[其他]大行程雙穩(wěn)態(tài)脈沖電磁驅(qū)動器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 87209601
• 申請日: 1987-06-11
• 公開（公告）號: CN87209601U
• 公開（公告）日: 1988-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚海初
• 申請（專利權(quán)）人: 姚海初
• 主分類號: H01F7/08
• 分類號: H01F7/08
• 代理公司: 電子工業(yè)部專利服務中心
• 代理人: 邱應鳳

傳統(tǒng)的電磁驅(qū)動器一般由勵磁線圈、永久磁鋼、銜鐵、回復彈簧等構(gòu)成。未加控制電流時，銜鐵不吸合；加控制電流后，銜鐵被吸合，此時需保持功率約數(shù)十瓦到數(shù)百瓦，能量消耗很大。

近年來有節(jié)能電磁鐵，只需瞬時間勵磁使銜鐵吸合或釋放，正常工作期間無需通電，從而節(jié)約電能。但需要自鎖器和自由脫扣器，釋放銜鐵時需采用回復彈簧。

近年來也有雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)也是在轉(zhuǎn)換時才通電，以改變原有狀態(tài)進入指定位置，非轉(zhuǎn)換時間皆不耗電，各使用位置的鎖定機構(gòu)是用恒磁體吸合的方式或用機械定位的方式來建立雙穩(wěn)態(tài)過程。但是這種結(jié)構(gòu)的磁路系統(tǒng)還有不足之處，勵磁磁路穿過永久磁鐵和非導磁材料的閥芯，永久磁鐵的導磁率很小，接近空氣的導磁率，勵磁線圈產(chǎn)生的磁動勢在永久磁鐵和閥芯上產(chǎn)生很大的磁壓降，安匝數(shù)利用率很低。為得到相同的靜壓力和行程就需要較大的安匝數(shù)，而且當反向勵磁時，對永久磁鐵還有很強的去磁作用。

本實用新型的任務旨在克服已有技術(shù)的不足；設(shè)計一種新型電磁驅(qū)動器，不僅有雙穩(wěn)態(tài)、轉(zhuǎn)換后不通電等特點，而且由于磁路的特殊設(shè)計，只需較小的勵磁磁動勢，產(chǎn)生大的靜壓力和大行程。

如圖1所示，由勵磁線圈［1］、外殼［2］、環(huán)形磁鋼［3］、內(nèi)套［5］組成定子。由銜鐵［4］、［8］和軸［6］組成動子。在脈沖電流正、反向交替勵磁的情況下，動子能沿軸向左右運動。

外殼［2］、內(nèi)套［5］以及銜鐵［4］、［8］均用高導磁率的軟鐵材料制成，勵磁線圈［1］和徑向充磁的環(huán)形磁鋼［3］（如圖1所示）套在外殼［2］和內(nèi)套［5］之間，這樣所形成的磁路使得勵磁磁動勢都壓降在銜鐵行程的氣隙里。

環(huán)形磁鋼［3］要獲得磁性能的充分利用，在徑向充磁時，還有困難，可以用六片矩形磁鋼去等效代替環(huán)形磁鋼［3］（如圖2所示）。當然也可以用八片、十片、十二片等。如圖1、圖2所示填以環(huán)氧樹脂［7］。

以上兩種結(jié)構(gòu)是非對稱性磁路，它的磁通分配在左右兩邊是不均衡的，但結(jié)構(gòu)簡單。為了獲得左右兩邊均衡分配的磁通，把勵磁線圈分成左右兩部份，磁鋼處于中間位置。這兩個線圈既可并聯(lián)，亦可串聯(lián)，并聯(lián)適用于電壓較低、電流較大的電源；串聯(lián)適用于電壓較高、電流較小的電源。這種結(jié)構(gòu)較繁，但磁通分配均衡，究取何種結(jié)構(gòu)，應隨被驅(qū)動器件的性能和用途而定。

圖3是驅(qū)動器的磁路圖，勵磁線圈［1］的電流為零時，環(huán)形磁鋼［3］產(chǎn)生φ₁和φ₂，這是一個并聯(lián)磁路，因左磁路的磁阻＜＜右磁路的磁阻，所以φ₁＞＞φ₂，此時左銜鐵將被牢牢地吸住，提供器件所需的靜壓力，這是第一個穩(wěn)態(tài)。

為了轉(zhuǎn)換狀態(tài)，將勵磁線圈［1］通以直流電，產(chǎn)生φ₃，形成一個串聯(lián)磁路，勵磁磁路不穿過磁鋼，全部勵磁磁動勢幾乎都降壓在行程的氣隙內(nèi)，這是和已有技術(shù)相比的重要區(qū)別。

如圖3所示，左邊合成磁通φ_左＝φ₁－φ₃；右邊合成磁通φ_右＝φ₂＋φ₃，當φ_右＞φ_左時，動子受到不平衡力的推動而向左運動，隨著向左位移的增大，其不平衡力也愈來愈大，歷數(shù)十毫秒后，動子在正變加速下走完全行程而到達終點，此時即可斷開勵磁電流（實際上在走完二分之一行程后即可斷開勵磁電流），斷流后左邊的磁通為φ′₁，右邊磁通為φ′₂，此時φ′₂＞＞φ′₁，右銜鐵被牢牢地吸住，提供器件所必需的靜壓力，這是第二個穩(wěn)態(tài)。由第一穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換到第二穩(wěn)態(tài)是由寬度為數(shù)十毫秒的脈沖勵磁來完成的。改變勵磁方向時，則向右運動。

本實用新型環(huán)形磁鋼或等效組合環(huán)形磁鋼其充磁方向是徑向的，勵磁磁路不穿過磁鋼，全部勵磁磁動勢幾乎都降壓在行程的氣隙里，而已有技術(shù)的勵磁磁路穿過磁鋼，在磁鋼上和非導磁材料的閥芯上產(chǎn)生很大的磁壓降。

本電磁驅(qū)動器釋放時不采用回復彈簧，避免了使用回復彈簧所帶來的彈性疲勞、工藝分散性、溫度影響、卡軸、卡套等一系列問題。

和已有技術(shù)相比，突出的效果是：

（1）勵磁磁動勢得到充分利用，在同樣的勵磁磁勢下，能提供較大的吸引力和行程；換言之，在產(chǎn)生同樣的行程和吸引力下，只需較小的磁動勢，從而達到器件體積進一步的縮小、進一步節(jié)能的目的。

（2）在反向勵磁時，已有技術(shù)對磁鋼有去磁作用，而本實用新型對磁鋼則沒有去磁作用。