CN102128299A - 自保持型电磁阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自保持型电磁阀。在固定铁芯(41)上沿着轴向形成有对置的一对第1抵接部(41a)和第2抵接部(41c)。第1抵接部(41a)和第2抵接部(41c)通过小径部(42)相互连结。在固定铁芯(41)上，在第1抵接部(41a)与第2抵接部(41c)之间形成有凹部(43)，并且在凹部(43)内设置有两个永久磁石45。在未对线圈(33a)进行通电的状态下，使从永久磁石(45)产生的磁力线的一部分通过小径部(42)，从而使得小径部(42)磁饱和，由通过小径部(42)的磁力线以外的磁力线维持磁回路。

Description

自保持型电磁阀

技术领域

本发明涉及自保持型电磁阀。

背景技术

例如，在日本特开2002-188743号公报中记载了一种现有的自保持型电磁阀。如图5所示，上述公报中记载的自保持型电磁阀50具备阀体(vavle body)51。在阀体51的一个侧面上，以相互隔着预定间隔的方式形成有压力流体供给口51a、压力流体排出口51b以及排气口51c。阀体51内设置有阀机构60，该阀机构60对各个口51a～51c之间的连通状态进行切换。

在阀体51的一个端面上一体地连结有阀罩(bonnet)52，阀罩52形成为有底圆筒状，并且在阀罩52内嵌入有框架部件53，该框架部件53形成为有底圆筒状、且由磁性体构成。在框架部件53的内部配设有圆筒状的线圈骨架54，线圈骨架54上缠绕有多圈的线圈54a。并且，在线圈骨架54内固定安装有固定铁芯55。而且，在框架部件53的内部，比线圈骨架54靠近阀体51的位置上，嵌入有圆筒状的导向环56，并且在导向环56内***有可动铁芯57。

在弹簧58的弹簧力的作用下，可动铁芯57被向相对于固定铁芯55离开的方向赋势。弹簧58的一个端部被可动铁芯57的环状突起57a卡止，并且弹簧58的另一个端部被导向环56的环状槽卡止。固定铁芯55和可动铁芯57设置在同轴上。并且，在线圈骨架54和导向环56之间，以围绕固定铁芯55和可动铁芯57的一部分的外周面的方式安装有环状的永久磁石59。

在以上述方式构成的自保持型电磁阀50中，若线圈54a因通电而被励磁，则该励磁作用和永久磁石59的吸引力大于弹簧58的弹簧力。因此，可动铁芯57被朝向固定铁芯55吸引而移动，可动铁芯57与固定铁芯55抵接。若停止向线圈54a通电，则线圈54a的励磁作用所产生的吸引力消失。但是，由于将可动铁芯57吸向固定铁芯55的永久磁石59的吸引力大于弹簧58的弹簧力，所以仍保持可动铁芯57被吸附在固定铁芯55上的状态。

在自保持型电磁阀50中，以围绕可动铁芯57上与固定铁芯55对置的一侧的一部分的方式配设永久磁石59。由此，在固定铁芯55与可动铁芯57之间的吸附面的周围配设有永久磁石59。由于在固定铁芯55与可动铁芯57之间的吸附面的周围配设有永久磁石59，所以将可动铁芯57吸向固定铁芯55的吸引力增大。但是，可动铁芯57容易被吸附到永久磁石59的与导向环56对置的端面。即，可动铁芯57容易被永久磁石59沿横向吸附。由此，在自保持型电磁阀50中，需要设置一种机构，尽量缓解永久磁石59将可动铁芯57横向吸附，而能够使可动铁芯57顺利地朝向固定铁芯55移动。所以导致自保持型电磁阀50的结构变复杂。

于是，为了避免可动铁芯57被永久磁石59沿着横向吸附，考虑过将永久磁石59配置成相对于可动铁芯57沿着可动铁芯57的移动方向延伸。该情况下，如图5中双点划线所示，在固定铁芯55的左侧设置永久磁石59。这样配置永久磁石59是因为，为了抑制永久磁石59直接吸附可动铁芯57而对永久磁石59施加的冲击，需要在永久磁石59和可动铁芯57之间设置固定铁芯55。因此，为了得到可动铁芯57的希望的行程长度，即为了调整行程，而对固定铁芯55和永久磁石59的位置进行调整的情况下，不得不分别移动固定铁芯55和永久磁石59。因此，存在行程调整麻烦的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种自保持型电磁阀，该自保持型电磁阀能够使固定铁芯和永久磁石一体移动，从而能够简单地进行可动铁芯的行程调整，并且能够抑制可动铁芯被朝向横向吸附。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方式，提供一种自保持型电磁阀，其具备：缠绕有线圈的圆筒状的线圈骨架；***到线圈骨架内的固定铁芯；与固定铁芯配置在同轴上的可动铁芯；以及至少一个永久磁石，在向线圈通电时，该永久磁石将可动铁芯吸附到固定铁芯上而进行自保持，所述自保持型电磁阀的特征在于，在固定铁芯上沿着轴向形成有相互对置的一对抵接部，并且两个抵接部通过连结部相互连接，该连结部的截面积小于各个抵接部的截面积，永久磁石配设在两个抵接部之间。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的自保持型电磁阀的纵剖面图。

图2是表示固定铁芯和永久磁石的立体图。

图3是表示线圈因通电而被励磁的状态的电磁部的纵剖面图。

图4是表示小径部的截面积与吸引力之间的关系的曲线图。

图5是表示现有的自保持型电磁阀的纵剖面图。

具体实施方式

下面，依照图1～图4，对本发明的一个实施方式所涉及的自保持型电磁阀(下面简称为“电磁阀”)进行说明。

如图1所示，电磁阀10由主阀部11和电磁部31构成，该主阀部11具有用于对空气的流路进行切换的阀芯21，该电磁部31用于驱动阀芯21。另外，将图1的右侧定义为电磁阀10的第1端侧，将图1的左侧定义为电磁阀10的第2端侧。对于构成电磁阀10的各种部件，也将图1的右侧定位为第1端侧，将图1的左侧定义为第2端侧。

首先，说明主阀部11。

主阀部11具有非磁性材料制(合成树脂材料制)的长条箱状的主体12。主体12上形成有贯通孔12a，该贯通孔12a从该主体12的长度方向的第1端延伸到第2端。并且，在主体12的一个侧面上，从主体12的长度方向的第1端朝向第2端，依次形成有供给口13、输出口14以及排出口15。各个口13～15朝向贯通孔12a开口。供给口13被供给来自正压供给源(未图示)的正压空气，输出口14与气缸等气动装置(未图示)连接。并且，在排出口15上连接有排气用配管(未图示)。

在贯通孔12a的第1端上安装有形成为有底圆筒状的止动体(retainer)17。由此，贯通孔12a的第1端被密封。止动体17由底部17a和延伸部17b构成，该底部17a将贯通孔12a的第1端密封，该延伸部17b从底部17a的周缘部成圆筒状延伸。延伸部17b的前端延伸到输出口14的向贯通孔12a的开口周围。在延伸部17b上，在与供给口13重合的位置上形成有连通孔17c，供给口13与止动体17的内部空间经由连通孔17c连通。

并且，在延伸部17b的前端部上，以包围贯通孔12a的方式形成有供给阀座18。此外，在主体12上，在输出口14和排出口15之间且围绕贯通孔12a的端面上，以与供给阀座18对置的方式形成有排出阀座19。而且，在供给阀座18和排出阀座19之间、且位于输出口14上的空间上划出形成有阀室20。在阀室20内收纳有阀芯21，阀芯21能够分别与供给阀座18和排出阀座19接触或离开。并且，止动体17的内部空间与阀室20相互连通。

阀芯21被嵌入到圆筒状杆22的外周面上，该杆22被***在贯通孔12a中。由此，阀芯21被一体地固定在杆22上。在杆22的第1端侧形成有向外侧突出的突出部22a。杆22的第1端侧的一部分***到止动体17内，使得突出部22a位于止动体17内。突出部22a与止动体17的底部17a之间设置有阀复位弹簧23。阀芯21被阀复位弹簧23的弹簧力朝向从供给阀座18离开的方向赋势。

接着，若阀芯21被阀复位弹簧23的弹簧力赋势而朝向从供给阀座18离开的方向移动，则阀芯21就座在排出阀座19上。由此，供给口13与输出口14经由连通孔17c、止动体17的内部空间以及阀室20相互连通，从输出口14向气动装置供给正压空气。并且，若阀芯21抵抗阀复位弹簧23的弹簧力而朝向从排出阀座19离开的方向移动，则阀芯21就座在供给阀座18上。由此，输出口14与排出口15经由阀室20和贯通孔12a相互连通，从气动装置排向输出口14的空气从排出口15排出。

接着，说明电磁部31。

电磁部31具有由磁性材料形成的圆筒状的磁盖32。磁盖32的第1端与主体12的第2端接合。并且，在磁盖32的第2端上形成有***孔32a。在磁盖32的内侧上配设有圆筒状的线圈骨架33。在该线圈骨架33上缠绕有多圈的线圈33a。

在磁盖32的内部且比线圈骨架33靠近主体12的位置上设置有导向环34。线圈骨架33和导向环34被夹持在磁盖32的第2端侧的内表面与主体12的第2端面之间。导向环34和线圈骨架33内***有大致圆柱状的可动铁芯35，该可动铁芯35由磁性体构成。可动铁芯35的第1端部以进入到贯通孔12a的第2端部内的方式延伸。可动铁芯35的第1端面与杆22的第2端面抵接。并且，在可动铁芯35的第1端上形成有向外侧突出的凸缘35a，导向环34与凸缘35a之间设置有铁芯复位弹簧36。可动铁芯35被铁芯复位弹簧36的弹簧力朝向按压杆22的方向赋势。

并且，在线圈骨架33内设置有大致圆柱状的固定铁芯41，该固定铁芯41由磁性体构成。固定铁芯41的一个端面、即第1端面为磁极面，该磁极面配置成与可动铁芯35的另一端面、即第2端面对置。由此，可动铁芯35与固定铁芯41配设在同轴上。如图1和图2所示，在固定铁芯41的轴向的第2端附近形成有作为连结部的小径部42，该小径部42的直径比固定铁芯41的轴向的两端部的直径小。小径部42形成为截面呈圆形状，并且沿着固定铁芯41的轴向以相同的直径延伸。

并且，在固定铁芯41上沿着轴向形成有相互对置的一对第1抵接部41a和第2抵接部41c。第1抵接部41a为圆柱状，配置于固定铁芯41的第1端侧。第1抵接部41a形成为直径比小径部42大。此外，在固定铁芯41的另一端、即第2端上形成有向外侧突出的圆板状的凸缘部41b。凸缘部41b形成为直径比小径部42和第1抵接部41a大。并且，第2抵接部41c形成于凸缘部41b和小径部42之间，第2抵接部41c的直径比小径部42大且比凸缘部41b小。第1抵接部41a和第2抵接部41c通过小径部42相互连结。固定铁芯41的第1抵接部41a、小径部42以及第2抵接部41c***在线圈骨架33内。并且，在线圈骨架33的第2端侧上的内周部和凸缘部41b之间设置有作为微调整单元的O形密封圈46。

在固定铁芯41的轴向的第2端附近，被第1抵接部41a、小径部42以及第2抵接部41c包围的位置上形成有凹部43。凹部43形成为沿着固定铁芯41的圆周方向的整个外周面凹陷。在固定铁芯41的凹部43内配设有一对半圆筒状的永久磁石45。各个永久磁石45的内周面的圆弧半径比小径部42的半径稍大。因此，当在凹部43内配设了永久磁石45时，各个永久磁石45的内周面沿着小径部42的外周面。并且，在将两个永久磁石45配设到凹部43内而组合成圆筒状的状态下，由两个永久磁石45构成的圆筒的外径比线圈骨架33的内径小。

而且，两个永久磁石45以围绕小径部42的方式设置在凹部43内。各个永久磁石45在长度方向上的长度设定成，比固定铁芯41的凹部43在轴向上的长度稍小，即比第1抵接部41a和第2抵接部41c的对置面之间的长度稍小。各个永久磁石45以如下方式配设在凹部43内，即，使得各个永久磁石45在长度方向上的两端面和与各个端面对置的第1抵接部41a以及第2抵接部41c之间不形成缝隙。

在凹部43内配设了永久磁石45的状态下，固定铁芯41的位置能够在线圈骨架33内进行调整，使得可动铁芯35的行程长度达到期望的行程长度。此时，若使固定铁芯41向压入到线圈骨架33内的方向移动，则永久磁石45与第2抵接部41c抵接，永久磁石45与固定铁芯41一起被线圈骨架33的内周面沿着固定铁芯41的轴向导向而移动。相对于此，若使固定铁芯41朝向从线圈骨架33拔出的方向移动，则永久磁石45与第1抵接部41a抵接，永久磁石45与固定铁芯41一起被线圈骨架33的内周面沿着固定铁芯41的轴向导向而移动。

而且，若固定铁芯41朝向可动铁芯35移动，则通过O形密封圈46的弹力而产生将固定铁芯41押回的反弹力。利用该O形密封圈46的反弹力，对固定铁芯41的位置进行微调整。然后，通过激光焊接，使***孔32a与凸缘部41b之间的边界接合。由此，固定铁芯41被固定在磁盖32上，并且固定铁芯41被保持在线圈骨架33内。其结果，永久磁石45配置成相对于可动铁芯35沿着可动铁芯35的移动方向延伸。

在以上述方式构成的电磁阀10中，当线圈33a因通电而被励磁时，如图3所示，在线圈33a的周围形成通过固定铁芯41、导向环34以及磁盖32的磁回路L(图3所示的双点划线)。而且，线圈33a的励磁作用和永久磁石45的吸引力大于铁芯复位弹簧36的弹簧力，使得可动铁芯35被吸向固定铁芯41而移动。由此，变成可动铁芯35与固定铁芯41抵接的状态。这样的话，阀芯21因阀复位弹簧23的弹簧力而朝向从供给阀座18离开的方向移动，就座在排出阀座19上。由此，供给口13与输出口14相互连通。

在此，可动铁芯35被吸向固定铁芯41而移动，可动铁芯35与固定铁芯41抵接，从而会给固定铁芯41带来冲击，而给固定铁芯41带来的冲击会传递给永久磁石45。但是，在本实施方式中，由于在固定铁芯41上设置有小径部42，所以要传递给永久磁石45的冲击被传递给小径部42，进一步从小径部42向凸缘部41b和磁盖32分散。因此，能够缓解从固定铁芯41传递给永久磁石45的冲击。

若停止向线圈33a通电，则线圈33a的励磁作用所产生的吸引力消失。但是，此时，由于永久磁石45以夹持小径部42的方式配设，所以两个永久磁石45产生的磁力线的一部分通过小径部42而使其达到磁饱和。因此，由通过小径部42的磁力线以外的磁力线来维持磁回路L，通过该磁回路L来保持可动铁芯35吸附在固定铁芯41上的状态。

如图4的曲线图所示，小径部42的截面积越小，小径部42越容易因永久磁石45的磁力线而达到磁饱和，所以磁回路L的磁力线密度增大，将可动铁芯35吸向固定铁芯41的吸引力增大。即，本实施方式的小径部42的直径设定成能够实现如下作用的尺寸，即，使得小径部42因永久磁石45的磁力线而达到饱和，且能够维持磁回路L，并且小径部42能够充分地抵御可动铁芯35与固定铁芯41抵接时的冲击。

接着，若使线圈33a中通电的电流的极性反转，则从线圈33a产生的磁力线向抵消磁回路L的方向作用，使得将可动铁芯35吸向固定铁芯41的吸引力减小。这样的话，通过铁芯复位弹簧36的弹簧力，使得可动铁芯35要回到原来的位置。因此，可动铁芯35按压杆22的按压力抵抗阀复位弹簧23的弹簧力，从而杆22被可动铁芯35按压，阀芯21向从排出阀座19离开的方向移动。接着，阀芯21就座在供给阀座18上，输出口14与排出口15相互连通。

在上述实施方式中，能够得到如下的效果。

(1)在固定铁芯41的轴向的两侧上形成有第1抵接部41a和第2抵接部41c，并且第1抵接部41a和第2抵接部41c通过小径部42相互连结。而且，在固定铁芯41上，在第1抵接部41a与第2抵接部41c之间形成有凹部43，并且在凹部43内配设有一对永久磁石45。由此，在凹部43内配设了永久磁石45的状态下，将固定铁芯41***到线圈骨架33内，从而将永久磁石45配设成相对于可动铁芯35沿着可动铁芯35的移动方向延伸。因此，能够抑制可动铁芯35被吸向横向或半径方向。此外，若使固定铁芯41在线圈骨架33内移动，则永久磁石45与第1抵接部41a或第2抵接部41c抵接，与固定铁芯41一起移动。由此，当为了调整可动铁芯35的行程，而对固定铁芯41在线圈骨架33内的位置进行调整时，能够使固定铁芯41和永久磁石45一体地移动，能够简单地进行可动铁芯35的行程调整。并且，在未对线圈33a进行通电的状态下，从永久磁石45产生的磁力线的一部分通过小径部42，从而使得小径部42达到磁饱和。而且，由通过小径部42的磁力线以外的磁力线来维持磁回路L。由此，即使为了使固定铁芯41和永久磁石45能够一体地移动而形成了小径部42，也能够在可动铁芯35和固定铁芯41之间形成磁回路L。因此，不会给用于保持将可动铁芯35吸附到固定铁芯41上的状态的磁回路L带来不良影响。

(2)永久磁石45以围绕小径部42的方式配设。由此，与不围绕小径部42而沿着小径部42的周围局部地配置永久磁石45的情况相比，能够有效地使小径部42达到磁饱和，并能够增大磁回路L的磁力线密度。

(3)各个永久磁石45为半圆筒状，并且两个永久磁石45配设在凹部43内。由此，例如，与将分割成三个以上的永久磁石配设在凹部43内的情况相比，能够仅将两个永久磁石45配设到凹部43内而组合成圆筒状。其结果，容易以围绕小径部42的方式配设永久磁石45。

(4)小径部42的直径设定成能够实现如下作用的直径，即，小径部42能够借助永久磁石45的磁力线而饱和，并且小径部42能够抵抗可动铁芯35被固定铁芯41吸引而与固定铁芯41抵接时的冲击。由此，在小径部42上，能够产生将可动铁芯35吸向固定铁芯41的吸引力，并且通过小径部42来缓解传递给永久磁石45的冲击。

(5)永久磁石45配设在固定铁芯41的凹部43内，从而与固定铁芯41设置成一体。由此，当组装电磁阀10时，能够将固定铁芯41和永久磁石45作为一个部件来使用，与将固定铁芯分割成两部分、并在两个固定铁芯之间夹持永久磁石的方式进行组装的情况相比，能够容易地进行电磁阀10的组装作业。

(6)在以上述方式构成的电磁阀10中，能够利用O形密封圈46的弹力来对固定铁芯41在线圈骨架33内的位置进行微调整。由此，能够对固定铁芯41在线圈骨架33内的位置进行微调整，能够更加准确地得到可动铁芯35的期望的行程长度。

另外，上述实施方式可以进行如下变更。

○各个永久磁石45为半圆筒状，且两个永久磁石45配设在凹部43内。但不限于此，例如，也可以将三个以上的永久磁石配设在小径部42的周围。

○永久磁石45以围绕小径部42的方式配设。但不限于此，例如，也可以不围绕小径部42，而在小径部42的周围局部地配置永久磁石45。

○第1抵接部41a和第2抵接部41c通过截面呈圆形状的小径部42相互连结，但不限于此，例如，也可以通过截面呈矩形的连结部将第1抵接部41a和第2抵接部41c相互连结。

○各个永久磁石45在长度方向的两端面和与各个端面对置的第1抵接部41a以及第2抵接部41c之间也可以形成有缝隙。由此，与未形成这些缝隙的情况相比，容易进行在凹部43上配设永久磁石45的作业、以及从凹部43卸下永久磁石45的作业。

○也可以不在固定铁芯41的第2端上设置凸缘部41b，仅设置第2抵接部41c，将第2抵接部41c和***孔32a之间的边界焊接。即，固定铁芯41的两端也可以形成为相同的直径。

○在线圈骨架33的第2端侧的内周部与凸缘部41b之间设置有作为微调整单元的O形密封圈46。但不限于此，还可以设置例如弹簧板或海绵等弹性体。

○利用线圈骨架33的第2端侧的内周部与凸缘部41b之间的O形密封圈46的弹力，使该O形密封圈46起到微调整单元的作用。但不限于此，微调整单元也可以采用其他结构来实现。例如，在***孔32a上形成母螺纹，并在凸缘部41b的内周面上形成公螺纹。接着，通过将凸缘部41b螺合安装到***孔32a上，进行前进或后退，也能够对固定铁芯41的位置在线圈骨架33内进行微调整。该情况下，由形成于***孔32a上的母螺纹和形成于凸缘部41b上的公螺纹来构成微调整单元。

○也可以省略线圈骨架33的第2端侧上的内周部与凸缘部41b之间的O形密封圈46。

Claims (7)

1.一种自保持型电磁阀，其具备：

缠绕有线圈的圆筒状的线圈骨架；

***到所述线圈骨架内的固定铁芯；

与所述固定铁芯配置在同轴上的可动铁芯；以及

至少一个永久磁石，在向所述线圈通电时，该永久磁石将所述可动铁芯吸附到所述固定铁芯上而进行自保持，

所述自保持型电磁阀的特征在于，

在所述固定铁芯上沿着轴向形成有相互对置的一对抵接部，并且两个抵接部通过连结部相互连接，该连结部的截面积小于各个抵接部的截面积，所述至少一个永久磁石配设在所述两个抵接部之间。

2.根据权利要求1所述的自保持型电磁阀，其特征在于，所述至少一个永久磁石以围绕所述连结部的方式配置在所述两个抵接部之间。

3.根据权利要求1所述的自保持型电磁阀，其特征在于，所述连结部由小径部构成，该小径部的直径比所述各个抵接部的直径小。

4.根据权利要求3所述的自保持型电磁阀，其特征在于，所述至少一个永久磁石由一对半圆筒状的永久磁石构成。

5.根据权利要求1～权利要求4的任意一项所述的自保持型电磁阀，其特征在于，所述自保持型电磁阀还具备微调整单元，该微调整单元可以对所述固定铁芯的位置在所述线圈骨架内进行微调整。

6.根据权利要求5所述的自保持型电磁阀，其特征在于，所述固定铁芯的一个端面为与所述可动铁芯对置的磁极面，在所述固定铁芯的另一端上形成有向外侧突出的凸缘部，在所述凸缘部和所述线圈骨架之间设置有所述微调整单元。

7.根据权利要求1～权利要求4的任意一项所述的自保持型电磁阀，其特征在于，在所述至少一个永久磁石与所述两个抵接部之间分别设置有缝隙。

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