[发明专利]直动式双向比例电磁铁

说明书

技术领域

本发明属于流体传动及控制领域中电(气)液伺服/比例阀用的电-机械转换机构，尤其涉及一种直动式双向比例电磁铁。

背景技术

电-机械转换器作为电液伺服/比例阀中重要的核心部件，在国防及民用工业如航空航天、军事、机床、矿山、冶金和工程机械等领域的电液控制系统中起着重要作用，其性能优劣关系到整个电液伺服/比例阀的性能。

在现有的伺服/比例阀中大量采用动铁式电-机械转换器即比例电磁铁作为电-机械转换器，比例电磁铁的比例特性即水平的位移-力特性，在比例电磁铁的有效行程内，当线圈电流一定时，其输出力保持恒定。

如图1a、1b和图1c，传统比例电磁铁的典型结构，采用了隔磁环结构，形成特殊形式的磁路Φ₁和Φ₂，通过磁通Φ₁产生的端面力和磁通Φ₂产生的附加轴向力所产生的合力来得到整个比例电磁铁的输出力F_M，从而得到了水平的位移-力特性即比例特性，为得到比例特性，对隔磁环的加工工艺要求高；传统的比例电磁铁多采用两个线圈实现双向驱动的功能，体积占的比重大，而且需要弹簧来实现复位，对弹簧的设计要求高，结构复杂，并且弹簧的可压缩性以及磁路的不对称性都会使衔铁在零位保持不稳定。

参照图1a、1b和1c，传统比例电磁铁的典型结构，此比例电磁铁包括推杆1＇、工作气隙2＇、非工作气隙3＇、衔铁4＇、轴承环5＇、隔磁环6＇、导套7＇、限位片8＇。导套7＇前后两端由导磁材料制成，中间用一段非导磁材料(隔磁环6＇)焊接；衔铁4＇前端装有推杆1＇，用以输出力或位移，后端装有弹簧和调节螺钉组成的调零机构，可在一定范围内对比例电磁铁特性曲线进行调整；采用隔磁环6＇使电磁铁形成特殊的磁路形式，当给控制线圈通入一定电流时，比例电磁铁产生两条磁路，一条磁路Φ₁由前端盖，沿轴向工作气隙，进入衔铁，穿过导套后段和导磁外壳回到前端盖，另一条磁路Φ₂则是由前端盖，沿径向工作气隙进入衔铁，整个比例电磁铁的输出力是由磁路Φ₁和Φ₂所产生电磁力的合力。

发明内容

为了克服传统的比例电磁铁需要两个线圈进行双向驱动，进而体积大的不足，对弹簧设计要求高，零位保持不稳定，采用隔磁环得到比例特性的电磁铁，加工工艺复杂等缺点，本发明提供一种单相线圈双向驱动的比例电磁铁。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

直动式双向比例电磁铁包括隔磁环5、第一导套2、第二导套6、衔铁12、衔铁推杆16、控制线圈4、线圈保持架3；

线圈保持架3沿周向开有凹槽，用于绕制控制线圈4，组成电流激励源；

第一导套2和第二导套6的圆柱体极靴与衔铁12外圆柱体隔气隙相对，形成气隙相等的左极靴对和右极靴对；

第一永磁体13和第二永磁体11采用平行充磁方式、同性磁极分别吸合在衔铁12的左右两端，并且第一永磁体13通过第一导磁件14经第一导套2和衔铁12形成第一永磁极化磁场，第二永磁体11通过第二导磁件10经第二导套6和衔铁12形成第二永磁极化磁场；

所述衔铁推杆16与衔铁12过盈连接，衔铁推杆16的两端通过直线轴承8和17与端盖间隙配合；

所述衔铁12的两侧外表面分别设置在左右极靴对的气隙中，衔铁12、第一永磁体13、第二永磁体11、第一导磁件14和第二导磁件10组成一个运动组件，第一导磁件14和第二导磁件10与各自一侧的端盖之间都设有弹簧。该运动组件结构简单，有效减少运动组件运动的滞回，其运动组件可以随阀芯转轴的轴线方向平动；

第一导套2和第二导套6分别布置在隔磁环5的两侧，并与隔磁环5焊接在一起，直线轴承8和17分别与右端盖7、左端盖1过盈配合，安装在端盖里面；

线圈保持架3、衔铁推杆16用不导磁的金属材料制成，衔铁12、第一导套2、第二导套6、第一导磁件14、第二导磁件10则是用高导磁率的软磁材料制成。