一种变磁力线分布比例电磁铁的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种变磁力线分布比例电磁铁，包括导套(2)、磁轭(3)、控制线圈(4)、隔磁环(5)、盆形极靴(6)、阀接口块(7)、推杆(8)和动铁芯(10)，所述阀接口块(7)和动铁芯(10)的工作面分别为内凹的曲线回转面和外凸的曲线回转面，两曲线回转面的回转轴均沿动铁芯轴线，其母线均为二次曲线且形状相似，当动铁芯(10)处于行程的最大位置时其与阀接口块(7)的接触面为一窄环面。本发明在不改变现行比例电磁铁的基本结构、外形和接口尺寸的前提下，能显著提高比例电磁铁动线性性能，另外，由于动铁芯在行程的最大位置时与阀接口块工作面的接触面积很小，因此可取消现行比例电磁铁所用的隔磁垫而使结构简化。
【专利说明】-种变磁力线分布比例电磁铁
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种比例电磁铁，特别是设及一种变磁力线分布比例电磁铁。
【背景技术】
[0002] 作为电液比例控制器件中的关键部件之一，比例电磁铁的功能是将比例控制放大 器输入的电流信号转换成力或位移。因此，电液比例控制技术对比例电磁铁的位移一力特 性提出了严格的要求，即比例电磁铁必须具备水平的位移一力特性曲线，在其有效工作行 程内，当线圈电流一定时，其输出力保持恒定，而与动铁巧（衔铁）的位移无关。
[0003] 现有比例电磁铁的结构如图1所示，由塑料端盖1、导套2,磁辆3,控制线圈4、隔 磁环5、盆形极靴6、阀接口块7、推杆8、隔磁垫9、动铁巧10和端盖接口块11组成，其中除 塑料端盖1、隔磁环5、线圈4、推杆8、隔磁垫9外，其余零件均由导磁材料制成。该比例电 磁铁图的工作原理如图2所示（为清晰起见，图中删除了部分零件的剖面线）：由线圈4产 生的磁力线经动铁巧10与阀接口块7间的工作气隙分为两条支路〇1和0 2,其中〇1支 路经动铁巧10轴向通过盆形极靴底部的工作气隙，再经阀接口块7、磁辆3、导套2,回到动 铁巧10形成闭合环；02支路经动铁巧10斜向通过盆形极靴的锥形周边，到达导套前端， 再经阀接口块7、磁辆3、导套2,回到动铁巧10形成闭合环。支路〇1和02对动铁巧10 产生电磁力的轴向分力分别为F1和巧，其合力即为动铁巧受到的驱动力F，如图3所示。
[0004] 由图3可知，现行比例电磁铁主要依靠特殊形状的盆形极靴将磁力线分为两条 支路，通过盆形极靴的相关尺寸调整两条磁力线支路所产生轴向电磁分力的相对大小，从 而在动铁巧的位移一一力曲线上产生一段近似水平的线性区域（即比例电磁铁的工作行 程）。由于极靴形状相对固定，设计时难W精确调整两支路电磁力的相对大小，导致现行比 例电磁铁位移一力特性线性度差，工作行程相对较短等问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种位移一力特性线性度好，工作行程较长的变磁力线分 布比例电磁铁。
[0006] 为达到上述目的，本发明采用的解决方案是：一种变磁力线分布比例电磁铁，包括 导套、磁辆、控制线圈、隔磁环、阀接口块、推杆和动铁忍，动铁忍、阀接口块和控制线圈安装 于磁辆中，其中动铁巧和阀接口块沿轴向前后分布，控制线圈位于动铁巧和阀接口块的外 侦U，导套和隔磁环设于动铁巧、阀接口块与控制线圈之间，推杆连接于动铁巧上并穿过阀接 口块，导套包括前段导套和后段导套，隔磁环位于前、后段导套之间，所述阀接口块和动铁 巧的工作端面分别为内凹的曲线回转面和外凸的曲线回转面，两曲线回转面的回转轴均沿 动铁巧轴线，其母线均为二次曲线且形状相似，当动铁巧处于行程的最大位置时其与阀接 口块的接触面为一窄环面。
[0007] 上述两曲线回转面的母线为双曲线、抛物线或楠圆弧。
[000引上述两曲线回转面的母线由多段二次曲线平滑连接构成。
[0009] 本发明技术方案既可用于单向比例电磁铁，也可用于双向比例电磁铁。
[0010] 本发明由于动铁巧与阀接口块之间形成的特殊形状的工作气隙（回转体盆形极 靴），故当动铁巧处于其位移行程的不同位置时，根据最小磁阻原则，控制线圈发出的磁力 线通过工作气隙时会形成不同的分布。当动铁巧位移较小时，工作气隙磁阻较大，但因工作 气隙内绝大多数磁力线方向与轴线方向夹角很小，故电磁力轴向分力较大；当动铁巧位移 较大时，工作气隙磁阻较小，但由于工作气隙内绝大多数磁力线方向与轴线方向夹角很大， 故电磁力轴向分力较小，因此，动铁巧在大部分位移行程中所受轴向电磁力能够保持相对 稳定，即实现水平的位移一力特性曲线，电磁铁位移一力特性线性度较好，动铁巧工作行程 也较长。
[0011] 本发明在不改变现行比例电磁铁的基本结构、外形和接口尺寸的前提下，通过精 确计算确定动铁巧和阀接口块工作端面母线的形状和尺寸参数，可精确地控制动铁巧工作 时其工作气隙内磁场的磁力线分布，从而能显著提高比例电磁铁的动线性性能（位移一力 特性线性度和工作行程宽度），另外，由于动铁巧在行程的最大位置时与阀接口块工作面的 接触面积很小，该处出现磁饱和，故轴向电磁力不大，因此可取消现行比例电磁铁所用的隔 磁垫而使结构简化。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1为传统比例电磁铁的结构示意图。
[0013] 图2为图1所示传统比例电磁铁的工作原理图。
[0014] 图3为图1所示传统比例电磁铁的位移一力特性曲线示意图。
[0015] 图4为本发明单向比例电磁铁的结构示意图（当动铁巧处于较小位移时）。
[0016] 图5为图4所示单向比例电磁铁当动铁巧处于较大位移时的结构示意图。
[0017] 图6为本发明动铁巧受力计算示意图。
[001引图7为本发明比例电磁铁的位移一力特性曲线示意图。
[0019] 图8为本发明双向比例电磁铁的结构示意图。
[0020] 图1-3中；1一塑料端盖2-导套3-磁辆4-控制线圈5-隔磁环6-盆 形极靴7-阀接口块8-推杆9-隔磁垫10-动铁巧11-端盖接口块
[0021] 图4-7中；1一塑料端盖2-导套3-磁辆4-控制线圈5-隔磁环6-盆 形极靴7-阀接口块8-推杆9-工作气隙10-动铁巧11-端盖接口块
[0022] 图8中；1-磁辆 2-控制线圈 3-动铁巧 4-隔磁环5-导套 6-推杆 7-阀接口块8-隔磁环
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
[0024] 实施例1单向比例电磁铁
[0025] 如图4、图5所示，本发明单向比例电磁铁包括由导磁材料制成的导套2、磁辆3、 阀接口块7、动铁巧10、端盖接口块11和由非导磁材料制成的塑料端盖1、控制线圈4、隔磁 环5和推杆8,其中动铁巧10、阀接口块7和控制线圈4安装于磁辆3中，控制线圈4位于 动铁巧10和阀接口块7的外侧，导套2和隔磁环5设于动铁巧10和阀接口块7与控制线 圈4之间，推杆8连接于动铁巧10上并穿过阀接口块7,导套2包括前段导套和后段导套， 隔磁环5位于前、后段导套之间。所述阀接口块7的工作端面为内凹的双曲线回转面，动铁 巧10的工作端面为外凸的双曲线回转面，两双曲线回转面的回转轴均沿动铁巧10的轴线， 其母线形状、大小相似，曲率略有不同，由此在两者之间的工作气隙9形成了一特殊形状的 回转体盆形极靴6,曲率上的微小差异使得动铁巧10达到最大位移时两工作端面的接触面 为一窄环面。
[0026] 为计算动铁巧10所受轴向电磁力F,，可在动铁巧10上任取一点，过该点取一轴向 宽度趋近于0的微环面（如图6所示），该微环面其面积为dS，所产生的电磁力大小为dFy， 其方向与电磁铁轴线夹角为0 (如图6所示），则根据电磁场理论，有：
[0027]
【权利要求】
1. 一种变磁力线分布比例电磁铁，包括导套（2)、磁轭（3)、控制线圈（4)、隔磁环（5)、 阀接口块（7)、推杆⑶和动铁芯（10)，动铁芯（10)、阀接口块（7)和控制线圈⑷安装于 磁轭⑶中，其中动铁芯（10)和阀接口块（7)沿轴向前后分布，控制线圈⑷位于动铁芯 (10)和阀接口块（7)的外侧，导套和隔磁环（5)设于动铁芯（10)、阀接口块（7)与控制线 圈⑷之间，推杆⑶连接于连接于动铁芯（10)上并穿过阀接口块（7)，导套⑵包括前 段导套和后段导套，隔磁环（5)位于前、后段导套（2)之间，其特征在于：所述阀接口块（7) 和动铁芯（10)的工作端面分别为内凹的曲线回转面和外凸的曲线回转面，两曲线回转面 的回转轴均沿动铁芯轴线，其母线均为二次曲线且形状相似，当动铁芯（10)处于行程的最 大位置时其与阀接口块（7)的接触面为一窄环面。
2. 根据权利要求1所述的一种变磁力线分布比例电磁铁，其特征在于：两曲线回转面 的母线为双曲线、抛物线或椭圆弧。
3. 根据权利要求1所述的一种变磁力线分布比例电磁铁，其特征在于：两曲线回转面 的母线由多段二次曲线平滑连接构成。
【文档编号】H01F7/121GK104485194SQ201410768552
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月14日 优先权日:2014年12月14日
【发明者】唐茂, 张跃华, 李俭, 邓嫄媛 申请人:成都大学