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(shí)，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(dòng)式電磁鐵、制動(dòng)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(shí)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(dòng)鐵心導(dǎo)向差，使用時(shí)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(yùn)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(dòng)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(gè)與磁路合作的感應(yīng)線圈。磁路由一個(gè)固定部分和一個(gè)活動(dòng) 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(gè)由鐵心和極靴組成的活動(dòng)銜鐵。由于極靴的表面大于鐵心的截面，該 活動(dòng)銜鐵的組裝件由H形的鐵片和(為了實(shí)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(gè)錨型的銜鐵的鐵心，一個(gè)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(dòng)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(diǎn)的凸起，支點(diǎn)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(diǎn)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(dòng)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(dòng)鐵心以及至少一個(gè)設(shè)置在靜鐵心或動(dòng)鐵心上的線圈，其中，所述動(dòng)鐵心上形成 有突臺(tái)，所述靜鐵心上兩個(gè)極靴之間與突臺(tái)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(dòng)鐵心呈T字形狀，包括極面部分和突臺(tái)， 所述突臺(tái)伸入到靜鐵心的兩個(gè)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(gè)相互對稱放置的“I”字型靜鐵 心，每個(gè)“ 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(gè)“ 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(gè)“I”字型靜鐵心的鐵心柱上設(shè)有一個(gè)線圈及 骨架。上述的低壓電器用電磁鐵，其中，所述突臺(tái)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(dòng)鐵心上形成有兩個(gè)突臺(tái)，兩個(gè)突臺(tái)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(dòng)鐵心安裝在支架上，所述支架上 設(shè)置有導(dǎo)槽，所述突臺(tái)和導(dǎo)槽滑動(dòng)相連。上述的低壓電器用電磁鐵，其中，所述動(dòng)鐵心通過動(dòng)鐵心托架和傳動(dòng)壓板相連， 所述傳動(dòng)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(dòng)鐵心上形成有突臺(tái)，在不提高安匝數(shù)的前提下，通過形成第二個(gè)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(shí)，減小了小氣隙時(shí)靜鐵心對動(dòng)鐵心的沖擊，提高了電磁鐵的壽 命。此外，本發(fā)明利用傳動(dòng)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(dòng)鐵心結(jié)構(gòu)立體圖； 圖3為本發(fā)明電磁鐵的靜鐵心、動(dòng)鐵心結(jié)構(gòu)正視圖； 圖4為本發(fā)明的突臺(tái)在導(dǎo)槽中限定動(dòng)鐵心運(yùn)動(dòng)方向的示意圖 圖5為本發(fā)明的含有兩個(gè)突臺(tái)的電磁鐵結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為無突臺(tái)結(jié)構(gòu)的電磁鐵磁路示意圖； 圖7為本發(fā)明帶突臺(tái)結(jié)構(gòu)的電磁鐵磁路示意圖 圖8為本發(fā)明T字形動(dòng)鐵心及磁路分布示意圖 圖9為本發(fā)明動(dòng)鐵心的突臺(tái)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(tái)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(dòng)鐵心托架
4動(dòng)鐵心4a極面部分4b突臺(tái)
5傳動(dòng)壓板6靜鐵心6a鐵心柱
6b極靴7彈簧8導(dǎo)槽
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)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(dòng)鐵心立體 圖；圖3為本發(fā)明電磁鐵的靜鐵心、動(dòng)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(dòng)鐵心4以及 至少一個(gè)設(shè)置在靜鐵心6或動(dòng)鐵心4上的線圈，其中，所述動(dòng)鐵心4上形成有突臺(tái)4b，所述 靜鐵心6的極靴之間與突臺(tái)4b相對的位置形成有間隙J。靜鐵心6和動(dòng)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(dòng)鐵心4，確保電磁鐵功能的實(shí) 現(xiàn)。圖4為本發(fā)明的突臺(tái)在導(dǎo)槽中限定動(dòng)鐵心運(yùn)動(dòng)方向的示意圖。請參見圖4，動(dòng)鐵心4的突臺(tái)4b還能在支架1的導(dǎo)槽8中滑動(dòng)，從而起到限定動(dòng) 鐵心4運(yùn)動(dòng)，保證動(dòng)鐵心4在運(yùn)動(dòng)過程中總是同靜鐵心6極靴面水平相對，保證動(dòng)鐵心4吸 合、釋放運(yùn)動(dòng)可靠。圖5是本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，這個(gè)實(shí)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(gè)突臺(tái)的結(jié)構(gòu)除能滿足電磁鐵性能優(yōu)化外，兩個(gè)突臺(tái)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(dòng)鐵心支架相連提供反力，本實(shí)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(shí)現(xiàn)了反力功能，節(jié)省了體積更加緊湊。此外，所述動(dòng)鐵心4可以通過動(dòng)鐵心托架3和傳動(dòng)壓板5相連，所述傳動(dòng)壓板5 和行程開關(guān)器件相連，如圖1所示。傳動(dòng)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(diǎn)壓動(dòng)壓板，會(huì)使壓板在N點(diǎn)的行程大于在M點(diǎn)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(shí)用價(jià)值，使電磁鐵在有限的體積內(nèi)實(shí)現(xiàn)功能。圖6為無突臺(tái)結(jié)構(gòu)的電磁鐵磁路示意圖；圖7為本發(fā)明帶突臺(tái)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(dòng)鐵心4上形成有突臺(tái) 4b，在不提高安匝數(shù)的前提下，通過形成第二個(gè)磁回路，即輔助磁路C2提高吸力。圖8為本發(fā)明T字形動(dòng)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(dòng)鐵心4可以呈T字形 狀，包括極面部分4a和突臺(tái)4b，所述突臺(tái)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(gè)相互對稱放置的“I”字型靜鐵心，每個(gè)“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(gè)“I”字型靜鐵心的極靴間形成有 間隙J。每個(gè)“I”字型靜鐵心的鐵心柱6a上設(shè)有一個(gè)線圈2及骨架。下面詳細(xì)描述本發(fā)明帶突臺(tái)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(dòng)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(gè)對稱的放置，每個(gè)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(gè)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(dòng)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(dòng)鐵心、靜鐵心極靴的中間部分構(gòu)成了一個(gè)輔助的磁環(huán)路C2，同時(shí)4b還同 支架1 一起構(gòu)成限位保證了動(dòng)鐵心4的運(yùn)動(dòng)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(shí)，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(shí)，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(dòng)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(shí)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(shí)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(shí)，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(huì)因磁路C2存在而增大動(dòng)鐵心對極靴的沖擊力。而氣隙K較大時(shí)，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(dòng)鐵心的初始運(yùn)動(dòng)會(huì) 產(chǎn)生有利于吸合的吸力作用。釋放時(shí)，由于突臺(tái)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(huì)因這個(gè)結(jié)構(gòu)而增加，因此并不會(huì)影響電磁鐵的失電釋放時(shí) 間。與此同時(shí)4b部分又起到了動(dòng)鐵心運(yùn)動(dòng)定位的作用，并未因此而增加其它零件。并且考 慮到突臺(tái)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(tái)的尺寸，設(shè) 定需要的初始吸力。同時(shí)由于提供了水平分量的力，增加了動(dòng)鐵心運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性，可靠性。動(dòng)鐵心突臺(tái)4b的尺寸對磁鐵的吸力有影響，經(jīng)過仿真計(jì)算可知寬度X不變，當(dāng)Y 的大小同動(dòng)、靜鐵心氣隙大小相當(dāng)時(shí)，吸力最大。動(dòng)靜鐵心氣隙Y值保持不變，突臺(tái)寬度χ 不同時(shí)吸力大小也不同，比如X取值為7mm，6. 5mm, 6mm時(shí)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(shí)，沒有小突臺(tái)時(shí)電磁鐵中的磁通流向，設(shè)此時(shí)的 總磁通為 ·,漏磁通為么，流過動(dòng) 鐵心的磁通夯，有# =念+我。如圖7所示，加入小突臺(tái)4b后，因?yàn)樾⊥慌_(tái)亦為導(dǎo)磁性材 料，會(huì)有一部分磁通從其中流過，動(dòng)鐵心中的磁通分為兩部分，流過動(dòng)鐵心主體的 < 和流
經(jīng)小突臺(tái)的為。而施加的激勵(lì)不變的情況下，總的磁勢不變因此有0 = + ^ + φ:,即原 來沒有突臺(tái)時(shí)的磁通被分成了兩個(gè)分量。這兩個(gè)分量的比例和其對動(dòng)鐵心的作用情況將會(huì) 影響電磁鐵的吸力。由于增加了突臺(tái)變相的減小了動(dòng)靜鐵心之間的距離即有么> φ:，‘ + A >為。因此，加入突臺(tái)后比沒加突臺(tái)時(shí)的初始吸力要高。圖9為本發(fā)明動(dòng)鐵心的突臺(tái)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(tái)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(yùn)動(dòng)，此時(shí)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(dòng)鐵心的磁通加大，突臺(tái)進(jìn)入了 II形靜鐵心之間，其分散了 很大一部分從動(dòng)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(gè)明顯的下降。
如圖10所示，隨著進(jìn)一步吸合，由于流過突臺(tái)的磁通進(jìn)一步加大，作用在突臺(tái)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(gè)單調(diào)上升的過程，而是一 個(gè)拋物線的過程。這時(shí)因?yàn)橛绊懫湄Q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(gè)因素，如圖10所示，在突臺(tái)剛剛進(jìn)入II形靜鐵心中間時(shí)，由于突臺(tái)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(tái) 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(dòng)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(gè)拋物線形狀，如圖11所示，曲線①為無突臺(tái)時(shí)的吸力曲線， 曲線②為突臺(tái)4b寬度X取7mm時(shí)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(gè)水平上不再下降，但是其總是小于沒有突臺(tái)時(shí)的力，這是因?yàn)?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(shí)，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?？傊?，由于突臺(tái)結(jié)構(gòu)的增加，會(huì)對電磁鐵的吸力特性有較大的改善，若利用突臺(tái)結(jié) 構(gòu)來增大初始吸力，則突臺(tái)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(shí)為最優(yōu)值；若要減小動(dòng)鐵心對靜鐵心的沖擊，增加吸合的穩(wěn) 定可靠性，則突臺(tái)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(tái)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(shí)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(dòng)鐵心(4)以及至少一個(gè)設(shè)置在靜鐵心(6)或動(dòng)鐵心(4)上的線圈，其特征在于，所述動(dòng)鐵心(4)上形成有突臺(tái)(4b)，所述靜鐵心(6)兩極靴間與突臺(tái)(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(dòng)鐵心(4)呈T字形狀， 包括極面部分(4a)和突臺(tái)(4b)，所述突臺(tái)(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(gè)相互 對稱放置的“I”字型靜鐵心，每個(gè)“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(gè)“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(gè)“I”字型靜鐵心的鐵心柱 (6a)上設(shè)有一個(gè)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(tái)(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(dòng)鐵心(4)上形成有兩個(gè) 突臺(tái)(4b)，兩個(gè)突臺(tái)(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(dòng) 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(tái)(4b)和導(dǎo)槽(8)滑 動(dòng)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(dòng)鐵心(4)通過 動(dòng)鐵心托架(3)和傳動(dòng)壓板(5)相連，所述傳動(dòng)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(dòng)鐵心以及至少一個(gè)設(shè)置在靜鐵心或動(dòng)鐵心上的線圈，其中，所述動(dòng)鐵心上形成有突臺(tái)，所述靜鐵心兩極靴間與突臺(tái)相對的位置留有間隙。所述動(dòng)鐵心呈T字形狀，包括極面部分和突臺(tái)，所述突臺(tái)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