比例电磁铁综述-完整版

1. 比例电磁铁的结构原理

比例电磁铁结构主要由衔铁、导套、极靴、壳体、线圈、推杆等组成。其工作原理是：磁力线总是具有沿着磁阻最小的路径闭合，并有力图缩短磁通路径以减小磁阻。

图1 比例电磁铁的结构

动子由两种不同的材料组成，中间的是导磁材料(电磁纯铁—中间开孔)，左边的推杆导磁，右边的推杆非导磁。动子由油布轴承支承，推杆用以输出力。为了动子可以左右运动，在左端右挡板，在右端装有弹簧组成的调零机构。

导套前后两段由导磁材料制成，中间用一段非导磁材料—隔磁环。导套前段和极靴组合，形成带锥形端部的盆形极靴，导套和外筒间配置同心螺线管式控制线圈。外壳采用导磁材料，以形成磁回路。本电磁铁中因为有导套中隔磁环的特殊设计才有了输出力是准恒定的特性。

图2 隔磁环（焊铜）

在一定的位移范围内，动子的输出力为一准恒定值。根据电磁铁基本工作原理，在动子运动过程中，磁阻会越来越小，动子受力越来越大，不会出现输出力恒定的情况，为了使电磁铁能在一定位移内输出近视恒定的力，电磁铁采用结构的特殊—隔磁环就是使动子输出力恒定的原因。

当给比例电磁铁控制线圈通入一定电流时，在线圈电流控制磁势左右下，形成两条磁路，一条磁路1φ由前端盖经盆形极靴底部沿轴向工作气隙进入衔铁，穿过导套后段、导磁外壳回到前端盖极靴，产生轴向力1a F ；另一条磁路2φ经盆形极靴锥形周边（导套前段）径向穿过工作气隙，再进入衔铁，而后与1φ汇合形成附加轴向力2a F ，二者综合得到比例电磁铁输出力a F 相对于衔铁位移的水平特性。

图3 比例电磁铁的磁路分布

φ产生的端面力为：

1

φ产生的轴向附加力为：

2

图4 不同时刻电磁铁内部磁力线分布

2. 比例电磁铁的工作过程

对工作中的电磁铁来说，在通电或断电或一定电流(电压)下动子能快速准确地到达指定位置，但实际上由于存在电感和动子质量，或负载的原因，使得动子的运动过程变得复杂。

电磁阀吸合运动过程可分为两个阶段:吸合触动时间t1和吸合运动时间t2，t1是从线圈得到电压起到电流按指数曲线增至吸合电流为止的过程，在此过程中衔铁尚未运动，这段时间是由于电与磁的惯性引起的滞后时间，取决于电磁铁的结构、材料、线圈电压、电感的大小和弹簧预紧力大小；进入t2阶段后，吸力大于预紧力，衔铁开始运动，电流变化规律就比较复杂:由于工作气隙在衔铁运动过程中逐渐减小，使线圈电感逐渐增大并产生反电势，它与线圈自感电势一起，共同阻止线圈电流的增长，致使线圈电流增大到一定程度后不仅不再增大，反而有减小趋势，直到衔铁闭合，工作气隙不再变化，反电势为零，电流按新的指数曲线上升至稳态电流。这段时间取决于阀芯所受的各种阻力。对于电磁阀的释放过程，如果忽略磁导体中涡流的影响，当线圈信号切除后，电流立即降为零，衔铁随即开始运动，故其释放触动时间接近于零，远较吸合触动时间短。

图5 电磁铁的电流曲线

图6 （不同电流下）比例电磁铁的力——位移曲线

电磁力的大小为S Ni S F M 0202)(2121μδ

μφ==，与线圈匝数平方成正比，与气隙间隙平方成反比。

在电磁阀其它结构参数和驱动电流以及气隙宽度大小相同时，线圈匝数越多，气隙的磁场强度就越强，则气隙磁感应强度也越大，电磁吸力也就越大。但实际上线圈匝数不是越多越好，随着匝数的增加，会使线圈电感和线圈电阻增大，从而在衔铁吸合初始阶段限制了驱动电流的迅速增大，在释放过程中使电流衰减速度变慢。

电磁阀气隙宽度包括衔铁工作行程和残余间隙宽度两个部分。当衔铁完全开启时，此时气隙宽度等于衔铁工作行程和残余间隙宽度之和。当衔铁完全吸合时，气隙宽度等于残余间隙宽度。

随着气隙宽度的增大，将使电磁吸力减小。衔铁工作过程中，气隙宽度减小，有利于电磁阀的打开。在残余间隙不变的前提下，如果衔铁工作行程增加，则在关闭过程和重新打开过程的时间增加，电磁力增加速度平缓，电磁阀的动态特性变差。

同时，驱动电路的形式及参数直接决定线圈电流波形，并极大地影响电磁阀的响应速度。驱动电压为24V 时，电磁阀响应时间为0.4ms ，当驱动电压为48V 时，电磁阀响应时间为0.25ms ，驱动电压的升高对电磁阀的响应速度有着明显的影响。不过，驱动电压从48V 到100V 之间，响应时间的提高率为o.02ms/2OV ，驱动电压从100V 提高到120V ，响应时间缩减的幅度更小了，仅为0.01ms 。

图7 不同电磁铁工作特性曲线

3. 比例电磁铁试验台测控系统

系统主要由工业机、数据采集单元、输出制单元、传感器和比例阀测试试验台等组成。工控机是整个测试系统的主控机它通过人机界面接收用户指令，并根据试验内容选择相应的程序进行数据采集处理、显示、打印和输出指令信号控制比例阀测试试验台的动作。传感器

单元括三个压力传感器和两个位移传感器，负责将表征被测系统的物理量转化为标电信号，送入数据采集卡进行显示或处理。输出控制单元包括4路数字量输出1路模拟量输出，负责将工控机的指令信号进行转换和放大，最终控制比例阀验台的执行元件。

图8 试验台测控系统的组成

图9 比例电磁铁测试装置

4. 比例电磁铁的材料

电磁阀的铁芯采用铁磁性材料，不同的铁磁性材料具有不同的磁化曲线，其磁感应强度B与磁场强度H的关系为B=μH，它对电磁阀的性能产生重大的影响，因此必须根据电磁阀的设计与性能要求进行合理的选择。

表1和表2列出一些常用软磁材料的主要特点、应用范围和主要性能参数。比较和分析这些参数，电工纯铁的极限磁感应强度很高，磁化曲线在宽广的范围内具有较高的磁导率，并且该材料的冷加工性能良好，价格适中，所以应选用铁芯材料为电工纯铁的电磁阀用于电控泵一管一阀一嘴燃油喷射系统中。电磁阀的锥阀阀芯部分山于在运动过程中阀芯锥形头部不断撞击阀体，因此可考虑锥阀阀芯的主体部分采用电工纯铁，而阀体头部选用硬度高，耐磨性好，抗振动冲击性能好的材料，如铁铝合金。

具有高饱和磁通密度和高电阻率的材料非常适合用于制造高速电磁阀。高饱和磁通密度意味着材料能将更多的电能转化为磁能，而高电阻率则意味着涡流损失更小，磁场渗透速度更快，电能转化为磁能的速度越快。另外，矫顽磁力对响应速度的影响并不明显，原因在于由于用强电能激励，产生强的外部磁场使磁材料迅速饱和，相较于外部

表1 软磁材料的品种、主要特点及应用范围

表2 软磁材料的主要性能参数

5. 电磁阀设计方法

电液比例阀是介于普通液压阀和电液伺服阀之间的一种液压阀，它可以接受电信号的指令，连续成比例地控制系统的压力、流量等参数，使之与输入电信号成比例的变化。电液比例阀多用于开环系统中，实现对液压参数的遥控，也可作为信号转换与放大元件用于闭环控制系统。与手动调节和通断控制的普通液压阀相比，它能大大提高液压系统的控制水平;与电液伺服阀相比，虽然它的动静态性能有些逊色，但结构简单、成本低，已能满足多数对动静态指标要求不很高的场合。大多数比例阀的频宽为(5~50)Hz范围，而超高速比例阀达到300~450Hz滞环误差多在1%~7%之间。

设计电磁铁的一般步骤：首先根据电磁吸力的要求及衔铁结构形式估算衔铁直径，然后估算线圈的外径及长度、确定线圈的匝数、磁势等，最后是确定整个磁路结构。

电磁铁所使用的软磁材料应具有高的磁导率、高的饱和磁感应强度和低的矫顽力；静铁芯和衔铁的结构采用“大铁芯小衔铁”的原则；电磁阀的功率驱动采用双电压驱动等。

电磁线圈的直径、热扩散系数，阻抗之间相互关联，增加线圈直径可以减小电阻，但是随着线圈阻抗的降低，线圈的发热损耗会增加，造成阀内温度升高，使得阀中油液粘性降低，加剧了摩擦损耗。同时随着线圈直径的增大，线圈的始动安匝数也减小，电感也相应减小，这样会影响到线圈其它性能参数(如出力不够等等)。

图2给出了导套和隔磁环的截面图，图中D代表导套和隔磁环的厚度，D=0.22mm，L代表隔磁环长度，L=0.3mm，a和θ分别为隔磁环和导套前、后端的倾角，a=0°，θ=48°，h 和L分别是导套后端结构尺寸，h=3mm，L=1.3mm。

当然，比例技术也存在着明显的缺陷，主要是成本较高，技术较复杂。这也正是比例阀没有得到飞速发展的原因，同时又是研究比例阀所要解决的问题。

图1 博世伺服比例阀典型结构

阀体设计

国内外发展趋势是:从机理上争取采用平衡式受力，改进流道结构，改善流场分布方面入手，优化节流口的形式，使节流阀的压力、流量控制更好地服务于现场操作。

在石油工业管道输送系统中，除了长直区段外，还大量存在几何形状不规则的区段，这些区段内的流体一般都处于湍流状态，运动十分复杂，如流体在弯管、非圆管、突然缩小、突然扩大的管道真实流动，情况更为复杂，在那里可能出现如图2一1、图2一2所示的脱体流动、二次流；形成旋涡，造成局部障碍及损失。这些漩涡的发生和发展对边界几何形状有着强烈的依赖性，其形状和强度因流道的不同而不同，是非均匀和高度各项异性的。其中大涡对平均运动有强烈的影响，大部分质量、动量和能量的输运都是大涡引起的;二次涡的大小、位置及发生的频率会对流动系统的阻力、能量损失产生重大的作用。

流量系数值越大说明流体流过阀门时的压力损失越小。流量系数随阀门尺寸、型式、结构而变。对于同样结构的阀门，流体流过阀门的方向不同，流量系数值也有变化。这种变化一般是由于压力恢复不同而造成的。对于图2一3所示的高压锥阀IZvl，当流体的流动使阀门趋于关闭时的流量系数较高，因为此时阀座的扩散锥体使流体的压力恢复。阀门内部的几何形状不同，流量系数的曲线也不同。

线性度、滞环的定义，按一般控制理论的定义，例如滞环大体就是在输入电流为横坐标、输出电磁力为纵坐标的图面上（控制特性），电流从零到最大、以及从最大回到零一个变化周期中，上升电流与下降电流相等点上输出电磁力的最大差值，除以最大输出力之值的百分数。在做电磁铁控制特性滞环、线性度时，是在电磁铁一定位移下测量输出力与输入电流的关系。不同电磁铁位移，会有所差异。

一种比例电磁铁控制电路的设计

第4期 2011年4月 工矿自动化 Industry and M ine A ut omatio n No.4 Apr.2011 文章编号:1671-251X(2011)04-0074-03 一种比例电磁铁控制电路的设计 赵江辉, 王淑红 (太原理工大学电气与动力工程学院,山西太原 030024) 摘要:采用AT89S51单片机设计了一种比例电磁铁控制电路。该电路首先由AD 转换电路将采集到的模拟量信号转换为数字量后输入AT89S51进行处理,AT 89S51输出的PWM 信号经功率转换电路处理后作用于比例电磁铁,从而控制比例电磁铁动作。调试运行结果验证了该电路的有效性。关键词:比例阀;比例电磁铁;单片机控制;压力传感器 中图分类号:TD679 文献标识码:B Design of a Cont rol Circuit of Proport ional Solenoid ZH AO Jiang hui, WA NG Shu hong (College of E lectr ical and Pow er Engineering of T aiyuan University of T echnolo gy, Taiyuan 030024,China) Abstract :T he paper introduced a design o f co ntro l circuit o f pr opo rtio nal so lenoid based on AT89S52sing le chip micr ocom puter.T he circuit uses ADC circuit to conv er t collected analog signals into dig ital sig nals for further pr ocession by AT89S51,and PWM sig nal output by AT 89S51to make propo rtio nal solenoid act after processio n of po w er conversio n circuit.The debug ging and running results show ed validity of the circuit. Key words :proportional valve,proportional so lenoid,co ntrol by single chip microcomputer,pressur e senso r 收稿日期:2010-12-20 基金项目:山西省自然科学基金资助项目(2008012005-1) 作者简介:赵江辉(1986-),男,山西吕梁人,硕士研究生,研究方向为电机与电器。E m ail:w enshu i200@https://www.wendangku.net/doc/8512232944.html, 0 引言 比例电磁铁结构简单,控制方便,容易维修,是应用非常广泛的电-机械转换器[1] ,其力能特性和工作可靠性对整个控制系统有十分重要的影响。比例电磁铁在额定行程范围内的推力与线圈上的电流大小成正比,通常用作液压元件比例阀的执行元件,用于将比例控制放大器输出的电流信号变化转换成相应的位移或力信号变化,适用于DC 24V 的比例控制放大器控制系统。 比例电磁铁作为比例阀的执行元件,其力能特性的好坏直接关系到比例阀的性能输出,因此,有必要设计一种控制电路,使比例电磁铁的输出性能满足比例阀的实际工作要求。本文采用AT89S51单 片机设计了一种比例电磁铁控制电路。该电路通过AT89S51输出的PWM 信号[2]来控制比例电磁铁动作,使其达到理想的力能输出特性。1 电路整体设计 根据可靠性、经济性、稳定性的设计原则,将比例电磁铁控制电路分为AD 转换模块、主控制器、功 率转换模块和执行器件这4个功能模块,如图1所示。其中AD 转换模块用于接收外界输入的模拟信号,输出可供主控制器接收的标准信号;主控制器模块以AT 89S51为核心,输出PWM 信号来控制功率转换模块中的开关器件,达到调整输出电流的目的,调整后的电流信号进入执行器件(本文指比例电磁铁),使其输出预期的位移与力信号。 图1 比例电磁铁控制电路组成

Infolytica软件电磁铁解决方案

INFOLYTICA专业电磁场仿真软件 ――电磁铁解决方案 海基科技 2010 年 1月

目录 1. 采用电磁有限元软件分析电磁铁的重要性 (3) 2.应用INFOLYTICA软件分析电磁铁的优点 (3) 2.1主要优点概述 (3) 2.2在电磁铁分析中的优点 (4) 2.2.1 CAD接口功能 (4) 2.2.2 动态仿真能力 (5) 2.2.3 与simulink联合仿真 (6) 2.2.4 磁热耦合计算 (7) 2.2.5 优化设计 (8) 3. INFOLYTICA软件在电磁铁中的应用实例 (9) 3.1问题描述 (9) 3.2仿真结果 (10) 3.2.1 磁场分布 (10) 3.2.2 新老模型吸合过程比较 (11) 3.2.3新老模型提升过程比较 (15) 3.2.4 老模型提升过程（500ms） (21) 3.2.5新模型提升过程（500ms） (23) 4. 软硬件配置建议 (25) 5. 部分客户列表 (26) 6. 海基公司简介 (26)

1. 采用电磁有限元软件分析电磁铁的重要性 电磁铁利用通电线圈激磁产生电磁力，驱动阀芯运动以开启和关闭阀门，结构紧凑、尺寸小、重量轻、密封良好、维修简便、可靠性高，是自动控制领域的重要部件。但是，电磁铁的电磁设计目前往往还停留在基于磁路的方式、凭经验公式或模仿国外同类产品，产品性能靠估算和事后测试。 比例电磁铁关系是到电子调速器可靠性的重要装置，其功能是将输入的电流信号，转换成力或位移信号输出，其轴向推力与线圈电流成正比且在有效行程范围内保持恒定。由于影响比例电磁铁性能特性的结构参数较多，传统设计一般采用磁路法，对各个结构参数作用评估往往不够具体和准确，需要采用电磁有限元方法进行准确计算。 在电喷系统中，高速电磁阀借助于控制电磁铁产生的电磁吸力，使得电磁阀芯正、反向高速运动，从而实现液流在阀口处的交替通、断功能。其高速响应特性是高速电磁阀设计应考虑的重要指标。通过电磁阀材料的选择、结构优化及驱动电路设计等方面进行综合优化，可以获得较好的动态响应特性。电磁力的计算并获得其数值的大小是进行理论分析的基础，但是在实际计算中都采用磁路法，进行了较多的简化，其计算结果与实际结果必然相差较大。因此。目前在电磁阀研究中，采用磁路法给出定性的指导，大量工作是通过试验进行优化研究，这将大大增加研发周期和成本。 随着计算机技术的发展，电磁场数值计算技术已用于电机工程领域，有限元法因几何适应性强、易于处理非线性、非均匀媒质等优点，已成为最有效、应用最广泛的方法。采用电磁场有限元方法对电磁阀进行计算，可以考虑磁场分布中的漏磁现象和磁场饱和现象，计算结果更加接近实际结果。采用有限元法可大大缩短电磁阀开发设计的周期，增加阀的多样性，提高产品的性能，增强市场竞争力。 2.应用Infolytica软件分析电磁铁的优点 2.1 主要优点概述 Infolytica的软件作为专业而且历史悠久的电、磁、热仿真软件，无论从操作上或是求解精度或是技术支持上，别的软件都是无法比拟的，其优点主要可以总结为以下几点： 9真实和友好的视窗界面，使用户容易迅速了解软件功能。 9模型的所有参数和求解结果等存储在一个压缩的文件内，减少存储空间，便于统一管理。 9非常方便的几何建模能力，可以快速处理各种复杂几何形状。 9与其他三维设计软件的接口能力，包括：AutoCAD， SAT，CATIA，IGES，Pro/E，TEP，Inventor，etc. 9所建立的模型，在MagNet，ThermNet，ElecNet任一软件中建立的模型可以直接在另外两个软件内使用，无须重复建模。 9可编辑和自定义的材料属性。 9隐含网格剖分，和自适应网格。 9方便的定义边界条件。 9可以定义与模型连接的电路。 9领先于其他软件厂商同类产品的高效稳定的求解器。 9求解器可以分析2D/3D模型的：静磁场，时间谐振场，瞬态场，有运动部件模型的瞬态场。 9运动求解器支持多个运动部件的任意运动。 9提供详细和精确的仿真结果，使设计人员可以全面的了解所设计模型的性能。 9求解量的自动化的图表处理。 9Infolytica的磁场分析软件Magnet 可以和热场分析软件ThermNet进行耦合求解。 9强大的参数化功能，可将模型几何，材料，激励，网格属性等量参数化，进行多个工况的求解。 9完备的脚本语言,可以容易的对软件进行二次开发。 9基于ActiveX，可以和其他基于同样技术的软件接口，如MatLab, Excel，等。 9多个实用的插件可以免费下载供用户使用，并且在不断扩充。 9大量的在线应用实例，提供各种类型的应用实例，包括多个TEAM 的基准算例。

比例电磁铁综述-完整版讲课教案

1. 比例电磁铁的结构原理比例电磁铁结构主要由衔铁、导套、极靴、壳体、线圈、推杆等组成。其工作原理是：磁力线总是具有沿着磁阻最小的路径闭合，并有力图缩短磁通路径以减小磁阻。 图1 比例电磁铁的结构 动子由两种不同的材料组成，中间的是导磁材料(电磁纯铁—中间开孔)，左边的推杆导磁，右边的推杆非导磁。动子由油布轴承支承，推杆用以输出力。为了动子可以左右运动，在左端右挡板，在右端装有弹簧组成的调零机构。 导套前后两段由导磁材料制成，中间用一段非导磁材料—隔磁环。导套前段和极靴组合，形成带锥形端部的盆形极靴，导套和外筒间配置同心螺线管式控制线圈。外壳采用导磁材料，以形成磁回路。本电磁铁中因为有导套中隔磁环的特殊设计才有了输出力是准恒定的特性。 图2 隔磁环（焊铜） 在一定的位移范围内，动子的输出力为一准恒定值。根据电磁铁基本工作原理，在动子运动过程中，磁阻会越来越小，动子受力越来越大，不会出现输出力恒定的情况，为了使电磁铁能在一定位移内输出近视恒定的力，电磁铁采用结构的特殊—隔磁环就是使动子输出力恒定的原因。 当给比例电磁铁控制线圈通入一定电流时，在线圈电流控制磁势左右下，形成两条磁路，一条磁路1φ由前端盖经盆形极靴底部沿轴向工作气隙进入衔铁，穿过导套后段、导磁外壳回到前端盖极靴，产生轴向力1a F ；另一条磁路2φ经盆形极靴锥形周边（导套前段）径向穿过工作气隙，再进入衔铁，而后与1φ汇合形成附加轴向力2a F ，二者综合得到比例电磁铁输出力a F 相对于衔铁位移的水平特性。

图3 比例电磁铁的磁路分布 φ产生的端面力为： 1 φ产生的轴向附加力为： 2 图4 不同时刻电磁铁内部磁力线分布 2. 比例电磁铁的工作过程 对工作中的电磁铁来说，在通电或断电或一定电流(电压)下动子能快速准确地到达指定位置，但实际上由于存在电感和动子质量，或负载的原因，使得动子的运动过程变得复杂。 电磁阀吸合运动过程可分为两个阶段:吸合触动时间t1和吸合运动时间t2，t1是从线圈得到电压起到电流按指数曲线增至吸合电流为止的过程，在此过程中衔铁尚未运动，这段时间是由于电与磁的惯性引起的滞后时间，取决于电磁铁的结构、材料、线圈电压、电感的大小和弹簧预紧力大小；进入t2阶段后，吸力大于预紧力，衔铁开始运动，电流变化规律就比较复杂:由于工作气隙在衔铁运动过程中逐渐减小，使线圈电感逐渐增大并产生反电势，它与线圈自感电势一起，共同阻止线圈电流的增长，致使线圈电流增大到一定程度后不仅不再增大，反而有减小趋势，直到衔铁闭合，工作气隙不再变化，反电势为零，电流按新的指数曲线上升至稳态电流。这段时间取决于阀芯所受的各种阻力。对于电磁阀的释放过程，如果忽略磁导体中涡流的影响，当线圈信号切除后，电流立即降为零，衔铁随即开始运动，故其释放触动时间接近于零，远较吸合触动时间短。 图5 电磁铁的电流曲线

液压比例阀工作原理

液压比例阀工作原理）置信电气生产非晶合金变压器，2间电网投资的快速增长为公司提供了良好的发展机遇。市场占公司为国内唯一的规模化生产非晶合金变压器的企业，属于国家推广的节能类产品，％以上。受政府强制采购政策的推动，非晶合金变压器有望获得大范围的推广，80有率达到得益于此，公司将面临一个巨大的市场空间。建议重点关注特变电工和置信电气。电力行业“节能减排”形势严峻“十一五”期间在“十一五”乃至相当长的时间内，“节能减排”将是我国政府工作的重点。％。但电力％、主要污染物排放总量减少10节能减排目标：实现国内生产总值能耗降低20亿吨，排放的二氧年，发电用煤超过121）2006行业节能减排形势很严峻，具体表现为：％，烟尘排放量占全国排放量的40化碳占全国排放总量的54％，火电用水占工业用水的）电网32）我国火电发电机组所占比例大，大量小机组存在，这使得煤耗显著偏高。％。20“重发轻供”导致电网建设落后于电源建设，电网建设中超高压输电线路比重偏建设滞后，低，高耗能变压器使用量太大。电气设备将在“节能减排”中发挥重要作用加强现有电厂设备未来国内电力行业节能的主要途径为：大力发展特高压电网；我们认为，改造，提高能源使用效率；积极鼓励新能源开发利用。电气设备将在“发送配用”各个环节发 首页>>产品中心>>比例式减压阀 的详细资料：固定比例式减压阀一、产品[] 产品名称：固定比例式减压阀． 产品特点：本厂生产的比例式减压阀，外形美观，质量可靠，比例准确，工作平稳．既减动压也减静压。该阀利用阀体内部活塞两端不同截面积产生的压力差，改变阀后的压力，达到减压目的。我厂减压阀的减压比例是：2：1，3：1，4：

电磁铁基本知识

中山市兰达电磁铁加工厂是一家专业电磁铁制造厂家，位于加工型企业密集的中山市，靠近广州、深圳、香港、澳门等城市。兰达电磁铁厂主要从事电磁铁的设计、研发、制造及相关技术服务。 工厂拥有一支经验丰富、勇于创新的团队，为客户提供最佳的设计方案及最完善的技术支持，确保能提供优良性能的产品。 我们的目标就是为客户提供高性价比的产品，让客户实惠让自身发展，最终达到双赢。工厂秉承“简化管理、效率优先、质量至上、专业服务、诚实守信、合理利润”的经营理念，与各方客户、供应商建立永久的合作伙伴关系，诚心合作。 我厂产品凭借质量优势和良好的服务成功进入欧美市场，获得广大客户的一致好评。海外市场一直稳步上升，外销份额逐渐增大，竞争力进一步提高。 电磁铁基本知识 电磁铁是一个带有铁心的通电螺线管，电磁铁的磁性大小与通电电流与螺线管的匝数有关。磁铁工作原理：电磁铁的工作原理就是采用电磁感应原理，主要运用毕奥-沙瓦定律与基尔霍夫定律进行磁场设计、计算。 电磁铁的特点是：电磁铁本身有无磁性，可以通过通断电流来控制，磁性的大小可以改变电流的大小来控制，磁极的方向有电流的方向决定。

各类小型精密电磁铁及电磁铁应用组件，作为自动控制系统的执行器件，已被广泛应用于工业自动化控制、办公自动化、医疗器械等各个领域。如办公设备、影像器材、银行设备、包装机械、医疗器械、食品机械、纺织机械、自动分拣机、自动柜员机、自动售货机、卡片打孔器、电磁锁、各种遥控装置、制动装置、计数装置、门禁系统等。电磁铁选型主要参数 客户选用或定做所需的电磁铁需要考虑以下的技术参数： 1.外形：安装电磁铁位置所能容纳的最大尺寸：长；宽；高， 2.电磁铁的最大行程及其吸力要求，断电后的复位力要求 3.提供给电磁铁的电源最大电压；电流？电压稳定性，交流/直流供电，能否提供正；负脉冲电源？ 4.电磁铁是否需要长期不间断工作；断续工作，每次最长的通电时间及两次通电之间最短的间歇； 5.电磁铁的用途，使用电磁铁的环境特殊要求，如温度; 湿度; 冲击; 振动; 加速度等 电磁铁的分类方法 1．按动作方式： 保持式如电磁离合器、电磁卡盘、起重电磁铁等 吸引式各种自动电器继电器、接触器、电磁阀门、电动锤、电铃等2．照激磁线圈供电的种类：直流、交流 3．按照动作速度：快速动作、正常动作、延缓动作

第二章 比例电磁铁

第二章 比例电磁铁
2.1 电—机械转换元件的作用及形式
(1)电—机械转换元件的形式 目前，生产上应用的电—机械转换元件大多采用电磁式设计，并且利用电磁 力与弹簧力相互平衡的原理，实现电—机械的比例转换。最常见的有直流伺服电 机、步进电机、力矩马达、动圈式力马达以及动铁式力马达。后者更一般的称为 比例电磁铁。从目前的使用情况来看，应用最为广泛的还是比例电磁铁，它目前 已经成为最主要的电—机械转换元件。 (2)电—机械转换元件的要求 在电液比例技术中，对作为阀的驱动装置的电—机械转换元件的基本要求有 以下几点： （1）具有水平吸力特性，即输出的机械力与电信号大小成比例，与衔铁的 位移无关； （2）有足够的输出力和行程，结构紧凑、体积小； （3）线性好，死区小，灵敏度高，滞环小； （4）动态性能好，响应速度快； （5）长期工作中温升不会过大，并在允许温升下仍能工作； （6）能承受液压系统高压，抗干扰性好。 (4)比例电磁铁的概述 a.比例控制的核心是比例阀。比例阀的输入单元是电－机械转换器，它将输 入信号转换成机械量。 b.比例电磁铁根据法拉第电磁感应原理设计,能使其产生的机械量(力或力矩 和位移)与输入电信号(电流)的大小成比例，再连续地控制液压阀阀芯的位置，实 现连续地控制液压系统的压力、方向和流量。 当前，应用最广泛的比例电磁铁是耐高压直流比例电磁铁,如图 2-1 所示。

图 2-1 耐高压比例电磁铁 1.导套；2.限位片；3.推杆；4.工作间隙；5.非工作间隙；6.衔铁；7.轴承环；8.限磁环
比例电磁铁同电液伺服系统中伺服阀的力矩马达或力马达相似，是一种将电 信号转换成机械力和位移的电－机械转换器。比例电磁铁是电子技术与液压技术 的连接环节。比例电磁铁是一种直流行程式电磁铁，它产生一个与输入量（电流） 成比例的输出量：力和位移。它的性能的好坏，对电液比例阀的特性有着举足轻 重的作用。

电磁铁原理

引言 电动机无所不在！您在房内四周所见到的机械运动几乎都是由AC（交流）或DC（直流）电动机产生的。 通过了解电动机的工作原理，我们可以了解有关磁铁、电磁铁和电学的许多常识。本文将介绍是什么原因使电动机不断运转。 电动机内部结构 我们首先看看简易型双极直流电动机的总平面图。简易电动机包括六个部分，如下图所示：电枢或转子 整流子 电刷 轴 场磁铁 某种类型的直流电源 电动机的组成部分 电动机的工作方式不外乎与磁铁和磁性相关：电动机使用磁铁产生运动。如果您曾经玩过磁铁的话，就知道所有磁铁都具有以下基本法则：同极相斥，异极相吸。因此，如果有两根磁铁，并且每根的两端分别标有“北”和“南”，则一根磁铁的北极将会吸住另一根磁铁的南极。反之，一根磁铁的北极将会排斥另一根磁铁的北极（对于南极，情况与此相同）。在电动机的内部，就是这些吸引力和排斥力产生了旋转运动。 在上图中，您可以看到电动机中有两块磁铁：电枢（或转子）是电磁铁，场磁铁是永久磁铁（场磁铁也可以充当电磁铁，但在大多数小型电动机中，人们为了省电而不将其用作电磁铁）。 玩具电动机 此处分解的电动机是在玩具中常见的简易型电动机： 您可以看到这是一个小型电动机，与一毛钱的美元硬币差不多大小。从外部看，可以看到构成电动机机体的钢结构、一根轴、一个尼龙端盖和两条电池导线。如果将电动机的电池导线接到手电筒的电池上，轴就会转动。如果将导线反接，则轴会朝反方向转动。下面是同一电动机的其他两个视图。（请注意第二个视图中钢壳一侧的两个槽，稍后您就会明白它们是用来干什么的了）

尼龙端盖由构成钢壳的两个簧片固定到位。如果您将簧片往后扳，就可以释放端盖并将其卸下。在端盖的内部可以看到电动机的电刷。当电动机旋转时，这些电刷可以将电池中的电能传输到整流子： 电动机的其他部件 轴可以固定电枢和整流子。在这个例子中，电枢是一组电磁铁。此电动机中的电枢是一组叠在一起的薄金属片，其三个极中的每个极都绕有细铜线。每根电线（每个极为一根电线）的两端均焊接在接线端上，同时三个接线端分别连接在整流子的一个极板上。通过下图您可以方便地查看电枢、接线端和整流子： 所有直流电动机的最后一个零件都是场磁铁。此电动机中的场磁铁由外壳本身以及两片弧形永久磁铁组成： 每块磁铁的一端卡在外壳上切入的槽中，另一端通过固定夹压在两块磁铁的其他两端。 电磁铁和电动机 要了解电动机的工作原理，关键是要了解电磁铁的工作原理。（有关完整的详细信息，请参见电磁体工作原理。） 电磁铁是电动机的基础。想象一下这个场景，您即可明白电动机的内部组件是如何工作的。比如您按此方法制作了一个简易的电磁铁：在钉子上卷绕100圈金属线，然后将这颗钉子连接到电池。连接电池后，钉子将变成一块磁铁，并且有南极和北极。 现在，拿起这个钉子做成的电磁铁，在它的中间插进一根轴，然后悬挂在马蹄形磁铁的中央，如下图所示。如果将电池连接到电磁铁，使钉子北极的方向与图中所示一致，那么磁学基本法则将会告诉您会发生什么：电磁铁的北极将与马蹄形磁铁的北极排斥，并与马蹄形磁铁的南极相吸。电磁铁的南极也以类似的方式发生排斥。钉子将运动半周，然后在所示的位置停住。 马蹄形磁铁中的电磁铁 您可以发现这半周的运动不过是由于磁铁自然地相互吸引和排斥产生的。制造电动机的关键是要更进一步，使半周运动在完成的那一瞬间，电磁铁的磁场发生翻转。这种翻转可以使电磁铁完成另一个半周运动。更改电子在电线中的流动方向（让电池掉头就可以实现此目的）

比例电磁铁与普通电磁铁的区别

一、比例电磁铁产生一个与输入变量成比例的力或位移输出 液压阀以这些输出变量力或位移作为输入信号就可成比例地输出流量或压力 这些成比例输出的流量或压力输出对于液压执行机构或机器动作单元而言意味着不仅可进行方向控制而且可进行速度和压力的无级调控 ─同时执行机构运行的加速或减速也实现了无级可调如流量在某一时间段内的连续性变化等. 二、比例电磁铁必须具有水平吸力特性，即在工作区内，其输出力的大小只与电流有关，与衔铁位移关，若电磁铁的吸力不显水平特性，弹簧曲线与电磁力曲线族只有有限的几个交点，这意味着不能进行有效的位移控制。在工作范围内，不与弹簧曲线相交的各电磁力曲线中，对应的电流在弹簧曲线以下，不会引起衔铁位移；在弹簧曲线以上时，若输出这样的电流，电磁力将超过弹簧力，将衔铁一直拉到极限位置为止。相反，若电磁铁具有水平特性，那么在同样的弹簧曲线下，将与电磁力曲线族产生许多交点。在这些交点上，弹簧力与电磁力相等，就是说，逐渐加大输入电流时，衔铁能连续地停留在各个位置上。 三、比例阀，又称电液比例阀，是一种介于通断控制与伺服控制之间的新型电液控制元件。是根据电信号连续的、按比例地控制液压系统中的压力、流量、方向，并可以防止液压冲击。由于其结构设计、工艺性能、使用价格都介于通断控制元件和伺服控制之间，近年来得到广泛应用。 控制原理：当电信号输入其电磁系统中，便会产生与电流成比例的电磁推力，该推力控制相应元件和阀芯，导致阀芯平衡系统调定的压力，使系统压力与电信号成比例。如输入电信号按比例或一定程序变化，则系统各参数也随着变化. 比例阀一般采用两端承压面积不等的差径活塞结构。工作原理如图12-9所示，比例阀不工作时，差径活塞2在弹簧3的作用下处于上极限位置。此时阀门1保持开启，因而在输入控制压力P1与输出压力P2从零同步增长的初始阶段，总是P1=P2。但是压力P1的作用面积为A1=π（D2-d2)/4，压力阀的作用面积为A2=πd2/4，因而A2>A1，故活塞上方液压作用力大于活塞下方液压作用力。在P1、P2同步增长过程中当活塞上、下两端液压作用之差超过弹簧3的预紧力时，活塞便开始下移。当P1和P2增长到一定值Ps时活塞2内腔中的阀座与阀门1接触，进油腔与出油腔即为隔绝。此即比例阀的平衡状态。 若进一步提高P1则活塞将回升，阀门再度开启。油液继续流入出油腔使P2也升高但由于A2＞A1，P2尚未及增长到新的P1值，活塞又下降到平衡位置。在任一平衡状态下，差径活塞的力的平衡方程为：P2A=P1A1+F(此处F为平衡状态下的弹簧力)。

比例阀原理

比例阀结构及工作原理 比例阀结构及工作原理 1 引言 电液比例阀是阀内比例电磁铁输入电压信号产生相应动作，使工作阀阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成比例压力、流量输出元件。阀芯位移也可以以机械、液压或电形式进行反馈。电液比例阀具有形式种类多样、容易组成使用电气及计算机控制各种电液系统、控制精度高、安装使用灵活以及抗污染能力强等多方面优点，应用领域日益拓宽。近年研发生产插装式比例阀和比例多路阀充分考虑到工程机械使用特点，具有先导控制、负载传感和压力补偿等功能。它出现对移动式液压机械整体技术水平提升具有重要意义。特别是电控先导操作、无线遥控和有线遥控操作等方面展现了其良好应用前景。 2 工程机械电液比例阀种类和形式 电液比例阀包括比例流量阀、比例压力阀、比例换向阀。工程机械液压操作特点，以结构形式划分电液比例阀主要有两类：一类是螺旋插装式比例阀（scr ewin cartridge proportional valve），另一类是滑阀式比例阀（spool proporti onal valve）。 滑阀式比例阀又称分配阀，是移动式机械液压系统最基本元件之一，是能实现方向与流量调节复合阀。电液滑阀式比例多路阀是比较理想电液转换控制元件，它保留了手动多路阀基本功能，还增加了位置电反馈比例伺服操作和负载传感等先进控制手段。它是工程机械分配阀更新换代产品。 出于制造成本考虑和工程机械控制精度要求不高特点，一般比例多路阀内不配置位移感应传感器，具有电子检测和纠错功能。，阀芯位移量容易受负载变化引起压力波动影响，操作过程中要靠视觉观察来保证作业完成。电控、遥控操作时更应注意外界干涉影响。近来，电子技术发展，人们越来越多采用内装差动变压器（ＬＤＶＴ）等位移传感器构成阀芯位置移动检测，实现阀芯位移闭环控制。这种由电磁比例阀、位置反馈传感器、驱动放大器和其它电子电路组成高度集成比例阀，具有一定校正功能，可以有效克服一般比例阀缺点，使控制精度到较大提高。 3 电液比例多路阀负载传感与压力补偿技术 节约能量、降低油温和提高控制精度，同时也使同步动作几个执行元件运动时互不干扰，现较先进工程机械都采用了负载传感与压力补偿技术。负载传感与

比例电磁铁与单片机的接口电路

2001年9月 第3期 河　北　工　程　技　术　高　等　专　科　学　校　学　报 JOU RNAL O F H EBE I EN G I N EER I N G AND T ECHN I CAL COLL EGE Sep.2001 N o.3 文章编号:1008-3782(2001)03-0026-02 比例电磁铁与单片机的接口电路 刘洪恩 (河北工程技术高等专科学校电气工程系,河北沧州　061001) 摘要:介绍了比例电磁铁的性能参数及其特性,设计了一个由单片机控制的实用接口电路。 关键词:比例电磁铁;单片机;D A转换;驱动电路 中图分类号:TM57413 文献标识码:A 比例电磁铁(以下简称电磁铁)的动力头在其额定行程范围内的推力与通入其线圈的电流成正比,通常作为动力元件去连续、按比例地控制液压系统的运动力、速度和方向,也可在其它需要作用力自动控制的装置上作为线性动力元件,如自动油门控制等。 当电磁铁与单片机一起构成一个自动控制系统时,由于电磁铁的工作电压较高,工作电流较大(如GP45242A的最高工作电压为20V,最大工作电流为018A),又是模拟控制,因此须在单片机与电磁铁之间设计相应的接口电路,即D A转换和驱动电路。 1　比例电磁铁性能参数及特性曲线 表1所示为德国比索(B SO)控制技术有限公司生产的GP系列比例电磁铁的主要性能参数;图1为GP45242A型电磁铁的特性曲线。 表1　GP系列比例电磁铁性能参数 型号额定行程 mm 额定推力 N 额定电流 A 常温电阻 8 额定功率 W 力滞环 % GP35242A GP45242A GP61242A 2 3 4 50 80 145 0168 018 115 2416 1915 1010 1114 1411 2218 3 3 3 图1　GP45242A型特性曲线 2　电磁铁与单片机接口电路 收稿日期:2000206226 作者简介:刘洪恩(19632),男,河北盐山人,河北工程技术高等专科学校讲师、工程师。

比例电磁阀电磁设计流程

1. 比例电磁铁的结构原理 比例电磁铁结构主要由衔铁、导套、极靴、壳体、线圈、推杆等组成。其工作原理是：磁力线总是具有沿着磁阻最小的路径闭合，并有力图缩短磁通路径以减小磁阻，如图1。 图1 比例电磁铁的剖面图 普通电磁铁就是一个开关量，不是开就是关，关的时候开口最小，开的时候开口最大，没有办法调节；比例电磁铁是根据给定电流的大小决定阀开口的大小，是一个连续的过程。比例电磁铁和普通的电磁铁区别就是比例电磁铁是普通电磁铁加一个弹簧，可以使比例电磁铁输出的力和电流成比例关系，和位移无关，所以比例电磁铁必须具有水平吸力特性，即在工作区内，其输出力的大小只与电流有关，与衔铁位移无关。若电磁铁的吸力不显水平特性，弹簧曲线与电磁力曲线族只有有限的几个交点，这意味着不能进行有效的位移控制。在工作范围内，不与弹簧曲线相交的各电磁力曲线中，对应的电流在弹簧曲线以下，不会引起衔铁位移；在弹簧曲线以上时，若输出这样的电流，电磁力将超过弹簧力，将衔铁一直拉到极限位置为止。相反，若电磁铁具有水平特性，那么在同样的弹簧曲线下，将与电磁力曲线族产生许多交点。在这些交点上，弹簧力与电磁力相等，就是说，逐渐加大输入电流时，衔铁能连续地停留在各个位置上。 图2 比例电磁铁的电流-力-行程关系 比例电磁铁要求在一定的位移范围内，衔铁的输出力为一准恒定值，如图2所示。根据电磁铁基本工作原理，在衔铁运动过程中，磁阻会越来越小，衔铁受力越来越大，不会出现输出力恒定的情况，为了使电磁铁能在一定位移内输出近视恒定的力，电磁铁采用结构的特殊—隔磁环。隔磁环采用非导磁材料——通常为黄铜，嵌在前后导套的中间，减少电磁铁即将闭合时急剧增大的电磁力，使整个电磁力变的平稳。

比例电磁铁概述

比例电磁铁概述 比例电磁铁作为电液比例控制元件的电一机械转换器件，其功能是将比例控制放大器输给的电流信号转换成力或位移。比例电磁铁推力大、结构简单，对油质要求不高，维护方便，成本低廉，衔铁腔可做成耐高压结构，是电液比例控制技术中应用最广泛的电一机械转换器。比例电磁铁的特性及工作可靠性，对电液比例控制系统和元件具有十分重要的影响，是电液比例控制技术关键部件之一。 电液比例控制技术对比例电磁铁提出了一定的要求，主要有: 1)水平的位移一力特性，即在比例电磁铁有效工作行程内，当线圈电流一定时，其输出力保持恒定。 2)稳态电流一力特性具有良好的线性度，较小的死区及滞回。 3)阶跃响应快，频响高。 比例电磁铁的结构和工作原理 虽然目前国内外市场中比例电磁铁的品种繁多，但其基本的结构和原理大体相同。图1所示即为一典型的耐高压比例电磁铁的基本结构。 图1 比例电磁铁结构图图2比例电磁铁力-位移特性图 由图1可知，典型的耐高压比例电磁铁主要由导套、衔铁、外壳、极靴、线圈、推杆等组成。导套前后两段为导磁材料，中间则用一段非导磁材料(隔磁环)焊接。导套具有足够的耐压强度(约可承受35MPa的静压力)。导套前段和极靴组合，形成带锥型端部的盆型极靴，其相对尺寸决定了比例电磁铁稳态特性曲线的形状。导套和壳体之间配置同心螺线管式控制线圈。衔铁的前端装有推杆，用以输出力或位移;后端装有弹簧和调节螺钉组成的调零机构，可以在一定范围内对比例电磁铁特性曲线进行调整。 比例电磁铁一般为湿式直流控制，与普通直流电磁铁相比，由于结构上的特殊设计，使之形成特殊的磁路，从而使它获得基本的吸力特性，即水平的位移一力特性，与普通直流电磁铁的吸力特性有着本质区别。 比例电磁铁的磁路，在工作气隙附近被分成两部分Φ1和Φ2，如图３(a)所示。其中，一条磁路中Φ1由前端盖盆型极靴底部，沿轴向工作气隙，进入衔铁，穿过导套后段和导磁外壳回到前端盖极靴，产生轴向推力(端面力)F1;而另一磁路Φ2经盆型极靴锥形周边(导套前段)，径向穿过工作气隙进入衔铁，而后与Φ1汇合，产生轴向附加力F2。这种特殊形式磁路的形成，主要是由于采用了隔磁环结构，构成了一带锥形周边的盆型极靴。因此，盆口

电磁铁的结构及工作原理

电磁铁的结构及工作原理 1．电磁铁的工作原理与典型结构 电磁铁的结构形式很多，如图所示。 按磁路系统形式可分为拍合式、盘式、E形和螺管式。按衔铁运动方式可分为转动式如图(a)所示和直动式如图(b)、(c)、(d)所示。 电磁铁的基本工作原理： 当线圈通电后，铁心和衔铁被磁化，成为极性相反的两块磁铁，它们之间产生电磁吸力。当吸力大于弹簧的反作用力时，衔铁开始向着铁心方向运动。当线圈中的电流小于某一定值或中断供电时，电磁吸力小于弹簧的反作用力，衔铁将在反作用力的作用下返回原来的释放位置。 电磁铁是利用载流铁心线圈产生的电磁吸力来操纵机械装置，以完成预期动作的一种电器。它是将电能转换为机械能的一种电磁元件。 电磁铁主要由线圈、铁心及衔铁三部分组成，铁心和衔铁一般用软磁材料制成。铁心一般是静止的，线圈总是装在铁心上。开关电器的电磁铁的衔铁上还装有弹簧，如图所示。

2．电磁铁的分类 按其线圈电流的性质可分为直流电磁铁和交流电磁铁；按用途不同可分为牵引电磁铁、制动电磁铁、起重电磁铁及其他类型的专用电磁铁。 牵引电磁铁主要用于自动控制设备中，用来牵引或推斥机械装置，以达到自控或遥控的目的；制动电磁铁是用来操纵制动器，以完成制动任务的电磁铁；起重电磁铁是用于起重、搬运铁磁性重物的电磁铁。 3．电磁铁根据所用电源的不同，有以下三种： ①交流电磁铁。阀用交流电磁铁的使用电压一般为交流220V，电气线路配置简单。交流电磁铁启动力较大，换向时间短。但换向冲击大，工作时温升高(外壳设有散热筋)；当阀芯卡住时，电磁铁因电流过大易烧坏，可靠性较差，所以切换频率不许超过30次／min，寿命较短。 ②直流电磁铁。直流电磁铁一般使用24V直流电压，因此需要专用直流电源。其优点是不会因铁芯卡住而烧坏(其圆筒形外壳上没有散热筋)，体积小，工作可靠，允许切换频率为120次／min，换向冲击小，使用寿命较长。但启动力比交流电磁铁小。 ③本整型电磁铁。本整型指交流本机整流型。这种电磁铁本身带有半波整流器，可以在直接使用交流电源的同时，具有直流电磁铁的结构和特性。 1、首先是电源设计，即线圈两端的电压。建议使用直流电源，因为直流电流可 以保证次吸力稳定，没有交变。介于你设计的磁吸力小，可选用5-12V直流电源（电压越大，反应速度越快）。 2、绕线组材料的选取，如果设计要求绕线组质量轻，则可选择漆包铝线。一 般情况下，选择漆包铜线，因为铜的电阻率低。 3、考虑绕线组的发热，绕线组是有电阻的，其发热功率P=U*U/R（U为电源 电压）。 4、选用横截面积合适的导线作为绕线组。 5、磁吸力F∝磁感应强度B，而B∝I*N（电流与匝数的乘积），而I=U/R，

比例电磁铁工作原理

比例电磁铁 前面多次提到过在比例阀中占很重要地位的驱动控制部分――将电信号转换为位移信号的电- 机械转换器。那么此节将对它作一个详细的介绍。 液压控制系统中最主要的被控参数是压力与流量，而控制上述两个参数的最基本手段是对流阻进行控制。一种控制流阻的技术途径是直接的电液转换。它是利用一种对电信号有粘性敏感的流体介质一电粘性液压油，实现电液粘度转换，从而达到控制流阻、实现对系统的压力和流量控制的目的。显然，这种流阻控制方式更为简便，它无需电－机转换元件。但是目前这种技术还未达到实用阶段和要求。 目前生产技术上能实现的可控流阻结构形式是通过电-机械转换器实现间接的电-液转换。将输入的电信号转换成机械量。这种电-机械转换器是电液比例阀的关键组件之一，它的作用是把经过放大后的输入信号电流成比例的转换成机械量。根据控制的对象或液压参数的不同，这个力或者传给压力阀的一根弹簧，对它进行预压缩，或者输出的力、力矩与弹簧力相比较，产生一个与电流成比例的小位移或转角，操纵阀芯动作，从而改变可控流阻的液阻。可见，电一机转换器是电液比例阀的驱动装置。它的静态，动态特性对整个比例阀的设计和性能起着重要的作用。 电- 机械转换器分类 a. 按其作用原理和磁系统的特征分，主要有：电磁式、感应式、电动力式、电磁铁式、永磁式、极化式；动圈式、动铁式；直流、交流。 b. 按其结构形式和性能分，主要有：开关型电磁铁、比例电磁铁、动圈式马达、力矩马达、步进电动机等。 比例电磁铁 本设计属于电液比例阀一大类，顾名思义其应用的电- 机械转换器应是比例电磁铁。 比例电磁铁的功能是将比例控制放大器输出的电信号转换成力或位移。比例电磁铁推力大，结构简单，对油液清洁度要求不高，维护方便，成本低，衔铁腔可做成耐高压结构，是电液比例控制元件中广泛应用的电- 机械转换器件。比例电磁铁的特性及工作可靠性，对电液比例控制系统和元件的性能具有十分重要的影响，是电液比例控制系统的关键部件之一。 比例电磁铁的分类 比例电磁铁的类型按照工作原理主要分为如下几类: (1)力控制型 这类电磁铁的行程短, 输出力与输入电流成正比, 常用在比例阀的先导控制级上； (2)行程控制型 由力控制型加负载弹簧共同组成, 电磁铁输出的力先通过弹簧转换成输出位移, 输出位移与输入电流成正比, 工作行程达3mm, 线性好, 可以用在直控式比例 阀上； (3)位置调节型 衔铁的位置由传感器检测后, 发出一个阀内反馈信号, 在阀内进行比较后重新调节衔铁的位置。在阀内形成闭环控制, 精度高, 衔铁的位置与力无关。精度高的比例阀如德国的博世、意大利的阿托斯等都采用这种结构。

电液比例阀工作原理

电液比例阀是阀内比例电磁铁输入电压信号产生相应动作，使工作阀阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成比例压力、流量输出元件。阀芯位移也可以以机械、液压或电形式进行反馈。电液比例阀具有形式种类多样、容易组成使用电气及计算机控制各种电液系统、控制精度高、安装使用灵活以及抗污染能力强等多方面优点，应用领域日益拓宽。近年研发生产插装式比例阀和比例多路阀充分考虑到工程机械使用特点，具有先导控制、负载传感和压力补偿等功能。它出现对移动式液压机械整体技术水平提升具有重要意义。特别是电控先导操作、无线遥控和有线遥控操作等方面展现了其良好应用前景。 2 工程机械电液比例阀种类和形式 电液比例阀包括比例流量阀、比例压力阀、比例换向阀。工程机械液压操作特点，以结构形式划分电液比例阀主要有两类：一类是螺旋插装式比例阀（screwin cartridge proportional valve），另一类是滑阀式比例阀（spool proportional valve）。 螺旋插装式比例阀是螺纹将电磁比例插装件固定油路集成块上元件，螺旋插装阀具有应用灵活、节省管路和成本低廉等特点，近年来工程机械上应用越来越广泛。常用螺旋插装式比例阀有二通、三通、四通和多通等形式，二通式比例阀主比例节流阀，它常它元件一起构成复合阀，对流量、压力进行控制；三通式比例阀主比例减压阀，也是移动式机械液压系统中应用较多比例阀，它主对液动操作多路阀先导油路进行操作。利用三通式比例减压阀可以代替传统手动减压式先导阀，它比手动先导阀具有更多灵活性和更高控制精度。可以制成如图1所示比例伺服控制手动多路阀，不同输入信号，减压阀使输出活塞具有不同压力或流量进而实现对多路阀阀芯位移进行比例控制。四通或多通螺旋插装式比例阀可以对工作装置实现单独控制。 滑阀式比例阀又称分配阀，是移动式机械液压系统最基本元件之一，是能实现方向与流量调节复合阀。电液滑阀式比例多路阀是比较理想电液转换控制元件，它保留了手动多路阀基本功能，还增加了位置电反馈比例伺服操作和负载传感等先进控制手段。它是工程机械分配阀更新换代产品。 出于制造成本考虑和工程机械控制精度要求不高特点，一般比例多路阀内不配置位移感应传感器，具有电子检测和纠错功能。，阀芯位移量容易受负载变化引起压力波动影响，操作过程中要靠视觉观察来保证作业完成。电控、遥控操作时更应注意外界干涉影响。近来，电子技术发展，人们越来越多采用内装差动变压器（ＬＤＶＴ）等位移传感器构成阀芯位置移动检测，实现阀芯位移闭环控制。这种由电磁比例阀、位置反馈传感器、驱动放大器和其它电子电路组成高度集成比例阀，具有一定校正功能，可以有效克服一般比例阀缺点，使控制精度到较大提高。 3 电液比例多路阀负载传感与压力补偿技术 节约能量、降低油温和提高控制精度，同时也使同步动作几个执行元件运动时互不干扰，现较先进工程机械都采用了负载传感与压力补偿技术。负载传感与

高速电磁阀驱动电路设计及试验分析

2005136 高速电磁阀驱动电路设计及试验分析 宋　军,李书泽,李孝禄,乔信起,黄　震 (上海交通大学内燃机研究所,上海　200030) [摘要]　分析了3种电磁阀驱动方式的特点,并基于HEU I 喷油器对PWM 控制方式进行了试验和分析。试验表明,提高线圈电压有助于实现电磁阀快速开启,开启脉冲和PWM 占空比决定了不同阶段电流的大小,三者的有机调节,可以实现理想的电流波形。试验结果为整机的柔性控制提供了可靠依据。 关键词:高速电磁阀,驱动电路,喷油器,PWM Design and Experimental Analysis of Drive Circuit for High 2speed Solenoid Valve Song Jun ,Li Shuze ,Li Xiaolu ,Q iao Xinqi &H uang Zhen Instit ute of Internal Combustion Engi ne ,S hanghai Jiaotong U niversity ,S hanghai 200030 [Abstract]　The features of three types of drive circuits are presented and a PWM drive circuit for HEU I injector is designed ,tested and analyzed.The result indicates that increasing the voltage exerted on the winding is conducive to quick response of solenoid ,and the opening pulse and PWM pulse duty factor determine the mag 2nitude of current in different phases.This provides a reliable foundation for flexible control of the engine. K eyw ords :High 2speed solenoid valve ,Drive circuit ,Injector ,PWM 原稿收到日期为2004年8月17日,修改稿收到日期为2004年11月15日。 1　前言 电控共轨式燃油喷射系统能通过高速电磁阀实现对喷油量、喷油正时和喷油速率的精确控制,是最有发展前途的燃油喷射系统。在共轨系统中,为了实现电磁阀快速准确地开启与关闭,除了电磁阀本身精密的制作工艺外,还需要设计一个高效的驱动电路。 2　高速电磁阀的驱动特性 高速电磁阀是发动机电控喷射系统中的一个关键部件,微处理器ECU 通过控制它的吸合和释放来控制喷油时刻及喷油持续时间,以满足不同工况下的喷射要求,电磁阀的动态响应特性直接影响着整个系统的主要性能指标。由于共轨式燃油喷射系统每次喷射的时间很短,电磁铁必须能在很短的时间 内产生很强的吸力来克服复位弹簧的拉力,电磁阀 的快速响应特性为实现最小喷油量和预喷射提供了系统硬件保证。 由公式F =K (IW )2S /δ2 ×9.8×10-8(F 为 电磁吸引力;K 为常数;I 为线圈电流;W 为线圈匝数;S 为铁芯截面积;δ为气隙大小)可知[1],电磁吸力与电磁阀线圈中的电流的平方成正比,要使电磁铁产生足够的吸力必须加大线圈中的电流。而要使线圈电流在短时间内迅速增大,就要求d i/d t 为一个较大的数值。因为电磁线圈在电路形式上为一个几欧的电阻R 和一个几毫亨的电感L 的串连,当施加外电压U 时,线圈中的电流变化规律满足电压平衡方程U =i R +L d i/d t 。在电磁阀结构参数一定的情况下,尽可能提高驱动能量输入,即增大外加电压U 值,可以得到较高的d i/d t ,实现电磁阀的快速开启。但大电流通过线圈必然会造成发热现象,为了避免电磁阀线圈过热,当阀门开启后应迅速将线圈电流下降到一个较小的数值。因为在电磁铁 2005年(第27卷)第5期 汽　车　工　程 Automotive Engineering 2005(Vol.27)No.5