專利名稱：無激磁線圈帶放大器的雙向比例電磁鐵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于流體控制系統(tǒng)中比例閥、伺服閥用的電-機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置。
作為電-機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置的雙向比例電磁鐵廣泛的應(yīng)用于各種比例閥和伺服閥。發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?5103757“耐高壓雙向極化式比例電磁鐵”公開了一種輸出力(或位移)可以雙向連續(xù)時(shí)無零位死區(qū)，提高穩(wěn)態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功率重量比大的價(jià)廉的耐高壓雙向極化式比例電磁鐵。但它有二個(gè)不足之處，一是，電-機(jī)械轉(zhuǎn)換效率低。原因是輸入信號(hào)u1，u2……uN通過相加器〔19〕，見附

圖1所示，相加后成為控制電壓信號(hào)ua，輸入給雙向具有電流負(fù)反饋的放大器〔21〕，產(chǎn)生控制電流Ia輸給耐高壓雙向極化式比例電磁鐵〔26〕的控制線圈〔24〕、〔25〕，通過激磁線圈〔22〕、〔23〕的激磁電流If由激磁電流的設(shè)定信號(hào)uf通過恒流放大器〔20〕產(chǎn)生。為產(chǎn)生雙向輸出力F，控制線圈〔25〕中的控制電流Ia與激磁線圈〔22〕中的激磁電流If由于電流方向相同，產(chǎn)生的磁通相疊加形成較大的磁通，而控制線圈〔24〕的控制電流Ia與激磁線圈〔23〕中的激磁電流If由于電流方向相反，產(chǎn)生的磁通相減形成較小磁通，兩邊磁通大小不等，因而產(chǎn)生雙向輸出力F，當(dāng)控制電流Ia＝0時(shí)，由于兩邊激磁電流If產(chǎn)生的磁通大小相等，電磁力對(duì)銜鐵的作用力相互抵消雙向輸出力F＝0。為了能形成較小的磁通，在耐高壓雙向極化式比例電磁鐵內(nèi)是采用大電流產(chǎn)生二個(gè)相反方向的磁通進(jìn)行相減的方法，這種方法不但電能損耗較大，而且增加線圈發(fā)熱。二是，由于加工制造上的原因，如兩邊線圈數(shù)不等，零件尺寸偏差及裝配精度等會(huì)產(chǎn)生如附圖2虛線所示，輸出力F與控制信號(hào)ua對(duì)稱性和線性較差。
為了彌補(bǔ)以上存在的一些不足之處，研制成一種無激磁線圈帶放大器的耐高壓雙向極化式比例電磁鐵，(簡(jiǎn)稱無激磁線圈帶放大器的雙向比例電磁鐵以下同)特提出本發(fā)明。
本發(fā)明所采用的方法是，改變耐高壓雙向極化式比例電磁鐵內(nèi)用大電流產(chǎn)生磁通進(jìn)行相加減方法，為在放大器〔11〕中用電壓信號(hào)進(jìn)行相加減產(chǎn)生大小不相等的控制電壓uc和ud，如附圖3所示，分別通過單向電流放大器〔17〕、〔18〕，產(chǎn)生控制電流大小不等的控制電流Ic和Id再分別輸給雙向比例電磁鐵〔12〕中的控制線圈〔3〕、〔6〕，在兩邊形成大小不等的磁通，產(chǎn)生雙向輸出力F。由于兩控制線圈〔3〕、〔6〕是各自獨(dú)立的并且流過的控制電流Ic和Id分別受單向電流放大器〔17〕、〔18〕控制，因而可以改變單向電流放大器〔17〕或〔18〕的增益和設(shè)定電壓ub和u′b，使二個(gè)控制線圈〔3〕、〔6〕所產(chǎn)生的磁通分別工作在不同的各自最佳的磁化曲線段，提高雙向輸出力F與控制電壓信號(hào)ua的對(duì)稱性和線性，如附圖2實(shí)線所示。
附圖1、耐高壓雙向極化式比例電磁鐵與放大器的電路原理圖附圖2、雙向輸出力F和控制電壓信號(hào)ua曲線圖附圖3、無激磁線圈帶放大器的雙向比例電磁鐵電路原理圖附圖4、無激磁線圈帶放大器的雙向比例電磁鐵機(jī)械結(jié)構(gòu)圖結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述無激磁線圈帶放大器的雙向比例電磁鐵，附圖4所示，包括極化式原理和特殊研制的由導(dǎo)向套〔2〕，軛鐵〔1〕、〔8〕、銜鐵〔5〕組成的雙向平頭-盆形動(dòng)鐵式部件，帶有橡皮罩〔10〕的調(diào)零部件〔9〕;排氣部件〔7〕，還包括在殼體〔4〕與導(dǎo)向套〔2〕之間，左右同軸各裝一只控制線圈〔3〕、〔6〕;附圖3所示放大器〔11〕部件，包括輸入端與輸入信號(hào)u1，u2……uN連接，輸出端分別與相加器〔15〕、〔16〕連接的相加器〔13〕;一輸入端與電位器〔14′〕連接，另一輸入端與相加器〔13〕輸出端連接作相加運(yùn)算的相加器〔15〕;一輸入端與電位器〔14〕連接，另一輸入端與相加器〔13〕輸出端連接作相減運(yùn)算的相加器〔16〕;輸入端與相加器〔15〕輸出端連接，輸出端與控制線圈〔6〕連接的單向電流放大器〔17〕;輸入端與相加器〔16〕輸出端連接，輸出端與控制線圈〔3〕連接的單向電流放大器〔18〕。
相加器〔13〕把各個(gè)輸入信號(hào)u1，u2……uN相加后產(chǎn)生控制電壓ua，分別輸給相加器〔15〕、〔16〕，與預(yù)置電壓ub，u′b進(jìn)行運(yùn)算，相加器〔15〕作相加運(yùn)算(即ub+ua)，相加器〔16〕作相減運(yùn)算(即u′b-ua)，輸出電壓uc和ud分別輸給單向電流放大器〔17〕、〔18〕，單向電流放大器〔17〕、〔18〕輸出的控制電流Ic和Id分別輸給雙向比例電磁鐵〔12〕中的控制線圈〔3〕和〔6〕。相加器〔13〕、〔15〕，〔16〕可采用運(yùn)算放大器。
單向電流放大器〔17〕、〔18〕為保證輸給控制線圈〔6〕、〔3〕的電流Ic和Id分別與相加器〔15〕、〔16〕的輸出電壓uc和ud成比例關(guān)系，實(shí)施時(shí)應(yīng)采用電流負(fù)反饋閉環(huán)，并且增益可調(diào)，以滿足雙向比例電磁鐵〔12〕當(dāng)加工制造上的原因引起雙向輸出力F與控制電壓信號(hào)ua的對(duì)稱性和線性較差時(shí)，通過調(diào)整增益，可以提高它們的對(duì)稱性和線性。
單向電流放大器〔17〕、〔18〕的實(shí)施可采用模擬式的，也可以采用脈寬調(diào)制式的。其中功放部分采用雙通道音響集成電路(如STK439等)尤為方便。
輸入給相加器〔15〕、〔16〕的預(yù)置電壓ub和u′b分別用二只電位器〔14〕、〔14′〕設(shè)定，以滿足當(dāng)加工制造上的原因引起的雙向輸出力F與控制電壓信號(hào)ua的對(duì)稱性和線性較差時(shí)，通過設(shè)定不同的預(yù)置電壓ub和u′b使兩邊兩個(gè)線圈〔3〕、〔6〕所產(chǎn)生的磁通工作在最佳磁化曲線段上，提高對(duì)稱性和線性。也可用一只電位器設(shè)定，這樣ub和u′b相等。這對(duì)某些場(chǎng)合需經(jīng)常調(diào)整預(yù)置電壓ub和u′b則比較方便。
相加器〔13〕增益的改變，可改變雙向輸出力F與輸入信號(hào)u1，u2……uN之間的比例關(guān)系。
放大器〔11〕可以直接裝在雙向比例電磁鐵上成一體，也可根據(jù)需要與雙向比例電磁鐵分離。
本發(fā)明還可用于發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?5103757所公開的干式的雙向極化式動(dòng)鐵力馬達(dá)。
本發(fā)明的效果是，除保持原耐高壓雙向極化式比例電磁鐵的全部?jī)?yōu)點(diǎn)外，還具有如下優(yōu)點(diǎn)1.在額定工作情況下，降低能耗40%～50%。
2.由于可以調(diào)整單向電流放大器〔17〕、〔18〕的增益以及預(yù)置電壓ub、u′b，使控制線圈〔3〕、〔6〕所產(chǎn)生的磁通各自工作在最佳磁化曲線段上，因此，可以改善因加工制造上的原因造成雙向輸出力F與控制電壓信號(hào)ua不對(duì)稱性及不線性，提高產(chǎn)品成品率。
3.放大器內(nèi)不必設(shè)置供給激磁電流的恒流放大器。
4.采用了控制通過兩個(gè)各自獨(dú)立的控制線圈〔3〕、〔6〕的控制電流Ic和Id大小的方法，來產(chǎn)生雙向輸出力F，由于控制電流Ic和Id只是大小變化，無方向變化，所以供給單向電流放大器〔17〕、〔18〕的穩(wěn)壓電源也只需單向的。
5.通過控制線圈〔3〕、〔6〕的控制電流Ic和Id，一定是一個(gè)增大，另一個(gè)減小，而增大值和減少值相等。因此Ic和Id的和等于常數(shù)，這對(duì)供給單向電流放大器〔17〕、〔18〕的穩(wěn)壓電源來說由于負(fù)載電流是基本不變的，所以可以采用簡(jiǎn)單的穩(wěn)壓方法，實(shí)施可采用一塊廉價(jià)的三端穩(wěn)壓集成塊。
6.無激磁線圈，簡(jiǎn)化制造工藝。減少發(fā)熱，不必用耐高溫漆包線。放大器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，成本降低。
權(quán)利要求
1.一種無激磁線圈帶放大器的雙向比例電磁鐵，包括極化式原理和特殊研制的由導(dǎo)向套[2]，軛鐵[1]、[8]，銜鐵[5]組成的雙向平頭-盆形動(dòng)鐵式部件；調(diào)零部件[9]；排氣部件[7]；本發(fā)明的特征是還包括在殼體[4]與導(dǎo)向套[2]之間，左右同軸各裝一只控制線圈[3]、[6]；放大器[11]部件，包括輸入端與輸入信號(hào)u1，u2……uN連接，輸出端分別與相加器[15]、[16]連接的相加器[13]；一輸入端與電位器[14′]連接，另一輸入端與相加器[13]輸出端連接作相加運(yùn)算的相加器[15]；一輸入端與電位器[14]連接，另一輸入端與相加器[13]輸出端連接作相減運(yùn)算的相加器[16]；輸入端與相加器[15]輸出端連接，輸出端與控制線圈[6]連接的單向電流放大器[17]；輸入端與相加器[16]輸出端連接，輸出端與控制線圈[3]連接的單向電流放大器[18]。
全文摘要
一種無激磁線圈帶放大器的耐高壓雙向極化式比例電磁鐵，與現(xiàn)有的耐高壓雙向極化式比例電磁鐵相比，去掉激磁線圈，改變?cè)陔姶盆F內(nèi)用大電流相加減為在放大器內(nèi)用電壓信號(hào)進(jìn)行相加減，簡(jiǎn)化電磁鐵和放大器結(jié)構(gòu)，降低成本，在額定工作情況下節(jié)能40～50％，發(fā)熱小，并且兩個(gè)各自獨(dú)立的控制線圈都能工作在各自最佳磁化曲線段上，改善線性和對(duì)稱性?？蓮V泛應(yīng)用于各種比例閥、伺服閥上。
文檔編號(hào)H01F7/18GK1036288SQ8810172
公開日1989年10月11日 申請(qǐng)日期1988年3月28日 優(yōu)先權(quán)日1988年3月28日
發(fā)明者丁凡 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)