一種變通磁面積比例電磁鐵的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本實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】
[0002]作為電液比例控制器件中的關鍵部件之一，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換成力或位移。因此，電液比例控制技術對比例電磁鐵的位移——力特性提出了嚴格的要求，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，當線圈電流一定時，其輸出力保持恒定，而與動鐵芯(銜鐵)的位移無關。
[0003]現有比例電磁鐵的結構如圖1所示，由塑料端蓋1、導套2，磁軛3，控制線圈4、隔磁環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5、控制線圈4、推桿8、隔磁墊9外，其余零件均由導磁材料制成。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產生的磁力線經動鐵芯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支路經動鐵芯10軸向通過盆形極靴底部的工作氣隙，再經閥接口塊7、磁軛3、導套2，回到動鐵芯10形成閉合環；Φ2支路經動鐵芯10斜向通過盆形極靴的錐形周邊，到達導套前端，再經閥接口塊7、磁軛3、導套2，回到動鐵芯10形成閉合環。支路Φ1和Φ 2對動鐵芯10產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動力F，如圖3所示。
[0004]由圖3可知，現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尺寸調整兩條磁力線支路所產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生一段近似水平的線性區域(即比例電磁鐵的工作行程)。由于極靴形狀相對固定，設計時難以精確調整兩支路電磁力的相對大小，導致現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。
【發明內容】
[0005]本實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]為達到上述目的，本實用新型采用的解決方案是:一種變通磁面積比例電磁鐵，包括導套、磁軛、控制線圈、隔磁環、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，導套和隔磁環設于動鐵芯、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，導套包括前段導套和后段導套，隔磁環位于前、后段導套之間，所述動鐵芯的外表面上沿軸向或沿圓周方向加工有數條形狀、尺寸相同且均勻分布的凹槽，凹槽的端面或側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]本實用新型技術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]本實用新型工作時由控制線圈產生的磁力線經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行比例電磁鐵稍小；當動鐵芯向右移動至其工作端面越過隔磁環后，其工作端面(右端面)與盆形極靴之間的工作氣隙的導磁面積不變，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磁面積顯著減小，磁阻顯著增大，導致Φ2支路所產生的軸向電磁分力顯著減小。因此，適當設計凹槽的形狀和尺寸，可較精確地控制Φ2支路所產生的軸向電磁分力，從而較精確地控制Φ I支路和Φ 2支路所產生的軸向電磁分力的相對大小。
[0011]本實用新型在不改變現行比例電磁鐵的基本結構、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形狀和尺寸的凹槽，可較精確地控制Φ1支路和Φ2支路所產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，且無需改變現行比例電磁鐵的生產條件、設備和場所即可生產。
【附圖說明】
[0012]圖1為傳統比例電磁鐵的結構示意圖。
[0013]圖2為圖1所示傳統比例電磁鐵的工作原理圖。
[0014]圖3為圖1所示傳統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構示意圖。
[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為本實用新型雙向比例電磁鐵的結構示意圖。
[0026]圖1一3中:1一塑料端蓋2—導套3—磁輒4一控制線圈5—隔磁環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—導套3—磁輒4一控制線圈5—隔磁環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5—導套 6—推桿7—閥接口塊8—隔磁環9 一凹槽
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
[0030]實施例1單向比例電磁鐵
[0031]如圖4、圖5、圖6所示，本實用新型包括由導磁材料制成的導套2、磁軛3、閥接口塊7、動鐵芯10、端蓋接口塊11和由非導磁材料制成的塑料端蓋1、控制線圈4、隔磁環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，導套2和隔磁環5設于動鐵芯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，導套2包括前段導套和后段導套，隔磁環5位于前、后段導套之間。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)，其半圓頭的最遠端距離動鐵芯10右端面約0.5?1mm。動鐵芯10上設計凹槽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磁面積顯著減小，磁阻顯著增大，導致Φ2支路所產生的軸向電磁分力顯著減小。
[0032]本實用新型通過適當設計凹槽12的形狀、尺寸，可較精確地控制Φ2支路所產生的軸向電磁分力，從而較精確地控制Φ I支路和Φ 2支路所產生的軸向電磁分力的相對大小。本實用新型的動鐵芯10在整個運動行程上的位移一力特性曲線如圖7所示，與現行比例電磁鐵的移——力特性曲線相比(如圖3)，本實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除上述結構形式外，還可采用兩端均不與動鐵芯10的端面貫通的結構形式(如圖8、圖9所示)。也可采用端頭由多段平面連接構成的凹槽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距離動鐵芯10右端面約0.5?1mm。
[0034]實施例2雙向比例電磁鐵
[0035]如圖14所示,本實用新型包括由導磁材料制成的磁軛1、導套5、動鐵芯3、閥接口塊?和由非導磁材料制成的控制線圈2、隔磁環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4連接，控制線圈2和閥接口塊7安裝于同側的磁軛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。導套5和隔磁環8設于動鐵芯3和閥接口塊7與控制線圈2之間，導套5由前段導套、中段導套和后段導套組成，在前段導套與中段導套之間、以及中段導套與后段導套之間設有隔磁環8。
[0036]本實施例中，在動鐵芯10的外圓面上沿軸向加工有數條矩形半圓頭凹槽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]以上所述僅為本實用新型的具體實施例，需要指出的是，對本領域普通技術人員在不脫離本實用新型使用原理的前提下，還可以做若干變型及改進，也應視為實用新型保護范圍。
【主權項】
1.一種變通磁面積比例電磁鐵，包括導套(2)、磁軛(3)、控制線圈(4)、隔磁環(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，導套和隔磁環(5)設于動鐵芯(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)，導套包括前段導套和后段導套，隔磁環(5)位于前、后段導套之間，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條形狀、尺寸相同且均勻分布的凹槽(12)，凹槽(12)的端面或側面靠近鐵芯(10)的工作端面但不與動鐵芯(10)的工作端面貫通。
2.根據權利要求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)的端面或側面距離動鐵芯(10)的工作端面0.5?1mm。
【專利摘要】本實用新型公開了一種變通磁面積比例電磁鐵，包括導套(2)、磁軛(3)、控制線圈(4)、隔磁環(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條形狀、尺寸相同且均勻分布的凹槽，凹槽的端面或側面靠近鐵芯(10)的工作端面但不與動鐵芯(10)的工作端面貫通。本實用新型在不改變現行比例電磁鐵的基本結構、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
【申請號】CN201420787480
【發明人】張躍華, 唐茂, 李儉, 鄧嫄媛
【申請人】成都大學
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年12月14日