CN1276609A - 电磁驱动器 - Google Patents

Abstract

提供一种结构简单、容易制造的、在最大行程位置能获得最大推力的行程大的电磁驱动器。该电磁驱动器具备:电磁线圈1;配置在其周围的磁性架3;可在线圈1的中心孔4中自如滑动的可动铁芯5;在线圈中心孔4的一端与磁性架3相连接的第1套管6;在该中心孔4的另一端与磁性架3相连接的第2套管7。第2套管7在轴线方向上与第1套管6设有间隔(A+C),在可动铁芯5处于上述最大行程位置时,与第1套管6对置的一端延伸至接近可动铁芯5的位置,而实际上不外嵌在可动铁芯5上,延伸至仅仅离开微小距离A的位置。

Description

电磁驱动器

本发明涉及一种电磁驱动器，通过给电磁线圈通电，使插在其中心孔中的可动铁芯沿该中心孔的轴线方向运动，尤其是在通电起动时能获得较大推力的、行程大的电磁驱动器。

通过给电磁线圈通电，使插在其中心孔中的可动铁芯沿该中心孔的轴线方向运动的电磁驱动器已广为人知，如图6虚线所示，通常由于通电而起动时的推力较小，起动后推力逐渐增大。

但是，例如生产线上的各种机器或部件在做动作(辊式输送机上的推出、顶出器的伸出等)时，大多在输出什么驱动命令的信号时，必须尽可能迅速地执行响应其信号的动作，例如推出物体的动作等。然而，在迅速地做这样的动作时，因为起动而需要比较大的力，例如，在为了推出具有一定重量的物体、或使运动的部件起动时，需要用于起动它们的力，与其相反，在一旦起动之后，大多由于惯性动作能继续下去，不需要很大的力。因此，增加起动时的推力改善动作的响应性，能缩短各生产线上的处理时间，提高生产率。当然，不仅仅是这样的生产线的问题，在输出了驱动命令的信号时，使其尽可能迅速地执行响应动作的必要性，在各种技术领域都存在。

然而，现有的电磁驱动器，如上所述，由于通电而起动时的推力小，不能适应这样的要求，为了使电磁驱动器满足上述要求，必须使其起动时的推力足够大。但是，使起动时的推力过大，也不能破坏被该推力作用的物体，因此，也有必要既可以使起动时的推力足够大，又能在某种程度上调整其推力。

本发明是为解决这样的问题而提出的，其技术问题在于提供一种使其在最大行程位置附近能获得最大推力的、行程大的电磁驱动器。

本发明的其它技术问题在于提供一种既能在最大行程位置附近获得最大推力，又能在某种程度上调整其推力的电磁驱动器。

另外，本发明的其它技术问题在于使所提供的上述电磁驱动器结构简单、容易制造。

为了解决上述问题，本发明的电磁驱动器具备：电磁线圈；由配置在其周围的由磁性材料构成的磁性架；插通在上述线圈的中心孔中、可沿该中心孔的轴线方向自如滑动的可动铁芯，其特征是：具备第1套管和第2套管，该第1套管由磁性材料制成，在上述中心孔的一端与磁性架相连接，位于可动铁芯处于最大行程位置时的该可动铁芯的周围；该第2套管由磁性材料制成，在上述中心孔的另一端与磁性架相连接，在轴线方向上与上述第1套管设置有间隔，与第1套管对置的一端，延伸至接近处于上述最大行程位置的可动铁芯的位置，而实际上延伸至不会外嵌在其可动铁芯上的位置。

具有上述结构的电磁驱动器，若在可动铁芯处于最大行程位置的状态下给该电磁线圈通电，则在该线圈的周围产生磁力线，由于在第1套管和第2套管之间具有轴向间隔，在这之间磁力线通过可动铁芯内部，此时，由于第2套管上的与第1套管对置的一端延伸至接近可动铁芯的位置，所以，磁力线高密度通过该部分，因此在第2套管和可动铁芯之间作用有很大的轴向的电磁吸引力，所以，可动铁芯在由于通电而起动时能获得最大的推力。

若可动铁芯开始移动、其一部分嵌入到第2套管内，则第2套管和可动铁芯之间的磁力线的辐射方向成分增大，在它们之间、一直作用于轴线方向的电磁吸引力的方向逐渐地朝向与上述推力正交的辐射方向，由于该力与第2套管和可动铁芯重叠的面积成比例增大，所以随着可动铁芯的移动量的增加上述推力逐渐减少。

但是，由于可以由上述起动时的最大推力开始驱动对象物体，所以能达到所希望的目的。

上述电磁驱动器为了调整起动时的推力，可以去除可动铁芯的第2套管一侧的角部，因此既可以在最大行程位置附近获得最大的推力，又能在某种程度上调整其推力。

另外，可以用缠绕电磁线圈的线圈骨架同心连接第1套管和第2套管，或者可以将由非磁性材料构成的导向管嵌插到第1套管和第2套管内，同心连接第1套管和第2套管，由此，使可动铁芯能稳定地运动。

另外，上述电磁驱动器，可以通过卷曲由磁性材料制成的平板来形成第1套管和/或第2套管，因此，可以使所提供的电磁驱动器结构简单、容易制造。

图1是表示本发明的电磁驱动器第1实施例的剖视图。

图2是表示本发明的电磁驱动器第2实施例的剖视图。

图3是表示本发明的电磁驱动器第3实施例的剖视图。

图4是表示本发明的电磁驱动器第4实施例的剖视图。

图5是表示第1和第2套管结构例子的立体图。

图6所示是说明行程与推力的关系的示意图。

图1所示是本发明的电磁驱动器的第1实施例。

该电磁驱动器具备以下主要组件：缠绕在线圈骨架2上的电磁线圈1；由配置在该线圈周围的磁性材料构成的磁性架3；插通在上述线圈1的中心孔4中、可在该中心孔的轴线方向上自如滑动的可动铁芯5；与上述磁性架3相连接的第1套管6和第2套管7。

由配置在上述电磁线圈1周围的磁性材料构成的磁性架3，由磁性架本体11和金属板12构成线圈1外侧周围的磁路，该磁性架本体11在其外周11a的一端具有向线圈中心孔4一侧弯曲的弯曲部11b；该金属板12固定在与该磁性架本体11上的上述弯曲部11b相反一侧的端部。

另外，第1套管6由磁性材料制成，在上述线圈1的中心孔4的一端，即在磁性架3的上述金属板12一侧与该磁性架3相连接。使该第1套管6位于可动铁芯5处于图1所示的最大行程位置时的该可动铁芯5的周围，更具体地说，是从构成磁性架3的一部分的金属板12的内端，向线圈1的中心孔4内延伸，使其在距处于上述最大行程位置的可动铁芯5的端面仅有距离C处终止。

另一方面，上述第2套管7由磁性材料制成，与上述线圈中心孔4的另一端，即与磁性架本体11上的上述弯曲部11b一侧相连接。该第2套管7其端部在轴线方向上与第1套管6设有间隔(距离A+C)，在可动铁芯5处于上述图1的最大行程位置时，与第1套管6对置的一端延伸到接近可动铁芯5的位置，但实际上并不外嵌在可动铁芯5上，延伸到仅离开微小距离A的位置。该位置必须是在向线圈1通电时，在与处于最大行程位置的可动铁芯5之间能作用很大的轴线方向的电磁吸引力的位置，根据情况的不同，上述距离A实际上也有时为0。而且，为了增加可动铁芯5的行程，通常，使第2套管7的长度比第1套管6的长度要大。

上述第1套管6和第2套管7，为了使可动铁芯5能在它们的内部高速移动，必须同心配置。因此，在缠绕上述电磁线圈1的线圈骨架2的内周面上，设置用于设定上述第1套管6和第2套管7之间的间隔(A+C)的凸部15，同时在该凸部15的两侧设置第1套管6和第2套管7嵌入的凹台阶部16、17，通过将上述第1套管6和第2套管7紧紧地嵌合在这些凹台阶部16、17上，使两套管6、7同心结合且使它们的内表面平滑连接。

在上述可动铁芯5上、在其周围，嵌装有用于使在第1套管6和第2套管7内部的可动铁芯5平滑地滑动的一定数量的导向环18。该导向环18最好至少其中2个始终嵌入在线圈的中心孔4中。而且，在上述可动铁芯5的一端，使用于传递所产生的推力的非磁性材料制的推杆20突出来，在其前端盖有帽头21，另外，在可动铁芯5的另一端用挡圈23固定有缓冲件22，该缓冲件22在由于向线圈1通电，可动铁芯5被驱动时，通过使其与形成于第1套管6的外端的支承座24相抵接，来设定可动铁芯5的停止位置。上述推杆20可以通过相对可动铁芯5压入或焊接等手段进行固定，其前端的帽头21，根据使用目的的不同可以用合成树脂、橡胶或金属等制成，可以通过压入、锁止、或者焊接等手段将其盖在推杆20的前端。

具有上述结构的电磁驱动器，若在可动铁芯5处于图1的最大行程位置的状态下给其电磁线圈1通电，则在该线圈1的周围产生磁力线，由于在第1套管6和第2套管7之间设有轴线方向的间隔(A+C)，所以在它们之间，磁力线通过可动铁芯5的内部，此时，由于第2套管7上的、与第1套管6对置的一端延伸到接近可动铁芯5的位置，所以磁力线高密度地通过该部分，因此，在第2套管7和可动铁芯5之间作用有很大的轴线方向的电磁吸引力，所以，可动铁芯5在由于通电而起动时能获得最大的推力。

若可动铁芯5开始移动，在仅仅移动了距离A之后，其一部分嵌入到第2套管7内部，则第2套管7和可动铁芯5之间的磁力线的辐射方向成分增大，在它们之间、一直作用于轴线方向的电磁吸引力的作用方向逐渐地朝向与上述推力正交的辐射方向，由于该力与第2套管7和可动铁芯5重叠的面积成比例增大，所以随着可动铁芯5的移动量的增加上述推力逐渐减少。而且，可动铁芯5在仅仅被驱动行程B之后，由于缓冲件22抵接在第1套管6的支承座24上而停止。该可动铁芯5的运动由与其相连接的推杆20输出。

在图6，对上述实施例的可动铁芯的行程和推力的关系与一般的典型的电磁驱动器进行了比较。一般的电磁驱动器如虚线所示，由于通电而起动时的推力较小，在起动后推力逐渐增大，而上述实施例的电磁驱动器如图中实线所示，以上所述的起动初期的推力为最大，能以很大的起动力驱动对象物体，虽然此后的推力要减小，但能解决前面所述的问题。

作为上述电磁驱动器的理想的实施形式，对图1的结构可以例举出以下数值：行程B≥10mm、A＝0～5mm、C≥2mm、以及[第1套管的长度]＜[第2套管的长度]。但是，这些数值即使有什么意义，也不能成为本发明的限制条件。

图2和图3所示是本发明的电磁驱动器的第2和第3实施例。这些实施例的电磁驱动器，由于除了可动铁芯5A和5B的零件之外，实际上具备与第1实施例场合同样的零件，所以以下仅对其不同部分进行说明，对与第1实施例相同的部分在图中标同一标号，且省略其说明。

图2所示的上述可动铁芯5A，为了调整起动时的推力去除了第2套管7一侧的角部，设置锥状的欠缺部25A，因此，既能在最大行程位置附近获得最大的推力，又能根据欠缺部25A的欠缺程度的不同调整其推力。

另一方面，图3所示的上述可动铁芯5B同样在第2套管7一侧的角部也设置了用于调整推力的欠缺部25B，但该欠缺部25B制成台阶状。因此，能根据其欠缺程度的不同调整推力，而且在与图2的实施例的场合不同的状态下，能调整推力的变化。

尚且，可动铁芯上的上述欠缺部，不仅仅是图2和图3所例举的结构，还可以制成适合于调整推力的各种形状。

图4所示是本发明的电磁驱动器的第4实施例的结构，在第1套管6和第2套管7内，嵌插有由非磁性材料构成的导向管26，由此能同心连接上述第1套管6和第2套管7。在采用该导向管26的情况下，可以预先在第1套管6和第2套管7的外端部形成弯曲部6a、7a，将第1套管6和第2套管7嵌装在线圈1的中心孔4中直至这些弯曲部6a、7a抵接在磁性架3的外端，然后将导向管26插入到两套管6、7内，在该导向管26的两端形成向外侧弯曲的弯曲部26a，由此能简单地将两套管6、7与导向管26一起固定在所需要的位置上。而且，在向线圈的中心孔4内固定导向管26时，也可以预先在其一端形成弯曲部26a。

在采用这样的导向管26的情况下，由于可动铁芯5在单一的导向管26内滑动，所以不必象第1至第3实施例那样，在可动铁芯5上设置导向环18、以便能平滑地滑动，能制成使可动铁芯5直接在导向管26内滑动的适当的结构。而且，导向管26可以采用适合于可动铁芯5滑动的材料。

另外，由于上述第4实施例的其它的零件及其作用，与上述第1实施例的场合没有什么不同之处，因此，在相同或相当的部分标相同的标号且省略其说明。

另外，在上述各实施例的电磁驱动器，如图5所示，第1套管6和第2套管7可以通过将由磁性材料构成的方形板28卷曲成圆筒状而制成。这种场合，卷曲的板28的两端接合部不必连接，即使有间隙29也没关系。

对于上述第4实施例所使用的导向管26，同样也可以通过将由非磁性材料构成的方形板卷曲成圆筒状而制成，在这种场合下，也不必连接卷曲的板的两端接合部，即使有间隙也没关系。

根据以上详细描述的本发明的电磁驱动器，能获得使其在最大行程位置能得到最大推力的、行程大的电磁驱动器，另外能获得在最大行程位置附近不仅能得到最大推力而且在某种程度上能调整其推力的电磁驱动器，而且，可以使上述电磁驱动器结构简单、容易制造。

Claims (8)

1.一种电磁驱动器，它具有：缠绕在具有中心孔的线圈骨架上的电磁线圈；由配置在该线圈周围的磁性材料构成的磁性架；插通在上述线圈骨架的中心孔中、并可沿该中心孔的轴线方向滑动自如的可动铁芯，其特征是：它还具有：

由磁性材料制成为圆筒形的第1套管，该第1套管通过插入上述中心孔的一端而与上述磁性架进行磁路连接，同时在上述可动铁芯的整个行程与该可动铁芯相嵌合；

由磁性材料制成为圆筒形的第2套管，该第2套管通过插入上述中心孔的另一端而与上述磁性架进行磁路连接，同时在上述中心孔的轴线方向上，与上述第1套管间设置有间隔，在上述可动铁芯的后退行程一端，该第2套管的与上述第1套管对置的一端接近该可动铁芯，但不嵌合，而随着该可动铁芯向前移动，逐渐与可动铁芯相嵌合。

2.权利要求1所记载的电磁驱动器，其特征是：为了调整起动时的推力，使上述可动铁芯的第2套管一侧的端部直径比其它部分小。

3.权利要求1所记载的电磁驱动器，其特征是：在上述线圈骨架的中心孔的内周面上设置环状的凸部，通过将上述两套管插入到中心孔内直到碰到该凸部的位置，由该凸部设定两套管之间的间隔。

4.权利要求2所记载的电磁驱动器，其特征是：在上述线圈骨架的中心孔的内周面上设置环状的凸部，通过将上述两套管插入到中心孔内直到碰到该凸部的位置，由该凸部设定两套管之间的间隔。

5.权利要求1所记载的电磁驱动器，其特征是：在上述第1套管和第2套管的内部，嵌插跨越该两套管整个长度的、由非磁性材料制成的导向管。

6.权利要求2所记载的电磁驱动器，其特征是：在上述第1套管和第2套管的内部，嵌插跨越该两套管整个长度的、由非磁性材料制成的导向管。

7.权利要求1所记载的电磁驱动器，其特征是：上述第1套管和第2套管中的至少一个，是通过将由磁性材料构成的板卷成筒状而制成。

8.权利要求1所记载的电磁驱动器，其特征是：上述可动铁芯在其前端具有用于推工件的非磁性材料制的推杆，同时，在后端部具有在前进行程端缓冲性地与上述第1套管的端部相抵接的缓冲件。

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