CN2406320Y - 可变换磁路双固定位置的磁铁装置 - Google Patents

Abstract

一种可变换磁路双固定位置的磁铁装置,包括外壳体,其内周缘环设有一线圈,内部预留有空间供一铁心在其轴向上作不同位置的位移,其两内侧分别设有第一、二永久磁铁,该两永久磁铁的同一磁极方向是呈相向对称配设,并同轴位于线圈两侧;设有驱动电路,其电源输出线与线圈连接,利用瞬间的正或负脉冲电压,供该线圈完成激磁改变磁力方向以对铁心产生作用力使其位移,并迫使第一或第二永久磁铁变换磁路,使铁心常态保持于预定位置。

Description

可变换磁路双固定位置的磁铁装置

本实用新型涉及一种电磁铁，尤其涉及一种可变换磁路双固定位置的磁铁装置。

众所周知，天然磁石可以吸引无磁化的铁屑，而吸引最多铁屑之处称作磁极(Pole)；对磁力现象进行最早科学化的研究是在1891年，丹麦科学字汉斯。克利斯汀。奥斯特(Hans Christian Oersted))，首先注意到磁针接近通电的导线时会发生偏转现象。

之后经不断研究得知，磁场中具有磁力线存在，如图11所示，磁力线是由磁铁(M)的N极(北极)经空气再回到S极(南极)。另如图12所示，磁场的产生是因为导线(C)绕成螺线管通以电流(I)时，则磁力线是由螺线管某一端经空气至另一端，而在螺线管内部形成一封闭的路径。由此可见，磁力线是由N极至S极呈封闭状，而电力线则由正电荷至负电荷。此外，十九世纪初叶，法国物理学家安培发现磁铁所产生的磁场与螺线管产生的磁场的原因相同，亦即安培认为磁铁产生磁场效应是由于内部或表面的电流所致。

迄今，磁场效应已被广泛运用于电磁阀(VALVES)、螺线管(SOLENOIDS)、继电器(RELAY)等产品上。如图13所示，为习用一种电磁阀的结构示意图，其是利用线圈(IC)激磁时所产生的磁力，来吸引铁心(1F)，进而达到开启阀门(1V)的目的。此种类型的电磁阀，其铁心(1F)上需设有一弹簧(1S)的提供反向保持力，而欲使电磁阀保持开启状态，则必须持续的使线圈(1C)激磁，如图14所示，借由线圈磁力将铁心(1F)向右吸，使铁心(1F)前端的胶垫(1P)脱离阀路。但，弹簧(1S)向外的弹力会抵销线圈(1C)的磁力，因此，其电源的消耗显然需增大。再者，长时间通激磁以吸住铁心(1F)，不仅浪费电能，且会使电磁阀过热发烫，易造成短路或烧毁，具有危险性，会降低使用寿命。相关技术见诸于台湾公告第319343号、第290615号、第115728号、第268552号、第304570号、第155433号、第222448号、第182896号、第212501号及第241854号等专利。

而上述专利中各有其优点，但其共同缺点是都使用弹簧作为反向保持力，此是其未尽完善之处。

本实用新型的主要目的在于，提供一种可变换磁路双固定位置的磁铁装置，其常态双向定位皆是利用永久磁铁的磁力产生相等保持力，而完全摒除习用技术保持型磁铁装置需要使用弹簧来提供反向保持力的缺点。

本实用新型的另一目的在于，提供一种可变换磁路双固定位置的磁铁装置，其仅需瞬间的脉冲电压(0.01秒)即可完成激磁改变铁心位置，而勿需长时间通电流，故具有防止发烫、过热或烧毁的功效，且可避免危险性及提高使用寿命。

本实用新型的又一目的在于，提供一种可变换磁路双固定位置的磁铁装置，使前述磁铁装置激磁的驱动电路，其开启电源时是输出一正脉冲电压，并将电能储存于电容器上，当关闭电源后产生一放电电流而输出一负脉冲电压，利用此一瞬间正、负脉冲电压，可使前述磁铁装置的线圈完成激磁并改变磁力方向，使铁心移动并常态保持在预定的开启或关闭状态，以达到节省电能的功效。

本实用新型的另一目的在于，提供一种可变换磁路双固定位置的磁铁装置，其结构简单成本低，方便运用于螺线管、电磁阀及继电器等各类产品上。

本实用新型的目的是由以下技术方案实现的。

一种可变换磁路双固定位置的磁铁装置，包括有外壳体，其内周缘环设有一线圈；该外壳体内部预留有空间供一铁心在其轴向上作不同位置的位移；其特征在于，所述外壳体为导磁性良好的金属构成，其至少一端部轴向设有一通孔；又，外壳体两内侧分别设有第一、二永久磁铁，该两永久磁铁的同一磁极方向是呈相向对称配设，并同轴位于线圈两侧；设有驱动电路，可独立装设或装设在外壳体的侧边，其电源输出线与所述线圈连接，其开启电源时是输出一正脉冲电压，并将电能储存在电容器上，当关闭电源后产生一放电电流而输出一负脉冲电压，利用此一瞬间的正或负脉冲电压，供该线圈完成激磁改变磁力方向以对铁心产生作用力使其位移，并迫使第一或第二永久磁铁变换磁路，使所述铁心常态保持于预定位置。

本实用新型的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。

前述的可变换磁路双固定位置的磁铁装置，该永久磁铁内侧对称的相同磁极设有导磁环。

前述的可变换磁路双固定位置的磁铁装置，该外壳体内部供铁心位移的同轴设有一非导磁性材质构成的套管。

为能进一步了解本实用新型的技术内容、特点及功效，兹例举以下较佳实施例，并配合附图详细说明如下：

图1是本实用新型一可行实施例的构造剖视图。

图2是本实用新型另一可行实施例的构造剖视图，显示铁心向右移动位置。

图3是正脉冲电压激磁开启时使铁心右移的磁力线示意图。

图4是铁心右移激磁关闭后的磁力线示意图。

图5是负脉冲电压激磁开启时使铁心左移的磁力线示意图。

图6是铁心左移激磁关闭后的磁力线示意图。

图7是本实用新型电源的驱动电路示意图。

图8是本实用新型电源的驱动电路详细电路图。

图9是本实用新型运用于螺线管的实施状态图。

图10是本实用新型运用于电磁阀的实施状态图。

图11是一般永久磁铁的磁力线示意图。

图12是一般螺线管的磁力线示意图。

图13是习用一种电磁阀的构造示意图，显示激磁关闭的状态。

图14是习用一种电磁阀的构造示意图，显示激磁开启的状态。

请参阅图1所示，本实用新型的一可行实施例包括有：

又，前述的第一、二永久磁铁(4A)、(4B)内侧相对称的相同磁极上可设有导磁环(5)，以增强磁力效应。

本实用新型另一可行实施例如图1所示，其是在外壳体(1)内部供铁心(3)位移的同轴设有一非导磁性材质(例如铜等材质)所构成的套管(12)，该套管(12)可使铁心(3)的轴向位移更平顺，并使用途更广，但不影响线圈(2)及永久磁铁的磁力作用。

请再参阅图3所示，其显示当驱动电路(6)供给一(正)脉冲电压激磁开启的磁力线状态图，亦即当一个适当电压加于线圈(2)，产生大于第一永久磁铁(4A)及第二永久磁铁(4B)的磁力时，使第一永久磁铁(4A)及第二永久磁铁(4B)的磁力路径(虚线所示)转向跟随线圈(2)的磁力方向(实线所示)，迫使铁心(3)受到线圈磁力及二端永久磁铁的磁力作用而向右移。

至此，如图4所示，铁心(3)只需靠第一永久磁铁(4A)及第二永久磁铁(4B)皆由N极→经过导磁环(5)→铁心(3)→外壳体(1)，再回到S极的封闭磁路，就可以保持固定在这个位置；此时的线圈(2)不用再激磁，即可使铁心(3)靠右保持吸住在此位置。

接着，请参阅图5所示，其是显示当驱动电路(6)供给一(负)脉冲电压激磁开启的磁力线状态图，亦即当供给线圈(2)一个负脉冲电压，产生大于第一永久磁铁(4A)及第二永久磁铁(4B)的磁力时，使第一永久磁铁(4A)及第二永久磁铁(4B)的磁力路径(虚线所示)转向跟随线圈(2)的磁力方向(实线所示)，迫使铁心(3)受到线圈磁力及二端永久磁铁的磁力而向左移。

至此，如图6所示，该铁心(3)只需靠第一永久磁铁(4A)及第二永久磁铁(4B)皆由N极→经过导磁环(5)→铁心(3)→外壳体(1)，再回到S的封闭磁路，就可保持在这个位置。此时的线圈(2)不用再激磁，即可使铁心(3)靠左保持吸住在此位置。

由上述实施例可知，本实用新型的最大特色是利用线圈(2)产生的磁力改变铁心(3)的位置，而磁力线具有走最短路径的特性，因此，同时也改变第一及第二永久磁铁的磁路，若不再加反向线圈磁力，则铁心(3)会因第一或第二永久磁铁的磁力而保持在那位置上。所以，如以相同磁力的永久磁铁制成磁铁装置，本实用新型可获得最大的保持力，因此，本实用新型不像习用保持型磁铁装置需要使用弹簧来提供反向保持力(弹簧反向保持力有多大即表示正向磁力产生保持力会被扣减多大)；本实用新型双向都利用永久磁铁的磁力来产生保持力，这是因为本实用新型的空间配设形态能变换磁路的缘故。

再者，本实用新型改变位置时，只需加入脉冲电压(0.01秒)即可改变铁心(3)位置，不需连续通电流，不仅可节省电能，且不会出现发烫过热或短路烧毁的情况，可避免危险性及提高使用寿命。

本实用新型激磁开启的驱动电路(6)，可如图1所示，将其装设在外壳体(1)侧边的适当处，或是依需求独立装设，再将其电源输出线(60)与线圈(2)接通。请参阅图7、8所示，其是本实用新型的驱动电路示意图及详细电路图，当插头(61)接上电源时，利用桥式整流器(62)将交流或直流电源整流为脉动直流或定向直流经二极管(D1)，并经过线圈(2)向电容(C3)充电，而充电电流会使线圈(2)激磁如图3所示，进而改变铁心(3)的位置移向右边；又，当持续接通电源，因电容(C3)充饱电就没有充电电流，此后，充电线路仅补充电容(C3)漏电的泄漏电流(电容泄漏电流非常微小)，使电容(C3)保持一定电压。当切断电源时，放电线路取得讯号并使开关(SW)接上，电容(C3)的放电电流向线圈(2)提供一负脉冲电压，如图5所示，使得铁心(3)受到线圈磁力作用位移至靠左位置。

本实用新型驱动电路(6)的详细电路实施例，如图8所示，兹将其工作原理作如下说明。其中桥式整流器(62)是作为整流单元，将交流或直流电源整流为脉动直流或定向直流，而充电路径所提供的直流电流会经过线圈(2)向电容(C3)充电。当切断交流电源时，放电路径(DISCHARGE)取得讯号，将由三极管(Q2)所构成的开关(SW)开启(0N)，使电容(C3)的放电电流向线圈(2)提供一负脉冲电压。其中电阻(R1)、(R2)、电容(C1)及三极管(Q1)的作用是当充电线路进行中不使构成开关(SW)的三极管(Q2)导电，此外，D2、C2及R3、R4使电容(C3)的电流顺利放尽；R5的作用是放电限流。

综上所述，本实用新型借助线圈磁力改变铁心位置，并利用驱动电路提供正脉冲电压的电流，流入电容中储存，当需要负脉冲电压时，这些电能再度被释放出使用，便可立刻改变铁心位置；再者，更进一步利用改变永久磁铁的磁路，使铁心常态时保持于预定位置，完全不需持续耗电，可节省电能，防止发烫过热或烧毁、短路，不仅增加安全性，更具有结构简单、成本低及延长使用寿命的功效。所以，本实用新型的磁铁装置，运用于电磁阀、螺线管及继电器中，使其作开启或关闭的动作，方便、实用。

如图9所示，本实用新型的磁铁装置在铁心(3)的前端连接一凸伸于通孔(11)的动作杆(31)，而成为一种螺线管(S)的使用状态，当然此一螺线管(S)再与接点开关并用即可成为一种继电器的形态，在此不再赘述。

如图10所示的使用状态图，即是利用本实用新型图2所示的另一可行实施例，在外壳体(1)前端设有一阀座(7)，且铁心(3)的前后端各连接一胶垫(32)、(33)，当铁心(3)在套管(12)内动作位移时，即可成为一电磁阀(V)的形态。又，该套管(12)的尾端可设有泄气孔(121)，可供回流气体排放用。且套管(12)的前端开口可略凸伸出外壳体(1)的通孔(11)，而与阀座(7)及密封垫片(71)结合，确保线圈(2)及第一、二永久磁铁(4A)、(4B)不与流经阀座(7)的流体接触。

由上述实施例的使用状态得知，本实用新型因结构简单且可运用在不同的产品上，确实可提高产品的实用性及安全性，实为一种创新的磁铁装置。

综上所述，本实用新型所揭示的构造，为昔所无，且确能达到预期的功效，并具可供产业利用价值，完全符合新型专利要件。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (3)

1、一种可变换磁路双固定位置的磁铁装置，包括有外壳体，

其内周缘环设有一线圈；该外壳体内部预留有空间供一铁心在其轴向上作不同位置的位移；

其特征在于，

所述外壳体为导磁性良好的金属构成，其至少一端部轴向设有一通孔；又，外壳体两内侧分别设有第一、二永久磁铁，该两永久磁铁的同一磁极方向是呈相向对称配设，并同轴位于线圈两侧；

设有驱动电路，可独立装设或装设在外壳体的侧边，其电源输出线与所述线圈连接，其开启电源时是输出一正脉冲电压，并将电能储存在电容器上，当关闭电源后产生一放电电流而输出一负脉冲电压，利用此一瞬间的正或负脉冲电压，供该线圈完成激磁改变磁力方向以对铁心产生作用力使其位移，并迫使第一或第二永久磁铁变换磁路，使所述铁心常态保持于预定位置。

2、根据权利要求1所述的可变换磁路双固定位置的磁铁装置，其特征在于，所述永久磁铁内侧对称的相同磁极设有导磁环。

3、根据权利要求1所述的可变换磁路双固定位置的磁铁装置，其特征在于，所述外壳体内部供铁心位移的同轴设有一非导磁性材质构成的套管。

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