专利名称：脉冲自保持电磁铁的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种脉冲自保持电磁铁，属电磁铁技术领域，可用于电子锁具、电子保险柜及电子门禁系统等。
现有电子锁具、电子保险柜、电子门禁系统等所用的自保持螺管电磁铁，其两串接线圈是对称的，即它们的线圈匝数相等。在输入相同的电源电压条件下，其衔铁与拨轮伸、缩两种状态的力量基本相同。衔铁与拨轮的伸、缩，一个对应电磁铁的工作状态，另一个对应电磁铁的非工作状态，电磁铁在工作状态下驱动负载，在非工作状态下，不驱动负载(恢复位)，因此，为了使电磁铁能有效地驱动负载工作，其驱动力越大越好，而由工作状态转变为非工作状态，所需驱动力可以较少。由于电磁铁的驱动力在磁络非饱和状态下与线圈匝数、线圈工作电流成正比，因此，要想增加电磁铁工作状态的驱动力，必须增加线圈匝数，或工作电流，或同时增加线圈的匝数与工作电流。而线圈匝数、工作电流的增加，在增加了电磁铁工作状态驱动力的同时，也增加了电磁铁非工作状态的驱动力，既造成了材料的一定浪费，又增加了一定能量的损耗。而更重的是，当线圈匝数与工作电流增加后，增大了线圈所产生的电磁感应强度，磁场强度过大，则其中一线圈产生的磁力在克服永磁铁产生的磁力后，又对永磁铁反向激磁，并在抵消永磁铁的原磁场后，又使其反向激磁，且易使磁络饱和，使电磁铁不动作，电磁铁失去应有的作用。既使，线圈产生的磁场强度不致于使永磁铁自保持回路达到反向激磁的饱和程度，也无法加大电磁铁的驱动力。另外，现有电磁铁的工作电压范围相对值(工作电压上下限差值)仅有2-3伏，工作电压范围较窄。
本实用新型的目的是，提供一种工作驱动力大于非工作驱动力，且能有效克服对其中的永磁铁自保持回路反向饱和激磁，使工作电压范围宽，性能可靠的脉冲自保持电磁铁。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来达到的。
第一个技术解决方案，这种脉冲自保持电磁铁，由U型铁轭9，位于该铁轭内的衔铁5，与该衔铁间隙配合的轴套2，通过框架4套装在轴套2上的线圈8、10，位于两线圈之间的永磁铁3，位于衔铁5两端的衔铁座1、6和拔轮11组成，其特殊之处是，所述的线圈8、10是不对称的，线圈8与线圈10匝数比的变化范围为1.2∶1-2.2∶1。
线圈8与线圈10的匝数比为1.3∶1。
线圈8与线圈10的匝数比为1.5∶1。
线圈8与线圈10的匝数比为2∶1。
第二个技术解决方案，这种脉冲自保持电磁铁，由U型铁轭9，位于该铁轭内的衔铁5，与该衔铁间隙配合的轴套2，通过框架4套装在轴套2上的线圈8、10，位于两线圈之间的永磁铁3，位于衔铁5两端的衔铁座1、6和拔轮11组成，其特殊之处是，所述的线圈8、10是不对称的，线圈8与线圈10匝数比的变化范围为1∶1.2-1∶2.2。
线圈8与线圈10的匝数比为1∶1.3。
线圈8与线圈10的匝数比为1∶1.5。
线圈8与线圈10的匝数比为1∶2。
由于本实用新型采用了上述两个技术解决方案，使其与现有技术相比，两线圈的匝数不对称，在第一种方案中，线圈8的匝数大于线圈10的匝数，利用的是电磁铁的缩力来驱动负载。在第二种方案中，线圈8的匝数小于线圈10的匝数，利用的是电磁铁的伸出力来驱动负载，两个方案都是为了使电磁铁处于工作状态时驱力增大，而处于非工作状态时的驱动力降低。两线圈不对称后，若保证线圈匝数少的一个线圈所产生的磁力能有效克服永磁铁产生的磁力，必须相应增加工作电压，工作电压增加后，其工作电流增加，由于两线圈串联，流经线圈匝数多的一个线圈中的电流随之增加，进而使产生的感应磁场强度增加，作用在衔铁上的驱动力增大，使该电磁铁能有效地驱动负载动作。线圈匝数较少的一个线圈，虽然电流增大，但因匝数少，磁场强度并不大，而不对或很少对永磁铁进行反向激磁，保持了永磁铁原有的磁性。使电磁铁由工作状态回到非工作状态时，需向电磁铁的线圈通反向电流，虽然线圈匝数多的一个线圈所产生的磁力在克服了永磁铁产生的磁力后，还有足够的磁场强度对其反向激磁，但因电磁铁由工作状态到非工作状态时，不带负载，仅需克服永磁铁产生的磁力，且因磁感的作用，激磁电流在达到额定值前其衔铁就已动作产生了气隙，退回到非工作状态，因而，线圈匝数多的一个线圈所产生的磁场强度不会对永磁铁自保持回路进行反向饱和激磁，从而保持了永磁铁原有的磁性。因而使本电磁铁具有工作驱动力大，动作可靠的优点。同时，经试验表明，采用上述技术解决方案后，能使工作电压的电压范围扩大1-2倍。例如，现有的线圈对称式自保持电磁铁的工作电压范围相对值一般为2伏，而采用本技术方案后，所述的脉冲自保持电磁铁的工作电压范围相对值达4-6.5伏。
附图图面说明
图1-本实用新型第一个技术解决方案一个实施例的结构示意图图2-本实用新型第二个技术解决方案一个实施例的结构示意图
以下结合附图给出本实用新型的实施例，用来进一步说明技术解决方案。
实施例1，参考图1，这是第一个技术解决方案的一个实施例。U型铁轭9为金属板制成，轴套2内腔中有衔铁5和位于该衔铁两端的衔铁座1、衔铁座6，衔铁5的两端设有凹槽，衔铁座1、6与衔铁5相触的一端为凸块，其形状与衔铁5的凹槽相吻合。拨轮11通过其轴与衔铁5为螺纹连接。拔轮轴上串有弹簧(该弹簧也可以没有)，线圈8和线圈10通过其框架4套装在轴套2上，并用导线串联，线圈8与线圈10的匝数比为1.3∶1。在两线圈之间是永磁铁3和铁芯片7。
工作原理是，假设电磁铁的拨轮11处于伸出状态(电磁铁处于待工作状态)即衔铁5与衔铁座1相触，那么当线圈不通电时，由永磁铁3产生的磁力线经过铁芯片7、轴套2、衔铁5、衔铁座1(在一个状态下，两衔铁座只有一个使永磁铁3产生的磁力线形成闭合磁回路)和U型铁轭9形成闭合磁回路，在永磁铁3产生的磁力下，维持这种状态。当线圈通电后，由线圈10产生的磁力线在流经衔铁5，轴套2，铁芯片7，永磁铁3,U型铁轭9时，与永磁铁3产生的磁力线方向相反，且该线圈产生的磁力在克服永磁铁3产生的磁力后，使衔铁5离开衔铁座1而向衔铁座6移动的趋势，同时在线圈8产生的强大感应磁力作用下，使衔铁5离开衔铁座而向衔铁座6移动，当衔铁5与衔铁座6接触后，则拨轮11在衔铁5的作用下由伸出状态变成了缩回状态(电磁铁的工作状态)；这时永磁铁3产生的磁力线经过铁芯片7，轴套2，衔铁5，衔铁座6，U型铁轭9形成闭合磁回路，由永磁铁3产生的磁力方向与线圈产生的磁力方向相同。断电后，衔铁5在永磁铁3产生的磁力作用下，仍保持与衔铁座6相触的状态，使拨轮11仍处于缩回状态。同理，当向线圈8、10通方向相反的电流时，由线圈8产生的磁场力在流经衔铁5，轴套2，铁芯片7，永磁铁3,U型铁轭9时，与永磁铁3产生的磁力方向相反，该磁场力克服永磁铁3产生的磁力后与线圈10产生的磁场力共同使衔铁5离开衔铁座6而向衔铁座1移动，当衔铁5与衔铁座1接触后，则拨轮11在衔铁5的作用下由缩回状态恢复为初时的伸出状态。由于在实际应用中，电磁铁回到非工作状态时，不驱动负载，所以由工作状态转换为非工作状态时，速度快，所用磁力小。这时永磁铁3产生的磁力线经过铁芯片7，轴套2，衔铁5，衔铁座1,U型铁轭9形成闭合磁回路，由永磁铁3产生的磁力方向与该磁力的方向相同，断电后，衔铁5在永磁力的作用下，仍保持与衔铁座1相触的状态，使拨轮11仍维持伸出状态。以后，磁铁的动作将重复以上过程，由于线圈8的匝数大于线圈10的匝数，所以既保证了电磁铁有足够的驱动力，又有效避免了永磁铁的反向磁化，使其工作性能可靠。
同理，根据第一个技术解决方案，还可以给出线圈8与线圈10匝数比的变化范围为1.2∶1-2.2∶1(不包括1.3∶1)，而其零部件结构及连接关系与实施例1相同的实施例。在保证磁络非饱和状态下，线圈8与线圈110的匝数比越大，电磁铁驱动负载时的工作力越大。但若二者匝数比大于2.2∶1，则会出现较强的反向激磁现象，影响工作灵敏度。
实施例2，参考图2，这是第二个技术解决方案的一个实施例。该实施例与实施例1的结构基本相同，U型铁轭9，轴套2，永磁铁3，框架4，衔铁5，衔铁座1、6，铁芯片7，拨轮11等的结构及连接关系与实施例1相同，不同点是，线圈8与线圈10的匝数比发生了变化，在这里，线圈8的匝数小于线圈10的匝数，线圈8与线圈10的匝数之比为1∶1.3。图2即表示了电磁铁待驱动负载时的工作状态，这里利用电磁铁的伸出力来驱动负载，其工作原理与实施例1相同。
同理，根据第二个技术解决方案，还可以给出线圈8与线圈10匝数比的变化范围为1∶1.2-1∶2.2(不包括1∶1.3)，而其它零部件结构及连接关系与实施例2相同的实施例。由于除了两线圈匝数比有变化外，其它部分的结构及工作原理与其相同，故不再多述。
权利要求1.一种脉冲自保持电磁铁，它由U型铁轭(9)，位于该铁轭内的衔铁(5)，与该衔铁间隙配合的轴套(2)，通过框架(4)套装在轴套(2)上的线圈(8)、(10)，位于两线圈之间的永磁铁(3)，位于衔铁(5)两端的衔铁座(1)、(6)和拔轮(11)组成，其特征是，所述的线圈(8)、(10)是不对称的，线圈(8)与线圈(10)匝数比的变化范围为1.2∶1-2.2∶1。
2.根据权利要求1所述的脉冲自保持电磁铁，其特征是，线圈(8)与线圈(10)的匝数比为1.3∶1。
3.根据权利要求1所述的脉冲自保持电磁铁，其特征是，线圈(8)与线圈(10)的匝数比为1.5∶1。
4.根据权利要求1所述的脉冲自保持电磁铁，其特征是，线圈(8)与线圈(10)的匝数比为2∶1。
5.一种脉冲自保持电磁铁，它由U型铁轭(9)，位于该铁轭内的衔铁(5)，与该衔铁间隙配合的轴套(2)，通过框架(4)套装在轴套(2)上的线圈(8)、(10)，位于两线圈之间的永磁铁(3)，位于衔铁(5)两端的衔铁座(1)、(6)和拔轮(11)组成，其特征是，所述的线圈(8)、(10)是不对称的，线圈(8)与线圈(10)匝数比的变化范围为1∶1.2-1∶2.2。
6.根据权利要求5所述的脉冲自保持电磁铁，其特征是，线圈(8)与线圈(10)的匝数比为1∶1.3。
7.根据权利要求5所述的脉冲自保持电磁铁，其特征是，线圈(8)与线圈(10)的匝数比为1∶1.5。
8.根据权利要求5所述的脉冲自保持电磁铁，其特征是，线圈(8)与线圈(10)的匝数比为1∶2。
专利摘要本实用新型公开了一种脉冲自保持电磁铁,属电子锁、电子保险柜及电子门禁系统所用的一种电磁铁。它由U型铁轭9,衔铁5,轴套2,永磁铁3,框架4,线圈8、10,衔铁座1、6和衔铁拔轮11组成。其特点是,线圈8、10是不对称的,二者匝数比的变化范围为1 : 1.2－1 : 2.2或1.2: 1－2.2: 1。能有效防止永磁铁自保持回路因反向饱和激磁造成的衔铁动作失灵,并保证本电磁铁有足够的驱动负载力,性能可靠,工作电压范围宽。
文档编号H01F7/08GK2425414SQ0021447
公开日2001年3月28日 申请日期2000年4月29日 优先权日2000年4月29日
发明者张平, 徐国兵, 李强, 接铭波, 孙智长, 马爱民, 李振国 申请人:山东省三环制锁集团公司