本发明属于电磁阀技术领域，具体涉及一种衔铁密封型双稳态电磁阀及运行方法。
背景技术：
随着中国经济的高速发展，电磁阀作为自动化仪表的一种执行器，近年来用量急剧上升，被广泛用于机械、石油化工、电力及国防科研等各领域行业。衔铁密封型双稳态电磁阀广泛用于机械、石油化工、电力及国防科研等各领域行业，用于控制液体或气体。铁密封型双稳态电磁阀是一种机械开关，即通过衔铁部分阀芯的机械运动实现液体或气体的切断和释放。双稳态电磁阀适宜应用于阀门控制系统如空调、输油管道、供暖管道等设备中，其拥有行程大、输出力大，采用正反向脉冲驱动，双稳态永磁回路保持，管道简单，成本低，体积小的特点，应用于某电磁系统后，力的更改可以通过更换永磁体(在磁饱和范围内)进行快速调整，也可以根据实际情况进行永磁和零件尺寸的多重调整。
目前，市场上大多采用传统电磁阀控制，行程短，单稳态保持，功耗高，需要一直通电，不节能。针对以上存在的问题，发明一种永磁式双稳态电磁阀，行程大、输出力大，采用正反向脉冲驱动，管道简单，成本低，体积小，可拓展性强，在实际应用中可以适应各种情况。
技术实现要素：
【1】要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是提供一种行程大、保持力高、输出力大的双稳态磁路设计，使产品实际性能更加优良，降低功耗的衔铁密封型双稳态电磁阀及运行方法。
【2】解决问题的技术方案
本发明提供一种衔铁密封型双稳态电磁阀，通过衔铁部分阀芯的机械运动实现液体或气体的切断和释放，包括衔铁、永磁体和套筒，所述套筒底端封闭，所述衔铁可活动设于所述套筒套内，还包括上轭铁、静铁芯、线圈和线圈骨架，所述永磁体呈扇形结构对称设置，沿径向方向充磁，所述永磁体设于所述线圈骨架中间；所述套筒的底面与所述静铁芯的凹槽面接触；所述线圈骨架套设于所述套筒和所述静铁芯外部且位于在所述外壳内部，在所述线圈骨架上分别绕设有线圈a和线圈b，所述线圈a和所述线圈b沿所述永磁体中心对称且串联。
上述的衔铁密封型双稳态电磁阀，在所述静铁芯的上端面设有与所述套筒的外径相同的凹槽，所述套筒嵌设于所述凹槽内，所述衔铁嵌设于所述套筒内。
上述的衔铁密封型双稳态电磁阀，所述静铁芯为带凹槽的圆柱形结构，所述凹槽横截面为圆形。
上述的衔铁密封型双稳态电磁阀，所述衔铁为直动式结构，所述套筒上端面为锥面结构，下端面为平面。
上述的衔铁密封型双稳态电磁阀，所述永磁体为八块均匀布置，且所述为钕铁硼、铝镍钴、铁氧体中的任意一种。
一种衔铁密封型双稳态电磁阀的运行方法，包括上述的衔铁密封型双稳态电磁阀，当所述电磁阀处于释放位置时，所述衔铁下端闭合：
所述衔铁的下端面及侧面与所述静铁芯的凹槽处形成工作气隙a，所述衔铁的锥面与所述上轭铁上极面形成工作气隙b，所述永磁体与所述衔铁形成非工作气隙；
所述线圈a和所述线圈b通电，工作气隙a处的吸力减小，工作气隙b处的吸力增大，所述衔铁由释放位置向吸合位置移动。
上述的衔铁密封型双稳态电磁阀的运行方法，当所述电磁阀处于释放位置时，所述线圈a和所述线圈b不通电的永磁磁路磁通具有两条闭合磁路：
磁路a，所述永磁体的n极—所述非工作气隙—所述衔铁的下半部—所述工作气隙a—所述静铁芯—所述外壳底部—所述外壳的下半部—所述永磁体的s极；
磁路b，所述永磁体的n极—所述非工作气隙—所述衔铁的上半部—所述工作气隙b—所述上轭铁—所述外壳上半部—所述永磁体的s极。
上述的衔铁密封型双稳态电磁阀的运行方法，当所述电磁阀处于吸合位置时，所述衔铁上端闭合：所述线圈a和所述线圈b通反向电流，工作气隙b处的吸力减小，工作气隙a处的吸力增大，所述衔铁由吸合位置向释放位置移动。
【3】有益效果
本发明这种衔铁密封型双稳态电磁阀及运行方法采用锥面衔铁结构，既增大了初始输出力，又增大了吸合侧保持力；采用带凹槽的铁芯结构，既可以增大释放初始力，又可以减小释放侧保持力，减小吸合安匝数，提高吸合灵敏度；采用双线圈串联结构，在释放过程中，下面的线圈起到抵消磁通的作用，上面的线圈起到增大磁通的作用，此电磁阀具有管道简单，体积小，成本低，双稳态、永磁回路保持、节能等特点。
附图说明
图1为本发明一种衔铁密封型双稳态电磁阀的结构示意图；
图2为本发明衔铁的结构示意图；
图3为本发明静铁芯的结构示意图；
图4为本发明线圈组件的结构示意图；
图5为本发明释放位置时磁路结构的运行示意图；
图6为本发明吸合位置时磁路结构的运行示意图。
具体实施方式
下面结合附图，详细介绍本发明实施例。
参阅图1—图6，本发明提供一种衔铁密封型双稳态电磁阀，通过衔铁部分阀芯的机械运动实现液体或气体的切断和释放，包括衔铁1、永磁体2、外壳7和套筒3，所述套筒3底端封闭，所述衔铁1可活动设于所述套筒3内，还包括上轭铁4、静铁芯5、线圈和线圈骨架6，所述永磁体2呈扇形结构对称设置，沿径向方向充磁，所述永磁体2设于所述线圈骨架6中间；所述套筒3的底面与所述静铁芯5的端面接触；所述线圈骨架6套设于所述套筒3和所述静铁芯5外部且位于在所述外壳7内部，在所述线圈骨架6上分别绕设有线圈a81和线圈b82，所述线圈a81和所述线圈b82沿所述永磁体2中心对称且串联。外壳7的侧面与下端面为一体式结构，上轭铁4与外壳7之间采用螺丝紧固的方式连接。
进一步地，本发明一种衔铁密封型双稳态电磁阀的较佳的实施例中，在所述静铁芯5的上端面设有与所述套筒3的外径相同的凹槽，所述套筒3嵌设于所述凹槽内，所述衔铁1嵌设于所述套筒3内。套筒3为壁厚一定、底端封闭的圆筒形，上端从上轭铁4的中间圆孔中穿出。
线圈骨架6分为上、中、下三层，永磁体2安装在中间层，线圈a81、线圈b82缠绕在线圈骨架6的上层和下层。
进一步地，本发明一种衔铁密封型双稳态电磁阀的较佳的实施例中，所述静铁芯5为带凹槽的圆柱形结构，所述凹槽横截面为圆形。
进一步地，本发明一种衔铁密封型双稳态电磁阀的较佳的实施例中，所述衔铁1为直动式结构，在套筒3内直上直下运动，所述套筒3上端面为锥面结构，下端面为平面。衔铁1上端面采用锥面的结构既可以增大初始的输出力，也能增大吸合侧的保持力。
进一步地，本发明一种衔铁密封型双稳态电磁阀的较佳的实施例中，所述永磁体2为八块均匀布置，且所述永磁体2为钕铁硼、铝镍钴、铁氧体中的任意一种，它为衔铁1提供端部的保持力作用。
一种衔铁密封型双稳态电磁阀的运行方法，包括上述任一项所述的衔铁密封型双稳态电磁阀，当所述电磁阀处于释放位置时，所述衔铁1下端闭合：
所述衔铁1的下端面及侧面与所述静铁芯5的凹槽处形成工作气隙a，所述衔铁1的锥面与所述上轭铁4上极面形成工作气隙b，所述永磁体2与所述衔铁1形成非工作气隙；
所述线圈a81和所述线圈b82通电，工作气隙a处的吸力减小，工作气隙b处的吸力增大，所述衔铁1由释放位置向吸合位置移动。
在初始释放状态下，线圈a81和线圈b82未通电时，永磁体产生的永磁磁场对衔铁1产生吸力作用，衔铁1的下端面及侧面与静铁芯5的凹槽处形成工作气隙a，此时衔铁1锥面与上轭铁4形成工作气隙b。给线圈a81和线圈b82加正向电流，线圈a81和线圈b82产生的磁通方向与永磁产生的磁路a的磁通方向相反，起到削弱下部永磁磁通的目的，减小了释放侧的电磁吸力，同时，线圈a81和线圈b82产生的磁通方向与永磁产生的磁路b的磁通方向相同，起到加强上部永磁磁通的目的，增大了吸合侧的电磁吸力，衔铁1在电磁吸力合力的作用下从释放侧向吸合侧运动，完成吸合动作。
进一步地，本发明一种衔铁密封型双稳态电磁阀的运行方法的较佳的实施例中，当所述电磁阀处于释放位置时，所述线圈a81和所述线圈b82不通电的永磁磁路磁通具有两条闭合磁路：
磁路a，所述永磁体2的n极—所述非工作气隙—所述衔铁1的下半部—所述工作气隙a—所述静铁芯5—所述外壳7底部—所述外壳7的下半部—所述永磁体2的s极；
磁路b，所述永磁体2的n极—所述非工作气隙—所述衔铁1的上半部—所述工作气隙b—所述上轭铁4—所述外壳7上半部—所述永磁体2的s极。
进一步地，本发明一种衔铁密封型双稳态电磁阀的运行方法的较佳的实施例中，当所述电磁阀处于吸合位置时，所述衔铁1上端闭合：所述线圈a81和所述线圈b82通反向电流，工作气隙b处的吸力减小，工作气隙a处的吸力增大，所述衔铁1由吸合位置向释放位置移动。
当衔铁1在吸合位置时，给线圈a81和线圈b82加反向电流，线圈a81和线圈b82产生的磁通方向与永磁产生的磁路b的磁通方向相反，起到削弱上部永磁磁通的目的，减小了吸合侧的电磁吸力，同时，线圈a81和线圈b82产生的磁通方向与永磁产生的磁路a的磁通方向相同，起到加强下部永磁磁通的目的，增大了释放侧的电磁吸力，衔铁1在电磁吸力合力的作用下从吸合侧向释放侧运动，完成释放动作。
本发明这种衔铁密封型双稳态电磁阀采用锥面衔铁结构，既增大了初始输出力，又增大了吸合侧保持力；采用带凹槽的铁芯结构，既可以增大释放初始力，又可以减小释放侧保持力，减小吸合安匝数，提高吸合灵敏度；采用双线圈串联结构，在释放过程中，下面的线圈起到抵消磁通的作用，上面的线圈起到增大磁通的作用，此电磁阀具有管道简单，体积小，成本低，双稳态、永磁回路保持、节能等特点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。