專利名稱:耐高壓雙向極化式比例電磁鐵的制作方法
本發(fā)明屬于整體控制系統(tǒng)中比例閥、伺服閥用的電-機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置。
在已有技術(shù)中的雙向比例電磁鐵實(shí)際上是兩個(gè)單向螺管式比例電磁鐵的組合。它只有兩個(gè)線圈，當(dāng)向其中一個(gè)線圈通入電流時(shí)，產(chǎn)生磁場(chǎng)而使動(dòng)鐵向一側(cè)運(yùn)動(dòng)。由于它的結(jié)構(gòu)原理所限，在零位附近有較大的死區(qū)，其穩(wěn)態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性的提高亦受到限制。
本發(fā)明的目的為消除雙向控制時(shí)的零位死區(qū)、提高穩(wěn)態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性而特設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)簡單、功率重量比大、價(jià)廉的雙向極化式比例電磁鐵。
本發(fā)明為可在高壓流體工作介質(zhì)條件下工作的雙向極化式比例電磁鐵(見圖1)，它是由極化式原理和特殊研制的雙向平頭-盆形動(dòng)鐵式結(jié)構(gòu)組成。其控制部分有左右對(duì)稱布置的軟磁材料的軛鐵〔2〕〔2′〕，帶隔磁環(huán)的導(dǎo)向套〔6〕以及各有一個(gè)激磁線圈〔15〕〔20〕，一個(gè)控制線圈〔14〕〔19〕成機(jī)械連接并裝在殼體〔1〕內(nèi)。激磁線圈和控制線圈均采用恒流源供電，激磁線圈通電流后產(chǎn)生穩(wěn)定的磁通。控制線圈通電流后，在工作行程范圍內(nèi)能實(shí)現(xiàn)與輸入電訊號(hào)成雙向連續(xù)的比例關(guān)系，而與銜鐵〔4〕行程無關(guān)的輸出電磁力控制。并且改變激磁電流的數(shù)值即可改變力增益的大小及特性曲線的形狀。由于本發(fā)明把極化式原理和特殊研制的由導(dǎo)向套〔6〕、軛鐵〔2〕〔2′〕、銜鐵〔4〕組成的雙向平頭-盆形動(dòng)鐵式結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，保證該電磁鐵在磁化曲線的最佳區(qū)段工作。因此，不但消除了零位死區(qū)，并使穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)特性顯著提高。
下面是本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例。通過該實(shí)施例的描述和附圖1給出本發(fā)明的細(xì)節(jié)。
附圖1是本實(shí)施例的一個(gè)構(gòu)造示意圖。
該電磁鐵殼體〔1〕是由廉價(jià)的導(dǎo)磁性能好的軟磁材料制成，做成中空的正方體。正方體的四角有四個(gè)沿軸向的螺釘把它安裝在閥上。殼體的中部有一開口安裝插座與雙通道電子控制調(diào)節(jié)器相連接。在殼體〔1〕與導(dǎo)向套〔6〕之間，左右各同軸裝有一個(gè)直流基值恒流激磁線圈〔15〕〔20〕和一個(gè)主控直流恒流線圈〔14〕〔19〕，并與插座相連。殼體的兩端各裝有軟磁材料的軛鐵〔2〕〔2′〕，它分別與殼體〔1〕及導(dǎo)向套〔6a〕〔6b〕內(nèi)孔相配。導(dǎo)向套被非金屬環(huán)〔7〕分隔成三段，并焊合一整體，內(nèi)部能承受很高的油壓力。導(dǎo)向套的內(nèi)孔裝有軸向可動(dòng)的軟磁材料的銜鐵〔4〕，其兩端與軛鐵〔2〕〔2′〕保持一定的間隙。其中〔16〕〔16′〕是非導(dǎo)磁材料做的限位片。銜鐵的周圍裝有用非導(dǎo)磁低摩擦材料做成的滑動(dòng)軸承〔17〕〔17′〕，以減小銜鐵〔4〕與導(dǎo)向套〔6〕之間的摩擦。銜鐵軸向開有一個(gè)小孔〔18〕借此保持銜鐵〔4〕二端的壓力相等。銜鐵左右兩端壓裝了用非導(dǎo)磁材料制成的輸出推桿〔8〕〔8′〕。比例電磁鐵的右端安裝零位調(diào)節(jié)彈簧〔9〕、帶徑向密封的彈簧座〔10〕及調(diào)零螺絲〔1〕，并用橡皮罩殼蓋住。右軛鐵〔2′〕徑向方向開有一放氣孔〔12〕，內(nèi)裝有放氣螺絲〔13〕。
其操作方法是首先是兩個(gè)激磁線圈〔15〕〔20〕的激磁電流由可調(diào)基值恒流電流反饋閉環(huán)控制的基值直流調(diào)節(jié)通道供給，然后主控線圈〔14〕〔19〕的主控制電流由電子控制調(diào)節(jié)器中帶主控制電流反饋閉環(huán)控制的主控制通道供給。其磁通路為〔1、2、3、4、5、6、1〕及〔1、2′、3′、4、5、6、1〕。激磁線圈通電流后產(chǎn)生極化磁通，控制線圈輸入控制電流后，便可在銜鐵〔4〕上得到與控制電流的方向和數(shù)值相對(duì)應(yīng)的輸出力。由于采用特殊研制的導(dǎo)向套前段〔6a〕〔6b〕端部形狀(盆口的各尺寸)，因而控制著銜鐵〔4〕移動(dòng)時(shí)的徑向漏磁分量，使銜鐵〔4〕受到的電磁力在一定行程范圍內(nèi)只與控制線圈〔14〕〔19〕的電流值成比例而與銜鐵〔4〕相對(duì)軛鐵〔2〕〔2′〕的行程無關(guān)。因而水平工作段很長。由于有激化磁通保證該電磁鐵在磁化曲線的最佳區(qū)段工作，因此不但消除了零位死區(qū)，并使穩(wěn)態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特性顯著地提高。
本發(fā)明的另一個(gè)最佳實(shí)施例(圖2)。第一個(gè)實(shí)施例是濕式的雙向極化式比例電磁鐵，耐高壓350bar。本實(shí)施例是干式的雙向極化式動(dòng)鐵力馬達(dá)，其原理和上述相同。只是左右對(duì)稱地加上兩個(gè)彈簧〔9〕及調(diào)節(jié)螺絲，推桿〔3′〕的左端部與閥相連接。盆口的尺寸優(yōu)化與上述不同。它多用于伺服閥控制。
以上兩種實(shí)施例是控制比例閥和工業(yè)伺服閥的關(guān)鍵產(chǎn)品，其主要特點(diǎn)如下1.輸出力(或位移)可以雙向連續(xù)控制無零位死區(qū)。
2.輸出力(或位移)大，比雙向力矩馬達(dá)大8～10倍左右。
3.功率重量比比雙向動(dòng)圈力馬達(dá)大4～5倍。
4.靜特性線性好，滯環(huán)很小，動(dòng)特性頻寬f-3db是單向比例電磁鐵的4倍。
5.結(jié)構(gòu)工藝簡單，抗干擾力強(qiáng)，價(jià)格便宜。
權(quán)利要求
1.流體控制系統(tǒng)中比例閥、伺服閥用的電-機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置，一種耐高壓雙向極化式比例電磁鐵。其特征是控制部件由左右對(duì)稱布置的軟磁材料的軛鐵[2][2′]，各有一個(gè)激磁線圈[15][20]，一個(gè)主控制線圈[14][19]，帶隔磁環(huán)的套[6a][6b]成機(jī)械連結(jié)并裝在殼體[1]內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的比例電磁鐵，是由極化式原理和特殊研制的由導(dǎo)向套〔6〕、軛鐵〔2〕〔2′〕、銜鐵〔4〕組成的雙向平頭-盆形動(dòng)鐵式結(jié)構(gòu)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的比例電磁鐵，其中兩個(gè)激磁線圈〔15〕〔20〕的激磁電流由可調(diào)基值恒流電流反饋閉環(huán)控制的基值恒流直流調(diào)節(jié)通道供給。兩個(gè)主控制線圈〔14〕〔19〕的主控電流由電子控制調(diào)節(jié)器中帶主控制電流反饋閉環(huán)控制的主控通道供給。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的比例電磁鐵，其主控制線圈〔14〕〔19〕同軸地布置于激磁線圈〔15〕〔20〕的外層或內(nèi)層。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的比例電磁鐵，其中銜鐵〔4〕的周圍裝有用非導(dǎo)磁材料做的滑動(dòng)軸承。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1至5所述的比例電磁鐵，一種是濕式的雙向極化式比例電磁鐵。另一種是干式的雙向極化式動(dòng)鐵力馬達(dá)。
專利摘要
本發(fā)明的耐高壓雙向極化式比例電磁鐵，是屬于流體控制系統(tǒng)中比例閥、伺服閥用的電——機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置。該比例電磁鐵采用左右對(duì)稱經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的雙向平頭——盆形動(dòng)鐵式結(jié)構(gòu)，各有一個(gè)激磁線圈，一個(gè)主控制線圈，均采用恒流源供電。激磁線圈通電流后，產(chǎn)生穩(wěn)定的磁通。主控制線圈通電流后，便可在銜鐵上得到與輸入信號(hào)成雙向、連續(xù)、比例的而與其行程無關(guān)的輸出力。它消除了零位死區(qū)，使穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)特性都有顯著的提高。
文檔編號(hào)H01F7/16GK85103757SQ85103757
公開日1986年12月24日 申請(qǐng)日期1985年5月14日
發(fā)明者張光瓊, 路甬祥 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan