專利名稱：一種低壓電器用電磁鐵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電磁鐵，尤其涉及一種低壓電器用電磁鐵。
背景技術(shù)：
目前的直流電磁鐵，達(dá)到大的行程時，由于漏磁較多對體積要求比較大，需要安 匝數(shù)大，線圈體積，鐵心體積都要求較大，就要提高鐵耗銅耗?，F(xiàn)在廣泛使用的電磁鐵，不論是牽引式電磁鐵或推動式電磁鐵、制動電磁鐵，還是 各種交流接觸器用電磁鐵，共同存在的問題是功耗多、噪音大、吸合時撞擊嚴(yán)重、壽命低、需 要優(yōu)良的電工硅鋼板材，加工制造困難，耗銅量多，體積大，動鐵心導(dǎo)向差，使用時一般只能 垂直安裝。針對這些問題，已經(jīng)出現(xiàn)了很多解決方案，如交流接觸器的各種無聲運行控制電 路、剩磁保持式繼電器、雙線圈交流接觸器、永磁保持式繼電器、機(jī)械自鎖式繼電器、高低電 壓驅(qū)動式電磁鐵等。法國專利文獻(xiàn)FR2801721 (Al)涉及一種直流電磁鐵用于如接觸器或接觸器-斷路器 那樣的開關(guān)電器。電磁鐵具有一個與磁路合作的感應(yīng)線圈。磁路由一個固定部分和一個活動 部分組成。它的磁路由鐵片組裝構(gòu)成。這些鐵片有些高度不高，互相組裝在一起。由組裝的鐵 片形成的磁路部分是一個由鐵心和極靴組成的活動銜鐵。由于極靴的表面大于鐵心的截面，該 活動銜鐵的組裝件由H形的鐵片和(為了實現(xiàn)極靴)補(bǔ)足鐵心鐵片分枝的I形鐵片組成。美國專利文獻(xiàn)US2002053965 (Al)介紹了包括一個錨型的銜鐵的鐵心，一個有平 滑極面的磁軛，鐵心光滑并且有銜鐵插在它的頂端。中國專利文獻(xiàn)ZL01110057. 5，名稱為“電磁驅(qū)動裝置和電磁繼電器”的發(fā)明專利公 布的技術(shù)方案中，永久磁鐵垂直于偏離U —型鐵心中心段的中心位置。電樞在偏離中心位 置具有作為支點的凸起，支點放置在永久磁鐵的上端面。同樣，線圈纏繞在中心位置的近側(cè) 上的鐵心的磁極片上。利用電磁鐵的支點位置不同改變了電磁鐵的特性。上述專利均是通過增加永磁和其它結(jié)構(gòu)改變電磁鐵的特性，雖然減小了電磁鐵體 積，但結(jié)構(gòu)上改動大，增加了永磁和其它零件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種低壓電器用電磁鐵，減小電磁鐵體積，減 少用材且保持大吸力。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種低壓電器用電磁鐵，包 括靜鐵心、動鐵心以及至少一個設(shè)置在靜鐵心或動鐵心上的線圈，其中，所述動鐵心上形成 有突臺，所述靜鐵心上兩個極靴之間與突臺相對的位置留有間隙。上述的低壓電器用電磁鐵，其中，所述動鐵心呈T字形狀，包括極面部分和突臺， 所述突臺伸入到靜鐵心的兩個極靴之間的間隙內(nèi)。上述的低壓電器用電磁鐵，其中，所述靜鐵心為兩個相互對稱放置的“I”字型靜鐵 心，每個“ I ”字型靜鐵心包括鐵心柱和極靴，所述極靴面積大于鐵心柱面積，兩個“ I ”字型靜鐵心的極靴間形成有間隙。上述的低壓電器用電磁鐵，其中，每個“I”字型靜鐵心的鐵心柱上設(shè)有一個線圈及 骨架。上述的低壓電器用電磁鐵，其中，所述突臺的寬度為兩極靴之間氣隙的60% 80%,高度為磁鐵的主工作氣隙的90% 110%。上述的低壓電器用電磁鐵，其中，所述動鐵心上形成有兩個突臺，兩個突臺之間放 置用于提供電磁鐵釋放反力的彈簧。上述的低壓電器用電磁鐵，其中，所述靜鐵心和動鐵心安裝在支架上，所述支架上 設(shè)置有導(dǎo)槽，所述突臺和導(dǎo)槽滑動相連。上述的低壓電器用電磁鐵，其中，所述動鐵心通過動鐵心托架和傳動壓板相連， 所述傳動壓板和行程開關(guān)器件相連。本發(fā)明對比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果本發(fā)明提供的低壓電器用電磁鐵，所述 動鐵心上形成有突臺，在不提高安匝數(shù)的前提下，通過形成第二個磁回路提高吸力，從而可 以有效的節(jié)能，并控制了電磁鐵的體積，使其能在體積有限制的條件下應(yīng)用。由于安匝較 低，有效利用了能源的同時，減小了小氣隙時靜鐵心對動鐵心的沖擊，提高了電磁鐵的壽 命。此外，本發(fā)明利用傳動壓板和行程開關(guān)器件相連，有效提高了電磁鐵的可靠行程，進(jìn)一 步控制了電磁鐵的體積。


圖1為本發(fā)明低壓電器用電磁鐵結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明電磁鐵的靜鐵心、動鐵心結(jié)構(gòu)立體圖； 圖3為本發(fā)明電磁鐵的靜鐵心、動鐵心結(jié)構(gòu)正視圖； 圖4為本發(fā)明的突臺在導(dǎo)槽中限定動鐵心運動方向的示意圖 圖5為本發(fā)明的含有兩個突臺的電磁鐵結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為無突臺結(jié)構(gòu)的電磁鐵磁路示意圖； 圖7為本發(fā)明帶突臺結(jié)構(gòu)的電磁鐵磁路示意圖 圖8為本發(fā)明T字形動鐵心及磁路分布示意圖 圖9為本發(fā)明動鐵心的突臺上吸力分量示意圖 圖10為本發(fā)明電磁鐵因行程不同突臺上吸力變化分量示意圖； 圖11為本發(fā)明電磁鐵與現(xiàn)有電磁鐵的吸力曲線對比示意圖； 圖中
1支架2線圈3動鐵心托架
4動鐵心4a極面部分4b突臺
5傳動壓板6靜鐵心6a鐵心柱
6b極靴7彈簧8導(dǎo)槽
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
圖1為本發(fā)明低壓電器用電磁鐵結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為電磁鐵的靜鐵心、動鐵心立體 圖；圖3為本發(fā)明電磁鐵的靜鐵心、動鐵心結(jié)構(gòu)正視圖。請參見圖1、2和3，本發(fā)明提供的低壓電器用電磁鐵包括靜鐵心6、動鐵心4以及 至少一個設(shè)置在靜鐵心6或動鐵心4上的線圈，其中，所述動鐵心4上形成有突臺4b，所述 靜鐵心6的極靴之間與突臺4b相對的位置形成有間隙J。靜鐵心6和動鐵心4可以安裝在 支架1上，支架1由非導(dǎo)磁材料構(gòu)成，用于支撐靜鐵心6和動鐵心4，確保電磁鐵功能的實 現(xiàn)。圖4為本發(fā)明的突臺在導(dǎo)槽中限定動鐵心運動方向的示意圖。請參見圖4，動鐵心4的突臺4b還能在支架1的導(dǎo)槽8中滑動，從而起到限定動 鐵心4運動，保證動鐵心4在運動過程中總是同靜鐵心6極靴面水平相對，保證動鐵心4吸 合、釋放運動可靠。圖5是本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，這個實施例在采用本發(fā)明間隙和主工作氣隙 優(yōu)選比例的條件下，采用了兩個突臺的結(jié)構(gòu)除能滿足電磁鐵性能優(yōu)化外，兩個突臺能夠?qū)?彈簧7進(jìn)行限位，彈簧7用于提供電磁鐵釋放的反力。其它同類產(chǎn)品一般將彈簧裝在外側(cè) 同動鐵心支架相連提供反力，本實施例與同類產(chǎn)品相比，不占用外部空間，利用自身內(nèi)部空 間實現(xiàn)了反力功能，節(jié)省了體積更加緊湊。此外，所述動鐵心4可以通過動鐵心托架3和傳動壓板5相連，所述傳動壓板5 和行程開關(guān)器件相連，如圖1所示。傳動壓板5起到電磁鐵行程的放大作用，依據(jù)杠桿原理 托架在M點壓動壓板，會使壓板在N點的行程大于在M點的行程因此起到了，壓板結(jié)構(gòu)的存 在，利用杠桿原理變相增加了電磁鐵的行程，在對電磁鐵體積有要求的應(yīng)用場合有很大的 實用價值，使電磁鐵在有限的體積內(nèi)實現(xiàn)功能。圖6為無突臺結(jié)構(gòu)的電磁鐵磁路示意圖；圖7為本發(fā)明帶突臺結(jié)構(gòu)的電磁鐵磁路 示意圖。請參見圖6和7，本發(fā)明提供的低壓電器用電磁鐵，所述動鐵心4上形成有突臺 4b，在不提高安匝數(shù)的前提下，通過形成第二個磁回路，即輔助磁路C2提高吸力。圖8為本發(fā)明T字形動鐵心及磁路分布示意圖。請參見圖8，上述的低壓電器用電磁鐵，作為優(yōu)先選擇，所述動鐵心4可以呈T字形 狀，包括極面部分4a和突臺4b，所述突臺4b伸入到靜鐵心6的極靴之間的氣隙內(nèi)。所述 靜鐵心6可以采用兩個相互對稱放置的“I”字型靜鐵心，每個“I”字型靜鐵心包括鐵心柱 6a和極靴6b，所述極靴6b面積大于鐵心柱6a面積，兩個“I”字型靜鐵心的極靴間形成有 間隙J。每個“I”字型靜鐵心的鐵心柱6a上設(shè)有一個線圈2及骨架。下面詳細(xì)描述本發(fā)明帶突臺結(jié)構(gòu)的電磁鐵磁路以及增加吸力的原理過程，本發(fā)明 提供的低壓電器用電磁鐵，靜鐵心和動鐵心由導(dǎo)磁材料構(gòu)成，從圖中可知，構(gòu)成磁路的靜鐵 心6有兩個對稱的放置，每個靜鐵心包括鐵心柱6a和極靴6b，6b面積比鐵心大，增加與靜 鐵心的相對面積，減少漏磁通；兩個靜鐵心相對稱放置，中間通過極小的間隙相對，構(gòu)成磁 路的靜鐵心部分。動鐵心4整體成T字形，由同極靴相對的極面部分4a，和突起進(jìn)入靜鐵心 之間的部分4b構(gòu)成，其中4a同靜鐵心一起構(gòu)成了電磁鐵的主磁路Cl，對電磁鐵的吸合起 主導(dǎo)作用；4b同動鐵心、靜鐵心極靴的中間部分構(gòu)成了一個輔助的磁環(huán)路C2，同時4b還同 支架1 一起構(gòu)成限位保證了動鐵心4的運動中極面始終同極靴極面相對，保證了漏磁通的最小化。由于增加了 4b部分，當(dāng)主工作氣隙H較小時，主磁路Cl起主要作用，C2輔助磁路 的作用很小，但是當(dāng)主工作氣隙H大時，由于磁路Cl中氣隙的加大，漏磁通的增多，Cl磁 路中磁場強(qiáng)度下降很快，但是對于輔助磁路C2，主工作氣隙H的增大并沒有影響磁路，由于 動鐵心同靜鐵心極靴形成的氣隙K保持不變，因此Cl磁路的磁場強(qiáng)度并不隨主工作氣隙H 的增大而減小。正是由于上述特性，本發(fā)明的電磁鐵可以在大氣隙時提供比一般電磁鐵更大的初 始吸力，而不用增加電磁鐵的安匝數(shù)和鐵心面積，在節(jié)省銅和鐵的同時又節(jié)約了體積。在不 增加材料的情況下，在吸合的過程中，全程增加了由磁路C2形成的吸力，充分利用了磁通 能量。在主工作氣隙H較小時，由于磁路Cl占主導(dǎo)地位，因此C2磁路形成的吸力可以忽略， 并不會因磁路C2存在而增大動鐵心對極靴的沖擊力。而氣隙K較大時，由于Cl產(chǎn)生的吸力 與C2產(chǎn)生的吸力已經(jīng)處于大小相當(dāng)?shù)姆秶畠?nèi)，C2磁路的存在對于動鐵心的初始運動會 產(chǎn)生有利于吸合的吸力作用。釋放時，由于突臺4b同靜鐵心的氣隙K，同主工作氣隙H相比 很大，由剩磁而產(chǎn)生的力并不會因這個結(jié)構(gòu)而增加，因此并不會影響電磁鐵的失電釋放時 間。與此同時4b部分又起到了動鐵心運動定位的作用，并未因此而增加其它零件。并且考 慮到突臺4b的尺寸不同對初始吸力的影響大小程度也不同，可以通過調(diào)整突臺的尺寸，設(shè) 定需要的初始吸力。同時由于提供了水平分量的力，增加了動鐵心運動的穩(wěn)定性，可靠性。動鐵心突臺4b的尺寸對磁鐵的吸力有影響，經(jīng)過仿真計算可知寬度X不變，當(dāng)Y 的大小同動、靜鐵心氣隙大小相當(dāng)時，吸力最大。動靜鐵心氣隙Y值保持不變，突臺寬度χ 不同時吸力大小也不同，比如X取值為7mm，6. 5mm, 6mm時的吸力曲線各不相同。雖然由于X 值不同，吸力曲線的數(shù)值大小有不同，但是其上升下降趨勢是一致的，下面簡單分析其趨勢 上升下降原因。請繼續(xù)參見圖6，出現(xiàn)最大氣隙時，沒有小突臺時電磁鐵中的磁通流向，設(shè)此時的 總磁通為 ·,漏磁通為么，流過動 鐵心的磁通夯，有# =念+我。如圖7所示，加入小突臺4b后，因為小突臺亦為導(dǎo)磁性材 料，會有一部分磁通從其中流過，動鐵心中的磁通分為兩部分，流過動鐵心主體的 < 和流
經(jīng)小突臺的為。而施加的激勵不變的情況下，總的磁勢不變因此有0 = + ^ + φ:,即原 來沒有突臺時的磁通被分成了兩個分量。這兩個分量的比例和其對動鐵心的作用情況將會 影響電磁鐵的吸力。由于增加了突臺變相的減小了動靜鐵心之間的距離即有么> φ:，‘ + A >為。因此，加入突臺后比沒加突臺時的初始吸力要高。圖9為本發(fā)明動鐵心的突臺上吸力分量示意圖；圖10為本發(fā)明電磁鐵因行程不同 突臺上吸力變化分量示意圖；圖11為本發(fā)明電磁鐵與現(xiàn)有電磁鐵的吸力曲線對比示意圖。請參見圖9，電磁鐵離開初始位置，做吸合運動，此時磁通和吸力情況又有了進(jìn)一 步的變化。由于氣隙減小，通過動鐵心的磁通加大，突臺進(jìn)入了 II形靜鐵心之間，其分散了 很大一部分從動鐵心主體流過的磁通，并且這些分散的磁通很大一部分為平行于靜鐵心并 不有利于吸合，因此圖9中的吸力有一個明顯的下降。
如圖10所示，隨著進(jìn)一步吸合，由于流過突臺的磁通進(jìn)一步加大，作用在突臺上 的合力也隨之加大，但是，對于其在豎直方向的分力則并不是一個單調(diào)上升的過程，而是一 個拋物線的過程。這時因為影響其豎直分量的大小的因素有合力的大小和同水平方向夾角 兩個因素，如圖10所示，在突臺剛剛進(jìn)入II形靜鐵心中間時，由于突臺還未磁飽和合力增 長很快F2 > F，雖然夾角有所減小，但是對于豎直分量還是增加了 F2y > Fy0而隨著突臺 進(jìn)一步進(jìn)入，磁通趨于飽和，雖然F3仍大于F2，但是其在量上已無法抵消，由于角度隨動鐵 心的吸合而逐漸減小(c<b<a)造成的豎直分量的減小，F(xiàn)3y < F2y。因此，吸力曲線有一個拋物線形狀，如圖11所示，曲線①為無突臺時的吸力曲線， 曲線②為突臺4b寬度X取7mm時的吸力曲線，吸力上升到最大值之后減小。而當(dāng)吸力減小 到一定情況后將維持在一個水平上不再下降，但是其總是小于沒有突臺時的力，這是因為 其分掉了一部分的磁通，而這部分磁通對于吸力增大并沒有貢獻(xiàn)。而最后小氣隙時，由于主 磁路的氣隙大小已與第二磁路的氣隙大小相當(dāng)，磁通又回歸主磁路，因此吸力又變大。總之，由于突臺結(jié)構(gòu)的增加，會對電磁鐵的吸力特性有較大的改善，若利用突臺結(jié) 構(gòu)來增大初始吸力，則突臺在X方向上為極靴之間氣隙的60% 80%，且Y方向取值應(yīng)為磁 鐵的主工作氣隙90% 110%時為最優(yōu)值；若要減小動鐵心對靜鐵心的沖擊，增加吸合的穩(wěn) 定可靠性，則突臺在Y為方向取值高過極靴，X方向上可依據(jù)需要調(diào)整，越大則吸力越平 緩。只要依照上述限定突臺尺寸，則可達(dá)到電磁鐵特性的優(yōu)化。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技 術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護(hù)范 圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種低壓電器用電磁鐵，包括靜鐵心(6)、動鐵心(4)以及至少一個設(shè)置在靜鐵心(6)或動鐵心(4)上的線圈，其特征在于，所述動鐵心(4)上形成有突臺(4b)，所述靜鐵心(6)兩極靴間與突臺(4b)相對的位置留有間隙。
2.如權(quán)利要求1所述的低壓電器用電磁鐵，其特征在于，所述動鐵心(4)呈T字形狀， 包括極面部分(4a)和突臺(4b)，所述突臺(4b)伸入到靜鐵心(6)的兩極靴間的間隙內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的低壓電器用電磁鐵，其特征在于，所述靜鐵心(6)為兩個相互 對稱放置的“I”字型靜鐵心，每個“I”字型靜鐵心包括鐵心柱(6a)和極靴(6b)，所述極靴 (6b)面積大于鐵心柱(6a)面積，兩個“I”字型靜鐵心的極靴間形成有間隙。
4.如權(quán)利要求3所述的低壓電器用電磁鐵，其特征在于，每個“I”字型靜鐵心的鐵心柱 (6a)上設(shè)有一個線圈及骨架。
5.如權(quán)利要求1所述的低壓電器用電磁鐵，其特征在于，所述突臺(4b)的寬度為兩極 靴之間氣隙的60% 80%，高度為磁鐵的主工作氣隙的90% 110%。
6.如權(quán)利要求1所述的低壓電器用電磁鐵，其特征在于，所述動鐵心(4)上形成有兩個 突臺(4b)，兩個突臺(4b)之間放置用于提供電磁鐵釋放反力的彈簧(7)。
7.如權(quán)利要求1 5所述的任一低壓電器用電磁鐵，其特征在于，所述靜鐵心(6)和動 鐵心(4)安裝在支架(1)上，所述支架(1)上設(shè)置有導(dǎo)槽(8)，所述突臺(4b)和導(dǎo)槽(8)滑 動相連。
8.如權(quán)利要求1 6所述的任一低壓電器用電磁鐵，其特征在于，所述動鐵心(4)通過 動鐵心托架(3)和傳動壓板(5)相連，所述傳動壓板(5)和行程開關(guān)器件相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低壓電器用電磁鐵，包括靜鐵心、動鐵心以及至少一個設(shè)置在靜鐵心或動鐵心上的線圈，其中，所述動鐵心上形成有突臺，所述靜鐵心兩極靴間與突臺相對的位置留有間隙。所述動鐵心呈T字形狀，包括極面部分和突臺，所述突臺伸入到靜鐵心兩極靴間的間隙內(nèi)。本發(fā)明提供的低壓電器用電磁鐵，能夠減小電磁鐵體積，減少用材且保持大吸力。
文檔編號H01H50/18GK101923937SQ201010258779
公開日2010年12月22日 申請日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者奚泓, 朱文灝, 林建榮, 賈峰 申請人:上海電科電器科技有限公司;江蘇凱隆電器有限公司;蘇州萬龍電氣集團(tuán)股份有限公司