CN105822817B - 流道调控阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种流道调控阀，包括励磁线圈(1)、回转磁体(2)、流道结构框架(3)、回转轴(4)以及阀门挡板(5)；阀门挡板(5)通过回转轴(4)设置于流道结构框架(3)；在励磁线圈(1)的激励下，回转磁体(2)能够转动以驱动回转轴(4)旋转。本发明采用电磁永磁直接驱动的方式，使阀门直接由电磁力驱动，而实现无传动环节或传动环少，是一种控制精度、灵敏度高，可靠性好，结构功能一体化的紧凑驱动阀门装置。

Description

流道调控阀

技术领域

本发明涉及流道阀门领域，具体地，涉及流道调控阀。

背景技术

目前，流量控制阀门多采用电机带动减速器的方式实现阀门在流道中的往复摆动，而实现阀门开、关动作，实现流量控制。然而这种驱动传动系统，由于需要由电机传动、多级齿轮传动等环节，而使得该类系统组件多、末端阀门的控制精度、动作灵敏度以及可靠性都存在问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种流道调控阀。

根据本发明提供的一种流道调控阀，包括励磁线圈、回转磁体、流道结构框架、回转轴以及阀门挡板；

阀门挡板通过回转轴设置于流道结构框架；

在励磁线圈的激励下，回转磁体能够转动以驱动回转轴旋转。

优选地，流道结构框架同轴设置在励磁线圈的内部；或者

流道结构框架设置在励磁线圈的外部。

优选地，回转磁体紧固连接回转轴；或者

回转磁体通过齿轮组件驱动连接回转轴。

优选地，齿轮组件包括主动齿轮、被动齿轮；

回转磁体紧固连接主动齿轮；

回转轴紧固连接被动齿轮；

主动齿轮与被动齿轮之间以外啮合方式或内啮合方式驱动连接。

优选地，回转轴的两端分别通过轴承连接在流道结构框架上；或者

回转轴通过轴承贯穿设置于流道结构框架上。

优选地，回转磁体设置于流道结构框架的内部或者外部。

优选地：

流道结构框架由沿周向依次连接的第一导磁体、第一非导磁体、第二导磁体、第二非导磁体构成；第一非导磁体内部设置有容纳空间；回转磁体设置在容纳空间内；或者

流道结构框架由在轴向方向上依次连接第一导磁体、第一非导磁体、第二导磁体构成；第一非导磁体内部设置有容纳空间；回转磁体设置在容纳空间内。

优选地，还包括复位弹簧；

复位弹簧的一端紧固连接回转轴，复位弹簧的另一端紧固连接流道结构框架或者励磁线圈的支撑框架。

优选地，还包括制动永磁部件；

制动永磁部件与回转轴的侧表面相接触。

优选地，回转轴的横截面的廓形呈椭圆形或者不规则形；制动永磁部件背向回转轴的一端设置有永磁铁，该永磁铁与制动永磁部件之间同极相对。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明采用电磁永磁直接驱动的方式，使阀门直接由电磁力驱动，而实现无传动环节或传动环少，是一种控制精度、灵敏度高，可靠性好，结构功能一体化的紧凑驱动阀门装置。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的流道调控阀的一个示例图。

图2为图1所示流道调控阀中阀门挡板发生转动后的示例图。

图3为回转磁体通过齿轮驱动回转轴的原理示意图。

图4为本发明提供的流道调控阀的一个示例图。

图5为图4所示流道调控阀中阀门挡板发生转动后的示例图。

图6为本发明提供的流道调控阀的一个示例图。

图7为本发明提供的流道调控阀的一个示例图。

图8为图7所示流道调控阀虚线所圈区域的一个原理示例图。

图9为图8所示示例的变化举例图。

图10为本发明提供的流道调控阀的一个示例图。

图11为本发明提供的流道调控阀的一个示例图。

图12为永磁制动的一个原理示例图。

图13为永磁制动的一个原理示例图。

图14为本发明提供的流道调控阀的一个示例图。

图15为永磁制动的一个原理示例图。

图16为永磁制动的一个原理示例图。

图17为本发明提供的流道调控阀的一个示例图。

图中：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的一种流道调控阀，包括励磁线圈1、回转磁体2、流道结构框架3、回转轴4以及阀门挡板5；阀门挡板5通过回转轴4设置于流道结构框架3；在励磁线圈1的激励下，回转磁体2能够转动以驱动回转轴4旋转，从而使得阀门挡板5关闭或者开通流道结构框架3的流路。

流道结构框架3与励磁线圈1的关系：

-流道结构框架3同轴设置在励磁线圈1的内部；或者

-流道结构框架3设置在励磁线圈1的外部。

例如，在图1、图2、图4、图5、图6、图7中，流道结构框架3同轴设置在励磁线圈1的内部，相应地，回转磁体2也设置于流道结构框架3内部。

励磁线圈1通电后，在励磁线圈1中产生沿励磁线圈轴向的电磁场，驱使回转磁体2向励磁线圈1产生的磁极方向偏转，直至两个磁极方向一致时停止。以图1为例，回转磁体2磁极方向与励磁线圈磁极方向垂直，阀门挡板处于或基于处于关闭状态，当励磁线圈中通入电流，并且电流强度逐渐增大，使磁场强度、电磁力逐渐增大而驱使回转磁体2带动与之固连的阀门挡板5逐步回转(如图2所示)，直至电流强度足够大时，回转磁体2磁极方向偏转至与励磁线圈1产生的磁极方向一致时停止，此时回转磁体2带动与之固连的阀门挡板5旋转90度，阀门挡板5在流道结构框架3中完全打开。阀门挡板5的开关程度可通过电流强度实现控制。

例如，在图10、图11中，流道结构框架3设置在励磁线圈1的外部。在图10中，回转磁体2设置在励磁线圈1的内部，从而能够受到励磁线圈1的激励。在图11中，虽然励磁线圈1设置于流道结构框架3的外部，但是回转磁体2同样可以设置于流道结构框架3内部，其中，流道结构框架3由非导磁材料制成。具体地，在图11中沿纸面由上往下方向共示出3个打叉方框，分别记为方框A、方框B、方框C；在一个优选例中，这3个打叉方框分别为3个不同的励磁线圈1，这3个励磁线圈1之间穿设有一呈C字形的铁芯16，方框A、方框C表示的励磁线圈的轴向平行于回转轴4，并且与回转轴4非同轴设置；在一个变化例中，方框B表示的励磁线圈可以被省略；在另一个变化例中，方框A、方框C表示的励磁线圈可以被省略。

回转磁体2与回转轴4的关系：

-回转磁体2紧固连接回转轴4；或者

-回转磁体2通过齿轮组件驱动连接回转轴4。

例如，在图1、图2、图11中，回转磁体2紧固连接回转轴4。其中，可以有多种紧固连接的方式；在图1、图2、图11中，回转磁体2套设在回转轴4上，并且回转磁体2通过连接件14紧固连接回转轴4；而在变化例中，回转磁体2以过盈配合方式紧固连接回转轴4。

例如，在图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图14中，回转磁体2通过齿轮组件驱动连接回转轴4。其中，在图3、图4、图5、图7、图8、图9、图10、图14中，齿轮组件包括主动齿轮9、被动齿轮10；回转磁体2紧固连接主动齿轮9；回转轴4紧固连接被动齿轮10；主动齿轮9与被动齿轮10之间以内啮合方式驱动连接；主动齿轮9可以直接啮合驱动被动齿轮10，也可以通过传动齿轮驱动被动齿轮10。

在图6中，齿轮组件包括主动齿轮9、被动齿轮10；回转磁体2紧固连接主动齿轮9；回转轴4紧固连接被动齿轮10；主动齿轮9与被动齿轮10之间以外啮合方式驱动连接；主动齿轮9可以直接啮合驱动被动齿轮10，也可以通过传动齿轮驱动被动齿轮10。其中，回转磁体2紧固连接在磁体转轴18上，磁体转轴18的两端通过轴承铰接在固定支架15上，固定支架15紧固连接在流道结构框架3的内部。

更为具体地，针对主动齿轮16、从动齿轮17，可以选择不同的齿轮传动比(增速或加速)，而使得回转轴4产生不同的转矩、转速或转角。这样可以使直接转角驱动效率更高，响应更稳定、灵敏。比如主动齿轮16与从动齿轮17的转速比选为1:2时，回转磁体2受电磁驱动旋转45°时，回转轴4产生90°转角。这样，可以通过电磁驱动实现更高频的回转轴3的90°往复转动。

回转轴4与流道结构框架3的关系：

-回转轴4的两端分别通过轴承6连接在流道结构框架3上；或者

-回转轴4通过轴承6贯穿设置于流道结构框架3上。

例如，在图1、图2、图4、图5、图6、图7、图11、图14中，回转轴4的两端分别通过轴承6连接在流道结构框架3上。

例如，在图10中，回转轴4通过轴承6贯穿设置于流道结构框架3上。其中，回转轴4位于流道结构框架3外部的部分通过齿轮接受回转磁体2的驱动，回转轴4位于流道结构框架3内部的部分紧固连接阀门挡板5，从而回转轴4转动时能够带动阀门挡板5一起转动。回转轴4的一部分通过轴承连接于流道结构框架3。

回转磁体2与流道结构框架3的关系：

-回转磁体2设置于流道结构框架3的内部；或者

-回转磁体2设置于流道结构框架3的外部。

例如，在图1、图2、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图11、图14中，回转磁体2设置于流道结构框架3的内部。

例如，在图10中，回转磁体2设置于流道结构框架3的外部。

流道结构框架3的结构：

流道结构框架3可以由非导磁材料制成，也可以由导磁材料、非导磁材料制成不同的部分。当回转磁体2与励磁线圈1分别位于流道结构框架3内外时，流道结构框架3优选地采用非导磁材料制成。在一个优选例中，如图7、图8所示，流道结构框架3由沿周向依次连接的第一导磁体7、第一非导磁体9、第二导磁体8、第二非导磁体10构成，从而第一导磁体7与第二导磁体8之间被非导磁体隔离开；第一非导磁体9内部设置有容纳空间11；回转磁体2设置在容纳空间11内，回转轴4的一端通过轴承连接第一非导磁体9，回转轴4的另一端通过轴承连接第二非导磁体10。在一个优选例中，如图17所示，流道结构框架3由在轴向方向上依次连接第一导磁体、第一非导磁体9、第二导磁体构成；第一非导磁体9内部设置有容纳空间11；回转磁体2设置在容纳空间11内。

复位弹簧的结构：

在优选例中，根据本发明提供的流道调控阀还包括复位弹簧12；复位弹簧12的一端紧固连接回转轴4，复位弹簧12的另一端紧固连接流道结构框架3或者励磁线圈1的支撑框架。从而，当回转轴4克服复位弹簧12施加的阻力而转动后，复位弹簧12将对回转轴4施加回复力，当励磁线圈1失电后，回转轴4能够在复位弹簧12的施力下回复原位。

制动永磁部件13的结构：

在优选例中，根据本发明提供的流道调控阀还包括制动永磁部件13；制动永磁部件13与回转轴4的侧表面相接触。制动永磁部件13进行制动的工作原理为：在励磁线圈1断电后，由于复位弹簧12的作用，阀门挡板5的位置不能保持。通过在回转轴4与流道结构框架3之间设置制动永磁部件13(例如永磁铁)，制动永磁部件13始终吸引回转轴4从而与回转轴4接触并产生摩擦力。但励磁线圈1生成的电磁力撤销或电磁力不足时，回转轴4将会停留在任意位置，从而阀门挡板5可处于任何所需打开角度，并断电保持。进一步地，阀门挡板5的位置控制也可相对简单，只需施加单位个数的脉冲激励电流信号便可实现角度偏转；更进一步地，如果配合角度编码器，可以实现角度偏转的精确闭环控制。

在优选例中，与制动永磁部件13接触的回转轴4可以使非圆轴，例如椭圆轴、三角轴或者其它横截面廓形不规则的轴。这样由于在转动过程中，制动永磁部件13与回转轴4之间的吸力有效面积不同(漏磁程度不同)，而使得吸力不同，从而使得制动永磁部件13与回转轴4之间的摩擦力不同，摩擦力转矩不一样，而补充调节回转轴4的转动状态，根据需要使回转轴4转动更平稳或更突变。

在优选例中，如图9所示，励磁线圈的数量可以为3个或者4个，图9中仅示出其中的2个励磁线圈，通过多个励磁线圈可以对回转磁体施力，使回转磁体转向不同的位置。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (9)

1.一种流道调控阀，其特征在于，包括励磁线圈(1)、回转磁体(2)、流道结构框架(3)、回转轴(4)以及阀门挡板(5)；

阀门挡板(5)通过回转轴(4)设置于流道结构框架(3)；

在励磁线圈(1)的激励下，回转磁体(2)能够转动以驱动回转轴(4)旋转；

流道结构框架(3)同轴设置在励磁线圈(1)的内部；或者

流道结构框架(3)设置在励磁线圈(1)的外部。

2.根据权利要求1所述的流道调控阀，其特征在于，回转磁体(2)紧固连接回转轴(4)；或者

回转磁体(2)通过齿轮组件驱动连接回转轴(4)。

3.根据权利要求2所述的流道调控阀，其特征在于，齿轮组件包括主动齿轮(9)、被动齿轮(10)；

回转磁体(2)紧固连接主动齿轮(9)；

回转轴(4)紧固连接被动齿轮(10)；

主动齿轮(9)与被动齿轮(10)之间以外啮合方式或内啮合方式驱动连接。

4.根据权利要求1所述的流道调控阀，其特征在于，回转轴(4)的两端分别通过轴承(6)连接在流道结构框架(3)上；或者

回转轴(4)通过轴承(6)贯穿设置于流道结构框架(3)上。

5.根据权利要求1所述的流道调控阀，其特征在于，回转磁体(2)设置于流道结构框架(3)的内部或者外部。

6.根据权利要求1所述的流道调控阀，其特征在于：

流道结构框架(3)由沿周向依次连接的第一导磁体(7)、第一非导磁体(9)、第二导磁体(8)、第二非导磁体(10)构成；第一非导磁体(9)内部设置有容纳空间(11)；回转磁体(2)设置在容纳空间(11)内；或者

流道结构框架(3)由在轴向方向上依次连接第一导磁体、第一非导磁体(9)、第二导磁体构成；第一非导磁体(9)内部设置有容纳空间(11)；回转磁体(2)设置在容纳空间(11)内。

7.根据权利要求1所述的流道调控阀，其特征在于，还包括复位弹簧(12)；

复位弹簧(12)的一端紧固连接回转轴(4)，复位弹簧(12)的另一端紧固连接流道结构框架(3)或者励磁线圈(1)的支撑框架。

8.根据权利要求1所述的流道调控阀，其特征在于，还包括制动永磁部件(13)；

制动永磁部件(13)与回转轴(4)的侧表面相接触。

9.根据权利要求8所述的流道调控阀，其特征在于，回转轴(4)的横截面的廓形呈椭圆形或者不规则形；制动永磁部件(13)背向回转轴(4)的一端设置有永磁铁，该永磁铁与制动永磁部件(13)之间同极相对。