CN86103570B - 节电型电磁机构 - Google Patents

Abstract

一种节电型电磁装置，包括铁芯，绕在上述铁芯上的主线圈、衔铁、使衔铁复位的弹性偏置元件，在主线圈接电吸合后锁住衔铁的锁扣机构，上述锁扣机构为电动式或机械式，开锁可以手动，或用衔铁上可活动的副线圈，与固定的主线圈之间所产生的排斥力，使副线圈运动自动开锁。本电磁装置可在接电吸合后用锁扣机构锁住，并断电，可大大节省通常维持吸合所消耗的电能。适用于电磁铁、交流接触器等。

Description

节电型电磁机构

本发明涉及一种电磁机构，特别涉及可用于电磁铁，交流接触器及继电器等中的可节电的电磁机构。

已有技术的电磁机构中都具有铁芯、绕在铁芯上的线圈（以下称主线圈）、衔铁、弹簧偏置元件，此机构可带动连杆或杠杆作为电磁铁用，可带动各触点作为继电器或交流接触器用。这些机构都需要一直通电以维持其吸合状态，直到断电释放为止。由于工作时一直通电，故增加了能耗，特别是大型的交流接触器损耗很大，如一只250安的交流接触器要损耗有功功率约45瓦、无功功率163乏，即使40安的交流接触器也要耗电约15瓦，由于这类电器使用范围很广、数量很大，总耗电量是很大的，而且既发热又有噪声。在1985年12月20日公告的专利文件CN85200428U中记载有名为“节能电磁铁”的实用新型，它是在电磁机构中利用一套自锁器和自由脱扣器。线圈瞬间通电，衔铁吸合，并被自动锁定;再次瞬时通电，自由脱扣器动作，衔铁释放。正常工作期间线圈无需通电，线圈不耗能。但在该实用新型所公开的机械式锁扣装置中，其棘轮式自由脱扣器仅能在铁芯和衔铁可同时运动的电磁机构中应用，而不能用于铁芯固定而衔铁可动的电磁机构中，又该实用新型提出的在有关铁芯固定而衔铁可动的电磁机构中实施例有二：一为以电磁线圈的棒形衔铁作锁栓，其缺点是该锁栓不如锁舌灵活，二为在衔铁和铁芯外面套以环形永久磁铁，而衔铁的吸合与释放则由在线圈中分别通入极性相反的脉冲电流进行控制，这样这种结构就不能适合于现有的用交流电控制的电磁装置，且结构上除原线圈外还要加永久磁铁，电路上还要设有脉冲产生电路，这都会增加成本。

为了克服上述缺点，本发明的目的是提供一种能节电的电磁机构，加装一锁扣机构，在电磁机构通电吸合后即由锁扣机构自动锁住，然后即可以将送到该电磁机构中的电断掉，仍能维持吸合状态。在需要释放时将锁扣机构开锁即可。

本发明的目的还在于提供一种电动的锁扣机构，以便其锁定与开锁都由其控制。

本发明的目的还在于提供一种机械式的锁扣机构。

本发明的目的还在于提供一种在需要释放时使该机械式锁扣机构机械开锁的机构。

本发明的目的还在于提供一种在需要释放时使该机械式锁扣机构自动开锁的开锁机构。

为实现上述目的，本发明提供的一种电磁机构包括铁芯、衔铁、绕在上述铁芯上的主线圈、使衔铁复位的弹性偏置元件，其特征在于在吸合后能自动锁住衔铁的锁扣机构。

本发明所提供的一种电磁机构还可包括具有电磁铁、衔铁销及弹性元件的电动锁扣机构。

本发明所提供的一种电磁机构还可包括带有锁钩的机械式锁扣机构。

本发明所提供的一种电磁机构还可包括使上述机械式锁扣机构开锁的控制装置。

本发明所提供的一种电磁机构还可包括利用对副线圈所产生的排斥力使机械式锁扣机构开锁的控制装置。

本发明的主要优点是节省电能，因为本发明的电磁机构的绕组仅在接通及断开的瞬时用电。同时由于极大部分时间不用电而自锁，因而无通常的噪声和温升，这样在设计上还可重新设计该机构，进一步减少电磁机构的体积，减少矽钢片的用量和漆包线用量，取消短路环等，从而降低原材料消耗，进一步降低成本。

以下结合附图对本发明的最佳实施例作详细描述，附图中：

图1为带电动锁扣机构的电磁机构的示意剖视图;

图2为图1所示机构的电路的示意图;

图3为具有机械锁扣机构的一种电磁机构在吸合时的示意剖视图;

图4为图3所示机构在释放后的示意剖视图;

图5为图3所示机构的一种电路的示意图;

图6为图3所示机构的另一种电路的示意图;

图7为机械锁扣机构装在E形铁芯中间的一种电磁机构的示意主剖视图;

图8为图7所示机构的侧剖视示意图;

图中同样的或类似的部件以同一参考号表示。

参见图1，图1为带电动锁扣机构的电磁机构的示意剖视图。其中电磁机构包括U形铁芯[6]，衔铁[3]，主线圈[7]绕在线圈框架[19]上，并套装在铁芯[6]上，衔铁[3]与轴[20]可绕其轴线转动，当主线圈[7]通电时吸合衔铁，此状态如图1所示，当主线圈[7]断电时使衔铁复位的偏置弹簧[图中未画出]的弹性力作用在衔铁[3]上使衔铁[3]与铁芯[6]分开。以上是常规的电磁机构的结构及工作情况。为了节电，增加了电动式联动机构，包括连接在铁芯[6]的一侧的铁芯[21]，装在该铁芯[21]上且绕在框架[24]上的副线圈[27]，弹性元件如弹簧[22]及舌形衔铁[23]。在主线圈[7]通电时，副线圈[27]不通电，弹簧[22]将舌形衔铁[23]向左推出。舌形衔铁[23]上有一斜面部分[23a]，其作用类似门上的弹簧锁的锁舌。当主线圈[7]通电后，吸动衔铁[3]，该衔铁[3]压在舌形衔铁[23]的斜面部分[23a]上后将其向右推，故不影响衔铁[3]的运动，最后使衔铁[3]完全吸合，此时弹簧[22]将舌形衔铁[23]推入衔铁[3]的凹槽[30]内，将衔铁[3]锁住。此时主线圈[7]便可断电，如欲开锁可使副线圈[27]通电，吸进舌形衔铁[23]，衔铁[3]便在弹性偏置元件的作用下释放掉。本机构中可设有限位开关[113]，当衔铁[3]被吸合后该衔铁压在限位开关[131]上使主线圈[7]断电，并准备接通副线圈[27]的电源。

参见图2，图2为图1所示的电磁机构的一种线路的原理图。其中有“接通”按钮AN1，“断开”按钮AN2，限位开关[113]，主线圈[7]，副线圈[27]，A、B为接电源（如220伏）的两端点。当要接通时，可按下“接通”按钮，此时由于衔铁[3]尚未吸合，未压在限位开关[113]上，故其a、b两端相通，而c、d两端断开，因而电流从A端经“接通”按钮AN1、限位开关[113]的a、b端、主线圈[7]到B端，形成回路，于是将衔铁[3]吸下，并被锁扣机构锁住，当衔铁[3]压在限位开关[113]上后，其a、b两端断开而c和d接通，主线圈[7]断电，不再耗电，并准备接通副线圈[27]的电源。当需要断开时可按“断开”按钮AN2，此时电流从A端经“断开”按钮AN2、限位开关[113]的c、d端、副线圈[27]到B端，于是副线圈[27]通电，吸入舌形衔铁[23]，电动锁扣机构开锁，使衔铁[3]释放。

参见图3、图4、图5、图6这是一种具有机械式锁扣机构的电磁装置，该机构包括钩形臂[13]，轴[5]，止挡轴[8]，弹性偏置元件及开锁装置，轴[5]穿进衔铁[3]中，钩形臂[13]有钩[13b]和杠杆臂[13a]，止挡轴[8]固定在铁芯[6]上，钩形臂[13]可绕轴[5]转动，止挡轴[8]可以由钢丝制成，弹性偏置元件[11]可以是弹簧片，它紧靠住钩形臂[13]，其一端固定在主线圈[7]的框架或铁芯中。钩形臂[13]的钩尖[13b]呈三角形，当主线圈[7]未通电时（如图4所示），衔铁[3]与铁芯[6]分开，钩形臂[13]的钩尖[13b]靠在止挡轴[8]上。当主线圈[7]通电时（如图5所示），衔铁[3]被吸引向下运动，钩形臂[13]亦随其向下运动，吸合后，正好钩住止挡轴[8]，此时主线圈[7]可以断电，因钩形臂[13]已钩住止挡轴[8]，使衔铁[3]不致释放。本机构在图中设在U形铁芯的一臂之中，显然也可以装在铁芯外面。为使电磁装置能释放可设开锁装置。为便于自动脱钩开锁，可以将衔铁[3]做成T形，铁芯[6]做成“U”形，在衔铁[3]的垂直段上加一可在该衔铁[3]上运动的副线圈[4]，其框架[25]用穿过衔铁[3]的弹性卡簧[26]挡住，从钩形臂[13]上伸出的臂[13a]的端部在本电磁装置吸合时，可靠在副线圈[4]的框架[25]上，由于主线圈[7]的框架[19]是固定在铁芯[6]上而不能运动的，如可用卡簧[31]卡住，这样可利用主、副两线圈之间的排斥力使副线圈[4]向上运动，推动臂[13a]使钩形臂[13]顺时针绕轴[5]转动而脱钩，使衔铁[3]释放。在两线圈之间产生斥力的一种实施例为先使副线圈[4]短路，以后在主线圈[7]通电时由于短路的副线圈[4]中的感应电流所产生的磁场，使铁芯[6]与衔铁[3]所形成的磁路中的总磁场削弱，其副线圈[4]所产生的磁场的方向与主线圈[7]所产生的磁场的方向相反，即在两线圈的相邻端的磁极为相同极性，因而产生排斥力，由于主线圈[7]是固定的，而副线圈[4]是可活动的，故该排斥力使副线圈[4]向上运动，通过钩形臂[13]，使锁扣机构开锁。其电路上的转换可见图5，转换是通过限位开关[113]控制的，在吸合时衔铁[3]压在限位开关[113]上而在其释放时则不压到限位开关[113]上。在图5中此限位开关[113]可以采用有两组常开触点，一组常闭触点的限位开关，图5为一种利用副线圈短路脱钩的一种电路连接方式，即它包括“接通”按钮AN1、“断开”按钮AN2，主线圈[7]、副线圈[4]、两个常开触点28b及28c、一个常闭触点28a。A、B分别为电源（例如交流220伏电源）的两接线端，常开触点28b与副线圈[4]并联，在接通时可使副线圈[4]短路，常闭触点[28a]串联在主线圈[7]的一端与“接通”按钮AN1之一端之间，常开触点[28c]串联在主线圈[7]的一端与“断开”按钮AN2之一端之间，按钮AN1的另一端及AN2的另一端相联并连到电源端A，主线圈[7]的另一端则与电源B相连。

当电磁机构未接通时限位开关[113]处于不受压状态，故常闭触点[28a]接通，而常开触点[28b、28c]断开。当按下“接通”按钮AN1时电流从电源端A经“接通”按钮AN1，限位开关[113]的常闭触点[28a]，主线圈[7]到电源端B，形成回路，主线圈[7]工作，吸下衔铁[3]，使锁扣机构钩住，同时衔铁[3]压在限位开关[113]上使常闭触点[28a]断开而常开触点[28b、28c]相通。于是电磁机构断电、由锁扣机构保持电磁装置仍处于吸合状态，并使副线圈[4]在电气上短路，准备在主线圈[7]再次通电时使锁扣机构脱钩。如需要电磁机构断开时可按下“断开”按钮AN2，此时电流从电源端A经“断开”按钮AN2，常开触点[28c]、主线圈[7]到电源端B，形成回路，主线圈[7]通电，由于此时副线圈[4]被短路，因而两线圈之间产生排斥力，由于副线圈[4]是可活动的，因而向上运动推动钩形杆[13]转动使其脱钩，同时松开“断开”按钮后使衔铁[3]释放，不再压在限位开关[13]上，使常开触点[28b、28c]断开，断掉主线圈[7]的电源，同时副线圈[4]开路，同时常闭触点[28a]接通，恢复到起始状态，准备再次接通。此时电磁机构的状态可见图4，锁扣机构脱钩，副线圈[4]下落，限位开关[113]不再受压，衔铁[3]释放。如电磁机构不是处于如图4、5所示的垂直放置状态，为使副线圈[4]自动复位，可在衔铁[3]与副线圈[4]中间安放一个或多个有适当弹性的弹簧（图中未画出），使副线圈[4]复位。上述情况中虽然副线圈[4]短时间被短路，但主线圈[7]上的电流并不大，对电源也无不良影响。图6是另一种利用产生排斥力脱钩的电路示意图，其原理是控制主线圈[7]和副线圈[4]中电流的方向使其能产生排斥力。接通时仅主线圈[7]通电，而要断开时则主、副线圈[7和4]都通电、但其流入电流端一为同名端、一为异名端，于是两线圈相邻处的各磁极的极性相同产生排斥力，其一种电路连接如图6所示，其中有主线圈[7]、副线圈[4]，两线圈带圆点[·]的一端为同名端，限位开关[113]有一个常开触点和一个常闭触点，当衔铁[3]吸合时，其常开触点接通，即其端点g、k相通，当衔铁[3]被释放时，其常闭触点接通，即其端点e、f相通。按钮AN1为“接通”按钮，按钮AN2为“断开”按钮，按钮AN1的一端及按钮AN2的一端相连并连到电源端A，主线圈[7]的一端经常闭触点与“接通”按钮的另一端相连，主线圈[7]的另一端与电源端B相连，副线圈[4]与主线圈[7]的同名端分别连到常开触点的接线端h与g，副线圈[4]的另一端则与“断开”按钮AN2的另一端相连。当按下“接通”按钮AN1时，电源经该按钮及限位开关[113]的常闭触点（其接线端为f、e）加到主线圈[7]上使衔铁[3]被吸合，锁扣机构钩好，并且衔铁[3]压在限位开关[113]上，使其常闭触点断开，而常开触点接通，主线圈[7]自动断电。当按下“断开”按钮AN2时，电流由电源端A经“断开”按钮AN2、副线圈[4]的非同名端，副线圈[4]，副线圈[4]的同名端，限位开关的常开触点（其接线端为h，g），主线圈[7]的同名端，主线圈[7]，主线圈[7]的另一端到电源端B，形成回路。此时主线圈[7]与副线圈[4]都通有电流，但由于副线圈[4]的电流是从非同名端流入的，而主线圈[7]的电流是从副线圈[4]的同名端流入的，因而两线圈相邻端所产生的磁极的极性相同，故产生排斥力，排斥可活动的副线圈[4]，使其向上运动。推动带钩臂[13]运动，使锁扣机构脱钩，松开“断开”按钮后，衔铁释放，恢复起始状态。

很显然用机械的方法也可以使锁扣机构脱钩，如设置杠杆（图中未画出）拨动副线圈[4]或拨动钩形臂[13]的杠杆部分[13a]或其带钩部位[13b]即可。此外电动脱钩电路不经如图所示的限位开关，直接用按钮或开关控制也是可行的。机械锁扣机构也可采用其他类似机构。

参见图7、图8。图中的电磁机构的铁芯[6]为E形铁芯，其衔铁[3]亦为E形铁芯，各中部铁芯上分别绕有固定的主线圈[7]和可运动的副线圈[4]，其锁扣机构为机械式，同图3和图4一样，使用钩形臂[13]、止挡轴[8]等，其工作原理与工作过程都与图3、图4相同。限位开关[113a]及[113b]装在如图8所示的两侧位置，当通电时副线圈[4]的线圈框架压住该限位开关[113a、113b]。本实施例中可将铁芯[6]的中间部分的矽钢片抽掉一片或几片，留下空隙安装钩形臂[13]等锁扣机构，止挡轴[8]穿在该铁芯中，轴[5]则穿在衔铁[3]的中间铁芯中，钩形臂[13]可绕其转动。如图7、图8所示衔铁的上面可装有触点部件，因而可用于自动开关或交流接触器等。其自动脱钩的电路可采用图5、图6的电路。在副线圈[4]的框架[25]与衔铁[3]之间装有弹簧[32，33]可帮助副线圈复位，且仅在主、副线圈间的排斥力大于弹性力时，副线圈[4]向上运动使锁扣机构开锁。

此外，本发明的电磁机构的铁芯截面可以是如图3、图4所示U形、或如图7、图8所示的E形，也可以是T形。

Claims (7)

1、一种电磁机构，包括铁芯[6]，绕在上述铁芯[6]上的主线圈[7]、在主线圈[7]通电后可以被铁芯[6]吸合的衔铁[3]、使衔铁[3]复位的第一弹性偏置元件，在主线圈[7]接电吸合后锁住衔铁[3]的锁扣机构，开锁装置，其特征在于上述锁扣机构为机械锁扣机构，该机械锁扣机构包括可绕在衔铁[3]上的轴[5]转动的钩形臂[13]，可锁住钩形臂[13]的止挡轴[8]，及可加弹性力于钩形臂[13]上的第二弹性偏置元件[11]，上述开锁装置为用以推动钩形臂[13]的杠杆臂[13a]的装置。

2、如权利要求1所述的电磁机构，其特征在于上述开锁装置包括装在衔铁[3]上的可活动的副线圈[4]，及在主线圈[7]通电的同时，将副线圈[4]短路的装置，以产生对副线圈[4]的排斥作用，推动钩形臂[13]，使锁扣机构脱钩开锁。

3、如权利要求1所述的电磁机构，其特征在于上述开锁装置包括装在衔铁[3]上的可活动的副线圈[4]，及在主线圈[7]与副线圈[4]的同名端通以方向相反的电流的装置，以产生对副线圈[4]的排斥作用，推动钩形臂[13]，使锁扣机构脱钩开锁。

4、如权利要求1所述的电磁机构，其特征在于铁芯[6]的形状为U型、E型或T型。

5、如权利要求1，2，3中任一权利要求所述的电磁机构，其特征在于还装有受衔铁[3]控制的限位开关[113]。

6、如权利要求1所述的电磁机构，其特征在于上述机械锁扣机构装在铁芯[6]的中间。

7、如权利要求2或3所述的电磁机构，其特征在于在副线圈[4]与衔铁[3]之间装有一个或多个弹性元件。

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