比例电磁铁是控制比例阀先导级阀芯动作的电磁驱动元件,其性能在很大程度上决定比例阀的整体性能。针对传统比例电磁铁线性度差、比例范围短、隔磁环安装困难等不足,设计一种新型结构的比例电磁铁,这种比例电磁铁采用永磁体与线圈产生的复合磁场力驱动衔铁运动,同时新型结构的比例电磁铁中取消传统比例电磁铁的隔磁环结构,降低加工难度并且具有较传统的比例电磁铁更好的性能。对设计的新型电磁铁进行数学建模和理论分析验证其理论的可行性,并且对同等尺寸的比例电磁铁进行仿真优化设计,获得尺寸条件限制下的性能最佳的比例电磁铁设计。在理论分析的基础上,通过对样机的电磁力测试获得的试验数据与理论分析数据一致,验证了这种新型结构的比例电磁铁的实用性。

为了实现电液比例阀的双向比例控制，研制了一种利用专门用于阀用直线电机控制的基于芯片LMD18200的电路来实现双向控制要求，利用模拟电路设计产生PWM信号占空比可调来实现比例控制要求的控制器。研究分析了电机控制芯片电路的控制过程，模拟电路产生的PWM信号的占空比和频率调节原理。理论分析和实物实验表明，所设计的比例控制器性能可靠。利用MATLAB曲线拟合出指令信号差值和PWM信号占空比的关系。通过线性回归验证，能够通过调节PWM信号满足双向比例放大的需求。

针对传统旋转比例电磁铁不具备耐高压能力的不足，设计了一种新型耐高压双向驱动旋转比例电磁铁．永磁体产生的偏置磁通与线圈产生的控制磁通形成差动磁场作用于衔铁转子．使电磁铁输出与控制电流成比例的双向转矩．通过建立二维有限元模型，仿真分析了该旋转比例电磁铁在不同控制电流和转角下的磁场分布，探讨了其双向驱动机理，并结合转角一力矩特性分析了该电磁铁的静态性能．试验结果与仿真结果基本吻合，该比例电磁铁具有正磁弹簧刚度、良好的线性度以及较小的滞环，静态力矩特性的非线性误差小于3％，滞环小于4．5％．