永磁式电动钉作方法

  在建筑装潢、日常生活中，电动钉枪产品已趋于系列化，正向着使用起来更便捷、节能、安全可靠的方向发展。基于此设计发明了永磁式电动钉枪，以满足目前日趋繁荣的家庭装修业的需求。

  永磁式电动钉枪是根据磁场具有同性磁极磁场相互排斥、异性磁极磁场相互吸引的特性而设计的。本发明具有结构相对比较简单、节约能源等优点。

  主要结构及形式：参见附图1和附图3，永磁式电动钉枪的主要结构包括钉枪的壳体1、线a和8b，手动开关10和减振定位垫13等元件组成。两块永磁体8a和8b设置在驱动轴6上，驱动轴6隙穿过软磁质铁芯4的空心部分并在上下两个方向上自由移动，驱动轴6的最下端装有冲针6a，最上端装有弹簧7；永磁体8a和8b之间设直流线并且两永磁体极面面向线圈绕组的一侧为相同磁极极性(图中为n极)、直流线上，线为空心结构及形式；两块永磁体为圆形且中间设有孔，中间孔用来与驱动轴6间隙配合装配。手动开关10控制两路接通和断开，一路是线圈绕组接通电源时产生的磁场磁极上端为n极下端为s极、一路是上端为s极下端为n极。永磁式电动钉枪所用电源为单相交流电源，通过整流器后供给线。

  基本工作原理：参见附图1-4，本发明所述的永磁式电动钉枪的驱动动力是由直流电流产生的磁场与永磁体磁场的相互排斥力和吸引力共同作用产生，每块永磁体极面的磁力线法线方向与线圈绕组电流产生的磁场磁力线法线方向在同一直线改变通过线圈绕组的电流方向，可以使驱动轴6及冲针6a作往复直线a进行冲钉工序的初始位置，此时通过操作开关10使冲针6a上行的线路断开、下行线路接通，线产生的s磁极磁场与永磁体8a的n极磁场相互吸引、n磁极磁场与永磁体8b的n极磁场相互排斥产生驱动力。由于永磁体8a和8b固定在可以上下自由移动的驱动轴6上，所以在这期间驱动轴6便带动冲针6a冲向冲钉，从而完成钉钉工作。附图2表示线圈绕组的接线方式示意图，箭头所指的方向表示电流的方向。附图3表示冲针6a上行复位的初始位置，此时手松开开关10，下行线路断开、上行线路接通，由于电流改变方向同时软磁质铁芯4的磁极磁场的方向随即改变，而两块永磁体的磁极磁场方向不变。同理，驱动轴6和冲针6a在线圈绕组磁场与永磁体磁场相互作用下回到附图1所示的位置。附图4表示线圈绕组的接线方式示意图，箭头所指的方向表示电流的方向。以上是永磁式电动钉枪完成一次钉钉的过程，重复以上的动作可实现连续射钉。

  另外，从驱动轴6受到的磁场力来看，向下和向上的作用力相等。但冲针6a只有向下冲压是做功的过程、向上运动则是辅助复位工序。为了利用驱动轴向上的驱动力，在驱动轴6的上部加装弹簧7，当驱动轴6受到磁力向上运行时将一部分能量储存在弹簧内，当冲针下行冲钉时弹簧将弹力传递给驱动轴6。附图1表示弹簧7处于被压缩状态，附图3表示弹簧7恢复至自然状态的示意图。这样当永磁式电动钉枪冲钉时，冲针除受到磁力的驱动外还受到弹簧弹力的作用。

  以上所述，从永磁式电动钉枪的驱动原理上看，本发明有着非常明显的节约能源的效果。所质疑和担心的是永磁体安装在驱动轴上，而永磁式电动钉枪的工作特征是将冲钉冲击到木板内，这必然产生很大的振动力；另外永磁体分别设在线圈绕组的两侧，当线圈接通直流电流且持续交变必定产生一定的热量、必定会使永磁体的所处环境和温度升高。也就是振动力和环境和温度是否使永磁体退磁，进而影响永磁体的常规使用的寿命？的确，永磁体的稳定性会影响本发明所述的永磁式电动钉枪的使用效果，设计时是必须要考虑的因素之一。从永磁体磁畴理论上分析，振动和加温都是促进永磁体退磁的因素，对于某一块永磁体当加热到一定的温度点时永磁体会失去原有的磁性；但是到目前为止，振动力对永磁体失磁作用却没明确的定量实验数据。再者，永磁体失磁的原因很复杂，主要由材料本身性能、环境和温度、机械等多种因素相关。总之，永磁体失磁的原因是多方面的，可能一种因素，也可能是多种因素。首先本发明选用烧结型稀土材料加工制造永磁体，用该材料和工艺加工可使永磁体具有较好的磁场强度和稳定能力；其次是在每块永磁体的两侧加装减振垫，从而减小永磁体受到的冲击和振动；至于永磁体的工作环境和温度方面，由于本发明的永磁式电动钉枪的驱动动力来自电流磁场和永磁体磁场的共同作用，需要电流的强度较小，即使持续工作其永磁式电动钉枪的机体温度也不会超过永磁体的耐温极限，所以永磁体不可能影响本发明的常规使用的寿命。另外，本发明所述的永磁体设在驱动轴上非常容易拆卸安装，而永磁体又可多次充磁重复使用，所以完全不必要担心因永磁体失磁而影响永磁式电动钉枪的质量。

  有益效果：本发明的有益效果在于其结构相对比较简单、故障率较低。由于该冲床的驱动力来源于线圈绕组电流产生的磁场与永久磁体的磁场相互作用，所以在与相同功率的传统电动冲床相比较，永磁式电动钉枪的线圈绕组电流小，拥有非常良好的节能效果。

  附图1表示永磁式电动钉枪当接通电源、铁芯的上端为s极下端为n极时的示意图，

  附图2表示永磁式电动钉枪当接通电源、铁芯的上端为s极下端为n极时，直流电流的流向及线表示永磁式电动钉枪当接通电源、铁芯的上端为n极下端为s极时的示意图。

  附图4表示永磁式电动钉枪当接通电源、铁芯的上端为n极下端为s极时，直流电流的流向及线表示永磁式电动钉枪当接通直流电源的线表示永磁式电动钉枪的正方形线圈绕组骨架及铁芯的结构示意图。

  具体设计制造某一型号的永磁式电动钉枪时，应根据要求冲针的冲击力的大小及排钉的长短选择驱动轴的行程、线圈绕组的线经、永磁体的磁场强度以及形状尺寸。两块永磁体的形状可以为圆形中间带孔、也可为正方形中间带孔的形状，其材质为稀土材料；考虑到钉枪连续工作必定产生热量，所以为避免永磁体退磁应选择永磁体耐温在80°以上。由于驱动轴定位靠线圈绕组骨架铁芯内的空心部分来实现，所以线的强度要足够强。如附图6和附图7所示，线圈绕组骨架可以是方形，也可设计成圆形的。如附图6和附图7所示，软磁质铁芯4可以是方形组合体且固定在线圈骨架内，也可设计成圆形的，但圆形铁芯4a上必须设起涡流隔离作用的铁芯绝缘层4b；软磁质铁芯选用薄硅钢片叠压组合而成。

  根据电流产生磁场的属性，当线圈绕组内有交变直流电流时产生的磁场，在铁芯内的磁场未饱和的情况下绝大部分集中在铁磁质铁芯内，空心部分的磁场强度很弱。而设计时电流、线圈绕组的匝数和铁芯的横截面积等参数，需选择不使铁芯内的磁场饱和的数值。所以，不需要过多的担心放在空间内的导电体产生涡流的影响，穿过该空心的驱动轴6可选用导电而不被磁场吸引而且有足够强度的非铁磁质金属材料加工制造。

  永磁式电动钉枪可选用单相交流电源通过整流后接通线；也可选用能够充电的锂电池作为电源，从而设计制造成便携式永磁式电动钉枪。