CN112413211A - 一种电磁线圈和电磁阀 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电磁阀技术领域,公开了一种电磁线圈和电磁阀。该电磁线圈用于灶具用电磁阀中,其特征在于,包括绕组,所述绕组包括内层线圈和外层线圈,所述内层线圈与所述外层线圈串联,所述内层线圈的线径小于所述外层线圈的线径。本发明的电磁阀采用上述的电磁线圈。用本发明的电磁线圈替换目前的双线圈直流电磁阀中的强吸线圈和维持线圈,采用本发明的电磁线圈的电磁阀的开阀能力更强,且维持功耗减小。
Description
技术领域
本发明属于电磁阀技术领域,具体涉及一种电磁线圈和电磁阀。
背景技术
电磁阀在多种行业中得以广泛的应用,其线圈的圈数及其线径的选择,决定了电磁阀吸力的大小。目前的灶具用电磁阀包括交流电磁阀和直流电磁阀。交流电磁阀采用交流供电,开阀和吸阀采用同一电磁线圈(如图5所示)进行控制,维持阀时采用小电流维持。而部分直流电磁阀采用电池供电,由于电池使用时间与维持电流密切相关,所以需要严格控制功耗。现有的直流电磁阀采用双线圈,即采用强吸线圈进行吸阀,采用维持线圈进行维持阀。强吸时气隙最大,需要大电流,所以强吸线圈的线径大,匝数小。而维持时气隙小,需要小电流,所以维持线圈的线径小,匝数多,因为双线圈直流电磁阀结构的限制,其开阀性能和维持功耗都能够进一步的优化。
发明内容
为了进一个提升电磁阀的性能,本发明提供一种电磁线圈,
本发明的另一目的是提供一种采用上述电磁线圈的电磁阀。
本发明的一种电磁线圈,用于灶具用电磁阀中,其特征在于,包括绕组,所述绕组包括内层线圈和外层线圈,所述内层线圈与所述外层线圈串联,所述内层线圈的线径小于所述外层线圈的线径。
对本发明的电磁线圈的进一步改进之处在于,所述内层线圈的电阻等于所述外层线圈的电阻。
对本发明的电磁线圈的进一步改进之处在于,述内层线圈的厚度等于所述外层线圈的厚度。
对本发明的电磁线圈的进一步改进之处在于,还包括线圈框架,所述线圈框架包括缠绕部,以及平行设于所述缠绕部两端的锷状部,两个所述锷状部之间的所述缠绕部上缠绕有所述绕组。
对本发明的电磁线圈的进一步改进之处在于,还包括线圈防护罩,所述线圈防护罩套设在所述线圈框架外。
本发明的还提供了一种电磁阀,包括气密垫,用于驱动所述气密垫打开或者关闭阀门的驱动装置,及设在所述驱动装置上用于给所述驱动装置提供电源的接线端子;
所述驱动装置包括上述电磁线圈,及设于所述电磁线圈内的动铁芯组件;所述动铁芯组件与所述气密垫之间设有所述复位弹性件,所述动铁芯组件的下方设有接触衔铁;
当所述电磁线圈通电时,所述动铁芯组件带动所述气密垫向下移动直至所述动铁芯组件与所述接触衔铁接触为止用于打开阀门,同时所述复位弹性件被压缩发生弹性形变;当电磁线圈断电时,所述复位弹性件复位使所述动铁芯组件带动所述气密垫向上移动用于关闭阀门。
对本发明的电磁阀的进一步改进之处在于,所述动铁芯组件包括动铁芯,所述动铁芯设于所述电磁线圈内。
对本发明的电磁阀的进一步改进之处在于,所述动铁芯组件还包括动铁芯防护罩,所述动铁芯防护罩套设在所述动铁芯外部。
对本发明的电磁阀的进一步改进之处在于,还包括用于安装固定所述驱动装置的支架框,所述支架框包括U型框,及盖设在所述U型框上的盖板,在所述盖板上设有供所述动铁芯组件上端穿过的安装孔。
对本发明的电磁阀的进一步改进之处在于,所述气密垫下方设有用于承载所述气密垫的托垫,所述盖板上设有凸起,所述凸起沿着所述安装孔外沿布置,所述复位弹性件设在所述托垫和所述凸起之间。
与现有技术相比,用本发明的电磁线圈替换目前的双线圈直流电磁阀中的强吸线圈和维持线圈,虽然开阀电流相同,但是因为圈数增加,所以采用本发明的电磁线圈的电磁阀的开阀能力更强。另外因为安匝数相同,能够确定采用本发明的电磁线圈的电磁阀的维持电压减小,维持功率减小,降低功耗,提升效率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种电磁线圈的剖视结构示意图;
图2是本发明实施例提供的一种电磁阀的装配结构示意图;
图3是本发明实施例提供的一种电磁阀的爆炸结构示意图;
图4是目前灶具用的带维持线圈的双线圈阀的剖视结构示意图;
图5是单线圈阀的剖视结构示意图。
图中:1、电磁线圈;2、气密垫;3、接线端子;4、动铁芯组件;5、复位弹性件;6、接触衔铁;7、支架框;11、绕组;12、线圈框架;13、线圈防护罩;41、动铁芯;42、动铁芯防护罩;71、U型框;72、盖板;721、安装孔;722、凸起。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点等,下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是,本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施,因此,本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明提供了一种电磁线圈,用于灶具用电磁阀中,包括绕组11,绕组11包括内层线圈和外层线圈,内层线圈与外层线圈串联,内层线圈的线径小于外层线圈的线径。
实施例1
如图1-图3所示,本实施例提供了一种电磁线圈,用于灶具用电磁阀中,包括绕组11,线圈框架12和线圈防护罩13;
线圈框架12包括缠绕部121,以及平行设于缠绕部121两端的锷状部122,两个锷状部122之间的缠绕部121上缠绕有绕组11;绕组11包括内层线圈和外层线圈,内层线圈与外层线圈串联,内层线圈的线径小于外层线圈的线径,内层线圈的电阻等于外层线圈的电阻;线圈防护罩13套设在线圈框架12外。
线圈框架12的设置能够将绕组整齐地集中在一定的范围内,从而形成良好的电磁效果。
实施例2
如图1-图3所示,本实施例提供了一种电磁线圈,用于灶具用电磁阀中,包括绕组11,线圈框架12和线圈防护罩13;
线圈框架12包括缠绕部121,以及平行设于缠绕部121两端的锷状部122,两个锷状部122之间的缠绕部121上缠绕有绕组11;绕组11包括内层线圈和外层线圈,内层线圈与外层线圈串联,内层线圈的线径小于外层线圈的线径,内层线圈的厚度等于外层线圈的厚度,且内层线圈的电阻等于外层线圈的电阻;线圈防护罩13套设在线圈框架12外。
实施例1和实施例2的电磁线圈通过如下方法制作的:
S1、将线径较小的导线缠绕在两个锷状部122之间的缠绕部121上,形成内层线圈;
S2、将线径较大的导线缠绕在内层线圈上,形成外层线圈,且外层线圈与内层线圈相互串联;
S3、将线圈防护罩13套设在线圈框架12外,形成电磁线圈。
实施例3
如图2和图3所述,本实施例提供了一种电磁阀,包括气密垫2,用于驱动气密垫2打开或者关闭阀门的驱动装置,及设在驱动装置上用于给驱动装置提供电源的接线端子3;
驱动装置包括实施例1的电磁线圈1,及设于电磁线圈1内的动铁芯组件4;动铁芯组件4与气密垫2之间设有复位弹性件5,动铁芯组件4的下方设有接触衔铁6;
当电磁线圈1通电时,动铁芯组件4带动气密垫2向下移动直至动铁芯组件4与接触衔铁6接触为止用于打开阀门,同时复位弹性件5被压缩发生弹性形变;当电磁线圈1断电时,复位弹性件5复位使动铁芯组件4带动气密垫2向上移动用于关闭阀门。
当电磁阀强吸时,电磁线圈1的电流较大;当电磁阀维持时,电磁线圈1的电流较小。
进一步的,如图3所示,动铁芯组件4包括动铁芯41,动铁芯41设于电磁线圈1内。
进一步的,如图3所示,动铁芯组件4还包括动铁芯防护罩42,动铁芯防护罩42套设在动铁芯41外部,动铁芯防护罩42的设置能够有效的隔离动铁芯41和电磁线圈,方便他们之间的活动和切换。
为了便于将本实施例的电磁阀安装在灶具上,所以本实施例的电磁阀还包括用于安装固定驱动装置的支架框7,支架框7包括U型框71,及盖设在U型框71上的盖板72,在盖板72上设有供动铁芯组件4上端穿过的安装孔721。
气密垫2下方设有用于承载气密垫2的托垫8,盖板72上设有凸起722,凸起722沿着安装孔721外沿布置,复位弹性件5设在托垫8和凸起722之间。托垫8的设置便于复位弹性件5的安装和定位。
复位弹性件5优选为弹簧。
实施例4
本实施例与实施例3的不同是,本实施例的电磁线圈采用的是实施例2的电磁线圈。
性能分析
1、目前的燃气灶用电磁阀的性能分析
目前的燃气灶用电磁阀采用的电磁线圈的结构为:包括强吸线圈和维持线圈(如图4所示),且强吸线圈与维持线圈并联,称之为双线径双线圈。
双线径双线圈的其中一个线圈为强吸线圈,另一个线圈为维持线圈。
强吸线圈通电时,维持线圈断电,使动铁芯与接触衔铁接触;当强吸线圈断电时,同时维持线圈通电,且考虑的供电电源的使用时间,所以维持线圈的电流小于强吸线圈的电流,即维持线圈的电流只要确保能够使动铁芯与接触衔铁保持接触状态即可。
因为维持线圈的电流较小,而工作电压一定,所以维持线圈的电阻较大。在实际情况中,双线径双线圈的燃气灶用电磁阀的额定工作电压为3V,其强吸线圈800圈,维持线圈3600圈,根据强吸线圈和维持线圈的线径等,可以计算得到电阻分别为6Ω和375Ω,那么强吸电流I强吸=3V/6Ω=0.5A;维持电流I维持=3V/375Ω=0.008A=8mA;维持功率W维持=3V×0.008A=0.024。
2、单线径单线圈的电磁阀的性能分析:
若目前的燃气灶用电磁阀的电磁线圈采用单线径单线圈的电磁线圈(如图5所示),即通过控制电磁线圈的通电电压,通电电流来实现强吸和维持。单线径单线圈的电磁线圈由一根线径恒定的导线绕制而成。
因为电磁线圈的安装空间体积一定,即电磁线圈的厚度一定的前提下,使单线径单线圈的电磁线圈的电阻等于强吸线圈的电阻6Ω,根据电磁线圈的厚度和电阻计算得到线径和圈数,其中计算得到的圈数为900圈。
显然,单线径的电磁线圈的圈数大于强吸线圈的圈数,所以在工作电压一定的情况下,采用单线径电磁线圈的电磁阀的开阀性能提升,即开阀能力增强。
而维持时,因为双线径电磁线圈的安匝数与单线径的电磁线圈的安匝数相同,即4400×0.008=900×i,计算得到单线径单线圈的电磁线圈的维持电流i=0.039A。
那么单线径单线圈的维持电压E=0.039A×6Ω=0.234V;维持功率W=0.234V×0.039A=0.009。
显然采用单线径的电磁线圈的电磁阀在维持状态时的维持功率只有双线径的电磁线圈的电磁阀的维持功率的1/3,说明采用单线径的电磁线圈可以提升电池的使用时间,降低功耗。
3、采用本发明的电磁线圈,即双线径单线圈的电磁阀的性能分析:
通过上述分析可以,当电磁线圈的厚度、电阻一定的情况下,单线径单线圈的电磁阀的性能优于双线径双线圈的电磁阀的性能,但是由于电磁线圈存在内层和外层,当内层与外层的线径相同时,那么外层的电阻更大,而对于电磁阀维持需要的力,即安匝数一定,那么外层的功率就更大。
所以同一个电磁阀(即维持力相同)的维持功耗与电磁线圈的电阻有关,即因为内层的电阻小于外层的电阻,所以内层的维持功耗小于外层的维持功耗,那么电磁阀的电阻越大,则电磁阀的功耗越多,效率越低。
那么如何减小电磁线圈的体积,即减小电磁线圈的厚度,成为电磁线圈的一个优化问题。
因为当单线圈的内层与外层线径相同,且厚度一定的情况下,单线圈的内层电阻小于外层的电阻,所以内层的维持功耗小于外层的维持功耗,再结合线圈的电阻R=L/(S’×ρ),以及S’=(πd2)/4,L为线圈的总长,S’为线的截面积,ρ为线材的电阻率,d为线圈的线径,可知可以通过增加线径来降低线圈的电阻,进而使维持功耗降低。
例如一个线径为10mm的单线径单线圈,线圈厚度为16。
因为总电阻为6欧,将绕线层分为厚度相同的两部分,即内层线圈和外层线圈,层厚均为8。线圈的长度比为中心半径比,内层线圈与外层线圈的中心半径比为18/36,另外因为内层线圈的线径与外层线圈的线径相同,所以内外层线圈的电阻比也为18/36。
(1)若在确保电磁线圈的总圈数保持不变的前提下,将外层线圈的线径增加,内层线圈的线径减小时,变为本发明的一种双线经单线圈的电磁线圈。
因为外层线圈的线径增加,内层线圈的线径减小,那么外层线圈的电阻必然减小,相应的内层线圈的电阻必然增加,在不断尝试的过程中,当内层线圈的导线截面积减少18%,同时外层线圈的导线截面积增加18%时,内层线圈与外层线圈的电阻相同,这时的电阻最小,为5.7Ω,此时的双线经单线圈为本发明实施例1提供的一种电磁线圈。此电磁线圈相较于单线径单线圈而言,电阻稍微减小,那么在额定电压下的电流增加,也就是说明采用本发明的双线经双线圈的电磁阀的开阀能力更强,本发明的双线经双线圈电磁阀的开阀能力较单线径单线圈电磁阀开阀能力提升10%。
因为单线径单线圈电磁阀开阀能力较目前传统的双线径双线圈的电磁阀更优,所以采用本发明实施例1的双线径单线圈的电磁阀的开阀能力更强。另外,此时的双线经单线圈的体积较传统的双线径双线圈的体积小,所以通过调整内外层线圈的线径可以得到体积较小,但开阀能力较强的电磁线圈。
(2)若在确保电磁线圈空间体积不变的前提下,即确保内外层厚度均为8的前提下,将外层线圈的线径增加,内层线圈的线径减小时,变为本发明的另一种双线经单线圈的电磁线圈。
因为外层线圈的线径增加,内层线圈的线径减小,那么外层线圈的电阻必然减小,相应的内层线圈的电阻必然增加,在不断尝试的过程中,当内层线圈的导线截面积减少36%,同时外层线圈的导线截面积增加36%时,内层线圈与外层线圈的电阻相同,这时的电阻最小,为6Ω,此时的双线经单线圈为本发明实施例2提供的一种电磁线圈。此相较于单线径单线圈而言,圈数增加,那么维持时功耗减小,效率提高10%。
所以当内外层线圈的厚度相同,且内外层线圈的电阻相等时,实施例2的电磁线圈的维持功耗减小,效率提升,使电磁阀的性能最优。
在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表达不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的母体特征、结构、材料或特点可以在任何一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种电磁线圈,用于灶具用电磁阀中,其特征在于,包括绕组(11),所述绕组(11)包括内层线圈和外层线圈,所述内层线圈与所述外层线圈串联,所述内层线圈的线径小于所述外层线圈的线径。
2.根据权利要求1所述的电磁线圈,其特征在于,所述内层线圈的电阻等于所述外层线圈的电阻。
3.根据权利要求2所述的电磁线圈,其特征在于,所述内层线圈的厚度等于所述外层线圈的厚度。
4.根据权利要求1所述的电磁线圈,其特征在于,还包括线圈框架(12),所述线圈框架(12)包括缠绕部(121),以及平行设于所述缠绕部(121)两端的锷状部(122),两个所述锷状部(122)之间的所述缠绕部(121)上缠绕有所述绕组(11)。
5.根据权利要求3所述的电磁线圈,其特征在于,还包括线圈防护罩(13),所述线圈防护罩(13)套设在所述线圈框架(12)外。
6.一种电磁阀,其特征在于,包括气密垫(2),用于驱动所述气密垫(2)打开或者关闭阀门的驱动装置,及设在所述驱动装置上用于给所述驱动装置提供电源的接线端子(3);
所述驱动装置包括权利要求1-4任一项所述的电磁线圈(1),及设于所述电磁线圈(1)内的动铁芯组件(4);所述动铁芯组件(4)与所述气密垫(2)之间设有所述复位弹性件(5),所述动铁芯组件(4)的下方设有接触衔铁(6);
当所述电磁线圈(1)通电时,所述动铁芯组件(4)带动所述气密垫(2)向下移动直至所述动铁芯组件(4)与所述接触衔铁(6)接触为止用于打开阀门,同时所述复位弹性件(5)被压缩发生弹性形变;当电磁线圈(1)断电时,所述复位弹性件(5)复位使所述动铁芯组件(4)带动所述气密垫(2)向上移动用于关闭阀门。
7.根据权利要求6所述的电磁阀,其特征在于,所述动铁芯组件(4)包括动铁芯(41),所述动铁芯(41)设于所述电磁线圈(1)内。
8.根据权利要求7所述的电磁阀,其特征在于,所述动铁芯组件(4)还包括动铁芯防护罩(42),所述动铁芯防护罩(42)套设在所述动铁芯(41)外部。
9.根据权利要求6所述的电磁阀,其特征在于,还包括用于安装固定所述驱动装置的支架框(7),所述支架框(7)包括U型框(71),及盖设在所述U型框(71)上的盖板(72),在所述盖板(72)上设有供所述动铁芯组件(4)上端穿过的安装孔(721)。
10.根据权利要求9所述的电磁阀,其特征在于,所述气密垫(2)下方设有用于承载所述气密垫(2)的托垫(8),所述盖板(72)上设有凸起(722),所述凸起(722)沿着所述安装孔(721)外沿布置,所述复位弹性件(5)设在所述托垫(8)和所述凸起(722)之间。
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