CN103050218A - 一种基于并联线圈的高响应、大推力电磁铁 - Google Patents

一种基于并联线圈的高响应、大推力电磁铁 Download PDF

Info

Publication number
CN103050218A
CN103050218A CN2012105615408A CN201210561540A CN103050218A CN 103050218 A CN103050218 A CN 103050218A CN 2012105615408 A CN2012105615408 A CN 2012105615408A CN 201210561540 A CN201210561540 A CN 201210561540A CN 103050218 A CN103050218 A CN 103050218A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electromagnet
coil
magnet
present
response
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.)
Pending
Application number
CN2012105615408A
Other languages
English (en)
Inventor
孔晓武
李世振
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 ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
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 ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN2012105615408A priority Critical patent/CN103050218A/zh
Publication of CN103050218A publication Critical patent/CN103050218A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

本发明公开了一种基于并联线圈的高响应、大推力电磁铁。在电磁体的线圈骨架上绕制有两组以上线圈，各组线圈以并联的方式电连接。各组线圈沿线圈骨架的轴向或径向分布。本发明的线圈结构既可以适用于开关电磁铁，也可以适用于比例电磁铁中。本发明采用线圈并联的结构，大幅减小了电磁铁内阻和电感量，因此在常规供电电压下可通过增大驱动电流来提高电磁推力，从而获得高响应、大推力电磁铁。

Description

一种基于并联线圈的高响应、大推力电磁铁
技术领域
 本发明涉及一种可适用于电机械转换控制等领域的电磁铁。
背景技术
电磁铁作为一种电机械转化元件被广泛地应用于电磁阀等领域。动态响应频率和最大电磁推力是衡量电磁铁性能的重要指标，传统的电磁铁采用单组线圈绕制而成，电阻和电感值高，电磁纯时滞大且常规电压驱动下电流较小，存在最大电磁推力和动态响应频率之间的矛盾。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高响应、大推力的电磁铁，既能够保证较大的电磁推力同时大幅减少电磁铁的开启和关闭的动态响应时间。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
本发明基于并联线圈的电磁铁是在电磁体的线圈骨架上绕制有两组以上线圈，各组线圈以并联的方式电连接。
进一步地，本发明的各组线圈沿线圈骨架的径向分布。
进一步地，本发明的各组线圈沿线圈骨架的轴向分布。
进一步地，本发明的各组线圈的匝数相同。
进一步地，本发明所述电磁铁为开关电磁铁或比例电磁铁。
进一步地，本发明的所述比例电磁铁为动铁式力马达比例电磁铁、动圈式力马达比例电磁铁或力矩马达电磁铁。
与背景技术相比，本发明具有的有益效果是：一方面，在保证安匝数不变的情况下，大幅缩短了电磁铁的电磁纯时滞，具有高响应的特性；另一方面，电磁铁的电阻和电感量大幅减小，从而在常规供电电压下可通过增大驱动电流来大幅提高电磁推力，使本发明电磁铁兼具高响应、大推力的性能。
附图说明
图1为n（n≥2）组励磁线圈径向（即叠加式）并联绕制示意图；
图2为n（n≥2）组励磁线圈轴向（即平铺式）并联绕制示意图；
图3为使用本发明基于并联线圈电磁铁的高速开关阀的结构示意图；
图4为本发明基于并联线圈的比例电磁铁的结构示意图；
图5 为本发明并联线圈电磁铁的等效电气原理图，其中，U为供电电压，I为电磁铁驱动总电流，                                                
Figure 2012105615408100002DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 203015DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 2012105615408100002DEST_PATH_IMAGE003
分别对应表示第i组线圈的等效电阻、等效电感、驱动电流（i=1，2，…，n）；
图中，1. 衔铁、2. 并联线圈电磁铁、3. 极靴、4. 阀体、5. 回油球阀、6.分离销、7. 供油球阀；8. 推杆、9. 导向套、10. 线圈骨架、11. 限位卡环、12. 隔磁环、13. 线圈、14. 壳体、15. 弹簧、 16.调整螺栓。
具体实施方式
如图1至图4所示，本发明的电磁铁的线圈骨架10上绕制有n（n≥2）组线圈13，各组线圈以并联的方式电连接。各组线圈13或者沿线圈骨架10的轴向分布，或者沿线圈骨架10的径向分布。各组线圈13的匝数可以相同，也可以不同。
如图1所示，本发明的电磁铁的各组线圈13沿线圈骨架10的径向分布（即叠加式）的方式并联绕制，各组线圈13的起始端电气并接于电磁体的一端的接线端子a，各组线圈13的末端电气并接于电磁体的另一端的接线端子b。
如图2所示，本发明的另一种实施方式的电磁铁的各组线圈13沿线圈骨架10的轴向分布（即平铺式）的方式并联绕制，各组线圈13的起始端电气并接于电磁体的一端的接线端子a，各组线圈13的末端电气并接于电磁体的另一端的接线端子b。
图3示出了将本发明的并联线圈电磁铁作为开关电磁铁应用于高速开关阀的一个实例。如图3所示，高速开关阀由衔铁1、并联线圈电磁铁2、极靴3、阀体4、回油球阀5、分离销6和供油球阀7组成。在图3所示的实例中，高速开关阀是一种两位三通的螺纹式插装阀，并联线圈电磁铁2安装在该插装阀的阀芯上。并联线圈电磁铁2的总安匝数为1000。与总安匝数亦为1000的传统单组线圈电磁铁的相比，两者的区别在于该实例中的并联线圈电磁铁2是由4组匝数为250匝的线圈沿线圈骨架的径向并联绕制。
在图3所示的应用实例中，高速开关阀的工作过程如下：常态下，并联线圈电磁铁2失电，高速开关阀在P口高压供油压力作用下，供油球阀7、分离销6、回油球阀5、及衔铁1被推至左位，P口与控制油口A通。当并联线圈电磁铁2得电时，极靴3被磁化而将衔铁1吸合，回油球阀5、分离销6和供油球阀7被推至右位，A口与T口通。该阀供油压力200bar，最大流量9 L/min。并联线圈电磁铁的峰值供电电压24V，等效总电阻0.6Ω，开启峰值电流4A，保持电流1A。在电磁铁的线圈总安匝数同样为1000的情况下，传统单线圈电磁铁高速开关阀的电磁铁的电阻9.6Ω，阀开启峰值电流1A，保持电流0.25A。可见，传统单组线圈电磁铁的电阻值较大，常规电压下最大驱动电流受到限制，电磁铁的推力不理想；而本发明多组线圈并联电磁铁的电阻值大幅减少，常规电压下可通过增加驱动电流来大幅提高线圈安匝数，从而实现电磁铁的大推力。
使用传统的线圈匝数为N的单线圈电磁铁的电气纯时滞
Figure 486228DEST_PATH_IMAGE004
为：
 
上式中，
Figure 902166DEST_PATH_IMAGE006
为线圈等效总电感量，U为供电电压，R为线圈等效总电阻，
Figure 2012105615408100002DEST_PATH_IMAGE007
为电磁铁线圈中的初始电流；为电磁铁最大推力时线圈的临界电流。
图5 为本发明并联线圈电磁铁的等效电气原理图。本发明由n组匝数为的子线圈并联绕制在线圈骨架上来代替传统的单组匝数为N的线圈，各组线圈的阻值为
Figure 679684DEST_PATH_IMAGE010
，各线圈的电感值为
Figure DEST_PATH_IMAGE011
 (其中，
Figure 817404DEST_PATH_IMAGE006
为线圈的等效总电感量，为等效磁路总磁阻)。
在供电电压
Figure DEST_PATH_IMAGE013
不变的情况下，本发明的子线圈沿线圈骨架的轴向或径向并联后得到的电磁铁电气纯时滞
Figure 892994DEST_PATH_IMAGE014
为：
Figure 2012105615408100002DEST_PATH_IMAGE015
对比
Figure 98847DEST_PATH_IMAGE004
与
Figure 232019DEST_PATH_IMAGE014
可知，在线圈的总安匝数不变的情况下，使用本发明由n组线圈并联的电磁铁的高速开关阀的动态响应效果相当于将传统单组线圈电磁铁的供电电压提高n倍。
表1为图3所示的应用实例中的高速开关阀与传统单组线圈电磁铁高速开关阀的动态响应特性对比数据。由表1可得，使用本发明基于并联线圈的电磁铁的高速开关阀的响应频率大幅提高。
 
表1 
Figure 2012105615408100002DEST_PATH_IMAGE017
可见，本发明采用多组线圈并联的方式取代传统的单组线圈电磁铁，在保证线圈总安匝数不变的情况下，明显缩短了电磁铁的电磁纯时滞，大幅减少电磁铁的开启和关闭的纯延迟时间，进而提高了电磁铁的响应频率。
由于本发明采用多组线圈并联的方式，大大减小了电磁铁的电阻和电感量，因此，本发明在常规的供电电压下可以通过提高驱动电流来增加线圈的总安匝数，从而实现电磁铁的大推力。
图4示出了本发明的并联线圈比例电磁铁的一个实例。在本实施例中，电磁铁由推杆8、导向套9、线圈骨架10、限位卡环11、隔磁环12、激励线圈、壳体14、弹簧15和调整螺栓16组成。本实施例的比例电磁铁与传统的比例电磁体的区别在于：本实施例的比例电磁铁的激励线圈是由两组以上线圈13通过并联的方式绕制在线圈骨架10组成，各组线圈13沿线圈骨架10的径向分布。
图4中的电磁铁为动铁式力马达比例电磁铁，本发明基于并联线圈的电磁铁同样适用于动圈式力马达电磁铁、力矩马达电磁铁等。

Claims (6)

1.一种基于并联线圈的电磁铁，其特征在于：在电磁体的线圈骨架上绕制有两组以上线圈，各组线圈以并联的方式电连接。
2.根据权利要求1所述的电磁铁，其特征在于：各组线圈沿线圈骨架的径向分布。
3.根据权利要求1所述的电磁铁，其特征在于：各组线圈沿线圈骨架的轴向分布。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电磁铁，其特征在于：各组线圈的匝数相同。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电磁铁，其特征在于：所述电磁铁为开关电磁铁或比例电磁铁。
6.根据权利要求5所述的电磁铁，其特征在于：所述比例电磁铁为动铁式力马达比例电磁铁、动圈式力马达比例电磁铁或力矩马达电磁铁。
CN2012105615408A 2012-12-21 2012-12-21 一种基于并联线圈的高响应、大推力电磁铁 Pending CN103050218A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012105615408A CN103050218A (zh) 2012-12-21 2012-12-21 一种基于并联线圈的高响应、大推力电磁铁

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012105615408A CN103050218A (zh) 2012-12-21 2012-12-21 一种基于并联线圈的高响应、大推力电磁铁

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103050218A true CN103050218A (zh) 2013-04-17

Family

ID=48062829

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012105615408A Pending CN103050218A (zh) 2012-12-21 2012-12-21 一种基于并联线圈的高响应、大推力电磁铁

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103050218A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105023708A (zh) * 2015-08-09 2015-11-04 苏州蓝王机床工具科技有限公司 一种电磁铁
CN109973461A (zh) * 2019-04-08 2019-07-05 江西资生科技有限公司 一种防爆液压执行机构
CN112413211A (zh) * 2020-10-30 2021-02-26 华帝股份有限公司 一种电磁线圈和电磁阀

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2052933U (zh) * 1989-08-31 1990-02-14 杨志刚 多组激磁线圈节能电磁铁
CN2295265Y (zh) * 1997-05-16 1998-10-21 韩伍林 一种大推力电磁铁
US6520600B1 (en) * 2000-09-09 2003-02-18 Kelsey-Hayes Company Control valve with single piece sleeve for a hydraulic control unit of vehicular brake systems
CN101776172A (zh) * 2010-03-23 2010-07-14 浙江大学 耐高压永磁屏蔽高速开关电磁铁
CN201944160U (zh) * 2011-03-15 2011-08-24 李国榜 节能直流电磁铁
CN102637504A (zh) * 2012-05-02 2012-08-15 浙江大学 高速双向永磁复位比例电磁铁
CN203205180U (zh) * 2012-12-21 2013-09-18 浙江大学 基于并联线圈的高响应、大推力电磁铁

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2052933U (zh) * 1989-08-31 1990-02-14 杨志刚 多组激磁线圈节能电磁铁
CN2295265Y (zh) * 1997-05-16 1998-10-21 韩伍林 一种大推力电磁铁
US6520600B1 (en) * 2000-09-09 2003-02-18 Kelsey-Hayes Company Control valve with single piece sleeve for a hydraulic control unit of vehicular brake systems
CN101776172A (zh) * 2010-03-23 2010-07-14 浙江大学 耐高压永磁屏蔽高速开关电磁铁
CN201944160U (zh) * 2011-03-15 2011-08-24 李国榜 节能直流电磁铁
CN102637504A (zh) * 2012-05-02 2012-08-15 浙江大学 高速双向永磁复位比例电磁铁
CN203205180U (zh) * 2012-12-21 2013-09-18 浙江大学 基于并联线圈的高响应、大推力电磁铁

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105023708A (zh) * 2015-08-09 2015-11-04 苏州蓝王机床工具科技有限公司 一种电磁铁
CN109973461A (zh) * 2019-04-08 2019-07-05 江西资生科技有限公司 一种防爆液压执行机构
CN109973461B (zh) * 2019-04-08 2020-08-04 江西资生科技有限公司 一种防爆液压执行机构
CN112413211A (zh) * 2020-10-30 2021-02-26 华帝股份有限公司 一种电磁线圈和电磁阀
CN112413211B (zh) * 2020-10-30 2023-02-21 华帝股份有限公司 一种电磁线圈和电磁阀

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103500688B (zh) 一种含永磁电磁结构
CN101013841B (zh) 低功耗耐高压双向线性力马达
US9514872B2 (en) Electromagnetic actuator and method of use
CN105493220A (zh) 电磁继电器
CN104361973B (zh) 直动式双向比例电磁铁
CN105047357A (zh) 螺线管传动器
CN103155058A (zh) 电磁线性致动器
CN103050218A (zh) 一种基于并联线圈的高响应、大推力电磁铁
CN203205180U (zh) 基于并联线圈的高响应、大推力电磁铁
CN2485779Y (zh) 磁保持接触器
CN105531790A (zh) 直流操作用有极电磁体和使用其的电磁接触器
CN202720986U (zh) 一种大行程比例电磁铁
CN103375453B (zh) 一种轻质快响应电磁阀
CN112780792B (zh) 自保持电控永磁阀
CN101984496B (zh) k型盘式比例电磁铁
CN101923938B (zh) 一种电磁线圈装置
CN105889601A (zh) 强力高速电磁阀
CN201795144U (zh) 一种节能型直流电磁阀
CN207834048U (zh) 一种新型双向控制比例电磁铁装置
CN201956873U (zh) 具有嵌位功能的永磁直线电机
CN105529865A (zh) 分数槽集中绕组记忆电机
CN100587884C (zh) 无电保持接触器
JP2014120521A (ja) 電磁ソレノイド及びそれを備える電磁弁装置
CN101320634A (zh) 多出力气隙单稳态永磁操动机构
CN106605278A (zh) 具有闩锁辅助的螺线管

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130417