CN1721744A - 电磁气阀 - Google Patents

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Abstract

一种电磁气阀，该电磁气阀的可动铁芯(120)设置在固定铁芯(110)一侧，以向外侧突出的方式设置，具有：由第一直径形成的凸缘部(122)；由比第一直径小的第二直径形成的轴部(121)。由此，在可动铁芯(120)的凸缘部(122)，在橡胶密封垫(150)的周围确保充分的磁极面积。其结果是，提供具有下述结构的电磁气阀，即，在使电磁气阀小型化时即使为了确保线圈体的体积而将可动铁芯减细也能充分确保磁极面积。

Description

电磁气阀
技术领域
本发明涉及血压计等中使用的电磁气阀的结构。
背景技术
在进行血压计测时，将空气袋卷绕于人体(手臂、手腕)上，压送空气，压迫人体，根据由此获得的动脉信息测定血压。必须在由气泵送压时以不泄漏空气的方式关闭，在测定时进行减压控制，在测定结束时对受到压迫的空气袋进行减压，由被束缚状态释放开，此时，经常使用电磁气阀。作为已有技术，列举下述所示的JP特开平09-135817号公报(在下面称为“文献1”)、以及JP特开2000-97364号公报(在下面称为“文献2”)所公开的气阀结构。
文献1公开的气阀结构中公开了下述的结构，其中，在可动的柱塞前端设置的密封垫部，通过弹簧等以规定的弹力而压接喷嘴，由此，对空气流量进行控制。另外，文献2公开的气阀结构为下述的结构，其中，通过借助可动铁芯或可动线圈驱动的结构，使密封垫与喷嘴接触，对流动的空气压力进行控制，在该可动铁芯或可动线圈与螺线管固定构件之间具有粘接构件，顺利地对空气流量进行控制。象这样，在过去结构的气阀中，在空气的加压中为了没有漏气而通过足够的驱动力按压作为空气出口的喷嘴而将其关闭，在测定和结束时，使密封垫移动，进行减压控制和释放空气压力。
近年来，在血压计中，为了提高便携性，也要求主体的整体尺寸的减小，内置的气阀的整体尺寸也要求减小。但是，在过去的结构中，具有下述的问题，即，为了封闭空气，必须要求充分地覆盖喷嘴部的密封垫，使密封垫与所接触和压接的可动铁芯直接接触，若为了使可动铁芯小型化而使其变细，则磁阻增加，用于按压密封垫的必需的驱动力减少，无法实现足够的密封，无法实现整体尺寸的减小。
在这里，图5和图6表示过去的电磁气阀200的剖视结构。支架201具有支架主体202和支架盖203，在该支架主体202内，容置有线圈架241，在线圈架241的外周面和支架主体202的内周面之间容置有线圈体260。另外，在线圈架241的内部，在同轴上设置有固定铁芯210和作为滑动件的可动铁芯220，在固定铁芯210和可动铁芯220之间，容置有向将两者之间分开的方向加载的螺旋弹簧230。在固定铁芯上设置有空气通路211，在与可动铁芯220相对向的位置上设置有凸状的喷嘴(空气出口部)212，在可动铁芯220的与喷嘴212相对向的位置上埋设有橡胶密封垫250。
在通常状态(电流未流过线圈体260的状态)，象图6所示的那样，处于通过螺旋弹簧230而可动铁芯220的橡胶密封垫250与固定铁芯210的喷嘴212被分开的状态，成为可从空气通路211排放空气的状态。另一方面，在关闭状态，象图7所示的那样，通过使电流流过线圈体260，借助线圈体260的励磁而产生磁通，可动铁芯220被吸附于固定铁芯110上，通过橡胶密封垫250按压喷嘴212，将空气通路211封闭。
在这里，在考虑到减小由上述结构构成的气阀220的整体尺寸的情况下，人们考虑象图8所示的那样，减小支架201的外径，另一方面，为了确保线圈体260的体积，减小固定铁芯110和可动铁芯120的外径φ1。但是根据空气流量的关系也无法减小喷嘴212的内径，也无法改变用于封闭喷嘴212的橡胶密封垫250的直径。由此，象图9所示的那样，橡胶密封垫250的周围的可动铁芯220的磁极面积变小。由此，磁通M集中于橡胶密封垫250周围的狭小区域，磁阻增加，磁路的效率变差，驱动力减少，其结果是，有可能固定铁芯210对可动铁芯220的吸附力极度降低。于是，发生从喷嘴212漏气的情况。另一方面，在图8所示的小型化的结构中，为了获得与过去相同的吸附力，必须增加电流，这样导致电流值增加的结果。
另外，象图10所示的那样，可动铁芯220的与固定铁芯110相反一侧的端面部分处于被由非磁性体的材质构成的树脂制的线圈架241覆盖的状态。由此，由于在构成磁路的支架盖203和可动铁芯220之间产生相当于树脂厚度的间隙L1，故在该间隙L1的磁阻上升，成为磁路效率降低的因素。
发明内容
本发明要解决的问题是在使电磁气阀小型化时产生的、驱动力下降的问题以及磁路的效率下降的问题。所以，本发明的目的在于提供一种电磁气阀，其具有在使电磁气阀小型化时即使为了确保线圈体的体积而将可动铁芯减细也能充分确保磁极面积的结构。
基于本发明的电磁气阀，包括：固定铁芯，其固定于由磁性体材料构成的支架的内部；可动铁芯，其在上述支架的内部，由以非磁性体材料构成的线圈架容置，并可沿轴向移动；气体出口，其设置于上述固定铁芯的与上述可动铁芯相对向的对向面上；密封垫，其设置于上述可动铁芯的与上述气体出口相对向的对向面上；加载装置，其用于将上述可动铁芯向着从上述固定铁芯离开的方向加载；线圈体，其用于产生磁通，以便形成产生将上述可动铁芯吸附于上述固定铁芯侧的力的磁路，其中，上述可动铁芯具有：由第一直径形成的凸缘部；由比第一直径小的第二直径形成的轴部，在上述凸缘部上设置有上述密封垫，同时在围绕上述轴部的上述线圈架和上述支架的内周面之间的空间中，容置有上述线圈体。
按照基于本发明的电磁气阀，作为可动铁芯的形状，具有由第一直径形成的凸缘部和由比第一直径小的第二直径形成的轴部，通过在该凸缘部上设置密封垫，使由较大直径形成的凸缘部和固定铁芯相对向，由此，消除磁极面积的减少，能充分确保通过密封垫封闭气体出口的驱动力。另外，通过将线圈体容置在围绕轴部的线圈架和支架的内周面之间的空间中，在确保线圈部体积的同时，也可实现支架的外径尺寸的小型化，其结果是，可实现电磁气阀的小型化。
参照附图，根据下面的本发明的具体描述，更加容易得出本发明的前述和其它目的、特征和方面与优点。
附图说明
图1为表示本实施形式的电磁气阀的结构的剖视图；
图2为图1中的以II围绕的区域的局部放大剖视图；
图3为图1中的以III围绕的区域的局部放大剖视图；
图4为表示以本实施形式的电磁气阀为模型的磁通密度和磁通分析结果的图；
图5为表示过去的电磁气阀的结构的剖视图；
图6为表示过去的电磁气阀的结构的局部放大剖视图(打开状态)；
图7为表示过去的电磁气阀的结构的局部放大剖视图(关闭状态)；
图8为表示过去的电磁气阀的问题的剖视图；
图9为表示过去的电磁气阀的第一个问题的局部放大剖视图；
图10为表示过去的电磁气阀的第二个问题的局部放大剖视图。
具体实施方式
下面参照图1～图3，对本发明实施形式的电磁气阀的结构进行描述。另外，图1为表示本实施形式的电磁气阀的结构的剖视图，图2为图1中的以II围绕的区域的局部放大剖视图，图3为图1中的以III围绕的区域的局部放大剖视图。
首先，参照图1，对本实施形式的电磁气阀100的结构进行描述。该电磁气阀100包括由磁性体材料构成的支架101，该支架101包括支架主体102、与将其中一个端部封闭的支架盖103。构成支架主体102和支架盖103的磁性体材料采用例如SUYB-1(电磁钢铁)等。在支架主体102的另一端侧的内部固定有固定铁芯110，其一部分向外侧突出。在固定铁芯110中设置有空气通路111，在与后述的可动铁芯120相对向的位置上设置有凸状的喷嘴(空气出口部)112。此外，在支架主体102的内部，容置有可动铁芯120，该可动铁芯120由以非磁性体材料构成的线圈架140容置，并可沿轴向移动。
可动铁芯120包括：由第一直径形成的凸缘部122，该凸缘部122设置于固定铁芯110侧，按照向外侧突出的方式设置；轴部121，该轴部121由比第一直径小的第二直径形成。在凸缘部122和固定铁芯110之间，为了向使两者之间分开的方向加载，容置有作为加载装置的螺旋弹簧130。另外，在与喷嘴112相对向的可动铁芯120的凸缘部122埋设有橡胶密封垫150。
线圈架140沿可动铁芯120的外周侧面设置，其包括：轴部区域141，该轴部区域141沿可动铁芯120的轴部121而设置；凸缘部区域142，该凸缘部区域142从上述凸缘部122的轴部121沿凸缘部122而设置；延长部区域143，该延长部区域143沿凸缘部122的外周侧面而设置；支架盖区域144，该支架盖区域144在与凸缘部区域142相反一侧的区域，沿支架盖103的内周面而设置。所以，线圈架140中也同样，按照凸缘区域142的外径尺寸大于轴部区域141的外径尺寸的方式设置。
另外，在线圈架140的轴部区域141的外周面和支架主体102的内周面之间的空间中，为了形成用于产生将可动铁芯120吸附于固定铁芯110侧的力的磁路，容置有用于产生磁通的线圈体160。该线圈体160的线圈线直径约为Φ0.1mm，匝数约为1000圈，电阻约为30Ω，线圈电流约为80mA。
此外，参照图1和图3，在支架盖103上设置有开口部103a，可动铁芯120的轴部121的端部从该开口部103a向外侧突出。另外，在线圈架140的轴部区域141与支架盖区域144的交叉区域，设置有突出到支架盖103侧的凸部141a，在支架盖103上设置有接纳该凸部141a的凹部103b。
(作用、效果)
在由上述结构构成的电磁气阀100中，当电流流过线圈体160时，象图2所示的那样，在可动铁芯120的凸缘部122，由于在橡胶密封垫150的周围能够确保足够的磁极面积，故磁阻变小，朝向固定铁芯110的磁通M的流动顺利。另外，在可动铁芯120的凸缘部122的外周侧面，延伸有由非磁性体的材质构成的线圈架140的延长部区域143，由此，按照确实朝向固定铁芯110侧的方式对磁通M进行导向。
在这里可知，固定铁芯110和可动铁芯120的凸缘部122之间的间隙(L)的磁阻由下述的公式(1)表示。
R＝L/(Sμo)…式(1)
(磁阻：R，间隙间距离：L，磁极面积：S，空气的相对磁导率：μo)
根据该式(1)可知，为了减小磁阻R，提高磁路效率，需要增加磁极面积(S)，确保驱动力。本发明在进行电磁气阀的小型化时，着眼于此，通过下述的方式而实现，即，使可动铁芯120为由轴部121和凸缘部122构成的凸缘型，从而即使为了确保线圈体积而减小可动铁芯120的直径(φ1)，也不减小与固定电极相对向的磁极面积，能够充分确保用于封闭喷嘴112的驱动力。
另外，通过在围绕可动铁芯120轴部121的线圈架140轴部区域141和支架主体102的内周面之间的空间容置线圈体160，在确保线圈部体积的同时，也可减小支架101的外径尺寸，其结果是，可使电磁气阀100小型化。
另外，通过在可动铁芯120上设置凸缘部122，另外，在线圈架140上设置沿凸缘部122延伸的凸缘部区域142，而设置停止区域，该停止区域，在通过螺旋弹簧130的加载力，而可动铁芯120沿线圈架140移动时，通过凸缘部122的与固定铁芯110相反一侧的面和线圈架140的凸缘部区域142接触，限定可动铁芯120向着从固定铁芯110离开的方向的移动距离。
由此，由于无需对可动铁芯端部限定移动距离，故可使可动铁芯120的轴部121的端部从支架盖103的开口部103a向外侧突出。其结果是，象图3所示的那样，支架盖103的开口部103a的端面与可动铁芯120的轴部121的侧面之间的间隙(距离：L2)可仅仅设置为可动铁芯120可滑动的间隙距离，这样，可尽可能地减小该间隙(距离：L2)。其结果是，降低该间隙(距离)的、支架盖103和可动铁芯120之间的磁阻(参照式1)，提高磁路效率。
另外，优选在支架103和线圈架140之间，设置有上述的凸部141a、与接纳该凸部141a的凹部103b，作为进行两者之间的定位的定位区域。
此外，图4表示以本实施形式的电磁气阀10为模型的磁通密度和磁通分析结果。本分析结果为1/4的CAE分析模型。根据该分析结果也表明，可动铁芯120的凸缘部122、以及支架盖103的开口部103a的端面和可动铁芯120的轴部121的侧面之间的间隙的磁通M并不极度集中，而顺利地流动。
还有，在上述实施形式中，是采用可动铁芯120的凸缘部122、与线圈架140的凸缘部区域142而形成停止区域，但是，为了限定可动铁芯120向着从固定铁芯110离开的方向的移动距离，也可另外设置在可动铁芯120的侧面侧和线圈架140之间相互卡合的区域，将该卡合区域作为停止区域。
虽然具体地对本发明进行了描述和图示，但是，显然理解到，上述描述仅仅是通过图示和实施形式给出，不应按照限定方式考虑，本发明的实质和范围仅仅通过后附的权利要求限定。

Claims (5)

1.一种电磁气阀，包括：
固定铁芯(110)，其固定于由磁性体材料构成的支架(101)的内部；可动铁芯(120)，其在上述支架(101)的内部，由以非磁性体材料构成的线圈架(140)容置，并可沿轴向移动；气体出口(111)，其设置于上述固定铁芯(110)的与上述可动铁芯(120)相对向的对向面上；密封垫(150)，其设置于上述可动铁芯(120)的与上述气体出口(110)相对向的对向面上；加载装置(130)，其用于将上述可动铁芯(120)向着从上述固定铁芯(110)离开的方向加载；线圈体(160)，其用于产生磁通，以便形成产生将上述可动铁芯(120)吸附于上述固定铁芯(110)侧的力的磁路，其特征在于，
上述可动铁芯(120)具有：由第一直径形成的凸缘部(122)；由比第一直径小的第二直径形成的轴部(121)，
在上述凸缘部(122)上设置有上述密封垫(150)，同时在围绕上述轴部(121)的上述线圈架(140)和上述支架(101)的内周面之间的空间中，容置有上述线圈体(160)。
2.根据权利要求1所述的电磁气阀，其特征在于，在上述凸缘部(122)的外周侧面和上述支架(101)的内周面之间，以延伸的方式设置有上述线圈架(140)的延长部区域(143)。
3.根据权利要求2所述的电磁气阀，其特征在于，上述线圈架(140)具有：轴部区域(141)，其沿上述可动铁芯(120)的轴部(121)设置；凸缘部区域(142)，其从上述轴部(121)沿上述凸缘部(122)设置；上述延长部区域(143)，其沿上述凸缘部(122)的外周侧面设置；支架盖区域(144)，其在与上述凸缘部区域(142)相反侧的区域，沿上述支架(101)的内周面设置。
4.根据权利要求3所述的电磁气阀，其特征在于，上述支架(101)具有支架主体(102)和将一侧的端部封闭的支架盖(103)，
在上述支架盖(103)上设置有开口部(103a)，上述可动铁芯(120)的上述轴部(121)的端部从该开口部(103a)向外侧突出。
5.根据权利要求4所述的电磁气阀，其特征在于，在上述线圈架(140)的上述轴部区域(141)和上述支架盖区域(144)的交叉区域，设置有向上述支架盖(103)侧突出的凸部(141a)，
在上述支架盖(103)上设置有接纳该凸部(141a)的凹部(103b)。
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