[發明專利]直動式雙向比例電磁鐵

有效

• 申請號: 201410436029.4
• 申請日: 2014-08-29
• 公開（公告）號: CN104361973A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 阮健;申屠勝男;陳烜;孟彬
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H01F7/08
• 分類號: H01F7/08;H01F7/122
• 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

本發明屬于流體傳動及控制領域中電(氣)液伺服/比例閥用的電-機械轉換機構，尤其涉及一種直動式雙向比例電磁鐵。

背景技術

電-機械轉換器作為電液伺服/比例閥中重要的核心部件，在國防及民用工業如航空航天、軍事、機床、礦山、冶金和工程機械等領域的電液控制系統中起著重要作用，其性能優劣關系到整個電液伺服/比例閥的性能。

在現有的伺服/比例閥中大量采用動鐵式電-機械轉換器即比例電磁鐵作為電-機械轉換器，比例電磁鐵的比例特性即水平的位移-力特性，在比例電磁鐵的有效行程內，當線圈電流一定時，其輸出力保持恒定。

如圖1a、1b和圖1c，傳統比例電磁鐵的典型結構，采用了隔磁環結構，形成特殊形式的磁路Φ₁和Φ₂，通過磁通Φ₁產生的端面力和磁通Φ₂產生的附加軸向力所產生的合力來得到整個比例電磁鐵的輸出力F_M，從而得到了水平的位移-力特性即比例特性，為得到比例特性，對隔磁環的加工工藝要求高；傳統的比例電磁鐵多采用兩個線圈實現雙向驅動的功能，體積占的比重大，而且需要彈簧來實現復位，對彈簧的設計要求高，結構復雜，并且彈簧的可壓縮性以及磁路的不對稱性都會使銜鐵在零位保持不穩定。

參照圖1a、1b和1c，傳統比例電磁鐵的典型結構，此比例電磁鐵包括推桿1＇、工作氣隙2＇、非工作氣隙3＇、銜鐵4＇、軸承環5＇、隔磁環6＇、導套7＇、限位片8＇。導套7＇前后兩端由導磁材料制成，中間用一段非導磁材料(隔磁環6＇)焊接；銜鐵4＇前端裝有推桿1＇，用以輸出力或位移，后端裝有彈簧和調節螺釘組成的調零機構，可在一定范圍內對比例電磁鐵特性曲線進行調整；采用隔磁環6＇使電磁鐵形成特殊的磁路形式，當給控制線圈通入一定電流時，比例電磁鐵產生兩條磁路，一條磁路Φ₁由前端蓋，沿軸向工作氣隙，進入銜鐵，穿過導套后段和導磁外殼回到前端蓋，另一條磁路Φ₂則是由前端蓋，沿徑向工作氣隙進入銜鐵，整個比例電磁鐵的輸出力是由磁路Φ₁和Φ₂所產生電磁力的合力。

發明內容

為了克服傳統的比例電磁鐵需要兩個線圈進行雙向驅動，進而體積大的不足，對彈簧設計要求高，零位保持不穩定，采用隔磁環得到比例特性的電磁鐵，加工工藝復雜等缺點，本發明提供一種單相線圈雙向驅動的比例電磁鐵。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

直動式雙向比例電磁鐵包括隔磁環5、第一導套2、第二導套6、銜鐵12、銜鐵推桿16、控制線圈4、線圈保持架3；

線圈保持架3沿周向開有凹槽，用于繞制控制線圈4，組成電流激勵源；

第一導套2和第二導套6的圓柱體極靴與銜鐵12外圓柱體隔氣隙相對，形成氣隙相等的左極靴對和右極靴對；

第一永磁體13和第二永磁體11采用平行充磁方式、同性磁極分別吸合在銜鐵12的左右兩端，并且第一永磁體13通過第一導磁件14經第一導套2和銜鐵12形成第一永磁極化磁場，第二永磁體11通過第二導磁件10經第二導套6和銜鐵12形成第二永磁極化磁場；

所述銜鐵推桿16與銜鐵12過盈連接，銜鐵推桿16的兩端通過直線軸承8和17與端蓋間隙配合；

所述銜鐵12的兩側外表面分別設置在左右極靴對的氣隙中，銜鐵12、第一永磁體13、第二永磁體11、第一導磁件14和第二導磁件10組成一個運動組件，第一導磁件14和第二導磁件10與各自一側的端蓋之間都設有彈簧。該運動組件結構簡單，有效減少運動組件運動的滯回，其運動組件可以隨閥芯轉軸的軸線方向平動；

第一導套2和第二導套6分別布置在隔磁環5的兩側，并與隔磁環5焊接在一起，直線軸承8和17分別與右端蓋7、左端蓋1過盈配合，安裝在端蓋里面；

線圈保持架3、銜鐵推桿16用不導磁的金屬材料制成，銜鐵12、第一導套2、第二導套6、第一導磁件14、第二導磁件10則是用高導磁率的軟磁材料制成。