CN109448950A - 一种径向充磁的动磁式比例电磁铁 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种径向充磁的动磁式比例电磁铁。包括定子、动子、支撑壳体;所述支撑壳体包括壳体、左端盖、右端盖,所述定子用于提供控制磁场,包括线圈、线圈支架、左定位块、右定位块,所述线圈支架的表面开有凹槽用于缠绕线圈,内部设有轴向通孔用于穿过动子;所述动子用于将比例电磁铁产生的电磁推力输出,包括永久磁铁、左输出轴、右连接轴,所述永久磁铁中心有轴向通孔,该通孔内设有左输出轴和右连接轴,磁场方向为从中心沿半径向外辐射或从外沿半径向中心聚集。本发明不仅可以在一个比例电磁铁上实现双向输出的功能,而且比例电磁铁输出的电磁推力与输入电流成线性关系、与动子位移无关,并且结构简单、可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及一种径向充磁的动磁式比例电磁铁,属于液压比例控制技术领域。
背景技术
在现有的技术中,比例阀用电机械转换器包括动铁式和动圈式比例电磁铁。动铁式比例电磁铁的特点是推力大、结构紧凑、工艺简单,但一个动铁式比例电磁铁输出只能单向输出,且输出力与输入电流、动子位移之间均存在明显的非线性误差;动圈式比例电磁铁的输出的电磁推力与输入电流呈线性关系、与动子位移无关,线圈电感小,但结构复杂、可靠性相对低。
太原理工大学宋宗南的公开了“新型比例阀用动磁式电机械转换器”和文献“新型阀用动圈式电机械转换器”研究了电机械转换器,但其动子利用线圈支架支撑,忽略了在具体装置中永久磁铁受到的侧向力,从而极易出现动子卡死现象。
中国专利CN201310609244.5和CN201310609357.5分别发明了一种动磁式比例电磁铁,其结构与原理中包含有隔磁环和一个静止永久磁铁(第二永久磁铁)。结构比较复杂。本发明则不包括这两个部件,结构简单。
发明内容
本发明旨在提供一种径向充磁的动磁式比例电磁铁,将同时具有动圈式、动铁式比例电磁铁的大部分优点,是一种结构非常合理的电机械转换器。
本发明提供了一种径向充磁的动磁式比例电磁铁,包括定子、动子、支撑壳体;
所述支撑壳体包括壳体、左端盖、右端盖,所述壳体为柱形或方形,壳体内部为圆形通孔,由导磁材料制成;壳体左侧设有左端盖,右侧设有右端盖,所述左端盖是一个横截面与壳体左端面相同的部件,其轴向开有圆孔,用于安装左轴承并让动子通过;右端盖是一个横截面与壳体右端面相同的部件,其轴向开有圆孔,用于安装右轴承并让动子通过,左、右端盖均由导磁材料做成;
所述定子用于提供控制磁场,包括线圈、线圈支架、左定位块、右定位块,所述线圈支架是圆柱状部件,线圈支架的表面开有凹槽用于缠绕线圈,内部设有轴向通孔用于穿过动子;所述线圈是铜质漆包线,以顺时针方向或逆时针方向缠绕在线圈支架上;所述左定位块为圆环状部件且中心设有轴向通孔,左定位块左端紧贴左端盖,右端紧贴线圈支架左端面,所述右定位块为圆环状部件且中心设有轴向通孔右定位块左端紧贴线圈支架右端面,右端紧贴右端盖,左、右定位块用于线圈支架的轴向定位;壳体的前、后、左、右四个端面任一端面中心设有孔,定子上的线圈导线穿过该孔和外部电源连接;线圈支架、左定位块、右定位块由聚四氟乙烯制成。
所述动子用于将比例电磁铁产生的电磁推力输出,包括永久磁铁、左输出轴、右连接轴;所述永久磁铁为强磁材料制成的圆柱形部件,永久磁铁中心有轴向通孔,该通孔内设有左输出轴和右连接轴,磁场方向为从中心沿半径向外辐射或从外沿半径向中心聚集;所述左输出轴为圆柱形结构,左输出轴外表面中部设有一凸出的棱边用于永久磁铁左端的轴向固定,左输出轴的右侧中心内部钻有阶梯孔,且最内侧的孔壁上设有内螺纹用于和右连接轴的螺纹连接,所述右连接轴外表面中部设有凸出的棱边用于永久磁铁右端的轴向固定,右连接轴的左端设有圆柱形凸棱与右连接轴主体组成阶梯轴并与左输出轴右端嵌套连接,凸棱最左端外设有外螺纹用于和左输出轴的螺纹连接,左输出轴和右连接轴由导磁材料制成;
上述装置中,在永久磁铁两端分别设有左轴承、右轴承,左、右轴承均为直线轴承,左轴承安装在左端盖上,用于支撑动子并允许动子轴向自由运动;右轴承安装在右端盖上,用于支撑动子并允许动子轴向自由运动。上述提到的左输出轴与左轴承采用过渡配合、右连接轴与右轴承采用过渡配合。
上述装置中:所述左端盖、右端盖上开有4个对称分布且大小相同的孔,所述壳体在径向截面上分别分布有和左端盖、右端盖上径向截面位置相同的4个通孔,左端盖、壳体、右端盖3个部件通过螺栓紧密连接。
上述装置中,所述导磁材料为电工纯铁。
所述强磁材料为钕铁硼材料。
本发明中,所述定子主要作用是提供控制磁场,所述动子主要作用是将比例电磁铁产生的电磁推力输出,所述支撑壳体主要作用是:固定所述径向充磁的动磁式比例电磁铁或将所述径向充磁的动磁式比例电磁铁连接到液压阀体。
本发明的工作原理:径向充磁的动磁式比例电磁铁的永久磁铁在比例电磁铁中产生永磁磁场,永磁磁场中磁力线的主要回路是:永久磁铁侧边外表面-壳体-左端盖-左输出轴(-右连接轴)-永久磁铁侧边内表面;永久磁铁侧边外表面-壳体-右端盖-右连接轴(-左输出轴)-永久磁铁内表面;所述比例电磁铁的控制信号是通过线圈的电流来传递,当线圈有控制电流通过时,产生控制磁场,控制磁场的磁力线回路主要是:左输出轴-左端盖-壳体-右端盖-右连接轴;永磁磁场和控制磁场相互作用,产生轴向电磁推力,轴向电磁推力通过左输出轴输出,并作用到负载上。电磁推力大小和永久磁铁在线圈所处位置产生的磁感应强度B、单匝线圈的平均长度L、电流大小I、线圈匝数N有关,电磁推力方向与永久磁铁的磁场方向和电流方向有关。
本发明的电磁推力F计算公式为:F=BLIN。
本发明的有益效果:不仅可以在一个比例电磁铁上实现双向输出的功能,而且比例电磁铁输出的电磁推力与输入电流成线性关系、与动子位移无关,并且结构简单、可靠性高。
附图说明
图1是所发明径向充磁的动磁式比例电磁铁的结构;
图2为永磁磁路和控制磁路的路径图。
图中:1为壳体,2为左端盖,3为右端盖,4为左轴承,5为右轴承,6为线圈,7为线圈支架,8为左定位块,9为右定位块,10为永久磁铁,11为左输出轴,12为右连接轴;A为磁力线。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明,但不局限于以下实施例。
实施例1:
一种径向充磁的动磁式比例电磁铁,包括定子、动子、支撑壳体;
所述支撑壳体包括壳体1、左端盖2、右端盖3,所述壳体1为柱形或方形,壳体1内部为圆形通孔,由导磁材料制成;壳体1左侧设有左端盖2,右侧设有右端盖3,所述左端盖2是一个横截面与壳体1左端面相同的部件,其轴向开有圆孔,用于安装左轴承4并让动子通过;右端盖3是一个横截面与壳体1右端面相同的部件,其轴向开有圆孔,用于安装右轴承5并让动子通过,左端盖2、右端盖3均由导磁材料做成;
所述定子用于提供控制磁场,包括线圈6、线圈支架7、左定位块8、右定位块9,所述线圈支架7是圆柱状部件,线圈支架7的表面开有凹槽用于缠绕线圈6,内部设有轴向通孔用于穿过动子;所述线圈6是铜质漆包线,以顺时针方向或逆时针方向缠绕在线圈支架7上;所述左定位块8为圆环状部件且中心设有轴向通孔,左定位块8左端紧贴左端盖2,右端紧贴线圈支架7左端面,所述右定位块9为圆环状部件且中心设有轴向通孔,右定位块9左端紧贴线圈支架7右端面,右端紧贴右端盖3,左、右定位块用于线圈支架7的轴向定位;壳体1的前、后、左、右四个端面任一端面中心设有孔,定子上的线圈导线穿过该孔和外部电源连接;线圈支架7、左定位块8、右定位块9由聚四氟乙烯制成。
所述动子用于将比例电磁铁产生的电磁推力输出,包括永久磁铁10、左输出轴11、右连接轴12;所述永久磁铁10为强磁材料制成的圆柱形部件,永久磁铁10中心有轴向通孔,该通孔内设有左输出轴11和右连接轴12,磁场方向为从中心沿半径向外辐射或从外沿半径向中心聚集;所述左输出轴11为圆柱形结构,左输出轴11外表面中部设有一凸出的棱边用于永久磁铁左端的轴向固定,左输出轴11的右侧中心内部钻有阶梯孔,且最内侧的孔壁上设有内螺纹用于和右连接轴12的螺纹连接,所述右连接轴12外表面中部设有凸出的棱边用于永久磁铁10右端的轴向固定,右连接轴12的左端设有圆柱形凸棱与右连接轴12主体组成阶梯轴并与左输出轴11右端嵌套连接,凸棱最左端外设有外螺纹用于和左输出轴的螺纹连接,左输出轴和右连接轴由导磁材料制成;
上述装置中,在永久磁铁10两端分别设有左轴承4、右轴承5,左、右轴承均为直线轴承,左轴承4安装在左端盖2上,用于支撑动子并允许动子轴向自由运动;右轴承5安装在右端盖3上,用于支撑动子并允许动子轴向自由运动。上述提到的左输出轴与左轴承采用过渡配合、右连接轴与右轴承采用过渡配合。
上述装置中:所述左端盖2、右端盖3上开有4个对称分布且大小相同的孔,所述壳体在径向截面上分别分布有和左端盖、右端盖上径向截面位置相同的4个通孔,左端盖、壳体、右端盖3个部件通过螺栓紧密连接。
上述装置中,所述导磁材料为电工纯铁。
所述强磁材料为钕铁硼材料。
本发明的使用过程为:将左输出轴与液压阀的阀芯相连,当给径向充磁的动磁式比例电磁铁通入电流时,将产生的轴向电磁推力通过左输出轴输出并带动液压阀的阀芯运动,通过改变输入电流的方向改变左输出轴的轴向运动方向,从而可以实现阀芯的循环往复运动。
Claims (5)
1.一种径向充磁的动磁式比例电磁铁,其特征在于:包括定子、动子、支撑壳体;
所述支撑壳体包括壳体、左端盖、右端盖,所述壳体为柱形或方形,壳体内部为圆形通孔,由导磁材料制成;壳体左侧设有左端盖,右侧设有右端盖,所述左端盖是一个横截面与壳体左端面相同的部件,其轴向开有圆孔,用于安装左轴承并让动子通过;右端盖是一个横截面与壳体右端面相同的部件,其轴向开有圆孔,用于安装右轴承并让动子通过,左、右端盖均由导磁材料做成;
所述定子用于提供控制磁场,包括线圈、线圈支架、左定位块、右定位块,所述线圈支架是圆柱状部件,线圈支架的表面开有凹槽用于缠绕线圈,内部设有轴向通孔用于穿过动子;所述线圈是铜质漆包线,以顺时针方向或逆时针方向缠绕在线圈支架上;所述左定位块为圆柱状部件且中心设有轴向通孔,左定位块左端紧贴左端盖,右端紧贴线圈支架左端面,所述右定位块为圆柱状部件且中心设有轴向通孔,右定位块左端紧贴线圈支架右端面,右端紧贴右端盖,左、右定位块用于线圈支架的轴向定位;壳体的前、后、左、右四个端面的任一端面中心设有孔,定子上的线圈导线穿过该孔和外部电源连接;
所述动子用于将比例电磁铁产生的电磁推力输出,包括永久磁铁、左输出轴、右连接轴;所述永久磁铁为强磁材料制成的圆筒形部件,永久磁铁中心有轴向通孔,该通孔内设有左输出轴和右连接轴,磁场方向为从中心沿半径向外辐射或从外沿半径向中心聚集;所述左输出轴为圆柱形结构,左输出轴外表面中部设有一凸出的棱边用于永久磁铁左端的轴向固定,左输出轴的右端面中心内部钻有阶梯孔,且最内侧的孔壁上设有内螺纹用于和右连接轴的螺纹连接;所述右连接轴外表面中部设有凸出的棱边用于永久磁铁右端的轴向固定,右连接轴的左端设有圆柱形凸棱,该凸棱与右连接轴主体组成阶梯轴,凸棱最左端外表面设有外螺纹与左输出轴的内螺纹连接,左输出轴和右连接轴由导磁材料制成。
2.根据权利要求1所述的径向充磁的动磁式比例电磁铁,其特征在于:在永久磁铁两端分别设有左轴承、右轴承,左、右轴承均为直线轴承,左轴承安装在左端盖上,用于支撑动子并允许动子轴向自由运动;右轴承安装在右端盖上,用于支撑动子并允许动子轴向自由运动;左输出轴与左轴承采用过渡配合、右连接轴与右轴承采用过渡配合。
3.根据权利要求1所述的径向充磁的动磁式比例电磁铁,其特征在于:所述左端盖、右端盖上分别开有4个对称分布且大小相同的孔,所述壳体的左、右端面上分别设有和左端盖、右端盖上对应的4个通孔,左端盖、壳体、右端盖三个部件通过螺栓紧密连接。
4.根据权利要求1所述的径向充磁的动磁式比例电磁铁,其特征在于:所述导磁材料为电工纯铁。
5.根据权利要求1所述的径向充磁的动磁式比例电磁铁,其特征在于:所述强磁材料为钕铁硼材料。
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