一種小型化比例電磁鐵的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種小型化比例電磁鐵，包括擋鐵、連接環(huán)、銜鐵、極靴、線圈和軛鐵；該小型化超高速螺線管電磁鐵無需傳力桿傳輸電磁力，擋鐵體積小，使整個(gè)小型化比例電磁鐵體積縮小30％以上，且預(yù)留擋鐵內(nèi)部的部分空間給主閥零件使用，制造過程簡(jiǎn)單，無需焊接，僅通過配合連接就能批量生產(chǎn)。
【專利說明】一種小型化比例電磁鐵
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明專利涉及一種比例電磁鐵，尤其是用于各類比例電磁閥的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小的小型化比例電磁鐵。
【背景技術(shù)】
[0003]比例電磁閥是自動(dòng)控制領(lǐng)域的核心元件。在車用領(lǐng)域，自動(dòng)變速器等自動(dòng)機(jī)構(gòu)依賴比例電磁閥實(shí)現(xiàn)介質(zhì)流量、壓力的調(diào)節(jié)以實(shí)現(xiàn)電信號(hào)驅(qū)動(dòng)時(shí)的機(jī)械動(dòng)作完成。比例電磁閥的性能對(duì)自動(dòng)變速的性能有著決定性影響，比例電磁閥能否即時(shí)按電控信號(hào)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)作用決定了自動(dòng)變速器換擋的品質(zhì)繼而決定了車輛的舒適性。個(gè)別情況，由于電磁閥的失效，可能出現(xiàn)自動(dòng)變速器換擋錯(cuò)誤出現(xiàn)車輛行駛安全隱患。
[0004]作為比例電磁閥的關(guān)鍵組件之一，比例電磁鐵的性能對(duì)比例電磁閥的性能有著直接影響。長(zhǎng)久以來，自動(dòng)變速器用比例電磁閥在世界范圍內(nèi)僅少數(shù)幾家企業(yè)可批量制造。對(duì)于比例電磁鐵的研究隨多但真正能夠用于實(shí)際應(yīng)用的性能優(yōu)良的比例電磁鐵屈指可數(shù)。
[0005]比例電磁鐵的特性是輸出電磁力與輸入信號(hào)之間成一定線性比例關(guān)系，其電磁力的大小基本不受銜鐵(運(yùn)動(dòng)鐵芯)位置的影響，這也是比例電磁鐵開關(guān)電磁鐵的顯著區(qū)別。比例電磁鐵的主要結(jié)構(gòu)包括由軟磁材料制成的導(dǎo)磁零件，如受電磁力作為產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的銜鐵和傳導(dǎo)磁場(chǎng)的特定結(jié)構(gòu)的固定件，如擋鐵、極靴、軛鐵等。
[0006]申請(qǐng)?zhí)枮椤癈N 201210539935.8”的發(fā)明專利是一種典型的比例電磁鐵結(jié)構(gòu)，主要結(jié)構(gòu)包括了，銜鐵、擋鐵、極靴、軛鐵等導(dǎo)磁零件，采用了兩端支撐的結(jié)構(gòu)，性能優(yōu)良。其擋鐵的盆形結(jié)構(gòu)——薄壁導(dǎo)磁部分的外形剖面為錐形、內(nèi)部為以盲孔裝圓孔，是比例電磁鐵的一個(gè)顯著特點(diǎn)。缺點(diǎn)是零件數(shù)`量較多，結(jié)構(gòu)較為負(fù)載，且受結(jié)構(gòu)限制，該類型電磁鐵很難實(shí)現(xiàn)小型化的改進(jìn)。
[0007]申請(qǐng)?zhí)枮椤癈N 200880019544.5”的發(fā)明專利是另外一種比較典型的比例電磁鐵結(jié)
構(gòu)，采用了導(dǎo)磁零件銜鐵與極靴直接接觸形成摩擦副的結(jié)構(gòu)。其擋鐵也采用了盆形結(jié)構(gòu)，用于產(chǎn)生與銜鐵位置無關(guān)的電磁力并限制銜鐵的位移。實(shí)際使用時(shí)，需要再盆形結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置一非導(dǎo)磁材料的隔磁環(huán)用于提高電磁鐵的性能。該結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，性能較為優(yōu)良。缺點(diǎn)是電磁鐵的制造過程復(fù)雜，工藝流程較長(zhǎng)。實(shí)際使用時(shí)，需要采用傳力桿將銜鐵受到的電磁力輸出至主閥工作。由于比例電磁鐵要求滑動(dòng)部件具有極小的摩擦系數(shù)，客觀上增加了擋鐵的加工難度。
[0008]上述兩種發(fā)明專利的結(jié)構(gòu)均有各自優(yōu)點(diǎn)，也各有一定缺點(diǎn)。二者的共性是擋鐵部分的結(jié)構(gòu)，其擋鐵均設(shè)置有盲孔。電磁鐵工作時(shí)磁場(chǎng)分布類似，具有磁力線通過設(shè)置有盲孔的擋鐵區(qū)域。實(shí)際使用時(shí)，均需要在該盲孔結(jié)構(gòu)中設(shè)置隔磁環(huán)以實(shí)現(xiàn)電磁鐵的功能；同時(shí)，電磁力的輸出均需要通過傳力桿來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)需要對(duì)電磁鐵進(jìn)行密封仿制介質(zhì)中的污染物污染電磁鐵導(dǎo)致電磁鐵性能下降是，隔離介質(zhì)的膜片等結(jié)構(gòu)因占用一定空間而無法放置的擋鐵內(nèi)部,需要占用主閥部分額外的空間。
[0009]現(xiàn)有的比例電磁鐵結(jié)構(gòu)主要有以下幾點(diǎn)不足:
O體積較大，主要是擋鐵部分體積較大。
[0010]2)結(jié)構(gòu)復(fù)雜或工藝過程復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明專利目的是提供一種體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便的小型化比例電磁鐵。
[0012]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:包括擋鐵、連接環(huán)、銜鐵、極靴、線圈和軛鐵，所述擋鐵內(nèi)設(shè)有擋鐵內(nèi)孔、且左端設(shè)置有圓環(huán)狀平面及具有特定角度的錐面，所述連接環(huán)內(nèi)設(shè) 有連接環(huán)內(nèi)孔；所述極靴內(nèi)設(shè)有極靴內(nèi)孔；所述連接環(huán)位于擋鐵與極靴之間；所述銜鐵為圓柱形，所述線圈上設(shè)置有輸入信號(hào)接插件，所述銜鐵可在擋鐵內(nèi)孔和極靴內(nèi)孔內(nèi)滑動(dòng)，且與連接環(huán)內(nèi)孔表面不接觸，銜鐵外圓柱面與擋鐵內(nèi)孔、極靴內(nèi)孔均為0.01~0.03mm的間隙配合，所述小型化比例電磁鐵最大外徑不大于22mm、且長(zhǎng)度不大于33mm0
[0013]作為優(yōu)選，所述連接環(huán)為非導(dǎo)磁連接環(huán)，所述擋鐵為軟磁擋鐵，所述擋鐵設(shè)置有圓柱面用于和連接環(huán)實(shí)現(xiàn)過盈配合連接，所述極靴為軟磁極靴，所述極靴設(shè)置有圓柱面用于和連接環(huán)實(shí)現(xiàn)過盈配合連接。
[0014]作為優(yōu)選,所述銜鐵為軟磁銜鐵,其表面設(shè)置有厚度為0.01~0.04mm的非導(dǎo)磁、摩擦系數(shù)低的耐磨層。
[0015]作為優(yōu)選，所述擋鐵表面經(jīng)抗腐蝕和降低摩擦系數(shù)的工藝處理，所述極靴表面經(jīng)抗腐蝕和降低摩擦系數(shù)的工藝處理。
[0016]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:
1、本發(fā)明專利結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無需傳力桿傳輸電磁力。
[0017]2、本發(fā)明專利產(chǎn)品體積小，縮小了擋鐵的體積，整個(gè)小型化比例電磁鐵體積縮小30%以上，且預(yù)留擋鐵內(nèi)部的部分空間給主閥零件使用。
[0018]3、本發(fā)明專利制造過程簡(jiǎn)單，無需焊接等操作，僅通過配合連接。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1為本發(fā)明專利一種小型化比例電磁鐵的結(jié)構(gòu)原理圖；
圖2為本發(fā)明專利一種小型化比例電磁鐵中極靴、連接環(huán)和擋鐵的連接示意圖；
圖3為本發(fā)明專利一種小型化比例電磁鐵實(shí)測(cè)電磁力與銜鐵位移關(guān)系結(jié)果的示意圖；其中附圖標(biāo)記為:1_擋鐵，2-連接環(huán)，3-銜鐵，4-極靴，5-線圈，6-軛鐵，Ia-擋鐵內(nèi)孔，2a_連接環(huán)內(nèi)孔，4a_極靴內(nèi)孔，5a_輸入信號(hào)接插件。
【具體實(shí)施方式】[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
[0022]參閱圖1和圖2，本發(fā)明提供一種小型比例電磁鐵，包括擋鐵1、連接環(huán)2、銜鐵3、極靴4、線圈5和軛鐵6構(gòu)成；所述擋鐵I由軟磁材料制成，內(nèi)有擋鐵內(nèi)孔la，左端設(shè)置有圓環(huán)狀平面(未圖示)及具有特定角度的錐面(未圖示);所述連接環(huán)2由非導(dǎo)磁材料制成，內(nèi)有連接環(huán)內(nèi)孔2a ;極靴4由軟磁材料制成，內(nèi)有極靴內(nèi)孔4a ;所述連接環(huán)2位于擋鐵I與極靴4之間；所述銜鐵3為圓柱形，由軟磁材料制成，內(nèi)設(shè)偏心通孔；所述線圈5設(shè)置有輸入信號(hào)接插件5a，所述軛鐵6右端預(yù)留空間用于連接主閥，所述銜鐵可在擋鐵內(nèi)孔Ia和極靴內(nèi)孔4a內(nèi)滑動(dòng)，且與連接環(huán)內(nèi)孔2a表面不接觸，所述銜鐵3外圓柱面與擋鐵內(nèi)孔la、極靴內(nèi)孔4a均為間隙配合，且間隙為0.01?0.03mm，所述小型化比例電磁鐵最大外徑不大于22mm、且長(zhǎng)度不大于33mm。
[0023]所述擋鐵I設(shè)置有圓柱面(未圖示)用于和連接環(huán)2實(shí)現(xiàn)過盈配合連接，上述極靴4設(shè)置有圓柱面(未圖示)用于和連接環(huán)2實(shí)現(xiàn)過盈配合連接。所述銜鐵3表面設(shè)置有厚度為0.01?0.04mm的非導(dǎo)磁、摩擦系數(shù)低的耐磨層(未圖示)。所述擋鐵I表面經(jīng)抗腐蝕和降低摩擦系數(shù)的工藝處理，所述極靴4表面經(jīng)抗腐蝕和降低摩擦系數(shù)的工藝處理。
[0024]如圖1和圖2所示，擋鐵1、銜鐵3極靴4和軛鐵6由常用軟磁材料制成，構(gòu)成電磁鐵通電時(shí)線圈5產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁力線回路，且表面均經(jīng)防腐蝕處理。銜鐵3外圓柱面與擋鐵內(nèi)孔la、極靴內(nèi)孔4a的間隙配合一方面降低的制造難度，同時(shí)也預(yù)留用于補(bǔ)償電磁體工作時(shí)大范圍溫度變化導(dǎo)致的材料熱蠕變影響銜鐵的運(yùn)動(dòng)靈活性。銜鐵3表面的特定范圍的非導(dǎo)磁涂層，即不會(huì)是電磁力明顯減小同時(shí)也避免了因銜鐵3與配合孔之間存在間隙，導(dǎo)致的電磁鐵工作時(shí)銜鐵偏心的問題。由于電磁鐵工作各導(dǎo)磁零件均有強(qiáng)磁場(chǎng)存在，銜鐵3的偏心將導(dǎo)致銜鐵受直徑方向的較大的電磁吸力作用，而貼合在與銜鐵3配合的孔的某一部分圓孔面上，形成特別的大摩擦力。一般來說摩擦力大于IN時(shí)，銜鐵3的運(yùn)動(dòng)靈活已經(jīng)降低到電磁力性能顯著下降的程度。擋鐵I與連接環(huán)2以及連接環(huán)2與極靴4之間為配合連接結(jié)構(gòu)，避免了焊接等操作的繁瑣。由于銜鐵3與連接環(huán)內(nèi)孔2a不接觸，連接環(huán)內(nèi)孔2a也無更高的加工精度要求。由于顯著縮短了擋鐵I的長(zhǎng)度，并改變了擋鐵內(nèi)孔Ia的結(jié)構(gòu)形狀，通過合適的擋鐵I結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，例如特定角度的錐面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，依然能夠保證比例電磁鐵的輸入信號(hào)與輸出電磁力之間的線性比例特性。擋鐵I內(nèi)部的擋鐵內(nèi)孔Ia結(jié)構(gòu)以及擋鐵I尺寸的縮短，使得電磁力的輸出可實(shí)現(xiàn)銜鐵3與主閥零件直接接觸的方式，無需傳力桿這一部件，擋鐵I尺寸的縮短主要是為了銜鐵3與主閥零件，直接接觸輸出電磁力時(shí)主閥零件的加工難度不會(huì)顯著的增加。軛鐵6右端預(yù)留的結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)與主閥組件的快速安裝連接。
[0025]參閱附圖3所示，附圖3為小型化超高速螺線管電磁鐵實(shí)測(cè)電磁力與銜鐵位移關(guān)系結(jié)果的示意圖，其中Y方向代表電磁鐵輸出力(N)，X方向代表銜鐵與擋鐵的距離(麗)，圖中的坐標(biāo)點(diǎn)代表24V驅(qū)動(dòng)電磁力。
[0026]實(shí)際應(yīng)用表明，該比例電磁鐵可實(shí)現(xiàn)不大于22mm的最大外徑,長(zhǎng)度不大于33mm，銜鐵在2.0mm運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)均可實(shí)現(xiàn)理想的比例特性。相比一般的比例電磁鐵外徑縮小I?8mm,長(zhǎng)度縮短5mm以上，體積縮小30%以上，重量縮小30%以上且電磁鐵性能優(yōu)良。與主閥組件鏈接成比例電磁閥工作時(shí)減少零件2個(gè)，通過與不同形式的主閥匹配，可以實(shí)現(xiàn)正比例減壓電磁閥、反比例減壓電磁閥、比例流量閥以及比例流量換向閥等功能，廣泛適用于各類自動(dòng)變速器、發(fā)動(dòng)機(jī)VVT系統(tǒng)等汽車領(lǐng)域。
[0027]對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍內(nèi)的情況下，在其他實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合于本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種小型化比例電磁鐵，其特征在于:包括擋鐵、連接環(huán)、銜鐵、極靴、線圈和軛鐵，所述擋鐵內(nèi)設(shè)有擋鐵內(nèi)孔、且左端設(shè)置有圓環(huán)狀平面及具有特定角度的錐面，所述連接環(huán)內(nèi)設(shè)有連接環(huán)內(nèi)孔，所述極靴內(nèi)設(shè)有極靴內(nèi)孔，所述連接環(huán)位于擋鐵與極靴之間，所述銜鐵為圓柱形，所述線圈上設(shè)置有輸入信號(hào)接插件，所述銜鐵內(nèi)設(shè)與銜鐵外徑不同心的通孔，所述銜鐵可在擋鐵內(nèi)孔和極靴內(nèi)孔內(nèi)滑動(dòng)、且與連接環(huán)內(nèi)孔表面不接觸，所述銜鐵外圓柱面與擋鐵內(nèi)孔、極靴內(nèi)孔均為0.01-0.03mm的間隙配合，所述小型化比例電磁鐵最大外徑不大于22mm、且長(zhǎng)度不大于33mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型化比例電磁鐵，其特征在于:所述連接環(huán)為非導(dǎo)磁連接環(huán)，所述擋鐵為軟磁擋鐵，所述擋鐵設(shè)置有圓柱面用于和連接環(huán)實(shí)現(xiàn)過盈配合連接，所述極靴為軟磁極靴，所述極靴設(shè)置有圓柱面用于和連接環(huán)實(shí)現(xiàn)過盈配合連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型化比例電磁鐵，其特征在于:所述銜鐵為軟磁銜鐵，其表面設(shè)置有厚度為0.01~0.04mm的非導(dǎo)磁、摩擦系數(shù)低的耐磨層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型化比例電磁鐵，其特征在于:所述擋鐵表面經(jīng)抗腐蝕和降低摩擦系數(shù)的工藝處理，所述極靴表面經(jīng)抗腐蝕和降低摩擦系數(shù)的工藝處理。
【文檔編號(hào)】H01F3/00GK103714940SQ201410009684
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】王琦麟, 陸燦 申請(qǐng)人:浙江弘馳科技股份有限公司