[实用新型]一种小型化超高速螺线管电磁铁

说明书

技术领域

本实用新型专利涉及一种螺线管电磁铁，尤其是一种使用常规PWM信号控制的小型化超高速螺线管电磁铁。

背景技术

螺线管电磁铁广泛应用于自动控制领域，用于驱动主阀等机械构件，实现电驱动的自动控制，其典型应用包括各类电磁阀，如飞行器流体控制系统、发动机燃烧系统和各类行驶机械的变速系统。

螺线管电磁铁由绕制成管状的漆包线通入电流产生电磁吸力，作用在由软磁材料制成的衔铁上由衔铁（或与衔铁一体的零件）输出电磁力。螺线管电磁铁的主要指标包括克服反力（预紧弹簧力或介质作用力）驱动元件做功的能力和接受输入信号后完成动作的时间即响应速度。由于漆包线绕制成管状存在一定电感，驱动电压增加到电磁铁上时，电流需要一定时间才能够上升，使得电磁铁的响应时间相应变慢。当衔铁需要克服较大的反作用力时，响应速度会变得更慢，目前未见驱动能力达到20N量级的超高速螺线管微型电磁铁。常规的螺线管电磁铁在达到2ms的响应速度时已经很难在提高响应速度，且电磁铁的直径均超过20mm，重量超过50g。

为了提高螺线管电磁铁的响应速度，一种的做法是增加电磁力，例如增加螺线管内绕指的漆包线的匝数，增大输入电流，增加有效的电磁吸合面积等等，另一种做法是减轻运动件的重量，包括降低衔铁等在电磁力驱动时运动的零件的重量。漆包线匝数的增加很大的增加了电磁铁的体积和重量，对于体积和重量有严格要求的产品很难实施，增大输入电流使得电磁铁的寿命显著缩短，可靠性降低。使用超大电流启动和维持电流的控制策略使得电磁铁的控制系统变得复杂，成本显著增高。增大有效电磁吸合面积的做法虽然电磁力有所增加，但是运动件的重量也跟随增加，最终使得响应速度始终维持在2ms以上的范围而无法实现更快的相应速度。为了获得更快的响应速度，例如减小1ms的响应时间，往往需要采用大量昂贵的软磁合金材料，使得电磁铁的制造成本高昂，极大限制了超高速开关电磁铁的应用。某些特定场合，对螺线管的电磁铁体积、重量、驱动力禾响应速度都有严格要求，要求电磁铁体积尽量小，重量尽量轻，驱动力尽量大，响应速度尽量快，这些要求使得电磁铁的设计和制造极其困难。 

现有的螺线管电磁铁结构主要有以下几点不足：

1）体积较大，一般直径均在20mm以上。

2）重量较大，一般重量均在50g以上。

3）较大驱动力时（例如20N）响应速度达不到超高速开关电磁铁1ms以内响应速度的指标。

实用新型内容

本实用新型专利目的是提供一种成本低廉，控制简单，体积小，重量轻，驱动力大，响应速度快的小型化超高速螺线管电磁铁。

为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：包括极靴、轴承座、顶针、衔铁、隔磁环、挡铁、弹簧、螺钉、线圈、轭铁、第一滑动轴承和第二滑动轴承构成，所述衔铁为圆柱形、其内部设有直径不等的四个同心圆孔，所述隔磁环为杯状薄壁结构、且位于衔铁与挡铁之间，所述挡铁三段同心圆柱结构、且内部设置有通孔，所述通孔右端设置有螺纹，所述线圈设置有信号输入用第一电插针和第二电插针，所述第二滑动轴承安装在极靴左端，所述第一滑动轴承安装在位于极靴内部的轴承座上，所述小型化超高速螺线管电磁铁的体积不大于9.35                                                ，所述小型化超高速螺线管电磁铁的直径方向不大于19 mm。

作为优选：所述小型化超高速螺线管电磁铁的重量不大于42g。

作为优选：所述极靴为软磁极靴，其左端设置有用于安装定位的螺纹结构，表面设置有防腐蚀层。

作为优选：所述顶针和衔铁铆接为一体。

作为优选：所述隔磁环和挡铁铆接为一体。

作为优选：弹簧一端安装在衔铁右端孔内，穿过挡铁上的通孔，且右端安装在螺钉上。

本实用新型的有益技术效果是：

1、本实用新型专利采用普通软磁材料和普通防腐处理方式，零件加工简单，装配容易，成本低。

2、本实用新型专利产品体积小，电磁铁直径不大于19mm。

3、本实用新型专利产品重量轻，重量不大于42g。

4、本实用新型专利产品响应速度快，在额定工作压力和驱动信号下，响应速度达0.8ms。

附图说明