TWI474350B - Proportional electromagnet device - Google Patents

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TWI474350B TW100120280A TW100120280A TWI474350B TW I474350 B TWI474350 B TW I474350B TW 100120280 A TW100120280 A TW 100120280A TW 100120280 A TW100120280 A TW 100120280A TW I474350 B TWI474350 B TW I474350B
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/20—Electromagnets; Actuators including electromagnets without armatures

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Description

比例電磁鐵裝置
本發明係有關於一種比例電磁鐵裝置，特別是指一種增設銅環及隔磁環，俾使該比例電磁鐵裝置產生之磁路改變，產生之磁力不隨鐵芯遠離而產生衰減現象，且於指定工作行程內推力保持穩定之目的。
習知電磁鐵乃是利用磁能量轉換為線性動力執行的元件，舉凡需要間歇性動作之機構皆可設計使用，故使用之範圍相當廣泛，而常見的電磁鐵構造，因電磁鐵上端中心部位被挖空，故磁性密度降低以致磁力不夠穩定之情況，無法達到在指定工作行程內推力保持穩定之目的。
鑒於上述習知技術之缺點，本發明之主要目的在於提供一種比例電磁鐵裝置，透過增設一銅環及一隔磁環，俾使該比例電磁鐵裝置產生之磁路改變，產生之磁力不隨鐵芯遠離而產生衰減現象，且於指定工作行程內推力保持穩定之目的。
為達到上述目的，根據本發明提供一種比例電磁鐵裝置其結構，係包括一襯套、一鐵芯、一基座及一線圈組，該線圈組包含一殼體、一底蓋、一頂蓋及隔磁環，該殼體係由一片體所構成之筒狀殼體，於該筒狀殼體兩端分別鉚合一底蓋及一頂蓋，其中，該鐵芯係呈圓錐狀並容設於該襯套內，且該鐵芯的一端面對該基座凸緣一端，該襯套係 容設於該底蓋內一端搭接於該基座凸緣端，且該基座一端設有一銅環及一檔塊，該頂蓋與該底蓋間套設有一隔磁環，藉由該銅環增加該比例電磁鐵裝置之磁路推力線性度，並利用隔磁環使該磁通量通往基座和鐵芯方向，以達到鐵芯穩定移動之目的。
以上之概述與接下來的詳細說明及附圖，皆是為了能進一步說明本發明達到預定目的所採取的方式、手段及功效。而有關本發明的其他目的及優點，將在後續的說明及圖示中加以闡述。
以下係藉由特定的具體實例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點與功效。
請參照第1及2圖所示，為本發明之比例電磁鐵裝置示意圖，如圖所示，該比例電磁鐵裝置，係包括一襯套21、一鐵芯2、一基座3及一線圈組4，該線圈組4包括一殼體1、一頂蓋12、一底蓋11及一隔磁環24，其中，該殼體1係由一片體所構成之筒狀殼體，於該筒狀殼體兩端分別鉚合該底蓋11及該頂蓋12，該鐵芯2具有複數貫穿開孔，容設於該襯套21內，該襯套21容設於該底蓋11內，一端連接於該基座3，於該殼體1與該鐵芯2間繞設有線圈組4，該基座3容設於該頂蓋12內，凸緣端連接該襯套21，且設有一銅環22及一檔塊23，該銅環22目的為避免磁漏以增進電磁推力之比例線性度，並於該底蓋11與該頂蓋12間套設有一隔磁環24，功用 為磁場屏弊，其中，該電磁鐵裝置中之該鐵芯2及基座3，係為導磁性質材料，該隔磁環24及銅環22係為銅金屬材質，該襯套21及檔塊23係為非導磁不銹鋼材質，該檔塊23係用以控制該基座3與該鐵芯2，激磁後相互吸引之最短距離。
請參照第3圖所示，為本發明電磁鐵(第3圖上方)及習知技藝(第3圖下方)的磁路比較示意圖，如圖所示，其中紅色表氣隙與非導磁金屬磁路，藍色表導磁金屬磁路，本提案所具優點有三：
(1)於輸入相同電動勢(NI)下，本發明之比例電磁鐵裝置相較於傳統磁路，本發明之比例電磁鐵裝置可獲得較大之電磁推力，第3圖下方之磁迴路由線圈組a經過襯套(不導磁材)b、導磁內襯c、氣隙d到鐵芯e，沿著縱軸上行，過了隔磁環後一分為二，一路從端面穿過氣隙f，一路迂迴經凸緣g進入基座h，再向外穿過襯套k進入線圈座構成磁迴路，其中b、d、f、g及k皆屬氣隙或等效磁路，相同距離及通路面積下，其磁阻約為導磁金屬的400~800倍，故磁通路中氣隙所占比例越大，對電磁力越不利。
第3圖上方為本發明之構型，將導磁內襯外移至線圈模組內環，襯套頂蓋的部份併入底鐵中，磁通路由線圈座I進入導磁內襯II，沿著縱軸上行再向內穿過襯套(不導磁材)III、到鐵芯IV再繼續上行，過了隔磁環後一分為二，一路從端面穿過氣隙V，一路迂迴經凸緣VI進入基座VII，再向外進入線圈頂環構成磁迴路，氣隙磁路除了產生比例作 用必要之V、VI磁路外，僅剩磁路III，且與傳統型之磁路b相較，磁路面積約增加三倍，不僅降低氣隙磁路的比例，更減小了氣隙磁路的磁阻，可降低系統總磁阻進而獲得較大之電磁力。
(2)本發明採用錐形金屬面取代傳統楔型區搭配隔磁環構性，除保持原有比例電磁鐵特性外，亦增加現場加工易製性。
(3)本發明採焊接方式直接將襯套與基座結合，除可取代原先較難製作之完全包覆式帽套外，總磁阻亦因線圈底座與基座間直接接觸而減小，同時使煞車油保持於濕式環境中作業。
上述之實施例僅為例示性說明本發明之特點及其功效，而非用於限制本發明之實質技術內容的範圍。任何熟習此技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與變化。因此，本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。
1‧‧‧殼體
2、e‧‧‧鐵芯
3、h‧‧‧基座
4、a‧‧‧線圈組
11‧‧‧底蓋
12‧‧‧頂蓋
21、b、k‧‧‧襯套
22‧‧‧銅環
23‧‧‧檔塊
24‧‧‧隔磁環
c‧‧‧導磁內襯
d、f‧‧‧氣隙
g‧‧‧凸緣
第1圖係為本發明比例電磁鐵裝置結構示意圖；第2圖係為本發明比例電磁鐵裝置之鐵芯結構示意圖；以及第3圖係為本發明比例電磁鐵及習知技藝的磁路比較示意圖。
1‧‧‧殼體
2‧‧‧鐵芯
3‧‧‧基座
4‧‧‧線圈組
11‧‧‧底蓋
12‧‧‧頂蓋
21‧‧‧襯套
22‧‧‧銅環
23‧‧‧檔塊
24‧‧‧隔磁環

Claims (10)

  1. 一種比例電磁鐵裝置其結構，係包括一襯套、一鐵芯、一基座及一線圈組，該線圈組包含一殼體、一頂蓋、一底蓋及一隔磁環，該殼體係由一片體所構成之筒狀殼體，於該筒狀殼體兩端分別鉚合該底蓋及該頂蓋，其中，該鐵芯係呈圓錐狀並容設於該襯套內，且該鐵芯的一端面對該基座凸緣之一端，該襯套係容設於該底蓋內，一端搭接於該基座凸緣端，且該基座一端設有一銅環及一檔塊，該頂蓋與該底蓋間套設有一隔磁環，藉由該銅環增加該電磁鐵之磁路推力線性度，並利用隔磁環使該磁通量通往基座和鐵芯方向，以達到鐵芯穩定移動之目的。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之比例電磁鐵裝置，其中該鐵芯及該基座係為導磁性質材料。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之比例電磁鐵裝置，其中該鐵芯係具有複數貫穿開孔。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之比例電磁鐵裝置，其中該線圈組包括一線圈外套及一線圈。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之比例電磁鐵裝置，其中該線圈外套之殼體、底蓋及頂蓋係為導磁性材質。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之比例電磁鐵裝置，其中該線圈外套之隔磁環係為銅金屬材質。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之比例電磁鐵裝置，其中該襯套係為非導磁不銹鋼材質。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之比例電磁鐵裝置，其中該基座係為一端具外張口狀之凸緣。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之比例電磁鐵裝置，其中該檔塊係為非導磁不銹鋼材質。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之比例電磁鐵裝置，其中該檔塊係用以控制該基座與該鐵芯，激磁後相互吸引之最短距離。
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