比例電磁閥電磁設(shè)計(jì)流程

1.比例電磁鐵的結(jié)構(gòu)原理比例電磁鐵結(jié)構(gòu)主要由銜鐵、導(dǎo)套、極靴、殼體、線圈、推桿等組成。其工作原理是：磁力線總是具有沿著磁阻最小的路徑閉合，并有力圖縮短磁通路徑以減小磁阻，如圖1。圖1比例電磁鐵的剖面圖普通電磁鐵就是一個(gè)開關(guān)量，不是開就是關(guān)，關(guān)的時(shí)候開口最小，開的時(shí)候開口最大，沒有辦法調(diào)節(jié)；比例電磁鐵是根據(jù)給定電流的大小決定閥開口的大小，是一個(gè)連續(xù)的過程。比例電磁鐵和普通的電磁鐵區(qū)別就是比例電磁鐵是普通電磁鐵加一個(gè)彈簧，可以使比例電磁鐵輸出的力和電流成比例關(guān)系，和位移無關(guān)，所以比例電磁鐵必須具有水平吸力特性，即在工作區(qū)內(nèi)，其輸出力的大小只與電流有關(guān)，與銜鐵位移無關(guān)。若電磁鐵的吸力不顯水平特性，彈簧曲線與電磁力曲線族只有有限的幾個(gè)交點(diǎn)，這意味著不能進(jìn)行有效的位移控制。在工作范圍內(nèi)，不與彈簧曲線相交的各電磁力曲線中，對(duì)應(yīng)的電流在彈簧曲線以下，不會(huì)引起銜鐵位移；在彈簧曲線以上時(shí)，若輸出這樣的電流，電磁力將超過彈簧力，將銜鐵一直拉到極限位置為止。相反，若電磁鐵具有水平特性，那么在同樣的彈簧曲線下，將與電磁力曲線族產(chǎn)生許多交點(diǎn)。在這些交點(diǎn)上，彈簧力與電磁力相等，就是說，逐漸加大輸入電流時(shí)，銜鐵能連續(xù)地停留在各個(gè)位置上。圖2比例電磁鐵的電流-力-行程關(guān)系比例電磁鐵要求在一定的位移范圍內(nèi)，銜鐵的輸出力為一準(zhǔn)恒定值，如圖2所示。根據(jù)電磁鐵基本工作原理，在銜鐵運(yùn)動(dòng)過程中，磁阻會(huì)越來越小，銜鐵受力越來越大，不會(huì)出現(xiàn)輸出力恒定的情況，為了使電磁鐵能在一定位移內(nèi)輸出近視恒定的力，電磁鐵采用結(jié)構(gòu)的特殊—隔磁環(huán)。隔磁環(huán)采用非導(dǎo)磁材料——通常為黃銅，嵌在前后導(dǎo)套的中間，減少電磁鐵即將閉合時(shí)急劇增大的電磁力，使整個(gè)電磁力變的平穩(wěn)。導(dǎo)套前段和極靴組合，形成帶錐形端部的盆形極靴，導(dǎo)套和外筒間配置同心螺線管式控制線圈。外殼采用導(dǎo)磁材料，以形成磁回路。同時(shí)為了銜鐵可以左右運(yùn)動(dòng)，在左端有擋板，在右端裝有彈簧組成的調(diào)零機(jī)構(gòu)。2.比例電磁鐵的特性2.1電磁力當(dāng)給比例電磁鐵控制線圈通入一定電流時(shí)，在線圈電流控制磁勢(shì)左右下，形成兩條磁路，如圖3所示，一條磁路由前端蓋經(jīng)盆形極靴底部沿軸向工作氣隙進(jìn)入銜鐵，穿過導(dǎo)套后段、導(dǎo)磁外殼回到前端蓋極靴，產(chǎn)生軸向力；另一條磁路經(jīng)盆形極靴錐形周邊（導(dǎo)套前段）徑向穿過工作氣隙，再進(jìn)入銜鐵，而后與匯合形成附加軸向力，二者綜合得到比例電磁鐵輸出力，如圖2所示電流-力-行程特性，在比例電磁鐵銜鐵的整個(gè)行程區(qū)內(nèi)，電磁力特性并不全是水平曲線，可將其分為3個(gè)區(qū)域。在工作氣隙接近于零的區(qū)域，輸出力急劇上升，稱為吸合區(qū)，比例電磁鐵在這一區(qū)域不能正常工作，一般在結(jié)構(gòu)上采用非導(dǎo)磁材料限位片將其排除；當(dāng)工作氣隙過大時(shí)，電磁鐵輸出力明顯下降，這一區(qū)域稱為空行程區(qū)域，這一區(qū)域電磁鐵雖然也不能正常工作，但有時(shí)是需要的；在吸合區(qū)和空行程區(qū)之間的區(qū)域，具有近似的水平力-位移特性，這一區(qū)域稱為工作區(qū)。圖3比例電磁鐵的磁路分布產(chǎn)生的端面力為：產(chǎn)生的軸向附加力為：圖4不同位置電磁鐵內(nèi)部磁力線分布2.2影響電磁力的因素電磁力的大小為，與線圈匝數(shù)平方成正比，與氣隙間隙平方成反比。在電磁閥其它結(jié)構(gòu)參數(shù)和驅(qū)動(dòng)電流以及氣隙寬度大小相同時(shí)，線圈匝數(shù)越多，氣隙的磁場(chǎng)強(qiáng)度就越強(qiáng)，則氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度也越大，電磁吸力也就越大。但實(shí)際上線圈匝數(shù)不是越多越好，隨著匝數(shù)的增加，會(huì)使線圈電感和線圈電阻增大，從而在銜鐵吸合初始階段限制了驅(qū)動(dòng)電流的迅速增大，在釋放過程中使電流衰減速度變慢。圖3隔磁環(huán)（焊銅）電磁線圈的直徑、熱擴(kuò)散系數(shù)，阻抗之間相互關(guān)聯(lián)，增加線圈直徑可以減小電阻，但是隨著線圈阻抗的降低，線圈的發(fā)熱損耗會(huì)增加，造成閥內(nèi)溫度升高，使得閥中油液粘性降低，加劇了摩擦損耗。同時(shí)隨著線圈直徑的增大，線圈的始動(dòng)安匝數(shù)也減小，電感也相應(yīng)減小，這樣會(huì)影響到線圈其它性能參數(shù)(如出力不夠等等)。線性度、滯環(huán)的定義，按一般控制理論的定義，例如滯環(huán)大體就是在輸入電流為橫坐標(biāo)、輸出電磁力為縱坐標(biāo)的圖面上（控制特性），電流從零到最大、以及從最大回到零一個(gè)變化周期中，上升電流與下降電流相等點(diǎn)上輸出電磁力的最大差值，除以最大輸出力之值的百分?jǐn)?shù)。在做電磁鐵控制特性滯環(huán)、線性度時(shí)，是在電磁鐵一定位移下測(cè)量輸出力與輸入電流的關(guān)系。不同電磁鐵位移，會(huì)有所差異。隔磁環(huán)專業(yè)名叫分磁環(huán)，只有交流加隔磁環(huán)才有意義，或者說隔磁環(huán)是為交流電磁鐵而設(shè)計(jì)的，直流電磁鐵鐵芯上加隔磁環(huán)與在其上設(shè)計(jì)一個(gè)環(huán)槽是一個(gè)效果，說白了隔磁環(huán)就是氣隙，會(huì)降低閉合時(shí)的吸力！在直流電磁鐵上加入隔