專利名稱：一種微型自鎖電磁閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微推進系統(tǒng)用自鎖電磁閥。
背景技術(shù)：
基于MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems,微(型)機電系統(tǒng))的微推進系 統(tǒng)擁有質(zhì)量小、體積小，推質(zhì)比高的優(yōu)點，使推進系統(tǒng)小型化達到空前的水平，從而大大降 低了研制成本。 在微推進系統(tǒng)中，電磁閥作為微流體的控制組件是一個關(guān)鍵部件。需要滿足流體 流量小(10mg/s左右)，控制精度相對較高、響應(yīng)時間盡可能短、單次工作時間要求長的工 作要求。常規(guī)電磁閥無法滿足長時間處于開啟工作狀態(tài)所帶來的功耗、質(zhì)量等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)簡單可靠、功耗低、響應(yīng)時間快的微型自鎖電
磁閥，其解決了現(xiàn)有電磁閥無法滿足微推進系統(tǒng)對電磁閥功耗、質(zhì)量的技術(shù)問題。 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是 —種微型自鎖電磁閥，包括筒狀閥座1 、設(shè)置在閥座1內(nèi)的閥體7、設(shè)置在閥座1和 閥體7之間的閥芯5、設(shè)置在閥體7和閥芯5之間的彈簧8、設(shè)置在閥座1和閥芯5側(cè)面之 間的電磁線圈6，所述電磁閥入口設(shè)置在閥體7上，所述電磁閥出口設(shè)置在閥座1上，其特殊 之處在于所述電磁閥還包括設(shè)置在閥座1和閥芯5側(cè)面之間的永磁體4，所述永磁體4靠 近閥座1的端面；所述電磁線圈6為可正反通電的單線圈電磁線圈；所述永磁體4和閥座 1以及閥芯5之間設(shè)置有法蘭導(dǎo)磁套92，所述電磁線圈6和閥芯5之間設(shè)置有筒狀隔磁套 91 ;所述閥座l的內(nèi)端面設(shè)置有隔磁限位墊片2，所述閥芯5上與閥體7接觸的端面設(shè)置有 凸臺10。 上述法蘭導(dǎo)磁套92材料為1Crl3Ni9Ti，所述隔磁套91材料1Crl3Ni9Ti，所述蘭 導(dǎo)磁套92和隔磁套91為一體式結(jié)構(gòu)。 上述閥芯5包括設(shè)置在閥芯內(nèi)的閥芯流道51以及與閥芯流道51相通且設(shè)置在閥 芯5外側(cè)面的流通槽52。 上述閥芯5和隔磁套91之間的配合間隙為0. 02 0. 04mm。
本發(fā)明微型自鎖電磁閥與現(xiàn)有電磁閥相比，優(yōu)點在于 1、結(jié)構(gòu)簡單、體積小。本發(fā)明采用整體式閥座和單電磁線圈結(jié)構(gòu)，開啟和關(guān)閉使用 一個電磁線圈，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)小型化，單件閥只有不到27g。 2、響應(yīng)時間快。本發(fā)明隔磁墊片與凸臺厚度不等，從而合理分配電磁力，圓柱彈簧 加速閥芯釋放，因而其響應(yīng)時間快，響應(yīng)時間< 5ms。 3、功耗低。本發(fā)明采用釹鐵硼永磁體作為恒磁場源，產(chǎn)生自鎖保持力，瞬時通電后 利用自鎖保持力維持原有工作狀態(tài)，大大降低電磁閥的功耗。 4、使用壽命長。本發(fā)明采用最佳閥芯和閥體配合間隙，摩擦力小，并且閥芯動作穩(wěn)定，同時采用彈簧導(dǎo)向，隔磁墊片限位，可以實現(xiàn)長時間10—7Pa *m3/S的低漏磁率，因而壽命 可達20000次以上。 5、本發(fā)明除可應(yīng)用于微推進系統(tǒng)外，還可應(yīng)用于冶金、電力、化工、機械等各領(lǐng)域。


圖1是本發(fā)明微型自鎖電磁閥結(jié)構(gòu)簡圖； 圖2是本發(fā)明微型自鎖電磁閥閥芯打開后的結(jié)構(gòu)示意圖； 其中1-閥座，2_隔磁限位墊片，3-密封圈，4-永磁體，5_閥芯，51_閥芯流道， 52-流通槽，6-電磁線圈，7-閥體，8-彈簧，91-隔磁套，92-法蘭導(dǎo)磁套，10-凸臺。
具體實施例方式
如圖1 、圖2所示， 一種微型自鎖電磁閥，包括筒狀閥座1 、設(shè)置在閥座內(nèi)的閥體7、 設(shè)置在閥座1和閥體7之間的閥芯5、設(shè)置在閥體7和閥芯5之間的圓柱彈簧8、設(shè)置在閥座 1和閥芯5側(cè)面之間的電磁線圈6和永磁體4，電磁閥入口設(shè)置在閥體7上，電磁閥出口設(shè) 置在閥座1上，永磁體4靠近閥座1的端面；電磁線圈6為可正反通電的單線圈電磁線圈； 閥座1的內(nèi)端面設(shè)置有隔磁限位墊片2，閥芯5上與閥體7接觸的端面設(shè)置有凸臺10 ;閥芯 5和電磁線圈6以及永磁體4之間設(shè)置有隔磁套91 ;閥芯5包括設(shè)置在閥芯內(nèi)的閥芯流道 51以及與閥芯流道51相通且設(shè)置在閥芯5外側(cè)面的流通槽52。隔磁限位墊片2的厚度和 凸臺10的厚度不相等，則斷電后永磁體4保持原來的工作狀態(tài)；隔磁限位墊片在起到氣隙 作用的同時作為閥芯限位結(jié)構(gòu)。圓柱彈簧8增強閥芯運動導(dǎo)向性，提高自鎖閥工作壽命。
本發(fā)明的工作原理和工作過程是 電磁閥的自鎖力由永久磁鐵產(chǎn)生磁通，在兩個磁回路中因工作氣隙不同而分磁通 不同的原理實現(xiàn)，在完成開啟/關(guān)閉動作后，利用永磁體在閥芯兩端因氣隙不同而分磁通 不同將閥芯保持在最后的工作位置上，無需額外施加電源?？刂齐姶啪€圈為單電磁線圈控 制，開啟和關(guān)閉時電磁線圈正負極轉(zhuǎn)換，電磁磁路方向改變，克服永磁體吸力實現(xiàn)電磁閥開 啟和關(guān)閉。當(dāng)電磁線圈接通一脈沖電流(脈寬約為100ms)，電磁線圈產(chǎn)生足夠的磁通與永 磁體磁通疊加或者抵消，克服圓柱彈簧力、摩擦力以及液壓不平衡力，從而驅(qū)動銜鐵運動， 并打開閥芯，工作介質(zhì)由閥入口經(jīng)閥芯上的閥芯流道和流通槽，從閥出口流出。在閥芯圓周 表面銑出流通槽，可顯著提高電磁閥的抗污染能力，其安全性和壽命也可相應(yīng)提高。當(dāng)電磁 線圈斷電后，由于永磁體的作用，閥芯保持在打開位置。需要電磁閥關(guān)閉時，給電磁線圈反 向通電，電磁磁通方向改變，在彈簧力輔助下，克服永磁體磁通，促使閥芯運動，關(guān)閉閥。由 于電磁閥打開或關(guān)閉后不再需要通電，也無需外加氣源控制，達到顯著的節(jié)能效果。并且由 于閥打開和關(guān)閉，閥芯受到的力都是主動力，輔以隔磁墊片與凸臺不等厚結(jié)構(gòu)設(shè)計，合理分 配電磁力，因而其響應(yīng)時間快。 在基于MEMS技術(shù)的微推進系統(tǒng)中，微型自鎖電磁閥作為流體供應(yīng)和控制單元的 組件，根據(jù)相應(yīng)控制命令，通過對打開時間的控制對流量進行控制。當(dāng)接收到停止工作命令 后，輸入反向電壓，關(guān)閉電磁閥，切斷流體供應(yīng)。 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是閥門采用單線圈直通螺線管式結(jié)構(gòu)，利用電磁力驅(qū)動。 采用矯頑力、剩磁較大的釹鐵硼永磁材料作為恒磁場源，在斷電之后利用產(chǎn)生的自鎖保持力維持原來的工作狀態(tài):
權(quán)利要求
一種微型自鎖電磁閥，包括筒狀閥座(1)、設(shè)置在閥座(1)內(nèi)的閥體(7)、設(shè)置在閥座(1)和閥體(7)之間的閥芯(5)、設(shè)置在閥體(7)和閥芯(5)之間的彈簧(8)、設(shè)置在閥座(1)和閥芯(5)側(cè)面之間的電磁線圈(6)，所述電磁閥入口設(shè)置在閥體(7)上，所述電磁閥出口設(shè)置在閥座(1)上，其特征在于所述電磁閥還包括設(shè)置在閥座(1)和閥芯(5)側(cè)面之間的永磁體(4)，所述永磁體(4)靠近閥座(1)的端面；所述電磁線圈(6)為可正反通電的單線圈電磁線圈；所述永磁體(4)和閥座(1)以及閥芯(5)之間設(shè)置有法蘭導(dǎo)磁套(92)，所述電磁線圈(6)和閥芯(5)之間設(shè)置有筒狀隔磁套(91)；所述閥座(1)的內(nèi)端面設(shè)置有隔磁限位墊片(2)，所述閥芯(5)上與閥體(7)接觸的端面設(shè)置有凸臺(10)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的微型自鎖電磁閥，其特征在于所述法蘭導(dǎo)磁套(92)材料為 1Crl3Ni9Ti，所述隔磁套(91)材料1Crl3Ni9Ti，所述蘭導(dǎo)磁套(92)和隔磁套(91)為一體 式結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微型自鎖電磁閥，其特征在于所述閥芯(5)包括設(shè)置 在閥芯內(nèi)的閥芯流道(51)以及與閥芯流道(51)相通且設(shè)置在閥芯(5)外側(cè)面的流通槽 (52)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的微型自鎖電磁閥，其特征在于所述閥芯(5)和隔磁套(91) 之間的配合間隙為0. 02 0. 04mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微型自鎖電磁閥，電磁閥還包括設(shè)置在閥座和閥芯側(cè)面之間的永磁體，永磁體靠近閥座的端面；電磁線圈為可正反通電的單線圈電磁線圈；永磁體和閥座以及閥芯之間設(shè)置有法蘭導(dǎo)磁套，電磁線圈和閥芯之間設(shè)置有筒狀隔磁套；閥座的內(nèi)端面設(shè)置有隔磁限位墊片，閥芯上與閥體接觸的端面設(shè)置有凸臺。本發(fā)明解決了現(xiàn)有電磁閥無法滿足微推進系統(tǒng)對電磁閥功耗、質(zhì)量的技術(shù)問題，本發(fā)明具有質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)簡單可靠、功耗低、響應(yīng)時間快的微型自鎖電磁閥。
文檔編號F16K31/08GK101709806SQ20091031222
公開日2010年5月19日 申請日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者蔣建 申請人:中國航天科技集團公司第六研究院第十一研究所