[发明专利]高精度线性电磁铁

说明书

技术领域

本发明涉及一种电磁铁，尤其涉及一种高精度线性电磁铁。

背景技术

电磁铁是通电产生电磁的一种装置，通过在铁芯外部缠绕与其功率匹配的导电绕组，这种通有电流的线圈像磁铁一样具有磁性，故称之为电磁铁。电磁铁是通过通电流来产生磁力的，属于非永久磁铁，可以轻易地将其磁性启动或消除。

常见的电磁铁通常是通过衔铁受线圈产生的磁场吸引，从而进行一定的位移，来实现通断功能。但传统的电磁铁通常只有通和断之分，没有中间量，或者至少说没有准确的与电流成线性的中间量。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种位移与电流呈线性、位置精确的高精度线性电磁铁。

为了实现上述目的，本发明的高精度线性电磁铁采用以下技术方案：包括衔铁，从衔铁输出端开始，沿衔铁长度方向上依次设置有左右各一的内导磁块、线圈组件、左右各一的内导磁块，衔铁与内导磁块、线圈组件之间均留有工作气隙；在内导磁块和线圈组件的外侧固定设置有与所述衔铁初始位置平行的两块外导磁块；在内导磁块、外导磁块的两侧设置有永磁体。

上述的高精度线性电磁铁，其中：所述线圈组件为两组，两组之间设置有压缩弹簧。

上述的高精度线性电磁铁，其中：靠近衔铁输出端的内导磁块外侧设置有调节螺钉，其调节端露出外导磁块，另一端压紧在衔铁上。

上述的高精度线性电磁铁，其中：在所述外导磁块的两端分别固定设置有前挡板、后挡板，前挡板中央留有供衔铁伸出的孔。

与现有技术比较，本发明的磁场由永磁体产生的固定磁场及线圈产生的控制磁场两部分叠加而成，永磁体与线圈产生的叠加磁场产生衔铁的电磁驱动力，衔铁在左右两侧所受电磁力的差值下进行偏转，从而使得衔铁的形变回复力近似与线圈的电磁吸力成比例关系，该电磁驱动力可分别和衔铁左右方向的位移、驱动电流呈线性关系，且位置精确；同时，调节螺钉可以调节初始位置的工作气隙大小。

附图说明

图1是本发明的外形图；

图2是本发明的K-K剖视图；

图3是本发明的J-J剖视图；

图4是本发明的L-L剖视图。

图中：内导磁块1、螺钉2、固定片3、线圈组件4、调节螺钉5、前挡板6、衔铁7、螺母8,、压缩弹簧9、外导磁块10、轴向螺钉11、后挡板12、永磁体13。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步说明：

如附图1、2、3、4所示，本发明的高精度线性电磁铁，包括衔铁7，从衔铁7输出端开始，沿衔铁7长度方向上依次设置有左右各一的内导磁块1、线圈组件4、左右各一的内导磁块1，衔铁7与内导磁块1、线圈组件4之间均留有工作气隙；线圈组件4为两组，两组之间设置有压缩弹簧9，本实施例采用4个压缩弹簧9保证受力均衡；在内导磁块1和线圈组件4的外侧固定设置有与所述衔铁7初始位置平行的两块外导磁块10, 螺钉2将内导磁块1、外导磁块10固定；在内导磁块1、外导磁块10的两侧设置有永磁体13。靠近衔铁7输出端的内导磁块1外侧设置有调节螺钉5，其调节端露出外导磁块10，另一端压紧在衔铁7上，用于调节工作气隙的大小；在所述外导磁块10的两端分别固定设置有前挡板6、后挡板12，前挡板6中央留有供衔铁7伸出的孔，用于对本发明的高精度线性电磁铁进行防护。

本发明的原理：由于电磁铁具有径向对称结构，衔铁初始位置的左右两侧工作气隙相等。当线圈中无电流通过时，电流为零，线圈不产生控制磁场，此时电磁铁的衔铁两侧由永磁体产生的磁场力大小相等，方向相反，使衔铁处于中位平衡状态即轴线位置。而当线圈中通有一定电流时，电流产生的控制磁场叠加永磁体产生的固定磁场，形成了复合磁场。当通以图4中所示方向的电流时，工作气隙中电流产生的控制磁场与衔铁一侧的永磁体产生的固定磁场同向，从而形成了加强的复合磁场，而衔铁另一侧的工作气隙中，电流产生的控制磁场与衔铁一侧的永磁体产生的固定磁场方向相反，进而形成了削弱的复合磁场。由于初始位置有左气隙=右气隙，所以衔铁左侧的电磁吸力会大于右侧的电磁吸力，而且当两者之差足够大而克服衔铁所受的阻力时，衔铁便会向左移动。在线圈中电流保持不变的情况下，随着衔铁的左移，左侧气隙减小，衔铁所处位置所受的左侧磁场的磁密度增大，因此该侧受到的电磁吸力增大，而右侧气隙增大，衔铁所处位置所受的右侧磁场的磁密度减小，该侧受到的电磁吸力减小。这进一步增大了衔铁上向左的总的电磁吸力，使得衔铁输出点会继续向左侧运动。根据计算，衔铁输出点的移动距离与电流大小近似成正比。