一种低功耗的双稳态电磁阀制造技术

本发明专利技术公开了一种低功耗的双稳态电磁阀，其包括阀体、位于阀体进口端的进口接头和位于阀体出口端的电磁铁装配体；阀体内部通过一个固定圆柱磁铁、一个环形磁铁与一个电磁铁装配体结合组成双稳态结构，用磁弹簧取代了机械弹簧与顶杆的组合，用双组(或多组)线圈取代传统电磁阀的单组线圈配置，不仅提高了电磁阀的可靠性、降低了电磁阀的能耗与尺寸，还有效地降低了阀工作所需的电压。在微小电子系统中，本发明专利技术具有极大的适应性和应用潜力。发明专利技术具有极大的适应性和应用潜力。发明专利技术具有极大的适应性和应用潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种低功耗的双稳态电磁阀


[0001]本专利技术属于电磁阀设备领域，具体涉及一种低功耗的双稳态电磁阀。

技术介绍

[0002]电磁阀因其结构、工作原理简单而被广泛应用于各种流体控制系统中。传统电磁阀的结构如图1所示，主要包括阀体61、恢复弹簧62、电磁线圈63、顶杆64、阀口65以及衔铁66组成。未通电时，电磁阀的顶杆在弹簧力的作用下顶向锥形阀口，使阀口关闭。通电时，线圈产生的磁力吸引衔铁克服弹簧力向上运动，使阀口打开。持续通电使电磁阀保持开启状态，直到断电时电磁吸力消失，顶杆在弹簧力的作用下再次压紧阀口，使阀关闭。
[0003]现有的电磁阀采用机械弹簧作为恢复机构，若要使阀保持开启状态，必须给线圈持续通电，使顶杆能够始终压紧弹簧，从而让阀口通畅。然而，机械弹簧带来了两个主要缺陷。其一，随着电磁阀开启次数的增加，机械弹簧不可避免地会发生失效，主要表现为弹簧刚度的变化，弹簧刚度随其伸缩次数的增加而逐渐降低，这将导致顶杆压紧阀口的力减小，使阀口密封不牢靠。其二，能量消耗大。持续通电才能使阀保持开启状态，在很多场合，阀的开启时间较长，能耗的缺点更为显著，而且长时间通电会导致铜损严重，使阀产生严重的发热现象。此外，传统电磁阀的线圈通常采用的是单组线圈，如要提升电磁力，只能采用增大通电电压的方法，而在微小电子设备当中，电压是受限制的(<5V)，阀所需电压一旦超过这个限制，就必须引入升压电路，这将造成整个系统的体积增大，不利于微小电子设备的小型化。

技术实现思路

[0004]本专利技术通过采用基于磁弹簧的双稳态结构以及改变传统电磁线圈的配置恰好解决了上述的缺陷，提供了一种低功耗的双稳态电磁阀。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]本专利技术提供了一种低功耗的双稳态电磁阀，其包括阀体、位于阀体进口端的进口接头和位于阀体出口端的电磁铁装配体；
[0007]所述进口接头中部设有进气孔，进口接头朝向阀体内侧的一端设有连接环；所述阀体内具有前腔和内腔，前腔和内腔由过流层隔开；其中过流层上设有连通前腔和内腔的过流孔，连接环的端面与过流层抵接，且连接环不封堵过流孔；
[0008]过流层中部设有固定圆柱磁铁安装孔，安装孔内设置有固定圆柱磁铁；所述内腔由靠近过流层的移动环形磁铁运动腔和靠近出口端的电磁铁安装腔组成；
[0009]所述移动环形磁铁运动腔内设置有移动环形磁铁，移动环形磁铁可在移动环形磁铁运动腔内沿轴向移动，移动环形磁铁抵靠过流层时，可完全封堵过流孔；电磁铁装配体安装在电磁铁安装腔内；
[0010]所述电磁铁装配体包括电磁铁端盖、密封端盖、圆筒形铁芯和线圈，其中，圆筒形铁芯的中心设有出气孔；圆筒铁芯上设有一个密封盖定位凸肩，电磁铁端盖中心设有通孔，
其安装在圆筒形铁芯朝向阀体内部的一端，密封端盖套设在圆筒形铁芯上，且其抵接在圆筒形铁芯的密封盖定位凸肩处，密封端盖与阀体密封连接；线圈绕在圆筒形铁芯上，且其位于电磁铁端盖和密封端盖之间。
[0011]进一步的，连接环外径与前腔内径匹配，通过所述连接环将进口接头密封安装在阀体进口端。
[0012]进一步的，所述阀体靠出口端设有一个矩形槽，线圈的接线从此穿出，在最后装配完成以后，对该孔进行密封处理。
[0013]进一步的，所述过流孔有多个，典型而非限定的，所述过流孔的数量可以选择为2个、3个、4个、5个、6个等等；过流孔沿过流层的周向均匀布置。
[0014]进一步的，所述过流孔的形状可以为扇形、方形、圆形等等，只要过流孔能被移动环形磁铁抵靠时封堵，并在阀开启时能提供足够的流量即可，在形状选择上优选为便于加工的形状。
[0015]进一步的，所述线圈包括多层线圈组成，外层线圈套设在内层线圈外围，最内层线圈套设在圆筒形铁芯上；各层线圈并联连接。
[0016]进一步的，所述电磁铁端盖是非导磁材料。阀开启以后，在断电情况下，移动组件是靠圆筒铁芯的吸引力而稳定的。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
[0018]本专利技术移动环形磁铁在固定圆柱磁铁的吸引下可通过封堵过流孔从而封住阀口，使阀保持常闭状态。阀通电时，在电磁铁装配体的吸引下，移动环形磁铁远离阀口而贴向电磁铁端盖，前腔和内腔连通，阀开启。由于移动环形磁铁在上极限位置(靠近固定圆柱磁铁)和下极限位置(靠近圆筒形铁芯)都能保持稳定状态，故该结构是一个双稳态结构。因此，当移动环形磁铁贴上电磁铁装配体的时候即使断电，其也将在圆筒铁芯的吸引下停留在电磁铁端盖上使阀仍然保持开启。而阀需要关闭时，只需给电磁铁装配体施加一个瞬时的反向电流，此时移动环形磁铁被排斥而回到初始位置封堵过流孔，回到初始位置之后，移动环形磁铁处于另一个稳态，即在固定圆柱磁铁的吸引下即使电磁铁断电，移动环形磁铁也能停在初始位置，使阀再次关闭。因此，本专利技术只需瞬时(几十毫秒)供电就能实现阀的长时间开启和关闭，功耗极低。而且，磁弹簧相较于机械弹簧有着变刚度的特性，即环形磁铁越靠近圆柱磁铁，它们之间的等效刚度越大，且当两者距离为0时其刚度远远大于机械弹簧，因此不容易发生失效。此外，本专利技术采用并联的双组线圈取代了传统电磁阀的单组线圈配置有效地降低了阀所需的通电电压，这极大地提高了小型电磁阀在微小电子系统中的适应性。
[0019]本专利技术针对传统电磁阀可靠性低、能耗大和在微小电子设备中适应性差的问题，将一个固定圆柱磁铁、一个移动环形磁铁与一个电磁铁装配体结合组成双稳态结构，用磁弹簧取代了机械弹簧与顶杆的组合，用双组(或多组)线圈取代传统电磁阀的单组线圈配置，不仅提高了电磁阀的可靠性、降低了电磁阀的能耗与尺寸，还有效地降低了阀工作所需的电压。在微小电子系统中，本专利技术具有极大的适应性和应用潜力。
附图说明
[0020]图1为传统电磁阀结构示意图；
[0021]图2为本专利技术低功耗的双稳态电磁阀的外观图；
[0022]图3为本专利技术电磁阀的爆炸图；
[0023]图4为本专利技术进口接头的结构图；
[0024]图5为本专利技术阀体结构与剖视图；
[0025]图6为本专利技术电磁铁装配体的爆炸图；
[0026]图7为单组线圈与双组线圈通电图；
[0027]图8为本专利技术工作原理图。
[0028]图中，1
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进口接头，2
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阀体，3
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电磁铁装配体，4
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固定圆柱磁铁，5
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移动环形磁铁，11
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连接环，21
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过流层211
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过流孔，212
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固定圆柱磁铁安装孔，22
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移动环形磁铁运动腔，23
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电磁铁安装腔，24
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矩形槽，31
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电磁铁端盖，32
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外层线圈，33
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内层线圈，34
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圆筒形铁芯，35
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低功耗的双稳态电磁阀，其特征在于，包括阀体、位于阀体进口端的进口接头和位于阀体出口端的电磁铁装配体；所述进口接头中部设有进气孔，进口接头朝向阀体内侧的一端设有连接环；所述阀体内具有前腔和内腔，前腔和内腔由过流层隔开；其中过流层上设有连通前腔和内腔的过流孔，连接环的端面与过流层抵接，且连接环不封堵过流孔；过流层中部设有固定圆柱磁铁安装孔，安装孔内设置有固定圆柱磁铁；所述内腔由靠近过流层的移动环形磁铁运动腔和靠近出口端的电磁铁安装腔组成；所述移动环形磁铁运动腔内设置有移动环形磁铁，移动环形磁铁可在移动环形磁铁运动腔内沿轴向移动，移动环形磁铁抵靠过流层时，可完全封堵过流孔；电磁铁装配体安装在电磁铁安装腔内；所述电磁铁装配体包括电磁铁端盖、密封端盖、圆筒形铁芯和线圈，其中，圆筒形铁芯的中心设有出气孔；圆筒铁芯上设有一个密封盖定位凸肩，电磁铁端盖中心设有通孔，其安装在圆筒形铁芯朝向阀体内部的一端，密封端盖套设在圆筒形铁芯上...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩冬，卢方，郑哲，高超，刘毅，龚国芳，杨华勇，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：