[实用新型]一种基于电励磁的湿式四磁柱式电磁铁

说明书

基于电励磁的湿式四磁柱式电磁铁，包括底座、外壳，底座和外壳围合成内腔，衔铁轴穿过底座的中心、衔铁的中心孔、锁紧块的中心孔，衔铁与锁紧块之间以衔铁锁紧螺母连接；衔铁以可相对旋转和轴向移动的方式与衔铁轴连接，衔铁与底座间装有复位弹簧；四个导磁柱上均装有线圈架和控制线圈，密封盖板将内腔分隔为包含轭铁的密封腔和包含衔铁的低压油腔；当控制线圈中电流为零时，在复位弹簧作用下，衔铁处于初始位置，即衔铁的最大工作气隙位置此时底座的第一定位面与衔铁接触；当控制线圈中通入电流时，衔铁处于工作位置，即衔铁受电磁力的驱动克服复位弹簧的阻力运动到最小工作气隙位置，此时底座的第二定位面与衔铁接触。

技术领域

本实用新型属于流体传动及控制领域中2D数字开关阀用的电-机械转换器，尤其涉及一种基于电励磁的四磁柱双向电磁铁。

背景技术

电液伺服、比例及换向阀等作为核心控制元件，对整个电液控制系统的性能起着决定性的影响，历来是流体传动及控制领域的研究热点。由于电-机械转换器的输出推力受到磁饱和的限制，所谓的直动阀只能在低压小流量下应用。为了在高压大流量场合下工作，人们将其设计成先导式的两级和多级阀结构。在各类先导控制阀之中，基于滑阀双自由度设计的2D阀利用滑阀阀芯的径向旋转和轴向移动两个自由度实现先导级和功率级的功能，而在物理上依然保持直动阀的简洁，其具有轻质高能、结构简单、频响高和抗油污的特点，且可以构成2D 电液伺服阀、2D电液比例阀和2D电液换向阀等全系列流体控制元件，近年来在航空航天、军用武器、船舶、大型电站、钢铁、材料试验机和振动台等领域中得到了广泛应用。尤其是其功率重量比高的核心优势，而受到军工和航空航天等用户单位的特别欢迎。

电-机械转换元件作为机械能和电磁能之间转换的核心元件，其性能好坏对于阀的静动态特性有显著影响。传统的电磁式电-机械转换器主要有动圈式和动铁式两种。动圈式力马达的线性度好、磁滞影响小、工作行程长，但其功率重量比小，通电时往往存在严重的发热问题。动铁式如喷嘴挡板阀和射流管用力矩马达等转子组件惯量小，动态响应高，但是其受气隙变化和材料磁滞影响，输出特性的非线性较严重，行程较小，此外其工作在毫安级电流下，输出转矩很小。另一种常用的动铁式电-机械转换器是比例电磁铁，其工作行程长，推力较大，易于做成湿式结构，缺点是衔铁组件惯量较大，动态响应低，且直驱阀芯时易受到摩擦力影响。此外，随着高磁能积永磁材料生产和加工成本的下降，在电-机械转换器中使用稀土永磁材料作为极化磁场源以降低功耗和减少线圈散热，至少在民用领域而言，已经成为一种较为普遍的设计方法。

为了保证电-机械转换器的电气性能不发生变化，能长期可靠的运行，视使用场合而言对永磁体的磁性能稳定性会有一定的要求。通常用永磁材料的磁性能随环境、温度和时间的变化率来表示其稳定性，主要包括热稳定性、磁稳定性、化学稳定性和时间稳定性等，其中热稳定性是最为关键的一个指标，通常用居里温度来表示(随着温度的升高，永磁体磁性能逐步下降，当升至某一温度时，磁化强度消失，该温度称为该永磁材料的居里温度)。对于现阶段在工业中量大面广的稀土永磁材料而言，钕铁硼永磁材料的居里温度较低(约150℃)，其不合适在高温场合下使用；而稀土钴永磁材料虽然居里温度较高(约 710到880℃)，但由于钴是战略资料，价格较为昂贵，大大提升了电- 机械转换器的制造成本。因此，综合考虑而言，采用永磁体作为励磁机构的电-机械转换器由于受高温退磁的影响，不适合在军工和航空航天等工作温度变化范围较大、对可靠性要求较高的关键场合使用。

此外，电-机械转换器按照衔铁是否允许浸泡在油液里而被分为干式和湿式两类，湿式电-机械转换器由于其耐高压设计而得以取消干式结构固有的阀杆上的动密封，提高了阀的工作可靠性；衔铁工作时可以浸在油液中，油液会循环带走轭铁和衔铁的部分热量，起到改善散热的作用；油液的阻尼效应也使得阀切换时噪声小，工作平稳，延长了使用寿命。因此，具备湿式耐高压能力的高性能电-机械转换器一直是研究重点和发展方向。

发明内容