CN102661430A - 补偿式微控电磁阀 - Google Patents

Abstract

补偿式微控电磁阀由主驱动线圈与动补偿线圈及定铁芯，动铁芯，控制电路等组成，动补偿线圈与主驱动线圈并列设置，控制电路控制动补偿线圈消磁操作，定铁芯及动铁芯位于线圈内，定铁芯通过锁紧螺钉与固定外壳固定，动铁芯位于定铁芯下方，簧片与膜片通过压紧螺钉固定在动铁芯上，压紧螺钉的螺钉头位于膜片与簧片之间，导磁座安装于外壳下端，导磁座上有与簧片及膜片相应的卡位，与膜片配合的卡位为密封卡位。本发明有力地清除了电磁调节阀软磁材料剩磁带来的灾难性后果。提高了电磁调节阀的控制精度、灵敏度和稳定性。采用不锈钢膜片，非线性弹力特性簧片，创新引入阻力减振孔，大大降低了背压波动对电磁阀控制的影响。

Description

补偿式微控电磁阀

技术领域

本发明属于电器元器件领域，涉及一种电磁阀，尤其涉及一种应用于精确控制的电磁阀。

背景技术

现有技术中电磁阀通过电磁铁控制阀口开合，所用弹性元件一般为簧片或压缩弹簧。由于电磁力是非线性的，电磁铁产生的力量与输入电压的大小成非线性的关系，而理想中的比例调节阀则希望尽量达到磁隙的变化随电压的变化成比例，以达到通过控制电压精确控制电磁阀开合大小，从而达到对流量的精确控制。现有技术中的电磁阀由于其设计局限及所用弹性元件的线性特征的局限，与理想比例调解阀的要求相去甚远。为了克服电磁力的非线性特性，则必然希望电磁阀所对应的弹性单元(簧片或压缩弹簧)具有相应的非线性弹性性能与之平衡，从而达到电磁阀整体的线性调解，进而精确控制磁隙大小。

现有含磁材料分为，硬磁材料和软磁材料，硬磁材料例如：铷铁硼材料，当外界使用极高磁场对其磁化后，撤去外界磁场后，此材料仍具有极高磁性.而软磁材料例如电工纯铁，当外界磁场对其磁化后撤去外界磁场后发现材料已基本不含磁性，但撤去外界磁场后其仍然有一定的磁性残留，一般用矫顽力Hc定量表达。目前电磁阀基本结构为单线圈结构，虽然设计者尽自己的所能寻找更好的软磁材料来制作导磁罩动铁等，但仍然无法消除剩磁的影响。剩磁对电磁阀调节的在调节中的影响。因为电磁阀对磁励的增大、减小过程的响应是完全不平衡的，目前只有充分降低控制速度，但控制的过程却是无法解决的。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种有去磁功能的线性调节电磁阀，用于消除剩磁干扰，克服电磁力非线性特性，提高电磁阀可控水平。

本发明的技术解决方案是：双电磁线圈补偿式电磁阀由主驱动线圈、动补偿线圈、定铁芯、动铁芯、控制电路等组成，动补偿线圈与主驱动线圈并列设置，控制电路控制动补偿线圈消磁操作，定铁芯及动铁芯位于线圈内，定铁芯通过锁紧螺钉与壳体固定，动铁芯位于定铁芯下方，簧片通过压紧螺钉固定在动铁芯上，压紧螺钉的螺钉头位于膜片与簧片之间，导磁座安装于外壳下端，导磁座上有与簧片及膜片相应的卡位，与膜片配合的卡位为密封卡位，导磁座下端安装有模块式阀座，模块式阀座有与膜片相应密封配合的喷嘴，在模块式阀座上布置有若干阻力减振孔。簧片切口采用了两段圆弧和圆弧间切线与过渡导角组成，其切口为三条以上。具体为大半径圆弧、导角、切线、小半径圆弧依次连接，其中大半径圆弧与小半径圆弧圆心相同，交错排布。新的簧片采用了激光切割方式，在一个圆片上切割三刀即可获得簧片结构，易参数化控制簧片刚度，且对刚度可微调，采用激光切割。

本发明使用双线圈进行驱动，一组线圈主要是提供电磁阀磁励的线圈为主驱动线圈，另一组线圈用来做补偿，这对电磁调节过程中产生的剩磁部分进行消除，本发明创新地采用了双线圈数字补偿技术，有力地清除了电磁调节阀软磁材料剩磁带来的灾难性后果。提高了电磁调节阀的控制精度、灵敏度和稳定性。采用不锈钢膜片，非线性弹力特性簧片，创新引入阻力减振孔，大大降低了背压波动对电磁阀控制的影响。采用非线性弹性单元可以使整体具有较好的比例性，电压变化一伏的范围下，磁隙总的可变化范围增大，调节的分辨率提高，为了实现非线性的弹力现有产品仅有一个簧片作为电磁力对应的弹性单元。本发明簧片易于参数化设计控制簧片刚度，且对刚度可微调，与非线性电磁力相互配合使比例调节阀尽量达到磁隙的变化随电压的变化成比例，由于激光切割，割缝光滑，切割处有淬硬效果，产品寿命大幅提高，可使用百万次以上。

附图说明

图1为本发明电磁阀结构图；

图2为簧片结构图；

图3为本发明电气控制系统示意图。

图中，各附图标记所表示的含义为：图中1为壳体；2为定铁芯；3为动补偿线圈；4为主驱动线圈；5为动铁芯；6为导磁座；7为压紧螺钉；8为簧片；9为膜片；10为模块式阀座；11为阻力减振孔；12为喷嘴；13为大半径圆弧；14为导角；15为切线；16为小半径圆弧；17为控制电路。

具体实施方式

下面将结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行详细描述，但附图以及具体实施例不作为对本发明所要求保护的技术方案的限定。

本发明通过如下实施例实施：定铁芯2及动铁芯5位于线圈内，定铁芯2通过锁紧螺钉与电磁阀外壳1固定，动铁芯2位于定铁芯3下方，簧片8与膜片9通过压紧螺钉7固定在动铁芯上，压紧螺钉的螺钉头位于膜片9与簧片8之间，导磁座6安装于外壳下端，导磁座6上有与簧片8及膜片9相应的卡位，与膜片配合的卡位为密封卡位，导磁座下端安装有模块式阀座，模块式阀座有与膜片相应密封配合的喷嘴，在模块式阀座上布置有若干阻力减振孔11。所述簧片8与膜片9为非线性弹性元件，且与电磁铁配合达到线性输出。本发明簧片切口采用了两段圆弧和圆弧间切线与过渡导角组成，其切口为三条以上。具体为大半径圆弧、导角、切线、小半径圆弧依次连接，其中大半径圆弧与小半径圆弧圆心相同，交错排布。新的簧片采用了激光切割方式，在一个圆片上切割三刀即可获得簧片结构，易参数化控制簧片刚度，且对刚度可微调，采用数控机床激光切割。

具体一种簧片结构为：在外圆直径23mm、内孔直径3.1mm的圆形簧片上：大半径圆弧1为：38.58°长半径为9.2mm圆弧；导角2为：73.4°长半径为2.2mm圆弧；切线3为：6.71mm直线；小半径圆弧4为：33.88°长半径为4.2mm圆弧，依次连接为一个切缝，其中大半径圆弧1与小半径圆弧4同圆心。三条切缝以簧片圆心为中心均布于圆形簧片上。参照上述比例设计的簧片均属于本身申请公开之处。在具体实施中切缝数量可以为三条以上，以达到簧片弹性的非线性效果为准。具体实施是中可以根据弹性参数需要调节大半径圆弧、导角、切线、小半径圆弧的尺寸与相对位置。

采用非线性弹性簧片可以使整体具有较好的比例性，电压变化一伏的范围下，磁隙总的可变化范围增大，调节的分辨率提高。

本发明簧片易于参数化设计控制簧片刚度，且对刚度可微调，与非线性电磁力相互配合使比例调节阀尽量达到磁隙的变化随电压的变化成比例，由于激光切割，割缝光滑，切割处有淬硬效果，产品寿命大幅提高，可使用百万次以上。

不锈钢膜片，非线性弹力特性簧片，创新引入阻力减振孔，大大降低了背压波动对电磁阀控制的影响。

由于电磁力是非线性的，理想中的比例调节阀则希望尽量达到磁隙的变化随电压的变化成比例，则必然希望电磁阀所对应的弹性单元(簧片或压缩弹簧)具有相应的非线性弹性性能。

采用非弹性单元可以使整体具有较好的比例性，电压变化一伏的范围下，磁隙总的可变化范围增大，调节的分辨率提高，为了实现非线性的弹力现有产品仅有一个簧片作为电磁力对应的弹性单元。

双电磁线圈补偿式电磁阀由主驱动线圈与动补偿线圈及定铁芯动铁芯控制电路弹性元件组成，动补偿线圈与主驱动线圈并列设置，控制电路控制动补偿线圈消磁操作。因为电磁阀对磁励的增大、减小过程的响应是完全不平衡的，目前只有充分降低控制速度，但控制的过程却是无法解决的。

数字驱动电路的几种工作方式及驱动特点：磁励增大的过程中，补偿线圈电流为0，磁励的减小过程中引入反向电流，将反向磁励加入动补偿线圈。使用双线圈进行驱动，一组线圈主要是提供电磁阀磁励的线圈为主驱动线圈，另一组线圈用来做补偿，这对电磁调节过程中产生的剩磁部分进行消除。

方案优点在于：利于电路设计的实现，双线圈均不会在使用过程中逆转方向，电感的影响较小响应快，缺点是控制过程复杂需使用数字芯片控制，难以用简单的模拟电路实现，成本高。动补偿线圈可以加入正反电流进行补偿，采用双线圈的电磁阀一个为主动线圈，一个是动补偿线圈，动补偿线圈可以对电磁阀剩磁进行动态补偿，提升电磁阀响应速度5倍左右能够实现精密准确的电磁阀调节作用。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，不能解释为以此限定本发明的范围，凡在本发明的权利要求书要求保护的范围内所做出的等同的变形和改变的实施方式均在本发明所要求保护的范围内。

Claims (3)

1.一种补偿式微控电磁阀，由主驱动线圈(4)、动补偿线圈(3)、定铁芯(2)，动铁芯(5)，控制电路(17)等组成，其特征在于：动补偿线圈(3)与主驱动线圈(4)并列设置，控制电路(17)控制动补偿线圈(3)消磁操作，定铁芯(2)及动铁芯(5)位于线圈内，定铁芯(2)通过锁紧螺钉与壳体(1)固定，动铁芯(5)位于定铁芯(2)下方，簧片(8)通过压紧螺钉固定在动铁芯上，压紧螺钉(7)的螺钉头位于膜片(9)与簧片(8)之间，导磁座(6)安装于壳体下端，导磁座(6)上有与簧片(8)及膜片(9)相应的卡位，与膜片(9)配合的卡位为密封卡位，导磁座(6)下端安装有模块式阀座(10)，模块式阀座(10)有与膜片(9)相应密封配合的喷嘴(12)，在模块式阀座(10)上布置有若干阻力减振孔(11)，簧片(8)切口采用了两段圆弧和圆弧间切线与过渡导角组成，其切口为三条以上。

2.如权利要求1所述的补偿式微控电磁阀，其特征在于：两段圆弧和圆弧间切线与过渡导角分别为：大半径圆弧(13)、导角(14)、切线(15)、小半径圆弧(16)，依次连接，大半径圆弧(13)与小半径圆弧(16)圆心相同，交错排布，簧片采用了激光切割方式。

3.如权利要求2所述的补偿式微控电磁阀，其特征在于：所述簧片(8)切口按如下比例切割：在外圆直径23mm、内孔直径3.1mm的圆形簧片上，大半径圆弧(13)为：38.58°长半径为9.2mm圆弧；导角(14)为：73.4°长半径为2.2mm圆弧；切线(15)为：6.71mm直线；小半径圆弧(16)为：33.88°长半径为4.2mm圆弧，依次连接为一个切缝，大半径圆弧(13)与小半径圆弧(16)同圆心，三条切缝以簧片圆心为中心均布于圆形簧片上。

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