一種小型化比例電磁鐵的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種小型化比例電磁鐵，包括擋鐵、連接環、銜鐵、極靴、線圈和軛鐵；該小型化超高速螺線管電磁鐵無需傳力桿傳輸電磁力，擋鐵體積小，使整個小型化比例電磁鐵體積縮小30％以上，且預留擋鐵內部的部分空間給主閥零件使用，制造過程簡單，無需焊接，僅通過配合連接就能批量生產。
【專利說明】一種小型化比例電磁鐵
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明專利涉及一種比例電磁鐵，尤其是用于各類比例電磁閥的結構簡單、體積小的小型化比例電磁鐵。
【背景技術】
[0003]比例電磁閥是自動控制領域的核心元件。在車用領域，自動變速器等自動機構依賴比例電磁閥實現介質流量、壓力的調節以實現電信號驅動時的機械動作完成。比例電磁閥的性能對自動變速的性能有著決定性影響，比例電磁閥能否即時按電控信號實現調節作用決定了自動變速器換擋的品質繼而決定了車輛的舒適性。個別情況，由于電磁閥的失效，可能出現自動變速器換擋錯誤出現車輛行駛安全隱患。
[0004]作為比例電磁閥的關鍵組件之一，比例電磁鐵的性能對比例電磁閥的性能有著直接影響。長久以來，自動變速器用比例電磁閥在世界范圍內僅少數幾家企業可批量制造。對于比例電磁鐵的研究隨多但真正能夠用于實際應用的性能優良的比例電磁鐵屈指可數。
[0005]比例電磁鐵的特性是輸出電磁力與輸入信號之間成一定線性比例關系，其電磁力的大小基本不受銜鐵(運動鐵芯)位置的影響，這也是比例電磁鐵開關電磁鐵的顯著區別。比例電磁鐵的主要結構包括由軟磁材料制成的導磁零件，如受電磁力作為產生運動的銜鐵和傳導磁場的特定結構的固定件，如擋鐵、極靴、軛鐵等。
[0006]申請號為“CN 201210539935.8”的發明專利是一種典型的比例電磁鐵結構，主要結構包括了，銜鐵、擋鐵、極靴、軛鐵等導磁零件，采用了兩端支撐的結構，性能優良。其擋鐵的盆形結構——薄壁導磁部分的外形剖面為錐形、內部為以盲孔裝圓孔，是比例電磁鐵的一個顯著特點。缺點是零件數`量較多，結構較為負載，且受結構限制，該類型電磁鐵很難實現小型化的改進。
[0007]申請號為“CN 200880019544.5”的發明專利是另外一種比較典型的比例電磁鐵結
構，采用了導磁零件銜鐵與極靴直接接觸形成摩擦副的結構。其擋鐵也采用了盆形結構，用于產生與銜鐵位置無關的電磁力并限制銜鐵的位移。實際使用時，需要再盆形結構內設置一非導磁材料的隔磁環用于提高電磁鐵的性能。該結構較為簡單，性能較為優良。缺點是電磁鐵的制造過程復雜，工藝流程較長。實際使用時，需要采用傳力桿將銜鐵受到的電磁力輸出至主閥工作。由于比例電磁鐵要求滑動部件具有極小的摩擦系數，客觀上增加了擋鐵的加工難度。
[0008]上述兩種發明專利的結構均有各自優點，也各有一定缺點。二者的共性是擋鐵部分的結構，其擋鐵均設置有盲孔。電磁鐵工作時磁場分布類似，具有磁力線通過設置有盲孔的擋鐵區域。實際使用時，均需要在該盲孔結構中設置隔磁環以實現電磁鐵的功能；同時，電磁力的輸出均需要通過傳力桿來實現。當需要對電磁鐵進行密封仿制介質中的污染物污染電磁鐵導致電磁鐵性能下降是，隔離介質的膜片等結構因占用一定空間而無法放置的擋鐵內部,需要占用主閥部分額外的空間。
[0009]現有的比例電磁鐵結構主要有以下幾點不足:
O體積較大，主要是擋鐵部分體積較大。
[0010]2)結構復雜或工藝過程復雜。
【發明內容】
[0011]本發明專利目的是提供一種體積小、結構簡單、制造方便的小型化比例電磁鐵。
[0012]為實現本發明的技術目的，本發明采用的技術方案是:包括擋鐵、連接環、銜鐵、極靴、線圈和軛鐵，所述擋鐵內設有擋鐵內孔、且左端設置有圓環狀平面及具有特定角度的錐面，所述連接環內設 有連接環內孔；所述極靴內設有極靴內孔；所述連接環位于擋鐵與極靴之間；所述銜鐵為圓柱形，所述線圈上設置有輸入信號接插件，所述銜鐵可在擋鐵內孔和極靴內孔內滑動，且與連接環內孔表面不接觸，銜鐵外圓柱面與擋鐵內孔、極靴內孔均為0.01~0.03mm的間隙配合，所述小型化比例電磁鐵最大外徑不大于22mm、且長度不大于33mm0
[0013]作為優選，所述連接環為非導磁連接環，所述擋鐵為軟磁擋鐵，所述擋鐵設置有圓柱面用于和連接環實現過盈配合連接，所述極靴為軟磁極靴，所述極靴設置有圓柱面用于和連接環實現過盈配合連接。
[0014]作為優選,所述銜鐵為軟磁銜鐵,其表面設置有厚度為0.01~0.04mm的非導磁、摩擦系數低的耐磨層。
[0015]作為優選，所述擋鐵表面經抗腐蝕和降低摩擦系數的工藝處理，所述極靴表面經抗腐蝕和降低摩擦系數的工藝處理。
[0016]本發明的有益技術效果是:
1、本發明專利結構簡單，無需傳力桿傳輸電磁力。
[0017]2、本發明專利產品體積小，縮小了擋鐵的體積，整個小型化比例電磁鐵體積縮小30%以上，且預留擋鐵內部的部分空間給主閥零件使用。
[0018]3、本發明專利制造過程簡單，無需焊接等操作，僅通過配合連接。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1為本發明專利一種小型化比例電磁鐵的結構原理圖；
圖2為本發明專利一種小型化比例電磁鐵中極靴、連接環和擋鐵的連接示意圖；
圖3為本發明專利一種小型化比例電磁鐵實測電磁力與銜鐵位移關系結果的示意圖；其中附圖標記為:1_擋鐵，2-連接環，3-銜鐵，4-極靴，5-線圈，6-軛鐵，Ia-擋鐵內孔，2a_連接環內孔，4a_極靴內孔，5a_輸入信號接插件。
【具體實施方式】[0021]下面結合附圖對本發明的優選實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
[0022]參閱圖1和圖2，本發明提供一種小型比例電磁鐵，包括擋鐵1、連接環2、銜鐵3、極靴4、線圈5和軛鐵6構成；所述擋鐵I由軟磁材料制成，內有擋鐵內孔la，左端設置有圓環狀平面(未圖示)及具有特定角度的錐面(未圖示);所述連接環2由非導磁材料制成，內有連接環內孔2a ;極靴4由軟磁材料制成，內有極靴內孔4a ;所述連接環2位于擋鐵I與極靴4之間；所述銜鐵3為圓柱形，由軟磁材料制成，內設偏心通孔；所述線圈5設置有輸入信號接插件5a，所述軛鐵6右端預留空間用于連接主閥，所述銜鐵可在擋鐵內孔Ia和極靴內孔4a內滑動，且與連接環內孔2a表面不接觸，所述銜鐵3外圓柱面與擋鐵內孔la、極靴內孔4a均為間隙配合，且間隙為0.01?0.03mm，所述小型化比例電磁鐵最大外徑不大于22mm、且長度不大于33mm。
[0023]所述擋鐵I設置有圓柱面(未圖示)用于和連接環2實現過盈配合連接，上述極靴4設置有圓柱面(未圖示)用于和連接環2實現過盈配合連接。所述銜鐵3表面設置有厚度為0.01?0.04mm的非導磁、摩擦系數低的耐磨層(未圖示)。所述擋鐵I表面經抗腐蝕和降低摩擦系數的工藝處理，所述極靴4表面經抗腐蝕和降低摩擦系數的工藝處理。
[0024]如圖1和圖2所示，擋鐵1、銜鐵3極靴4和軛鐵6由常用軟磁材料制成，構成電磁鐵通電時線圈5產生的磁場的磁力線回路，且表面均經防腐蝕處理。銜鐵3外圓柱面與擋鐵內孔la、極靴內孔4a的間隙配合一方面降低的制造難度，同時也預留用于補償電磁體工作時大范圍溫度變化導致的材料熱蠕變影響銜鐵的運動靈活性。銜鐵3表面的特定范圍的非導磁涂層，即不會是電磁力明顯減小同時也避免了因銜鐵3與配合孔之間存在間隙，導致的電磁鐵工作時銜鐵偏心的問題。由于電磁鐵工作各導磁零件均有強磁場存在，銜鐵3的偏心將導致銜鐵受直徑方向的較大的電磁吸力作用，而貼合在與銜鐵3配合的孔的某一部分圓孔面上，形成特別的大摩擦力。一般來說摩擦力大于IN時，銜鐵3的運動靈活已經降低到電磁力性能顯著下降的程度。擋鐵I與連接環2以及連接環2與極靴4之間為配合連接結構，避免了焊接等操作的繁瑣。由于銜鐵3與連接環內孔2a不接觸，連接環內孔2a也無更高的加工精度要求。由于顯著縮短了擋鐵I的長度，并改變了擋鐵內孔Ia的結構形狀，通過合適的擋鐵I結構設計，例如特定角度的錐面結構的設計，依然能夠保證比例電磁鐵的輸入信號與輸出電磁力之間的線性比例特性。擋鐵I內部的擋鐵內孔Ia結構以及擋鐵I尺寸的縮短，使得電磁力的輸出可實現銜鐵3與主閥零件直接接觸的方式，無需傳力桿這一部件，擋鐵I尺寸的縮短主要是為了銜鐵3與主閥零件，直接接觸輸出電磁力時主閥零件的加工難度不會顯著的增加。軛鐵6右端預留的結構可以實現與主閥組件的快速安裝連接。
[0025]參閱附圖3所示，附圖3為小型化超高速螺線管電磁鐵實測電磁力與銜鐵位移關系結果的示意圖，其中Y方向代表電磁鐵輸出力(N)，X方向代表銜鐵與擋鐵的距離(麗)，圖中的坐標點代表24V驅動電磁力。
[0026]實際應用表明，該比例電磁鐵可實現不大于22mm的最大外徑,長度不大于33mm，銜鐵在2.0mm運動范圍內均可實現理想的比例特性。相比一般的比例電磁鐵外徑縮小I?8mm,長度縮短5mm以上，體積縮小30%以上，重量縮小30%以上且電磁鐵性能優良。與主閥組件鏈接成比例電磁閥工作時減少零件2個，通過與不同形式的主閥匹配，可以實現正比例減壓電磁閥、反比例減壓電磁閥、比例流量閥以及比例流量換向閥等功能，廣泛適用于各類自動變速器、發動機VVT系統等汽車領域。
[0027]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍內的情況下，在其他實施例中實現。因此，本發明將不會限制于本文所示的這些實施例，而是要符合于本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權利要求】
1.一種小型化比例電磁鐵，其特征在于:包括擋鐵、連接環、銜鐵、極靴、線圈和軛鐵，所述擋鐵內設有擋鐵內孔、且左端設置有圓環狀平面及具有特定角度的錐面，所述連接環內設有連接環內孔，所述極靴內設有極靴內孔，所述連接環位于擋鐵與極靴之間，所述銜鐵為圓柱形，所述線圈上設置有輸入信號接插件，所述銜鐵內設與銜鐵外徑不同心的通孔，所述銜鐵可在擋鐵內孔和極靴內孔內滑動、且與連接環內孔表面不接觸，所述銜鐵外圓柱面與擋鐵內孔、極靴內孔均為0.01-0.03mm的間隙配合，所述小型化比例電磁鐵最大外徑不大于22mm、且長度不大于33mm。
2.根據權利要求1所述的一種小型化比例電磁鐵，其特征在于:所述連接環為非導磁連接環，所述擋鐵為軟磁擋鐵，所述擋鐵設置有圓柱面用于和連接環實現過盈配合連接，所述極靴為軟磁極靴，所述極靴設置有圓柱面用于和連接環實現過盈配合連接。
3.根據權利要求1所述的小型化比例電磁鐵，其特征在于:所述銜鐵為軟磁銜鐵，其表面設置有厚度為0.01~0.04mm的非導磁、摩擦系數低的耐磨層。
4.根據權利要求1所述的一種小型化比例電磁鐵，其特征在于:所述擋鐵表面經抗腐蝕和降低摩擦系數的工藝處理，所述極靴表面經抗腐蝕和降低摩擦系數的工藝處理。
【文檔編號】H01F3/00GK103714940SQ201410009684
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2014年1月9日 優先權日:2014年1月9日
【發明者】王琦麟, 陸燦 申請人:浙江弘馳科技股份有限公司