CN1065030C - 电/空气压力转换器 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

电／空气压力转换器
本发明涉及一种电／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。
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，因为按照本发明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之间的喷嘴背压，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Lg21，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F2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F1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=F2oc(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T
T=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低的渗磁率和小的矫顽力的材料，例如奥氏体不锈钢弹簧材料，制造弹簧件18和21。
在弹簧件18和可动件17之间，在弹簧件18和磁轭13和14之间，以及在可动件17和弹簧件21之间须要将不同型式的材料固定在一起的固定点。在这样的点上任何位移，对输出的稳定性可以产生非常有害的影响，因为这样的位移将扰动转矩直接加到可动件17上，并且位移的方向与喷嘴23位移的方向是一致的。
所以，尽管希望使用一种可靠的方法，例如焊接来固定它们，可是在考虑了不同材料固定在一起的事实和必须避免任何损害弹簧性质和磁性质的热效应的事实，一般使用螺栓或低温焊接。
然而，不同型式的材料具有不同的热膨胀系数。因为通过温度改变很容易引起位移，所以，很难保持高稳定性。
(d)由于磁轭对13和14，可动件17和弹簧件18和21作为分离部件构成，所以，这些部件中的每一个正确定位是困难的。尤其是，将它们定位使得在图1的垂直方向得到准确定位是很重要的，也就是在磁轭13和14与可动件17之间的距离Lg11，Lg12，Lg21和Lg22是相等的。
然而，安置磁轭13和14在其间有一空间，可将可动件17能转动地***其中，利用弹簧件18和21作为支撑点。所以，基于仅仅它们工艺的准确性，很难限定这些部件之间的位置关系。上述状况使得增加了装配它们所需要的时间，因而，增加了费用。
(e)由于可动件17在大小上不能减少到低于一预定值并且可动件相对于支点转动，所以，配重19必须使两端平衡，由此关于支点平衡，上述状况增加了整个器件的大小，使得它在低价格下很难制造。
上述问题也存在于通常使用的力平衡型电／空气压力转换器中，其中4-20毫安的输入电流直接输入到线圈O中，或者在电-气动的***的电／空气压力转换器中。
如果我们取一个电-气动***，利用如上所述的电／空气压力转换器作为一个部件由此作为一个例子，那么尤其在图3所示的常规结构中出现了问题。现在将描述该结构。
将一个4到20毫安的电流信号Io或数字信号例如一条现场母线，输入到输入／功率电路26，该电路用电流信号Io提供一个电路电源并给出正比于电流信号Io的控制电压Vc，并将它输出到控制运算电路27中。
控制运算电路27运算在控制电压Vc和反馈信号Vf之间的差，而反馈信号Vf是由电位器或类似物构成的阀门位移传感器所输出的，并且将差输出到电／空气压力转换器29上。
将供给空气压Ps加到如图1所示的电／空气压力转换器29上。作为喷嘴回压，通过控制继电器30放大了供给空气压Ps，而且作为空气压信号Po＇输出到控制阀门31。
按照空气压信号Po＇，驱动控制阀门31，并且通过阀门位移传感器探测了限定阀门开口的杆的位移作为阀门的位移，并且作为反馈信号Vf，负反馈到控制运算电路27上。
所以，控制运算电路27进行控制使得控制电压Vc和反馈信号Vf彼此一致，由此得到阀门开口正比于电流信号I。
然而，在如此的结构中，其中反馈信号Vf作为电信号送回，而控制运算电路27、阀门位移传感器28和其类似物也消耗了电流。所以，限制了可以分布到电／空气压力转换器29上的电流。
结果，这样的结构存在着问题例如输出上的反常，这是由于不能修正的扰动，特别是当输入是小的时候，例如约4毫安，所引起的涨落而产生的。
此外，在EP0084214A2中公开了一种电磁气压转换器，包括一对有底圆筒状的外壳构件，其中一个具有环状侧壁和中心极件而构成E形芯；一个磁性响应隔膜；一个供给流体的进入机构；一个流体输出机构；以及绕在上述中心极件上的用来流过电流的线圈。
在该现有技术中，如上述现有技术那样，不使用永久磁铁的磁通而仅利用由线圈中的电流产生的磁通。具体地说，磁通集中在磁路中的小截面积部分因而在该处磁通密度变大，利用该现象能够使可动部件的上下间隙内的磁通密度产生差，并因该差产生力。此时，设贯穿可动部件的总磁通为φt，磁通所通过的空气间隙的平均截面积为Sl=lower side，Su=Upper side，在下侧的间隙中产生Bl=φt／Sl，在上侧的间隙中产生Bu=φt／Su的磁通密度。这里，由于磁力与磁通密度的平方成比例，故可动部件受到以下大小的力。
F=α·(Bl2-Bu2)，此处，α为比例常数。此处，磁通φt与线圈中流过的电流成比例，若设磁路的磁阻为Rt，线圈的匝数为N，电流为I，则由
φt=(N·I)／R产生的力为
F=α·N／R(l／Sl-l／Su)·I2，其与电流的平方成比例，而对于电流的线性被破坏。
此外，能够供给线圈的电流和电压是有限的，例如电流限于4-20mA或者当另行搭载了电子电路时4mA以下，电压也因调节计的性能一般限于10V左右，故为了得到大的磁通，有必要较多地缠绕粗的线材以便不使电阻上升，因而存在大型化的缺点。
本发明针对着常规电／空气压力转换器所有的以上描述的问题。本发明的第一目的是提供一种非线性和磁滞影响损坏较小的电／空气压力转换器。本发明的第二目的是提供一种稳定的电／空气压力转换器，其在抗振动、抗冲击以及通过减少其重量提高共振点来增强控制特性方面是非常好的。本发明的第三目的是提供一种紧凑的、廉价的和对磁扰动稳定的电／空气压力转换器。本发明的第四目的是提供一种消耗功率低的电／空气压力转换器。
为了达到这些目的，本发明使用了一种结构，包括一对由软磁材料制成的外套，在极件(pole piece)的中间安置使得它们彼此面对着其间的空气隙缝，并且在圆柱形的外周边部分；在其一端固定到外套之一的永久磁铁使得它围绕着极件之一；由有弹性的磁材料制成的一个可动件，固定到永久磁铁的另一端并且安置使得它面对着空气隙缝中的极件；在另一个外套附近缠绕着的线圈使得它围绕着极件并且一个电流信号流过该线圈；以及一个喷嘴将它安置成使它面对着两个极件中心附近的可动件，并且其与限制器的一端连通，在限制器的另一端供给空气压，在喷嘴处按照电流信号产生的喷嘴回压，作为空气压信号予以输出。
在本发明中，由于能够在上下间隙中产生永久磁铁的磁通和线圈的磁通的差，故能得到与电流成比例的力。由于能够利用由永久磁铁产生的强的磁通，能够用小的形状得到必要的力。
图1是纵截面图，表示常规的电／空气压力转换器的结构。
图2表示了工作原理，用于解释表示在图1的电／空气压力转换器的工作。
图3表示一个***结构，其中表示在图1的电／空气压力转换器作为电-气动位置控制器的一部分。
图4是纵截面图表示本发明的第一个实施例的结构。
图5是表示在图4中的实施例结构一部分的平面视图。
图6是表示了工作原理，用以解释表示在图4中的实施例的工作。
图7是一个等效磁路图，用以解释表示在图4中的实施例的工作。
图8是另一个等效磁路图，用以解释表示在图4中的实施例的工作。
图9是表示在图4中的实施例的结构部分改进的一个替换实施例的纵向截面图。
图10是表示在图4中的实施例结构部分改进的另一个替换实施例的纵向截面图。
图11是表示在图4中的实施例结构部分改进的另一个替换实施例。
图12表示对于表示在图11的防止振动的一个部分替换实施例。
图13表示对表示在图11的防止磁功率吸收的一个部分替换实施例。
参照附图现在将描述本发明的最佳实施例。图4是表示本发明第一实施例结构的纵向截面图，其中32表示一个上套，33表示一个下套。这两个套32和33都是由软磁材料制成，例如纯铁、铁氧型不锈钢和坡莫合金。
套32有一个圆柱形外直径部分，和由软磁材料制成的圆柱形极件(Pole Piece)34，该极件在其中心形成使得它向内延伸。此外，由极件外边向里边通过极件34延伸的喷嘴5，在其中心形成。
一个环形永久磁铁36构成在套32的内表面，使得它围绕着极件34。永久磁体36以其轴向被磁化，使得，例如，固定在套32的其侧边用来作为n极而其相对侧边用来作为s极。
最好是将有大能量积(energy product)的钐-钴磁体，铁-钕磁体或类似磁体用作永久磁体36，这是因为对于这样的磁体，在磁化方向上的长度不需要这么长。
一个薄膜状的可动件37固定到永久磁铁36的侧边上，而其对着的侧边，用例如永久磁铁36的吸引力将它固定到套32上，在可动件和极件34之间留有预定的隙缝长度Lg1＇。通过外力可将上述部件偏向上或下。
上述可动部件37由磁弹性材料制成，例如，沿淀硬化不锈钢，铁-镍合金，和铁-铬-钴合金，它们既具有弹性又具有磁性，有高饱和磁通密度并可磁化到仅有一个极性，也就是磁化成要么s极，要么n极。
当上述部件偏离时，为了不将很大的力施加到可动件靠近外直径部分的固定部分上，以如图5所示的螺旋形，其被构成有许多隙缝37a、37b、37c和37d的结构，或者通过压模同心波形而构成。
将喷嘴5通过一个导管38连接到一个限制器39，而一个供给空气压Ps从外部供给到限制器39并且通过导管40将限制器39产生的喷嘴回压取出。此外，套32具有一个出口41以便与其外边连通。
下套33有一个圆柱形的外直径部分，其整体地固定到套32的外直径部分。一个由软磁材料制成的圆柱形极件42固定在其中心，对于固定的可动件37有一预定的隙缝长度Lg2′。围绕着极件42缠绕着电流信号I流通的线圈43。
参照图示的工作原理和表示在图6到图8的等效磁路图，现在将描述表示在图4的有如此结构的实施例的工作。在图6中，沿着虚线48表示的路径，由线圈4产生的磁通量φE流经上和下套32和33以及极件34和42。
具体地讲，激励极件34的磁通量流过空气隙缝Ag1＇，沿可动件37厚度方向流过件37，然后空气隙缝Ag2′，极件42，套33和32以及极件34。所以，既在空气隙缝Ag1＇又在空气隙缝Ag2′。以相同方向(在上述情况中的向下方向)，构成了磁通量φE。
理由是，在平行于其表面的水平方向上，可动件37基本上饱和了，这是因为其被永久磁铁36磁化而且其作得充分的薄也就是0．05到0．5毫米左右，使得它很容易向上和向卞偏离，而且通过永久磁铁36，可动件37连接到套32而其水平长度充分大于空气隙缝Ag1′和Ag2′。
图7表示由线圈43产生的等效磁通量φE的磁通量图。在此图中，N表示线圈43的匝数；I表示输入电流；Rg1＇表示空气隙缝Ag1＇的磁阻；Rg2＇表示空气隙缝Ag2＇的磁阻；Rd1表示在可动件37厚度方向的磁阻；以及Rh1和Rh2分别表示套32和33的磁阻。
下式给出了磁通量φE
φE=NI／(Rg1＇+Rg2＇+Rd1+Rh1+Rh2)    公式6
考虑到Rg＇=Rg1＇=Rg2＇和Rh=Rh1=Rh2；可动件37和套32和33的相对磁渗透率在103到104量级；并且Rg＇＞＞Rd1和Rg＇＞＞Rh，因为磁通量φE在可动件37厚度方向流过可动件37。然后，给出磁通量φE如下。
φE=NI／2Rg＇    公式7
所以，通过空气隙缝磁阻基本上控制了磁通量φE，而且基本上避免了构成可动件的软磁物质的非线性和磁滞的影响。因此，它正比于输入电流。
如果将永久磁铁36安置成使得其与套32接触的表面用来作为n极，而其与可动件37接触的表面用来作为s极，如图6所示，那么由永久磁铁36产生的磁通量φE，沿着虚线49所指示的路径流经套32和33，极件34和42以及可动件37。
具体地讲，通过空气隙缝Ag1＇和Ag2＇的磁通量φE流经方向彼此是相反的，也就是，它向下流过Ag1＇而向上流过空气隙缝Ag2′。在空气隙缝Ag1＇和Ag2＇范围内磁通量路径中，在套32和33之间与在极件34和42之间磁路径的长度是不同的。然而，由于对于这些路径，磁阻基本上决定于空气隙缝和可动件37，所以，磁通量φd以同样大小但方向相反流经这些空气隙缝。
由永久磁铁36产生的磁通量φd的等效磁路图，表示在图8中，其中G表示由永久磁体36产生的磁动力，并且Rd2表示在平行于可动件37表面方向的磁阻。下列公式给出了流经这些空气隙缝的磁通量φd1和φd2。
φd1=G(Rg2′+Rh2)／〔Rg2(Rg1＇+Rh1)+Rd2(Rg2＇+Rh2)+(Rg1′+Rh1)(Rg2＇+Rh2)〕    公式8
φd2=G(Rg1＇+Rh1〕／〔Rd2(Rg1＇+Rh1)+Rd2(Rg2＇+Rh2)+(Rg1＇+Rh1)(Rg2＇+Rh2)〕    公式9
假设：Rg＇=Rg1＇=Rg2＇；Rh1／Rg＇＜＜1；和Rh2／Rg＇＜＜1通过用Rg2＇除以上述公式右边的分子和分母，从上述公式可以导出下述公式。
φd1=φd2=φd=G／(2Rd2+Rg＇)    公式10
所以，磁通量φd以相反方向基本上恒定值流经在可动件37之上和之下的空气隙缝Ag1＇和Ag2＇。
由上述可知，和磁通量(φE+φd)和差磁通量(φE-φd)分别流经可动件37之上和之下的空气隙缝Ag1＇和Ag2′。
由于在磁元件之间产生的力F是正比于磁通量的平方，因此，在可动件37上施加了一个向上的力。
Foc(φE+φd)2-(φE-φd)2
=KM·φE·φd    公式11
可动件37的结构使得它的向上偏离和向下偏离正比于它所接受的向上和向下的力。所以，它具有一个向上和向下方向的弹性常数K，这样，当在它上施加一个力时，产生了由下述公式给出的位移δ。
δ=F／K=KM·φE·φd／K    公式12
在以上公式中，KM和K是常数。永久磁铁36的磁通量φd基本上是常数，因为相对于空气隙缝Ag1＇和Ag2＇的长度来说位移δ是非常小。由于线圈43所产生的磁通量φE是正比于输入电流，因此，位移δ也就是喷嘴35和可动件37之间的缝隙是正比于输入电流I。结果，喷嘴回压P。也就是输出压力正比于输入电流I。
所以，在图4表示的实施例中，由线圈43所产生磁通量φE只是在其厚度方向流经可动件37。上述情况使它有可能显著地减少其为可动部份的可动件37的质量。此外，由于可动件37本身能通过磁力可以变形，无须另外的重量用于保持平衡。
由于可动件37固定在少数固定点，因此，它可以简单和可靠地固定。此外，很容易覆盖软磁材料所产生的磁力所在的全部区域。这样使之有可能提供一种紧凑的、廉价的和高稳定的电／空气压力转换器。
在它使用到电-气动***上时，这样的电／空气压力转换器有显著的优点，其中反馈信号是负反馈，如图3所示将它转换成电信号或者一个电／空气压力转换器的转换单元将它转换。
尽管参照表示在图4的实施例所描述的套32和33具有圆柱形外直径部分，可是本发明并不限制于此，而另外的结构例如直角形结构可以使用，只要其中可以限定一个空间就可以。
不须要由磁材料制成套32和33使得它们完全分开其里边和外边。它们可以部分由非磁材料制成而且可以包括有缝隙，只要由软磁材料制成的部分连接的面积等于或大于一个预定值就可以。
尽管作为元件来描述的喷嘴35和套32分离，可是本发明并不局限于此，而它可以和套作成整体结构。此外，尽管在以前描述中，在极件34上设置喷嘴35，可是本发明并不局限于此，例如，它可以设置在极件42上。
尽管在以前的描述中出口41设置在套32上，可是它可以设置在套33上或者在套32和33的结合区。
永久磁铁36描述成环形。本发明不局限于此而可能使用一种结构，其中以上和下方向磁化的许多永久磁铁安置成环形。
图9表示在可动件固定结构上改进的部分截面视图。在图4表示的结构中，通过永久磁铁36的吸引力固定可动件37。在表示在图9的结构中，通过由非磁材料制成的环形固定件44进一步保持可动件37的外直径部分，而且用螺栓46和47从套45的外边来固定。
图10表示在图1中所表示的实施例上另外的改进。与图4中的元件功能相同的部分，用同样的标号予以表示，而且对这样的部分的描述适当地予以省略。
该实施例与图1中的实施例不同在于：在其径向方向磁化环形永久磁铁48(在图中是在水平方向)，而不是垂直方向。可动件37安装到由软磁材料制成的环形件49上，其通过由非磁材料例如奥氏体不锈钢、铜合金和铝合金制成的环形件50，固定到套32上部分的内表面上。
由软磁材料制成的部件51安装在永久磁铁48的外侧表面，而且部件51的端面固定到上套32使得由永久磁铁48产生的磁通量流经套32和33。
这样一种结构使磁通量以相反方向、有基本上恒定值流经上和下空气隙缝，结果得到表示在图4中情况的同样的优点。
况且，上述结构可以使可动件37夹在金属之间。上述情况是有益的，不仅在于可动件可以更可靠地固定而且也在于在永磁铁48上不需要高精密处理，与金属相比，处理永久磁铁更为困难。
图11表示在图4所示的实施例上另一种部分改进。在此种情况中，磁铁52固定到从外部与限制器39连通的导管上，而且一个弹性薄膜53装在可动件37上。
上述磁体52用来阻止任何包括在从外部供给的供给空气压Ps所包含的磁物质进入喷嘴35和作为挡板的可动件37。
例如，用一个橡胶片构成弹性薄膜53，并且其与可动件接触安置，以防止由于喷嘴35吹出的空气引起的可动件37的自激振荡。
一般来讲，由喷嘴35吹出的空气，包括在宽广的频率范围中不稳定流振动成分，因为在其流动路径中，空气经受了由急剧收缩跃变到急剧膨胀。这样的振动成分能将力施加在可动件37上，由此引起有弹性的可动件37靠近共振点的振动。
这样的振动能使可动件37疲劳而且由于在其固定点的位移可引起其特性的损坏。所以，通过加一个由橡皮例如硅(Silicon)制成的薄膜进行阻尼以阻止振动，由此稳定其特性。
图12表示图11所示的用于阻止振动的部分结构的替换。在该结构中，一个球形或环锥形的凸部55设置在可动件54上面对着喷嘴35，以防止上喷嘴35吹出的空气引起可动件54的自激振动。
具有这样的一种结构，在突然收缩后由喷嘴35吹出的空气，通过球形或环锥形的凸部将逐渐膨胀。上述情况使它有可能减少由喷嘴35流出的振动能量，因此，得到稳定的特性。
图13表示另一个部分实施例以阻止外部进入的磁粉的吸收，其中圆盘形非磁件57固定到面对喷嘴35的可动件56的部分上。
非磁件57阻止由外面进入的磁粉被由磁材料制成的可动件56所吸收。在上述情况中，非磁件57最好是由低比重材料例如铝和钛制成的，从而不降低共振频率。
作为参照最佳实施例的具体描述，本发明提供了许多优点表示如下：
(A)由于由线圈产生的磁通量，只是在其厚度方向流经可动件，所以，可以减少可动件的厚度。上述情况使它有可能减小可动件的重量，因此，提供了一种稳定的、抗振、抗冲击和控制特性较好的电／空气压力转换器。
(B)线圈产生的磁通和永久磁铁产生的磁通流通的磁路是闭合的，并且产生力的空气隙缝由作为整体的磁材料所覆盖。上述情况不需要从外边用磁屏蔽件来屏蔽它们，并有可能提供一种稳定的也抗外部磁干扰的、紧凑的大小和低价的电／空气压力转换器。
(C)可动件只是在一点上固定在其周围表面上，既使在固定表面发生热膨胀系数带来的位移，由于固定表面的方向垂直于喷嘴缝隙的方向，所以可以减少这种位移的影响。因此，可以提供一种对于温度变化和类似的变化稳定的电／空气压力转换器。
(D)尽管套、极件和可动件相对于装配轴的水平方向上有移动的可能性，可是，在显著影响器件特性的垂直方向上它们的位置，可以根据每一个构件的工艺准确性来决定。这种状况简化了装配并减少了需要装配的时间。因此，可以得到一种低价格的电／空气压力转换器。
(E)由于可动件质量可以显著减少，所以有可能提高其共振频率在500赫芝到1500赫芝范围之内，这种频率范围在电／空气压力转换器通常使用的周围环境中几乎不发生。
(F)由于可动件结构是上和下方向的线性放置代替转动，所以无须同时用重量来平衡此件，可动件本身就可以作得紧凑。这就有可能使转换器整体作得紧凑。
同时，参照前述最佳实施例及其改进表示并描述了本发明，显而易见本领域的普通技术人员所作的在形式和细节的其它改变没有脱离权利要求所限定的本发明的范围。

Claims (11)

1．一种电／空气压力转换器，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，所说两个套中至少一个套上设置一个与外面连通的出口；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；
其特征在于，还包括：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。
2．按照权利要求1所述的电／空气压力转换器，其中所说可动件是有许多螺旋狭缝构成在其上的板形件。
3．按照权利要求1所述的电／空气压力转换器，其中所说可动件是被同心压模的板形件。
4．按照权利要求1所述的电／空气压力转换器，其中所说永久磁铁由有大能量积的硬磁材料构成。
5．按照权利要求1所述的电／空气压力转换器，其中所说永久磁铁在所说极件的轴向方向上磁化。
6．按照权利要求1所述的电／空气压力转换器，其中所说永久磁铁在垂直于所说极件的轴向方向上磁化并固定。
7．按照权利要求1所述的电／空气压力转换器，其中一个磁铁设置在一个导管中，通过此导管供给了所说供给空气压。
8．按照权利要求1所述的电／空气压力转换器，其中在所说可动件上装有一个弹性薄膜。
9．按照权利要求1所述的电／空气压力转换器，其中在所说可动件面对着喷嘴部分上装有一个凸部。
10．按照权利要求9所述的电／空气压力转换器，其中所说的凸部是球形或环锥形。
11．按照权利要求1所述的电／空气压力转换器，其中一个非磁性件设置在所说可动件面对着喷嘴的部分上。
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