CN111834078A - 直流自润滑导向可复位电磁铁 - Google Patents

Abstract

本发明直流自润滑导向可复位电磁铁，属于电磁铁领域；包括衔铁、铁芯、壳体、线圈、弹簧、第一衬套、第二衬套、连杆和端盖；所述壳体为一端开口的管状结构，其另一端中心处开有通孔；所述线圈通过线圈架同轴安装于壳体内，所述线圈架沿中心轴开有中心孔；所述铁芯和衔铁同轴安装与线圈架的中心孔内。线圈通电时，线圈与衔铁、铁芯及空气间隙形成完整的电磁回路，所述衔铁通过电磁力克服铁芯内弹簧的弹力轴向移动，与所述铁芯吸合，所述电磁铁对外接件提供牵引力；线圈断电时，衔铁的电磁力为零，在所述弹簧的弹力作用下衔铁复位，所述电磁铁完成释放功能。本发明具有体积小、重量轻、寿命长、响应时间快的优点，使用寿命可达传统直流电磁铁5倍以上。

Description

直流自润滑导向可复位电磁铁

技术领域

本发明属于电磁铁领域，具体涉及一种直流自润滑导向可复位电磁铁，是一种小型直流电磁铁。

背景技术

小型直流电磁铁是一种将电磁能转换为机械能，带动机械装置完成一定动作的电磁执行电器。现有的小型直流电磁铁工作一段时间后由于零件之间相互磨损易出现机械卡滞，这直接限制电磁铁的使用寿命。在航空装备中，产品装配结构复杂，常规电磁铁机械寿命使其无法应用到更多功能部件中。由于航空产品对重量、体积要求严格，现有的机械、液压产品重量重、体积大。若电磁铁能解决寿命短的问题，可在很多应用中代替机械、液压产品。因此，本发明一种带自润滑导向式电磁铁具有结构简单、体积小、重量轻、寿命长、响应时间短等优点，可在航空及其它领域中应用，具有广泛的应用前景和良好的经济效益。

发明内容

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种直流自润滑导向可复位电磁铁，通过在电磁铁中增加具有自润滑功能的衬套(衬套材料自身具有耐磨润滑作用)来增加电磁铁的使用寿命。设计时增加了能使电磁铁衔铁在吸合状态下断电后可以自动复位的复位弹簧。产品具有电磁吸力大、体积小、重量轻、寿命长、响应时间快、加工制造方便等优点。

本发明的技术方案是：一种直流自润滑导向可复位电磁铁，其特征在于：包括衔铁、铁芯、壳体、线圈、弹簧、第一衬套、第二衬套、连杆和端盖；所述壳体为一端开口的管状结构，其另一端中心处开有通孔；所述线圈通过线圈架同轴安装于壳体内，所述线圈架沿中心轴开有中心孔；

所述铁芯为一端同轴设置有圆板的圆柱状结构，沿中心轴开有阶梯通孔，所述圆板一端的孔径大于另一端的孔径；所述铁芯同轴安装于线圈架的中心孔内，通过沿所述圆板端面周向设置的螺钉固定于所述壳体的开口端；所述连杆和弹簧同轴安装于所述铁芯的阶梯通孔大径端内，并通过所述端盖将大径端孔口封闭；所述连杆的一端沿外周面设置有环状限位凸台，其另一端同轴穿过所述铁芯的阶梯通孔小径端；

所述衔铁为圆柱状结构，同轴安装于所述线圈架的中心孔内，其一端沿中心轴开有盲孔，用于与所述连杆的另一端配合安装，通过衔铁对所述连杆施加轴向力压缩所述弹簧，能够使得所述衔铁和铁芯的相对面贴合；所述衔铁的另一端伸出所述壳体，与外接件连接；所述线圈架的中心孔内壁设置有第一衬套，所述壳体另一端的通孔内壁间设置有第二衬套，所述衔铁与第一衬套、第二衬套之间均为间隙配合，能够沿轴向滑动；

所述线圈通过引出线与电源连接，线圈通电时，线圈与衔铁、铁芯及空气间隙形成完整的电磁回路，所述衔铁通过电磁力克服弹簧弹力轴向移动，并与所述铁芯吸合，所述电磁铁对外接件提供牵引力；线圈断电时，衔铁的电磁力为零，在所述弹簧的弹力作用下衔铁复位，所述电磁铁完成释放功能。

本发明的进一步技术方案是：所述铁芯与衔铁的相对面采用45度角斜面接触方式，所述铁芯的小径端端面中心处设置有圆台，圆台的外周面与轴向成45°；所述衔铁的盲孔一端的端面中心处开有圆锥形凹槽，其内锥面与轴向成45°，与所述铁芯的圆台能够完全贴合。

本发明的进一步技术方案是：所述衔铁与连杆通过螺纹连接。

本发明的进一步技术方案是：所述线圈两端与线圈架之间设置有绝缘垫片，用于电气隔离。

本发明的进一步技术方案是：所述连杆与弹簧的安装面之间设置有调节垫片，用于调节所述弹簧的弹力。

本发明的进一步技术方案是：所述衔铁的材料为电工纯铁，表面进行镀镍防护处理。

本发明的进一步技术方案是：所述衔铁与第一衬套、第二衬套之间采用0.02～0.5mm公差的间隙配合方式。

本发明的进一步技术方案是：所述第一衬套和第二衬套均为聚四氟乙烯材料，内其内表面粗糙度不大于0.8。

本发明的进一步技术方案是：所述第一衬套侧壁开有通槽，便于安装。

本发明的进一步技术方案是：所述铁芯的圆板上开有出线孔，用于穿过所述引出线，所述出线孔的孔口处为圆弧倒角。

有益效果

本发明的有益效果在于：本发明带自润滑导向小型直流电磁铁通过弹簧的复位功能和自润滑功能的衬套的导向作用，能够实现电磁铁对外接件的牵引和释放，具有体积小、重量轻、寿命长、响应时间快的优点，同时使用寿命可达传统直流电磁铁5倍以上。可以很大程度节省用户成本，且产品安装方便，便于加工，制造成本低。这在对体积、重量、可靠性要求严格的航空领域有良好的应用前景，并且由于产品电磁吸力大，可代替传统机械、液压装置实现类似功能，本发明已成功应用于航空、兵器领域。同时由于本发明成本低、结构简单、寿命高在医疗器械、交通设备、工业自动化等领域也可直接使用本发明。具有广泛的应用前景和良好的经济价值。

进一步限定中所述铁芯与衔铁采用45度角斜面接触方式，采用这种方式可以增加衔铁与铁芯的接触面积，使衔铁与铁芯间具有更强的电磁通路，来增大产品的整体电磁吸力。其中第一衬套和第二衬套均为聚四氟乙烯材料，在衔铁与第一衬套、第二衬套之间采用0.02～0.5mm公差的间隙配合方式，同时要求第一衬套和第二衬套内其内表面粗糙度不大于0.8，可以有效减小衔铁在运动过程中与壳体、线圈内壁间的摩擦力，同时润滑效果良好、使用寿命长。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为衬套A.开槽位置示意图。

附图标记说明：1.衔铁、2.绝缘垫片、3.线圈、4.壳体、5.螺钉、6.引出线、7.弹簧、8.端盖、9.铁芯、10.调整垫片、11.连杆、12第一衬套、13.第二衬套。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本实施是一种小型直流带自润滑导向式电磁铁，包括衔铁1、绝缘垫片2、线圈3、壳体4、弹簧7、铁芯9、调整垫片10、连杆11、第一衬套12、第二衬套13。其中，所述衔铁1通过连杆11装配在铁芯9中，弹簧7装配在铁芯9中，通过调整垫片10调节弹簧7弹力。所述衬套13装配在壳体4中，所述第一衬套12装配在线圈3内壁中，所述线圈3装配在壳体4中，所述铁芯9与壳体4通过4个M3螺钉5相连接。所述线圈与线圈架之间用绝缘垫片2进行电气隔离。所述线圈3的引出线6通过铁芯9端面的出线孔向外引出引出线6。所述端盖8装配在铁芯9中对弹簧7进行固定。

所述衔铁1与第一衬套12、衔铁1与第二衬套13之间采用0.02～0.5mm公差的间隙配合方式，外接电源给线圈3通电后，线圈产生磁场与所述衔铁1、铁芯9、衔铁1与铁芯9间空气间隙产生完整电磁回路，衔铁1在磁场作用下产生电磁力。由于电磁力大于弹簧7弹力，因此，衔铁1朝铁芯9方向运动。衔铁1外径分别与装配在壳体4中的第二衬套13、线圈3内经中的第一衬套12产生相互运动。第一衬套12、第二衬套13使用聚四氟乙烯材料加工而成，具有良好的润滑作用，可以有效减小衔铁1在运动过程中与壳体4、线圈3内壁间的摩擦力。在此，衬套13、第一衬套12对衔铁1起导向作用。由于衔铁1材料为电工纯铁，表面进行镀镍防护处理，衔铁1在导向第一衬套12、第二衬套13作用下向铁芯9运动。衔铁1与铁芯9间间隙减为零，电磁铁完成吸合过程。这种吸合过程对外可起到牵引、开关、拉动等功能。所述发明的第一衬套12、第二衬套13作为导向部件具有摩擦系数小、润滑效果良好、使用寿命长等优点。

当外接电源断电后，线圈电流为零，线圈产生的电磁场消失，衔铁1上的电磁力同时为零。此时，弹簧7在自身弹力作用下通过连接在衔铁1上的连杆11对衔铁1产生推力，衔铁1朝铁芯9相反方向运动，衔铁1完成复位运动，电磁铁完成释放过程。

所述所发明的第一衬套12、第二衬套13均使用聚四氟乙烯材料。第二衬套13加工为一圆环型结构，通过间隙配合方式装配在壳体4中。为便于零件进行装配衬套A12加工为一开槽圆环型结构(如附图2所示)，装配在线圈3内孔中，第二衬套13与第一衬套A12内表面粗糙度要求为不大于0.8，这就能充分减小第一衬套12、第二衬套13与衔铁1间摩擦。经试验验证及产品实际应用，用聚四氟乙烯材料加工的衬套A12、衬套13起导向作用的电磁铁机械寿命可达100万次以上，这与传统结构电磁铁机械寿命只有几万次相比寿命得到大幅度提高。

所述线圈3所用漆包线采用QY-1型，可长时间耐受220℃温度而性能不降低，这使电磁铁可以在长时间通电场合得到应用。所述线圈3骨架采用H62黄铜材料，壁厚为1.5mm，这使电磁铁具有良好的机械强度。引出线6出线位置设计为圆弧倒角，使引出线6不会出现在工作过程中发生割裂风险。所述引出线6从铁芯9端面出线孔引出后，在出线孔位置用密封胶进行处理，一方面增加引出线6强度，一方面确保线圈3中不会进入外界杂质。

所述线圈3所用漆包线线经可以使用不同规格，不同规格线经对应电磁铁有不同的电磁吸力和响应时间，可根据用户对电磁吸力及响应时间实际要求进行选用。

所述调整垫片10装配在弹簧7与连杆11之间，根据使用要求可以对调整垫片10厚度进行实配来改变弹簧7弹力，调整垫片10厚度有0.1mm、0.2mm、0.5mm、1mm等几种不同规格，使用中可单独使用或配合使用。

所述壳体4、端盖8进行化学氧化处理，外表面喷涂三防效果良好的底漆和面漆。所述铁芯9进行镀镍处理，铁芯9的外露端面喷涂三防效果良好的底漆和面漆。

所述铁芯9与衔铁1采用45度角斜面接触方式，采用这种方式可以增加衔铁1与铁芯9的接触面积，使衔铁1与铁芯9间具有更强的电磁通路，来增大产品的整体电磁吸力。

所述衔铁1伸出部位设计有一直径3mm的通孔用于与外接机械连接，该处通孔可以根据用户使用要求进行调节。衔铁1整体进行镀镍处理来使产品具有良好的三防效果。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种直流自润滑导向可复位电磁铁，其特征在于：包括衔铁、铁芯、壳体、线圈、弹簧、第一衬套、第二衬套、连杆和端盖；所述壳体为一端开口的管状结构，其另一端中心处开有通孔；所述线圈通过线圈架同轴安装于壳体内，所述线圈架沿中心轴开有中心孔；

所述铁芯为一端同轴设置有圆板的圆柱状结构，沿中心轴开有阶梯通孔，所述圆板一端的孔径大于另一端的孔径；所述铁芯同轴安装于线圈架的中心孔内，通过沿所述圆板端面周向设置的螺钉固定于所述壳体的开口端；所述连杆和弹簧同轴安装于所述铁芯的阶梯通孔大径端内，并通过所述端盖将大径端孔口封闭；所述连杆的一端沿外周面设置有环状限位凸台，其另一端同轴穿过所述铁芯的阶梯通孔小径端；

所述衔铁为圆柱状结构，同轴安装于所述线圈架的中心孔内，其一端沿中心轴开有盲孔，用于与所述连杆的另一端配合安装，通过衔铁对所述连杆施加轴向力压缩所述弹簧，能够使得所述衔铁和铁芯的相对面贴合；所述衔铁的另一端伸出所述壳体，与外接件连接；所述线圈架的中心孔内壁设置有第一衬套，所述壳体另一端的通孔内壁间设置有第二衬套，所述衔铁与第一衬套、第二衬套之间均为间隙配合，能够沿轴向滑动；

所述线圈通过引出线与电源连接，线圈通电时，线圈与衔铁、铁芯及空气间隙形成完整的电磁回路，所述衔铁通过电磁力克服弹簧弹力轴向移动，并与所述铁芯吸合，所述电磁铁对外接件提供牵引力；线圈断电时，衔铁的电磁力为零，在所述弹簧的弹力作用下衔铁复位，所述电磁铁完成释放功能。

2.根据权利要求1所述直流自润滑导向可复位电磁铁，其特征在于：所述铁芯与衔铁的相对面采用45度角斜面接触方式，所述铁芯的小径端端面中心处设置有圆台，圆台的外周面与轴向成45°；所述衔铁的盲孔一端的端面中心处开有圆锥形凹槽，其内锥面与轴向成45°，与所述铁芯的圆台能够完全贴合。

3.根据权利要求1所述直流自润滑导向可复位电磁铁，其特征在于：所述衔铁与连杆通过螺纹连接。

4.根据权利要求1所述直流自润滑导向可复位电磁铁，其特征在于：所述线圈两端与线圈架之间设置有绝缘垫片，用于电气隔离。

5.根据权利要求1所述直流自润滑导向可复位电磁铁，其特征在于：所述连杆与弹簧的安装面之间设置有调节垫片，用于调节所述弹簧的弹力。

6.根据权利要求1所述直流自润滑导向可复位电磁铁，其特征在于：所述衔铁的材料为电工纯铁，表面进行镀镍防护处理。

7.根据权利要求1所述直流自润滑导向可复位电磁铁，其特征在于：所述衔铁与第一衬套、第二衬套之间采用0.02～0.5mm公差的间隙配合方式。

8.根据权利要求1所述直流自润滑导向可复位电磁铁，其特征在于：所述第一衬套和第二衬套均为聚四氟乙烯材料，内其内表面粗糙度不大于0.8。

9.根据权利要求1所述直流自润滑导向可复位电磁铁，其特征在于：所述第一衬套侧壁开有通槽，便于安装。

10.根据权利要求1所述直流自润滑导向可复位电磁铁，其特征在于：所述铁芯的圆板上开有出线孔，用于穿过所述引出线，所述出线孔的孔口处为圆弧倒角。

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