專(zhuān)利名稱(chēng)：一種旋轉(zhuǎn)有限角度的電磁鐵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種旋轉(zhuǎn)有限角度的電磁鐵，屬于有限轉(zhuǎn)角電機(jī)或旋轉(zhuǎn)電磁鐵技術(shù)領(lǐng)域 背景技術(shù)在許多工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中，經(jīng)常需要使用有限轉(zhuǎn)角旋轉(zhuǎn)的電機(jī)或者是有限轉(zhuǎn)角旋轉(zhuǎn)的電 磁鐵(例如在工業(yè)自動(dòng)分揀的過(guò)程中)。目前市場(chǎng)上可以實(shí)現(xiàn)有限轉(zhuǎn)角旋轉(zhuǎn)的電機(jī)或電磁鐵有常規(guī)的旋轉(zhuǎn)電磁鐵，利用滾珠的軸向磁路電磁旋轉(zhuǎn)裝置、有限轉(zhuǎn)角電動(dòng)機(jī)、磁鋼轉(zhuǎn)角電 磁鐵。在這些電機(jī)或電磁鐵中，常規(guī)旋轉(zhuǎn)電磁鐵的線圈是繞在定子外圍，這樣浪費(fèi)了殼體內(nèi) 的大量空間，線圈的圈數(shù)較少，使得其輸出力矩較??；利用滾珠的軸向磁路電磁旋轉(zhuǎn)裝置的 工作原理是依靠機(jī)械將軸向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成徑向運(yùn)動(dòng)，使得其轉(zhuǎn)軸會(huì)有較大的軸向顫動(dòng)，存在可 靠性較差的缺點(diǎn)；有限轉(zhuǎn)角電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜、制作成本較高；磁鋼轉(zhuǎn)角電磁鐵工作時(shí)需 要用專(zhuān)門(mén)的脈沖電流進(jìn)行控制。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，提供一種具有結(jié)構(gòu)工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，工作時(shí)無(wú)須專(zhuān)門(mén)的控 制電路，輸出力矩大，無(wú)軸向顫動(dòng)，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)有限角度的電磁鐵，以克服現(xiàn)有 技術(shù)的不足。本實(shí)用新型是這樣構(gòu)成的它包括圓桶形的殼體l，在殼體l內(nèi)部的一端設(shè)有一個(gè)空心圓 柱2，在空心圓柱2上套有一個(gè)集中繞制的線圈3，在線圈3—側(cè)并在殼體1內(nèi)的一端內(nèi)側(cè)壁上 固定有徑向凸起的靜磁極4，在殼體1的空心圓柱2的空心孔及殼體1的殼蓋11孔中裝有轉(zhuǎn)軸6 ，在轉(zhuǎn)軸6上壓裝有一個(gè)動(dòng)磁極7，并且動(dòng)磁極7設(shè)在靜磁極4內(nèi)，在殼體l的外側(cè)固定有一個(gè) 蝸巻式彈簧機(jī)構(gòu)8，轉(zhuǎn)軸6與蝸巻式彈簧機(jī)構(gòu)8的巻簧連接。上述的旋轉(zhuǎn)有限角度的電磁鐵中，固定在殼體1內(nèi)的徑向凸起的靜磁極4為對(duì)稱(chēng)布置的兩 個(gè)磁極，并且靜磁極4的內(nèi)表面為圓弧形狀，在兩個(gè)對(duì)稱(chēng)布置的靜磁極4之間設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的 凹槽9。前述的旋轉(zhuǎn)有限角度的電磁鐵中，壓裝在轉(zhuǎn)軸6上的動(dòng)磁極7為對(duì)稱(chēng)布置的兩個(gè)磁極，在 兩個(gè)對(duì)稱(chēng)布置的動(dòng)磁極7之間設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的四形通槽10 。由于采用上述的技術(shù)方案，本實(shí)用新型在其內(nèi)部的空心圓柱上套一個(gè)集中繞制的線圈， 可以使線圈在殼體內(nèi)是徑向繞制并且無(wú)端部，這樣本實(shí)用新型就充分地利用了殼體內(nèi)部的空 間尺寸，使得所有通電線圈部分都參加了磁路耦合，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，相同輸入功率下本實(shí)用新 型勵(lì)磁的安匝數(shù)是相同體積下現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)電磁鐵的2 3倍，不僅簡(jiǎn)化了下線工藝，還大 幅地提高了輸出力矩。另外，本實(shí)用新型的動(dòng)磁極和靜磁極的磁通為并聯(lián)磁路，相對(duì)常規(guī)旋 轉(zhuǎn)電磁鐵能有效降低磁極飽和引起的氣隙磁能下降，改善了旋轉(zhuǎn)電磁鐵的角度輸出特性。此 外，本實(shí)用新型是將通電線圈內(nèi)部產(chǎn)生的軸向磁場(chǎng)弓1導(dǎo)到動(dòng)磁極和靜磁極之間的徑向氣隙內(nèi) ，使動(dòng)磁極和轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而并不是用機(jī)械方式將軸向運(yùn)動(dòng)改變成徑向旋轉(zhuǎn)，避免了轉(zhuǎn)軸 產(chǎn)生軸向顫動(dòng)，提高了本實(shí)用新型運(yùn)行時(shí)的可靠性。再就是，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)工藝簡(jiǎn)單，成 本低廉，無(wú)須專(zhuān)門(mén)控制電路。


圖l是本實(shí)用新型的剖視圖；圖2是本實(shí)用新型的原理示意圖；圖3是本實(shí)用新型的靜磁極的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型的動(dòng)磁極的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型的空心圓柱、線圈、轉(zhuǎn)軸、殼體部分結(jié)構(gòu)示意圖；附圖的標(biāo)記為l-殼體，2-空心圓柱，3-線圈，4-靜磁極，5-軸承，6-轉(zhuǎn)軸，7-動(dòng)磁極 ，8-蝸巻式彈簧機(jī)構(gòu)，9-凹槽，10-凹形通槽，11-殼蓋，H-空心圓柱的端面到殼體內(nèi)部底端 的距離，h-線圈的高度。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的實(shí)施例是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)如圖l所示，它包括一個(gè)采用導(dǎo)磁材料制作 的圓桶形的殼體l，在殼體1內(nèi)部的一端采用導(dǎo)磁材料制作一個(gè)空心圓柱2作為磁芯，在空心 圓柱2上套接一個(gè)集中繞制的線圈3，線圈3相對(duì)于圓桶形的殼體1的中心軸線是徑向繞制的， 在線圈3—側(cè)并在殼體1內(nèi)的一端內(nèi)側(cè)壁上固定徑向凸起的靜磁極4 (即其凸起方向指向殼體l 內(nèi)部)，在殼體1的空心圓柱2的空心孔及殼體1的殼蓋11孔中安裝一個(gè)轉(zhuǎn)軸6，轉(zhuǎn)軸6是通過(guò) 軸承5裝配到殼體1內(nèi)，在轉(zhuǎn)軸6上壓裝一個(gè)動(dòng)磁極7，并且將動(dòng)磁極7安裝在靜磁極4內(nèi)，使動(dòng) 磁極7可在靜磁極4的內(nèi)表面的空間里旋轉(zhuǎn)，并使動(dòng)磁極7和靜磁極4能在軸向位置中心對(duì)齊， 動(dòng)磁極7的外表面端部與靜磁極4的內(nèi)表面端部的間隙就是動(dòng)磁極與靜磁極之間的徑向氣隙， 在殼體1的外側(cè)固定一個(gè)蝸巻式彈簧機(jī)構(gòu)8，將轉(zhuǎn)軸6與蝸巻式彈簧機(jī)構(gòu)8的巻簧連接，這樣制 作使線圈3的高度h小于或等于空心圓柱2的端面到殼體l內(nèi)部底端的距離H (如圖5所示)，為了增大靜磁極2和動(dòng)磁極5之間的旋轉(zhuǎn)吸引力，并使動(dòng)磁極7能旋轉(zhuǎn)較大的工作角度，可將固 定在殼體1內(nèi)的徑向凸起的靜磁極4制作成對(duì)稱(chēng)布置的兩個(gè)磁極，并且使靜磁極4的內(nèi)表面為 圓弧形狀，在兩個(gè)對(duì)稱(chēng)布置的靜磁極4之間開(kāi)兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的凹槽9 (如圖3所示)，將壓裝在轉(zhuǎn) 軸6上的動(dòng)磁極7制作成對(duì)稱(chēng)布置的兩個(gè)磁極，在兩個(gè)對(duì)稱(chēng)布置的動(dòng)磁極7之間開(kāi)兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的 凹形通槽IO (如圖4所示)。在給線圈3通電之前，使轉(zhuǎn)軸6在蝸巻式彈簧機(jī)構(gòu)8的拉力作用下停留在動(dòng)磁極7與靜磁極 4相互錯(cuò)位的初始位置，(即動(dòng)磁極7的端部與靜磁極4的表面完全分離或部分對(duì)齊)；這樣 即可在給線圈3通電時(shí)，使該線圈3所產(chǎn)生的閉合磁力線在通過(guò)靜磁極4和動(dòng)磁極7時(shí)，將通電 線圈3內(nèi)部產(chǎn)生的軸向磁場(chǎng)引導(dǎo)到靜磁極4和動(dòng)磁極7之間的徑向氣隙內(nèi)，即此時(shí)動(dòng)磁極7和靜 磁極4呈相異的極性，并根據(jù)異極相吸的原理在靜磁極4和動(dòng)磁極7之間產(chǎn)生吸引力，在動(dòng)磁 極7與靜磁極4之間有錯(cuò)位時(shí)，靜磁極4與動(dòng)磁極7之間的吸引力在動(dòng)磁極7旋轉(zhuǎn)的圓周切線方 向會(huì)產(chǎn)生切向分力，該切向分力對(duì)轉(zhuǎn)軸6產(chǎn)生力矩，使轉(zhuǎn)軸6旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)蝸巻式彈簧機(jī)構(gòu)8的 巻簧扭轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)軸6轉(zhuǎn)到所需工作角度的極限位置(即動(dòng)磁極7的端部與靜磁極4的表面完全 對(duì)齊)時(shí)依靠機(jī)械限位(即依靠蝸巻式彈簧機(jī)構(gòu)8的巻簧的拉力與靜磁極4和動(dòng)磁極7之間的 吸引力對(duì)轉(zhuǎn)軸6的作用力相平衡)，使動(dòng)磁極7保持在該工作角度，此時(shí)切向分力對(duì)轉(zhuǎn)軸6產(chǎn) 生的力矩為零；當(dāng)線圈3斷電后，磁場(chǎng)能量消失，轉(zhuǎn)軸6在蝸巻式彈簧機(jī)構(gòu)8的拉力作用下回 轉(zhuǎn)到初始位置。
權(quán)利要求1. 一種旋轉(zhuǎn)有限角度的電磁鐵，它包括圓桶形的殼體(1)，其特征在于在殼體(1)內(nèi)部的一端設(shè)有一個(gè)空心圓柱(2)，在空心圓柱(2)上套有一個(gè)集中繞制的線圈(3)，在線圈(3)一側(cè)并在殼體(1)內(nèi)的一端內(nèi)側(cè)壁上固定有徑向凸起的靜磁極(4)，在殼體(1)的空心圓柱(2)的空心孔及殼體(1)的殼蓋(11)孔中裝有轉(zhuǎn)軸(6)，在轉(zhuǎn)軸(6)上壓裝有一個(gè)動(dòng)磁極(7)，并且動(dòng)磁極(7)設(shè)在靜磁極(4)內(nèi)，在殼體(1)的外側(cè)固定有一個(gè)蝸卷式彈簧機(jī)構(gòu)(8)，轉(zhuǎn)軸(6)與蝸卷式彈簧機(jī)構(gòu)(8)的卷簧連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的旋轉(zhuǎn)有限角度的電磁鐵，其特征在于固定 在殼體(1)內(nèi)的徑向凸起的靜磁極(4)為對(duì)稱(chēng)布置的兩個(gè)磁極，并且靜磁極(4)的內(nèi)表 面為圓弧形狀，在兩個(gè)對(duì)稱(chēng)布置的靜磁極(4)之間設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的凹槽(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的旋轉(zhuǎn)有限角度的電磁鐵，其特征在于壓裝 在轉(zhuǎn)軸(6)上的動(dòng)磁極(7)為對(duì)稱(chēng)布置的兩個(gè)磁極，在兩個(gè)對(duì)稱(chēng)布置的動(dòng)磁極(7)之間 設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的凹形通槽(10)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種旋轉(zhuǎn)有限角度的電磁鐵，它是由圓桶形的殼體、殼蓋、空心圓柱、集中繞制的線圈、徑向凸起的靜磁極、轉(zhuǎn)軸、動(dòng)磁極、蝸卷式彈簧機(jī)構(gòu)構(gòu)成。本實(shí)用新型使得所有通電線圈部分都參加了磁路耦合，相同輸入功率下勵(lì)磁的安匝數(shù)是現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)電磁鐵2～3倍，不僅簡(jiǎn)化了下線工藝，相對(duì)常規(guī)結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)電磁鐵、電機(jī)，還大幅地提高了輸出力矩。本實(shí)用新型能有效降低磁極飽和引起的氣隙磁能下降，改善了旋轉(zhuǎn)電磁鐵的角度輸出特性，而且本實(shí)用新型避免了轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生軸向顫動(dòng)，提高了其運(yùn)行時(shí)的可靠性。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，無(wú)須專(zhuān)門(mén)控制電路。
文檔編號(hào)H01F7/14GK201112030SQ200720201059
公開(kāi)日2008年9月10日 申請(qǐng)日期2007年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月24日
發(fā)明者曹紅飛 申請(qǐng)人:貴州航天林泉電機(jī)有限公司