專利名稱:大行程雙穩(wěn)態(tài)脈沖電磁驅(qū)動器的制作方法
傳統(tǒng)的電磁驅(qū)動器一般由勵磁線圈、永久磁鋼、銜鐵、回復(fù)彈簧等構(gòu)成。未加控制電流時，銜鐵不吸合；加控制電流后，銜鐵被吸合，此時需保持功率約數(shù)十瓦到數(shù)百瓦，能量消耗很大。
近年來有節(jié)能電磁鐵，只需瞬時間勵磁使銜鐵吸合或釋放，正常工作期間無需通電，從而節(jié)約電能。但需要自鎖器和自由脫扣器，釋放銜鐵時需采用回復(fù)彈簧。
近年來也有雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)也是在轉(zhuǎn)換時才通電，以改變原有狀態(tài)進(jìn)入指定位置，非轉(zhuǎn)換時間皆不耗電，各使用位置的鎖定機(jī)構(gòu)是用恒磁體吸合的方式或用機(jī)械定位的方式來建立雙穩(wěn)態(tài)過程。但是這種結(jié)構(gòu)的磁路系統(tǒng)還有不足之處，勵磁磁路穿過永久磁鐵和非導(dǎo)磁材料的閥芯，永久磁鐵的導(dǎo)磁率很小，接近空氣的導(dǎo)磁率，勵磁線圈產(chǎn)生的磁動勢在永久磁鐵和閥芯上產(chǎn)生很大的磁壓降，安匝數(shù)利用率很低。為得到相同的靜壓力和行程就需要較大的安匝數(shù)，而且當(dāng)反向勵磁時，對永久磁鐵還有很強(qiáng)的去磁作用。
本實用新型的任務(wù)旨在克服已有技術(shù)的不足；設(shè)計一種新型電磁驅(qū)動器，不僅有雙穩(wěn)態(tài)、轉(zhuǎn)換后不通電等特點(diǎn)，而且由于磁路的特殊設(shè)計，只需較小的勵磁磁動勢，產(chǎn)生大的靜壓力和大行程。
如圖1所示，由勵磁線圈［1］、外殼［2］、環(huán)形磁鋼［3］、內(nèi)套［5］組成定子。由銜鐵［4］、［8］和軸［6］組成動子。在脈沖電流正、反向交替勵磁的情況下，動子能沿軸向左右運(yùn)動。
外殼［2］、內(nèi)套［5］以及銜鐵［4］、［8］均用高導(dǎo)磁率的軟鐵材料制成，勵磁線圈［1］和徑向充磁的環(huán)形磁鋼［3］(如圖1所示)套在外殼［2］和內(nèi)套［5］之間，這樣所形成的磁路使得勵磁磁動勢都壓降在銜鐵行程的氣隙里。
環(huán)形磁鋼［3］要獲得磁性能的充分利用，在徑向充磁時，還有困難，可以用六片矩形磁鋼去等效代替環(huán)形磁鋼［3］(如圖2所示)。當(dāng)然也可以用八片、十片、十二片等。如圖1、圖2所示填以環(huán)氧樹脂［7］。
以上兩種結(jié)構(gòu)是非對稱性磁路，它的磁通分配在左右兩邊是不均衡的，但結(jié)構(gòu)簡單。為了獲得左右兩邊均衡分配的磁通，把勵磁線圈分成左右兩部份，磁鋼處于中間位置。這兩個線圈既可并聯(lián)，亦可串聯(lián)，并聯(lián)適用于電壓較低、電流較大的電源；串聯(lián)適用于電壓較高、電流較小的電源。這種結(jié)構(gòu)較繁，但磁通分配均衡，究取何種結(jié)構(gòu)，應(yīng)隨被驅(qū)動器件的性能和用途而定。
圖3是驅(qū)動器的磁路圖，勵磁線圈［1］的電流為零時，環(huán)形磁鋼［3］產(chǎn)生φ1和φ2，這是一個并聯(lián)磁路，因左磁路的磁阻＜＜右磁路的磁阻，所以φ1＞＞φ2，此時左銜鐵將被牢牢地吸住，提供器件所需的靜壓力，這是第一個穩(wěn)態(tài)。
為了轉(zhuǎn)換狀態(tài)，將勵磁線圈［1］通以直流電，產(chǎn)生φ3，形成一個串聯(lián)磁路，勵磁磁路不穿過磁鋼，全部勵磁磁動勢幾乎都降壓在行程的氣隙內(nèi)，這是和已有技術(shù)相比的重要區(qū)別。
如圖3所示，左邊合成磁通φ左＝φ1－φ3；右邊合成磁通φ右＝φ2＋φ3，當(dāng)φ右＞φ左時，動子受到不平衡力的推動而向左運(yùn)動，隨著向左位移的增大，其不平衡力也愈來愈大，歷數(shù)十毫秒后，動子在正變加速下走完全行程而到達(dá)終點(diǎn)，此時即可斷開勵磁電流(實際上在走完二分之一行程后即可斷開勵磁電流)，斷流后左邊的磁通為φ′1，右邊磁通為φ′2，此時φ′2＞＞φ′1，右銜鐵被牢牢地吸住，提供器件所必需的靜壓力，這是第二個穩(wěn)態(tài)。由第一穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換到第二穩(wěn)態(tài)是由寬度為數(shù)十毫秒的脈沖勵磁來完成的。改變勵磁方向時，則向右運(yùn)動。
本實用新型環(huán)形磁鋼或等效組合環(huán)形磁鋼其充磁方向是徑向的，勵磁磁路不穿過磁鋼，全部勵磁磁動勢幾乎都降壓在行程的氣隙里，而已有技術(shù)的勵磁磁路穿過磁鋼，在磁鋼上和非導(dǎo)磁材料的閥芯上產(chǎn)生很大的磁壓降。
本電磁驅(qū)動器釋放時不采用回復(fù)彈簧，避免了使用回復(fù)彈簧所帶來的彈性疲勞、工藝分散性、溫度影響、卡軸、卡套等一系列問題。
和已有技術(shù)相比，突出的效果是(1)勵磁磁動勢得到充分利用，在同樣的勵磁磁勢下，能提供較大的吸引力和行程；換言之，在產(chǎn)生同樣的行程和吸引力下，只需較小的磁動勢，從而達(dá)到器件體積進(jìn)一步的縮小、進(jìn)一步節(jié)能的目的。
(2)在反向勵磁時，已有技術(shù)對磁鋼有去磁作用，而本實用新型對磁鋼則沒有去磁作用。
(3)在狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中，勵磁磁阻不變，對器件的沖擊小。
(4)在狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中勵磁磁通φ3充分發(fā)揮其效能，起到推挽作用。
圖1是大行程雙穩(wěn)態(tài)脈沖電磁驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是六片矩形磁鋼組合成環(huán)形磁鋼的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是磁路中磁通分配示意圖。
實施例銜鐵［4］、［8］，外殼［2］，內(nèi)套［5］可用工業(yè)純鐵或低碳鋼制成。
軸［6］用黃銅H62制成。
片狀矩形磁鋼尺寸為21×11×6，材料為釹鐵硼。
制成的驅(qū)動器尺寸為φ40×45，能提供12公斤的靜壓力，8毫米的行程。
權(quán)利要求
1.雙穩(wěn)態(tài)脈沖電磁驅(qū)動器是應(yīng)用電磁原理實行自動控制的器件，它是由勵磁線圈[1]、外殼[2]、環(huán)形磁鋼[3]、內(nèi)套[5]組成的定子，和由銜鐵[4]、[8]、軸[6]組成的動子所構(gòu)成，其特征是勵磁線圈[1]和徑向充磁的環(huán)形磁鋼[3]分別套在有軟鐵制成的外殼[2]和內(nèi)套[5]之間，具有能使勵磁磁勢都壓降在銜鐵行程氣隙里的磁回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電磁驅(qū)動器，其特征是環(huán)形磁鋼［3］是徑向充磁的。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電磁驅(qū)動器，其特征是徑向充磁的環(huán)形磁鋼［3］是用六片、八片或十二片矩形磁鐵等效組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電磁驅(qū)動器，其特征是以環(huán)形磁鋼［3］為中間位置，勵磁線圈可以分成左右兩部份。
專利摘要
大行程雙穩(wěn)態(tài)脈沖電磁驅(qū)動器采用特殊的磁路設(shè)計，把勵磁線圈和徑向充磁的環(huán)型磁鋼分別套在有軟鐵制成的外殼和內(nèi)套之間，所形成的磁回路使得勵磁磁動勢幾乎都壓降在銜鐵行程的氣隙里，勵磁磁動勢得到充分使用。在同樣的勵磁磁勢下，能提供較大的吸引力和行程；在產(chǎn)生同樣的行程和吸引力下，只需較小的磁動勢，從而達(dá)到進(jìn)一步縮小體積和節(jié)能的目的。
文檔編號H01F7/08GK87209601SQ87209601
公開日1988年5月18日 申請日期1987年6月11日
發(fā)明者姚海初 申請人:姚海初導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan