CN1258775C - 耐高压永磁极化式双向比例电磁铁 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐高压永磁极化式双向比例电磁铁。是属于流体控制系统中比例阀、伺服阀用的电-机械转换机构。耐高压永磁极化式双向比例电磁铁采用特殊设计的由轭铁、导向套组成的双向盆形极靴结构，在导向套中段装有永磁体，永磁体两侧装有控制线圈，永磁体产生的极化磁场与控制线圈产生的控制磁场差动叠加，在衔铁上可得到与输入信号成比例、双向、连续的输出力，获得良好的比例控制特性。耐高压永磁极化式双向比例电磁铁能耗低，消除了零位死区，具有良好的静、动态特性。因此，本发明可广泛应用于比例阀、伺服阀上。

Description

耐高压永磁极化式双向比例电磁铁

所属技术领域

本发明涉及流体控制系统中比例阀、伺服阀用的电-机械转换机构，尤其涉及一种耐高压永磁极化式双向比例电磁铁。

背景技术

传统比例电磁铁仅能提供单向驱动能力，因此为获得双向驱动，多采用两个比例电磁铁组合驱动。但是这种组合式双向比例电磁铁体积较大，其动态特性也因为重量的增加而大为削减。发明专利85103757“耐高压双向极化式比例电磁铁”公开了一种输出力双向连续，无零位死区，结构简单，功率重量比大的耐高压双向极化式比例电磁铁，但是它的能耗很大，而且由于结构工艺原因等限制了比例电磁铁性能的提高；发明专利88101723.x“带放大器的双向比例电磁铁”公开了一种不带激励线圈、带放大器的耐高压双向比例电磁铁，在发明专利85103757的基础上，有效的降低了系统能耗，简化了电路结构和设计工艺，但它需要首先提供一定基值的输入电流，使得系统的静态功耗未得到有效抑制。

发明内容

为了降低系统能耗，减小了系统的发热量，提高了系统性能，本发明的目的在于提供一种耐高压永磁极化式双向比例电磁铁。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

包括由导向套、装在导向套两端孔中的轭铁、装在导向套及两轭铁孔中两端有输出推杆的衔铁组成的盆形极靴部件；在壳体内的导向套两侧对称各装有一个控制线圈；导向套用非金属隔磁环分隔成三段导向套并焊合为一整体，衔铁两端的输出推杆分别支承在各自的轭铁中，两轭铁内端面分别装有非导磁材料制成的限位片，衔铁两端面与左右限位片形成间隙，衔铁与三段导向套形成间隙，衔铁轴向开有衔铁轴向通孔或通槽，在中间一段的导向套上装有环状永磁体隔开左右的控制线圈。两盆形极靴分别与各自的导向套有一夹角α。

两盆形极靴分别与各自的导向套的夹角α为38°～45°。

环状永磁体为一块或多块永磁材料组成，磁化方向为径向辐射向。

所说的衔铁、轭铁、导向套均为软磁材料制成的导磁体。

本发明与背景技术相比，具有的有益的效果是：

1.由于采用永磁体产生激励磁场，大大降低了系统能耗，减小了系统的发热量，提高了系统性能；

2.输出力(或位移)可以双向连续控制，无零位死区；

3.输出力(或位移)大，功率重量比大；

4.静特性线性好，滞环很小，频响较高；

5.结构工艺简单，抗干扰力强，价格便宜。

因此本发明可广泛应用于比例阀、伺服阀上。

附图说明

图1是本发明的结构原理示意图；

图2是单块和用两块拼接方式的永磁体结构示意图；

图3是本发明的盆形极靴的结构示意图；

图4是主磁通产生吸力F1，副磁通产生吸力F2，二者合成得到水平特性的力F特性图。

图中：1.轭铁，2.控制线圈，3.环状永磁体，4.壳体，5.控制线圈，6.轭铁，7.直线轴承，8.限位片，9.导向套，10.非金属隔磁环，11.衔铁，12.导向套，13.非金属隔磁环，14.限位片，15.导向套，16.输出推杆，17.直线轴承，18.衔铁轴向通孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

在图1中，本发明包括由导向套、装在导向套两端孔中的轭铁1、6、装在导向套及两轭铁1、6孔中两端有输出推杆16的衔铁11组成的盆形极靴部件；在壳体4内的导向套两侧分别装有控制线圈2、5；导向套用非金属隔磁环10、13分隔成三段导向套9、12、15并焊合为一整体。在中间一段的导向套12上装有环状永磁体3。两盆形极靴分别与各自的导向套15、9有一夹角α。

壳体4由导磁性能好的中空壳体制成。壳体4的中部有一开口安装插座与控制电子电路连接。壳体4的两端各装有软磁材料的轭铁1、6，它分别与壳体4及导向套9、12、15内孔相配。导向套9、12、15被非金属隔磁环10、13分隔成三部分并焊合为一整体，内部能承受很高的流体压力。导向套9、12、15的内孔装有轴向可动的软磁材料制成的衔铁11，其两端与轭铁1、6保持一定的间隙，为避免衔铁吸牢，装有非导磁材料制成的限位片8、14。衔铁11左右两端装有输出推杆16，输出推杆16的周围装有直线轴承7、17或者低摩擦材料制成的支承套形式，使衔铁11与导向套9、12、15之间保持较小的径向间隙，以减小衔铁11与导向套9、12、15之间的摩擦。衔铁11径向开有小孔18或槽借此保持衔铁11两端的压力平衡。

环状永磁体3既可以作成一体，也可由多块永磁体拼接而成，附图2a给出了单块永磁体和附图2b用两块拼接作出的永磁体。

附图3给出了特殊设计的盆形极靴的结构示意图，其中衔铁11、轭铁1、导向套15、12均为软磁材料制成的导磁体，隔磁环13为非导磁体。隔磁环13将导向套15、12分隔开，其前段与导向套15有一夹角α；为获得良好的输出特性，夹角α应当控制在38°～45°。隔磁环将磁路分为两部分：主磁通Φm通过衔铁11、气隙δ₁进入轭铁，副磁通Φs通过衔铁11、气隙δ₂进入导向套15，主磁通产生吸力F₁，副磁通产生吸力F₂，二者合成得到水平特性的力F，各分力F₁、F₂及合力F特性如图4所示。

其工作原理：永磁体3首先建立极化磁场，然后给两个控制线圈2、5输入控制电流，该电流由线性恒流源供给，两个控制线圈2、5通电后，产生相同方向的磁场分布，即二者产生的磁场同为顺时针或同为逆时针向。极化磁场与控制磁场的主磁通通路如图1中虚线所示。控制磁场与极化磁场差动叠加，衔铁11一端磁场得到加强，另一端受到减弱，使得衔铁11受力不再平衡，向磁场增强方向移动直至产生新的平衡。当输入电流极性相反时，衔铁11将向另一方向运动。通入不同极性的控制电流后，由于采用特殊设计的导向套9、12、15前段与轭铁1、6组成的盆形极靴，因而可控制衔铁11移动时的径向漏磁分量，使衔铁11受到的电磁力在一定行程范围内只与控制线圈2、5的电流值成比例而与衔铁11相对轭铁1、6的行程无关，因此便可在衔铁11上得到与控制电流的方向和数值相对应的输出力。由于有永磁极化磁通保证该电磁铁在磁化曲线的最佳区段工作，因此降低了其使用功率，消除了零位死区，并且使其静、动态特性得到提高。

Claims (4)

1.一种耐高压永磁极化式双向比例电磁铁，包括由导向套、装在导向套两端孔中的轭铁(1、6)、装在导向套及两轭铁(1、6)孔中两端有输出推杆(16)的衔铁(11)组成的盆形极靴部件；在壳体(4)内的导向套两侧对称各装有一个控制线圈(2、5)；导向套用非金属隔磁环(10、13)分隔成三段导向套(9、12、15)并焊合为一整体，衔铁(11)两端的输出推杆(16)分别支承在各自的轭铁(1、6)中，两轭铁(1、6)内端面分别装有非导磁材料制成的限位片(14、8)，衔铁(11)两端面与左右限位片(14、8)形成间隙，衔铁(11)与三段导向套(9、12、15)形成间隙，衔铁(11)轴向开有衔铁轴向通孔(18)或通槽；其特征在于：在中间一段的导向套(12)上装有环状永磁体(3)隔开左右的控制线圈(2、5)，两盆形极靴分别与各自的导向套(15、9)有一夹角α。

2.根据权利要求1所述的一种耐高压永磁极化式双向比例电磁铁，其特征在于：两盆形极靴分别与各自的导向套(15、9)的夹角α为38°～45°。

3.根据权利要求1所述的一种耐高压永磁极化式双向比例电磁铁，其特征在于：环状永磁体(3)为一块或多块永磁材料组成，磁化方向为径向辐射向。

4.根据权利要求1所述的一种耐高压永磁极化式双向比例电磁铁，其特征在于：所说的衔铁(11)、轭铁(1、6)、导向套(9、12、15)均为软磁材料制成的导磁体。

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