一种气隙磁导结构及其气体电磁阀的制作方法

1.本发明涉及气体电磁阀装置，更具体地说，它涉及一种气隙磁导结构及其气体电磁阀。


背景技术：

2.电磁阀未通电时，弹簧向动铁芯施加向下的压力，动铁芯和定铁芯相互靠近的一端存在一定间距的气隙，磁路气隙与磁场强弱的关系是气隙增大，磁感线的密度减小，磁场强度减小，气隙减小，磁感线的密度增大，磁场强度增大。电磁阀通电后，定铁芯和动铁芯之间产生相互吸引的电磁力，动铁芯克服弹簧压力朝向定铁芯运动，动铁芯向上运动过程中，定铁芯和动铁芯之间的间距变小，气隙变小，两者之间的磁感线密度增大，磁场强度变大，从而使两者之间的电磁力变大，动铁芯所受的电磁力增大后其加速度增大，动铁芯向上运动稳定性差，在动铁芯和定铁芯贴合时动铁芯容易撞击定铁芯，产生噪音，也会造成动铁芯和定铁芯的损坏。
3.有鉴于此，亟需一种气隙磁导结构，可以使动铁和定铁之间的磁力与二者之间的间距解耦，使得加速度保持恒定，简化控制，减少噪声和振动，提高电磁阀的精度和寿命。
4.中国专利公告号cn210920202u，名称为一种压力平衡式二位三通电磁阀，该申请案公开了一种压力平衡式二位三通电磁阀，涉及电磁阀技术领域，包括：阀体、活塞组件、线圈隔磁组件、活动密封组件和阀口装置，线圈隔磁组件设置在阀体上部，阀体内设有活塞密封腔、第一接口、第二接口和第三接口，活塞组件包括活动铁芯、铁芯弹簧、活塞弹簧和活塞本体，活动铁芯一端可活动的设置在线圈隔磁组件内，活动铁芯另一端依次穿过活动密封组件、阀口装置和活塞本体并与活塞本体固定连接。它的动铁和定铁之间的磁力与行程正相关，导致振动、噪声剧烈，影响电磁阀的精度和寿命。
5.现有的电磁阀通过径向气隙减小振动，其本质是使动铁处于磁力与行程中近似线性作用段的位置，但是所述方式的缺点在于，首先是行程受到限制，只有很小的一段行程符合要求，这就影响了电磁阀流量大小，其次是，线性作用段依然存在急动度，只是方便估算了，仍有进一步优化的空间。


技术实现要素：

6.本发明克服了现在的电磁阀动铁与定铁之间的磁力与气隙相关，存在耦合，导致振动、噪声强烈的不足，提供了一种气隙磁导结构及其气体电磁阀，它能使磁力与气隙解耦，使得加速度保持恒定，简化控制，减少噪声和振动，提高电磁阀的精度和寿命。第二发明目的是使得增大上述的电磁阀的行程，从而增大流量。
7.为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种气隙磁导结构，包括相对轴向运动的动铁和定铁，动铁外设有围绕动铁的电线圈，电线圈通电使动铁与定铁吸引，动铁的末端伸入到定铁中，动铁和定铁之间设有气隙，所述气隙设有两个台阶，所述台阶形成两个径向气隙和两个轴向气隙，所述轴向气隙或
径向气隙中的至少一个倾斜设置。
8.气隙也被称作动铁的行程。电磁阀使用时，线圈通电，在电磁效应下，动铁产生磁力，受到定铁的吸引，克服弹力，向定铁方向轴向运动。二者之间的磁力与行程距离正相关。电磁阀的磁力随行程的三次方衰弱。其曲线大致具有三段，在一定行程内，随着行程增大，磁力以指数级增大，到达阈值后，磁力与行程呈类似线性增大，到达另一阈值后，磁力再次与行程呈类似指数级方式增大。为了简化设计，方便控制，需要将行程与磁力的关系主要集中在曲线的第二段以及不可避免的第三段中。
9.本方案通过将动铁伸入到定铁中，定铁的横截面呈环形，动铁的末端伸入到定铁中部。利用伸入部分对定铁产生的磁力与未伸入部分产生的磁力方向相反的特性，中和曲线的第三段，使得合力与行程的关系更近似线性，延长线性的作用段，使磁力和行程之间的关系更为线性，如此，控制更为方便、反应更为灵敏，噪声和振动方面的表现也更为优秀。
10.本技术通过采用台阶的方式，形成了轴向气隙和径向气隙。通过径向气隙的作用，可以产生反向的磁力，用于在动铁处于靠近定铁的第三阶段起到平衡的作用。此时的径向气隙的磁力与行程处于磁力最大的第三阶段，二者相互平衡，延其合力相当于延长了第二段，使得磁力与气隙的关系更为线性。
11.本方案更进一步，通过将横向气隙或径向气隙中的至少一个倾斜设置，改变了伸入定铁的形状，影响了磁力与距离的曲线，使得曲线更近似水平力。所述结构可以减少甚至消除在运行过程中产生的加速度，避免电磁阀跳动，使得磁力与行程的关系近似不便，若仍处于上文所述的线性曲线，那么磁力与行程的关系为一元方程，反应到控制时间与行程的对应关系时就会更加复杂。这显然可以简化程序设计的复杂程度，也可以放宽对元器件的精度要求。
12.通过所述结构，使得磁力与行程的关系有较长一段处于水平力，设计电磁阀时可以利用的行程长度较长，而更长的行程可以增大流量，扩展应用场景，实现了第二发明目的。
13.作为优选，动铁呈圆柱状，动铁的底部设有第一台阶和第二台阶，动铁的直径经所述第一台阶和第二台阶逐级变小，动铁经第一台阶形成第一侧壁和第一底壁，动铁经第二台阶形成第二侧壁和第二底壁，第一底壁和第二底壁水平，第一侧壁各处的直径相同，第二侧壁上粗下细呈圆台状。
14.第一台阶和第二台阶形成两组对应的径向气隙和对应的轴向气隙。第一台阶对应的径向气隙在动铁和定铁靠近过程中保持不变，缓和了电磁力变化，起到减小加速度的作用，提高了稳定性；第二台阶形成的第二侧壁上粗下细，形成了一个圆台，所述圆台首先改变了伸入动铁部分的体积，使得伸入的体积与伸入的长度不是简单的线性变化，二来第二侧壁与定铁产生的气隙上细下粗，产生的磁力在轴向方向的分力与轴向气隙形成的磁力合并后起到了延长水平力作用段的作用。
15.作为优选，定铁上设有与第一台阶对应的第三台阶、与第二台阶对应的第四台阶，第一台阶、第二台阶、第三台阶和第四台阶形成气隙的两个台阶。第三台阶和第四台阶均为夹角为90度的台阶。第四台阶与第二台阶作用，使得动铁伸入定铁部分越多，定铁顶部到动铁的径向距离越靠近，对应的磁力也越大。
16.作为优选，动铁与定铁之间处于行程极限时，动铁的末端伸入到定铁中。所述结构
使得动铁和定铁在整个行程中，始终会受到轴向气隙和径向气隙的作用，使得电磁阀更为平顺。
17.作为优选，第一台阶、第二台阶、第三台阶和第四台阶均设有倒圆角。所述结构使得定铁和动铁相合时冲击更小，起到增强局部应力集中区域，避免在长期使用中碰伤。其次，倒圆角也可以起到较小的类似本第二侧壁的作用，使得动铁和定铁在相合时起到缓冲、减小磁力的作用。
18.作为优选，所述圆台的母线为直线。第二侧壁从上向下母线逐渐倾斜向外。
19.作为优选，所述圆台的母线为曲线。
20.作为优选，所述曲线为外凸曲线。
21.一种气隙磁导式气体电磁阀，包括隔磁管、动铁、阀体、推杆总成、复位弹簧和阀座，阀体上设有定铁，动铁和定铁之间设有如前文所述的气隙。阀座上具有阀口，所述电磁阀为常开电磁阀，底进侧出，线圈未通电时，推杆在复位弹簧作用下，钢球远离阀口，气压回路连通。线圈上电，推杆受到动铁向下推力，钢球和阀座锥面接触，关闭阀口，气压回路切断。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）动铁和定铁之间形成两个台阶；（2）第一台阶起到了缓和电磁力表现，使动铁和定铁吸合时更为缓慢；（3）第二台阶使得磁力与行程之间的曲线近似水平，简化了控制，减小了电磁阀的振动，阀杆受到的干扰更少，电磁阀的精度更高。
附图说明
23.图1是本发明的俯视图；图2是本发明中图1的a
‑
a处的剖面图；图3是本发明中图1的b
‑
b处的剖面图；图4是本发明中图3中c处的放大图；图中：动铁1、定铁2、气隙3、台阶4、第一台阶5、第二台阶6、第一侧壁7、第二侧壁8、第一底壁9、第二底壁10、圆台11、隔磁管12、阀体13、推杆总成14、复位弹簧15、阀座16、阀口17。
具体实施方式
24.下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
25.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
26.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
27.在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公
开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。
28.本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。
29.实施例1：一种气隙3磁导结构，如图1至4所示，包括相对轴向运动的动铁1和定铁2，动铁1外设有围绕动铁1的电线圈，电线圈通电使动铁1与定铁2吸引，动铁1的末端伸入到定铁2中，动铁1与定铁2之间处于行程极限时，动铁1的末端伸入到定铁2中。所述结构使得动铁1和定铁2在整个行程中，始终会受到轴向气隙3和径向气隙3的作用，使得电磁阀更为平顺。
30.所述台阶4形成两个径向气隙3和两个轴向气隙3，所述轴向气隙3或径向气隙3中的至少一个倾斜设置。动铁1和定铁2之间设有气隙3，所述气隙3设有两个台阶4。动铁1呈圆柱状，动铁1的底部设有第一台阶5和第二台阶6，动铁1的直径经所述第一台阶5和第二台阶6逐级变小，动铁1经第一台阶5形成第一侧壁7和第一底壁9，动铁1经第二台阶6形成第二侧壁8和第二底壁10，第一底壁9和第二底壁10水平，第一侧壁7各处的直径相同，第二侧壁8上粗下细呈圆台状。所述圆台11的母线为直线。第二侧壁8从上向下母线逐渐倾斜向外。定铁2上设有与第一台阶5对应的第三台阶4、与第二台阶6对应的第四台阶4，第一台阶5、第二台阶6、第三台阶4和第四台阶4形成气隙3的两个台阶4。第三台阶4和第四台阶4均为夹角为90度的台阶4。第四台阶4与第二台阶6作用，使得动铁1伸入定铁2部分越多，定铁2顶部到动铁1的径向距离越靠近，对应的磁力也越大。
31.第一台阶5和第二台阶6形成两组对应的径向气隙3和对应的轴向气隙3。第一台阶5对应的径向气隙3在动铁1和定铁2靠近过程中保持不变，缓和了电磁力变化，起到减小加速度的作用，提高了稳定性；第二台阶6形成的第二侧壁8上粗下细，形成了一个圆台11，所述圆台11首先改变了伸入动铁1部分的体积，使得伸入的体积与伸入的长度不是简单的线性变化，二来第二侧壁8产生的磁力在轴向方向的分力与轴向气隙3形成的磁力合并后起到了延长水平力作用段的作用。
32.气隙3也被称作动铁1的行程。电磁阀使用时，线圈通电，在电磁效应下，动铁1产生磁力，受到定铁2的吸引，克服弹力，向定铁2方向轴向运动。二者之间的磁力与行程距离正相关。电磁阀的磁力随行程的三次方衰弱。其曲线大致具有三段，在一定行程内，随着行程增大，磁力以指数级增大，到达阈值后，磁力与行程呈类似线性增大，到达另一阈值后，磁力再次与行程呈类似指数级方式增大。为了简化设计，方便控制，需要将行程与磁力的关系主要集中在曲线的第二段以及不可避免的第三段中。本方案通过将动铁1伸入到定铁2中，利用伸入部分对定铁2产生的磁力与未伸入部分产生的磁力方向相反的特性，中和曲线的第三段，使得合力与行程的关系更近似线性，延长线性的作用段，使磁力和行程之间的关系更为线性，如此，控制更为方便、反应更为灵敏，噪声和振动方面的表现也更为优秀。本技术通过采用台阶4的方式，形成了轴向气隙3和径向气隙3。通过径向气隙3的作用，可以产生反向的磁力，用于在动铁1处于靠近定铁2的第三阶段起到平衡的作用。此时的径向气隙3的磁力与行程处于磁力最大的第三阶段，二者相互平衡，延其合力相当于延长了第二段，使得磁力
与气隙3的关系更为线性。本方案更进一步，通过将横向气隙3或径向气隙3中的至少一个倾斜设置，改变了伸入定铁2的形状，影响了磁力与距离的曲线，使得曲线更近似水平力。所述结构可以减少甚至消除在运行过程中产生的加速度，避免电磁阀跳动，使得磁力与行程的关系近似不便，若仍处于上文所述的线性曲线，那么磁力与行程的关系呈线性，反应到控制时间与行程的对应关系时就会更加复杂。这显然可以简化程序设计的复杂程度，也可以放宽对元器件的精度要求。
33.第一台阶5和第二台阶6分别对应的轴向气隙3距离相同。
34.第一台阶5、第二台阶6、第三台阶4和第四台阶4均设有倒圆角。所述结构使得定铁2和动铁1相合时冲击更小，起到增强局部应力集中区域，避免在长期使用中碰伤。其次，倒圆角也可以起到较小的类似本第二侧壁8的作用，使得动铁1和定铁2在相合时起到缓冲、减小磁力的作用。
35.实施例2：实施例2与实施例1的区别在于，圆台11的形状并不是直线，而是：圆台11的母线为外凸曲线。
36.实施例3：实施例3在实施例1的基础上还具有：一种气隙3磁导式气体电磁阀，包括隔磁管12、动铁1、阀体13、推杆总成14、复位弹簧15和阀座16，阀体13上设有定铁2，动铁1和定铁2之间设有如前文所述的气隙3。阀座16上具有阀口17，所述电磁阀为常开电磁阀，底进侧出，线圈未通电时，推杆在复位弹簧15作用下，钢球远离阀口17，气压回路连通。线圈上电，推杆受到动铁1向下推力，钢球和阀座16锥面接触，关闭阀口17，气压回路切断。
37.以上所述的实施例只是本发明的较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。