[實用新型]力-位移特性對稱的單相插片式直動電磁鐵

有效

• 申請號: 201320395235.6
• 申請日: 2013-07-03
• 公開（公告）號: CN203413213U
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 孟彬;陳烜;阮健
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: F16K31/08
• 分類號: F16K31/08
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

技術領域

本實用新型涉及屬于流體傳動及控制領域中電液比例閥用的電-機械轉換器，尤其涉及一種力-位移特性對稱的單相插片式直動電磁鐵。?

背景技術

在電液比例/伺服控制系統中，作為電液比例/伺服閥關鍵部件的電-機械轉換器由于工作行程較小，其性能主要追求電能與機械能轉換的實時性和精度，也就是要求在保證一定的輸出力/力矩的同時，盡量取得較高的動態響應。另外，在特殊環境下（如車載或者航空航天等應用場合），還要求閥以及電-機械轉換機構在保證輸出功率的同時，能盡量減少外形尺寸和重量。?

與傳統的電-機械轉換器如力矩馬達、線性力馬達以及比例電磁鐵相比，雙凸齒式閥用電-機械轉換器的最大特征是定子和轉子(銜鐵)上開有若干小齒，因而具有輸出力(力矩)和控制精度與轉子(銜鐵)的齒數成正比的特點，近年來在基于液壓伺服螺旋機構的2D閥等領域里得到了應用。雙凸齒式閥用電-機械轉換器按照定子分相方式的不同可以分為徑向分相式和軸向分相式兩種，后者與前者相比，通過將定子勵磁相改置于永磁體的一側或兩側，從而可以構成多種旋轉式、直動式、單相以及雙相等新型的閥用電-機械轉換器，而且很容易設計成濕式耐高壓結構。?

在交流控制方式下工作的電磁元件都存在渦流的問題，一般都是通過將定轉子鐵芯疊片的方式來降低渦流損耗。軸向分相式的雙凸齒?式閥用電-機械轉換器由于不能像徑向分相結構那樣沿軸向疊片，所以只能采用整體式結構。但該結構在交流方式控制下渦流效應嚴重，使得電-機械轉換器的無用功損耗增高，線圈發熱嚴重，渦流還對控制繞組內電流的變化起到一定的阻礙作用，影響了電-機械轉換器的動態性能。另外，其定轉子整體式結構的特點也決定了必須要使用整塊金屬作為鐵芯的軟磁材料，從而使得重量居高不下，影響了整機的功率重量比。為此，也有專利提出利用增強尼龍等塑料材料作為定轉子保持架，通過插片的方式構成低渦流高動態的軸向分相式電-機械轉換器。?

無論是整體式結構還是插片式結構的單相直動電磁鐵，其基本工作原理都是將定子置于永磁體的一邊，定子依次和銜鐵構成三段環形的工作氣隙，永磁體在其中兩段工作氣隙下產生極化磁場，勵磁線圈則在其所屬定子相內產生控制磁場，勵磁電流方向變化而引起控制磁場對永磁體極化磁場作差動疊加以產生電磁力。如果假設定子鐵芯和銜鐵的磁阻為零，則永磁體在兩段工作氣隙下產生的極化磁場強度相同，此時磁路對稱，即電磁鐵在不同方向勵磁電流下獲得的力-位移特性幅值相等，力-位移特性是對稱的；然而實際情況是定子鐵芯和銜鐵都具有一定的磁阻，按照磁路理論，此時距離永磁體較遠的一段工作氣隙下的極化磁場強度較弱，而距離永磁體較近的一段工作氣隙下的極化磁場較強，這就造成了電磁鐵的磁路不對稱，當勵磁電流的磁場和永磁體的磁場差動疊加時，電磁鐵的力-位移特性受到勵磁電流方向的影響，即在不同方向的勵磁電流下獲得的力-位移特性幅值不等，呈現出一種不對稱的特征，當將其作為閥用電-機械轉換器使用時，這種不對稱的力-位移特性會影響到閥的定位精度，使其無法呈現出比例閥應有的高性能。?

發明內容

本實用新型要克服現有技術受定子鐵芯和銜鐵的磁阻效應影響，呈現出一種不對稱的特征的缺陷，提供一種能夠克服鐵芯和銜鐵的磁阻效應影響，不同方向勵磁電流下獲得的力-位移特性幅值相等，力-位移特性對稱的電磁鐵。?

力-位移特性對稱的單相直動插片式電磁鐵，包括銜鐵部件、定子部件、殼體、前端蓋和后端蓋，殼體2、前端蓋1和后端蓋3將定子部件沿軸向約束固定；其特征在于：所述定子部件具有單相電流勵磁結構；?

環狀永磁體10位于定子右保持架12與定子左保持架4之間且被軸向磁化成N極和S級；永磁體10按照整個圓周四等分的方式均分成偶數個區域，每個區域均軸向充磁，且N極區域和S極區域間隔排列；?

所述銜鐵部件包括銜鐵保持架6、第一銜鐵硅鋼片5、第二銜鐵硅鋼片15與推桿7；銜鐵保持架6靠近后端蓋3一側設有軸孔，推桿7一端與銜鐵保持架6的軸孔呈過盈連接，其另一端通過直線軸承8支撐在前端蓋1上，推桿7用于與閥芯聯動；?