專利名稱:節(jié)能電磁鐵的制作方法
目前有的接觸器采用經(jīng)濟電阻法，即吸合后線圈串入一經(jīng)濟電阻，減小線圈電流，以節(jié)約電能。(見張冠生編，《低壓電器》，168頁)但節(jié)能效果不好，同時可能因為電壓波動引起誤動作，脈沖繼電器則采用永磁法，即在磁軛上加一永久磁鐵，銜鐵一端與永久磁鐵相連，線圈加一極性相反的脈沖電壓，銜鐵自由端分別被吸向磁軛兩極，之后靠永磁場保持其吸合狀態(tài)。由于它只著重于靈敏度提高，執(zhí)行機構(gòu)被大大削弱，切換容量很小。(見上海無線電八廠，哈爾濱工業(yè)大學編，《繼電器及其應(yīng)用》，101頁)。不能用于大功率及特殊結(jié)構(gòu)的電磁開關(guān)。
本實用新型目的是使諸如制動、牽引、閥用電磁鐵、以及交、直流接觸器、磁力起動器、斷路器、電磁閥、電磁離合器等大功率電磁器件只需瞬間激勵使銜鐵吸合或釋放，正常工作期間線圈無需通電，從而節(jié)約電能。
其工作原理如圖1、圖2所示。從圖1可以看到，線圈3通電后，銜鐵2和鐵芯4都受電磁力作用，分別克服銜鐵彈簧1和鐵芯彈簧5的阻力而相向運動。圖2表示銜鐵處于釋放狀態(tài)，線圈通電后，導軌8(與銜鐵相連)隨銜鐵向下運動，鐵芯向上運動，推動連桿11，(連桿一端與鐵芯相連)轉(zhuǎn)輪10與棘輪14轉(zhuǎn)動、棘輪的撥齒開始使鎖栓7向左，但很快撥齒便與鎖栓脫離接觸。到銜鐵吸合時，導軌中的孔正對鎖栓，鎖栓被彈簧6推入孔中，銜鐵被卡住，線圈斷電后，鐵芯向下運動，轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)回原來位置。而棘輪被彈簧片9頂住不動。線圈再次通電后，鐵芯向上運動(銜鐵已被卡住不能動)，推動轉(zhuǎn)輪、棘輪，隨著轉(zhuǎn)動，棘輪上的下一個撥齒與鎖栓接觸并將其撥向左，鎖栓被從孔中撥出(這時鎖栓仍與撥齒接觸)。斷電后銜鐵與鐵芯均被彈簧拉回，銜鐵釋放，恢復上述起始狀態(tài)。顯然它只需線圈瞬間通電使銜鐵吸合與釋放，而銜鐵的吸合狀態(tài)是靠鎖栓將其卡住來維持的。也就是說，在它正常工作期間，線圈無需通電。導軌8、鎖栓7與彈簧6合稱自鎖器。彈簧片9、轉(zhuǎn)輪10、連桿11、棘輪14合稱自由脫扣器。
圖3的自由脫扣器由線圈15和鐵芯16組成。圖3表示鎖栓已將銜鐵鎖定。釋放線圈15瞬間通電，鎖栓被吸向左，銜鐵釋放。這里的鎖栓被當作釋放磁路的銜鐵。
此外，還可以利用圖4結(jié)構(gòu)。環(huán)形永久磁鐵20套在銜鐵18與鐵芯21外面。永久磁鐵的磁力線穿過磁軛22、鐵芯21、銜鐵18，對銜鐵產(chǎn)生一個吸合力F1，但F1小于彈簧17反作用力F2，銜鐵不動。線圈19通入某方向直流電，其磁力線方向與永磁力線方向相同，銜鐵的吸合力增大到F3，若F3大于F2，銜鐵被吸合。到達吸合位置時磁場所產(chǎn)生的吸合力最大，這時即使線圈斷電，靠著永磁的吸合力F2′，仍可大于彈簧反作用力F2′，銜鐵保持著吸合狀態(tài)。此后線圈如果通入反向直流電，電磁力與永磁力相互抵消，銜鐵被彈簧拉開。這就是說，除為使銜鐵吸合與釋放，線圈需分別通入極性相反的脈沖電流外，其余時間均不消耗能量。
圖5的法蘭23將銜鐵18與環(huán)形永久磁鐵20分隔開。它主要為適應(yīng)電磁閥的特殊需要設(shè)計的。這時銜鐵被置于管路內(nèi)。
本實用新型可做成節(jié)能制動、牽引、閥用電磁鐵。同時可利用本實用新型電磁機構(gòu)與動靜觸頭(包括滅弧裝置)結(jié)合，實現(xiàn)主電路的切換，做成節(jié)能交直流接觸器；在此基礎(chǔ)上，與熱繼電器結(jié)合，可控制電動機通斷，做成節(jié)能磁力起動器；在圖1的磁路中增加一組切斷線圈，主電路短路，切斷線圈中電流激增，使銜鐵釋放，切斷電路，成為節(jié)能斷路器，它既可遠距離操縱，又無保持線圈；銜鐵一端加彈性材料，利用銜鐵的吸合與釋放，以切斷或開通氣體、液體或真空管道，做成節(jié)能電磁閥；還可用圖5的形式，銜鐵被一密封法蘭與永磁鐵、電磁線圈分隔開，組成另一種型式的節(jié)能電磁閥；另外還可利用本裝置的銜鐵吸合與釋放，控制軸的轉(zhuǎn)動，做成節(jié)能電磁離合器。
目前該類器件為保持銜鐵與鐵芯吸合，線圈需一直通電，耗電數(shù)十瓦，甚至數(shù)百瓦。本實用新型則只需瞬間(毫秒量級)激勵，工作期間線圈無需通電，成為幾乎不耗能的器件，節(jié)能效果顯著。由于通電時間短，線圈不發(fā)熱，改善了器件整機性能。因此，它與目前同類產(chǎn)品相比較，具有明顯的優(yōu)點。
圖1帶自鎖器與自由脫扣器的磁路圖。銜鐵與鐵芯的行程可分別用調(diào)節(jié)它們的彈簧反作用力達到。因為兩者都運動，所以總空氣間隙應(yīng)比現(xiàn)有的稍大，以保證銜鐵有足夠的行程。磁路的形式與銜鐵運動模式，可按現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)考慮。
圖2自由脫扣器原理圖。鎖栓與導軌應(yīng)為無磁材料、光滑，大型器件孔中裝滾珠，孔比鎖栓徑略大，以減少鎖栓運動阻力。棘輪與轉(zhuǎn)輪直徑比及撥齒距離應(yīng)設(shè)計得鎖栓有足夠行程。撥齒數(shù)是棘輪齒數(shù)一半。棘輪與鎖栓的相對位置應(yīng)按這樣的原則安裝銜鐵處于釋放狀態(tài)時，鎖栓應(yīng)被撥出導軌的孔外，而撥齒仍與鎖栓保持接觸，避免已被撥出的鎖栓再誤入孔中；銜鐵吸合，鎖栓很快與撥齒脫離接觸，并直到吸合終了位置，不能與下一個撥齒相遇。
圖3，帶自鎖器與釋放線圈的磁路圖。釋放線圈與副鐵芯的大小主要取決于吸出鎖栓所需的力，這個力除彈簧6反作用力外，還有鎖栓的摩擦阻力。一般釋放線圈與副鐵芯比主線圈與主鐵芯小。
圖4帶環(huán)形永久磁鐵的磁路圖。永久磁鐵為環(huán)形磁鐵。用釤鈷磁性材料，體積可做得較小，但造價較高；用鉛鎳鈷材料，體積較大，而造價低。這可根據(jù)產(chǎn)品不同要求選擇。磁路型可根據(jù)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)選擇。
圖5銜鐵與環(huán)形永久磁鐵被法蘭盤分隔的磁路圖。法蘭盤與管道間需用密封墊圈使其密封。
權(quán)利要求
1.一種節(jié)能電磁機構(gòu)包括線圈、鐵芯、銜鐵。本節(jié)能電磁鐵特征是增加一套自鎖器與自由脫扣器。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電磁鐵，其特征是自鎖器由彈簧〔6〕、鎖栓〔7〕和導軌〔8〕組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1和權(quán)利要求
2所述的電磁鐵，其特征是自由脫扣器由彈簧片〔9〕、轉(zhuǎn)輪〔10〕、連桿〔11〕、棘輪〔14〕組成。鐵芯〔4〕可動。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1和權(quán)利要求
2所述的電磁鐵，其特征是自由脫扣器由釋放線圈〔15〕和副鐵芯〔16〕組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電磁鐵，其特征是它的自鎖器由鐵芯〔21〕外套一環(huán)形永久磁鐵〔20〕構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的電磁鐵，其特征是銜鐵〔18〕與環(huán)形永久磁鐵〔20〕被密封法蘭盤〔23〕分隔開。
專利摘要
本節(jié)能電磁鐵用于制動、牽引、閥用電磁鐵，以及接觸器、磁力起動器、斷路器、電磁閥、電磁離合器等電磁器件。其特點是在電磁機構(gòu)中利用一套自鎖器和自由脫扣器。線圈瞬間通電，銜鐵吸合，并被自動鎖定；再次瞬間通電，自由脫扣器動作，銜鐵釋放。正常工作期間線圈無需通電?；蛘咴阼F芯與銜鐵外套一環(huán)形永久磁鐵，線圈分別加一極性相反脈沖電壓，使銜鐵吸合或釋放。正常工作期間靠永磁場維持其吸合狀態(tài)，線圈不耗能。
文檔編號H01H50/32GK85200428SQ85200428
公開日1985年12月20日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者萬昭志 申請人:萬昭志導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan