CN100380037C

CN100380037C - 枢转的电磁致动器以及集成的致动器和流体流动控制阀

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Publication number: CN100380037C
Application number: CNB038124610A
Authority: CN
Inventors: W·维南斯基
Original assignee: Camcon Ltd
Current assignee: Silverwell Technology Ltd
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2003-05-23
Publication date: 2008-04-09
Anticipated expiration: 2023-05-23
Also published as: ATE382817T1; EP1509716A1; WO2003102454A1; EP1509716B1; GB2390414B; CN1656332A; GB0311879D0; GB2390414A; AU2003236888A1

Abstract

一种流体流动控制阀，其中电枢(2)安装成在液密腔室内枢转，并且电枢包括流体流动控制装置。电枢可采取与两个磁极(A、D、B、C)接触的两个原始位置的任一个位置，并通过来自永久磁体(1)的磁通保持。通过临时改变连接电枢和极(A、B、C、D)的磁通，电枢从一个原始位置枢转到另一原始位置。流体可经由第一通道(13)流入和流出腔室。第二通道(14)穿过一个极(D)延伸到极表面内的开口，该开口在电枢占据一个原始位置时被电枢覆盖，但是在电枢占据另一位置时暴露。第三流体通道(15)延伸通过并通向另一极(C)内的第二开口，该开口在电枢占据所述另一原始位置时被覆盖。吸引力的一部分转换成潜能并存储在弹簧(5、6)内，而电枢保持在任一原始位置上以便当磁通改变时朝其另一原始位置在电枢上施加加速力。

Description

枢转的电磁致动器以及集成的致动器和流体流动控制阀

技术领域

本发明涉及一种电磁致动器，并特别涉及一种可集成在流体流动控制阀内的致动器的结构。

背景技术

UK1513966描述一种电磁转换装置，该专利的图10和11表示了这种装置，其中在连接电枢和四个极6、6’、7和7’的磁通变化造成的电流的影响下，电枢3在可在两个点之间摆动。在图11中，弹簧表示成永久地连接两个电极之间的电枢的一端以便在极之间对中电枢。对中弹簧的实例表示在图12和13中。

在UK1513966的图10和11所示的两种装置中，构成线圈管体的非磁性材料层位于磁体端部和各自形成极6、6’、7和7’的磁性材料之间。这显著减小吸引并保持电枢与极6、6’、7和7’接触的磁通密度。实际上，除非电流在图11装置的电磁线圈内流动，电枢似乎通过对中弹簧保持在各极之间，而与各极没有接触。因此该装置不是真正的双稳态装置，而是可以采取中间的第三状态，其中电枢不与任何极接触。实际上，由于在线圈内没有电流的情况下所示弹簧对中电枢，弹簧在电枢上作用的力大于永磁体产生的吸引力，并只在通过线圈内流动的电流产生的磁通增加作用在电枢上的磁力时，才克服弹簧力，并且电枢将运动与极6、6’、7和7’的一组或另一组接触。

在US专利说明书4621660中描述一种电磁致动器，其采用永磁体、枢转电枢和电流通过其中以便将电枢从一个位置转换到另一位置的绕组。电枢与包括致动器的壳体内的孔口和通道协作以便覆盖和暴露其中的开口，从而控制流体从一个通道流到另一通道。但是，没有进行在电枢运动期间存储能量的尝试。致动器因此不具有快速的响应时间。另外，在电枢从一对极转移到另一对极时将冲击新的极，并且造成显著的磨损，缩短装置的寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进形式的致动器和改进的集成式致动器和流体流动控制阀。

按照本发明的一个方面提供一种流体流动控制阀，其中电枢安装成在流体可通过第一通道流入或流出的液密腔室内枢转，并且电枢包括流体流动控制装置，并可采取两个原始位置的任一个位置，在每个位置上电枢通过永磁体提供的磁通保持与两个磁极接触，其中通过临时改变连接电枢和磁极的磁通，造成电枢从一个原始位置枢转到另一原始位置，使得电枢被排斥离开与其接触的极并吸引到限定另一原始位置的极，并且其中第二流体通道穿过与电枢覆盖的极表面内的开口连通的一个极设置，以便当电枢位于两个原始位置之一时防止流体在第二通道和腔室之间流动，但是当电枢位于其另一原始位置，暴露以便使得流体流过第二通道。

可设置通向另一个极内的第二开口的第三流体通道，当电枢位于所述另一原始位置时将覆盖第二开口。

在优选实施例中四个类似极片与电枢的相对端相关地布置成两对，每对为电枢提供北极和南极，并且这两对围绕电枢的中央枢转轴线对称布置，并且至少一个永磁体连接到极片上，以便提供永久磁通，使得电枢一侧上的两个极具有相同的磁性，而电枢另一侧上的两个极具有相同的磁性。

在另一实施例中还包括如所述对称布置成两对的四个类似的极片，极通过磁性材料连接以便在电枢一侧两个极之间以及电枢另一侧两个极之间形成磁通通路，并且电枢包括至少一个永磁体以便提供永久磁通，并在电枢一端产生北极并在电枢另一端产生南极。

最好是如果通道不需要输送流体到达或离开腔室，该通道不需要完全延伸穿过极，所有四个极在其中具有类似的通道，以便具有类似的磁截面。

有利的是该对极内的不用于流体流动的通道用来容纳能量存储弹簧，每个弹簧将被压缩，以便当电枢接近含有弹簧的极时存储能量，但是当电枢枢转到另一极时，电枢变得与该弹簧脱开。

极包括限制电枢枢转的止挡。

电枢可安装成围绕限定限定支点的隆起摆动，或在相对一对这种隆起之间摆动，或者围绕通过电枢绕其转动的销限定的轴线转动。

在优选实施例中，电枢在轴向延伸通过具有电流在其中流动的绕组的电磁体，并且当电流在一个方向上在绕组内流动时具有一种磁性，并当电流在相反方向上流动时具有相反磁性。

在所述的其它实施例中，连接极的磁性材料至少包括部分的电磁体芯，其具有电流在一个方向上流动的绕组，这将改变磁通，以便颠倒由来自电枢磁通的永久磁通形成的磁性，从而造成电枢被排斥离开与其接触的极并吸引到其它两个极上。

通过确保连接每个原始位置上的电枢的残留永久磁通足以将电枢保持在所述原始位置，该装置具有双稳态特性，并且只需要造成电流脉冲在适当方向上在电磁绕组内流动，以便造成电枢从一个原始位置枢转到另一个原始位置，由于将其连接到电枢运动到达的其它极上的残留永久磁通，电枢将保持其中。

最好是，当电枢占据两个原始位置中任一位置时形成永久磁通的闭合磁通通路。

电枢的运动还用来开启或闭合该装置外部的第二阀，或开启和闭合装置外部的电开关，或在装置外部进行机械操作，并可直接或间接作用其上。

在优选配置中，推杆可延伸通过一个极内的通道，以便将电枢运动传递到装置之外。

最好是推杆由非磁性材料制成。

推杆可延伸通过含有流体传送通道的一个或另一极或穿过含有能量存储弹簧的通道，并可连接到弹簧上，以便通过弹簧朝着电枢压迫，止挡装置防止推杆跟随电枢一直到其极间的中间位置，使得电枢在极间的部分行程内不受弹簧影响。

本发明还涉及一种致动器，其包括通过改变由永久磁体产生的并当电枢占据一个原始位置时连接电枢和极的磁通而在由一对极限定的两个原始位置之间运动的双稳态摆动电枢，以便造成电枢如同跷跷板摆动到两个原始位置的另一位置，其中形成用于连接电枢和两个极的磁通的闭合的低磁阻的通路，连接位于任一原始位置上的电枢的永久磁通使其保持在与两个极接触的位置上，直到连接电枢和两个极的磁通改变，以便造成电枢从中脱开并摆动到另一原始位置上为止，其中在电枢和极之间吸引的磁力的一部分转换成潜能并进行存储，而当磁通改变时电枢保持在任一原始位置上以便在从所述原始位置朝着另一原始位置的方向上在电枢上施加加速力，从而造成电枢与限定所述原始位置的极脱开。

能量存储在例如弹簧的弹性变形的装置中。

最好是设置两个弹簧，其中一个弹簧当电枢运动与一个极接合时被压缩，而另一个弹簧当电枢运动与另一极接合时被压缩。

极包括限制电枢的摆动跷跷板运动的止挡。

电枢可安装成围绕限定支点的隆起摆动，或在相对成对的这种隆起之间摆动，或围绕电枢绕其转动的销限定的轴线枢转。

一旦形成低磁阻通路，存储能量施加的力配置成小于连接电枢和极片的磁通造成的吸引力。

通常实现电枢从一个极到另一极的转换所需的磁通变化通过造成电流的短脉冲流过影响连接电枢和极的磁通的电磁体绕组来实现，影响每个改变的每个脉冲的电流方向相应进行选择。

在其中所述或每个永磁体形成电枢外部的低磁阻通路一部分的配置中，电磁体绕组围绕电枢，以便当电流在绕组内在一个方向上流动时，颠倒由永磁体产生磁通造成的电枢的磁性。

在其中所述或每个永磁体形成电枢一部分的配置中，电磁体芯最好形成极间低磁阻磁通通路的一部分，使得当激励时，由绕组内流动的电流造成的磁通颠倒由永磁体磁通造成的磁性，以便造成电枢从中被排斥。

任一实施例中，颠倒电枢的磁性或颠倒吸引电枢的极的磁性造成电枢排斥离开吸引它的极，并变得吸引到其它两个极。

弹性弹簧装置可与电枢的一个或两端相关。

在优选配置中，弹簧装置在该对极每个极的端面中与凹口相关保持其中。推动构件可伸出超过每个所述端面，以便与电枢接合，传递电枢运动，压缩弹簧装置，反之亦然。

从电枢绕其摆动的轴线测量，电枢一端可比另一端长，使得电枢一端运动的距离大于另一端运动距离。

作为选择，电枢的一端可通过不必须是可磁化材料的延长元件来加长，使得延长元件的端部运动距离大于电枢任一端运动的距离。

延长弹簧可连接到电枢上以便延伸超过电枢的一个或两端，或连接到壳体或连接到壳体的构件上。所述或每个弹簧包括一段长度的弹性材料，该材料从电枢延伸以便从其端部伸出，并可以是一段弹簧钢。所述(或每个)弹簧可以任何方便的方式固定在其远离电枢的端部上，但以如下方式保持，即弹簧材料超过电枢的长度进行弯曲以便形成两个悬链线中的一个或另一个，并可挠曲并从一个悬链线转换到另一个悬链线，使得电枢围绕隆起(或多个隆起)摆动，并且当弹簧随着电枢运动偏压时，能量存储在弹簧内，其偏压趋于抵抗电枢朝其原始位置的运动。

所述或每个弹簧的保持端可容纳在壳体的插口内或固定在或固定到壳体上的组件内。

电枢的运动可用来开启和闭合阀，或开启或闭合电开关，或进行机械操作，并可以直接或间接作用其上。

在优选配置中，容纳电枢接近极时可以接合的能量存储装置的凹口可形成在穿过极的通道内。

致动器可位于壳体内并且一个或多个极的每个极内的通道可与壳体内的一个或多个通道连通以便输送流体到达或离开壳体，并且通过电枢与含有通道的极接合可以防止流体通过通道。

可与电枢接合以便将电枢运动传递到装置外部的推杆穿过极内的通道，使得电枢运动可操作外部定位的开关或阀或其它装置。特别是如果用于输送流体，推杆可自由延伸穿过通道，或者可以滑动地安装其中。

推杆还可延伸穿过含有能量存储弹簧的通道，并可以有利地连接到弹簧上，以便朝着电枢压迫，并且止挡装置设置成防止推杆跟随电枢一直到其极间的中间位置，使得电枢在部分极间行程上不受弹簧的影响。

按照本发明的另一方面，电磁致动器包括延长的可磁化电枢，该电枢以跷跷板的方式在两个原始位置之间枢转以接触磁性材料的极，并且为此通过离开极等距的中间位置，但由于电枢和两个极之间的磁性吸引，将保持在一个原始位置或另一个原始位置上，其中通过在每个原始位置上电枢与两个极接触，形成磁通的闭合低磁阻通路，并且低磁阻通路包括至少一个永久磁通，其磁通在电枢和与电枢接触的原始位置极之间产生吸引力，由此将电枢布置在所述原始位置上，并且电磁体设置成具有绕组，电流可流过绕组，并且当通过使得电流激励时将改变磁通，以便造成电枢被排斥离开与其接触的极，并吸引到其它两个极，使其转移到其它两个极时，并且其中弹性能量存储装置设置成在其中间位置上或附近对于电枢没有影响，但当电枢接近极时，抵抗电枢朝着极的最终运动。

所述或每个永磁通包括部分的电枢以便永久地在一端形成北极，并在另一端形成南极，其中电磁体定位成在电枢外部的低磁阻路径内产生磁通，使得当电流在一个方向流动时，由永久磁通产生并吸引电枢的磁极颠倒，造成电枢从中朝着其它两个极排斥。

另外，所述或每个永磁体包括电枢外部的部分的低磁阻路径，其中电磁体相对于电枢定位，使得当电流在一个方向上流动时，产生磁通，使得电枢的磁性颠倒，造成电枢排斥离开与其接触的极，并朝着其它两个极吸引。

通过在每次激励期间改变电磁体绕组内电流的方向，每个电流脉冲将在两个原始位置之间移动电枢。

每个弹性能量存储装置选择成当电枢朝着极运动时使其在电枢上施加增加的力，这当电枢接近极时将减速电枢，但不足以在电枢接近极时克服电枢和极之间增加的磁吸引力，由此减少电枢接触极时的冲击力，并从电枢减速中存储能量，如果连接电枢和极的磁通减小，该能量可用来加速电枢离开极。

极包括限制电枢摆动的止挡。

构成支点的隆起限定电枢的枢转轴线。另外，设置两个这种隆起，并且一个在电枢之上，另一个在电枢之下，以便限定电枢的摆动轴线。另外，电枢可安装成围绕销限定的固定轴线枢转，销通常固定在电磁体芯内。

永磁体、极片和电磁体可容纳在壳体内。

壳体可由可磁化材料制成，并包括部分低磁阻的磁通路径。

当位于壳体内时，电枢的运动可例如通过推杆传递到壳体外部。

弹性能量存储装置在电枢和例如壳体或连接到壳体上的构件的固定点之间作用，但优选的构造是弹性装置在电枢和至少某些极之间作用。

弹性能量存储装置可通过电枢承载并从电枢延伸，并连接到极上并从极延伸。

最好是弹性能量存储装置在两个极内容纳在凹口中，并且电枢接合构件从极的表面伸出，每个极与电枢接合，并推入凹口，以便当电枢接近极时压缩其中的弹性能量存储装置。

推杆可延伸穿过极内的一个或多个通道以便将电枢运动传递到装置外部。

最好是推杆装置由非磁性材料制成。

在能量存储装置包括压缩弹簧的情况下，推杆可延伸穿过弹簧并连接其上以便通过弹簧朝着电枢偏压，止挡装置用来防止推杆跟随电枢一直到其极间的中间位置，使得电枢在没有弹簧影响下通过其极间的部分行程。

本发明还涉及一种流体流动控制阀，其包括：

1)限定流体可通过壳体壁上的开口流入或流出的腔室的壳体；

2)适用于如同跷跷板围绕限定电枢的两个双稳态原始位置的四个极之间的支点摆动的电枢，在一个位置上电枢与两个极接触，并且在另一个位置上电枢与其它两个极接触，电枢和极位于壳体内；

3)至少一个永磁体；

4)极对之间的磁通通路，当电枢位于任一两个原始位置时通路闭合，磁通由连接电枢和与电枢接触的两个极的永磁体形成，并用来保持电枢与其接触；

5)位于电枢中间并容纳在两个极之间的互补弯曲表面内并与其接触的弯曲表面，电枢上的弯曲表面具有小于其它弯曲表面的曲率半径，当电枢在其两个原始位置之间以及围绕位于互补弯曲表面中心的支点摆动时使其相对于后者滚动；

6)互补弯曲表面内的至少一个开口，当电枢位于一个原始位置时该开口通过电枢上的弯曲表面覆盖，并且当电枢位于另一个原始位置时该开口暴露，以便控制流体流过其中，以及

7)产生作用在电枢上并压迫弯曲表面以便接触的力的弹簧装置。

最好是一旦电枢离开中间位置朝着两个原始位置中的一个或另一个运动，弹簧力作用成有助于电枢的摆动。

第二开口可设置在互补弯曲表面内，当电枢位于所述另一原始位置时，该开口被覆盖，并且当电枢位于所述一个原始位置时该开口暴露。

通过改变连接电枢和极的磁通，电枢可从一个原始位置运动到另一个位置，以便造成电枢被排斥离开与其接触的两个极并吸引到其他两个极上。

通过运动磁体(永磁体或电磁体)到该装置附近可改变磁通。

作为选择，设置固定电磁体，该电磁体在激励时改变连接电枢和极的磁通以便实现电枢从一个原始位置转换到另一个原始位置。

所述或每个永磁体可结合到电枢或极间的磁通路径内。

在磁体形成电枢一部分的情况下，电磁体最好形成极间磁通路径的一部分或影响其磁通。

在磁体形成极间磁通路径一部分的情况下，电磁体定位成影响电枢的磁性，使得当电流在电磁体的绕组内在一个方向上流动时，电枢极性变成与永磁体磁通产生的极性相反，由此造成电枢被与其接触的极排斥，并朝着其它两个极吸引。

最好是能量存储弹簧位于一对极内，当电枢运动与含有弹簧的极接触时每个弹簧通过电枢接合并压缩，使得无论电枢位于哪个原始位置，两个弹簧中的一个或另一个均被压缩，由此将电枢的某些动能转换成潜能，当潜能可用来使得电枢离开所述原始位置并朝着另一原始位置加速时，潜能存储在弹簧内直到电枢脱离所述原始位置为止。

最好是互补弯曲表面包括支点伸入的凹入部。

弯曲电枢表面可以是部分球体的(即部分球形)，并且互补弯曲表面最好是部分圆柱形的(即部分圆柱)。

无论是单独还是组合有腔室以形成流体控制阀，本发明致动器基本上是双稳态的，其中在改变永磁体磁通以便产生电枢的枢转跷跷板动作时，在低磁阻通路内形成连接电枢和极的磁通将足以造成电枢保持在与这些极接触的位置内。电枢将保持其中，直到连接电枢和极的磁通再次改变以便造成电枢脱离两个极并返回其它两个极。

磁通改变可通过运动磁体(可以是永磁体或电磁体)到装置附近来实现，以便临时改变将电枢保持其一个原始位置的永久磁通，造成电枢运动到其另一原始位置。另外，磁通改变可通过造成电流瞬时流过电磁体绕组来实现，这可在一个原始位置上影响电枢的磁性或与电枢接触的两个极的磁性，以便在电枢和与其接触的极之间产生排斥以及朝着其它两个极的吸引。

通过在壳体内安装限定极的极片、永磁体、电磁体(如果设置的话)以及电枢，并在壳体内设置在壳体外部的入口和出口之间进行连通的通道，以及在所述或每个极内、或在与电枢的弯曲表面接合的弯曲表面内设置可以开启和闭合的通道，如此形成集成的流体流动控制阀和致动器。

在致动器内使用弹性能量存储装置(不管是单独还是与流体流动控制阀结合)显著地降低电枢的反应时间(即如跷跷板那样从一个原始位置枢转或摆动到另一原始位置的时间)。由于在电枢最后运动与极接触期间，能量(来自永磁体磁通)存储在弹性变形装置内，还增加电效率，减小产生足够的反磁通以克服作用在电枢上的残留磁保持力所需的电流，以便使得电枢自由枢转或摆动到其另一原始位置。

当结合有弹性能量存储装置，电枢通常在从一个极转换到另一极的中间(即限定两个原始位置的一对极之间的中间位置)实现最大速度。在通过中间位置并接合与另一极相关的弹性变形装置之后，现在一个力作用在电枢上，该力开始抵抗电枢朝着另一极的继续运动，使得电枢此后的瞬时速度逐渐减小，并且电枢的某些动能转换成潜能并存储在能量存储装置内，而后者压缩以便使得电枢接近并接触所述另一极，并且可在没有冲击的情况下电枢到达其新位置并与所述另一极接触。

通常电枢有铁磁体材料构成，例如低碳钢，并且最好由铁磁体材料的薄片叠层构成，以便减小涡流造成的损失。

通常造成电枢运动到另一原始位置的磁通改变需要使得电枢或固定极的磁性颠倒。

这种配置极度有利于快速响应、所需驱动能量低，而且特别是寿命延长。

附图说明

本发明将通过参考附图进行描述。

图1是构成本发明一个实施例并用于在入口和出口之间控制流体流动的集成阀和磁致动器的截面侧立视图；

图2是图1装置的平面图；

图3是构成本发明另一实施例的图1所示致动器的变型的截面侧立视图；

图4和5是图3的致动器结合两个不同提升阀以便在入口和出口之间控制流体流动的截面侧立视图；

图6是构成本发明另一实施例并用于在入口和出口之间控制流体流动的集成阀和磁致动器的截面侧立视图；

图6A是通过图6极B的局部截面图；

图7是构成本发明又一实施例并用于在入口和出口之间控制流体流动的集成阀和磁致动器的截面侧立视图；

图8是在箭头A的方向获得的图7装置的端部视图；

图9是图7电枢和阀座配置的放大比例的示意图；

图10是图7和8所示装置下端的放大比例的局部截面图；以及

图11是形成图7和8所示装置的电枢一部分的中央滚动元件的放大视图。

具体实施方式

在图1和2中，部件以如下表示：永磁体1，摆动电枢2，极片3、4，弹簧5、6，弹簧保持件7、8，线圈9，线圈端子9a，线圈管体10、摆动边缘11、12，入口13、出口14、15。

图1的致动器表示新型脉冲驱动双稳态装置，其中铁磁体电枢2的运动通过锚固在两个非磁性保持件7、8内的弹簧延伸部5、6和形成在线圈管体10内的摆动边缘11、12限制在一个平面内。电枢将保持在由极A和D或B和C限定的两个稳态位置中的一个或另一个位置上。永磁体1提供静态磁通，并且通过改变电枢的极性以及连接极和电枢相对端的磁通之间的平衡来产生摆动。

这通过围绕电枢2安装的线圈9来实现，线圈在短脉冲电流流过线圈时产生局部磁场。在一个方向上，这加强磁通，使得电枢保持在其上一个位置(如所示与极B和C接触)。另一方向的电流颠倒电枢的磁性，并足以降低连接电枢和一对极(如所示B和C)的磁通，以便造成电枢转换到与极A和D接触的其它稳态位置。

排斥(离开极B和C)和吸引(朝着极A和D)的磁力最初通过存储在5和6内的弹簧力辅助。因此由于每次摆动开始时最大力作用在电枢上，运动非常快速，并且以此方式可以实现短的致动器反应时间。

当电枢运动通过其中间位置时，作用在电枢上并迄今为止使得电枢离开一对极朝着另一对极加速的弹簧力减小到零，并接着反向进行作用，以便帮助电枢朝着另一对极的运动。这趋于在电枢朝着另一对极运动时使得电枢减速。

以此方式，当电枢从一个位置转换到另一位置时减小电枢和极之间的冲击。

通过不使得一个弹簧锚固，自由弹簧端可用来运动装置外部的某物，如图3所示。

例如自由端用来开启和闭合如图4和5所示的阀。平衡和限定的磁力和弹簧力维持双稳态操作。以此方式，通过磁力而不依靠弹簧力保持两个阀位置(开启和闭合)，因此获得反应时间短、能量(电流)消耗低和寿命长。大量不同的外部装置可以通过例如图2所示的装置来控制。实例如下所示：

因此图4表示操作高压阀的图3致动器，阀在压力下与流体流入或流出的腔室(未示出)密封。该构造可用来控制内燃机的入口和/或排放阀，因此省略凸轮轴的需要。图4所示的流体流说明入口阀。流动方向箭头在排放阀的情况下是颠倒的。

在图5中，图3的致动器表示成操作计量阀，该阀同样在压力下与连接到入口的供应源自密封。该构造可用来数码控制气体或液体的供应，例如饮料分配器、燃料电池、供应到病人的氧源以及其它。

图3的致动器可用作主动流混合器、流向控制器，其中例如两个不同的流体以受控的方式进行混合，容纳在直接数码喷射发动机噪音控制系统中，或在流入流体需要用种种方法进行引导的情况下，即在燃气轮机内的燃料供应调制的情况下。

图1和6表示通过在极C和D内形成通道，电枢本身可用作阀闭合装置，通道将图1内的口14和15和图6的16和17连通。

在图1的情况下，另一口13用作入口，并且电枢2的运动将入口13连接到口14(如所示)，或者在其它位置(与极A和D接触)连接到口15。在这种情况下，口14和15构成出口，并且阀是用于将流体从13输送到出口14或15的分流阀。

如果图1的口15(或图6的17)闭合，阀变成简单的通/断流体流动控制阀，该阀在一个位置上使得流体在口13和14之间流动(如所示)(或图6的16和18)(反之亦然)并在另一位置上防止流体在其中流动。

在图6中，图1和2采用的相同的参考标号用来表示永磁体1和向内伸出以便限定极C和D的磁极片3和4。每个各自形成通孔16A和17A，并且全部容纳在容纳构件19和19A内。后者由非磁性材料制成，并用来闭合致动器和阀。

绕在管体9A上的线圈9位于两对极A、B和C、D之间，并在图6内围绕标号20的电枢，其中电枢20不是由图1和3的一个或多个片簧5、6和摆动砧座11、12定位，而是表示成围绕销22枢转。

密封件24、26围绕极片3、4之间的结合部和容纳构件19A、19B，以便防止流体从口和通道16、16A和17、17A的损失。

极片3、4内的圆柱形通道28、30各自用来定位并容纳可磁化材料的圆柱形插件32、34，该插件伸入装置内部以便在电枢一端形成磁极A、B，其方式与电枢另一端处形成磁极C、D的极片的中空突出部类似。

在极插件32、34的中空内部各自定位弹簧单元36、38。每个单元包括薄壁圆柱形套管40、(42)，在套管内压缩弹簧44、(46)在套管40、(42)的外侧端处的端部止挡48、(50)和其内侧端处套管内保持的球52、(54)本身之间保持。

如图6所示，当电枢朝着极A吸引时，套管42内的保持球在弹簧46的作用下伸出超过极插件34的端表面，但通过套管42内侧端的缩颈区域54防止离开套管42(如图6A清楚示出)。

但是，当电枢20转换到另一位置时，当电枢运动超过其中间位置时接合球54并开始通过球压缩弹簧46，使得当电枢运动而由形成极B的插件34的内侧端闭合时，球54脱离缩颈43。

压缩弹簧46将运动的电枢的某些动能转换成潜能(弹簧)，该潜能保持存储在弹簧内，而电枢保持与极B接触。

当然，反过来适用于与极A的插件32相关的弹簧44。当电枢29位于图6所示的位置时，能量存储在压缩弹簧44内，并且一旦连接电枢和极的磁通产生磁吸引和排斥力，以便将电枢20转换到另一位置(与极B和C接触)，存储的能量可用来使得电枢20离开极A朝着极B加速。

当电枢离开极A时，球52使得在弹簧44的作用下运动到完全伸出的位置(与图6A的球54占据的位置类似)，其中通过图6A所示43类似的环形缩颈45保持。

环形缩颈43、45可以是围绕套管40、42端部的材料形成的连续环，或者包括爪形式的环形环部段，爪与戒指中保持宝石的爪类似。

同样，套管40、42另一端处的端部止挡48、50可以是实体端壁或者是不使得弹簧离开套管的缩颈区域、所述的多个爪、或者是简单延伸通过套管开口端的一个或多个杆。

为了有助于组装，端部止挡58、(50)在球和弹簧插入套管之后形成。

每个可磁化插件32、(34)可通过插件和极片3、(4)之间的螺纹接合、或通过干涉配合和/或通过形成极A、(B)的大直径内侧端区域和延伸通过极片3、(4)内通道28、(30)的小直径部分之间的环形肩部56、(58)来保持就位。外侧端可通过制造过程中的金属压制操作形成凸缘，以便形成环形凸缘60、(62)。如所示，它们容纳在极片3、4的外表面内的环形切口内，以便在各自极片3、(4)的内和外表面之间保持插件32、(34)的小直径部分。

如同缩颈区域43、45，凸缘60、62不需要连续，但可包括有助于插件插入通道28、(30)的多个径向形成的指状件，指状件内部形成围绕插件的端部轴向延伸的城堡状物，但可以在制造期间压迫到极片3、(4)的外表面内的环形切口内，插件已经推入其中。

球52、54表示成球体，球朝着电枢20伸出的距离通过套管40、(42)的缩颈端43、(45)内的开口直径以及缩颈端相对于极A、(B)的端表面的位置来确定。

如果球52、54伸出比球形球获得的距离大的轴向距离，它们可通过卵形或甚至圆柱形的非球形球来代替，其中减小直径的区域延伸通过开口45、(43)，并且大直径区域保持在弹簧44、(46)的端部和缩颈45、(43)之间。另外，球可通过锥形或最好是截顶锥形构件来代替，其大直径端部不能穿过缩颈区域45、(43)。

由于弹簧力释放(或存储)造成的作用在电枢上的加速(或减速)力的大小或时间周期通过按照所需弹簧刚度选择弹簧以及球52、54(或其它装置)伸出超过极A、B的端表面的距离来调整。以此方式，当电枢不与任何球52和54(或其它装置)接触时可以调整电枢的自由行程。

通过对于孔28、30攻丝并在套管40、42的外表面上形成互补的螺纹构形并将套管旋入孔而提供细微调整。为此，容纳构件19、19A可形成类似的孔28A、30A(不需要攻丝)，套管40、42可穿过该孔与攻丝孔28、30接合，并且套管40、42的外端方便地形成改锥槽或其它转动驱动接合装置，使其在极插件32、34内旋入所需位置。

尽管缩颈区域43、45可各自设置在套管40、42的端部内，缩颈还可通过极插件32、(34)内的孔28、(30)的端部内的径向伸出的指状件和径向伸出的环形边缘来提供。

通过孔28A、30A取出套管、弹簧和球使得弹簧和球(或弹簧和电枢之间的其它电枢接合装置)在磨损时可以进行更换，或者在计划维护基础上进行更换。但是，已经发现，对于球(或其它装置)和电枢来说适当选择材料，或使得后者(至少在与球和其它装置接触的地方)涂覆适当耐磨材料，以及在电枢接近一个极或另一个极时减速电枢的弹簧力产生的柔和接触，可以几乎无限延长装置的寿命。

以47虚线表示的推杆延伸通过口17和通道17A，以便将电枢的运动连通到装置外部。

大致如图构造的致动器实现三十亿的完整循环(即六十亿的运动)而没有任何显著的磨损和中断。这一成功归功于电枢在各自极上的柔和接触，这是由于当电枢运动通过和超过其中间位置时将动能转换成潜能，并且使得电枢离开一个极朝着另一个极加速通过其中间位置的弹簧作用颠倒并当电枢离开中间位置并开始朝着另一极运动时开始减速电枢。

通过仔细选择磁力和弹簧力，电枢可以在从一个极到另一极的行程结束时没有冲击地到达每个极。

另外，通过仔细选择弹簧材料，使得提供弹簧力的弹性材料的变形正好在其弹性极限内，该材料在操作中没有过度受到应力，使得疲劳不成为影响形成弹簧的弹性材料寿命的因素。

在图7和8中，通常标号为100的电枢安装在通常标号为102的壳体内以便如同跷跷板围绕支点104在两个原始位置之间摆动。电枢100表示在图7的两个原始位置中的一个位置上，并且在该位置电枢的弯曲下侧中央区域106完全覆盖通向口C的阀座表面108内的开口，使得支点104另一侧上的类似开口暴露。所述另一开口通向口B。

壳体102闭合以便形成液密腔室110，流体可经由其壁内的开口110供应到腔室内(或从中排出流体)，该开口通向口A。

在另一原始位置，电枢100暴露通向口C的开口，并闭合通向口B的开口。

根据电枢所占据的原始位置，流体可在A和B，或者在A和C之间流动，反之亦然。

电枢包括夹在形成中央桥116和三块铁磁体材料之间的两个永磁体112、114和超过磁体的两个端部118和120。

壳体包括上和下延长铁磁体构件122、124，在一端两个构件其之间夹住线圈126，线圈具有铁芯128和非磁性(通常为塑料)管体130。

在其另一端，该构件通过非磁性材料的端部闭合件132连接，并且在线圈和端部闭合件之间，每个构件122、124与两个类似突出部形成整体，在支点104一侧形成两对磁极134、136，并在另一侧形成138、140。

在其原始位置，电枢接合来自两对极(即134和140)的每个对中的一个，或在另一原始位置接合136和138。

为了获得好的面对面接触，电枢端118、120是锥形(如图7所示)。另外，极134、136、138和140的内端可以倾斜，使得偏心面对端118、120面对面安装。

上和下构件122、124在极134、138和136、140之间内部切去以便提供两个线性凹口，两块非磁性材料142、144例如通过粘合剂或者通过铆钉或螺栓(未示出)定位并固定在凹口内。极134-140向内伸出超过材料块142、144的内表面，使得后者不与电枢从一组极到另一组极的摆动形成干涉。实际上，在142和电枢之间一直存在一个空间。

在电枢下面，材料块144的内表面凹入以便形成弯曲表面108。该表面中央是耐磨销146(见图11)，销在表面108上伸出以便提供电枢绕100其摆动的支点。

图11内还可看到从口B和C通向阀座108内的开口的通道148、150，在图11内各自由152、154表示。

电枢100包括阀闭合件，其中它运动到其靠近152或154的两个原始位置。为了提供滚动动作以便实现闭合，电枢的中央下侧形成弯曲的下侧156(见图7和11)，其具有容纳销146的头部的中央空腔158。

在销146具有圆形截面并具有拱形上端的情况下，空腔最好是锥形或截顶锥形。

在销146是矩形截面并形成下侧156绕其摆动的半圆柱形或三角形剖面桥的情况下，空腔158应该是三角形截面凹槽，以便容纳隆起的弯曲或三角形截面。

弯曲下侧156可整体形成在电枢中央桥部段116的下端处，但更方便的是包括分开的非磁性元件160，该元件以任何方便的方式固定在桥部段116的下侧，并最好由硬的耐磨材料制成，与支点销146构造的方式类似。

通常146和160由尼龙或类似塑料制成。

理论上即使两个表面具有相同的曲率半径也可以实现摆动，但是已经发现最好是弯曲表面156的曲率半径小于弯曲表面108的曲率半径。这清楚表示在图11中。

当弯曲表面156运动覆盖开口152或154时，为了确保很好的闭合作用，已经发现有利的是表面156是部分球形(而不是圆柱形)，并且弯曲表面108为元件160的弯曲下侧156提供部分圆柱形表面。

尽管材料块144最好是非磁性的，它可由其表面硬度大于形成元件160的材料的表面硬度的材料制成。因此，材料块144(或至少其表面108)可由非磁性材料制成，并且元件160(或至少表面156)由可以认为相对于金属弹性变形的塑料制成。通过采用这种材料组合，如果需要元件160的下侧表面156可略微变形，以便在电枢摆动接触一对极或另一对极时确保开口152或154附近的良好密封，由此确保可靠地闭合通向口B和C的开口152或154。

如图所示，阀将引导流体从A流到B或到C。(或者使得流体流过B或C，或经由A离开)。

如果阀只用作通/断阀，以使得例如A和B之间流动或终端流动，只需要阻断口C。另外通过阻断B，流体在A和C之间流动。

如果在阀的通/断构形中流体从A流到B(或C)，那么腔室110内的流体压力(见图7)将趋于帮助保持电枢在中断流动的电枢的原始位置上。

为了在电枢从一个原始位置摆动到另一原始位置时减小冲击，弹簧162、164各自设置在极片134、134的通道166、168内。弹簧保持在闭合件170、172和球174和176之间。后者通过每个通道166、168内侧端处的减小直径的缩颈来保持，使得球伸出超过极134、136的内表面，但是防止它们完全离开通道。

弹簧可通过调整闭合件170、172的位置来压缩。为此，通道166、168形成内部螺纹，并且闭合件170、172形成互补的外螺纹，并且改锥细槽形成在其面向外的端部内。通过在细槽内插入改锥，闭合件可以转动，以便进一步运动进入或离开通道，以便压缩弹簧到更大或更小的程度。

当电枢摆动到图7所示的位置，球174通过电枢端118接合并将向内压迫，由此压缩(或进一步压缩)弹簧162，直到电枢端接合内表面134为止。

为此，能量存储在弹簧162内，当电枢朝着其另一原始位置摆动时，能量可用来帮助在相反方向上加速电枢。

永磁体112、114选择成当电枢位于两个原始位置的任一位置时提供足够的磁通以便将电枢保持在电枢运动到达的最终位置上，并且足以在电枢运动到达的极134(或136)内克服压缩弹簧162(或164)内的弹簧力。这可以通过由电枢、电枢接触的两个极134、140(或136、138)、构件122、124和线圈芯128形成的闭合磁通路来实现。

通过与磁体112、114形成的磁通相反的引入磁通来实现电枢从一个位置运动到另一位置，以便造成电枢端被排斥离开与其接触的极(例如134、140)，并吸引到其它两个极(136、138)上。

这可以通过运动强力磁体到装置附近(其中不需要线圈126的情况)来实现，但最好是通过造成电流在一个方向上流过线圈以产生与磁体112、114产生的磁通相反的磁通。但是，这只需要电流流过长达电枢从一对极摆动到另一对极所需的时间，并且在弹簧162、164的加速作用下，这可以是非常短的时间。

清楚的是压缩弹簧162(或164)作用在电枢上的影响将趋于减小后者在开口152(或154)附近表面108上作用的力，并通过所述位置上的电枢闭合。

为了对此进行抵消，并且进一步帮助电枢从一个原始位置运动到另一原始位置，电枢可通过拉伸弹簧作用，该弹簧当电枢运动通过其一个原始位置和另一原始位置之间的中间位置时进一步延长。这造成电枢的顶部死点中央位置，在该位置上电枢处于不稳定的平衡状态。但是，一旦电枢运动超过该点，弹簧开始在电枢上施加转矩，趋于在电枢正在朝着新原始位置运动的方向上运动电枢，并还将帮助电枢保持在到达的位置上。

最好是，两个这种弹簧178、180设置在电枢的每侧上，如图8和10所示。弹簧安装在两个销182、184之间，一个销横向伸出通过电枢的桥部段116，另一个销通过材料块144(或磁性构件124)。

弹簧178、180在电枢上作用的弹簧力将当然趋于抵抗电枢随后离开其原始位置的运动。但是，这将部分通过相关弹簧162或164的加速力来补偿，并且只需要在绕组126内流过略微大的电流，以便造成电枢开始朝着另一原始位置摆动。一旦超过顶部死点中央(中间)位置，弹簧178、180的作用将帮助闭合阀。

芯128传统上通过螺栓182、184固定在上和下构件122、124上，如图7、8和10所示。

已经发现帮助表面156的滚动动作以接触一个或另一开152、154(见图1)的弹簧趋于压碎或移开通过阈控制的流体内的任何固体。这使得阀可用于含有灰尘或砂子或类似物的颗粒的未过滤的液体或空气或气体中。

图9表示作用电枢和其它部件上的力，其中力、压力、直径、长度和角度如下表示：

P(巴) 入口处的压力差；

Φ(毫米) 孔口直径；

R(毫米) 滚动球体半径；

K(毫米) 弹簧安装偏差；

L(毫米) 摆动杆有效长度；

a(度) 弹簧偏角；

b(度) 摆动杆角度行程；

c(度) 枢转力投射角度；

Fp(牛顿) 压力；

Fh(牛顿) 保持力；

Fs(牛顿) 弹簧力；

Fr(牛顿) 转动力；

Fm(牛顿) 磁力；

Ms(牛顿米) 弹簧力造成的反向动量；

Mp(牛顿米) 压力造成的反向动量；

Mr(牛顿米) 有效的反向动量；

Mh(牛顿米) 保持动量；

以下公式可用来计算力和动能，即：

Fp＝∏Φ²P/4

ΔF＝Fh-Fp

Fs＝Fh/cosα

Fr＝Fhtgα

Ms＝Fr(R-K)cosc

Mp＝ΔFΦ/2

Mr＝Ms+Mp

Mh＝FmL

Fm＝Mh/L

如果假设可以获得以下条件，即：

P＝60(巴)900(psi)

Φ＝6(毫米)

R＝13(毫米)

K＝5(毫米)

L＝56(毫米)

a＝7.5(度)

b＝15.0(度)

c＝13.2(度)

那么压力Fp通过下面给出：

Fp＝π6²60/40＝169牛顿

为了将阀保持在闭合状态，Fh必须大于Fp。

如果需要30％的安全限度，那么如果Fp＝169牛顿，Fh必须是220牛顿。

如果Fh＝220牛顿，那么：

ΔF＝220-169＝51牛顿

Fs＝220/cos7.5＝222牛顿

Fr＝220tg7.5＝29牛顿

Ms＝29(13-5)cos13.2/10³＝0.226牛顿米

Mp＝516/210³＝0.153牛顿米

Mr＝0.226+0.153＝0.379牛顿米

为了保持稳定磁锁定状态，Mh必须大于Mr。再次，如果需要30％的安全限度，Mh需要是0.5牛顿米。

从以上公式，可以计算磁力需要是8.9牛顿。

非常可行的是获得这种大小的磁力(仅小于1千克)，这是由于使用10毫米×10毫米截面以及20毫米长度的线性磁体，可以获得20牛顿的磁力。

注意到例如112、114的两个磁体不是基本的，并且如果需要在其位置上可以采用单个磁体。因此桥116和两个磁体112、114可以通过单个磁体来代替。

另外的磁体可从电枢中省略，并且一个或多个可定位在由122、128和124形成的磁回路中。因此例如电磁体的芯128可以是永磁体。只需要的是永磁体造成极134和138一同具有与极135和140相反的磁性。

Claims

1.一种致动器，其包括通过改变由至少一个永久磁体产生的并当电枢占据一个原始位置时连接电枢和极的磁通而在由一对极限定的两个原始位置之间运动的双稳态摆动电枢，以便造成电枢如同跷跷板摆动到两个原始位置的另一位置，其中形成用于连接电枢和两个极的磁通的闭合的低磁阻的通路，连接位于任一原始位置上的电枢的永久磁通本身足以造成电枢保持在与两个极接触的位置上，直到连接电枢和两个极的磁通改变，以便造成电枢从中脱开并摆动到其他两个极为止，由于与这些其他两个极形成的闭合低磁阻路径，电枢将进行保持，并且还包括可压缩的能量转换和存储装置，该装置在使用时在电枢与极接触的最后运动期间受到压缩并将电枢的某些动能转换成潜能，并存储潜能，而电枢在任一原始位置保持与极接触，以便用来在离开所述原始位置朝着其另一原始位置的方向上在电枢上施加加速力。

2.如权利要求1所述的致动器，其特征在于，能量转换和存储装置可弹性变形。

3.如权利要求2所述的致动器，其特征在于，能量转换和存储装置选择成在使用时该装置将在电枢朝着极运动时在电枢上施加增加的力，该力将使得电枢接近极时减速电枢，但是当电枢接近极时该力不足以克服电枢和极之间的增加的磁吸引力，由此当电枢接触极时减小冲击力。

4.如权利要求2或3所述的致动器，其特征在于，能量转换和存储装置包括两个弹性变形装置，其中一个装置在使用时当电枢运动与一对极接触时变形以便在其中存储能量，而其另一个装置在使用时当电枢运动与另一对极接触时变形以便在其中存储能量。

5.如权利要求4所述的致动器，其特征在于，每个弹性变形装置是弹簧。

6.如权利要求2或3所述的致动器，其特征在于，能量转换和存储装置容纳在两个极内的凹口内。

7.如权利要求6所述的致动器，其特征在于，推动构件容纳在每个凹口内并从极表面伸出，该构件在使用时将与电枢接触，并推入其凹口，以便当电枢接近极时压缩其中的能量转换和存储装置。

8.如权利要求2或3所述的致动器，其特征在于，电枢的运动在使用时传递到壳体外部。

9.如权利要求8所述的致动器，其特征在于，电枢运动在使用时通过推杆装置传递到壳体外部，推杆装置在电枢运动期间与电枢接合。

10.如权利要求9所述的致动器，其特征在于，推杆装置延伸通过极内的一个或多个通道。

11.如权利要求10所述的致动器，其特征在于，含有推杆装置的通道还包括压缩弹簧，并且推杆装置延伸通过并连接到弹簧上，以便通过弹簧朝着电枢压迫，止挡装置防止推杆跟随电枢一直到其极间的中间位置，使得电枢在极间的部分行程内不受弹簧影响。

12.如权利要求11所述的致动器，其特征在于，压缩弹簧用作能量转换和存储装置。

13.如权利要求1-3任一项所述的致动器，其特征在于，电枢安装成围绕限定支点的隆起摆动，或在相对成对的这种隆起之间摆动，或围绕销限定的轴线枢转，电枢绕销转动到极确定的程度。

14.如权利要求1-3任一项所述的致动器，其特征在于，至少一个永磁体形成电枢的一部分或形成电枢外部的低磁阻通路的一部分。

15.如权利要求1-3任一项所述的致动器，其特征在于，从电枢绕其摆动的轴线测量，电枢一端比另一端长，或通过延长元件延伸，使得当电枢运动时电枢一端或延长元件的远端运动的距离大于电枢另一端运动距离。

16.如权利要求1-3任一项所述的致动器，其特征在于，实现电枢从一个极到另一极的转换所需的磁通变化通过造成电流的短脉冲流过影响连接电枢和极的磁通的电磁体绕组来实现，相应选择影响每个改变的每个脉冲的电流方向。

17.如权利要求16所述的致动器，其特征在于，永磁体、电枢、极片和电磁体容纳在壳体内。

18.如权利要求17所述的致动器，其特征在于，壳体由可磁化材料制成并包括磁通路径的一部分。

19.如权利要求2或3所述的致动器，其特征在于，能量转换和存储装置在壳体上或壳体内或连接到壳体上的构件上并在电枢和固定点之间作用，或者包括至少一个极，或者能量转换和存储装置由电枢承载并从电枢延伸，或连接到至少一个极上并从该极延伸。

20.一种流体流动控制阀，其中电枢安装成相对于与电枢相对端相关地布置成两对的四个类似极片枢转，每对为电枢提供北极和南极，其中两对围绕电枢中央枢转轴线对称布置，并且电枢位于流体经由第一通道流出或流入的液密腔室内，其中电枢包括流体流动控制装置，并在使用时可采取两个原始位置的任一个位置，在每个位置上电枢通过只由永磁体提供的磁通保持与两个极片接触，其中通过临时改变连接电枢和磁极的磁通，造成电枢被排斥离开与其接触的极并吸引到限定另一原始位置的极，其中第二流体通道穿过一个极，该通道与所述极表面内开口连通，该开口被电枢覆盖以便当电枢位于两个原始位置中的一个位置时，防止流体在第二通道和腔室之间流动，但是当电枢占据另一原始位置时，使得流体流过第二通道，并且四个极的每个极其中具有类似的开口，使得四个极表面具有类似的磁截面，并还包括压缩能量转换和存储装置，该装置在使用时在电枢最后运动与极接触期间压缩并将电枢的某些动能转换成潜能，并存储潜能，而在任一原始位置上电枢保持与极接触，以便用来在电枢上并在离开所述原始位置的方向上施加加速力。

21.如权利要求20所述的阀，其特征在于，设置通向其他极中的一个极内的开口的第三流体通道，在使用时当电枢位于所述另一原始位置时将覆盖其他极的开口。

22.如权利要求20或21所述的阀，其特征在于，每个极包括与其表面连通的通道，并且其中不需要输送流体进入或离开腔室的通道进行封堵，并不完全穿过极延伸。

23.如权利要求20或21所述的阀，其特征在于，两个通道容纳能量转换和存储装置，当电枢接近并接触含有能量转换和存储装置的极时，每个装置在使用时变形以便存储预定量的能量，但当电枢由于连接电枢和极的磁通改变而变得从中脱开时，通过该装置，电枢加速离开极。

24.如权利要求23所述的阀，其特征在于，推动构件设置在含有能量转换和存储装置的每个通道内，该构件伸出超过极端部内的开口，当使用时电枢朝着极表面运动并与其接触时与电枢接合，以便将电枢运动传递到通道内的能量转换和存储装置。

25.如权利要求24所述的阀，其特征在于，推动构件保持在通道内，但可在其中滑动。

26.如权利要求23所述的阀，其特征在于，每个能量转换和存储装置包括弹簧。

27.如权利要求20或21所述的阀，其特征在于，电枢安装成围绕限定支点的隆起摆动，或在相对成对的这种隆起之间摆动，或围绕销限定的轴线枢转，电枢绕销转动到极确定的程度。

28.如权利要求20或21所述的阀，其特征在于，至少一个永磁体连接到极片上，以便提供永久磁通，使得电枢一侧上的两个极具有相同磁性，而电枢另一侧上的两个极具有相同磁性。

29.如权利要求28所述的阀，其特征在于，电枢在轴向延伸通过具有电流在其中流动的绕组的电磁体，并且当电流在一个方向上在绕组内流动时具有一种磁性，并当电流在相反方向上流动时具有相反磁性。

30.如权利要求20或21所述的阀，其特征在于，极通过磁性材料连接以便在电枢一侧上两个极和电枢另一侧上两个极之间形成磁通通路，并且电枢包括至少一个永磁体，以便提供永磁磁通，并在电枢一端形成永久北极，在电枢另一端形成永久南极。

31.如权利要求30所述的阀，其特征在于，连接极的磁性材料至少包括部分的电磁体芯，其具有绕组，电流在一个方向上在绕组内的流动将改变磁通，以便颠倒由电枢永磁体的磁通形成的磁性。

32.如权利要求29所述的阀，其特征在于，连接每个原始位置上的电枢的残留永久磁通足以将电枢保持在所述原始位置，使得该装置具有双稳态特性，并且只需要造成电流脉冲在适当方向上在电磁绕组内流动，以便造成电枢从一个原始位置运动到另一个原始位置，由于将其连接到电枢运动到达的两个极上的残留永久磁通，电枢将进行保持。

33.如权利要求20或21所述的阀，其特征在于，电枢的运动用来开启或闭合阀外部的装置内的第二阀，或开启和闭合阀外部的电开关，或在阀外部进行机械操作。

34.如权利要求20或21所述的阀，其特征在于，在使用中电枢的运动通过推杆装置传递到腔室外部。

35.如权利要求34所述的阀，其特征在于，推杆延伸穿过至少一个极内的通道。

36.如权利要求35所述的阀，其特征在于，每个推杆延伸通过含有能量存储弹簧的通道，并连接到弹簧上，以便通过弹簧朝着电枢压迫，止挡装置防止推杆在使用时跟随电枢超过极间的给定位置，使得电枢在极间的部分行程内不受弹簧影响。

37.如权利要求36所述的阀，其特征在于，每个极包括与其表面连通的通道，每个极的通道容纳能量转换和存储装置，当电枢接近并接触含有能量转换和存储装置的极时，每个装置在使用时变形以便存储预定量的能量，但当电枢由于连接电枢和极的磁通改变而变得从中脱开时，通过该装置，电枢加速离开极，其中能量转换和存储装置包括推杆和各自能量存储弹簧之一。