交流电磁铁构造

摘要

交流电磁铁构造具有：圆盘状的可动部件，其可以在轴方向上移动；铁心轭，其与所述可动部件隔着主间隙在轴方向上相邻；环状的第1励磁线圈，其埋设在所述铁心轭中；环状的第2励磁线圈，其在所述第1励磁线圈的外侧，埋设在所述铁心轭中；以及环状的屏蔽线圈，其在所述第2励磁线圈的外侧，埋设在所述铁心轭中，所述屏蔽线圈与所述第2励磁线圈的外周相邻接，而且配置在面向所述主间隙的位置，向所述第1励磁线圈以及所述第2励磁线圈分别输入交流电力。

权利要求

1.一种交流电磁铁构造，其特征在于，具有：

圆盘状的可动部件，其可以在轴方向上移动；

铁心轭，其与所述可动部件隔着主间隙在轴方向上相邻；

环状的第1励磁线圈，其埋设在所述铁心轭中；

环状的第2励磁线圈，其在所述第1励磁线圈的外侧，埋设在所述铁心轭中；以及环状的屏蔽线圈，其在所述第2励磁线圈的外侧，埋设在所述铁心轭中，所述屏蔽线圈与所述第2励磁线圈的外周相邻接，而且配置在面向所述主间隙的位置，向所述第1励磁线圈以及所述第2励磁线圈分别输入交流电力，所述铁心轭在所述第1励磁线圈和所述第2励磁线圈之间具有防止残留磁性用间隙，所述屏蔽线圈产生满足如下条件的磁通：不通过所述防止残留磁性用间隙，并且，将由所述第1励磁线圈产生的磁通以及由所述第2励磁线圈产生的磁通的大小及方向的变动抵消。

2.根据权利要求1所述的交流电磁铁构造，其特征在于，所述第2励磁线圈的绕组的安匝数大于所述第1励磁线圈的绕组的安匝数，向所述第1励磁线圈以及所述第2励磁线圈，以使所述第1励磁线圈中的电流的流动方向与所述第2励磁线圈中的电流的流动方向彼此相反的方式，分别输入交流电力。

3.根据权利要求1所述的交流电磁铁构造，其特征在于，所述第2励磁线圈和所述屏蔽线圈隔着空气层及非磁性材料层中的至少一方彼此相邻，而彼此电绝缘及磁绝缘。

说明书

交流电磁铁构造

技术领域

[0001] 本发明涉及一种交流电磁铁构造。

背景技术

[0002] 当前，在同心形状的电磁铁构造中，向励磁线圈输入直流电力而使用。

[0003] 在专利文献1中记载了下述技术，即，在不进行驱动时对转子实施制动的带制动器的电动机中，将固定在轭部上的线圈形成为电流向彼此相反的方向流动的内外2重线圈。由此，根据专利文献1，在电动机旋转驱动时，传递到旋转轴内部的磁通减少，可以大幅地降低磁场对制动器外部的影响。

[0004] 专利文献1：日本实开平6－74066号公报

发明内容

[0005] 在专利文献1中记载的带制动器的电动机中，可以想到内外2重线圈作为以旋转轴为中心的同心形状的电磁铁而起作用。这样的同心形状的电磁铁，只对应于直流电力输入，而不能对应在工业领域中广泛使用的交流电力。因此，在使用时需要另外准备直流电源，容易使电磁铁的利用成本增加。

[0006] 假设，在专利文献1中记载的电磁铁中，如果没有使用直流电力，而是将交流电力输入至内外2重线圈的各励磁绕组中，则电磁力在零到峰值之间大幅地变动，在电磁力成为零的瞬间，由于弹簧的预紧力，电枢被推压至固定板上。由此，虽然电动机正在进行驱动，但对转子实施了制动，因此，存在不利于实际使用的倾向。即，对于专利文献1中记载的电磁铁，难以降低电磁铁的使用成本。

[0007] 本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到一种可以降低电磁铁的使用成本的交流电磁铁构造。

[0008] 为了解决上述课题，实现目的，本发明的一种技术方案所涉及的交流电磁铁构造，其特征在于，具有：圆盘状的可动部件，其可以在轴方向上移动；铁心轭，其与所述可动部件隔着主间隙在轴方向上相邻；环状的第1励磁线圈，其埋设在所述铁心轭中；环状的第2励磁线圈，其在所述第1励磁线圈的外侧，埋设在所述铁心轭中；以及环状的屏蔽线圈，其在所述第2励磁线圈的外侧，埋设在所述铁心轭中，所述屏蔽线圈与所述第2励磁线圈的外周相邻接，而且配置在面向所述主间隙的位置，向所述第1励磁线圈以及所述第2励磁线圈分别输入交流电力。

[0009] 发明的效果

[0010] 根据本发明，可以有效地抑制由第1励磁线圈以及第2励磁线圈引起的电磁力脉动，可以持续地连续驱动可动部件。因此，在使用时不需要另外准备直流电源，因此可以降低电磁铁的使用成本。

附图说明

[0011] 图1是表示实施方式1所涉及的交流电磁铁构造的结构的剖视图。

[0012] 图2是表示实施方式1所涉及的交流电磁铁构造的结构的斜视剖视图。

[0013] 图3是表示实施方式1所涉及的交流电磁铁构造的动作的磁感应线图。

[0014] 图4是表示实施方式1的效果的电磁力波形图。

[0015] 图5是表示实施方式2所涉及的交流电磁铁构造的结构的剖视图。

[0016] 图6是表示对比例的图。

具体实施方式

[0017] 下面，基于附图，详细说明本发明所涉及的交流电磁铁构造的实施方式。此外，本发明并不受该实施方式限定。

[0018] 实施方式1

[0019] 使用图1及图2，对实施方式1所涉及的交流电磁铁构造100进行说明。图1是表示交流电磁铁构造100的结构的剖视图。图2是表示交流电磁铁构造100的结构的斜视剖视图。

[0020] 交流电磁铁构造100接受交流电力，产生作用于可动部件102的电磁力，使可动部件102在沿轴AX的方向上动作。例如，交流电磁铁构造100将磁吸引力作用在可动部件102上，使可动部件102沿轴AX接近轭部150侧。具体地说，交流电磁铁构造100具有可动部件102以及轭部150。

[0021] 可动部件102构成为在沿轴AX的方向上可以移动。可动部件102是圆盘状的部件。可动部件102例如使用压粉铁心等形成。由此，可以减少由涡电流损耗导致的可动部件102的发热。

[0022] 轭部150接受交流电力，产生作用于可动部件102的电磁力。轭部150具有：铁心轭140、第1励磁线圈110、第2励磁线圈120及屏蔽线圈130。

[0023] 铁心轭140与可动部件102隔着主间隙3在沿轴AX的方向上相邻。即，铁心轭140与可动部件102隔着主间隙3相向。铁心轭140例如具有与可动部件102对应的大致圆柱形状。铁心轭140例如使用压粉铁心等形成。由此，可以减少由涡电流损耗导致的铁心轭140的发热。

[0024] 铁心轭140在第1励磁线圈110和第2励磁线圈120之间具有防止残留磁性用间隙104。即，铁心轭140中的第1励磁线圈110和第2励磁线圈120之间的相对面140b，与其外侧的相对面140a相比，更远离可动部件102，与其内侧的相对面140c相比，也更远离可动部件102。由此，在铁心轭140中，在第1励磁线圈110和第2励磁线圈120之间形成防止残留磁性用间隙104。

[0025] 第1励磁线圈110在位于第2励磁线圈120的内侧、且位于屏蔽线圈130的内侧的部位，埋设在铁心轭140中。第1励磁线圈110以围绕轴AX的方式以环状延伸。第1励磁线圈110例如具有将轴AX作为中心的大致圆筒形状。第1励磁线圈110例如由导体（例如，将铝或铜作为主要成分的金属或金属间化合物）的绕组形成。第1励磁线圈110的可动部件102侧的部分面向主间隙3。

[0026] 第2励磁线圈120在位于第1励磁线圈110的外侧、且位于屏蔽线圈130的内侧的部位，埋设在铁心轭140中。第2励磁线圈120以围绕轴AX的方式以环状延伸。第2励磁线圈120例如具有将轴AX作为中心的大致圆筒形状。第2励磁线圈120例如由导体（例如，以铝或铜作为主要成分的金属或金属间化合物）的绕组形成。第2励磁线圈120的可动部件102侧的部分面向主间隙3。

[0027] 即，第1励磁线圈110及第2励磁线圈120形成为将轴AX作为共同的中心的同心形状。例如，第2励磁线圈120相对于第1励磁线圈110，以一边保持大致恒定的间隔一边围绕第1励磁线圈110的方式延伸。此时，第2励磁线圈120的绕组的安匝数大于第1励磁线圈110的绕组的安匝数。将第1励磁线圈110的绕组和第2励磁线圈120的绕组，例如串联或并联地进行接线。

[0028] 屏蔽线圈130在位于第1励磁线圈110的外侧、且位于第2励磁线圈120的外侧的部位，埋设在铁心轭140中。屏蔽线圈130以围绕轴AX的方式以环状延伸。屏蔽线圈130例如具有将轴AX作为中心的大致圆环形状。第2励磁线圈120例如由导体（例如，以铝或铜作为主要成分的金属或金属间化合物）的部件形成。屏蔽线圈130隔着层部160与第2励磁线圈120的外周相邻接。另外，屏蔽线圈130配置在面向主间隙3的位置处。屏蔽线圈130的可动部件102侧的部分面向主间隙3。

[0029] 层部160夹在第2励磁线圈120和屏蔽线圈130之间，使第2励磁线圈120和屏蔽线圈130彼此电绝缘及磁绝缘。层部160例如包括空气层及非磁性材料层中的至少一方。

[0030] 接着，使用图3，对交流电磁铁构造100的动作进行说明。图3是表示交流电磁铁构造100的动作的磁感应线图。

[0031] 在交流电磁铁构造100中，向第1励磁线圈110以及第2励磁线圈120分别输入交流电力。具体地说，向第1励磁线圈110以及第2励磁线圈120，以使第1励磁线圈110中的电流的流动方向与第2励磁线圈120中的电流的流动方向彼此相反的方式，分别输入交流电力。例如，控制为向第1励磁线圈110流入的电流矢量的相位与向第2励磁线圈120流入的电流矢量的相位的差为180度后，向第1励磁线圈110以及第2励磁线圈120分别输入交流电力。

[0032] 这样，如图3所示，第1励磁线圈110的绕组生成由虚线表示的磁通的流动5，第2励磁线圈120的绕组生成由虚线表示的磁通的流动6。由于向第1励磁线圈110以及第2励磁线圈120分别供给交流电力，因此，磁通的流动5和磁通的流动6的大小及方向动态地变动。此时，由于第2励磁线圈120的绕组的安匝数大于第1励磁线圈110的绕组的安匝数，因此，可以容易地使由第1励磁线圈110产生的磁通和由第2励磁线圈120产生的磁通进行合成后的磁通，与屏蔽线圈130交链。

[0033] 由此，可以在屏蔽线圈130中感应产生将磁通的流动5和磁通的流动6的大小及方向的变动抵消的电动势，可以使感应电流在屏蔽线圈130中流动，屏蔽线圈130可以生成由双点划线表示的磁通的流动7。即，由屏蔽线圈130产生的磁通不会通过防止残留磁性用间隙104，因此，可以减少由防止残留磁性用间隙104引起的磁通势的损失，从而可以有效地利用由屏蔽线圈130产生的磁通。换言之，如图4的实线所示，利用由屏蔽线圈130产生的磁通，可以有效地抑制由第1励磁线圈110以及第2励磁线圈120产生的电磁力的脉动。此外，图4表示分别对具有屏蔽线圈的情况（用实线表示的情况）和不具有屏蔽线圈的情况（用虚线表示的情况）进行电磁力模拟的结果。由此，可以确认屏蔽线圈对电磁力的脉动减少的有效性。

[0034] 在此，假设，如图6所示，对交流电磁铁构造1不具有屏蔽线圈130（参照图1）的情况进行考虑。在该情况下，在轭部50中，由埋设在铁心轭40中的第1励磁线圈10以及第2励磁线圈20产生的电磁力的脉动显著地发生。在交流电磁铁构造1中，如果将交流电力输入至第1励磁线圈10及第2励磁线圈20各自的绕组中，则如图4的虚线所示，由第1励磁线圈10及第2励磁线圈20产生的电磁力在零至峰值之间大幅变动，在电磁力成为零的瞬间，无法使磁吸引力作用在可动部件2上，因此，暂时不能驱动可动部件2，所以存在不利于实际使用的倾向。因此，在使用时需要另外准备直流电源，将直流电力输入至第1励磁线圈10以及第2励磁线圈20各自的绕组中，容易使电磁铁的使用成本增加。

[0035] 与其相对，在实施方式1中，交流电磁铁构造100具有屏蔽线圈130。屏蔽线圈130与第2励磁线圈120的外周相邻接，而且配置在面向主间隙3的位置。由此，在向第1励磁线圈110以及第2励磁线圈120分别输入交流电力时，屏蔽线圈130可以产生将由第1励磁线圈110产生的磁通以及由第2励磁线圈120产生的磁通的大小及方向的变动抵消的磁通。其结果，如图4的实线所示，利用由屏蔽线圈130产生的磁通，可以有效地抑制由第1励磁线圈110以及第2励磁线圈120产生的电磁力的脉动，可以持续地连续驱动可动部件2。因此，在使用时不需要另外准备直流电源，所以可以降低电磁铁的使用成本。由此，可以提供一种例如价格便宜、小型、性能、品质都优异的交流电磁铁。

[0036] 或者，假设对交流电磁铁构造1具有屏蔽线圈130（参照图1），第1励磁线圈10的绕组的安匝数和第2励磁线圈20的绕组的安匝数彼此相等的情况（参照图6）进行考虑。在该情况下，由第2励磁线圈20产生的磁通的大小，大于由第1励磁线圈10产生的磁通的大小，因此，由第1励磁线圈10产生的磁通和由第2励磁线圈20产生的磁通进行合成后的磁通，难以与屏蔽线圈130交链。

[0037] 或者，假设对交流电磁铁构造1具有屏蔽线圈130（参照图1），第1励磁线圈10的绕组的安匝数大于第2励磁线圈20的绕组的安匝数的情况进行考虑。在该情况下，由第2励磁线圈20产生的磁通的大小，与由第1励磁线圈10产生的磁通的大小相比，相对更大，因此，由第1励磁线圈10产生的磁通和由第2励磁线圈20产生的磁通进行合成后的磁通，更加难以与屏蔽线圈130交链。

[0038] 与其相对，在实施方式1中，第2励磁线圈120的绕组的安匝数大于第1励磁线圈110的绕组的安匝数。另外，向第1励磁线圈110以及第2励磁线圈120，以使第1励磁线圈110中的电流的流动方向与第2励磁线圈120中的电流的流动方向彼此相反的方式，分别输入交流电力。由此，可以使由第1励磁线圈110产生的磁通和由第2励磁线圈120产生的磁通进行合成后的磁通，容易地与屏蔽线圈130交链。其结果，可以在屏蔽线圈130中感应产生将磁通的流动5和磁通的流动6的大小及方向的变动抵消的电动势，可以使感应电流在屏蔽线圈130中流动，屏蔽线圈130可以生成将磁通的流动5和磁通的流动6的大小及方向的变动抵消的磁通的流动7。即，可以有效地抑制由第1励磁线圈110以及第2励磁线圈120产生的电磁力的脉动。

[0039] 另外，在实施方式1中，第2励磁线圈120和屏蔽线圈130隔着空气层及非磁性材料层中的至少一方彼此相邻，而彼此电绝缘及磁绝缘。由此，可以使由第1励磁线圈110产生的磁通和由第2励磁线圈120产生的磁通进行合成后的磁通，难以通过第2励磁线圈120及屏蔽线圈130之间，从而可以使由第1励磁线圈110产生的磁通和由第2励磁线圈120产生的磁通进行合成后的磁通，有效地（例如无泄漏）与屏蔽线圈130交链。

[0040] 另外，在实施方式1中，铁心轭140在第1励磁线圈110和第2励磁线圈120之间具有防止残留磁性用间隙104。由此，可以抑制由铁心轭140的残留磁性导致的电磁铁的断开故障。另一方面，由屏蔽线圈130产生的磁通难以通过防止残留磁性用间隙104（参照图3），因此，可以有效地利用由屏蔽线圈130产生的磁通。即，可以抑制由铁心轭140的残留磁性导致的电磁铁的断开故障，并且可以有效地抑制由第1励磁线圈110以及第2励磁线圈120产生的电磁力的脉动。

[0041] 此外，第1励磁线圈110中的面向主间隙3的部分、第2励磁线圈120中的面向主间隙3的部分以及屏蔽线圈130中的面向主间隙3的部分，可以分别利用环氧材料等非磁性材料封装其表面。由此，可以对第1励磁线圈110中的面向主间隙3的部分、第2励磁线圈120中的面向主间隙3的部分以及屏蔽线圈130中的面向主间隙3的部分分别进行保护，以免氧化等。

[0042] 实施方式2

[0043] 接着，对实施方式2所涉及的交流电磁铁构造200进行说明。下面，以与实施方式1不同的部分为中心进行说明。

[0044] 在交流电磁铁构造200中，可动部件202及轭部250分别形成为中空构造。具体地说，可动部件202具有将轴AX作为中心的开口202d。轭部250的铁心轭240具有将轴AX作为中心的通孔240d。可动部件202的开口202d与铁心轭240的通孔240d对应。由此，可以构成为将旋转设备的旋转轴穿过开口202d及通孔240d，而使可动部件202与旋转轴一同旋转，可以将交流电磁铁构造200作为电磁制动器，用于旋转设备的制动用途。

[0045] 工业实用性

[0046] 如上所述，本发明所涉及的交流电磁铁构造适用于电磁制动器。

[0047] 标号的说明

[0048] 1、100、200交流电磁铁构造

[0049] 2、102、202可动部件

[0050] 3主间隙

[0051] 10、110第1励磁线圈

[0052] 20、120第2励磁线圈

[0053] 40、140、240铁心轭

[0054] 50、150、250轭部

[0055] 104防止残留磁性用间隙

[0056] 130屏蔽线圈

[0057] 160层部