CN101800112B - 耐高压双向旋转式高速开关电磁铁 - Google Patents

耐高压双向旋转式高速开关电磁铁 Download PDF

Info

Publication number
CN101800112B
CN101800112B CN2010101368506A CN201010136850A CN101800112B CN 101800112 B CN101800112 B CN 101800112B CN 2010101368506 A CN2010101368506 A CN 2010101368506A CN 201010136850 A CN201010136850 A CN 201010136850A CN 101800112 B CN101800112 B CN 101800112B
Authority
CN
China
Prior art keywords
yoke
rotor
speed switch
rear end
switch electromagnet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2010101368506A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101800112A (zh
Inventor
阮健
孟彬
李胜
鲁立中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University of Technology ZJUT
Original Assignee
Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University of Technology ZJUT filed Critical Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority to CN2010101368506A priority Critical patent/CN101800112B/zh
Publication of CN101800112A publication Critical patent/CN101800112A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101800112B publication Critical patent/CN101800112B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

一种耐高压双向旋转式高速开关电磁铁，包括前端盖和后端盖，高速开关电磁铁还包括定子部件和转子部件，转子部件包括转子和转子轴，转子安装在转子轴上，转子轴的两端分别可转动地安装在前端盖和后端盖上，定子部件包括第一轭铁、第二轭铁、第三轭铁、隔磁环、线圈和永磁体；第一轭铁呈实心圆环状；第二轭铁和第三轭铁均呈半开口状，第一轭铁、第二轭铁、第三轭铁均布置在转子外圈，第二轭铁和第三轭铁的开口相对并形成空腔，隔磁环位于空腔内，线圈环绕在隔磁环上组成电流励磁源；永磁体位于第一轭铁和第二轭铁之间且被轴向磁化成N极和S极。本发明可以双向驱动、具有良好的耐高压特性、适应湿式状态下工作、具有高动态响应。

Description

耐高压双向旋转式高速开关电磁铁
技术领域
本发明属于流体传动及控制领域中电(气)液数字换向阀用的电-机械转换机构，尤其涉及一种耐高压双向旋转式高速开关电磁铁。
背景技术
阀用电-机械转换器按照衔铁工作腔是否有油液进入可以分为干式和湿式两种，后者与前者相比，由于其结构上的耐高压特性而允许衔铁工作时可以浸在油液中，从而具有散热好，摩擦小，换向和复位时冲击噪声小，工作平稳和寿命长的优点，因此应用日益广泛。
2D数字换向阀是基于液压伺服螺旋的原理，将阀芯的旋转运动转换为直线运动，从而实现阀口的轴向开闭，以此对应换向阀的全开和全闭两种工作状态。2D数字换向阀的电-机械转换器要求为可双向驱动的、高动态响应的开关式旋转电磁铁，然而传统的旋转式开关电磁铁往往只能单向驱动，且其控制线圈与转子工作腔之间并无密封耐高压结构，油液一旦进入工作腔，控制线圈将直接浸在油液中从而导致电磁铁的损坏，因而无法在湿式状态下工作；此外，传统的旋转式开关电磁铁的转子一般为实心结构，其转动惯量大，响应速度较慢，从而限制了阀乃至整个电液系统的频宽，因而对于需要快速动态响应的换向阀而言，并不适用。
发明内容
为了克服传统的旋转式开关电磁铁的只能单向驱动、无密封耐高压结构、无法在湿式状态下工作且动态响应低的不足，本发明提供一种可以双向驱动的、具有良好的耐高压特性、适应湿式状态下工作、高动态响应的耐高压双向旋转式高速开关电磁铁，其可以直接用来驱动2D数字换向阀的阀芯。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种耐高压双向旋转式高速开关电磁铁，包括前端盖和后端盖，所述高速开关电磁铁还包括定子部件和转子部件，所述转子部件包括转子和转子轴，转子安装在转子轴上，所述转子轴的两端分别可转动地安装在前端盖和后端盖上，所述定子部件包括第一轭铁、第二轭铁、第三轭铁、隔磁环、线圈和永磁体；所述第一轭铁呈实心圆环状；所述第二轭铁和第三轭铁均呈半开口状，所述第一轭铁、第二轭铁、第三轭铁均布置在所述转子外圈，所述第二轭铁和第三轭铁的开口相对并形成空腔，所述隔磁环位于所述空腔内，所述线圈环绕在隔磁环上组成电流励磁源；所述永磁体位于所述第一轭铁和第二轭铁之间且被轴向磁化成N极和S极；所述第一轭铁与前端盖固定连接，所述第三轭铁与后端盖固定连接。
进一步，所述转子为薄壁空心转子。
再进一步，所述第一轭铁、第二轭铁、第三轭铁的内圆周面均开有形状相同且均匀分布的两个大齿；所述第二轭铁的齿沿顺时针方向超前第一轭铁的齿1/2个齿宽，所述第三轭铁的齿沿顺时针方向落后第一轭铁的齿1/2个齿宽，所述转子的外表面开有两个与轭铁大齿形状相同且均匀分布的转子齿。
更进一步，所述隔磁环与所述第二轭铁、第三轭铁均密封连接；所述第一轭铁的侧壁与所述前端盖密封连接，所述第三轭铁的侧壁与所述后端盖密封连接。
本发明的有益效果主要表现在：1、采用了简单可靠的耐高压结构，使得电磁铁具备在湿式状态下工作的能力；2、转子转动惯量小，频响高，响应速度快，动态性能好；3、电磁铁可双向驱动；4、由于油液可进入转子工作腔，电磁铁换向和复位时冲击与噪声小，工作稳定；5、由于电磁铁可处于湿式工作状态，其控制线圈温升低，使用寿命长；6、运动零部件摩擦小，润滑性能好，有利于长期保持精度。
附图说明
图1为本发明的结构原理示意图。
图2为本发明的薄壁空心转子结构示意图。
图3a，3b和3c为图1的A-A向、B-B向、C-C向剖视图，
图4a，4b和4c为本发明的工作原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1～图4c，一种耐高压双向旋转式高速开关电磁铁，包括定子部件、转子部件、前端盖1和后端盖11，所述定子部件位于转子部件的外侧，所述转子部件包括转子13和转子轴3，转子13安装在转子轴3上，所述转子轴3的两端分别安装在前端盖1和后端盖11上，所述定子部件包括第一轭铁5、第二轭铁8、第三轭铁9、隔磁环14、线圈15和永磁体18；所述第一轭铁5呈实心圆环状；所述第二轭铁8和第三轭铁9均呈半开口状，所述第一轭铁5、第二轭铁8、第三轭铁9均布置在所述转子13外圈，所述第二轭铁8和第三轭铁9的开口相对并形成空腔，所述隔磁环14用非导磁材料制成，位于所述空腔内，所述线圈15环绕在隔磁环14上组成电流励磁源；所述永磁体18位于所述第一轭铁5和第二轭铁8之间且被轴向磁化成N极和S极；所述第一轭铁5与前端盖1固定连接，所述第三轭铁9与后端盖11固定连接。
所述第一轭铁5、第二轭铁8、第三轭铁9的内圆周面均开有形状相同且均匀分布的两个大齿；所述第二轭铁8的齿沿顺时针方向超前第一轭铁5的齿1/2个齿宽，所述第三轭铁9的齿沿顺时针方向落后第一轭铁5的齿1/2个齿宽。
所述转子做成空心薄壁结构，其外表面上开有两个与轭铁大齿形状相同且均匀分布的转子齿；所述隔磁环14与所述第二轭铁8、第三轭铁9均密封连接；所述第一轭铁5的侧壁与所述前端盖1密封连接，所述第三轭铁9的侧壁与所述后端盖11密封连接。
本实施例以电磁铁各个轭铁及转子上均匀分布两个大齿的结构为例，结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，本发明包括第一轭铁5、第二轭铁8、第三轭铁9、隔磁环14、线圈15、永磁体18、薄壁空心转子13、转子轴3、前端盖1、后端盖11和密封圈4、6、7、10、16、17；第一轭铁5呈实心圆环状，第二轭铁8和第三轭铁9的开口相对并形成空腔，内置隔磁环14，线圈15环绕在隔磁环14上组成电流励磁源，永磁体18被放置在第一轭铁5和第二轭铁8的中间且被轴向磁化成N极和S级。
当有油液进入转子工作腔时，第一轭铁5和第二轭铁8的一侧各开有一个环形槽用来放置密封圈6、7，前端盖1和后端盖11的内侧各开有一个环形槽用来放置密封圈4、10，以防止油液从电磁铁零部件之间的配合间隙中泄漏出来；隔磁环14的内表面开有一对左右均布的环形槽，用来放置密封圈16、17，使得线圈15与充满油液的转子工作腔相隔离；上述的耐高压结构简单可靠，容易实现，从而使得电磁铁具有了在湿式状态下工作的能力。
第一轭铁5、第二轭铁8、第三轭铁9的内圆周面均开有形状相同且均匀分布的两个大齿；为减小转子的转动惯量，设计了薄壁空心转子13与转子轴3相配合，其外表面上开有两个和轭铁大齿形状相同且均匀分布的转子齿，整个转子部件通过轴承2、12支撑在前端盖1和后端盖11中，可绕中心轴线转动。
为满足永磁极化磁通和电流控制磁通的要求，前端盖1、后端盖11、隔磁环14和转子轴3均为非导磁材料制成的非导磁体，第一轭铁5、第二轭铁8、第三轭铁9和薄壁空心转子13均为高磁导率软磁材料制成的良导磁体；为加强散热，降低线圈15的温升，隔磁环14的材料还应有良好的导热性能。
如图3a、3b和3c所示，为实现耐高压双向旋转式高速开关电磁铁的双向驱动，所述第二轭铁8的齿应沿顺时针方向超前第一轭铁5的齿1/2个齿宽，所述第三轭铁9的齿应沿顺时针方向落后第一轭铁5的齿1/2个齿宽。
工作原理：如图4a所示，第一轭铁5、第二轭铁8、第三轭铁9和薄壁空心转子13分别形成三段环形的工作气隙δ3、δ2和δ1，当线圈15不通电流的时候，各极下工作气隙内只有永磁体产生的极化磁场，由于整个永磁磁路并不对称，其总磁导与转子位置有关，电磁铁将会自动停留在磁路总磁导最大的位置，即初始平衡位置，此时第一轭铁5的大齿与转子13外表面的大齿重合，而第二轭铁8和第三轭铁9的大齿分别与转子13外表面的大齿错开半个齿宽，电磁铁停留于初始平衡位置；当线圈15通入如图4b所示方向(沿纸面向里)的电流时，由于永磁体磁阻较大，则电流控制磁场与永磁极化磁场只是在第二轭铁8与转子13上的大齿、第三轭铁9与转子13上的大齿各自形成的工作气隙δ2和δ1中相互叠加，其中工作气隙δ2下控制磁场与永磁极化磁场方向相同，磁场强度相互叠加而增强；工作气隙δ1下电流磁场与永磁极化磁场方向相反，磁场强度相互抵消而减弱，适当控制线圈15的电流强度，可以使得工作气隙δ1下的气隙磁场接近于零，则此时转子13受到电磁转矩的作用而顺时针方向转动直至其本身所受合力矩为零，此时转子处于通电平衡位置；同样地，当线圈15通入如图4c所示⊙方向(沿纸面向外)的电流时，工作气隙δ2下控制磁场与永磁极化磁场方向相反，磁场强度相互抵消而减弱，如适当控制线圈15的电流强度，可以使得工作气隙δ2的气隙磁场接近于零；工作气隙δ1下电流磁场与永磁极化磁场方向相同，磁场强度相互叠加而增强，则此时转子13受到电磁转矩的作用而逆时针方向转动直至其本身所受合力矩为零，此时转子处于另一个通电平衡位置；；当线圈15断电，电磁铁在永磁体极化磁场的作用下回到如图4a所示的初始平衡位置。可以看到，只要控制线圈15的电流通断，就可以控制电磁铁的双向快速来回转动，而适当调整电磁铁本身的结构参数，可以控制转子13工作转角的大小。
上述具体实施方式用来解释本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种耐高压双向旋转式高速开关电磁铁，包括前端盖和后端盖，其特征在于：所述高速开关电磁铁还包括定子部件和转子部件，所述转子部件包括转子和转子轴，转子安装在转子轴上，所述转子轴的两端分别可转动地安装在前端盖和后端盖上，所述定子部件包括第一轭铁、第二轭铁、第三轭铁、隔磁环、线圈和永磁体；所述第一轭铁呈实心圆环状；所述第二轭铁和第三轭铁均一端开口，所述第一轭铁、第二轭铁、第三轭铁均布置在所述转子外圈，所述第二轭铁和第三轭铁的开口相对并形成空腔，所述隔磁环位于所述空腔内，所述线圈环绕在隔磁环上组成电流励磁源；所述永磁体位于所述第一轭铁和第二轭铁之间且被轴向磁化成N极和S极；所述第一轭铁与前端盖固定连接，所述第三轭铁与后端盖固定连接；所述第一轭铁、第二轭铁、第三轭铁的内圆周面均开有形状相同且均匀分布的两个大齿；所述第二轭铁的齿沿顺时针方向超前第一轭铁的齿1/2个齿宽，所述第三轭铁的齿沿顺时针方向落后第一轭铁的齿1/2个齿宽，所述转子的外表面开有两个与轭铁大齿形状相同且均匀分布的转子齿。
2.如权利要求1所述的耐高压双向旋转式高速开关电磁铁，其特征在于：所述转子为薄壁空心转子。
3.如权利要求1或2所述的耐高压双向旋转式高速开关电磁铁，其特征在于：所述隔磁环与所述第二轭铁、第三轭铁均密封连接；所述第一轭铁的侧壁与所述前端盖密封连接，所述第三轭铁的侧壁与所述后端盖密封连接。
CN2010101368506A 2010-03-31 2010-03-31 耐高压双向旋转式高速开关电磁铁 Expired - Fee Related CN101800112B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010101368506A CN101800112B (zh) 2010-03-31 2010-03-31 耐高压双向旋转式高速开关电磁铁

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010101368506A CN101800112B (zh) 2010-03-31 2010-03-31 耐高压双向旋转式高速开关电磁铁

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101800112A CN101800112A (zh) 2010-08-11
CN101800112B true CN101800112B (zh) 2012-06-27

Family

ID=42595740

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010101368506A Expired - Fee Related CN101800112B (zh) 2010-03-31 2010-03-31 耐高压双向旋转式高速开关电磁铁

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101800112B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102142757B (zh) * 2011-03-09 2012-12-12 浙江工业大学 插片式旋转电磁铁
CN109300648B (zh) * 2018-10-25 2019-10-18 同济大学 一种耐高压动磁式双向比例电磁铁

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2075816C1 (ru) * 1993-05-14 1997-03-20 Акционерное общество "Новосибирский завод низковольтной аппаратуры" Индукторный электродвигатель
CN101572159A (zh) * 2009-02-26 2009-11-04 浙江工业大学 耐高压低惯量旋转电磁铁
CN201650914U (zh) * 2010-03-31 2010-11-24 浙江工业大学 耐高压双向旋转式高速开关电磁铁

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2075816C1 (ru) * 1993-05-14 1997-03-20 Акционерное общество "Новосибирский завод низковольтной аппаратуры" Индукторный электродвигатель
CN101572159A (zh) * 2009-02-26 2009-11-04 浙江工业大学 耐高压低惯量旋转电磁铁
CN201650914U (zh) * 2010-03-31 2010-11-24 浙江工业大学 耐高压双向旋转式高速开关电磁铁

Also Published As

Publication number Publication date
CN101800112A (zh) 2010-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101572159B (zh) 耐高压低惯量旋转电磁铁
US8198774B2 (en) Permanent magnet motor
CN102155492B (zh) 主动与被动混合型磁悬浮轴承
CN111884460B (zh) 一种轴向磁通混合励磁记忆电机
JP2009539336A (ja) 電気的同期機械
CN103427520A (zh) 转子以及具备该转子的马达
CN102269221B (zh) 混合励磁轴径向磁悬浮轴承
CN102392852B (zh) 一种轴向磁轴承
WO2015143623A1 (zh) 飞轮储能装置、风力发电系统及车辆能量回馈制动系统
CN201650914U (zh) 耐高压双向旋转式高速开关电磁铁
CN101800112B (zh) 耐高压双向旋转式高速开关电磁铁
CN101436816A (zh) 新式永磁能机
US20160248313A1 (en) Electric Water Pump
CN101527492B (zh) 耐高压低惯量直动式电-机械转换器
CN202678020U (zh) 耐高压无弹簧直动式高速开关电磁铁
CN209709911U (zh) 基于气隙补偿的对称永磁式单向比例电磁铁
JP2009247041A (ja) 回転機
CN201374638Y (zh) 耐高压低惯量旋转电磁铁
CN205383131U (zh) 一种内置磁流变液制动器的摆动气缸
CN209562362U (zh) 双向旋转式力矩马达
JP2008072849A (ja) 永久磁石式回転電機
JP6350147B2 (ja) 熱磁気サイクル装置
CN205595913U (zh) 高性能旋转电磁执行器
CN101834052B (zh) 无弹簧直动式高速开关电磁铁
CN201663027U (zh) 无弹簧直动式高速开关电磁铁

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120627