專利名稱：旋轉(zhuǎn)式電磁閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及旋轉(zhuǎn)式電磁閥，屬自動控制執(zhí)行器領(lǐng)域。
目前通用的電磁閥是依靠電磁力吸引動鐵心移動來實現(xiàn)閥的開閉的。這類電磁閥的開度不可調(diào)，開閉速度較慢，噪聲也較大。發(fā)明人溫邦彥的實用新型“三位電磁閥”(公告號85205140)提供了用二個繞組控制電磁閥的技術(shù)，從而使電磁閥有較小流量，全開和全閉等三種可能的狀態(tài)，實現(xiàn)了開度的調(diào)節(jié)。由于仍然是依靠電磁力驅(qū)動閥芯的移動來實現(xiàn)閥的開閉，這種電磁閥的速度，噪聲等性能改善不大，開度調(diào)節(jié)也不方便。為了進一步提高電磁閥的性能，本實用新型的目的是提供一種依靠電磁力距使閥芯旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)電磁閥的開閉和開度調(diào)節(jié)的旋轉(zhuǎn)式電磁閥。
本實用新型所提供的旋轉(zhuǎn)式電磁閥其特征是它由閥芯、定子、轉(zhuǎn)子、控制繞組、閥體、閥蓋和驅(qū)動電路組成。定子有多個磁極，磁極數(shù)為偶數(shù)，每個磁極上繞有控制繞組，徑向相對的兩磁極的繞組串聯(lián)起來組成一相，定子的相數(shù)是磁極數(shù)的一半。定子的磁極端部嵌入閥蓋內(nèi)，繞組繞在閥蓋外面部份的磁極上。轉(zhuǎn)子有多個齒，轉(zhuǎn)子的齒數(shù)與定子的磁極數(shù)相配。轉(zhuǎn)子各個齒的寬度等于定子磁極靴寬，但無繞組。轉(zhuǎn)子與定子同軸安裝，轉(zhuǎn)子各相繞組依次通以電流時，轉(zhuǎn)子橫軸磁阻與直軸磁阻差所引起的反應(yīng)力矩就使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。閥芯經(jīng)上下連桿與轉(zhuǎn)子連結(jié)在一起，由二只固定在閥蓋上的軸承支撐，轉(zhuǎn)子在繞組電流驅(qū)動下轉(zhuǎn)動時，閥芯隨之轉(zhuǎn)動，于是就實現(xiàn)了閥門的開閉和開度的調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)子繞組的驅(qū)動電流由驅(qū)動電路提供。本實用新型所述的轉(zhuǎn)子在定子繞組電流控制下轉(zhuǎn)動的原理與反應(yīng)式步進電機的工作原理相同。
本實用新型所述的定子的磁極數(shù)為6或更多些，相應(yīng)地轉(zhuǎn)子的齒數(shù)為4或更多些。
本實用新型的特征是轉(zhuǎn)子上面裝有彈簧，閥芯依靠彈簧力緊壓在閥體上以保證閥的關(guān)閉，防止泄漏。由于這個壓力，轉(zhuǎn)子帶動閥芯旋轉(zhuǎn)時將需克服較大的摩擦力矩。為此，本實用新型的特征是轉(zhuǎn)子所在的平面比定子所在的平面略低，繞組通電時電磁力先將閥芯提起再根據(jù)下一拍繞組電流的分配而轉(zhuǎn)動，所需克服的摩擦力矩就較小。轉(zhuǎn)子平面一般比定子平面低1毫米－10毫米。
本實用新型的特征是轉(zhuǎn)子和定子由鐵磁性材料制成，閥蓋、連桿由非鐵磁性材料制成。
本實用新型與目前通用的電磁閥相比，具有以下優(yōu)點(1)根據(jù)輸入驅(qū)動電路的脈沖數(shù)的不同，閥芯可旋轉(zhuǎn)至不同的位置，定位準確，從而實現(xiàn)了開度的調(diào)節(jié)。(2)閥的開閉，開度的調(diào)節(jié)由脈沖信號控制，便于與電子計算機配合使用。(3)噪聲低。(4)速度高。(5)只要改變閥芯和閥體的結(jié)構(gòu)即可方便地構(gòu)成三通、四通等電磁閥。(6)結(jié)構(gòu)比帶有先導閥的電磁閥簡單。用本實用新型作為執(zhí)行器構(gòu)成開環(huán)控制系統(tǒng)，與采用其他伺服元件組成的閉環(huán)系統(tǒng)比較，可省去反饋傳感器，放大器，積分器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器等，從而使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，成本低廉。


圖1是根據(jù)本實用新型提出的旋轉(zhuǎn)式電磁閥的剖面圖。其中(1)為上軸承，(2)為下軸承，(3)為上連桿，(4)為下連桿，(5)為閥芯，(6)為轉(zhuǎn)子。下連桿(4)、上連桿(3)、閥芯(5)和轉(zhuǎn)子(6)用螺釘或螺栓相連接，由上下軸承(1)、(2)支撐。上下軸承(1)、(2)固定在閥蓋上。(7)為彈簧，用以使閥芯以一定的壓力壓入閥體(8)。(9)為定子，(10)為繞在定子磁極上的控制繞組。(11)為上閥蓋，(12)為下閥蓋，定子的磁極端部經(jīng)閥蓋嵌入閥內(nèi)，繞組繞在閥蓋外面部份的磁極上。上下閥蓋用螺栓固定。
圖1中箭頭表示介質(zhì)的流動方向。(13)為下泄漏孔，用以向管道排出滯留在閥芯下的介質(zhì)，(14)為一單向閥，用以排出進入閥蓋內(nèi)的介質(zhì)。圖2為閥芯(5)的剖面圖。圖中(15)為包覆在閥芯外的密封層，閥芯為柱狀，其下底面直徑略小于上底面直徑，從而使其有一定的斜度。(16)為閥芯開孔，用以在閥門打開時使介質(zhì)流通。
圖3為轉(zhuǎn)子(6)和定子(9)的裝配關(guān)系圖。圖中畫出了定子有6個磁極，轉(zhuǎn)子相應(yīng)地有4個磁極的情況。圖中(17)為定子磁極，(18)為轉(zhuǎn)子齒。定子上的6個繞組組成3個相，繞組B和b組成一相，D和d組成第二相，E和e組成第三相。圖4為繞組三相六拍通電的情況下，下一拍轉(zhuǎn)子位置的示意圖。圖5為控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的驅(qū)動電路框圖。圖中CP為輸入脈沖，該脈沖徑脈沖分配器轉(zhuǎn)換成與定子相數(shù)相同且相位差等于2π／m的電脈沖(式中m為定子相數(shù))然后經(jīng)功率驅(qū)動器放大后使繞組通電，驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。輸入脈沖個數(shù)決定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度，從而使閥有一定的開度。L為轉(zhuǎn)子正反轉(zhuǎn)控制信號、高電平時閥門正轉(zhuǎn)，低電平時反轉(zhuǎn)。
旋轉(zhuǎn)式電磁閥的工作過程如下設(shè)初始狀態(tài)時閥門關(guān)閉，使L為高電平，輸入若干個脈沖，該脈沖經(jīng)驅(qū)動電路使定子各相繞組依次通電，電磁力吸引轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子使閥芯微微抬起，按脈沖數(shù)轉(zhuǎn)過一定的角度，脈沖結(jié)束后電磁力消失，閥芯在彈簧力作用下壓向閥體，于是電磁閥就處于一定開度的狀態(tài)。關(guān)閉電磁閥時，應(yīng)使L為低電平，輸入相同數(shù)目的脈沖，電磁閥即回復到關(guān)閉的初始狀態(tài)。
利用本實用新型所提供的技術(shù)可以構(gòu)成各種規(guī)格的電磁閥，也可取代電動閥。下面以公稱通徑12毫米的二通電磁閥為例說明本實用新型的實施。這時定子可采用六極三相結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子為四齒結(jié)構(gòu)。圖6為定子的剖面圖。定子外周直徑80毫米，極寬10毫米，定子厚12毫米，磁極內(nèi)邊緣直徑30毫米。圖7為轉(zhuǎn)子的剖面圖，轉(zhuǎn)子外徑28毫米，齒寬10毫米，轉(zhuǎn)子厚12毫米，圖中四個孔用以固定上下連桿。定子繞組電流為1安培。圖8為閥芯剖面圖，閥芯高36毫米，閥芯上底直徑20毫米，下底直徑16毫米，通徑12毫米。轉(zhuǎn)子的水平位置可通過在下連桿與轉(zhuǎn)子間加減墊片來調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)子水平位置比定子低4毫米。閥蓋分上下二節(jié)，下半節(jié)閥蓋用螺釘固定在閥體上后，定子嵌入下半節(jié)閥蓋的六個凹漕內(nèi)，然后安裝閥芯、連桿、轉(zhuǎn)子、調(diào)整好轉(zhuǎn)子水平、垂直位置，隨之再安裝上半節(jié)閥蓋，用螺栓連接上下閥蓋。閥蓋、連桿、閥芯用不銹鋼或銅等非鐵磁性材料制成，定子和轉(zhuǎn)子由硅鋼片疊成。
圖9為電磁閥驅(qū)動電路原理圖。圖中(19)為脈沖分配器，(20)為功率驅(qū)動器，(21)為定子上的繞組。該電路為三相六拍工作方式。
權(quán)利要求1.旋轉(zhuǎn)式電磁閥，其特征是它包含有閥芯(5)、定子(9)、轉(zhuǎn)子(6)、控制繞組(10)、閥體(8)和閥蓋(11)、(12)；定子有多個磁極(17)，每個磁極上帶有繞組(10)，徑向相對的兩磁極上的繞組串聯(lián)起來組成一相；定子磁極的端部徑閥蓋嵌入閥蓋內(nèi)，繞組繞在閥蓋外面部份的磁極上；轉(zhuǎn)子有多個齒，齒寬等于定子磁極靴寬，無繞組；定子和轉(zhuǎn)子同軸安裝，閥芯(5)經(jīng)上下連桿(3)、(4)與轉(zhuǎn)子(6)連結(jié)后由上下軸承(1)、(2)支撐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式電磁閥，其特征在于定子有6個或更多個磁極，相應(yīng)地轉(zhuǎn)子有4個或更多個齒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式電磁閥，其特征在于轉(zhuǎn)子(6)和定子(9)均由鐵磁性材料制成，上下閥蓋(11)、(12)，上下連桿(3)、(4)由非鐵磁性材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式電磁閥，其特征在于轉(zhuǎn)子(6)的安裝平面比定子(9)的安裝平面低一定的距離，這個距離的最佳值為1－10毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式電磁閥，其特征在于轉(zhuǎn)子(6)上面裝有彈簧(7)，該彈簧將閥芯緊壓在閥體中。
專利摘要旋轉(zhuǎn)式電磁閥，屬自動控制執(zhí)行器領(lǐng)域。其特征是它由閥芯(5)、定子(9)、轉(zhuǎn)子(6)，繞組(10)、閥體(8)和閥蓋(11)、(12)組成。定子有多個磁極，每個磁極上帶有控制繞組，徑向相對的兩磁極上的繞組串聯(lián)起來組成一相，定子磁極的端部伸入閥蓋內(nèi)，繞組在閥蓋外，轉(zhuǎn)子有多個齒，齒寬等于定子極靴寬，閥芯與轉(zhuǎn)子相連結(jié)。定子繞組依次通電時，轉(zhuǎn)子帶動閥芯隨之轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)閥的開關(guān)和開度的調(diào)節(jié)。本實用新型是開環(huán)控制系統(tǒng)理想的執(zhí)行器，與采用其他伺服元件組成的閉環(huán)系統(tǒng)比較，可省去反饋傳感器，放大器，積分器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器等，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，成本低廉。
文檔編號F16K5/00GK2089098SQ9022266
公開日1991年11月20日 申請日期1990年10月25日 優(yōu)先權(quán)日1990年10月25日
發(fā)明者徐正惠 申請人:徐正惠