專利名稱：一種電磁裝置多點控制的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電磁控制技術(shù)，具體涉及一種電磁裝置多點控制的方法及裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，電磁裝置啟動后的中間行程、速度都是不可控速的，通常啟閉速度都非?？?，這是由于電磁線圈只是控制線圈電流的通斷。而無法控制電磁鐵推拉桿的位置，推拉桿的位置完全由機械結(jié)構(gòu)來決定，所以通常只有兩個位置，通和斷，而無法控制在中間位置。在管道中由于閥門的通斷造成介質(zhì)流速的變化，流速的變化又會引起壓力的變化，尤其在閥門快速開啟和關(guān)閉時引起壓力的變化更大，有時我們甚至可以聽到管道中有一種類似錘擊的聲音，這就是著名的水錘或氣錘現(xiàn)象。有時快速關(guān)閉造成的壓力波動會造成管道破裂，所一些重要的管道工程，都要做這方面的校驗。在日常生活中，我們在使用燃氣熱水器時就有這種體會當你剛開始打開水閥時， 水溫是忽冷忽熱的，尤其是當你關(guān)了一會再開，開始一下水溫很高，然后一下又變冷，然后再變熱正常，在使用管道煤氣時，這種現(xiàn)象更為嚴重且持續(xù)的時間更長。這是由于當氣閥關(guān)閉時，管道中沒有壓力損失，在閥口處壓力比使用時高，剛一打開時這種較高的壓力就會讓燃氣流速較正常使用時更高，燃燒時產(chǎn)生更多的熱量，所以此時溫度比平常高，因為氣體在管道有也有慣性，也只有在管道中形成壓力梯度后才產(chǎn)生流速，當前面的氣體燃燒后，后面的氣體還沒有流過來，就造成壓力快速下降，氣體的流量下降，就引起燃燒熱量的下降，這時水溫就降低了。因為管道煤氣的管路通常比采用液化氣的管路要長很多，這種壓力波傳遞的時間就要長，這種現(xiàn)象就會更明顯。由電磁學的知識知道在電磁鐵結(jié)構(gòu)不變的情況下電磁鐵的作用力與其線圈中的電流成正比，與線圈的匝數(shù)也成正比。在一般電磁鐵中，由于閥片在不同位置時磁路上的氣隙長度不同，而磁導是氣隙的倒數(shù)，磁通又與磁導成正比，而電磁力與磁通的平方成正比， 所以電磁力與氣隙倒數(shù)的平方成正比。因而當線圈中電流恒定時閥片處于不同位置時電磁力是差別很大的，尤其是當閥片完全吸合時，氣隙為0，吸非常大，此時只要很微弱的電流就能維持此狀態(tài)。所以一般的電磁鐵現(xiàn)在都是這種設(shè)計方式，即閉合磁路，好處是只需開始時的大操作電流，然后只需很小電流就可以自保持。所以雖有彈簧的作用，每一電流無法得到一個平衡的位置，所以這種電磁鐵的推拉桿位置是無法控制的?，F(xiàn)代微芯片的遍及應(yīng)用給眾多的電路控制帶來很多方便。由軟件控制電路的通斷既簡單又方便，一種通過控制通斷時間比例不同從而實現(xiàn)在輸入電壓不變的情況下得到不同的平均電壓的方法得廣泛應(yīng)用，這種方法叫脈沖寬度調(diào)制，因為英文名叫“Pulse Width Modulation”，所以簡稱“PWM”。眾所周知在彈簧的彈性極限內(nèi)，彈簧的變形量與所加的外力成正比，這就著名的虎克定律。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種電磁裝置多點控制的方法，使其能夠通過力平衡的方法控制電磁鐵推拉桿位置和啟閉速度，從而能夠控制電磁鐵所在的推拉桿的位置和啟閉速度，這樣可以使電磁鐵分段啟閉，或漸開漸閉，亦或停留在某個位置。本發(fā)明所采用的方法是將封閉的磁路改為開放的磁路，以減小氣隙變化的影響， 因為外面沒有了導磁的軟磁體材料(通常為鐵或硅鋼)，作為銜鐵的推拉桿可以改為永磁材料。本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)上述方法的電磁裝置。本發(fā)明實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是一種電磁裝置多點控制的方法，其特征在于，其包括如下步驟(1)制備一電磁裝置，該裝置包括一支架、一線圈、一推拉桿、一永磁體、一復(fù)位彈簧，所述的線圈繞于支架上、其內(nèi)部中空，所述永磁體固定設(shè)置在推拉桿前部，推拉桿尾部設(shè)有一凸肩及一工作部；推拉桿可在磁力作用下在所述線圈內(nèi)部中空位置中做前后直線運動；所述的復(fù)位彈簧套設(shè)在所述推拉桿上，其前部與所述支架接觸，其后部與所述凸肩接觸，并被二者固定在該中間位置；(2)設(shè)置一控制電路，并將其與所述線圈電性連接，通過該控制電路調(diào)節(jié)所述線圈中通過的電流的大小及通斷狀態(tài)；(3)依次向線圈通入初始電流，使推拉桿在最遠端上永磁體所受到的引力與復(fù)位彈簧對其的推力相互平衡，以此時的電流大小作為初始作用電流數(shù)值；(4)根據(jù)需要依次向線圈通入初始電流的一倍、二倍、三倍以至多倍數(shù)值的電流， 則推拉桿可依次在不同的位置上，實現(xiàn)其永磁體所受到的引力與復(fù)位彈簧對其的推力相互平衡，并停留在該位置；(5)根據(jù)需要通過控制電路編程調(diào)整依次向線圈通入初始電流數(shù)值的倍數(shù)及通斷時間，即可自動控制該電磁裝置移動行程及速度。所述的推拉桿為非磁性材料構(gòu)件，所述的永磁體通過一壓蓋固定設(shè)置在該推拉桿中。所述的控制電路通過改變施加在線圈上的電壓的時間比例，實現(xiàn)改變線圈內(nèi)通過電流，并進一步改變該線圈所生產(chǎn)的磁力大小和作用速度。一種實現(xiàn)前述方法的多點控制電磁裝置，其特征在于，其包括一支架、一線圈、一推拉桿、一永磁體、一復(fù)位彈簧，所述的線圈繞于支架上、其內(nèi)部中空，所述永磁體固定設(shè)置在推拉桿前部，推拉桿尾部設(shè)有一凸肩及一工作部；推拉桿可在磁力作用下在所述線圈內(nèi)部中空位置中做前后直線運動；所述的復(fù)位彈簧套設(shè)在所述推拉桿上，其前部與所述支架接觸，其后部與所述凸肩接觸，并被二者固定在該中間位置。所述的推拉桿為非磁性材料構(gòu)件，所述的永磁體通過一壓蓋固定設(shè)置在該推拉桿中。本發(fā)明提供的方法，其當線圈充電勵磁產(chǎn)生磁場時就與永磁體14之間就會產(chǎn)生拉力或推力，當產(chǎn)生拉力時，就會壓緊彈簧，直到彈簧力與電磁力平衡為止，勵磁電流改變時電磁力也改變，由于彈簧力的作用將推拉桿推或拉到新的平衡位置，從而實現(xiàn)通過控制電流來控制推拉桿位置的目的，通過控制改變電流的速度同樣也就控制了推拉桿動作的速度。
本發(fā)明提供的方法可以應(yīng)用于各種自動化控制設(shè)備，如電磁閥。將推拉桿工作部帶動的是電磁閥的閥片，這就是電磁閥，所以此原理也可以應(yīng)用在各種電磁閥上。根據(jù)電磁閥的大小設(shè)計適當?shù)膹?fù)位彈簧，設(shè)計適當?shù)木€圈，并控制線圈中的電流從而控制電磁鐵的力度，使線圈的電磁力度與復(fù)位彈簧的力度相適應(yīng)。當改變線圈中的電流大小時，線圈電磁力隨之改變，由于彈簧力的作用，推拉桿位置也改變直到彈簧力與電磁力平衡時，推拉桿就停在該位置，如此就使推拉桿行程與線圈中的電流成正相關(guān)的關(guān)系；線圈中的電流如果緩慢加大則電磁力也緩慢加大，電磁鐵將緩慢動作，反之亦然，這樣就控制了電磁鐵的操作速度。本發(fā)明采用的控制線圈中的電流的方法，因通常在數(shù)字控制電路中要改變電壓值是比較困難的，采用了新的通過改變PWM值，也即是改變施加在線圈上電壓通斷的時間比例，使其平均電壓或有效電壓改變，因線圈本身就是一個電感，當電流變化時會引起自感， 所以有貯能，濾波，延遲等作用，因而在線圈中的電流不會是脈沖的，會有一部分直流分量， 和一部分其他波形。此時線圈產(chǎn)生的電磁力雖有一些波動，但因頻率較高，且推拉桿本身也有慣性，因此推拉桿只會有非常小的振動，而不致于產(chǎn)生大的位置變化。


圖1是本發(fā)明實施例的電磁裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的永磁體在離開線圈不同位置和線圈中充以不同電流時所產(chǎn)生的電磁力的受力平衡分析圖。
具體實施例方式參見圖1及圖2，本發(fā)明提供的一種電磁裝置多點控制的方法，其包括如下步驟(1)制備一電磁裝置，該裝置包括一支架11、一線圈12、一推拉桿16、一永磁體14、 一復(fù)位彈簧15，所述的線圈12繞于支架11上、其內(nèi)部中空，所述永磁體14固定設(shè)置在推拉桿16前部，推拉桿16尾部設(shè)有一凸肩及一工作部；推拉桿16可在磁力作用下在所述線圈12內(nèi)部中空位置中做前后直線運動；所述的復(fù)位彈簧15套設(shè)在所述推拉桿16上，其前部與所述支架11接觸，其后部與所述凸肩接觸，并被二者固定在該中間位置；(2)設(shè)置一控制電路，并將其與所述線圈12電性連接，通過該控制電路調(diào)節(jié)所述線圈12中通過的電流的大小及通斷狀態(tài)；(3)依次向線圈12通入初始電流，使推拉桿16在最遠端上永磁體14所受到的引力與復(fù)位彈簧15對其的推力相互平衡，以此時的電流大小作為初始作用電流數(shù)值；(4)根據(jù)需要依次向線圈12通入初始電流的一倍、二倍、三倍以至多倍數(shù)值的電流，則推拉桿16可依次在不同的位置上，實現(xiàn)其永磁體14所受到的引力與復(fù)位彈簧15對其的推力相互平衡，并停留在該位置； (5)根據(jù)需要通過控制電路編程調(diào)整依次向線圈通入初始電流數(shù)值的倍數(shù)及通斷時間，即可自動控制該電磁裝置移動行程及速度。所述的推拉桿16為非磁性材料構(gòu)件，所述的永磁體14通過一壓蓋13固定設(shè)置在該推拉桿16中。所述的控制電路通過改變施加在線圈12上的電壓的時間比例，實現(xiàn)改變線圈12內(nèi)通過電流，并進一步改變該線圈12所生產(chǎn)的磁力大小和作用速度。一種實現(xiàn)前述方法的多點控制電磁裝置，其包括一支架11、一線圈12、一推拉桿 16、一永磁體14、一復(fù)位彈簧15，所述的線圈11繞于支架上、其內(nèi)部中空，所述永磁體14固定設(shè)置在推拉桿16前部，推拉桿16尾部設(shè)有一凸肩及一工作部；推拉桿16可在磁力作用下在所述線圈12內(nèi)部中空位置中做前后直線運動；所述的復(fù)位彈簧15套設(shè)在所述推拉桿 16上，其前部與所述支架11接觸，其后部與所述凸肩接觸，并被二者固定在該中間位置。所述的推拉桿16為非磁性材料構(gòu)件，所述的永磁體14通過一壓蓋固定設(shè)置在該推拉桿中。參見圖1，線圈12繞于支架11上，永磁體14裝在推拉桿16之中，蓋13用于壓住固定永磁體，15是復(fù)位彈簧。當線圈12充電勵磁產(chǎn)生磁場時就與永磁體14之間就會產(chǎn)生拉力或推力，當產(chǎn)生拉力時，就會壓緊彈簧，直到彈簧力與電磁力平衡為止，勵磁電流改變時電磁力也改變，由于彈簧力的作用將推拉桿推或拉到新的平衡位置，從而實現(xiàn)通過控制電流來控制推拉桿位置的目的，通過控制改變電流的速度同樣也就控制了推拉桿動作的速度。參見圖2，其是一個永磁材料8 (相當于本發(fā)明的永磁體14)在離線圈7 (相當于本發(fā)明的線圈12)不同位置時，充以不同電流時的拉力或推力。圖中，線1是1倍電流時永磁材料處于不同位置時所產(chǎn)生有推力或拉力，線2是2倍電流時永磁材料處于不同位置時所產(chǎn)生有推力或拉力，線3是3倍電流時永磁材料處于不同位置時所產(chǎn)生有推力或拉力，線4 是4倍電流時永磁材料處于不同位置時所產(chǎn)生有推力或拉力，線5是5倍電流時永磁材料處于不同位置時所產(chǎn)生有推力或拉力，配置一個彈簧，用來平衡電磁力，其在不同位置產(chǎn)生的拉力或推力的關(guān)系如線6，線6與線1、2、3、4、5分別交于A，B, C，D，E點，這些點的橫坐標值就是不同電流下永磁材料所處的平衡位置。當電流改變時由于彈簧力的作用，平衡位置隨之改變，如由4倍電流變?yōu)?倍電流時，由于電磁力變小了，在彈簧的作用下永磁材料由D點推向C點，在C點處獲得平衡。由此可見，盡管電流與位置不完全是線性變化，但輸入不同的電流值，永磁體就會在不同的位置獲得平衡，這樣就可以通過控制電流及其變化速度來控制永磁體位置及移動速度，將永磁體裝入電磁鐵推拉桿中，就可以控制電磁鐵開啟的程度和速度。本發(fā)明的方法可以直接用來制造電磁閥，如果推拉桿的工作部是電磁閥的閥片， 則構(gòu)成一電磁閥，所以此原理也可以應(yīng)用在其他的各種電磁閥上。本發(fā)明可以根據(jù)閥的大小設(shè)計適當?shù)膹?fù)位彈簧，設(shè)計適當?shù)木€圈，并控制線圈中的電流從而控制電磁鐵的力度，使線圈的電磁力度與復(fù)位彈簧的力度相適應(yīng)。當改變線圈中的電流大小時，線圈電磁力隨之改變，由于彈簧力的作用，推拉桿位置也改變直到彈簧力與電磁力平衡時，推拉桿就停在該位置，如此就使推拉桿行程與線圈中的電流成正相關(guān)的關(guān)系；線圈中的電流如果緩慢加大則電磁力也緩慢加大，電磁鐵將緩慢動作，反之亦然，這樣就控制了電磁鐵的操作速度?，F(xiàn)有技術(shù)中，要控制線圈中的電流就要控制施加在線圈上的電壓，通常在數(shù)字控制電路中要改變電壓值是比較困難的，本發(fā)明采用了一種比較通用的方法是通過改變PWM 值，也即是改變施加在線圈上電壓通斷的時間比例，使其平均電壓或有效電壓改變，因線圈本身就是一個電感，當電流變化時會引起自感，所以有貯能，濾波，延遲等作用，因而在線圈中的電流不會是脈沖的，會有一部分直流分量，和一部分其他波形。此時線圈產(chǎn)生的電磁力雖有一些波動，但因頻率較高，且推拉桿本身也有慣性，因此推拉桿只會有非常小的振動， 而不致于產(chǎn)生大的位置變化。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于各種自動化控制設(shè)備制造。本發(fā)明并不限于上述實施方式，凡是能實現(xiàn)本發(fā)明目的的所有相似或等同的實施方式，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電磁裝置多點控制的方法，其特征在于，其包括如下步驟(1)制備一電磁裝置，該裝置包括一支架、一線圈、一推拉桿、一永磁體、一復(fù)位彈簧，所述的線圈繞于支架上、其內(nèi)部中空，所述永磁體固定設(shè)置在推拉桿前部，推拉桿尾部設(shè)有一凸肩及一工作部；推拉桿可在磁力作用下在所述線圈內(nèi)部中空位置中做前后直線運動；所述的復(fù)位彈簧套設(shè)在所述推拉桿上，其前部與所述支架接觸，其后部與所述凸肩接觸，并被二者固定在該中間位置；(2)設(shè)置一控制電路，并將其與所述線圈電性連接，通過該控制電路調(diào)節(jié)所述線圈中通過的電流的大小及通斷狀態(tài)；(3)依次向線圈通入初始電流，使推拉桿在最遠端上永磁體所受到的引力與復(fù)位彈簧對其的推力相互平衡，以此時的電流大小作為初始作用電流數(shù)值；(4)根據(jù)需要依次向線圈通入初始電流的一倍、二倍、三倍以至多倍數(shù)值的電流，則推拉桿可依次在不同的位置上，實現(xiàn)其永磁體所受到的引力與復(fù)位彈簧對其的推力相互平衡，并停留在該位置；(5)根據(jù)需要通過控制電路編程調(diào)整依次向線圈通入初始電流數(shù)值的倍數(shù)及通斷時間，即可自動控制該電磁裝置移動行程及速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁裝置多點控制的方法，其特征在于，所述的推拉桿為非磁性材料構(gòu)件，所述的永磁體通過一壓蓋固定設(shè)置在該推拉桿中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁裝置多點控制的方法，其特征在于，所述的控制電路通過改變施加在線圈上的電壓的時間比例，實現(xiàn)改變線圈內(nèi)通過電流，并進一步改變該線圈所生產(chǎn)的磁力大小和作用速度。
4.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1 3之一所述方法的多點控制電磁裝置，其特征在于，其包括一支架、一線圈、一推拉桿、一永磁體、一復(fù)位彈簧，所述的線圈繞于支架上、其內(nèi)部中空，所述永磁體固定設(shè)置在推拉桿前部，推拉桿尾部設(shè)有一凸肩及一工作部；推拉桿可在磁力作用下在所述線圈內(nèi)部中空位置中做前后直線運動；所述的復(fù)位彈簧套設(shè)在所述推拉桿上，其前部與所述支架接觸，其后部與所述凸肩接觸，并被二者固定在該中間位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多點控制電磁裝置，其特征在于，所述的推拉桿為非磁性材料構(gòu)件，所述的永磁體通過一壓蓋固定設(shè)置在該推拉桿中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電磁裝置多點控制的方法，其特征在于，其包括如下步驟(1)制備一電磁裝置；(2)設(shè)置一控制電路，并將其與所述線圈電性連接，通過該控制電路調(diào)節(jié)所述線圈中通過的電流的大小及通斷狀態(tài)；(3)依次向線圈通入初始電流，使推拉桿在最遠端上永磁體所受到的引力與復(fù)位彈簧對其的推力相互平衡，以此時的電流大小作為初始作用電流數(shù)值；(4)根據(jù)需要依次向線圈通入初始電流多倍數(shù)值的電流，則推拉桿可依次在不同的位置上；(5)根據(jù)需要通過控制電路編程調(diào)整依次向線圈通入初始電流數(shù)值的倍數(shù)及通斷時間，即可自動控制該電磁裝置移動行程及速度。本發(fā)明還公開了實現(xiàn)上述方法的多點控制電磁裝置，可廣泛應(yīng)用于自動控制。
文檔編號H01F7/08GK102163483SQ201010624640
公開日2011年8月24日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者孫化海 申請人:東莞市高能磁電技術(shù)有限公司