CN102052505A - 一种双稳态电磁阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双稳态电磁阀，包括阀体和电磁线圈；所述电磁线圈包括线圈部件、导磁体和永磁体；所述线圈部件包括线圈骨架、缠绕在同一线圈骨架的环形空间上的2个线圈绕组，并使两个绕组的其中各一个线头通过同一根引线或插片引入或引出。本发明的电磁阀线圈结构加工方便简单，在控制系统中不需要设置反向装置，克服了现有技术中电磁线圈控制复杂的问题，使得控制相对简单，并且可以满足不同系统中通用的要求。

Description

一种双稳态电磁阀

技术领域

本发明涉及电磁阀技术领域，特别涉及一种直流双稳态电磁阀，如用于制冷技术领域的直流双稳态电磁换向阀。

背景技术

电磁阀是用电磁控制的工业设备，用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其它的参数。电磁阀有很多种，不同的电磁阀在控制系统的不同位置发挥作用。而双稳态电磁阀则是利用电磁铁的电磁力来进行开关或动作控制、而利用其自保持力来维持其工作状态，而不是通过长期通电来进行保持，从而实现节能的目的。

下面具体以一种双稳态电磁换向阀为例来进行说明：

请参照图1、图2、图3。其中图1是现有技术的双稳态电磁阀的系统示意图；图2是现有技术的电磁线圈的电路控制回路示意图；图3是现有技术的电磁线圈的局部示意图。

双稳态电磁阀，由电磁线圈10、阀体两部份组成，阀体包括导阀20、主阀30，其中，导阀20包括圆形套管200、铁芯组件和其它一些零部件，铁芯组件包括封头204和芯铁208，圆形套管200的右端焊接有封头204，套管200内腔有能够左右滑动的芯铁208及弹压在芯铁208弹簧孔209中的回复弹簧203。电磁线圈10包括线圈部件和导磁体104、永磁体103。电磁线圈10套设在圆形套管200的外周，并通过固定螺钉202与封头204一起进行固定。线圈部件包括线圈骨架101’、绕制在线圈骨架的环形空间中的绕组102’。

当SW1开关接通，SW2开关打到ON，此时电磁线圈10通入正向电流，其所产生的磁场与永磁体103产生的磁场方向一致，如图3所示，其中a为永久磁体的磁力线；线圈磁力线为b(实线)，其方向与永久磁体磁力线方向相同，电磁线圈10所产生的电磁力与永磁体103的磁力一起克服回复弹簧210的弹簧力，使芯铁208右移(按图示方向)，与封头204吸合。此时，滑碗205随芯铁208右移，使毛细管s/c相连通，从而带动主阀30的滑块301向右移动，使主阀接管S/C相连通。在芯铁208与封头204吸合后，SW1开关断开，电磁线圈10断电，电磁力消失，此时永磁体103的磁力克服回复弹簧203的弹簧力使芯铁208与封头204保持吸合状态。

当SW1开关接通，SW2开关打到OFF，此时电磁线圈10通入反向电流，此时，a为永磁体103所产生的永久磁体磁力线；电磁线圈磁力线为c(实线)，其方向与永磁体103所产生的永久磁体磁力线方向相反。其所产生的电磁力与弹簧力一起克服永磁体的磁力，使芯铁208左移(按图示方向)复位。此时，滑碗205随芯铁208左移，使毛细管e/s相连通，从而带动主阀30的滑块301向左移动，使主阀接管E/S相连通。在芯铁208复位后，控制电路中的SW1开关断开，电磁线圈10断电，电磁力消失，此时依靠弹簧力克服永磁体103的磁力使芯铁保持复位状态。

而在需要电磁阀换向时，SW1开关接通，SW2开关打到ON，此时电磁线圈10通入正向电流，此时，a为永磁体103所产生的永久磁体磁力线；电磁线圈磁力线为b(虚线)，其方向与永磁体103所产生的永久磁体磁力线方向相同。电磁线圈所产生的电磁力与永磁体103所产生的电磁力一起克服弹簧力，使芯铁208右移并靠近封头204方向最终与封头204贴合，这时永磁体103所产生的电磁力大于弹簧力，从而使芯铁208在SW1开关断开后仍能保持在与封头的吸合状态。

可见，双稳态电磁阀是在二种状态之间的转换瞬间才给电磁线圈10通电，在转换完成后即断电。芯铁与封头处于吸合状态时，断电后利用永磁铁的电磁吸引力使封头端面和芯铁端面克服弹簧力保持贴合。芯铁复位时，由于磁路间隙的存在，永磁铁的电磁吸引力小于此时的弹簧力；利用弹簧力克服永磁体的磁力使芯铁保持复位状态。

现有技术的线圈为单线圈绕组结构，在这种结构中，其控制系统需要设置电压反向装置来满足双向动作的要求，故控制相对比较复杂需要单独设计且无法与其他系统共用；并且在线圈的实际过程中，无论是吸合信号还是脱开信号均施加在线圈的同一个绕组上。

因此，如何解决电磁线圈控制系统复杂并使电磁阀能满足不同系统通用的问题，是本领域技术人员所要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种新的双稳态电磁阀控制方式及电磁阀线圈结构，旨在克服现有技术中所存在的控制复杂问题以及满足不同系统中电磁阀的通用问题。为此，本发明采用以下技术方案：

一种双稳态电磁阀，包括阀体和电磁线圈；所述电磁线圈包括线圈部件、导磁体、永磁体；所述线圈部件包括一大致呈

形的线圈骨架，所述线圈部件包括缠绕在所述同一线圈骨架的环形空间上的2个线圈绕组，所述2个线圈绕组的其中各一个线头通过同一引线或插片引入或引出。

可选地，在所述线圈骨架的环形空间内，所述2个线圈绕组呈内外设置，即绕制时先完成其中一个绕组的绕制，然后再完成另一绕组的绕制。

优选地，使设置在内层的绕组的外线头与设置在外层的绕组的内线头连接在一起并通过同一引线或插片再通过引线引入或引出。

可选地，在所述线圈骨架的环形空间内，所述2个线圈绕组是同时绕制的，即绕制时是将2个线头同时在所述线圈骨架的环形空间中绕制完成的。

可选地，在所述线圈骨架的一端侧设置有一个容纳部，用于放置永磁体。

优选地，在所述线圈骨架的设置容纳部的这一端侧，设置有锷状部，这一锷状部上设置有用于与所述绕组的线头连接用的插片。

优选地，所述电磁线圈在绕制时所用的电磁线为漆包线，其外层绝缘漆膜的厚度在0.016mm以上，更加合适的，其外层绝缘漆膜的厚度在0.018mm到0.035mm之间。

优选地，所述线圈骨架包括有锷状部，在所述锷状部上设置有插片，其中包括第一插片、第二插片、第三插片，所述2个线圈绕组的4个线头分别通过所述第一插片、第二插片、第三插片再通过引线引入或引出，其中2个线圈绕组的其中各一个线头通过同一插片引入或引出。

优选地，所述2个线圈绕组的其中各一个线头均通过所述第二插片引入或引出。

本发明的电磁阀线圈结构，采用了双绕组结构，在控制系统中不需要设置反向装置，从而使得控制相对简单且满足了不同系统的通用性问题；同时，本发明采用双绕组分别控制，与现在技术相比，减少了单个线圈绕组的通断次数，从而可提高了电磁线圈的使用寿命和可靠性。另外本发明的电磁阀通过在同一线圈骨架的环形空间中绕制2个绕组，骨架部件加工方便简单，制造成本相对较低。

附图说明

图1是现有技术的双稳态电磁阀系统示意图；

图2是现有技术的电磁线圈的一种电路控制回路的示意图；

图3是现有技术的电磁线圈的局部的解剖示意图。

图4是本发明的双稳态电磁阀的一种实施例的系统结构示意图；

图5是本发明的双稳态电磁阀的电磁线圈的一种电路控制回路的示意图；

图6是本发明的双稳态电磁阀的第二实施例的电磁线圈部份的局部解剖的结构示意图；

图7是本发明的双稳态电磁阀的第三实施例的电磁线圈部份的局部的解剖的结构示意图；

图8是图7所示电磁线圈的骨架的解剖示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式进行进一步描述。由于本发明具体是对电磁阀线圈的结构改进，因而下面的描述中，重点也是介绍电磁线圈部份，且电磁阀线圈以外的结构仅仅是为了配合说明本发明而引入的，并不能构成对本发明的保护范围的限制，而且，下面所描述的除电磁阀线圈以外的部件并不仅仅限于下面的描述，也可采用本领域技术人员所习知的其它结构。

请参照图4、图5，图4是本发明的双稳态电磁阀的一种实施例的系统的结构示意图，图5该实施例中双稳态电磁阀的电磁线圈的一种电路控制回路的示意图。如图所示，双稳态电磁阀，包括电磁线圈10、阀体两部份；阀体包括导阀20、主阀30；其中，导阀20包括圆形套管200、铁芯组件和其它一些零部件，铁芯组件包括封头204和芯铁208，圆形套管200的右端焊接固定有封头204，套管200内腔有在电磁力等作用下能够左右滑动的芯铁208及弹压在芯铁208的弹簧孔中的回复弹簧203。电磁线圈10包括线圈部件102和导磁体104，其内部还设置有永磁体103。电磁线圈10套设在圆形套管200的外周，并通过固定螺钉202与封头204的固定从而与导阀一起进行固定。

电磁线圈10可分为导磁体104、线圈部件102、永磁体103三个部分。其中线圈部件102包括线圈骨架101和绕组1021/1022。线圈骨架101通常采用模具注塑的方法一体成型。在本实施例中，是在一个线圈骨架的一个环形空间内先绕制一个线圈绕组1021，再绕制第二个线圈绕组1022，并使线圈绕组1021的外线头与线圈绕组1022的内线头连接在一起并与线圈绕组1021的内线头、线圈绕组1022的外线头共引出三个引线接头，即使线圈绕组1021的外线头与线圈绕组1022的内线头、线圈绕组1021的内线头、线圈绕组1022的外线头与三根引线分别连接并引出，与控制电路的三个端口01、02、03相连接，从而实现电磁阀的控制与换向动作。另外，也可以使线圈绕组1021的外线头与线圈绕组1022的内线头、线圈绕组1021的内线头、线圈绕组1022的外线头分别与固定在线圈骨架上的三个插片：第二插片、第一插片、第三插片相连接，其中使线圈绕组1021的外线头与线圈绕组1022的内线头与固定在中间的中间插片即第二插片相连接固定，而线圈绕组1021的内线头、线圈绕组1022的外线头分别与两端的插片固定连接，并通过这3个插片与三根引线相连接从而通过三根引线与控制电路的三个端口01、02、03分别相连接而实现控制。这种将电磁线通过引线引出或通过插片再用引线引出的连接方法是本领域技术人员的公知常识，因些不再详细介绍。

在这种实施方式中，电磁阀的控制电源可以直接使用制冷系统如空调中的直流控制电源，在SW1开关接通、SW2开关OFF时，第一个线圈绕组1021通电，这时线圈绕组1021产生的磁力线与永磁体103产生的磁力线的方向相反，使芯铁208在线圈绕组1021产生的电磁力与弹簧203的弹簧力的一起作用下克服永磁体103的磁力向远离封头204的方向移动并获得定位，然后开关SW1断开，这时由于永磁体103所产生的磁路间隙的存在，这时永磁体103产生的磁力小于弹簧203的弹簧力的作用，这样芯铁208在弹簧力的作用下维持在该位置，而不需要线圈长期通电。同样需要电磁阀换向时，在SW1开关接通、SW2开关0N时，第二个线圈绕组1022通电，这时线圈绕组1022产生的磁力线与永磁体103产生的磁力线的方向相同，使芯铁208在线圈绕组1022产生的电磁力与永磁体103的磁力的一起作用下克服弹簧203的弹簧力的作用向靠近封头204的方向移动并最终贴合封头204而获得定位，然后开关SW1断开，这时由于永磁体103所产生的磁路闭合，这时永磁体103产生的磁力大于弹簧的弹簧力的作用，这样芯铁208在永磁体103产生的磁力的作用下维持在该位置，而不需要线圈保持通电。

下面介绍本发明的另外一种实施方式，请参照图6，其中图6是本发明的双稳态电磁阀的第二种实施例的局部的解剖的结构示意图。如图所示，该实施例与上述第一实施例的主要区别在于：该实施例中电磁线圈在加工时，是将2个线圈绕组1023、1024进行同时绕制的，而不是象上述实施例一样先完成一个绕组、再完成第二个绕组；这样可以减少加工工序，并且二个绕组的一致性也相对较好。在具体加工时，是将2组漆包线在线圈骨架的环形空间内同时绕制完成，然后将第一个绕组1023的外线头与第二个绕组1024的内线头连接在一起并通过插片、引线连接引出或直接通过引线引出，同时使第一个绕组1023的内线头与第二个绕组1024的外线头也通过插片、引线连接引出或直接通过引线引出，使线圈绕组1023的外线头与线圈绕组1024的内线头、线圈绕组1023的内线头、线圈绕组1024的外线头分别通过三根引线或先通过三个插片再分别通过三根引线连接并引出，与控制电路的三个端口01、02、03相连接，从而实现电磁阀的控制与换向动作。如图，第一绕组1023通电后的磁力线方向如图中f实线方向所示，其与永磁体103产生的磁力线d的方向相反，而第二线圈绕组1024通电后的磁力线方向如图中e虚线所示，其与永磁体103产生的磁力线d的方向相同。具体的工作原理与动作方式与上述相同，这时不再复述。

具体加工时是在加工好的线圈骨架101上进行2个线圈绕组的绕制，绕制完成后将线头与引线或插片、引线连接固定完成，然后进行注塑或包塑达到电磁线圈的绝缘性能，然后与永磁体103、导磁体104组装，并用螺钉202将电磁线圈10与导阀20相固定。在该实施例中，由于2个绕组是同时绕制的，这样2个绕组之间的绝缘性能要求比较好，相应地，一般要求用来绕制的漆包线有相对较好的绝缘性能，一般在漆包线的裸铜线的外径为0.25mm左右时，要求其漆膜厚度在0.016mm以上，即漆包线的外径减去其铜线直径后的差值即厚度要求在0.016mm以上；更加合适的，漆膜厚度在0.018mm以上，而在0.035mm以下。

下面介绍本发明的第三种实施例。该实施例是在上述第二实施例上的进一步改进，如图7、图8所示，图7是本发明的双稳态电磁阀的第三实施例的电磁线圈部份的局部的解剖的结构示意图，图8是图7所示电磁线圈的骨架的解剖示意图。

如图所示，该实施例与第二实施例的主要区别在于线圈骨架的设计的进一步改进：在该实施例中，线圈的绕组的线头是通过固定在线圈骨架1010上的插片再通过引线引出的，线圈骨架1010在其一侧的端部的朝外侧设置了一个用于放置永磁体103的容纳部1011，并且将与线圈绕组连接用的插片的安装部1012设置在与容纳部1011的相同的一侧的锷状部1014上，具体可以设置三个用于放置固定插片的安装部，用于固定第一插片、第二插片及第三插片；并使插片的安装部1012与容纳部1011在径向的位置上错开，通过这样的设计，减小了该电磁线圈的轴向的高度尺寸H，并使绕制在线圈骨架1010的环形空间1013中的线圈绕组1023、1024与芯铁208、封头204形成的磁路更加合理，这样可以减小磁阻。这样相对于原有的使用线圈插片进行连接的电磁线圈，一方面在设置插片的一侧的锷状部要增加其厚度以保证绝缘与机械强度性能，另外在最后电磁线圈成型时又要加工出一个容纳永磁体的容纳部，这样，这两个部位的厚度相加会导致电磁线圈的轴向的高度尺寸的增加，而带来对电磁性能的影响，而通过本设计则解决了这一问题，并使电磁线圈的结构更加紧凑合理。

该实施例中其他的结构与工作原理均与上述第二实施例相同，因此这里不再一一赘述。

从上所述可以发现，本发明与现有技术相比，是通过绕制在一个线圈骨架的环形空间中的两个绕组分别产生不同的磁场方向，从而来控制电磁阀的吸合与脱开或换向的动作。这样可以使用系统中原有的直流电源，也不需要设置反向的控制电路来进行控制。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种双稳态电磁阀，包括阀体和电磁线圈；所述电磁线圈包括线圈部件、导磁体、永磁体；所述线圈部件包括一大致呈

形的线圈骨架，其特征在于，所述线圈部件包括缠绕在所述线圈骨架的环形空间上的2个线圈绕组，所述2个线圈绕组的其中各一个线头通过同一引线或插片引入或引出。

2.如权利要求1所述的双稳态电磁阀，其特征在于，在所述线圈骨架的环形空间内，所述2个线圈绕组呈内外设置，即绕制时先完成其中一个绕组的绕制，然后再完成另一绕组的绕制。

3.如权利要求2所述的双稳态电磁阀，其特征在于，使设置在内层的绕组的外线头与设置在外层的绕组的内线头连接在一起并通过同一引线或插片引入或引出。

4.如权利要求1所述的双稳态电磁阀，其特征在于，在所述电磁线圈骨架的环形空间内，所述2个线圈绕组是同时绕制的，即绕制时是将2个线头同时在所述线圈骨架的环形空间中绕制完成的。

5.如权利要求4所述的双稳态电磁阀，其特征在于，在所述线圈骨架的一端侧设置有一个容纳部。

6.如权利要求5所述的双稳态电磁阀，其特征在于，在所述线圈骨架的设置容纳部的这一端侧，设置有锷状部，所述锷状部设置有与所述绕组的线头连接用的插片固定用的安装部。

7.如权利要求4-6所述的任一双稳态电磁阀，其特征在于，所述电磁线圈在绕制时所用的电磁线为漆包铜线，其外层绝缘漆膜的厚度在0.016mm以上。

8.如权利要求1-5所述的任一双稳态电磁阀，其特征在于，所述线圈骨架包括有锷状部，在所述锷状部上设置有插片，其中包括第一插片、第二插片、第三插片，所述2个线圈绕组的4个线头分别通过所述第一插片、第二插片、第三插片再通过引线引入或引出，其中2个线圈绕组的其中各一个线头通过同一插片引入或引出。

9.如权利要求8所述的双稳态电磁阀，其特征在于，所述2个线圈绕组的其中各一个线头均通过所述中间的第二插片引入或引出。

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