专利名称：一种微型自锁电磁阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微推进系统用自锁电磁阀。
背景技术：
基于MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems,微(型)机电系统)的微推进系 统拥有质量小、体积小，推质比高的优点，使推进系统小型化达到空前的水平，从而大大降 低了研制成本。 在微推进系统中，电磁阀作为微流体的控制组件是一个关键部件。需要满足流体 流量小(10mg/s左右)，控制精度相对较高、响应时间尽可能短、单次工作时间要求长的工 作要求。常规电磁阀无法满足长时间处于开启工作状态所带来的功耗、质量等问题。
发明内容
本发明目的是提供一种质量小、结构简单可靠、功耗低、响应时间快的微型自锁电
磁阀，其解决了现有电磁阀无法满足微推进系统对电磁阀功耗、质量的技术问题。 本发明的技术解决方案是 —种微型自锁电磁阀，包括筒状阀座1 、设置在阀座1内的阀体7、设置在阀座1和 阀体7之间的阀芯5、设置在阀体7和阀芯5之间的弹簧8、设置在阀座1和阀芯5侧面之 间的电磁线圈6，所述电磁阀入口设置在阀体7上，所述电磁阀出口设置在阀座1上，其特殊 之处在于所述电磁阀还包括设置在阀座1和阀芯5侧面之间的永磁体4，所述永磁体4靠 近阀座1的端面；所述电磁线圈6为可正反通电的单线圈电磁线圈；所述永磁体4和阀座 1以及阀芯5之间设置有法兰导磁套92，所述电磁线圈6和阀芯5之间设置有筒状隔磁套 91 ;所述阀座l的内端面设置有隔磁限位垫片2，所述阀芯5上与阀体7接触的端面设置有 凸台10。 上述法兰导磁套92材料为1Crl3Ni9Ti，所述隔磁套91材料1Crl3Ni9Ti，所述兰 导磁套92和隔磁套91为一体式结构。 上述阀芯5包括设置在阀芯内的阀芯流道51以及与阀芯流道51相通且设置在阀 芯5外侧面的流通槽52。 上述阀芯5和隔磁套91之间的配合间隙为0. 02 0. 04mm。
本发明微型自锁电磁阀与现有电磁阀相比，优点在于 1、结构简单、体积小。本发明采用整体式阀座和单电磁线圈结构，开启和关闭使用 一个电磁线圈，导致结构小型化，单件阀只有不到27g。 2、响应时间快。本发明隔磁垫片与凸台厚度不等，从而合理分配电磁力，圆柱弹簧 加速阀芯释放，因而其响应时间快，响应时间< 5ms。 3、功耗低。本发明采用钕铁硼永磁体作为恒磁场源，产生自锁保持力，瞬时通电后 利用自锁保持力维持原有工作状态，大大降低电磁阀的功耗。 4、使用寿命长。本发明采用最佳阀芯和阀体配合间隙，摩擦力小，并且阀芯动作稳定，同时采用弹簧导向，隔磁垫片限位，可以实现长时间10—7Pa *m3/S的低漏磁率，因而寿命 可达20000次以上。 5、本发明除可应用于微推进系统外，还可应用于冶金、电力、化工、机械等各领域。
图1是本发明微型自锁电磁阀结构简图； 图2是本发明微型自锁电磁阀阀芯打开后的结构示意图； 其中1-阀座，2_隔磁限位垫片，3-密封圈，4-永磁体，5_阀芯，51_阀芯流道， 52-流通槽，6-电磁线圈，7-阀体，8-弹簧，91-隔磁套，92-法兰导磁套，10-凸台。
具体实施例方式
如图1 、图2所示， 一种微型自锁电磁阀，包括筒状阀座1 、设置在阀座内的阀体7、 设置在阀座1和阀体7之间的阀芯5、设置在阀体7和阀芯5之间的圆柱弹簧8、设置在阀座 1和阀芯5侧面之间的电磁线圈6和永磁体4，电磁阀入口设置在阀体7上，电磁阀出口设 置在阀座1上，永磁体4靠近阀座1的端面；电磁线圈6为可正反通电的单线圈电磁线圈； 阀座1的内端面设置有隔磁限位垫片2，阀芯5上与阀体7接触的端面设置有凸台10 ;阀芯 5和电磁线圈6以及永磁体4之间设置有隔磁套91 ;阀芯5包括设置在阀芯内的阀芯流道 51以及与阀芯流道51相通且设置在阀芯5外侧面的流通槽52。隔磁限位垫片2的厚度和 凸台10的厚度不相等，则断电后永磁体4保持原来的工作状态；隔磁限位垫片在起到气隙 作用的同时作为阀芯限位结构。圆柱弹簧8增强阀芯运动导向性，提高自锁阀工作寿命。
本发明的工作原理和工作过程是 电磁阀的自锁力由永久磁铁产生磁通，在两个磁回路中因工作气隙不同而分磁通 不同的原理实现，在完成开启/关闭动作后，利用永磁体在阀芯两端因气隙不同而分磁通 不同将阀芯保持在最后的工作位置上，无需额外施加电源。控制电磁线圈为单电磁线圈控 制，开启和关闭时电磁线圈正负极转换，电磁磁路方向改变，克服永磁体吸力实现电磁阀开 启和关闭。当电磁线圈接通一脉冲电流(脉宽约为100ms)，电磁线圈产生足够的磁通与永 磁体磁通叠加或者抵消，克服圆柱弹簧力、摩擦力以及液压不平衡力，从而驱动衔铁运动， 并打开阀芯，工作介质由阀入口经阀芯上的阀芯流道和流通槽，从阀出口流出。在阀芯圆周 表面铣出流通槽，可显著提高电磁阀的抗污染能力，其安全性和寿命也可相应提高。当电磁 线圈断电后，由于永磁体的作用，阀芯保持在打开位置。需要电磁阀关闭时，给电磁线圈反 向通电，电磁磁通方向改变，在弹簧力辅助下，克服永磁体磁通，促使阀芯运动，关闭阀。由 于电磁阀打开或关闭后不再需要通电，也无需外加气源控制，达到显著的节能效果。并且由 于阀打开和关闭，阀芯受到的力都是主动力，辅以隔磁垫片与凸台不等厚结构设计，合理分 配电磁力，因而其响应时间快。 在基于MEMS技术的微推进系统中，微型自锁电磁阀作为流体供应和控制单元的 组件，根据相应控制命令，通过对打开时间的控制对流量进行控制。当接收到停止工作命令 后，输入反向电压，关闭电磁阀，切断流体供应。 本发明的技术解决方案是阀门采用单线圈直通螺线管式结构，利用电磁力驱动。 采用矫顽力、剩磁较大的钕铁硼永磁材料作为恒磁场源，在断电之后利用产生的自锁保持力维持原来的工作状态:
权利要求
一种微型自锁电磁阀，包括筒状阀座(1)、设置在阀座(1)内的阀体(7)、设置在阀座(1)和阀体(7)之间的阀芯(5)、设置在阀体(7)和阀芯(5)之间的弹簧(8)、设置在阀座(1)和阀芯(5)侧面之间的电磁线圈(6)，所述电磁阀入口设置在阀体(7)上，所述电磁阀出口设置在阀座(1)上，其特征在于所述电磁阀还包括设置在阀座(1)和阀芯(5)侧面之间的永磁体(4)，所述永磁体(4)靠近阀座(1)的端面；所述电磁线圈(6)为可正反通电的单线圈电磁线圈；所述永磁体(4)和阀座(1)以及阀芯(5)之间设置有法兰导磁套(92)，所述电磁线圈(6)和阀芯(5)之间设置有筒状隔磁套(91)；所述阀座(1)的内端面设置有隔磁限位垫片(2)，所述阀芯(5)上与阀体(7)接触的端面设置有凸台(10)。
2. 根据权利要求l所述的微型自锁电磁阀，其特征在于所述法兰导磁套(92)材料为 1Crl3Ni9Ti，所述隔磁套(91)材料1Crl3Ni9Ti，所述兰导磁套(92)和隔磁套(91)为一体 式结构。
3. 根据权利要求1或2所述的微型自锁电磁阀，其特征在于所述阀芯(5)包括设置 在阀芯内的阀芯流道(51)以及与阀芯流道(51)相通且设置在阀芯(5)外侧面的流通槽 (52)。
4. 根据权利要求3所述的微型自锁电磁阀，其特征在于所述阀芯(5)和隔磁套(91) 之间的配合间隙为0. 02 0. 04mm。
全文摘要
本发明涉及一种微型自锁电磁阀，电磁阀还包括设置在阀座和阀芯侧面之间的永磁体，永磁体靠近阀座的端面；电磁线圈为可正反通电的单线圈电磁线圈；永磁体和阀座以及阀芯之间设置有法兰导磁套，电磁线圈和阀芯之间设置有筒状隔磁套；阀座的内端面设置有隔磁限位垫片，阀芯上与阀体接触的端面设置有凸台。本发明解决了现有电磁阀无法满足微推进系统对电磁阀功耗、质量的技术问题，本发明具有质量小、结构简单可靠、功耗低、响应时间快的微型自锁电磁阀。
文档编号F16K31/08GK101709806SQ20091031222
公开日2010年5月19日 申请日期2009年12月24日 优先权日2009年12月24日
发明者蒋建 申请人:中国航天科技集团公司第六研究院第十一研究所