TW201432129A - 電磁門鎖之吸附鐵板結構 - Google Patents

Abstract

一種電磁門鎖之吸附鐵板結構，該吸附鐵板中間位置以一定位組件定位在一裝設體上，該吸附面的中央區域係呈高於底平面0.04mm至0.27mm的凸起拱部，並由該凸起拱部朝兩端方向形成弧面，據以形成中央區域高於兩端部之拱形彎弧面；藉此，本發明摒除傳統電磁門鎖係以增加電流或增加電磁鐵與吸附鐵板的吸附面積方式來提升對電磁門鎖的吸力，而是運用材料力學之樑的彎曲應變原理設計該吸附鐵板，形成具有彎弧內應力，使得電磁鐵在維持一般電流時，即可提升電磁門鎖的拉力值，達到節能省電並可增進門禁安全之功效者。

Description

電磁門鎖之吸附鐵板結構

本發明係有關一種電磁門鎖，尤指一吸附鐵板之吸附面係呈拱形彎弧面結構，形成具有彎弧內應力。

按，在門禁監控的系統中，電磁門鎖的使用已非常普遍；如圖1所示，目前之電磁門鎖10大多採用電磁鐵11加吸附鐵板12的結構型式，該電磁鐵11係設在門框15上，該吸附鐵板12則裝設門板14相對位置，當電磁鐵11通電產生電磁吸力，將吸附鐵板12吸住，則電磁門鎖10形成閉鎖狀態（LOCK），當電磁鐵11斷電時電磁吸力消失，吸附鐵板12將可脫離電磁鐵11，則電磁門鎖10形成開鎖狀態（UNLOCK）。

次按，傳統之吸附鐵板12的構造及結合方式，係如圖2～圖4所示，其吸附面121係呈平直形狀，且設有一個或二個定位孔122，藉由螺絲123及相關配件124定位在一裝設體13上，圖2所示之裝設體13呈盒狀體，其係如圖1A所示，該裝設體13上設有複數固定孔125，利用複數螺絲126將其固定在門板14上，但不限定於此，基本上裝設體13會因應不同須求設成各種型體，也可以如圖1B所示，直接是以門板14為裝設體13，利用螺絲123及相關配件124將該吸附鐵板12定位，但不論是何種形狀之裝設體13，其與吸附鐵板12的結合方式都相同，即其吸附面121係呈水平的平整面，例如：US Patent No.4,487,439係揭示一顆螺絲及一個定位孔，而US Patent No.4,652,028則揭示二顆螺絲及二個定位孔。

惟查，這種行之多年的結構，其思維都在於該吸附鐵板12的吸附面121要平整，如此才能與電磁鐵11的磁力面貼靠，達到最佳密合狀態，拉力也就會愈好，而且定位孔122及螺絲123大部分都裝設在中間區域，但發明人不斷研究後發現，電磁鐵11通電後其磁通密度（B）係在兩端的區域（A）較強，中間反而是磁通密度（B）較弱的地方。如此一來，如圖4及圖5A、5B所示，當門板14施加拉力於吸附鐵板12時，其作用力（F）係位集中於中間的螺絲123，由該螺絲123拉引該吸附鐵板12，此時吸附鐵板12中間會受力而變形彎曲如圖5B中C所指之虛線，而吸附鐵板12中間一彎曲變形則會牽動到兩側的吸力作用，亦即，當吸附鐵板12中間一彎曲變形，吸附面121將與電磁鐵11脫離，實驗結果，當電磁鐵施予500mA電流及12V電壓時，對於市售1200P的磁力鎖，當拉力值落在1000～1150磅時，吸附鐵板就易被拉開；因此，習用電磁門鎖如要增加吸附鐵板12的吸附力，就必須加強電磁鐵11的電流或吸附鐵板與電磁鐵11的吸附面積，如此將形成能源的浪費或增加了使用的材料及運輸費用；是以，傳統吸附鐵板12的結構及定位方式，尚有改善空間。

本發明之主要目的，係在提供一種吸附鐵板之結構，具有使其在電磁鐵之電流或吸附鐵板與電磁鐵間的吸附面積不變下，可以增進其拉力值10％以上，進而達到節省能源並可確保門禁安全之功效增進。

為達上述目的，本發明所採用之技術手段包含： 一電磁鐵；一吸附鐵板，係呈長形體，其具備一吸附面，該吸附面設在該電磁鐵之對應面，且該吸附鐵板中間係以一定位組件定位在一裝設體上；其特徵在於：     該吸附面的中央區域係呈高於底平面0.04mm至0.27mm的凸起拱部，並由該凸起拱部朝兩端方向形成弧面，據以形成中央區域高於兩端部之拱形彎弧面；     藉此，當該吸附鐵板被該電磁鐵所產生的磁力吸附時，該拱形彎弧面被迫變形而貼靠該電磁鐵；且當該裝設體朝該電磁鐵反方向拉動時，該吸附鐵板受到該定位組件拉力之處，必須先克服該吸附鐵板的彎弧內應力，進而得以提升該吸附鐵板的拉力值。

藉助上揭技術手段，本發明摒除傳統電磁門鎖係以增加電流或吸附鐵板與電磁鐵的吸附面積方式來提升對電磁門鎖的吸力，而是利用該吸附面之拱形彎弧設計，俾於吸附鐵板受到拉力時藉彎弧內應力結構使得電磁鐵在維持一般電流時，即可提升電磁門鎖的拉力值，達到節能省電並可增進門禁安全之功效者。

首先，請參閱圖6~圖14所示，本發明電磁門鎖60其較佳實施例包含：     一電磁鐵20；一吸附鐵板30，係呈長形體，其具備一吸附面31，該吸附面31設在該電磁鐵20之對應面，且該吸附鐵板30係以一定位組件50定位在一裝設體40上。     請參閱圖9所示，其揭示本發明之電磁鐵20及吸附鐵板30之吸持剖視圖；其中，該電磁鐵20係固定在門框15，而，吸附鐵板30設在一裝設體40上，且該裝設座40係設在門板14上。本實施例中之電磁門鎖60與先前技術中之電磁門鎖10的裝設方式，基本上相同，因此細節上容不贅述。至於，該電磁鐵20因非本發明之主要特徵，且係屬先前技（Prior Art），容不贅述。再者，本發明所揭露之裝設體40，並不限於下述之型體，其係可依需求設成各種型體，也可以直接是以門板14為裝設體，以供該吸附鐵板30定位。     而本發明最主要特徵在於該吸附鐵板30的結構設計，基本上可由圖9～圖13所揭示者作說明，本發明重要的特徵為：該吸附鐵板30被拉力（F）作動的位置，呈現反方向的拱形結構。亦即，該吸附鐵板30係於中間位置，以一定位組件50定位在該裝設體40上，而該吸附面31相對呈拱形彎弧面33。     由圖10及11所揭示，該拱形彎弧面33係高於底平面（L）一高度，其係以中間之凸起拱部32為相對高點，朝兩端方向形成弧面，此處所述之底平面（L）係指以該吸附鐵板30兩端部最低位置拉一條線所構成之虛擬直線。而該凸起拱部32底緣至底平面（L）則形成一預定的拱形高度（h）。至於該拱形彎弧面33的成型，包括以壓彎、整形、衝壓、刨銑等加工方式完成。藉此，當吸附鐵板30接觸電磁鐵20時，因電磁鐵20瞬間吸磁力很強，導致具有彎弧內應力之吸附鐵板30會被其吸磁力吸引而迅速變形貼靠，如圖9所示之狀態。 本發明上揭拱形彎弧面33，其目的在於運用吸附鐵板30之彎弧內應力，圖12係揭示該電磁鐵20對於該吸附鐵板30的磁通密度（B）分佈圖，其原因已於先前技術中說明，不再贅述。如將圖12、13與圖5A、5B對比即可發現，本發明之吸附鐵板30並非呈現水平狀，圖13係以放大變形弧線來顯示該拱形彎弧面33之變化示意圖，俾利說明其藉由彎弧內應力來增加拉力之狀態。事實上該拱形高度（h）如前述在0.04mm～0.27mm即可發揮較大效果，如果該拱形高度（h）過高，則會因該吸附鐵板30的彎弧內應力過大而產生與電磁鐵20吸附力抵銷的情況，拉力反而下降。因此由材料力學觀點，該吸附鐵板30猶如一根呈微"︵"形狀的樑（beam），因其兩端是磁通密度（B）較強的位置，因此當定位組件50要將吸附鐵板30拉離電磁鐵20時，要克服電磁鐵20之吸磁力（B）之前，如圖12所示要先克服該吸附鐵板30之"︵"形狀所產生的彎弧內應力(S)，其係如圖13所示，由圖(a)→(b)→(c)之依序漸漸變化後，剛開始其中間的為彎弧內應力(S1)，然後在拉力(F)持續加大作用下，會漸漸變化成彎弧內應力 (S2) ，直到變化成(c)圖所示之狀態後，拉力(F)持續再加大吸附鐵板30才會拉離電磁鐵20的吸附。是以，本發明與先前技術最大的差別在於:習用吸附鐵板12中間拉力的位置正是電磁鐵20之磁通密度（B）最弱的地方，因此吸附鐵板12很容易拉離電磁鐵11的吸附。反觀本發明要克服電磁鐵20之吸磁力之前，係如圖12所示，要先克服該吸附鐵板30中間之"︵"形狀所產生的彎弧內應力(S)，而此一彎弧內應力(S)剛好彌補吸附鐵板30中間拉力位置正是電磁鐵20之磁通密度（B）最弱的地方。據此，在電磁鐵20輸入電流不變之情況下，本發明之電磁門鎖60可以增加拉力值10％以上。        至於，使用何種定位組件50，可依需要設定，原則上只要能拉住該吸附鐵板30中間即可，至於該裝設體40可包括為盒狀、U型體、L型體、平板體，亦可將上述構件埋入門板，或直接以門板14為裝設體皆可實施，茲以圖6～圖9較佳可行實施例說明如后： 本實施例中，該裝設體40為一盒狀體，該裝設體40中間設有一定位孔41，該吸附鐵板30相對於該定位孔41設有一魚眼孔35，本實施例中，該定位組件50可為一埋頭螺栓50A，藉由該埋頭螺栓50A穿套該魚眼孔35，據以將該吸附鐵板30定位在該裝設體40上。 【00010】 再者，該吸附鐵板30底面與該裝設體40之間設有一墊片42。 【00011】 為進一步驗証本發明之效力，茲以185mm×61mm×12mm的吸附鐵板進行拉力測試，電磁鐵之電流500mA、電壓12V通電后：

由上述測試數值得知，如果吸附鐵板拉力位置設在中間且中 間沒有拱形彎弧面33，則拉力值約為1076磅。但如果吸附鐵板拉力位置設在中間且具有拱形彎弧面33，經測試顯示，拱形高度（h）在0.04mm以前並無效果，0.04mm至0.27mm則拉力值明顯增加，請配合圖14所示，其係依據本測試所繪出之曲線圖，其清楚顯示拱形高度（h）在0.09mm至0.24mm為拉力值較佳之區域。而超過0.27mm深度後，因該吸附鐵板30的彎弧內應力過大而產生與電磁鐵20吸附力抵銷的情況，拉力反而下降，所以形成無效區，因此由測試數值顯示，本發明依拱形高度（h）不同而約在13.38%～29.08%左右的拉力值提升。惟，上述測試數值係依185mmx61mmx12mm的吸附鐵板所作之測試，而一般吸附鐵板的尺寸，最常見的是落在長度180～200mm之間，厚度則在11～16mm之間，因此不同尺寸之吸附鐵板，其所作之測試拉力值會不同，但相對之拉力值增加率及曲線驅勢圖，基本上差異不大。是以，本發明將吸附鐵板30，具有在相同電流下，得以增加電磁門鎖至少10%以上的拉力值，進而達到節省能源及增進門禁使用安全之功效。 【00012】 綜上所述，本發明所揭示之技術手段，確具「新穎性」、「進步性」及「可供產業利用」等發明專利要件，祈請  鈞局惠賜專利，以勵發明，無任德感。 【00013】 惟，上述所揭露之圖式、說明，僅為本發明之較佳實施例，大凡熟悉此項技藝人士，依本案精神範疇所作之修飾或等效變化，仍應包括在本案申請專利範圍內。

14．．．門板

15．．．門框

20．．．電磁鐵

30．．．吸附鐵板

31．．．吸附面

32．．．凸起拱部

33．．．拱形彎弧面

34．．．端部

35．．．魚眼孔

40．．．裝設體

41．．．定位孔

42．．．墊片

50．．．定位組件

50A．．．埋頭螺栓

60．．．電磁門鎖

圖1係習用電磁門鎖之裝設示意圖。 圖1A習用一種電磁門鎖之裝設體示意圖。 圖1B習用另一種電磁門鎖之裝設體示意圖。 圖2係習用電磁門鎖之分開立體圖。 圖3係習用電磁門鎖之吸附立體圖。 圖4係習用電磁門鎖吸附之剖視圖。 圖5A係習用電磁門鎖之吸附鐵板受吸力分佈圖。 圖5B係習用電磁門鎖之吸附鐵板受拉力之變形圖。 圖6係本發明較佳實施例分解立體圖。 圖7係本發明較佳實施例組合立體圖。 圖8係本發明較佳實施例組合剖視圖。 圖9係本發明較佳實施例之剖視圖。(磁鐵與鐵板吸合中) 圖10係本發明吸附鐵板結構剖視圖。 圖11係圖10中之部分放大圖。 圖12係本發明吸附鐵板受吸力分佈圖。 圖13係本發明吸附鐵板受拉力時內應力變形圖。 圖14係本發明之拉力值曲線圖。

14．．．門板

15．．．門框

20．．．電磁鐵

30．．．吸附鐵板

31．．．吸附面

32．．．凸起拱部

33．．．拱形彎弧面

40．．．裝設體

41．．．定位孔

42．．．墊片

50．．．定位組件

50A．．．埋頭螺栓

60．．．電磁門鎖

Claims (4)

1. 一種電磁門鎖之吸附鐵板結構，包含： 一電磁鐵；一吸附鐵板，係呈長形體，其具備一吸附面，該吸附面設在該電磁鐵之對應面，且該吸附鐵板中間係以一定位組件定位在一裝設體上；其特徵在於：     該吸附面的中央區域係呈高於底平面0.04mm至0.27mm的凸起拱部，並由該凸起拱部朝兩端方向形成弧面，據以形成中央區域高於兩端部之拱形彎弧面；     藉此，當該吸附鐵板被該電磁鐵所產生的磁力吸附時，該拱形彎弧面被迫變形而貼靠該電磁鐵；且當該裝設體朝該電磁鐵反方向拉動時，該吸附鐵板受到該定位組件拉力之處，須先克服該吸附鐵板的彎弧內應力，進而得以提升該吸附鐵板的拉力值。
2. 如請求項1所述之電磁門鎖之吸附鐵板結構，其中，該裝設體包括為盒狀體、U型體、L型體、平板體或門板。
3. 如請求項2所述之電磁門鎖之吸附鐵板結構，其中，該裝設體中間設有一定位孔，該吸附鐵板相對於該定位孔設有一魚眼孔，該定位組件為一埋頭螺栓，藉由該埋頭螺栓穿套該魚眼孔，據以將該吸附鐵板定位在該裝設體上。
4. 如請求項3所述之電磁門鎖之吸附鐵板結構，其中，該吸附鐵板底面與該裝設體之間設有一墊片。