大功率雙向無(wú)返簧的含永磁電磁閥的制作方法
【專(zhuān)利摘要】大功率雙向無(wú)返簧的含永磁電磁閥，屬于電磁閥領(lǐng)域，本發(fā)明為解決傳統(tǒng)的電磁閥具有響應(yīng)時(shí)間慢，輸出力低的問(wèn)題。本發(fā)明方案：上磁路部和下磁路部的結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)設(shè)置，且通過(guò)銜鐵連接桿和外殼連接環(huán)連接在一起；上磁路部包括上部鐵芯、上部外殼、上部線圈、上部環(huán)形永磁體、上部軛鐵和上推桿；下磁路部包括下部鐵芯、下部外殼、下部線圈、下部環(huán)形永磁體、下部軛鐵和下推桿；雙穩(wěn)態(tài)磁保持，永磁體調(diào)整保持力可調(diào)，響應(yīng)時(shí)間快，輸出力高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】大功率雙向無(wú)返簧的含永磁電磁閥【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及大功率雙向無(wú)返簧的含永磁電磁閥，屬于電磁閥領(lǐng)域。含永磁電磁閥特指內(nèi)部設(shè)置有永磁體的電磁閥。
【背景技術(shù)】
[0002]電磁閥是用電磁控制的工業(yè)設(shè)備，是用來(lái)控制流體的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器，并不限于液壓、氣動(dòng)。用在工業(yè)控制系統(tǒng)中調(diào)整介質(zhì)的方向、流量、速度和其他的參數(shù)。電磁閥可以配合不同的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制，而控制的精度和靈活性都能夠保證。電磁閥有很多種，不同的電磁閥在控制系統(tǒng)的不同位置發(fā)揮作用，最常用的是單向閥、安全閥、方向控制閥、速度調(diào)節(jié)閥等。
[0003]但傳統(tǒng)的 電磁閥具有響應(yīng)時(shí)間慢，輸出力低等缺點(diǎn)，不能滿(mǎn)足特定情況下的工業(yè)
生產(chǎn)需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是為了解決傳統(tǒng)的電磁閥具有響應(yīng)時(shí)間慢，輸出力低的問(wèn)題，提供了一種大功率雙向無(wú)返簧的含永磁電磁閥。
[0005]本發(fā)明所述大功率雙向無(wú)返簧的含永磁電磁閥，它包括上磁路部、下磁路部、銜鐵連接桿和外殼連接環(huán)，上磁路部和下磁路部的結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)設(shè)置，且通過(guò)銜鐵連接桿和外殼連接環(huán)連接在一起；
[0006]上磁路部包括上部鐵芯、上部外殼、上部線圈、上部環(huán)形永磁體、上部軛鐵和上推桿；上部外殼為開(kāi)口向上的圓桶形結(jié)構(gòu)，上部外殼的上端開(kāi)口設(shè)置有上部軛鐵，上部軛鐵的中心孔用于容納上推桿上下運(yùn)動(dòng)；上推桿設(shè)置在上部鐵芯的上端，上部外殼的底部的中心孔用于容納上部鐵芯上下運(yùn)動(dòng)；上部外殼的內(nèi)側(cè)壁設(shè)置有上部環(huán)形永磁體，上部環(huán)形永磁體與上部外殼的底部之間設(shè)置有上部線圈；上部環(huán)形永磁體的內(nèi)孔與上部鐵芯的外表面之間存在氣隙；上部外殼底部的中心孔內(nèi)表面與上部鐵芯的外表面之間存在氣隙；
[0007]下磁路部包括下部鐵芯、下部外殼、下部線圈、下部環(huán)形永磁體、下部軛鐵和下推桿；下部外殼為開(kāi)口向下的圓桶形結(jié)構(gòu)，下部外殼的下端開(kāi)口設(shè)置有下部軛鐵，下部軛鐵的中心孔用于容納下推桿上下運(yùn)動(dòng)；下推桿設(shè)置在下部鐵芯的下端，下部外殼的頂部的中心孔用于容納下部鐵芯上下運(yùn)動(dòng)；下部外殼的內(nèi)側(cè)壁設(shè)置有下部環(huán)形永磁體，下部環(huán)形永磁體與下部外殼的頂部之間設(shè)置有下部線圈；下部環(huán)形永磁體的內(nèi)孔與下部鐵芯的外表面之間存在氣隙；下部外殼頂部的中心孔內(nèi)表面與與下部鐵芯的外表面之間存在氣隙；
[0008]上部鐵芯的下端部和下部鐵芯的上端通過(guò)銜鐵連接桿固定在一起；
[0009]上部外殼和下部外殼之間通過(guò)外殼連接環(huán)連接在一起，外殼連接環(huán)的上圓環(huán)與上部外殼底部的中心孔的邊緣固定連接；外殼連接環(huán)的下圓環(huán)與下部外殼的中心孔的邊緣固定連接。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明所述大功率雙向無(wú)返簧的含永磁電磁閥具有對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，裝配簡(jiǎn)單；雙穩(wěn)態(tài)磁保持，永磁體調(diào)整保持力可調(diào)，配合不同的反力設(shè)計(jì)可得到靈活的配置方式；觸動(dòng)條件低，吸合(釋放)安匝數(shù)小，功率小，具有響應(yīng)時(shí)間快，輸出力高的特點(diǎn)。
[0011]永磁體遠(yuǎn)離主觸點(diǎn)及滅弧室所在區(qū)域，可以減弱高溫對(duì)于永磁體的不利影響，同時(shí)該結(jié)構(gòu)具有良好的抗振性能，實(shí)際裝配更加高效，同批次產(chǎn)品一致性增強(qiáng)，并降低批次產(chǎn)品白勺廢品率。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明所述大功率雙向無(wú)返簧的含永磁電磁閥的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為上、下線圈未通電時(shí)的磁通路徑圖，此時(shí)為初始位置；
[0014]圖3為上、下線圈通正向電初始時(shí)刻的磁通路徑圖；
[0015]圖4為上、下線圈通正向電至完成由下至上運(yùn)動(dòng)形態(tài)改變后的磁通路徑圖，此時(shí)為完成由至上運(yùn)動(dòng)形態(tài)改變后的位置；
[0016]圖5為上、下線圈斷電時(shí)的磁通路徑圖；
[0017]圖6為上、下線圈通反向電初始時(shí)刻的磁通路徑圖；
[0018]圖7為上、下線圈通反向電至完成由上至下運(yùn)動(dòng)形態(tài)改變后的磁通路徑圖，此時(shí)回至初始位置。
【具體實(shí)施方式】
[0019]【具體實(shí)施方式】一:下面結(jié)合圖1至圖7說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述大功率雙向無(wú)返簧的含永磁電磁閥，它包括上磁路部、下磁路部、銜鐵連接桿7和外殼連接環(huán)14，上磁路部和下磁路部的結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)設(shè)置，且通過(guò)銜鐵連接桿7和外殼連接環(huán)14連接在一起；
[0020]上磁路部包括上部鐵芯8、上部外殼9、上部線圈10、上部環(huán)形永磁體11、上部軛鐵12和上推桿13 ;上部外殼9為開(kāi)口向上的圓桶形結(jié)構(gòu)，上部外殼9的上端開(kāi)口設(shè)置有上部軛鐵12，上部軛鐵12的中心孔用于容納上推桿13上下運(yùn)動(dòng)；上推桿13設(shè)置在上部鐵芯8的上端，上部外殼9的底部的中心孔用于容納上部鐵芯8上下運(yùn)動(dòng)；上部外殼9的內(nèi)側(cè)壁設(shè)置有上部環(huán)形永磁體11，上部環(huán)形永磁體11與上部外殼9的底部之間設(shè)置有上部線圈10 ；上部環(huán)形永磁體11的內(nèi)孔與上部鐵芯8的外表面之間存在氣隙；上部外殼9底部的中心孔內(nèi)表面與上部鐵芯8的外表面之間存在氣隙；
[0021]下磁路部包括下部鐵芯6、下部外殼5、下部線圈4、下部環(huán)形永磁體3、下部軛鐵2和下推桿I ;下部外殼5為開(kāi)口向下的圓桶形結(jié)構(gòu)，下部外殼5的下端開(kāi)口設(shè)置有下部軛鐵2，下部軛鐵2的中心孔用于容納下推桿I上下運(yùn)動(dòng)；下推桿I設(shè)置在下部鐵芯6的下端，下部外殼5的頂部的中心孔用于容納下部鐵芯6上下運(yùn)動(dòng)；下部外殼5的內(nèi)側(cè)壁設(shè)置有下部環(huán)形永磁體3，下部環(huán)形永磁體3與下部外殼5的頂部之間設(shè)置有下部線圈4 ;下部環(huán)形永磁體3的內(nèi)孔與下部鐵芯6的外表面之間存在氣隙；下部外殼5頂部的中心孔內(nèi)表面與與下部鐵芯6的外表面之間存在氣隙；
[0022]上部鐵芯8的下端部和下部鐵芯6的上端通過(guò)銜鐵連接桿7固定在一起；
[0023]上部外殼9和下部外殼5之間通過(guò)外殼連接環(huán)14連接在一起，外殼連接環(huán)14的上圓環(huán)與上部外殼9底部的中心孔的邊緣固定連接；外殼連接環(huán)14的下圓環(huán)與下部外殼5的中心孔的邊緣固定連接。[0024]上推桿13、上部鐵芯8、銜鐵連接桿7、下部鐵芯6和下推桿I構(gòu)成運(yùn)動(dòng)部件，向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，上推桿13從上部軛鐵12的中心孔向上伸出，直至上部鐵芯8的上端部接觸上部軛鐵12停止；向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，下推桿I從下部軛鐵2的中心孔向下伸出，直至下部鐵芯6的下端部接觸下部軛鐵2停止。
[0025]上磁路部和下磁路部的結(jié)構(gòu)是鏡向?qū)ΨQ(chēng)的。
[0026]上部環(huán)形永磁體11和下部環(huán)形永磁體3均為徑向充磁，且充磁方向相同。
[0027]上部鐵芯8、下部鐵芯6、上部軛鐵12、下部軛鐵2、上部外殼9和下部外殼5均采用高導(dǎo)磁材料制成。
[0028]上部鐵芯8和下部鐵芯6為圓柱形，縱截面為長(zhǎng)方形。
[0029]上部線圈10和下部線圈4均采用繞制在線圈骨架上的方式實(shí)現(xiàn)。
[0030]參見(jiàn)圖1，設(shè)定上部環(huán)形永磁體11和下部環(huán)形永磁體3均為內(nèi)N外S，下面詳細(xì)說(shuō)明其工作過(guò)程。
[0031]圖2為上部線圈10和下部線圈4均未通電狀態(tài)，此時(shí)處于初始位置，由于重力因素，下部鐵芯6的下端面壓在下部軛鐵2上，下部鐵芯6的下端面和下部軛鐵2之間接觸，近似于無(wú)空隙，磁通只走磁阻最小位置，則下磁路部只存在一條永磁磁通路徑:下部環(huán)形永磁體3的N極一下部鐵芯6 —下部軛鐵2 —下部外殼5 —下部環(huán)形永磁體3的S極一下部環(huán)形永磁體3的N極，下部環(huán)形永磁體3和下部鐵芯6之間的吸力使得運(yùn)動(dòng)部件維持在圖1所示的初始位置。上磁路部存在兩條并聯(lián)的永磁磁通路徑，第一條路徑為:上部環(huán)形永磁體11的N極一上部鐵芯8 —上部鐵芯8和上部軛鐵12之間的空隙一上部軛鐵12 —上部外殼9 —上部環(huán)形永磁體11的S極一上部環(huán)形永磁體11的N極；第二條路徑為:上部環(huán)形永磁體11的N極一上部鐵芯8 —上部鐵芯8和上部外殼9之間的空隙一上部外殼9 —上部環(huán)形永磁體11的S極一上部環(huán)形永磁體11的N極。
[0032]圖3為上部線圈10和下部線圈4同時(shí)通正向電狀態(tài)，令通正向電時(shí)產(chǎn)生如圖3所示方向的電磁磁通，下部線圈4產(chǎn)生的電磁磁通路徑為:下部鐵芯6 —下部外殼5 —下部軛鐵2 —下部鐵芯6，下部線圈4產(chǎn)生的電磁磁通與下部永磁磁通在下部鐵芯6中方向相反，該電磁磁通會(huì)一直減弱下部永磁磁通，即下部鐵芯6中的初始向下的合成磁通會(huì)越來(lái)越弱，直至0，再反向，合成磁通向上；上部線圈10產(chǎn)生的電磁磁通路徑為:上部鐵芯8 —上部鐵芯8和上部軛鐵12之間的氣隙一上部軛鐵12 —上部外殼9 —上部外殼9和上部鐵芯8之間的氣隙一上部鐵芯8，上部線圈10產(chǎn)生的電磁磁通在上部鐵藝8中與第一條永磁磁通方向相同，與第二條永磁磁通方向相反，該電磁磁通與第一條永磁磁通疊加，增強(qiáng)向上，該電磁磁通減弱第二條永磁磁通，隨著電磁磁通的不斷增強(qiáng)第一條永磁磁通，并不斷減弱第二條永磁磁通，當(dāng)下部鐵芯6的合成磁通與上部鐵芯8的合成磁通的合力是向上時(shí)，運(yùn)動(dòng)部件開(kāi)始向上動(dòng)作，直至上部鐵芯8的上端面頂在上部軛鐵12的下表面為止，如圖4所示，完成由下至上運(yùn)動(dòng)形態(tài)改變。若正向電一直通，則一直保持圖4所示狀態(tài)。在圖4所示位置，上磁路部只有一條永磁磁通，下磁路部有兩條并聯(lián)的永磁磁通。
[0033]若此時(shí)上部線圈10和下部線圈4同時(shí)斷電,則,上部線圈10和下部線圈4產(chǎn)生兩條電磁磁通自然就沒(méi)有了，參見(jiàn)圖5，上磁路部只存在一條永磁磁通路徑:上部環(huán)形永磁體11的N極一上部鐵芯8 —上部軛鐵12 —上部外殼9 —上部環(huán)形永磁體11的S極一上部環(huán)形永磁體11的N極；上部鐵芯8和上部環(huán)形永磁體11之間的吸力使得上部鐵芯8維持在該位置；下磁路部存在兩條并聯(lián)的永磁磁通路徑，第一路徑:下部環(huán)形永磁體3的N極一下部鐵芯6 —下部鐵芯6和下部軛鐵2之間的氣隙一下部軛鐵2 —下部外殼5 —下部環(huán)形永磁體3的S極一下部環(huán)形永磁體3的N極，第二路徑:下部環(huán)形永磁體3的N極一下部鐵芯6—下部鐵芯6和下部外殼5之間的氣隙一下部外殼5 —下部環(huán)形永磁體3的S極一下部環(huán)形永磁體3的N極。這兩條永磁磁通在下部鐵芯6中的方向相反，但其合成磁通會(huì)小于上部鐵芯8中的磁通，因此，運(yùn)動(dòng)部件不會(huì)改變位置。
[0034]若此時(shí)上部線圈10和下部線圈4同時(shí)通反向電，則產(chǎn)生如圖6所示的電磁磁通，該電磁磁通與通正向電時(shí)的圖4的電磁磁通方向相反，上磁路部的電磁磁通減弱上部永磁磁通，下磁路部的電磁磁通與第一條永磁磁通疊加增強(qiáng)，減弱第二條永磁磁通，合力不斷向下，具體過(guò)程與通正向電時(shí)相反，運(yùn)動(dòng)部件在合力向下時(shí)開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng)，直至下部鐵芯6的下端面壓在下部軛鐵2為止，完成由上至下運(yùn)動(dòng)形態(tài)改變，如圖7所示。
[0035]在通電、斷電不同狀態(tài)時(shí)，按照?qǐng)D2至圖7所示的磁路進(jìn)行動(dòng)作，永磁體(上部環(huán)形永磁體11、下部環(huán)形永磁體3)提供穩(wěn)定狀態(tài)下的保持力，鐵芯(下部鐵芯6、上部鐵芯8)是其中承擔(dān)開(kāi)關(guān)動(dòng)作的器件，而軛鐵(上部軛鐵12、下部軛鐵2)是其中承擔(dān)銜鐵限位的器件，以它們?yōu)橹行?，連接線圈鐵芯等其它器件組成的整個(gè)電磁閥磁路直接決定著含永磁電磁閥的整機(jī)性能；磁路與其相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以極大的提高永磁體的利用效率；磁通約束高效、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易的磁路，可以使得產(chǎn)品實(shí)際裝配更加高效，同批次產(chǎn)品一致性更好，并可降低批次產(chǎn)品的廢品率。
【權(quán)利要求】
1.大功率雙向無(wú)返簧的含永磁電磁閥，其特征在于，它包括上磁路部、下磁路部、銜鐵連接桿(7)和外殼連接環(huán)(14)，上磁路部和下磁路部的結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)設(shè)置，且通過(guò)銜鐵連接桿(7)和外殼連接環(huán)(14)連接在一起； 上磁路部包括上部鐵芯(8)、上部外殼(9)、上部線圈(10)、上部環(huán)形永磁體(11)、上部軛鐵(12)和上推桿(13);上部外殼(9)為開(kāi)口向上的圓桶形結(jié)構(gòu)，上部外殼(9)的上端開(kāi)口設(shè)置有上部軛鐵(12)，上部軛鐵(12)的中心孔用于容納上推桿(13)上下運(yùn)動(dòng)；上推桿(13)設(shè)置在上部鐵芯(8)的上端，上部外殼(9)的底部的中心孔用于容納上部鐵芯(8)上下運(yùn)動(dòng)；上部外殼(9)的內(nèi)側(cè)壁設(shè)置有上部環(huán)形永磁體(11)，上部環(huán)形永磁體(11)與上部外殼(9)的底部之間設(shè)置有上部線圈(10);上部環(huán)形永磁體(11)的內(nèi)孔與上部鐵芯⑶的外表面之間存在氣隙；上部外殼(9)底部的中心孔內(nèi)表面與上部鐵芯(8)的外表面之間存在氣隙； 下磁路部包括下部鐵芯(6)、下部外殼(5)、下部線圈(4)、下部環(huán)形永磁體(3)、下部軛鐵(2)和下推桿(I);下部外殼(5)為開(kāi)口向下的圓桶形結(jié)構(gòu)，下部外殼(5)的下端開(kāi)口設(shè)置有下部軛鐵(2)，下部軛鐵(2)的中心孔用于容納下推桿(I)上下運(yùn)動(dòng)；下推桿(I)設(shè)置在下部鐵芯(6)的下端，下部外殼(5)的頂部的中心孔用于容納下部鐵芯(6)上下運(yùn)動(dòng)；下部外殼(5)的內(nèi)側(cè)壁設(shè)置有下部環(huán)形永磁體(3)，下部環(huán)形永磁體(3)與下部外殼(5)的頂部之間設(shè)置有下部線圈(4);下部環(huán)形永磁體(3)的內(nèi)孔與下部鐵芯(6)的外表面之間存在氣隙；下部外殼(5)頂部的中心孔內(nèi)表面與與下部鐵芯(6)的外表面之間存在氣隙； 上部鐵芯(8)的下端部和下部鐵芯(6)的上端通過(guò)銜鐵連接桿(7)固定在一起； 上部外殼(9)和下部外殼(5)之間通過(guò)外殼連接環(huán)(14)連接在一起,外殼連接環(huán)(14)的上圓環(huán)與上部外殼(9)底部的中心孔的邊緣固定連接；外殼連接環(huán)(14)的下圓環(huán)與下部外殼(5)的中心孔的邊緣固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述大功率雙向無(wú)返簧的含永磁電磁閥，其特征在于，上部環(huán)形永磁體(11)和下部環(huán)形永磁體(3)均為徑向充磁，且充磁方向相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述大功率雙向無(wú)返簧的含永磁電磁閥，其特征在于，上部鐵芯(8)、下部鐵芯(6)、上部軛鐵(12)、下部軛鐵(2)、上部外殼(9)和下部外殼(5)均采用高導(dǎo)磁材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述大功率雙向無(wú)返簧的含永磁電磁閥，其特征在于，上部鐵芯(8)和下部鐵芯(6)為圓柱形，縱 截面為長(zhǎng)方形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述大功率雙向無(wú)返簧的含永磁電磁閥，其特征在于，上部線圈(10)和下部線圈(4)均采用繞制在線圈骨架上的方式實(shí)現(xiàn)。
【文檔編號(hào)】F16K31/08GK103982693SQ201410242181
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月3日
【發(fā)明者】梁慧敏, 張坤, 林景波, 于海丹, 鄧杰, 鄒帆 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)