專利名稱：高保持力柱形牽引電磁鐵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種牽引電磁鐵。
背景技術(shù)：
目前很多技術(shù)領(lǐng)域里采用柱形牽引電磁鐵作為往復(fù)運動動力機構(gòu)，如圖1所示，這種電磁鐵外部是一個管狀鐵磁材料構(gòu)成的導(dǎo)磁套1，導(dǎo)磁套底端由鐵磁材料制成的底蓋5封住，上端由一個鐵磁材料制成的導(dǎo)磁環(huán)2封住，導(dǎo)磁套1內(nèi)部放置管狀線圈4，動鐵芯3由導(dǎo)磁環(huán)2內(nèi)孔伸入線圈4的內(nèi)部，通電吸合時動鐵芯3的端部和導(dǎo)磁套的底蓋5接觸，并在接觸處產(chǎn)生吸力。這種電磁鐵結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，并且密封性能好；但另一方面，這種電磁鐵散熱性能較差，因而，要產(chǎn)生較大的保持力，就得持續(xù)通入較大的保持電流，這不僅浪費了電能，而且線圈過熱，會使工作失效。因此，就需要加大電磁鐵的體積。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述柱形牽引電磁鐵存在的問題，本發(fā)明提出一種在相同體積、相同線圈、相同電流條件下能產(chǎn)生較高保持力的柱形牽引電磁鐵。降低了電磁鐵的電能消耗，同時也解決了電磁鐵的過熱問題。
如圖2所示，本發(fā)明基本構(gòu)成是它仍然包括導(dǎo)磁套、導(dǎo)磁環(huán)、動鐵芯、線圈、底蓋，其中導(dǎo)磁套為鐵磁材料制成的管狀體，其下端由鐵磁材料制成的底蓋封住，上端由導(dǎo)磁環(huán)封住，導(dǎo)磁套內(nèi)部放置線圈，動鐵芯的柱形鐵芯由導(dǎo)磁環(huán)內(nèi)孔伸入線圈的內(nèi)部。
本發(fā)明解決問題的方法是電磁鐵的導(dǎo)磁環(huán)2分成N個同心套合在一起的鐵磁環(huán)6，每個鐵磁環(huán)均由鐵磁材料制成，相鄰的兩個鐵磁環(huán)之間留有環(huán)形縫隙，這些縫隙由非鐵磁材料填充連接，導(dǎo)磁套1和導(dǎo)磁環(huán)2最外部鐵磁環(huán)磁接觸連接；動鐵芯3結(jié)構(gòu)是在柱形鐵芯上增加一個圓形導(dǎo)磁蓋7，導(dǎo)磁蓋由N-1個鐵磁材料制成的環(huán)狀體8和一個鐵磁材料制成的圓盤9同心套合在一起構(gòu)成，相鄰的兩個環(huán)狀體8之間或者相鄰的環(huán)狀體8和圓盤9之間留有環(huán)形縫隙，這些縫隙由非鐵磁材料填充連接，圓盤9和柱形鐵芯磁連接或制成一體；從外部邊緣開始，第一個鐵磁環(huán)的內(nèi)徑小于第一個環(huán)狀體的外徑，第二個鐵磁環(huán)的外徑大于第一個環(huán)狀體的內(nèi)徑，第二個鐵磁環(huán)的內(nèi)徑小于第二個環(huán)狀體的外徑......，最后一個鐵磁環(huán)的內(nèi)徑可以小于圓盤的外徑，也可以不小于圓盤的外徑，即電磁鐵吸合、導(dǎo)磁蓋和導(dǎo)磁環(huán)接觸時，導(dǎo)磁環(huán)上從外部第二個鐵磁環(huán)起，每一個鐵磁環(huán)都和導(dǎo)磁蓋上兩個環(huán)狀體接觸，最后一個鐵磁環(huán)和導(dǎo)磁蓋上最內(nèi)部一個環(huán)狀體與圓盤接觸，或者僅和導(dǎo)磁蓋上最內(nèi)部一個環(huán)狀體接觸；而導(dǎo)磁蓋上除圓盤外，每個環(huán)狀體都和導(dǎo)磁環(huán)上兩個鐵磁環(huán)接觸。這樣做的目的就是在電磁鐵吸和時，讓磁力線多次穿過導(dǎo)磁環(huán)和導(dǎo)磁蓋，相當(dāng)于加多了分?jǐn)嗵?，由電磁學(xué)理論可知，此時的磁力將極大加強。柱形鐵芯本身可以是一個由鐵磁材料制成的柱形體，也可以是柱形鐵磁材料和柱形永磁體11連接成的柱形體(如圖3所示)，永磁體11的N、S極的方向應(yīng)和柱形鐵芯的軸線方向一致。對于后一種情況，當(dāng)動鐵芯吸合時，永久磁鐵產(chǎn)生的保持力就可以很大程度提高。當(dāng)然，這種結(jié)構(gòu)的電磁鐵在釋放時，必須給線圈施加反向電流。
當(dāng)最后一個鐵磁環(huán)的內(nèi)徑小于圓盤的外徑時，須在動鐵芯3的柱形鐵芯和導(dǎo)磁蓋7結(jié)合部位處留有隔磁帶10，隔磁帶的構(gòu)成就是在上述部位的柱形鐵芯上挖出一個環(huán)形槽，槽中以非鐵磁材料填充，隔磁帶的寬度大于最后一個鐵磁環(huán)軸向?qū)挾取＿@種電磁鐵結(jié)構(gòu)增大保持力的原理是當(dāng)電磁鐵吸合后，磁通2N次或者2N-1次穿過和動鐵芯運動方向垂直的動、靜鐵磁材料表面，如果忽略漏磁的影響，原理上可以達到同等條件電磁鐵吸力的2N倍或者2N-1倍。這里還需要指出的是，這種結(jié)構(gòu)的電磁鐵，對電磁鐵的起動過程的吸引力基本不產(chǎn)生影響，這是因為，盡管電磁鐵的導(dǎo)磁環(huán)的N個同心鐵磁環(huán)之間存在非磁性縫隙，但這些縫隙的總長度相對于柱形鐵芯和導(dǎo)磁套底部之間的距離是一個小量，對磁路產(chǎn)生的影響極弱。
如圖4所示，實用中，當(dāng)上述N＝1時，最后一個鐵磁環(huán)的內(nèi)徑小于導(dǎo)磁圓盤的外徑時，對應(yīng)于電磁鐵的導(dǎo)磁環(huán)2由一個鐵磁材料制成的鐵磁環(huán)6構(gòu)成，動鐵芯3結(jié)構(gòu)是在柱形鐵芯上增加一個圓形導(dǎo)磁蓋7，導(dǎo)磁蓋僅由一個鐵磁材料制成的圓盤9構(gòu)成，動鐵芯3的柱形鐵芯和導(dǎo)磁蓋7結(jié)合部位處留有隔磁帶10，隔磁帶的構(gòu)成就是在上述部位的柱形鐵芯上挖出一個環(huán)形槽，槽中以非鐵磁材料填充，隔磁帶的寬度大于最后一個鐵磁環(huán)軸向?qū)挾取＿@種結(jié)構(gòu)制造極其簡單，但它可以使電磁鐵的吸引力提高一倍。
本發(fā)明的積極作用是極大地提高了柱形牽引電磁鐵的保持力，從而可以很大程度地降低這種電磁鐵的電能消耗、以及溫升，有效地減小電磁鐵的外形尺寸。這些特點在工程上都具有積極的意義。


圖1是已有柱形牽引電磁鐵結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2、圖3都是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。其中圖2中動鐵芯3的柱形鐵芯是由鐵磁材料制成的柱形體，而圖3中動鐵芯3的柱形鐵芯是由柱形鐵磁材料和柱形永磁體連接成的柱形體，圖4是導(dǎo)磁環(huán)2中鐵磁環(huán)6的個數(shù)N為1的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、導(dǎo)磁套，2、導(dǎo)磁環(huán)，3、動鐵芯，4、線圈，5、底蓋，6、鐵磁環(huán)，7、導(dǎo)磁蓋，8、環(huán)狀體，9、圓盤，10、隔磁帶，11、永磁體。
具體實施例方式以下給出本發(fā)明的一個具體實施例。
以圖2為例，導(dǎo)磁套1、導(dǎo)磁環(huán)2、動鐵芯3、底蓋5、鐵磁環(huán)6、導(dǎo)磁蓋7、圓盤9均采用10#鋼，導(dǎo)磁環(huán)2外徑取82mm，內(nèi)徑取70mm，分為兩個鐵磁環(huán)6；動鐵芯3的柱形鐵芯直徑取45mm，圓盤9厚度取8mm，直徑63mm；電磁鐵內(nèi)腔有效高度取87mm；線圈采用直徑0.85mm銅漆包線，導(dǎo)通電流功率為3W時，保持力達到800N。
以圖3為例，動鐵芯3的柱形鐵芯由直徑45mm，高度為25mm鋼柱和直徑45mm，高度為25mm釹鐵硼永磁體11連接在一起構(gòu)成，釹鐵硼永磁體位于柱形鐵芯下端部，電磁鐵閉合時，永磁體下端部距離底蓋上表面0.1mm間隙，不讓永磁體受到直接撞擊，其它條件同上例，永磁保持力可達1000N。采用2000微法電容，充電180V，反向?qū)€圈放電，電磁鐵在100N的反力彈簧作用下，能可靠釋放。
以圖2為例，除導(dǎo)磁環(huán)2采用一個鐵磁環(huán)6，導(dǎo)磁蓋采用一個圓盤9，其它條件同第一個實施例，導(dǎo)通電流功率為5W時，保持力達到800N。
權(quán)利要求
1.一種包括導(dǎo)磁套、導(dǎo)磁環(huán)、動鐵芯、線圈、底蓋、磁環(huán)的高保持力柱形牽引電磁鐵，其中導(dǎo)磁套為磁性材料制成的管狀體，其下端由磁性材料制成的底蓋封住，上端由導(dǎo)磁環(huán)封住，導(dǎo)磁套內(nèi)部放置線圈，動鐵芯的柱形鐵芯由導(dǎo)磁環(huán)內(nèi)孔伸入環(huán)狀線圈的內(nèi)部，該發(fā)明特征在于導(dǎo)磁環(huán)分成N個同心套合在一起的鐵磁環(huán)，每個鐵磁環(huán)均由鐵磁材料制成，相鄰的兩個鐵磁環(huán)之間留有環(huán)形縫隙，這些縫隙由非鐵磁材料填充連接，導(dǎo)磁套和導(dǎo)磁環(huán)最外部鐵磁環(huán)磁接觸連接；動鐵芯結(jié)構(gòu)是在柱形鐵芯上增加一個圓形導(dǎo)磁蓋，導(dǎo)磁蓋由N-1個鐵磁材料制成的環(huán)狀體和一個鐵磁材料制成的圓盤同心套合在一起構(gòu)成，相鄰的兩個環(huán)狀體之間或者相鄰的環(huán)狀體和圓盤之間留有環(huán)形縫隙，這些縫隙由非鐵磁材料填充連接，圓盤和柱形鐵芯磁連接或制成一體；從外部邊緣開始，第一個鐵磁環(huán)的內(nèi)徑小于第一個環(huán)狀體的外徑，第二個鐵磁環(huán)的外徑大于第一個環(huán)狀體的內(nèi)徑，第二個鐵磁環(huán)的內(nèi)徑小于第二個環(huán)狀體的外徑……，最后一個鐵磁環(huán)的內(nèi)徑可以小于圓盤的外徑，也可以不小于圓盤的外徑，即電磁鐵吸合、導(dǎo)磁蓋和導(dǎo)磁環(huán)接觸時，導(dǎo)磁環(huán)上從外部第二個鐵磁環(huán)起，每一個鐵磁環(huán)都和導(dǎo)磁蓋上兩個環(huán)狀體接觸，最后一個鐵磁環(huán)和導(dǎo)磁蓋上最內(nèi)部一個環(huán)狀體與圓盤接觸，或者僅和導(dǎo)磁蓋上最內(nèi)部一個環(huán)狀體接觸；而導(dǎo)磁蓋上除圓盤外，每個環(huán)狀體都和導(dǎo)磁環(huán)上兩個鐵磁環(huán)接觸；柱形鐵芯本身可以是一個由鐵磁材料制成的柱形體，也可以是柱形鐵磁材料和柱形永磁體連接成的柱形體，柱形永磁材料N、S極的方向應(yīng)和柱形鐵芯的軸線方向一致。
2.據(jù)權(quán)利1所述的高保持力柱形牽引電磁鐵，其特征在于當(dāng)最后一個鐵磁環(huán)的內(nèi)徑小于圓盤的外徑時，須在動鐵芯的圓柱形鐵芯和圓形導(dǎo)磁蓋結(jié)合部位處留有隔磁帶，隔磁帶的構(gòu)成就是在上述部位的圓柱形鐵芯上挖出一個環(huán)形槽，槽中以非鐵磁材料填充，隔磁帶的寬度大于最后一個鐵磁環(huán)軸向?qū)挾取?br> 3.根據(jù)權(quán)利1和權(quán)利2所述的高保持力柱形牽引電磁鐵，其特征在于導(dǎo)磁環(huán)由一個鐵磁材料制成的鐵磁環(huán)構(gòu)成，動鐵芯結(jié)構(gòu)是在圓柱形鐵芯上增加一個圓形導(dǎo)磁蓋，導(dǎo)磁蓋僅由一個鐵磁材料制成的圓盤構(gòu)成，柱形動鐵芯的圓柱形鐵芯和圓形導(dǎo)磁蓋結(jié)合部位處留有隔磁帶，隔磁帶的構(gòu)成就是在上述部位的圓柱形鐵芯上挖出一個環(huán)形槽，槽中以非鐵磁材料填充，隔磁帶的寬度大于最后一個鐵磁環(huán)軸向?qū)挾取?br> 全文摘要
本發(fā)明提出一種包括導(dǎo)磁套、導(dǎo)磁環(huán)、動鐵芯、線圈、底蓋的高保持力柱形牽引電磁鐵，導(dǎo)磁環(huán)分成N個同心連接的鐵磁環(huán)，每個鐵磁環(huán)均由鐵磁材料制成，相鄰的兩個鐵磁環(huán)之間留有環(huán)行縫隙，這些縫隙由非鐵磁材料填充連接，導(dǎo)磁套和導(dǎo)磁環(huán)最外部鐵磁環(huán)磁接觸連接；動鐵芯結(jié)構(gòu)是在圓柱形鐵芯上增加一個圓形導(dǎo)磁蓋，導(dǎo)磁蓋由N－1個同心連接的、鐵磁材料構(gòu)成的環(huán)狀體和一個鐵磁材料制成的圓盤構(gòu)成，相鄰的兩個導(dǎo)環(huán)狀體之間或者相鄰的環(huán)狀體和圓盤之間留有環(huán)行縫隙，這些縫隙由非鐵磁材料填充連接，圓盤和柱形鐵芯上磁連接或制成一體。本發(fā)明可以成倍提高電磁鐵的保持力，從而減小電磁鐵的保持電流和電磁鐵的體積。
文檔編號H01F7/06GK1688002SQ20051007444
公開日2005年10月26日 申請日期2005年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月5日
發(fā)明者王振民 申請人:王振民