CN113611478B - 一种用于电磁阀的电磁线圈结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于电磁阀的电磁线圈结构，包括线圈绕组以及一体式的线圈骨架，所述线圈骨架上设置有绕线部，所述绕线部的内壁上喷涂有绝缘层，所述线圈绕组缠绕在所述绕线部上，所述绝缘层用于使所述线圈绕组与所述线圈骨架保持绝缘；所述线圈绕组的外侧安装有导磁壳体，所述导磁壳体的外侧设置有引出线，所述引出线穿过所述导磁壳体与所述线圈绕组电性连接。本发明提供的一种用于电磁阀的电磁线圈结构，克服了现有电磁线圈结构复杂、体积大、磁场力不稳定以及电磁力弱的缺陷。

Description

一种用于电磁阀的电磁线圈结构

技术领域

本发明涉及电磁线圈领域，特别是涉及一种用于电磁阀的电磁线圈结构。

背景技术

电磁线圈是由导线一圈靠一圈地绕在绝缘管上，导线彼此互相绝缘。电磁线圈是利用电磁感应的原理进行工作的器件。当有电流流过一根导线时，就会在这根导线的周围产生一定的电磁场，而这个电磁场的导线本身又会对处在这个电磁场范围内的导线发生感应作用。电磁线圈是电磁阀中的一个主要部件，负责电磁阀的开启，关闭作用。

现有技术的电磁线圈，是将漆包线缠绕在绝缘材料制作的骨架上，骨架顶部装有一上导磁板，底部装有一下导磁板，再依次安装在线圈罩壳内，线圈绕组与金属之间必须留有足够的空间，来满足电气间隙和爬电距离的安全要求，如果配套电磁阀使用时，还需要在中心孔内套一隔磁管组件，其结构复杂，零部件较多，特别是大功率的线圈，体积非常大。并且由于结构的限制，导致其磁力被打断或被削弱，磁场力相当不稳定，电磁力较弱。

发明内容

（一）要解决的技术问题。

本发明所要解决的问题是提供一种用于电磁阀的电磁线圈结构，以克服现有电磁线圈结构复杂、体积大、磁场力不稳定以及电磁力弱的缺陷。

（二）技术方案。

为解决所述技术问题，本发明提供一种用于电磁阀的电磁线圈结构，包括线圈绕组以及一体式的线圈骨架，所述线圈骨架上设置有绕线部，所述绕线部的内壁上喷涂有绝缘层，所述线圈绕组缠绕在所述绕线部上，所述绝缘层用于使所述线圈绕组与所述线圈骨架保持绝缘；所述线圈绕组的外侧安装有导磁壳体，所述导磁壳体的外侧设置有引出线，所述引出线穿过所述导磁壳体后与所述线圈绕组电性连接。本电磁线圈，采用一体式的线圈骨架，并在线圈骨架的绕线位置喷涂纳米涂层，其充分发挥纳米涂层高效的绝缘能力，使得电磁线圈结构非常紧凑，使用非常安全，在降低电磁线圈功耗的同时，还明显提升配套电磁阀的性能。

进一步的，所述线圈骨架包括中空的隔磁管，所述隔磁管的上端分别固定连接有固定铁芯和上导磁板，所述线圈骨架下端固定有下导磁板。本电磁线圈，线圈骨架采用特殊设计，将多种材料进行组合，省材料省零件的同时，结构更加合理紧凑，在不改变电磁线圈磁场力的同时进行优化，在隔磁管顶部直接焊接上导磁板和固定铁芯，在隔磁管底部焊接下导磁板，使其变成一体的线圈骨架毛坯，最后再进行一体化机加工。由于本电磁线圈没有了塑料骨架，直接用金属代替，使得上下导磁板直接和线圈绕组接触，吸力会更大，同时上下导磁板加厚会进一点提升电磁吸力，从而可发挥电磁线圈电磁力的最大极限。

进一步的，所述固定铁芯的下端置于所述隔磁管内，所述固定铁芯上端置于所述隔磁管外部；所述固定铁芯的上端固定有所述上导磁板，所述固定铁芯下端安装有分磁环。在固定铁芯位置放一分磁环，采用交流电时，分磁环可以消除交流电所产生的噪声。

进一步的，所述下导磁板的下端设置有螺纹部。所述绕线部为环形的绕线槽，所述上导磁板、所述隔磁管和所述下导磁板之间围成所述绕线槽。所述上导磁板的内壁面、所述隔磁管的外壁面以及所述下导磁板的内壁面均设置有所述绝缘层。

进一步的，所述导磁壳体的外部封装有包塑壳。在导磁壳体外部进行BMC包塑，符合防护等级IP65以上，使电磁阀应用范围更广。

进一步的，所述绝缘层为10~50μm厚的纳米涂层。在线圈骨架绕线位置喷纳米涂层，涂层的厚度决定了最终绝缘能力的强弱。纳米涂层除了有非常好的绝缘效果外，对防腐蚀，对防撞击，对防静电等等均有很好的防护作用。

进一步的，所述引出线分别与所述线圈绕组的线头和线尾对应焊接，并呈八字形缠绕在所述线圈绕组上；在两个焊接处的底部均铺设有绝缘片。所述线圈绕组的外部缠绕有绝缘胶带，所述绝缘胶带上喷涂有绝缘层。电磁线圈的任何细节对绝缘性能都有影响，当喷纳米涂层的骨架缠绕数层漆包线后，在与引线连接固定时方法很重要，必须在漆包线与引线焊接部位垫上绝缘片，防止焊接点有尖锐点刺伤漆包线，引线分别从左右两侧进行八字形缠绕拉紧，保证用力拉引线不会使焊接点移动而造成短路。电磁线圈绕组与引线连接后，必须要用绝缘胶带进行包扎，也属于二次固定，同时包扎后的线圈表面更加平整光滑，为后续在绕组表面进行喷纳米涂层打好基础。绕组内外都进行了纳米喷涂，好比将一组漆包线进行了全包裹绝缘，非常安全可靠。

进一步的，所述隔磁管、所述固定铁芯、所述上导磁板和所述下导磁板通过激光焊接的方式固定为一体。

（三）有益效果。

本发明提供的一种用于电磁阀的电磁线圈结构，包括线圈骨架、线圈绕组、导磁壳体、引出线和包塑壳组合而成，其打破了原有电磁线圈的固有设计思路，采用喷涂工艺，将金属材料表面变成绝缘体，在省材料的同时绝缘性能更加稳定，结构更加紧凑，磁场力更大，导磁材料充分发挥最大的导磁力；在同等外形、功率条件下，线圈体积更小，吸力更大，安全性更可靠，配合电磁阀使用时，开启压力更高，电流更小，配套使用更广泛，对电磁线圈行业是一次革命性的创新；同时将隔磁管与线圈骨架完美的组合到一起，省去了电磁阀中必有的一些部件，重量轻、成本低，组装更方便，为未来电磁阀的创新，为未来电磁阀更多的应用于高科技、航空航天，深海研究奠定了扎实的基础。

附图说明

图1为本发明一种用于电磁阀的电磁线圈结构的剖视图。

图2为本发明一种用于电磁阀的电磁线圈结构线圈骨架与线圈绕组连接的结构示意图。

图3为本发明一种用于电磁阀的电磁线圈结构线圈骨架的结构示意图。

图4为本发明一种用于电磁阀的电磁线圈结构耐压绝缘电压测试仪检测时的结构示意图。

图5为本发明一种用于电磁阀的电磁线圈结构引出线与线圈绕组连接的结构示意图。

图6为本发明一种用于电磁阀的电磁线圈结构线圈绕组缠绕绝缘胶带以及喷涂绝缘层后的结构示意图。

图7为现有电磁线圈的结构示意图。

图8为本发明一种用于电磁阀的电磁线圈结构的结构示意图。

图9为电气间隙和爬电距离的结构示意图。

图中各个附图标记的对应的部件名称是：1、线圈骨架；2、线圈绕组；3、绝缘层；4、导磁壳体；5、包塑壳；6、引出线；7、绝缘片；8、绝缘胶带；11、隔磁管；12、固定铁芯；13、上导磁板；14、下导磁板；15、分磁环；16、耐压绝缘电压测试仪；17、探头；101、绕线部；141、螺纹部；Y1、塑料骨架；Y7、线圈罩壳；Y8、隔磁管组件；Y9、垫片；Y10、线圈固定螺母；Z1、塑料骨架和隔磁管的总厚度；Z2、塑料骨架、上导磁板和线圈罩壳的总厚度；Z3、线圈罩壳的厚度；Z4、塑料骨架和下导磁板的总厚度；d1、隔磁管厚度；d2、上导磁板厚度；d3、导磁壳体厚度；d4、下导磁板厚度；H1、塑料骨架与线圈绕组之间的间隙；H2、塑料骨架的厚度；H3、线圈绕组内侧绝缘层的厚度；N1、线圈罩壳与线圈绕组之间的间隙；N2、线圈绕组外侧绝缘层的厚度。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参阅图1至图8，本发明提供一种用于电磁阀的电磁线圈结构，包括一体式的线圈骨架1、线圈绕组2、导磁壳体4和引出线6。线圈骨架1上设置有绕线部101，绕线部101的内壁上喷涂有绝缘层3，线圈绕组2缠绕在绕线部101上，绝缘层3用于使线圈绕组2与线圈骨架1保持绝缘；线圈绕组2的外侧安装有导磁壳体4，导磁壳体4的外侧设置有引出线6，引出线6穿过导磁壳体4后与线圈绕组2电性连接。本电磁线圈，结构简单紧凑，电磁力大。

参阅图3，线圈骨架1包括中空的隔磁管11、固定铁芯12、上导磁板13和下导磁板14，隔磁管11的上端分别固定连接有固定铁芯12和上导磁板13，隔磁管11下端固定有下导磁板14，隔磁管11、固定铁芯12、上导磁板13和下导磁板14通过激光焊接的方式固定为一体。固定铁芯12的下端置于隔磁管11内，上端置于隔磁管11外部；固定铁芯12的上端固定有上导磁板13，下端安装有分磁环15。由于骨架表面需要缠绕漆包线，任何缠绕面处必须平整、光滑无毛刺和飞边，所有零件均留有加工余量，会对焊接后的线圈骨架进行二次加工，此时一个毛坯骨架制作完成，上下均为导磁材料，中间是由隔磁材料组成，特别是在交流电的情况下，分磁环可以降低或者消除交流噪声。

参阅图3，绕线部101为环形的绕线槽，上导磁板13、隔磁管11和下导磁板14之间围成绕线槽。上导磁板13的内壁面、隔磁管11的外壁面以及下导磁板14的内壁面均设置有绝缘层3。下导磁板14的下端设置有螺纹部141；机加工后的线圈骨架进行抛光处理，保证缠绕面光滑，无任何毛刺。机加时骨架底部会加工成M1等各种螺纹式样，线圈底部螺纹的作用是直接可以与电磁阀螺纹连接，装配方便快捷，无需其它配件辅助。由于骨架的特殊性，将在金属制作的骨架缠绕面处进行喷涂纳米涂层，涂层的厚度直接影响绝缘能力的强弱。

参阅图4，本实施例中，绝缘层3为10~50μm厚的纳米涂层，优选为50μm。为验证纳米涂层绝缘能力是否达到安全级别，将喷涂不同厚度涂层的线圈骨架进行耐压绝缘电压检测。耐压绝缘电压检测设备包括耐压绝缘电压测试仪16以及两个探头17，检测时分别将两个探头与纳米涂层接触，同时设置好耐电压值，测试仪亮红灯为不合格，亮绿灯为合格。这也是常规电磁线圈耐绝缘电压必测的一个项目，那么喷涂后的骨架也需进行检测，保证喷涂后的骨架缠绕面符合设计要求。具体参数请看表1，表中显示，涂层越厚耐电压值越大，同时也可以分析得出，此喷涂的工艺是绝对安全可靠的。

表1：不同涂层厚度的耐电压值

参阅图5和图6，引出线6分别与线圈绕组2的线头和线尾对应焊接，并呈八字形缠绕在线圈绕组2上；在两个焊接处的底部均铺设有绝缘片7。线圈绕组2的外部缠绕有绝缘胶带8，绝缘胶带8上喷涂有绝缘层3，绝缘层3为纳米涂层。线圈绕组漆包线线头和线尾与引出线进行焊接，在焊接点底部垫绝缘片，并将引出线按图5式样要求进行八字缠绕收紧，保证在拉动引出线时焊接点不移动，合理的缠绕方式可以避免引线短路影响安全。为与外界进行完全隔离，在缠绕后的线圈表面进行绝缘胶带的平整缠绕包扎，同时再在绝缘胶带外层进行喷纳米涂层，此时漆包线的内外层全部由纳米涂层包裹，即安全又可靠。

参阅图1，导磁壳体4的外部封装有包塑壳5。在导磁壳体外部进行BMC包塑，符合防护等级IP65以上，使电磁阀应用范围更广。

参阅图7、图8和图9，从电气安全的角度以及结构分析，磁性能对比分析新老线圈的性能，本电磁线圈明显优于普通线圈。在图9中，上侧为电气间隙的示意图，下侧为爬电距离的示意图，从图中可见，所有常规电磁线圈为安全起见，必须要有电气间隙和爬电距离，不然会造成短路或都击穿现象，而本专利采用纳米涂层，打破了这一惯例。

普通线圈从配件数量分析，由塑料骨架Y1、线圈绕组2、绝缘胶带8、上导磁板13、下导磁板14、引出线6、线圈罩壳Y7、隔磁管组件Y8、垫片Y9和线圈固定螺母Y10装配组合而成，其配件多，结构复杂。本电磁线圈，由线圈骨架1、线圈绕组2、导磁壳体4、包塑壳5、引出线6组合而成，从配件数量上分析，结构越简单，成本越低，质量易控制。

同功率、同大小的线圈，磁力差距在于导磁材料的厚度，以及磁性材料与磁场的距离决定的。普通线圈中，Z1是塑料骨架和不锈钢隔磁管组成的总厚度，两种隔磁材料使得磁场穿过线圈中心时，磁力被削弱；Z2是塑料骨架、上导磁板和线圈罩壳的总厚度，首先磁场在绝缘材料的隔离下磁力被减弱，其次上导磁板由于结构的原因厚度不能太厚，使得线圈通电所产生的磁力偏小；Z3是线圈罩壳的厚度，只有薄薄的一层罩壳，磁力同样被削弱；Z4为塑料骨架和下导磁板的总厚度，同样导磁能力差。本电磁线圈结构，d1为隔磁管的厚度，d2为加厚上导磁板的厚度，d3为导磁壳体的厚度，d4为下导磁板的厚度，结构非常简单，中间并没有任何绝缘材料，磁力不会被打断或者削弱，磁场力相当稳定。

常规线圈由于结构原因，必须留有一定的电气间隙和爬电距离，当线圈绕组与导磁材料产生一定的距离后，磁场力将会被削弱，同样空荡的设计在应用于电磁阀时，电流声也会变大，这是目前常规线圈的通病。普通线圈中，爬电距离等于塑料骨架与线圈绕组之间的间隙H1与塑料骨架的厚度H2之和（H1+H2），电气间隙为线圈罩壳与线圈绕组之间的间隙N1，由于电气间隙和爬电距离的存在，必然使整体体积较大；本电磁线圈结构，由于省略了塑料骨架，直接用金属代替，使得上下导磁板直接和线圈绕组接触，爬电距离为线圈绕组内侧绝缘层的厚度H3，电气间隙为线圈绕组外侧绝缘层的厚度N2，由于绝缘层的厚度非常小，爬电距离和电气间隙均可忽略不计，因此线圈绕组在纳米涂层全包围下，导磁材料完全可以贴着导电体而不会被传导，结构非常紧凑，磁场在导磁材料的直接作用下，吸力大大提升。

本实施例提供的一种用于电磁阀的电磁线圈结构，电磁线圈结构无论是从配件的数量、磁性能和结构设计上全方位的领先于常规线圈，当配合电磁阀使用时，在同功率、同大小的前提下，不但可以节约成本，同时吸合力大大提升，打破了传统电磁线圈的结构设计，为开发出更多高质量的电磁阀打下扎实基础。其整体结构简单，性能可靠，工艺优良，磁性能强，使用寿命长，应用范围广，新材料、新工艺和新结构灵活运用，为进一步推动国内工业自动化及航空航天，深海探测等高类端领域的发展助力。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于电磁阀的电磁线圈结构，其特征在于：包括线圈绕组（2）以及一体式的线圈骨架（1），所述线圈骨架（1）上设置有绕线部（101），所述绕线部（101）的内壁上喷涂有绝缘层（3），所述线圈绕组（2）缠绕在所述绕线部（101）上，所述绝缘层（3）用于使所述线圈绕组（2）与所述线圈骨架（1）保持绝缘；所述线圈绕组（2）的外侧安装有导磁壳体（4），所述导磁壳体（4）的外侧设置有引出线（6），所述引出线（6）穿过所述导磁壳体（4）与所述线圈绕组（2）电性连接；

所述线圈骨架（1）包括中空的隔磁管（11），所述隔磁管（11）的上端分别固定连接有固定铁芯（12）和上导磁板（13），下端固定有下导磁板（14）；所述上导磁板（13）的内壁面、所述隔磁管（11）的外壁面以及所述下导磁板（14）的内壁面均设置有所述绝缘层（3）；所述固定铁芯（12）的下端置于所述隔磁管（11）内，上端置于所述隔磁管（11）外部；所述固定铁芯（12）的上端固定有所述上导磁板（13），下端安装有分磁环（15）；所述隔磁管（11）、所述固定铁芯（12）、所述上导磁板（13）和所述下导磁板（14）通过激光焊接的方式固定为一体；

所述线圈绕组（2）的外部缠绕有绝缘胶带（8），所述绝缘胶带（8）上喷涂有绝缘层（3），所述绝缘层（3）为10~50μm厚的纳米涂层。

2.如权利要求1所述的用于电磁阀的电磁线圈结构，其特征在于：所述下导磁板（14）的下端设置有螺纹部（141）。

3.如权利要求1所述的用于电磁阀的电磁线圈结构，其特征在于：所述绕线部（101）为环形的绕线槽，所述上导磁板（13）、所述隔磁管（11）和所述下导磁板（14）之间围成所述绕线槽。

4.如权利要求1所述的用于电磁阀的电磁线圈结构，其特征在于：所述导磁壳体（4）的外部封装有包塑壳（5）。

5.如权利要求1所述的用于电磁阀的电磁线圈结构，其特征在于：所述引出线（6）分别与所述线圈绕组（2）的线头和线尾对应焊接，并呈八字形缠绕在所述线圈绕组（2）上；在两个焊接处的底部均铺设有绝缘片（7）。

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