专利名称：恒磁双稳态执行机构及其执行器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电磁执行机构，特别是一种恒磁双稳态执行机构及其执行器。
背景技术：
电磁执行机构例如电磁阀、电磁锁等，一般有通或断两种状态，现有的电磁执行机构当其处于工作状态时必须持续通电，这样耗电量大，同时发热量也大，从而影响其它电子元件的使用寿命，使整体执行器的使用寿命短。并且工作状态下一旦断电执行机构以及执行器将会产生误动作。
发明内容
本发明目的在于克服上述缺点，提供一种耗能小、安全性好、工作可靠的恒磁双稳态执行机构及其执行器。
本发明所采用的技术方案为恒磁双稳态执行机构包括驱动电路、外壳、线圈、运动件，驱动电路与线圈相接，其结构要点在于，它还包括有恒磁铁，运动件、外壳为导磁材料制成，恒磁铁、线圈位于运动件与外壳之间，运动件与恒磁铁、外壳形成闭合的磁回路，线圈通电后所产生的磁力大于恒磁铁的磁力。
由于线圈通电后所产生的磁力大于恒磁铁的磁力，驱动电路给线圈通电使运动件克服恒磁铁的磁力而产生运动，成稳态后，运动件靠恒磁铁所产生的磁力就能保持在稳态的位置，而线圈无需继续通电。由于线圈无需长时间通电，因此耗能小，基本不发热，对其它电子元件无不良影响，安全性好、工作可靠。
本发明可与其它电子元件合装成一体，制成一种恒磁双稳态执行器，具体包括外罩、恒磁双稳态执行机构、信号接收电路以及译码电路，信号接收电路、译码电路以及恒磁双稳态执行机构中的驱动电路顺序电连接，恒磁双稳态执行机构、信号接收电路以及译码电路合装在外罩内。
当这种恒磁双稳态执行器具体为密码恒磁电磁阀或密码恒磁电磁锁时，这种阀或锁的接头只有三个，两个为电源接头、一个为信号接收电路的输入端。要打开这种阀或锁除了电源线需供电外，还需信号接收电路的输入端有一正确的输入信号，这样可防止偷盗者直接给阀或锁的驱动电路供电而启动阀或锁，达到防偷盗的目的。
由于本发明所述的恒磁双稳态执行机构的线圈具有耗电量小、发热量低特点，与信号接收电路、译码电路以及恒磁双稳态执行机构的驱动电路合装在一起不会影响这些电路的正常工作以及使用寿命，从而使这种合装成为可能。
本发明的目的还可以通过以下途径实现。
本发明恒磁铁与运动件的相对位置关系可以进一步具体为恒磁铁位于运动件双向运动的公共行程(如图1所示的H)之间，最好固装于运动件双向运动的公共行程的中部。所谓的公共行程是指在这段空间中始终有运动件存在，这样运动件在运动的两端点都能以最小的磁阻与恒磁铁和外壳之间形成封闭的磁回路，磁通量大，运动件所受的吸合力最大，因而工作极为可靠；恒磁铁的磁极方向与运动件的运动方向垂直。恒磁铁成对相隔运动件布置，每对相向布置的恒磁铁的同磁极相对或者恒磁铁为包围着运动件的环状磁铁，内外圈磁极相反；运动件的一端或两端连有导杆，导杆穿出外壳，导杆为非导磁材料制成。非导磁材料可以为铝、铜、工程塑料等。
这样由于恒磁铁与线圈是沿轴向固装在外壳内，运动件的运动方向又与之垂直，因而恒磁铁不受振动影响，磁性稳定，使用寿命长。恒磁铁隔着运动件的磁极相同、导杆为非导磁材料制成，因而其磁回路只能是磁力线从磁极出发沿运动件轴向到外壳的端面再到外壳的侧面回到磁极，而不能径向穿过运动件沿外壳的侧面形成回路，线圈通电时所产生的磁力线与恒磁铁的磁力线的方向及运动件的运动方向平行，因而线圈通电时使运动件内部的磁通量发生变化，使运动件能沿轴向运动。
本发明的线圈可以仅使用一个线圈也可由两个线圈一第一线圈与第二线圈构成，此时线圈与运动件的位置可以进一步选择为运动件在线圈内运动。
要使运动件双向运动，线圈要能产生双向磁极。
使用单线圈时，通过驱动电路给线圈通双向电流来使线圈产生双向磁极。
使用两个线圈---第一线圈与第二线圈时，它们与驱动电路的联接方式有两种，当第一线圈与第二线圈的绕向相反时二者并联接在驱动电路上，此时驱动电路仅需产生单向电流；当第一线圈与第二线圈的绕向相同时二者串联接在驱动电路上，此时驱动电路产生两种电流，第一电流与第二电流的方向相反，一般为桥式电路。
本发明的第一个优点在于由于有了恒磁铁，运动件能靠恒磁铁保持断—开的位置，线圈无须长时间通电，因此耗能小，基本不发热，对其它电子元件无不良影响，安全性好、工作可靠。它可与其它电子元件合装成一体，如译码电路或信号接收电路等，使阀本身就有防偷盗的功能；本发明的第二个优点在于由于恒磁铁静止布置，不受振动影响，磁性稳定，使用寿命长。并且运动件在运动的两端点都能以最小的磁阻与恒磁铁和外壳之间形成封闭的磁回路，磁通量大，运动件所受的吸合力最大，因而工作极为可靠。
图1为本发明实施例1结构示意2为图1的A-A剖视3为本发明可产生双向电流的驱动电路4为本发明实施例2的结构示意5为本发明最佳实施例的结构示意6为图5的B-B剖视7为本发明最佳实施例运动件运动过程的结构示意8为本发明与其它电子元件组成密码恒磁电磁阀的结构示意图其中1运动件 11导杆 2恒磁铁 3外壳 4线圈 41第一线圈42第二线圈 5驱动电路 6译码电路 7外罩 8信号接收电路具体实施方式
下面结合视图对本发明进行详细的描述如图1、图2所示，实施例1，恒磁双稳态执行机构包括驱动电路5、外壳3、线圈4、运动件1、恒磁铁2，驱动电路5与线圈4相接，运动件1与外壳3为导磁材料制成，线圈4与恒磁铁2在外壳3与运动件1之间，并沿轴向固定在外壳3内，恒磁铁2固装于运动件1双向运动的公共行程H中部，一对恒磁铁2的磁极沿径向布置，与运动件1的运动方向垂直，且相同磁极相对。运动件1有一端穿出外壳3，穿出的部分为导杆11，它是由铝材料制成。线圈4通电后所产生的磁力大于恒磁铁的磁力，运动件1在短时间通电的线圈4所产生的磁力带动下在外壳3内运动，并在线圈4不通电时与恒磁铁2、外壳形成闭合的磁回路。
如图3所示，桥式驱动电路5可产生两种电流，第一电流与第二电流的方向相反。当外部电路给C端一个正电压，T5被导通，因此T1、T2导通，使电路输出S1、S2输出正电流；当外部电路给D端一个正电压，T6被导通，因此T3、T4导通，使电路输出端S1、S2输出反向电流。有一稳压二极管与线圈的输入端S1、S2并联，对线圈电流被切断时所产生的瞬间高电压进行卸荷。
如图4所示，实施例2，恒磁双稳态执行机构的线圈4是由第一线圈41与第二线圈42组成，恒磁铁2在第一线圈41与第二线圈42之间。运动件1的两端均穿出外壳3，穿出的部分为导杆11，它是由工程塑料制成，第一线圈41与第二线圈42的绕向相反并联接在驱动电路5上，驱动电路只要产生单向电流，就能使运动件双向运动。其余未述部分与上例相同。
如图5、图6所示，恒磁双稳态执行机构为电磁阀，内有两个线圈---第一线圈41与第二线圈42，恒磁铁2在第一线圈41与第二线圈42之间。运动件1的两端均穿出外壳3，穿出的部分为导杆11，它是由铜材料制成，第一线圈41与第二线圈42的绕向相同串联接在驱动电路5上，驱动电路5产生两种电流，第一电流与第二电流的方向相反。其余未述部分与实施例1相同。
其工作原理为当电磁阀处于如图所示的开启状态时，恒磁铁与外壳的上端之间无间隙即无磁隙，磁阻最小，而此时下端磁隙最大，磁阻也最大，所以恒磁铁发出的磁力线B1大多由上端形成磁回路。此时给串接的线圈一个正电压，根据右手定律线圈产生了与现有恒磁铁所产生的磁回路相反的磁力线B2，根据左手定律该磁力线在运动件内产生了逆时针方向的电涡流I，电涡流产生的涡流磁场B3方向与线圈产生的磁场方向相反，使运动件受到一个反向推力，向下运动即朝关闭方向运动，随着运动件的运动，运动件与外壳下端的间隙越来越小既磁隙越来越小，一旦运动件过了中线，如图7所示，恒磁铁所发出的磁力线由下端形成回路的磁阻小于由上端形成回路的磁阻，所以恒磁铁的磁力线越来越多由下端形成回路，该磁力线在运动件内的方向与运动件的运动方向相同，故加速使运动件向下运动完成闭合动作。
根据本发明原理制成的电磁阀、电磁锁等恒磁双稳态执行器，可与其它电子元件合装成一体，如图8所示，一种恒磁双稳态电磁阀，它包括外罩7、恒磁双稳态执行机构、信号接收电路8、译码电路6，信号接收电路8、译码电路6及恒磁双稳态执行机构中的驱动电路5顺序电连接，恒磁双稳态执行机构、信号接收电路8与译码电路6合装在外罩7内，仅留三个接头，V1、V2为驱动电路和译码电路的电源接头，P为信号接收电路8的信号输入端，信号接收电路8将其传给译码电路6，当输入的信号正确时，译码电路给驱动电路5的C或D端头一个高电平信号，使驱动电路给线圈供电。
权利要求
1.恒磁双稳态执行机构包括驱动电路(5)、外壳(3)、线圈(4)、运动件(1)，驱动电路(5)与线圈相接，其特征在于它还包括有恒磁铁(2)，运动件(1)、外壳(3)为导磁材料制成，恒磁铁(2)、线圈位于运动件(1)与外壳(3)之间，运动件(1)与恒磁铁(2)、外壳形成闭合的磁回路，线圈(4)通电后所产生的磁力大于恒磁铁的磁力。
2.根据权利要求1所述的恒磁双稳态执行机构，其特征在于，恒磁铁(2)固装于运动件双向运动的公共行程之间。
3.根据权利要求2所述的恒磁双稳态执行机构，其特征在于，恒磁铁(2)固装于运动件双向运动的公共行程的中部。
4.根据权利要求2所述的恒磁双稳态执行机构，其特征在于，恒磁铁(2)的磁极方向与运动件的运动方向垂直，恒磁铁成对相隔运动件布置，每对相向布置的恒磁铁的同磁极相对。
5.根据权利要求2所述的恒磁双稳态执行机构，其特征在于，恒磁铁(2)的磁极方向与运动件的运动方向垂直，恒磁铁为包围着运动件的环状磁铁，内外圈磁极相反。
6.根据权利要求1所述的恒磁双稳态执行机构，其特征在于，驱动电路(5)产生两种电流，第一电流与第二电流的方向相反，运动件在线圈(4)内运动。
7.根据权利要求1所述的恒磁双稳态执行机构，其特征在于，线圈(4)是由第一线圈(41)与第二线圈(42)组成，它们与恒磁铁(2)沿轴向固装在外壳(3)内，恒磁铁(2)在第一线圈(41)与第二线圈(42)之间，运动件在线圈与恒磁铁(2)内运动。
8.根据权利要求7所述的恒磁双稳态执行机构，其特征在于，第一线圈(41)与第二线圈(42)的绕向相反并联接在驱动电路(5)上，驱动电路(5)为其提供单向电流。
9.根据权利要求7所述的恒磁双稳态执行机构，其特征在于，第一线圈(41)与第二线圈(42)的绕向相同串联接在驱动电路(5)上，驱动电路(5)产生两种电流，第一电流与第二电流的方向相反。
10.根据权利要求1所述的恒磁双稳态执行机构，其特征在于，运动件(1)有一端连有一导杆(11)，导杆(11)穿出外壳(3)，导杆(11)为非导磁材料制成。
11.根据权利要求1所述的恒磁双稳态执行机构，其特征在于，运动件(1)的两端各连有一导杆(11)，导杆(11)穿出外壳(3)，导杆(11)为非导磁材料制成。
12.一种恒磁双稳态执行器，其特征在于，它包括外罩(7)、恒磁双稳态执行机构、信号接收电路(8)以及译码电路(6)，信号接收电路(8)、译码电路(6)以及恒磁双稳态执行机构中的驱动电路(5)顺序电连接，恒磁双稳态执行机构、信号接收电路(8)以及译码电路(6)合装在外罩(7)内。
全文摘要
本发明涉及一种电磁执行机构，特别是一种恒磁双稳态执行机构及其执行器。恒磁双稳态执行机构包括驱动电路、外壳、线圈、运动件，驱动电路与线圈相接，其结构要点在于，它还包括有恒磁铁，运动件、外壳为导磁材料制成，恒磁铁、线圈位于运动件与外壳之间，运动件与恒磁铁、外壳形成闭合的磁回路，线圈通电后所产生的磁力大于恒磁铁的磁力。本发明由于有了恒磁铁，运动件能靠恒磁铁保持断－开的位置，线圈无须长时间通电，因此耗能小，基本不发热，对其它电子元件无不良影响。且由于恒磁铁静止布置，磁性稳定，使用寿命长；运动件在运动的两端点都能以最小的磁阻与恒磁铁和外壳之间形成封闭的磁回路，磁通量大，运动件所受的吸合力最大，因而工作极为可靠。
文档编号F16K31/06GK1521773SQ0311280
公开日2004年8月18日 申请日期2003年1月29日 优先权日2003年1月29日
发明者吴经奋 申请人:吴经奋