一種雙磁鋼式磁路對稱的濕式耐高壓旋轉電磁鐵的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于流體傳動及控制領域中的電-機械能量轉換裝置，尤其涉及一種雙磁鋼式磁路對稱的濕式耐高壓旋轉電磁鐵。
【背景技術】
[0002]近年來，利用伺服螺旋機構原理工作的2D數字伺服閥因其具有結構簡單，響應速度快，精度高，抗污染能力強等優點，而在金屬材料試驗機、地震模擬震動臺以及相關航空航天領域等得到了廣泛應用。常規的2D數字伺服閥用電-機械轉換器一般為混合勵磁的旋轉電磁鐵，其結構按照電磁鐵定子分相方式的不同可以分為軸向分相和徑向分相兩種，前者與后者相比有以下幾個優點:第一、采用軸向分相，控制繞組可以用環形線圈，繞制和下線工藝簡單，線圈漆皮不易受傷，電磁鐵的電氣可靠性優于徑向分相結構；第二、軸向分相的電磁鐵可以采用0形密封圈對轉子容腔進行密封，從而可以使得油液進入轉子工作腔，使其成為“濕式”的電-機械轉換器，將其直接與2D數字閥相連，可構成所謂的直動閥，有利于結構設計及取消動密封；第三、徑向分相結構由于要留出空間繞制線圈，其定子空間無法全部用于開齒。而軸向分相結構整個定子圓周上可全部開齒，提高了有效空間的利用情況，從而提升了電磁鐵的輸出力矩。
[0003]軸向分相式電磁鐵的基本工作原理都是將定子分為單相或者兩相置于永磁體的單邊或者兩邊，定子依次和轉子構成若干段環形的工作氣隙，永磁體在工作氣隙下產生極化磁場，勵磁線圈在其所屬定子相內產生控制磁場，勵磁電流方向變化而引起控制磁場對永磁體極化磁場作差動疊加以產生電磁力矩。如果假設定轉子鐵芯磁阻為零，則永磁體在工作氣隙下產生的極化磁場強度相同，此時磁路對稱，即電磁鐵在不同方向勵磁電流下獲得的矩角特性幅值相等，矩角特性是對稱的；然而實際情況是定轉子鐵芯都具有一定的磁阻，按照磁路理論，此時距離永磁體較遠的工作氣隙下的極化磁場強度較弱，而距離永磁體較近的工作氣隙下的極化磁場較強，這就造成了電磁鐵磁路不對稱，當勵磁電流的磁場和永磁體的磁場差動疊加時，電磁鐵的矩角特性受到勵磁電流方向的影響，即在不同方向的勵磁電流下獲得的矩角特性幅值不等，呈現出一種不對稱的特征，當將其作為閥用電-機械轉換器使用時，這種不對稱的矩角特性會影響到2D數字閥的定位精度，使其無法呈現出應有的高性能。為解決這個問題，也有專利提出將轉子和定子齒在徑向和軸向上同時錯齒，并采用定轉子保持架注塑成型的方法構成磁路對稱的插片式旋轉電磁鐵，其矩角特性可保持嚴格對稱，缺點是定轉子無法用傳統的機械加工方式進行，制作時需要專門的注塑模具，費時費力；另外，插片式旋轉電磁鐵也無法構成“濕式”耐高壓的電-機械轉換器。
【發明內容】
[0004]為了克服現有的磁路對稱式旋轉電磁鐵定轉子無法用傳統的機械加工方式進行，其制作時需要專門的注塑模具，費時費力，且無法構成“濕式”耐高壓電-機械轉換器的問題，本發明提出一種結構簡單且加工簡便的磁路對稱式濕式耐高壓旋轉電磁鐵。
[0005]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:
一種雙磁鋼式磁路對稱的濕式耐高壓旋轉電磁鐵，包括前段蓋和后端蓋，所述的前段蓋和后端蓋上安裝有轉子部件，所述的轉子部件兩側的前段蓋和后端蓋上分別安裝有定子部件；所述轉子部件包括通過第一軸承和第二軸承安裝在前端蓋和后端蓋上的轉子軸，可繞中心軸線轉動，所述的轉子軸上過盈連接有轉子；所述的定子部件包括安裝在轉子兩側的第一永磁體、第二永磁體、第一軛鐵、第二軛鐵、第三軛鐵、第四軛鐵、線圈和線圈保持架；所述的第一軛鐵與第一永磁體之間通過第一密封圈密封連接，所述的第一永磁體與第二軛鐵之間通過第七密封圈密封連接；所述的第三軛鐵與第二永磁體之間通過第二密封圈密封連接，所述的第二永磁體與第四軛鐵之間通過第八密封圈密封連接；所述的第一軛鐵與前段蓋之間通過第三密封圈密封連接，所述的第四軛鐵與后端蓋之間通過第四密封圈密封連接；所述的線圈保持架與第二軛鐵之間通過第五密封圈密封連接，所述的線圈保持架與第三軛鐵之間通過第六密封圈密封連接。
[0006]所述的第一軛鐵、第一永磁體、第二軛鐵、第三軛鐵、第二永磁體、第四軛鐵依次安裝在前段蓋和后端蓋之間，所述的第二軛鐵和第三軛鐵上開設有開口，且所述的第二軛鐵和第三軛鐵上的開口相對放置形成空腔；所述的空腔內安裝有線圈保持架，所述的線圈保持架為圓環狀的線圈保持架，所述的線圈保持架上環繞有線圈組成電流勵磁源；所述的前段蓋、第一軛鐵、第二軛鐵、第三軛鐵、第四軛鐵和后端蓋之間依次穿過第一軸且利用第三軸承、第四軸承固連，使第一軛鐵、第四軛鐵分別鑲嵌在前端蓋和后端蓋的側壁內。
[0007]所述的第一軛鐵和第四軛鐵均呈圓環狀；所述的第二軛鐵和第三軛鐵均呈半開口狀，且所述第二軛鐵、第三軛鐵上的開口相對放置形成空腔；所述的第一軛鐵和第四軛鐵的兩側均開設有圓環形凹槽，所述第二軛鐵和第三軛鐵的一側均開設有圓環形凹槽；所述的第一永磁體為圓環狀第一永磁體，所述的第二永磁體為圓環狀第二永磁體；所述的第一軛鐵的其中1個圓環形凹槽和第二軛鐵的圓環形凹槽內鑲嵌有第一永磁體，且被軸向磁化成N極和S極；所述的第三軛鐵的其中1個圓環形凹槽和第四軛鐵的圓環形凹槽內鑲嵌有第二永磁體，且被軸向磁化成N極和S極；所述的第一軛鐵、第二軛鐵、第三軛鐵、第四軛鐵內圓環的圓周面均布開設有小齒，且第一軛鐵、第二軛鐵、第三軛鐵、第四軛鐵上的小齒齒數相同；所述的第一軛鐵的另1個圓環形凹槽鑲嵌在前端蓋的凸臺上；所述第四軛鐵的另1個圓環形凹槽鑲嵌在后端蓋的凸臺上。
[0008]所述第一軛鐵、第四軛鐵齒形位置相同，所述的第二軛鐵和第一軛鐵之間錯齒1/4個齒距，所述的第三軛鐵和第二軛鐵之間錯齒1/2個齒距；所述的第三軛鐵外表面開有導線引出孔，以方便將線圈端引出與外界控制電路相連。
[0009]所述的轉子為空心杯狀轉子，內表面呈方形孔且所述的轉子外圓周面均開設有均勻分布的小齒，所述的轉子上的小齒與第一軛鐵、第二軛鐵、第三軛鐵、第四軛鐵上的小齒齒數相等。
[0010]所述的前段蓋和后端蓋之間穿過第二軸且利用第五軸承固連。
[0011]所述的前端蓋為不導磁材料制成的非導磁體前端蓋；所述的后端蓋為不導磁材料制成的非導磁體后端蓋；所述的線圈保持架為不導磁材料制成的非導磁體線圈保持架；所述的轉子軸為不導磁材料制成的非導磁體轉子軸；所述第一軛鐵為軟磁材料制成的導磁體第一軛鐵；所述的第二軛鐵為軟磁材料制成的導磁體第二軛鐵；所述的第三軛鐵為軟磁材料制成的導磁體第三軛鐵；所述的第四軛鐵為軟磁材料制成的導磁體第四軛鐵；所述的轉子為軟磁材料制成的導磁體轉子。
[0012]本發明的有益效果為:1、通過改進的雙磁鋼式電磁設計，使得通過機械加工的方式也可以制作出磁路對稱的濕式耐高壓旋轉電磁鐵，其結構簡單，加工便利；2、采用了簡單可靠的耐高壓結構，使得電磁鐵具備在濕式狀態下工作的能力。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明的結構示意圖；
圖2為本發明轉子軸的結構示意圖；
圖3為本發明轉子的結構示意圖；
圖4為本發明第二軛鐵的結構示意圖；
圖5為本發明第三