专利名称：磁保持电磁铁装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电器产品技术领域，特别是涉及一种双稳态磁保持电 磁铁装置。
背景技术：
现有技术接触器是指工业电中利用线圏流过电流产生磁场，使触头闭 合，以达到控制负载的电器。接触器包括由铁心、静铁心以及电磁线圈组 成的电磁系统、由常开触头与常闭触头组成的触头系统。
上述接触器的原理是当接触器的电磁线圈通电后，产生强磁场，使 静铁心产生电磁吸力吸引衔铁(也称动铁)，衔铁进而带动触头动作。这 时常闭触头断开，常开触头闭合，两者是联动的。当线圏断电时，电磁吸 力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触头复原。这时常闭触头闭合， 常开触头断开。
上述接触器等电器的线圈工作时都是采用线圈长期通电流励磁的方 式来抵抗弹簧的弹力而使动铁保持一个状态，这会耗费较多电能，同时产 生过多的废热，影响环境。
此外，永磁体技术也应用于接触器中，比如现有用于接触器等产品中 较大功率的磁保持电磁铁主要是在动铁的其中一侧使用永磁体，当电磁铁 被永磁体吸住时保持一种状态。给电磁铁的线圈通以电流，使该永磁体处 于退磁状态，在打破力的平衡时弹簧推开动铁并保持在靠弹簧稳定的状 态。如果给以相反方向的电流时动铁又转入被永磁体吸住的状态。
但上述应用永磁体的方案的缺点是线圈产生的磁通和永磁体的磁通 相反时对永磁的磁性会有影响，且产品在受到冲击、振动等环境因素影响 时靠弹簧保持的状态很容易被打破，使其错误地转入永磁体保持的状态。
实用新型内容
本实用新型主要解决的技术问题是提供一种磁保持电磁铁装置，既可 以节省电能又基本不影响永磁体的磁性。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是提供一种 磁保持电磁铁装置，包括线圈以及所述线圏中央的动铁，还包括至少一 永》兹体，所述至少 一永-兹体套设于所述动铁第 一端，所述至少 一永》兹体中 的磁场方向与所述动铁轴向平行；以及导磁外壳，包括第一导磁体和第二 导磁体，所述导磁外壳包覆所述线圈与动铁；以及在所述动铁在第一位置 时，,兹力线依次经过所述至少一永-兹体、动4失第一端以及第一导-兹体的第 一磁回路，所述至少一个永磁体和动《失第一端邻近所述第一导f兹体；以及 在所述动铁在第二位置时，磁力线依次经过所述至少一永磁体、动铁第二 端、第二导磁体以及第一导磁体的第二磁回路，所述动铁第二端邻近所述 第二导磁体，所述动铁第一端远离所述导磁外壳；其中，在所述动铁在第 一位置时，所述第二磁回路断开，在所述动铁在第二位置时，所述第一磁 回^各断开。
其中，还包括第二永磁体，套设于所述动铁第二端，其磁极方向与所 述至少一永磁体的》兹极方向相反；以及在所述动铁在第二位置时，石兹力线 依次经过所述第二7JC磁体、动铁第二端以及第二导磁体的第三磁回路；以
及在所述动铁在第一位置时，磁力线依次经过所述第二永^兹体、动铁第一 端、第一导磁体以及第二导磁体的第四磁回路。
本实用新型的有益效果是区别于现有技术普通电磁铁装置采用线圏 长期通电使动铁保持状态所造成对电能的耗费以及废热的产生、或现有磁 保持电磁铁装置中永磁体会产生退磁而影响永磁体磁性的情况，本发明采 用至少两个方向相反的磁回路，并且由线圈的短时通电来推动所述动铁在 第一位置与第二位置移动，在所述动铁在第一位置时，磁力线依次经过所 述至少一永磁体、动铁第一端、第一导磁体，可以在无电情况下吸引所述 动铁、将动铁保持在所述第一位置；在所述动铁在第二位置时，磁力线依 次经过所述至少一永磁体、动铁第二端、第二导磁体以及第一导磁体，可 以在无电情况下吸引所述动铁、将动《失保持在所述第二位置。也即所述动铁在第一位置时仅受第一磁回路的吸引，而第二》兹回路则由于动铁未在第
二位置而断开，不影响第一磁回路的运作。同理，所述动4失在第二位置时 也仅受第二磁回路的吸引。因此，只需要线圏的短时通电来推动所述动铁 在第一位置与第二位置之间移动，而所述动铁在第一位置与第二位置的保 持状态不需要线圏通电来维持，而且由于线圈的短时通电不会造成对永磁 体退磁而影响永磁体磁性的情况，因为线圈产生的磁力线不会沿着反向于 永磁体的磁力线而穿过永磁体，所以基本不会使永磁体产生退磁，可大幅 节省电能的同时长期保证稳定的性能。
图l是本实用新型磁保持电磁铁装置第一实施方式在状态一的原理框
图2是本实用新型磁保持电磁铁装置第一实施方式在状态二的原理框
图3是本实用新型磁保持电磁铁装置第二实施方式在状态一的原理框
图4是本实用新型磁保持电磁铁装置第二实施方式在状态二的原理框图。
具体实施方式
参阅图1和图2，本实用新型磁保持电磁铁装置，包括 至少一永磁体，所述至少一永磁体套设于所述动铁第一端，所述至少
一永磁体中的》兹场方向与所述动铁轴向平行；以及
导磁外壳，包括第一导磁体和第二导磁体，所述导磁外壳包覆所述线
圈与动4失；以及
在所述动铁在第一位置时，磁力线依次经过所述至少一永-兹体、动铁 第一端以及第一导》兹体的第一磁回路(图1)，所述至少一个永磁体和动铁 第一端邻近所述第一导磁体；以及
在所述动铁在第二位置时，磁力线依次经过所述至少一永磁体、动铁 第二端、第二导^兹体以及第一导磁体的第二磁回路(图2),所述动铁第二端邻近所述第二导磁体，所述动铁第一端远离所述导磁外壳；
其中，在所述动铁在第一位置时，所述第二;兹回路断开，在所述动铁 在第二位置时，所述第一》兹回路断开。
区别于现有技术普通电磁铁装置采用线圈长期通电使动铁保持状态 所造成对电能的耗费以及使地球暖化、或者现有磁保持电磁铁装置中永磁 体会产生退磁而影响永磁体磁性的情况，本发明采用至少两个方向相反的 磁回路，并且由线圈的短时通电来推动所述动铁在第一位置与第二位置移 动，在所述动4^在第一位置时，磁力线依次经过所述至少一永^磁体、动4失 第一端以及第一导,兹体，形成第一^兹回路，可以在无电情况下吸引所述动 铁、将动铁保持在所述第一位置；在所述动铁在第二位置时，磁力线依次 经过所述至少一7JO磁体、动铁第二端、第二导^兹体以及第一导磁体，可以 在无电情况下吸引所述动铁、将动铁保持在所述第二位置。
也即所述动铁在第一位置时仅受第一磁回路的吸引，而第二磁回路则 由于动铁未在第二位置而断开，不影响第一磁回路的运作。 同理，所述动铁在第二位置时也仅受第二磁回路的吸引。 再进一步详细说明以图l为起始位置为例，当线圏产生的磁场磁力 线和图1的相反时迫使永磁体的磁力线沿着上述的第二磁回路的磁力线 反向移动，这样动铁的第二端和第二导磁体之间的磁力线多于动铁第一端 和第一导磁体直接的磁力线，因为经过动铁的第二端和第二导磁体之间的 磁力线是永磁体和线圏同时产生且叠加的。而动铁第一端和第一导》兹体之 间的磁力线仅是线圏产生。当然，在本实施方式中，要达到此目的，必须 使线圏的励磁足够强，使线圏的磁力线足以把永磁体的磁力线基本逼到同 方向为止。
因此，只需要线圈的短时通电来推动所述动铁在第 一位置与第二位置 之间移动，而所述动铁在第一位置与第二位置的保持状态不需要线圏通电 来维持，而且由于线圈的短时通电不会造成对永磁体退磁而影响永磁体磁 性的情况，因为线圈产生的磁力线不会沿着反向于永磁体的磁力线而穿过 永磁体，所以基本不会使永磁体产生退磁，可大幅节省电能的同时长期保 证稳定的性能。另一具体实施方式
中，本实用新型磁保持电^f铁装置除上述至少一永
磁体(第一永磁体)夕卜，还包括
第二永i兹体，套设于所述动铁第二端，其石兹极方向与所述至少一永》兹 体的磁极方向相反；以及
在所述动铁在第二位置时，磁力线依次经过所述第二永磁体、动铁第 二端以及第二导磁体的第三磁回路；以及
在所述动铁在第一位置时，磁力线依次经过所述第二永磁体、动铁第 一端、第一导磁体以及第二导磁体的第四磁回路。
两个永f兹体相互补充，其实际效果与一个人在前面^立另一个人在后面 推一样，磁力足够，可以取得非常好的动铁位置维持效果。
其中，所述第一永磁体至少在其两端中的一端设置有导磁片，比如所 述第 一永磁体与动铁之间、或所述第 一永磁体与第 一导磁体之间设置有导 磁片。其中一实施例中，所述导磁片由所述导^f兹外壳与线圈固定。
其中，所述动铁与导磁外壳之间还可以设置有非磁性垫片。其中，所述第一、二永磁体可以对称或不对称设置。所述永石兹体或导 磁片是圓环或是以所述动铁的中心轴为对称的长方体。所述导磁外壳为方 形或圓形，所述第二导磁体的截面为U型，所述第一导磁体封闭U型开 口端，并且所述第一导磁体中心具有穿孔，所述动铁连接一连接杆，所述 连接杆从所述第一导磁体中心穿孔穿设而出。
下面举一更具体方式
参阅图3和图4，本实用新型在导磁性能良好的磁轭2、 9的中间装 有一个线圈7，所述线圏7的中间装有导磁性能良好的动铁8，所述动铁 8的一端连接有动作时带动其他机构运动的非导》兹性的连"t妾杆1。
在所述线圏7中间的一端、所述动铁8的周围从上至下依次装有导磁 片4、 7么磁体5以及导磁片6，所述导磁片4、永磁体5、导磁片6靠磁轭 2和线圈7固定在其间。在所述线圈7中间的另一端、所述动铁8的周围 从下至上依次装有导磁片12、永磁体ll以及导磁片10，所述导磁片12、 永磁体11 、导磁片10靠磁轭9和线圈7固定在其间。
所述永磁体5和7Jc磁体11在装配位置中N极和N极的指向相反，其方向和所述线圏的中间孔的方向平行。所述导》兹片4和导f兹片12#4居永 磁体5的厚度确定其有无及厚度,根据所述动铁8两侧需求的吸力大小确 定所述永磁体5和永磁体11的大小或厚度。所迷动铁8两侧的所述导磁 片4、 12、 6、 10、 7Jc石兹体5、 ll可以对称，也可以不对称。所述导石兹片4、 12、 6、 10和永磁体5、 ll可以选择圆环形，也可以选择以所述动铁8的 中心轴为对称的长方体。
在所述动铁8和磁轭2之间可以装有非磁性垫片3。也可以根据吸力 需求加在所述动4失8和》兹轭9之间(即动铁8的另外一侧)。可以选择两 侧都加或 <又加某 一 侧或不加。
工作过程
以所述永f兹体5的N^fel指向导》兹片6为例:说明工作状态。所述本实 用新型》兹保持电-兹铁装置的初始状态如果是图3所示的工作状态一，则会 形成如下的两条保持磁回路其一是所述永磁体5、导磁片6、动铁8、 非磁性垫片3 (如有)、磁轭2、导磁片4 (如有)。其二是所述永磁体11、 导磁片10、动铁8、非磁性垫片3 (如有)、磁扼2、磁辄9、导磁片12 (如有)。这两条磁回路的磁通叠加形成所述磁轭2和动铁8之间的吸力。 当所述线圈7通电产生与上述磁通相反方向的磁通时，所述动铁8转入图 4所示的工作状态二，此时形成另外两条保持磁回路其一是永磁体ll、 导磁片10、动铁8、磁轭9、导磁片12 (如有)。其二是永磁体5、导磁 片6、动铁8、磁轭9、磁轭2、导磁片4 (如有)。这两条磁回路的磁通 叠加形成磁轭9和动铁8之间的吸力，稳定地保持动铁8在该位置。
其中所述非磁性垫片3根据需要选择在动铁8两侧都加或仅加某一侧 或不加，它形成非/磁性间隙随之加入》兹回3各。
上述结构中，所述^f兹轭2、 9的结构可以是方形，也可以是圆形，组 成的结构件不局限于2个，但总可以通过动铁8和其相邻的气隙形成闭合 磁回路。值得说明的是，上述实施方式中，可以把所有的磁路的磁力线反 向，也可以实现该功能。
本实用新型结构简单、设计巧妙、既可以节省电能又基本不影响永磁 体的磁性、而且对动铁的引力较强，可保证产品在受到一般冲击、振动等影响时保持产品内动铁状态的稳定。
以上所述^f又为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利 范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程 变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新 型的专利保护范围内。
权利要求1.一种磁保持电磁铁装置，包括线圈以及所述线圈中央的动铁，其特征在于，还包括至少一永磁体，所述至少一永磁体套设于所述动铁第一端，所述至少一永磁体中的磁场方向与所述动铁轴向平行；以及导磁外壳，包括第一导磁体和第二导磁体，所述导磁外壳包覆所述线圈与动铁；以及在所述动铁在第一位置时，磁力线依次经过所述至少一永磁体、动铁第一端以及第一导磁体的第一磁回路，所述至少一个永磁体和动铁第一端邻近所述第一导磁体；以及在所述动铁在第二位置时，磁力线依次经过所述至少一永磁体、动铁第二端、第二导磁体以及第一导磁体的第二磁回路，所述动铁第二端邻近所述第二导磁体，所述动铁第一端远离所述导磁外壳；其中，在所述动铁在第一位置时，所述第二磁回路断开，在所述动铁在第二位置时，所述第一磁回路断开。
2. 根据权利要求1所述的磁保持电磁铁装置，其特征在于所述 至少一个永磁体至少在其两端中的一端设置有导磁片。
3. 根据权利要求2所述的磁保持电磁铁装置，其特征在于所述 动铁与导磁外壳之间设置有非磁性垫片。
4. 根据权利要求1至3任一项所述的磁保持电磁铁装置，其特征 在于，还包括第二永》兹体，套设于所述动铁第二端，其磁极方向与所述至少一永 磁体的》兹极方向相反；以及在所述动铁在第二位置时，磁力线依次经过所述第二永磁体、动铁 第二端以及第二导磁体的第三磁回路；以及在所述动铁在第一位置时，磁力线依次经过所述第二永磁体、动铁 第一端、第一导磁体以及第二导磁体的第四磁回路。
5. 根据权利要求4所述的磁保持电磁铁装置，其特征在于所述第二永磁体与所述至少 一永-兹体对称或不对称设置。
6. 根据权利要求2所述的磁保持电磁铁装置，其特征在于所述 永磁体或导磁片是圆环或是以所述动铁的中心轴为对称的长方体。
7. 根据权利要求1至3任一项所述的磁保持电》兹铁装置，其特征 在于所述导磁外壳为方形或圆形，所述第二导磁体的截面为U型，所述 第一导i兹体封闭U型开口端，并且所述第一导》兹体中心具有穿孔，所述 动铁连接一连接杆，所述连接杆从所述第 一导^兹体中心穿孔穿设而出。
专利摘要本实用新型公开一种磁保持电磁铁装置。所述磁保持电磁铁装置包括线圈以及所述线圈中央的动铁，还包括至少一永磁体、第一导磁体、第二导磁体，所述至少一永磁体中的磁场方向与所述动铁轴向平行；以及在所述动铁在第一位置时，磁力线依次经过所述至少一永磁体、动铁第一端以及第一导磁体的第一磁回路；在所述动铁在第二位置时，磁力线依次经过所述至少一永磁体、动铁第二端、第二导磁体以及第一导磁体的第二磁回路。本实用新型可以节省电能又基本不影响永磁体的磁性。
文档编号H01F7/122GK201387783SQ200920130379
公开日2010年1月20日 申请日期2009年4月2日 优先权日2009年4月2日
发明者刘书章, 席志刚, 李彦红, 王秀华, 肖延安 申请人:天水二一三电器有限公司