CN85103757A - 耐高压双向极化式比例电磁铁 - Google Patents

Abstract

本发明的耐高压双向极化式比例电磁铁，是属于流体控制系统中比例阀、伺服阀用的电——机械转换装置。该比例电磁铁采用左右对称经特殊设计的双向平头——盆形动铁式结构，各有一个激磁线圈，一个主控制线圈，均采用恒流源供电。激磁线圈通电流后，产生稳定的磁通。主控制线圈通电流后，便可在衔铁上得到与输入信号成双向、连续、比例的而与其行程无关的输出力。它消除了零位死区，使稳态、动态特性都有显著的提高。

Description

本发明属于整体控制系统中比例阀、伺服阀用的电-机械转换装置。

在已有技术中的双向比例电磁铁实际上是两个单向螺管式比例电磁铁的组合。它只有两个线圈，当向其中一个线圈通入电流时，产生磁场而使动铁向一侧运动。由于它的结构原理所限，在零位附近有较大的死区，其稳态特性和动态特性的提高亦受到限制。

本发明的目的：为消除双向控制时的零位死区、提高稳态特性和动态特性而特设计了一种结构简单、功率重量比大、价廉的双向极化式比例电磁铁。

本发明为：可在高压流体工作介质条件下工作的双向极化式比例电磁铁（见图1），它是由极化式原理和特殊研制的双向平头-盆形动铁式结构组成。其控制部分有左右对称布置的软磁材料的轭铁〔2〕〔2′〕，带隔磁环的导向套〔6〕以及各有一个激磁线圈〔15〕〔20〕，一个控制线圈〔14〕〔19〕成机械连接并装在壳体〔1〕内。激磁线圈和控制线圈均采用恒流源供电，激磁线圈通电流后产生稳定的磁通。控制线圈通电流后，在工作行程范围内能实现与输入电讯号成双向连续的比例关系，而与衔铁〔4〕行程无关的输出电磁力控制。并且改变激磁电流的数值即可改变力增益的大小及特性曲线的形状。由于本发明把极化式原理和特殊研制的由导向套〔6〕、轭铁〔2〕〔2′〕、衔铁〔4〕组成的双向平头-盆形动铁式结构结合在一起，保证该电磁铁在磁化曲线的最佳区段工作。因此，不但消除了零位死区，并使稳态、动态特性显著提高。

下面是本发明的一个最佳实施例。通过该实施例的描述和附图1给出本发明的细节。

附图1是本实施例的一个构造示意图。

该电磁铁壳体〔1〕是由廉价的导磁性能好的软磁材料制成，做成中空的正方体。正方体的四角有四个沿轴向的螺钉把它安装在阀上。壳体的中部有一开口安装插座与双通道电子控制调节器相连接。在壳体〔1〕与导向套〔6〕之间，左右各同轴装有一个直流基值恒流激磁线圈〔15〕〔20〕和一个主控直流恒流线圈〔14〕〔19〕，并与插座相连。壳体的两端各装有软磁材料的轭铁〔2〕〔2′〕，它分别与壳体〔1〕及导向套〔6a〕〔6b〕内孔相配。导向套被非金属环〔7〕分隔成三段，并焊合一整体，内部能承受很高的油压力。导向套的内孔装有轴向可动的软磁材料的衔铁〔4〕，其两端与轭铁〔2〕〔2′〕保持一定的间隙。其中〔16〕〔16′〕是非导磁材料做的限位片。衔铁的周围装有用非导磁低摩擦材料做成的滑动轴承〔17〕〔17′〕，以减小衔铁〔4〕与导向套〔6〕之间的摩擦。衔铁轴向开有一个小孔〔18〕借此保持衔铁〔4〕二端的压力相等。衔铁左右两端压装了用非导磁材料制成的输出推杆〔8〕〔8′〕。比例电磁铁的右端安装零位调节弹簧〔9〕、带径向密封的弹簧座〔10〕及调零螺丝〔1〕，并用橡皮罩壳盖住。右轭铁〔2′〕径向方向开有一放气孔〔12〕，内装有放气螺丝〔13〕。

其操作方法是：首先是两个激磁线圈〔15〕〔20〕的激磁电流由可调基值恒流电流反馈闭环控制的基值直流调节通道供给，然后主控线圈〔14〕〔19〕的主控制电流由电子控制调节器中带主控制电流反馈闭环控制的主控制通道供给。其磁通路为〔1、2、3、4、5、6、1〕及〔1、2′、3′、4、5、6、1〕。激磁线圈通电流后产生极化磁通，控制线圈输入控制电流后，便可在衔铁〔4〕上得到与控制电流的方向和数值相对应的输出力。由于采用特殊研制的导向套前段〔6a〕〔6b〕端部形状（盆口的各尺寸），因而控制着衔铁〔4〕移动时的径向漏磁分量，使衔铁〔4〕受到的电磁力在一定行程范围内只与控制线圈〔14〕〔19〕的电流值成比例而与衔铁〔4〕相对轭铁〔2〕〔2′〕的行程无关。因而水平工作段很长。由于有激化磁通保证该电磁铁在磁化曲线的最佳区段工作，因此不但消除了零位死区，并使稳态特性、动态特性显著地提高。

本发明的另一个最佳实施例（图2）。第一个实施例是湿式的双向极化式比例电磁铁，耐高压350bar。本实施例是干式的双向极化式动铁力马达，其原理和上述相同。只是左右对称地加上两个弹簧〔9〕及调节螺丝，推杆〔3′〕的左端部与阀相连接。盆口的尺寸优化与上述不同。它多用于伺服阀控制。

以上两种实施例是控制比例阀和工业伺服阀的关键产品，其主要特点如下：

1.输出力（或位移）可以双向连续控制无零位死区。

2.输出力（或位移）大，比双向力矩马达大8～10倍左右。

3.功率重量比比双向动圈力马达大4～5倍。

4.静特性线性好，滞环很小，动特性频宽f-3db是单向比例电磁铁的4倍。

5.结构工艺简单，抗干扰力强，价格便宜。

Claims (6)

1、流体控制系统中比例阀、伺服阀用的电-机械转换装置，一种耐高压双向极化式比例电磁铁。其特征是控制部件由左右对称布置的软磁材料的轭铁[2][2′]，各有一个激磁线圈[15][20]，一个主控制线圈[14][19]，带隔磁环的套[6a][6b]成机械连结并装在壳体[1]内。

2、根据权利要求1所述的比例电磁铁，是由极化式原理和特殊研制的由导向套〔6〕、轭铁〔2〕〔2′〕、衔铁〔4〕组成的双向平头-盆形动铁式结构组成。

3、根据权利要求1所述的比例电磁铁，其中两个激磁线圈〔15〕〔20〕的激磁电流由可调基值恒流电流反馈闭环控制的基值恒流直流调节通道供给。两个主控制线圈〔14〕〔19〕的主控电流由电子控制调节器中带主控制电流反馈闭环控制的主控通道供给。

4、根据权利要求1所述的比例电磁铁，其主控制线圈〔14〕〔19〕同轴地布置于激磁线圈〔15〕〔20〕的外层或内层。

5、根据权利要求1所述的比例电磁铁，其中衔铁〔4〕的周围装有用非导磁材料做的滑动轴承。

6、根据权利要求1至5所述的比例电磁铁，一种是湿式的双向极化式比例电磁铁。另一种是干式的双向极化式动铁力马达。