专利名称：无静耗电磁阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气、液压系统控制器件，具体地说是一种开关电磁阀。
背景技术：
随着能源紧缺问题日益严重，气、液压系统控制器件的节能也就日益成为亟待解决的问题，特别对于大、中型轻、化工、石油等企业。目前，几乎所有电磁阀均由电磁铁驱动动作并保持，不论常开还是常闭型式，总有一个转换动作和一个状态需要电能消耗。而且， 这种类型开关电磁阀的转换动作受到结构、弹簧、润滑等多种因素影响，工作可靠性很难长期保证；同时，这种类型的开关电磁阀不仅在工作中耗能，也有由于保持电流波动而造成开通、关断不彻底或开通不稳的隐患，而在许多应用场合，特别是低电压工作情况，这种通过耗能的强力保持，隐患更大。而在许多应用场合，这种通过耗能的强力保持大可不必。这意味着几乎全部静态能耗可以节省，这是个不可小觑的数字。因此，开发一种不需要强力保持、又能稳定在给定工作状态的无静耗电磁阀，具有重大技术、经济意义。
发明内容
为减少电磁阀不必要的能耗，实现工作状态的稳定保持，提高电磁阀的工作效率， 本发明提供一种不需要强力保持、又能稳定在给定工作状态的简单结构无静耗电磁阀。它利用驱动线圈对永久磁铁的电磁作用实现工作状态的快速转换，利用可滑移永久磁铁和阀芯外壁相对于滑缸套和阀套内壁的摩擦力实现工作状态的稳定保持。其阀体部为包括阀套、阀芯和连杆的执行主体结构，其驱动部为包括连杆、电路骨架、永磁体、滑缸腔、滑缸套、 电磁线圈、电触点、电路接线室、接线端子的电磁驱动机构。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是无静耗电磁阀利用驱动线圈对永久磁铁的电磁作用实现工作状态的快速转换，利用可滑移永久磁铁和阀芯外壁相对于滑缸套和阀套内壁的摩擦力实现工作状态的稳定保持。其结构分为左部的阀体部和右部的驱动部。阀体部为包括阀套、阀芯和连杆的执行主体结构，驱动部为包括连杆、电路骨架、永磁体N极、永磁体S极、滑缸腔、滑缸套、电磁线圈、 反位电触点、反位触头、正位触头、正位电触点、电路接线室、正向驱动接线端子、正位电触点接线端子、电磁线圈正位接线端子、电磁线圈反位接线端子、反位电触点接线端子、反向驱动接线端子的电磁驱动机构；其中阀套与滑缸套为由间壁相隔的两腔一体结构，由非铁磁材料制成。在阀套内的阀芯与连杆的一端紧固机械连接，连杆的另一端与永磁体N极的左断面紧固机械连接；连杆穿过阀套与滑缸套的间壁，并与该间壁构成气密滑动配合；永磁体N 极与永磁体S极为同体柱形结构，其外侧壁与滑缸腔的内侧壁滑动配合。在滑缸腔的左内壁，挖有一槽室，槽室内装嵌一对常闭的反位电触点；在永磁体N极的左端面，对应反位电触点装嵌有一突出的反位触头，用以在反向到位时触开反位电触点。在滑缸腔的右内壁，挖有一槽室，槽室内装嵌一对常闭的正位电触点；在永磁体S极的右端面，对应正位电触点装嵌有一突出的正位触头，用以在正向到位时触开正位电触点。电路骨架紧固套装在滑缸套的外侧壁上；电路骨架分为左中部的电磁线圈骨架部和右部的电路接线室。在电路接线室内，装置有驱动信号转换电路和内外线接线端子。电磁线圈正位接线端子与电磁线圈的一端构成电连接，电磁线圈反位接线端子与电磁线圈的另一端构成电连接；正位电触点接线端子和正向驱动接线端子分别与正位电触点的两接线端构成电连接；反位电触点接线端子和反向驱动接线端子分别与反位电触点的两接线端构成电连接。本发明的有益效果是减少了不必要的静态能耗，实现了工作状态的稳定保持， 灵活性好，适应性强，只需改变接线就可应用于不同的操控方式，同时提高了电磁阀的工作效率；同时，该方法可免除平衡或回复弹簧，从而使结构更加简单，加之其电、气、液隔离、 动、静分离的结构特点使得产品不但工作可靠性高，而且易于标准化和批量生产。
下面结合附图所示的实施例对本发明进一步说明。图1是本发明——无静耗电磁阀的结构视图。图2是本发明的一操控实施例——无静耗电磁阀驱动信号转换电路结构图。图3是本发明的另一操控实施例——无静耗电磁阀的直接操作电路结构图。图4是无静耗电磁阀的工作信号时序示意图。图1 3中1.阀套，2.阀芯，3.连杆，4.电路骨架，5.电磁线圈，6.滑缸腔，7.反位电触点，8.反位触头，9.永磁体N极，10.永磁体S极，11.滑缸套，12.正位触头，13.正位电触点，14.电路接线室；ρ。.正向驱动接线端子，Pk.正位电触点接线端子，P.电磁线圈正位接线端子，η.电磁线圈反位接线端子，nk.反位电触点接线端子，n0.反向驱动接线端子。图2中s为驱动信号输入端，C为微分电容，E为工作电源正极端，Rpi为正向偏置电阻，Rp2为正向分压电阻，Rn2为反向分压电阻，为反向偏置电阻，Qpi为正向上臂MOSFET 器件，W为反向下臂MOSFET器件，LCn为反向隔离光耦，为反向信号分压电阻，Dn为反向隔离二极管，Rp3为正向信号分压电阻，Dp为正向隔离二极管，LCp为正向隔离光耦，Qn2为反向上臂MOSFET器件，Qp2为正向下臂MOSFET器件，L为电磁线圈等效电感。图3中NBP为正向操作键，NBn为反向操作键。图4中Vs为驱动信号电平电压，Vpn为输出到电磁线圈等效电感p-n端的驱动电压。
具体实施例方式在附图1所示的无静耗电磁阀结构视图中无静耗电磁阀分为左部的阀体部和右部的驱动部。阀体部为包括阀套1、阀芯和连杆3的执行主体结构，驱动部为包括连杆3、电路骨架4、永磁体N极9、永磁体S极10、滑缸腔6、滑缸套11、电磁线圈5、反位电触点7、反位触头8、正位触头12、正位电触点13、电路接线室14、正向驱动接线端子ρ。、正位电触点接线端子Pk、电磁线圈正位接线端子ρ、电磁线圈反位接线端子η、反位电触点接线端子nk、反向驱动接线端子n0的电磁驱动机构；其中阀套 1与滑缸套11为由间壁相隔的两腔一体结构，由非铁磁材料制成。
在阀套1内的阀芯2与连杆3的一端紧固机械连接，连杆3的另一端与永磁体N 极9的左断面紧固机械连接；连杆3穿过阀套1与滑缸套11的间壁，并与该间壁构成气密滑动配合；永磁体N极9与永磁体S极10为同体柱形结构，其外侧壁与滑缸腔6的内侧壁滑动配合。在滑缸腔6的左内壁，挖有一槽室，槽室内装嵌一对常闭的反位电触点7;在永磁体N极9的左端面，对应反位电触点7装嵌有一突出的反位触头8，用以在反向到位时触开反位电触点7。在滑缸腔6的右内壁，挖有一槽室，槽室内装嵌一对常闭的正位电触点13 ； 在永磁体S极10的右端面，对应正位电触点13装嵌有一突出的正位触头12，用以在正向到位时触开正位电触点13。电路骨架4紧固套装在滑缸套11的外侧壁上；电路骨架4分为左中部的电磁线圈5骨架部和右部的电路接线室14。在电路接线室14内，装配有驱动信号转换电路和内外线接线端子。电磁线圈正位接线端子P与电磁线圈5的一端构成电连接，电磁线圈反位接线端子η与电磁线圈5的另一端构成电连接；正位电触点接线端子Pk和正向驱动接线端子P。分别与正位电触点13的两接线端构成电连接；反位电触点接线端子nk和反向驱动接线端子η。分别与反位电触点7 的两接线端构成电连接。在附图2所示的无静耗电磁阀驱动信号转换电路结构图中驱动信号转换电路应用于高低电平控制的操控方式，由微分电容C、正向偏置电阻 Rpi>正向分压电阻Rp2、反向分压电阻Rn2、反向偏置电阻I N1、P沟道增强型正向上臂MOSFET 器件QP1、N沟道增强型反向下臂MOSFET器件ζ Ν1、反向隔离光耦LCn、反向信号分压电阻&3、 反向隔离二极管Dn、正向信号分压电阻Rp3、正向隔离二极管DP、正向隔离光耦LCP、N沟道增强型反向上臂MOSFET器件QN2、P沟道增强型正向下臂MOSFET器件QP2、电磁线圈等效电感 L构成。驱动信号输入端s连接到微分电容C的负极。正向偏置电阻Rpi的一端连接到工作电源正极端E，正向偏置电阻Rpi的另一端与正向分压电阻Rp2的一端连接；正向偏置电阻 Rpi与正向分压电阻Rp2的连接点与正向上臂MOSFET器件Qpi的栅极连接。反向分压电阻Rn2 的一端与反向偏置电阻I^ni的一端连接，反向偏置电阻IV的另一端接地；反向分压电阻Rn2 与反向偏置电阻&的连接点与反向下臂MOSFET器件Qw的栅极连接。正向上臂MOSFET器件Qpi的源极连接到工作电源正极端Ε，正向上臂MOSFET器件Qpi的漏极与反向下臂MOSFET 器件⑷的漏极连接；反向下臂MOSFET器件⑷的源极接地。反向隔离光耦LCn的1、4脚连接到工作电源正极端Ε，反向隔离光耦LCn的2脚和4脚分别与反向信号分压电阻Ι Ν3的一端和反向上臂MOSFET器件Qn2的栅极连接。正向隔离光耦LCp的1脚和4脚分别与正向信号分压电阻Rp3的一端和正向下臂MOSFET器件Qp2的栅极连接，反向隔离光耦LCn的2、4脚接地。反向信号分压电阻Ι Ν3的另一端与正向信号分压电阻Ι Ρ3的另一端连接，该连接点连接到微分电容C的正极。反向隔离二极管Dn的负极与反向上臂MOSFET器件Qn2的栅极连接， 反向隔离二极管0,的正极与反向分压电阻Rn2的另一端连接。正向隔离二极管Dp的正极与正向下臂MOSFET器件Qp2的栅极连接，正向隔离二极管的负极与正向分压电阻Rp2的另一端连接。反向上臂MOSFET器件Qn2的漏极连接到工作电源正极端E，反向上臂MOSFET器件Qn2的源极连接到反位电触点7的反向驱动接线端子η。。正向下臂MOSFET器件Qp2的源极连接到正位电触点13的正向驱动接线端子ρ。，正向下臂MOSFET器件Qp2的漏极接地。在高低电平控制的操控方式下正向上臂MOSFET器件Qpi漏极与反向下臂MOSFET器件W漏极的连接点连接到电磁线圈5，即电磁线圈等效电感L的电磁线圈正位接线端子 P ；反位电触点7的反位电触点接线端子nk和正位电触点13的正位电触点接线端子Pk均连接到电磁线圈5，即电磁线圈等效电感L的电磁线圈反位接线端子η。在附图3所示的无静耗电磁阀的直接操作电路结构中直接操作电路应用于脉冲电平控制的操控方式，由双联常开式正向操作键Mp和反向操作键Mn构成。正向操作键NBp的上联进线端连接到工作电源正极端Ε，正向操作键NBp的下联进线接线端接地，正向操作键的下联出线接线端连接到电磁线圈5，即电磁线圈等效电感 L的电磁线圈反位接线端子η ；正向操作键NBp的上联出线接线端连接到正位电触点13的正向驱动接线端子P。；正位电触点13的正位电触点接线端子pk连接到电磁线圈5，即电磁线圈等效电感L的电磁线圈正位接线端子ρ。反向操作键NBn的下联进线端连接到工作电源正极端Ε，反向操作键NBn的上联进线接线端接地，反向操作键NBn的上联出线接线端连接到电磁线圈5，即电磁线圈等效电感 L的电磁线圈正位接线端子ρ ；反向操作键NBn的下联出线接线端连接到反位电触点7的反向驱动接线端子η。；反位电触点7的反位电触点接线端子nk连接到电磁线圈5，即电磁线圈等效电感L的电磁线圈反位接线端子η。在所示的无静耗电磁阀工作信号时序示意图中，当需要电磁阀从一个状态(如图 1的当前位，即阀芯2到正(右)位)向另一个状态(如图1的阀芯2到反(左)位)转换时，如t3时亥lj，输出到电磁线圈等效电感p-n端的驱动电压Vpn使得电磁阀电磁线圈5通以一个方向(如反向的由η端向ρ端)的驱动电流，使永磁体N极9与永磁体S极10的同体结构受电磁力作用而迅速向左滑动，该结构通过连杆3推动阀芯2迅速向左同步滑动。当该滑动过程使得永磁体N极9左端面的反位触头8触碰到反位电触点7并将其触开时，如t4 时刻，表明阀芯2到反位，反向驱动电路被切断，输出到电磁线圈等效电感p-n端的驱动电压Vpn由反向电平电压回到零。同时，如果应用于高低电平控制的操控方式，则有本发明的无静耗电磁阀驱动信号转换电路(如图幻操控实施例运行驱动信号输入端s电压处于低电平，即驱动信号电平电压Vs的、前或t3后段，微分电容C的反向发电再正向充电导致反向驱动电路，即驱动电路反向输出的反向下臂MOSFET器件Qw-反向上臂MOSFET器件Qn2支路关断；如果应用于脉冲电平控制的操控方式，则有本发明的无静耗电磁阀直接操作电路 (如图3)操控实施例运行反向操作键冊,的回弹即反向输出支路关断。反之，当需要电磁阀从阀芯2的反(左)位向阀芯2的正(右)位转换时，电磁阀电磁线圈5通以一个正向 (由P端向η端)的驱动电流，使永磁体N极9与永磁体S极10的同体结构受电磁力作用而迅速向右滑动，该结构通过连杆3拉动阀芯2迅速向右同步滑动。当该滑动过程使得永磁体S极10右端面的正位触头12触碰到反位电触点13并将其触开时，即t2时刻，表明阀芯 2到正位，正向驱动电路被切断，输出到电磁线圈等效电感p-n端的驱动电压Vpn由正向电平电压回到零。同时，如果应用于高低电平控制的操控方式，即本发明的无静耗电磁阀驱动信号转换电路操控实施例运行，则驱动信号输入端s电压为高电平，即驱动信号电平电压Vs 的、_、段，微分电容C的正向放电再反向充电导致正向驱动电路，即驱动电路正向输出的正向上臂MOSFET器件W1-正向下臂MOSFET器件Qp2支路关断；如果应用于脉冲电平控制的操控方式，即本发明的无静耗电磁阀直接操作电路操控实施例运行，则正向操作键Mp的回弹即正向输出支路关断。
权利要求
1.一种无静耗电磁阀，分为左部的阀体部和右部的驱动部，其特征是利用驱动线圈对永久磁铁的电磁作用实现工作状态的快速转换，利用可滑移永久磁铁和阀芯外壁相对于滑缸套和阀套内壁的摩擦力实现工作状态的稳定保持；阀体部为包括阀套、阀芯和连杆的执行主体结构，驱动部为包括连杆、电路骨架、永磁体N极、永磁体S极、滑缸腔、滑缸套、电磁线圈、反位电触点、反位触头、正位触头、正位电触点、电路接线室、正向驱动接线端子P。、正位电触点接线端子pk、电磁线圈正位接线端子P、电磁线圈反位接线端子η、反位电触点接线端子nk、反向驱动接线端子的电磁驱动机构；其中阀套与滑缸套为由间壁相隔的两腔一体结构，由非铁磁材料制成；在阀套内的阀芯与连杆的一端紧固机械连接，连杆的另一端与永磁体N极的左断面紧固机械连接；连杆穿过阀套与滑缸套的间壁，并与该间壁构成气密滑动配合；永磁体N极与永磁体S极为同体柱形结构，其外侧壁与滑缸腔的内侧壁滑动配合；在滑缸腔的左内壁，挖有一槽室，槽室内装嵌一对常闭的反位电触点；在永磁体N极的左端面，对应反位电触点装嵌有一突出的反位触头，用以在反向到位时触开反位电触点；在滑缸腔的右内壁，挖有一槽室，槽室内装嵌一对常闭的正位电触点；在永磁体S极的右端面，对应正位电触点装嵌有一突出的正位触头，用以在正向到位时触开正位电触点；电路骨架紧固套装在滑缸套的外侧壁上；电路骨架分为左中部的电磁线圈骨架部和右部的电路接线室；在电路接线室内，装置有驱动信号转换电路和内外线接线端子；电磁线圈正位接线端子P与电磁线圈的一端构成电连接，电磁线圈反位接线端子η与电磁线圈的另一端构成电连接；正位电触点接线端子Pk和正向驱动接线端子P。分别与正位电触点的两接线端构成电连接；反位电触点接线端子nk和反向驱动接线端子分别与反位电触点的两接线端构成电连接。
2.根据权利要求1所示的无静耗电磁阀，其特征是电路接线室内装配有驱动信号转换电路，以应用于高、低电平控制的操控方式；驱动信号转换电路由微分电容C、正向偏置电阻IV、正向分压电阻Rp2、反向分压电阻Rn2、反向偏置电阻I N1、P沟道增强型正向上臂 MOSFET器件ζ Ρ1、N沟道增强型反向下臂MOSFET器件ζ Ν1、反向隔离光耦LCn、反向信号分压电阻Rn3、反向隔离二极管Dn、正向信号分压电阻Rp3、正向隔离二极管DP、正向隔离光耦LCP、 N沟道增强型反向上臂MOSFET器件QN2、P沟道增强型正向下臂MOSFET器件QP2、电磁线圈等效电感L构成。
3.根据权利要求2所示的无静耗电磁阀，其特征是在驱动信号转换电路中，驱动信号输入端s连接到微分电容C的负极；正向偏置电阻Rpi的一端连接到工作电源正极端E，正向偏置电阻Rpi的另一端与正向分压电阻Rp2的一端连接；正向偏置电阻Rpi与正向分压电阻Rp2的连接点与正向上臂MOSFET器件Qpi的栅极连接；反向分压电阻Rn2的一端与反向偏置电阻的一端连接，反向偏置电阻的另一端接地；反向分压电阻Rn2与反向偏置电阻 Rni的连接点与反向下臂MOSFET器件Qw的栅极连接；正向上臂MOSFET器件Qpi的源极连接到工作电源正极端Ε，正向上臂MOSFET器件Qpi的漏极与反向下臂MOSFET器件Qw的漏极连接；反向下臂MOSFET器件Qw的源极接地；反向隔离光耦LCn的1、4脚连接到工作电源正极端Ε，反向隔离光耦LCn的2脚和4脚分别与反向信号分压电阻Ι Ν3的一端和反向上臂MOSFET器件Qn2的栅极连接；正向隔离光耦LCp的1脚和4脚分别与正向信号分压电阻 Rp3的一端和正向下臂MOSFET器件Qp2的栅极连接，反向隔离光耦LCn的2、4脚接地；反向信号分压电阻Rn3的另一端与正向信号分压电阻Rp3的另一端连接，该连接点连接到微分电容C的正极；反向隔离二极管Dn的负极与反向上臂MOSFET器件Qn2的栅极连接，反向隔离二极管0,的正极与反向分压电阻Rn2的另一端连接；正向隔离二极管Dp的正极与正向下臂 MOSFET器件Qp2的栅极连接，正向隔离二极管的负极与正向分压电阻Rp2的另一端连接； 反向上臂MOSFET器件Qn2的漏极连接到工作电源正极端E，反向上臂MOSFET器件Qn2的源极连接到反位电触点7的反向驱动接线端子n0 ；正向下臂MOSFET器件Qp2的源极连接到正位电触点13的正向驱动接线端子p。，正向下臂MOSFET器件Qp2的漏极接地。
4.根据权利要求1或2所示的无静耗电磁阀，其特征是在高低电平控制的操控方式下，正向上臂MOSFET器件Qpi漏极与反向下臂MOSFET器件Qw漏极的连接点连接到电磁线圈，即电磁线圈等效电感L的电磁线圈正位接线端子ρ;反位电触点的反位电触点接线端子 nk和正位电触点的正位电触点接线端子Pk均连接到电磁线圈，即电磁线圈等效电感L的电磁线圈反位接线端子η。
5.根据权利要求1所示的无静耗电磁阀，其特征是在脉冲电平控制的操控方式下，电路接线室内装配的正向驱动接线端子P。、正位电触点接线端子Pk、电磁线圈正位接线端子P、电磁线圈反位接线端子η、反位电触点接线端子nk 和反向驱动接线端子n。，与双联常开式正向操作键NBp和反向操作键NBn构成直接操作电路；正向操作键NBp的上联进线端连接到工作电源正极端E，正向操作键NBp的下联进线接线端接地，正向操作键MpW下联出线接线端连接到电磁线圈，即电磁线圈等效电感L的电磁线圈反位接线端子η ；正向操作键Mp的上联出线接线端连接到正位电触点的正向驱动接线端子P。；正位电触点的正位电触点接线端子Pk连接到电磁线圈，即电磁线圈等效电感 L的电磁线圈正位接线端子ρ;反向操作键NBn的下联进线端连接到工作电源正极端Ε，反向操作键NBn的上联进线接线端接地，反向操作键MnW上联出线接线端连接到电磁线圈，即电磁线圈等效电感L的电磁线圈正位接线端子P ；反向操作键Mn的下联出线接线端连接到反位电触点的反向驱动接线端子η。；反位电触点的反位电触点接线端子nk连接到电磁线圈，即电磁线圈等效电感 L的电磁线圈反位接线端子η。
全文摘要
一种不需要强力保持、又能稳定在给定工作状态的简单结构无静耗电磁阀。它利用驱动线圈对永久磁铁的电磁作用实现工作状态的快速转换，利用可滑移永久磁铁和阀芯外壁相对于滑缸套和阀套内壁的摩擦力实现工作状态的稳定保持。其阀体部为包括阀套、阀芯和连杆的执行主体结构，其驱动部为包括连杆、电路骨架、永磁体、滑缸腔、滑缸套、电磁线圈、电触点、电路接线室、接线端子的电磁驱动机构。
文档编号F16K31/06GK102563179SQ20121000392
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月9日 优先权日2012年1月9日
发明者屈百达 申请人:江南大学