一種變通磁面積比例電磁鐵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種比例電磁鐵，特別是涉及一種變通磁面積比例電磁鐵。
【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——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——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、控制線圈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Φ1和Φ2，其中Φ1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)；Φ2支路經(jīng)動鐵芯10斜向通過盆形極靴的錐形周邊，到達(dá)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Φ1和Φ 2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一力曲線上產(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的線性度差，工作行程相對較短等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種變通磁面積比例電磁鐵，該比例電磁鐵與現(xiàn)有比例電磁鐵相比，位移一力特性的線性度更好，工作行程更長。
[0006]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的解決方案是:一種變通磁面積比例電磁鐵，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，所述動鐵芯的外表面上沿軸向或沿圓周方向加工有數(shù)條形狀、尺寸相同且均勻分布的凹槽，凹槽的端面或側(cè)面靠近鐵芯的工作端面但不與動鐵芯的工作端面貫通。
[0007]上述凹槽的端面或側(cè)面距離動鐵芯的工作端面0.5?1mm。
[0008]上述沿軸向加工的凹槽的端頭(指靠近鐵芯工作端面的端部)截面面積逐漸減小，即越靠近鐵芯工作端面其截面面積越小。
[0009]本實(shí)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(shí)用新型工作時由控制線圈產(chǎn)生的磁力線經(jīng)動鐵芯與閥接口塊間的工作氣隙仍分為兩條支路Φ1和Φ2(參見圖4)，動鐵芯所受軸向電磁力較現(xiàn)行比例電磁鐵稍??；當(dāng)動鐵芯向右移動至其工作端面越過隔磁環(huán)后，其工作端面(右端面)與盆形極靴之間的工作氣隙的導(dǎo)磁面積不變，因此Φ I支路的磁阻受動鐵芯外圓面上凹槽的影響較小，動鐵芯所受電磁力Fl隨行程變化較緩，但是由于動鐵芯外表面上加工有均勻分布的凹槽，動鐵芯外圓與盆形極靴周邊之間的氣隙導(dǎo)磁面積顯著減小，磁阻顯著增大，導(dǎo)致Φ2支路所產(chǎn)生的軸向電磁分力顯著減小。因此，適當(dāng)設(shè)計凹槽的形狀和尺寸，可較精確地控制Φ2支路所產(chǎn)生的軸向電磁分力，從而較精確地控制Φ I支路和Φ 2支路所產(chǎn)生的軸向電磁分力的相對大小。
[0011]本實(shí)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，通過在動鐵芯外表面上加工適當(dāng)形狀和尺寸的凹槽，可較精確地控制Φ1支路和Φ2支路所產(chǎn)生的軸向電磁分力的相對大小，從而可顯著提高比例電磁鐵的動線性性能(位移一力特性的線性度和工作行程寬度)。另外本實(shí)用新型對條形槽的加工精度要求不高，制造成本增加極小，且無需改變現(xiàn)行比例電磁鐵的生產(chǎn)條件、設(shè)備和場所即可生產(chǎn)。
【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(shí)用新型單向比例電磁鐵的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖5為圖4中的動鐵芯的主視圖。
[0017]圖6為圖4中的動鐵芯的左視圖。
[0018]圖7為本實(shí)用新型比例電磁鐵的位移——力特性曲線示意圖。
[0019]圖8為加工有兩端均不貫通的軸向凹槽的動鐵芯的主視圖。
[0020]圖9為圖8所不動鐵芯的左視圖。
[0021]圖10為加工有由多段平面構(gòu)成的凹槽的動鐵芯的主視圖。
[0022]圖11為圖10所不動鐵芯的左視圖。
[0023]圖12為加工有沿圓周方向凹槽的動鐵芯的主視圖。
[0024]圖13為圖12所不動鐵芯的左視圖。
[0025]圖14為本實(shí)用新型雙向比例電磁鐵的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]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—盆形極靴7 —閥接口塊8 一推桿9 一隔磁塾10—動鐵芯11 一端蓋接口塊
[0027]圖4一12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—盆形極靴7—閥接口塊8—推桿9 一工作氣隙10—動鐵芯11 一端蓋接口塊12—凹槽
[0028]圖13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)9 一凹槽
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0030]實(shí)施例1單向比例電磁鐵
[0031]如圖4、圖5、圖6所示，本實(shí)用新型包括由導(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。所述動鐵芯10的外圓面上加工有6條沿圓周均勻分布的矩形半圓頭凹槽12，每條凹槽12的形狀、尺寸相同，從圖6可以看出，凹槽12的左端貫通至動鐵芯10的左端面，右端未貫通至動鐵芯10的右端面(工作端面)，其半圓頭的最遠(yuǎn)端距離動鐵芯10右端面約0.5?1mm。動鐵芯10上設(shè)計凹槽12，使得動鐵芯10的外圓與盆形極靴6的周邊之間的氣隙導(dǎo)磁面積顯著減小，磁阻顯著增大，導(dǎo)致Φ2支路所產(chǎn)生的軸向電磁分力顯著減小。
[0032]本實(shí)用新型通過適當(dāng)設(shè)計凹槽12的形狀、尺寸，可較精確地控制Φ2支路所產(chǎn)生的軸向電磁分力，從而較精確地控制Φ I支路和Φ 2支路所產(chǎn)生的軸向電磁分力的相對大小。本實(shí)用新型的動鐵芯10在整個運(yùn)動行程上的位移一力特性曲線如圖7所示，與現(xiàn)行比例電磁鐵的移——力特性曲線相比(如圖3)，本實(shí)用新型比例電磁鐵的位移——力特性曲線線性度更好，工作行程寬度明顯增加，能有效改善比例電磁鐵的工作性能。
[0033]本實(shí)用新型對凹槽12的形狀沒有特別限制，其方向既可沿軸向，也可沿圓周方向，只是要求不要與鐵芯10的工作端面貫通，因此凹槽12除上述結(jié)構(gòu)形式外，還可采用兩端均不與動鐵芯10的端面貫通的結(jié)構(gòu)形式(如圖8、圖9所示)。也可采用端頭由多段平面連接構(gòu)成的凹槽12 (端頭截面積逐漸減小)，如圖10、11所示。凹槽12還可沿圓周方向加工，如圖12、圖13所示，七條凹槽12沿軸向均勻分布，其中最右端凹槽的右側(cè)距離動鐵芯10右端面約0.5?1mm。
[0034]實(shí)施例2雙向比例電磁鐵
[0035]如圖14所示,本實(shí)用新型包括由導(dǎo)磁材料制成的磁軛1、導(dǎo)套5、動鐵芯3、閥接口塊?和由非導(dǎo)磁材料制成的控制線圈2、隔磁環(huán)4、8和推桿6,所述磁軛1、控制線圈2、閥接口塊7和推桿6均為兩個，左右對稱分布，兩磁軛3之間通過隔磁環(huán)4連接，控制線圈2和閥接口塊7安裝于同側(cè)的磁軛I中，動鐵芯3位于左、右閥接口塊7之間，推桿6分別固定在動鐵芯3的兩端。導(dǎo)套5和隔磁環(huán)8設(shè)于動鐵芯3和閥接口塊7與控制線圈2之間，導(dǎo)套5由前段導(dǎo)套、中段導(dǎo)套和后段導(dǎo)套組成，在前段導(dǎo)套與中段導(dǎo)套之間、以及中段導(dǎo)套與后段導(dǎo)套之間設(shè)有隔磁環(huán)8。
[0036]本實(shí)施例中，在動鐵芯10的外圓面上沿軸向加工有數(shù)條矩形半圓頭凹槽9，各凹槽9沿圓周均勻分布，由于動鐵芯10的兩端均為工作端面，因此凹槽9的兩端均不能與動鐵芯10的兩個端面貫通。
[0037]以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，需要指出的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型使用原理的前提下，還可以做若干變型及改進(jìn)，也應(yīng)視為實(shí)用新型保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種變通磁面積比例電磁鐵，包括導(dǎo)套(2)、磁軛(3)、控制線圈(4)、隔磁環(huán)(5)、閥接口塊(7)、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⑶中，其中動鐵芯(10)和閥接口塊(7)沿軸向前后分布，控制線圈⑷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(8)連接于動鐵芯(10)上并穿過閥接口塊(7)，導(dǎo)套包括前段導(dǎo)套和后段導(dǎo)套，隔磁環(huán)(5)位于前、后段導(dǎo)套之間，其特征在于:所述動鐵芯(10)的外表面上沿軸向或沿圓周方向加工有數(shù)條形狀、尺寸相同且均勻分布的凹槽(12)，凹槽(12)的端面或側(cè)面靠近鐵芯(10)的工作端面但不與動鐵芯(10)的工作端面貫通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變通磁面積比例電磁鐵，其特征在于:所述凹槽(12)的端面或側(cè)面距離動鐵芯(10)的工作端面0.5?1mm。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種變通磁面積比例電磁鐵，包括導(dǎo)套(2)、磁軛(3)、控制線圈(4)、隔磁環(huán)(5)、閥接口塊(7)、推桿(8)和動鐵芯(10)，所述動鐵芯(10)的外表面上沿軸向或沿圓周方向加工有數(shù)條形狀、尺寸相同且均勻分布的凹槽，凹槽的端面或側(cè)面靠近鐵芯(10)的工作端面但不與動鐵芯(10)的工作端面貫通。本實(shí)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位移—力特性的線性度和工作行程寬度。
【IPC分類】H01F7-08, H01F7-16
【公開號】CN204315325
【申請?zhí)枴緾N201420787480
【發(fā)明人】張躍華, 唐茂, 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