一种复合比例电磁铁的制作方法

本发明涉及电磁铁技术领域，特别是一种采用新的隔磁环结构、方便调节作用于衔铁两端预紧力、增加电磁输出力的比例电磁铁。

背景技术：

比例电磁铁作为电液比例控制元件的电——机械转换器件，其功能是将比例控制放大器输出的电流或电压信号成比例地转换成力或位移，比例电磁铁的特性及工作可靠性，对电液比例控制系统有着十分重要的影响。传统的比例电磁铁结构一般包括线圈、壳体、衔铁、隔磁环等。例如专利de3309904公开了一种比例电磁铁，隔磁环用非导磁材料黄铜烧制，需要加工成一定角度与前后导套焊接装配，存在加工精度要求高，制造工艺复杂等问题。

电磁阀在工作时，电磁铁线圈得到某一确定电压，然后电流按指数曲线增加，作用在衔铁上的吸合力大于调压弹簧预紧力，衔铁开始运动，连接在衔铁上的推杆带动电磁阀芯作直线运动。现有比例电磁铁在某一电压或电流时作用力一般是恒定不可调动的，如果工况发生变化时，则需要大量时间重新调节，以使比例电磁铁重新对新的工况进行比例控制。

另外，传统的衔铁端面一般为平面，当衔铁产生运动时，衔铁与端盖极靴之间非工作气隙增大，空气磁阻和磁漏增加，磁通产生的电磁力变小，磁能利用率降低。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种采用新的隔磁环结构、方便调节衔铁两端弹簧预紧力、可提高电磁输出力的比例电磁铁。。

为实现上述目的，本发明所采用了下述的技术方案：一种复合比例电磁铁，包括左调节螺母、左端盖、壳体、隔磁环、衔铁、右端盖、右调节螺母；

所述隔磁环套在所述壳体内部；

所述衔铁位于所述隔磁环内部；

所述左端盖固定于所述壳体左端；

所述右端盖固定于所述壳体右端；

所述左调节螺母连接于所述衔铁左端；

所述右调节螺母连接于所述衔铁右端；

其中，所述左调节螺母形状为圆筒状，其特征形状有外圆表面、具有中心对称分布的凹平面一和凹平面二，内表面为内螺纹；

所述左端盖为具有中心阶梯孔的旋转体，分别为第一阶梯孔和第二阶梯孔和第三阶梯孔，在其两端面有相同尺寸的通孔一和通孔二，在其外表面有不同尺寸的外圆柱体一、外圆柱体二和锥体；其中，第一阶梯孔与所述左调节螺母的外圆表面为间隙配合；

所述壳体为圆筒状，内空由与筒壁连为一体的隔环分隔为对称的左侧内空和右侧内空，所述隔环具有中心圆孔；所述左侧内空与所述左端盖的外圆柱体一形成间隙配合；

所述隔磁环为薄壁圆筒状，其外圆为，内孔为；

所述衔铁由同轴且结构尺寸完全相同的左段轴、右段轴连接在中段轴上组合而成，其中，所述左段轴上具有外螺纹一，右段轴具有外螺纹二，所述外螺纹一与所述左调节螺母的内螺纹配合，所述中段轴与所述隔磁环的内孔形成间隙配合；

所述右端盖与所述左端盖具有相同的尺寸结构和材料性能；

所述右调节螺母与所述左调节螺母具有相同的尺寸结构和材料性能。

优选方案，还包括左线圈、右线圈、左线圈保持架、右线圈保持架；所述左线圈位于所述左线圈保持架凹槽内，所述右线圈位于所述右线圈保持架凹槽内，所述左线圈保持架位于所述壳体的左侧内孔内，所述右线圈保持架位于所述壳体的右侧内孔内。

优选方案，还包括左调压弹簧、右调压弹簧；其中，所述左调压弹簧套在所述左端盖的第二阶梯孔内，左端由与所述衔铁的左段轴上的外螺纹一相连接的所述左调节螺母定位；采取同样方式，将所述右调压弹簧套在所述衔铁的右段轴上，右端由与所述衔铁的右段轴上外螺纹二相连接的所述右调节螺母定位；

优选方案，所述左调节螺母、所述左调压弹簧、所述左线圈保持架、所述衔铁的左段轴和右段轴、所述右线圈保持架、所述右调压弹簧、所述右调节螺母均用不导磁的金属材料制成，所述左端盖、所述壳体、所述隔磁环、所述衔铁的中段轴、所述右端盖则用高导磁率的软磁材料制成。

相对于现有技术的有益效果是，采用上述方案，本发明可方便地调节作用在所述衔铁两端的预紧力，实现比例电磁铁在某一电压或电流时作用力的可调性；通过改变所述衔铁端面，增加电磁吸力，改善输出力特性；以薄壁结构取代传统隔磁环结构，减化系统结构，减小加工工序，提高生产效率。本发明结构简单、使用方便、性能优良，能够实现双向位移输出，可直接连接滑阀阀芯，实现滑阀阀芯的双向位置比例控制。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的左调节螺母示意图；

图3为本发明实施例的左端盖示意图；

图4为本发明实施例的壳体示意图；

图5为本发明实施例的隔磁环示意图；

图6为本发明实施例的衔铁示意图；

图7为本发明隔磁环结构等效磁路图；

图8为本发明实施例的衔铁圆锥形端面和传统衔铁的平面端面时衔铁位移-电磁力有限元仿真对比图；

图9为本发明实施例的一个应用例。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。

如图1所示，一种复合比例电磁铁，包括左调节螺母(1)、左端盖(3)、壳体(4)、隔磁环(6)、衔铁(8)、右端盖(11)、右调节螺母(13)；

所述隔磁环套(6)在所述壳体(4)内部；所述衔铁(8)位于所述隔磁环(6)内部；所述左端盖(3)固定于所述壳体(4)左端；

所述右端盖(11)固定于所述壳体(4)右端；所述左调节螺母(1)连接于所述衔铁(8)左端；所述右调节螺母(13)连接于所述衔铁(8)右端。

如图2所示，所述左调节螺母(1)形状为圆筒状，其特征形状有外圆表面(1-1)、具有中心对称分布的凹平面一(1-2)和凹平面二(1-4)，内表面为内螺纹(1-3)。

如图3所示，所述左端盖(3)为具有中心阶梯孔的旋转体，分别为第一阶梯孔(3-1)和第二阶梯孔(3-4)和第三阶梯孔(3-5)，在其两端面有相同尺寸的通孔一(3-2)和通孔二(3-7)，在其外表面有不同尺寸的外圆柱体一(3-3)、外圆柱体二(3-8)和锥体(3-6)；其中，第一阶梯孔(3-1)与所述左调节螺母(1)的外圆表面(1-1)为间隙配合。

如图4所示，所述壳体(4)为圆筒状，内空由与筒壁连为一体的隔环(4-2)分隔为对称的左侧内空(4-1)和右侧内空(4-3)，所述隔环(4-2)具有中心圆孔；所述左侧内空(4-1)与所述左端盖(3)的外圆柱体一(3-3)形成间隙配合。

如图5所示，所述隔磁环(6)为薄壁圆筒状，其外圆为(6-1)，内孔为(6-2)。

如图6所示，所述衔铁(8)由同轴且结构尺寸完全相同的左段轴(8-2)、右段轴(8-3)连接在中段轴(8-1)上组合而成，其中，所述左段轴(8-2)上具有外螺纹一(a)，右段轴(8-3)具有外螺纹二(b)，所述外螺纹一(a)与所述左调节螺母(1)的内螺纹(1-3)配合，所述中段轴(8-1)与所述隔磁环(6)的内孔(6-2)形成间隙配合

所述右端盖(11)与所述左端盖(3)具有相同的尺寸结构和材料性能；

所述右调节螺母(13)与所述左调节螺母(1)具有相同的尺寸结构和材料性能。

优选方案，其中，还包括左线圈(7)、右线圈(10)、左线圈保持架(5)、右线圈保持架(9)；所述左线圈(7)位于所述左线圈保持架(5)凹槽内，所述右线圈(10)位于所述右线圈保持架(9)凹槽内，所述左线圈保持架(5)位于所述壳体(4)的左侧内孔(4-1)内，所述右线圈保持架(9)位于所述壳体(4)的右侧内孔(4-3)内。

优选方案，其中，还包括左调压弹簧(2)、右调压弹簧(12)；其中，所述左调压弹簧(2)套在所述左端盖(3)的第二阶梯孔(3-4)内，左端由与所述衔铁(8)的左段轴(8-2)上的外螺纹一(a)相连接的所述左调节螺母(1)定位；采取同样方式，将所述右调压弹簧(12)套在所述衔铁(8)的右段轴(8-3)上，右端由与所述衔铁(8)的右段轴(8-3)上外螺纹二(b)相连接的所述右调节螺母(13)定位；

优选方案，其中，所述左调节螺母(1)、所述左调压弹簧(2)、所述左线圈保持架(5)、所述衔铁(8)的左段轴(8-2)和右段轴(8-3)、所述右线圈保持架(9)、所述右调压弹簧(12)、所述右调节螺母(13)均用不导磁的金属材料制成，所述左端盖(3)、所述壳体(4)、所述隔磁环(6)、所述衔铁(8)的中段轴(8-1)、所述右端盖(11)则用高导磁率的软磁材料制成。

图7为本发明隔磁环结构等效磁路图，根据磁路欧姆定律和等值磁路图，具有传统隔磁环结构的电磁铁气隙磁通公式(1)为：采用本发明的隔磁环结构的电磁铁气隙磁通公式(2)为：由式(2)可知，随着本发明所采用的隔磁环磁阻r3的增大，电磁吸力随之增大，当时，采用本发明隔磁环的电磁吸力与传统隔磁环的电磁吸力基本一致。

图8为本发明实施例的衔铁圆锥形端面和传统衔铁的平面端面时衔铁位移-电磁力有限元仿真对比图。通过对本发明的电磁铁进行磁场有限元分析计算(主要参数：设输入电压为27v，线圈匝数为950匝，隔磁环厚度为0.1mm。)，可以看出，由于本发明隔磁环采用薄壁结构，其截面积小，磁路饱且磁阻大，磁力线绝大部分通过衔铁吸合端面。随着薄壁速度的减小，电磁吸力随之增大，仿真结果与理论分析一致。由图8可知，相对于衔铁端面为平面时，衔铁端面为圆锥面时磁感线穿过空气的面积较小，磁阻较小，因而衔铁受到的电磁力要大的多。

图9为本发明实施例的一应用例。在该应用例中，本发明一种复合比例电磁铁中的所述衔铁(8)的左段轴(8-2)连接左换向阀(m)的阀芯(m1)，所述衔铁(8)的右段轴(8-3)连接右换向阀(n)的阀芯(n1)。工作时，本发明的左线圈通电后产生激磁场，衔铁(8)受轴向电磁力后克服右调压弹簧压力，沿轴向向左产生位移，当电磁力与右调压弹簧压力相等时，衔铁处于新的平衡点，位移量由左线圈输入信号大小决定。衔铁(8)左移，同时带动左换向阀(m)的阀芯(m1)、右换向阀(n)的阀芯(n1)向左移动，对于左换向阀(m)来讲，阀口p1与阀口b1接通，阀口a1与阀口t1接通，阀口开口大小由阀芯位移量决定，即由复合比例铁输入信号大小决定，因此，也可以对油路流量进行比例控制。对于右换向阀(n)来讲，阀口p2与阀口a2接通，阀口t2与阀口b2接通。

同理，本发明的右线圈通电后产生激磁场，衔铁(8)受轴向电磁力后克服左调压弹簧压力，沿轴向向右产生位移，当电磁力与左调压弹簧压力相等时，衔铁处于新的平衡点，位移量由右线圈输入信号大小决定。衔铁(8)右移，同时带动左换向阀(m)的阀芯(m1)、右换向阀(n)的阀芯(n1)向右移动，对于左换向阀(m)来讲，阀口p1与阀口a1接通，阀口b1与阀口t1接通，实现换向功能，并且阀口开口大小由阀芯位移量决定，即由复合比例铁输入信号大小决定，因此，也可以对油路流量进行比例控制。对于右换向阀(n)来讲，阀口p2与阀口b2接通，阀口t2与阀口a2接通，同样，可以实现换向、流量的比例控制功能。

另外，需要说明的，本说明书及其附图9为本发明的应用实施例，并不说明本发明只有这一个应用实施例。例如，可以在本发明所述衔铁左端和右端分别连接流量阀，同时实施同一时间相同速度控制。例如，可以在本发明所述衔铁左端连接流量阀，右端连接换向阀(或者左端连接换向阀，右端连接流量阀)，同时实施换向和速度控制。例如，可以在本发明所述衔铁左端和右端连接压力阀，同时实施同一时间相同压力控制。例如，可以在本发明所述衔铁左端连接压力阀，右端连接换向阀或流量阀，同时实施压力、换向或速度控制等。

此外，需要说明的是，凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。