CN201112030Y - 一种旋转有限角度的电磁铁 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种旋转有限角度的电磁铁，它是由圆桶形的壳体、壳盖、空心圆柱、集中绕制的线圈、径向凸起的静磁极、转轴、动磁极、蜗卷式弹簧机构构成。本实用新型使得所有通电线圈部分都参加了磁路耦合，相同输入功率下励磁的安匝数是现有旋转电磁铁2～3倍，不仅简化了下线工艺，相对常规结构的旋转电磁铁、电机，还大幅地提高了输出力矩。本实用新型能有效降低磁极饱和引起的气隙磁能下降，改善了旋转电磁铁的角度输出特性，而且本实用新型避免了转轴产生轴向颤动，提高了其运行时的可靠性。本实用新型结构工艺简单，成本低廉，无须专门控制电路。

Description

一种旋转有限角度的电磁铁
技术领域
本实用新型涉及一种旋转有限角度的电磁铁，属于有限转角电机或旋转电磁铁技术领域。
背景技术
在许多工业生产的过程中，经常需要使用有限转角旋转的电机或者是有限转角旋转的电磁铁(例如在工业自动分拣的过程中)。目前市场上可以实现有限转角旋转的电机或电磁铁有：常规的旋转电磁铁，利用滚珠的轴向磁路电磁旋转装置、有限转角电动机、磁钢转角电磁铁。在这些电机或电磁铁中，常规旋转电磁铁的线圈是绕在定子外围，这样浪费了壳体内的大量空间，线圈的圈数较少，使得其输出力矩较小；利用滚珠的轴向磁路电磁旋转装置的工作原理是依靠机械将轴向运动转变成径向运动，使得其转轴会有较大的轴向颤动，存在可靠性较差的缺点；有限转角电动机结构工艺复杂、制作成本较高；磁钢转角电磁铁工作时需要用专门的脉冲电流进行控制。
发明内容
本实用新型的目的在于，提供一种具有结构工艺简单，成本低廉，工作时无须专门的控制电路，输出力矩大，无轴向颤动，可靠性高等优点的旋转有限角度的电磁铁，以克服现有技术的不足。
本实用新型是这样构成的：它包括圆桶形的壳体1，在壳体1内部的一端设有一个空心圆柱2，在空心圆柱2上套有一个集中绕制的线圈3，在线圈3一侧并在壳体1内的一端内侧壁上固定有径向凸起的静磁极4，在壳体1的空心圆柱2的空心孔及壳体1的壳盖11孔中装有转轴6，在转轴6上压装有一个动磁极7，并且动磁极7设在静磁极4内，在壳体1的外侧固定有一个蜗卷式弹簧机构8，转轴6与蜗卷式弹簧机构8的卷簧连接。
上述的旋转有限角度的电磁铁中，固定在壳体1内的径向凸起的静磁极4为对称布置的两个磁极，并且静磁极4的内表面为圆弧形状，在两个对称布置的静磁极4之间设有两个对称的凹槽9。
前述的旋转有限角度的电磁铁中，压装在转轴6上的动磁极7为对称布置的两个磁极，在两个对称布置的动磁极7之间设有两个对称的凹形通槽10。
由于采用上述的技术方案，本实用新型在其内部的空心圆柱上套一个集中绕制的线圈，可以使线圈在壳体内是径向绕制并且无端部，这样本实用新型就充分地利用了壳体内部的空间尺寸，使得所有通电线圈部分都参加了磁路耦合，经实验验证，相同输入功率下本实用新型励磁的安匝数是相同体积下现有结构的旋转电磁铁的2～3倍，不仅简化了下线工艺，还大幅地提高了输出力矩。另外，本实用新型的动磁极和静磁极的磁通为并联磁路，相对常规旋转电磁铁能有效降低磁极饱和引起的气隙磁能下降，改善了旋转电磁铁的角度输出特性。此外，本实用新型是将通电线圈内部产生的轴向磁场引导到动磁极和静磁极之间的径向气隙内，使动磁极和转轴旋转运动，而并不是用机械方式将轴向运动改变成径向旋转，避免了转轴产生轴向颤动，提高了本实用新型运行时的可靠性。再就是，本实用新型结构工艺简单，成本低廉，无须专门控制电路。
附图说明
图1是本实用新型的剖视图；
图2是本实用新型的原理示意图；
图3是本实用新型的静磁极的结构示意图；
图4是本实用新型的动磁极的结构示意图；
图5是本实用新型的空心圆柱、线圈、转轴、壳体部分结构示意图；
附图的标记为：1-壳体，2空心圆柱，3线圈，4静磁极，5轴承，6转轴，7动磁极，8蜗卷式弹簧机构，9凹槽，10凹形通槽，11壳盖，H空心圆柱的端面到壳体内部底端的距离，h线圈的高度。
具体实施方式
本实用新型的实施例是：本实用新型的结构如图1所示，它包括一个采用导磁材料制作的圆桶形的壳体1，在壳体1内部的一端采用导磁材料制作一个空心圆柱2作为磁芯，在空心圆柱2上套接一个集中绕制的线圈3，线圈3相对于圆桶形的壳体1的中心轴线是径向绕制的，在线圈3一侧并在壳体1内的一端内侧壁上固定径向凸起的静磁极4(即其凸起方向指向壳体1内部)，在壳体1的空心圆柱2的空心孔及壳体1的壳盖11孔中安装一个转轴6，转轴6是通过轴承5装配到壳体1内，在转轴6上压装一个动磁极7，并且将动磁极7安装在静磁极4内，使动磁极7可在静磁极4的内表面的空间里旋转，并使动磁极7和静磁极4能在轴向位置中心对齐，动磁极7的外表面端部与静磁极4的内表面端部的间隙就是动磁极与静磁极之间的径向气隙，在壳体1的外侧固定一个蜗卷式弹簧机构8，将转轴6与蜗卷式弹簧机构8的卷簧连接，这样制作使线圈3的高度h小于或等于空心圆柱2的端面到壳体1内部底端的距离H(如图5所示)，为了增大静磁极2和动磁极5之间的旋转吸引力，并使动磁极7能旋转较大的工作角度，可将固定在壳体1内的径向凸起的静磁极4制作成对称布置的两个磁极，并且使静磁极4的内表面为圆弧形状，在两个对称布置的静磁极4之间开两个对称的凹槽9(如图3所示)，将压装在转轴6上的动磁极7制作成对称布置的两个磁极，在两个对称布置的动磁极7之间开两个对称的凹形通槽10(如图4所示)。
在给线圈3通电之前，使转轴6在蜗卷式弹簧机构8的拉力作用下停留在动磁极7与静磁极4相互错位的初始位置，(即动磁极7的端部与静磁极4的表面完全分离或部分对齐)；这样即可在给线圈3通电时，使该线圈3所产生的闭合磁力线在通过静磁极4和动磁极7时，将通电线圈3内部产生的轴向磁场引导到静磁极4和动磁极7之间的径向气隙内，即此时动磁极7和静磁极4呈相异的极性，并根据异极相吸的原理在静磁极4和动磁极7之间产生吸引力，在动磁极7与静磁极4之间有错位时，静磁极4与动磁极7之间的吸引力在动磁极7旋转的圆周切线方向会产生切向分力，该切向分力对转轴6产生力矩，使转轴6旋转并带动蜗卷式弹簧机构8的卷簧扭转，当转轴6转到所需工作角度的极限位置(即动磁极7的端部与静磁极4的表面完全对齐)时依靠机械限位(即依靠蜗卷式弹簧机构8的卷簧的拉力与静磁极4和动磁极7之间的吸引力对转轴6的作用力相平衡)，使动磁极7保持在该工作角度，此时切向分力对转轴6产生的力矩为零；当线圈3断电后，磁场能量消失，转轴6在蜗卷式弹簧机构8的拉力作用下回转到初始位置。

Claims (3)

1. 一种旋转有限角度的电磁铁，它包括圆桶形的壳体(1)，其特征在于：在壳体(1)内部的一端设有一个空心圆柱(2)，在空心圆柱(2)上套有一个集中绕制的线圈(3)，在线圈(3)一侧并在壳体(1)内的一端内侧壁上固定有径向凸起的静磁极(4)，在壳体(1)的空心圆柱(2)的空心孔及壳体(1)的壳盖(11)孔中装有转轴(6)，在转轴(6)上压装有一个动磁极(7)，并且动磁极(7)设在静磁极(4)内，在壳体(1)的外侧固定有一个蜗卷式弹簧机构(8)，转轴(6)与蜗卷式弹簧机构(8)的卷簧连接。
2. 根据权利要求1所述的旋转有限角度的电磁铁，其特征在于：固定在壳体(1)内的径向凸起的静磁极(4)为对称布置的两个磁极，并且静磁极(4)的内表面为圆弧形状，在两个对称布置的静磁极(4)之间设有两个对称的凹槽(9)。
3. 根据权利要求1所述的旋转有限角度的电磁铁，其特征在于：压装在转轴(6)上的动磁极(7)为对称布置的两个磁极，在两个对称布置的动磁极(7)之间设有两个对称的凹形通槽(10)。
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