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专利名称:直动式双向比例电磁铁的制作方法
直动式双向比例电磁铁,线圈保持架开有凹槽;第一导套、第二导套的圆柱体极靴与衔铁外圆柱体隔气隙相对;第一永磁体和第二永磁体以平行充磁的方式、同性磁极分别吸合在衔铁的左右两端,第一永磁体另一磁极与第一导磁件吸合,第二永磁体的另一磁极与第二导磁件吸合;第一永磁体的两级通过第一导磁件和第一导套、第二导套、衔铁形成第一永磁极化磁场,第二永磁体的两级通过第二导磁件和第二导套、第一导套、衔铁形成第二永磁极化磁场;与衔铁连接的衔铁推杆的两端通过直线轴承与端盖间隙配合;衔铁的两侧外表面分别设置在左右极靴对的气隙中;第一导套、第二导套分别在隔磁环的两侧,并与隔磁环连接在一起。
【专利说明】直动式双向比例电磁铁
【技术领域】
[0001]本实用新型属于流体传动及控制领域中电(气)液伺服/比例阀用的电-机械转换机构,尤其设及一种直动式双向比例电磁铁。
【背景技术】
[000引电-机械转换器作为电液伺服/比例阀中重要的核屯、部件,在国防及民用工业如航空航天、军事、机床、矿山、冶金和工程机械等领域的电液控制系统中起着重要作用,其性
能优劣关系到整个电液伺服/比例阀的性能。
[0003]在现有的伺服/比例阀中大量采用动铁式电-机械转换器即比例电磁铁作为电-机械转换器,比例电磁铁的比例特性即水平的位移-力特性,在比例电磁铁的有效行程内,当线圈电流一定时,其输出力保持恒定。
[0004]如图la、化和图Ic,传统比例电磁铁的典型结构,采用了隔磁环结构,形成特殊形式的磁路和〇2,通过磁通巫1产生的端面力fw,和磁通〇2产生的附加轴向力。/:所产生的合力来得到整个比例电磁铁的输出力Fm,从而得到了水平的位移-力特性即比例特性,为得到比例特性,对隔磁环的加工工艺要求高;传统的比例电磁铁多采用两个线圈实现双向驱动的功能,体积占的比重大,而且需要弹黃来实现复位,对弹黃的设计要求高,结构复杂,并且弹黃的可压缩性W及磁路的不对称性都会使衔铁在零位保持不稳定。
[000引参照图la、化和Ic,传统比例电磁铁的典型结构,此比例电磁铁包括推杆1^、工作气隙2'、非工作气隙3'、衔铁4'、轴承环5'、隔磁环6'、导套7'、限位片8'。导套7^前后两端由导磁材料制成,中间用一段非导磁材料(隔磁环6^)焊接;衔铁4^前端装有推杆1^,用W输出力或位移,后端装有弹黃和调节螺钉组成的调零机构,可在一定范围内对比例电磁铁特性曲线进行调整;采用隔磁环6^使电磁铁形成特殊的磁路形式,当给控制线圈通入一定电流时,比例电磁铁产生两条磁路,一条磁路
01由前端盖,沿轴向工作气隙,进入衔铁,穿过导套后段和导磁外壳回到前端盖,另一条磁路02则是由前端盖,沿径向工作气隙进入衔铁,整个比例电磁铁的输出力是由磁路01和02所产生电磁力的合力。
【发明内容】
[0006]为了克服传统的比例电磁铁需要两个线圈进行双向驱动,进而体积大的不足,对弹黃设计要求高,零位保持不稳定,采用隔磁环得到比例特性的电磁铁,加工工艺复杂等缺点,本实用新型提供一种单相线圈双向驱动的比例电磁铁。
[0007]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[000引直动式双向比例电磁铁,包括隔磁环5、第一导套2、第二导套6、衔铁12、衔铁推杆16、控制线圈4、线圈保持架3;线圈保持架3沿周向开有凹槽,用于绕制控制线圈4,组成电流激励源;
[0009]所述的第一导套2、第二导套6的圆柱体极靴与衔铁12外圆柱体隔气隙相对,形成气隙相等的左极靴对和右极靴对;
[0010]第一永磁体13和第二永磁体11W平行充磁的方式、同性磁极分别吸合在衔铁12的左右两端,第一永磁体13另一磁极与第一导磁件14吸合,第二永磁体11的另一磁极与
第二导磁件10吸合;第一永磁体13的两级通过第一导磁件14和第一导套2、第二导套6、衔铁12形成第一永磁极化磁场,第二永磁体11的两级通过第二导磁件10和第二导套6、第一导套2、衔铁12形成第二永磁极化磁场;
[0011]所述衔铁推杆16与衔铁12连接,所述衔铁推杆16的两端则通过直线轴承与端盖间隙配合;
[0012]所述衔铁12的两侧外表面分别设置在左右极靴对的气隙中,衔铁12、第一永磁体13、第二永磁体11、第一导磁件14和第二导磁件10组成一个运动组件,第一导磁件14和第二导磁件10与各自一侧的端盖之间都设有弹黃;
[001引第一导套2、第二导套6分别在隔磁环5的两侧,并与隔磁环5连接在一起;
[0014]所述的线圈保持架3、衔铁推杆16用不导磁的金属材料制成,衔铁12、第一导套2、第二导套6、第一导磁件14、第二导磁件10则是用高导磁率的软磁材料制成。
[0015]本实用新型的有益效果主要体现在;1、本实用新型采用单个线圈双向驱动的方式,体积小,控制简单;利用永磁体提供电磁刚度W起到复位弹黃的作用,避免了由于弹黃的疲劳、断裂和腐蚀而带来的电磁铁可靠性差、使用寿命短等问题,结构简单,成本低;2、采用对称的结构形式,当电磁铁处于零位时,两个永磁体产生的极化磁场大小相等,方向相反,其合力为零,该样电磁铁可W可靠保持在零位;
3、采用导磁件、永磁体与衔铁的组合件作为动铁巧,永磁体与衔铁一起运动,在运动过程中,永磁体产生的永磁力可灵活地转换,电磁铁的动态响应快,由于电磁刚度的存在,电磁铁换向和复位时冲击和噪声小,工作稳定;4、根据经典理论中的气隙磁导公式Gs=^,可知传统的比例电磁铁气隙5是变d化的,采用隔磁环结构,两路磁通产生的合力得到整个比例电磁铁的输出力,即得到比例特性,而本实用新型的气隙5则是不变的,根据电磁力经典理论公式F=^,气隙磁2do导Gs对气隙5的导数不变,那么得出的电磁力也将是一个常数,说明电磁力不随着衔铁的移动而发生变化,即输出水平的位移-力特性,可得到比例电磁铁的比例特性,与传统电磁铁相比,既得到了比例特性,又简化了结构,加工工艺也变得简单。
【附图说明】
[0016]图la为传统比例电磁铁的结构示意图
[0017]图化为传统比例电磁铁的端面力、附加轴向力及其合力的示意图
[001引图Ic为传统比例电磁铁的磁通示意图
[0019]图2为本实用新型的结构原理示意图。
[0020]图3a是第一永磁体13的两级通过第一导磁件14和第一导套2、第二导套6形成第一永磁磁场的示意图
[0021]图3b是第二永磁体11通过第二导磁件10和第二导套
6、第一导套2形成第二永磁磁场的示意图
[0022]图3c为本实用新型的控制线圈4通电时的产生的磁场示意图
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本实用新型做进一步描述。
[0024]参照图2?图3c,本实用新型的双向比例电磁铁包括衔铁部件、辆铁部件、左端盖1和右端盖7,所述衔铁部件包括第一导磁件14、控制线圈4、第一导套2、第二导套6、第二导磁件10、衔铁12、衔铁推杆16等,所述衔铁推杆16-端通过端盖1与比例阀的阀巧相连,另一端与外界连接;所述控制线圈4环绕在线圈保持架3上组成电流激励源,激励源产生的磁通途经第一导套2和第二导套6,进入衔铁12,形成闭合回路;
[0025]辆铁部件包括第一永磁体13、第二永磁体11、隔磁环5,所述第一永磁体13和第二永磁体11的同性磁极分别吸附在衔铁12两侧,另一侧则分别吸附在第一导磁件14和第二导磁件10上,将其沿轴向分别极化成N极和S极;第一导套2和第二导套6中间放置隔磁环5,使得通入导套的磁通能够进入衔铁12中,形成闭合回路;
[0026]为满足上述永磁极化磁通和电流磁通的要求,左端盖1、右端盖7、隔磁环5、线圈保持架3、衔铁推杆16均为非导磁材料制成的非导磁体,第一导磁件14、第一导套2、第二导
套6、第二导磁件10、衔铁12均为高导磁率的软磁材料制成的导磁体;
[0027]如图3a、3b和3c,是两个永磁体W及线圈通电时各自产生的磁路图,当控制线圈不通电时,第一永磁体13和第二永磁体11所产生的极化磁场是对称分布的,它们的合力为零,即初始位置。
[002引本实用新型的工作原理是;如图3a、3b和3c,当控制线圈4不通电时,第一永磁体13和第二永磁体11产生永磁极化磁场,图3a和3b是两个极化磁场的磁路图,由于衔铁12和第一导套2、第二导套6的极靴之间的气隙S2和53是相等的,第一导磁件14和第二导磁件10分别与第一导套2和第二导套6的极靴之间的气隙S1和54也是相等的,所W第一导磁件14、第一永磁体13、衔铁12、第二永磁体11和第二导磁件10所组成的组合件受到的电磁力相互抵消而使得衔铁12处于中间的平衡位置,衔铁12维持不动。当有外力推动它时,电磁铁会在外力消失后马上回到平衡位置。当控制线圈4通入图3c所示方向的电流时,第一永磁体13和第二永磁体11产生的极化磁场与电流控制磁场的差动作用使得衔铁12与第二导套6的径向气隙53处磁场强度增强,衔铁12与第一导套2的径向气隙52处磁场强度减弱,此时第一导磁件14、第一永磁体13、衔铁12、第二永磁体11和第二导磁件10所组成的组合件带动衔铁推杆16
轴向向磁场增强的方向移动,直到达到新的平衡;同理,当控制线圈4通入图示相反方向电流时,第一导磁件14、第一永磁体13、衔铁12、第二永磁体11和第二导磁件10所组成的组合件与衔铁推杆16,带动阀巧也向磁场增强的方向移动,可W看出衔铁输出力的大小与电流强度成正比,力的方向则取决于电流方向。当控制线圈4断电时,只有第一永磁体13和第二永磁体11产生的永磁极化磁通,此时第二导套6和衔铁12的径向间隙S3处磁通,与第一导套2和衔铁12的径向间隙52处的磁通不相等,第一导磁件14、第一永磁体13、衔铁12、第二永磁体11和第二导磁件10所组成的组合件将带动衔铁推杆16向磁场增强的方向移动,直到达到另一新的平衡,即初始位置。
[0029]本实用新型则采用特殊的结构形式,消除了隔磁环加工工艺复杂的缺点,仅需单个线圈就可实现双向驱动的功能,并且采用磁回复的结构,结构简单可靠,成本低。
[0030]上述【具体实施方式】用来解释本实用新型,而不是对本实用新型进行限制,在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内,对本实用新型作出的任何修改和改变,都落入本实用新型的保护范围。
【权利要求】
,其特征在于;包括隔磁环巧)、第一导套(2)、第二导套化)、衔铁(12)、衔铁推杆(16)、控制线圈(
4)、线圈保持架(3);线圈保持架(3)沿周向开有凹槽,用于绕制控制线圈(4),组成电流激励源;所述的第一导套(2)、第二导套(6)的圆柱体极靴与衔铁(12)外圆柱体隔气隙相对,形成气隙相等的左极靴对和右极靴对;第一永磁体(13)和第二永磁体(11)W平行充磁的方式、同性磁极分别吸合在衔铁(12)的左右两端,第一永磁体(13)另一磁极与第一导磁件(14)吸合,第二永磁体(11)的另一磁极与第二导磁件(10)吸合;第一永磁体(13)的两级通过第一导磁件(14)和第一导套(2)、第二导套化)、衔铁(12)形成第一永磁极化磁场,第二永磁体(11)的两级通过第二导磁件(10)和第二导套化)、第一导套(2)、衔铁(12)形成第二永磁极化磁场;所述衔铁推杆(16)与衔铁(12)连接,所述衔铁推杆(16)的两端则通过直线轴承与端盖间隙配合;所述衔铁(12)的两侧外表面分别设置在左右极靴对的气隙中,衔铁(12)、第一永磁体(13)、第二永磁体(11)、第一导磁件(14)和第二导磁件(10)组成一个运动组件,第一导磁件(14)和第二导磁件(10)与各自一侧的端盖之间都设有弹黃;第一导套(2)、第二导套(6)分别在隔磁环巧)的两侧,并与隔磁环(5)连接在一起;所述的线圈保持架(3)、衔铁推杆(16)用不导磁的金属材料制成,衔铁(12)、第一导套(2)、第二导套化)、第一导磁件(14)、第二导磁件(10)则是用高导磁率的软磁材料制成。