CN210423909U - 电磁阀 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电磁阀。所述电磁阀的阀芯在致动部件的驱动下相对于阀体移动；所述致动部件包括：动铁芯；静铁芯，所述静铁芯的至少一部分成形为套管，所述套管内具有接收所述动铁芯的腔，所述腔具有沿所述阀芯的轴向方向并且靠近所述阀芯的近端和相对的远端，所述套管的周向壁在所述轴向方向上包括邻近所述近端的第一部分和隔磁元件，其中所述第一部分包括朝所述远端延伸的突出部以附接所述隔磁元件，所述突出部构造为其横截面为楔形，且具有最小径向长度H和离开所述近端的端面的轴向长度L。其中所限定的最小径向长度H和轴向长度L对致动部件所产生的电磁力有益。

Description

电磁阀

技术领域

本申请属于液压领域，具体说涉及一种电磁阀。

背景技术

电磁阀是一种使用电磁控制的工业设备。阀芯在电磁力的控制下移动，从而可以改变阀的开闭状态、流体介质的流动方向、流量、速度或其他参数等。以改变阀的开闭状态为例，在一种实例中，阀芯在不通电时处于静止状态，阀的各端口之间不流通。一旦通电，阀芯在电磁力的作用下朝预定方向移动，并且将端口打开，从而使来自进口的流体介质流入经打开的端口。当切断电磁激励后，阀芯复原回到静止状态下的位置上，阀体被关闭。

阀芯在上述移动期间将端口打开时，会受到阻力例如流体介质产生的流动阻力。特别是端口打开的短时间内，流动阻力会迅速增加，因此阀芯需要更大的电磁力以克服流动阻力得以继续移动。如果电磁力跟不上，阀芯无法顺利打开端口，对阀的输出特性和工作效率等都会带来不利影响。

实用新型内容

本申请要解决的一个问题是提供一种电磁阀，所述电磁阀具有在阀打开过程中经控制的施加在阀芯上的电磁力。

一种电磁阀，包括阀芯和阀体，所述阀芯在致动部件的驱动下相对于所述阀体移动以在未通电的阀关闭状态和通电的阀打开状态之间切换；所述阀芯具有在其移动期间受到阀的最大流动阻力的第一位置，所述致动部件包括：

与所述阀芯连接的动铁芯；

静铁芯，所述静铁芯的至少一部分成形为套管，所述套管内具有接收所述动铁芯的腔，所述腔具有沿所述阀芯的轴向方向并且靠近所述阀芯的近端和相对的远端，所述套管的周向壁在所述轴向方向上包括邻近所述近端的第一部分和隔磁元件，其中所述第一部分包括朝所述远端延伸的突出部以附接所述隔磁元件，所述突出部构造为其横截面为楔形，且具有最小径向长度H和离开所述近端的端面的轴向长度L，所述的电磁力在所述阀芯移动到所述第一位置上时大于所述最大流动阻力并且输出为最大值，其中：

0.24≤H/T≤0.63；并且

0.95≤L/(S-S₁)≤1.4，

其中T为所述套管的壁厚，

S为所述阀芯的移动行程，

S₁为所述阀芯在所述第一位置上时的位移量。

在所述电磁阀的一种实施例中，所述阀芯具有未通电时的零位置，当所述阀芯从所述零位置朝所述第一位置移动时，所述电磁力增大。

在所述电磁阀的一种实施例中，所述阀芯包括周向上的密封部并且构造为在阀关闭状态下所述密封部覆盖所述阀体的至少一个连接口，其中所述密封部具有比所述连接口的轴向长度大的轴向长度。

在所述电磁阀的一种实施例中，所述周向壁还包括在所述轴向方向上的第二部分以与所述隔磁元件附接。

在所述电磁阀的一种实施例中，所述隔磁元件与所述第二部分结合的一侧上的斜率不同于所述隔磁元件与所述第一部分结合的另一侧上的斜率。

在所述电磁阀的一种实施例中，所述隔磁元件焊接于所述第一部分和所述第二部分之间。

在所述电磁阀的一种实施例中，所述电磁阀为换向阀，所述致动部件有两个，分别设置在所述阀芯的两个端部上。

本申请的电磁阀所产生的电磁力足以满足阀芯的移动直至打开阀的过程。突出部的结构通过设计改变了电磁阀内致动部件产生的磁场分布，并且有利于移动阀芯。技术人员可以借助于控制突出部的结构形状在一定的数值范围内来控制电磁力的输出。通过控制突出部的径向尺寸的比值来控制电磁力的最大值。通过控制突出部的轴向尺寸的比值来控制阀芯出现最大值电磁力的移动位置。当静铁芯的套管壁厚和阀芯行程均为已知时，控制突出部的最小径向长度和轴向长度即可。

已经发现，对突出部的结构进行上述设计，不仅能够提高电磁力的最大值，并且使最大值能够出现在阀芯受到最大流动阻力时的位置上，在该位置上，需要较大的电磁力来克服流动阻力以保证阀芯的持续和有效的移动。

在这里，所谓的“套管”也被称为电磁管或铁芯管。“流动阻力”指阀的流体介质的流动阻力。

通过以下参考附图的详细说明，本申请的其他方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本申请的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，附图仅仅意图概念地说明此处描述的结构和流程，除非另外指出，不必要依比例绘制附图。

附图说明

结合附图参阅以下具体实施方式的详细说明，将更加充分地理解本申请，附图中同样的参考附图标记始终指代视图中同样的元件。其中：

图1为本申请涉及的电磁阀的一种实施例的结构示意图，其中图1(a)表示阀不工作的状态即阀芯处于中间位置，图1(b)表示阀工作的状态下阀芯向一个方向移动一定距离后的位置；图1(c)表示阀工作的状态下阀芯向相反方向移动一定距离后的位置；

图2为本申请涉及的电磁阀的致动部件的一种实施例的结构示意图；

图3为图2中的致动部件的局部放大图；

图4为将本申请涉及的电磁阀和现有电磁阀的电磁力输出进行对比的图。

具体实施方式

为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本申请要求保护的主题，下面结合附图详细描述本申请的具体实施方式。

图1示出了根据本申请的一种实施例的电磁阀。参见图1(a)，电磁阀包括阀体10和阀芯30。阀体10至少包括进口11、和作为出口的第一连接口21和第二连接口22。第一连接口21和第二连接口22分别设置在进口11的各一侧上。阀芯30在阀体10内部通过，其通过下文将介绍到的致动部件40相对于阀体10、也就是各个端口11、21、22移动，从而控制阀的打开和关闭。如图中所示，阀芯30上各设置有对应于第一连接口21和第二连接口22的密封部32以覆盖第一连接口21和第二连接口22，从而将它们密封住。阀芯30相对于进口11不设置密封部。图中示出了阀芯30在中间位置，此时，密封部32分别覆盖了第一连接口21和第二连接口22，因此通过进口11的流体介质（如油）由于密封部32的阻挡无法流经第一连接口21和第二连接口22，在这种情况下，流体介质回流到与进口11连通的介质供应源，如油箱中。

阀芯30的两端各设置一个致动部件40，以驱动阀芯30在阀体10内沿阀芯30的轴向方向移动。参见图1(b)，当设置在阀芯30右端上的致动部件40起作用后，阀芯30向左（即沿图中箭头方向）移动，密封部32随之移动，不再完全覆盖第一连接口和第二连接口。在如图1(b)示出的阀芯所处的移动位置上，第一连接口21的部分与进口11的部分连通，由此流体介质可以从进口11流入第一连接口21。

或者，如图1(c)所示出的，当设置在阀芯30左端上的致动部件40起作用后，阀芯从图1(a)示出的中间位置向右（即沿图中箭头方向）移动，密封部32随之移动。在如图1(c)示出的阀芯所处的移动位置上，第二连接口22的部分与进口11的部分连通，由此流体介质可以从进口11流入第二连接口22。

致动部件40由一个控制器或类似器件控制。在通电状态下，控制器指令其中一端上的致动部件产生电磁力以驱使阀芯朝预定方向移动，使得进口11和其中一个连接口21或22连通，从而打开阀。在不通电状态下，致动部件40不产生电磁力，阀芯30可以在复位元件的作用下（如来自弹性元件的回复力）反向移动，从而回到中间位置，即图1(a)示出的位置上。

当致动部件产生电磁力使阀芯朝一个方向移动时，阀芯同时会受到相反方向的阻力。该阻力可以包括多个力，如阀芯与阀体内其他元件之间的摩擦力，来自弹性元件的弹力等。这些阻力中影响较大的一种阻力是当打开其中一个连接口，即流体介质产生时的阻力，也称为液动力。电磁力需克服这些阻力才可推动阀芯移动。

图2示出了阀芯一端上的致动部件的一个实施例。该致动部件包括静铁芯41和动铁芯42。其中静铁芯41相对于阀体静止设置。静铁芯41内设置有腔43，以接收动铁芯42。动铁芯42通过推杆34连接到阀芯30的端部上，因此动铁芯42移动可以驱使阀芯30移动。腔43具有近端52和远端54，近端52靠近阀芯30，远端54相对于地远离阀芯30。静铁芯41的至少一部分成形为套管46，该套管46包括周向壁48，电磁线圈（未示出）布设在周向壁48的一个区段上。周向壁48在内部限定所述腔43。周向壁48包括靠近阀芯30的第一部分62、相对远离阀芯30的第二部分66、以及连接在第一部分62和第二部分66之间的隔磁元件64。第一部分62和第二部分66由导磁材料制成，隔磁元件64由非导磁材料（如黄铜）制成，并且焊接于第一部分62和第二部分66之间。隔磁元件64还可以通过其他已知的附接技术结合到第一部分62和第二部分66之间。隔磁元件64可以抑制产生过大的电磁力，以确保对阀芯的控制，特别是在电磁阀的高频控制的情况下。隔磁元件64（也可以称为隔磁环）具有如图2所示的近似梯形的横截面。隔磁元件64的厚度（即隔磁环的内外半径的差值）与周向壁48的厚度一致。第一部分62与隔磁元件64的结合形状与第二部分66与隔磁元件64的结合形状不同，并且隔磁元件64与第一部分62结合的一侧上的斜率不同于其与第二部分66结合的另一侧上的斜率。第一部分62在腔43的近端52处设置有突出部68，该突出部68朝远端54延伸，从而与隔磁元件64匹配并结合。该突出部68具有楔形的形状，参见放大的图3。

接下来详细介绍楔形。见图3，以阀芯的轴向方向为基准，楔形具有在顶部上的径向尺寸(即图中的纵向方向的尺寸)，该径向尺寸也是楔形的最小径向长度H。楔形还具有轴向长度L，该轴向长度L为离开腔的近端52的端面到楔形顶部的轴向距离。通过控制楔形的最小径向长度H和轴向长度L，来控制突出部的倾斜角度，静铁芯的结构上的变化可以影响致动部件的磁场分布。

将楔形构造为满足以下关系：

0.24≤H/T≤0.63；并且

0.95≤L/(S-S₁)≤1.4；

其中T为静铁芯的周向壁的壁厚；S为阀芯的移动行程，即图1中的阀芯向左移动或向右移动的最大位移量，假设阀芯在图1(b)中向左移动到最大位移位置，在图1(c)中向右移动到最大位移位置，图1(a)与图1(b)中阀芯30的中心线的距离，以及图1(a)与图1(c)中阀芯30的中心线的距离即阀芯的移动行程S。由于阀体的对称设计，两个方向上的最大位移量是相等的。S₁为阀芯在移动期间受到阀的最大流动阻力时的位移量。将阀芯受到阀的最大流动阻力时的位置视为第一位置，阀芯在未通电的初始状态下的中间位置为零位置。图1(a)示出了阀芯在零位置上，在图示实施例中，阀芯在向左和向右的行程中分别具有一个第一位置并且该第一位置是对称的。

在阀芯移动过程中，期望的是电磁力可以顺应阻力的变化，尤其是当阀芯打开其中一个连接口时，流动阻力产生并快速增加，此时移动中的阀芯所产生的电磁力也能顺应这个变化快速增加，以满足阀芯移动的需求。通过设计最小径向尺寸，可以控制电磁力的最大值的大小；通过设计轴向尺寸，可以控制电磁力的最大值出现在阀芯移动到受到最大流动阻力的位置上。因此，在上述的数值范围内设计突出部的尺寸，可以在不增加其他电磁部件和修改电磁线圈的情况下优化电磁力。

因为流体介质具有粘性、流动滞后等特殊属性，阀芯受到最大流动阻力出现在当阀芯打开连接口之后，即此时阀芯移动了位移量为S₁的距离。在图1所示实施例中，阀芯的密封部32具有一定的轴向长度，并且超出了第一连接口21、22的轴向长度尺寸。当连接口被打开后，阀体内建立起了液压，阀芯受到来自流体的流动阻力。

图2示出了致动部件40设置在阀芯的一端，如相对于图1中的阀芯30的左端上。可以想到，在阀芯的另一端上，如上所述的致动部件对称地连接在该端部上。

图4示出了采用本申请的电磁阀的效果图。在该图中，虚线代表了现有设计的电磁阀在阀芯移动期间电磁力的输出曲线，实线代表了根据本申请的电磁阀在阀芯移动期间电磁力的输出曲线。点划线表示流动阻力以作为参照。其中，横坐标表示了阀芯在移动期间的位移。纵坐标表示致动部件产生的电磁力。其中横坐标x₁对应的是阀芯移动到第一位置，横坐标x₀对应的是阀芯位于零位置上。从图中可以看到，在阀芯的移动期间，即从零位置x₀移动到第一位置x₁时，输出的电磁力是逐渐增大的，并且输出电磁力在第一位置x₁上时达到最大，该位置也是阀芯受到最大流动阻力的位置。与现有技术的电磁力输出曲线相比，本申请的电磁力输出明显增加。因此本申请不仅使电磁力的最大值出现在了阀芯移动到受到最大流动阻力的位置上，并且提高了电磁力的最大值，而且该最大值大于此时的流动阻力。

接下来介绍本申请的一种实施例。将突出部的最小径向长度H取1.5mm，轴向长度L取2.6mm，周向壁T的壁厚设计为2.5mm，S取4.2mm，S1取2.3mm,则径向方向上的比值在设定范围内（即0.24<H/T=1.5/2.5<0.63），轴向方向上的比值也在设定范围内（即0.95<L/(S-S₁)=2.6/(4.2-2.3)<1.4）。

本申请涉及的致动部件可以用于多种电磁阀，包括比例阀、换向阀、滑阀、先导阀等，即阀芯在电磁控制下通过相对于阀体的移动来改变阀的导通状态的任意一种阀。

虽然已详细地示出并描述了本申请的具体实施例以说明本申请的原理，但应理解的是，本申请可以其它方式实施而不脱离这样的原理。

Claims (7)

1.一种电磁阀，包括阀芯(30)和阀体(10)，所述阀芯在致动部件(40)的驱动下相对于所述阀体移动以在未通电的阀关闭状态和通电的阀打开状态之间切换；所述阀芯具有在其移动期间受到阀的最大流动阻力的第一位置，所述致动部件包括：

动铁芯(42)；

静铁芯(41)，所述静铁芯的至少一部分成形为套管(46)，所述套管内具有接收所述动铁芯的腔(43)，所述腔具有轴向方向、和靠近所述阀芯的近端(52)以及相对的远端(54)，所述套管的周向壁(48)在所述轴向方向上包括邻近所述近端的第一部分(62)和隔磁元件(64)，其中所述第一部分包括朝所述远端延伸的突出部(68)以附接所述隔磁元件，其特征是：所述突出部构造为其横截面为楔形，且具有最小径向长度H和离开所述近端的端面的轴向长度L，电磁力在所述阀芯移动到所述第一位置上时大于所述最大流动阻力并且输出为最大值，其中：

0.24≤H/T≤0.63；并且

0.95≤L/(S-S₁)≤1.4，

其中T为所述套管的壁厚，

S为所述阀芯的移动行程，

S₁为所述阀芯在所述第一位置上时的位移量。

2.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征是：所述阀芯具有未通电时的零位置，当所述阀芯从所述零位置朝所述第一位置移动时，所述电磁力增大。

3.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征是：所述阀芯包括周向上的密封部(32)并且构造为在阀关闭状态下所述密封部覆盖所述阀体的至少一个连接口，其中所述密封部具有比所述连接口的轴向长度大的轴向长度。

4.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征是：所述周向壁还包括在所述轴向方向上的第二部分(66)以与所述隔磁元件附接。

5.根据权利要求4所述的电磁阀，其特征是：所述隔磁元件与所述第二部分结合的一侧上的斜率不同于所述隔磁元件与所述第一部分结合的另一侧上的斜率。

6.根据权利要求4所述的电磁阀，其特征是：所述隔磁元件焊接于所述第一部分和所述第二部分之间。

7.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征是：所述电磁阀为换向阀，所述致动部件有两个，分别设置在所述阀芯的两个端部上。

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