一種變磁力線分布比例電磁鐵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種比例電磁鐵，特別是涉及一種變磁力線分布比例電磁鐵。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為電液比例控制器件中的關(guān)鍵部件之一，比例電磁鐵的功能是將比例控制放大 器輸入的電流信號轉(zhuǎn)換成力或位移。因此，電液比例控制技術(shù)對比例電磁鐵的位移一力特 性提出了嚴(yán)格的要求，即比例電磁鐵必須具備水平的位移一力特性曲線，在其有效工作行 程內(nèi)，當(dāng)線圈電流一定時，其輸出力保持恒定，而與動鐵芯（銜鐵）的位移無關(guān)。
[0003] 現(xiàn)有比例電磁鐵的結(jié)構(gòu)如圖1所示，由塑料端蓋1、導(dǎo)套2,磁軛3,控制線圈4、隔 磁環(huán)5、盆形極靴6、閥接口塊7、推桿8、隔磁墊9、動鐵芯10和端蓋接口塊11組成，其中除 塑料端蓋1、隔磁環(huán)5、線圈4、推桿8、隔磁墊9外，其余零件均由導(dǎo)磁材料制成。該比例電 磁鐵圖的工作原理如圖2所示（為清晰起見，圖中刪除了部分零件的剖面線）：由線圈4產(chǎn) 生的磁力線經(jīng)動鐵芯10與閥接口塊7間的工作氣隙分為兩條支路和02,其中支 路經(jīng)動鐵芯10軸向通過盆形極靴底部的工作氣隙，再經(jīng)閥接口塊7、磁軛3、導(dǎo)套2,回到動 鐵芯10形成閉合環(huán)；支路經(jīng)動鐵芯10斜向通過盆形極靴的錐形周邊，到達導(dǎo)套前端， 再經(jīng)閥接口塊7、磁軛3、導(dǎo)套2,回到動鐵芯10形成閉合環(huán)。支路和02對動鐵芯10 產(chǎn)生電磁力的軸向分力分別為Fl和F2,其合力即為動鐵芯受到的驅(qū)動力F，如圖3所示。
[0004] 由圖3可知，現(xiàn)行比例電磁鐵主要依靠特殊形狀的盆形極靴將磁力線分為兩條 支路，通過盆形極靴的相關(guān)尺寸調(diào)整兩條磁力線支路所產(chǎn)生軸向電磁分力的相對大小，從 而在動鐵芯的位移--力曲線上產(chǎn)生一段近似水平的線性區(qū)域（即比例電磁鐵的工作行 程）。由于極靴形狀相對固定，設(shè)計時難以精確調(diào)整兩支路電磁力的相對大小，導(dǎo)致現(xiàn)行比 例電磁鐵位移一力特性線性度差，工作行程相對較短等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實用新型的目的在于提供一種位移一力特性線性度好，工作行程較長的變磁力 線分布比例電磁鐵。
[0006] 為達到上述目的，本實用新型采用的解決方案是：一種變磁力線分布比例電磁鐵， 包括導(dǎo)套、磁軛、控制線圈、隔磁環(huán)、閥接口塊、推桿和動鐵芯，動鐵芯、閥接口塊和控制線圈 安裝于磁軛中，其中動鐵芯和閥接口塊沿軸向前后分布，控制線圈位于動鐵芯和閥接口塊 的外側(cè)，導(dǎo)套和隔磁環(huán)設(shè)于動鐵芯、閥接口塊與控制線圈之間，推桿連接于動鐵芯上并穿過 閥接口塊，導(dǎo)套包括前段導(dǎo)套和后段導(dǎo)套，隔磁環(huán)位于前、后段導(dǎo)套之間，所述閥接口塊和 動鐵芯的工作端面分別為內(nèi)凹的曲線回轉(zhuǎn)面和外凸的曲線回轉(zhuǎn)面，兩曲線回轉(zhuǎn)面的回轉(zhuǎn)軸 均沿動鐵芯軸線，其母線均為二次曲線且形狀相似，當(dāng)動鐵芯處于行程的最大位置時其與 閥接口塊的接觸面為一窄環(huán)面。
[0007] 上述兩曲線回轉(zhuǎn)面的母線為雙曲線、拋物線或橢圓弧。
[0008] 上述兩曲線回轉(zhuǎn)面的母線由多段二次曲線平滑連接構(gòu)成。
[0009] 本實用新型技術(shù)方案既可用于單向比例電磁鐵，也可用于雙向比例電磁鐵。
[0010] 本實用新型由于動鐵芯與閥接口塊之間形成的特殊形狀的工作氣隙（回轉(zhuǎn)體盆 形極靴），故當(dāng)動鐵芯處于其位移行程的不同位置時，根據(jù)最小磁阻原則，控制線圈發(fā)出的 磁力線通過工作氣隙時會形成不同的分布。當(dāng)動鐵芯位移較小時，工作氣隙磁阻較大，但因 工作氣隙內(nèi)絕大多數(shù)磁力線方向與軸線方向夾角很小，故電磁力軸向分力較大；當(dāng)動鐵芯 位移較大時，工作氣隙磁阻較小，但由于工作氣隙內(nèi)絕大多數(shù)磁力線方向與軸線方向夾角 很大，故電磁力軸向分力較小，因此，動鐵芯在大部分位移行程中所受軸向電磁力能夠保持 相對穩(wěn)定，即實現(xiàn)水平的位移一力特性曲線，電磁鐵位移一力特性線性度較好，動鐵芯工作 行程也較長。
[0011] 本實用新型在不改變現(xiàn)行比例電磁鐵的基本結(jié)構(gòu)、外形和接口尺寸的前提下，通 過精確計算確定動鐵芯和閥接口塊工作端面母線的形狀和尺寸參數(shù)，可精確地控制動鐵 芯工作時其工作氣隙內(nèi)磁場的磁力線分布，從而能顯著提高比例電磁鐵的動線性性能（位 移一力特性線性度和工作行程寬度），另外，由于動鐵芯在行程的最大位置時與閥接口塊工 作面的接觸面積很小，該處出現(xiàn)磁飽和，故軸向電磁力不大，因此可取消現(xiàn)行比例電磁鐵所 用的隔磁墊而使結(jié)構(gòu)簡化。
【附圖說明】
[0012] 圖1為傳統(tǒng)比例電磁鐵的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013] 圖2為圖1所示傳統(tǒng)比例電磁鐵的工作原理圖。
[0014] 圖3為圖1所示傳統(tǒng)比例電磁鐵的位移一力特性曲線示意圖。
[0015] 圖4為本實用新型單向比例電磁鐵的結(jié)構(gòu)示意圖（當(dāng)動鐵芯處于較小位移時）。
[0016] 圖5為圖4所示單向比例電磁鐵當(dāng)動鐵芯處于較大位移時的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖6為本實用新型動鐵芯受力計算示意圖。
[0018] 圖7為本實用新型比例電磁鐵的位移一力特性曲線示意圖。
[0019] 圖8為本實用新型雙向比例電磁鐵的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖1 一 3中：1 一塑料端蓋 2-導(dǎo)套 3-磁輒 4一控制線圈 5-隔磁環(huán) 6一盆形極靴 7-閥接口塊 8一推桿 9一隔磁墊 10-動鐵芯 11一端蓋接口塊
[0021] 圖4一7中：1-塑料端蓋 2-導(dǎo)套 3-磁輒 4一控制線圈 5-隔磁環(huán) 6一盆形極靴 7-閥接口塊 8一推桿 9一工作氣隙 10-動鐵芯 11一端蓋接口 塊
[0022] 圖8中：1 一磁輒 2-控制線圈 3-動鐵芯 4一隔磁環(huán) 5-導(dǎo)套 6- 推桿 7-閥接口塊 8-隔磁環(huán)
【具體實施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
[0024] 實施例1單向比例電磁鐵
[0025] 如圖4、圖5所示，本實用新型單向比例電磁鐵包括由導(dǎo)磁材料制成的導(dǎo)套2、磁軛 3、閥接口塊7、動鐵芯10、端蓋接口塊11和由非導(dǎo)磁材料制成的塑料端蓋1、控制線圈4、隔 磁環(huán)5和推桿8,其中動鐵芯10、閥接口塊7和控制線圈4安裝于磁軛3中，控制線圈4位于 動鐵芯10和閥接口塊7的外側(cè)，導(dǎo)套2和隔磁環(huán)5設(shè)于動鐵芯10和閥接口塊7與控制線 圈4之間，推桿8連接于動鐵芯10上并穿過閥接口塊7,導(dǎo)套2包括前段導(dǎo)套和后段導(dǎo)套， 隔磁環(huán)5位于前、后段導(dǎo)套之間。所述閥接口塊7的工作端面為內(nèi)凹的雙曲線回轉(zhuǎn)面，動鐵 芯10的工作端面為外凸的雙曲線回轉(zhuǎn)面，兩雙曲線回轉(zhuǎn)面的回轉(zhuǎn)軸均沿動鐵芯10的軸線， 其母線形狀、大小相似，曲率略有不同，由此在兩者之間的工作氣隙9形成了一特殊形狀的 回轉(zhuǎn)體盆形極靴6,曲率上的微小差異使得動鐵芯10達到最大位移時兩工作端面的接觸面 為一窄環(huán)面。
[0026] 為計算動鐵芯10所受軸向電磁力Fx,可在動鐵芯10上任取一點,過該點取一軸向 寬度趨近于〇的微環(huán)面（如圖6所示），該微環(huán)面其面積為dS，所產(chǎn)生的電磁力大小為dFx， 其方向與電磁鐵軸線夾角為9 (如圖6所示），則根據(jù)電磁場理論，有：
【主權(quán)項】
1. 一種變磁力線分布比例電磁鐵，包括導(dǎo)套（2)、磁軛（3)、控制線圈（4)、隔磁環(huán)（5)、 閥接口塊⑵、推桿⑶和動鐵芯（10)，動鐵芯（10)、閥接口塊（7)和控制線圈⑷安裝于 磁軛（3)中，其中動鐵芯（10)和閥接口塊（7)沿軸向前后分布，控制線圈（4)位于動鐵芯 (10)和閥接口塊（7)的外側(cè)，導(dǎo)套和隔磁環(huán)（5)設(shè)于動鐵芯（10)、閥接口塊（7)與控制線 圈（4)之間，推桿⑶連接于連接于動鐵芯（10)上并穿過閥接口塊（7)，導(dǎo)套⑵包括前 段導(dǎo)套和后段導(dǎo)套，隔磁環(huán)（5)位于前、后段導(dǎo)套（2)之間，其特征在于：所述閥接口塊（7) 和動鐵芯（10)的工作端面分別為內(nèi)凹的曲線回轉(zhuǎn)面和外凸的曲線回轉(zhuǎn)面，兩曲線回轉(zhuǎn)面 的回轉(zhuǎn)軸均沿動鐵芯軸線，其母線均為二次曲線且形狀相似，當(dāng)動鐵芯（10)處于行程的最 大位置時其與閥接口塊（7)的接觸面為一窄環(huán)面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變磁力線分布比例電磁鐵，其特征在于：兩曲線回轉(zhuǎn)面 的母線為雙曲線、拋物線或橢圓弧。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變磁力線分布比例電磁鐵，其特征在于：兩曲線回轉(zhuǎn)面 的母線由多段二次曲線平滑連接構(gòu)成。
【專利摘要】本實用新型公開了一種變磁力線分布比例電磁鐵，包括導(dǎo)套(2)、磁軛(3)、控制線圈(4)、隔磁環(huán)(5)、盆形極靴(6)、閥接口塊(7)、推桿(8)和動鐵芯(10)，所述閥接口塊(7)和動鐵芯(10)的工作面分別為內(nèi)凹的曲線回轉(zhuǎn)面和外凸的曲線回轉(zhuǎn)面，兩曲線回轉(zhuǎn)面的回轉(zhuǎn)軸均沿動鐵芯軸線，其母線均為二次曲線且形狀相似，當(dāng)動鐵芯(10)處于行程的最大位置時其與閥接口塊(7)的接觸面為一窄環(huán)面。本實用新型在不改變現(xiàn)行比例電磁鐵的基本結(jié)構(gòu)、外形和接口尺寸的前提下，能顯著提高比例電磁鐵動線性性能，另外，由于動鐵芯在行程的最大位置時與閥接口塊工作面的接觸面積很小，因此可取消現(xiàn)行比例電磁鐵所用的隔磁墊而使結(jié)構(gòu)簡化。
【IPC分類】H01F7-08, H01F7-121
【公開號】CN204315326
【申請?zhí)枴緾N201420790075
【發(fā)明人】唐茂, 張躍華, 李儉, 鄧嫄媛
【申請人】成都大學(xué)
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年12月14日