CN111601994A - 电磁阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电磁阀(1)，其包括：中空固定芯(10)，其由铁磁材料制成，且沿轴线(X)延伸；线圈，其围绕固定芯安装；和柱塞芯(41)，其在由线圈产生的磁场的作用下沿固定芯的轴线(X)可移动，其特征在于，固定芯(10)具有轴向地定位在柱塞芯(41)的轴向端部之间的变薄区域。
Description
技术领域
本发明涉及电磁阀，更具体但非排他地涉及用于排放燃料蒸气的被称为净化罐电磁阀的那些电磁阀。
背景技术
这种电磁阀的例子从专利EP 1 181 442已知。常规地，电磁阀具有沿轴线延伸的由铁磁材料制成的中空固定芯，围绕固定芯安装的线圈，以及在由线圈产生的磁场的作用下沿固定芯的轴线可移动的截止元件。
对于电磁阀，通常期望具有尽可能短的响应时间和低功耗，并且非常紧凑和可靠。另外，电磁阀应能够在机动车辆的环境中工作，并且其性能取决于温度应该尽可能恒定。
需要进一步改进电磁阀，尤其是需要具有一种电磁阀，其性能良好并可靠，同时具有较小的空间需求。
发明内容
本发明意图通过一种电磁阀满足该需求且实现该目的，该电磁阀具有：
-中空固定芯，其由铁磁材料制成，且沿轴线延伸，
-线圈，其围绕固定芯安装，
-柱塞芯，其在由线圈产生的磁场的作用下沿固定芯的轴线可移动。
电磁阀特征在于，固定芯具有轴向地定位在柱塞芯的轴向端部之间的变薄区域。
通过本发明，固定芯具有轴向地定位在柱塞芯的轴向端部之间的变薄区域使得可以在变薄区域中更容易地实现固定芯的磁性材料的饱和，且由此增加柱塞芯朝向当线圈被供电时占据的位置的吸力。
本发明使得可以提高电磁阀的性能，例如，使电磁阀从关闭状态更快地达到打开状态，或使得可以在保持恒定特性的同时减小铜的横截面面积和/或线圈中的电流。
变薄区域因此可以有利地实现为使得，当线圈具有其标称电流通过时，通过磁感应，其饱和至大于95％，或者甚至饱和至100％。
变薄区域可以以各种方式实现。优选地，变薄区域的横截面逐渐减小至最小横截面，且然后其横截面从该最小横截面逐渐增大。这使得可以通过避免产生陡磁场梯度的角度非常大的区域而限制磁场泄漏。
变薄区域可以至少部分地通过至少一个凹部限定，所述凹部朝向外侧径向敞开并形成在固定芯上。该凹部例如通过与固定芯的剩余部分一起机加工而形成。
变薄区域可以在外侧通过总体形状为V形部的环形沟槽界定，该环形沟槽径向向外敞开。该沟槽优选地具有双锥形状。其可以关于与固定芯的纵向轴线垂直的中间对称平面对称。优选地，变薄区域至少部分地由至少一个锥体界定，该锥体相对于固定芯的轴线的角为15°至35°。
固定芯可具有远离变薄区域的材料厚度en和在变薄区域中的最小厚度emin，其中，emin<en/2。可行地，en>2mm，更好的是2<en<4mm。优选地，emin<1.5mm，更好的是0.75mm<emin<1.25mm。
沿固定芯的轴线测量的在厚度为emin的最薄区域和柱塞芯的最近轴向端部之间的距离可以为emin的1至2倍。
固定芯可以沿变薄区域的至少一部分具有回转圆柱体形式的表面，其具有与固定芯相同的轴线。优选地，该圆柱形表面沿沟槽的至少一部分轴向地延伸。
固定芯可具有肩部，以及在圆柱形表面和肩部之间延伸的过厚部。该过厚部使得可以改变柱塞芯的吸力的强度。肩部可以用作止挡件，该止挡件限制由非磁性材料制成的插件的插入，该插件被引入到固定芯中且用作用于使柱塞芯返回到关闭位置的复位弹簧的引导件。
电磁阀优选地是用于燃料蒸汽的净化电磁阀，称为PSV(或表示净化罐电磁阀的PCSV)。
根据本发明的另一方面，本发明的另一主题是电磁阀，其包括：
-固定芯，其由铁磁材料制成，且沿轴线延伸，
-线圈，其围绕固定芯安装，
-柱塞芯，其在由线圈产生的磁场的作用下沿固定芯的轴线可移动，
所述电磁阀特征在于，固定芯具有变薄区域，当线圈被供应其标称电流时，该变薄区域通过线圈的磁感应饱和至大于95％。
根据该方面的电磁阀可以具有首先阐述的本发明的全部或一些特征。
附图说明
通过阅读本发明非限制性实施示例的以下详细描述以及研究附图，可更好地理解本发明，在附图中：
图1示意性地示出根据本发明的电磁阀的例子的透视图，
图2示出图1的电磁阀的电磁系统，
图3是图2的系统的轴向截面，
图4独自示出固定芯，
图5是图3的细节，
图6沿轴向截面独自示出固定芯，以及
图7是在电磁阀操作期间固定芯和柱塞芯中的磁感应强度的模拟结果。
具体实施方式
附图所示的电磁阀1意图被装配在用于机动车辆的燃料蒸气的排气回路中，但是本发明不限于该应用。它可以通过相应的端部件81和82连接到入口管道和出口管道(未示出)。端部件82可以由塑料材料与电磁阀的本体84一起模制，并且端部件81可以与部件83一起模制，该部件83附连至本体84并将其封闭。电磁阀具有用于其电连接的连接器，在图1中仅可见其基部85。
在所关注的例子中，电磁阀1在闲置时关闭，在被供应电力时打开，该电力例如为10至15V的DC电压。电磁阀的塑料材料被选择为抵抗碳氢化合物的蒸气，特别是汽油的蒸气。
在其内侧，电磁阀1的本体容纳电磁系统。如图1至3中特别可见，该电磁系统具有管状的固定芯10，其具有轴线X，该固定芯在一个端部处由垂直于轴线X延伸的板13承载，该芯10和板13由软的铁磁材料制成，例如铁或铁磁钢。芯10和板13可通过机加工一体地制造为单件。
电磁阀1具有安装在支撑件21上的线圈20，该支撑件例如由塑料制成且具有轴线X，该线圈20围绕固定芯10延伸，以便在被供电时在其内产生磁场。线圈20例如由绝缘的(特别是漆包的)铜线制成。
由铁磁材料制成的外部框架30使得可以使磁通在固定芯10的与板13相对的端部11与板13之间环绕。板13在其侧向端部处具有沿直径方向相对的凸出部14，用于联接框架30的附连凸耳31。
电磁阀1还具有在由线圈20产生的磁场的作用下沿轴线X可移动的元件，该可移动元件为由铁磁材料制成的柱塞芯40的形式，该柱塞芯在固定芯10内沿轴线X可轴向地移动。
在所讨论的例子中，柱塞芯40在固定芯内，并且当电磁阀打开时，由该电磁阀控制的且优选地为气态的流(在当前情况下为燃料蒸气)与之接触。
优选地，柱塞芯40由软磁性材料制成，当线圈的磁场停止时，柱塞芯40失去磁化，就像固定芯10。
柱塞芯40具有管状部分41和头部42，头部42由朝向内侧的环形折返部形成。用于安装阀垫圈50的孔穿过头部42的中心。所述阀垫圈具有环形沟槽，当电磁阀处于闲置状态时，折返部42装配在该环形沟槽中并抵靠基座80(如图1所示)，以关闭相关的管道81。
当电磁阀没有被供电时，复位弹簧60将柱塞芯40返回到其闲置位置，关闭上述管道81。该弹簧60装配在止挡部61和柱塞芯40的头部42的内部面之间，该止挡部61由固定地容纳在芯10中的插件62形成。弹簧60例如具有螺旋形状，由插件62引导。插件62可具有限定止挡件61的肩部。该肩部可由插件62的拓宽的中间部分63形成，其位于截头卵形的端部部分66之间，以便当电磁阀打开时辅助电磁阀内的流动。在打开配置中，垫圈50从其基座80分离。
插件62由非磁性材料(例如，热塑性材料)制成，且特别地如图5可见，通过肩部63撑靠固定芯10的相应肩部15。
根据本发明，固定芯10具有变薄区域70，这使得可以将磁感应在其中集中至使制造该固定芯的磁性材料饱和或几乎饱和的点。
图7示出了模拟结果，该模拟结果示出了固定芯10的材料中的磁感应强度，饱和在固定芯10的壁最薄的点处发生。在该图中，亮区对应于磁感应最强的区。
变薄区域70可以被给定各种形状。但是，特别地如图6所示，优选地，变薄区域70以凹陷的双锥形形状实现。变薄区域70在径向外侧由具有两个圆锥形表面72和73的沟槽71界定，所述圆锥形表面72和73具有轴线X，且分别向下会聚和向上发散。每个圆锥形表面72或73与轴线X所成的角度α例如为15°至35°。
如图7所示，饱和的变薄区域70的存在使得可以确保与柱塞芯的强磁耦合。优选地，通过在变薄区域70中的磁感应存在材料的100％饱和度。
表面72和73的锥度趋于在横截面减小最大的区域中使磁感应均匀。
上述倾斜度值α可以确保没有过多磁泄漏的耦合，但是由于变薄区域70中的饱和，其足够强以确保磁感应的不连续性。
从图5中还可以看出，在闲置时，在柱塞芯40的下端部和固定芯10的肩部15之间沿轴线X具有长度为e的间隙82；当电线圈被供电时，在由此产生的磁场的作用下，该间隙82允许柱塞芯40轴向地向下移动。
固定芯10可在其面对柱塞芯40的径向内表面上，特别是在沟槽71水平处的区域中，具有绕轴线X的回转圆柱体形式的表面75，如图6所示。
如图6可见，可以在固定芯10的壁厚度最小的区域的另一侧形成过厚部76。
当线圈20被供电时，这种过厚部76可以通过选择其轴向延伸和其厚度来精确地改变施加在柱塞芯40上的力。
沟槽71的底部在径向外侧在轴向截面上可以具有例如大约0.2mm的半径。
沿轴线X测量的沟槽71的底部和柱塞芯40的下端部之间的重叠距离l例如为0.1mm至0.4mm，例如大约0.3mm。该距离l例如为emin的1至2倍。
固定芯10的远离变薄区域的厚度en满足例如关系emin＜en/2，其中，emin是变薄区域中的最小厚度，如图6所示。例如，en>2mm，更好的是2<en<4mm，且emin<1.5mm，更好的是0.75mm<emin<1.25mm。
当然，本发明不限于刚刚已经描述的例子。特别地，可以根据预期结果并且更特别地当电磁阀被供电时预期赋予柱塞芯的位置来改变变薄区域的形状。
Claims (15)
1.一种电磁阀(1)，其具有：
-中空固定芯(10)，其由铁磁材料制成，且沿轴线(X)延伸，
-线圈(20)，其围绕所述固定芯安装，
-柱塞芯(41)，其在由所述线圈产生的磁场的作用下能够沿所述固定芯的轴线(X)移动，
所述电磁阀特征在于，所述固定芯(10)具有轴向地定位在所述柱塞芯(41)的轴向端部之间的变薄区域(70)。
2.如权利要求1所述的电磁阀，其中，所述变薄区域(70)的横截面逐渐减小至最小横截面，且然后其横截面从该最小横截面逐渐增大。
3.如前述权利要求1和2中的任一项所述的电磁阀，其中，所述变薄区域(70)至少部分地通过至少一个凹部限定，所述凹部朝向外侧径向敞开并形成在固定芯上。
4.如前述权利要求中的任一项所述的电磁阀，其中，所述变薄区域(70)在外侧通过总体形状为V形的环形沟槽(71)界定，该环形沟槽径向向外敞开。
5.如前一权利要求所述的电磁阀，其中，该沟槽(71)具有双锥形状。
6.如前述权利要求4和5中的任一项所述的电磁阀，其中，所述沟槽(71)关于与所述固定芯的纵向轴线(X)垂直的中间对称平面对称。
7.如前述权利要求中的任一项所述的电磁阀，其中，所述变薄区域至少部分地由至少一个锥体(72；73)界定，所述锥体相对于所述固定芯的轴线的角(alpha)为15°至35°。
8.如前述权利要求中的任一项所述的电磁阀，其中，所述固定芯(10)具有远离所述变薄区域(70)的材料厚度en和在所述变薄区域中的最小厚度emin，其中，emin<en/2。
9.如权利要求8所述的电磁阀，其中，en>2mm，更好的是2<en<4mm。
10.如前述权利要求8和9中的任一项所述的电磁阀，其中，emin<1.5mm，更好的是0.75mm<emin<1.25mm。
11.如权利要求8至10中的任一项所述的电磁阀，其中，沿所述固定芯轴的轴线(X)测量的在最薄区域(emin)和所述柱塞芯(41)的最近轴向端部之间的距离(l)为emin的1至2倍。
12.如前述权利要求中的任一项所述的电磁阀，其中，所述固定芯(10)沿所述变薄区域(70)的至少一部分具有回转圆柱体形式的表面(75)，其具有与所述固定芯相同的轴线。
13.如前述权利要求4和12所述的电磁阀，其中，该圆柱形表面(75)沿所述沟槽(71)的至少一部分轴向地延伸。
14.如权利要求13所述的电磁阀，其中，所述固定芯具有肩部(15)，以及在所述圆柱形表面(75)和所述肩部(15)之间延伸的过厚部(76)。
15.如前述权利要求中的任一项所述的电磁阀，其中，所述变薄区域(70)被实现为使得，当所述线圈(20)具有其标称电流通过时，通过磁感应，其饱和至大于95％。
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