往復式永磁電動機的製作方法

2023-10-20 04:41:02 1

專利名稱：往復式永磁電動機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種往復式永磁電動機，即一種雙穩態永磁裝置，適於用作各類開關電器這操動機構原動機。
往復式永磁電動機與傳統概念中的馬達之最大的區別在於它不是由轉動軸端輸出扭矩或具有一定轉速的轉動力，而是由伸縮軸端輸出直線往復運動的推/拉力，並能依靠永久磁體的剩磁力使伸縮軸保持在兩端點極限位置中的某一點上，即所謂的雙穩態永磁裝置。
1984年3月機械工業出版社出版的《斷路器的理論與設計》記載，1968年，英國首先出現應用永磁式操動機構的真空斷路器。
1998年，ABB德國Calor Emag開關廠在漢諾瓦國際工業博覽會上展出了一臺永磁機構操動的真空斷路器VMI，VMI的操動機構的核心部分即為往復式永磁電動機，亦稱雙穩態永磁裝置。該雙穩態永磁裝置，有方形銜鐵，該銜鐵在兩上電磁線圈激勵的磁場作用下轉換到相應的極限位置，然後由兩個永磁體的磁場使之保持在該極限位置。轉換操作是在兩方形線圈的一個中，通電激勵直至超過永磁體的保持力使之釋放。即使在輔助電源完全故障的情況下，仍然能夠操作200秒鐘。然後可用標準的緊急手動操作裝置分斷斷路器。
該往復式永磁電動機，亦即雙穩態永磁裝置，有以下不足①靜鐵芯採用矽鋼片疊成方形，用材成本高、裝配難度大。
②由於是方形，活動銜鐵橫向定位困難，在磁力作用下，難免與靜鐵芯碰撞磨損，影響特性。
③中部方形主磁極靴為永磁體，其有效面積受限制，若欲加大磁通量，十分困難。
④依靠單個線圈通電產生磁場去克服原有方向的永磁體吸力，以使活動銜鐵被吸向另一方向，其啟動力是兩反向磁力之差，故力小，影響啟動特性。
本實用新型是對上述不足的改進，提出一種成本低廉、結構獨特、性能穩定、配套靈活、定位精確、裝配方便的往復式永磁電動機，亦即雙穩態永磁裝置，為各類開關電器，尤其是真空開關(斷路器、接觸器)的操動機構提供一種國產新型雙穩態永磁裝置，填補國內空白，打破外國封鎖，滿足市場的需求。並在電磁學理論的實際應用方面越超國際水平。
本實用新型的技術方案是一種往復式永磁電動機，有外殼(5)，外殼(5)內中心部有主磁極(1)，主磁極(1)有中心孔，孔內有銜鐵(4)，在外殼(5)內主磁極(1)二側分別各有電磁線圈(3)，主磁極(1)中心孔內壁是圓柱面，銜鐵(4)是圓柱體，銜鐵(4)位於主磁極(1)的中心孔內可上下自由移動。
本技術的理論基礎是1、磁力線是不相交、不交叉、無頭無尾的封閉回線。
2、磁力線總是自身力求最短、或是走磁阻最小的路徑。
3、同性相斥、異性相吸。
由於採用上述技術方案使本實用新型在結構上具有以下優點①除少量零部件採用不鏽鋼(伸縮軸)和45#鋼(底腳螺絲)外，其它均採用普通低碳鋼一軟磁材料製作，外殼採用熱軋鋼管，材料成本低廉。
②主體結構為圓柱/圓筒形全封閉，加工簡易方便，並具有減小與外界相互影響的磁屏蔽作用。
③圓柱形活動銜鐵無須切向定位，並相當於氣筒活塞，自然形成了唧筒式氣壓緩衝器，可大大減輕操動行程終端的撞擊力。
④各部、零件之間均設計有止口，定位精確，裝配、調整簡單易行。
⑤中部基座和永久磁體設計成圓環形徑向主磁極，故有效面積可自由調配，以達到最佳狀態，運動行程亦便於調整，能滿足不同用途的需要。
⑥電磁線圈對稱地一分為二，可串聯、或並聯靈活運用，以適應在不同的操作電壓中使用。
⑦兩個電磁線圈在工作時是同時通電，其中一個產生反向磁場，與永磁體磁場相斥；另一個產生同向磁場，與永磁體磁場疊加，主磁場磁力線變換路徑。此時，活動銜鐵同時受到一個斥力和一個吸力，兩個力方向一致，使銜鐵迅速向另一極限位置運動。其啟動力大，轉換快速，特性好。


圖1是本實用新型的實施例；圖2是圖1的A-A剖面圖3是圖2的I-I剖面圖；圖4是各部件間止口結構圖。
圖中(1)主磁極(永磁體)，(2)基座，(3)電磁線圈，(4)銜鐵，(5)外殼，(6)端蓋，(7)伸縮軸，(8)拉杆螺絲，(9)底腳螺絲，(10)止口。
以下結合附圖詳細敘述本實用新型一種往復式永磁電動機一種往復式永磁電動機，有外殼(5)，外殼(5)內中心部有主磁極(1)，主磁極(1)有中心孔，孔內有銜鐵(4)，在外殼(5)內主磁極(1)二側分別各有電磁線圈(3)，主磁極(1)中心孔內壁是圓柱面，銜鐵(4)是圓柱體，銜鐵(4)位於主磁極(1)的中心孔內可上下自由移動。主磁極(1)可以是圓環體。主磁極(1)的圓環體可以是分瓣組合結構。在圓環體主磁極(1)與外殼(1)內壁之間，可以有圓環形基座(2)。主磁極(1)的兩側的電磁線圈(3)可以並聯，也可以串聯(圖1、2、3)。
主磁極(1)二側可以分別各有一電磁線圈(3)，二電磁線圈串聯或並聯，主磁極(1)可以是圓環體，銜鐵(4)是圓柱體，銜鐵(4)位於圓環體主磁極(1)的圓環中心孔內，二者可以是滑配合，在銜鐵(4)二端部有伸縮軸(7)；電磁線圈(3)的導線環形地繞在圈架上，其圈架是有上、下端蓋的空心圓管，銜鐵(4)位於管孔內自由上下移動。各部件在A處設計定位止口(10)可保證裝配方便。(圖4)本實用新型往復式永磁電動機可適用於各類往復運動機械設備，如切換閥門、鐵軌板道裝置等，尤其適用於各種規格的真空斷路器。若將其用於真空接觸器和各類電磁開關，則意義更大。因為利用本實用新型取代傳統的電磁線圈後，不再依靠自保持接點和運行中長期通電的電磁線圈，而是利用永磁體的磁場吸力保持，運行中不耗電，既可消除煩人的電磁噪音又節約大量電能消耗(以每個電磁開關的平均年耗電量2000KWH計，一個中型工廠約可節電2000*500＝1000,000KWH/年，合電費(0.5元/KWH)50萬元。
權利要求1.一種往復式永磁電動機，有外殼(5)，外殼(5)內中心部有主磁極(1)，主磁極(1)有中心孔，孔內有銜鐵(4)，在外殼(5)內主磁極(1)二側分別各有電磁線圈(3)，其特徵是主磁極(1)中心孔內壁是圓柱面，銜鐵(4)是圓柱體，銜鐵(4)位於主磁極(1)的中心孔內可上下自由移動。
2.由權利要求1所述的往復式永磁電動機，其特徵是主磁極(1)是圓環體。
3.由權利要求2所述的往復式永磁電動機，其特徵是主磁極(1)的圓環體是分瓣組合結構。
4.由權利要求3所述的往復式永磁電動機，其特徵是在圓環體主磁極(1)與外殼(1)內壁之間，有圓環形基座(2)。
5.由權利要求1所述的往復式永磁電動機，其特徵是主磁極(1)的兩側的電磁線圈(3)可以並聯，也可以串聯。
專利摘要一種往復式永磁電動機,有外殼(5),外殼(5)內中心部有主磁極(1),主磁極(1)有中心孔,孔內有銜鐵(4),在外殼(5)內主磁極(1)二側分別各有電磁線圈(3),主磁極(1)中心孔內壁是圓柱面,銜鐵(4)是圓柱體,銜鐵(4)位於主磁極(1)的中心孔內可上下自由移動。本實用新型成本低廉、結構獨特、性能穩定、配套靈活、定位精確、裝配方便。
文檔編號H02K33/00GK2392303SQ9922928
公開日2000年8月16日 申請日期1999年8月30日 優先權日1999年8月30日
發明者紀澍農 申請人:紀澍農