双磁极结构电磁铁的制作方法

本发明涉及一种电磁铁结构，尤其涉及一种双磁极结构电磁铁。
背景技术：
：随着军事和民用雷达对对系统集成度和探测距离的要求不断提高，对电动波导开关在功率容量和小型化要求也提出了跟高的要求。为了实现电动波导开关的小型化设计，我们将电磁铁代替传统设计中所使用的直流电机，使电动波导开关的结构尺寸获得大幅压缩，结构更为紧凑，但传统结构的电磁铁，在较长动作行程的应用过程中，由于受到本身结构和性能的限制，导致输出力达不到电动波导开关的工作要求，对产品的可靠性造成了严重影响。对于传统结构电磁铁，其输出的电磁力，随着电磁铁拉杆的行程增大，而急剧下降，典型的电磁铁的行程和电磁力输出曲线见图1和图2所示，在结构尺寸和功耗的限制下，无法满足大行程、高输出电磁力的需要。传统结构电磁铁存在的不足主要体现在以下两个方面：1、电磁铁工作行程较长时，输出电磁力较小从图1的传统电磁铁的输出特性曲线可以看出，电磁铁的输出电磁力随电磁铁拉杆的工作行程变大而急剧减小。以本次引用为例，设计要求电磁铁的拉杆行程不小于7mm。从图中可查到，此时电磁忒能提供的拉力约为0.3N。无法满足产品所需的可靠工作拉力（1.2N）的要求。2、提高电磁力的措施有限当传统电磁铁的型号和工作行程确定后，仅能通过增大电磁铁功耗这一手段来提高电磁铁的输出电磁力，造成电磁铁线包的工作电流增大，为避免电磁铁因过流或过热而烧毁，驱动电路必须相应的断电保护措施，增加设计复杂程度。技术实现要素：本发明的目的就在于提供一种解决上述问题，在外形尺寸和功耗不变的条件下，提高电磁铁输出力，以满足产品的工作需要的双磁极结构电磁铁。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种双磁极结构电磁铁，包括从内到外依次设置的绝缘套、线包、外壳，绝缘套的两端分别同轴设置有磁座和极头，绝缘套内设有拉杆，所述拉杆一端从磁座中心伸入绝缘套，并与极头接触，所述极头包括同轴设置的前部和后部，所述前部呈圆柱形，后部为一端盖，前部插入绝缘套内，后部与外壳固定连接；极头内从前部向后部依次同轴设有沉孔、锥形孔、通孔，所述锥形孔包括大端和小端，沉孔直径大于大端直径，通孔直径与小端直径相同，拉杆直径与大端直径相同，且伸入绝缘套的一端收缩成锥形，插入锥形孔中与其匹配贴合，所述拉杆外壁与沉孔内壁保持间隙，所述沉孔长度小于拉杆作行程0.3-0.7mm。作为优选：所述拉杆外壁与沉孔内壁的间隙距离为0.1至0.2mm。与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明适用于所有采用极头结构的电磁铁，在原有极头的基础上，增设了一端沉孔，由于沉孔直径大于大端直径，能与插入的拉杆形成间隙，该间隙与本身的极头一起，构成了一个副极头的结构区域，该结构能能在拉杆和极头之间形成两个高磁场区域，增强磁隙磁场强度，使本发明能在长行程工作条件下，提高电磁铁的输出能力；也能在不改变电磁铁外形尺寸的前提下，针对工作行程的实际需要，通过调整磁极的长度，获得最大电磁铁输出力。作为传统的电磁式执行元件，双磁极架构的电磁铁可对目前市场上提供的管式和D型电磁铁进行完全替换，满足于大行程、高电磁力输出应用的工业自动化需求。附图说明图1为现有技术电磁铁结构示意图；图2为图1中电磁铁的输出特性曲线图；图3为本发明结构示意图；图4为图1的A局部放大图；图5为图3的B局部放大图；图6-1为现有技术中极头的剖视图；图6-2为现有技术中极头的立体图；图6-3为现有技术中极头的另一角度立体图；图7-1为本发明中极头的结构示意图；图7-2为本发明中极头的立体图；图7-3为本发明中极头的另一角度立体图；图8为现有技术电磁铁磁场分布图；图9为本发明电磁铁磁场分布图；图10为图8仿真中现有技术电磁铁输出特性仿真结果；图11为图9仿真中本发明电磁铁输出特性仿真结果。图中：1、拉杆；2、磁座；3、前挡板；4、线包；5、外壳；6、绝缘套；7、后挡板；8、极头；9、沉孔；10、锥形孔；11、通孔。具体实施方式下面将结合附图对本发明作进一步说明。实施例1：参见图1到图11，传统结构电磁铁包括从内到外依次设置的绝缘套6、线包4、外壳5，绝缘套6的两端分别同轴设置有磁座2和极头8，绝缘套6内设有拉杆1，所述拉杆1一端从磁座2中心伸入绝缘套6，并与极头8接触，线包4靠近拉杆1的一端设置前挡板3，靠近极头8的一端设置后挡板7。从传统电磁铁的内部结构可以看出，当电磁铁线包4通电后，会在外壳5、磁座2、拉杆1和极头8组成的磁路中激发磁场，当电磁铁处于工作行程之内，拉杆1与极头8分离后在拉杆1与极头8之间形成了磁隙，磁隙的大小和磁隙内的磁场强度，决定了电磁铁拉杆1所受电磁力的大小。在电磁铁拉杆1和极头8之间的磁隙存在的前提下，通过改变极头8的结构，达到改善磁隙中的磁场分布状态。所以，本发明中的结构为：一种双磁极结构电磁铁，包括从内到外依次设置的绝缘套6、线包4、外壳5，绝缘套6的两端分别同轴设置有磁座2和极头8，绝缘套6内设有拉杆1，所述拉杆1一端从磁座2中心伸入绝缘套6，并与极头8接触，所述极头8包括同轴设置的前部和后部，所述前部呈圆柱形，后部为一端盖，前部插入绝缘套6内，后部与外壳5固定连接；极头8内从前部向后部依次同轴设有沉孔9、锥形孔10、通孔11，所述锥形孔10包括大端和小端，沉孔9直径大于大端直径，通孔11直径与小端直径相同，拉杆1直径与大端直径相同，且伸入绝缘套6的一端收缩成锥形，插入锥形孔10中与其匹配贴合，所述拉杆1外壁与沉孔9内壁保持间隙，所述沉孔9长度小于拉杆1作行程0.3-0.7mm，所述拉杆1外壁与沉孔9内壁的间隙距离为0.1至0.2mm。其最明显的区别是，在原有极头8的基础上，增加了一个沉孔9，使原来的单极头8的外缘形成了一个副极头8，可见图3。图4为两种极头8结构在相同安匝数（700安匝）和拉杆1行程（7毫米）情况下，经电磁仿真后，电磁铁内部磁场分布对比图。从图中圆圈处可以看出，采用双极头8结构的电磁铁的磁隙磁场分布得到有效改善。在仿真模型中的副磁极长度为6.5mm（沉孔9深度），在实际设计中，可按照不同行程的工作要求，通过调整双磁极结构的副磁极的长度，可以在所需的工作行程条件下，让双磁极结构电磁铁获得最大的输出电磁力。为了进行两种结构电磁铁的性能对比，我们建立了结构尺寸和激励能量相同的条件下的两种结构的电磁铁仿真模型，并对双磁极结构和传统结构两种电磁铁进行工作行程扫描仿真，仿真结果和输出特性曲线可见图8到图11。其中激励能量的安匝数为700安匝，双磁极结构中，副磁极长度6.5mm，双磁极结构和传统结构两种电磁铁进行扫描仿真的工作行程为0mm至10mm。从图8、图9的仿真中，我们得到本发明和传统两种电磁铁的输出特性曲线，参见图10、图11。并更从图中得到对应拉杆1行程的电磁力的关系表，参见表1和表2。表1现有技术电磁铁拉杆1行程和电磁力关系表序号拉杆1行程电磁力（牛顿）10mm18.95943newton21mm9.273502newton32mm6.111886newton43mm4.205857newton54mm2.969692newton65mm2.337533newton76mm1.767024newton87mm1.391858newton98mm1.136107newton109mm0.9573871newton1110mm0.8198704newton表2本发明电磁铁拉杆1行程和电磁力关系表序号拉杆1行程电磁力（牛顿）10mm13.16491newton21mm6.913048newton32mm4.588838newton43mm3.345197newton54mm2.61912newton65mm2.306424newton76mm2.552097newton87mm2.243026newton98mm1.899302newton109mm1.67224newton1110mm1.411406newton从仿真结果可以看出：在同样的7mm拉杆1行程时，双磁极电磁铁能提供2.24N的拉力，比传统单磁极电磁铁所提供拉力1.39N提升了61%。当前第1页1 2 3