单向比例电磁铁
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典型的耐高压单向比例电磁铁结构原理图如图1所示，它主要由推杆1、衔铁7、导向套10、壳体11、轭铁13等部分组成。导向套10前后两段为导磁材料（工业纯铁），导向套前段有特殊设计的锥形盆口。两段之间用非导磁材料（隔磁环9）焊接成整体。筒状结构的导向套具有足够的耐压强度，可承受35MPa的液压力。壳体11与导向套10之间配置同心螺线管式控制线圈3。衔铁7前端所装的推杆1用以输出力或位移，后端所装的调节螺钉5和弹簧6组成调零机构。衔铁支撑在轴承上，以减小粘滞摩擦力。比例电磁铁通常为湿式直流控制（内腔要充入液压油），使其成为衔铁移动的一个阻尼器，以保证比例组件具有足够的动态稳定性。
工作时，线圈通电后形成的磁路经壳体、导向套、衔铁后分为两路，一路由导向套前端到轭铁而产生斜面吸力，另一路直接由衔铁断面到轭铁而产生表面吸力，二者的合成力即为比例电磁铁的输出力（见图2）。由图2可以看到，比例电磁铁在整个行程区内，可以分为吸合区I、有效行程区II和空行程区III三个区段：在吸合区I，工作气隙接近于零，输出力急剧上升，由于这一区段不能正常工作，因此结构上用加不导磁的限位片（图1中的12）的方法将其排除，使衔铁不能移动到该区段内；在空行程区III工作气隙较大，电磁铁输出力明显下降，这一区段虽然也不能正常工作，但有时是需要的，例如用于直接控制式比例方向阀的两个比例电磁铁中，当通电的比例电磁铁工作在工作行程区时，另一端不通电的比例电磁铁则处于空行程区III；在有效行程区（工作行程区）II，比例电磁铁具有基本水平的位移动特性，工作区的长度与电磁铁的类型等有关。
比例电磁铁具有与位移无关的水平的位移－力特性，一定的控制电流对应一定的输出力，即输出力与输入电流成比例（见图3），改变电流即可成比例改变输出力。
由图3可看到，当电磁铁输入电流往复变化时，相同电流对应的吸力不同，一般将相同电流对应的往复输入电流差的最大值与额定电流的百分比称为滞环。引起滞环的主要原因有电磁铁中软磁材料的磁化特性及摩擦力等因素。为了提高比例阀等比例组件的稳态性能，比例电磁铁的滞环越小越好，还希望比例电磁铁的零位死区（比例电磁铁输出力为零时的最大输入电流I。与额定电流的百分比）小且线性度（直线性）好。
图1 耐高压单向比例电磁铁结构原理图
图2 单向电磁铁的位移－吸力特性
1－推杆；2－工作气隙；3－线圈； y-行程；F1-表面力；
4－非工作气隙；5－调节螺钉；6－弹簧； F2-合成力；F3-斜面力
7－衔铁；8－轴承环；9－隔磁环；
10－导向套；11－壳体；12－限位片；13－轭铁
I－工作电流；IN－额定电流；F－吸力；y－行程
图3 比例电磁间的电流-力特性
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