一种双工作气隙比例电磁执行器制造技术

本发明专利技术在于提供一种双工作气隙比例电磁执行器，主要由传动轴

【技术实现步骤摘要】
一种双工作气隙比例电磁执行器


[0001]本专利技术属于电磁机构设计领域，涉及一种自动控制系统的电
——
机械转换机构，尤其涉及一种双工作气隙比例电磁执行器
。

技术介绍

[0002]比例电磁执行器是一种自动控制元件，其具有结构简单
、
响应速度快
、
输出力特性优异的特点而被运用于柴油机调速机构
、
汽车车轮防抱死系统
、
锤击工艺加工驱动器等控制系统中
。
理想状态下的比例电磁执行器拥有良好的电磁力线性特性和水平特性，即具有激励电流与输出力呈正比变化的关系，同时输出力不随工作行程变化而发生变化的特点，因而比例电磁执行器能够实现对激励电流的控制，使比例电磁执行器控制对象位置得到控制的目的
。
[0003]图1是常规比例电磁执行器的结构简图，其主要包括传动轴
1、
电枢
2、
壳体
3、
励磁线圈
4、
线圈骨架5等
。
当励磁线圈通入电流，壳体
、
电枢
、
线圈骨架被磁化
。
[0004]主磁通
Φ
被分成两路磁通
Φ1和
Φ2；磁通
Φ1经电枢前端面与线圈骨架间气隙进入线圈骨架；磁通
Φ2经电枢锥部与线圈骨架锥部间气隙进入线圈骨架
。
随着电枢向线圈骨架靠近，磁通
Φ2回路中电枢锥部与线圈骨架锥部间的气隙磁阻逐渐减小，且减小程度大于磁通
Φ1回路中电枢端面与线圈骨架间气隙磁阻的减小程度，使得磁通
Φ1逐渐减小，磁通
Φ2逐渐增大，导致作用于电枢端面的轴向电磁力
F1减小，而作用于电枢锥部的附加轴向电磁力
F2增大，两者叠加得到的输出电磁力
F
在一段工作行程内基本保持不变，即形成水平的行程
——
力特性，也就是水平特性
(
如图2所示
)。
[0005]然而，当电枢与线圈骨架距离较近时，电枢端面与线圈骨架间的气隙磁阻也将显著减小，使得磁通
Φ1也增大，轴向电磁力
F1增大，进而导致在工作行程末端输出电磁力
F
也增大，整体水平特性下降，最终使得比例电磁执行器的实际有效工作行程不利于进一步延长，限制了被控对象往复行程的扩展，不利于比例电磁执行器的推广应用，影响自动控制系统的精度
(
王东军
.
柴油机调速电磁执行器设计与测试研究
[D].
哈尔滨工程大学
,2010.)。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是，解决传统比例电磁执行器工作行程短
、
接近工作行程末端输出电磁力显著增加
、
输出电磁力水平特性差等问题
。
[0007]本专利技术的目的在于，提供一种工作行程长
、
输出电磁力水平特性优异的一种双工作气隙比例电磁执行器
。
[0008]为了解决上述现存技术问题和达到上述目的，本专利技术的解决方案是：
[0009]提出一种双工作气隙比例电磁执行器，包括传动轴
、
电枢
、
壳体
、
励磁线圈
、
线圈骨架等
。
[0010]所述壳体有前后端大小两处圆形开口，壳体的大开口侧端面与线圈骨架后端的环形外缘配合连接，形成壳体的内腔，内腔贴壳体内壁处用于放置励磁线圈；
[0011]所述励磁线圈嵌套在线圈骨架的中部外侧较长的柱面上；
[0012]所述线圈骨架的内锥面极靴连同励磁线圈，从壳体的大开口侧端面置入壳体的内腔；
[0013]所述电枢从壳体的小开口侧端面的通孔置入壳体的内腔，壳体的小开口侧通孔内径与电枢外径形成间隙配合，电枢可在壳体的小开口内轴向移动；
[0014]所述传动轴由壳体大开口侧方向进入电磁执行器的壳体的内腔，穿过线圈骨架的中心孔，直至电枢内径朝壳体大开口侧方向的内轴肩与传动轴的定位轴环进行配合连接，传动轴贯穿整个比例电磁执行器，比例电磁执行器工作时，电枢推动传动轴运动
。
[0015]所述电枢的前端与线圈骨架间形成第一工作气隙，电枢的尾端与壳体小开口侧端面的通孔内径间形成朝壳体小开口侧方向渐扩的第二工作气隙
。
[0016]当励磁线圈通电时，通过改变电枢尾端外周面与壳体的小开口侧端面的通孔内径之间的第二工作气隙的渐扩结构，使得电枢接近工作行程末端时，比例电磁铁壳体
、
电枢
、
线圈骨架被磁化，主磁通
Φ
从比例电磁铁壳体分成两路磁通
Φ3和
Φ4进入电枢尾端
。
其中磁通
Φ3经壳体与电枢尾端间的第二工作气隙进入电枢，使电枢尾端将产生方向与作用于电枢前端锥体相反的电磁力，衰减比例电磁执行器在工作行程末端输出电磁力
F
增大的情况，提升输出电磁力水平特性，并扩大有效工作行程的范围，减轻电枢的质量
(
如图3所示
)。
[0017]上述电枢的尾端外周面为截圆锥面
、
朝壳体小开口侧方向半径渐缩的阶梯曲面或外凸的回转曲面，外凸的回转曲面的母线可为二次抛物线
、
样条曲线或者由多段二次曲线组合构成等
。
[0018]本专利技术与
技术介绍
相比，本专利技术的优势在于：
[0019]1、
本专利技术所述提出的一种双工作气隙比例电磁执行器，能够避免工作行程接近结束时输出电磁力出现显著上升情况，提升执行器整体输出电磁力水平特性和扩大比例电磁执行器有效工作行程范围；
[0020]2、
本专利技术所述提出的一种双工作气隙比例电磁执行器，使电枢尾端外周面与壳体的小开口侧端面的通孔内径之间形成渐扩的第二工作气隙，工艺简单，易于实现，成本低廉；
[0021]3、
本专利技术所述的一种双工作气隙比例电磁执行器，具有更长的有效工作行程
、
更好的输出电磁力水平特性，可广泛运用于车用发动机
、
船用发动机等复杂控制系统中的电
——
机械转换机构，以及更多的工程运用场合，具有实际运用价值
。
附图说明
[0022]图1为常规比例电磁执行器的结构示意图；
[0023]图2为长行程动铁式比例电磁执行器工作行程
——
力特性示意图；
[0024]图3为本专利技术所述一种电枢尾端外周面为截圆锥面的双工作气隙比例电磁执行器的结构示意图；
[0025]图4为本专利技术所述一种双工作气隙比例电磁执行器与传统比例电磁执行器的电枢尾端处的磁力线分布状况对比图；
[0026]图5为本专利技术实施例所述电枢尾端外周面为截圆锥面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种双工作气隙比例电磁执行器，具体包括：传动轴
(1)、
电枢
(2)、
壳体
(3)、
励磁线圈
(4)、
线圈骨架
(5)
，其特征在于：所述壳体
(3)
有前后端大小两处圆形开口，壳体
(3)
的大开口侧端面与线圈骨架
(5)
后端的环形外缘配合连接，形成壳体
(3)
的内腔，内腔贴壳体
(3)
内壁处用于放置励磁线圈
(4)
；所述励磁线圈
(4)
嵌套在线圈骨架
(5)
的中部外侧较长的柱面上；所述线圈骨架
(5)
的内锥面极靴连同励磁线圈
(4)
，从壳体
(3)
的大开口侧端面置入壳体
(3)
的内腔；所述电枢
(2)
从壳体
(3)
的小开口侧端面的通孔置入壳体
(3)
的内腔，壳体
(3)
的小开口侧通孔内径与电枢
(2)
外径形成间隙配合，电枢
(2)
可在壳体
(3)
的小开口内轴向移动；所述传动轴
(1)
由壳体
(3)
大开口侧方向进入电磁执行器的壳体
(3)
的内腔，穿过线圈骨架
(5)
的中心孔，直至电枢
(2)
内径朝壳体
(3)
大开口侧方向的内轴肩与传动轴
(1)
的定位轴环进行配合连接，传动轴
(1)
贯穿整个比例电磁执行器，比例电磁执行器工作时，电枢
(2)
推动传动轴

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏，全文文，欧阳宇文，彭诗健，赵清，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：