用于控制电磁致动器的电源的方法和设备技术

一种电磁致动器（５）包括：定子（６）；沿导引装置（１０）可移动的平移件（７）；以及激励线圈（９），用于产生移动平移件（７）的电磁力（Ｆｅｍ），为线圈（９）施加根据第一电信号（ＳＣ）和第二电信号（ＳＲ）之和获得的电流（Ｉ），第一电信号（ＳＣ）的时间模式限定平移件（７）的期望运动；仅在第一电信号（ＳＣ）的每个给定电平变动（ΔＶＳＣ）处通过用递减的时限函数（ＦＤ）调制振荡函数（ＦＯ）来产生第二电信号（ＳＲ），这样，第二电信号（ＳＲ）的幅度包络（Ｅ）具有某个最大幅宽（ＶＭ），使得电磁力（Ｆｅｍ）增加的量大于平移件（７）和导引元件（１０）之间的静态摩擦力（Ｆａ）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于控制电磁致动器电源的方法和设备。具体而言，本专利技术可有益且不唯一地应用在用于比例阀的电磁致动器，比例阀也 称为调节电磁阀，下面的描述明确涉及比例阀，但是并不失其普遍性。
技术介绍
比例电磁阀或调节电磁阀包括阀门和电磁致动器，电磁致动器用于根据致动器的 给定电源沿精确的运动轨迹移动该阀。比例电磁阀的电磁致动器包括固定铁磁芯，也称为定子或包层；可移动铁磁芯； 以及激励绕组或线圈，其和固定芯形成一体，为之供电时，用于产生电磁感应场，电磁感应 场产生电磁力，其倾向于将可移动芯相对于固定芯来移动。可移动芯如果进行平动移动，传 统上被称为平移件或者滑动件，而如果进行旋转运动，传统上被称为转子。电磁阀通常包括 阀门的制动机构，其将阀门运动地连接到可移动芯。电磁致动器通常包括弹性元件，用于移动可移动芯从而移动阀门，并且通常将可 移动芯保持在行程终点位置，因而也把阀门保持在行程终点位置。这种情况下，电磁力倾向 于反作用于弹性元件的偏压力，以把平移件移动到第一行程终点位置和第二行程终点位置 之间的一个或多个期望的位置。电磁致动器还包括固定到定子的一个或多个导引元件，用于限定可移动芯可沿其 移动的轨迹。导引元件由与可移动芯表面具有低摩擦系数的材料制成。在进行平动移动的典型电磁致动器中，即，包括可沿其纵轴移动的平移件类型的 电磁致动器中，弹性元件例如包括和平移件同轴的螺旋状弹簧，平移件在固定到定子并设 置在激励线圈内的管状导引元件内滑动。导引元件由与平移件的壁具有低摩擦系数的材料 制成。电磁致动器的动力学特性遵守动力学第二定律，在电磁致动器进行平动移动的情 况下，这可以如下表示d2xdxFem = m. ~r + β·——+ k-x +Fr+Fadt2 dt其中，Fail是激励线圈产生的电磁力，χ是平移件的线性位置，m是平移件的质量， β是平移件在其中移动的介质的粘性系数，k是弹性元件的弹性系数，Fr是阻力，Fa是摩擦 力。阻力Fr包括例如由作用于阀门因而也作用于平移件的流体的压力产生的力。在电磁 致动器进行旋转运动的情况下，其动力学遵循类似的等式，但是参考平移件的角度位置用 扭矩表示。通过施加电压(外加电压)或电流(外加电流)为激励线圈供电。通常通过放大 控制信号获得电源，控制信号的时间模式如此来限定平移件的期望运动。激励线圈的电源在平移件和定子之间产生吸引力，该力既沿平移件的移动方向又 沿垂直于该移动方向的方向。垂直于移动方向的吸引力增加由于导引元件的表面和平移件表面之间的接触而产生的吸引力。具体而言，由两个表面之间的接触而产生的摩擦力是限制反作用力，其小于或等 于垂直力N和两个表面的摩擦系数之积(Fa <= μ ·Ν)。摩擦系数μ以非线性方式随接触 表面之间的相对速度而强烈改变。如图1所示，随着接触的两个部件之间的相对速度Vrel 增加，摩擦系数μ快速减小，很快地从速度接近零(静态摩擦，也称为粘滑运动)的高值变 到较低速度(动态摩擦)的低值。因而，虽然导引元件由确定导引元件和平移件之间相对低的摩擦系数的材料制 成，但是，通过向激励线圈供电而产生的摩擦力可能对平移件造成相当的制动。具体而言， 电磁力的小量变化完全可以由静态摩擦力补偿，因而不会导致平移件的任何移动。这一特 性造成一系列问题。例如，如果对电磁致动器开环控制，这种特性给平移件造成不可忽略的 位置误差。或者，如果对电磁致动器闭环控制，这种特性会使得响应于特定控制信号对平移 件的运动产生过调。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供用于控制比例电磁阀的电磁致动器的电源的方法和设备，该 方法和设备没有上述缺陷，同时实现起来简便且节约成本。根据本专利技术，提供了用于控制电磁致动器的电源的方法和设备，电磁致动器包括 由铁磁材料制成的定子；由铁磁材料制成且可适用于沿固定到定子的导引装置移动的可移 动元件；以及电磁激励装置，当对其施加确定的电源信号时用于产生电磁力，以移动可移动 元件；所述方法包括-根据第一电信号产生电源信号，第一电信号具有限定可移动元件的期望运动的 时间模式；所述方法的特征在于，根据第一电信号产生电源信号，包括-仅在第一电信号的每个确定电平变动处通过用时限函数调制振荡时间函数来产 生第二电信号，这样，第二电信号的幅度包络具有某个最大幅宽；-根据第一电信号和第二电信号之和产生所述电源信号；第二电信号的所述最大幅宽使得所述电磁力增加一个量，该量等于或大于所述可 移动元件和所述导引装置的接触产生的静态摩擦力。附图说明为了更好地理解本专利技术，下面参考附图并只通过非限定性的示例描述优选实施 例，其中图1的曲线示出接触的两个表面之间的摩擦力随该表面之间的相对速度而变化；图2简要示出比例电磁阀，包括电磁致动器以及实现根据本专利技术的控制方法的相 应电子控制设备，其中部分为框图；图3是图2的控制设备的信号触发块的框图；图4是图2的控制设备内的信号发生块的框图；图5示出提供给图2的控制设备的控制信号以及由图2的控制设备根据控制信号 产生的两个信号的时间模式的例子；以及图6示出提供给图2的控制设备的控制信号以及由图2的控制设备根据控制信号 产生的两个信号的时间模式的其他例子。具体实施例方式图2中，数字1总体指示以纵向截面显示的比例电磁阀，其包括普通阀门2，其可 沿其纵轴3移动，并可以调整流体动力电路(未示出)中的液体的流速或压力；阀门的致动 机构，包括例如和阀门2 —体的杆4 ；以及电磁致动器5，用于通过杆4致动阀门2。电磁致动器5包括由铁磁材料制成的定子6 ；由铁磁材料制成且可相对于定子6 在两个行程终点位置之间沿平行于轴3的直线轨迹移动的平移件7 ；用于移动平移件7且 通常将其保持在一个行程终点位置处的弹性元件8 ；电磁激励线圈9，对其提供适当电源信 号时，用于产生电磁力，以反作用于弹性元件8的偏压力而移动平移件7 ；以及管状导引元 件10，其固定在定子6上，用于限定平移件7可沿其移动的轨迹。平移件7的移动限定平行于轴3测量的长度可变的气隙。平移件7可在第一行程 终点位置和第二行程终点位置之间移动，第一行程终点位置对应于气隙的最大长度，因而 对应于气隙的最大磁阻；第二行程终点位置对应于气隙的最小长度，因而对应于气隙的最 小磁阻。弹性元件8例如包括以相对于轴3同轴的位置设置在气隙中的螺旋状弹簧，以施 加机械力，从而把平移件7移动到第一行程终点位置并通常将其保持在该位置。线圈9例如包括螺旋管，其一体容纳在定子6中，以相对于轴3基本共轴的方式围 绕平移件7，以在为之供电时产生电磁感应场，电磁感应场产生作用于平移件7的电磁力， 以减小气隙的磁阻。因而，电磁力适于反作用于弹性元件8的偏压力而将平移件7向第二 行程终点位置处移动。外加电流有益地施加在线圈9上，S卩，电源信号包括电流信号I。外加电流源允许 电磁致动器具有更快的响应速度以及更好的工作线性。通过根据适当的时间模式来调节电 流信号I的强度，传给(impart)平移件7进行期望的运动。导引元件10设置在线圈9和平移件7之间，并且由与平移件7的外表面具有低摩 擦系数的材料制成。电磁致动器5配以电子控制设备11，用于控制线圈9的电源。如下所述，根据本发 明来构造设备11。设备11包括控制单元12，适于接收第一电信号S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制电磁致动器（５）的电源的方法，电磁致动器（５）包括：由铁磁材料制成的定子（６）；由铁磁材料制成且可适用于沿固定到定子（６）的导引装置（１０）移动的可移动元件（７）；以及电磁激励装置（９），对其施加确定的电源信号（Ｉ）时用于产生电磁力（Ｆｅｍ），以移动可移动元件（７）；所述方法包括：－根据第一电信号（ＳＣ）产生电源信号（Ｉ），第一电信号（ＳＣ）具有限定可移动元件（７）的期望运动的时间模式；所述方法的特征在于，根据第一电信号（ＳＣ）产生电源信号（Ｉ）包括：－仅在第一电信号（ＳＣ）的每个确定的电平变动（ΔＶＳＣ）处通过用时限函数（ＦＤ）调制振荡时间函数（ＦＯ）来产生第二电信号（ＳＲ），使得第二电信号（ＳＲ）的幅度包络（Ｅ）具有某个最大幅宽（ＶＭ）；－根据第一电信号（ＳＣ）和第二电信号（ＳＲ）之和产生所述电源信号（ＳＩ）；第二电信号（ＳＲ）的所述最大幅宽（ＶＭ）使得所述电磁力（Ｆｅｍ）增加一个量，该量等于或大于由于所述可移动元件（７）和所述导引装置（１０）的接触产生的静态摩擦力（Ｆａ）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：F玛丽戈奈蒂，G托马西，E德桑迪斯，
申请(专利权)人：勒达有限责任公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]