CN1688002A - 高保持力柱形牵引电磁铁 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种包括导磁套、导磁环、动铁芯、线圈、底盖的高保持力柱形牵引电磁铁，导磁环分成N个同心连接的铁磁环，每个铁磁环均由铁磁材料制成，相邻的两个铁磁环之间留有环行缝隙，这些缝隙由非铁磁材料填充连接，导磁套和导磁环最外部铁磁环磁接触连接；动铁芯结构是在圆柱形铁芯上增加一个圆形导磁盖，导磁盖由N－1个同心连接的、铁磁材料构成的环状体和一个铁磁材料制成的圆盘构成，相邻的两个导环状体之间或者相邻的环状体和圆盘之间留有环行缝隙，这些缝隙由非铁磁材料填充连接，圆盘和柱形铁芯上磁连接或制成一体。本发明可以成倍提高电磁铁的保持力，从而减小电磁铁的保持电流和电磁铁的体积。

Description

高保持力柱形牵引电磁铁

所属技术领域：

本发明涉及一种牵引电磁铁。

背景技术：

目前很多技术领域里采用柱形牵引电磁铁作为往复运动动力机构，如图1所示，这种电磁铁外部是一个管状铁磁材料构成的导磁套1，导磁套底端由铁磁材料制成的底盖5封住，上端由一个铁磁材料制成的导磁环2封住，导磁套1内部放置管状线圈4，动铁芯3由导磁环2内孔伸入线圈4的内部，通电吸合时动铁芯3的端部和导磁套的底盖5接触，并在接触处产生吸力。这种电磁铁结构简单，制造容易，并且密封性能好；但另一方面，这种电磁铁散热性能较差，因而，要产生较大的保持力，就得持续通入较大的保持电流，这不仅浪费了电能，而且线圈过热，会使工作失效。因此，就需要加大电磁铁的体积。

发明内容

针对上述柱形牵引电磁铁存在的问题，本发明提出一种在相同体积、相同线圈、相同电流条件下能产生较高保持力的柱形牵引电磁铁。降低了电磁铁的电能消耗，同时也解决了电磁铁的过热问题。

如图2所示，本发明基本构成是：它仍然包括导磁套、导磁环、动铁芯、线圈、底盖，其中导磁套为铁磁材料制成的管状体，其下端由铁磁材料制成的底盖封住，上端由导磁环封住，导磁套内部放置线圈，动铁芯的柱形铁芯由导磁环内孔伸入线圈的内部。

本发明解决问题的方法是：电磁铁的导磁环2分成N个同心套合在一起的铁磁环6，每个铁磁环均由铁磁材料制成，相邻的两个铁磁环之间留有环形缝隙，这些缝隙由非铁磁材料填充连接，导磁套1和导磁环2最外部铁磁环磁接触连接；动铁芯3结构是在柱形铁芯上增加一个圆形导磁盖7，导磁盖由N-1个铁磁材料制成的环状体8和一个铁磁材料制成的圆盘9同心套合在一起构成，相邻的两个环状体8之间或者相邻的环状体8和圆盘9之间留有环形缝隙，这些缝隙由非铁磁材料填充连接，圆盘9和柱形铁芯磁连接或制成一体；从外部边缘开始，第一个铁磁环的内径小于第一个环状体的外径，第二个铁磁环的外径大于第一个环状体的内径，第二个铁磁环的内径小于第二个环状体的外径......，最后一个铁磁环的内径可以小于圆盘的外径，也可以不小于圆盘的外径，即电磁铁吸合、导磁盖和导磁环接触时，导磁环上从外部第二个铁磁环起，每一个铁磁环都和导磁盖上两个环状体接触，最后一个铁磁环和导磁盖上最内部一个环状体与圆盘接触，或者仅和导磁盖上最内部一个环状体接触；而导磁盖上除圆盘外，每个环状体都和导磁环上两个铁磁环接触。这样做的目的就是在电磁铁吸和时，让磁力线多次穿过导磁环和导磁盖，相当于加多了分断处，由电磁学理论可知，此时的磁力将极大加强。柱形铁芯本身可以是一个由铁磁材料制成的柱形体，也可以是柱形铁磁材料和柱形永磁体11连接成的柱形体(如图3所示)，永磁体11的N、S极的方向应和柱形铁芯的轴线方向一致。对于后一种情况，当动铁芯吸合时，永久磁铁产生的保持力就可以很大程度提高。当然，这种结构的电磁铁在释放时，必须给线圈施加反向电流。

当最后一个铁磁环的内径小于圆盘的外径时，须在动铁芯3的柱形铁芯和导磁盖7结合部位处留有隔磁带10，隔磁带的构成就是在上述部位的柱形铁芯上挖出一个环形槽，槽中以非铁磁材料填充，隔磁带的宽度大于最后一个铁磁环轴向宽度。这种电磁铁结构增大保持力的原理是当电磁铁吸合后，磁通2N次或者2N-1次穿过和动铁芯运动方向垂直的动、静铁磁材料表面，如果忽略漏磁的影响，原理上可以达到同等条件电磁铁吸力的2N倍或者2N-1倍。这里还需要指出的是，这种结构的电磁铁，对电磁铁的起动过程的吸引力基本不产生影响，这是因为，尽管电磁铁的导磁环的N个同心铁磁环之间存在非磁性缝隙，但这些缝隙的总长度相对于柱形铁芯和导磁套底部之间的距离是一个小量，对磁路产生的影响极弱。

如图4所示，实用中，当上述N＝1时，最后一个铁磁环的内径小于导磁圆盘的外径时，对应于电磁铁的导磁环2由一个铁磁材料制成的铁磁环6构成，动铁芯3结构是在柱形铁芯上增加一个圆形导磁盖7，导磁盖仅由一个铁磁材料制成的圆盘9构成，动铁芯3的柱形铁芯和导磁盖7结合部位处留有隔磁带10，隔磁带的构成就是在上述部位的柱形铁芯上挖出一个环形槽，槽中以非铁磁材料填充，隔磁带的宽度大于最后一个铁磁环轴向宽度。这种结构制造极其简单，但它可以使电磁铁的吸引力提高一倍。

本发明的积极作用是：极大地提高了柱形牵引电磁铁的保持力，从而可以很大程度地降低这种电磁铁的电能消耗、以及温升，有效地减小电磁铁的外形尺寸。这些特点在工程上都具有积极的意义。

附图说明：

图1是已有柱形牵引电磁铁结构示意图。

图2、图3都是本发明的结构示意图。其中图2中动铁芯3的柱形铁芯是由铁磁材料制成的柱形体，而图3中动铁芯3的柱形铁芯是由柱形铁磁材料和柱形永磁体连接成的柱形体，

图4是导磁环2中铁磁环6的个数N为1的结构示意图。

图中1、导磁套，2、导磁环，3、动铁芯，4、线圈，5、底盖，6、铁磁环，7、导磁盖，8、环状体，9、圆盘，10、隔磁带，11、永磁体。

具体实施方式：

以下给出本发明的一个具体实施例。

以图2为例，导磁套1、导磁环2、动铁芯3、底盖5、铁磁环6、导磁盖7、圆盘9均采用10#钢，导磁环2外径取82mm，内径取70mm，分为两个铁磁环6；动铁芯3的柱形铁芯直径取45mm，圆盘9厚度取8mm，直径63mm；电磁铁内腔有效高度取87mm；线圈采用直径0.85mm铜漆包线，导通电流功率为3W时，保持力达到800N。

以图3为例，动铁芯3的柱形铁芯由直径45mm，高度为25mm钢柱和直径45mm，高度为25mm钕铁硼永磁体11连接在一起构成，钕铁硼永磁体位于柱形铁芯下端部，电磁铁闭合时，永磁体下端部距离底盖上表面0.1mm间隙，不让永磁体受到直接撞击，其它条件同上例，永磁保持力可达1000N。采用2000微法电容，充电180V，反向对线圈放电，电磁铁在100N的反力弹簧作用下，能可靠释放。

以图2为例，除导磁环2采用一个铁磁环6，导磁盖采用一个圆盘9，其它条件同第一个实施例，导通电流功率为5W时，保持力达到800N。

Claims (3)

1、一种包括导磁套、导磁环、动铁芯、线圈、底盖、磁环的高保持力柱形牵引电磁铁，其中导磁套为磁性材料制成的管状体，其下端由磁性材料制成的底盖封住，上端由导磁环封住，导磁套内部放置线圈，动铁芯的柱形铁芯由导磁环内孔伸入环状线圈的内部，该发明特征在于：导磁环分成N个同心套合在一起的铁磁环，每个铁磁环均由铁磁材料制成，相邻的两个铁磁环之间留有环形缝隙，这些缝隙由非铁磁材料填充连接，导磁套和导磁环最外部铁磁环磁接触连接；动铁芯结构是在柱形铁芯上增加一个圆形导磁盖，导磁盖由N-1个铁磁材料制成的环状体和一个铁磁材料制成的圆盘同心套合在一起构成，相邻的两个环状体之间或者相邻的环状体和圆盘之间留有环形缝隙，这些缝隙由非铁磁材料填充连接，圆盘和柱形铁芯磁连接或制成一体；从外部边缘开始，第一个铁磁环的内径小于第一个环状体的外径，第二个铁磁环的外径大于第一个环状体的内径，第二个铁磁环的内径小于第二个环状体的外径……，最后一个铁磁环的内径可以小于圆盘的外径，也可以不小于圆盘的外径，即电磁铁吸合、导磁盖和导磁环接触时，导磁环上从外部第二个铁磁环起，每一个铁磁环都和导磁盖上两个环状体接触，最后一个铁磁环和导磁盖上最内部一个环状体与圆盘接触，或者仅和导磁盖上最内部一个环状体接触；而导磁盖上除圆盘外，每个环状体都和导磁环上两个铁磁环接触；柱形铁芯本身可以是一个由铁磁材料制成的柱形体，也可以是柱形铁磁材料和柱形永磁体连接成的柱形体，柱形永磁材料N、S极的方向应和柱形铁芯的轴线方向一致。

2、据权利1所述的高保持力柱形牵引电磁铁，其特征在于：当最后一个铁磁环的内径小于圆盘的外径时，须在动铁芯的圆柱形铁芯和圆形导磁盖结合部位处留有隔磁带，隔磁带的构成就是在上述部位的圆柱形铁芯上挖出一个环形槽，槽中以非铁磁材料填充，隔磁带的宽度大于最后一个铁磁环轴向宽度。

3、根据权利1和权利2所述的高保持力柱形牵引电磁铁，其特征在于：导磁环由一个铁磁材料制成的铁磁环构成，动铁芯结构是在圆柱形铁芯上增加一个圆形导磁盖，导磁盖仅由一个铁磁材料制成的圆盘构成，柱形动铁芯的圆柱形铁芯和圆形导磁盖结合部位处留有隔磁带，隔磁带的构成就是在上述部位的圆柱形铁芯上挖出一个环形槽，槽中以非铁磁材料填充，隔磁带的宽度大于最后一个铁磁环轴向宽度。

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