专利名称：阶梯型盘式比例电磁铁的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种盘式结构的比例电磁铁。
背景技术：
比例电磁铁具有水平的位移一力特性，是一种具有比例控制特性的电一机械转换 器件，广泛应用于各种比例控制系统中。发明专利CN200910097989公开了一种双锥形盘式 比例电磁铁，采用双锥形盘式衔铁的结构，利用衔铁的锥角在通电时处于磁饱和状态的特 点，实现了力的比例特性。但是衔铁锥角的尺寸作为影响电磁铁性能的敏感参数，工艺复 杂，尺寸精度难以保证，同时衔铁锥角的磁饱和现象也限制了电磁铁输出力的进一步提高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有比例特性好、输出力大的阶梯型盘式比 例电磁铁。为了解决上述技术问题，本发明提供一种阶梯型盘式比例电磁铁，包括中空的导 磁外壳体、内设空腔的导磁铁芯柱、控制线圈、衔铁和推杆；导磁铁芯柱套装在导磁外壳体 的内腔中，在导磁铁芯柱与导磁外壳体所形成的环形空间内设置控制线圈，衔铁包括底部 和与底部固定相连的环形侧壁，环形侧壁的端面为外围高中间低的台阶面，在环形侧壁的 外表面设置与底部相齐平的外圈，环形侧壁位于导磁铁芯柱与导磁外壳体所形成的环形空 间内；环形侧壁的外表面与导磁外壳体之间的间隙形成径向工作气隙I，环形侧壁的内表 面与导磁铁芯柱之间的间隙形成径向工作气隙II，衔铁的外圈与导磁外壳体之间的间隙形 成轴向工作气隙III，衔铁的底部与导磁铁芯柱之间的间隙形成轴向工作气隙IV ；推杆贯穿 导磁铁芯柱和衔铁的底部，推杆与衔铁固定相连，推杆与导磁铁芯柱滑动相连；在导磁铁 芯柱与导磁外壳体所形成的环形空间内还设置永磁体，永磁体位于环形侧壁和控制线圈之 间。作为本发明的阶梯型盘式比例电磁铁的改进环形侧壁由外圈环形侧壁和内圈环 形侧壁组成，外圈环形侧壁的外表面与导磁外壳体之间的间隙形成径向工作气隙I，内圈 环形侧壁的内表面与导磁铁芯柱之间的间隙形成径向工作气隙II。作为本发明的阶梯型盘式比例电磁铁的进一步改进外圈环形侧壁轴向长度为 Li，内圈环形侧壁的轴向长度为L2，Ll = L2+0. 5 2. 5mm ；外圈环形侧壁的径向长度Hl > 2mm，内圈环形侧壁的径向长度H2 > 2mm。作为本发明的阶梯型盘式比例电磁铁的进一步改进永磁体为环状永磁体，其磁 化方向为径向辐射向。作为本发明的阶梯型盘式比例电磁铁的进一步改进在底部与导磁铁芯柱之间的 间隙内设置非导磁材料制成的限位片，限位片套装在推杆上。作为本发明的阶梯型盘式比例电磁铁的进一步改进滑动支撑部件与导磁铁芯柱 固定相连，推杆在滑动支撑部件中滑动。
作为本发明的阶梯型盘式比例电磁铁的进一步改进在导磁外壳体上设有与导磁 外壳体的内腔相连通的导线孔。作为本发明的阶梯型盘式比例电磁铁的进一步改进导磁铁芯柱、导磁外壳体和 衔铁均为导磁体，推杆由非导磁材料制成。作为本发明的阶梯型盘式比例电磁铁的进一步改进外圈环形侧壁轴向长度Ll 为5. 5 8mm，内圈环形侧壁的轴向长度L2为5 5. 5mm ；且Ll = L2+0. 5 2. 5mm。在本发明的阶梯型盘式比例电磁铁中，永磁体为环状永磁体，其由一块或多块永 磁材料组成，其磁化方向为径向辐射向。本发明的阶梯型盘式比例电磁铁与背景技术相比，具有以下有益效果1、采用阶梯型衔铁结构的比例电磁铁，有效地结合了传统螺管式比例电磁铁和盘 式电磁铁的优点，提高了输出力，并具有良好的比例特性。2、阶梯型盘式结构的衔铁，结构简单，工艺性能好，价格便宜。3、控制线圈和永磁体产生的电磁力相互补偿，从而实现了比例特性。4、当控制线圈不通电时，永磁体建立的极化磁通不经过工作气隙，因此避免了通 常永磁体结构所固有的自锁力；5、当控制线圈通电后，永磁体产生的极化磁通与控制线圈产生的控制磁通相叠 加，增强了工作气隙的磁通。本发明的阶梯型盘式比例电磁铁的静态特性曲线如图7所示，能够满足比例特性 的输出要求。将本发明的阶梯型盘式比例电磁铁与发明专利CN200910097989的双锥形盘 式比例电磁铁的结构和性能进行综合指标对比，表明本发明的阶梯型盘式比例电磁铁不仅 具有良好的水平特性，而且输出力大。具体对比数据如表1所示表权利要求
一种阶梯型盘式比例电磁铁，包括中空的导磁外壳体(9)、内设空腔的导磁铁芯柱(8)、控制线圈(7)、衔铁(2)和推杆(6)；导磁铁芯柱(8)套装在导磁外壳体(9)的内腔中，在导磁铁芯柱(8)与导磁外壳体(9)所形成的环形空间内设置控制线圈(7)，其特征是所述衔铁(2)包括底部(21)和与底部(21)固定相连的环形侧壁(20)，所述环形侧壁(20)的端面为外围高中间低的台阶面(22)，在环形侧壁(20)的外表面设置与底部(21)相齐平的外圈(25)，环形侧壁(20)位于导磁铁芯柱(8)与导磁外壳体(9)所形成的环形空间内；环形侧壁(20)的外表面与导磁外壳体(9)之间的间隙形成径向工作气隙Ⅰ(203)，环形侧壁(20)的内表面与导磁铁芯柱(8)之间的间隙形成径向工作气隙Ⅱ(204)，衔铁(2)的外圈(25)与导磁外壳体(9)之间的间隙形成轴向工作气隙Ⅲ(201)，衔铁(2)的底部(21)与导磁铁芯柱(8)之间的间隙形成轴向工作气隙Ⅳ(202)；所述推杆(6)贯穿导磁铁芯柱(8)和衔铁(2)的底部(21)，推杆(6)与衔铁(2)固定相连，推杆(6)与导磁铁芯柱(8)滑动相连；在导磁铁芯柱(8)与导磁外壳体(9)所形成的环形空间内还设置永磁体(4)，所述永磁体(4)位于环形侧壁(20)和控制线圈(7)之间。
2.根据权利要求1所述的阶梯型盘式比例电磁铁，其特征是所述环形侧壁(20)由外 圈环形侧壁(23)和内圈环形侧壁(24)组成，外圈环形侧壁(23)的外表面与导磁外壳体(9)之间的间隙形成径向工作气隙I(203)，内圈环形侧壁(24)的内表面与导磁铁芯柱⑶ 之间的间隙形成径向工作气隙II (204)。
3.根据权利要求2所述的阶梯型盘式比例电磁铁，其特征是所述外圈环形侧壁(23) 轴向长度为Li，内圈环形侧壁(24)的轴向长度为L2，L1 = L2+0.5 2. 5mm ；所述外圈环形 侧壁(23)的径向长度Hl > 2mm，内圈环形侧壁(24)的径向长度H2 > 2mm。
4.根据权利要求2或3所述的阶梯型盘式比例电磁铁，其特征是所述永磁体(4)为 环状永磁体，其磁化方向为径向辐射向。
5.根据权利要求4所述的阶梯型盘式比例电磁铁，其特征是在底部(21)与导磁铁芯 柱(8)之间的间隙内设置非导磁材料制成的限位片(3)，所述限位片(3)套装在推杆(6) 上。
6.根据权利要求5所述的阶梯型盘式比例电磁铁，其特征是所述滑动支撑部件(5、 10)与导磁铁芯柱⑶固定相连，推杆(6)在滑动支撑部件(5、10)中滑动。
7.根据权利要求6所述的阶梯型盘式比例电磁铁，其特征是在导磁外壳体(9)上设 有与导磁外壳体(9)的内腔相连通的导线孔(92)。
8.根据权利要求7所述的阶梯型盘式比例电磁铁，其特征是导磁铁芯柱(8)、导磁外 壳体(9)和衔铁(2)均为导磁体，推杆(6)由非导磁材料制成。
9.根据权利要求8所述的阶梯型盘式比例电磁铁，其特征是外圈环形侧壁(23)轴向 长度Ll为5. 5 8mm，内圈环形侧壁(24)的轴向长度L2为5 5. 5mm;且Ll = L2+0. 5 2. 5mm。
全文摘要
本发明公开了一种阶梯型盘式比例电磁铁，包括衔铁(2)和推杆(6)等；衔铁(2)包括底部(21)、环形侧壁(20)和外圈(25)，环形侧壁(20)的端面为台阶面(22)，环形侧壁(20)与导磁外壳体(9)之间的间隙形成径向工作气隙Ⅰ(203)，环形侧壁(20)与导磁铁芯柱(8)之间的间隙形成径向工作气隙Ⅱ(204)，外圈(25)与导磁外壳体(9)之间的间隙形成轴向工作气隙Ⅲ(201)，底部(21)与导磁铁芯柱(8)之间的间隙形成轴向工作气隙Ⅳ(202)；在导磁铁芯柱(8)与导磁外壳体(9)所形成的环形空间内设置永磁体(4)。该比例电磁铁具有比例特性好等特点。
文档编号H01F7/08GK101984495SQ20101027002
公开日2011年3月9日 申请日期2010年8月31日 优先权日2010年8月31日
发明者丁凡, 李其朋, 满军, 满在朋, 笪靖, 陈兴达 申请人:浙江大学