CN204680497U - 轴向冷却径向线圈式高速电磁铁 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的在于提供轴向冷却径向线圈式高速电磁铁，包括轴向冷却式铁芯、径向式线圈。轴向冷却式铁芯为圆柱形，中心开有一圆柱通孔，端面开有同心环形凹槽，使内外形成主副磁极。环形凹槽轴向开有至少两个通孔，通孔截面为扇形或腰形，并均布在环形凹槽中心圆周上，或在铁芯表面至少开有两个扇形凹槽，扇形凹槽均布在铁芯圆周上，扇形凹槽内径小于或等于环形凹槽内径。相邻两通孔或两扇形凹槽之间的铁芯部分形成线圈内芯，径向式线圈绕制在线圈内芯上。本实用新型将传统的单一多匝线圈进行分散布置，降低了线圈的电感，可提高线圈中电流的上升速度和衰减速度，加快电磁铁的响应速度，进而提高喷油的控制精度，提高柴油机经济性，降低排放。

Description

轴向冷却径向线圈式高速电磁铁

技术领域

本实用新型涉及的是一种电磁铁，具体地说是柴油机燃油系统电磁铁。

背景技术

柴油机电控燃油喷射系统因其具有高喷射压力，喷油定时和喷油规律柔性可控等特点，是目前提高柴油机燃油经济性和降低有害物排放等的有效手段，得到了广泛地应用。而无论是电控泵喷嘴、单体泵、分配泵，还是目前发展最快的高压共轨电控燃油喷油系统，高速电磁铁都是保证它们能否正常工作的最关键、最核心的部件。柴油机电控燃油喷射系统通过电控单元对高速电磁铁运动的精确控制以实现循环喷油量、喷油定时和喷油规律的精确控制。

柴油机是一种周期性输出旋转运动动力机械，尤其对于高转速工作柴油机，工作的电磁铁高频地反复被磁化，由于电磁铁材料本身的导磁特性，不可避免地使得磁滞及涡流损耗增加，导致产热量增加；此外，为满足电磁铁的高响应要求，常采用大电流驱动以加快其响应速度，使得线圈的发热量增加，因此电磁铁工作温度升高。而随着电磁铁工作温度的升高，其导磁材料的导磁性能下降，降低了电磁铁的动态响应速度；同时线圈铜导线的电阻增加，降低了其导电性能，致使输出功率增加，降低了线圈的安全可靠性。

公开号CN 201204109Y的专利文件中公开了一种组合式高速电磁铁铁芯，由铁芯体、圆形铁芯座和非导磁金属外套构成，铁芯体由多片成型硅钢片叠加在一起，形成铁芯组合件；铁芯座为软磁材料整体加工而成，其中部有一水平通槽。该电磁铁铁芯采用了硅钢片与软磁整体材料的组合形式，在一定程度上减弱了涡流，可降低电磁铁铁芯温度，但其仍为传统的E型结构，只有铁芯的上端面可与冷却液接触进行高效地对流换热，而铁芯中部和线圈则主要通过热传导形式进行换热，且热阻大，换热效率低，无法对线圈和铁芯中部进行良好的冷却，导致线圈和铁芯的温度不能有效地降低。

发明内容

本实用新型的目的在于提供高响应、散热良好、高可靠性的轴向冷却径向线圈式高速电磁铁。

本实用新型的目的是这样实现的：

本实用新型轴向冷却径向线圈式高速电磁铁，其特征是：包括轴向冷却式铁芯、径向式线圈，轴向冷却式铁芯为圆柱体结构，其中心开有一圆柱通孔，圆柱体上下两个端面均开有同心环形凹槽，两面的环形凹槽之间的部分为线圈内芯，线圈内芯轴向开有至少两个通孔，线圈内芯上绕制径向式线圈。

该方案还可以包括：

1、通孔的截面为扇形或腰形，径向式线圈的高度不超过环形凹槽的深度，相邻两径向式线圈之间留有散热孔，径向式线圈表面涂有绝缘耐热材料构成隔离冷却液的线圈隔离体。

本实用新型轴向冷却径向线圈式高速电磁铁，其特征是：包括轴向冷却式铁芯、径向式线圈，轴向冷却式铁芯为圆柱体结构，其中心开有一圆柱通孔，圆柱体一个端面开有环形凹槽，环形凹槽与圆柱体另一个端面之间的部分为线圈内芯，线圈内芯轴向开有至少两个通孔，线圈内芯上绕制径向式线圈。

该方案还可以包括：

1、通孔的截面为扇形或腰形，径向式线圈一部分位于环形凹槽里，另一部分位于轴向冷却式铁芯端面外侧。

本实用新型轴向冷却径向线圈式高速电磁铁，其特征是：包括轴向冷却式铁芯、径向式线圈，轴向冷却式铁芯为圆柱体结构，其中心开有一圆柱通孔，圆柱体上下两个端面均开有同心环形凹槽，两面的环形凹槽之间的部分为线圈内芯，线圈内芯和线圈内芯外侧的圆柱体轴向开有至少两个扇形凹槽，线圈内芯上绕制径向式线圈。

该方案还可以包括：

1、径向式线圈的高度不超过环形凹槽的深度，相邻两径向式线圈之间留有散热孔，径向式线圈表面涂有绝缘耐热材料构成隔离冷却液的线圈隔离体。

本实用新型轴向冷却径向线圈式高速电磁铁，其特征是：包括轴向冷却式铁芯、径向式线圈，轴向冷却式铁芯为圆柱体结构，其中心开有一圆柱通孔，圆柱体一个端面开有环形凹槽，环形凹槽与圆柱体另一个端面之间的部分为线圈内芯，线圈内芯和线圈内芯外侧的圆柱体轴向开有至少两个扇形凹槽，线圈内芯上绕制径向式线圈。

1、径向式线圈一部分位于环形凹槽里，另一部分位于轴向冷却式铁芯端面外侧。

本实用新型的优势在于：本实用新型的轴向冷却径向线圈式高速电磁铁，采用了轴向冷却式铁芯及径向式线圈的结构，使得线圈能径向的绕在铁芯的线圈内芯上，而相邻两线圈间留有散热孔或槽，进而加大了线圈与铁芯的散热面积，同时可使得铁芯内部轴向的对流换热得以实现，使铁芯内部和线圈得到良好的冷却，保证了线圈良好的导电性能和安全可靠性及铁芯材料良好的导磁性能；另外衔铁与铁芯之间的液体可由散热孔或槽流出，使得衔铁与铁芯间被压缩的液体较少，衔铁表面液压力降低，减小了作用在衔铁上的阻尼力，同时也将传统的单一多匝线圈进行分散布置，降低了线圈的电感，可提高线圈中电流的上升速度和衰减速度，加快电磁铁的响应速度，进而提高喷油的控制精度，提高柴油机经济性，降低排放。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中轴向冷却式铁芯1和径向式线圈2的俯视图；

图3为图1中轴向冷却式铁芯1的立体图；

图4a为图1中轴向冷却式铁芯1上的通孔截面为扇形的形式，图4b为图1中轴向冷却式铁芯1上的通孔8截面为腰形的形式；

图5a为轴向冷却式铁芯1两个端面均开同心环形凹槽的形式，图5b为轴向冷却式铁芯1靠近衔铁侧端面开同心环形凹槽的形式；

图6为图1中轴向冷却式铁芯1环形凹槽9轴向开有两通孔的形式；

图7为图1中轴向冷却式铁芯1表面开扇形凹槽的形式；

图8a为轴向冷却式铁芯1表面开两个扇形凹槽的形式，图8b为轴向冷却式铁芯1表面开3个扇形凹槽的形式；

图9为轴向冷却式铁芯1靠近衔铁端面开有同心环形凹槽的轴向冷却径向线圈式高速电磁铁的结构示意图；

图10为本实用新型的工作原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本实用新型做更详细地描述：

结合图1、图2、图3、图4a、图4b、图5a和图6，本实用新型的轴向冷却径向线圈式高速电磁铁的的第一种实施方式的组成包括轴向冷却式铁芯1、径向式线圈2、线圈隔离体3、衔铁4、阀杆5。轴向冷却式铁芯1中心开有一圆柱通孔6，且上下两端面中间均开有同心环形凹槽11，使内外形成主副磁极。环形凹槽11轴向开有至少两个通孔8(图4a、图6分别为开3孔和两孔的形式)，通孔截面为扇形或腰形，分别如图4a、图4b所示，并均布在环形凹槽中心圆周上。相邻两通孔之间的铁芯部分形成线圈内芯9，径向式线圈2绕制在线圈内芯9上，线圈的高度不超过环形凹槽11的深度，相邻两线圈之间留有散热孔7，线圈表面涂有树脂或其他绝缘耐热材料构成线圈隔离体3以隔离线圈与冷却液。

结合图2、图4a、图4b、图5b、图6和图9，本实用新型的轴向冷却径向线圈式高速电磁铁的第二种实施方式是改变了第一种实施方式中的轴向冷却式铁芯1，将其上下两端面中间均开同心环形凹槽11变为只在靠近衔铁端开同心环形凹槽11，这样可减小铁芯高度，节省铁芯材料，同时线圈的一端则未嵌入铁芯内，使其与冷却液的接触面积进一步增大，加强散热。

结合图1、图5a、图7、图8a和图8b，本实用新型的轴向冷却径向线圈式高速电磁铁的第三种实施方式是改变了第一种实施方式中的轴向冷却式铁芯1，将环形凹槽11轴向开有至少两个通孔8变为在铁芯表面至少开有两个扇形凹槽13，图8a、图8b分别为开有3个扇形凹槽13和两个扇形凹槽13的形式，扇形凹槽13均布在铁芯圆周上，扇形凹槽13内径小于或等于环形凹槽11内径。相邻两扇形凹槽11之间的铁芯部分形成线圈内芯9，径向式线圈2绕制在线圈内芯9上，线圈的高度不超过环形凹槽的深度，相邻两线圈之间留有散热槽12，线圈表面涂有树脂或其他绝缘耐热材料进行隔离。这样能大大节省铁芯材料，同时加大了与冷却液的接触面积，增强了散热，另外衔铁与铁芯之间被压缩的液体减小，使得衔铁表面液压力降低，阻尼力减小，有助于提高电磁铁的动态响应速度。

结合图5b、图7、图8a、图8b和图9，本实用新型的轴向冷却径向线圈式高速电磁铁的第四种实施方式是改变了第三种实施方式中的轴向冷却式铁芯1，将其上下两端面中间均开同心环形凹槽11变为只在靠近衔铁端开同心环形凹槽11，这样可减小铁芯高度，进一步节省铁芯材料，同时线圈的一端则未嵌入铁芯内，进一步增大线圈与冷却液的接触面积，加强散热。

图10示出了轴向冷却径向线圈式高速电磁铁的工作原理，当径向式线圈2通电时，其产生的磁通Φ经线圈内芯9、副磁极14、外工作气隙15、衔铁4、内工作气隙16、主磁极17再到线圈内芯9而闭合，使得衔铁被铁芯吸引，当吸力大于衔铁所受阻力时，衔铁开始朝向铁芯运动，直至到达最大位移处。在衔铁吸合过程中，其一直处于燃油(同时为上述冷却液)环境中，衔铁与铁芯间的燃油受到挤压，而铁芯上开有中心通孔6和散热孔7或散热槽12，受挤压的燃油可从中心通孔6和散热孔7或散热槽12排除，降低衔铁表面液压力，减小其所受阻尼力，提高电磁铁动态响应速度，同时燃油从中心通孔6和散热孔7或散热槽12流过，带走大量线圈和铁芯产生的热量，使线圈和铁芯得到良好的冷却，保证了线圈良好的导电性能和安全可靠性及铁芯材料良好的导磁性能。当径向式线圈2断电，磁通Φ消失，衔铁不再被铁芯吸引，其在复位弹簧的作用下而复位。

Claims (8)

1.轴向冷却径向线圈式高速电磁铁，其特征是：包括轴向冷却式铁芯、径向式线圈，轴向冷却式铁芯为圆柱体结构，其中心开有一圆柱通孔，圆柱体上下两个端面均开有同心环形凹槽，两面的环形凹槽之间的部分为线圈内芯，线圈内芯轴向开有至少两个通孔，线圈内芯上绕制径向式线圈。

2.根据权利要求1所述的轴向冷却径向线圈式高速电磁铁，其特征是：通孔的截面为扇形或腰形，径向式线圈的高度不超过环形凹槽的深度，相邻两径向式线圈之间留有散热孔，径向式线圈表面涂有绝缘耐热材料构成隔离冷却液的线圈隔离体。

3.轴向冷却径向线圈式高速电磁铁，其特征是：包括轴向冷却式铁芯、径向式线圈，轴向冷却式铁芯为圆柱体结构，其中心开有一圆柱通孔，圆柱体一个端面开有环形凹槽，环形凹槽与圆柱体另一个端面之间的部分为线圈内芯，线圈内芯轴向开有至少两个通孔，线圈内芯上绕制径向式线圈。

4.根据权利要求3所述的轴向冷却径向线圈式高速电磁铁，其特征是：通孔的截面为扇形或腰形，径向式线圈一部分位于环形凹槽里，另一部分位于轴向冷却式铁芯端面外侧。

5.轴向冷却径向线圈式高速电磁铁，其特征是：包括轴向冷却式铁芯、径向式线圈，轴向冷却式铁芯为圆柱体结构，其中心开有一圆柱通孔，圆柱体上下两个端面均开有同心环形凹槽，两面的环形凹槽之间的部分为线圈内芯，线圈内芯和线圈内芯外侧的圆柱体轴向开有至少两个扇形凹槽，线圈内芯上绕制径向式线圈。

6.根据权利要求5所述的轴向冷却径向线圈式高速电磁铁，其特征是：径向式线圈的高度不超过环形凹槽的深度，相邻两径向式线圈之间留有散热孔，径向式线圈表面涂有绝缘耐热材料构成隔离冷却液的线圈隔离体。

7.轴向冷却径向线圈式高速电磁铁，其特征是：包括轴向冷却式铁芯、径向式线圈，轴向冷却式铁芯为圆柱体结构，其中心开有一圆柱通孔，圆柱体一个端面开有环形凹槽，环形凹槽与圆柱体另一个端面之间的部分为线圈内芯，线圈内芯和线圈内芯外侧的圆柱体轴向开有至少两个扇形凹槽，线圈内芯上绕制径向式线圈。

8.根据权利要求7所述的轴向冷却径向线圈式高速电磁铁，其特征是：径向式线圈一部分位于环形凹槽里，另一部分位于轴向冷却式铁芯端面外侧。