專利名稱：電動執(zhí)行機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動執(zhí)行機構(gòu)。
現(xiàn)有直線兩位式電動執(zhí)行機構(gòu)，如電動鎖的驅(qū)動機構(gòu)、電磁閥、接觸器、電磁鐵等，一般均采用電磁驅(qū)動機構(gòu)，這類機構(gòu)由磁路元件(軟、硬磁體、線圈等)構(gòu)成磁路，靠電磁力驅(qū)動，磁路中的磁路元件又構(gòu)成兩大部件固定組件(簡稱固定件)和運動組件(簡稱運動件)，均由一個或一個以上的磁路元件為主體組成，固定于機構(gòu)的殼體上，運動件可在電磁力的作用下相對于固定件作直線運動，如電動鎖的驅(qū)動機構(gòu)、電磁閥、接觸器，電磁鐵等大多使用固定線圈動鐵式機構(gòu)，這類機構(gòu)的固定件由磁路元件線圈為主體組成，固定于機構(gòu)的殼體上，運動件由磁路元件動鐵心為主體組成。使用了這類機構(gòu)的電動鎖、電磁閥等在第一個狀態(tài)(如“關(guān)閉”狀態(tài))不耗電，但在第二個狀態(tài)(如“開啟”狀態(tài))要一直通電，故耗電較大。為減少耗電，有人設(shè)計了用脈沖電流驅(qū)動的執(zhí)行機構(gòu)，如專利US3893723公開的電動鎖有兩個穩(wěn)定的機械自鎖狀態(tài)，分別對應(yīng)于鎖的“開啟”和“關(guān)閉”狀態(tài)，該機構(gòu)僅在狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程瞬間耗電，但因其機械自鎖機構(gòu)機械阻力較大，故所需驅(qū)動功率較大，耗電仍較大。
本發(fā)明的任務(wù)是提供耗電省的電動執(zhí)行機構(gòu)。
本發(fā)明是以如下方式實現(xiàn)的，這是也包含有硬磁體(即永久磁鐵，簡稱磁鐵)、軟磁鐵(軟鐵等)、線圈等磁路元件，也是由固定組件(簡稱固定件，由一種或一種以上的磁路元件為主體組成)和運動組件(簡稱運動件，也由一種或一種以上的磁路元件為主體組成)兩大部分構(gòu)成的有兩個磁自鎖狀態(tài)的磁路機構(gòu)。機構(gòu)的工作原理見

圖1及圖2的示意圖。在圖1及圖2中，A1是運動件，A1的一側(cè)或一端是固定件B1，A1的另一側(cè)或另一端是固定件B2，B1和B2均固定于殼體B3之上，A1可在B1和B2之間作往復(fù)運動，A1在B1和B2間運動時，A1與B1及A1與B2之間的兩個工作磁隙為兩個可變的工作磁隙。在機構(gòu)中，磁鐵和線圈是必需的磁路元件，分別用來產(chǎn)生恒磁磁通和電流磁通。在圖1中，設(shè)恒磁磁通Φm1和Φm2的方向如圖中箭頭方向所示，Φm1穿過運動件A1與固定件B1間較小的工作磁隙，其磁力Fm1將A1與B1吸合在一起并使它們保持在一個穩(wěn)定的吸合狀態(tài)(本說明書中所說的“吸合”及“分離”是相對的概念，說兩物體“吸合”，并不一定意味著兩物體緊密相觸，而是其間可能還存在一間隙X1，我們稱X1為兩物體間較小的工作磁隙，這一間隙相對于兩物體相“分離”時的間隙X2有X1＜＜X2，我們稱X2為兩物體間較大的工作磁隙)，我們稱A1與B1吸合在一起時機構(gòu)所處的狀態(tài)為機構(gòu)的第一個“磁自鎖”狀態(tài)，而Φm2同時穿過A1與B2間較大的工作磁隙，因該磁隙遠大于A1與B1間的磁隙，可認為A1與B2是相分離的，故Φm2對A1影響較小。若給機構(gòu)中的線圈通以脈沖電流、線圈中將產(chǎn)生電流磁通Φd1，Φd1和Φm1一起穿過A1與B1間較小的磁隙，其方向由電磁感應(yīng)定律中的右手法則或右螺旋關(guān)系所確定，如圖1中虛線箭頭所示，且在該磁隙中與Φm1的方向相反，則當(dāng)Φd1足夠大時，將A1與B1吸合在一起的吸力將消失或變?yōu)槌饬?，A1在Φm2產(chǎn)生的磁力Fm2及該斥力(如有的話)的作用下脫離B1左移直至與其左側(cè)的固定件B2相吸合，恒磁磁通Φm2穿過運動件A1與固定件B2間較小的磁隙，其磁力Fm2將A1與B2吸合在一起并使它們保持在另一個穩(wěn)定的吸合狀態(tài)，我們稱A1與B2吸合在一起時機構(gòu)所處的狀態(tài)為機構(gòu)的第二個“磁自鎖”狀態(tài)，此時恒磁磁通Φm1同時穿過A1與B1間較大的磁隙，見圖2。若再給機構(gòu)中的線圈通以脈沖電流，線圈中將產(chǎn)生電流磁通Φd2，Φd2和Φm2一起穿過圖2中A1與B2間較小的磁隙(其方向如虛線箭頭所示)且在該磁隙中與Φm2的方向相反，則當(dāng)Φd2足夠大時，將A1與B1吸合在一起的吸力將消失或變?yōu)槌饬Γ珹1在Φm1產(chǎn)生的磁力Fm1及該斥力(如有的話)的作用下脫離B2右移直至與其右側(cè)的固定件B1再次吸合，機構(gòu)又回到圖1所示的第一個磁自鎖狀態(tài)。
根據(jù)運動的相對性原理，可以想見，如果我們將圖1中的運動件固定于殼體之上作為固定件，而將其兩側(cè)的固定件相連作為運動件，就構(gòu)成了圖3和圖4所示的另一種電動執(zhí)行機構(gòu)，這種機構(gòu)和圖1、圖2的機構(gòu)是屬于同一發(fā)明構(gòu)思的派生機構(gòu)。在圖3和圖4中，B1是固定在殼體B2之上的固定件，B1的一側(cè)或一端是運動件A1，B1的另一側(cè)或另一端是運動件A2，在圖3和圖4中，A1和A2是直接相聯(lián)的，在某些結(jié)構(gòu)中，A1和A2間還可加入連接件，A1和A2便經(jīng)過連接件相連，運動件A1及與A1相連的A2可在B1的兩側(cè)或兩端作往復(fù)運動，A1及A2在B1的兩側(cè)或兩端運動時，A1與B1及A2與B1間的兩個工作磁隙為兩個可變的工作磁隙。在圖3與圖4的機構(gòu)中，磁鐵和線圈也是必需的磁路元件。
在圖3和圖4中，設(shè)恒磁磁通Φm1和Φm2的方向如圖中箭頭方向所示，Φm1穿過圖5中B1與A1間較小的磁隙，其磁力Fm1將A1與B1吸合在一起并使它們保持在一個穩(wěn)定的吸合狀態(tài)或“磁自鎖”狀態(tài)，若給機構(gòu)中的線圈通以脈沖電流，線圈中將產(chǎn)生電流磁通Φd1，Φd1和Φm1一起穿過B1與A1間較小的磁隙且在該磁隙中與Φm1的方向相反，見圖3，則當(dāng)Φd1足夠大時，將A1與B1吸合在一起的吸力將消失或變?yōu)槌饬?，A1將在Φm2產(chǎn)生的磁力Fm2及該斥力(如有的話)的作用下脫離B1左移，由于A1、A2、A3、是相連的，故A2、A3也同時左移，直到A2與固定件B1相吸合，機構(gòu)進入圖4所示的狀態(tài)。若再給機構(gòu)中的線圈通以脈沖電流，線圈中將產(chǎn)生電流磁通Φd2，Φd2和Φm2一起穿過B1與A2間較小的磁隙且在該磁隙中與Φm2的方向相反，見圖4，則當(dāng)Φd2足夠大時，將A2與B1吸合在一起的吸力將消失或變?yōu)槌饬?，A2將在Φm1產(chǎn)生的磁力Fm1及該斥力(如有的話)的作用下脫離B1右移，由于A1、A2、A3是相連的，故A1、A2也同時右移，直至A1再次與固定件B1相吸合，機構(gòu)又回到圖3所示的狀態(tài)。將圖3、圖4與圖1、圖2相對照，可知其區(qū)別僅在于運動件是在兩組固定件的中部還是在一組固定件的兩側(cè)或兩端，而工作原理和工作過程都是相仿的。
上述電動執(zhí)行機構(gòu)均為可由電信號(脈沖電流)控制，并有兩個磁自鎖狀態(tài)的電動執(zhí)行機構(gòu)，上述機構(gòu)處于磁自鎖狀態(tài)時不耗電，且在狀態(tài)轉(zhuǎn)換時不需克服機械自鎖機構(gòu)較大的機械阻力，故驅(qū)動脈沖電流的強度和脈寬都可減小，又因磁自鎖電磁驅(qū)動機構(gòu)無機械自鎖機構(gòu)較大的機械磨損，故壽命更長，可靠性也進一步提高了。本發(fā)明可用于電動鎖的驅(qū)動機構(gòu)、電磁閥、接觸器、電磁鐵等，以下僅舉出本發(fā)明用于電動鎖驅(qū)動機構(gòu)時的幾個實施例對發(fā)明作進一步闡述。
圖5是電動鎖驅(qū)動機構(gòu)的一個典型實施例，以下結(jié)合圖5、圖1及圖2對該機構(gòu)進行說明。在圖5中，1a和1b是裝有固定鐵心的線圈，2是磁鐵，3是鎖栓，4是鎖殼，以磁鐵2為主體還可加上鐵軛等元件組成了圖I中的運動件A1，磁鐵2上連有鎖栓3。運動件的右側(cè)或右端是線圈1a，以1a為主體組成了圖1中的固定件B1，運動件的左側(cè)或左端是線圈1b，以1b為主體組成了圖1中的固定件B2，線圈1a和1b均固定在鎖殼4之上。1a和1b的繞向如圖5如示，當(dāng)機構(gòu)處于圖5所示位置時，運動件中的磁鐵2與其右側(cè)的固定件中的線圈1a相吸合，此時，磁鐵2產(chǎn)生的恒磁磁通Φm1及Φm2分別穿過2與1a間較小的磁隙及2與1b間較大的磁隙，Φm1產(chǎn)生的磁力Fm1使2與1a保持吸合，機構(gòu)處于圖3所示的第一個磁自鎖狀態(tài)，在圖5中用實線箭頭表示了此時Φm1及Φm2的方向，由圖5可見，此時鎖栓3伸出鎖殼4將鎖鎖閉。開鎖時，給該機構(gòu)中的線圈1a通以圖5所示方向的脈沖電流I，1a中將產(chǎn)生電流磁通Φd1，其方向由電磁感應(yīng)定律中的右手法則或右螺旋關(guān)系可知是指向左方的，如圖5中虛線箭頭所示，Φd1和Φm1一起穿過2與1a間較小的磁隙且在該磁隙中與Φm1方向相反，則當(dāng)Φd1足夠大時，將2與1a吸合在一起的吸力將消失或變?yōu)槌饬Γ?在Φm2產(chǎn)生的磁力及該斥力(如有的話)的作用下脫離1a左移直至與其左側(cè)的固定件中的1b相吸合，2的左移帶動鎖栓3縮入鎖殼4將鎖開啟。鎖開啟后，恒磁磁通Φm2穿過2與1b間較小的磁隙，其磁力將2與1b吸合在一起，機構(gòu)進入圖2所示的第二個磁自鎖狀態(tài),此時Φm1同時穿過2與1a間較大的磁隙。鎖開啟后，如需將鎖鎖閉，可再給線圈1b通以脈沖電流I，線圈1b中將產(chǎn)生電流磁通Φd2，其方向由電磁感應(yīng)定律可知是指向左方的，Φd2和Φm2一起穿過2與1b間較小的磁隙且在該磁隙中與Φm2的方向相反，則當(dāng)Φd2足夠大時，將2與1b吸合在一起的吸力將消失或變?yōu)槌饬Γ?將在Φm1產(chǎn)生的磁力及該斥力(如有的話)的作用下脫離1b右移直至與固定件中的1a再次吸合，2的右移帶動鎖栓3伸出鎖殼4將鎖鎖閉，機構(gòu)又回到圖5所示的狀態(tài)，即相應(yīng)于圖1的第一個磁自鎖狀態(tài)。
圖6是電動鎖驅(qū)動機構(gòu)的另一個實施例，在圖6中，1x和1b是裝有固定鐵芯的線圈，2是磁鐵，3是鎖栓，4是鎖殼，5a、5b、5c是鐵軛，6是連桿，7是緊固件。其中固定件中的鐵心線圈1a固定在鐵軛5a之上，5a又固定在緊固件7之上，而鐵心線圈1b固定在鐵軛5b之上，5b及緊固件7均固定在鎖殼4之上。運動件中的磁鐵2固定于鐵軛5a之上，連桿6的一端與5a相連，另一端則與鎖栓3相連，緊固件7上有兩個孔，連桿6在孔中穿過。圖6機構(gòu)的工作過程和圖5相仿，即線圈1a通電后。以磁鐵2為主體的運動件左移到與鐵心線圈1b相吸合，并帶動鐵軛5a及連桿6左移，鎖栓3縮入鎖殼4將鎖開啟；給線圈1b通電將使運動件右移到與鐵心線圈1a相吸合將鎖鎖閉。
圖7是電動鎖驅(qū)動機構(gòu)的第三個實施例，在圖7中，1a、1b、1c、1d是鐵心線圈，2a、2b、2c、2d是磁鐵，3a、3b、3c是鐵軛，4是鎖栓，5是鎖殼，線圈1a、1b固定在鐵軛3a上，線圈1a、1d固定在鐵軛3b上，磁鐵2a、2b、2c、2d固定在鐵軛3c上。當(dāng)機構(gòu)處于圖7所示位置時，磁鐵2a、2b與其右側(cè)的鐵心線圈1a、1b相吸合，此時2a、2b產(chǎn)生的恒磁磁通Φm1穿過2a和1a及2b和1b間較小的磁隙，其磁力Fm1使2a與1a及2b與1b保持吸合，同時2c、2d產(chǎn)生的恒磁磁通Φm2穿過2c與1a及2d與1d間較大的磁隙，鎖栓4伸出鎖殼5將鎖鎖閉。開鎖時，給機構(gòu)中的線圈1a與1b通以脈沖電流，使其電流磁通Φd1的方向在1a與2a及1b與2b間較小的磁隙中與Φm1的方向相反，如圖7中虛線箭頭所示，則當(dāng)Φd1足夠大時，將1a與2a及1b與2b吸合在一起的吸力將變?yōu)槌饬Γ?a及2b將在該斥力的作用下脫離1a及1b左移，2a及2b的左移將帶動2c、2d、3c左移直至2c、2d分別與1c、1d相吸合，此時鎖栓4縮入鎖殼5將鎖開啟。如需將鎖鎖閉，可給Ic、1d通以適當(dāng)方向的脈沖電流，即可使2a、2b、2c、2d、3c及4右移將鎖鎖閉。
圖8是電動鎖驅(qū)動機構(gòu)的第四個實施例。在圖8中，1是鐵心線圈，2a和2b是磁鐵，3是連接件，4a和4b是固定板，5是鎖栓，6是鎖殼，鐵心線圖1作為固定件固定于鎖殼6之上，磁鐵2a和2b分別固定在固定板4a和4b之上，4a或4b經(jīng)3相連，4b上還固定有鎖栓5。在圖8中，恒磁磁通Φm1穿過2a與1間較小的磁隙，其磁力Fm1將2a與1吸合在一起并使它們保持在一個穩(wěn)定的吸合狀態(tài)，此狀態(tài)為鎖的鎖閉狀態(tài)。需開鎖時，給機構(gòu)中的線圈1通過以圖8所示方向的脈沖電流I，1中將產(chǎn)生電流磁通Φd1(如圖8中虛線箭頭所示)，Φd1和Φm1一起穿過1與2a間較小的磁隙且在該磁隙中與Φm1的方向相反，則當(dāng)Φd1足夠大時，將2a與1吸合在一起的吸力將消失或變?yōu)槌饬Γ?a將在Φm2產(chǎn)生的磁力Fm2及該斥力(如有的話)的作用下脫離1左移，由于2a、3、2b、5是相連的，故3、2b、5也同時左移，直到2b與1相吸合，鎖栓5縮入鎖殼6將鎖開啟。鎖開啟后，如需將鎖鎖閉，可再給機構(gòu)中的線圈1通以反向脈沖電流-I，1中將產(chǎn)生反向電流磁通Φd2＝-Φd1，當(dāng)-Φd1足夠大時，2b及3、2a、5將右移直到2a與1再次吸合，鎖栓5伸出鎖殼6將鎖鎖閉。
圖9是電動鎖驅(qū)動機構(gòu)的第五個實施例，也是一個較好的實施例，在圖9中，1a、1b是固定于鎖殼之上的鐵心線圈，2a、2b是磁鐵，3a、3b是連桿，4a、4b是固定板，5a、5b是鎖栓，6是鎖殼，圖9和圖8的結(jié)構(gòu)相仿，只是將線圈增加為兩個，分別用來使鎖“開啟”或“鎖閉”。以下結(jié)合圖3，圖4對圖9機構(gòu)進行說明當(dāng)機構(gòu)處于圖9所示位置時，磁鐵2a和鐵心線圈1a相吸合，此時磁鐵2a產(chǎn)生的恒磁磁通Φm1穿過1a和2a間較小的磁隙并使2a和1a保持吸合，機構(gòu)處于圖3所示的第一個磁自鎖狀態(tài)，在圖9中用實線箭頭表示了此時Φm1與Φm2的方向，此時鎖栓5a和5b伸出鎖殼6將鎖鎖閉。開鎖時，給機構(gòu)中的線圈1a通以圖9箭頭所示方向的脈沖電流I1，即可使2a及5a、5b、2b左移使鎖開啟，進入圖4所示的第二個磁自鎖狀態(tài)。閉鎖時，給機構(gòu)中的線圈1b通以適當(dāng)極性的脈沖電流I2，即可使2b及5a、5b、2a右移使鎖鎖閉，回到圖3所示的第一個磁自鎖狀態(tài)。
圖5—圖9的機構(gòu)以本發(fā)明用作電動鎖驅(qū)動機構(gòu)的幾個實施例進行分析，是為了便于說明和進行比較，實際上圖5—圖9亦可用于電磁閥、接觸器、電磁鐵等其他電動執(zhí)行機構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種包括由磁路元件為主體組成并固定于殼體之上的固定件及由磁路元件為主體組成并可相對于固定件作往復(fù)運動的運動件兩大部分構(gòu)成的電動執(zhí)行機構(gòu)，其特征是a)在該機構(gòu)中，磁鐵和線圈為必需的磁路元件。b)在該機構(gòu)中，運動件(A1)的一側(cè)或一端是固定件(B1)，另一側(cè)或另一端是固定件(B2)，磁路中的恒磁磁通分別穿過(A1)與(B1)及(A1)與(B2)間可變的工作磁隙。c)在該機構(gòu)中，運動件(A1)可在固定件(B1)與(B2)間作往復(fù)運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動執(zhí)行機構(gòu)，其特征是在該機構(gòu)中，運動件(A1)作往復(fù)運動時與固定件(B1)和(B2)有兩個互相吸合的狀態(tài)，分別對應(yīng)于機構(gòu)的兩個由恒磁磁通維持的磁自鎖狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動執(zhí)行機構(gòu)，其特征是當(dāng)電流脈沖使該機構(gòu)從一個磁自鎖狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個磁自鎖狀態(tài)時，在該機構(gòu)的運動件(A2)與固定件(B1)或在運動件(A1)與固定件(B2)間較小的磁隙中，電流磁通的方向與恒磁磁通的方向相反。
4.一種包括由磁路元件為主體組成并固定于殼體之上的固定件及由磁路元件為主體組成并可相對于固定件作往復(fù)運動的運動件兩大部分構(gòu)成的電動執(zhí)行機構(gòu)，其特征是a)在該機構(gòu)中，磁鐵和線圈為必需的磁路元件。b)在該機構(gòu)中，固定件(B1)的一側(cè)或一端是運動件(A1)，另一側(cè)或另一端是運動件(A2)。磁路中的恒磁通分別穿過(A1)與(B1)及(A2)與(B1)可變的工作磁隙。c)在該機構(gòu)中，運動件(A1)與運動件(A2)是相連的，且可在(B1)的兩側(cè)或兩端作往復(fù)運動。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動執(zhí)行機構(gòu)，其特征是在該機構(gòu)中，運動件(A1)和(A2)作往復(fù)運動時與固定件(B1)有兩個互相吸合的狀態(tài)，分別對應(yīng)于機構(gòu)的兩個由恒磁磁通維持的磁自鎖狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動執(zhí)行機構(gòu)，其特征是當(dāng)電流脈沖使該機構(gòu)從一個磁自鎖狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個磁自鎖狀態(tài)時，在該機構(gòu)的運動件(A1)與固定件(B1)或在運動件(A2)與運動件(B1)間較小的磁隙中，電流磁通的方向與恒磁磁通的方向相反。
全文摘要
電動執(zhí)行機構(gòu)由磁路元件磁鐵、線圈等為主體構(gòu)成，其運動件可在兩組固定件的中部，也可在一組固定件的兩側(cè)或兩端，運動件和固定件間有兩個穩(wěn)定的磁自鎖狀態(tài)和兩個可變的工作磁隙，通電時電流磁穿過其中較小的磁隙并與該磁隙中恒磁磁通的方向相反即可驅(qū)動運動件相對于固定件作往復(fù)運動。
文檔編號E05B47/02GK1126273SQ94111188
公開日1996年7月10日 申請日期1994年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月30日
發(fā)明者陶小京 申請人:陶小京