[发明专利]亚双稳态电磁铁

说明书

本发明涉及电磁铁工作方式的设计。

现有的电磁铁性电器器件-电磁动作开关，包括继电器、接触器、电磁铁等，工作时均为两个状态，即通电时的工作状态和断电时的保持状态。在工作状态时，利用电磁力克服所有外力，如弹簧的反作用力流体压力、动作元件的重力以及阻尼等。大多数此类器件，在工作状态持续时克服的外力最大，从而消耗较多电能及使器件保持较大尺寸以减温升。大功率的器件，尤其如此。

CN85201056，CN89211088.1描述了以脉冲电流变换执行器件状态，而以机械方法或永久磁铁吸合的方式保持该状态的方案，这些技术使电器器件在另一状态不耗电，也能减少铁芯线圈尺寸。但是在要求具有停电复位功能时（如用于控制机床动作的交流接触器）。该方案就需要增加电子式或其它型式的内接或外接的复位装置，将导致安装及使用的复杂化。

已有交流接触器加装CJJ1型或WJ2型节电器，可以较大幅度降低电器器件本身的能耗，但其电磁力仍要大于所有反力之和，节能仍不够明显。且因原有装置不变，故明显提高产品成本及导致结构的复杂化。

本发明的目的是为了克服以上九种方案的不足之处，使电磁动作开关器件小型化、一体化，既能大幅度节能，又能具备停电复位功能。

本发明的技术解决方案是：该电磁铁由包括动、静铁芯及线圈。在动铁芯总成与静态部体之间设置有永久磁铁，并保持永久磁铁在吸合时的保持力小于反作用弹簧力，电源通过整流元件后接往用以吸动铁芯的线圈，控制电路中起码联接一只当电磁铁吸合后能断开的开关。一旦吸合保持，这一连动开关使电磁线圈通过不同的线路，使其保持时通过的电流大大小于线圈在吸合时通过的电源。即达到了大功率吸合，小功率保持的目地。

连动开关、线圈与控制电源有如下几种连接方式：（1）动作开关串入控制电路，且有一电容与连动开关并联;（2）控制线圈为双线圈结构，且两线圈并联后接往电源，连动开关串在启动线圈公共的回路中;（3）两线圈串联后接往电源，连动开关并联接在一线圈上。上述几种连接均可以使电磁动作器件在吸合时以较小电流通过，且失电时亦很快复位。

本发明结构简单，可大大减少交流铁芯的体积及线圈，因此，节约材料、成本，对于大功率电磁动作器件，更有节能减低噪声之利，而且设计参数余地很大，保证了器件制作安装简单，使用耐久可靠。即使使用双线圈（大功率吸合线圈及小功率保持线圈）结构，这两只线圈的铜线用量均较相应功率的现有功能的电磁动作器件少得多，且单线圈串系电容降压还能呈现容性阻抗。

以下结合附图及实施例对本专利作进一步说明：

图1为一只交流（直流）接触器的结构示意图，图2为控制电路图。

交流型电磁继电器及电磁阀，可以软铁芯替代硅钢片或其它高性能导磁铁芯，铁芯的横截面及相配合的线圈内圈可为圆形或矩形，圆形比较节能且利于加工，其匝数及线经视不同参数有不同设计。线圈有铁质外壳包裹。

动、静铁芯的进一步改进是其结合端面为凹凸状配合或锥台状配合，尤其是锥合状配合能提高电磁铁的效率。动铁芯固接一铁质构件，铁构件可以是铁圈，在线圈外壳上与铁圈固接有永久磁铁。如锶、钡铁氧体，稀土系列，钕铁硼等，铁氧体永久体宜制成环状或矩形。稀土系列则只需粘连几块能满足吸合保持力指标。磁铁宜固接线圈外壳上，在保持状态时，铁圈与磁铁吸合。磁铁可嵌在高分子材料制成环内，且磁铁面不高于塑圈面。

另一种永久磁铁的安装方式可以是在动、静铁芯端部之间设置永久磁铁，尤其是当现有继电器改装时。永久磁铁性脆，宜设置内埋式，而且线圈通电磁场方向与磁铁磁场一致，不致有退磁作用。

电磁阀的结构与继电器相似，这种电磁阀往往用于本身有一复位弹簧、或工作时克服较强外力，而恢复时可自然复位的情况下。

如果考虑到加工精度及另件、元件互换性，永久磁铁的吸合力可能相当程度地逼近负载力，这就呈现了一个可以很大限度的节能前景。只要很小的保持功率即能达到保持效果。这也意味着线圈及铁芯可减少材料消耗。

控制线路图2a螺线管L由整流器D供给，以全波整流为好，在未吸合前与降压电容C并联的行程开关常闭触点是闭合的，显然，总回路刚接通时，螺线管两端接入高电压，实现了大功率启动。动铁芯吸合后，与之连动的开关打开，连动开关可选用继电器附设的辅助常闭触头开关，触头J打开时，电容C被接入，达到小功率保持的目的。电容的参数选用0.02～3μ。

图2b、2c的工作原理类似，在保持时线圈感抗增大，亦减少了保持功率。