CN108231327A - 一种吸力可调电磁铁 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种吸力可调电磁铁，电磁兼容性能良好，吸力可调，且结构简单、重复使用性好。包括：壳体以及安装在壳体内部的导磁芯轴、永磁铁和电磁线圈。在该电磁铁中，壳体、密封端盖、导磁铁芯以及磁环的导磁率不同，且都优于空气导磁率，形成复合导磁磁路，能够使电磁线圈所产生的磁场位于其内部，从而高效利用磁场并降低功耗。当电磁线圈不通电时，通过永磁铁吸附住外部设备；需要释放外部设备时，对电磁线圈通电，通过调节电流大小，调节电磁线圈产生的磁场的强度，实现吸力调节；通过改变电流方向，能够改变电磁线圈产生的磁场的方向。将该电磁铁作为触发、释放的元器件的吸力可调电磁铁，能够满足潜航器对触发、释放元器件的要求。

Description

一种吸力可调电磁铁

技术领域

本发明涉及一种电磁铁，具体涉及一种吸力可调电磁铁，属于电磁技术领域。

背景技术

随着人类对海洋资源开发、大深度海洋搜救、海底地形地貌勘探等方面的需求，对于潜航器能够到达的海洋水深要求越来越高、航行时间要求越来越长、航行搜寻范围越来越大。无论军用、民用领域对于关键性触发、释放元器件的需求更加细化。特别对于蓄电池(铅酸、锂电等)供电的大系统，要求释放、触发元器件在功能上能满足灵敏且可靠，同时元器件能满足电磁兼容性要求(主要针对军用系统)，大深度耐压、密封性能良好，低功耗、结构简单、紧凑，质量轻，占用空间小，重复使用性好的特点，并兼具优良的经济效益。

目前，国内外相关领域对于相关释放、触发元器件的开发应用也逐渐成熟，包括：液压集成系统、电机驱动机构、火工品分离技术、气压泵等作为关键释放、触发单元。其中，液压集成系统可靠，常常用于大型水下(面)设备的重要场合，且结构复杂，造价昂贵，维护要求高。电机驱动机构也经常作为水下(水面)触发、释放元件，均需要定制或者增加水下耐压壳体，所占空间大，且耐压罩占总体配重比高。火工品技术安全可靠，但较多均为一次性使用，需反复更换，且保存和使用要求特殊。气压泵(瓶)也作为一类释放、触发机构，且在大深度水下耐压附件要求极高。在各类型但上述触发器件在满足功能指标要求的同时存在各自的短板，包括：造价高昂、结构复杂、占用空间大，危险性高，功耗大、维修保障困难等。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种吸力可调电磁铁，电磁兼容性能良好，吸力可调，且结构简单、重复使用性好。

所述的吸力可调电磁铁包括：壳体、导磁芯轴、永磁铁、线缆和电磁线圈；所述壳体一端开口，一端封闭；所述导磁芯轴为一端具有轴肩的柱形结构；

所述导磁芯轴和永磁铁位于所述壳体的中心孔内，其中所述永磁铁的一端与所述壳体的内底面接触，另一端与导磁芯轴的轴肩端接触；所述导磁芯轴的另一端伸出耐压壳体后位于固定在所述壳体开口端的密封端盖的中心孔内，通过所述密封端盖和导磁芯轴将所述壳体的开口端封闭；所述壳体、密封端盖以及导磁铁芯的导磁率不同，且都优于空气导磁率，形成复合导磁磁路；

所述壳体内部的导磁铁芯上套装封装有电磁线圈的通电螺旋管；

所述线缆与所述通电螺旋管相连，通过调节电流大小，调节所述电磁线圈产生的磁场的强度，以调节电磁铁的吸力大小；通过改变电流方向，改变电磁线圈所产生的磁场的方向。

还包括磁环，所述导磁芯轴伸出壳体的一端套装磁环；所述磁环位于所述密封端盖的中心孔内；由此通过所述密封端盖、导磁芯轴、磁环将所述壳体的开口端封闭；所述壳体、密封端盖、磁环以及导磁铁芯的导磁率不同，且都优于空气导磁率，形成复合导磁磁路。

所述壳体、密封端盖、磁环以及导磁铁芯按导磁率从大到小排序为：导磁铁芯、磁环、密封端盖、壳体。

有益效果：

(1)该电磁铁吸力可调、结构简单、电磁兼容性能良好、重复使用性好；通过设计复合导磁磁路，能够有效的弥补单一磁路漏磁，高效利用磁场并降低功耗。

(2)该电磁铁耐水压、密封性能好，且质量轻，占用空间小，能够在某些领域内代替液压集成系统、电机驱动机构、火工品分离技术、气压泵等作为触发、释放元器件。

附图说明

图1为本发明的电磁铁的结构示意图。

其中：1-耐压壳体、2-导磁铁芯、3-永磁铁、4-电缆、5-电磁线圈、6-复合导磁磁路、7-密封圈及挡圈、8-密封端盖。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本实施例提供一种可在大深度水下作为触发、释放的元器件的吸力可调电磁铁，能够满足潜航器对触发、释放元器件的要求。

如图1所示，该大深度吸力可调电磁铁包括：壳体1、导磁芯轴2、永磁铁3、电磁线圈5和磁环6。其整体采用回转体结构，即壳体1为一端开口一端封闭的空心柱形结构。壳体1采用耐压壳体，其作为电磁铁耐水压、水密、隔磁的重要部分，也为其余各零件提供装配空间。导磁芯轴2为T形结构，即为一端具有轴肩的柱形结构，导磁芯轴2作为磁场通路，类似于电路中的导线，具有良好的导磁性能。永磁铁3为柱形结构，其作为最大的磁场源，类似于电路中的电源。

其整体连接关系为：在壳体1的中心孔内依次同轴装入永磁铁3和导磁芯轴2，其中永磁铁3的一端与壳体1的内底面接触，另一端与导磁芯轴2的轴肩端接触，导磁芯轴2的另一端伸出壳体1后，在其端部套装磁环6。在磁环6与导磁芯轴2接触的环形面上设置有O型密封圈7及挡圈进行密封。壳体1的开口端固接具有中心孔的密封端盖8，在其与壳体1接触的环形面上设置有O型密封圈及挡圈7进行密封。密封及挡圈7为大深度电磁铁水密性能保障的主要零件。导磁芯轴2套装有磁环6的一端位于密封端盖8的中心孔内，且与端部与密封端盖8的端部平齐。

在壳体1内部，导磁芯轴2与壳体1内圆周之间的环形空间内设置电磁线圈5，电磁线圈5作为翻转磁场磁源，由直流电源供电，且能实现磁场强度调节。其安装方式为：电磁线圈缠绕在隔磁管(对其还有轴向限位的作用)上，形成通电螺旋管，然后将封装(封装的作用是避免电磁线圈与壳体1直接接触)后的通电螺旋管套装在导磁铁芯2上。

电缆4为水密线缆，其作为电磁铁电路主要组成部件，且自身耐大深度水压，自带水密功能。电缆4的一端依次穿过壳体1、永磁铁3、导磁芯轴2后与电磁线圈5相连。

上述结构中，壳体1、导磁铁芯2、磁环6、电缆4、密封圈及挡圈7、密封端盖8通过机械结构紧固，组成耐高水压力，水密性能良好的回转式密封筒体。

上述各部件中：壳体1、密封端盖8、导磁铁芯2以及磁环6的导磁率不同，且都优于空气导磁率，形成复合导磁磁路，使电磁线圈5所产生的磁场位于其内部，保证分布在空气中的磁场低于设定值。其导磁率从大到小依次为：导磁铁芯2、磁环6、密封端盖8、耐压壳体1。复合导磁磁路作为整个电磁铁磁路导通及翻转的枢纽零件，能够有效的弥补单一磁路漏磁，高效利用磁场并降低功耗。

该电磁铁的工作原理为：电磁线圈5不通电时，通过永磁铁3的磁力吸附住外部设备；需要释放外部设备时，对电磁线圈5通电，通过调节电流大小，能够调节电磁线圈5产生的磁场的强度，实现吸力可调(增大或减小)；通过调节电流方向，能够调节电磁线圈5产生的磁场的方向。

该电磁铁解决了电磁兼容性、功耗、吸力可调、大深度耐压及密封四项技术关键。具有弱磁，低功耗，结构简单、紧凑，质量轻，占用空间小，重复使用性好的特点，并兼具优良的经济效益；可在某些领域代替液压集成系统、电机驱动机构、火工品分离技术、气压泵等作为关键释放、触发单元。

综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种吸力可调电磁铁，其特征在于：包括：壳体(1)、导磁芯轴(2)、永磁铁(3)、线缆(4)和电磁线圈(5)；所述壳体(1)一端开口，一端封闭；所述导磁芯轴(2)为一端具有轴肩的柱形结构；

所述导磁芯轴(2)和永磁铁(3)位于所述壳体(1)的中心孔内，其中所述永磁铁(3)的一端与所述壳体(1)的内底面接触，另一端与导磁芯轴(2)的轴肩端接触；所述导磁芯轴(2)的另一端伸出耐压壳体(1)后位于固定在所述壳体(1)开口端的密封端盖(8)的中心孔内，通过所述密封端盖(8)和导磁芯轴(2)将所述壳体(1)的开口端封闭；所述壳体(1)、密封端盖(8)以及导磁铁芯(2)的导磁率不同，且都优于空气导磁率，形成复合导磁磁路；

所述壳体(1)内部的导磁铁芯(2)上套装封装有电磁线圈(5)的通电螺旋管；

所述线缆(4)与所述通电螺旋管相连，通过调节电流大小，调节所述电磁线圈(5)产生的磁场的强度，以调节电磁铁的吸力大小；通过改变电流方向，改变电磁线圈(5)所产生的磁场的方向。

2.如权利要求1所述的吸力可调电磁铁，其特征在于：还包括磁环(6)，所述导磁芯轴(2)伸出壳体(1)的一端套装磁环(6)；所述磁环(6)位于所述密封端盖(8)的中心孔内；由此通过所述密封端盖(8)、导磁芯轴(2)、磁环(6)将所述壳体(1)的开口端封闭；所述壳体(1)、密封端盖(8)、磁环(6)以及导磁铁芯(2)的导磁率不同，且都优于空气导磁率，形成复合导磁磁路。

3.如权利要求2所述的吸力可调电磁铁，其特征在于：所述壳体(1)、密封端盖(8)、磁环(6)以及导磁铁芯(2)按导磁率从大到小排序为：导磁铁芯(2)、磁环(6)、密封端盖(8)、壳体(1)。

4.如权利要求1、2所述的吸力可调电磁铁，其特征在于：所述壳体(1)为耐压壳体。

5.如权利要求2所述的吸力可调电磁铁，其特征在于：在所述壳体(1)与密封端盖(8)对接的环形面上以及磁环(6)与导磁铁芯(2)对接的环形面上均设置有密封圈。

6.如权利要求1、2所述的吸力可调电磁铁，其特征在于：将该电磁铁作为触发、释放元器件。