直動(dòng)式雙向比例電磁鐵的制作方法
【專利摘要】直動(dòng)式雙向比例電磁鐵，包括隔磁環(huán)、第一導(dǎo)套、第二導(dǎo)套、銜鐵、推桿、控制線圈、線圈保持架；線圈保持架沿周向開(kāi)有凹槽，用于繞制控制線圈，組成電流激勵(lì)源；第一導(dǎo)套、第二導(dǎo)套的圓柱體極靴與銜鐵外圓柱體隔氣隙相對(duì)，形成氣隙相等的左極靴對(duì)和右極靴對(duì)；第一永磁體和第二永磁體的同性磁極分別吸合在銜鐵的左右兩端，第一永磁體另一磁極與第一導(dǎo)磁件吸合，第二永磁體的另一磁極與第二導(dǎo)磁件吸合；第一永磁體和第二永磁體的兩級(jí)分別通過(guò)第一導(dǎo)磁件或第二永磁體和第一導(dǎo)套、第二導(dǎo)套形成第一永磁磁場(chǎng)和第二永磁磁場(chǎng)；銜鐵推桿與銜鐵連接；第一導(dǎo)套、第二導(dǎo)套分別在隔磁環(huán)的兩側(cè)，并與隔磁環(huán)連接在一起。
【專利說(shuō)明】直動(dòng)式雙向比例電磁鐵

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于流體傳動(dòng)及控制領(lǐng)域中電（氣）液伺服/比例閥用的電-機(jī)械轉(zhuǎn)換機(jī) 構(gòu)，尤其涉及一種直動(dòng)式雙向比例電磁鐵。

【背景技術(shù)】
[0002] 電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器作為電液伺服/比例閥中重要的核心部件，在國(guó)防及民用工業(yè)如 航空航天、軍事、機(jī)床、礦山、冶金和工程機(jī)械等領(lǐng)域的電液控制系統(tǒng)中起著重要作用，其性 能優(yōu)劣關(guān)系到整個(gè)電液伺服/比例閥的性能。
[0003] 在現(xiàn)有的伺服/比例閥中大量采用動(dòng)鐵式電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器即比例電磁鐵作為 電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器，比例電磁鐵的比例特性即水平的位移-力特性，在比例電磁鐵的有效行程 內(nèi)，當(dāng)線圈電流一定時(shí)，其輸出力保持恒定。
[0004] 如圖la、lb和圖lc，傳統(tǒng)比例電磁鐵的典型結(jié)構(gòu)，采用了隔磁環(huán)結(jié)構(gòu)，形成特殊形 式的磁路和，通過(guò)磁通產(chǎn)生的端面力和磁通產(chǎn)生的附加軸向力所產(chǎn) 生的合力來(lái)得到整個(gè)比例電磁鐵的輸出力FM，從而得到了水平的位移-力特性即比例特性， 為得到比例特性，對(duì)隔磁環(huán)的加工工藝要求高；傳統(tǒng)的比例電磁鐵多采用兩個(gè)線圈實(shí)現(xiàn)雙 向驅(qū)動(dòng)的功能，體積占的比重大，而且需要彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)位，對(duì)彈簧的設(shè)計(jì)要求高，結(jié)構(gòu)復(fù) 雜，并且彈簧的可壓縮性以及磁路的不對(duì)稱性都會(huì)使銜鐵在零位保持不穩(wěn)定。
[0005] 參照?qǐng)Dla、lb和lc，傳統(tǒng)比例電磁鐵的典型結(jié)構(gòu)，此比例電磁鐵包括推桿1 '、工 作氣隙2'、非工作氣隙3'、銜鐵4'、軸承環(huán)5'、隔磁環(huán)6'、導(dǎo)套7'、限位片8'。 導(dǎo)套7 '前后兩端由導(dǎo)磁材料制成，中間用一段非導(dǎo)磁材料（隔磁環(huán)6 ')焊接；銜鐵4 ' 前端裝有推桿1 '，用以輸出力或位移，后端裝有彈簧和調(diào)節(jié)螺釘組成的調(diào)零機(jī)構(gòu)，可在一 定范圍內(nèi)對(duì)比例電磁鐵特性曲線進(jìn)行調(diào)整；采用隔磁環(huán)6 '使電磁鐵形成特殊的磁路形 式，當(dāng)給控制線圈通入一定電流時(shí)，比例電磁鐵產(chǎn)生兩條磁路，一條磁路由前端蓋，沿軸 向工作氣隙，進(jìn)入銜鐵，穿過(guò)導(dǎo)套后段和導(dǎo)磁外殼回到前端蓋，另一條磁路〇 2則是由前端 蓋，沿徑向工作氣隙進(jìn)入銜鐵，整個(gè)比例電磁鐵的輸出力是由磁路〇1和〇2所產(chǎn)生電磁力 的合力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服傳統(tǒng)的比例電磁鐵需要兩個(gè)線圈進(jìn)行雙向驅(qū)動(dòng)，進(jìn)而體積大的不足，對(duì) 彈簧設(shè)計(jì)要求高，零位保持不穩(wěn)定，采用隔磁環(huán)得到比例特性的電磁鐵，加工工藝復(fù)雜等缺 點(diǎn)，本發(fā)明提供一種單相線圈雙向驅(qū)動(dòng)的比例電磁鐵。
[0007] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
[0008] 直動(dòng)式雙向比例電磁鐵包括隔磁環(huán)5、第一導(dǎo)套2、第二導(dǎo)套6、銜鐵12、銜鐵推桿 16、控制線圈4、線圈保持架3 ;
[0009] 線圈保持架3沿周向開(kāi)有凹槽，用于繞制控制線圈4,組成電流激勵(lì)源；
[0010] 第一導(dǎo)套2和第二導(dǎo)套6的圓柱體極靴與銜鐵12外圓柱體隔氣隙相對(duì)，形成氣隙 相等的左極靴對(duì)和右極靴對(duì)；
[0011] 第一永磁體13和第二永磁體11采用平行充磁方式、同性磁極分別吸合在銜鐵12 的左右兩端，并且第一永磁體13通過(guò)第一導(dǎo)磁件14經(jīng)第一導(dǎo)套2和銜鐵12形成第一永磁 極化磁場(chǎng)，第二永磁體11通過(guò)第二導(dǎo)磁件10經(jīng)第二導(dǎo)套6和銜鐵12形成第二永磁極化磁 場(chǎng)；
[0012] 所述銜鐵推桿16與銜鐵12過(guò)盈連接，銜鐵推桿16的兩端通過(guò)直線軸承8和17 與端蓋間隙配合；
[0013] 所述銜鐵12的兩側(cè)外表面分別設(shè)置在左右極靴對(duì)的氣隙中，銜鐵12、第一永磁體 13、第二永磁體11、第一導(dǎo)磁件14和第二導(dǎo)磁件10組成一個(gè)運(yùn)動(dòng)組件，第一導(dǎo)磁件14和第 二導(dǎo)磁件10與各自一側(cè)的端蓋之間都設(shè)有彈簧。該運(yùn)動(dòng)組件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有效減少運(yùn)動(dòng)組件 運(yùn)動(dòng)的滯回，其運(yùn)動(dòng)組件可以隨閥芯轉(zhuǎn)軸的軸線方向平動(dòng)；
[0014] 第一導(dǎo)套2和第二導(dǎo)套6分別布置在隔磁環(huán)5的兩側(cè)，并與隔磁環(huán)5焊接在一起， 直線軸承8和17分別與右端蓋7、左端蓋1過(guò)盈配合，安裝在端蓋里面；
[0015] 線圈保持架3、銜鐵推桿16用不導(dǎo)磁的金屬材料制成，銜鐵12、第一導(dǎo)套2、第二導(dǎo) 套6、第一導(dǎo)磁件14、第二導(dǎo)磁件10則是用高導(dǎo)磁率的軟磁材料制成。
[0016] 本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在：1、本發(fā)明采用單個(gè)線圈雙向驅(qū)動(dòng)的方式，體積小， 控制簡(jiǎn)單；利用永磁體提供電磁剛度以起到復(fù)位彈簧的作用，避免了由于彈簧的疲勞、斷裂 和腐蝕而帶來(lái)的電磁鐵可靠性差、使用壽命短等問(wèn)題，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低；2、采用對(duì)稱的結(jié) 構(gòu)形式，當(dāng)電磁鐵處于零位時(shí)，兩個(gè)永磁體產(chǎn)生的極化磁場(chǎng)大小相等，方向相反，其合力為 零，這樣電磁鐵可以可靠保持在零位；3、采用導(dǎo)磁件、永磁體與銜鐵的組合件作為動(dòng)鐵芯， 永磁體與銜鐵一起運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，永磁體產(chǎn)生的永磁力可靈活地轉(zhuǎn)換，電磁鐵的動(dòng)態(tài) 響應(yīng)快，由于電磁剛度的存在，電磁鐵換向和復(fù)位時(shí)沖擊和噪聲小，工作穩(wěn)定；4、根據(jù)經(jīng)典 理論中的氣隙磁導(dǎo)公式

【權(quán)利要求】
1.直動(dòng)式雙向比例電磁鐵，其特征在于：包括隔磁環(huán)（5)、第一導(dǎo)套（2)、第二導(dǎo)套（6)、 銜鐵（12)、銜鐵推桿（16)、控制線圈（4)、線圈保持架（3);線圈保持架（3)沿周向開(kāi)有凹 槽，用于繞制控制線圈（4)，組成電流激勵(lì)源； 所述的第一導(dǎo)套（2)、第二導(dǎo)套（6)的圓柱體極靴與銜鐵（12)外圓柱體隔氣隙相對(duì)，形 成氣隙相等的左極靴對(duì)和右極靴對(duì)； 第一永磁體（13)和第二永磁體（11)以平行充磁的方式、同性磁極分別吸合在銜鐵 (12) 的左右兩端，第一永磁體（13)另一磁極與第一導(dǎo)磁件（14)吸合，第二永磁體（11)的 另一磁極與第二導(dǎo)磁件（10)吸合；第一永磁體（13)的兩級(jí)通過(guò)第一導(dǎo)磁件（14)和第一導(dǎo) 套（2)、第二導(dǎo)套￠)、銜鐵（12)形成第一永磁極化磁場(chǎng)，第二永磁體（11)的兩級(jí)通過(guò)第二 導(dǎo)磁件（10)和第二導(dǎo)套￠)、第一導(dǎo)套（2)、銜鐵（12)形成第二永磁極化磁場(chǎng)； 所述銜鐵推桿（16)與銜鐵（12)連接，所述銜鐵推桿（16)的兩端則通過(guò)直線軸承與端 蓋間隙配合； 所述銜鐵（12)的兩側(cè)外表面分別設(shè)置在左右極靴對(duì)的氣隙中，銜鐵（12)、第一永磁體 (13) 、第二永磁體（11)、第一導(dǎo)磁件（14)和第二導(dǎo)磁件（10)組成一個(gè)運(yùn)動(dòng)組件，第一導(dǎo)磁 件（14)和第二導(dǎo)磁件（10)與各自一側(cè)的端蓋之間都設(shè)有彈簧； 第一導(dǎo)套（2)、第二導(dǎo)套（6)分別在隔磁環(huán)（5)的兩側(cè)，并與隔磁環(huán)（5)連接在一起； 所述的線圈保持架（3)、銜鐵推桿（16)用不導(dǎo)磁的金屬材料制成，銜鐵（12)、第一導(dǎo)套 (2)、第二導(dǎo)套（6)、第一導(dǎo)磁件（14)、第二導(dǎo)磁件（10)則是用高導(dǎo)磁率的軟磁材料制成。
【文檔編號(hào)】H01F7/122GK104361973SQ201410436029
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】阮健, 申屠勝男, 陳烜, 孟彬 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)