專利名稱：耐高壓永磁極化式雙向比例電磁鐵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流體控制系統(tǒng)中比例閥、伺服閥用的電-機(jī)械轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，尤其涉及一種耐高壓永磁極化式雙向比例電磁鐵。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)比例電磁鐵僅能提供單向驅(qū)動(dòng)能力，因此為獲得雙向驅(qū)動(dòng)，多采用兩個(gè)比例電磁鐵組合驅(qū)動(dòng)。但是這種組合式雙向比例電磁鐵體積較大，其動(dòng)態(tài)特性也因?yàn)橹亓康脑黾佣鬄橄鳒p。發(fā)明專利85103757“耐高壓雙向極化式比例電磁鐵”公開了一種輸出力雙向連續(xù)，無零位死區(qū)，結(jié)構(gòu)簡單，功率重量比大的耐高壓雙向極化式比例電磁鐵，但是它的能耗很大，而且由于結(jié)構(gòu)工藝原因等限制了比例電磁鐵性能的提高；發(fā)明專利88101723.x“帶放大器的雙向比例電磁鐵”公開了一種不帶激勵(lì)線圈、帶放大器的耐高壓雙向比例電磁鐵，在發(fā)明專利85103757的基礎(chǔ)上，有效的降低了系統(tǒng)能耗，簡化了電路結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)工藝，但它需要首先提供一定基值的輸入電流，使得系統(tǒng)的靜態(tài)功耗未得到有效抑制。

發(fā)明內(nèi)容
為了降低系統(tǒng)能耗，減小了系統(tǒng)的發(fā)熱量，提高了系統(tǒng)性能，本發(fā)明的目的在于提供一種耐高壓永磁極化式雙向比例電磁鐵。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是包括由導(dǎo)向套、裝在導(dǎo)向套兩端孔中的軛鐵、裝在導(dǎo)向套及兩軛鐵孔中兩端有輸出推桿的銜鐵組成的盆形極靴部件；在殼體內(nèi)的導(dǎo)向套兩側(cè)對(duì)稱各裝有一個(gè)控制線圈；導(dǎo)向套用非金屬隔磁環(huán)分隔成三段導(dǎo)向套并焊合為一整體，銜鐵兩端的輸出推桿分別支承在各自的軛鐵中，兩軛鐵內(nèi)端面分別裝有非導(dǎo)磁材料制成的限位片，銜鐵兩端面與左右限位片形成間隙，銜鐵與三段導(dǎo)向套形成間隙，銜鐵軸向開有銜鐵軸向通孔或通槽，在中間一段的導(dǎo)向套上裝有環(huán)狀永磁體隔開左右的控制線圈。兩盆形極靴分別與各自的導(dǎo)向套有一夾角α。
兩盆形極靴分別與各自的導(dǎo)向套的夾角α為38°～45°。
環(huán)狀永磁體為一塊或多塊永磁材料組成，磁化方向?yàn)閺较蜉椛湎颉?br> 所說的銜鐵、軛鐵、導(dǎo)向套均為軟磁材料制成的導(dǎo)磁體。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有的有益的效果是1.由于采用永磁體產(chǎn)生激勵(lì)磁場(chǎng)，大大降低了系統(tǒng)能耗，減小了系統(tǒng)的發(fā)熱量，提高了系統(tǒng)性能；2.輸出力(或位移)可以雙向連續(xù)控制，無零位死區(qū)；3.輸出力(或位移)大，功率重量比大；4.靜特性線性好，滯環(huán)很小，頻響較高；5.結(jié)構(gòu)工藝簡單，抗干擾力強(qiáng)，價(jià)格便宜。
因此本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于比例閥、伺服閥上。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖2是單塊和用兩塊拼接方式的永磁體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的盆形極靴的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是主磁通產(chǎn)生吸力F1，副磁通產(chǎn)生吸力F2，二者合成得到水平特性的力F特性圖。
圖中1.軛鐵，2.控制線圈，3.環(huán)狀永磁體，4.殼體，5.控制線圈，6.軛鐵，7.直線軸承，8.限位片，9.導(dǎo)向套，10.非金屬隔磁環(huán)，11.銜鐵，12.導(dǎo)向套，13.非金屬隔磁環(huán)，14.限位片，15.導(dǎo)向套，16.輸出推桿，17.直線軸承，18.銜鐵軸向通孔。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
在圖1中，本發(fā)明包括由導(dǎo)向套、裝在導(dǎo)向套兩端孔中的軛鐵1、6、裝在導(dǎo)向套及兩軛鐵1、6孔中兩端有輸出推桿16的銜鐵11組成的盆形極靴部件；在殼體4內(nèi)的導(dǎo)向套兩側(cè)分別裝有控制線圈2、5；導(dǎo)向套用非金屬隔磁環(huán)10、13分隔成三段導(dǎo)向套9、12、15并焊合為一整體。在中間一段的導(dǎo)向套12上裝有環(huán)狀永磁體3。兩盆形極靴分別與各自的導(dǎo)向套15、9有一夾角α。
殼體4由導(dǎo)磁性能好的中空殼體制成。殼體4的中部有一開口安裝插座與控制電子電路連接。殼體4的兩端各裝有軟磁材料的軛鐵1、6，它分別與殼體4及導(dǎo)向套9、12、15內(nèi)孔相配。導(dǎo)向套9、12、15被非金屬隔磁環(huán)10、13分隔成三部分并焊合為一整體，內(nèi)部能承受很高的流體壓力。導(dǎo)向套9、12、15的內(nèi)孔裝有軸向可動(dòng)的軟磁材料制成的銜鐵11，其兩端與軛鐵1、6保持一定的間隙，為避免銜鐵吸牢，裝有非導(dǎo)磁材料制成的限位片8、14。銜鐵11左右兩端裝有輸出推桿16，輸出推桿16的周圍裝有直線軸承7、17或者低摩擦材料制成的支承套形式，使銜鐵11與導(dǎo)向套9、12、15之間保持較小的徑向間隙，以減小銜鐵11與導(dǎo)向套9、12、15之間的摩擦。銜鐵11徑向開有小孔18或槽借此保持銜鐵11兩端的壓力平衡。
環(huán)狀永磁體3既可以作成一體，也可由多塊永磁體拼接而成，附圖2a給出了單塊永磁體和附圖2b用兩塊拼接作出的永磁體。
附圖3給出了特殊設(shè)計(jì)的盆形極靴的結(jié)構(gòu)示意圖，其中銜鐵11、軛鐵1、導(dǎo)向套15、12均為軟磁材料制成的導(dǎo)磁體，隔磁環(huán)13為非導(dǎo)磁體。隔磁環(huán)13將導(dǎo)向套15、12分隔開，其前段與導(dǎo)向套15有一夾角α；為獲得良好的輸出特性，夾角α應(yīng)當(dāng)控制在38°～45°。隔磁環(huán)將磁路分為兩部分主磁通Фm通過銜鐵11、氣隙δ1進(jìn)入軛鐵，副磁通Фs通過銜鐵11、氣隙δ2進(jìn)入導(dǎo)向套15，主磁通產(chǎn)生吸力F1，副磁通產(chǎn)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特性如圖4所示。
其工作原理永磁體3首先建立極化磁場(chǎng)，然后給兩個(gè)控制線圈2、5輸入控制電流，該電流由線性恒流源供給，兩個(gè)控制線圈2、5通電后，產(chǎn)生相同方向的磁場(chǎng)分布，即二者產(chǎn)生的磁場(chǎng)同為順時(shí)針或同為逆時(shí)針向。極化磁場(chǎng)與控制磁場(chǎng)的主磁通通路如圖1中虛線所示?？刂拼艌?chǎng)與極化磁場(chǎng)差動(dòng)疊加，銜鐵11一端磁場(chǎng)得到加強(qiáng)，另一端受到減弱，使得銜鐵11受力不再平衡，向磁場(chǎng)增強(qiáng)方向移動(dòng)直至產(chǎn)生新的平衡。當(dāng)輸入電流極性相反時(shí)，銜鐵11將向另一方向運(yùn)動(dòng)。通入不同極性的控制電流后，由于采用特殊設(shè)計(jì)的導(dǎo)向套9、12、15前段與軛鐵1、6組成的盆形極靴，因而可控制銜鐵11移動(dòng)時(shí)的徑向漏磁分量，使銜鐵11受到的電磁力在一定行程范圍內(nèi)只與控制線圈2、5的電流值成比例而與銜鐵11相對(duì)軛鐵1、6的行程無關(guān)，因此便可在銜鐵11上得到與控制電流的方向和數(shù)值相對(duì)應(yīng)的輸出力。由于有永磁極化磁通保證該電磁鐵在磁化曲線的最佳區(qū)段工作，因此降低了其使用功率，消除了零位死區(qū)，并且使其靜、動(dòng)態(tài)特性得到提高。
權(quán)利要求
1.一種耐高壓永磁極化式雙向比例電磁鐵，包括由導(dǎo)向套、裝在導(dǎo)向套兩端孔中的軛鐵(1、6)、裝在導(dǎo)向套及兩軛鐵(1、6)孔中兩端有輸出推桿(16)的銜鐵(11)組成的盆形極靴部件；在殼體(4)內(nèi)的導(dǎo)向套兩側(cè)對(duì)稱各裝有一個(gè)控制線圈(2、5)；導(dǎo)向套用非金屬隔磁環(huán)(10、13)分隔成三段導(dǎo)向套(9、12、15)并焊合為一整體，銜鐵(11)兩端的輸出推桿(16)分別支承在各自的軛鐵(1、6)中，兩軛鐵(1、6)內(nèi)端面分別裝有非導(dǎo)磁材料制成的限位片(14、8)，銜鐵(11)兩端面與左右限位片(14、8)形成間隙，銜鐵(11)與三段導(dǎo)向套(9、12、15)形成間隙，銜鐵(11)軸向開有銜鐵軸向通孔(18)或通槽；其特征在于在中間一段的導(dǎo)向套(12)上裝有環(huán)狀永磁體(3)隔開左右的控制線圈(2、5)，兩盆形極靴分別與各自的導(dǎo)向套(15、9)有一夾角α。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高壓永磁極化式雙向比例電磁鐵，其特征在于兩盆形極靴分別與各自的導(dǎo)向套(15、9)的夾角α為38°～45°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高壓永磁極化式雙向比例電磁鐵，其特征在于環(huán)狀永磁體(3)為一塊或多塊永磁材料組成，磁化方向?yàn)閺较蜉椛湎颉?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高壓永磁極化式雙向比例電磁鐵，其特征在于所說的銜鐵(11)、軛鐵(1、6)、導(dǎo)向套(9、12、15)均為軟磁材料制成的導(dǎo)磁體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種耐高壓永磁極化式雙向比例電磁鐵。是屬于流體控制系統(tǒng)中比例閥、伺服閥用的電－機(jī)械轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。耐高壓永磁極化式雙向比例電磁鐵采用特殊設(shè)計(jì)的由軛鐵、導(dǎo)向套組成的雙向盆形極靴結(jié)構(gòu)，在導(dǎo)向套中段裝有永磁體，永磁體兩側(cè)裝有控制線圈，永磁體產(chǎn)生的極化磁場(chǎng)與控制線圈產(chǎn)生的控制磁場(chǎng)差動(dòng)疊加，在銜鐵上可得到與輸入信號(hào)成比例、雙向、連續(xù)的輸出力，獲得良好的比例控制特性。耐高壓永磁極化式雙向比例電磁鐵能耗低，消除了零位死區(qū)，具有良好的靜、動(dòng)態(tài)特性。因此，本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于比例閥、伺服閥上。
文檔編號(hào)H01F7/08GK1588585SQ20041005298
公開日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2004年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月15日
發(fā)明者丁凡, 李其朋, 翁振濤, 畢晴春 申請(qǐng)人:浙江大學(xué), 寧波華液機(jī)器制造有限公司