CN101299376A - 电磁阀 - Google Patents

Abstract

一种电磁阀及其电磁线圈。该电磁线圈包括沿着绕线架缠绕的线圈，该线圈可由一接点区分为两部分以调整位于绕线架中对一可动件的拉力或推力。该线圈的第一部分通过磁场将可动件拉向位于绕线架底部且与外壳耦合的一静止件。一永久磁铁位于该静止件及该外壳之间。在和静止件接触时，即使该线圈第一部分的电流切断，可动件仍可借由该永久磁铁的吸力维持定位。该线圈的第二部分以不同于线圈的第一部分的磁力将可动件推回定位。借由经过线圈的共同接点的电流，由线圈第一部分产生的磁力将与永久磁铁的磁力相加，而由线圈第二部分产生的磁力将与永久磁铁的磁力相抵消。借由本发明的电磁线圈，可以较简单且有效率的方式驱动其可动件，以减少电磁切换的损失。

Description

电磁阀

技术领域

本发明有关于一种电磁阀，该电磁阀中电磁线圈中的可动件可在施加操作电流时由原位移至一定位，且于操作电流断电之后保持在该定位。该可动件可施加一回复电流之后回到该原位。

背景技术

在一般传统的保持式电磁阀中是以电磁线圈来控制其可动件，其中操作电流以及回复电流施加在同一线圈上，借由所产生的磁力来控制可动件。该线圈是以一复杂的H桥电路所构成的切换电路所组成。

图1显示一传统的保持式电磁阀。如图1所示，该电磁阀的外壳21为矩形外框且由非导磁材料所构成。位于外壳21的上盖1用于支持并定位一永久磁铁19。该永久磁铁19的磁极为放射状朝向外壳21的中央部27。一静止件17位于该中央部27。一绕线筒12置于外壳21之中，因此该绕线架12的一端可包围该静止件17且另一端可置入一可动件6。该可动件6的直径大体上与静止件17相等。可动件6可沿着绕线架12的轴线滑动。线圈23沿着该绕线架12的外侧绕设。一弹簧16置于可动件6以及静止件17之间，因此该弹簧16可将可动件6推出该外壳21。

图2显示用在传统可持式电磁阀的H桥电路。该传统电磁阀的电磁线圈具有一圈数为n1的线圈经由开关s1、s2、s3及s4连接至一电源b。在操作时，仅有一对桥接开关s1及s4为开启以导引电流通过线圈，而另一对桥接开关s2及s3为关闭。欲使通过线圈的电流方向时，则桥接开关s2及s3为开启且s1及s4为关闭。

再参考图1所示的传统可持式电磁阀，在操作状态时，预定方向的操作电流由如图2所示的电子开关通过一对端子24a及24b施加至线圈23以产生一磁场H1，该磁场H1的方向与该永久磁铁19的磁极方向相同。借由对应磁场H1的磁力，可动件6可被下拉并与静止件17接触。

在此情况下，即使施加至线圈23的操作电流为关闭，可动件6仍因永久磁铁19耦合的磁吸力而与静止件17保持在接触状态。若要将可动件6与静止件17分离，则线圈23需施加与操作电流方向相反的回复电流。该回复电流在线圈23之中形成方向与磁场H1相反的磁场H2，可减少或消除永久磁铁19的磁吸力。磁吸力的减少或消除以及经压缩的弹簧16的力量可将可动件6推回到原来的位置。

在具有单一线圈23的传统电磁线圈中所施加的操作电流以及回复电流的强度为相同。在两不同方向的磁场H1及H2所产生的电磁力为相同，再者弹簧16的压缩力与磁场H2产生的回复力方向亦相同。因此，对于电磁线圈外部的阀28的阀口29以及可动件6顶部的封口3而言会产生多余的力量。持续作用在可动件6顶部封口3的多余力量会损坏封口材料并进一步造成阀28不易密合而使阀内液体容易泄漏。再者，由于电子开关工作频繁，如图2所示的电路较耗费电力。因此需要有一种电磁线圈可以较有效率地利用电力来驱动其线圈。

再者，在传统的保持式电磁阀中，该线圈23暴露在大气环境下，外壳21亦不能将该线圈完全密封。在具有开放式外框的传统电磁线圈中，线圈暴露在外部的元件，因此会被外部磁场影响其效能。由于传统电磁阀的电磁线圈容易被高湿度环境影响，因此需要有一种其线圈可被完全密封以隔绝外界高湿环境及磁场的电磁线圈。

在传统的保持式电磁阀中，其操作电流及回复电流施用在同一线圈上，即相同的磁力施用在该可动件上。然而因可动件经下拉以抵抗弹簧压缩力，故不是最理想状况。同样地，对可动件而言，回复力不需与拉力相同，因为经压缩的弹簧已经减少了永久磁铁的磁力对于可动件的维持力。因此，需要提供一种具有不等分接头的线圈可提供不同的磁力来解决以上的问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种保持式电磁阀。该电磁阀具有不等段落的线圈，可调整其可动件的拉力及释放力。

本发明又一个目的在于提供一种电磁线圈，其驱动不同部分的线圈的接点位于共同接线端，可使控制线路较为简单并有效率。

本发明再一个目的在于提供一种电磁线圈，其可动件可稳定地维持在定位而不受外部电磁力、机械震动、电源不稳定或环境温度改变的影响。

本发明再一个目的在于提供一种电磁线圈，其为模组化并可与薄膜式的阀体结合，以控制较大流速的流体。

本发明再一个目的在于提供一种电磁线圈，其建构在完全密封的环境。

依据本发明的电磁线圈，其线圈分成一第一部分及一第二部分且该二部分为共轴。该第一部分的一端与该第二部分的一端为共同端子。该二部分为共轴形成该线圈。以高电阻值材料所形成的一可动件位于该线圈中，因此该可动件可因线圈形成的磁场而移动。该电磁线圈的可动件的一端可突出于线圈之外，且可动件的另一端与静止件相邻。该线圈内有一静止件置于一外壳内的一封闭端。该外壳的另一端具有一上盖且该另一端与该可动件的突出部的周缘相邻。可动件与静止件置于一绕线架中。一永久磁铁置于该静止件与该外壳之间，且该永久磁铁借由一软磁盖使其维持与该线圈共轴。该软磁盖置于该绕线架的一管状部中，该管状部作为可动件的滑槽且线圈缠绕于该管状部之外。该静止件可作为永久磁铁的一磁极。该可动件可与静止件啮合的一端具有一突出部，该突出部具有一截短的圆锥部。该静止件的对应面具有一凹处，其形状与该可动件的突出部互补。

借由在该线圈的第一区域施加电流所形成的磁场以及该永久磁铁在静止件形成的磁极，可动件被磁吸至与静止件结合，并抵抗位于可动件与静止件间的弹簧的压缩力。一旦可动件及静止件结合，其产生的磁力大于弹簧的压缩力，故该可动件会维持在与静止件结合的定位。因此，即使关闭施加于线圈第一区域的操作电压，可动件会因为永久磁铁的吸力继续与静止件结合在定位。

借由在该线圈的第二区域施加回复电流，在静止件中形成的回复磁场与永久磁铁的磁场相反，因此永久磁铁的吸力因抵销而减弱。此时，经压缩弹簧的弹力因大于磁场对可动件的吸力而将可动件推回原位。

借由在可动件中形成中央空穴可使得可动件在同样的截面积具有较轻的质量，以减少可动件滑动时的振动及其噪音。

附图说明

图1为一种传统电磁阀的横断面图；

图2显示传统电磁阀的线圈使用的H桥电路；

图3显示依据本发明的一电磁线圈的横断面图；

图4显示用在如图3所示的电磁线圈的电路图；

图5显示图4所示的电路图的一变化态样；

图6显示图4所示的电路图的又一变化态样；以及

图7显示图4所示的电路图的另一变化态样。

主要元件符号说明

1，101上盖

3，103缓冲结构

6，106可动件

108突出部

109突缘

110封胶

12，112绕线架

113，114凸缘

115共轴凹处

16，116弹簧

17，117静止件

118O形环

19，119永久磁铁

120软磁盖

21，121外壳

122孔

23，123线圈

124a导线

124b导线

124c导线

125空间

27中央部

28阀

29孔

130导槽

132中央空穴

134圆锥凹处

b距离

n1，n2圈数

N1，N2圈数

S1开关

S2开关

S3开关

S4开关

P接点

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依据本发明优选实施例的电磁阀及其电极结构，其中相同的元件将以相同的符号加以说明。

图3显示依据本发明的一电磁线圈的实施态样的剖面图。请参照图3，一导磁外壳121为具有一封闭端的圆筒。由非导磁材料制成的上盖101置于该外壳121的顶部。一绕线架112将静止件117包覆于其中且该绕线架112置于外壳121内。该绕线架112是以非导磁材料制成且具有一管状部作为可动件的导槽130。绕线架112的一端套接静止件117且另一端置入可动件106。可动件106大体上呈圆柱状且其直径与该静止件117的直径相等。可动件106可沿着绕线架112的轴移动。线圈123围绕在该绕线架112之外。弹簧116置于可动件106以及静止件117之间，因此可将可动件106向外推出。

置于导槽130中的静止件117以及永久磁铁119及由以下方式固定在导磁外壳121中。首先，该永久磁铁119的直径大体上与静止件117相等，该永久磁铁119置于一软磁盖120之中。软磁盖120的直径略大于导槽130，因此软磁盖120置于该绕线架112底部的一共轴凹处115。在此之前，由弹性体制成的一O形环118围绕着静止件117且该静止件117置入导槽130中。因此，该O形环118置于静止件117以及导槽130之间以避免在导槽130内的液体流出。静止件117可借由O形环118而避免在导槽130的内表面滑动。当静止件117、永久磁铁119以及软磁盖120安装正确时，各元间之间为紧密结合故其接触面之间并无气隙。当线圈123沿着导槽130的外部绕线并置入导磁外壳121内时，上盖101经封胶110的适当压力固定于导磁外壳121之上，因此上述元件可以紧密地磁耦合。

一突出部108形成在可动件106相邻于静止件117的一侧。该突出部108具有一截短的圆锥部外观。静止件117对应于该圆锥部的一面具有一圆锥凹处134，该圆锥凹处134的形状与圆锥部互补故可收纳突出部108。在此配置下，可动件106与静止件117的接触面增加，因此对可动件106的磁吸力亦增加。

如图3所示，可动件106包括一中央空穴132，因此可动件106在同样的截面区域时具有较轻的重量。较轻量的可动件106可减少电磁线圈在以电磁力对位时的不良影响。

如图3所示，导槽130还包括一突缘109突出于上盖101之外，且可动件106还包括一缓冲结构103可突出于该突缘109之外。因此，依据本发明的优选实施态样的电磁线圈，可作为耦接至外部一薄膜阀(图未示)的模组化元件。

再参照图3及图4，线圈123是依据以下方式绕线。首先，一导线124a的一端焊接至绕线的漆包线(图未示)的起点，其焊接点T1位于绕线架112的第一凸缘113与第二凸缘114之间的空间125。接着漆包线在导槽130的外部的第一层围绕，直到形成N1的圈数。该N1圈数是该线圈的第一部分并作为操作线圈。漆包线被导引至该空间125中，一导线124b与该漆包线焊接且其焊接点为P。漆包线再回到绕线架112中继续以同样方向在前述第一层上进行绕线，直到形成N2的圈数。在形成N2的圈数之后，漆包线绕回到该空间125之中并与一导线124c在焊接点T2连接。该N2圈数是该线圈的第二部分并作为回复线圈。在线圈123中，该操作线圈以及该回复线圈连续且为共轴。三导线124a、124b及124c通过位于导磁外壳121密封端的孔122带出至导磁外壳121之外。

用于下拉及回复可动件106的电流以图4解释。和传统技术相比，本发明的电磁线圈仅需用到一半数目的开关。借由控制接点P所连接的共同端，本发明的电磁线圈每次只要启动一个开关。在线圈123之中产生的磁场，其取决于开关S1或S2来产生其为两种方向互为相反的磁场。在使用时，操作线圈N1及回复线圈N2是连接至一电源B。如图4所示，两部分的线圈N1及N2的一端彼此连接且连接至电源B的一端，线圈N1及N2的另一端分别通过开关S1及S2连接至电源B的另一端。线圈N1及N2的绕线方向得以选择，因此借由开启开关S1或S2所产生的磁场可以为相反的方向。线圈N1的可磁化安匝数与线圈N2的并不相等。如图3所示，线圈N1的圈数不等于线圈N2的圈数，因此个别行程的磁场亦不相同。

例如，通过线圈N2的回复电流所产生的回复磁场小于通过线圈N1的操作电流所产生的可拉回可动件的磁场，故N2的数目小于N1。N1及N2的数目可依实际所需加以变化。

图5所示的电路图进一步包括一电阻Ra与线圈N2串联，以减少在回复期间通过的电流。此相反方向的电流可减少永久磁铁的磁场，因此对于可动件的吸力会减少到零，可避免多余的力量借由可动件的缓冲结构103施加到电磁线圈外部的阀口。可动件106可以仅借由弹簧116的弹力回复到原位。

如图6所示，具有N1圈数的线圈123借由打开第一对开关S1及S4来作为操作线圈。打开第二对开关S2及S3则驱动圈数为N2的部分线圈123来作为回复线圈。即是，介于第一对开关S1及S4的圈数不等于第二对开关S2及S3之间的圈数。和传统技术相比，即便开关数目没有减少，操作电流以及回复电流仍可设计成为不同的强度。

和图2所示的传统技术相比，图7显示为了使操作电流与回复电流不同，而将一电阻Ra置于回复电流的电路中，因此回复电流产生的磁场小于操作电流所产生的磁场。如图7所示，也就是电阻Ra位于开关S2及S3打开的通路上而非位在S1及S4打开的通路上。在图7中，打开开关S2及S3为回复电路。

本发明的电磁线圈可利用如第4、5、6或7图所示的电路，在操作状态跟回复状态产生不同的安匝数来驱动可动件106。

以上所述仅为举例性，而非为限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本发明中。

Claims (22)

1.一种电磁线圈，包括：

一外壳，具有一封闭端；

一绕线架，具有一管状部且位于该外壳中；

一线圈，围绕该绕线架且具有第一端以及第二端；

一静止件，位于该管状部中；

一永久磁铁，位于该静止件以及该外壳之间；

一可动件，位于该管状部中；以及

一共同端子，与该线圈连接于一接点；

其中在该第一端与该共同端子之间所产生的磁场与该第二端与该共同端子之间所产生的磁场并不相同。

2.根据权利要求1所述的电磁线圈，其中该可动件在相邻于该静止件的一端面具有一突出部。

3.根据权利要求2所述的电磁线圈，其中该静止件具有一凹穴位于对应该可动件的一面用于收纳该突出部。

4.根据权利要求3所述的电磁线圈，其中该突出部呈圆锥状。

5.根据权利要求3所述的电磁线圈，还包括一软磁盖用以放置该静止件，该软磁盖的直径大于该静止件的直径因此该软磁盖可置于该绕线架的一共轴凹处。

6.根据权利要求1所述的电磁线圈，还包括一弹性体位于该静止件以及该管状部之间，以避免在管状部内的液体流出。

7.根据权利要求6所述的电磁线圈，其中该弹性体为一O形环。

8.根据权利要求1所述的电磁线圈，其还包括一上盖位于该外壳的顶部。

9.根据权利要求8所述的电磁线圈，其中该上盖由一封胶固定至该外壳。

10.根据权利要求8所述的电磁线圈，其中该上盖由非导磁材料所构成。

11.根据权利要求1所述的电磁线圈，其中该可动件包括一缓冲结构可突出于该管状部的一凸缘外。

12.根据权利要求1所述的电磁线圈，其中该外壳的封闭端包括一孔可使得该第一端子、该第二端子以及该第三端子穿出。

13.根据权利要求1所述的电磁线圈，其中该绕线架包括两凸缘且一空间形成于该两凸缘之间，该接点位于该空间中。

14.根据权利要求13所述的电磁线圈，其中该接点为一焊接点。

15.根据权利要求1所述的电磁线圈，其中在该第一端子以及该共同端之间的圈数不同于该第二端子以及该共同端之间的圈数。

16.根据权利要求1所述的电磁线圈，其还包括一电阻位于该第一端子及该共同端之间。

17.根据权利要求1所述的电磁线圈，其中该可动件包括一中央空穴。

18.根据权利要求1所述的电磁线圈，其中该静止件靠近该外壳的封闭端。

19.根据权利要求1所述的电磁线圈，其应用于一阀中。

20.根据权利要求1所述的电磁线圈，其中在该第一端与该共同端子之间的安匝数不同于该第二端与该共同端子之间的安匝数。

21.一种电磁线圈，包括：

一外壳，具有一封闭端；

一绕线架，具有一管状部且位于该外壳中；

一线圈，围绕该绕线架以形成具有一第一对开关及一第二对开关的一H桥电路；

一静止件，位于该管状部中；

一永久磁铁，位于该静止件以及该外壳之间；以及

一可动件，位于该管状部中；

其中该第一对开关之间的圈数不同于该第二对开关之间的圈数。

22.一种电磁线圈，包括：

一外壳，具有一封闭端；

一绕线架，具有一管状部且位于该外壳中；

一线圈，围绕该绕线架以形成具有一第一对开关及一第二对开关的一H桥电路；

一静止件，位于该管状部中；

一永久磁铁，位于该静止件以及该外壳之间；

一可动件，位于该管状部中；以及

一电阻，位在打开该第一对开关的通路而不位在打开该第二对开关的通路。

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