CN107731448B - 低功耗无噪音交流电磁铁及其液压动力装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电磁铁技术领域，特别涉及一种低功耗无噪音交流电磁铁及其液压动力装置，包含不锈钢杆、线圈、磁芯管及锁紧件，磁芯管设于线圈内孔中，磁芯管包含铁芯、短路环、隔磁套、导磁套、衔铁、管帽及手动推杆，锁紧件与管帽固定，磁芯管内设有用于安装不锈钢杆的安装轴孔，铁芯后端面设有与安装轴孔连通的喇叭型结构盆口，喇叭型结构盆口包含倒截锥腔和与倒截锥腔连通设置的圆柱腔，安装轴孔后端部的直径小于圆柱腔直径。本发明结构简单，设计新颖、合理，有效消除衔铁接近铁芯时产生的振动冲击力，通过铁芯、衔铁和短路环的结构设计，大大降低电磁铁功率，降低使用过程中的功耗和耗电量，节约成本，延长使用周期和寿命，具有较好的市场前景。

Description

低功耗无噪音交流电磁铁及其液压动力装置

技术领域

本发明涉及电磁铁技术领域，特别涉及一种新型结构的低功耗无噪音交流电磁铁及其液压动力装置。

背景技术

随着现代科技的发展电磁阀已经应用在几乎所有涉及自动应用的领域，如航空航天、汽车、舰船、石油化工、冶金、重型机械等的自动化控制系统。电磁阀通电后其电磁铁可以产生磁场，并对外做功。实际上它是一种将电能转化为磁能，进一步转化为机械能的阀类。电磁铁作为电磁铁的控制元件，它的设计就至关重要了。电磁铁按激磁线圈供电的种类可以分为直流电磁铁和交流电磁铁两种。直流电磁铁的线圈通的是直流电，所建立的磁通是不随时间而变的恒定磁通，在铁芯中没有涡流和磁滞损耗。交流电磁铁的激磁线圈通的是交流电，所建立的磁通随电源的一定频率而变化。因而磁通所经过的铁磁物体中有涡流和磁滞损耗。这里我们着重研究交流电磁铁的吸力特性。交流电磁铁由于交变磁通所产生的吸力在每一周期内有两次经过零点，所以在50Hz的电路上每秒钟内有一百次经过零点。当吸力为零时，衔铁因失去吸力而开始返回到原来的释放状态。但只要经过极短的时间，甚至衔铁还没来得及离开多远时，吸力又逐渐增加，使衔铁重新闭合。这样的动作，每秒要重复100次，因而使衔铁形成振动。这种振动，首先产生噪音。其次，衔铁每一次接近都冲击铁芯，使铁芯和电磁铁的其他零件容易损坏。目前生产的磁芯管经测试，功率比较大，噪音也比较大，同一类型的交流电磁铁，功率最大达到了50.8W(电压AC220V)，这就给电磁铁带来了很大隐患：电磁铁线圈容易烧坏；耗电，电磁铁线圈容易烧坏或变形，耗电量大。振动使液压系统零部件容易松动甚至脱落。噪音会让操作工人不舒服甚至影响听力。影响液压系统动力元件的正常使用。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种新型结构的低功耗无噪音交流电磁铁及其液压动力装置，结构简单、设计新颖合理，能够有效消除衔铁接近铁芯时产生的振动冲击力，大大降低使用过程中的功耗和耗电量，延长使用寿命，节约成本。

按照本发明所提供的设计方案，一种低功耗无噪音交流电磁铁，包含不锈钢杆、线圈、磁芯管及锁紧件，磁芯管设于线圈内孔中，磁芯管包含铁芯、短路环、隔磁套、导磁套、衔铁、管帽及手动推杆，锁紧件与管帽固定，磁芯管内设有用于安装不锈钢杆的安装轴孔，铁芯后端面设有与安装轴孔连通的喇叭型结构盆口，喇叭型结构盆口包含倒截锥腔和与倒截锥腔连通设置的圆柱腔，安装轴孔后端部的直径小于圆柱腔直径。

上述的，铁芯一端设有用于固定隔磁套的L型台阶，铁芯一端端面设有用于嵌入短路环的安装槽，导磁套一端与隔磁套固定，另一端与管帽固定，手动推杆和衔铁设于管帽、导磁套内腔及隔磁套三者形成的内腔中。

上述的，所述的衔铁为圆柱状结构。

优选的，衔铁侧壁沿轴线方向上开设有四条槽口，四条槽口沿衔铁圆周均布设置。

上述的，喇叭型结构盆口深度为1.5～4mm，圆柱腔深度大于倒截锥腔深度。

上述的，短路环环宽设定为1～3mm。

上述的，管帽上设置有外螺纹，锁紧件为带有内螺纹的锁紧螺帽，锁紧螺帽通过内、外螺纹与管帽固定。

优选的，所述的锁紧螺帽采用硬铝材质，锁紧螺帽上设置有防滑滚花。

上述的，铁芯后端面外围侧壁上设置有角度为30～60℃的坡角。

一种液压动力装置，包含上述的低功耗无噪音交流电磁铁。

本发明的有益效果：

本发明结构设计新颖、合理，结构简单，铁芯后端面喇叭型结构的盆口设计，当下线圈给定交流电时，衔铁沿内墙壁向铁芯运动，通过放置在铁芯中的不锈钢杆将力作用在液压阀阀芯上，实现控制阀芯移动的目的，性能稳定可靠，选用硬铝作为锁紧螺帽，且锁紧螺帽上设置有防滑滚花，为了便于人工或者器具拧紧固螺帽，最后经过喷砂处理，外观美观，锁紧螺母与管帽配合，安装方便、低功耗、低成本、推力大，有效的克服了因为可靠密封产生的较大摩擦力，更有效的控制阀的开启，避免误动作；在不增加成本、设备、人员的前提下，不需要增加控制模块就能降低电磁阀功耗，降低因封装控制模块而造成的废品率，大大节约成本。而且控制模块的制作相对来说比较复杂，需要电子厂家集成，原本的空间有可能放不下控制模块，满足不了不同大小的封体的封装；能够有效避免因线圈烧坏引起的电磁阀故障等隐患。

附图说明：

图1为电磁铁结构示意图；

图2为本发明的磁芯管结构示意图；

图3为本发明的铁芯结构示意图；

图4为本发明的衔铁结构示意图。

具体实施方式：

图中标号，标号1代表不锈钢杆，标号2代表线圈，标号3代表磁芯管，标号4代表锁紧件，标号5代表铁芯，标号6代表短路环，标号7代表隔磁套，标号8代表衔铁，标号9代表导磁套，标号10代表手动推杆，标号11代表管帽。

下面结合附图和技术方案对本发明作进一步详细的说明，并通过优选的实施例详细说明本发明的实施方式，但本发明的实施方式并不限于此。

实施例一，参见图1～3所示，一种低功耗无噪音交流电磁铁，包含不锈钢杆、线圈、磁芯管及锁紧件，磁芯管设于线圈内孔中，磁芯管包含铁芯、短路环、隔磁套、导磁套、衔铁、管帽及手动推杆，锁紧件与管帽固定，磁芯管内设有用于安装不锈钢杆的安装轴孔，铁芯后端面设有与安装轴孔连通的喇叭型结构盆口，喇叭型结构盆口包含倒截锥腔和与倒截锥腔连通设置的圆柱腔，安装轴孔后端部的直径小于圆柱腔直径。通过对铁芯结构的改进，能够有效降低电磁铁在使用过程中的功耗，降低耗电量，延长使用寿命。

上述的，铁芯一端设有用于固定隔磁套的L型台阶，铁芯一端端面设有用于嵌入短路环的安装槽，导磁套一端与隔磁套固定，另一端与管帽固定，手动推杆和衔铁设于管帽、导磁套内腔及隔磁套三者形成的内腔中，结构紧凑，性能稳定可靠。

上述的，所述的衔铁为圆柱状结构。

优选的，参见图4所示，衔铁侧壁沿轴线方向上开设有四条槽口，四条槽口沿衔铁圆周均布设置，对称结构的设计在保证降低功耗的同时，能够使得加工更加方便。

上述的，喇叭型结构盆口深度为1.5～4mm，圆柱腔深度大于倒截锥腔深度。

上述的，短路环环宽设定为1～3mm。

上述的，管帽上设置有外螺纹，锁紧件为带有内螺纹的锁紧螺帽，锁紧螺帽通过内、外螺纹与管帽固定，安装、拆卸方便。

优选的，所述的锁紧螺帽采用硬铝材质，锁紧螺帽上设置有防滑滚花。由于闭合点的吸力大，吸合时会产生较大的冲击力，有效防止了锁紧螺帽被震碎，便于人工或者器具拆卸、组装，表面滚花，很好地起到了防滑作用，且外形美观。

上述的，铁芯后端面外围侧壁上设置有角度为30～60℃的坡角，如图3所示坡角为45℃。

铁芯后端面中的坡角和盆口深度，及短路环环宽可根据实际使用需求选择对应范围内的数据进行设计。

本发明中线圈部分沿用现有产品中的数据和外形。隔磁套与导磁套氩弧焊接为一体，导磁套端与管帽氩弧焊接为一体，在此形成的管内放置手动推杆、衔铁后，与铆压了短路环的铁芯氩弧焊接为磁芯管。将磁芯管穿入线圈内孔中，管帽上的外螺纹与紧固螺母中的内螺纹旋紧。如图2所示，磁芯管中各个部分沿管轴向对称设置，结构更加合理。给线圈以交流电，衔铁沿管壁向铁芯运动，通过放置在铁芯中的不锈钢杆，将力值作用于液压阀阀芯上，以达到控制阀芯移动的目的。铁芯、衔铁和短路环的结构设计，能够大大降低电磁铁功耗。

基于上述的低功耗无噪音交流电磁铁，本发明还提供一种液压动力装置，包含上述实施例所述的低功耗无噪音交流电磁铁。电磁铁作为液压系统的动力元件，必须相对可靠和耐用，而通过本发明中的低功耗无噪音交流电磁铁的铁芯、衔铁结构来达到降低功率的目的，使用效果好，性能稳定、可靠。

下面通过具体实验数据对本发明做进一步的说明：

A)测试使用现有电磁铁的性能，电磁铁中铁芯盆口、短路环及衔铁均采用现有市场上交流电磁铁中常见结构，即未做盆口设计，短路环尺寸为φ20×φ17×1，衔铁结构为两槽结构。B)铁芯用本发明中的喇叭型结构的盆口设计，盆口中深度设计为3mm。短路环用本发明中环宽范围内的结构即采用1mm，其余零部件采用现有磁芯管，测试性能。C)铁芯用本发明中同B的喇叭型结构的盆口设计，短路环用现有电磁铁中同A的短路环结构，衔铁用本发明中的四槽结构的衔铁设计，测试性能。D)铁芯用本发明中同B的喇叭型结构的盆口设计，短路环用本发明中同B的环宽范围内的结构，衔铁用本发明中的四槽结构的衔铁设计，测试性能。

实验结果数据如下：

从上面的实验结果数据表格中可以看出，多组实验数据中，功耗由BCD逐渐减低，其中，D为最优的结构组合设计，其组合性能最优，功率最低，用在设备中耗电最少，寿命最长。通过上述设计，进一步验证本发明中通过铁芯、衔铁及短路环的结构设计，能够对电磁铁功率进行优化，能够进一步消除衔铁运作过程中产生的振动和噪音，对动力元件起到一定的保护作用，大大延长设备的使用寿命，具有较好的市场推广前景。

本发明并不局限于上述具体实施方式，本领域技术人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或者类似的变化都应涵盖在本发明权利要求的范围内。

Claims (5)

1.一种低功耗无噪音交流电磁铁，包含不锈钢杆、线圈、磁芯管及锁紧件，磁芯管设于线圈内孔中，磁芯管包含铁芯、短路环、隔磁套、导磁套、衔铁、管帽及手动推杆，锁紧件与管帽固定，磁芯管内设有用于安装不锈钢杆的安装轴孔，其特征在于，铁芯后端面设有与安装轴孔连通的喇叭型结构盆口，喇叭型结构盆口包含倒截锥腔和与倒截锥腔连通设置的圆柱腔，安装轴孔后端部的直径小于圆柱腔直径；喇叭型结构盆口深度为3～4mm，圆柱腔深度大于倒截锥腔深度；所述的衔铁为圆柱状结构；衔铁侧壁沿轴线方向上开设有四条槽口，四条槽口沿衔铁圆周均布设置；短路环环宽设定为1～3mm；铁芯后端面外围侧壁上设置有角度为30～60℃的坡角；

当下线圈给定交流电时，衔铁沿内墙壁向铁芯运动，通过放置在铁芯中的不锈钢杆将力作用在液压阀阀芯上，以实现控制阀芯移动的目的。

2.根据权利要求1所述的低功耗无噪音交流电磁铁，其特征在于，铁芯一端设有用于固定隔磁套的L型台阶，铁芯一端端面设有用于嵌入短路环的安装槽，导磁套一端与隔磁套固定，另一端与管帽固定，手动推杆和衔铁设于管帽、导磁套内腔及隔磁套三者形成的内腔中。

3.根据权利要求1所述的低功耗无噪音交流电磁铁，其特征在于，管帽上设置有外螺纹，锁紧件为带有内螺纹的锁紧螺帽，锁紧螺帽通过内、外螺纹与管帽固定。

4.根据权利要求3所述的低功耗无噪音交流电磁铁，其特征在于，所述的锁紧螺帽采用硬铝材质，锁紧螺帽上设置有防滑滚花。

5.一种液压动力装置，其特征在于，包含权利要求1～4任一项所述的低功耗无噪音交流电磁铁。

Images