[实用新型]快速电磁铁

说明书

本实用新型涉及一种快速电磁铁，属于磁体领域，其包括有电磁线圈、铁芯、衔铁等。

现有技术的电磁铁中，其结构是由电磁线圈、铁芯、衔铁等组成，由于线圈及铁芯产生的磁场，对衔铁的吸力在启动阶段较小，故启动的时间相应加长，且产生的磁场强度至多可达到5T。

本实用新型的目的在于提供一种可以在极短时间内使的电磁铁产生极大磁场强度的一种快速电磁铁。

本实用新型的目的由如下技术方案实施：其主要由电磁线圈、铁芯、衔铁、磁通集中器等组成，所述磁通集中器外表面有螺纹凹槽，所述电磁线圈嵌在螺纹凹槽内，所述铁芯插入所述磁通集中器的中空内表体中，在所述磁通集中器侧部开有一槽与中空的内表体连通，所述磁通集中器与所述铁芯是绝缘的。

所述磁通集中器的中空内表体插入所述铁芯后有一定空隙。

所述磁通集中器的可以是圆柱状，也可以是棱柱状，其轴向开有锥孔和通孔。

本实用新型的优点是：可以在极短时间内浓缩磁场密度，产生极大的磁场强度，可达20T以上。且由于采用螺纹凹槽，延长了漏磁通路径，减少了线圈所承受的电磁力，有效地避免了电磁线圈直接承受电磁力的作用，从而大大降低了线圈的损坏程度。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的磁通集中器的俯视图。

图3为图2的剖视图。

(如图1所示)快速电磁铁其由电磁线圈1、铁芯2、衔铁3、磁通集中器4等组成，磁通集中器4外表面有螺纹凹槽5，电磁线圈1嵌在螺纹凹槽5内，所述铁芯2插入磁通集中器4的中空内表体6中，在磁通集中器4侧部开有一槽7与中空的内表体6连通。磁通集中器4与铁芯2是绝缘的。磁通集中器4的中空内表体6插入铁芯2后有一定空隙。磁通集中器4可以是圆柱状，也可以是棱柱状，其轴向开有锥孔9和通孔8，锥孔9和通孔8可以为同轴，也可以为不同轴。

吸动过程：在电磁线圈1两端提供高电压，使电磁线圈1中电流以极高的电流变化率上长，此时在磁通集中器4和铁芯2内产生强磁场，吸动衔铁3向上运动。

(如图3所示)磁通集中器4由高导电率和高强度的金属如黄铜制成，外表面有螺纹凹槽5，电磁线圈1的绝缘导线嵌在螺纹凹槽5内。当电磁线圈1中通过脉冲大电流时，磁通集中器4的外壁10的感应电流所产生的磁场大部分抵消了电磁线圈1电流的磁场，通孔8表面的感应电流产生了强磁场，使绝大部分冲击力作用于磁通集中器4的通孔8表面上，承受了电磁线圈1所承受的巨大的电磁力，另外，采用螺纹凹槽5延长了漏磁通路径，减少了电磁线圈1所承受的电磁力，有效地避免了电磁线圈1直接承受电磁力的作用，从而大大降低了电磁线圈1的损坏程度。(如图2所示)磁通集中器4的通孔8高度与外壁10高度不等，电流分布的密度不同，通孔8和外壁10的电流密度与其高度成反比，所产生的磁场强度与电流密度成正比，高度减少了，磁场强度相应的提高了。

在吸动过程的第一阶段，即触动过程中，由铁芯2对衔铁3的吸力F₁与工作气隙有关，此时工作气隙很大，F₁很小，对衔铁3的吸力则主要由磁通集中器4产生的吸力F₂来决定，F₂与工作气隙的大小无关，与通过电磁线圈1的电流增长速率有关。极高的电流变化率的电流使磁通集中器4产生强磁场。这样，使得衔铁3在工作气隙很大，而F₁很小时，磁通密度就达到了饱和，这样，衔铁3几乎在接通电压的一瞬间，得到了最大的作用力，随着衔铁3的运动，上作气隙减小，磁阻降低，铁芯2对衔铁3的吸力逐渐变大，电磁线圈1的输入电流达到最大值，然后变低为一稳态值。此时F₂为零，但衔铁3由于F₁的作用，仍受到较大的作用力(工作气隙很小)，因此，在吸动过程中，衔铁3都以极大的加速度工作，其吸合时间必然最短。

闭合过程：当衔铁3与铁芯2闭合后，电磁线圈1只需提供低电压就可以维持闭合状态。这样有助于电磁铁的迅速关闭，还可以节省耗电，该过程是一个稳态过程。

释放过程：电磁线圈1两端电压降至释放值，衔铁3由于重力及弹簧吸力而回到原位置。