CN102109058A - 双稳态电磁阀及制造双稳态电磁阀的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双稳态电磁阀及制造双稳态电磁阀的方法，属于电磁控制领域，该双稳态电磁阀包括：电磁线圈和阀体；电磁线圈包括导磁体、线圈部件和永磁体；线圈部件包括线圈骨架、吸合线圈绕组和脱开线圈绕组，线圈骨架具有三个互相平行的分隔体，分隔体将所述线圈骨架分隔成两个互相平行的第一线圈窗口和第二线圈窗口；其中，吸合线圈绕组缠绕在第一线圈窗口，用于控制阀体的芯铁吸合，脱开线圈绕组缠绕在第二线圈窗口，用于控制阀体的芯铁脱开，第一线圈窗口的宽度大于第二线圈窗口的宽度。解决了现有技术中双稳态电磁阀的整体性能分配不合理的问题，进而优化了双稳态电磁阀的整体动作性能。

Description

双稳态电磁阀及制造双稳态电磁阀的方法

技术领域

本发明涉及电磁阀领域，尤其涉及一种双稳态电磁阀及制造双稳态电磁阀的方法。

背景技术

双稳态电磁阀是一种由电磁线圈通电产生磁场，从而控制导磁材料制成的阀芯移动位置，进而启闭流体通断的装置，同时，该阀芯在启、闭两种状态下均保持稳定，并不需要加外加能量。

现有技术的双稳态电磁阀，如在空调系统中使用的双稳态电磁阀四通换向阀，如图1为现有技术的双稳态电磁阀用于四通换向阀的结构示意图，图2为现有技术的电磁线圈控制回路；图3为现有技术的电磁线圈的工作原理图。如图1、图2和图3所示，该双稳态电磁阀四通换向阀主要由电磁线圈1、导阀2和主阀3组成，其中，电磁线圈1包括导磁体11、线圈部件12和永磁体13。线圈部件12又包括线圈骨架121、第一绕组122和第二绕组123，并分别通过第一绕组122和第二绕组123控制导阀2的吸合和脱开动作，容纳第一绕组122和第二绕组123的窗口122a和123a大小和形状均相同。导阀2主要包括圆形套管21，圆形套管21的右端焊接有封头22，圆形套管21内腔设置有能够左右滑动的芯铁23、弹压芯铁23的回复弹簧24。电磁线圈1套设在圆形套管21的外周，同时通过固定螺钉与封头22一起对电磁线圈1进行固定。

当SW1开关接通，SW2开关打到W1，即开启状态，第一绕组122的线圈通入电流，所产生的磁场方向如图3虚线箭头b所示。此时，该线圈产生的磁场方向与永磁体13产生的磁场方向a一致，从而，该线圈产生的电磁力与永磁体13产生的电磁力一起克服回复弹簧24所产生的弹力，并使芯铁23右移，实现与封头22吸合。此时，固定在芯铁23上的滑碗25随芯铁23右移，使毛细管s/c相连通，从而带动主阀3的滑块31向右移动，进而使主阀接管S/C相连通。此时的制冷剂流通路径为：压缩机4排气口→D接管→主阀内腔→E接管→室内热交换器7→节流元件6→室外热交换器5→C接管→S接管→压缩机4吸气口，故系统处于制热工作状态。在芯铁23与封头22吸合后，SW1开关断开，第一绕组122的线圈断电，电磁力消失，由永磁体13的电磁力克服弹簧力，以使芯铁23与封头22保持在吸合状态。

当SW1开关接通，SW2开关打到W2，即关闭状态，此时第二绕组123的线圈通入电流，该线圈所产生的磁场方向如图3实线箭头c所示，此时，该线圈产生的磁场方向与永磁体13产生的磁场方向a相反，即该线圈产生的电磁力与回复弹簧24所产生的弹簧力一起克服永磁体13所产生的电磁力，从而使芯铁23左移而复位。此时，滑碗25随芯铁23左移，使毛细管e/s相连通，从而带动主阀3的滑块31向左移动，从而使主阀3的接管E/S相连通。此时系统内部的制冷剂流通路径为：压缩机4排出的高压气体→D接管→主阀内腔→C接管→室外热交换器5→节流元件6→室内热交换器7→E接管→S接管→然后被压缩机4吸入，故系统处于制冷工作状态。在芯铁23复位后，SW1开关断开，第二绕组123的线圈断电，电磁力消失，由弹簧力来克服永磁体13所产生的电磁力，以使芯铁23保持复位状态。

现有技术中，双稳态电磁阀由于线圈两绕组的结构/参数相同，所产生的电磁力也相同，导致双稳态电磁阀动作性能受到限制，为避免吸合电压偏高，盈余不足，脱开电压偏低，盈余较多的实际情况，只有在第二绕组上串联一个分压电阻124来进行分压处理，进而使双稳态电磁阀的整体性能无法达到最优化。

发明内容

本发明提供一种双稳态电磁阀和制造双稳态电磁阀的方法，用以解决现有技术双稳态电磁阀整体性能分配不合理，进而导致双稳态电磁阀动作性能无法达到最优化的问题。

本发明提供的一种双稳态电磁阀，包括电磁线圈和阀体；所述电磁线圈包括导磁体、线圈部件和永磁体；所述线圈部件包括线圈骨架、吸合线圈绕组和脱开线圈绕组，所述线圈骨架具有三个互相平行的分隔体，所述分隔体将所述线圈骨架分隔成两个互相平行的第一线圈窗口和第二线圈窗口；其中，所述吸合线圈绕组缠绕在所述第一线圈窗口，用于控制所述阀体的芯铁吸合，所述脱开线圈绕组缠绕在所述第二线圈窗口，用于控制所述阀体的芯铁脱开，所述第一圈窗口的宽度大于所述第二线圈窗口的宽度；

优选地，如上述结构的双稳态电磁阀，所述第一线圈窗口的宽度与所述第二线圈窗口的宽度之间的关系是：1.5×d₂≤d₁≤3×d₂，其中，d₁表示第一线圈窗口的宽度，d₂表示第二线圈窗口的宽度；

进一步，如上述结构的双稳态电磁阀，缠绕所述吸合线圈绕组的所述第一线圈窗口设置在所述阀体的芯铁一侧；缠绕所述脱开线圈绕组的所述第二线圈窗口设置在所述永磁体的一侧；

进一步，如上述结构的双稳态电磁阀，所述线圈骨架的至少一个分隔体设置有插片，所述吸合线圈绕组和所述脱开线圈绕组的线头从所述插片引入或引出；优选地，所述线圈骨架的中间分隔体设置有第一插片、第二插片和第三插片，所述吸合线圈绕组和脱开线圈绕组的内线头分别连接所述第一插片和第二插片，所述吸合线圈绕组的外线头连接到所述第二插片上，所述脱开线圈绕组的外线头连接到所述第三插片上；

进一步，如上述结构的双稳态电磁阀，所述吸合线圈绕组的匝数大于所述脱开线圈绕组的匝数；

进一步，如上述结构的双稳态电磁阀，所述吸合线圈绕组的线径大于所述脱开线圈绕组的线径。

本发明提供的一种制造双稳态电磁阀的方法，其特征在于，包括：

将线圈骨架注塑成型，所述线圈骨架上的第一线圈窗口的宽度大于第二线圈窗口的宽度；

将吸合线圈绕组和脱开线圈绕组分步绕制在所述第一线圈窗口和所述第二线圈窗口；

所述吸合线圈绕组和脱开线圈绕组的线头与插片相焊接并固定；

包封加工，完成线圈部件的制造；

将所述线圈部件与导磁体和永磁体进行组装；

将组装好的电磁线圈与阀体共同装配成双稳态电磁阀。

进一步，如上述制造双稳态电磁阀的方法，将所述吸合线圈绕组和脱开线圈绕组分步绕制在所述第一线圈窗口和所述第二线圈窗口，所述吸合线圈绕组的匝数大于所述脱开线圈绕组的匝数；

进一步，如上述制造双稳态电磁阀的方法，将所述吸合线圈绕组和脱开线圈绕组分步绕制在所述第一线圈窗口和所述第二线圈窗口，所述脱开线圈绕组的线径小于所述吸合线圈绕组的线径。

本发明的双稳态电磁阀和制造双稳态电磁阀方法，通过改变现有技术中第一线圈窗口的宽度和第二线圈窗口的宽度的相对大小关系，和改变脱开线圈绕组与吸合线圈绕组的线径、匝数的相对大小关系，使系统在开合切换过程中，吸合绕组与脱开绕组所产生的电磁力大小不一样，即吸合绕组产生的电磁力大于脱开绕组所产生的电磁力，不需要外接分压电阻，从而解决了现有技术中双稳态电磁阀的整体性能分配不合理的问题，优化了双稳态电磁阀的整体动作性能。

附图说明

图1：现有技术的双稳态电磁阀用于四通换向阀的结构示意图；

图2：现有技术的电磁线圈控制回路；

图3：现有技术的电磁线圈工作原理图；

图4：本发明实施例一提供的双稳态电磁阀用于四通换向阀的结构示意图；

图5：本发明实施例一提供的线圈部件的结构示意图；

图6a：本发明实施例一提供的线圈骨架的结构示意图；

图6b：本发明实施例一提供的线圈骨架的结构右视图；

图7：本发明实施例一提供的双稳态电磁阀的控制回路电路原理图；

图8a：本发明实施例一提供的双稳态电磁阀的线圈骨架的分隔体插片结构示意图；

图8b：本发明实施例一提供的双稳态电磁阀的线圈骨架的分隔体插片的结构右示意图；

图9：本发明实施例二提供的制造双稳态电磁阀方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面以双稳态电磁阀用于四通换向阀为例，对本发明的技术方案进行详细描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图4为本发明实施例一提供的双稳态电磁阀用于四通换向阀的结构示意图，图5为本发明实施例一提供的线圈部件的结构示意图，图6a为本发明实施例一提供的线圈骨架的结构示意图，图6b为本发明实施例一提供的线圈骨架的结构右示意图。

如图4、图5、图6a和图6b所示，该使用双稳态电磁阀的四通换向阀，包括电磁线圈10、导阀20和主阀30，电磁线圈10包括导磁体101、线圈部件102和永磁体103，线圈部件102包括线圈骨架1021、吸合线圈绕组1022和脱开线圈绕组1023，线圈骨架1021由骨架主体1021c，以及三个互相平行的分隔体1021d、1021e和1021f组成，其中，如图5所示的插片1022K上设置有插片，第一线圈绕组1022或第二线圈绕组1023的线头可以从该插片1021k引入或引出；其中，用于固定插片的分隔体的形状具体为：一边大体为圆形，另一边设置为相对平坦面1021g，另外两个不用于固定插片的分隔体的形状可以与用于固定插片的分隔体形状一样，也可以是圆形。分隔体1021d、1021e和1021f将骨架主体1021c间隔出第一线圈窗口1021a和第二线圈窗口1021b，吸合线圈绕组1022缠绕在第一线圈窗口1021a上，脱开线圈绕组1023缠绕在第二线圈窗口1021b上，骨架主体1021c的中间还设置有通孔1021h，在装配电磁阀时，电磁线圈10通过通孔1021h套设在导阀20的套管上。

值得注意的是，第一线圈窗口1021a的宽度d₁(即分隔体1021d和分隔体1021e之间的距离)大于第二线圈窗口1021b的宽度d₂(即分隔体1021e和分隔体1021f之间的距离)，这样在第一线圈窗口1021a内布置的线圈匝数n₁大于第二线圈窗口1021b内布置的线圈匝数n₂，可以使吸合线圈绕组的安匝数An₁大于所述脱开线圈绕组的安匝数An₂(安匝数为通过线圈的电流与该线圈的匝数的乘积)，在开合切换过程中，使吸合绕组所产生的电磁力大于脱开绕组所产生的电磁力，从而解决了现有技术中双稳态电磁阀的整体性能分配不合理的问题。作为优选的方案，第一线圈窗口的宽度d₁与第二线圈窗口的宽度d₂之间的关系满足关系式：1.5×d₂≤d₁≤3×d2，可以达到更好的优化效果。

在本实施例中，为了使电磁系统的动作性能进一步得到优化，将第一线圈窗口1021a设置在靠近芯铁23的一侧，第二线圈窗口1021b设置在靠近永磁体103的一侧，这样，无论是吸合或脱开的切换过程，相应工作的线圈都距离铁心相对近一些。

图7为本发明实施例一提供的双稳态电磁阀的控制回路的电路原理图，如图7所示，双稳态电磁阀的工作流程为：通过电源，具体为DC电源向控制回路供电，当第一开关SW1开关接通，第二开关SW2开关打到W1时，即开启状态，吸合线圈绕组1022通入电流，吸合线圈绕组1022的线圈所产生的磁场方向与永磁体103所产生的磁场方向相同，因此，吸合线圈绕组1022的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回复弹簧24所产生的弹簧力，使芯铁23右移，并与封头22吸合，当芯铁23与封头22吸合后，将第一开关SW1断开，吸合线圈绕组1022的线圈断电，电磁力消失，此时，永磁体103所产生的电磁力克服回复弹簧24所产生的弹簧力，并使芯铁23与封头22保持在吸合状态。

当第一开关SW1开关接通，第二开关SW2开关打到W2时，即闭合状态，脱开线圈绕组1023通入电流，脱开线圈绕组1023的线圈所产生的磁场方向与永磁体103所产生的磁场方向相反，因此，脱开线圈绕组1023的线圈所产生的电磁力与回复弹簧24所产生的弹簧力一起克服永磁体103所产生的电磁力，使芯铁23左移，并复位，当芯铁23复位后，将第二开关SW1断开，脱开线圈绕组1023的线圈断电，电磁力消失，此时，通过回复弹簧24所产生的弹簧力克服永磁体103所产生的电磁力，并使芯铁23处于复位的状态。

与现有技术中的双稳态电磁阀相比，也可以通过将吸合线圈绕组的线径S1设置成大于脱开线圈绕组的线径S2，使吸合线圈绕组的电阻的阻值R₁小于脱开线圈绕组的电阻的阻值R₂，在开合切换过程中，使吸合绕组产生的电磁力大于脱开绕组所产生的电磁力，相对于现有技术，由于减小了脱开线圈绕组的线径，从而使整体线圈体积减小，重量轻，进而使线圈耗材更少，成本更低，并且线圈减轻后可有效地提高系统的使用寿命和可靠性。

图8a为本发明实施例一提供的双稳态电磁阀的线圈骨架的分隔体插片结构示意图，图8b为本发明实施例一提供的双稳态电磁阀的线圈骨架的分隔体插片的结构右视图。

如图8a和图8b所示，在中间分隔体1021e的相对平坦面1021g上设置有插片槽，在插片槽上分别装置有第一插片1021e1、第二插片1021e2和第三插片1021e3，其中，第一插片1021e1、第二插片1021e2和第三插片1021e3依次排列。为了进一步改善电磁系统的动作性能，可以采用吸合线圈绕组1022和脱开线圈绕组1023分两步进行绕线，具体地，在吸合线圈绕组1022的内线头和脱开线圈绕组1023的内线头分别连接至第一插片1021e1和第二插片1021e2上，然后分别绕在第一线圈窗口1021a和第二线圈窗口1021b上，即得到了吸合线圈绕组1022和脱开线圈绕组1023，在绕线完成后，分别将吸合线圈绕组1022和脱开线圈绕组1023的外线头连接至第二插片1021e2和第三插片1021e3。值得注意的是，在本实施例中，将开始绕线之前引入的线头称为内线头，将绕线结束后引出线头称为外线头。

这样，由于吸合线圈绕组和脱开线圈绕组分两步进行绕线，从而使吸合线圈绕组和脱开线圈绕组的线径、匝数可以不相同，更加有效地解决了吸合电压偏高余量较小，脱开电压偏低余量较大的问题，从而实现了电磁系统性能的进一步优化。

更进一步的，为了能够更加有效地解决吸合电压偏高余量较小的问题，可以通过在吸合线圈绕组1022功率不变的情况下(即吸合线圈绕组1022的电阻不变)，增加吸合线圈绕组1022的匝数，从而有效地提高吸合线圈绕组1022的吸合性能，进而降低了吸合线圈绕组1022的吸合电压。

图9为本发明实施例二提供的制造双稳态电磁阀方法的流程图。

如图9所示，该方法包括：

步骤901、将线圈骨架注塑成型，线圈骨架上的第一线圈窗口的宽度大于第二线圈窗口的宽度；

具体地，为了能够更进一步的优化电磁系统的性能，第一线圈窗口的宽度和第二线圈窗口的宽度之间的比例关系为：1.5×d₂≤d₁≤3×d₂。

步骤902、将吸合线圈绕组和脱开线圈绕组分步绕制在第一线圈窗口和第二线圈窗口；

步骤903、将吸合线圈绕组和脱开线圈绕组的线头与插片相焊接并固定；

步骤904、包封加工，完成线圈部件的制造；

步骤905、将线圈部件与导磁体和永磁体进行组装；

步骤906、将组装好的电磁线圈与导阀和主阀共同装配成双稳态电磁阀。

在本实施例中，步骤902的一种实现方式为：将吸合线圈绕组的内线头连接至第一插片上，然后绕在第一线圈窗口上，即得到了吸合线圈绕组，在绕线完成后，将吸合线圈绕组的外线头连接至第二插片；将脱开线圈绕组的内线头连接至第二插片上，然后绕在第二线圈窗口上，即得到了脱开线圈绕组，在绕线完成后，将脱开线圈绕组的外线头连接至第三插片。

值得注意的是，在本发明实施例中，对于分步绕制吸合线圈绕组和脱开线圈绕组而言，可以先绕制吸合线圈绕组，再绕制脱开线圈绕组；或者还可以先绕制脱开线圈绕组，再绕制吸合线圈绕组。

在本实施例中，步骤903具体为：将吸合线圈绕组内线头和外线头与第一插片和第二插片焊接固定；将脱开线圈绕组内线头和外线头与第二插片和第三插片焊接固定。更为具体地，完成之后将三个引线与上述三个插片铆接，铆接完成后进行弯插片进行固定。

在本实施例中，通过改变了现有技术中第一线圈窗口的宽度和第二线圈窗口的宽度，从而解决了现有技术中双稳态电磁阀整体性能分配不合理的问题，进而优化了双稳态电磁阀的整体动作性能。

进一步的，为了能够有效地提高吸合线圈绕组的吸合性能，以降低吸合电压，在本实施例中，步骤902还包括：吸合线圈绕组的匝数大于脱开线圈绕组的匝数。

更进一步的，为了节省双稳态电磁阀的制造成本，步骤902还包括：脱开线圈绕组的线径小于吸合线圈绕组的线径。这样，脱开线圈绕组就可以不需要串联外接分压电阻，进行分压，即可以有效地使脱开线圈绕组所产生的磁场与永磁体所产生的磁场平衡，并使芯铁能够可靠地脱开。同时，由于减小了脱开线圈绕组的线径，从而使整体线圈体积减小，重量轻，进而使线圈耗材更少，成本更低，并且线圈减轻后可有效地提高系统的使用寿命和可靠性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种双稳态电磁阀，包括电磁线圈和阀体；所述电磁线圈包括导磁体、线圈部件和永磁体；所述线圈部件包括线圈骨架、吸合线圈绕组和脱开线圈绕组，所述线圈骨架具有三个互相平行的分隔体，所述分隔体将所述线圈骨架分隔成两个互相平行的第一线圈窗口和第二线圈窗口；其特征在于，所述吸合线圈绕组缠绕在所述第一线圈窗口，用于控制所述阀体的芯铁吸合，所述脱开线圈绕组缠绕在所述第二线圈窗口，用于控制所述阀体的芯铁脱开，所述第一线圈窗口的宽度大于所述第二线圈窗口的宽度。

2.根据权利要求1所述的双稳态电磁阀，其特征在于，所述第一线圈窗口的宽度与所述第二线圈窗口的宽度之间的关系是：1.5×d₂≤d₁≤3×d₂，其中，d₁表示第一线圈窗口的宽度，d₂表示第二线圈窗口的宽度。

3.根据权利要求1所述的双稳态电磁阀，其特征在于，缠绕所述吸合线圈绕组的所述第一线圈窗口设置在所述阀体的芯铁一侧；缠绕所述脱开线圈绕组的所述第二线圈窗口设置在所述永磁体的一侧。

4.根据权利要求1所述的双稳态电磁阀，其特征在于，所述线圈骨架的至少一个分隔体设置有插片，所述吸合线圈绕组和所述脱开线圈绕组的线头从所述插片引入或引出。

5.根据权利要求1所述的双稳态电磁阀，其特征在于，所述线圈骨架的中间分隔体设置有第一插片、第二插片和第三插片，所述吸合线圈绕组和脱开线圈绕组的内线头分别连接所述第一插片和第二插片，所述吸合线圈绕组的外线头连接到所述第二插片上，所述脱开线圈绕组的外线头连接到所述第三插片上。

6.根据权利要求1至5任一所述的双稳态电磁阀，其特征在于，所述吸合线圈绕组的匝数大于所述脱开线圈绕组的匝数。

7.根据权利要求1至5任一所述的双稳态电磁阀，其特征在于，所述吸合线圈绕组的线径大于所述脱开线圈绕组的线径。

8.一种制造双稳态电磁阀的方法，其特征在于，包括：

将线圈骨架注塑成型，所述线圈骨架上的第一线圈窗口的宽度大于第二线圈窗口的宽度；

将吸合线圈绕组和脱开线圈绕组分步绕制在所述第一线圈窗口和所述第二线圈窗口；

所述吸合线圈绕组和脱开线圈绕组的线头与插片相焊接并固定；

包封加工，完成线圈部件的制造；

将所述线圈部件与导磁体和永磁体进行组装；

将组装好的电磁线圈与所述阀体共同装配成双稳态电磁阀。

9.根据权利要求8所述的制造双稳态电磁阀的方法，其特征在于，将所述吸合线圈绕组和脱开线圈绕组分步绕制在所述第一线圈窗口和所述第二线圈窗口，还包括：

所述吸合线圈绕组的匝数大于所述脱开线圈绕组的匝数。

10.根据权利要求8或9所述的制造双稳态电磁阀的方法，其特征在于，将所述吸合线圈绕组和脱开线圈绕组分步绕制在所述第一线圈窗口和所述第二线圈窗口，还包括：

所述脱开线圈绕组的线径小于所述吸合线圈绕组的线径。

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