电磁组件

1.本发明涉及电磁铁技术领域，具体涉及一种电磁组件。


背景技术：

2.本安型电磁铁作为矿用泵站电磁卸荷系统中的基础元件，是实现综采工作面智能化自动按需供液的关键所在。通过对电磁铁的通、断电的控制，驱动电磁卸荷阀中电磁先导阀的动作，进而使主阀卸荷口不断关闭和打开，实现卸荷系统的增压和卸荷过程，来满足综采工作面负载的断续用液需求，及时准确地向系统供液，将泵站的供液压力控制在规定范围之内。电磁铁的性能好坏会影响系统压力波动的范围、供液质量以及系统的使用寿命和节能效果。电磁铁的关键性能参数有电磁力和响应速度等。然而，相关技术中的本安型电磁铁电磁能量转换效率低，启闭响应速度慢，吸力特性差。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种能量转换效率高、启闭响应速度快的电磁组件。
4.本发明实施例的电磁组件，包括：壳体；衔铁，所述衔铁设在所述壳体内，所述衔铁在所述壳体内沿所述壳体的长度方向可移动；极靴，所述极靴与所述壳体相连，且所述极靴的一端伸入所述壳体内，所述极靴与所述衔铁在所述壳体的长度方向上间隔布置；永磁体，所述永磁体套设在所述极靴上，且所述永磁体位于所述壳体内；线圈，所述线圈设在所述壳体内，且所述线圈环绕在所述衔铁和所述极靴的外部，所述线圈与所述永磁体相接触。
5.本发明实施例的电磁组件，可以提高能量转换效率高和启闭响应速度。
6.在一些实施例中，所述电磁组件还包括导向筒，所述导向筒设在所述壳体内，且所述衔铁的一端伸入所述导向筒内，所述衔铁在所述导向筒内沿所述壳体的长度方向可移动。
7.在一些实施例中，所述衔铁的外周面与所述导向筒的内周面在所述壳体的高度方向上具有预设间隙。
8.在一些实施例中，还包括第一杆，所述第一杆穿设在所述极靴内，且所述第一杆的一端与所述衔铁相连，且所述第一杆的一端伸出所述壳体，所述第一杆可随所述衔铁在所述壳体的长度方向上移动。
9.在一些实施例中，所述电磁组件还包括第二杆，所述第二杆穿设在所述导向筒内，所述第二杆的一端与所述衔铁相连，所述第二杆可随所述衔铁在所述壳体的长度方向上移动。
10.在一些实施例中，所述导向筒在所述壳体的长度方向上相对布置有第一侧面和第二侧面，所述第二侧面相对于所述第一侧面邻近所述极靴布置，所述第二侧面为斜面，且所述第二侧面的倾斜角度为a，且40
°
≤a≤48
°
，所述极靴在所述壳体的长度方向上相对布置有第三侧面和第四侧面，所述第三侧面相对于所述第四侧面邻近所述导向筒布置，且所述
第三侧面的倾斜角度为b，且40
°
≤b≤48
°
。
11.在一些实施例中，所述壳体内设有第一凹槽，所述第一凹槽与所述永磁体在所述壳体的长度方向上相对布置。
12.在一些实施例中，所述第一凹槽的侧面为倾斜面，所述第一凹槽侧面的倾斜角度为c，且15
°
≤c≤30
°
。
13.在一些实施例中，所述电磁组件还包括限位片，所述限位片套设在所述第一杆上，且所述限位片位于所述衔铁与所述极靴之间。
14.在一些实施例中，所述永磁体包括多个永磁块，多个所述永磁块环绕在所述衔铁的周向上且依次相连，且多个所述永磁体朝向所述衔铁的一侧的磁极相同。
附图说明
15.图1是本发明实施例的电磁组件的结构示意图。
16.图2是图1中所示a区域的局部放大图。
17.图3是图1中所示b区域的局部放大图。
18.图4是本发明实施例的电磁组件的磁通示意图，且电磁组件处于断电状态。
19.图5是本发明实施例的电磁组件的磁通示意图，且电磁组件处于通电状态。
20.图6是本发明实施例的永磁体的结构示意图。
21.图7是本发明另一实施例的永磁体的结构示意图。
22.图8是本发明又一实施例的永磁体的结构示意图。
23.附图标记：
24.壳体1，容纳腔101，第一凹槽102，
25.衔铁2，极靴3，第一杆4，永磁体5，永磁块51，线圈6，导向筒7，第二杆8，限位片9，第一导向块10，第二导向块11，第一磁通路12，第二磁通路13，第三磁通路14，第四磁通路15。
具体实施方式
26.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。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。
27.本发明实施例的电磁组件包括壳体1、衔铁2、极靴3、第一杆4、永磁体5和线圈6。
28.壳体1内具有容纳腔101。
29.如图1所示，壳体1的右端开口，且容纳腔101从左向右包括相互连通的第一腔室、第二腔室和第三腔室，在壳体1的纵截面上，第一腔室、第二腔室和第三腔室的截面积从左向右依次增大，第一腔室和第二腔室连接处形成第一台阶部，第二腔室和第三腔室之间形成第二台阶部。
30.衔铁2设在容纳腔101内，衔铁2在容纳腔101内沿壳体1的长度方向(如图1中所示的左右方向)可移动。
31.如图1所示，衔铁2位于容纳腔101内，且衔铁2的一部分位于第二腔室，衔铁2的另一部分位于第三腔室内。
32.极靴3与壳体1相连，且极靴3的一端伸入容纳腔101内，极靴3与衔铁2在壳体1的长度方向上间隔布置。
33.需要说明的是，极靴3为盆型极靴3，可以保证大行程处的电磁吸力，整体吸力特性平稳。
34.如图1所示，极靴3的左端伸入容纳腔101，极靴3的右端将壳体1右端的开口密封，当极靴3与壳体1相连后，极靴3的右端面与壳体1的右端面平齐。
35.第一杆4穿设在极靴3内，且第一杆4的一端与衔铁2相连，且第一杆4的一端伸出容纳腔101，第一杆4可随衔铁2在壳体1的长度方向上移动。
36.例如，第一杆4由非导磁材料制成。
37.具体地，如图1所示，第一杆4沿左右方向穿设在极靴3内，第一杆4的左端与极靴3的右端连接，第二杆8的右端伸出容纳腔101。当衔铁2在左右方向移动时，第一杆4随衔铁2在左右方向上移动。
38.永磁体5套设在极靴3上，且永磁体5位于容纳腔101内。
39.如图1所示，永磁体5环绕在极靴3上，永磁体5的外周与壳体1内壁接触，永磁体5的内周与极靴3的外周相接触，永磁体5的右端面与极靴3相接触。
40.线圈6设在容纳腔101内，且线圈6环绕在衔铁2和极靴3的外部，线圈6与永磁体5相接触，且线圈6适于与外部电源连接。
41.需要说明的是，外部电源采用高低压切换模式。高压24v启动，低压12v保持。在通电时缩短了电流上升时间，加快了吸合速度；保持期间实现节能的目的，且有利于快速释放
42.如图1所示，线圈6位于第三腔室内，线圈6的右端与永磁体5的左端相接触，线圈6的一部分环绕在衔铁2的外部，线圈6的另一部分环绕在极靴3的外部。
43.本发明实施例的电磁组件，通过设置永磁体5，可提高电磁组件的动态性能，当电磁组件通电时，永磁体5可提高电磁铁的输出力，加快吸合速度。当电磁铁断电时，永磁体5可去除剩磁，加快释放速度，利用永磁体5产生的激励磁场，缩短了启闭响应时间，启闭响应速度，提高了动态性能，并且永磁体5还可减少了漏磁，电磁能量转换效率高，电磁吸力特性好，提高第一杆4的行程，即第一杆4在左右方向上的可移动范围。
44.在一些实施例中，电磁组件还包括导向筒7，导向筒7设在容纳腔101内，且衔铁2的一端伸入导向筒7内，衔铁2在导向筒7内沿壳体1的长度方向可移动。
45.具体地，如图1所示，导向筒7包括第一管段和第二管段，在导向筒7的纵截面上，第一管段的截面积小于第二管段的截面积，第一管段和第二管段之间形成与第一台阶部相配合的台阶面，衔铁2设在第二管段内。
46.例如，衔铁2、极靴3、导向筒7均为软磁材料制成的导磁体，减弱了在瞬态磁场中磁化集中于表层、磁化不均匀以及铁损较大的现象。
47.本发明实施例的电磁组件，通过设置导向筒7，且衔铁2位于导向筒7内，当衔铁2左右移动时，导向筒7可以为衔铁2的移动提供导向，避免衔铁2移动时发生位移偏差。
48.在一些实施例中，衔铁2的外周面与导向筒7的内周面在壳体1的高度方向上(如图1中所示的上下方向)具有预设间隙。
49.具体地，如图1所示，衔铁2的外周面与导向筒7的内周面在上下方向具有预设间隙，从而减小了衔铁2在左右移动时与导向筒7之间的摩擦，提高衔铁2的使用寿命。
50.在一些实施例中，电磁组件还包括第二杆8，第二杆8穿设在导向筒7内，第二杆8的一端与衔铁2相连，第二杆8可随衔铁2在壳体1的长度方向上移动。
51.具体地，如图1所示，第二杆8与第一杆4在左右方向上间隔布置，且第一杆4和第二杆8同轴布置，第二杆8沿左右方向穿设在导向筒7内，第二杆8的右端与衔铁2的左端相连，第二杆8的左端伸出容纳腔101。第二杆8用于支撑衔铁2，提高衔铁2的结构强度，从而使衔铁2在左右方向上的移动更加稳定。
52.在一些实施例中，电磁组件还包括第一导向块10和第二导向块11，第一导向块10套设在第一杆4上，第二导向块11套设在第二杆8上，通过设置第一导向块10和第二导向块11，可以提高第一杆4和第二杆8在左右方向上移动的精度，还可以对第一杆4和第二杆8进行稳定的支撑，从而提高衔铁2在稳定性。
53.在一些实施例中，导向筒7在壳体1的长度方向上相对布置有第一侧面和第二侧面，第二侧面相对于第一侧面邻近极靴3布置，第二侧面为斜面，且第二侧面的倾斜角度为a，且40
°
≤a≤48
°
，极靴3在壳体1的长度方向上相对布置有第三侧面和第四侧面，第三侧面相对于第四侧面邻近导向筒7布置，且第三侧面的倾斜角度为b，且40
°
≤b≤48
°
。
54.具体地，如图1和图3所示，导向筒7的右侧面为由左向右倾斜的斜面，换言之，导向筒7的右端为锥形部，且在导向筒7的纵截面上，锥形部的截面积由左向右逐渐减小从而形成斜面，导向筒7的右侧面的倾斜角度为a，例如，a可以为40
°
、42
°
、43
°
、45
°
、46
°
、48
°
。
55.极靴3的左侧面为由右向左倾斜的斜面，换言之，导向筒7的左端为锥形部，且在导向筒7的纵截面上，锥形部的截面积由右向左逐渐减小从而形成斜面，极靴3的左侧面的倾斜角度为b，例如，b可以为40
°
、42
°
、43
°
、45
°
、46
°
、48
°
。可以理解的是，极靴3的左侧面的倾斜角度和导向筒7的右侧面的倾斜角度可以不同或相同。
56.导向筒7与极靴3在左右方向上间隔布置以形成过气间隙。
57.本发明实施例的电磁组件，导向筒7的右侧面为斜面，极靴3的左侧面为斜面，且极靴3与导向筒7在左右方向上间隔布置，可以减少漏磁，增大了通电时的电磁吸力。
58.在一些实施例中，壳体1内设有第一凹槽102，第一凹槽102与永磁体5在壳体1的长度方向上相对布置。
59.具体地，如图1所示，第一凹槽102设在第二台阶部处，第一凹槽102为环形凹槽，且在壳体1的纵截面上，第一凹槽102的形状为梯形，即第一凹槽102的侧面为倾斜面，第一凹槽102侧面的倾斜角度为c，且15
°
≤c≤30
°
，例如，c可以为15
°
、18
°
、20
°
、22
°
、25
°
、27
°
、29
°
、30
°
。第一凹槽102的底面为平面。
60.本发明实施例的电磁组件，通过设置第一凹槽102，且第一凹槽102的侧面为斜面，可以减弱磁感应强度在尖角处过大的现象，提高电磁转换效率。
61.在一些实施例中，电磁组件还包括限位片9，限位片9套设在第一杆4上，且限位片9位于衔铁2与极靴3之间。
62.具体地，如图1所示，限位片9套设在第一杆4上，限位片9的右端面与极靴3接触，通过设置限位片9，可以限制衔铁2向右移动的位置，从而控制第一杆4伸出容纳腔101的距离。
63.在一些实施例中，永磁体5包括多个永磁块51，多个永磁块51环绕在衔铁2的周向上且依次相连，且多个永磁体5朝向衔铁2的一侧的磁极相同。
64.具体地，如图6至图8所示，永磁体5可以是一个整体，且永磁体5的磁化方向为径向辐射向，永磁体5还可以为多个永磁块51，多个永磁块51沿衔铁2的周向环绕在极靴3布置，且多个永磁块51依次相连，多个永磁块51的磁极朝向相同。例如，永磁块51的数量可以为两
个、三个或六个。
65.下面参照图1至图8描述本发明实施例的电磁组件的运行。
66.电磁组件具有断电状态和通电状态。
67.当电磁组件处于断电状态时，衔铁2未被吸合，磁通路径如图4所示，一部分是永磁体5产生的经壳体1、极靴3后回到永磁体5的闭合第一磁通路12，另一部分是产生的经壳体1、导向筒7、衔铁2、衔铁2与极靴3之间的过气间隙、极靴3后再回到永磁体5的闭合第二磁通路13。由于过气间隙的磁阻相对于铁磁介质的较小，永磁体5产生的磁通大部分会经过壳体1和极靴3后回到永磁体5，也就是第一磁通路12。第二磁通路13只占永磁体5产生的总磁通的很小一部分，所以，因永磁体5的存在而产生电磁吸力非常小，电磁组件不会产生自锁现象。此外，产生的闭合第一磁通路12能够消除上一次通电阶段产生的剩磁，加快衔铁2的释放速度，提高电磁铁的动态响应性能。
68.当电磁组件处于通电状态时，衔铁2被吸合，线圈6与永磁体5产生的叠加磁通路径如图5所示。其中，线圈6产生经壳体1、导向套、衔铁2、衔铁2与极靴3之间的过气间隙、极靴3后再回到壳体1的闭合第四磁通路15。此时，由于永磁体5的磁化方向与线圈6产生的磁极方向相反，永磁体5磁通穿过极靴3和壳体1的相对磁阻较大，因此，永磁体5产生经壳体1、导向套、衔铁2、衔铁2与极靴3之间的过气间隙、极靴3后再回到永磁体5的闭合第三磁通路14。线圈6产生的第四磁通路15与永磁体5产生的第三磁通路14叠加后穿过衔铁2，穿过衔铁2的磁通增大，电磁吸力增大，加快衔铁2的吸合速度，提高电磁铁的动态响应性能。在提供相同大小吸力的情况下，可以减小电磁铁的额定工作电流，降低能耗。
69.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”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
70.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
71.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
72.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
73.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示
例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
74.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。

技术特征：
1.一种电磁组件，其特征在于，包括：壳体；衔铁，所述衔铁设在所述壳体内，所述衔铁在所述壳体内沿所述壳体的长度方向可移动；极靴，所述极靴与所述壳体相连，且所述极靴的一端伸入所述壳体内，所述极靴与所述衔铁在所述壳体的长度方向上间隔布置；永磁体，所述永磁体套设在所述极靴上，且所述永磁体位于所述壳体内；线圈，所述线圈设在所述壳体内，且所述线圈环绕在所述衔铁和所述极靴的外部，所述线圈与所述永磁体相接触。2.根据权利要求1所述的电磁组件，其特征在于，还包括导向筒，所述导向筒设在所述壳体内，且所述衔铁的一端伸入所述导向筒内，所述衔铁在所述导向筒内沿所述壳体的长度方向可移动。3.根据权利要求2所述的电磁组件，其特征在于，所述衔铁的外周面与所述导向筒的内周面在所述壳体的高度方向上具有预设间隙。4.根据权利要求3所述的电磁组件，其特征在于，还包括第一杆，所述第一杆穿设在所述极靴内，且所述第一杆的一端与所述衔铁相连，且所述第一杆的一端伸出所述壳体，所述第一杆可随所述衔铁在所述壳体的长度方向上移动。5.根据权利要求4所述的电磁组件，其特征在于，还包括限位片，所述限位片套设在所述第一杆上，且所述限位片位于所述衔铁与所述极靴之间。6.根据权利要求5所述的电磁组件，其特征在于，还包括第二杆，所述第二杆穿设在所述导向筒内，所述第二杆的一端与所述衔铁相连，所述第二杆可随所述衔铁在所述壳体的长度方向上移动。7.根据权利要求2-6中任一项所述的电磁组件，其特征在于，所述导向筒在所述壳体的长度方向上相对布置有第一侧面和第二侧面，所述第二侧面相对于所述第一侧面邻近所述极靴布置，所述第二侧面为斜面，且所述第二侧面的倾斜角度为a，且40
°
≤a≤48
°
，所述极靴在所述壳体的长度方向上相对布置有第三侧面和第四侧面，所述第三侧面相对于所述第四侧面邻近所述导向筒布置，且所述第三侧面的倾斜角度为b，且40
°
≤b≤48
°
。8.根据权利要求1所述的电磁组件，其特征在于，所述壳体内设有第一凹槽，所述第一凹槽与所述永磁体在所述壳体的长度方向上相对布置。9.根据权利要求8所述的电磁组件，其特征在于，所述第一凹槽的侧面为倾斜面，所述第一凹槽侧面的倾斜角度为c，且15
°
≤c≤30
°
。10.根据权利要求1所述的电磁组件，其特征在于，所述永磁体包括多个永磁块，多个所述永磁块环绕在所述衔铁的周向上且依次相连，且多个所述永磁体朝向所述衔铁的一侧的磁极相同。

技术总结
本发明公开了一种电磁组件，所述电磁组件包括壳体、衔铁、极靴、第一杆、永磁体和线圈，壳体内具有容纳腔，衔铁设在容纳腔内，衔铁在容纳腔内沿壳体的长度方向可移动，极靴与壳体相连，且极靴的一端伸入容纳腔内，极靴与衔铁在壳体的长度方向上间隔布置，第一杆穿设在极靴内，且第一杆的一端与衔铁相连，且第一杆的一端伸出容纳腔，第一杆可随衔铁在壳体的长度方向上移动，永磁体套设在极靴上，且永磁体位于容纳腔内，线圈设在容纳腔内，且线圈环绕在衔铁和极靴的外部，线圈与永磁体相接触，且线圈适于与外部电源连接。本发明的电磁组件的能量转换效率高、启闭响应速度。转换效率高、启闭响应速度。转换效率高、启闭响应速度。


技术研发人员：韦文术 周华 王伟 卢海承 于瑞 马思宇 胡经文
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2022.01.26
技术公布日：2022/7/5