本發(fā)明涉及流體控制系統(tǒng)中電液閥用的電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器，尤其涉及一種高速-比例雙向復(fù)合盤式電磁鐵。

背景技術(shù)：

盤式電磁鐵作為流體傳動(dòng)控制領(lǐng)域電液閥的一種電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器，具有推力大、響應(yīng)快的特點(diǎn)。傳統(tǒng)盤式電磁鐵僅能提供單向驅(qū)動(dòng)能力，因此為獲得不同的輸出形式，采用多個(gè)電磁鐵組合以實(shí)現(xiàn)不同的控制方式。但是這種組合式電磁鐵體積較大，其系統(tǒng)可靠性也因?yàn)閯?dòng)件的增加而大為減弱。而原有實(shí)現(xiàn)雙向驅(qū)動(dòng)的電磁鐵均為雙向相同控制方式輸出。中國(guó)專利公開號(hào)CN85103757A“耐高壓雙向極化式比例電磁鐵”公開了一種輸出力雙向連續(xù)，無零位死區(qū)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功率重量比大的耐高壓雙向極化式比例電磁鐵。中國(guó)專利公開號(hào)CN105448459A公開了一種響應(yīng)快、可雙向運(yùn)動(dòng)、低漏磁的多永磁高速雙向電磁鐵。

但它們?nèi)允菍儆陔p向相同控制方式的雙向電磁鐵，不能滿足特種復(fù)合式電磁鐵的要求，因此在原有一些液壓控制腔需要實(shí)現(xiàn)比例輸出與高速開關(guān)之間的切換時(shí)通常需要兩個(gè)閥塊來完成。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，而提供一種高速-比例雙向復(fù)合盤式電磁鐵，有效提高材料和空間的利用率，實(shí)現(xiàn)正反雙向不同的控制方式。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是包括有銜鐵、殼體、以及固定于殼體內(nèi)的一對(duì)開口方向相對(duì)設(shè)置的軛鐵；

該一對(duì)軛鐵分別為上軛鐵和下軛鐵；

軛鐵的中部從外向內(nèi)軸向貫通設(shè)置有軛鐵圓柱孔、推桿滑移孔和銜鐵活動(dòng)孔

軛鐵上設(shè)置有環(huán)形軛鐵凹槽；

殼體相對(duì)于兩個(gè)軛鐵之間的空間軸向活動(dòng)設(shè)置有銜鐵，銜鐵的中部固定聯(lián)動(dòng)設(shè)置有推桿；

該推桿的上下兩側(cè)依次通過兩個(gè)軛鐵的銜鐵活動(dòng)孔、推桿滑移孔和軛鐵圓柱孔并穿出殼體外，

所述的上軛鐵的軛鐵圓柱孔內(nèi)設(shè)置有與推桿滑移支撐配合的上軸承，所述的下軛鐵的軛鐵圓柱孔內(nèi)設(shè)置有與推桿滑移支撐配合的下軸承；

所述的上軛鐵的環(huán)形軛鐵凹槽內(nèi)設(shè)置有上線圈繞組，所述的下軛鐵的環(huán)形軛鐵凹槽內(nèi)設(shè)置有下線圈繞組；

銜鐵和上軛鐵、下軛鐵之間分別設(shè)有上限位片、下限位片；

銜鐵上側(cè)面的中心位置設(shè)置有內(nèi)凸緣，該內(nèi)凸緣通過定位銷與推桿固定相連，銜鐵上側(cè)面的外側(cè)位置設(shè)置有外凸緣，外凸緣在上軛鐵的環(huán)形軛鐵凹槽中沿軸向滑動(dòng)；銜鐵下側(cè)面相對(duì)于外凸緣的位置下方設(shè)置有環(huán)形凸緣，該環(huán)形凸緣上設(shè)置有環(huán)形V形槽或環(huán)形凸緣上設(shè)置環(huán)形方槽和梯形槽的組合槽。

進(jìn)一步設(shè)置是上軛鐵開口方向與銜鐵上側(cè)面相對(duì)；比例端盤式電磁鐵的下軛鐵開口方向與銜鐵下側(cè)面相對(duì)。

進(jìn)一步設(shè)置是下限位片厚度大于上限位片厚度。

進(jìn)一步設(shè)置是銜鐵對(duì)應(yīng)下軛鐵的軛鐵圓柱孔端面由推桿上的軸肩限位。

進(jìn)一步設(shè)置是環(huán)形凸緣上設(shè)置有環(huán)形V形槽，環(huán)形V形槽楔角α為58~62度。

進(jìn)一步設(shè)置是環(huán)形凸緣上設(shè)置環(huán)形方槽和梯形槽的組合槽，該梯形槽的楔角α為58~62度。

本發(fā)明上軛鐵、上線圈繞組、上限位片和銜鐵組成高速端盤式電磁鐵；下軛鐵、下線圈繞組、下限位片和銜鐵組成比例端盤式電磁鐵。

本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有的有益的效果是：

1．采用復(fù)合式結(jié)構(gòu)的銜鐵，具有雙向正反不同的控制方式，減少系統(tǒng)動(dòng)鐵數(shù)量，提高了系統(tǒng)的可靠性；

2．采用盤式電磁鐵結(jié)構(gòu)，具有較大的輸出力，高速端吸合時(shí)間短，運(yùn)動(dòng)速度快；

3．比例端輸出力可以連續(xù)控制，輸出力大，線性度好；

4．線圈交替通電，產(chǎn)生熱量小，結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格便宜。

因此，本發(fā)明的高速-比例雙向復(fù)合盤式電磁鐵可廣泛用于特種、復(fù)合電液控制閥的驅(qū)動(dòng)，具有工程實(shí)用價(jià)值。

下面結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步介紹。

附圖說明

圖1是本發(fā)明高速-比例雙向復(fù)合盤式電磁鐵結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明的一種銜鐵和推桿組件結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明的另一種銜鐵和推桿組件結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本發(fā)明高速端盤式電磁鐵軸對(duì)稱截面的磁力線圖；

圖5是本發(fā)明比例端盤式電磁鐵軸對(duì)稱截面的磁力線圖；

圖6是本發(fā)明的環(huán)形軛鐵結(jié)構(gòu)圖；

圖7是本發(fā)明高速端和比例端的電磁力F-工作氣隙x特性曲線。

圖中：1.殼體，2.上線圈繞組，3.上軛鐵，4.上限位片，5.上軸承，6.推桿，7.銜鐵，8.下軸承，9.下限位片，10.下軛鐵，11.下線圈繞組，12.定位銷，13.內(nèi)凸緣，14.外凸緣，15.環(huán)形凹槽，V形槽，16.方形槽，17.梯形槽。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定，該領(lǐng)域的技術(shù)工程師可根據(jù)上述發(fā)明的內(nèi)容對(duì)本發(fā)明作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。

如圖1-5所示的本發(fā)明具體實(shí)施方式，包括有銜鐵7、殼體1、以及固定于殼體1內(nèi)的一對(duì)開口方向相對(duì)設(shè)置的軛鐵；

該一對(duì)軛鐵分別為上軛鐵3和下軛鐵10；

軛鐵的中部從外向內(nèi)軸向貫通設(shè)置有軛鐵圓柱孔、推桿滑移孔和銜鐵活動(dòng)孔

軛鐵上設(shè)置有環(huán)形軛鐵凹槽；

殼體相對(duì)于兩個(gè)軛鐵之間的空間軸向活動(dòng)設(shè)置有銜鐵7，銜鐵的中部固定聯(lián)動(dòng)設(shè)置有推桿；

該推桿的上下兩側(cè)依次通過兩個(gè)軛鐵的銜鐵活動(dòng)孔、推桿滑移孔和軛鐵圓柱孔并穿出殼體1外，

所述的上軛鐵3的軛鐵圓柱孔內(nèi)設(shè)置有與推桿滑移支撐配合的上軸承5，所述的下軛鐵10的軛鐵圓柱孔內(nèi)設(shè)置有與推桿滑移支撐配合的下軸承8；

所述的上軛鐵3的環(huán)形軛鐵凹槽內(nèi)設(shè)置有上線圈繞組2，所述的下軛鐵10的環(huán)形軛鐵凹槽內(nèi)設(shè)置有下線圈繞組11；

銜鐵7和上軛鐵3、下軛鐵10之間分別設(shè)有上限位片4、下限位片8；

銜鐵7上側(cè)面的中心位置設(shè)置有內(nèi)凸緣13，該內(nèi)凸緣13通過定位銷11與推桿6固定相連，銜鐵7上側(cè)面的外側(cè)位置設(shè)置有外凸緣14，外凸緣14在上軛鐵3的環(huán)形軛鐵凹槽中沿軸向滑動(dòng)；銜鐵7下側(cè)面相對(duì)于外凸緣14的位置下方設(shè)置有環(huán)形凸緣，該環(huán)形凸緣上設(shè)置有環(huán)形V形槽15或環(huán)形凸緣上設(shè)置環(huán)形方槽16和梯形槽17的組合槽。

本實(shí)施例高速端盤式電磁鐵的上軛鐵3開口方向與銜鐵7上側(cè)面相對(duì)；比例端盤式電磁鐵的下軛鐵10開口方向與銜鐵7下側(cè)面相對(duì)，下限位片8厚度大于上限位片4厚度。

另外，本實(shí)施例銜鐵7對(duì)應(yīng)下軛鐵10的軛鐵圓柱孔端面由推桿6上的軸肩限位。

如圖2所述，本發(fā)明環(huán)形凸緣上設(shè)置有環(huán)形V形槽15，環(huán)形V形槽15楔角α為58~62度。

如圖3所述，本發(fā)明還可以是：環(huán)形凸緣上設(shè)置環(huán)形方槽16和梯形槽17的組合槽，該梯形槽17的楔角α為58~62度。

如圖6所示，上軛鐵3、下軛鐵10結(jié)構(gòu)尺寸相同，均設(shè)有固定線圈繞組的環(huán)形軛鐵凹槽13、固定上軸承5或下軸承8的軛鐵圓柱孔a以及出線孔b。另外，軛鐵還設(shè)置有位于軛鐵圓柱孔a軸向內(nèi)側(cè)的推桿滑移孔c和銜鐵活動(dòng)孔d。

高速端工作原理：當(dāng)上線圈繞組2通電而下線圈繞組11斷電時(shí)，如圖4所示，線圈繞組2產(chǎn)生的控制磁通在上軛鐵3、銜鐵7以及工作氣隙中形成閉合環(huán)路，行程初始段銜鐵7的外凸緣14與軛鐵3相對(duì)的一對(duì)直角磁極形成較大的徑向磁通對(duì)電磁力的產(chǎn)生起主導(dǎo)作用，行程末段軸向磁通與徑向磁通共同作用產(chǎn)生更大的電磁力，電磁力F隨著銜鐵7向上位移的增加（即高速端軸向氣隙間隙x的減小）而增大（圖7），因此銜鐵7在大電磁推力的作用下產(chǎn)生高速運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)被控閥腔的高速開關(guān)切換。銜鐵7其沿軸向向上運(yùn)動(dòng)，直到上限位片4運(yùn)動(dòng)到上軛鐵3的開口端的內(nèi)圓環(huán)面時(shí)停止，非磁性材料制成的上限位片4的設(shè)計(jì)避免了銜鐵7和上軛鐵3直接接觸產(chǎn)生的剩磁力。

比例端工作原理：當(dāng)下線圈繞組11通電而下線圈繞組2斷電時(shí)，如圖5所示，線圈繞組11產(chǎn)生的控制磁通在上軛鐵10、銜鐵7以及工作氣隙中形成閉合環(huán)路。如圖7所示，與高速端相比，為保證水平的電磁力輸出特性，比例端采用較大的非工作氣隙，而非工作氣隙由下限位片限定，故比例端的下限位片厚度大于高速端上限位片厚度。此時(shí)整個(gè)工作行程段，銜鐵7環(huán)形V形槽磁極的楔角磁極與軛鐵10開口端面的正角磁極產(chǎn)生的磁通起主動(dòng)作用，在一定范圍內(nèi)能夠形成水平的電磁力控制特性（即電磁力的大小F僅與線圈繞組11的電流成比例，而與工作氣隙x無關(guān)，如圖7所示），電磁力控制特性受銜鐵的楔角α大小的影響明顯，本發(fā)明案例中該楔角α為58~62度。因此銜鐵7在比例電磁力的作用下能夠?qū)崿F(xiàn)被控閥腔壓力或流量的比例控制。非磁性材料制成的下限位片9的設(shè)計(jì)除了避免銜鐵7和下軛鐵10直接接觸產(chǎn)生的剩磁力之外，還起到隔離非工作氣隙的作用。作為本發(fā)明的一個(gè)案例，高速端行程和比例端行程均為2.5mm，上限位片厚度為0.5mm，下限位片厚度為1mm。

根據(jù)高速-比例雙向液壓控制腔的分立控制要求，該復(fù)合電磁鐵同一時(shí)刻只能處于其中一個(gè)工況下，因此線圈繞組2和線圈繞組11交替通電，對(duì)復(fù)合電磁鐵產(chǎn)生的熱量小，結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格便宜。