CN115210039A - 磁力座及包括其的磁力钻 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种在解除后仍然易于移动的磁力座,在一实施例中,提供一种磁力座,所述磁力座包括:固定式永磁体,沿一个方向延伸;旋转式永磁体,沿所述一个方向延伸,两端被可旋转地固定;第一磁轭和第二磁轭,形成为覆盖所述固定式永磁体和所述旋转式永磁体的两个侧面,并且沿上下方向延伸;以及线圈,所述线圈缠绕在所述第一磁轭和所述第二磁轭上,其中,在与所述一个方向垂直的截面上,所述第一磁轭与所述固定式永磁体的N极接触,所述第二磁轭与所述固定式永磁体的S极接触,线圈、旋转式永磁体以及固定式永磁体从所述第一磁轭和所述第二磁轭的附着于附着对象的附着面沿所述第一磁轭和所述第二磁轭被依次设置。
Description
技术领域
本发明涉及磁力座及包括其的磁力钻。
背景技术
磁力座(magnet holder)作为利用磁力来附着由磁性物质构成的附着对象的装置,用于各种夹持装置和机床等。
这种磁力座基本上会利用永磁体的强磁力来附着作为磁性体的附着对象,因此,在附着对象形成有磁流时将被附着,而在附着对象未形成磁流时将被解除。
专利文献1公开了一种利用这种磁力座的磁力钻。专利文献1所述的包括磁力座的磁力钻为手动磁力钻,其虽然具有在固定钻时无需使用电源的优点,但是使用起来不方便,尤其在解除磁力之后,由于剩余磁化,必须施加力才可以从附着对象分离。
专利文献1
US 9,452,521 B2(公告日:2016.9.27)
发明内容
技术课题
本发明为解决如上所述的现有技术中的技术问题而提出,目的在于提供一种易于锁紧和解除并且在解除后也易于移动的磁力座及包括其的磁力钻。
课题解决方案
为了实现上述目的,本发明提供如下的磁力座及便携式磁力钻。
在本发明的一实施例中,提供一种磁力座,所述磁力座包括:固定式永磁体,沿一个方向延伸;旋转式永磁体,沿所述一个方向延伸,两端被可旋转地固定;第一磁轭和第二磁轭,形成为覆盖所述固定式永磁体和所述旋转式永磁体的两个侧面,并且沿上下方向延伸;以及线圈,所述线圈缠绕在所述第一磁轭和所述第二磁轭上,其中,在与所述一个方向垂直的截面上,所述第一磁轭与所述固定式永磁体的N极接触,所述第二磁轭与所述固定式永磁体的S极接触,线圈、旋转式永磁体以及固定式永磁体从所述第一磁轭和所述第二磁轭的附着于附着对象的附着面沿所述第一磁轭和所述第二磁轭被依次设置。
在一实施例中,所述第一磁轭和所述第二磁轭包括:凹槽,所述固定式永磁体贴近所述凹槽;以及盖部,所述盖部覆盖所述旋转式永磁体,其中,所述旋转式永磁体包括曲面部和直线部,所述盖部可以包括曲率半径比所述旋转式永磁体的曲面部的半径大的曲面。
在一实施例中,所述盖部的曲面的曲率半径比所述旋转式永磁体的最大半径大0.1~0.6mm,所述盖部的曲面的曲率半径的半径中心可以与所述旋转式永磁体的旋转中心相同。
在一实施例中,所述磁力座可包括:附加永磁体,设置在从所述第一磁轭和第二磁轭各个的外侧面对应于所述固定式永磁体或者旋转式永磁体的位置。
在一实施例中,所述附加永磁体的厚度可以小于或等于所述线圈的卷取厚度。
在一实施例中,所述第一磁轭和所述第二磁轭包括与所述固定式永磁体和所述旋转式永磁体相对的永磁体磁轭和从线圈所缠绕的部分包括附着面的线圈单元磁轭,所述永磁体磁轭和所述线圈单元磁轭可以具有可分离的构造。此时,所述线圈单元磁轭可以被构造为,通过在垂直于所述附着面的方向上锁紧的螺栓,与所述永磁体磁轭分离或者安装到所述永磁体磁轭。
在一实施例中,所述磁力座还包括支架,设置在与所述旋转式永磁体的所述一个方向的两端部表面相对的位置,并且固定到所述第一磁轭和所述第二磁轭,所述支架上安装有轴,所述旋转式永磁体上形成有凹槽,使得所述旋转式永磁体可旋转地固定到所述支架的轴上。
本发明包括:钻单元;如上所述的磁力座;以及电源单元,所述电源单元向所述钻单元和所述磁力座供给电源,其中,所述电源单元可以包括可充电的电池。
发明效果
本发明可提供一种易于锁紧和解除,在解除后也易于移动的磁力座及包括其的磁力钻。
附图说明
图1为根据本发明的一实施例的磁力钻的示意图。
图2为根据本发明的一实施例的磁力座的概念图。
图3为根据本发明的一实施例的磁力座的立体图。
图4为根据本发明的一实施例的磁力座的剖视图。
图5为在图4的磁力座显示磁场的形成的示意图。
图6为根据本发明的一实施例的磁力座的旋转式永磁体的剖视图。
图7为根据本发明的一实施例的磁力座的第一磁轭的剖视图。
图8为根据本发明的一实施例的磁力座的剖视图。
图9为在图8的磁力座显示磁场的形成的示意图。
图10为根据本发明的一实施例的磁力座的剖视图。
具体实施方式
以下,将参照附图并且以本发明的特定实施例为中心进行描述。
图1示出了根据本发明的一实施例的磁力钻的示意图。
如图1所示,磁力钻1包括:具有把手的主体;钻单元10,连接到所述主体的一侧,并且具有用于驱动钻的电机和齿轮等;电源单元20,向所述钻单元10提供电力;以及磁力座30,用于将所述主体固定到附着对象。
由于钻单元10与现有技术中的磁力钻1没有区别,因此省略详细说明,电源单元20可以包括可充电电池。
磁力座30包括固定式永磁体31、旋转式永磁体32以及连接到所述电源单元20的线圈35(参见图2),磁力座30可以根据被供应到线圈35的电源方向工作或非工作。将在图2至图10的描述中重新详细描述磁力座30的构造。
在该实施例中,磁力座30的工作/非工作的切换借助于电源供应,无需通过人力旋转把手。由此,因不需要使用者施力,所以易于操作。此外,可以通过以约0.3~0.5秒的瞬时电流切换工作/非工作来降低功耗,因此,将钻单元10和磁力座30共享的有限容量的电源单元20可以更多地用于钻单元10,这可以带来到充电之前的使用时间的延长。
此外,因采用简单的结构和易于拆卸和组装的结构,所以易于维修或组装,并且由于占用的空间小,因此可以使磁力钻1变得紧凑。
进一步地,当磁力座30处于非工作状态时,由于没有剩余磁性,因此当使用者移动磁力钻1或者去除附着对象时,除了磁力钻1的重量或附着对象的重量之外,无需额外施加用于应对磁力的力量,这可以减少使用者的工作负荷。
图2示出了根据本发明的一实施例的磁力座30的概念图。
图2(a)示出了磁力座30不工作时的状态。根据本发明,磁力座30包括:固定式永磁体31,在一个方向上延伸;旋转式永磁体32,沿所述一个方向延伸,并且两端被可旋转地固定;第一磁轭33和第二磁轭34,覆盖所述固定式永磁体31和所述旋转式永磁体32的两个侧面,并且沿上下方向延伸;以及线圈35,所述线圈缠绕在所述第一磁轭33和第二磁轭34上,其中,在与所述一个方向垂直的截面上,所述第一磁轭33与所述固定式永磁体31的N极接触,所述第二磁轭34与所述固定式永磁体31的S极接触,线圈35、旋转式永磁体32以及固定式永磁体31从所述第一磁轭33和第二磁轭34的附着于附着对象O的附着面37沿所述第一磁轭33和所述第二磁轭34被依次设置。
如图2(a)所示,在非工作时,固定式永磁体31和旋转式永磁体32会通过第一磁轭33和第二磁轭34形成磁流。由于没有电流流过线圈35,因此旋转式永磁体32的S极面向第一磁轭33,N极面向第二磁轭34。
在非工作状态下,可以通过向线圈35施加电流来旋转旋转式永磁体32。当向线圈施加能够使旋转式永磁体32旋转的大的电流,使得第一磁轭33的线圈35的上部为S极、第二磁轭34的线圈35的上部为N极时,旋转式永磁体32将旋转,在这种状态下停止施加电流时,如图2(b)所示,将被形成为磁场流动通过附着面37。固定式永磁体31和旋转式永磁体32的N极面向第一磁轭33设置,固定式永磁体31和旋转式永磁体32的S极面向第二磁轭34设置。
由于这种磁力座1仅使用瞬时电力就很充分,因此可以在不给充电式电池造成负担的情况下提高使用者的便利性。
尤其,磁力钻1需要由使用者抬起并移动后进行固定,在现有技术中,手动地转动了永磁体的旋转式磁体,并且由于难以使用外部电源,因此采用了现有技术中的机械式结构,然而,在使用线圈35的情况下,因为仅需要使用瞬时电力,因此十分有效,而且不需要使用者付出用于旋转磁力座的额外的努力,因此十分有用。
此外,将形成在第一磁轭33和第二磁轭34上的曲面的曲率半径形成为大于所述旋转式永磁体32的最大半径,使得在旋转式永磁体32与曲面之间形成间隙,从而使旋转式永磁体32借助于线圈35顺畅地旋转。在磁力的传递方面,由于间隙在磁力传递会起到阻碍因素的作用,因此所述间隙优选在0.1~0.6mm的范围内。
图3示出了根据本发明的一实施例的磁力座30的立体图。
如图3所示,磁力座30在侧面设置有第一磁轭33和第二磁轭34,固定式永磁体31沿长度方向在第一磁轭33和第二磁轭34上相继地设置有多块或者设置为整体。所述固定式永磁体31的正下方设置有旋转式永磁体32。所述旋转式永磁体32形成为整体。
旋转式永磁体32的长度方向上的两端设置有支架36,用于可旋转地支撑旋转式永磁体32。支架36通过螺栓与第一磁轭33和第二磁轭34联接,并且与旋转式永磁体32的旋转轴相对的位置上设置有凹槽36a和轴承36b。旋转轴可以插入到旋转式永磁体32的两端部中心,所述旋转轴嵌入到所述轴承36b,使得所述旋转式永磁体32可以在第一磁轭33与第二磁轭34之间旋转。固定式永磁体31和旋转式永磁体32彼此相邻地设置,并且在不干扰旋转式永磁体32旋转的范围内彼此靠近设置。
线圈35设置在旋转式永磁体32的下方。第一磁轭33和第二磁轭34不形成为一体,如后述的图7所示,可以构造成从卷取所述线圈35的部分分离。
图4为根据本发明的一实施例的磁力座的剖视图,图5为在图4的磁力座显示磁场的形成的示意图,图6为旋转式永磁体的剖视图。
如图4及图6所示,固定式永磁体31具有长方体形状,旋转式永磁体32包括曲率半径一定的一对曲面部32a和位于所述曲面部32a之间的平面部32b,并且两端部设置有用于插入旋转轴的旋转槽32c。可以在两端部设置旋转槽32c,也可以构成为完全贯穿旋转式永磁体32的一个凹槽。
在第一磁轭33中,永磁体磁轭33a的朝向第二磁轭34的面形成有用于嵌入固定式永磁体的凹槽33c,并且在其下包括方覆盖旋转式永磁体32的曲面部32a的盖部33d。盖部33d的上下边缘相对于所述凹槽33c突出,并且中央部相比所述凹槽33c位于更内侧。所述盖部33d的上下边缘之间形成为曲面33e,所述曲面33e的曲率半径R大于所述旋转式永磁体32的曲面部32a的半径r,因此所述盖部33d的曲率半径R可以比所述旋转式永磁体32的半径r大0.1~0.6mm。旋转式永磁体32的半径r的中心与盖部33d的曲率半径R的中心一致。
如图5所示,磁力座30在非工作状态下,由旋转式永磁体32及固定式永磁体31形成的磁场几乎不流入到物体。
图7为根据本发明的一实施例的磁力座30的第一磁轭33的剖面图。
如图7所示,即,第一磁轭33包括永磁体磁轭33a和线圈单元磁轭33b。永磁体磁轭33a和线圈单元磁轭33b具有可以通过螺栓35a联接/分离的结构,这将使制造和维修时的拆卸和组装更容易。尤其,虽然永磁体没有发生故障的可能性,但是,线圈35在使用的过程中可能发生诸如断路等问题。本发明在第一磁轭33和第二磁轭34中,将线圈35设置在与附着面37相邻的位置,并采用可分离的结构,从而可以提升加工性。
如图7所示,也可以在线圈单元磁轭33b的卷取线圈35的线圈35的上部/下部设置导向板35b。
一方面,如图5的A区域所示,发生部分的残留磁传递到附着对象的情况,这对于结束作业后移动器械带来不便。尤其,需要反复地迅速且精确拆卸的装置,例如,在磁力钻中进一步减少这些残留磁是非常重要。
在图5中,磁力座30由固定式永磁体31、旋转式永磁体32、第一磁轭33和第二磁轭34及旋转式永磁体32和第一磁轭33和第二磁轭34的空隙等复杂的相关关系形成,因此为了减少残留磁难以分析如何组合哪些构成,并且进一步减少残留磁更困难。
本发明的发明人为了进一步减少残留磁开发了附着附加永磁体,并且在图8及图9示出了根据此的磁力座的剖面图及形成在磁力座的磁场的示意图。
如图8所示,在图8的磁力座30的固定式永磁体31、旋转式永磁体32、第一磁轭33、第二磁轭34及线圈35的结构与图4的磁力座30的结构相同,因此省略其详细地说明。
只是,图8的磁力座30在从第一磁轭33及第二磁轭34的外侧面对应于所述旋转式永磁体32的高度分别设置附加永磁体36。附加永磁体36相比于固定式永磁体31具有薄的厚度,从平面上观察各附加永磁体36时,与固定式永磁体31相同的极性相对地设置。即,附加永磁体36被设置成相对于与旋转式永磁体35不同的极。
如图9所示,由附加永磁体36残留磁不传递到附着对象,因此,使用者在结束作业之后,对于移动器械没有困难,并且在需要反复地迅速且精确拆卸的磁力钻的装置更有用。
这些附加永磁体36的厚度可被形成为对应于线圈35的卷取厚度或者更薄,这在套上外壳37的情况下不会带来因附加永磁体36的体积上的增加。
附加永磁体36可附着在固定式永磁体31、旋转式永磁体32、第一磁轭33、第二磁轭34及具有线圈35的磁力座30的第一磁轭33和第二磁轭34的结构外部,因此,通过除了附加永磁体36的基本结构设计磁力极大化,并且由附加永磁体36可去除残留磁。
在图10示出了图8的实施例的磁力座的变形例。在图10中与图8的固定式永磁体31、旋转式永磁体32、第一磁轭33、第二磁轭34及线圈35的结构与图4的磁力座30的结构实质上相同。
在图10中,第一磁轭33及第二磁轭34的线圈卷取部由分离型构成,这与图7的实施例相同,附加永磁体36的位置在从第一磁轭33及第二磁轭34的外侧面对应于所述固定式永磁体31的高度分别设置附加永磁体。与图8相同地,附加永磁体36相比于固定式永磁体31具有薄的厚度,各附加永磁体36被设置成相对于与固定式永磁体31相同的极性。
图10的情况显示出与图8相同的磁流,从而残留磁不传递到附着对象。
实施例1
使用具有与图7相同形状的截面的第一磁轭33和第二磁轭34、具有与图6所示的截面相同形状的截面并具有约43,000mm3体积的旋转式永磁体32以及具有约36,000mm3体积的固定式永磁体31的磁力座30进行了实验。磁力座30的由旋转式永磁体32的曲面部32a与盖部33d的曲面33e之间的间隙引起的吸附力的差总结于表1,并且由间隙引起的旋转扭矩、磁力、扭矩减小率以及磁力减小率总结于表2。以上实验结果显示,旋转扭矩和磁力可以随实验的磁轭和永磁体的大小/形状而变化,但是由间隙引起的扭矩减小率和磁力减小率的变化趋势不变。
【表1】
【表2】
如表1和表2所示,当间隙过小时,虽然吸附力强,但是由于旋转式永磁体32的旋转扭矩增加,会需要大电流,这将给磁力钻1的电源单元30施加过大的负载,因此不合适,为了使旋转顺畅,间隙优选在0.1mm以上,而当间隙超过0.6mm时,由于工作时的吸附力减弱,因此不足以固定磁力钻1。磁力钻必须具有紧凑的结构,因此具有为了实现过大的旋转扭矩而无法使用大尺寸的电磁线圈的局限性。
另一方面,当具有0.6mm的间隙的盖部33d具有比所述凹槽33c更突出的上下边缘时,磁力为8,992N,然而在没有上下边缘时的磁力为8,362N,因此当没有边缘时,磁力减小了7%左右。
实施例2
在具有与图7相同形状的截面的第一磁轭33和第二磁轭34、具有与图6所示的截面相同形状的截面并具有约48,000mm3体积的旋转式永磁体32以及具有约44,000mm3体积的固定式永磁体31的磁力座30附着附加永磁体36并且变更附加永磁体36的厚度进行了实验。固定式永磁体31、旋转式永磁体32及附加永磁体36的磁铁等级以Nb50进行了统一。在两边分别附着两个宽度为13.5mm,长度为50mm的附加永磁体36,并且仅变更厚度进行了实验。
【表3】
附加磁铁厚度 | 1mm | 2mm | 3mm | 4mm | 5mm | 无 |
残留磁 | 4.2N | 1.5N | 0.95N | 2.66N | 6.45N | 9.15N |
从表3可确认,通过调整附加永磁体36的厚度可减少残留磁,因此,生产不留残留磁的磁力座30的同时便于磁轭33,34及永磁体31,32的设计。尤其,在可对应因制造商的公差的磁力的变化的观点上,预计在实际生产产品上更有利。
在上文中,以本发明的实施例为中心进行了描述,然而本发明不限于此,并且可以通过各种变型来实现。
Claims (10)
1.一种磁力座,包括:
固定式永磁体,沿一个方向延伸;
旋转式永磁体,沿所述一个方向延伸,两端被可旋转地固定;
第一磁轭和第二磁轭,覆盖所述固定式永磁体和所述旋转式永磁体的两个侧面,并且沿上下方向延伸;以及
线圈,缠绕在所述第一磁轭和所述第二磁轭上,
在与所述一个方向垂直的截面上,所述第一磁轭与所述固定式永磁体的N极接触,所述第二磁轭与所述固定式永磁体的S极接触,
线圈、旋转式永磁体以及固定式永磁体从所述第一磁轭和所述第二磁轭的附着于附着对象的附着面沿所述第一磁轭和所述第二磁轭被依次设置。
2.根据权利要求1所述的磁力座,其中,
所述第一磁轭和所述第二磁轭包括:
凹槽,所述固定式永磁体贴近所述凹槽;以及
盖部,覆盖所述旋转式永磁体,
所述旋转式永磁体包括曲面部和直线部,
所述盖部包括曲率半径比所述旋转式永磁体的曲面部的半径大的曲面。
3.根据权利要求2所述的磁力座,其中,
所述盖部的曲面的曲率半径比所述旋转式永磁体的半径大0.1~0.6mm,
所述盖部的曲面的曲率半径的半径中心与所述旋转式永磁体的半径中心相同。
4.根据权利要求3所述的磁力座,其中,
在与所述一个方向垂直的截面上,所述盖部的曲面的上部和下部形成有比所述凹槽更突出的边缘。
5.根据权利要求1所述的磁力座,包括:
附加永磁体,设置在从所述第一磁轭和第二磁轭各个的外侧面对应于所述固定式永磁体或者旋转式永磁体的位置。
6.根据权利要求5所述的磁力座,其中,
所述附加永磁体的厚度小于或等于所述线圈的卷取厚度。
7.根据权利要求1所述的磁力座,其中,
所述第一磁轭和所述第二磁轭包括:
永磁体磁轭,与所述固定式永磁体和所述旋转式永磁体相对;以及
线圈单元磁轭,从所述线圈所缠绕的部分包括附着面,
所述永磁体磁轭和所述线圈单元磁轭是可分离的构造。
8.根据权利要求7所述的磁力座,其中,
所述线圈单元磁轭被构造为,通过在垂直于所述附着面的方向上锁紧的螺栓,分离或者安装到所述永磁体磁轭。
9.根据权利要求1所述的磁力座,还包括:
支架,设置在与所述旋转式永磁体的所述一个方向的两端部表面相对的位置,并且固定到所述第一磁轭和所述第二磁轭,
所述支架上安装有轴,所述旋转式永磁体上形成有凹槽,使得所述旋转式永磁体可旋转地固定到所述支架的轴上。
10.一种便携式磁力钻,包括:
钻单元;
根据权利要求1至权利要求9中任一项所述的磁力座;以及
电源单元,向所述钻单元和所述磁力座供给电源,
所述电源单元包括可充电电池。
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