CN105064807A - 多线圈磁悬浮电磁运动机构及磁悬浮电磁锁 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电磁运动领域，公开了一种多线圈磁悬浮电磁运动机构及磁悬浮电磁锁，电磁运动机构包括至少两个线圈（1）、与线圈（1）数量相等的磁铁（3）和具有中心通孔的绕线盘（2）、以及至少一个非磁性材料块（4），各绕线盘（2）首尾相对依次排列，各线圈（1）分别绕在各绕线盘（2）上，各磁铁（3）分别插在各绕线盘（2）的中心通孔内且能够在中心通孔内来回滑动，每两个磁铁（3）之间设有至少一个非磁性材料块（4），且各非磁性材料块（4）也能够在各绕线盘（2）的中心通孔所在直线上来回移动。与现有技术相比，本电磁运动机构的磁力更大，行程更长，设计尺寸比较灵活，功耗低，长时间工作不易损坏。

Description

多线圈磁悬浮电磁运动机构及磁悬浮电磁锁

技术领域

本发明涉及电磁运动领域，特别涉及一种多线圈磁悬浮电磁运动机构及磁悬浮电磁锁。

背景技术

电磁运动机构是日常生活中常用的机构，针对不同的功能需要，电磁运动机构的设计也多种多样。在众多的电磁运动机构类型中，一般是通过单个线圈通电产生磁力，吸引单个导磁性材料（能被磁铁吸引的材料），推动机构，设计尺寸较大，功耗大，且长时间工作易损坏。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种多线圈磁悬浮电磁运动机构及磁悬浮电磁锁，磁力更大，行程更长，设计尺寸比较灵活，功耗低，长时间工作不易损坏。

技术方案：本发明提供了一种多线圈磁悬浮电磁运动机构，包括至少两个线圈、与所述线圈数量相等的磁铁和具有中心通孔的绕线盘、以及至少一个非磁性材料块，各所述绕线盘首尾相对依次排列，各所述线圈分别绕在各所述绕线盘上，各所述磁铁分别插在各所述绕线盘的中心通孔内且能够在所述中心通孔内来回滑动，每两个所述磁铁之间设有至少一个所述非磁性材料块，且各所述非磁性材料块也能够在各所述绕线盘的中心通孔所在直线上来回移动。

优选地，所述线圈为两个，所述非磁性材料块为一个。

本发明还提供了一种磁悬浮电磁锁，包含所述的多线圈磁悬浮电磁运动机构。

进一步地，所述的磁悬浮电磁锁还包括壳体、弹簧和锁舌，所述多线圈磁悬浮电磁运动机构水平固定在所述壳体内，所述锁舌的一端位于所述壳体内，另一端伸出到所述壳体外，且所述锁舌位于所述壳体内的一端正对所述多线圈磁悬浮电磁运动机构中端部的一个所述磁铁的一端，所述弹簧连接在所述锁舌位于壳体内的一端上。

优选地，所述弹簧的两端分别与所述壳体和所述锁舌有效接触。

优选地，所述弹簧为大弹簧。

有益效果：当给各个线圈通电时，多个线圈产生多个内部磁场，与多个线圈对应的多个磁铁自身也具有磁场，通过控制线圈的内部磁场方向以及使用的磁铁的极性，根据磁性同极相斥异极相吸的原理，线圈产生的内部磁场力会将磁铁向绕线盘前端推动，进而磁铁再推动位于其前端的运动机构，由于有多个磁铁，当后一个磁铁运动到前一个线圈的内部磁场范围内时又与前一个线圈产生磁力作用，所以相对于普通的单个线圈，磁力相对较大，行程较长。

附图说明

图1为实施方式1中多线圈磁悬浮电磁运动机构的结构示意图；

图2为两个线圈内部磁场方向相同时在通电前的多线圈磁悬浮电磁运动机构的状态示意图；

图3为两个线圈内部磁场方向相同时在通电后的多线圈磁悬浮电磁运动机构的状态示意图；

图4为两个线圈内部磁场方向相反时在通电前的多线圈磁悬浮电磁运动机构的状态示意图；

图5为两个线圈内部磁场方向相反时在通电后的多线圈磁悬浮电磁运动机构的状态示意图；

图6为实施方式2中磁悬浮电磁锁在通电前（即开锁时）的状态示意图；

图7为两个线圈的内部磁场方向相同时在通电后磁悬浮电磁锁（即上锁时）的状态示意图；

图8为两个线圈的内部磁场方向相反时在通电后磁悬浮电磁锁（即上锁时）的状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的介绍。

实施方式1：

本实施方式提供了一种多线圈磁悬浮电磁运动机构，如图1所示，包括两个线圈1（为了方便之后的表述，将线圈分别表示为第一线圈11和第二线圈12）、两个绕线盘2（第一绕线盘21和第二绕线盘22）、两个磁铁3（第一磁铁31和第二磁铁32）和一个非磁性材料块4，第一线圈11绕在第一绕线盘21上，第二线圈12绕在第二绕线盘22上，第一磁铁31插在第一绕线盘21的中心通孔内，第二磁铁33插在第二绕线盘22的中心通孔内，两个绕线盘首尾正对依次排列，非磁性材料块4位于两个磁铁之间，磁铁3能够在绕线盘2的中心孔内来回移动，非磁性材料块4也能在两个绕线盘2的中心孔所在直线来回移动。

如图2和3，假设通电后第一线圈11与第二线圈12产生的内部磁场方向相同，同时保证第一磁铁31的磁场方向与第一线圈11的内部磁场方向相同，第二磁铁32的磁场方向与第二线圈12的内部磁场方向相同，则第一线圈11的内部磁场对第一磁铁31产生排斥力，将第一磁铁31向左推动，第二线圈12的内部磁场对第二磁铁32也产生排斥力，将第二磁铁32向左推动，进而带动非磁性材料块4也左移，同时，当第二磁铁32的左端移动到第一线圈11内时，第一线圈11的内部磁场对第二磁铁32也会产生排斥力以抵消一部分第二线圈12对第二磁铁32的排斥力，使得最终第二磁铁32的左端位于第一线圈11内，右端位于第二线圈12内，此时整个运动机构的推动力最大，行程也最大。

如图4和5，假设通电后第一线圈11与第二线圈12产生的内部磁场方向相反，同时保证第一磁铁31的磁极方向与第一线圈11的内部磁场方向相同，第二磁铁32的磁极方向与第二线圈12的内部磁场方向相同，则第一线圈11的内部磁场对第一磁铁31产生排斥力，将第一磁铁31向左推动；第二线圈12的内部磁场对第二磁铁32也产生排斥力，将第二磁铁32向左推动，进而带动非磁性材料块4也左移，同时，在第二磁铁32的左端移动到第一线圈11内时，第一线圈11的内部磁场对第二磁铁32产生吸引力，第一线圈11对第二磁铁32的吸引力以及第二线圈12对第二磁铁32的排斥力共同作用在第二磁铁32上，使得整个第二磁铁32均被吸引到第一线圈11中，此时整个运动机构的推动力最大，行程也最大。

通过上述两种情况的分析可知，与两个线圈1的内部磁场方向相同相比，两个线圈1的内部磁场方向相反时，整个磁悬浮电磁运动机构的推动力更大，行程也更大；与现有技术中只有一个线圈一个磁铁相比，本实施方式中的磁悬浮电磁运动机构有两个以上的线圈和磁铁，推动力较大，行程也明显增大。

实施方式2：

本实施方式提供了一种磁悬浮电磁锁，如6所示，该磁悬浮电磁锁由壳体5、弹簧6、锁舌7和实施方式1中的多线圈磁悬浮电磁运动机构组成，多线圈磁悬浮电磁运动机构水平固定在壳体5内，锁舌7的一端正对电磁运动机构中的第一磁铁31左端，锁舌7的另一端伸出到壳体5外部，弹簧6套在锁舌7外部，且为了避免在开锁或上锁时出现延迟现象，弹簧6的两端最好分别与锁舌7端部台阶71和壳体5内壁有效接触；另外，为了使得本电磁锁能够达到最优的开锁和上锁效果，上述弹簧6优选使用大弹簧。

本电磁锁在开锁状态时如图6，弹簧6处于自然状态，当需要上锁时，有如下两种情况：

第一，如图7，若给第一线圈11和第二线圈12通电后产生方向相同的内部磁场，同时保证第一磁铁31的磁场方向与第一线圈11产生的内部磁场方向相同，第二磁铁32的磁场方向与第二线圈12产生的内部磁场方向相同，如果不同则调换给各线圈1通电的正负极即可，则第一线圈12会对第一磁铁31产生排斥力，第一磁铁31左移，进而第一磁铁31会向左压锁舌7，压缩弹簧6，此时第二线圈12也会对第二磁铁32产生排斥力，第二磁铁32也左移，此时第二磁铁32左移带动非磁性材料块4左移，进而推动第一磁铁31进一步左移，进而将锁舌7进一步向左推动，弹簧6进一步被压缩，当第二磁铁32的左端左移到第一线圈11内时，第一线圈11也会对第二磁铁32产生排斥力来抵消第一线圈11对第二磁铁32的排斥力，此时第二磁铁32渐渐放慢左移的速度，但仍会左移压缩弹簧6，直到第二线圈12对第二磁铁32的排斥力不足以抵消第二磁铁32继续左移所需的力为止，第二磁铁32停止左移，此时弹簧6也被压缩到最大行程、锁舌7的左端伸出到壳体5外部预设长度后便完成电磁锁的上锁，此时第一线圈11对第一磁铁31和第二磁铁32的排斥力、第二线圈12对第二磁铁32的排斥力以及弹簧6对第一磁铁31和第二磁铁32的回弹力三者达到平衡，第二磁铁32能够位于第一线圈11和第二线圈12之间。

第二，如图8，若给第一线圈11和第二线圈12通电后产生方向相反的内部磁场，同时保证第一磁铁31的磁场方向与第一线圈11产生的内部磁场方向相同，第二磁铁32的磁场方向与第二线圈12产生的内部磁场方向相同，则第一线圈11会对第一磁铁31产生排斥力，第一磁铁31左移，进而第一磁铁31会向左压锁舌，压缩弹簧6，此时第二线圈12也会对第二磁铁32产生排斥力，第二磁铁32也左移，此时第二磁铁32左移带动非磁性材料块4左移，进而推动第一磁铁31进一步左移，将锁舌7进一步向左推动，弹簧6进一步被压缩，当第二磁铁32的左端左移到第一线圈11内时，第一线圈11会对第二磁铁32产生吸引力使第二磁铁32加快左移的速度，进一步压缩弹簧6，在弹簧6压缩到最大行程后，锁舌7的左端伸出到壳体5外部预设长度后便完成电磁锁的上锁，此时第一线圈11对第一磁铁31的排斥力、第一线圈11对第二磁铁32的吸引力、第二线圈12对第二磁铁32的排斥力以及弹簧6对第一磁铁31和第二磁铁32的回弹力四者达到平衡，第二磁铁32能够完全移出第二线圈12而位于第一线圈11内所示。

在电磁锁上锁后若给第一线圈11和第二线圈12断电，则两线圈2的内部磁场消失，对第一磁铁31和第二磁铁32的排斥力也消失，此时弹簧6回弹，将锁舌7和第一磁铁31及第二磁铁32都回弹到原位，如图6，此时即是开锁状态。

通过上述第一和第二点的分析，如果想要获得更大的推动力和行程，在线圈和磁铁数量相同的情况下，优选将相邻的线圈内部磁场方向控制成相反的方向。

上述实施方式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做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多线圈磁悬浮电磁运动机构，其特征在于，包括至少两个线圈（1）、与所述线圈（1）数量相等的磁铁（3）和具有中心通孔的绕线盘（2）、以及至少一个非磁性材料块（4），各所述绕线盘（2）首尾相对依次排列，各所述线圈（1）分别绕在各所述绕线盘（2）上，各所述磁铁（3）分别插在各所述绕线盘（2）的中心通孔内且能够在所述中心通孔内来回滑动，每两个所述磁铁（3）之间设有至少一个所述非磁性材料块（4），且各所述非磁性材料块（4）也能够在各所述绕线盘（2）的中心通孔所在直线上来回移动。

2.根据权利要求1所述的多线圈磁悬浮电磁运动机构，其特征在于，所述线圈（2）为两个，所述非磁性材料块（4）为一个。

3.一种磁悬浮电磁锁，其特征在于，包含如权利要求1中所述的多线圈磁悬浮电磁运动机构。

4.根据权利要求3所述的磁悬浮电磁锁，其特征在于，还包括壳体（5）、弹簧（6）和锁舌（7），所述多线圈磁悬浮电磁运动机构水平固定在所述壳体（5）内，所述锁舌（7）的一端位于所述壳体内，另一端伸出到所述壳体（5）外，且所述锁舌（7）位于所述壳体（5）内的一端正对所述多线圈磁悬浮电磁运动机构中端部的一个所述磁铁（3）的一端，所述弹簧（6）连接在所述锁舌（7）位于壳体（5）内的一端上。

5.根据权利要求4所述的磁悬浮低功耗电磁锁，其特征在于，所述弹簧（6）的两端分别与所述壳体（5）和所述锁舌（7）有效接触。

6.根据权利要求4或5所述的磁悬浮低功耗电磁锁，其特征在于，所述弹簧（6）为大弹簧。