

图1为现有技术结构示意图；

图2为本发明实施例结构示意图；

图3为本发明实施例动作过程的示意图一，该图表示刚触碰到执行机构未推动执行机构的状态；

图4为本发明实施例动作过程的示意图二，该图表示未推动执行机构但在压缩缓冲弹簧蓄能状态；

图5为本发明实施例动作过程的示意图三，该图表示已推动执行机构的状态。

以上附图中：1’、中间磁轭；2’、顶杆；21’、限位部； 5’、动端磁轭；6’、线圈；7’、动端磁极；8’、复位弹簧；9’、静端磁极；10’、静端磁轭；1、中间磁轭；2、顶杆；21、限位轴肩；3、挡圈；4、缓冲弹簧；5、动端磁轭；6、线圈；7、动端磁极；8、复位弹簧；9、静端磁极；10、静端磁轭。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：参见图2-5所示：

一种带有缓冲结构的电磁铁，包括磁轭，顶杆2、线圈6、动端磁极7、复位弹簧8、静端磁极9；

所述的磁轭包括中间磁轭1、动端磁轭5、静端磁轭10。所述的磁轭形成一两侧开口的中空腔体。所述中间磁轭1构成的容腔的上端开口处左右两侧对称固定设置有一对动端磁轭5，所述静端磁极9与一对静端磁轭10相固定且对称的位于中间磁轭1的容腔内下部的左右两侧，所述的线圈6设置在磁轭形成的中空腔体内，并包围在静端磁极9与动端磁轭5的外侧。所述动端磁极7设置在动端磁轭5的中心孔内并可上下滑动。

所述顶杆2朝静端磁极9的一端延伸经静端磁极9中心孔后伸出作为推力输出端，且顶杆2与静端磁极9之间作用有复位弹簧8，该复位弹簧8的弹力迫使顶杆2相对静端磁极9朝向动端磁轭5侧运动。

所述顶杆2朝动端磁轭5的一端延伸穿过所述动端磁极7的内孔，该穿过动端磁极7内孔的延伸端部上设有与所述动端磁极7配合的阻挡部，具体阻挡部可以是顶杆2上的一个凸起，也可以是外加于顶杆2上的一部件，譬如如图中所示阻挡部为一挡圈3。

所述顶杆2与动端磁极7之间还作用有一缓冲弹簧4，该缓冲弹簧4的弹力迫使顶杆2相对动端磁极7朝向静端磁级9侧运动，使阻挡部与动端磁极7配合。

所述缓冲弹簧4和复位弹簧8优选为圆柱螺旋压缩弹簧。在顶杆2的中部设有一限位轴肩21，所述缓冲弹簧4套于顶杆2上且位于动端磁极7的内孔中，缓冲弹簧4的一端抵靠于动端磁极7内孔的台阶面上，另一端抵靠于所述限位轴肩21朝动端磁轭5的一侧上；复位弹簧8也套于顶杆2上，限位轴肩21朝静端磁极9的一侧与所述复位弹簧8的一端抵靠，复位弹簧8的另一端嵌入静端磁级9的中心孔内并抵于中心孔内的台阶面上。

参见图3、图4及图5，根据电磁铁动作基本原理，当电磁铁线圈6通电后，电磁吸力大于缓冲弹簧4的预压力，动端磁极7在电磁吸力的作用下向静端磁极9方向运动，动端磁极7在运动过程中压缩缓冲弹簧4，当缓冲弹簧4对顶杆2的压力大于复位弹簧8对顶杆2的压力时，顶杆2开始向外运动。随着顶杆2继续运动，当顶杆2受外部反力作用时，由于缓冲弹簧4对顶杆2的压力无法抵消外部反力与复位弹簧8对顶杆2的压力的合力，使得顶杆2停止运动，此时如图3所示：由于动端磁极7与顶杆2之间设置有缓冲弹簧4，使得动端磁极7不会立刻停止，而由于惯性会继续向下运动一段距离，此时由于电磁间隙逐渐较小，电磁力又逐渐增大，进一步压缩缓冲弹簧4上，缓冲弹簧4压缩后对顶杆2的压力增大，此时，克服了外部反力与复位弹簧8对顶杆2的压力的合力，则顶杆2继续向下运动。

本实施例优点是：动端磁极领先于顶杆运动，从而能有较现有方案中更大的电磁力来克服外部反力运动。能使电磁铁在动作过程中发挥其更大的输出力，在同等需求情况下，其相对的，减小了对电磁铁本身的刚性要求，利于电磁铁的小型化，且驱动电流小，节能。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种带有缓冲结构的电磁铁，包括磁轭、静端磁极（9）、线圈（6）、顶杆（2）以及滑动设置在磁轭中心孔内的动端磁极（7），顶杆（2）朝静端磁极（9）的一端延伸经静端磁极（9）中心孔后伸出作为推力输出端，且顶杆（2）与静端磁极（9）之间作用有复位弹簧（8），该复位弹簧（8）的弹力迫使顶杆（2）相对静端磁极（9）朝向动端磁极（7）侧运动；所述的线圈（6）设置在磁轭形成的中空腔体内，并包围在静端磁极（9）和动端磁极（7）的外侧，其特征在于：所述顶杆（2）朝动端磁极（7）的一端延伸穿过所述动端磁极（7）的内孔；所述顶杆（2）与动端磁极（7）之间还作用有一缓冲弹簧（4），该缓冲弹簧（4）的弹力迫使顶杆（2）朝向静端磁极（9）侧运动。

2.根据权利要求1所述带有缓冲结构的电磁铁，其特征在于：所述缓冲弹簧（4）为圆柱螺旋压缩弹簧。

3.根据权利要求2所述带有缓冲结构的电磁铁，其特征在于：所述顶杆（2）的中部设有一限位轴肩（21），所述缓冲弹簧（4）套于顶杆（2）上且位于动端磁极（7）的内孔中，缓冲弹簧（4）一端抵靠于动端磁极（7）内孔的台阶面上，另一端抵靠于所述限位轴肩（21）上；所述复位弹簧（8）也为圆柱螺旋压缩弹簧，所述限位轴肩（21）朝静端磁极（9）的一侧与所述复位弹簧（8）的端部抵靠。

4.根据权利要求1所述带有缓冲结构的电磁铁，其特征在于：所述顶杆（2）穿过动端磁极（7）内孔的延伸端部上设有与所述动端磁极（7）配合的阻挡部。