专利名称：旋转式电磁阀的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及旋转式电磁阀，属自动控制执行器领域。
目前通用的电磁阀是依靠电磁力吸引动铁心移动来实现阀的开闭的。这类电磁阀的开度不可调，开闭速度较慢，噪声也较大。发明人温邦彦的实用新型“三位电磁阀”(公告号85205140)提供了用二个绕组控制电磁阀的技术，从而使电磁阀有较小流量，全开和全闭等三种可能的状态，实现了开度的调节。由于仍然是依靠电磁力驱动阀芯的移动来实现阀的开闭，这种电磁阀的速度，噪声等性能改善不大，开度调节也不方便。为了进一步提高电磁阀的性能，本实用新型的目的是提供一种依靠电磁力距使阀芯旋转来实现电磁阀的开闭和开度调节的旋转式电磁阀。
本实用新型所提供的旋转式电磁阀其特征是它由阀芯、定子、转子、控制绕组、阀体、阀盖和驱动电路组成。定子有多个磁极，磁极数为偶数，每个磁极上绕有控制绕组，径向相对的两磁极的绕组串联起来组成一相，定子的相数是磁极数的一半。定子的磁极端部嵌入阀盖内，绕组绕在阀盖外面部份的磁极上。转子有多个齿，转子的齿数与定子的磁极数相配。转子各个齿的宽度等于定子磁极靴宽，但无绕组。转子与定子同轴安装，转子各相绕组依次通以电流时，转子横轴磁阻与直轴磁阻差所引起的反应力矩就使转子旋转。阀芯经上下连杆与转子连结在一起，由二只固定在阀盖上的轴承支撑，转子在绕组电流驱动下转动时，阀芯随之转动，于是就实现了阀门的开闭和开度的调节，转子绕组的驱动电流由驱动电路提供。本实用新型所述的转子在定子绕组电流控制下转动的原理与反应式步进电机的工作原理相同。
本实用新型所述的定子的磁极数为6或更多些，相应地转子的齿数为4或更多些。
本实用新型的特征是转子上面装有弹簧，阀芯依靠弹簧力紧压在阀体上以保证阀的关闭，防止泄漏。由于这个压力，转子带动阀芯旋转时将需克服较大的摩擦力矩。为此，本实用新型的特征是转子所在的平面比定子所在的平面略低，绕组通电时电磁力先将阀芯提起再根据下一拍绕组电流的分配而转动，所需克服的摩擦力矩就较小。转子平面一般比定子平面低1毫米－10毫米。
本实用新型的特征是转子和定子由铁磁性材料制成，阀盖、连杆由非铁磁性材料制成。
本实用新型与目前通用的电磁阀相比，具有以下优点(1)根据输入驱动电路的脉冲数的不同，阀芯可旋转至不同的位置，定位准确，从而实现了开度的调节。(2)阀的开闭，开度的调节由脉冲信号控制，便于与电子计算机配合使用。(3)噪声低。(4)速度高。(5)只要改变阀芯和阀体的结构即可方便地构成三通、四通等电磁阀。(6)结构比带有先导阀的电磁阀简单。用本实用新型作为执行器构成开环控制系统，与采用其他伺服元件组成的闭环系统比较，可省去反馈传感器，放大器，积分器和模数转换器等，从而使系统结构简单，性能稳定，成本低廉。
图1是根据本实用新型提出的旋转式电磁阀的剖面图。其中(1)为上轴承，(2)为下轴承，(3)为上连杆，(4)为下连杆，(5)为阀芯，(6)为转子。下连杆(4)、上连杆(3)、阀芯(5)和转子(6)用螺钉或螺栓相连接，由上下轴承(1)、(2)支撑。上下轴承(1)、(2)固定在阀盖上。(7)为弹簧，用以使阀芯以一定的压力压入阀体(8)。(9)为定子，(10)为绕在定子磁极上的控制绕组。(11)为上阀盖，(12)为下阀盖，定子的磁极端部经阀盖嵌入阀内，绕组绕在阀盖外面部份的磁极上。上下阀盖用螺栓固定。
图1中箭头表示介质的流动方向。(13)为下泄漏孔，用以向管道排出滞留在阀芯下的介质，(14)为一单向阀，用以排出进入阀盖内的介质。图2为阀芯(5)的剖面图。图中(15)为包覆在阀芯外的密封层，阀芯为柱状，其下底面直径略小于上底面直径，从而使其有一定的斜度。(16)为阀芯开孔，用以在阀门打开时使介质流通。
图3为转子(6)和定子(9)的装配关系图。图中画出了定子有6个磁极，转子相应地有4个磁极的情况。图中(17)为定子磁极，(18)为转子齿。定子上的6个绕组组成3个相，绕组B和b组成一相，D和d组成第二相，E和e组成第三相。图4为绕组三相六拍通电的情况下，下一拍转子位置的示意图。图5为控制转子转动的驱动电路框图。图中CP为输入脉冲，该脉冲径脉冲分配器转换成与定子相数相同且相位差等于2π／m的电脉冲(式中m为定子相数)然后经功率驱动器放大后使绕组通电，驱动转子转动。输入脉冲个数决定转子转过的角度，从而使阀有一定的开度。L为转子正反转控制信号、高电平时阀门正转，低电平时反转。
旋转式电磁阀的工作过程如下设初始状态时阀门关闭，使L为高电平，输入若干个脉冲，该脉冲经驱动电路使定子各相绕组依次通电，电磁力吸引转子，转子使阀芯微微抬起，按脉冲数转过一定的角度，脉冲结束后电磁力消失，阀芯在弹簧力作用下压向阀体，于是电磁阀就处于一定开度的状态。关闭电磁阀时，应使L为低电平，输入相同数目的脉冲，电磁阀即回复到关闭的初始状态。
利用本实用新型所提供的技术可以构成各种规格的电磁阀，也可取代电动阀。下面以公称通径12毫米的二通电磁阀为例说明本实用新型的实施。这时定子可采用六极三相结构，转子为四齿结构。图6为定子的剖面图。定子外周直径80毫米，极宽10毫米，定子厚12毫米，磁极内边缘直径30毫米。图7为转子的剖面图，转子外径28毫米，齿宽10毫米，转子厚12毫米，图中四个孔用以固定上下连杆。定子绕组电流为1安培。图8为阀芯剖面图，阀芯高36毫米，阀芯上底直径20毫米，下底直径16毫米，通径12毫米。转子的水平位置可通过在下连杆与转子间加减垫片来调节，转子水平位置比定子低4毫米。阀盖分上下二节，下半节阀盖用螺钉固定在阀体上后，定子嵌入下半节阀盖的六个凹漕内，然后安装阀芯、连杆、转子、调整好转子水平、垂直位置，随之再安装上半节阀盖，用螺栓连接上下阀盖。阀盖、连杆、阀芯用不锈钢或铜等非铁磁性材料制成，定子和转子由硅钢片叠成。
图9为电磁阀驱动电路原理图。图中(19)为脉冲分配器，(20)为功率驱动器，(21)为定子上的绕组。该电路为三相六拍工作方式。
权利要求1.旋转式电磁阀，其特征是它包含有阀芯(5)、定子(9)、转子(6)、控制绕组(10)、阀体(8)和阀盖(11)、(12)；定子有多个磁极(17)，每个磁极上带有绕组(10)，径向相对的两磁极上的绕组串联起来组成一相；定子磁极的端部径阀盖嵌入阀盖内，绕组绕在阀盖外面部份的磁极上；转子有多个齿，齿宽等于定子磁极靴宽，无绕组；定子和转子同轴安装，阀芯(5)经上下连杆(3)、(4)与转子(6)连结后由上下轴承(1)、(2)支撑。
2.根据权利要求1所述的旋转式电磁阀，其特征在于定子有6个或更多个磁极，相应地转子有4个或更多个齿。
3.根据权利要求1所述的旋转式电磁阀，其特征在于转子(6)和定子(9)均由铁磁性材料制成，上下阀盖(11)、(12)，上下连杆(3)、(4)由非铁磁性材料制成。
4.根据权利要求1所述的旋转式电磁阀，其特征在于转子(6)的安装平面比定子(9)的安装平面低一定的距离，这个距离的最佳值为1－10毫米。
5.根据权利要求1所述的旋转式电磁阀，其特征在于转子(6)上面装有弹簧(7)，该弹簧将阀芯紧压在阀体中。
专利摘要旋转式电磁阀，属自动控制执行器领域。其特征是它由阀芯(5)、定子(9)、转子(6)，绕组(10)、阀体(8)和阀盖(11)、(12)组成。定子有多个磁极，每个磁极上带有控制绕组，径向相对的两磁极上的绕组串联起来组成一相，定子磁极的端部伸入阀盖内，绕组在阀盖外，转子有多个齿，齿宽等于定子极靴宽，阀芯与转子相连结。定子绕组依次通电时，转子带动阀芯随之转动，从而实现阀的开关和开度的调节。本实用新型是开环控制系统理想的执行器，与采用其他伺服元件组成的闭环系统比较，可省去反馈传感器，放大器，积分器和模数转换器等，使系统结构简单，性能稳定，成本低廉。
文档编号F16K5/00GK2089098SQ9022266
公开日1991年11月20日 申请日期1990年10月25日 优先权日1990年10月25日
发明者徐正惠 申请人:徐正惠