电磁铁以及换色座

技术领域

本申请涉及自动化设备领域，特别是涉及电磁铁以及换色座。

背景技术

横机属于针织机械的一种，一般是指横编织机，即采用横向编织针床进行编织的机器。针织横机按照其发展包括手摇横机，半自动横机，电脑横机。换色座是横机的重要配件之一。

换色基座安装在电脑横机的机头部分，用于机器编织时对纱线所需颜色的选取；通常情况下机头运行时，换色顶杆向下伸出带动我们所需的乌斯座成套进行编织，换色时换色顶杆缩回放掉该乌斯座成套；因此，换色基座工作的过程即为换色顶杆与换色基座磨损的过程。

例如公开号为CN208829863U的中国专利文献公开了一种新型换色装置，包括装配块、安装定位块、换色座顶块、换色顶杆、底板、导块、翘杆机构、电磁铁总成、固定架以及固定夹板，所述底板上设有活动槽，所述翘杆机构一端与换色基座配合连接，翘杆机构另一端与电磁铁总成底端配合连接。

发明人发现，现有的换色座通常包括多个换色机构，这些换色机构结构复杂，外露零件多，外形笨重且不美观，同时由于零配件很多，制造成本也居高不下，并且组装和拆卸不容易、不方便，造成大量人力浪费，活动连接结构容易卡死，经常需要停机维修，降低工作效率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请公开了电磁铁，包括壳体和活动安装在所述壳体内的驱动杆，所述壳体内设有：

永磁体、第一绕组和第二绕组，用于形成对应的磁场且相互贯通以形成运动通道；

施力件，活动安装在所述运动通道内，所述施力件至少一部分被所述永磁体磁化并在所述第一绕组和/或所述第二绕组的作用下产生运动；

上限位座和下限位座，所述施力件具有与所述上限位座相抵的第一位置和与所述下限位座相抵的第二位置；

所述电磁铁失电状态下，所述施力件能够在所述永磁体的磁场作用下保持自身位置，所述驱动杆活动安装在所述施力件内，位于所述第一位置的施力件允许所述驱动杆自由运动，位于所述第二位置的施力件限制所述驱动杆的最大上行行程。

以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。

可选的，所述驱动杆的顶端探出所述壳体外与外部设备连接，所述顶端和所述壳体之间设有复位件，所述复位件通过自身弹力驱动所述驱动杆上行。

可选的，所述壳体包括相互扣合的上半壳和下半壳，所述下半壳至少包裹所述永磁体、所述第一绕组和所述第二绕组，所述上半壳上安装有所述复位件。

可选的，所述驱动杆的底端探出所述施力件外并膨大形成限位台阶，所述施力件的底部设有与所述限位台阶配合的限位边，所述施力件位于所述第二位置下，所述限位边与所述限位台阶相抵以限制所述驱动杆的最大上行行程。

可选的，所述电磁铁还包括设置在所述壳体内的绕组支架，所述绕组支架包括用于形成所述运动通道的筒体，在轴向上，所述筒体的外周面依次布置有所述第一绕组、所述永磁体以及所述第二绕组。

可选的，所述上限位座和所述下限位座分别设置在所述筒体的两端，且两者均探出所述筒体并与所述壳体配合；所述驱动杆贯穿所述上限位座、所述施力件以及所述下限位座。

可选的，所述壳体与所述上限位座对应位置开设有上通孔，所述驱动杆的顶端自所述上通孔与所述复位件配合；所述壳体与所述下限位座对应位置开设有下通孔，所述驱动杆的底端暴露于所述下通孔。

可选的，所述下限位座一端设有与所述下通孔配合的第一卡接部，另一端延伸至所述筒体的内侧壁配合；所述上限位座的一端设有与所述上通孔配合的第二卡接部，另一端延伸至所述筒体的内侧壁配合。

可选的，所述复位件为绕设在所述驱动杆上的压簧，所述第二卡接部内设有收容至少一部分所述压簧的装配室。

本申请还公开了换色座，包括多个上述技术方案中的电磁铁和用于安装各电磁铁的支架，所述支架上设有多个供驱动块滑动的导向口，所述驱动块用于与电脑横机的机头部件配合以实现换色，所述电磁铁的驱动杆的顶端与所述驱动块直接连接。

本申请公开的技术方案通过电磁铁的内部结构的优化，实现了现有技术的电磁铁无法实现的功能，同时优化了换色座的结构，提高了生产效率。

具体的有益技术效果将在具体实施方式中结合具体结构或步骤进一步阐释。

附图说明

图1a为一实施例中电磁铁示意图；

图1b为1a中的电磁铁内部结构示意图；

图2a为一实施例中电磁铁内部装配图；

图2b为2a中的电磁铁各部件配合示意图；

图3a为一实施例中支架示意图；

图3b为3a中的支架局部结构示意图；

图3c为3a中的支架另一视角示意图；

图3d为3a中的支架尺寸关系示意图；

图4a为一实施例中换色座示意图；

图4b为4a中的换色座另一角示意图。

图中附图标记说明如下：

1、壳体；11、上半壳；111、上通孔；12、下半壳；121、下通孔；

2、驱动杆；21、驱动块；22、施力槽；23、限位台阶；

3、永磁体；

4、运动通道；

5、施力件；51、限位边；

6、上限位座；61、第一导向部；62、第二卡接部；63、装配室；

7、下限位座；71、第一卡接部；72、第二导向部；

8、复位件；

9、绕组支架；91、筒体；92、第一腔室；93、第二腔室；

10、支架；101、基板；102、支撑板；103、工作面；104、安装区；105、导向口；1051、应力分散孔；106、固定耳。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为与另一个组件“连接”时，它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本文中的上下概念均为相对概念，应理解为第一方向和第二方向，为了便于理解，可以结合附图1a，理解为附图1a中的上和下。

参考附图1a至附图2b，本申请公开了电磁铁，包括壳体1和活动安装在壳体1内的驱动杆2，壳体1内设有：

永磁体3、第一绕组(图未示)和第二绕组(图未示)，用于形成对应的磁场且相互贯通以形成运动通道4；

施力件5，活动安装在运动通道4内，施力件5至少一部分被永磁体3磁化并在第一绕组和/或第二绕组的作用下产生运动；

上限位座6和下限位座7，施力件5具有与上限位座6相抵的第一位置(参考图1b所示)和与下限位座7相抵的第二位置；

电磁铁失电状态下，施力件5能够在永磁体3的磁场作用下保持自身位置，驱动杆2活动安装在施力件5内，位于第一位置的施力件5允许驱动杆2自由运动，位于第二位置的施力件5限制驱动杆2的最大上行行程。

施力件5作为电磁铁的主要的主动驱动部件，实现对磁场变化的相应，根据第一绕组、第二绕组以及永磁铁配合作用下的磁场不同叠加形态，来实现自身位置的移动或保持。

在保持的实现上，施力件5与永磁铁对应的部件会被磁化从而被永磁铁吸引，从而实现一定的保持力矩。在运动的实现上，施力件5与永磁铁对应的部件会被磁化从而相应第一绕组或第二绕组的磁场变化，产生运动趋势并克服上文中的保持力矩。

不难理解的，为了实现上述功能，施力件5至少具备容易被磁化和容易退磁的材料理化性能，在本领域中，常见的材料是铁合金。同理的，在本实施例中，驱动杆2和施力件5是活动装配的组件，因此在材料上，驱动杆2应该采用至少为不容易被磁化(优选为不会被磁化)的材料，以减少第一绕组、第二绕组以及永磁铁的磁场对驱动杆2运动产生的影响。

电磁铁的工作条件常常和所处的设备要求相关，参考一实施例中，驱动杆2的顶端探出壳体1外与外部设备连接，顶端和壳体1之间设有复位件8，复位件8通过自身弹力驱动驱动杆2上行。在本实施例中，通过复位件8来实现驱动杆2的复位动作，复位件8的驱动效果会受到施力件5的约束。当施力件5位于第二位置时，复位件8的驱动效果会被施力件5遏制；当施力件5位于第一位置时，驱动杆2的运动行程被释放，复位件8的驱动效果能够实现。相较于常规电磁铁中，绕组实现驱动弹性件实现复位的设置而言，本实施例中的技术方案的不同在于能够在失电状态下保持一定的状态。现有技术中为了实现弹性件对电磁铁的复位，则失电后需要铁芯组件能够自由运动。本实施例中的技术方案通过巧妙的分离了铁芯组件的两个部件，即施力件5和驱动杆2，从而能够在实现失电保持定位的同时实现驱动杆2的一定程度的自由运动(驱动杆2的自由运动行程取决于施力件5所在的位置)。

结合复位件8来理解本实施例中的电磁铁的话，还可以单独从铁芯组件的角度来理解为本申请还公开了电磁铁的铁芯组件，包括驱动杆2和被驱动杆2依次贯穿的下限位座7，施力件5，上限位座6以及复位件8；上限位座6和下限位座7限制施力件5的运动行程，施力件5在电磁铁的绕组的作用下运动，施力件5与驱动杆2的底端作用以驱动驱动杆2下行；复位件8设置于施力件5的顶端和上限位座6之间且用于驱动驱动杆2上行。

相较于现有技术，本实施例中的铁芯结构通过分离与磁场发生作用的部件和外部设备连接的部件，实现了在电磁铁内部形成了单向的传动结构，从而更好的适应特定工况下的使用需求。

在具体的传动结构设置上，参考一实施例中，驱动杆2的顶端安装有与外部设备配合的驱动块21，复位件8为绕设在驱动杆2上的压簧，该压簧分别抵压在驱动块21和上限位座6之间。

压簧的设置能够确保驱动杆2的稳定复位，从而提高铁芯组件运行的稳定性。驱动块21与驱动杆2可以是一体部件，例如由驱动杆2顶端膨大形成。也可以参考附图所示，驱动杆2顶端与驱动块21通过螺纹配合，驱动杆2的底端设有用于驱动自身旋转的施力槽22，施力槽22通过下限位座7与外部环境连通。

施力槽22可以实现多种功能。在驱动杆2装配的过程中，施力槽22可以实现驱动杆2的旋转以实现与驱动块21的螺纹配合；在使用过程中，施力槽22可以用于通过驱动杆2反向驱动施力件5以改变施力件5的保持位置，从而实现手动改变电磁铁运行状态。该设置的主要原因在于施力件5的保持位置影响了驱动杆2的运动行程。参考一实施例中，施力件5具有与上限位座6相抵的第一位置和与下限位座7相抵的第二位置；驱动杆2的底端探出施力件5外并膨大形成限位台阶23，施力件5的底部设有与限位台阶23配合的限位边51，施力件5位于第二位置下，限位边51与限位台阶23相抵以限制驱动杆2的最大上行行程。

配合上文中关于施力槽22的功能介绍，不难理解的，施力件5和驱动杆2存在以下配合关系：

电磁失电且无外力作用下：

施力件5因为永磁体3的磁性实现位置的自保持，当施力件5位于第一位置时，驱动杆2能够全行程运动且在复位件8的作用下运动至最上方位置；当施力件5位于第二位置时，驱动杆2在限位边51的作用下被保持在下方位置，尤其是施力件5和下限位座7相抵的对应位置，同时复位件8被压缩；

电磁失电但配合外力作用下：当外力方向外驱动驱动杆2向上运动且力矩大小大于施力件5的保持力矩时，施力件5会上行以释放驱动杆2运动行程；当外力方向外驱动驱动杆2向下运动时，驱动杆2会克服复位件8的弹性运动直至驱动块21与上限位座6相抵；

电磁得电且无外力作用下：施力件5在第一绕组或第二绕组的磁场作用下对应运动，从而进入第一位置或第二位置，对应的释放或限制驱动杆2的运动行程。

在保证上述功能的基础上，各部件配合上可以进行合理的优化设置。参考一实施例中，施力件5内供驱动杆2穿设的过孔的腔径小于下限位台阶23供驱动杆2穿设的过孔的腔径。在实际产品中，两者的空间差值即表现为限位边51，限位边51在设计原理上应表现为垂直于驱动杆2或施力件5的云顶方向，以获得更好的限位配合效果。

不难理解的，驱动杆2的运动行程受施力件5影响，施力件5的运动行程受上限位座6和下限位座7限制。在施力件5、上限位座6的配合关系上，参考一实施例中，上限位座6朝向施力件5的一侧设有第一导向部61，施力件5的上端与第一导向部61配合与上限位座6相抵。第一导向部61的作用能在于优化施力件5和上限位座6的配合效果。具体的，第一导向部61为圆台形且拔模方向朝向施力件5，施力件5的上端的形状与第一导向部61的形状互补，在特定位置下，第一导向部61的至少一部分位于施力件5的上端内。互补的形状结构能够实现两者的稳定配合，从而确保铁芯结构的运行的整体稳定。

与施力件5、上限位座6类似的，施力件5和下限位座7之间也可以设置导向结构。参考一实施例中，下限位座7朝向施力件5的一侧设有第二导向部72，施力件5的上端与第二导向部72配合与下限位座7相抵。同理的，施力件5的下端为圆台形且拔模方向朝向第二导向部72，第二导向部72的形状与施力件5的下端的形状互补，在特定位置下，施力件5的下端的至少一部分位于第二导向部72内。

第一导向部61和第二导向部72的拔模设置参数可以相同，也可以不同以满足不同的效果。

在运动行程的具体配合关系上，参考一实施例中，驱动块21与上限位座6之间的间隙为驱动杆2的最大下行行程，施力件5的运动行程小于最大下行行程。施力件5的下行运动行程即驱动杆2的下行行程，驱动杆2的最大下行行程影响着复位件8的设置。本实施例中的配合关系能够从结构上上避免部件之间的相互干涉，同时各部件之间的运动行程差距可以通过复位件8的弹性来克服，避免间隙或者晃动。

本申请中的电磁铁除了优化了铁芯结构外，从电磁铁整体上来看也有亮点。参考一实施例中，壳体1包括相互扣合的上半壳11和下半壳12，下半壳12至少包裹永磁体3、第一绕组和第二绕组，上半壳11上安装有复位件8。

半包围结构的下半壳12能够提供稳定的工作环境，同时便于组装。在具体产品中，下半壳12侧面开放以方便铁芯组件和绕组的安装，同时利于散热。

在绕组的设置上，参考一实施例中，电磁铁还包括设置在壳体1内的绕组支架9，绕组支架9包括用于形成运动通道4的筒体91，在轴向上，筒体91的外周面依次布置有第一绕组、永磁体3以及第二绕组。

绕组支架9两端与壳体1相抵并形成相对封闭的第一腔室92和第二腔室93，第一腔室92用于收容第一绕组，第二腔室93用于收容第二绕组，第一腔室92和第二腔室93之间设有相对封闭的第三腔室，第三腔室用于收容永磁体3，第一腔室92、第二腔室93以及第三腔室三者相互独立，以保证各绕组的稳定运行。

在装配上，参考一实施例中，上限位座6和下限位座7分别设置在筒体91的两端，且两者均探出筒体91并与壳体1配合；驱动杆2贯穿上限位座6、施力件5以及下限位座7。

上限位座6和下限位座7能够提高绕组支架9和壳体1在驱动杆2运动方向的径向上的定位效果，保证运动通道4的同心程度，以及铁芯组件运行的顺畅和稳定。进一步的，壳体1与上限位座6对应位置开设有上通孔111，驱动杆2的顶端自上通孔111与复位件8配合；壳体1与下限位座7对应位置开设有下通孔121，驱动杆2的底端暴露于下通孔121。

上通孔111和下通孔121供驱动杆2运动的同时也实现了上限位座6和下限位座7与壳体1的装配，在轴向上，各部件相互卡接，结构稳定。在壳体1的合围包裹下，各部件能够相互限位，避免不必要的错位，进一步提高运动通道4的同心程度。具体设置上，参考一实施例中，下限位座7一端设有与下通孔121配合的第一卡接部71，另一端延伸至筒体91的内侧壁配合；上限位座6的一端设有与上通孔111配合的第二卡接部62，另一端延伸至筒体91的内侧壁配合。

在复位件8的装配上，参考一实施例中，复位件8为绕设在驱动杆2上的压簧，第二卡接部62内设有收容至少一部分压簧的装配室63。装配室63能够提高复位件8的装配效果，提高稳定性。

在具体的驱动形式上，参考一实施例中，驱动杆2的底端探出施力件5外并膨大形成限位台阶23，施力件5的底部设有与限位台阶23配合的限位边51，施力件5位于第二位置下，限位边51与限位台阶23相抵以限制驱动杆2的最大上行行程。

至于具体的位置和配合关系，可以参考上文中施力件5和驱动杆2配合关系的详细阐述，在此不再赘述。

本申请的电磁铁的设计初衷是应用于换色座上，在功能的发挥上，需要与应用场景配套的支架10来实现电磁铁的安装。因此参考附图3a至附图3d，本申请还公开了应用于换色座的支架10，支架10为包括基板101和与基板101非共面设置的支撑板102，支撑板102的上端翻折形成工作面103，工作面103与基板101合围形成电磁铁安装区104，工作面103上设有多个供驱动块21滑动的导向口105，驱动块21用于与电脑横机的机头部件配合以实现换色，电磁铁的驱动杆2的顶端与驱动块21直接连接。

电磁铁的驱动杆2与驱动块21直接连接的设置，避免了现有技术中复杂的传动关系，大大提高了传动效率并有效降低了故障率，具有极高的推广价值。

在支架10的具体设置上，参考一实施例中，安装区104背向工作面103的一侧为开放设置。开放设置的安装区104方便电磁铁的安装，同时开放的空间也是操作口，方便操作人员通过该位置对驱动杆2进行操作，实现对电磁铁的手动操作。

安装区104的具体形态上，参考一实施例中，截面上，基板101、支撑板以及工作面103合围形成C形且C形的开口内为安装区104，驱动块21通过导向口105贯穿工作面103延伸至安装区104外。

半包围形成的安装区104能够在方便安装的同时避免异物对电磁铁的运行造成不必要的影响。

为了提高安装的稳定性，参考附图3d公开的实施例中，基板101设有延伸至安装区104两侧的固定耳106，相较于支撑板102所在平面，固定耳106的延伸长度D1约等于工作面103的延伸长度D2。

支撑板102可能会因为电磁铁的运行造成震动，固定耳106的设置能够有效克服该问题。

结合上文不难理解，参考一实施例中，支架10为一体结构且至少包括两个折弯部位，其中一个折弯部位位于支撑板102和工作面103之间，另一个折弯部位位于支撑板102和基板101之间。

支架10可以通过整体板材折弯形成，从而降低生产成本。

在具体的比例关系上，参考一实施例中，安装区104的宽度L1与基板101的宽度L2的比值为0.2至0.5。该比值过大会导致基板101对于电磁铁的支撑效果下降，该比值过小会导致安装区104大小受限，因此本实施例中的数值提供了一个合理的优选范围。

参考一实施例中，安装区104的宽度L1与高度H1的比值为0.2至0.5。该比值过大会导致安装区104过大，不利于装置整体的小型化，该比值过小会导致安装区104大小受限，不利于电磁铁的设置，因此本实施例中的数值提供了一个合理的优选范围。

安装细节上，参考一实施例中，支撑板102上设有用于安装电磁铁的安装位，支撑板102与基板101垂直或接近垂直。支撑板102和电磁铁的连接可以通过紧固件实现壳体1与支撑板102的安装，在安装的具体方式上，参考一实施例中，电磁铁通过紧固件实现与安装位的连接，紧固件经由支撑板102背向安装区104的一侧安装。背向安装区104的一侧空间充裕，方便操作，有利于提高生产和装配效率。

在导向口105的细节上，参考一实施例中，导向口105为矩形且矩形的四角上均设有应力分散孔1051。应力分散孔1051能够避免驱动块21的运动导致导向口105的应力集中，从而提高产品整体寿命。

综合上文，不难理解的，参考附图4a至附图4b，本申请还公开了换色座，包括多个上述技术方案中的电磁铁和用于安装各电磁铁的支架10，支架10上设有多个供驱动块21滑动的导向口105，驱动块21用于与电脑横机的机头部件配合以实现换色，电磁铁的驱动杆2的顶端与驱动块21直接连接。

本申请公开的换色座可以采用上文中各技术方案中的特点组合形成，具体的技术效果参见上文的具体描述，在此不再赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。不同实施例中的技术特征体现在同一附图中时，可视为该附图也同时披露了所涉及的各个实施例的组合例。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。