专利名称：永磁推拉式电磁铁的制作方法
技术领域：
本发明属电器上应用的牵引电磁铁。
电器上应用的传统牵引电磁铁主要由铁心、线圈、衔铁、与衔铁连接的反力弹簧等组成，这类电磁铁由于铁心的存在，体积重量增大，运行噪音污染环境，而且其相对运动部件衔铁与铁心只有单一的受力方向，所以断电后的复位也只能靠单向反力弹簧的作用，不仅动作方式单一，而且单向反力弹簧释放衔铁时会造成强烈振动，产生噪音，一方面会降低使用寿命，同时，克服反力弹簧作用还会增大操作功率。
本发明旨在克服上述不足，提供一种无铁心，从而减小重量、体积、功耗和噪音的牵引电磁铁，而且这种电磁铁可取消弹簧或者采用双向复位弹簧以减少振动，延长使用寿命。
实现上述目的的技术解决方案是本电磁铁包括外壳、直流线圈，其特征在于它还包括在外壳内同极平行相对设置的两永磁铁，在该两同性磁极之间设置前述的直流线圈，线圈中心轴线垂直穿过两平行磁极，线圈端头与磁极之间保留一定距离，本电磁铁还设有线圈断电后能使线圈与磁极保持相对稳定位置的定位部件以及在线圈与永磁铁作相对运动时，能控制线圈或永磁铁沿与线圈轴线相同方向往复运动的导向机构。
本电磁铁的工作原理是当给直流线圈通电时，线圈两端一端为N极，一端为S极，由于相对设置的两磁极极性相同，所以与靠近它的线圈端一个是同极性，一个是异极性，也就是一个相吸，一个相斥，一推一拉即使线圈与磁极在导向机构的控制下在同线圈轴线相同的方向上作相对运动，从而带动电器开关触头或其它部件完成相应的开关等动作，改变电流方向，即可改变线圈与磁极相对运动的方向，断电时，根据设置不同的定位装置即可使线圈与磁极保持所需的相对位置。
本永磁推拉式电磁铁结构简单，可取消铁心，虽通电后线圈本身产生的磁场比加铁心的线圈弱，但在永磁铁同性相对磁极的作用下，可产生一推一拉的较大的合成力，使线圈与磁极作相对运动，将其用于各种断路器、接触器等，可减少重量、体积和噪音，动作可靠，节省能源。而且传统电磁铁只能靠单向反力弹簧对衔铁复位定位，定位方式单一，本电磁铁靠电磁力互相作用的部件是同极相对的两永磁铁和夹在它们之间的直流线圈，这样断电后只要在线圈不同位置设置能被某一磁极吸引的铁磁性材料，即可从两个方向容易地实现对运动部件作几种形式定位方式的选择，而且由于可去掉单向反力弹簧，所以能减少振动及操作功率，延长使用寿命，而且动作可靠。
图1传统电磁铁结构示意图。
图2本发明实施例1线圈动作型双稳永磁推拉式电磁铁结构示意图。
21、拉杆22、24、永磁体23、线圈25、铁磁性套管26、外壳图3本发明实施例2线圈动作型重力复位永磁推拉式电磁铁结构示意图。
31、拉杆32、34、永磁体33、线圈35、非铁磁性套管36、外壳图4本发明实施例3线圈动作型单稳永磁推拉式电磁铁结构示意图。
41、拉杆42、44、永磁体43、线圈45、铁磁性套管46、外壳47、非铁磁性套管图5本发明实施例4线圈动作型内传动永磁推拉式电磁铁结构示意图。
51、拉杆52、54、永磁体53、线圈55、非铁磁性套管56、外壳57、铁磁性套管58、传动拨爪图6本发明实施例5线圈动作型三位永磁推拉式电磁铁结构示意图。
61、拉杆62、64、永磁体63、线圈65、非铁磁性套管66、外壳67、68、弹簧图7本发明实施例6磁体动作型双稳永磁推拉式电磁铁结构示意图。
71、拉杆72、74、永磁体73、线圈75、铁磁性套管76、外壳77、中隔板图8本发明实施例7磁体动作型单稳永磁推拉式电磁铁结构示意图。
81、拉杆82、84、永磁体83、线圈85、铁磁性套管86、外壳87、非铁磁性套管88、中隔板图9本发明实施例8磁体动作型重力复位永磁推拉式电磁铁结构示意图。
91、拉杆92、94、永磁体93、线圈95、非铁磁性套管96、外壳97、隔板图10本发明实施例9线圈动作型多级永磁推拉式电磁铁结构示意图。
101、拉杆102、103、104、永磁体105、线圈106、线圈108、109、套管107、中隔板110、外壳图11实施例1用于永磁推拉式继电器结构示意图。
图12实施例1用于永磁推拉式真空接触器结构示意图。
图13实施例1用于永磁推拉式快速电源开关结构示意图。
图14实施例1用于永磁推拉式自动开关结构示意图。
图15实施例1用于永磁推拉式真空断路器结构示意图。
图16实施例1用于永磁推拉式漏电保护器结构示意图。
图17实施例1用于永磁推拉式双向操作真空接触器结构示意图。
图18实施例3用于永磁推拉式继电器结构示意图。
图19实施例4用于永磁推拉式小型继电器结构示意图。
图20实施例5用于永磁推拉式双向接触器结构示意图。
图21实施例5用于永磁推拉式双向真空接触器结构示意图。
图22实施例8用于永磁推拉式超小型继电器结构示意图。
实施例1图2示线圈动作型双稳永磁推拉式电磁铁，本例将两永磁体22、24平行且同极相对地固定在壳体26内腔壁上，两磁极之间设置一中心轴线垂直于两磁极的直流线圈23，套管25位于线圈中心，贯穿线圈两端并与线圈相对固定，套管整个由铁磁性材料制成或至少两端为铁磁性材料制成，拉杆21轴向穿过套管25并与之相对固定，同时垂直并滑动配合地穿过两磁极和外壳。
本例线圈通直流电后，靠两磁极一推一拉的合力线圈被吸向一磁极，断电后靠该磁极对铁磁性套管的吸力继续保持该稳定状态，当线圈通以相反方向电流时，该磁极对线圈产生斥力与另一磁极对其产生的吸力会使线圈在导向机构拉杆21的控制下沿轴向被另一磁极吸合并在断电后也能维持该稳定状态，形成线圈动作型双稳永磁电磁铁，该例拉杆随固定于其上的线圈来回运动，同时也可作带动电器触头或其它部件动作的传动部件。
图11至图17为该电磁铁用于各种电器的实例。
图11永磁推拉式继电器，本继电顺触头系统的动触头111安装于双稳电磁铁的拉杆上，电磁铁通以正反向电流即可使动触头稳定地与静触头112闭合或断开，动触头与拉杆连接处设一防震触头弹簧114，触头系统还设有灭弧罩113。
图12真空接触器，由绝缘外壳126、屏蔽罩124、与静导电杆122相联的静触头127、与动导电杆128相联的动触头123、一端与外壳固定、一端套在动导电杆上并与之相对密封固定的波纹管125等组成的真空灭弧室121通过绝缘外壳与双稳永磁推拉式电磁铁外壳相对固定，电磁铁的拉杆通过绝缘法兰129与动导电杆相联。永磁铁通以正向电流时，拉杆迅速向上运动使动触头与静触头闭合，并在断电后永磁保持，通以反向电流时拉杆迅速反向运动使触头断开，并保持稳定断开状态，动作可靠。
图13永磁推拉式快速电源开关，本开关使用的双稳电磁铁线圈为双绕组线圈，其中间抽头通过整流二极管D、限流电阻R接交流电源一端，能与抽头整流二极管在线圈中产生正反向电流的线圈另外两端头分别接按钮开关131、132，然后接交流电源另一端，电磁铁拉杆接三相主回路三组动触头，与三组动触头相对的还有三组静触头及熔断器。
图14永磁推拉式自动开关，本双稳永磁推拉式电磁铁拉杆上固定有动触头142，能与动触头接通主电路的静触头143固定在开关外壳141内壁上，电磁铁线圈为双绕组线圈，其中间抽头接直流控制电路一端a6，能分别与抽头端在线圈中产生正反向电流的两端头分别接手动接通按扭开关147和手动关断开关146，两按扭开关另一端接控制电路的另一端a5，将线圈接在主回路里的电压继电器144的常闭触头和电流继电器145的常开触头均并联在常开的关断按钮开关146两端，这样就形成在过电流或欠电压时能自动切断主回路的永磁推拉式自动开关。
图15永磁推拉式真空断路器，其电磁铁拉杆接真空灭弧室的动触头，线圈结构及接法同图14所示的永磁推拉式自动开关。过电流或欠电压时，电磁铁拉杆能自动拉动动触头切断电路。
图16永磁推拉式漏电保护器，本双稳永磁推拉式电磁铁拉杆上固定有三相动触头162，分别与三相动触头相对的静触头161固定在外壳163内壁上，电磁铁线圈为双绕组，其中间抽头通过整流二极管D3，电阻R3接三相电源主回路一相，能与中间抽头整流二极管D3在线圈中产生正反向电流的线圈另两端头分别接电流继电器166常开触头一端和常开的按钮开关167的一端，常开触头和按钮开关另一端共接三相电源主回路另一相，零序电流互感器套在进线三相主回路上，零序电流互感器输出端接电流继电器166线圈两端，在三相电路任意两相之间再并接一电阻R4与手动按钮开关Q2串联的支路。当主回路漏电时，电流继电器常开触头闭合，电磁铁通电动作，切断主回路。
图17永磁推拉式双向操作真空接触器，本双向真空灭弧室171里有一个公共静触头172和两个动触头173、174，两动触头分别接两个线圈动作型双稳永磁推拉式电磁铁拉杆，两个永磁推拉式电磁铁接有联锁装置以保证不出现双向触头同时闭合的情况。
实施例2图3示线圈动作型重力复位永磁推拉式电磁铁，本例同极相对设置的两永磁铁是在外壳36内上下设置，整个线圈33包括套管33均为非铁磁性材料，其它结构同实施例1，这样断电后，非铁磁性的线圈33即可靠重力落下复位。
实施例3线圈动作型单稳永磁推拉式电磁铁，本实施例与图2所示实施例1的结构区别在于其套管只有一端为铁磁性套管45，另一端为非铁磁性套管47，这样断电后即可形成单稳态定位。
图18是应用本实施例的永磁推拉式继电器结构示意图，电磁铁拉杆与触头系统的动触头183相连接，静触头184固定在外壳181内腔。
实施例4图5示线圈动作型内传动永磁推拉式电磁铁，本电磁铁的位于线圈中心、贯穿线圈两端并与线圈相对固定的套管一端是铁磁性套管57，一端是非铁磁性套管55，也可以是两端均为铁磁性材料的套管，拉杆51轴向滑动配合地穿过套管，两端分别垂直与两磁极52、54固定，线圈侧部设有凸起的传动拨爪58。本实施例是线圈动作型的，靠线圈侧部传动拨爪的运动实现关闭触头作用，套管一端为铁磁性材料时为单稳态，两端为铁磁性材料时为双稳态。
图19是应用本例电磁铁的永磁推拉式小型继电器，触头系统直接固定在电磁铁壳内线圈侧部，传动拨爪193上下运动即可使动触头192或194与静触头191、195闭合或断开。本结构的继电器可将体积缩得较小。
实施例5图6示线圈动作型三位永磁推拉式电磁铁，本例固定于线圈63中的套管65为非铁磁材料套管，拉杆61轴向穿过套管65并与套管相对固定，同时两端垂直并滑动配合地穿过两磁级及固定永磁铁的外壳，拉杆在其穿出永磁体及外壳的两端，分别套有一端顶住外壳或永磁体，一端顶住固定于拉杆顶端止挡肖的复位弹簧67和68，本电磁铁通电时，线圈被一个磁极推斥，另一个磁极吸引而动作。断电时，在双向复位弹簧的作用下，线圈位于中部与两磁极均脱离的位置。通以反向电流时，线圈反向运动。
图20、图21为应用本例电磁铁的实例。
图20是永磁推拉式双向接触器。固定于电磁铁外壳上的接触器外壳201内固定有两组静触头202、204，电磁铁拉杆上固定有位于两组静触头之间的动触头203，电磁铁通以正向、反向电流或断开电流即可使动触头分别与其中一组静触头闭合或断开及与两组静触头都断开。
图21是永磁推拉式双向真空接触器，本接触器的双向真空灭弧室211通过绝缘外壳和三位永磁推拉式电磁铁的外壳相对固定，双向真空灭弧室里有2个带静导电杆215、216的静触头210、213，在2静触头之间有一带绝缘拉杆215的动触头212，绝缘拉杆215穿过静触头213、灭弧室外壳和密封波纹管214与电磁铁拉杆通过绝缘法兰217相连。电磁铁断电时，动触头212与两静触头断开，通电时，与其中一静触头闭合，通以相反电流又可与另一静触头闭合。
实施例6图7所示磁体动作型双稳永磁推拉式电磁铁，本例在非铁磁性外壳76内设一带中心孔的非铁磁性中隔板77，直流线圈固定在该中隔板上，线圈中心轴向贯穿并固定一铁磁性套管75，拉杆71轴向滑动配合地穿过套管、中隔板和外壳76，同极相对的两永磁体72、74分别套在并固定于穿过线圈两侧的拉杆上。通电后，在磁场一推一拉的作用下，两永磁体带动拉杆上下运动，由于套管为铁磁性材料，所以可双稳态定位。
实施例7图8所示磁体动作型单稳永磁推拉式电磁铁，其结构与实施例6基本相同，只是套管只有一端是铁磁性套管85，所以是单稳定位。
实施例8图9所示磁体动作型重力复位永磁推拉式电磁铁，本例在非铁磁性外壳96内水平向设一带中心孔的非铁磁性中隔板97，直流线圈93一端轴向垂直地固定在该中隔板下板面上，线圈中心轴向贯穿并固定一非铁磁性套管95，拉杆91轴向滑动配合地穿过套管、中隔板，同极相对的两永磁体92、94固定于拉杆两端。
图22为用本电磁铁制成的永磁推拉式超小型继电器。本继电器在电磁铁两永磁体外侧固定有动触头223、224，在壳体222内还分别固定有与动触头223、224相对的静触头221、225，随着永磁体上下运动，即可分别使两组动、静触头闭合，这种继电器可作成超小型的。
实施例9图10所示线圈动作型多极永磁推拉式电磁铁，本例在实施例3的基础上，又增加了一块永磁体104，与永磁体102、103共同组成两组同极平行相对设置的磁极，每组同性磁极之间分别轴向设置有直流线圈105、106，每个线圈分别在中心轴向贯穿固定有套管108、109，两套管在与它们之间永磁体103对称的一端为铁磁性套管，另一端为非铁路性套管，拉杆101垂直并滑动配合地穿过三块永磁体及夹在两组同性磁极之间直流线圈的套管，同时分别与所穿过的套管相对固定。使用时，两线圈通电方向应保证两线圈被同一方向磁极吸引，对称设置的铁磁性套管可起双稳定位的作用。
由上述实施例看出，采用本永磁推拉式电磁铁除具前述优点外，还能开发出多种功能的电器。
权利要求
1.永磁推拉式电磁铁，包括外壳、非铁磁性材料制成的直流线圈，其特征在于它还包括在外壳内同极平行相对设置的两永磁铁，在该两同性磁极之间设置前述的直流线圈，线圈中心轴线垂直穿过两平行磁极，线圈端头与磁极之间保留一定距离，本电磁铁还设有线圈断电后能使线圈与磁极保持相对稳定位置的定位机构以及在线圈与永磁铁作相对运动时，能控制线圈或永磁铁沿与线圈轴线相同方向往复运动的导向机构。
2.如权利要求1所述的电磁铁，其特征在于所述的定位机构为位于直流线圈中心，轴向贯穿线圈两端并与线圈相对固定的铁磁性或至少两端为铁磁性材料的套管25，所述的导向机构为轴向穿过套管25并与套管相对固定、同时垂直并滑动配合地穿过两磁极的拉杆21。
3.如权利要求1所述的电磁铁，其特征在于所述同极相对设置的永磁铁在外壳36内上下设置，在所述直流线圈中心部位，轴向贯穿线圈并与线圈相对固定一非铁磁性套管35，所述导向机构为垂直并滑动配合穿过两磁极，同时轴向穿过两磁极间线圈套管并与套管相对固定的拉杆31。
4.如权利要求1所述的电磁铁，其特征在于所述定位部件为位于直流线圈中心、轴向贯穿线圈两端并与线圈相对固定的套管，套管一端为铁磁性材料套管45，一端为非铁磁性材料套管47，所述导向机构为垂直并滑动配合地穿过两磁极，同时轴向穿过两磁极间直流线圈中心的套管45、47并与之相对固定的拉杆41。
5.如权利要求1所述的电磁铁，其特征在于所述定位机构为位于直流线圈中心、轴向贯穿线圈两端并与之相对固定的一端为铁磁性，一端为非铁磁性材料，或者全部为铁磁性材料的套管55，所述导向机构为两端分别与两磁极垂直固定，中部滑动配合地轴向穿过套管55的拉杆51，在所述直流线圈侧部，安有传动拨爪57。
6.如权利要求1所述的电磁铁，其特征在于所述的导向机构为垂直并滑动配合地穿过两磁极，同时轴向穿过固定于线圈中心的非铁磁性套管65并与套管相对固定的拉杆61，所述定位机构为在拉杆分别穿过两永磁体的两端，各套一外端顶住固定于拉杆上的止挡肖，里端顶住永磁体或隔着外壳顶住永磁体的弹簧67和68。
7.如权利要求1所述的电磁铁，其特征在于所述的线圈73是固定在非铁磁性的外壳76内的非铁磁性、带中心孔的中隔板77上，所述定位机构为固定于线圈中心并贯穿线圈两端的铁磁性套管75，所述的导向机构为滑动配合地穿过铁磁性套管75、中隔板及两侧外壳的拉杆71，所述同极相对设置的永磁体72、74分别套在并固定于穿过线圈两侧的拉杆上。
8.如权利要求1所述的电磁铁，其特征在于所述的线圈83是固定在非铁磁性的所述外壳86内的带中心孔的非铁磁性中隔板88上，所述的定位部件为固定于线圈中心并贯穿线圈两端的一端为铁磁性材料，一端为非铁磁性材料的套管85，所述的导向机构为轴向滑动配合地穿过套管85及两侧外壳的拉杆81，所述在外壳86内同极相对设置的永磁体82、84分别套在并固定于穿过线圈两侧的拉杆上。
9.如权利要求1所述的电磁铁，其特征在于所述的非铁磁性外壳96内水平设置一带中心孔的非铁磁性中隔板97，所述线圈93上端固定于该中隔板下板面上，所述的导向机构为垂直轴向滑动配合地穿过线圈93和中隔板97的拉杆91，所述永磁体92、94同极平行相对地固定于拉杆91上下两端。
10.如权利要求1所述的电磁铁，其特征在于本电磁铁又增加了一块永磁体104，与所述的两永磁体102、103共同组成两组同极平行相对设置的磁极，每组同性磁极之间分别设置有所述的直流线圈105、106，所述的定位机构为分别位于各直流线圈中心、轴向贯穿线圈两端并与线圈相对固定的套管108、109，两套管在与位于它们之间永磁体103对称的一端为铁磁性套管，另一端为非铁磁性套管，所述的导向机构为垂直并滑动配合地穿过三块永磁体组成的两组同性磁极、同时轴向穿过磁极间直流线圈的套管108、109并分别与之相对固定的拉杆101。
全文摘要
永磁推拉式电磁铁。现有电器牵引电磁铁均带铁心，体积、重量、耗能、噪音大，衔铁受单向反力弹簧作用产生振动噪音大，寿命短。本电磁铁设置两同极平行相对的永磁体，两同性磁极之间设置一直流线圈，通电后，两磁极可分别对线圈产生一推一拉的作用力，在导向机构作用下线圈与永磁体作相对运动；断电后可作多种形式的定位。本电磁铁具有体积重量小、噪音小、耗能少、功能多、动作可靠、寿命长等优点。
文档编号H01F7/06GK1096610SQ9410285
公开日1994年12月21日 申请日期1994年3月25日 优先权日1994年3月25日
发明者李青 申请人:李青