CN108233672B - 一种旋转电磁铁 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电磁铁领域，尤其涉及一种旋转电磁铁。一种旋转电磁铁，包括壳体，壳体上通过轴承结构转动装配有转轴，转轴上固设有衔铁，壳体中于衔铁周向外侧设有定子线圈组件，壳体包括沿转轴轴向间隔布置于衔铁两侧的前、后挡铁，轴承结构安装在前、后挡铁和转轴之间，衔铁具有沿向间隔均布的多个动子叶片，两挡铁的朝向衔铁的一侧分别设有沿周向间隔均布的多个与动子叶片对应的定子叶片，衔铁与两挡铁之间设有用于保持衔铁与两挡铁隔离的自润滑耐磨结构，自润滑耐磨结构为自润滑耐磨垫片和/或为自润滑耐磨涂层。本发明的旋转电磁铁利用衔铁与挡铁之间的自润滑耐磨结构避免衔铁与挡铁直接吸合在一起，大大提高了旋转电磁铁的可靠性。

Description

一种旋转电磁铁

技术领域

本发明涉及电磁铁领域，具体涉及一种旋转电磁铁。

背景技术

目前国内的旋转电磁铁主要有两大类，一类是类似电机布置式的旋转电磁铁，壳体内布置有永磁体，将定子电枢绕组沿周向间隔布置在定子上的齿部，如授权公告号为CN203910404U的实用新型专利中所公开的旋转电磁铁，通电后依靠定子上缠绕的线圈产生的径向磁场与位于动铁心内的永磁体产生的轴向磁场的叠加，产生电磁转矩从而达到驱动转轴转动的目的。

另一类是类似通电螺线圈布置式的旋转电磁铁，将定子线圈沿壳体内侧周向环绕，衔铁、挡铁及转轴通过轴承连接在一起。通电后在线圈内部产生平行磁场，该平行磁场可将挡铁和位于线圈内部的衔铁磁化，衔铁的朝向挡铁的侧面上及衔铁分别具有沿周向间隔均布的多个叶片。初始状态下，衔铁上的动子叶片与挡铁上的定子叶片错位放置，线圈通电，在磁场力的作用下，衔铁上的叶片和挡铁上的叶片相互吸引，迫使衔铁沿周向转动至动子叶片与定子叶片重叠的第一极限位置，对应该第一极限位置，设有相应的限位结构。线圈断电后，线圈内部的磁场消失，驱动衔铁转动的磁场力也随之消失，此时，在弹性件的复位作用力下动子叶片恢复至原位，即由相应限位结构定位的第二极限位置，该复位作用力也可以为旋转电磁铁的转轴上连接的执行元件反向输出的作用力。

对于类似通电螺线圈布置式的旋转电磁铁，为防止转轴和衔铁轴向窜动而带来的衔铁和挡铁吸合的问题，通常是将轴承与转轴焊接，利用轴承实现对转轴及衔铁的轴向定位，或者是在两挡铁的外侧的转轴上分别定位套装挡圈，两挡圈与两挡铁对应挡止配合，实现对转轴及衔铁的轴向定位。而在实际工作中，挡圈与转轴的挡止配合结构会失效，导致通电时衔铁沿轴向窜动，会使衔铁和挡铁吸合；焊接作为特殊工艺，控制起来比较困难，同时会产生过约束的情况，并且焊点失效会直接造成衔铁和挡铁吸合，影响旋转电磁铁的正常工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种旋转电磁铁，以解决现有技术中衔铁和挡铁直接吸合在一起影响旋转电磁铁正常工作的技术问题。

为实现上述目的，本发明所提供的旋转电磁铁采用如下技术方案：

一种旋转电磁铁，包括壳体，壳体上通过轴承结构转动装配有转轴，转轴上固设有衔铁，壳体中于衔铁周向外侧设有定子线圈组件，壳体包括沿转轴轴向间隔布置于所述衔铁两侧的前、后挡铁，所述轴承结构安装在前、后挡铁和所述转轴之间，所述衔铁具有沿周向间隔均布的多个动子叶片，两挡铁的朝向所述衔铁的一侧分别设有沿周向间隔均布的多个与动子叶片对应的定子叶片，所述衔铁与两挡铁之间设有用于保持衔铁与两挡铁隔离的自润滑耐磨结构，自润滑耐磨结构为自润滑耐磨垫片和/或为自润滑耐磨涂层，所述自润滑耐磨垫片套装在所述转轴上，所述自润滑耐磨涂层涂覆所述衔铁与两挡铁分别形成的相对布置的两侧面中的至少一个侧面上。

本发明的有益效果是：本发明提供的旋转电磁铁，在衔铁与两挡铁之间设有用于保持衔铁与两挡铁隔离的自润滑耐磨结构，该自润滑耐磨结构能够避免工作时在轴向磁场力的作用下衔铁与两挡铁直接吸合在一起，避免衔铁因摩擦阻力过大无法转动，从而保证旋转电磁铁的正常工作，大大提高了旋转电磁铁的可靠性。

进一步地，所述定子叶片为沿径向延伸的径向凸起，所述定子叶片的周向宽度沿径向由外向内逐渐减小，所述动子叶片的周向宽度沿径向由外向内逐渐减小。

进一步地，所述自润滑耐磨结构为所述自润滑耐磨垫片，所述衔铁的中心环体在转轴轴向上的两端面突出于或平齐于所述动子叶片的转轴轴向上的两端面布置。

进一步地，所述壳体中设有用于限制衔铁转动角度的转动限位块，该转动限位块在转轴周向上位于待挡止的动子叶片旁侧、在转轴轴向上位于与所述待挡止的动子叶片对应的两挡铁的定子叶片之间。

进一步地，所述定子线圈组件包括线圈骨架，线圈骨架上设有相应的定子线圈，所述转动限位块设置在所述线圈骨架上。

进一步地，所述壳体包括与所述两挡铁定位装配在一起的中间筒体，所述定子线圈组件设置在所述中间筒体内侧，所述两挡铁的朝向所述衔铁的一侧具有侧面朝外的环形台阶，环形台阶与所述中间筒体形成用于容纳所述定子线圈组件的环槽。

进一步地，所述转轴上安装有两端突出布置的卡销，所述衔铁上设有与所述卡销的突出两端插接的两卡槽，所述转轴、卡销和衔铁之间利用激光焊接固定装配。

进一步地，所述自润滑耐磨结构为所述自润滑耐磨涂层，该自润滑耐磨涂层涂覆在所述衔铁的朝向两挡铁的两侧面上和/或涂覆在两挡铁的朝向所述衔铁的侧面上。

附图说明

图1为本发明所提供的旋转电磁铁的实施例1的结构示意图；

图2为图1中Ⅰ处的局部放大图；

图3为图1中外壳与定子线圈组件的装配示意图；

图4为图1中两挡铁与衔铁、转轴的装配示意图；

图5为图1中前挡铁与衔铁的结构示意图（未显示自润滑耐磨垫片）；

图6为图1中衔铁与转轴的装配示意图；

图7为图1中挡铁的结构示意图；

图8为图1中前挡铁、衔铁与自润滑耐磨垫片的装配示意图；

图9为本发明所提供的旋转电磁铁的实施例2的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的具体实施例1：

如图1所示，本实施例中的旋转电磁铁包括壳体，壳体上通过轴承6和轴承11转动装配有转轴1，转轴1上固设有衔铁8，壳体中于衔铁周向外侧设有定子线圈组件3，壳体包括沿转轴轴向间隔布置于衔铁8两侧的前挡铁2和后挡铁5，前、后挡铁通过相应的轴承与转轴连接，衔铁8具有沿周向间隔均布的多个动子叶片802，前挡铁2和后挡铁5朝向衔铁的一侧分别设有沿周向间隔均布的多个与动子叶片802对应的定子叶片202，衔铁8与两挡铁之间设有用于保持衔铁与两挡铁隔离的自润滑耐磨结构，如图2所示，自润滑耐磨垫片9和10套装在转轴1上。

如图3和4所示，壳体包括位于侧面的外壳4及前后两端的前挡铁2和后挡铁5，外壳4过盈连接在两挡铁之间。在外壳4、前挡铁2和后挡铁5上分别开设有定位台阶，用于定位它们之间的相对位置以保证衔铁8与前挡铁2、后挡铁5之间具有一定的间隙。在外壳4上还设有与转轴连接的复位弹簧（图中未标出），该复位弹簧用于断电后动子叶片802的复位。

如图3所示，在两挡铁、衔铁及外壳之间设有周向环绕的定子线圈组件3，定子线圈组件3包括线圈骨架301和缠绕在线圈骨架上的定子线圈302。定子线圈组件3用于在壳体内部产生磁场。另外，在线圈骨架上还设有用于控制衔铁旋转角度的转动限位块303，该转动限位块在转轴周向上位于待挡止的动子叶片旁侧、在转轴轴向上位于与待挡止的动子叶片对应的两挡铁的定子叶片之间。

如图4和5所示，前挡铁2、衔铁8及后轴承6沿转轴轴向由前至后依次套装在转轴1上。如图5和6所示，衔铁8套装在转轴1上，衔铁8包括中心环体801及设在中心通孔外周面上的沿周向间隔均布的六个动子叶片802，各动子叶片802的宽度沿径向由外向内逐渐减小；中心环体801在转轴轴向上的两端面突出于或平齐于动子叶片802的转轴轴向上的两端面布置，以便于自润滑耐磨垫片能够套装在衔铁与挡铁之间，避免自润滑耐磨垫片嵌入中心环体801内失去隔离作用。

中心环体801上设置有卡槽，用于插接卡销7以使衔铁8和转轴1固定连接在一起，为了保证连接的牢固性，在转轴1、卡销7和衔铁8之间利用激光焊接。

如图7所示，前挡铁2及后挡铁5结构相同，呈圆盘状，挡铁的外圈圆周直径大于衔铁外圈的圆周直径，挡铁的朝向衔铁8的一侧具有侧面朝外的环形台阶201，环形台阶的圆周直径与衔铁外圈的圆周直径相等，这样在环形台阶201、衔铁8与外壳1之间形成用于容纳定子线圈组件3的环槽；在环形台阶上朝向衔铁8的一侧设有沿周向间隔均布的六个与动子叶片对应的定子叶片202，各定子叶片为沿径向延伸的周向宽度沿径向由外向内逐渐减小的径向凸起。通电时动子叶片802在磁场力的作用下相对定子叶片202旋转，进而带动与衔铁8固定连接的转轴1发生转动。

如图8所示，在衔铁和挡铁之间设有自润滑耐磨垫片9和10，自润滑耐磨垫片套装在转轴1上并且位于衔铁8的两侧，自润滑耐磨垫片的外圈圆周直径大于衔铁上的中心环体801的圆周直径。

通电后，定子线圈组件的内部形成磁场，衔铁8、前挡铁2、后挡铁5被磁化，在磁力作用下衔铁上的叶片会相对前、后挡铁上相应的定子叶片发生转动，进而衔铁带动转轴也开始旋转。而当衔铁与前、后挡铁由于磁力作用发生相对转动时，磁力作用也会使衔铁发生轴向窜动。但因衔铁与前、后挡铁之间分别安装有自润滑耐磨垫片，避免了衔铁与前挡铁或后挡铁在磁力的作用下直接吸合在一起，从而保证旋转电磁铁正常工作，大大提高了旋转电磁铁的可靠性。

断电后，定子线圈组件内部的磁场消失，衔铁及前、后挡铁的磁性也随之消失，则它们之间不再有磁力的作用。此时，因复位弹簧已随转轴发生弹性变化而产生弹性恢复力，在弹性恢复力的作用下转轴带动衔铁上的动子叶片恢复至原位。

本发明的具体实施例2：

如图9所示，实施例2中的旋转电磁铁与实施例1的区别主要在于：衔铁8和挡铁3、后挡铁5之间未设置自润滑耐磨垫片，而是衔铁8的两侧涂有一定厚度的自润滑耐磨涂层8-1和8-2，自润滑耐磨涂层8-1和8-2的作用是用于保证在衔铁8和前挡铁2或后挡铁5吸合时将其隔离，与实施例1中自润滑耐磨后垫片9和10的作用相同，实施例2中其它各部件的结构与工作原理与实施例1相同，此处不再赘述。

上述两个实施例中，衔铁采用沿周向均布的叶片结构。在其他实施例中，也可以采用沿周向均匀分布的其他结构，叶片的数目也可以不同，挡铁上相应凸起的形状也可以不同。

上述两个实施例中，外壳依靠过盈连接的方式固定在前、后挡铁之间。在其他实施例中，也可以采用其他固接方式，如粘合。

Claims (8)

1.一种旋转电磁铁，包括壳体，壳体上通过轴承结构转动装配有转轴，转轴上固设有衔铁，壳体中于衔铁周向外侧设有定子线圈组件，壳体包括沿转轴轴向间隔布置于所述衔铁两侧的前、后挡铁，所述轴承结构安装在前、后挡铁和所述转轴之间，所述衔铁具有沿周向间隔均布的多个动子叶片，两挡铁的朝向所述衔铁的一侧分别设有沿周向间隔均布的多个与动子叶片对应的定子叶片，其特征在于：所述衔铁与两挡铁之间设有用于保持衔铁与两挡铁隔离的自润滑耐磨结构，自润滑耐磨结构为自润滑耐磨垫片和/或为自润滑耐磨涂层，所述自润滑耐磨垫片套装在所述转轴上，所述自润滑耐磨涂层涂覆所述衔铁与两挡铁分别形成的相对布置的两侧面中的至少一个侧面上。

2.根据权利要求1所述的旋转电磁铁，其特征在于：所述定子叶片为沿径向延伸的径向凸起，所述定子叶片的周向宽度沿径向由外向内逐渐减小，所述动子叶片的周向宽度沿径向由外向内逐渐减小。

3.根据权利要求1所述的旋转电磁铁，其特征在于：所述自润滑耐磨结构为所述自润滑耐磨垫片，所述衔铁的中心环体在转轴轴向上的两端面突出于或平齐于所述动子叶片的转轴轴向上的两端面布置。

4.根据权利要求1或2或3所述的旋转电磁铁，其特征在于：所述壳体中设有用于限制衔铁转动角度的转动限位块，该转动限位块在转轴周向上位于待挡止的动子叶片旁侧、在转轴轴向上位于与所述待挡止的动子叶片对应的两挡铁的定子叶片之间。

5.根据权利要求4所述的旋转电磁铁，其特征在于：所述定子线圈组件包括线圈骨架，线圈骨架上设有相应的定子线圈，所述转动限位块设置在所述线圈骨架上。

6.根据权利要求1或2或3所述的旋转电磁铁，其特征在于：所述壳体包括与所述两挡铁定位装配在一起的中间筒体，所述定子线圈组件设置在所述中间筒体内侧，所述两挡铁的朝向所述衔铁的一侧具有侧面朝外的环形台阶，环形台阶与所述中间筒体形成用于容纳所述定子线圈组件的环槽。

7.根据权利要求6所述的旋转电磁铁，其特征在于：所述转轴上安装有两端突出布置的卡销，所述衔铁上设有与所述卡销的突出两端插接的两卡槽，所述转轴、卡销和衔铁之间通过激光焊接固定装配。

8.根据权利要求1或2所述的旋转电磁铁，其特征在于：所述自润滑耐磨结构为所述自润滑耐磨涂层，该自润滑耐磨涂层涂覆在所述衔铁的朝向两挡铁的两侧面上和/或涂覆在两挡铁的朝向所述衔铁的侧面上。