专利名称：一种基于并联线圈的高响应、大推力电磁铁的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可适用于电机械转换控制等领域的电磁铁。
背景技术：
电磁铁作为一种电机械转化元件被广泛地应用于电磁阀等领域。动态响应频率和最大电磁推力是衡量电磁铁性能的重要指标，传统的电磁铁采用单组线圈绕制而成，电阻和电感值高，电磁纯时滞大且常规电压驱动下电流较小，存在最大电磁推力和动态响应频率之间的矛盾。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高响应、大推力的电磁铁，既能够保证较大的电磁推力同时大幅减少电磁铁的开启和关闭的动态响应时间。为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是
本发明基于并联线圈的电磁铁是在电磁体的线圈骨架上绕制有两组以上线圈，各组线圈以并联的方式电连接。进一步地，本发明的各组线圈沿线圈骨架的径向分布。
进一步地，本发明的各组线圈沿线圈骨架的轴向分布。进一步地，本发明的各组线圈的匝数相同。进一步地，本发明所述电磁铁为开关电磁铁或比例电磁铁。进一步地，本发明的所述比例电磁铁为动铁式力马达比例电磁铁、动圈式力马达比例电磁铁或力矩马达电磁铁。与背景技术相比，本发明具有的有益效果是一方面，在保证安匝数不变的情况下，大幅缩短了电磁铁的电磁纯时滞，具有高响应的特性；另一方面，电磁铁的电阻和电感量大幅减小，从而在常规供电电压下可通过增大驱动电流来大幅提高电磁推力，使本发明电磁铁兼具高响应、大推力的性能。
图1为n (n> 2)组励磁线圈径向(即叠加式)并联绕制示意 图2为n (n > 2)组励磁线圈轴向(即平铺式)并联绕制示意 图3为使用本发明基于并联线圈电磁铁的高速开关阀的结构示意 图4为本发明基于并联线圈的比例电磁铁的结构示意 图5为本发明并联线圈电磁铁的等效电气原理图，其中，U为供电电压，I为电磁铁驱动总电流,Si >L1、h分别对应表示第i组线圈的等效电阻、等效电感、驱动电流(i=l，2,…，n)；
图中，1.衔铁、2.并联线圈电磁铁、3.极靴、4.阀体、5.回油球阀、6.分离销、7.供油球阀；8.推杆、9.导向套、10.线圈骨架、11.限位卡环、12.隔磁环、13.线圈、14.壳体、15.弹簧、16.调整螺栓。
具体实施例方式如图1至图4所示，本发明的电磁铁的线圈骨架10上绕制有n (n>2)组线圈13，各组线圈以并联的方式电连接。各组线圈13或者沿线圈骨架10的轴向分布，或者沿线圈骨架10的径向分布。各组线圈13的匝数可以相同，也可以不同。如图1所示，本发明的电磁铁的各组线圈13沿线圈骨架10的径向分布(即叠加式)的方式并联绕制，各组线圈13的起始端电气并接于电磁体的一端的接线端子a，各组线圈13的末端电气并接于电磁体的另一端的接线端子b。如图2所示，本发明的另一种实施方式的电磁铁的各组线圈13沿线圈骨架10的轴向分布(即平铺式)的方式并联绕制，各组线圈13的起始端电气并接于电磁体的一端的接线端子a，各组线圈13的末端电气并接于电磁体的另一端的接线端子b。图3示出了将本发明的并联线圈电磁铁作为开关电磁铁应用于高速开关阀的一个实例。如图3所示，高速开关阀由衔铁1、并联线圈电磁铁2、极靴3、阀体4、回油球阀5、分离销6和供油球阀7组成。在图3所示的实例中，高速开关阀是一种两位三通的螺纹式插装阀，并联线圈电磁铁2安装在该插装阀的阀芯上。并联线圈电磁铁2的总安匝数为1000。与总安匝数亦为1000的传统单组线圈电磁铁的相比，两者的区别在于该实例中的并联线圈电磁铁2是由4组匝数为250匝的线圈沿线圈骨架的径向并联绕制。在图3所示的应用实例中，高速开关阀的工作过程如下常态下，并联线圈电磁铁2失电，高速开关阀在P 口高压供油压力作用下，供油球阀7、分离销6、回油球阀5、及衔铁I被推至左位，P 口与控制油口 A通。当并联线圈电磁铁2得电时，极靴3被磁化而将衔铁I吸合，回油球阀5、分离销6和供油球阀7被推至右位，A 口与T 口通。该阀供油压力200bar，最大流量9 L/min。并联线圈电磁铁的峰值供电电压24V，等效总电阻0. 6 Q，开启峰值电流4A，保持电流1A。在电磁铁的线圈总安匝数同样为1000的情况下，传统单线圈电磁铁高速开关阀的电磁铁的电阻9. 6Q，阀开启峰值电流1A，保持电流0. 25A。可见，传统单组线圈电磁铁的电阻值较大，常规电压下最大驱动电流受到限制，电磁铁的推力不理想；而本发明多组线圈并联电磁铁的电阻值大幅减少，常规电压下可通过增加驱动电流来大幅提高线圈安匝数，从而实现电磁铁的大推力。使用传统的线圈匝数为N的单线圈电磁铁的电气纯时滞&力
权利要求
1.一种基于并联线圈的电磁铁，其特征在于在电磁体的线圈骨架上绕制有两组以上线圈，各组线圈以并联的方式电连接。
2.根据权利要求1所述的电磁铁，其特征在于各组线圈沿线圈骨架的径向分布。
3.根据权利要求1所述的电磁铁，其特征在于各组线圈沿线圈骨架的轴向分布。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电磁铁，其特征在于各组线圈的匝数相同。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电磁铁，其特征在于所述电磁铁为开关电磁铁或比例电磁铁。
6.根据权利要求5所述的电磁铁，其特征在于所述比例电磁铁为动铁式力马达比例电磁铁、动圈式力马达比例电磁铁或力矩马达电磁铁。
全文摘要
本发明公开了一种基于并联线圈的高响应、大推力电磁铁。在电磁体的线圈骨架上绕制有两组以上线圈，各组线圈以并联的方式电连接。各组线圈沿线圈骨架的轴向或径向分布。本发明的线圈结构既可以适用于开关电磁铁，也可以适用于比例电磁铁中。本发明采用线圈并联的结构，大幅减小了电磁铁内阻和电感量，因此在常规供电电压下可通过增大驱动电流来提高电磁推力，从而获得高响应、大推力电磁铁。
文档编号H01F7/123GK103050218SQ201210561540
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月21日 优先权日2012年12月21日
发明者孔晓武, 李世振 申请人:浙江大学