电/空气压力转换器制造技术

一种电／空气压力转换器，包括一对套，极件安置在其中间使得它们彼此面对着，在其间有空气隙缝，一个永久磁铁在其一端固定到套之一上使得它围绕着极件之一，一个可动件固定到永久磁铁的另一端，在另一个套的周围缠绕着一个线圈使得它围绕着极件并通过线圈流过一个电流信号，以及一个喷嘴安置使得它在两个极件中任一个中心附近面对着可动件，而且喷嘴与限制器一端相连，该限制器在其另一端供给以空气压。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

Electric / air pressure converter

An electrical / air pressure converter, including a set of highly placed in the middle, so that they face each other, there is air gap therebetween, a permanent magnet fixed to one of the sets makes it around the pole piece in one of its end, a movable member fixed to the other end of the permanent magnet in the around another set of winding a coil to make it around the pole piece and the coil through a current signal, and a nozzle arranged in the vicinity of the two pole pieces in a center in the face of the movable member, and one end of the nozzle is connected with a limiter, limiter at the other end to air supply air pressure.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电/空气压力转换器，用以将一种电信号转换成一种相应的空气压力信号，尤其是涉及一种改进得更为稳定、紧凑和廉价的电/空气压力转换器。附图说明图1表示一种通常的电/空气压力转换器。图1(A)是一个纵向截面视图而图1(B)是同一转换器的右侧视图。上述结构公开在日本未审查的专利H4-73401中，其名称是“电/空气压力转换器”，现在将予以简短的描述，因为按照本专利技术所进行的改进是基于此种结构进行的。10表示一个U形永久磁铁，有一个上腿部分11作为n极，和一个下腿部分12作为s极。由软磁材料制成的一对U形磁轭13和14的侧边15和16，在其间保持恒定的间距LM并分别地固定到腿部11和12。因此，磁轭13和14的腿部限定了彼此相等的空间A1和A2。将由软磁材料制成的可动件17，安置成使它通过空间A1和A2中间延伸。用非磁材料例如铍铜制成的弹簧件18，将可动件17固定到磁轭13一个端点附近的侧边15上，使其围绕此端点可转动。所以，可动件17具有一种相对于其中心非对称的结构而且在动力学上是失衡的。所以，将一个配重19固定到磁轭13的一端。在由一对彼此面对的U形磁轭13和14所限定的内部空间中，固定一组线圈20使得它围绕着可动件17并在其间保持一定的间隔。可动件17另一端的一边用一个固定螺栓22通过一个弹簧件21将其固定，安置一个喷嘴23使得可动件17这端的另一边面对着它且在其间留有小的间隙。通过限制器24将空气压Ps供给这个喷嘴23，而且作为限制器24和喷嘴23之间的喷嘴反压，通过导管25得到输出空气压Po。现在将参照图2来描述具有以上描述的结构的通常电/空气压力转换器的工作。在空间A1中，在磁轭13的一个腿部和可动件17之间构成一个空气隙缝长度Lg11，并在磁轭14的一个腿部和可动件17之间构成一个空气隙缝长度Lg12。在空间A2中，在磁轭13的另一个腿部和可动件17之间构成一个空气隙缝长度Lg12。并在磁轭14的另一个腿部和可动件17之间构成一个空气隙缝长度Lg22。在通过空气隙缝长度Lg11、Lg12、Lg21和Lg22所限定每个空气缝隙Ag11、Ag12、Ag21和Ag22中，存在着由永久磁铁10和通过线圈20流动的输入电流I分别产生的磁通量φd的和磁通量φE。磁通量φd由永久磁体10的n极流到s极，其通过每一个空气隙缝Ag11、Ag12、Ag21和Ag22，同时磁通量φE，例如是流过空气缝隙Ag11和Ag12和可动件17的磁通量及流过空气缝隙Ag21和Ag22和可动件17的磁通量的总和，如箭头所示。所以，如果输入电流是零，那么在空气缝隙Ag21和Ag22中所形成的磁场的强度是相等的，因为它们只有由永久磁铁10产生的磁通量φd。由于在空气缝隙中磁的吸引力是正比于磁场强度的平方，所以，可动件17处在间距LM的中间。在另一方面，由于可动件17用弹簧件18固定在其一端附近的一点上，所以，可动件17以此点作为支点移动。因此，当输入电流I流过线圈20时，在空气隙缝Ag21中，通过输入电流I产生的磁通量φE加到磁通量φd上，即(φd+φE)，同时在空气隙缝Ag22中，它是从磁通量φd上减去，即(φd-φE)。结果，在如图所示的空气隙缝中，一个向上的力F1作用在可动件17上。由于空气隙缝Ag11有磁通量(φd-φE)和空气隙缝Ag12有磁通量(φd+φE)，所以，在如图所示更靠近支点的空气隙缝中，一个向下的力F2作用在可动件17上。由于空气隙缝Lg11、Lg12、Lg21和Lg22的长度是相等的，所以，力F1和F2在数值上是相等的而在方向上彼此相反。在每一个空气隙缝的力是正比于其中磁通量的平方。所以，得到以下公式。F1＝F2∝(φd+φE)2-(φd-φE)2公式1可以将产生的力表示如下F1＝F2＝KMφdφE公式2此处KM表示比例常数。当输入电流I流通时，尽管可动件17稍微有点位移，可是在此该位移可忽略不计，因为它通常在5到50微米量级而Lg通常在1到2毫米量级。结果，关于弹簧件18逆时针方向在可动件17上产生由下列公式给出的转矩T，朝着磁轭13方向移动可动件17。T＝F2·L2-F1·L1＝F(L2-L1)＝F·L 公式3此外F＝F1＝F2和L＝L2＝L1当可动件17朝着磁轭13移动时，在喷嘴23和可动件17之间的间距加大，减小了喷嘴的回压，因此，减小了输出空气压力Po。所以，得到了相应于输入电流I的输出空气压力Po。然而，以上所描述的电/空气压力转换器存在着如下问题。(a)通过下式表示所产生的转矩TT＝KM·φE·φd·L 公式4况且，可以将通过线圈20产生的磁通量φE表示如下。φE＝N·I(Rlg+Ryo+Rm)＝(N·I/Rlg)/〔1+(Ryo+Rm)/Rlg〕 公式5此处Rlg表示空气隙缝的磁阻;Ryo表示磁轭13的磁阻;Rm表示可动件17的磁阻以及N表示线圈20的匝数。N和Rlg是常数，同时，可动件17的磁阻Rm和磁轭13的磁阻Rgo，相对于输入电流I有一些误差，这是因为构成那些部件的软磁材料的非线性和磁滞所造成的。由于线圈20所产生的磁通量φE，以图中虚线所示方向，也就是平行于线圈20的中心轴线的方向，流经可动件17，因此，当可动件17的截面S(＝t·ω)在垂直于流动方向的方向上减少时，可动件17的磁阻Rm增加了。结果，从公式5表面上看磁阻Rm对于磁通量φE的比值增加了。这种增加影响了由软磁材料制成的可动件的非线性和磁滞，由此相对于输入电流产生的转矩中增加了误差。如果截面S减少到低于某一预定值，那么磁通密度BE＝φE/s接近软磁材料的饱和磁通密度，结果，完全丧失了输入电流I和输出转矩T之间的线性关系。况且，如果可动件17的宽度W减少，那么在每一个空气隙缝中增加了磁阻Rlg。如果线圈20和永久磁铁10的磁动力相等，那么导致φE和φd的减少，由此减少了转换效率(输入电流除以产生的转矩)。因此，增加了易受干扰性而减少了稳定性。从以上描述的原因来看，可动件17的截面S不能减少到低于某一预定值，不用说，将同样部件的质量减少到低于某一预定值也是困难的。所以，在其整个大小上这部分不能减少，且这部分抗振动和抗冲击特性很差。此外，由于不能将共振频率增加到超过一预定值，而且通过比预定值小的力来控制有很大惯性的可动部分，所以，这部分可控制性差又难于稳定地操作。(b)围绕着每一个空气隙缝和在磁轭13和14除了空气隙缝之外的侧边，形成了许多漏掉磁通量流经的磁路，而且用一种磁材料不能在其全部表面上连续地覆盖转换器。上述状况产生了问题，即，转换器的输出可以受到放在其附近的任何外部磁材料或在转换器外面的任何磁场的有害影响。为了减少这种效应以磁材料覆盖全部转换器，对它进行磁屏蔽，磁材料必须充分地与转换器隔离，使得它不影响空气隙缝中的磁通量。上述状况增加了转换器作为整体的大小和部件的数目，使它很难提供一种紧凑的、廉价的和抗磁干扰稳定的转换器。(c)可动件17通过弹簧件18固定到磁轭13上并可相对于它转动。为了保持整个弹簧恒定在预定值之上并调节可动件17相对磁轭13和14的位置，将弹簧件21和固定螺栓22装在可动件17的另一端。须要用软磁材料制造可动件17和磁轭13和14而用非磁材料例如铍铜或具有一些磁性但有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电／空气压力转换器，其特征在于包括：一对由软磁材料制成的套，极件安置在其中间使得它们彼此面对着，在其间有空气隙缝，并且其有一个圆柱形的外周边部分；一个永久磁铁，固定到所说套之一的一端上，使得它围绕着所说极件之一；一个有弹性的由磁性材料制成的可动件，其固定到所说永久磁铁的另一端，并安置成使得它在所说空气隙缝中面对着所说极件；一个线圈，其绕在另一个套的周围，使得它围绕着所说极件并且一个电流信号流过线圈；以及一个喷嘴，其安装得使得它在两个所说极件中任一个中心附近面对着所说可动件而且喷嘴与一个限制器一端连通，该限制器在其另一端提供一个供给空气压，根据所说电流信号在所说喷嘴产生的一个喷嘴回压作为空气压力信号被输出。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：西岛刚志，木村惇，笠原康男，土屋正仁，
申请(专利权)人：横河电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]