CN108736686B - 一种新型机械结构双推杆电机械转换器 - Google Patents

Abstract

本发明属于流体传动技术领域，具体为一种新型机械结构双推杆电机械转换器，包括前端盖、外壳、外圈永磁、内圈永磁、中间套筒、外推杆线圈架、外推杆线圈、铁芯、内推杆线圈架、内推杆线圈、外圈限位块、内圈限位块、后端盖、外推杆丝杆、内推杆丝杆。本发明通过同时对内推杆和外推杆上的线圈输入电流，利用内永磁和外永磁上产生的磁场，对内推杆线圈和外推杆线圈产生洛伦兹力，内推杆丝杆和外推杆丝杆同时推动阀芯和拉动阀套，从而提高大流量比例流量阀的响应速度。

Description

一种新型机械结构双推杆电机械转换器

技术领域

本发明属于流体传动技术领域，具体为一种新型机械结构双推杆电机械转换器，该电机械转换器永磁激励源为辐射充磁，通过控制线圈的电流方向，一个电机械转换器同时输出两个电磁力，可同时对两个负载进行推或者拉，可同时控制先导阀的阀芯和阀套向相反方向或者同一方向运动，达到通过新型电机械转换器来提高先导阀动态响应的目的。

背景技术

先导阀是电液控制系统使用广泛的组件之一，主要由阀体和电机械转换器组成，集机械、电子、液压等多个器件于一体。目前为了提高电磁先导阀的响应特性，主要的方法集中在优化电磁铁设计结构、采用新型永磁材料和导磁材料、优化控制手段等。先导阀的输出特性可以影响到大流量比例流量阀装置的响应速度，目前大流量比例流量阀装置的响应特性远远高于电磁先导阀的响应特性。因此，提升先导阀的响应速度对提高产品整体治理，生产效率等具有重要意义。

针对提高先导阀的响应特性及控制精度，现有研究从先导阀的材料、结构以及控制策略等方面开展了研究，但受到材料特性、线圈感抗的影响，单自由度的电机械转换器在提高先导阀的动态特性上受到限制。本发明提出从电机械转换器结构出发，设计了一种新型双推杆电机械转换器，驱动先导阀阀芯和阀套同时向相反或者相同方向运动，使阀开口速度提高，有效改善先导阀的响应速度等动态特性。

发明内容

本发明是一种新型机械结构双推杆电机械转换器，该转换器旨在提高阀芯打开关闭时先导阀的动态响应速度。

本发明是采用如下的技术方案实现的：一种新型机械结构双推杆电机械转换器，包括前端盖、筒状外壳和后端盖，外壳内表面吸附有与外壳同轴的筒状的外圈永磁体，前端盖和后端盖之间设置位于外圈永磁体内、且与外壳同轴的中间套筒，中间套筒外表面套有筒状的外推杆线圈架，中间套筒的内表面与筒状的内推杆线圈架的外表面贴合，内推杆线圈架位于前端盖的一侧设置有端盖，外推杆线圈架、内推杆线圈架上分别缠有外推杆线圈和内推杆线圈，内推杆线圈架的端盖上设有通孔，通孔内设有与外壳同轴的铁芯，铁芯两端分别支撑在前端盖和后端盖上，铁芯上套有位于内推杆线圈架内的筒状的内圈永磁体，内推杆线圈架的端盖上还连接有内推杆丝杆，内推杆丝杆的一端部从前端盖伸出，便于和阀体的阀芯连接，外推杆线圈架上连接有外推杆丝杆，外推杆丝杆从后端盖伸出，便于和阀体的阀套连接，内推杆线圈架和内圈永磁体之间有间隙且该间隙为内推杆工作气隙，外推杆线圈架和外圈永磁体之间有间隙且该间隙为外推杆工作气隙。

本装置双推杆电机械转换器的工作原理为：双自由电机械转换器结构为双推杆输出，即有两个可动部件，内推杆丝杆和外推杆丝杆, 当外推杆丝杆不动，可以通过内推杆丝杆推动阀芯控制流量，反之，也可以内推杆丝杆不动，通过外推杆丝杆控制阀套控制流量，或者控制两个线圈电流使两个推杆丝杆同向或反向运动。

对内外圈永磁体进行辐射充磁，充磁方向相同，都为内N外S，或都为内S外N，在工作气隙中产生恒定的磁通，内、外线圈中通以电流，线圈会产生和磁场电流成正比的电磁力，电磁力的方向由电流和永磁充磁方向决定。

通过双推杆电流放大器对内推杆线圈和外推杆线圈同时输入反方向电流，电流的大小由放大器调节。通过辐射充磁的永磁体，内圈永磁体磁力线通过铁芯、中间套筒和内推杆工作气隙。内推杆线圈电流在内推杆工作气隙中产生洛伦兹力，内推杆丝杆推动阀芯的运动。通过辐射充磁的永磁体，外圈永磁体磁力线通过外壳、中间套筒和外推杆工作气隙（如图2所示）。外推杆线圈电流在外推杆工作气隙中产生洛伦兹力，外推杆丝杆从而拉动阀套的运动。通过阀芯与阀套的反向运动，可有有效的提高电磁阀的响应速度。

上述的一种新型机械结构双推杆电机械转换器，后端盖处设置有用于安装限位的外圈限位环和内圈限位环。外圈限位环和内圈限位环分别用于限制外圈永磁体和内圈永磁体的安装位置，外圈限位环的内径和外圈永磁体内径相同，内圈限位环和内圈永磁体的内径相同，当外圈永磁体和内圈永磁体从前端盖处推入外壳后，限位环限定安装位置。

本发明同时从阀体机械结构方面进行研究，提出了一种新型的电磁先导阀结构，可有通过同时推、拉阀芯与阀套，整体提高大流量比例阀的响应速度，本发明可以用作大流量比例阀的先导阀，也可单独作为一种高速、高精度比例阀，在生产领域的流体控制系统中具有广阔应用前景。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为永磁体磁力线示意图。

图中：1-前端盖，2-外壳，3-外圈永磁，4-内圈永磁，5-中间套筒，6-外推杆，7外推杆线圈，8-铁芯，9-内推杆线圈，10-内推杆，11-外圈限位块，12-内圈限位块，13-后端盖，14-内推杆丝杆，15-外推杆丝杆。

具体实施方式

一种新型的先导阀装置，包括前端盖1、筒状外壳2、筒状的外圈永磁体3、筒状的内圈永磁体4、中间套筒5、外推杆线圈架6、外推杆线圈7、铁芯8、内推杆线圈9、内推杆线圈架10、外圈限位块11、内圈限位块12、后端盖13、内推杆丝杆14、外推杆丝杆15。前端盖1通过台阶与外壳2定位，前端盖1通过台阶与外壳2上有对应孔并通过螺栓紧固连接。中间套筒5的一端与前端盖1通过台阶间隙配合。后端盖13通过台阶与外壳2过盈配合，后端盖13与中间套筒5的另一端通过台阶间隙配合，铁芯8的两端分别与前端盖1和后端盖13分别间隙配合，前端盖1、外壳2、后端盖13、铁芯8、中间套筒5具有导磁功能，配合外圈限位块11、内圈限位块12对外圈永磁体3、内圈永磁体4进行定位。

外圈永磁体3与外壳2间隙配合，通过外圈限位块11进行安装定位，内圈永磁体4与铁芯8间隙配合，通过内圈限位块12进行安装定位。外圈永磁体3和内圈永磁体4是励磁源。

内推杆线圈9缠绕在内推杆线圈架10上，内推杆线圈架10与内推杆丝杆14通过螺纹紧固连接，内推杆线圈架10在中间套筒5、内圈永磁体4、前端盖1以及后端盖13组成的空间内受洛伦兹力运动。外推杆线圈7缠绕在外推杆线圈架6上，外推杆线圈架6与外推杆丝杆15通过螺纹紧固连接，外推杆线圈架6在中间套筒5、外圈永磁体3、前端盖1以及后端盖13组成的空间内受洛伦兹力运动。最终通过内推杆丝杆14和外推杆丝杆15输出洛伦兹力对阀芯与阀套进行推拉作用。

前端盖1、外壳2、中间套筒5、铁芯8、后端盖13材料为采用DT-4等具有高导磁性材料。

外圈限位块11、外圈限位块12可采用聚四氟乙烯等非导磁材料。

内推杆线圈架10、外推杆线圈架6、外推杆丝杆15、内推杆丝杆14可采用非导磁铝合金材料等非导磁材料。

内圈永磁体4、外圈永磁体3采用钕铁硼，充磁强度N45，充磁强度辐射充磁，充磁方向相同。

推杆线圈采用漆包线。

Claims (2)

1.一种新型机械结构双推杆电机械转换器，其特征在于包括前端盖（1）、筒状外壳（2）和后端盖（13），外壳（2）内表面吸附有与外壳同轴的筒状的外圈永磁体（3），前端盖（1）和后端盖（13）之间设置位于外圈永磁体（3）内、且与外壳同轴的中间套筒（5），中间套筒（5）外表面套有筒状的外推杆线圈架（6），中间套筒（5）的内表面与筒状的内推杆线圈架（10）的外表面贴合，内推杆线圈架（10）位于前端盖（1）的一侧设置有端盖，外推杆线圈架（6）、内推杆线圈架（10）上分别缠有外推杆线圈（7）和内推杆线圈（9），

内推杆线圈架的端盖上设有通孔，通孔内设有与外壳同轴的铁芯（8），铁芯（8）两端分别支撑在前端盖（1）和后端盖（13）上，铁芯（8）上套有位于内推杆线圈架（10）内的筒状的内圈永磁体（4），内推杆线圈架（10）的端盖上还连接有内推杆丝杆（14），内推杆丝杆（14）的一端部从前端盖（1）伸出，便于和阀体的阀芯连接，外推杆线圈架（6）上连接有外推杆丝杆（15），外推杆丝杆（15）从后端盖伸出，便于和阀体的阀套连接，内推杆线圈架（10）和内圈永磁体（4）之间有间隙且该间隙为内推杆工作气隙，外推杆线圈架（6）和外圈永磁体（3）之间有间隙且该间隙为外推杆工作气隙。

2.根据权利要求1所述的一种新型机械结构双推杆电机械转换器，其特征在于后端盖（13）处设置有用于安装限位的外圈限位环（11）和内圈限位环（12）。

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