磁控钉枪

摘要

本发明公开了一种磁控钉枪，由控制线圈、铁心、衔铁、推杆、复位弹簧及用以控制控制线圈接通或断开电源的控制电路构成组成；衔铁一端固定推杆，控制线圈设置于截面呈圆台形的铁心内，控制线圈中心形成用以使衔铁和推杆横向运行的通道，复位弹簧一端固定于铁心上，另一端固定于衔铁末端。控制线圈衔铁的行进方向单位距离内线圈匝数逐渐减少。控制线圈单位距离内线圈的匝数与空气隙长度成正比。本发明克服了传统气动钉枪的缺陷，体积小，重量轻，结构简单，操作方便，故障率低，使用寿命长。

权利要求

1.一种磁控钉枪，其特征在于：由控制线圈、铁心、衔铁、推杆、复位弹簧及用以控制控制线圈接通或断开电源的控制电路构成组成；衔铁一端固定推杆，控制线圈设置于截面呈圆台形的铁心内，控制线圈中心形成用以使衔铁 和推杆横向运行的通道，复位弹簧一端固定于铁心上，另一端固定于衔铁末端。

2.根据权利要求1所述的磁控钉枪，其特征在于：控制电路由插座、桥式整流电路、控制线圈、第一电阻至第五电阻、滤波电容、加速电容、充电电容、第一三极管、第二三极管、控制开关、第一二极管、第二二极管构成；插座连接市电，输出连接桥式整流电路输入端，桥式整流电路输出端并接滤波电容，加速电容与第一电阻并联支路一端接滤波电容，另一端串接第一二极管后接滤波电容另一端，加速电容与第一电阻并联支路另一端同时串接控制线圈后接第一三极管集电极，第一电阻与控制线圈串联支路两端并接有第二二极管，第二电阻跨接于控制线圈与第一三极管集电极的公共接点与第二三极管基极间，第三电阻、第四电阻分别并接于第一、第二三极管的基、射极间，控制开关并接于第二三极管的基、射极间；

充电电容跨接于第一三极管基极与第二三极管集电极间，第五电阻接第二三极管的集电极，为其集电极负载电阻。

3.根据权利要求1或2所述的磁控钉枪，其特征在于：控制线圈衔铁的行进方向单位距离内线圈匝数逐渐减少。

4.根据权利要求1或2所述的磁控钉枪，其特征在于：控制线圈单位距离内线圈的匝数与空气隙长度成正比。

说明书

磁控钉枪

技术领域

[0001] 本发明涉及一种将铁钉钉入木器或其它材质构件内的电动工具，尤其涉及一种磁控钉枪。

背景技术

[0002] 目前木工、装修行业所用的钉枪均采用“气动钉枪”，该钉枪系统包括二个部件，其一为空气压缩机，其二为气动钉枪。其工作原理为：空气压缩机接通电源后产生压强规定范围内的压缩空气，然后通过一根输气管将压缩空气输入气动钉枪，钉枪内开关开启后，压缩空气推动钉枪内气缸的活塞运动，连接在活塞上的推杆将铁钉钉入木器内。该类气动钉枪系统体积大，价格贵，运输不便，使用麻烦，并且活塞内极易进入含有过量尘埃的空气，增大维修工作量。

发明内容

[0003] 本发明的目的是：提供一种利用通电线圈对衔铁产生电磁吸力直接推动铁钉钉入木器中的电动工具。

[0004] 本发明通过以下技术方案如下：由控制线圈、铁心、衔铁、推杆、复位弹簧及用以控制控制线圈接通或断开电源的控制电路构成组成；衔铁一端固定推杆，控制线圈设置于截面呈圆台形的铁心内，控制线圈中心形成用以使衔铁 和推杆横向运行的通道，复位弹簧一端固定于铁心上，另一端固定于衔铁末端。

[0005] 本发明所述控制电路由插座、桥式整流电路、控制线圈、第一电阻至第五电阻、滤波电容、加速电容、充电电容、第一三极管、第二三极管、控制开关、第一二极管、第二二极管构成；插座连接市电，输出连接桥式整流电路输入端，桥式整流电路输出端并接滤波电容，加速电容与第一电阻并联支路一端接滤波电容，另一端串接第一二极管后接滤波电容另一端，加速电容与第一电阻并联支路另一端同时串接控制线圈后接第一三极管集电极，第一电阻与控制线圈串联支路两端并接有第二二极管，第二电阻跨接于控制线圈与第一三极管集电极的公共接点与第二三极管基极间，第三电阻、第四电阻分别并接于第一、第二三极管的基、射极间，控制开关并接于第二三极管的基、射极间；充电电容跨接于第一三极管基极与第二三极管集电极间，第五电阻接第二三极管的集电极，为其集电极负载电阻。

[0006] 本发明所述控制线圈衔铁的行进方向单位距离内线圈匝数逐渐减少。

[0007] 本发明所述控制线圈单位距离内线圈的匝数与空气隙长度成正比。

[0008] 本发明克服了传统气动钉枪因需配置空气压缩机的缺陷，体积小，重量轻，结构简单；克服了传统气动钉枪需随时关注空气压缩机气压的缺陷，操作方便，安全可靠；同时还避免了传统气动钉枪因气缸磨损、空气含杂质等故障的产生，故障率低，使用寿命长。 附图说明

[0009] 图1为本发明结构示意图。

[0010] 图2为本发明控制电路的电路图。

具体实施方式

[0011] 以下结合实施例并对照附图对本发明进行详细说明。

[0012] 本发明由控制线圈1、铁心2、衔铁3、铜质推杆4、复位弹簧5及用以控制控制线圈1接通或断开电源的控制电路构成组成。

[0013] 衔铁3一端固定推杆4，控制线圈1设置于截面呈圆台形的铁心2内，控制线圈1中心形成用以使衔铁3 和推杆4横向运行的通道6，复位弹簧5一端固定于铁心2上，另一端固定于衔铁3末端。

[0014] 控制电路由插座F、桥式整流电路D、控制线圈1、第一至第五电阻R1- R5、滤波电容C1、加速电容C2、充电电容C3 、第一、第二三极管BG1 、BG2、控制开关K、第一、第二二极管D1、D2构成。

[0015] 插座F连接市电，输出连接桥式整流电路D输入端，桥式整流电路D输出端并接滤波电容C1，加速电容C2与第一电阻R1并联支路一端接滤波电容C1，另一端串接第一二极管D1后接滤波电容C1另一端，加速电容C2与第一电阻R1并联支路另一端同时串接控制线圈1后接第一三极管BG1集电极，第一电阻R1与控制线圈1串联支路两端并接有第二二极管D2，第二电阻R2跨接于控制线圈1与第一三极管BG1集电极的公共接点与第二三极管BG2基极间，第三电阻R3、第四电阻R4分别并接于第一、第二三极管BG1 、BG2的基、射极间，控制开关并接于第二三极管BG2的基、射极间。充电电容C3跨接于第一三极管BG1 基极与第二三极管BG2集电极间，第五电阻接第二三极管BG2的集电极，为其集电极负载电阻。

[0016] 控制线圈1衔铁的行进方向单位距离内线圈匝数逐渐减少。控制线圈1单位距离内线圈的匝数与空气隙长度成正比。

[0017] 原因如下：假设图1中线圈最左端的初始密度为n。由左向右密度增加的函数为K（K＞0），则线圈密度表达式为：（n0+K·X）若在空气隙L中间有一单位距离内圈数为n的线圈组A，其中心距左端磁极为X，距衔铁前端为（L-X）,实验结果如下：
由上式计算可见本发明通电线圈，当X→L时，即在衔铁左端，总磁场强度为最大，其大小与电流强度I成正比，且与线圈密度增加的函数K乘以空气隙长度L加初始密度n0后成正比。

[0018] 结论：本发明通电线圈设定K和n0不变，其电流I= 不变（V为电源电压，R为线圈直流电阻），当空气隙L变化，即衔铁由右向左移动时，总磁场强度变化不大，同理，磁感应强度B和电磁吸引力F也变化不大，这和实验时衔铁由右向左的行进过程中电磁吸力变化不大是一致的。

[0019] 本发明的工作原理为：线圈通电后产生磁场，主磁通将通过铁心、衔铁、空气隙构成闭合回路，对衔铁产生由右向左的电磁吸力，并使连接在衔铁上的推杆将铁钉钉入木器中。因电磁吸力的大小与空气隙的长度的平方成反比，衔铁在右端时空气隙长吸力很小，衔铁由右向左行进过程时电磁吸力迅速增大，造成整个行程电磁吸力不均衡。

[0020] 本发明控制线圈的绕制方法为：单位距离内线圈的圈数与空气隙的长度成正比。即单位距离内线圈的圈数随衔铁的行进方向逐渐减少。衔铁在右端时，主磁通由于气隙长，产生的吸引力小，但此时衔铁顶端附近线圈的圈数多，大量漏磁通直接经衔铁顶端而构成回路，产生较大由漏磁通引起的电磁引力。而当衔铁行至左端时，由于气隙小，主磁通可产生较大吸力，这样即可使衔铁在整个由右向左行进过程电磁吸力达到均衡。

[0021] 衔铁由右向左的动作时间约为数十毫钞，之后线圈应断电使电磁吸力消失，衔铁则可依靠弹簧的弹力回到右端，为下一个动作做好准备。本发明利用单稳态电路控制线圈的通电与断电。加速电容C3可提高线圈电流由零升为最大值的速度。充电电容C3及第五电阻R5决定暂稳态的延续时间。当电路处于稳定状态时第一三极管BG1截止，第二三极管BG2饱和导通，线圈失电而不具有电磁吸力。控制开关K接在稳态时饱和导通管第二三极管BG2的基极与发射极之间，这样可利用小电流控制线圈通过的大电流。当控制开关K闭合后，第二三极管BG2由于基极与发射极短路而截止，电源经第五电阻R5、第一三极管BG1基极与发射极对充电电容C3充电，第一三极管BG1产生基极电流，使其由截止变为饱和导通，并使线圈通电产生电磁吸力，衔铁由右向左运行，连接在衔铁上的推杆将铁钉钉入木器。与此同时，充电电容C3由于充电后两端电压迅速升高，充电电流不断减小，约数十毫钞后第一三极管BG1由饱和又变为截止。线圈因失电而无电磁吸力，衔铁因弹簧弹力重新回到右端。在第一三极管BG1由饱和导通变为截止的瞬间，通过线圈的大电流瞬间变为零，线圈两端将感应出极高的上负下正浪涌电压，通常解决的方法是在线圈两端并联续流二极管或阻容吸收电路。本发明利用电磁吸力使连接在衔铁上的推杆直接将铁钉钉入木器内，且第一三极管BG1两端承受电压将高于浪涌电压。因此本发明分别在线圈两端接第一、第二二极管D1、D2，其目的是将控制线圈两端上负下正的浪涌电压经第一、第二D1、D2同时对滤波电容C1、加速电容C2充电，使电能重新回输给电源。由于C1容量较大，控制线圈1上的浪涌电压钳制在电源电压附近。此时，加于第一三极管BG1集电极与发射极之间的电压为滤波电容C1、加速电容C2及控制线圈1三者的串联电压，由于滤波电容C1与加速电容C2电压极性相反，而线圈两端的电压钳制在电源电压附近，故此第一三极管BG1承受的电压仍为电源电压，避免因高压击穿的危险。此时当开关K关断后，第二三极管BG2又重新获得基极电流而饱和导通。电路重新进入稳定状态，充电电容C3的电压也通过BG2、第三电阻R3放电，为下一个动作做好准备。

[0022] 本发明得电后单稳态电路处于稳定状态，第一三极管BG1截止，第二三极管BG2饱和导通，此时线圈因失电而无电磁吸力，衔铁由于弹簧作用处于右端。当控制开关K闭合后，BG2因基极与发射极短路，由饱和导通变为截止，电源经第五电阻R5、第一三极管BG1基极与发射极，对充电电容C3充电，使第一三极管BG1产生基极电流，第一三极管BG1由截止变为饱和导通，线圈通电产生电磁吸力，衔铁由右向左行进，和衔铁连接的推杆将铁钉钉入木器，此过程约为数十毫秒。与此同时，充电电容C3因充电致两端电压升高，充电电流减少第一三极管BG1基极电流下降，使第一三极管BG1由饱和导通变为截止，线圈断电而失去电磁吸力，衔铁因弹簧作用重新回到右端，为下一个动作做好准备。手动控制开关K断开后，第二三极管BG2重新饱和导通，电路重新回到稳定状态，充电电容C3通过第二三极管BG2及第三电阻R3放电，也为下一个动作做好准备。