CN101936420A - 小型电磁阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种小型电磁阀。小型电磁阀(1)具有螺线管部(2)与主体部(3)，所述螺线管部(2)包括线圈(5)、固定在线圈(5)的中空部的固定铁心(6)、被固定铁心(6)吸引的可动铁心(7)、固定设置在可动铁心(7)上的阀芯(9)、以及中空状的外罩(4)，所述主体部(3)包括阀芯(9)存在的阀室(33)、与阀室(33)连通的流入路(31)与流出路(32)、形成有流入路(31)与流出路(32)的阀主体(30)、形成在阀主体(30)中且与阀芯(9)抵接/分离的阀座(34)、以及使阀芯(9)与阀座(34)抵接的板簧(8)，其中，线圈为扁绕线圈(5)，在外罩(4)的侧面形成有扁绕线圈(5)的线圈插入孔(40)，由此能够防止线圈发热并提高组装性。

Description

小型电磁阀

技术领域

本发明涉及一种使用线圈的小型电磁阀。

背景技术

在小型电磁阀中，虽然为确保所需的吸引力需要增加电力，但是，如果占据固定铁芯与阀盖之间的空间的线圈的占空因数低，则线圈的电阻增加，线圈的发热成为问题。

过去，作为提高小型电磁阀的占空因数的技术，有例如图19所示的、专利文献1所记载的电磁阀100。

电磁阀100具有螺线管部110，所述螺线管部110中，截面正方形的线圈113卷绕在形成为中空圆筒状的绕线架115上。

通过使线圈113为截面正方形，能够减小层叠的线圈113的间隙，能够消除多余的空间。

专利文献1：日本专利第4167995号

发明内容

但是，(1)如果是宽度为10mm左右的小型电磁阀，若占空因数不提高到60％左右，则会因线圈发热而成为问题。但是，由于具有绕线架115，通常难以提高占空因数。另外，针对此问题，在专利文献1中有如下记载：线圈113的截面形状是正方形，能够无间隙地层叠，但是，在实际上实施专利文献1所记载的发明时，难以整齐且无间隙地层叠线圈113。其原因是，线圈113是细的导线，具有内部应力，因此，即使欲通过线圈装置用强力拉伸线圈113而使线圈113笔直地层叠，如专利文献1那样在6段上层叠时，也会因圆周方向上的偏移扩大，而不能使线圈113随着在圆周方向上扩展而整齐且无间隙地层叠。因此，由于线圈间开放有间隙，而不能将占空因数提高到60％。

另外，(2)虽然在图19中未图示出，但是在线圈113中，由于第一端子及第二端子是以相对于线圈113鼓出的形状形成，因此，在向绕线架115插入时，第一端子及第二端子成为阻碍而难以插入，组装性差，因而成为问题。由于线圈113的导线细，虽然能够将主体插入绕线架115中而将第一端子及第二端子顺着主体侧面取出，但是，特别是在扁绕线圈中，由于导线的宽度宽，难以将第一端子及第二端子顺着主体侧面取出，特别是组装性差，因而成为问题。

因此，本发明是为解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种电磁阀，所述电磁阀通过提高线圈的占空因数，来确保所需的吸引力，并且在使电磁阀小型化时线圈发热小，组装性好。

为了实现上述目的，本发明的小型电磁阀具有以下构成。

(1)小型电磁阀，具有螺线管部与主体部，所述螺线管部包括线圈、固定在所述线圈的中空部的固定铁芯、被所述固定铁芯吸引的可动铁芯、固定设置在所述可动铁芯上的阀芯、以及中空状的外罩，所述主体部包括内置有所述阀芯的阀室、与所述阀室连通的流入路与流出路、形成有所述流入路与所述流出路的阀主体、形成在所述阀主体中且与所述阀芯抵接/分离的阀座、以及使所述阀芯与所述阀座抵接的弹簧，所述小型电磁阀的特征在于，所述线圈为扁绕线圈，在所述外罩的侧面形成有所述扁绕线圈的线圈插入孔。

(2)如(1)所述的小型电磁阀，其特征在于，所述扁绕线圈的占空因数为60％以上。

(3)如(1)所述的小型电磁阀，其特征在于，所述扁绕线圈与所述固定铁芯经由绝缘体胶带接触。

(4)如(1)所述的小型电磁阀，其特征在于，将多个所述小型电磁阀并排时所述线圈插入孔朝向同一方向，由此使所述扁绕线圈彼此不面对。

(5)如(1)所述的小型电磁阀，其特征在于，所述固定铁芯焊接在所述阀主体上，由此使固定铁芯与所述阀主体成为一体。

(6)如(1)所述的小型电磁阀，其特征在于，在固定铁芯插入部的一端外周上固定有非磁性体，在所述非磁性体的外周上固定有可动铁芯引导部，构成固定铁芯材料，通过加工所述固定铁芯材料形成引导可动铁芯的引导孔。

(7)如(6)所述的小型电磁阀，其特征在于，所述插入部与所述可动铁芯之间的间隙在0.2mm以下。

以下说明所述小型电磁阀的作用及效果。

(1)线圈为扁绕线圈，在外罩的侧面形成有扁绕线圈的线圈插入孔，由此，第一，扁绕线圈不需要层叠线圈，因此几乎可去掉无用的间隙，将占空因数提高至60％以上，能够降低电阻值，抑制扁绕线圈的发热，因此能够实现宽度为10mm以下的小型电磁阀。

另外，通过去掉绕线架，能够提高相对于由固定铁芯与外罩形成的线圈空间的线圈占有率。

第二，通过在外罩的侧面形成有扁绕线圈的线圈插入孔，能够不弯曲扁绕线圈的第一端子与第二端子等而直接以原有的形状插入，因而能够提高组装性。

(2)扁绕线圈的占空因数为60％以上，由此能够降低电阻值，并抑制扁绕线圈的发热，因此，能够实现宽度为10mm以下的小型电磁阀。

(3)扁绕线圈与固定铁芯经由绝缘体胶带接触，由此，即使在扁绕线圈的包覆有损伤的情况下，也能够确保可靠的绝缘性，因而能够进一步提高绝缘性。

(4)排列多个小型电磁阀时使线圈插入孔朝向同一方面，由此使扁绕线圈彼此不直接面对，从而能够减少扁绕线圈中产生的磁力对相邻小型电磁阀的影响。

(5)固定铁芯焊接在阀主体上，由此不需要机械的密封，例如O形环，因而能够降低成本。另外，使用O形环时需要设置场所，但是如果是焊接，则不需要设置场所，因此能够将电磁阀小型化。另外，由于固定铁芯与阀主体成为一体，因此，能够防止泄漏。

(6)固定铁芯插入部的一端外周上固定有非磁性体，非磁性体的外周上固定有可动铁芯引导部，由此构成固定铁芯材料，通过切削加工固定铁芯材料形成引导可动铁芯的引导孔，由此，能够使固定铁芯与可动铁芯之间的间隙在0.2mm以下。

(7)固定铁芯与可动铁芯之间的间隙在0.2mm以下，由此使磁效率提高，所需电力较少即可，因此，能够节能地进行电磁阀的开闭。

附图说明

图1：本发明的本实施例1的小型电磁阀的主视图。

图2：本发明的本实施例1的小型电磁阀的右视图。

图3：本发明的本实施例1的小型电磁阀的俯视图。

图4：本发明的本实施例1的小型电磁阀的外观上方立体图。

图5：本发明的本实施例1的小型电磁阀的分解立体图。

图6：本发明的本实施例1的外罩的主视图。

图7：本发明的本实施例1的外罩的右视图。

图8：本发明的本实施例1的外罩的左视图。

图9：本发明的本实施例1的外罩的仰视图。

图10：本发明的本实施例1的外罩的外观上方立体图。

图11：本发明的本实施例1的固定铁芯的外观上方立体图。

图12：本发明的本实施例1的固定铁芯的外观下方立体图。

图13：本发明的本实施例1的图11所示的固定铁芯的BB剖视图。

图14：本发明的本实施例1的固定铁芯材料的剖视图。

图15：本发明的本实施例1的图2所示的小型电磁阀的AA剖视图。

图16：本发明的本实施例1的改良前的示例中的小型电磁阀的剖视图。

图17：本发明的本实施例2的小型电磁集成阀的外观上方立体图。

图18：本发明的本实施例2的小型电磁集成阀的主视图。

图19：现有技术中的专利文献1的电磁阀的剖视图。

标号说明

1小型电磁阀

2螺线管部

3主体部

30阀主体

34阀座

4外罩

40线圈插入孔

5扁绕线圈

6固定铁芯

7可动铁芯

8板簧

9阀芯

12绝缘体胶带

具体实施方式

接着，参照附图说明本发明的小型集成阀的一个实施方式。

第一实施方式

小型电磁阀的构成

图1表示小型电磁阀1的主视图。图2表示右视图。图3表示俯视图。图4表示外观上方立体图。图5表示小型电磁阀1的分解立体图。图15表示图2的AA剖视图。

如图1所示，小型电磁阀1由螺线管部2及主体部3构成。

如图15所示，在主体部3的阀主体30的内部形成有第一流路31、第二流路32，第一流路31及第二流路32与阀室33连通。在第二流路32与阀室33连通的连通部分形成有阀孔35，在阀孔35的周边部分形成有阀座34。

螺线管部2如图5所示，具有外罩4、扁绕线圈5、固定铁芯6、可动铁芯7以及板簧8。螺线管部2固定设置在阀主体30上。

如图15所示，在外罩4的内部，插入有中空圆筒状的扁绕线圈5，固定铁芯6通过绝缘体胶带12固定设置在扁绕线圈5的内部，作为固定铁芯6的一部分的可动铁芯引导部62以与扁绕线圈5的底面抵接的形状固定设置在扁绕线圈5的一端开口部上。可动铁芯7通过板簧8的弹力可滑动地被引导而安装在可动铁芯引导部62内。固定铁芯6与可动铁芯7与阀座34配置在相同轴上。可动铁芯7的阀座34侧的前端部上固定设置有阀芯9。

以下说明外罩4的构成。

图6表示外罩的4主视图。图7表示右视图。图8表示左视图。图9表示仰视图。图10表示外观立体图。

外罩4如图6所示，形成具有上表面4C、下表面4D的大致圆柱形状，并且，在正面形成有切缺部即正面切缺面4A，并且在背面形成有切缺部即背面切缺面4B。通过形成正面切缺面4A及背面切缺面4B，螺线管部2能够无需从阀主体30露出而小型化。

如图8所示，在外罩4的内部，形成有中空圆柱状的线圈孔41。线圈孔41的圆周方向的直径是扁绕线圈5能够插入的大小，因此是扁绕线圈5的圆周方向的直径加上公差的大小。线圈孔41如图9所示，贯通下表面4D，但如图10所示，不贯通上表面4C。另外，线圈孔41上，从图9所示的右侧面4E的中间位置开始直至从正面4A的线圈孔41的最外周端垂直延伸至正面4A的线，形成有线圈插入横孔42。线圈插入横孔42的轴方向的高度是扁绕线圈5能够插入的高度，因此是扁绕线圈5的轴方向的高度加上公差的高度。

由线圈孔41及线圈插入横孔42的两方构成线圈插入孔40。

将外罩4中线圈插入孔40以外的部分的有壁的部分作为隔断壁43。

使用图5说明扁绕线圈5的构成。

如图5所示，扁绕线圈5是一支薄板状的线圈，扁平截面螺旋状地叠层，在中空部形成插入固定铁芯6的固定铁芯插入孔51的空间。固定铁芯插入孔51的形状根据固定铁芯6的形状而不同，也可以是圆柱形、棱柱形等。在本实施例中，固定铁芯插入孔51形成圆柱形。为了插入固定铁芯6的固定铁芯插入部61，固定铁芯插入孔51的圆周方向的大小是固定铁芯插入部61的圆周方向的大小加上公差的大小。扁绕线圈5由珐琅等绝缘包覆。对于扁绕线圈5的绝缘包覆，由于是包覆平板截面的导线，因此绝缘包覆的面积减小，与对细导线进行绝缘包覆时相比，能够降低珐琅等的绝缘材料的成本。另外，由于绝缘包覆的面积减小，因此与对细导线进行绝缘包覆时相比，占空因数好。

扁绕线圈5由于是一根薄板状的线圈，因此，在扁绕线圈5上具有2个端部，端部构成扁绕线圈5的第一端子5a、第二端子5b。第一端子5a从扁绕线圈5的上方突出形成。第二端子5b从扁绕线圈5的下方突出形成。第一端子也可以与第二端子反向。

扁绕线圈5由于是薄板状的线圈螺旋状地层叠，因此，能够减小薄板状的重叠线圈之间的间隙，进而不需要绕线架，从而占空因数提高。

另外，在如本实施例1那样为线圈为薄板状、扁平截面为长方形并上下层叠的情况下，不需要在横轴方向上卷绕，因此线圈主体的形状不会不正确，因此，不需要作为卷绕线圈时的引导的线架。另外，通过去掉线架，能够扩大扁绕线圈5的宽度，能够增大容积从而能够提高占空因数。

在过去的截面形状是圆形的线圈中，占空因数不过是35％，为了使小型电磁阀1开闭，对于磁动势400AT，电力需要5.7W，温度上升285K。另外，在如专利文献1那样截面形状为正方形的线圈中，占空因数为50％，但是为了使小型电磁阀1开闭，对于磁动势400AT，电力需要4.6W，温度上升230K。

与此相对，在如本实施例1那样线圈为薄板状扁平截面为长方形并上下层叠多层时的线圈中，能够使占空因数为60％，与专利文献1相比，能够使占空因数提高25％，能够降低线圈的电阻值，因此，能够抑制发热。因此，由于能够使占空因数为60％，能够将小型电磁阀1小型化至宽度为10mm左右。

另外，温度上升能够抑制在185K，与专利文献1相比能够抑制温度上升约24％。另外，由于能够降低温度上升大约24％，因此电力为3.7W即可，与专利文献1相比，节约了大约20％的电力消耗。

以下说明固定铁芯6的构成。

图11表示固定铁芯6的上方立体图。图12表示下方立体图。图13表示图11的BB剖视图。

固定铁芯6如图11所示，由下述部件构成：固定铁芯插入部61，插入扁绕线圈5中；可动铁芯引导部62，形成有引导孔62A，所述引导孔62A收纳可动铁芯7，并如图12和图13所示收容板簧8等。固定铁芯插入部61由磁性体构成。如图15所示，在固定铁芯插入部61的外周上，与线架不同，卷绕有是粘接带且是绝缘体的绝缘体胶带12。通过卷绕绝缘体胶带12，能够防止由于固定铁芯插入部61与扁绕线圈5摩擦而导致扁绕线圈5的绝缘包覆剥落。

如图13所示，可动铁芯引导部62的上表面由非磁性体部62B构成，所述可动铁芯引导部62包括与固定铁芯插入部61连接的部分。如图15所示，在引导孔62A内，设有树脂制(PTFE等)且具有缓冲性的挡块10，挡块10与固定铁芯插入部61面接触。

如图15所示，板簧8压缩设置在固定铁芯6与阀主体30之间。板簧8是圆板状的形状，是相对于其厚度方向弹性变形的弹簧。在可动铁芯7的中心，嵌合有阀芯9，由于阀芯9与板簧8接合，可动铁芯7、板簧8以及阀芯9成为一体。在可动铁芯7与固定铁芯6之间，具有挡块10。由于设有树脂制(PTFE等)且具有缓冲性的挡块10，即使在可动铁芯7与挡块10抵接时，也不会产生可动铁芯7的抵接时产生的微粒。

如图15所示，在小型电磁阀1闭阀时，固定铁芯6中固定铁芯插入部61的底面至可动铁芯7的上表面之间的长度α为0.1mm。之所以是0.1mm，是因为固定铁芯6的固定铁芯插入部61与引导孔62A相接。

在当初考察的图16所示的小型电磁阀13中，固定铁芯插入部610安装在可动铁芯引导部620的非磁性体620B上，因此，固定铁芯插入部610的底面至可动铁芯700的上表面之间的长度β为0.25mm。即原因是，在固定铁芯插入部610至可动铁芯700之间，除行程幅度的0.1mm外，加上可动铁芯引导部的非磁性体620B的厚度0.15mm，合计为0.25mm以上。

因此，在本实施例1中，固定铁芯6中固定铁芯插入部61的底面至可动铁芯7的上表面之间的长度α为0.1mm。在固定铁芯插入部61中产生磁场而吸起可动铁芯7。因此，通过使固定铁芯插入部61至可动铁芯7的长度短至0.1mm，所需磁力很少即可，因而能够节能地进行小型电磁阀1的开闭。

在本实施例中，通过实验确认了下述情况：虽然长度α为0.1mm，但只要长度α在0.2mm以下，与0.25mm以上的情况相比，就能够节能地进行小型电磁阀1的开闭。

以下示出使固定铁芯6中固定铁芯插入部61的底面至可动铁芯7的上表面之间的长度α为0.2mm以下的制造方法。图14表示固定铁芯6的形成前阶段的固定铁芯材料160的剖视图。

如图14所示，固定铁芯材料160中，在圆柱状的固定铁芯材料部161的外周下端部一体形成有固定铁芯引导材料部162，所述固定铁芯引导材料部162将中空圆筒状的非磁性体材料部162B包围在内。第一，形成固定铁芯材料160。

第二，通过切削固定铁芯材料160的固定铁芯材料部161、固定铁芯引导材料部162以及非磁性体材料部162B，形成如图13所示的引导孔62A。通过切削固定铁芯材料部161、固定铁芯引导材料部162以及非磁性体材料部162B，如图13所示，形成固定铁芯插入部61与引导孔62A相接的构造。

通过上述处理，如图15所示，能够使固定铁芯6中的固定铁芯插入部61的底面至可动铁芯7的上表面之间的长度α为0.2mm以下。

小型电磁阀的组装

使用图5说明小型电磁阀1的组装。

第一，从外罩4的线圈插入孔40的线圈插入横孔42插入扁绕线圈5。由于能够将扁绕线圈5相对于外罩4从横向插入，因此能够使第一端子5a与第二端子5b不成为障碍地插入外罩4。另外，由于在扁绕线圈5插入后不需要将第一端子5a与第二端子5b取出到外部，因此组装性好。其原因是，小型电磁阀1是宽度为10mm的超小型，因此在外罩4中插入扁绕线圈5后，想要将第一端子5a与第二端子5b取出到外部是困难的。

第二，在绝缘体胶带12卷绕固定铁芯6的固定铁芯插入部61的状态下，将其从外罩4的下表面4D插入扁绕线圈5的固定铁芯插入孔51中。据此，能够将扁绕线圈5固定在外罩4上。

第三，将固定铁芯6中的未图示的挡块10、及图5所示的可动铁芯7、板簧8以及阀芯9插入引导孔62A中。

第四，将固定铁芯6固定设置在阀主体30上。具体来说，将固定铁芯6中的可动铁芯引导部62的外周面焊接在阀主体30上。将焊接的部分作为焊接部38。由于通过焊接部38密封，因此，不需要机械的密封，例如O形环，从而能够降低成本。另外，如果使用O形环，则需要设置场所，但如果是焊接，则不需要设置场所，因此能够使小型电磁阀1小型化。而且，由于固定铁芯6与阀主体30通过焊接部38成为一体，因此能够防止泄漏。

小型电磁阀的作用/效果

小型电磁阀1如图15所示，在不通电时，通过板簧8对阀芯9始终向阀座34侧施力，按压阀座34，使阀孔35处于闭阀状态。以下，将该状态作为初始状态进行说明。

从初始状态开始，说明使阀芯9从阀座34离开而使流体从第一流路31流向第二流路32的状态的动作。相反，使流体从第二流路32流向第一流路31的状态的动作也相同。

在图15的阀芯9闭阀的初始状态中，向螺线管部2的扁绕线圈5供给电压。电压供给到扁绕线圈5时，固定铁芯6中产生磁场吸引可动铁芯7。可动铁芯7抗拒压缩设置在卡合的阀芯9上的板簧8而向轴方向的固定铁芯6的方向滑动。由于可动铁芯7向轴方向的固定铁芯6的方向滑动，卡合的阀芯9也移动，从阀座34离开，小型电磁阀1变成开阀状态。

小型电磁阀1变成开阀状态时，流体从第一流路31流向第二流路32。固定铁芯6与阀主体30通过焊接形成焊接部38而固定设置，因此，流入阀室33的流体不会从固定铁芯6与阀主体30的接缝泄漏。即，焊接部38产生的密封与机械的密封不同，固定铁芯6与阀主体30成为一体，因此流体不会泄漏。

第二实施方式

第二实施方式的小型电磁集成阀80与第一实施方式的小型电磁阀1相比，除阀主体30的宽度为11mm、螺线管部2的宽度为10mm外，在小型电磁阀1的构成上没有差异，因此，对小型电磁阀1不进行说明。

图17表示小型电磁集成阀80的外观立体图。图18表示小型电磁集成阀80的侧视图。

如图17及图18所示，在小型电磁集成阀80中，小型电磁阀1A、1B、1C、1D朝向同一方向配置。小型电磁阀1A、1B、1C、1D中，阀主体的宽度比螺线管部的宽度大，因此，螺线管部彼此不接触。

小型电磁阀1A、1B、1C、1D朝向同一方向，因此，小型电磁阀1B的线圈插入孔40B面对小型电磁阀1A的隔断壁43A，小型电磁阀1C的线圈插入孔40C面对小型电磁阀1B的隔断壁43B，小型电磁阀1D的线圈插入孔40D面对小型电磁阀1C的隔断壁43C。即，小型电磁阀1A、1B、1C、1D的线圈插入孔彼此不面对。因此，即使小型电磁阀1A、1B、1C、1D的扁绕线圈5A、5B、5C、5D中产生磁场，也不会对相邻的小型电磁阀的扁绕线圈产生影响。

另外，本发明并不限于上述实施方式，在不脱离发明主旨的范围内可进行各种应用。

例如，在实施例中，小型电磁阀1的线圈插入孔40在正面及右侧面的两侧面上形成，但是，也可以以仅在一侧面形成的形状形成。例如，在一侧面形成的情况下，从与第一端子及第二端子突出的部分相反的扁绕线圈的主体侧插入，第一端子及第二端子形成为从线圈插入孔40突出。据此，将扁绕线圈的第一端子及第二端子插入后不需要将其取出等，能够提高组装性。

Claims (7)

1.一种小型电磁阀，具有螺线管部与主体部，所述螺线管部包括线圈、固定在所述线圈的中空部的固定铁芯、被所述固定铁芯吸引的可动铁芯、固定设置在所述可动铁芯上的阀芯、以及中空状的外罩，所述主体部包括内置有所述阀芯的阀室、与所述阀室连通的流入路与流出路、形成有所述流入路与所述流出路的阀主体、形成在所述阀主体中且与所述阀芯抵接/分离的阀座、以及使所述阀芯与所述阀座抵接的弹簧，所述小型电磁阀的特征在于，

所述线圈为扁绕线圈，

在所述外罩的侧面形成有所述扁绕线圈的线圈插入孔。

2.如权利要求1所述的小型电磁阀，其特征在于，

所述扁绕线圈的占空因数为60％以上。

3.如权利要求1所述的小型电磁阀，其特征在于，

所述扁绕线圈与所述固定铁芯经由绝缘体胶带接触。

4.如权利要求1所述的小型电磁阀，其特征在于，

将多个所述小型电磁阀并排时所述线圈插入孔朝向同一方向，由此使所述扁绕线圈彼此不面对。

5.如权利要求1所述的小型电磁阀，其特征在于，

所述固定铁芯焊接在所述阀主体上，由此使固定铁芯与所述阀主体成为一体。

6.如权利要求1所述的小型电磁阀，其特征在于，

在固定铁芯插入部的一端外周上固定有非磁性体，在所述非磁性体的外周上固定有可动铁芯引导部，构成固定铁芯材料，

通过加工所述固定铁芯材料形成引导可动铁芯的引导孔。

7.如权利要求6所述的小型电磁阀，其特征在于，

所述插入部与所述可动铁芯之间的间隙在0.2mm以下。

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