一种直线轴承导向且行程可调式电磁铁
阅读说明：本技术 一种直线轴承导向且行程可调式电磁铁 (Linear bearing guiding and stroke-adjustable electromagnet ) 是由 孙乐 杨海斌 郭元锋 刘阳 王鹏军 尹浩正 于 2021-07-04 设计创作，主要内容包括：本发明一种直线轴承导向且行程可调式电磁铁,属于电磁铁领域；包括对接杆、直线轴承、导向支架、线圈架、线圈、端盖、弹簧、静铁心、连杆、动衔铁和壳体；动衔铁、连杆、静铁心、弹簧依次同轴安装于壳体内；线圈通过线圈架安装于壳体内；对接杆贯穿壳体封闭端的中心通孔,一端与动衔铁顶部连接,另一端用于连接负载；多个所述直线轴承分别固定安装于壳体封闭端的通孔内；导向支架为一端开有外螺纹的直杆,多个导向支架分别通过螺纹安装于动衔铁顶部端面上的各螺纹孔内,另一端与多个直线轴承一一对应安装,在直线轴承中上下滑动。本发明的电磁铁具有电磁吸力大、响应时间短、体积小、重量轻、可靠度高等优点,且可靠度高。(The invention relates to a linear bearing guiding and stroke-adjustable electromagnet, belonging to the field of electromagnets; the device comprises a butt joint rod, a linear bearing, a guide bracket, a coil rack, a coil, an end cover, a spring, a static iron core, a connecting rod, a movable armature and a shell; the movable armature, the connecting rod, the static iron core and the spring are sequentially and coaxially arranged in the shell; the coil is arranged in the shell through the coil rack; the butt joint rod penetrates through a central through hole at the closed end of the shell, one end of the butt joint rod is connected with the top of the movable armature, and the other end of the butt joint rod is used for connecting a load; the linear bearings are respectively and fixedly arranged in the through holes at the closed end of the shell; the guide support is a straight rod with an external thread at one end, the guide supports are respectively installed in the threaded holes on the top end face of the movable armature through threads, and the other ends of the guide supports are installed in one-to-one correspondence with the linear bearings and slide up and down in the linear bearings. The electromagnet has the advantages of large electromagnetic attraction, short response time, small volume, light weight, high reliability and the like, and the reliability is high.)
技术领域
本发明属于电磁铁领域，具体涉及一种直线轴承导向且行程可调式电磁铁。
背景技术
电磁铁是一种将电能转换为机械能完成指令动作的电气执行装置，与机械、液压装置相比较具有相应时间快、电磁吸力大、体积小、重量轻等优点，在工业自动化领域具有广泛应用。
现有技术中的电磁铁在使用中经常出现动衔铁与静衔铁摩擦卡滞现象，直接影响电磁铁性能。同时，固定行程也限制了电磁铁在更多领域的应用。本发明一种直线轴承导向且行程可调式电磁铁可解决工作中出现的卡滞现象和行程固定问题。可在工业自动化领域对体积、重量、响应时间、可靠性要求严格的领域广泛应用。具有良好的应用前景。
发明内容
要解决的技术问题：
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种直线轴承导向且行程可调式电磁铁，通过在电磁铁结构中设计直线运动轴承进行导向的结构来提高电磁铁工作可靠性，同时在结构中设计了可调节行程的结构，使电磁铁工作行程可以根据用户要求进行调节。电磁铁整体具有电磁吸力大、响应时间短、体积小、重量轻、可靠性高等优点。
本发明的技术方案是：一种直线轴承导向且行程可调式电磁铁，其特征在于：包括对接杆、直线轴承、导向支架、线圈架、线圈、端盖、弹簧、静铁心、连杆、动衔铁和壳体；所述壳体为一端开口的腔体结构，其开口端通过端盖封闭安装，其封闭端开有中心通孔，并在端面上沿周向开有多个通孔；
所述动衔铁、连杆、静铁心、弹簧依次同轴安装于壳体内；所述静铁心与壳体固定，沿中心轴开有阶梯通孔，大径端朝向端盖，小径端朝向动衔铁；所述弹簧同轴安装于静铁心阶梯通孔的大径端，其底端与端盖接触；所述连杆贯穿静铁心阶梯通孔的小径端，一端压紧弹簧，另一端与动衔铁的底部连接；所述动衔铁的顶端与壳体封闭端的内端面接触，其顶部端面上沿周向设置有多个螺纹孔，所述螺纹孔与壳体封闭端的通孔一一对应设置；
所述线圈通过线圈架安装于壳体内，并位于动衔铁和静铁心的外围；
所述对接杆贯穿壳体封闭端的中心通孔，一端与动衔铁顶部连接，另一端用于连接负载；
多个所述直线轴承分别固定安装于壳体封闭端的通孔内；
所述导向支架为一端开有外螺纹的直杆，多个导向支架分别通过螺纹安装于动衔铁顶部端面上的各螺纹孔内，另一端与多个直线轴承一一对应安装，在直线轴承中上下滑动。
本发明的进一步技术方案是：所述弹簧和端盖之间设置有调力垫片，用于调节弹簧的弹力。
本发明的进一步技术方案是：所述动衔铁和壳体内端面之间设置有调距垫片，用于调节工作行程。
本发明的进一步技术方案是：所述静铁心通过螺钉与壳体固定。
本发明的进一步技术方案是：所述静铁心与动衔铁对接面采用斜面接触方式，该结构能够通过增加动衔铁、静铁心之间接触面积来提高电磁利用率，使电磁铁吸合具有更大的电磁吸力和更小的吸合时间。
本发明的进一步技术方案是：所述连杆与动衔铁之间通过螺纹连接。
本发明的进一步技术方案是：所述对接杆与动衔铁通过螺纹连接。
本发明的进一步技术方案是：所述动衔铁和壳体上开有引线孔，引出线一端与线圈焊接，另一端依次经壳体、动衔铁引出。
本发明的进一步技术方案是：所述直线轴承、导向支架、壳体上通孔、动衔铁上螺纹孔的数量均为两个，相对于壳体中心轴对称设置。
有益效果
本发明的有益效果在于：本发明一种通过直线运动轴承进行导向且行程可调式直流电磁铁具有电磁吸力大、响应时间短、体积小、重量轻、可靠度高等优点，由于本发明可靠度高，传统的机械导向型电磁铁寿命多在3-5万次之间，采用直线运动轴承进行导向的产品通过前期计算和试验工作寿命以进行60万次以上，使用寿命可达传统机械导向型电磁铁的10倍以上。直线运动轴承多用于产品导向作用，但在电磁铁中由于动静衔铁间的间隙一般很小，市场上的直线运动轴承体积均很大很难装配在电磁铁结构中，因此在现有的电磁铁中均未使用直线轴承进行导向。
本发明通过结构设计优化将直线轴承的导向支架装配在动衔铁上解决了直线轴承在电磁铁中难以装配问题，使动衔铁在工作过程中通过直线轴承进行导向来减小摩擦，产品工作行程可调，可以适用与不同参数需求，直接节约用户使用成本，且本产品结构简单，加工方便，这在对可靠性要求严格的航空航天、军工领域有良好的应用前景，已成功应用于航空产品领域。由于本发明工作行程可调，可靠性高且电磁吸力大、响应时间短，在工作自动化领域可替代液压、机械传动等产品，具有广泛的应用前景和良好的经济效益。
所述静铁心与动衔铁对接面采用斜面接触方式，采用此方式可以通过增加动衔铁、静铁心之间接触面积来提高电磁利用率，使电磁铁吸合具有更大的电磁吸力和更小的吸合时间。
附图说明
图1为本发明一种直线轴承导向且行程可调式电磁铁的结构示意图。
图2为本发明导向支架图。
附图标记说明：1.对接杆、2.直线轴承、3.导向支架、4.线圈架、5.线圈、6.螺钉、7.端盖、8.调力垫片、9.弹簧、10.静铁心、11.连杆、12.动衔铁、13.壳体、14.引出线、15.调距垫片。
具体实施方式
下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本实施是一种通过直线运动轴承进行导向且行程可调式直流电磁铁，包括对接杆1、直线轴承2、导向支架3、线圈架4、线圈5、螺钉6、端盖7、调力垫片8、弹簧9、静铁心10、连杆11、动衔铁12、壳体13、引出线14、调距垫片15。其中，所述对接杆1装配在动衔铁12中，通过动衔铁12的运动带动一起运动。所述直线轴承2装配在壳体13中对动衔铁13起导向作用。所述直线轴承2本发明中用了2个，对称装在壳体13中。所述导向支架3通过螺纹连接装配在动衔铁12中，非螺纹部分在直线轴承中上下运动对动衔铁12起引导作用。所述线圈架4装配在壳体13与静衔铁10之间对线圈5起保护作用。所述线圈5装配在线圈架4中，对产品提供电磁吸力。所述调力垫片8装配在弹簧9与端盖7之间，用来调节弹簧9弹力。所述静铁心10与壳体13通过3个螺钉6连接。所述动衔铁12与静铁心10之间通过连杆11相连接。所述引出线14与线圈5焊接连接，通过动衔铁12与壳体13上引线口引出。
所述直线轴承2通过间隙配合装配在壳体13中，装配后采用冲点方式进行固定。装配在动衔铁12上的导向支架3与直线轴承2间采用间隙配合，线圈5通电后产生电流，线圈5将电能转化为磁能，线圈5与动衔铁12、静铁心10及动衔铁12与静铁心10之间空气间隙形成闭合电磁回路。此时流过线圈5的电流产生电磁场，在闭合磁路作用下动衔铁12朝静铁心10方向运动。静铁心10中装有反力弹簧9限制动衔铁12朝静铁心10运动。但通电后线圈5产生的电磁力大于弹簧9反力和摩擦力，装配在动衔铁12上连杆11在电磁力作用下压缩反力弹簧9，动衔铁12完成吸合过程。连接在动衔铁12上的对接杆1对外提供机械力。此机械力可实现拖动、牵引、开关、投放、点火等功能。
动衔体12吸合时，装配在动衔铁12上的导向支架3在直线轴承2中运动。导向支架3在直线轴承2中轴向运动，导向支架3与直线轴承2滑动配合，直线轴承2对动衔铁12运动起导向作用。导向支架3采用轴承钢材料，表面采用钝化处理，导向支架3与直线轴承2相互运动。由于直线轴承2中有四组钢球在轨道中运动，钢球直接与导向支架3点面接触，滑动摩擦力很小。可大大减小动衔铁12吸合过程中的摩擦力，减少由于摩擦造成的电磁力损耗，同时也能加快动衔铁12吸合、释放过程。
当电源断电后，线圈5回路电流消失，电磁场中产生的电磁能随之消失，由线圈5、动衔铁12、静铁心10组成的磁路失去电磁场作用，动衔铁12上的电磁力为零。此时，由动衔铁12通过连杆11对弹簧9产生的压力也为零，弹簧9弹力大于摩擦力，弹簧9弹力全部作用在连杆11上，通过连杆11反推动衔铁12朝吸合反方向运动。动衔铁12通过固定在其上导向支架3在直线轴承2中导向运动，动衔铁12完成释放过程。
所述所发明进行导向的直线轴承2采用标准直线轴承，这种直线轴承2内部有四组独立钢球，每组有十个以上钢球。运动中，钢球与导向支架采用点面接触的运动方式，这种运动方式与电磁铁传统的面面接触导向方式相比有更小的摩擦力。直线轴承2装配在壳体中，采用冲点方式进行固定防止直线轴承2掉出。直线轴承2与导向支架3间采用间隙配合方式运动，装配前在直线轴承2的钢球导轨中涂适量润滑脂用来减小直线轴承2与导向支架之间的摩擦力。所述所发明使用两个直线轴承2对称装配在壳体13中。根据理论计算及工程实际应用，采用直线轴承2进行导向的导向方式电磁铁的机械寿命可以达到百万次以上而电磁铁的性能不下降。这与电磁铁原有机械寿命不到十万次相比提高了一个数量级。
所述线圈5采用QYZ-1型聚酯亚胺漆包铜圆线，在180℃温度下可以长时间工作，并且可以短时耐受200℃热冲击温度，这种温度范围使电磁铁在大多数工业应用领域均可长时间工作而性能不下降。所述线圈架4采用黄铜材料，既可以增加线圈5的机械强度又起到隔磁作用。线圈5与引出14线焊接后用热缩套管进行固定，并且对线圈5整体进行浸漆来增加线圈5强度，同时对线圈5起到防水防潮作用，引出线14出线处用硅密封胶进行密封，既能防止外界杂质进入电磁铁内部，又可以增加引出线14强度确保引出线不被拉断。
所述线圈5所用漆包线除了使用QYZ-1耐温等级180℃，也可以使用耐温等级220℃或155℃、130℃等不同等级。可以根据用户需求进行选用，既能降低成本也能满足不同工作环境需要。同时线圈5线径也可根据用户对电磁力实际需要进行选用。
所述调力垫片8装配在弹簧9与端盖7之间，用来对弹簧9弹力进行调节以满足不同用户对弹力和释放时间和工作行程的需要，可以使电磁铁应用在更广泛的场合并为用户节约成本。调力垫片8可以采用不同厚度规格进行选配，也可直接加工成一种规格。
所述壳体13、端盖7采用氧化处理方式并在外表面喷涂底漆和面漆增加产品三防作用。所述对接杆1采用钝化处理方式并在外表面喷涂底漆和面漆增加产品三防作用。
所述静铁心10与动衔铁12对接面采用斜面接触方式，采用此方式可以通过增加动衔铁12、静铁心10之间接触面积来提高电磁利用率，使电磁铁吸合具有更大的电磁吸力和更小的吸合时间。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
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