CN1068215A

CN1068215A - 亚双稳态电磁铁

Info

Publication number: CN1068215A
Application number: CN 91107096
Authority: CN
Inventors: 朱日昭
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-07-04
Filing date: 1991-07-04
Publication date: 1993-01-20

Abstract

本发明涉及电磁继电器、电磁阀等器件所用电磁铁的设计，本发明包括外壳，电磁系统、触头系统以及传动机构反作用弹簧等组成，电磁系统包括动、静铁芯及线圈，在动铁芯总成与电磁执行系统中静态部件之间设有永久磁铁，并保持永久磁铁在吸合时的保持力小于反作用弹簧力，电源通过整流元件后接往用以吸动铁芯的线圈，控制电路中起码联接一只当器件吸合后的连动开关。本发明能使保持功率大大减低，且具停电复位的效果，节能效果好并减少了生产成本。

Description

本发明涉及电磁铁工作方式的设计。

现有的电磁铁性电器器件-电磁动作开关，包括继电器、接触器、电磁铁等，工作时均为两个状态，即通电时的工作状态和断电时的保持状态。在工作状态时，利用电磁力克服所有外力，如弹簧的反作用力流体压力、动作元件的重力以及阻尼等。大多数此类器件，在工作状态持续时克服的外力最大，从而消耗较多电能及使器件保持较大尺寸以减温升。大功率的器件，尤其如此。

CN85201056，CN89211088.1描述了以脉冲电流变换执行器件状态，而以机械方法或永久磁铁吸合的方式保持该状态的方案，这些技术使电器器件在另一状态不耗电，也能减少铁芯线圈尺寸。但是在要求具有停电复位功能时（如用于控制机床动作的交流接触器）。该方案就需要增加电子式或其它型式的内接或外接的复位装置，将导致安装及使用的复杂化。

已有交流接触器加装CJJ1型或WJ2型节电器，可以较大幅度降低电器器件本身的能耗，但其电磁力仍要大于所有反力之和，节能仍不够明显。且因原有装置不变，故明显提高产品成本及导致结构的复杂化。

本发明的目的是为了克服以上九种方案的不足之处，使电磁动作开关器件小型化、一体化，既能大幅度节能，又能具备停电复位功能。

本发明的技术解决方案是：该电磁铁由包括动、静铁芯及线圈。在动铁芯总成与静态部体之间设置有永久磁铁，并保持永久磁铁在吸合时的保持力小于反作用弹簧力，电源通过整流元件后接往用以吸动铁芯的线圈，控制电路中起码联接一只当电磁铁吸合后能断开的开关。一旦吸合保持，这一连动开关使电磁线圈通过不同的线路，使其保持时通过的电流大大小于线圈在吸合时通过的电源。即达到了大功率吸合，小功率保持的目地。

连动开关、线圈与控制电源有如下几种连接方式：（1）动作开关串入控制电路，且有一电容与连动开关并联;（2）控制线圈为双线圈结构，且两线圈并联后接往电源，连动开关串在启动线圈公共的回路中;（3）两线圈串联后接往电源，连动开关并联接在一线圈上。上述几种连接均可以使电磁动作器件在吸合时以较小电流通过，且失电时亦很快复位。

本发明结构简单，可大大减少交流铁芯的体积及线圈，因此，节约材料、成本，对于大功率电磁动作器件，更有节能减低噪声之利，而且设计参数余地很大，保证了器件制作安装简单，使用耐久可靠。即使使用双线圈（大功率吸合线圈及小功率保持线圈）结构，这两只线圈的铜线用量均较相应功率的现有功能的电磁动作器件少得多，且单线圈串系电容降压还能呈现容性阻抗。

以下结合附图及实施例对本专利作进一步说明：

图1为一只交流（直流）接触器的结构示意图，图2为控制电路图。

交流型电磁继电器及电磁阀，可以软铁芯替代硅钢片或其它高性能导磁铁芯，铁芯的横截面及相配合的线圈内圈可为圆形或矩形，圆形比较节能且利于加工，其匝数及线经视不同参数有不同设计。线圈有铁质外壳包裹。

动、静铁芯的进一步改进是其结合端面为凹凸状配合或锥台状配合，尤其是锥合状配合能提高电磁铁的效率。动铁芯固接一铁质构件，铁构件可以是铁圈，在线圈外壳上与铁圈固接有永久磁铁。如锶、钡铁氧体，稀土系列，钕铁硼等，铁氧体永久体宜制成环状或矩形。稀土系列则只需粘连几块能满足吸合保持力指标。磁铁宜固接线圈外壳上，在保持状态时，铁圈与磁铁吸合。磁铁可嵌在高分子材料制成环内，且磁铁面不高于塑圈面。

另一种永久磁铁的安装方式可以是在动、静铁芯端部之间设置永久磁铁，尤其是当现有继电器改装时。永久磁铁性脆，宜设置内埋式，而且线圈通电磁场方向与磁铁磁场一致，不致有退磁作用。

电磁阀的结构与继电器相似，这种电磁阀往往用于本身有一复位弹簧、或工作时克服较强外力，而恢复时可自然复位的情况下。

如果考虑到加工精度及另件、元件互换性，永久磁铁的吸合力可能相当程度地逼近负载力，这就呈现了一个可以很大限度的节能前景。只要很小的保持功率即能达到保持效果。这也意味着线圈及铁芯可减少材料消耗。

控制线路图2a螺线管L由整流器D供给，以全波整流为好，在未吸合前与降压电容C并联的行程开关常闭触点是闭合的，显然，总回路刚接通时，螺线管两端接入高电压，实现了大功率启动。动铁芯吸合后，与之连动的开关打开，连动开关可选用继电器附设的辅助常闭触头开关，触头J打开时，电容C被接入，达到小功率保持的目的。电容的参数选用0.02～3μ。

图2b、2c的工作原理类似，在保持时线圈感抗增大，亦减少了保持功率。

工作过程如下述：启动瞬间，铁芯2运动至与之联动的铁圈5与永磁铁4靠近时，永磁铁即在吸合力中占据了相当比例，吸合力增大，当与铁芯2、铁圈均呈联动的动触点6达到预定位置时（即与静触点接触并达一定超程），永磁铁4磁回路中空气隙已大大减少，它对连接动触点6的铁圈5产生相当的吸合力，该力小于但可以相当程度地接近断开弹簧和所有触头弹簧8的反力和即负载力。在此稍超前一刻，螺线管的通电回路中被串入一降压电容或高阻值线圈。这可以通过安装辅助触头或安装在衔铁附近的行程开关实现。保持过程中电磁吸力及永磁铁吸力之和大于负载力，动铁芯与触头组的连接可以是固接或通过一轴肖以实现。

如对CJ20-63交流接触器改造的情况如下：

原产品标准:启动容量 480VA/153W

吸持容量 57VA/16.5W 呈感抗

现在料品:启动功率 230VA

吸持功率 2.2VA/0.17W 呈容抗

样品在220V状态下工作时：主触头弹簧，支持弹簧，辅助触头弹簧总反力为88N，永磁力为78N，线圈保持力约25N，电容选0.15μ，磁铁为4块尺寸为φ8×8mm²钕铁硼。

另还可以安装磁吸力调整机构，以改变对铁圈吸力值，吸力调整机构可以为间隙调整或短路调整两种，间隙方式可以为垫片调整为好，短路调整为制成磁短路片调整磁铁表面积。

Claims

1、一种控制用的电磁铁。由外壳、电磁系统、负载等组成。其特征是电磁系统包括动、静铁芯及线圈，在动铁芯总成与器件中的静态部件之间设置有永久磁铁，在动、静铁芯吸合时永磁铁高的磁回路也相应闭合，并保持永久磁铁在吸合时的保持力小于反作用弹簧力。电源通过整流元件后接往用以吸动铁芯的线圈，控制电路中起码联接一只当电磁铁吸合后能断开的开关。

2、由权利要求1所述的电磁铁，其特征是连动开关、线圈与控制电源间以如下方式连接：（1）连动开关串入控制电路，且有一降压电容与连动开关并联;（2）控制线圈为双线圈结构，且两线圈并联后接往电源，连动开关串接在启动线圈的回路中;（3）两线圈串联后接往电源，连动开关并联接在一线圈上。

3、由权利要求1或2所述的电磁铁，其特征是吸动及保持线圈及动、静铁芯的截面为圆形或矩形，线圈外有铁质壳包裹。

4、由权利要求1或2所述的电磁铁，其特征是形成气隙空间动、静铁芯的端面为凹凸面或圆锥面。

5、由权利要求1或2所述的电磁铁，其特征是动铁芯上固接一铁圈，线圈外壳上固接永久磁铁，且在保持状态时，铁圈与磁铁吸合。

6、由权利要求1或2所述的电磁铁，其特征是在动、静铁芯端部配合面处设置永久磁铁。

7、由权利要求1或2所述的电磁铁，其特征是控制电源为全波整流后脉动直流电流。

8、由权利要求1或2所述的电磁铁，其特征是永久磁铁可以为环状结构，亦可以为几个小的圆柱形磁体组合而成，且有磁力调整装置。

9、由权利要求1或2所述的电磁铁，其特征是降压电容取0.02～3μ。

10、由权利要求1所述的电磁铁，可以安装永磁吸力调整机构，以改变对铁圈吸力值。