CN105895298A - 一种新型电磁铁 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型电磁铁，所述电磁铁线圈B的输入端首先接一个提供步进能量的线圈A，线圈B包含线圈1和线圈2两个线圈，通过简单的半波整流，使输入电流的正半周和负半周分别输入到线圈1和线圈2，两个线圈产生方向相同的力作用于衔铁，每经过一个完整的周期，衔铁带动滑块向右步进一级，若经过多个连续周期，则衔铁向右运动至脱扣孔，滑块弹出，为避免多次单周期波形累计步进使设备脱扣，本发明设置了复位弹簧，当输入信号不能做到连续多周期输入时，弹簧自动将套筒拉回，滑块复位。即仅有当输入信号包含稳定的多个周期的时候，电磁铁实现步进脱扣。
Description
技术领域
本发明属于电气电子元件领域。主要针对电磁铁，尤其是步进电磁铁，改变其连接方式及布局，使其能完成有一定要求的动作。
背景技术
在电子设备的自动控制系统中，需要有相关元件对线路进行处理，将相关的电流信息转化为机械动作，而电磁铁能很好的实现此类功能，目前电磁铁在人们的日常生活中已经有着极其广泛的应用，其通过电流产生暂时的磁力，来实现重物牵引以及其他动作，但常规电磁铁具有单向性和冲击性的特点，其功能也因此存在着一定的局限性。步进比例电磁铁是在比例电磁铁的基础上，改进磁路结构并可配以单片机来控制电磁铁以步进的方式作长行程往复直线运动。它打破了常规电磁铁只能作单方向冲击式短行程运动的局限。其基本原理与常规比例电磁铁基本相同。比例电磁铁是将输入的电信号转变成为力或位移的器件。比如，大功率的液压阀利用比例电磁铁改变滑阀的位置，从而改变液体通过阀的路径。比例电磁铁的衔铁位置取决于电信号的强度，它能使阀较容易地发展为流量或输出力可调节的模拟阀。但如果通路中有瞬间较大电流通过时，单片机可能会损坏而导致电磁铁无法完成步进功能，因此本发明提出一种特殊设计的步进电磁铁，综合步进电磁铁和直流电磁铁的原理，不使用单片机，完成在单个冲击波形下不动作，多个连续波形下步进脱扣的功能。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种新型电磁铁，在单个不连续波形冲击下，滑块单次步进，自动归位，在多个连续波形的冲击下，滑块持续步进直到滑块弹出，实现了多个连续波作用下的步进动作，单个波形作用下不动作的功能，为相应的波形监测以及对电路的控制提供了有效的触发方式，例如在防雷领域的浪涌保护装置中，可通过本发明接收浪涌保护器上的电流信息，当电路中存在工频电流流过时，电磁铁实现步进脱扣，进而通过一系列机械联动断开电路，而当瞬态雷电流通过时，电磁铁不脱扣，电路正常工作，这达到了对浪涌保护装置的保护作用。
本发明采用以下技术方案：所述电磁铁的输入端应首先接一个提供步进能量的线圈A，而线圈A向线圈B提供的能量有限，此能量仅可用于使滑块平行移动，因此在本发明中还采用弹簧来提供线圈B中弹块脱扣的能量，初始状态下，滑块将弹簧压下，位于滑轨的左端，固定于设备内部，衔铁、套筒、滑块固定连接，线圈B包含线圈1和线圈2两个线圈，通过简单的半波整流，使输入电流的正半周和负半周分别输入到线圈1和线圈2，两个线圈产生方向相同的力作用于衔铁，每经过一个完整的周期，衔铁带动滑块向右步进一级，若经过多个连续周期，则衔铁向右运动至脱扣孔，滑块弹出，同时，为避免多次单周期波形累计步进使设备脱扣，本发明设置了复位弹簧，当输入信号不能做到连续多周期输入时，弹簧自动将套筒拉回，滑块复位。即仅有当输入信号包含稳定的多个周期的时候，电磁铁实现步进脱扣。本发明产生位移的位置主要在于弹块和衔铁，相关的位移都可以作用于机械结构，作为机械联动的触发点。
本发明的特征在于：
1.对于多个连续波形的输入信号，可以逐级步进直至脱扣，触发机械联动；对于单个波形的非连续输入信号，即使多次累加也不会出现脱扣的情况。
2.系统内均为电磁结构，而没有单片机类电子设备，避免了电流过大导致设备无法正常工作的情况。
3.线圈B包括两个线圈，通过简单的半波整流将输入的正半周和负半周分别施加于线圈1和线圈2，使两个线圈产生的作用力方向相同。
4.滑块和衔铁均可以作为作用于下级机械结构的触发点，对应用环境的适应性良好。
附图说明
图1为本发明的整体接线图。
图2为本发明B线圈的切面示意图。
图3为本发明的滑轨处俯视图。
图4为本发明滑块位移、受力示意图。
图5为本发明脱扣前后的整体外观图。
其中，1是线圈1的输入端，2是线圈1，3是滑轨，4是滑块，5是线圈2，6是活塞机构，7是线圈2的输入端，8是弹簧，9是套筒，10是复位弹簧，11是衔铁，12是线圈1输出端，13是线圈2输出端，14是脱扣孔，A1、A2为A线圈的接线端，D1～D4是整流二极管，FVW_Y为由虚功力算法获得的力，FMX_Y为由麦克斯韦算法获得的力。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1为本发明的整体接线图，其中A1，A2为线圈A的两个接线端，为了避免同一线圈接收波形有正负的输入信号时，会产生两种方向相反的力，导致步进无效这一问题，线圈B实际有两个结构完全相同的两个线圈，线圈1(2)和线圈2(5)，相对应有两组接线柱1、12和7、13作为输入端，D1～D4是整流二极管，设置于接线柱的前端，实现交流正、副半周分别输出至1、12和7、13，使作用在衔铁上的力总是朝着一个方向的。
图2为本发明的切面示意图，其中线圈1(2)和线圈2(5)为两个完全相同的线圈，衔铁(11)从其内部通过，当线圈内通入电流时，会产生作用于衔铁(11)上的力，从而使衔铁(11)发生相对运动，而左右两侧的衔铁(11)又与套筒(9)稳定连接，所述套筒(9)内部设有活塞机构(6)和弹簧(8)，所述活塞机构(6)与滑块(4)连接，使用时，将滑块(4)压至套筒(9)的上表面，并滑至滑轨(3)左端，使其卡在设备内部，当经过多次步进，衔铁(11)带动滑块(4)滑至滑轨(3)右端时，滑块(4)弹出，实现对外部动作机构的触发。
当输入信号不能做到连续多周期输入时，复位弹簧(10)自动将套筒(9)拉回，滑块复位。
当滑块(4)弹出以后，可以手动将滑块压入脱扣孔(14)并滑至初始端，实现手动复位。
衔铁(11)在设备内部水平运动，必要时，衔铁(11)也可以作为外部机械联动的触发装置。
图3为本发明滑轨处俯视图，本发明中滑轨(3)左侧滑道宽度较窄，右端有一个为滑块(4)弹出而设置的脱扣孔(14)，初始状态下，滑块(4)压入设备内部并置于滑轨(3)的左端，受力以后，滑块(4)向右运动，经过数次步进，滑块(4)运动到滑轨的右端从孔中弹出，实现对外部动作机构的触发。
图4为本发明滑块(4)的位移、受力示意图，图中横轴为滑块位移信息，纵轴为滑块受力信息，由图可见，在滑块运动的过程中总存在着力的方向的改变，并存在着受力为零的点，可以理解为，滑块(4)每前进一个步进都要经过一个受相对于前进方向正方向的力和负方向的力的阶段，即静止-加速-减速-停止，其步长和受力应满足同一个位移周期，步长可根据此特点而确定，具体的步长也会因为衔铁和线圈选择上的不同而不同，图4为一示例，其中设备的一个位移周期的长度为4mm。
图5为本发明脱扣前后的整体外观图，上下两图对比，可见脱扣前滑块(4)位于设备内部，脱扣后滑块(4)弹出，由图中可知本发明整体为一个圆柱体结构，外部结构主要包括线圈1输入端(1)，滑轨(3)，滑块(4)，线圈(7)，衔铁(11)，线圈1输出端(12)，线圈2输出端(13)，脱扣孔(14)，本发明的外观也可为其他形状，三角体、立方体、多边体等等，所述滑轨(3)、脱扣孔(14)、衔铁(11)和滑块(4)的形状也可以更改为其他有效形状。
利用本发明的技术方案，达到相应的技术效果的，或者在不脱离本发明的设计思想下的技术方案等同变换，均在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种新型电磁铁，包括两个电磁线圈、衔铁、套筒，两个电磁线圈线圈1和线圈2分别置于衔铁两侧，衔铁分为左右两个部分，都与位于中部的套筒稳定连接，其特征在于：套筒内部还包括弹簧、活塞机构和滑块，滑块可由电磁铁上部的脱扣孔中弹出，即电磁铁可实现根据输入信号的特点实现步进脱扣并触发机械联动，为外部机械联动提供动力来源的功能。
2.根据权利要求1所述一种新型电磁铁，其特征在于：滑块脱扣以后，可以通过手动压入电磁铁内部滑回初始位置，实现手动复位。
3.根据权利要求1所述一种新型电磁铁，其特征在于：内部具有复位弹簧，电磁铁输入单个不连续波形时，复位弹簧使套筒自动复位。
4.根据权利要求1所述一种新型电磁铁，其特征在于：具有滑块、滑轨以及脱扣孔，当步进到一定阶段，滑块从脱扣孔中弹出，实现脱扣。
5.根据权利要求1所述一种新型电磁铁，其特征在于：动作所需能量来自线圈A，线圈A通过简单整流装置向线圈B的两个线圈输入信号，使线圈B受力方向始终一致。
6.根据权利要求1所述一种新型电磁铁，其特征在于：步进脱扣，滑块弹出是其一种输出方式，衔铁的水平运动亦可作为外部机械联动的动力来源。
7.根据权利要求1所述一种新型电磁铁，其特征在于：电磁铁的步长随线圈和衔铁特性、功能不同而不同，可根据实际情况进行设置。
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