CN104019266B - 双稳态直动式含永磁电磁阀 - Google Patents

双稳态直动式含永磁电磁阀 Download PDF

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Abstract

双稳态直动式含永磁电磁阀，属于电磁阀领域。为了解决目前的传统的电磁阀具有响应速度慢和输出力低的问题。它的外壳为圆筒形，外壳内侧壁上从上到下依次设置有上部环形垫片、上部环形永磁体、线圈、下部环形永磁体和下部环形垫片，且对称设置，铁芯设置在上部环形垫片、上部环形永磁体、线圈、下部环形永磁体和下部环形垫片的环内，且所述环内表面均与铁芯外表面之间存在气隙；外壳上端口设置有上部轭铁，上部轭铁中心孔用于容纳上推杆上下运动，上推杆设置在铁芯的上端，外壳的下端口设置有下部轭铁，下部轭铁的中心孔用于容纳下推杆上下运动，下推杆设置在铁芯的下端；所述双稳态直动式含永磁电磁阀为中心轴对称结构。它用于控制工业设备。

Description

双稳态直动式含永磁电磁阀
技术领域
本发明属于电磁阀领域。
背景技术
电磁阀是用电磁控制的工业设备，是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器，并不限于液压、气动。用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，而控制的精度和灵活性都能够保证。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，最常用的是单向阀、安全阀、方向控制阀、速度调节阀等。
但传统的电磁阀具有响应速度慢，输出力低等缺点，不能满足特定情况下的工业生产需求。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前的传统的电磁阀具有响应速度慢和输出力低的问题，本发明提供一种双稳态直动式含永磁电磁阀。
本发明的双稳态直动式含永磁电磁阀，
它包括上推杆、上部轭铁、上部环形垫片、上部环形永磁体、线圈、外壳、下部环形永磁体、下部环形垫片、下部轭铁、铁芯和下推杆；
外壳为圆筒形结构，外壳内侧壁上从上到下依次设置有上部环形垫片、上部环形永磁体、线圈、下部环形永磁体和下部环形垫片，
上部环形垫片与下部环形垫片、上部环形永磁体与下部环形永磁体均关于线圈对称设置，
铁芯设置在上部环形垫片、上部环形永磁体、线圈、下部环形永磁体和下部环形垫片的环内，且所述环的内表面均与铁芯的外表面之间存在气隙；
外壳的上端口设置有上部轭铁，上部轭铁的中心孔用于容纳上推杆上下运动，上推杆设置在铁芯的上端，外壳的下端口设置有下部轭铁，下部轭铁的中心孔用于容纳下推杆上下运动，下推杆设置在铁芯的下端；
所述双稳态直动式含永磁电磁阀为中心轴对称结构。
上部环形永磁体和下部环形永磁体均为径向充磁，且充磁方向相同。
上部轭铁、外壳、下部轭铁和铁芯均采用高导磁材料制成。
铁芯为圆柱形，纵截面为长方形。
线圈采用绕制在线圈骨架上的方式实现。
本发明的有益效果在于，本发明所述双稳态直动式含永磁电磁阀具有对称结构，装配简单；双稳态磁保持，永磁体调整保持力可调，配合不同的反力设计可得到灵活的配置方式；触动条件低，吸合(释放)安匝数小，功率小，具有响应速度快，输出力高的特点。永磁体远离主触点及灭弧室所在区域，可以减弱高温对于永磁体的不利影响，同时该结构具有良好的抗振性能，实际装配更加高效，同批次产品一致性增强，并降低批次产品的废品率。
附图说明
图1是具体实施方式一所述的双稳态直动式含永磁电磁阀的结构示意图；
图2为具体实施方式一所述的线圈未通电时的磁通路径图，此时运动部件为初始位置；
图3为具体实施方式一所述的线圈通正向电初始时刻的磁通路径图；
图4为具体实施方式一所述的线圈通正向电至完成由上至下运动形态改变后的磁通路径图，此时为运动部件完成由至下运动形态改变后的位置；
图5为具体实施方式一所述的线圈断电时的磁通路径图；
图6为具体实施方式一所述的线圈通反向电初始时刻的磁通路径图；
图7为具体实施方式一所述的线圈通反向电至完成由下至上运动形态改变后的磁通路径图，此时运动部件回至初始位置。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的双稳态直动式含永磁电磁阀，它包括上推杆1、上部轭铁2、上部环形垫片3、上部环形永磁体4、线圈5、外壳6、下部环形永磁体7、下部环形垫片8、下部轭铁9、铁芯10和下推杆11；
外壳6为圆筒形结构，外壳6内侧壁上从上到下依次设置有上部环形垫片3、上部环形永磁体4、线圈5、下部环形永磁体7和下部环形垫片8，
上部环形垫片3与下部环形垫片8、上部环形永磁体4与下部环形永磁体7均关于线圈5对称设置，
铁芯10设置在上部环形垫片3、上部环形永磁体4、线圈5、下部环形永磁体7和下部环形垫片8的环内，且所述环的内表面均与铁芯10的外表面之间存在气隙；
外壳6的上端口设置有上部轭铁2，上部轭铁2的中心孔用于容纳上推杆1上下运动，上推杆1设置在铁芯10的上端，外壳6的下端口设置有下部轭铁9，下部轭铁9的中心孔用于容纳下推杆11上下运动，下推杆11设置在铁芯10的下端；
所述双稳态直动式含永磁电磁阀为中心轴对称结构。
上推杆1、铁芯10和下推杆4构成运动部件，向上运动时，上推杆1从上部轭铁2的中心孔向上伸出，直至铁芯10的上端部接触上部轭铁2停止；向下运动时，下推杆11从下部轭铁9的中心孔向下伸出，直至铁芯10的下端部接触下部轭铁9停止。
参见图1，设定上部环形永磁体4和下部环形永磁体7均为内S外N，其工作过程：
图2为线圈5未通电状态，此时运动部件处于初始位置，因永磁的吸力特性，铁芯10的上端面与上部轭铁2相互接触，近似于无空隙，磁通只走磁阻最小位置，上部环形永磁体4和下部环形永磁体7永磁磁通路方向均为顺时针，上部环形永磁体4的磁路路径：上部环形永磁体4的N极→外壳6→上部轭铁2→铁芯10→上部环形永磁体4的S极→上部环形永磁体4的N极；下部环形永磁体7的磁路路径：下部环形永磁体7的N极→外壳6→上部轭铁2→铁芯10→下部环形永磁体7的S极→下部环形永磁体7的N极。上部环形永磁体4和下部环形永磁体7与铁芯10之间的吸力使得运动部件维持在图1所示的初始位置。
图3为线圈5通正向电状态，令通正向电时产生如图3所示方向的电磁磁通，线圈5产生的电磁磁通路径为：铁芯10→上部轭铁2→外壳6→下部轭铁9，该电磁磁通会一直减弱流经上部轭铁2与铁芯10的永磁磁通，即铁芯10中的初始向上的合成磁通会越来越弱，而流经下部轭铁9与铁芯10的电磁磁通会增加；当铁芯10受到的电磁磁通与永磁磁形成的合力向下时，运动部件开始向下动作，直至铁芯10的下端面接触下部轭铁9的上表面为止，如图4所示，完成由下至上运动形态改变。若正向电一直通，则一直保持图4所示状态。在图4所示位置，铁芯10内有三条逆时针磁路。
若此时线圈5断电，则线圈5产生的电磁磁通自然就没有了，参见图5，铁芯10与外壳6内只存在俩条永磁磁通路径，第一路径：上部环形永磁体4的N极→外壳6→下部轭铁9→铁芯10→上部环形永磁体4的S极→上部环形永磁体4的N极；第二路径：下部环形永磁体7的N极→外壳6→下部轭铁9→铁芯10→下部环形永磁体7的S极→下部环形永磁体7的N极。铁芯10与上部环形永磁体11，下部环形永磁体7之间的吸力使得铁芯10维持在该位置。这两条永磁磁通在铁芯10中的方向相同，运动部件不会改变位置。
若此时线圈5通反向电，则产生如图6所示的电磁磁通，该电磁磁通与通正向电时的图4的电磁磁通方向相反，电磁磁通减弱永磁磁通，具体过程与通正向电时相反，运动部件在合力向下时开始向上运动，直至铁芯10的上端面接触上部轭铁2为止，完成由下至上运动形态改变，如图7所示。
在通电、断电不同状态时，按照图2至图7所示的磁路进行动作，上部环形永磁体4和下部环形永磁体7提供稳定状态下的保持力，铁芯10是其中承担开关动作的器件，而上部轭铁2和下部轭铁9是其中承担衔铁限位的器件，以它们为中心，连接线圈铁芯等其它器件组成的整个电磁阀磁路直接决定着该电磁阀的整机性能；磁路与其相应的结构设计可以极大的提高永磁体的利用效率；磁通约束高效、结构简易的磁路，可以使得产品实际装配更加高效，同批次产品一致性更好，并可降低批次产品的废品率。
具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的双稳态直动式含永磁电磁阀的进一步限定，上部环形永磁体4和下部环形永磁体7均为径向充磁，且充磁方向相同。
具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一所述的双稳态直动式含永磁电磁阀的进一步限定，上部轭铁2、外壳6、下部轭铁9和铁芯10均采用高导磁材料制成。
具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式一所述的双稳态直动式含永磁电磁阀的进一步限定，铁芯10为圆柱形，纵截面为长方形。
具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式一所述的双稳态直动式含永磁电磁阀的进一步限定，线圈5采用绕制在线圈骨架上的方式实现。

Claims (4)

1.双稳态直动式含永磁电磁阀，其特征在于，
它包括上推杆(1)、上部轭铁(2)、上部环形垫片(3)、上部环形永磁体(4)、线圈(5)、外壳(6)、下部环形永磁体(7)、下部环形垫片(8)、下部轭铁(9)、铁芯(10)和下推杆(11)；
外壳(6)为圆筒形结构，在外壳(6)内侧壁上从上到下依次设置有上部环形垫片(3)、上部环形永磁体(4)、线圈(5)、下部环形永磁体(7)和下部环形垫片(8)，
上部环形垫片(3)与下部环形垫片(8)、上部环形永磁体(4)与下部环形永磁体(7)均关于线圈(5)对称设置，
铁芯(10)设置在上部环形垫片(3)、上部环形永磁体(4)、线圈(5)、下部环形永磁体(7)和下部环形垫片(8)的环内，且所述环的内表面均与铁芯(10)的外表面之间存在气隙；
外壳(6)的上端口设置有上部轭铁(2)，上部轭铁(2)的中心孔用于容纳上推杆(1)上下运动，上推杆(1)设置在铁芯(10)的上端，外壳(6)的下端口设置有下部轭铁(9)，下部轭铁(9)的中心孔用于容纳下推杆(11)上下运动，下推杆(11)设置在铁芯(10)的下端；
所述双稳态直动式含永磁电磁阀为中心轴对称结构；
上部环形永磁体(4)和下部环形永磁体(7)均为径向充磁，且充磁方向相同。
2.根据权利要求1所述的双稳态直动式含永磁电磁阀，其特征在于，上部轭铁(2)、外壳(6)、下部轭铁(9)和铁芯(10)均采用高导磁材料制成。
3.根据权利要求1所述的双稳态直动式含永磁电磁阀，其特征在于，铁芯(10)为圆柱形，纵截面为长方形。
4.根据权利要求1所述的双稳态直动式含永磁电磁阀，其特征在于，线圈(5)采用绕制在线圈骨架上的方式实现。
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