CN108231325B - 一种旋转电磁铁 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋转电磁铁。包括壳体及转动装配在壳体上的转轴，转轴上固设有衔铁，壳体上还安装有线圈组件，衔铁外周套设有挡铁且挡铁相对于壳体固定，衔铁的外周和挡铁的内周上对应设置有径向间隔设置并在衔铁动作的起始位置时相互周向错开的内、外齿形结构，旋转电磁铁还包括限位结构，限位结构插入内齿形结构的相邻两个齿之间的齿槽中，限位结构通过其两侧分别在衔铁旋转的左、右极限位置处与内齿形结构的齿挡止限位配合，旋转电磁铁还包括在断电时为衔铁提供回复力的弹性件。本发明挡铁对衔铁的吸力不再有轴向分力，因此可避免传统技术中衔铁和挡铁吸合在一起而影响旋转电磁铁正常工作的问题。

Description

一种旋转电磁铁

技术领域

本发明涉及一种旋转电磁铁。

背景技术

在许多工业生产的过程中，经常需要使用有限转角旋转的电机或者是有限转角旋转的电磁铁（如工业自动分拣的过程中）。目前国内常见的旋转电磁铁主要有两大类：一类是类似电机布置式的旋转电磁铁，其壳体内布置有永磁体，将定子电枢绕组沿周向间隔布置在定子上的齿部，如授权公告号为CN203910404U的实用新型专利中所公开的旋转电磁铁，通电后依靠定子上缠绕的线圈产生的径向磁场与位于动铁心内的永磁体产生的轴向磁场的叠加，产生电磁转矩从而达到驱动转轴转动的目的。

另一类是类似通电螺线圈布置式的旋转电磁铁，将定子线圈沿壳体内侧周向环绕，衔铁、挡铁及转轴通过轴承连接在一起，且挡铁沿轴向布置在衔铁的两侧，通电后在线圈内部产生平行磁场，该平行磁场可将挡铁和位于线圈内部的衔铁磁化，衔铁的朝向挡铁的侧面上及衔铁分别具有沿周向间隔均布的多个叶片。初始状态下，衔铁上的动子叶片与挡铁上的定子叶片错位放置，线圈通电，在磁场力的作用下，衔铁上的叶片和挡铁上的叶片相互吸引，迫使衔铁沿周向转动至动子叶片与定子叶片重叠的第一极限位置，对应该第一极限位置，设有相应的限位结构。线圈断电后，线圈内部的磁场消失，驱动衔铁转动的磁场力也随之消失，此时，在弹性件的复位作用力下动子叶片恢复至原位，即由对应限位结构定位的第二极限位置，该复位作用力也可以为旋转电磁铁的转轴上连接的执行元件反向输出的作用力。对于类似通电螺线圈布置式的旋转电磁铁，为防止转轴和衔铁轴向窜动而带来的衔铁和挡铁吸合的问题，通常是通过将轴承与转轴焊接，利用轴承实现对转轴及衔铁的轴向定位，或者是在两挡铁的外侧分别在转轴上定位套装挡圈，两挡圈与两挡铁对应挡止配合，实现对转轴及衔铁的轴向定位。而在实际工作中，挡圈与转轴的挡止配合结构会存在失效的情况，导致发生通电时衔铁轴向窜动的可能，会使衔铁和挡铁吸合而影响旋转电磁铁的正常工作；而且焊接作为特殊工艺，控制起来比较困难，同时会产生过约束的情况，并且焊点失效会直接造成衔铁和挡铁吸合，进而会影响旋转电磁铁的正常工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种旋转电磁铁，以解决衔铁和挡铁轴向布置方式容易吸合而影响旋转电磁铁的正常工作的技术问题。

为实现上述目的，本发明的旋转电磁铁采用如下的技术方案：

技术方案1：旋转电磁铁包括壳体及转动装配在壳体上的转轴，转轴上固设有衔铁，壳体上还安装有线圈组件，衔铁外周套设有挡铁且挡铁相对于壳体固定，衔铁的外周和挡铁的内周上对应设置有径向间隔设置并在衔铁动作的起始位置时相互周向错开的内、外齿形结构，旋转电磁铁还包括限位结构，限位结构插入内齿形结构的相邻两个齿之间的齿槽中，限位结构通过其两侧分别在衔铁旋转的左、右极限位置处与内齿形结构的齿挡止限位配合。

技术方案2：在技术方案1的基础上，所述壳体上安装有端盖，端盖上设有所述挡止部。

技术方案3：在技术方案2的基础上，端盖上还设有与挡铁的内齿形结构挡止配合以实现对该端盖周向定位的挡台。

技术方案4：在技术方案3的基础上，所述挡台的形状与所述内齿形结构的相邻两齿间的齿槽形状一致。

技术方案5：在技术方案1-4任意一项的基础上，所述挡铁与壳体一体成型而成，壳体的材质为导磁材料。

技术方案6：在技术方案1-4任意一项的基础上，所述转轴上设有定位台阶，转轴通过定位台阶相对于壳体轴向定位。

技术方案7：在技术方案1-4任意一项的基础上，所述内、外齿形结构的各个齿的外端面为曲率相同的弧面。

技术方案8：在技术方案2-4任意一项的基础上，转轴通过轴承转动装配在壳体上，靠近端盖一侧的轴承安装在端盖的内腔中。

有益效果：本发明通过将挡铁套设在衔铁的外周上，使内、外齿形结构位于同一平面内，在轴向上没有错开，并通过其内齿形结构与衔铁的外齿形结构错开后形成的磁力而驱动衔铁带动转轴转动，转动到位后通过限位结构挡止限位，断电时通过弹性件拉回初始位置，由于挡铁对衔铁的吸力不再有轴向分力，因此可避免传统技术中衔铁和挡铁吸合在一起而影响旋转电磁铁正常工作的问题。

附图说明

图1为本发明的旋转电磁铁具体实施例的主剖示意图；

图2为衔铁与挡铁配合的轴侧图；

图3为图2的A向视图；

图4为图1中的壳体的结构示意图；

图5为图1中的转子的结构示意图；

图6为图1中的上端盖的结构示意图；

图中：1-壳体，2-上端盖，21-挡止部，22-挡台，3-下端盖，4-转子，41-转轴，42-衔铁，421-外齿，422-齿槽，5-轴承，6-线圈组件，7-挡铁，71-内齿。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的旋转电磁铁的具体实施例，如图1所示，包括壳体1、上端盖2、下端盖3、转子4、线圈组件6和挡铁7。

如图4所示，壳体1为圆筒状，且在壳体1的内部于靠近一端的位置设置有内凸结构，外壳为导磁材料制成，该内凸结构为壳体1的一部分，内凸结构上设有周向间隔设置的内齿71，内凸结构和内齿71共同组成与衔铁42配合使用的挡铁7。内齿71的外周面为弧面，且内齿71的外周面位于同一圆周面上。

如图5所示，转子4包括具有台阶的转轴41，通过台阶处安装轴承5，并实现相对于壳体1的轴向挡止限位，转轴41上固设有衔铁42，衔铁42呈环状，外周具有多个间隔设置的外齿421，外齿421的齿与齿之间设有齿槽422，衔铁42靠近转轴41的一端设置，且在衔铁42的两端均具有一段转轴41，以便安装轴承5。

如图6所示，上端盖2包括环形基体连在环形基体一侧的封板，环形基体的另一侧的侧面上轴向延伸有挡止部21和挡台22，挡台22和挡止部21位于同一直径上，挡止部21的尺寸较小，用于插入图2所示的齿槽422中且保证齿槽422比挡止部21的尺寸大，以便于衔铁42可在有限范围内转动。挡台22的外形和尺寸与内齿71的相邻齿与齿之间的凹槽的形状尺寸一致，以便可以嵌入该凹槽中实现上端盖2相对于壳体1的定位和固定。

安装时，如图1、2所示，转子4通过轴承5转动安装在壳体1的内腔中，转子4依靠转轴41的台阶实现轴向限位，转子4定位后其衔铁42位于挡铁7的包围中，且内齿71的外周面的内凹弧面与外齿421的外周面的外凸弧面适配，从而实现相对无干涉转动。壳体1内安装有线圈组件6，线圈组件6套设在转轴41上且位于衔铁42的远离上端盖2的一侧，且靠近衔铁42设置，线圈组件6的具体结构为现有技术，不再详细介绍，但是线圈组件6通电后产生的主要磁场应该罩设住衔铁42和挡铁7，以便将衔铁42和挡铁7磁化以便两者产生相互作用力而带动衔铁42转动。转子4上还设有扭簧或者弹簧等弹性件以便在线圈组件6断电时为衔铁42提供回复至初始位置的回复力。

工作时，初始位置时，如图3所示，衔铁42的外齿421与挡铁7的内齿71之间具有周向的错位，当线圈组件6通电时，产生的磁力线经过衔铁42和挡铁7，将产生的磁场引导至内齿71与外齿421之间的间隙中，内齿71与外齿421之间产生吸力，由于内齿71与外齿421之间有错位，因此会产生切向分力而驱使外齿421朝向内齿71移动，即衔铁42和转轴41产生扭矩而转动，当到达第一极限位置时由于上端盖2的挡止部21的挡止而停下；当断电时，磁场能量消失，转轴41在弹性件的作用下而反向转动回复至初始位置。

在其他实施例中：不再将挡铁作为壳体的一部分，而是一个独立的部分连接在壳体内，此时壳体不需要采用导磁材料，而只需要挡铁为导磁材料。

Claims (5)

1.旋转电磁铁，包括壳体及转动装配在壳体上的转轴，转轴上固设有衔铁，壳体上还安装有线圈组件，其特征是，衔铁外周套设有挡铁且挡铁相对于壳体固定，衔铁的外周和挡铁的内周上对应设置有径向间隔设置并在衔铁动作的起始位置时相互周向错开的内、外齿形结构，衔铁的外齿形结构包括多个周向间隔设置的外齿，外齿的齿与齿之间设有齿槽，挡铁的内齿形结构包括多个周向间隔设置的内齿，内齿的相邻齿与齿之间形成有凹槽；旋转电磁铁还包括上端盖，上端盖包括环形基体和连在环形基体一侧的封板，环形基体的另一侧的侧面上轴向延伸有挡止部和挡台，挡止部用于插入所述齿槽中且齿槽比挡止部的尺寸大，以便于衔铁在有限范围内转动，挡台的外形和尺寸与所述凹槽的形状尺寸一致，以便嵌入凹槽中实现上端盖相对于壳体的定位和固定；工作时，初始位置时，衔铁的外齿与挡铁的内齿之间具有周向的错位，当线圈组件通电时，产生的磁力线经过衔铁和挡铁，将产生的磁场引导至内齿与外齿之间的间隙中，内齿与外齿之间产生吸力，由于内齿与外齿之间有错位，因此会产生切向分力而驱使外齿朝向内齿移动，即衔铁和转轴产生扭矩而转动，当到达极限位置时由于上端盖的挡止部的挡止而停下；旋转电磁铁还包括弹性件，当断电时，磁场能量消失，转轴在弹性件的作用下而反向转动回复至初始位置。

2.根据权利要求1所述的旋转电磁铁，其特征是，所述挡铁与壳体一体成型而成，壳体的材质为导磁材料。

3.根据权利要求1所述的旋转电磁铁，其特征是，所述转轴上设有定位台阶，转轴通过定位台阶相对于壳体轴向定位。

4.根据权利要求1所述的旋转电磁铁，其特征是，所述内、外齿形结构的各个齿的外端面为曲率相同的弧面。

5.根据权利要求1所述的旋转电磁铁，其特征是，转轴通过轴承转动装配在壳体上，靠近端盖一侧的轴承安装在端盖的内腔中。

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