一种并联电磁铁系统的制作方法

本实用新型属于电磁铁技术领域，具体涉及一种并联电磁铁系统。

背景技术：

在电器系统中，常常使用电磁铁这种元器件来进行针对负载的操作，使用通电和断电两种状态来转化负载端的开合状态，但在负载较大的系统中，由于电磁铁的输出功率上升会带来体积的大幅增加，因此一般都会设置多个电磁铁并联结构，从而使用较小体积的电磁铁来满足较大的负载要求，大部分情况下，负载端的反力与负载端的行程是变化幅度不大的线性关系，而电磁铁的输出力与电磁铁的吸合行程却是高次曲线关系，即在初始打开位置时，电磁铁吸力很小，但负载反力并未明显降低，前半行程负载反力有所上升，但是电磁铁吸力上升缓慢，因此最有可能出现吸力不足的情况从而无法吸合；到后半行程负载反力仍均匀上升，但电磁铁吸力快速增大，临近吸合时远大于反力，又会造成较大的浪费。在以往的设计中，为了保证可以启动并可靠吸合，必须要将初始吸力设置为大于反力，而为了最大程度减小电磁铁的体积，如图1所示的曲线配合，只能在前半段行程设置小部分电磁铁吸力低于负载反力的距离，使动铁芯启动后依靠惯性冲过这一段危险区域，然后在后半段大吸力的作用下保持稳定吸合。这一情况不能保证全程吸力均大于负载反力，因此如果存在摩擦或者负载波动等影响因素就很有可能会出现吸合不可靠，导致无法实现功能。为了避免这一现象，有必要对现有电器系统的电磁铁结构加以合理的改进。为此，本申请人作了有益的设计，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

技术实现要素：

本实用新型的任务是要提供一种并联电磁铁系统，其能将电磁铁吸合过程中后半段富余的吸力分摊至前半段行程的吸合中，既可以使前期动作更为可靠，也可以减少后期吸力的浪费，使整个过程中电磁铁总吸力始终大于负载反力。

本实用新型的任务是这样来完成的，一种并联电磁铁系统，包括驱动件和负载导杆，所述的驱动件包括首电磁铁、末电磁铁以及至少一个中间电磁铁，所述的首电磁铁、中间电磁铁和末电磁铁依次并排布置，所述的负载导杆与首电磁铁、末电磁铁和中间电磁铁的输出端均配合，所有电磁铁的总吸力通过负载导杆向并联电磁铁系统外部输出，所述的中间电磁铁的初始吸力大于首电磁铁和末电磁铁的初始吸力，所述中间电磁铁的吸合行程小于首电磁铁和末电磁铁的吸合行程。

在本实用新型的一个具体的实施例中，所述的首电磁铁和末电磁铁均包括静铁芯组件ⅰ、动铁芯组件ⅰ和线圈ⅰ，所述线圈ⅰ通电后，静铁芯组件ⅰ和动铁芯组件ⅰ之间产生吸力，通过动铁芯组件ⅰ作用于负载导杆；所述的中间电磁铁均包括静铁芯组件ⅱ、动铁芯组件ⅱ和线圈ⅱ，所述线圈ⅱ通电后，静铁芯组件ⅱ和动铁芯组件ⅱ之间产生吸力，通过动铁芯组件ⅱ作用于负载导杆。

在本实用新型的另一个具体的实施例中，在并联电磁铁系统的初始位置上，所述的首电磁铁和末电磁铁的动铁芯组件ⅰ以及中间电磁铁的动铁芯组件ⅱ均处于同一位置高度，所述的中间电磁铁的静铁芯组件ⅱ与动铁芯组件ⅱ之间的距离均小于首电磁铁和末电磁铁的静铁芯组件ⅰ与动铁芯组件ⅰ之间的距离，即中间电磁铁的吸合行程小于首电磁铁和末电磁铁的吸合行程。

在本实用新型的又一个具体的实施例中，所述首电磁铁和末电磁铁的动铁芯组件ⅰ均与负载导杆固定连接，所述中间电磁铁的动铁芯组件ⅱ和负载导杆可相对移动，所述的动铁芯组件ⅱ和负载导杆之间可相对移动的最小距离不小于首电磁铁和末电磁铁的吸合行程与中间电磁铁的吸合行程的差值。

在本实用新型的再一个具体的实施例中，所述中间电磁铁的动铁芯组件ⅱ在其运动方向上开设有容腔，所述容腔中穿设有负载导杆，所述容腔在动铁芯组件ⅱ运动方向的尺寸大于其内部负载导杆在动铁芯组件ⅱ运动方向的尺寸，且所述容腔在动铁芯组件ⅱ运动方向的尺寸与负载导杆在动铁芯组件ⅱ运动方向的尺寸的差值不小于首电磁铁和末电磁铁的吸合行程与中间电磁铁的吸合行程的差值。

在本实用新型的还有一个具体的实施例中，所述的中间电磁铁的动铁芯组件ⅱ包括动铁芯ⅱ和输出杆ⅱ，所述动铁芯ⅱ固定在输出杆ⅱ上，所述容腔开设在所述中间电磁铁的输出杆ⅱ上，所述的负载导杆穿过容腔。

在本实用新型的进而一个具体的实施例中，所述首电磁铁和末电磁铁的动铁芯组件ⅰ和中间电磁铁的动铁芯组件ⅱ均与负载导杆固定连接，所述中间电磁铁的静铁芯组件ⅱ下方设置弹性结构，所述的弹性结构包括限位件和弹簧，所述的限位件安装在静铁芯组件ⅱ的外部，所述的弹簧一端抵靠在静铁芯组件ⅱ的下方，另一端抵靠在限位件上，所述弹簧给静铁芯组件ⅱ施加初始力，使中间电磁铁在限位件和弹簧的共同作用下，在并联电磁铁系统的初始位置上，保持中间电磁铁的静铁芯组件ⅱ与动铁芯组件ⅱ之间的距离均小于首电磁铁和末电磁铁的静铁芯组件ⅰ与动铁芯组件ⅰ之间的距离。

在本实用新型的更而一个具体的实施例中，所述的中间电磁铁的静铁芯组件ⅱ具有向外突出的下凸沿，所述的限位件具有向内延伸并对应下凸沿的上凸沿，所述的上凸沿位于下凸沿的上方，所述弹簧给静铁芯组件ⅱ施加初始力时，下凸沿抵靠在限位件的上凸沿上，从而保持中间电磁铁的静铁芯组件ⅱ与动铁芯组件ⅱ之间的距离均小于首电磁铁和末电磁铁的静铁芯组件ⅰ与动铁芯组件ⅰ之间的距离。

在本实用新型的又进而一个具体的实施例中，所述的首电磁铁和末电磁铁的动铁芯组件ⅰ包括动铁芯ⅰ和输出杆ⅰ，所述动铁芯ⅰ固定在输出杆ⅰ上，所述的输出杆ⅰ与负载导杆相连接。

在本实用新型的又进而一个具体的实施例中，所述的首电磁铁、末电磁铁和中间电磁铁的结构是相同的。

本实用新型由于采用了上述结构，具有的有益效果：在电磁铁系统中的各线圈通电后，由于中间电磁铁吸合行程较小，因此其吸力上升较快，中间电磁铁的吸力较大，即使此时首电磁铁和末电磁铁的吸力小，但由于中间电磁铁在整个电磁铁系统动作的初期提供了较大吸力，保证了电磁铁系统总吸力大于负载端反力，保证了电磁铁系统的可靠吸合，从而带动负载导杆可靠动作；在整个电磁铁系统动作后期，中间电磁铁最先到达吸合位置，到达吸合位置后，中间电磁铁对负载导杆的进一步运动就没有驱动力了，此时首电磁铁和末电磁铁的吸力也已经上升至较大值，虽然中间电磁铁对负载导杆的进一步运动没有驱动力了，但整个电磁铁系统总吸力仍然大于负载反力，因此可以继续通过首、末电磁铁的输出杆ⅰ带动负载导杆运动，最终到达首电磁铁和末电磁铁的吸合位置，完成全部动作过程并使负载导杆保持在吸合位置，整个过程中电磁铁系统的总吸力始终大于负载反力，既可以使前期动作更为可靠，也可以减少后期吸力的浪费，实现了电磁铁吸合过程中后半段富余的吸力分摊至前半段行程的吸合中的要求，充分提高电磁铁的效率。

附图说明

图1为现有技术所述电磁铁总吸力与负载反力随吸合行程的配合曲线图。

图2a为本实用新型所述并联电磁铁系统一实施例中首电磁铁和末电磁铁的剖面图。

图2b为本实用新型所述并联电磁铁系统一实施例中中间电磁铁的剖面图。

图3为本实用新型所述并联电磁铁系统一实施例在初始位置时的示意图。

图4为本实用新型所述并联电磁铁系统一实施例在中间电磁铁吸合瞬间的示意图。

图5为本实用新型所述并联电磁铁系统一实施例在中间电磁铁吸合后，首电磁铁和模电磁铁未吸合前的示意图。

图6为本实用新型所述并联电磁铁系统一实施例在所有电磁铁均处于吸合位置时的示意图。

图7为本实用新型所述并联电磁铁系统另一实施例在初始位置时的示意图。

图8为本实用新型所述并联电磁铁系统另一实施例在中间电磁铁吸合瞬间的示意图。

图9为本实用新型所述并联电磁铁系统另一实施例在中间电磁铁吸合后，首电磁铁和模电磁铁未吸合前的示意图。

图10为本实用新型所述并联电磁铁系统另一实施例在所有电磁铁均处于吸合位置时的示意图。

图11为本实用新型所述并联电磁铁系统的中间电磁铁吸力、首或末电磁铁吸力以及负载反力随吸合行程变化的对比图（图中电磁铁的吸力曲线分别表示单个电磁铁的吸力曲线）。

图12为本实用新型新配合形式下电磁铁总吸力以及负载反力随吸合行程的配合曲线图。

图中：1.首电磁铁、1’.末电磁铁、11.静铁芯组件ⅰ、111.静铁芯ⅰ、112.壳体ⅰ、12.动铁芯组件ⅰ、121.动铁芯ⅰ、122.输出杆ⅰ、13.线圈ⅰ；

2.中间电磁铁、21.静铁芯组件ⅱ、211.静铁芯ⅱ、212.壳体ⅱ、2121.下凸沿、22.动铁芯组件ⅱ、221.动铁芯ⅱ、222.输出杆ⅱ、23.线圈ⅱ；

4.容腔；5.负载导杆；6.弹性结构、61.限位件、611.上凸沿、62.弹簧。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式详细描述，但申请人对实施例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本实用新型构思作形式而非实质的变化都应当视为本实用新型的保护范围。

在下面的描述中凡是涉及上、下、左、右、前和后的方向性或称方位性的概念都是以各附图所示的位置为基准的，因而不能将其理解为对本实用新型提供的技术方案的特别限定。

请参阅图2至图8，本实用新型涉及一种并联电磁铁系统，包括驱动件和负载导杆5，所述的驱动件包括首电磁铁1、末电磁铁1’以及至少一个中间电磁铁2，所述的首电磁铁1、中间电磁铁2和末电磁铁1’依次并排布置，所述的负载导杆5与上述各个电磁铁的输出端均配合，所有电磁铁的总吸力通过负载导杆5向并联电磁铁系统外部输出。本实用新型所述技术方案的核心特点为：所述的中间电磁铁2的初始吸力大于首电磁铁1和末电磁铁1’的初始吸力，所述中间电磁铁2的吸合行程小于首电磁铁1和末电磁铁1’的吸合行程。下面将通过具体的实施例描述各电磁铁结构及其结构关系怎样获得所述的核心技术，及所述核心技术怎样解决现有技术中的问题。

实施例1

如图2a所示，所述的首电磁铁1和末电磁铁1’均包括静铁芯组件ⅰ11、动铁芯组件ⅰ12和线圈ⅰ13，所述的静铁芯组件ⅰ11包括静铁芯ⅰ111和用于安装静铁芯ⅰ111的壳体ⅰ112，所述线圈ⅰ13旋绕在静铁芯ⅰ111上。所述的动铁芯组件ⅰ12可带动负载导杆5运动。所述线圈ⅰ13通电后，静铁芯组件ⅰ11和动铁芯组件ⅰ12之间产生吸力，使得动铁芯组件ⅰ12向静铁芯组件ⅰ11运动，通过动铁芯组件ⅰ12作用于负载导杆5。在本实施例中，所述的动铁芯组件ⅰ12包括动铁芯ⅰ121和输出杆ⅰ122，所述动铁芯ⅰ121固定在输出杆ⅰ122上，所述的输出杆ⅰ122与负载导杆5相连接。所述动铁芯ⅰ121能带动输出杆ⅰ122运动，从而将吸力作用于负载导杆5。所述的首电磁铁1的吸合行程和末电磁铁1’的吸合行程相同。

如图2b所示，所述的中间电磁铁2均包括静铁芯组件ⅱ21、动铁芯组件ⅱ22和线圈ⅱ23，所述的静铁芯组件ⅱ21包括静铁芯ⅱ211和用于安装静铁芯ⅱ211的壳体ⅱ212，所述线圈ⅱ23旋绕在静铁芯ⅱ211上。所述的动铁芯组件ⅱ22可带动负载导杆5运动。所述线圈ⅱ23通电后，静铁芯组件ⅱ21和动铁芯组件ⅱ22之间产生吸力，使得动铁芯组件ⅱ22向静铁芯组件ⅱ21运动，通过动铁芯组件ⅱ22作用于负载导杆5。在本实施例中，所述的动铁芯组件ⅱ22包括动铁芯ⅱ221和输出杆ⅱ222，所述动铁芯ⅱ221固定在输出杆ⅱ222上，所述的输出杆ⅱ222与负载导杆5相连接。所述动铁芯ⅱ221能带动输出杆ⅱ222运动，从而将吸力作用于负载导杆5。在本实施例中，首电磁铁1和末电磁铁1’以及中间电磁铁2具有相同结构。

如图3所示，所述的并联电磁铁系统在初始位置时，所述的首电磁铁1和末电磁铁1’的动铁芯组件ⅰ12以及中间电磁铁2的动铁芯组件ⅱ22均处于同一位置高度，即所述的首电磁铁1和末电磁铁1’的动铁芯ⅰ121以及中间电磁铁2的动铁芯ⅱ221均处于同一位置高度，所述的首电磁铁1和末电磁铁1’的输出杆ⅰ122以及中间电磁铁2的输出杆ⅱ222均也处于同一位置高度。所述的首电磁铁1和末电磁铁1’的静铁芯组件ⅰ11处于同一高度位置，即所述的首电磁铁1和末电磁铁1’的静铁芯ⅰ111处于同一高度位置，所述首电磁铁1和末电磁铁1’的壳体ⅰ112也处于同一高度位置。所述的中间电磁铁2的静铁芯组件ⅱ21与动铁芯组件ⅱ22之间的距离均小于首电磁铁1和末电磁铁1’的静铁芯组件ⅰ11与动铁芯组件ⅰ12之间的距离，即所述的中间电磁铁2的静铁芯ⅱ211与动铁芯ⅱ221之间的距离均小于首电磁铁1和末电磁铁1’的静铁芯ⅰ111与动铁芯ⅰ121之间的距离，使得中间电磁铁2的吸合行程小于首电磁铁1和末电磁铁1’的吸合行程。

具体的，如图3所示，所述首电磁铁1和末电磁铁1’的动铁芯组件ⅰ12均与负载导杆5固定连接，所述中间电磁铁2的动铁芯组件ⅱ22和负载导杆5可相对移动，所述的动铁芯组件ⅱ22和负载导杆5之间可相对移动的最小距离不小于首电磁铁1和末电磁铁1’的吸合行程与中间电磁铁2的吸合行程的差值。更具体的，所述中间电磁铁2的输出杆ⅱ222上开设有容腔4，所述容腔4中穿设有负载导杆5，所述容腔4在动铁芯组件ⅱ22运动方向的尺寸大于其内部负载导杆5在动铁芯组件ⅱ22运动方向的尺寸，且所述容腔4在动铁芯组件ⅱ22运动方向的尺寸与负载导杆5在动铁芯组件ⅱ22运动方向的尺寸的差值不小于首电磁铁1和末电磁铁1’的吸合行程与中间电磁铁2的吸合行程的差值。所以所述的负载导杆5可在容腔4中移动。在本实施例中，容腔4在动铁芯组件ⅱ22运动方向的尺寸与负载导杆5在动铁芯组件ⅱ22运动方向的尺寸的差值等于首电磁铁1和末电磁铁1’的吸合行程与中间电磁铁2的吸合行程的差值。当中间电磁铁2未吸合时，负载导杆5与输出杆ⅱ222的容腔4的上沿接触，如图3所示；当中间电磁铁2刚吸合时，负载导杆5与输出杆ⅱ222的容腔4的上沿接触但即将要脱离，如图4所示；当中间电磁铁2吸合后，首电磁铁1和末电磁铁1’未吸合前，负载导杆5和输出杆ⅱ222的容腔4的上沿脱离，如图5所示；最终，首电磁铁1和末电磁铁1’完全吸合时，负载导杆5和输出杆ⅱ222的容腔4的下沿接触，如图6所示。

请继续参阅图3至图7，本实施例所述的并联电磁铁系统的工作原理是：开始时，所述的首电磁铁1和末电磁铁1’的动铁芯ⅰ121以及中间电磁铁2的动铁芯ⅱ221均处于同一位置高度，首电磁铁1和末电磁铁1’的静铁芯ⅰ111在同一高度，而所述中间电磁铁2的静铁芯ⅱ211保持在高于首电磁铁1和末电磁铁1’的静铁芯ⅰ111的位置，如图3所示，这样就保证了中间电磁铁2的吸合行程小于首电磁铁1和末电磁铁1’的吸合行程。

在电磁铁系统中的各线圈开始通电后，各个电磁铁开始动作，各动铁芯和对应的静铁芯间产生吸力，各动铁芯组件受到吸力带动对应的输出杆运动，负载导杆5向各静铁芯方向运动，由于中间电磁铁2的初始吸合行程较小，因此其吸力上升较快，如图12的匹配曲线所示，中间电磁铁2的吸力较大，首电磁铁1和末电磁铁1’的吸力很小，但总吸力即首电磁铁1、末电磁铁1’和中间电磁铁2三者吸力之和保持大于负载端反力，可以稳定电磁铁系统的吸合动作，即拖动负载导杆5向各静铁芯方向运动。

在电磁铁系统吸合过程中，中间电磁铁2最先到达吸合位置，如图4所示，到达吸合位置后，中间电磁铁2对负载导杆5的进一步运动就没有驱动力了，而首电磁铁1和末电磁铁1’在吸合一段距离后两者的吸力也已经上升至较大值，并联电磁铁系统的总吸力仍然大于负载反力，因此，通过首电磁铁1和末电磁铁1’的动铁芯ⅰ121以及各自的输出杆ⅰ122继续带动负载导杆5运动。

如图5所示，中间电磁铁2吸合后，所述输出杆ⅰ122继续带动负载导杆5运动的过程中，所述负载导杆5和输出杆ⅱ222的容腔4的上沿脱离，中间电磁铁2对负载导杆5的作用力消失，所述负载导杆5在输出杆ⅱ222的容腔4中移动。

最终到达首电磁铁1和末电磁铁1’的吸合位置，完成全部动作过程并使负载导杆5保持在吸合位置，此时，负载导杆5和输出杆ⅱ222的容腔4的下沿接触，如图6所示。

实施例2

如图7至图10所示，本实施例所述的一种并联电磁铁系统与实施例1不同的是：所述首电磁铁1和末电磁铁1’的动铁芯组件ⅰ12和中间电磁铁2的动铁芯组件ⅱ22均与负载导杆5固定连接，即所有电磁铁的动铁芯组件和负载导杆5均不可相对移动。所述中间电磁铁2的静铁芯组件ⅱ21下方设置弹性结构6，所述的弹性结构6包括限位件61和弹簧62，所述的限位件61安装在壳体ⅱ212的外部。具体的，所述的壳体ⅱ212具有向外突出的下凸沿2121，所述的限位件61具有向内延伸并对应下凸沿2121的上凸沿611，所述的上凸沿611位于下凸沿2121的上方。所述的弹簧62一端抵靠在静铁芯组件ⅱ21的下方，另一端抵靠在限位件61上，给静铁芯组件ⅱ21施加初始力，将壳体ⅱ212的下凸沿2121抵靠在限位件61的上凸沿611上，从而使系统在初始位置时，静铁芯组件ⅱ21的位置高于静铁芯组件ⅰ11的位置，即保持中间电磁铁2的静铁芯ⅱ211与动铁芯ⅱ221之间的距离均小于首电磁铁1和末电磁铁1’的静铁芯ⅰ111与动铁芯ⅰ121之间的距离。本实施例其它零部件及结构位置均与实施例1相同。

请继续参阅图7至图10，本实施例所述的并联电磁铁系统的工作原理是：开始时，所述的首电磁铁1和末电磁铁1’的动铁芯ⅰ121以及中间电磁铁2的动铁芯ⅱ221均处于同一位置高度，首电磁铁1和末电磁铁1’的静铁芯ⅰ111在同一高度，而所述中间电磁铁2的静铁芯ⅱ211保持在高于首电磁铁1和末电磁铁1’的静铁芯ⅰ111的位置，如图5所示，这样就保证了中间电磁铁2的吸合行程小于首电磁铁1和末电磁铁1’的吸合行程。

在电磁铁系统中的各线圈开始通电后，各个电磁铁开始动作，各动铁芯和对应的静铁芯间产生吸力，各动铁芯组件受到吸力带动对应的输出杆运动，负载导杆5向各静铁芯方向运动，由于所述中间电磁铁2的静铁芯ⅱ211与动铁芯ⅱ221之间的距离，即中间电磁铁2吸合行程较小，因此其吸力上升较快，如图12的匹配曲线所示，由于中间电磁铁2的吸力较大，即使首电磁铁1和末电磁铁1’的吸力很小，但总吸力即首电磁铁1、末电磁铁1’和中间电磁铁2三者吸力之和保持大于负载端反力，保证电磁铁系统的可靠吸合动作，即拖动负载导杆5向各静铁芯方向运动。

在电磁铁系统吸合过程中，中间电磁铁2最先到达吸合位置，如图8所示，到达吸合位置后，中间电磁铁2对负载导杆5的进一步运动就没有驱动力了，而首电磁铁1和末电磁铁1’在吸合一段距离后两者的吸力也已经上升至较大值，并联电磁铁系统的总吸力仍然大于负载反力，因此，通过首电磁铁1和末电磁铁1’的动铁芯ⅰ121以及各自的输出杆ⅰ122继续带动负载导杆5运动。

如图9所示，中间电磁铁2吸合后，所述输出杆ⅰ122继续带动负载导杆5运动的过程中，中间电磁铁2的输出杆ⅱ222继续随负载导杆5一起向静铁芯组件ⅱ21方向动作，从而推动静铁芯组件ⅱ21克服弹簧62的推力继续向下动作。

最终，首电磁铁1和末电磁铁1’到达吸合位置，完成全部动作过程并使负载导杆5保持在吸合位置，此时，中间电磁铁2到达与首电磁铁1和末电磁铁1’相平的位置，如图10所示。

如图11所示，将中间电磁铁2的静铁芯ⅱ211向吸合方向移动，即减小其吸合行程，使其在整个电磁铁系统动作的初期就能提供后期行程的较大吸力，其吸力曲线在前中期均大于原有吸力，而在整个电磁铁系统动作的后期，虽然由于中间电磁铁提前到达吸合位置使得其对负载导杆5的驱动力为零，但是负载导杆5仍然能够通过首和末电磁铁的动作被驱动。

本实用新型的上述优选实施例中，首电磁铁1、末电磁铁1’和中间电磁铁2结构相同，只是中间电磁铁的动静铁芯之间的初始距离小于首和末电磁铁的动静铁芯之间的初始距离。

综上所述，本实用新型所述的并联电磁铁系统不限于上述三个电磁铁的形式，也可以是四个、五个甚至更多的电磁铁，那么中间电磁铁2就可能是二个、三个等，但均需保证中间电磁铁2的初始吸力大于首电磁铁1和末电磁铁1’的初始吸力，中间电磁铁2的吸合行程小于首电磁铁1和末电磁铁1’的吸合行程。