[其他]大行程雙穩態脈沖電磁驅動器

無效

• 申請號: 87209601
• 申請日: 1987-06-11
• 公開（公告）號: CN87209601U
• 公開（公告）日: 1988-05-18
• 發明（設計）人: 姚海初
• 申請（專利權）人: 姚海初
• 主分類號: H01F7/08
• 分類號: H01F7/08
• 代理公司: 電子工業部專利服務中心
• 代理人: 邱應鳳

傳統的電磁驅動器一般由勵磁線圈、永久磁鋼、銜鐵、回復彈簧等構成。未加控制電流時，銜鐵不吸合；加控制電流后，銜鐵被吸合，此時需保持功率約數十瓦到數百瓦，能量消耗很大。

近年來有節能電磁鐵，只需瞬時間勵磁使銜鐵吸合或釋放，正常工作期間無需通電，從而節約電能。但需要自鎖器和自由脫扣器，釋放銜鐵時需采用回復彈簧。

近年來也有雙穩態結構，這種結構也是在轉換時才通電，以改變原有狀態進入指定位置，非轉換時間皆不耗電，各使用位置的鎖定機構是用恒磁體吸合的方式或用機械定位的方式來建立雙穩態過程。但是這種結構的磁路系統還有不足之處，勵磁磁路穿過永久磁鐵和非導磁材料的閥芯，永久磁鐵的導磁率很小，接近空氣的導磁率，勵磁線圈產生的磁動勢在永久磁鐵和閥芯上產生很大的磁壓降，安匝數利用率很低。為得到相同的靜壓力和行程就需要較大的安匝數，而且當反向勵磁時，對永久磁鐵還有很強的去磁作用。

本實用新型的任務旨在克服已有技術的不足；設計一種新型電磁驅動器，不僅有雙穩態、轉換后不通電等特點，而且由于磁路的特殊設計，只需較小的勵磁磁動勢，產生大的靜壓力和大行程。

如圖1所示，由勵磁線圈［1］、外殼［2］、環形磁鋼［3］、內套［5］組成定子。由銜鐵［4］、［8］和軸［6］組成動子。在脈沖電流正、反向交替勵磁的情況下，動子能沿軸向左右運動。

外殼［2］、內套［5］以及銜鐵［4］、［8］均用高導磁率的軟鐵材料制成，勵磁線圈［1］和徑向充磁的環形磁鋼［3］（如圖1所示）套在外殼［2］和內套［5］之間，這樣所形成的磁路使得勵磁磁動勢都壓降在銜鐵行程的氣隙里。

環形磁鋼［3］要獲得磁性能的充分利用，在徑向充磁時，還有困難，可以用六片矩形磁鋼去等效代替環形磁鋼［3］（如圖2所示）。當然也可以用八片、十片、十二片等。如圖1、圖2所示填以環氧樹脂［7］。

以上兩種結構是非對稱性磁路，它的磁通分配在左右兩邊是不均衡的，但結構簡單。為了獲得左右兩邊均衡分配的磁通，把勵磁線圈分成左右兩部份，磁鋼處于中間位置。這兩個線圈既可并聯，亦可串聯，并聯適用于電壓較低、電流較大的電源；串聯適用于電壓較高、電流較小的電源。這種結構較繁，但磁通分配均衡，究取何種結構，應隨被驅動器件的性能和用途而定。

圖3是驅動器的磁路圖，勵磁線圈［1］的電流為零時，環形磁鋼［3］產生φ₁和φ₂，這是一個并聯磁路，因左磁路的磁阻＜＜右磁路的磁阻，所以φ₁＞＞φ₂，此時左銜鐵將被牢牢地吸住，提供器件所需的靜壓力，這是第一個穩態。

為了轉換狀態，將勵磁線圈［1］通以直流電，產生φ₃，形成一個串聯磁路，勵磁磁路不穿過磁鋼，全部勵磁磁動勢幾乎都降壓在行程的氣隙內，這是和已有技術相比的重要區別。

如圖3所示，左邊合成磁通φ_左＝φ₁－φ₃；右邊合成磁通φ_右＝φ₂＋φ₃，當φ_右＞φ_左時，動子受到不平衡力的推動而向左運動，隨著向左位移的增大，其不平衡力也愈來愈大，歷數十毫秒后，動子在正變加速下走完全行程而到達終點，此時即可斷開勵磁電流（實際上在走完二分之一行程后即可斷開勵磁電流），斷流后左邊的磁通為φ′₁，右邊磁通為φ′₂，此時φ′₂＞＞φ′₁，右銜鐵被牢牢地吸住，提供器件所必需的靜壓力，這是第二個穩態。由第一穩態轉換到第二穩態是由寬度為數十毫秒的脈沖勵磁來完成的。改變勵磁方向時，則向右運動。

本實用新型環形磁鋼或等效組合環形磁鋼其充磁方向是徑向的，勵磁磁路不穿過磁鋼，全部勵磁磁動勢幾乎都降壓在行程的氣隙里，而已有技術的勵磁磁路穿過磁鋼，在磁鋼上和非導磁材料的閥芯上產生很大的磁壓降。

本電磁驅動器釋放時不采用回復彈簧，避免了使用回復彈簧所帶來的彈性疲勞、工藝分散性、溫度影響、卡軸、卡套等一系列問題。

和已有技術相比，突出的效果是：

（1）勵磁磁動勢得到充分利用，在同樣的勵磁磁勢下，能提供較大的吸引力和行程；換言之，在產生同樣的行程和吸引力下，只需較小的磁動勢，從而達到器件體積進一步的縮小、進一步節能的目的。

（2）在反向勵磁時，已有技術對磁鋼有去磁作用，而本實用新型對磁鋼則沒有去磁作用。