CN207124166U

CN207124166U - 电磁系统

Info

Publication number: CN207124166U
Application number: CN201720724166.7U
Authority: CN
Inventors: 张晓宁; 邹腾
Original assignee: Tyco Electronics Shenzhen Co Ltd
Current assignee: Tyco Electronics Shenzhen Co Ltd
Priority date: 2017-06-21
Filing date: 2017-06-21
Publication date: 2018-03-20
Anticipated expiration: 2027-06-21

Abstract

本实用新型公开了一种电磁系统，包括：磁轭、线圈、下铁芯、顶板、上铁芯、衔铁和隔磁环。上铁芯可相对于隔磁环沿竖直方向上下滑动，上铁芯的中心轴线与竖直方向平行。在衔铁的底面上形成有多条第一弧形滚槽，在顶板的顶面上形成有与多条第一弧形滚槽分别对应的多条第二弧形滚槽；多条第一弧形滚槽绕上铁芯的中心轴线均匀间隔分布，并且多条第一弧形滚槽的中心轴线与上铁芯的中心轴线重合；在每条第一弧形滚槽中设置有一个滚珠，滚珠可在第一弧形滚槽和对应的第二弧形滚槽中滚动；每条第一弧形滚槽的深度从其第一端向第二端逐渐加深，使得滚珠施加在衔铁上的作用力的方向倾斜于上铁芯的中心轴线，以便驱动衔铁绕中心轴线转动。本实用新型的电磁系统在体积不变的情况下输出的转矩更大，效率更高。

Description

电磁系统

技术领域

本实用新型涉及一种电磁系统。

背景技术

电磁系统是一种重要的激励机构，通常，这种电磁系统主要包括铁芯、衔铁、磁轭和线圈。线圈通电会产生磁通，该磁通会通过由铁芯、衔铁和磁轭构成的磁路，并利用磁路上的气隙产生吸力，从而将电能转变成机械能。

目前，常见电磁系统分为直动式电磁系统和旋转式电磁系统。因直动式电磁系统结构简单、性能可靠，因此，直动式电磁系统在接触器、继电器中应用的比较广泛。但是，在有些情况下，需要使用旋转式电磁系统，因此，旋转式电磁系统能够省去电机、凸轮、曲柄、连杆等不必要的机构。目前，市场上常见的旋转式电磁系统有滚珠转角旋转电磁系统和斜面转角旋转电磁系统。但这两种旋转式电磁系统各有优缺点，滚珠转角电磁系统产生扭矩大但运动不稳定，斜面转角旋转电磁系统的运动相对稳定但产生力矩小。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。

根据本实用新型的一个方面，提供一种电磁系统，包括：磁轭；线圈，安装在所述磁轭中；下铁芯，容纳在所述线圈的下部中，并固定至所述磁轭；顶板，位于所述线圈的上方，并固定在所述磁轭；上铁芯，其下部容纳在所述线圈中，上部穿过所述顶板；衔铁，位于所述顶板的上方，并固定连接至所述上铁芯；隔磁环，设置在所述上铁芯和所述顶板之间。所述上铁芯可相对于所述隔磁环沿竖直方向上下滑动，所述上铁芯的中心轴线与所述竖直方向平行。在所述衔铁的底面上形成有多条第一弧形滚槽，在所述顶板的顶面上形成有与所述多条第一弧形滚槽分别对应的多条第二弧形滚槽；所述多条第一弧形滚槽绕所述上铁芯的中心轴线均匀间隔分布；在每条所述第一弧形滚槽中设置有一个滚珠，所述滚珠可在所述第一弧形滚槽和对应的第二弧形滚槽中滚动；每条所述第一弧形滚槽的深度从其第一端向第二端逐渐加深，使得所述滚珠施加在所述衔铁上的作用力的方向倾斜于所述上铁芯的中心轴线，以便驱动所述衔铁绕所述中心轴线转动。

根据本实用新型的一个实例性的实施例，所述衔铁可在初始位置和终止位置之间移动，当所述衔铁从所述初始位置移动到所述终止位置时，所述衔铁在所述竖直方向上向下移动预定距离，同时所述衔铁围绕所述中心轴线转动预定角度。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述预定角度等于所述第一弧形滚槽和所述第二弧形滚槽的圆心角之和。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，当所述衔铁移动到所述初始位置时，所述滚珠位于所述第一弧形滚槽的第一端中；当所述衔铁移动到所述终止位置时，所述滚珠位于所述第一弧形滚槽的第二端中。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，每条所述第二弧形滚槽的深度从其第一端向第二端逐渐加深；当所述衔铁移动到所述初始位置时，所述滚珠位于所述第二弧形滚槽的第一端中；当所述衔铁移动到所述终止位置时，所述滚珠位于所述第二弧形滚槽的第二端中。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，当所述衔铁移动到所述初始位置时，所述第一弧形滚槽的第一端与所述第二弧形滚槽的第一端相邻，所述第一弧形滚槽的第二端远离所述第二弧形滚槽的第二端；当所述衔铁移动到所述终止位置时，所述第一弧形滚槽的第二端与所述第二弧形滚槽的第二端相邻，所述第一弧形滚槽的第一端远离所述第二弧形滚槽的第一端。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，在所述衔铁和所述顶板之间具有第一气隙，在所述上铁芯和所述下铁芯之间具有第二气隙。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，当所述衔铁从所述初始位置向所述终止位置移动时，所述第一气隙和所述第二气隙逐渐变小；当所述衔铁从所述终止位置向所述初始位置移动时，所述第一气隙和所述第二气隙逐渐变大。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述上铁芯、所述第二气隙、所述下铁芯、所述磁轭、所述顶板、所述第一气隙和所述衔铁构成所述电磁系统的主磁路。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，当向所述线圈通电时，所述线圈产生的磁通会通过所述主磁路，使得所述下铁芯和所述顶板会分别沿所述竖直方向向下吸引所述上铁芯和所述衔铁，从而驱动所述上铁芯和所述衔铁沿所述竖直方向向下移动，同时所述上铁芯和所述衔铁会在所述滚珠的推动下绕所述中心轴线转动。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，当向所述线圈通电时，所述衔铁会从所述初始位置向所述终止位置移动；当所述衔铁移动到所述终止位置时，停止向所述线圈通电，使得所述衔铁在复位弹簧的作用下从所述终止位置移动到所述初始位置。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述滚珠为球形滚珠或圆柱形滚珠。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述线圈包括支撑骨架和缠绕在支撑骨架上的导线。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述上铁芯和所述下铁芯设置在所述线圈的支撑骨架的中空的容纳腔中，所述隔磁环支撑在所述线圈的支撑骨架的上端面上。

在本实用新型的前述各个实例性的实施例中，在衔铁上形成有第一弧形滚槽，在第一弧形滚槽中设置有滚珠，第一弧形滚槽的深度从其第一端向第二端逐渐加深。因此，当衔铁在电磁吸力的作用下沿竖直方向向下移动时，滚珠施加在衔铁上的作用力的方向倾斜于竖直方向，从而会驱动衔铁转动。与现有的电磁系统相比，本实用新型的电磁系统在体积不变的情况下输出的转矩更大，效率更高。

此外，本实用新型的电磁系统的结构简单，制造成本很低。

通过下文中参照附图对本实用新型所作的描述，本实用新型的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本实用新型有全面的理解。

附图说明

图1显示根据本实用新型的一个实例性的实施例的电磁系统的立体示意图；

图2显示图1所示的电磁系统，其中，顶板和衔铁的局部被剖开，以显示弧形滚槽和容纳在弧形滚槽中的滚珠；

图3显示图2所示的电磁系统的滚珠施加在衔铁上的作用力的示意图；

图4显示图1所示的电磁系统的竖直方向的剖视图，其中，衔铁处于初始位置；

图5显示图1所示的电磁系统的竖直方向的剖视图，其中，衔铁处于终止位置。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本实用新型实施方式的说明旨在对本实用新型的总体实用新型构思进行解释，而不应当理解为对本实用新型的一种限制。

另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。

根据本实用新型的一个总体技术构思，提供一种电磁系统，包括：磁轭；线圈，安装在所述磁轭中；下铁芯，容纳在所述线圈的下部中，并固定至所述磁轭；顶板，位于所述线圈的上方，并固定在所述磁轭；上铁芯，其下部容纳在所述线圈中，上部穿过所述顶板；衔铁，位于所述顶板的上方，并固定连接至所述上铁芯；隔磁环，设置在所述上铁芯和所述顶板之间。所述上铁芯可相对于所述隔磁环沿竖直方向上下滑动，所述上铁芯的中心轴线与所述竖直方向平行。在所述衔铁的底面上形成有多条第一弧形滚槽，在所述顶板的顶面上形成有与所述多条第一弧形滚槽分别对应的多条第二弧形滚槽；所述多条第一弧形滚槽绕所述上铁芯的中心轴线均匀间隔分布，并且所述多条第一弧形滚槽的中心轴线与所述上铁芯的中心轴线重合；在每条所述第一弧形滚槽中设置有一个滚珠，所述滚珠可在所述第一弧形滚槽和对应的第二弧形滚槽中滚动；每条所述第一弧形滚槽的深度从其第一端向第二端逐渐加深，使得所述滚珠施加在所述衔铁上的作用力的方向倾斜于所述上铁芯的中心轴线，以便驱动所述衔铁绕所述中心轴线转动。

图1显示根据本实用新型的一个实例性的实施例的电磁系统的立体示意图；图2显示图1所示的电磁系统，其中，顶板400和衔铁500的局部被剖开，以显示弧形滚槽和容纳在弧形滚槽中的滚珠700；图4显示图1所示的电磁系统的竖直方向的剖视图，其中，衔铁处于初始位置。

如图1、图2和图4所示，在图示的实施例中，该电磁系统主要包括：磁轭100、线圈200、下铁芯310、顶板400、上铁芯320、衔铁500和隔磁环600。线圈200安装在磁轭100中。下铁芯310容纳在线圈200的下部中，并固定至磁轭100。顶板400位于线圈200的上方，并固定在磁轭100。上铁芯320的下部容纳在线圈200中，上上铁芯320的部穿过顶板400。衔铁500位于顶板400的上方，并固定连接至上铁芯320。隔磁环600设置在上铁芯320和顶板400之间，使得上铁芯320和顶板400之间电磁隔开。

如图1、图2和图4所示，在图示的实施例中，上铁芯320可相对于隔磁环600沿竖直方向Z上下滑动，上铁芯320的中心轴线R与竖直方向Z平行。

如图2和图4所示，在图示的实施例中，在衔铁500的底面上形成有多条第一弧形滚槽510，在顶板400的顶面上形成有与多条第一弧形滚槽510分别对应的多条第二弧形滚槽410。多条第一弧形滚槽510绕上铁芯320的中心轴线R均匀间隔分布。在每条第一弧形滚槽510中设置有一个滚珠700，滚珠700可在第一弧形滚槽510和对应的第二弧形滚槽410中滚动。

图3显示图2所示的电磁系统的滚珠700施加在衔铁500上的作用力F的示意图；图5显示图1所示的电磁系统的竖直方向Z的剖视图，其中，衔铁500处于终止位置。

如图1至图5所示，在图示的实施例中，每条第一弧形滚槽510的深度从其第一端510a向第二端510b逐渐加深，使得滚珠700施加在衔铁500上的作用力F的方向倾斜于上铁芯320的中心轴线R。因此，如图3清楚地显示，滚珠700施加在衔铁500上的作用力F可以分解成与上铁芯320的中心轴线R平行的第一分力F1和与上铁芯320的中心轴线R垂直的第二分力F2。因此，第二分力F2可驱动衔铁500绕中心轴线R转动。

在本实用新型的一个实例性的实施例中，衔铁500可在初始位置(图4所示的位置)和终止位置(图5所示的位置)之间移动，当衔铁500从图4所示的初始位置移动到图5所示的终止位置时，衔铁500在竖直方向Z上向下移动预定距离，同时衔铁500围绕中心轴线R转动预定角度。

如图1至图5所示，在图示的实施例中，当衔铁500从图4所示的初始位置移动到图5所示的终止位置时，衔铁500围绕中心轴线R转动的角度等于第一弧形滚槽510和第二弧形滚槽410的圆心角之和。也就是说，当衔铁500从图4所示的初始位置移动到图5所示的终止位置时，衔铁500围绕中心轴线R转动的弧长等于第一弧形滚槽510和第二弧形滚槽410在上铁芯320的圆周方向上的弧长之和。

在本实用新型的一个实施例中，当衔铁500移动到图2、图3和图4所示的初始位置时，滚珠700位于第一弧形滚槽510的第一端510a中。当衔铁500移动到图5所示的终止位置时，滚珠700位于第一弧形滚槽510的第二端510a中。

如图2和图3所示，在图示的实施例中，每条第二弧形滚槽410的深度从其第一端410a向第二端410b逐渐加深。如图4所示，当衔铁500移动到初始位置时，滚珠700位于第二弧形滚槽410的第一端410a中。如图5所示，当衔铁500移动到终止位置时，滚珠700位于第二弧形滚槽410的第二端410b中。

如图2和图3所示，在图示的实施例中，当衔铁500移动到初始位置时，第一弧形滚槽510的第一端510a与第二弧形滚槽410的第一端410a相邻，第一弧形滚槽510的第二端510b远离第二弧形滚槽410的第二端410b。

如图2和图3所示，在图示的实施例中，当衔铁500移动到终止位置时，第一弧形滚槽510的第二端510b与第二弧形滚槽410的第二端410b相邻，第一弧形滚槽510的第一端510a远离第二弧形滚槽410的第一端410a。

如图4所示，在图示的实施例中，在衔铁500和顶板400之间具有第一气隙g1，在上铁芯320和下铁芯310之间具有第二气隙g2。

如图2、图4和图5所示，在图示的实施例中，当衔铁500从初始位置向终止位置移动时，第一气隙g1和第二气隙g2逐渐变小。当衔铁500从终止位置向初始位置移动时，第一气隙g1和第二气隙g2逐渐变大。

如图4和图5所示，在图示的实施例中，上铁芯320、第二气隙g2、下铁芯310、磁轭100、顶板400、第一气隙g1和衔铁500构成电磁系统的主磁路。

如图1所示，线圈200有适于与电源的正负电极分别电连接的接线端201、202。当向线圈200通电时，线圈200产生的磁通会通过前述主磁路。由于第一气隙g1和第二气隙g2的存在，下铁芯310和顶板400会分别沿竖直方向Z向下吸引上铁芯320和衔铁500，从而驱动上铁芯320和衔铁500沿竖直方向Z向下移动，同时上铁芯320和衔铁500会在滚珠700的推动下绕中心轴线R转动。

在本实用新型的一个实施例中，当向线圈200通电时，衔铁500会从初始位置向终止位置移动，同时由于摩擦作用，衔铁500带动滚珠700滚动至第一弧形滚槽510和第二弧形滚槽410的第二端510b、410b处。当衔铁500移动到终止位置时，停止向线圈200通电，使得衔铁500可在复位弹簧(未图示)的作用下从终止位置移动到初始位置。

在图示的实施例中，如图4和图5所示，当线圈200断电后，由于第二气隙g2的存在，剩余磁通会迅速减少，衔铁500会在复位弹簧的作用下迅速复归至初始位置，同时由于摩擦作用，衔铁500带动滚珠700滚动至第一弧形滚槽510和第二弧形滚槽410的第一端510a、410a处。

在本实用新型的一个实例性的实施例中，前述滚珠700可以为球形滚珠或圆柱形滚珠。

如图4所示，在图示的实施例中，线圈200包括支撑骨架220和缠绕在支撑骨架220上的导线210。上铁芯320和下铁芯310设置在线圈200的支撑骨架220的中空的容纳腔中，隔磁环600支撑在线圈200的支撑骨架220的上端面上。

在本实用新型的前述各个实例性的实施例中，在衔铁500上形成有第一弧形滚槽510，在第一弧形滚槽510中设置有滚珠700，第一弧形滚槽510的深度从其第一端510a向第二端510b逐渐加深。因此，当衔铁500在电磁吸力的作用下沿竖直方向Z向下移动时，滚珠700施加在衔铁500上的作用力的方向倾斜于竖直方向Z，从而会驱动衔铁500转动。与现有的电磁系统相比，本实用新型的电磁系统在体积不变的情况下输出的转矩更大，效率更高。此外，本实用新型的电磁系统的结构简单，制造成本很低。

本领域的技术人员可以理解，上面所描述的实施例都是示例性的，并且本领域的技术人员可以对其进行改进，各种实施例中所描述的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合。

虽然结合附图对本实用新型进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本实用新型优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本实用新型的一种限制。

虽然本总体实用新型构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体实用新型构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本实用新型的范围以权利要求和它们的等同物限定。

应注意，措词“包括”不排除其它元件或步骤，措词“一”或“一个”不排除多个。另外，权利要求的任何元件标号不应理解为限制本实用新型的范围。

Claims

1.一种电磁系统，包括：

磁轭(100)；

线圈(200)，安装在所述磁轭(100)中；

下铁芯(310)，容纳在所述线圈(200)的下部中，并固定至所述磁轭(100)；

顶板(400)，位于所述线圈(200)的上方，并固定在所述磁轭(100)；

上铁芯(320)，其下部容纳在所述线圈(200)中，上部穿过所述顶板(400)；

衔铁(500)，位于所述顶板(400)的上方，并固定连接至所述上铁芯(320)；和

隔磁环(600)，设置在所述上铁芯(320)和所述顶板(400)之间，

其中，所述上铁芯(320)可相对于所述隔磁环(600)沿竖直方向(Z)上下滑动，所述上铁芯(320)的中心轴线(R)与所述竖直方向(Z)平行，

其特征在于：

在所述衔铁(500)的底面上形成有多条第一弧形滚槽(510)，在所述顶板(400)的顶面上形成有与所述多条第一弧形滚槽(510)分别对应的多条第二弧形滚槽(410)；

所述多条第一弧形滚槽(510)绕所述上铁芯(320)的中心轴线(R)均匀间隔分布；

在每条所述第一弧形滚槽(510)中设置有一个滚珠(700)，所述滚珠(700)可在所述第一弧形滚槽(510)和对应的第二弧形滚槽(410)中滚动；

每条所述第一弧形滚槽(510)的深度从其第一端(510a)向第二端(510b)逐渐加深，使得所述滚珠(700)施加在所述衔铁(500) 上的作用力(F)的方向倾斜于所述上铁芯(320)的中心轴线(R)，以便驱动所述衔铁(500)绕所述中心轴线(R)转动。

2.根据权利要求1所述的电磁系统，其特征在于：

所述衔铁(500)可在初始位置和终止位置之间移动，当所述衔铁(500)从所述初始位置移动到所述终止位置时，所述衔铁(500)在所述竖直方向(Z)上向下移动预定距离，同时所述衔铁(500)围绕所述中心轴线(R)转动预定角度。

3.根据权利要求2所述的电磁系统，其特征在于：

所述预定角度等于所述第一弧形滚槽(510)和所述第二弧形滚槽(410)的圆心角之和。

4.根据权利要求2所述的电磁系统，其特征在于：

当所述衔铁(500)移动到所述初始位置时，所述滚珠(700)位于所述第一弧形滚槽(510)的第一端(510a)中；

当所述衔铁(500)移动到所述终止位置时，所述滚珠(700)位于所述第一弧形滚槽(510)的第二端(510b)中。

5.根据权利要求4所述的电磁系统，其特征在于：

每条所述第二弧形滚槽(410)的深度从其第一端(410a)向第二端(410b)逐渐加深；

当所述衔铁(500)移动到所述初始位置时，所述滚珠(700)位于所述第二弧形滚槽(410)的第一端(410a)中；

当所述衔铁(500)移动到所述终止位置时，所述滚珠(700)位于所述第二弧形滚槽(410)的第二端(410b)中。

6.根据权利要求5所述的电磁系统，其特征在于：

当所述衔铁(500)移动到所述初始位置时，所述第一弧形滚槽(510)的第一端(510a)与所述第二弧形滚槽(410)的第一端(410a)相邻，所述第一弧形滚槽(510)的第二端(510b)远离所述第二弧形滚槽(410)的第二端(410b)；

当所述衔铁(500)移动到所述终止位置时，所述第一弧形滚槽(510)的第二端(510b)与所述第二弧形滚槽(410)的第二端(410b)相邻，所述第一弧形滚槽(510)的第一端(510a)远离所述第二弧形滚槽(410)的第一端(410a)。

7.根据权利要求6所述的电磁系统，其特征在于：

在所述衔铁(500)和所述顶板(400)之间具有第一气隙(g1)，在所述上铁芯(320)和所述下铁芯(310)之间具有第二气隙(g2)。

8.根据权利要求7所述的电磁系统，其特征在于：

当所述衔铁(500)从所述初始位置向所述终止位置移动时，所述第一气隙(g1)和所述第二气隙(g2)逐渐变小；

当所述衔铁(500)从所述终止位置向所述初始位置移动时，所述第一气隙(g1)和所述第二气隙(g2)逐渐变大。

9.根据权利要求8所述的电磁系统，其特征在于：

所述上铁芯(320)、所述第二气隙(g2)、所述下铁芯(310)、所述磁轭(100)、所述顶板(400)、所述第一气隙(g1)和所述衔铁(500)构成所述电磁系统的主磁路。

10.根据权利要求9所述的电磁系统，其特征在于：

当向所述线圈(200)通电时，所述线圈(200)产生的磁通会通过所述主磁路，使得所述下铁芯(310)和所述顶板(400)会分别沿所述竖直方向(Z)向下吸引所述上铁芯(320)和所述衔铁(500)，从而驱动所述上铁芯(320)和所述衔铁(500)沿所述竖直方向(Z)向下移动，同时所述上铁芯(320)和所述衔铁(500)会在所述滚珠(700)的推动下绕所述中心轴线(R)转动。

11.根据权利要求9所述的电磁系统，其特征在于：

当向所述线圈(200)通电时，所述衔铁(500)会从所述初始位置向所述终止位置移动；

当所述衔铁(500)移动到所述终止位置时，停止向所述线圈(200)通电，使得所述衔铁(500)在复位弹簧的作用下从所述终止位置移动到所述初始位置。

12.根据权利要求1所述的电磁系统，其特征在于：所述滚珠(700)为球形滚珠或圆柱形滚珠。

13.根据权利要求1所述的电磁系统，其特征在于：

所述线圈(200)包括支撑骨架(220)和缠绕在支撑骨架(220)上的导线(210)。

14.根据权利要求13所述的电磁系统，其特征在于：

所述上铁芯(320)和所述下铁芯(310)设置在所述线圈(200)的支撑骨架(220)的中空的容纳腔中，所述隔磁环(600)支撑在所述线圈(200)的支撑骨架(220)的上端面上。