一种电磁驱动装置及先导式电磁气动阀制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于控制阀领域，具体涉及一种电磁驱动装置及先导式电磁气动阀。该电磁驱动装置包括壳体、电磁线圈、隔磁垫、永磁铁和衔铁。该先导式电磁气动阀包括上述电磁驱动装置，还包括阀体、导阀单元和主阀单元。本实用新型专利技术对电磁驱动装置进行优化设计，使衔铁受到差动磁能分配，克服了永磁铁自锁力的不利影响，有效的保证了所需响应性能的可靠实现。本实用新型专利技术主要用于液体火箭发动机、卫星在轨执行系统、地面试验系统和自动化流体管路系统等流量较大、压力较高的场合，具有响应快速的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种电磁驱动装置及先导式电磁气动阀
本技术属于控制阀领域，具体涉及一种电磁驱动装置及先导式电磁气动阀。
技术介绍
先导式电磁气动阀主要用于控制发动机的启动和关闭，普通汽车的发动机对其响应速度要求不高。先导式电磁气动阀一般由电磁驱动装置、导阀和主阀构成，其中电磁驱动装置的设计直接影响到先导式电磁气动阀的开通或关闭速度。航天应用领域中的轨控发动机的推进剂流量大和压力高，要求控制其启闭的先导式电磁气动阀能在大流量条件下实现快响应性能。而传统电磁阀不能满足在大流量工况下实现快响应的要求，因此需要研制一种能满足快响应、耐高压、大流量要求的先导式电磁气动阀。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提出一种电磁驱动装置，利用永磁铁的贮能特性来增大电磁驱动的启动功率，同时通过对其内部的优化设计，使衔铁受到差动磁能分配，克服了永磁铁自锁力的不利影响，有效的保证了所需响应性能的实现。本技术还提出一种包含上述电磁驱动装置的先导式电磁气动阀，该先导式电磁气动阀具有响应快，能够满足高压、大流量的要求。本技术解决上述问题的技术方案是：一种电磁驱动装置，包括壳体、电磁线圈、永磁铁、衔铁和顶杆；所述电磁线圈、永磁铁和衔铁设置在壳体内；所述永磁铁为环形，设置在壳体内的中部，与壳体同心，永磁铁在衔铁的上下部分分别产生磁场，上磁场与下磁场的方向相反；电磁线圈与壳体同心，电磁线圈分为两段，两段电磁线圈分别设置在永磁铁的上部与下部；在电磁线圈通电后，电磁线圈产生的磁场方向与永磁铁产生的上磁场方向相反，与永磁铁产生的下磁场方向相同；所述衔铁沿壳体轴向设置，且与壳体同心，并穿过永磁铁和电磁线圈，衔铁的外侧面与永磁铁和电磁线圈的内侧面存有间隙，衔铁可在壳体内部轴向上下移动；在电磁线圈未通电时，所述永磁铁处于衔铁的上下端面之间；所述顶杆与衔铁同心设置，且顶杆的一端与衔铁的一端接触，所述顶杆在壳体内可上下运动。进一步地，上述电磁驱动装置还包括隔磁垫，所述隔磁垫位于衔铁的上端面和壳体内部的上表面之间，所述隔磁垫用于在电磁线圈未通电时，调整衔铁的上端面和下端面分别与壳体内部的上表面和下表面之间的距离并使之相等。进一步地，上述壳体和衔铁均采用软磁材料。本技术提供的先导式电磁气动阀的技术方案是：一种先导式电磁气动阀，包括阀体、导阀单元和主阀单元，其特殊之处在于：还包括上述电磁驱动装置；所述导阀单元和主阀单元都设置在阀体内；所述导阀单元包括导阀芯和复位弹簧，所述导阀芯设置在阀体内，所述导阀芯的一端与衔铁接触，所述复位弹簧设置在导阀芯的另一端与阀体之间；所述电磁驱动装置用于控制导阀单元的开启；所述导阀单元用于控制主阀单元的开启和关闭。进一步地，上述导阀芯上靠近衔铁处设有径向密封元件。进一步地，上述径向密封元件采用O型橡胶密封圈或弹簧蓄能密封圈。本技术相比现有技术的优点：1、采用永磁蓄能结构，为电磁铁提供储备磁能，在提高电磁铁响应性能的同时也保证了其驱动能力。2、采用差动磁能分配设计，克服了永磁铁自锁力的不利影响，有效的保证了所需响应性能的可靠实现。3、通过隔磁垫片调整衔铁与壳体内部的轴向两端面的间隙并使之相等，实现了初始永磁自锁力的相互抵消。4、导阀芯上设置径向密封圈实现电磁驱动装置与控制介质隔离，软磁材料可不考虑介质相容性问题。5、本技术除可应用于液体火箭发动机外，在卫星在轨执行系统、地面试验系统、自动化流体管路系统的相关阀门中均可推广应用，可有效提高阀门的响应并能保证较大的流通能力。附图说明图1是本技术先导式电磁气动阀的轴向剖面图；图2是本技术先导式电磁气动阀的导阀关闭状态下的卸荷原理图；图3是本技术先导式电磁气动阀的导阀开启状态下的卸荷原理图。其中：1-阀体；201-壳体；202-电磁线圈；203-永磁铁；204-衔铁；205-隔磁垫；206-顶杆；3-导阀芯；31-导阀芯A段；32-导阀芯B段；33-导阀芯C段；34-导阀芯D段；311-第一控制腔贴合面；321-第一密封面；331-第二密封面；4-复位弹簧；5-径向密封元件；6-主阀芯；7-第二复位弹簧；8-密封元件B；9-导阀芯安装腔；91-腔体上部；912-第一腔体配合面；913-第一导阀阀座；914-第二导阀阀座；92-腔体中上部；93-腔体中下部；94-腔体下部；10-主阀芯安装腔；103-主阀阀座；106-控制腔；12-进气口；13-排气口；14-介质入口；15-介质出口；17-密封元件C。d1——导阀芯A段的直径；d2——第一导阀阀座的内径；d3——第二导阀阀座的内径；F——介质力。具体实施方式下面结合附图给出的实施例对本技术进行详述：参见图1，一种电磁驱动装置，包括壳体201、电磁线圈202、永磁铁203、衔铁204、隔磁垫205和顶杆206；电磁线圈202、永磁铁203和衔铁204设置在壳体201内，永磁铁203为环形，设置在壳体201内的中部，与壳体201同心；电磁线圈202与壳体201同心，电磁线圈202分为两段，两段电磁线圈202分别设置在永磁铁203的上部与下部；在电磁线圈202通电后，电磁线圈202产生的磁场方向与永磁铁203产生的上磁场方向相反，与永磁铁203产生的下磁场方向相同。衔铁204沿壳体201轴向设置，且与壳体201同心，并穿过永磁铁203和电磁线圈202，衔铁204的外侧面与永磁铁203和电磁线圈202的内侧面存有间隙，衔铁204可在壳体201内部轴向上下移动；在电磁线圈202未通电时，永磁铁203处于衔铁204的上下端面之间。顶杆206与衔铁204同心设置，且顶杆206的一端与衔铁204的一端接触，顶杆206在壳体201内可上下运动。为了实现快响应，对电磁驱动装置进行了优化设计。通过设置隔磁垫205调整衔铁204在电磁线圈202未通电时，衔铁204的上端面与壳体201内部的上表面的距离和衔铁204的下端面与壳体201内部的下表面的距离相等或近似相等，通过该设计实现初始永磁自锁力的相互抵消，克服永磁铁203自锁力对负载的影响。永磁铁203在壳体201和衔铁204内形成上下磁路，当衔铁204相对于壳体201内部轴向上下端面的工作间隙相等时，永磁铁203上下端产生的自锁力相互抵消，对导阀的密封及启动力状态不产生影响；当电磁线圈202通电后，由于电磁线圈202产生的磁场方向与永磁铁203上磁路磁场方向相反，与永磁铁203下磁路磁场方向相同，使得永磁铁203产生的上磁路减弱，下磁路增强，衔铁204双端面电磁吸力打破平衡，从而产生轴向向下的电磁吸力。参见图1，一种先导式电磁气动阀，包括阀体1、导阀单元、主阀单元和电磁驱动装置。导阀单元包括导阀阀芯组件，主阀单元包括主阀阀芯组件。阀体1内设有导阀芯安装腔9、主阀芯安装腔10、进气口12、排气口13、介质入口14和介质出口15。导阀阀芯组件设置在导阀芯安装腔9内，导阀阀芯组件包括导阀芯3、复位弹簧4和径向密封元件5；主阀阀芯组件包括主阀芯6。导阀芯安装腔9从上至下依次分为腔体上部91、腔体中上部92、腔体中下部93和腔体下部94，腔体上部91和腔体中上部92之间设有第一腔体配合面912，腔体中上部92和腔体中下部93之间设有第一导阀阀座913，腔体中下部93和腔体下部94之间设有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁驱动装置，其特征在于：包括壳体(201)、电磁线圈(202)、永磁铁(203)、衔铁(204)和顶杆(206)；所述电磁线圈(202)、永磁铁(203)和衔铁(204)设置在壳体(201)内；所述永磁铁(203)为环形，设置在壳体(201)内的中部，与壳体(201)同心，永磁铁(203)在衔铁(204)的上下部分分别产生磁场，上磁场与下磁场的方向相反；所述电磁线圈(202)与壳体(201)同心，电磁线圈(202)分为两段，两段电磁线圈(202)分别设置在永磁铁(203)的上部与下部；在电磁线圈(202)通电后，电磁线圈(202)产生的磁场方向与永磁铁(203)产生的上磁场方向相反，与永磁铁(203)产生的下磁场方向相同；所述衔铁(204)沿壳体(201)轴向设置，且与壳体(201)同心，并穿过永磁铁(203)和电磁线圈(202)，衔铁(204)的外侧面与永磁铁(203)和电磁线圈(202)的内侧面存有间隙，衔铁(204)可在壳体(201)内部轴向上下移动；在电磁线圈(202)未通电时，所述永磁铁(203)处于衔铁(204)的上下端面之间；所述顶杆(206)与衔铁(204)同心设置，且顶杆(206)的一端与衔铁(204)的一端接触，所述顶杆(206)在壳体(201)内可上下运动。...

【技术特征摘要】
1.一种电磁驱动装置，其特征在于：包括壳体(201)、电磁线圈(202)、永磁铁(203)、衔铁(204)和顶杆(206)；所述电磁线圈(202)、永磁铁(203)和衔铁(204)设置在壳体(201)内；所述永磁铁(203)为环形，设置在壳体(201)内的中部，与壳体(201)同心，永磁铁(203)在衔铁(204)的上下部分分别产生磁场，上磁场与下磁场的方向相反；所述电磁线圈(202)与壳体(201)同心，电磁线圈(202)分为两段，两段电磁线圈(202)分别设置在永磁铁(203)的上部与下部；在电磁线圈(202)通电后，电磁线圈(202)产生的磁场方向与永磁铁(203)产生的上磁场方向相反，与永磁铁(203)产生的下磁场方向相同；所述衔铁(204)沿壳体(201)轴向设置，且与壳体(201)同心，并穿过永磁铁(203)和电磁线圈(202)，衔铁(204)的外侧面与永磁铁(203)和电磁线圈(202)的内侧面存有间隙，衔铁(204)可在壳体(201)内部轴向上下移动；在电磁线圈(202)未通电时，所述永磁铁(203)处于衔铁(204)的上下端面之间；所述顶杆(206)与衔铁(204)同心设置，且顶杆(206)的一端与衔铁(204)的一端接触，所述顶杆(206)在壳体(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏学峰，孙亮，罗大亮，宋会玲，陈展，曾维亮，张王攀，
申请(专利权)人：西安航天动力研究所，
类型：新型
国别省市：陕西,61