本發(fā)明涉及一種電控裝置，尤其是涉及一種適用較大溫度范圍且能產(chǎn)生較大吸力的推拉式電磁鐵，以及該電磁鐵的制備方法。

背景技術(shù)：
電磁鐵作為一種電控部件，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及科技研發(fā)等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。但現(xiàn)有的電磁鐵普遍存在體積大，適應(yīng)能較差，在惡劣條件下容易失靈的問(wèn)題，往往不能用于對(duì)環(huán)境有特殊要求的工況。例如，在運(yùn)載火箭發(fā)射領(lǐng)域，由于發(fā)射裝置均處于室外且需要經(jīng)歷較長(zhǎng)的時(shí)間，對(duì)于部分發(fā)射裝置來(lái)說(shuō)利用電磁鐵作為其電動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作驅(qū)動(dòng)部件，就需要電磁鐵滿足在-40℃～60℃的極限高低溫范圍內(nèi)以及長(zhǎng)時(shí)間雨淋等惡劣環(huán)境中均能可靠工作，且要求在7.5mm較大行程條件下電磁鐵的額定吸合力要大于45kgf，即使在最惡劣條件下(極限低電壓DC20V和極限高溫60℃疊加)也要具備不小于40kgf輸出力，并保證動(dòng)作迅速、靈敏?，F(xiàn)有的電磁鐵均不能滿足這種特殊應(yīng)用環(huán)境的使用要求。此外，在運(yùn)載火箭發(fā)射領(lǐng)域，作為裝機(jī)產(chǎn)品還要求電磁鐵的外形體積要小于100mm×100mm×100mm，且額定工作電流不大于6A?，F(xiàn)有的電磁鐵也無(wú)法滿足小體積大吸力的使用需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種推拉電磁鐵及其制備方法，所述推拉電磁鐵具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、吸合力大、動(dòng)作靈敏的優(yōu)點(diǎn)，且在較大溫域范圍以及雨淋等環(huán)境下均能穩(wěn)定工作；本發(fā)明提供的推拉電磁鐵的制備方法具有工藝簡(jiǎn)單、組裝方便、工作效率的特點(diǎn)。為解決現(xiàn)有技術(shù)中的電磁鐵其體積大、吸合力小、適用溫域范圍小，在極限高低溫范圍或雨淋等環(huán)境下性能顯著下降甚至功能完全喪失的問(wèn)題，本發(fā)明提供的一種推拉電磁鐵，包括殼體、后封蓋、動(dòng)鐵芯、繞線骨架、線圈和電連接器插座，所述殼體的一端沿中軸線開(kāi)設(shè)有第一凹槽，殼體的另一端沿中軸線開(kāi)設(shè)有與所述第一凹槽連通的第一通孔；繞線骨架處于殼體上的第一凹槽中并通過(guò)后封蓋與殼體固定連接進(jìn)行封裝，線圈纏繞在繞線骨架的繞線槽中并使其兩極穿過(guò)殼體與電連接器插座電連接；動(dòng)鐵芯的一端處于繞線骨架的磁芯孔中并通過(guò)復(fù)位彈簧與后封蓋連接，動(dòng)鐵芯的另一端穿過(guò)殼體上的第一通孔并伸到殼體的外側(cè)；其中，殼體、后封蓋和動(dòng)鐵芯均采用電磁純鐵制作，繞線骨架采用鋁青銅制作。進(jìn)一步的，本發(fā)明一種推拉電磁鐵，其中，所述后封蓋的內(nèi)側(cè)面設(shè)有伸入繞線骨架磁芯孔的凸臺(tái)，凸臺(tái)的臺(tái)面中部開(kāi)設(shè)有第二凹槽，所述動(dòng)鐵芯在位于繞線骨架磁芯孔中的一端端面上開(kāi)設(shè)有與凸臺(tái)嵌套配合的第三凹槽；所述復(fù)位彈簧的一端與第二凹槽的槽底固定連接，復(fù)位彈簧的另一端與第三凹槽的槽底固定連接。進(jìn)一步的，本發(fā)明一種推拉電磁鐵，其中，所述凸臺(tái)為圓臺(tái)形狀或錐臺(tái)形狀，并在凸臺(tái)的臺(tái)面上設(shè)有隔磁片。進(jìn)一步的，本發(fā)明一種推拉電磁鐵，其中，所述后封蓋中開(kāi)設(shè)有連通第二凹槽和外界的第二通孔。進(jìn)一步的，本發(fā)明一種推拉電磁鐵，其中，所述繞線骨架和線圈之間設(shè)有聚酰亞胺薄膜絕緣層。進(jìn)一步的，本發(fā)明一種推拉電磁鐵，其中，所述殼體、后封蓋、繞線骨架和線圈的組合體縫隙中灌注有環(huán)氧樹(shù)脂并固化。進(jìn)一步的，本發(fā)明一種推拉電磁鐵，其中，所述動(dòng)鐵芯在伸出殼體的一端端面中部開(kāi)設(shè)有第一螺紋孔，所述殼體在開(kāi)設(shè)第一通孔的一端端面上且處于第一通孔的外側(cè)開(kāi)設(shè)有多個(gè)第二螺紋孔。進(jìn)一步的，本發(fā)明一種推拉電磁鐵，其中，所述繞線骨架的磁芯孔和動(dòng)鐵芯均采用圓形，且使繞線骨架的磁芯孔直徑比動(dòng)鐵芯的外徑大0.1～0.3mm，所述線圈采用絲徑為0.8～1.2mm的銅線繞制，且使線圈的匝數(shù)為820～860；所述殼體、后封蓋和動(dòng)鐵芯均經(jīng)過(guò)700℃～1100℃的退火處理，且使動(dòng)鐵芯的外表面經(jīng)過(guò)QPQ處理。本發(fā)明提供的一種制備推拉電磁鐵的方法，包括以下步驟：一、采用電磁純鐵材料分別加工制作殼體、后封蓋和動(dòng)鐵芯，備用；二、采用鋁青銅材料加工制作繞線骨架，備用；三、采用銅線在繞線骨架的繞線槽中纏繞以形成線圈，備用；四、加工制作電連接器插座和復(fù)位彈簧，備用；五、使復(fù)位彈簧的兩端分別固定于動(dòng)鐵芯的一端和后封蓋的一側(cè)；六、將繞線骨架和線圈置入殼體的第一凹槽中，并使線圈的兩極穿過(guò)殼體與電連接器插座電連接；讓動(dòng)鐵芯穿過(guò)繞線骨架的磁芯孔和殼體上的第一通孔并伸到殼體的外側(cè)，并使后封蓋和殼體固定連接。進(jìn)一步的，本發(fā)明一種制備推拉電磁鐵的方法，其中，在上述步驟一中，還包括對(duì)殼體、后封蓋和動(dòng)鐵芯進(jìn)行退火處理的工序，退火溫度為700℃～1100℃；并包括對(duì)動(dòng)鐵芯的外表面進(jìn)行QPQ處理的工序；在上述步驟三中，進(jìn)行線圈的繞制前還進(jìn)行了在繞線骨架的繞線槽中鋪設(shè)聚酰亞胺薄膜的工序，且使繞線骨架和線圈的接觸面之間均通過(guò)聚酰亞胺薄膜進(jìn)行絕緣隔離；在上述步驟六中，還包括向殼體、后封蓋、繞線骨架和線圈的組合體縫隙中灌注環(huán)氧樹(shù)脂的工序。本發(fā)明一種推拉電磁鐵及其制備方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)本發(fā)明提供的電磁鐵通過(guò)設(shè)置殼體、后封蓋、動(dòng)鐵芯、繞線骨架、線圈和電連接器插座，并使殼體、后封蓋和動(dòng)鐵芯均采用電磁純鐵制作，繞線骨架采用鋁青銅制作。讓繞線骨架置于殼體上的第一凹槽中并通過(guò)后封蓋與殼體固定連接進(jìn)行封裝，讓線圈纏繞在繞線骨架的繞線槽中并使其兩極穿過(guò)殼體與電連接器插座電連接，讓動(dòng)鐵芯的一端置于繞線骨架的磁芯孔中并通過(guò)復(fù)位彈簧與后封蓋連接，讓動(dòng)鐵芯的另一端穿過(guò)殼體上的第一通孔并伸到殼體的外側(cè)。由此就構(gòu)成了一種可適應(yīng)較寬溫域且能提供大吸力的推拉電磁鐵。本發(fā)明采用鋁青銅材質(zhì)制作繞線骨架，可保證在-40℃～60℃的寬溫域環(huán)境下均保持較小的滑動(dòng)摩擦系數(shù)，使動(dòng)鐵芯在寬溫域范圍內(nèi)均可順暢滑動(dòng)，保證了電磁鐵的動(dòng)作靈敏度，并相應(yīng)地提高了能量轉(zhuǎn)化率，使電磁鐵利用較小的電流可產(chǎn)生較大的吸合力。同時(shí)，本發(fā)明的繞線骨架與采用電磁純鐵制作的動(dòng)鐵芯、殼體和后封蓋具有較好的熱膨脹匹配性能，尤其是繞線骨架和動(dòng)鐵芯之間的配合，無(wú)論是在極限高溫還是在極限低溫環(huán)境下，均可保持較小的間隙，從而保證了動(dòng)鐵芯滑動(dòng)的平穩(wěn)性，并可避免卡滯現(xiàn)象，增強(qiáng)了電磁鐵的性能穩(wěn)定性和工作可靠性。而且這種較好的熱膨脹匹配性能，還可提高電磁鐵的整體密封性，避免因雨水、灰塵進(jìn)入線圈影響工作性能和可靠性，使電磁鐵適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力得到增強(qiáng)。(2)作為優(yōu)化方案，本發(fā)明在后封蓋的內(nèi)側(cè)面設(shè)置了伸入繞線骨架磁芯孔的凸臺(tái)，并在凸臺(tái)的臺(tái)面中部開(kāi)設(shè)第二凹槽，同時(shí)使動(dòng)鐵芯在位于繞線骨架磁芯孔中的一端端面上開(kāi)設(shè)與凸臺(tái)嵌套配合的第三凹槽，使復(fù)位彈簧的一端與第二凹槽的槽底固定連接，使復(fù)位彈簧的另一端與第三凹槽的槽底固定連接。這一結(jié)構(gòu)設(shè)置可提高磁能轉(zhuǎn)化率，在輸入相同電壓和電流的前提下能提供更大的輸出力，并可有效減小電磁鐵的體積。下面結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明一種推拉電磁鐵及其制備方法作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明：附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明一種推拉電磁鐵的立體圖；圖2為本發(fā)明一種推拉電磁鐵在初始狀態(tài)下的剖視圖；圖3為本發(fā)明一種推拉電磁鐵在吸合狀態(tài)下的剖視圖。具體實(shí)施方式首先需要說(shuō)明的是，本發(fā)明既提供了一種推拉電磁鐵，又提供了該電磁鐵的生產(chǎn)制備方法。作為本發(fā)明一種推拉電磁鐵的具體實(shí)施方式，如圖1至圖3所示，包括殼體1、后封蓋2、動(dòng)鐵芯3、繞線骨架4、線圈5和電連接器插座6。在殼體1的一端沿中軸線開(kāi)設(shè)第一凹槽11，用于容納繞線骨架4和線圈5，在殼體1的另一端沿中軸線開(kāi)設(shè)與所述第一凹槽11連通的第一通孔12，用于動(dòng)鐵芯3從其中穿過(guò)。把繞線骨架4置于殼體1上的第一凹槽11中并通過(guò)后封蓋2與殼體1固定連接進(jìn)行封裝，固定方式可采用螺釘、螺栓等多種方式。其中，線圈5纏繞在繞線骨架4的繞線槽中且使其兩極穿過(guò)殼體1與電連接器插座6電連接；并讓動(dòng)鐵芯3的一端處于繞線骨架4的磁芯孔中并通過(guò)復(fù)位彈簧7與后封蓋2連接，讓動(dòng)鐵芯3的另一端穿過(guò)殼體1上的第一通孔12并伸到殼體1的外側(cè)，以便與所驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)部件連接。其中，殼體1、后封蓋2和動(dòng)鐵芯3均采用電磁純鐵制作，繞線骨架4采用鋁青銅制作。通過(guò)以上結(jié)構(gòu)設(shè)置就構(gòu)成了一種可適應(yīng)較寬溫域且能提供大吸力的推拉電磁鐵。本發(fā)明采用鋁青銅材質(zhì)制作繞線骨架4，可保證在-40℃～60℃的寬溫域環(huán)境下均保持較小的滑動(dòng)摩擦系數(shù)，使動(dòng)鐵芯3在寬溫域范圍內(nèi)均可順暢滑動(dòng)，保證了電磁鐵的動(dòng)作靈敏度，并相應(yīng)地提高了能量轉(zhuǎn)化率，使電磁鐵利用較小的電流可產(chǎn)生較大的吸合力。同時(shí)，本發(fā)明的繞線骨架4與采用電磁純鐵制作的動(dòng)鐵芯3、殼體1和后封蓋2具有較好的熱膨脹匹配性能，尤其是繞線骨架4和動(dòng)鐵芯3之間的配合，無(wú)論是在極限高溫還是在極限低溫環(huán)境下，均可保持較小的間隙，從而保證了動(dòng)鐵芯3滑動(dòng)的平穩(wěn)性，并避免卡滯現(xiàn)象，增強(qiáng)了電磁鐵的穩(wěn)定性和工作可靠性。而且這種較好的熱膨脹匹配性能，還可提高電磁鐵的整體密封性，可能效避免因雨水、灰塵進(jìn)入線圈5影響工作性能和可靠性，使電磁鐵適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力得到增強(qiáng)。作為優(yōu)化方案，本具體實(shí)施方式在后封蓋2的內(nèi)側(cè)面設(shè)置了伸入繞線骨架4磁芯孔的凸臺(tái)21，且在凸臺(tái)21的臺(tái)面中部開(kāi)設(shè)了第二凹槽22，同時(shí)使動(dòng)鐵芯3在位于繞線骨架4磁芯孔中的一端端面上開(kāi)設(shè)了與凸臺(tái)21嵌套配合的第三凹槽31，并使復(fù)位彈簧7的一端與第二凹槽22的槽底固定連接，使復(fù)位彈簧7的另一端與第三凹槽31的槽底固定連接。這一結(jié)構(gòu)設(shè)置可提高磁能轉(zhuǎn)化率，在輸入相同電壓和電流的前提下能提供更大的輸出力，并可有效減小電磁鐵的體積。作為具體實(shí)施方式，本發(fā)明將凸臺(tái)21設(shè)計(jì)為圓臺(tái)形狀或錐臺(tái)形狀，可簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，使設(shè)計(jì)和制造更為容易。并在凸臺(tái)21的臺(tái)面上設(shè)有隔磁片8，用以阻隔軸向漏磁，提高了磁能利用率。同時(shí)，本具體實(shí)施方式在后封蓋2中開(kāi)設(shè)了連通第二凹槽22和外界的第二通孔23，用于動(dòng)鐵芯3在吸合過(guò)程中可快速排出動(dòng)鐵芯3和后封蓋2之間的氣體，以避免氣體快速壓縮產(chǎn)生氣動(dòng)反力阻礙動(dòng)鐵芯3動(dòng)作，以保證動(dòng)鐵芯3的動(dòng)作迅速、靈敏。為增強(qiáng)絕緣性和防水性能，本發(fā)明在繞線骨架4和線圈5之間設(shè)置了聚酰亞胺薄膜絕緣層；并在殼體1、后封蓋2、繞線骨架4和線圈5的組合體縫隙中灌注有環(huán)氧樹(shù)脂并固化。通過(guò)這種雙重保護(hù)的結(jié)構(gòu)設(shè)置，可以確保將線圈5與外界環(huán)境進(jìn)行隔離，提高了電磁鐵的可靠性。為便于連接和安裝，本具體實(shí)施方式還使動(dòng)鐵芯3在伸出殼體1的一端端面中部開(kāi)設(shè)了第一螺紋孔32，以方便與所驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)部件連接固定，同時(shí)使殼體1在開(kāi)設(shè)第一通孔12的一端端面上且處于第一通孔12的外側(cè)開(kāi)設(shè)了多個(gè)第二螺紋孔13，以便于電磁鐵的安裝固定。作為具體實(shí)施方式，本發(fā)明將繞線骨架4的磁芯孔和動(dòng)鐵芯3均采用圓形，且使繞線骨架4的磁芯孔直徑比動(dòng)鐵芯3的外徑大0.1～0.3mm，可保證繞線骨架4與動(dòng)鐵芯3之間在-40℃～60℃的寬溫域范圍內(nèi)均為穩(wěn)定的小間隙配合，并對(duì)動(dòng)鐵芯3的軸向運(yùn)動(dòng)具有較好的導(dǎo)向作用，以保證滑動(dòng)的順暢性。需要說(shuō)明的是，繞線骨架4的磁芯孔和動(dòng)鐵芯3不限于采用圓形，還可以采用矩形或其他幾何形狀，只要能保證兩者之間的間隙為0.1～0.3mm，均可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的。本發(fā)明中的線圈5可采用絲徑為0.8～1.2mm的銅線繞制，線圈5的匝數(shù)通常設(shè)置為820～860。另外，在實(shí)際應(yīng)用中，本發(fā)明中的殼體1、后封蓋2和動(dòng)鐵芯3均經(jīng)過(guò)了700℃～1100℃的退火處理，能進(jìn)一步提高最大磁導(dǎo)率，并降低磁阻，可將線圈5產(chǎn)生的大磁通量高效轉(zhuǎn)化為電磁鐵的大吸合力。并使動(dòng)鐵芯3的外表面經(jīng)過(guò)QPQ處理，進(jìn)一步提高了動(dòng)鐵芯3的防腐蝕性能和耐磨性能。經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明，采用本發(fā)明結(jié)構(gòu)的電磁鐵，若采用圓柱形狀可將外形尺寸減小至Φ100mm×95mm，在-40℃～60℃的寬溫域內(nèi)均可保證動(dòng)作順暢。電磁鐵在額定條件下(輸入電壓DC24V、額定電流6A、溫度20℃、行程7.5mm)的輸出力可達(dá)55kgf，在極限低電壓DC20V、極限高溫60℃疊加的最惡劣條件下，吸合力可達(dá)43kgf，電磁鐵的通電吸合動(dòng)作時(shí)間小于1s。本發(fā)明的電磁鐵經(jīng)中雨級(jí)別淋雨4小時(shí)后，線圈的絕緣電阻大于20MΩ，具有優(yōu)異的防水性能，從而保證了工作可靠性。完全能夠滿足火箭發(fā)射領(lǐng)域的發(fā)射裝置等對(duì)寬溫域、大吸力、小體積、高防水具有特殊要求的應(yīng)用需求。本發(fā)明提供的一種制備推拉電磁鐵的方法，具體包括以下步驟：一、采用電磁純鐵材料分別加工制作殼體1、后封蓋2和動(dòng)鐵芯3，備用；二、采用鋁青銅材料加工制作繞線骨架4，備用；三、采用銅線在繞線骨架4的繞線槽中纏繞以形成線圈5，備用；四、加工制作電連接器插座6和復(fù)位彈簧7，備用；五、使復(fù)位彈簧7的兩端分別固定于動(dòng)鐵芯3的一端和后封蓋2的一側(cè)；六、將繞線骨架4和線圈5置入殼體1的第一凹槽11中，并使線圈5的兩極穿過(guò)殼體1與電連接器插座6電連接；讓動(dòng)鐵芯3穿過(guò)繞線骨架4的磁芯孔和殼體1上的第一通孔12并伸到殼體1的外側(cè)，并使后封蓋2和殼體1固定連接。其中，在上述步驟一中，還包括對(duì)殼體1、后封蓋2和動(dòng)鐵芯3進(jìn)行退火處理的工序，退火溫度為700℃～1100℃，以便提高相應(yīng)部件的最大磁導(dǎo)率，并降低磁阻，可將線圈5產(chǎn)生的大磁通量高效轉(zhuǎn)化為電磁鐵的大吸合力；并包括對(duì)動(dòng)鐵芯3的外表面進(jìn)行QPQ處理的工序，以便提高動(dòng)鐵芯3的防腐蝕性能和耐磨性能。在上述步驟三中，進(jìn)行線圈5的繞制前還進(jìn)行了在繞線骨架4的繞線槽中鋪設(shè)聚酰亞胺薄膜的工序，且使繞線骨架4和線圈5的接觸面之間均通過(guò)聚酰亞胺薄膜進(jìn)行絕緣隔離。以確保將線圈5與外界環(huán)境進(jìn)行隔離，提高電磁鐵的可靠性。在上述步驟六中，還包括向殼體1、后封蓋2、繞線骨架4和線圈5的組合體縫隙中灌注環(huán)氧樹(shù)脂的工序，以便提高電磁鐵的防水性能，增強(qiáng)安全可靠性。本發(fā)明提供的制備推拉電磁鐵的方法，具有工藝簡(jiǎn)單、組裝方便、工作效率高的特點(diǎn)。以上實(shí)施例僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行的描述，并非對(duì)本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)范圍進(jìn)行的限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)原理和精神的前提下，本領(lǐng)域工程技術(shù)人員依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種形式的變形，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。