CN214226664U - 一种可调延时切换保持的电子控制型传感电磁铁 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可调延时切换保持的电子控制型传感电磁铁，实现电磁铁在强磁场作用下稳定吸合后，再延时控制强、弱磁场切换的功能，包括铁芯总成、隔磁盖板、端盖、线圈总成、外壳、复位弹簧、后端盖、接近传感器、出线座、电路板总成、插座、拉环，所述外壳内设置有线圈总成，一端与端盖连接，另一端与后端盖连接，后端盖与出线座连接，该出线座上安装有电路板总成和插座，该后端盖上设置有接近传感器，铁芯总成一端套上复位弹簧后从端盖装入，穿过后端盖、出线座后与拉环连接，另一端用隔磁盖板封挡，电路板总成分别通过导线与接近传感器、线圈总成连接，本实用新型可大幅降低电磁铁通电吸合保持时的能耗，可靠性和功率密度大幅提升。

Description

一种可调延时切换保持的电子控制型传感电磁铁

技术领域

一种可调延时切换保持的电子控制型传感电磁铁，以无接触式的开关探测电磁铁铁芯的吸合到位信号，以较为简单的电子控制电路，实现电磁铁在强磁场作用下稳定吸合后，再延时控制强、弱磁场切换的功能，本实用新型涉及电子控制和电磁元件技术领域。

背景技术

电磁铁是一种应用广泛的电动执行元件，原理是线圈通电后产生磁场，铁芯在磁场力作用下吸合到位,铁芯运动的距离即为电磁铁的行程，电磁铁在运动执行过程中，通常需要输出特定位置信号和吸合到位信号。为了增大初始吸合力并降低吸合后的能量消耗，通常采用两种线圈(起动线圈和保持线圈)的设计方案。传统电磁铁切换两种线圈通电的常用方案是在电磁铁内部设计随电磁铁铁芯动作的机构在吸合位置按压机械式开关用于起动、保持线圈切换。存在的问题是：由于开关通过电流大，易造成开关过流烧蚀；机构按压开关方式无法做到在电磁铁铁芯完全吸合稳定后再接通开关，调整开关接通位置也比较困难，因此不可避免的存在提前切换到保持线圈的情况，易造成电磁场从强磁场转换为弱磁场的过程中，电磁力无法克服电磁铁自身或外部机构的弹簧复位反力，产生往复吸合、释放的不正常现象，严重时造成开关和线圈烧毁。如果采用增强保持线圈电磁场的方式，也可缓解反复吸合的现象，但势必增加保持线圈的电流或线圈匝数，造成电磁铁体积、重量增大，电磁铁吸合保持时的能耗和发热量增加，影响长时间工作的性能和使用寿命。另一方面，采用机械开关存在机械冲击和振动现象，会对开关转换和使用寿命造成影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种可调延时切换保持的电子控制型传感电磁铁，采用无接触式接近传感器检测电磁铁铁芯吸合到位信号，内部集成稳压电路、可调延时电路和场效应管电路等，可承受数十安培启动电流冲击，并通过调节延时时间，在电磁铁铁芯稳定吸合后，再进行强磁场和弱磁场切换，从根本上避免提前切换保持的情况，本实用新型结构紧凑，可大幅降低电磁铁通电吸合保持时的能耗，可靠性和功率密度大幅提升。

本实用新型采用的技术方案如下：一种可调延时切换保持的电子控制型传感电磁铁，包括铁芯总成、隔磁盖板、端盖、线圈总成、外壳、复位弹簧、后端盖、接近传感器、出线座、电路板总成、插座、拉环，所述外壳内设置有线圈总成，一端与端盖连接，另一端与后端盖连接，所述后端盖与出线座连接，该出线座上安装有电路板总成和插座，该后端盖上设置有接近传感器，所述铁芯总成一端套上复位弹簧后从端盖装入，穿过后端盖、出线座后与拉环连接，另一端用隔磁盖板封挡，所述电路板总成分别通过导线与接近传感器、线圈总成连接。

本实用新型的工作原理为：本实用新型外部系统控制先从插座Ⅰ脚和Ⅲ脚给电磁铁电路板供电，电源输入经稳压后给接近传感器、时基芯片、继电器等供电，由于电磁铁未动作，接近传感器未感应到铁芯吸合到位，继电器K1未接通，故输出低电平，三级管Q1导通，时基芯片输出高电平，三极管Q2导通，继电器K2接通，场效应管Q3导通，此时保持线圈被场效应管短路；当外部系统控制从插座Ⅱ脚输入控制电后，电流流过启动线圈和场效应管，从而实现单启动线圈工作，以较强的电磁场吸引铁芯运动，并产生较大的吸合力，当接近传感器感应到铁芯吸合后，继电器K1接通，输出悬空，三极管Q1由上拉电阻 R1拉至高电平，此时Q1截止，电源通过电阻R2、R3给充电电容C3充电，充电时间即为延时时间，以此来保证电磁铁铁芯稳定吸合，当充电电容C3电压超过2/3VCC时，时基芯片U1输出由高电平变为低电平，此时三极管Q3截止，继电器K2断开，场效应管Q3关断，外部控制电流过启动线圈和保持线圈，从而实现以最小磁场保证电磁铁铁芯稳定在吸合位置。

安装步骤是：所述后端盖用螺钉安装在外壳上，所述线圈总成装入外壳中，再用螺钉将端盖安装在外壳的另一端，并压紧线圈总成；所述铁芯总成套上复位弹簧后从端盖装入，并用隔磁盖板封挡；所述接近传感器拧入后盖的安装孔内，用螺母锁定；所述电路板总成通过螺柱安装在出线座中，所述出线座用螺钉安装在后盖上，所述插座安装在出线座上，所述拉环安装在铁芯总成的拉杆上。

所述铁芯总成包括顶杆、铁芯和拉杆，所述铁芯一端设置有顶杆，另一端设置有拉杆，所述铁芯分别与顶杆、拉杆采用冲铆钢销的方式铆接紧固。

所述拉杆的末端开有通孔，所述拉环安装在通孔上，拉环用于手动吸合铁芯总成。

所述线圈总成包括启动线圈和保持线圈，通过启动线圈头、启动线圈尾和保持线圈头的并线、保持线圈尾引出三根导线通过矩形连接器与电路板总成连接，该电路板总成与插座连接。

所述电路板总成上设置有矩形连接器，该矩形连接器通过导线与接近传感器连接。

所述端盖为锥形结构，在起到为所述铁芯总成滑摩导向作用的同时，也在吸合过程中保证磁路的连续性和强度，有利于在减小铁芯长度的情况下保证吸合力。

所述出线座上还设置有吸合到位指示灯，用于观察对外指示电磁铁已吸合到位的情况。所述电路板总成包括电源防反接及稳压电路、接近传感器电路、可调延时控制电路和场效应管驱动电路，所述电源防反接及降压电路包括防反接二极管D1、稳压芯片VR1和输入、输出滤波电容C1、C2，由所述插座Ⅰ脚输入；所述接近传感器电路包括接近传感器接口和继电器K1，当接近传感器感应铁芯总成到位后，继电器K1控制所述可调延时控制电路启动和停止；所述可调延时控制电路包括上拉电阻R1、三极管Q1、限流电阻R2、可调电阻 R3、充电电容C3和时基芯片U1，当三极管Q1基极电压由低电平变高电平后，时基芯片 U1输出延时一段时间后由高电平变为低电平，延时时间通过可调电阻R3调整；所述场效应管驱动电路包括三极管Q2、继电器K2、电阻R5、电阻R6和场效应管Q3，当三极管 Q2基极电平为高电平时，继电器K2接通并控制场效应管Q3导通，当三极管Q2基极电平为低电平时，继电器K2断开并控制场效应管Q3关断；所述启动线圈头接所述插座Ⅱ脚，所述启动线圈尾和保持线圈头的并线接场效应管Q3的D极，所述保持线圈尾接场效应管 Q3的S极并接插座Ⅲ脚，当场效应管Q3导通时，保持线圈被短路，外部控制电只流过电磁铁启动电阻；场效应管Q3关断时，外部控制电流过电磁铁启动电阻和保持电阻，从而实现电磁铁单启动线圈启动和双线圈保持。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型采用无接触式接近传感器反馈电磁铁铁芯吸合到位信号，简化了采用机械式开关的机械触动机构，结构更紧凑，可靠性更高；

(2)本实用新型采用可调延时切换保持的电子控制电路，可承受数十安培启动电流冲击，并通过调节延时时间，在铁芯稳定吸合后，再进行强、弱磁场的切换，从根本上避免提前切换保持的情况，有效降低能耗，保证长时间工作的可靠性；

(3)本实用新型采用电磁铁本体和电子电路控制单元一体化集成设计，可最大程度上减小产品体积和重量，便于系统总体的设计和布局，其整体结构紧凑；

(4)本实用新型的电磁铁端盖设计为锥形结构，在起到为所述铁芯总成滑摩导向作用的同时，也在吸合过程中保证磁路的连续性和强度，有利于在减小铁芯长度的情况下保证吸合力。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本实用新型剖视结构示意图；

图2是本实用新型三维结构示意图；

图3是本实用新型电路原理图；

图中标记为：1-铁芯总成，2-隔磁盖板，3-端盖，4-线圈总成，5-外壳，6-复位弹簧，7-后端盖，8-接近传感器，9-出线座，10-电路板总成，11-插座，12-拉环，13-电源防反接及稳压电路，14-接近传感器电路，15-可调延时控制电路，16-场效应管驱动电路，17-顶杆，18-铁芯，19-拉杆，20-矩形连接器，21-吸合到位指示灯，41-启动线圈，42-保持线圈。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1-3所示，一种可调延时切换保持的电子控制型传感电磁铁，包括铁芯总成1、隔磁盖板2、端盖3、线圈总成4、外壳5、复位弹簧6、后端盖7、接近传感器8、出线座9、电路板总成10、插座11、拉环12，所述外壳5内设置有线圈总成4，一端与端盖3连接，另一端与后端盖7连接，所述后端盖7与出线座9连接，该出线座9上安装有电路板总成10和插座11，该后端盖7上设置有接近传感器8，所述铁芯总成1一端套上复位弹簧6后从端盖3装入，穿过后端盖7、出线座9后与拉环12连接，另一端用隔磁盖板2封挡，所述电路板总成10分别通过导线与接近传感器8、线圈总成4连接。

本实用新型的工作原理为：本实用新型外部系统控制先从插座11Ⅰ脚和Ⅲ脚给电磁铁电路板供电，电源输入经稳压后给接近传感器8、时基芯片、继电器等供电，由于电磁铁未动作，接近传感器8未感应到铁芯18吸合到位，继电器K1未接通，故输出低电平，三级管Q1导通，时基芯片输出高电平，三极管Q2导通，继电器K2接通，场效应管Q3导通，此时保持线圈42被场效应管短路；当外部系统控制从插座11Ⅱ脚输入控制电后，电流流过启动线圈41和场效应管，从而实现单启动线圈41工作，以较强的电磁场吸引铁芯18运动，并产生较大的吸合力，当接近传感器8感应到铁芯18吸合后，继电器K1接通，输出悬空，三极管Q1由上拉电阻R1拉至高电平，此时Q1截止，电源通过电阻R2、R3给充电电容 C3充电，充电时间即为延时时间，以此来保证电磁铁铁芯18稳定吸合，当充电电容C3电压超过2/3VCC时，时基芯片U1输出由高电平变为低电平，此时三极管Q3截止，继电器 K2断开，场效应管Q3关断，外部控制电流过启动线圈41和保持线圈42，从而实现以最小磁场保证电磁铁铁芯18稳定在吸合位置。

安装步骤是：所述后端盖7用螺钉安装在外壳5上，所述线圈总成4装入外壳5中，再用螺钉将端盖3安装在外壳5的另一端，并压紧线圈总成4；所述铁芯总成1一端套上复位弹簧6后从端盖3装入，另一端用隔磁盖板2封挡；所述接近传感器8拧入后盖的安装孔内，用螺母锁定；所述电路板总成10通过螺柱安装在出线座9中，所述出线座9用螺钉安装在后盖上，所述插座11安装在出线座9上，所述拉环12安装在铁芯总成1的拉杆19 上。

实施例2

在实施例1的基础上，所述铁芯总成1包括顶杆17、铁芯18和拉杆19，所述铁芯18一端设置有顶杆17，另一端设置有拉杆19，所述铁芯18分别与顶杆17、拉杆19采用冲铆钢销的方式铆接紧固。

实施例3

在实施例2的基础上，所述拉杆19的末端开有通孔，所述拉环12安装在通孔上，拉环12用于手动吸合铁芯总成1。

实施例4

在实施例1的基础上，所述线圈总成4包括启动线圈41和保持线圈42，通过启动线圈 41头、启动线圈41尾和保持线圈42头的并线、保持线圈42尾引出三根导线通过矩形连接器20与电路板总成10连接，该电路板总成10与插座11连接。

实施例5

在实施例1的基础上，所述电路板总成10上设置有矩形连接器20，该矩形连接器20通过导线与接近传感器8连接。

实施例6

在实施例1的基础上，所述端盖3为锥形结构，在起到为所述铁芯总成1滑摩导向作用的同时，也在吸合过程中保证磁路的连续性和强度，有利于在减小铁芯18长度的情况下保证吸合力。

实施例7

在实施例1的基础上，所述出线座9上还设置有吸合到位指示灯21，用于观察对外指示电磁铁已吸合到位的情况。

实施例8

在实施例4的基础上，所述电路板总成10包括电源防反接及稳压电路13、接近传感器 8电路、可调延时控制电路15和场效应管驱动电路16，所述电源防反接及稳压电路13包括防反接二极管D1、稳压芯片VR1和输入、输出滤波电容C1、C2，由所述插座11Ⅰ脚输入；所述接近传感器8电路包括接近传感器8接口和继电器K1，当接近传感器8感应铁芯总成1到位后，继电器K1控制所述可调延时控制电路15启动和停止；所述可调延时控制电路15包括上拉电阻R1、三极管Q1、限流电阻R2、可调电阻R3、充电电容C3和时基芯片U1，当三极管Q1基极电压由低电平变高电平后，时基芯片U1输出延时一段时间后由高电平变为低电平，延时时间通过可调电阻R3调整；所述场效应管驱动电路16包括三极管Q2、继电器K2、电阻R5、电阻R6和场效应管Q3，当三极管Q2基极电平为高电平时，继电器K2接通并控制场效应管Q3导通，当三极管Q2基极电平为低电平时，继电器 K2断开并控制场效应管Q3关断；所述启动线圈41头接所述插座11Ⅱ脚，所述启动线圈 41尾和保持线圈42头的并线接场效应管Q3的D极，所述保持线圈42尾接场效应管Q3 的S极并接插座11Ⅲ脚，当场效应管Q3导通时，保持线圈42被短路，外部控制电只流过电磁铁启动电阻；场效应管Q3关断时，外部控制电流过电磁铁启动电阻和保持电阻，从而实现电磁铁单启动线圈41启动和双线圈保持。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种可调延时切换保持的电子控制型传感电磁铁，包括铁芯总成(1)、隔磁盖板(2)、端盖(3)、线圈总成(4)、外壳(5)、复位弹簧(6)、后端盖(7)、接近传感器(8)、出线座(9)、电路板总成(10)、插座(11)、拉环(12)，其特征在于，所述外壳(5)内设置有线圈总成(4)，一端与端盖(3)连接，另一端与后端盖(7)连接，所述后端盖(7)与出线座(9)连接，该出线座(9)上安装有电路板总成(10)和插座(11)，该后端盖(7)上设置有接近传感器(8)，所述铁芯总成(1)一端套上复位弹簧(6)后从端盖(3)装入，穿过后端盖(7)、出线座(9)后与拉环(12)连接，另一端用隔磁盖板(2)封挡，所述电路板总成(10)分别通过导线与接近传感器(8)、线圈总成(4)连接。

2.根据权利要求1所述的一种可调延时切换保持的电子控制型传感电磁铁，其特征在于，所述铁芯总成(1)包括顶杆(17)、铁芯(18)和拉杆(19)，所述铁芯(18)一端设置有顶杆(17)，另一端设置有拉杆(19)，所述铁芯(18)分别与顶杆(17)、拉杆(19)采用冲铆钢销的方式铆接紧固。

3.根据权利要求2所述的一种可调延时切换保持的电子控制型传感电磁铁，其特征在于，所述拉杆(19)的末端开有通孔，所述拉环(12)安装在通孔上。

4.根据权利要求1所述的一种可调延时切换保持的电子控制型传感电磁铁，其特征在于，所述线圈总成(4)包括启动线圈(41)和保持线圈(42)，通过启动线圈(41)头、启动线圈(41)尾和保持线圈(42)头的并线、保持线圈(42)尾引出三根导线通过矩形连接器(20)与电路板总成(10)连接，该电路板总成(10)与插座(11)连接。

5.根据权利要求1所述的一种可调延时切换保持的电子控制型传感电磁铁，其特征在于，所述电路板总成(10)上设置有矩形连接器(20)，该矩形连接器(20)通过导线与接近传感器(8)连接。

6.根据权利要求1所述的一种可调延时切换保持的电子控制型传感电磁铁，其特征在于，所述端盖(3)为锥形结构。

7.根据权利要求1所述的一种可调延时切换保持的电子控制型传感电磁铁，其特征在于，所述出线座(9)上还设置有吸合到位指示灯(21)。

8.根据权利要求4所述的一种可调延时切换保持的电子控制型传感电磁铁，其特征在于，所述电路板总成(10)包括电源防反接及稳压电路(13)、接近传感器电路(14)、可调延时控制电路(15)和场效应管驱动电路(16)，所述电源防反接及稳压电路(13)包括防反接二极管D1、稳压芯片VR1和输入、输出滤波电容C1、C2，由所述插座(11)Ⅰ脚输入；所述接近传感器电路(14)包括接近传感器(8)接口和继电器K1，当接近传感器(8)感应铁芯总成(1)到位后，继电器K1控制所述可调延时控制电路(15)启动和停止；所述可调延时控制电路(15)包括上拉电阻R1、三极管Q1、限流电阻R2、可调电阻R3、充电电容C3和时基芯片U1，当三极管Q1基极电压由低电平变高电平后，时基芯片U1输出延时一段时间后由高电平变为低电平，延时时间通过可调电阻R3调整；所述场效应管驱动电路(16)包括三极管Q2、继电器K2、电阻R5、电阻R6和场效应管Q3，当三极管Q2基极电平为高电平时，继电器K2接通并控制场效应管Q3导通，当三极管Q2基极电平为低电平时，继电器K2断开并控制场效应管Q3关断；所述启动线圈(41)头接所述插座(11)Ⅱ脚，所述启动线圈(41)尾和保持线圈(42)头的并线接场效应管Q3的D极，所述保持线圈(42)尾接场效应管Q3的S极并接插座(11)Ⅲ脚，当场效应管Q3导通时，保持线圈(42)被短路，外部控制电只流过电磁铁启动电阻；场效应管Q3关断时，外部控制电流过电磁铁启动电阻和保持电阻，从而实现电磁铁单启动线圈(41)启动和双线圈保持。

Images