电磁驱动机构和配备有其的比例电磁阀

文档序号:74856 发布日期:2021-10-01 浏览:39次 >En<

阅读说明:本技术 电磁驱动机构和配备有其的比例电磁阀 (Electromagnetic drive mechanism and proportional solenoid valve equipped with same ) 是由 J·格尔哈茨 M·伦茨 于 2020-02-28 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种电磁驱动机构(2)和配备有其的比例电磁阀(1)。所述驱动机构(2)具有带有两个电磁线圈(26、27)的能够通电流的线圈组件(25),所述电磁线圈在其外侧处分别由起导引通量作用的极环(36、37)在侧面包围并且限制电枢(13),所述电枢能够被驱动做行程运动(14)。电枢(13)具有起导引通量作用的电枢体(55),所述电枢体持续地部分轴向地覆盖所述两个极环(36、37)并且具有至少一个环形的电枢体端部区段(72、73),所述电枢体端部区段具有向轴向内部锥形地逐渐变细的周缘面。在所述线圈组件(25)被通电流时,由此产生的线圈磁场与永磁体(32)的永磁体场(34)进入互相作用中并且引起负责产生行程运动的合成的驱动力。(The invention provides an electromagnetic drive mechanism (2) and a proportional solenoid valve (1) equipped with the same. The drive mechanism (2) has a coil arrangement (25) which can be supplied with current and has two electromagnetic coils (26, 27) which are each laterally surrounded by a pole ring (36, 37) which serves for guiding the flux and which delimit an armature (13) which can be driven in a stroke movement (14). The armature (13) has an armature body (55) which serves for guiding the flux and which covers the two pole rings (36, 37) in a continuous manner in part axially and has at least one annular armature end section (72, 73) which has a circumferential surface which tapers conically towards the inside in the axial direction. When the coil arrangement (25) is supplied with current, the resulting coil magnetic field interacts with the permanent magnet field (34) of the permanent magnet (32) and causes a resulting drive force which is responsible for generating the stroke movement.)

电磁驱动机构和配备有其的比例电磁阀

技术领域

本发明涉及一种电磁驱动机构,具有定子,所述定子具有带有两个同轴于主轴线并且彼此间隔开地布置的电磁线圈的能够通电流的线圈组件并且所述定子具有带有两个相应地将所述两个电磁线圈中的一个在轴向地背离另一个电磁线圈的外侧处沿同轴的取向在侧面包围的起导引通量作用的极环的起导引通量作用的轭机构,并且具有由线圈组件同轴地围住的电枢,所述电枢具有与定子的轭机构同样持续地由驱动机构的永磁体的永磁体场穿过的起导引通量作用的电枢体,所述电枢体具有两个轴向地彼此相对的、分别相邻于所述两个极环中的一个进行布置的带有柱状的外周缘面的电枢体端部区段,其中,电枢由于永磁体场与能够通过线圈组件的经控制的通电流而引起的线圈磁场的互相作用能够在实施行程运动时相对于定子轴向地来回运动并且能够定位在不同的行程位置中。

本发明此外涉及一种构造成用于控制流体的流动的比例电磁阀,具有阀壳体、在实施控制运动的情况下相对于阀壳体能够运动的阀环节以及用于引起阀环节的控制运动的电磁驱动机构。

背景技术

这种配备有开头提及的类型的电磁驱动机构的比例电磁阀从DE 10 2012 018566 A1中得出。已知的驱动机构具有两个相对于彼此有轴向的间距地布置的电磁线圈,所述电磁线圈在背离彼此的外侧处分别由起导引通量作用的极环在侧面包围并且在所述电磁线圈之间此外布置有环形的通量导引件。所述之前提及的部件属于关于阀壳体位置固定的定子,所述定子围住能够轴向地运动的电枢,所述电枢具有起导引通量作用的电枢体。电枢体包括两个起导引通量作用的部件,在所述部件之间布置有永磁体。电枢在端侧处设有阀环节,所述阀环节借助于弹簧机构预紧到贴靠在阀座处的关闭位置中。所述两个电磁线圈反向地卷绕并且电串联连接,从而其在通电流时产生两个线圈磁场,其场线相对于彼此反向地走向。电枢的轴向的长度相应于在定子的所述两个极环之间的净(lichten)间距。通过电磁线圈的经控制的通电流能够引起在由此产生的线圈磁场与永磁体的永磁体场之间的互相作用,从所述互相作用中得到加载电枢的轴向的驱动力,从而电枢能够被驱动做行程运动并且能够无级地定位在不同的行程位置中。以这种方式,电磁阀能够以成比例的调整行为来运行,这有利于压力调节的或通量调节的应用。

从DE 10 2011 115 115 A1中已知一种阀机构,其定子具有如下线圈,所述线圈轴向地在两侧由各环形磁体在侧面包围。线圈围住作为阀体起作用的带有铁磁的电枢体的电枢,所述电枢体的长度相应于在所述两个环形磁体之间的净间距。

从DE 199 00 788 A1中已知的驱动装置具有带有能够被磁化的区段的、能够轴向地运动的驱动部件,所述区段同轴地延伸穿过电磁线圈,所述电磁线圈轴向地在两侧由各环形磁体在侧面包围。为了引起驱动部件的行程运动,电磁线圈能够被通电流,从而出现驱动式地影响能够被磁化的区段的、与永磁体场的互相作用。

DE 10 2009 021 639 A1描述了一种电磁阀,所述电磁阀具有位置固定地布置在阀壳体处的电磁线圈,所述电磁线圈轴向地在两侧由各环形的永磁体在侧面包围。电磁线圈围住电枢,所述电枢承载与阀座对置的阀环节并且所述电枢能够通过电磁线圈的经控制的通电流被驱动做行程运动。

10 2004 056 236 A1描述了一种电磁驱动机构,所述电磁驱动机构由双稳定的反向行程磁体(Umkehrhubmagnet)形成。反向行程磁体具有带有两个线圈的定子,所述线圈轴向地在外部分别由盖在侧面包围并且在所述线圈之间布置有径向地极化的环形磁体。定子围住具有能够轴向地运动的柱状的电枢体的电枢组合件,所述两个盖在端侧沉入到所述电枢体中。

JP S60- 84 805 A描述了一种三维稳定化的电磁装置,其带有能够运动的电枢,所述电枢能够被精确地停止在中立位置中。

已知的基于磁阻驱动原理的电磁驱动机构由于在其力-行程特征线方面强的非线性仅仅能够被不充分地用于比例应用。

发明内容

本发明基于如下任务,即采取措施,以便在电磁驱动机构和配备有其的比例电磁阀的情况下通过大的行程范围在同时高动力的情况下得到良好的成比例的调整行为。

为了解决所述任务,在开头提及的类型的电磁驱动机构中根据本发明设置成,电枢体在电枢的每个行程位置中以其两个电枢体端部区段在仅仅部分的轴向的覆盖部的情况下沉入到相应相邻的极环中,从而在每个电枢体端部区段与和其相邻的极环之间存在径向的环形间隙,其中,轴向的覆盖长度和由此轴向的环形间隙长度取决于电枢的行程位置,其中,所述两个电枢体端部区段中的至少一个环形地设计并且具有从其自由的端部出发向轴向内部锥形地逐渐变细的内周缘面,从而电枢体端部区段的相对于主轴线成直角的环形横截面的径向的厚度朝着其自由的端部持续地减小。

所述任务此外在开头提及的类型的比例电磁阀的情况下根据本发明通过如下方式来解决,即其电磁驱动机构以之前提及的方式进行构造,其中,阀环节为了产生其控制运动驱动式地与电枢耦联。

电磁驱动机构特别适用于应用在比例电磁阀中,但是还能够用于其它的驱动任务。

在电磁驱动机构之内,能够轴向地运动地支承的电枢以其具有起导引通量作用的特性的电枢体与布置在定子处的、优选环形地并且对称地构建的起导引通量作用的轭组件处于磁性互相作用中,其中,通过附加地存在的永磁体产生永磁式的预紧。电枢体具有如下的长度,使得所述电枢体独立于电枢当前所占据的行程位置以所述两个电枢体端部区段沉入到相应相邻的极环中,从而在每个电枢体端部区段与相邻的极环的部分长度之间存在轴向的覆盖部。在每个极环与沉入其中的电枢体端部区段之间构造有径向的环形间隙,不仅永磁体的永磁体场而且在相应的通电流时相邻的电磁线圈的线圈磁场穿过所述环形间隙。结合电枢体端部区段中的至少一个的环形的、至少在联接到自由的端部处的长度区段中具有内圆锥的外形,尽管有径向的磁体间隙,电枢体也以合成的(resultierenden)轴向的驱动力进行加载,这能够通过磁漏泄场的出现来解释,所述磁漏泄场由于电枢体端部区段的供磁通量使用的环形横截面相对小并且朝着电枢体端部区段的自由的端部持续地减小而产生。结果,根据本发明,借助于电枢体的至少一个轴向的端部区段的特殊的、锥形地逐渐变细的成型部由磁阻力的径向的和轴向的成分构成的混合被用于,产生最大程度上成比例的行程-力特征线。通过根据本发明的设计方案,本身在边缘区域中得出相对线性的、成比例的行为。此外,结合永磁式的预紧能够在小的电感的情况下实现特别高的动力。当永磁体相应于优选的设计方案属于定子并且由此不为运动的质量作贡献时,高的动力是特别突出的。优选地,在内部锥形地构造的电枢体端部区段如下地设计,使得锥形地逐渐变细的内周缘面在每个部位处相对于电枢体的与主轴线重叠的中间的纵向轴线都具有径向的间距。

构造在至少一个环形的电枢端部区段中的内圆锥从电枢端部区段的端侧的自由的端部出发轴向地以不断增加的(zunehmender)逐渐变细部延伸进入到电枢端部区段中,其中,所述内圆锥优选地延伸经过环形的电枢端部区段的整个轴向的长度,尽管如此但是还能够是较短的并且能够过渡到空心柱状的长度区段中。

本发明的有利的改进方案从从属权利要求中得出。

优选地,所述两个电枢体端部区段环形地设计并且具有从自由的端部出发向轴向内部锥形地逐渐变细的内周缘面。所述两个电枢体端部区段优选等同地进行构造。通过在两侧布置在内部锥形的电枢体端部区段,驱动力能够沿所述两个轴向方向在双稳定的功能性的情况下产生。如果仅仅期望单稳定的功能性,所述单稳定的功能性例如借助弹簧复位进行工作,原则上仅仅单侧的内圆锥就足够。在这种情况下,对置的侧能够例如柱形地实施,然而,同样具有借助相邻的极环的独立于电枢的行程位置存在的持续的部分地轴向的覆盖部。

具有起导引通量作用的特性的电枢体的轴向的长度优选如下地进行选择,使得在电枢的中间的行程位置中(在所述中间的行程位置中,所述两个电枢体端部区段以相同的轴向的覆盖长度沉入到相应相邻的极环中),所述轴向的覆盖长度在两侧分别相应于由电枢在其行程运动时最大能够实施的行程的0.3倍至1.5倍。单侧的轴向的覆盖长度在所述布局的情况下例如相应于电枢行程。

电枢体端部区段的锥形的内周缘面的圆锥角度(其还能够被称为开口角度)优选地处于20°至120°(各被包括在内)的范围中,其中,所述圆锥角度尤其处于40°至80°(各被包括在内)的范围中。

在其自由的端部处,环形的电枢体端部区段优选地被弄平或倒圆。备选地,所述电枢体端部区段还能够以轴向地定向的棱边终止。

适宜地,永磁体环形地构造,从而其能够被称为环形磁体。所述永磁体尤其与主轴线同轴地进行布置。

被视为特别有利的是,环形的永磁体径向地磁化。在此,所述两个磁极中的一个处于外周缘的区域中并且所述两个磁极中的另一个处于环形的永磁体的内周缘的区域中。

被视为特别适宜的是,永磁体实施为定子的组成部分。优选地,电枢完全不具有永磁的部件。因为属于定子的永磁体不必一起做电枢的行程运动,所以电枢能够以高的切换动力并且以对电操纵信号的快速的反应时间来运行。此外,所述电枢能够很成本适宜地一件式地制造。

适宜地,属于定子的、优选环形的永磁体以同轴的取向轴向地布置在所述两个电磁线圈之间。由此,所述两个电磁线圈中的每个处于永磁体与所述两个极环中的一个之间。永磁体的永磁体场由两个子磁场组成,所述两个子磁场分别穿过具有起导引通量作用的特性的电枢体并且此外分别穿过所述两个具有起导引通量作用的特性的极环中的一个。

优选地,轭机构也还包含径向地在外部围住所述两个电磁线圈、所述两个极环和永磁体的起导引通量作用的轭套筒,所述轭套筒与所述两个极环并且优选地还与永磁体处于起导引通量作用的连接中。所述两个之前提及的子磁场在径向地处于电磁线圈之外的区域中由轭套筒在永磁体与相应的极环之间进行导引。

优选地,电枢能够相对于定子在两个轴向地彼此相对的行程最终位置之间运动。有利的是,电枢通过在定子与电枢之间起作用的弹簧机构持续地预紧到所述两个行程最终位置中的一个中。借助于这样的弹簧预紧能够很简单地实现电枢的单稳定的运行行为。就比例电磁阀而言,借助于通过弹簧机构预紧到行程最终位置中的电枢尤其能够实现“通常关闭”或“通常打开”的阀类型。

当驱动机构被施加以电枢的双稳定的功能性时,优选也存在有弹簧机构。

优选地,弹簧机构配属于电枢的所述两个轴向的端部区域中的一个并且在此轴向地加入到电枢与定子的组成部分之间。弹簧机构适宜地是压力弹簧机构。

适宜地,电枢关于定子径向地被支撑并且能够轴向地线性移位地被引导。优选地,在电枢体与定子之间不存在触碰。适宜地,环形的气隙径向地在电枢体与定子之间延伸越过电枢体的整个轴向的长度。适宜地,电枢的两个相应地附加于电枢体存在的引导栓负责关于定子的线性引导,所述引导栓分别配属于电枢的所述两个轴向的端部区域中的一个并且所述引导栓分别以径向被支撑的方式能够轴向地移位地沉入到构造在定子处的引导凹口中。引导栓尤其由不起导引通量作用的材料制成,从而所述引导栓既不以任何方式影响永磁体场也不以任何方式影响线圈磁场。引导栓适宜地是与彼此分离的结构部件,但是还能够由穿过电枢体的一件式的引导体的所述两个端部区段形成。

优选地,电枢体在外部完全具有圆柱状的成型部,所述成型部适宜地不具有任何分级。

引导栓在其径向的外周缘处优选地同样圆柱状地设计。

所述两个定子侧的引导凹口中的至少一个适宜地由所述两个极环的柱状地设计轮廓的中央的环形开口形成。原则上,所述两个极环中的每个能够界定所述两个引导凹口中的一个。然而,作为可行的实施方式优选的是,所述两个极环中的一个不承担引导任务并且代替此,配属于所述极环的引导栓沉入到定子的引导凹口中,所述引导凹口由定子的其它的组成部分来界定,例如由轴向的闭合元件界定,所述闭合元件优选不具有起导引通量作用的特性。

每个环形的电枢体端部区段至少当其具有锥形地逐渐变细的内周缘面时优选凸缘形地构造。

优选地,每个环形的电枢体端部区段包围电枢体的轴向地敞开的端侧的凹口,所述凹口具有平面的、优选圆形的底面,所述底面在相对于主轴线成直角的平面中延伸。

优选地,所述两个引导栓以至少一个部分长度在电枢体的由配属的环形的电枢体端部区段围住的端侧的凹口之内延伸。在此,径向的环形间隙能够存在于每个引导栓与配属的环形的电枢体端部区段之间,所述环形间隙在电枢体端部区段的向轴向内部锥形地逐渐变细的内周缘面的情况下相应地逐渐变细。

适宜地,每个引导栓轴向地从电枢体中突出来。有利的是,至少引导栓的从端侧的凹口中突出来的长度区段为了线性引导电枢的目的而与定子的引导凹口共同作用。

关于起导引通量作用的特性的说明理解为用于导引磁通量的特性。只要电磁驱动机构的组成部分是起导引通量作用的,那么其起导引通量作用的特性优选地基于由铁磁材料的设计方案,尤其由软磁材料的设计方案。不起导引通量作用的部件例如由塑料材料、铝材料或由奥氏体材料制成。

适宜地,在电枢体端部区段的自由的端部的区域中或在电枢体端部区段的自由的端部的轴向的高度上,由锥形的内周缘面包围的圆形面为围住环形的电枢体端部区段的外周缘的圆形面的至少75%并且适宜地在90%的范围中。

包含电磁驱动机构的比例电磁阀在优选的设计方案中构造为阀座,其中,其阀环节布置在电枢的前方的端侧处并且在由阀壳体限制的阀腔室之内与阀座对置,所述阀座包围通入到阀腔室中的第一流体通道的内部的通道通入部并且阀环节在关闭位置中贴靠在所述阀座处。还有另外的、第二流体通道通入到阀腔室中,当阀环节通过电枢的相应的操纵而运动到从阀座抬起的打开位置中时,所述另外的、第二流体通道穿过阀腔室与第一流体通道连通。

适宜地,电枢轴向地由压力平衡通道穿过,所述压力平衡通道至少在阀环节的关闭位置中建立在第一流体通道与由电枢的后方的端侧限制的压力平衡腔室之间的流体连接,其中,压力平衡腔室的横截面与第一流体通道的内部的通道通入部的横截面一样大。由此,电枢得到压力平衡,从而能够被施加到其上的驱动力独立于待控制的流体的流体力。

电磁驱动机构能够配备有传感机构,所述传感机构允许电枢的位置探测。这样的传感机构例如包括与永磁的元件合作的霍尔传感器机构,其中,永磁的元件优选地构造为磁环。

附图说明

随后,借助于附上的附图更详细地阐释本发明。其中:

图1示出根据本发明的比例电磁阀在部分拆开的状态中的优选的第一实施方式,其中,所述电磁阀配备有根据本发明的电磁驱动机构的优选的实施方式,

图2示出来自图1的组件的另外的拆开的图示,其中,与图1不同,在驱动机构中不仅示出定子,而且以纵剖面示出电枢,

图3示出来自图1和2的组件在阀环节的关闭位置中的纵剖面,在所述关闭位置中,电枢占据两个可能的行程最终位置中的一个,

图4示出与在图3中一样的纵剖面,然而在阀环节的打开位置中,在所述打开位置中电枢占据中间的行程位置,以及

图5又示出相应于图3和4的纵剖面,其中,示出在最大的打开位置中的阀环节并且电枢占据关于在图3中示出的运行状态相对的行程最终位置。

具体实施方式

在附图中说明一种比例电磁阀1,所述比例电磁阀配备有电磁驱动机构2,通过所述电磁驱动机构能够驱动电磁阀1的阀环节3做通过双箭头说明的线性的控制运动4。

驱动机构2具有想象的主轴线5,所述主轴线示范性地涉及驱动机构1的中央的纵向轴线。阀环节3的控制运动4沿主轴线5的轴线方向进行。

电磁阀1具有阀壳体6。阀壳体6示范性地多件式地构造并且包括第一壳体部件7以及加装到第一壳体部件7处的第二壳体部件8。优选地,第二壳体部件8通过固定器件11、尤其固定螺纹紧固件以能够脱开的方式固定在第一壳体部件7处。

第二壳体部件8优选地由驱动机构2的定子12形成。驱动机构2此外具有电枢13,所述电枢能够相对于定子12沿主轴线5的轴线方向线性地来回运动,其中,所述运动在下面被称为行程运动14,所述行程运动通过双箭头说明。

驱动机构2具有构造为定子12的组成部分的、从外部能够接近的联接元件15,操控电压能够被施加到所述联接元件处,能够通过所述操控电压来操纵驱动机构2以产生行程运动14。

在第一壳体部件7中构造有加深部,所述加深部通过加装的第二壳体部件8封闭,从而其形成阀腔室16,电枢13以前方的端部区段17伸入到所述阀腔室中。在所述前方的端部区段17处,在端侧安置有已经提到的阀环节3,所述阀环节示范性地包括橡胶弹性的密封元件,所述密封元件例如盘形地或板形地构造。

第一壳体部件7由第一流体通道22穿过,所述第一流体通道以第一外部的联接开口22a朝着第一壳体部件7的外部面通出并且此外以第一内部的通道通入部22b通入到阀腔室16中。第一内部的通道通入部22b与阀环节3沿主轴线5的轴线方向对置并且由面向阀环节3的环形的阀座24包围。

同样穿过第一壳体部件7的第二流体通道23以第二外部的联接开口23a通出到第一壳体部件7的外部面并且此外以第二内部的通道通入部23b如下地通入到阀腔室16中,使得独立于阀环节3的当前的位置在阀腔室16与第二外部的联接开口23a之间存在敞开的连接。

在比例电磁阀1的典型的运行方式中,在第一外部的联接开口22a处,将处于超压之下的流体、例如压缩空气输入到第一流体通道22中。只要阀环节3在能够从图3中看出的关闭位置中贴靠在阀座24处,那么第一流体通道22就与阀腔室16并且由此还与第二流体通道23分开,从而不发生流体流动。通过驱动机构2的相应的操纵,阀环节3能够如下地被驱动做控制运动4,即其占据从阀座24抬起的打开位置,其中,图4和5说明了两个可能的打开位置。在每个打开位置中,被输入到第一流体通道22中的流体能够穿过被开启的第一内部的通道通入部22b流入到阀腔室16中并且从此处穿过第二流体通道23和第二外部的联接开口23a从阀壳体6流出到所联接的消耗器。

理解的是,电磁阀1还能够以相反的流动方向来运行,其中,待被控制的流体在第二外部的联接开口23a处被输入。

在控制运动4的范围内能够由阀环节3占据的阀环节位置在下面还应该被称为控制位置。所述控制位置中的一个是能够从图3中看出的关闭位置。另外的控制位置是从阀座24抬起的打开位置,其中,阀环节3能够无级地定位在不同的打开位置中,所述打开位置在与阀座24的间距方面彼此不同。图5示出具有在阀环节3与阀座24之间的最大可能的间距的最大的打开位置。在图4中示出中间打开位置,其在关闭位置与最大的打开位置之间处于中间。

不同的打开位置的无级的可调整性实现了不同大小的流动横截面的开口,从而电磁阀1能够被用于压力调节和/或通量调节。

因为阀环节3驱动式地与电枢13耦联,所以阀环节3的控制运动4从电枢13的行程运动14中得出。当阀环节3固定地安置在电枢13处时,控制运动4直接与行程运动14一致。在该实施例中这是这种情况。

根据没有说明的实施例,阀环节3与电枢13分离地构造,尽管如此,然而通过合适的耦联器件驱动式地与电枢13耦联。

电枢13能够在行程运动14的范围内在能够从图3中看出的第一行程最终位置与能够从图5中看出的第二行程最终位置之间移动。电枢13的第一行程最终位置相应于阀环节13的关闭位置,第二行程最终位置相应于阀环节3的最大的打开位置。电枢13能够相对于定子12无级地定位在所述两个轴向地彼此相对的行程最终位置之间。

在下面描述电磁驱动机构2的优选的结构。

驱动机构2的定子12具有线圈组件25,所述线圈组件电联接到联接元件15处并且能够通过将操控电压施加到联接元件15处而被通电流。线圈组件25同轴于主轴线5布置并且具有两个与彼此同轴的电磁线圈26、27,所述电磁线圈在下面还被称为第一电磁线圈26和第二电磁线圈27。

优选地,所述两个电磁线圈26、27关于其尺寸和其有效功率等同地构造。

所述两个电磁线圈26、27分别包含由绝缘地包裹的线圈线材制成的线圈绕组,其中,所述两个电磁线圈26、27同方向地进行卷绕。所述电磁线圈两者都联接到联接元件15处,从而操纵电压的施加同时在所述两个电磁线圈26、27中引起为了更好的区分被称为线圈磁场的磁场。

优选地,所述两个电磁线圈26、27串联连接,从而其由相同的操纵电流穿流。但是,所述两个电磁线圈基本上还能够与彼此分离地构造并且与彼此分开地操纵。重要的是,线圈磁场具有在附图中通过箭头说明的场方向28,所述场方向在轴向地处于所述两个电磁线圈26、27之间的区域中彼此相对地定向。

每个电磁线圈26、27优选地具有由线圈线材制成的绕组部分26a、27a和承载所述绕组部分26a、27a的、尤其由塑料材料制成的环形的线圈承载件26b、27b。

此外,环形的永磁体32属于定子12,所述环形的永磁体以与主轴线5同轴的取向轴向地布置在所述两个电磁线圈26、27之间。永磁体32结合定子12的还待阐释的起导引通量作用的轭机构33引起电枢13的永磁式的预紧。如下特性被理解为起导引通量作用,即能够导引磁场线并且由此导引磁通量。

永磁体32原则上还能够实施为电枢13的组成部分,然而在集成到定子12中的情况下被证明为是特别有利的,如这在该实施例中是这种情况那样。

优选地,构造为环形磁体的永磁体32被径向地磁化。永磁体场34在永磁体32中的内部的场方向在35处通过箭头说明。

基于轭机构33的随后描述的设计方案,永磁体场34由两个子磁场34a、34b组成,其相应地与所述两个线圈磁场可比地围绕所述两个电磁线圈26、27中的相应一个延伸。这意味着,永磁体场34始终相对于一个线圈磁场同方向地并且相对于另一个线圈磁场反方向地走向。所述两个线圈磁场中的哪个相对于永磁体场34同方向或反方向地定向,取决于所述两个电磁线圈26、27的通电流方向。

已经谈及的起导引通量作用的轭机构33由多个、分别具有起导引通量作用的特性的组成部分组成。起导引通量作用的特性尤其通过如下方式引起,即所说的组成部分由铁磁材料制成,其中,尤其应用软磁钢。备选地,起导引通量作用的特性例如还能够通过如下方式引起,即铁磁颗粒被嵌入到不起导引通量作用的聚合基础材料中。

轭机构33具有两个起导引通量作用的极环36、37,所述极环在下面为了更好的区分还被称为第一极环36和第二极环37。所述两个极环36、37是定子12的组成部分并且相应地以关于主轴线5同轴的布置方式布置在所述两个电磁线圈26、27中的一个的与相应另一个电磁线圈27、26轴向地相对的外侧处。由此,每个电磁线圈26、27在其面向另一个电磁线圈27、26的轴向的内侧处由永磁体32并且在相对的轴向的外侧处由所述两个极环36、37中的一个在侧面包围。

优选地,永磁体32和所述两个极环36、37相应地直接轴向地贴靠在配属的电磁线圈26、27处,尤其以绝缘的方式贴靠在相关的线圈承载件26b、27b处。

轭机构33适宜地还具有起导引通量作用的轭套筒38,所述轭套筒同轴于主轴线5布置并且具有如下的轴向的长度,使得所述轭套筒不仅将永磁体32而且将所述两个电磁线圈26、27和所述两个极环36、37径向地在外部围住。所述轭套筒优选地空心柱状地构造。

轭套筒38与所述两个极环36、37处于起导引通量作用的连接中。为此,所述两个极环36、37示范性地具有如下外直径,所述外直径相应于轭套筒38的内直径,从而存在直接的触碰接触。附加地或备选地,所述部件还能够压入到彼此中或与彼此粘接。

优选地,永磁体32还与轭套筒38处于起导引通量作用的连接中。为此,永磁体32优选地具有如下外直径,所述外直径相应于轭套筒38的内直径,从而所述两个部件径向地贴靠在彼此处。相应于在所述两个极环36、37的情况下的给定条件,永磁体32能够例如被压入或粘入。

在附图中,在图4中在42处能够看到在永磁体32的外周缘中的轴向的槽,连接所述两个电磁线圈26、27的线圈线材引导穿过所述槽。

轭套筒38的内周缘的轴向地延伸越过所述两个电磁线圈26、27和永磁体32的长度区段适宜地具有比轭套筒38的两个轴向地联接到其处的外部的端部区段43、44小的直径,从而各得出轴向的止挡凸肩45,所述两个具有相应较大的外直径的极环36、37中的一个相应地轴向地贴靠在所述止挡凸肩处。

优选地,驱动机构2通过如下方式固定在阀壳体6处,使得所述驱动机构以轭套筒38的配属于电枢13的前方的端部区段17的前方的外部的端部区段43插上到第一壳体部件7的围住阀腔室16的环形的固定凸起部上。处于其间的密封环47负责流体密封的密封。

在驱动机构2的沿主轴线5的轴线方向与电枢13的前方的端部区段17相对的背侧48处,轭套筒38以后方的外部的端部区段44轴向地插上到定子12的尤其盖状的闭合元件52上。闭合元件52优选地由不起导引通量作用的材料制成。示范性地,闭合元件52以环形凸肩53轴向地支撑在轭套筒38处并且借助于固定元件与轭套筒38和第一壳体部件7紧固。密封环49还适宜地处于闭合元件52与轭套筒38之间。

轭机构33与环形的永磁体32和所述两个电磁线圈26、27共同围住与主轴线5同轴的电枢容纳空间54,电枢13在所述电枢容纳空间中轴向地延伸。电枢13具有中间的纵向轴线19,其示范性地与主轴线5重叠。

电枢13具有带有径向地向外定向的外周缘面56的起导引通量作用的电枢体55,所述外周缘面适宜地柱状地设计。电枢体55的外直径最小小于轭机构33以及永磁体32和所述两个电磁线圈26、27的内直径,从而所述电枢体由定子12在保留微小的环形的气隙的情况下被围住。

在前方的端部区段17的区域中,电枢13具有轴向地突出超过起导引通量作用的电枢体55的前方的引导栓62。另外的、后方的引导栓63处于电枢13的与前方的端部区段17轴向地相对的后方的端部区段57处并且在背侧突出超过电枢体55。通过所述两个引导栓62、63,电枢13为了实施行程运动14在定子12处在径向的支撑的情况下能够线性移位地被引导。

每个引导栓62、63以引导区段62a、63a沉入到由定子12形成的前方的或后方的引导凹口58、59中,所述引导区段在其外周缘处具有径向地向外指向的圆柱状的引导面62b、63b。所述两个引导凹口58、59具有与所配属的引导区段62a、63a的外直径匹配的内直径,从而引导面62b、63b轴向地能够移位地贴靠在其处并且每个引导栓62、63能够在行程运动14时在配属的前方的或后方的引导凹口58、59中滑动。

优选地,后方的引导凹口59构造为在闭合元件52中的轴向的加深部。前方的引导凹口58原则上能够同样由定子12的不属于轭机构33的部件形成,但是优选地由第一极环36的柱状地设计轮廓的中央的环形开口36a形成。由此,定子12能够以很短的结构长度来实现。

所述两个引导栓62、63适宜地由对于磁通量来说不起导引通量作用的材料制成。所述两个引导栓例如由塑料材料或由不锈钢材料制成。

在行程运动14时,引导栓62、63在径向的支撑的情况下沿轴向的方向在相应配属的引导凹口58、59中滑动。

优选地,所述两个引导栓62、63与彼此分离地构造并且独立于彼此地固定在电枢体55处。在所说明的实施例中这是这种情况。在此,每个引导栓62、63在背侧具有栓形的固定突出部64,借助所述固定突出部,所述引导栓置入到在中央穿过电枢体55的通孔65中。适宜地,每个固定突出部64具有外螺纹,所述固定突出部借助所述外螺纹旋入到通孔65的内螺纹中。

所述两个引导栓62、63从彼此相对的端侧置入到通孔65中。

根据没有说明的实施例,所述两个引导栓62、63穿过一件式的引导体的构成整体的组成部分,所述引导体穿过通孔65。

适宜地,每个引导栓62、63具有轴向地联接到固定突出部64处的头部区段66。头部区段66的与固定突出部64轴向地相对的端部区段形成所配属的引导区段62a、63a。头部区段66具有比固定突出部64大的直径并且以包围固定突出部64的环形的后方的端面67支撑在电枢体55的对置的端面68处。

电枢体55具有两个沿电枢13的纵向方向19彼此相对的端部区段,所述端部区段应该被称为电枢体端部区段72、73。为了更好的区分,在下面,配属于前方的端部区段17的电枢体端部区段72还被称为第一电枢体端部区段72,而配属于电枢13的后方的端部区段57的电枢体端部区段73还被称为第二电枢体端部区段73。

所述两个电枢体端部区段72、73具有柱状的外周缘面74。所述外周缘面相应地由在径向的外周缘处延伸越过整个电枢体55的外周缘面56的长度区段形成。

电枢体55具有轴向的长度,所述轴向的长度大于在所述两个极环36、37之间的净间距,也就是说所述两个极环36、37的轴向的内部间距的净间距,所述轴向的内部间距在所述两个极环36、37的两个面向彼此的内部的轴向的端面75之间进行测量。另一方面,电枢体55比在所述两个极环36、37的两个彼此背离的外部的轴向的端面之间进行测量的间距短。此外,通过与定子12的机械的共同作用来保证,电枢体55在每个在运行驱动机构2时能够被调整的行程位置中以所述两个电枢端部区段72、73沉入到相邻的第一或第二极环36、37中。然而,沉入深度始终比相应的极环36、37的在内部的轴向的端面75与外部的轴向的端面76之间测量的轴向的长度小。也就是说,在每个行程位置中存在所述两个电枢体端部区段72、73以相应相邻的第一或第二极环36、37的仅仅部分地轴向的覆盖部。

在电枢13的每个行程位置中,也就是说,不仅在所述两个行程最终位置中而且在每个处于其间的行程位置中,在每个电枢体端部区段72、73与围住其的极环36、37之间存在径向的环形间隙77,其轴向的长度相应于在电枢体55与相应的极环36、37之间的轴向的覆盖长度并且其小于相应的极环36、37的轴向的长度。

优选地,每个电枢体端部区段72、73由配属于其的极环36、37径向地在外部围住,其中,配属的径向的环形间隙77处于电枢体端部区段72、73的柱状的外周缘面74与极环36、37的径向的内周缘面78之间。

在行程运动14时,所述两个电枢体端部区段72、73的轴向的覆盖长度发生改变。关于一个极环36或37的轴向的覆盖长度相应地变得较大,而同时关于另一个极环37、36的轴向的覆盖长度变得较小。相应于此地,所述两个径向的环形间隙77的轴向的环形间隙长度也发生改变。

每个径向的环形间隙77越过轴向的长度界定径向地在电枢体端部区段72、73的外周缘面74与配属的极环36、37的径向的内周缘面78之间的环形的气隙。

优选地,长度尺寸如下地与彼此协调,即在电枢13的在图4中说明的中间的行程位置中(在所述中间的行程位置中,所述两个电枢体端部区段72、73以相同的轴向的覆盖长度沉入到相应相邻的极环36、37中),轴向的覆盖长度相应于最大的电枢行程的0.3倍至1.5倍,其中,最大的电枢行程是电枢13能够在其两个行程最终位置之间所经过的电枢行程。

在所说明的实施例中,通过如下方式来界定电枢13的一个行程最终位置,即阀环节3在关闭位置中贴靠在对置的阀座24处。这在图3中进行说明。另一个行程最终位置(其在所说明的实施例中相应于阀环节3的最大的打开位置并且其在图5中进行说明)例如通过如下方式进行预设,即电枢13达到贴靠在定子12的组成部分处,例如贴靠在闭合元件52处。

驱动机构2的另外的特点在于,电枢体55的所述两个电枢体端部区段72、73环形地设计并且相应地具有从轴向外部向轴向内部锥形地逐渐变细的内周缘面79。这表现为,环形的电枢体端部区段72、73朝着其轴向地定向的自由的端部71逐渐变细。也就是说,电枢体端部区段的相对于主轴线5成直角的环形横截面的沿关于主轴线5径向的方向进行测量的厚度朝着电枢体端部区段72、73的自由的端部71持续地变得较小。

为了获得电枢体端部区段72、73的这种轮廓,适宜地从每个轴向的端侧将轴向的加深部82引入到电枢体55中,所述加深部轴向地向内部逐渐变细,其中,其径向的限制面形成电枢体端部区段72、73的锥形的内周缘面79。

优选地并且相应于所说明的实施例,锥形的内周缘面79从端侧的自由的端部71出发延伸经过轴向的加深部82的整个长度。

备选地,但是,锥形的内周缘面79还能够是较短的并且在轴向的加深部82的轴向的内部的端部之前结束,其中,那么环形的电枢体端部区段72、73的柱状的内周缘面轴向地在内部适宜地联接到锥形的内周缘面79处。在锥形的内周缘面79与柱状的内周缘面之间的过渡部在此适宜地由环形的棱边形成。

轴向的加深部82轴向地在内部适宜地由轴向地向外定向的底面68a限制。所述底面68a适宜地圆形地设计轮廓并且优选地在相对于纵向轴线19成直角的平面中延伸。底面68a是端面68的相比于自由的端部71轴向地较深地处于电枢体55中的面区段。

优选地,在电枢体端部区段72、73的自由的端部71的高度上,由锥形的内周缘面79包围的圆形的开口占据围住环形的电枢体端部区段72、73的外周缘的圆形面的至少75%。优选地,所述面积比例处于90%的范围中并且优选地刚好为90%。

电枢体端部区段72、73的内圆锥有利地影响电枢13的轴向的行程位置的校准。通过能够以可变的大小施加到线圈组件25处的操纵电压的大的范围得出很好的成比例的运动行为。

这尤其应该归因于如下情况,即贴靠在电枢体端部区段72、73的区域中的强磁场在无限制的穿通方面由于电枢体端部区段的减小的环形横截面而受到阻碍,从而构造漏泄场,所述漏泄场尽管有径向的气隙仍施加轴向的磁驱动力到电枢体55上。当电枢13然后与电枢元件52一起运动时,虽然电枢体端部区段72、73的供磁场使用的、进一步在上面被称为环形横截面的通量横截面发生改变,然而这几乎不影响驱动力,因为磁通量同时也发生改变,从而负责轴向的驱动力的漏泄场始终存在。也就是说,尤其还在行程最终位置的附近,也就是说,在待调整的行程位置的边缘区域中具有如下力-行程特征线,所述力-行程特征线具有良好的线性,这积极地影响调节行为。

在驱动机构2的每种运行状态中,所述两个径向的环形间隙77由永磁体场34或由子磁场34a、34b中的一个穿过。线圈组件25的通电流导致产生两个线圈磁场,所述两个线圈磁场与永磁体32的所述两个子磁场34a、34b叠加。取决于线圈组件25的通电流方向在相应一个径向的环形间隙77的区域中得出子磁场34a、34b的加强并且同时在相应另一个径向的环形间隙77的区域中得出子磁场34a、34b的减弱,从而整体上在相应一个电枢体端部区段72、73的区域中出现较强的轴向的磁力作用,而磁力作用在另一个电枢体端部区段72、73的区域中被减弱。绝对的强度能够关于所施加的操纵电压或由此得到的电流强度的大小进行改变。

对于驱动机构2的运行行为有利的是,存在有在定子12与电枢13之间起作用的弹簧机构83,通过所述弹簧机构将电枢13持续地相对于定子12预紧到其两个行程最终位置中的一个中。所说明的实施例配备有这样的弹簧机构83,所述弹簧机构在此示范性地如此构造和布置,使得电枢13被弹性地预紧到相应于阀环节3的关闭位置的行程最终位置中。

弹簧机构83尤其涉及压力弹簧机构。

弹簧机构83示例性地轴向地在电枢13的后方的端部区段57与闭合元件52之间布置在定子12的内部中。所述弹簧机构相应地轴向地支撑在所述两个之前提及的组成部分57、52处。例如所述弹簧机构包括螺旋弹簧。

示范性地,弹簧机构83在电枢13方面与后方的引导栓63共同作用。所述后方的引导栓63具有在头部区段66中延伸的盲孔状的凹口84,弹簧机构83以防侧向弯折而受支撑地沉入到所述凹口中。通过弹簧机构83施加到电枢13上的弹簧力FF通过箭头说明。

在图3至5中示范性地说明电枢13的不同的可能的行程位置并且相应于其还说明与电枢13连接的阀环节3的不同的控制位置。

图3示出电枢13的行程最终位置,在所述行程最终位置中,阀环节3占据关闭位置。线圈组件25如下地通电流,使得在配属于第一电枢体端部区段72的径向的环形间隙77的区域中存在有比在背侧的第二电枢体端部区段73的区域中显著较强烈的合成的磁场。由此,阀环节3被压紧到阀座24处。

图5示出如下运行状态,在所述运行状态中,合成的磁场在配属于第二电枢体端部区段73的径向的环形间隙77的区域中比在第一电枢体端部区段72的区域中显著较大。由此,电枢13沿朝着第二极环73的方向移位,从而其占据另一个行程最终位置,所述另一个行程最终位置相应于阀环节3的最大的打开位置。

在能够从图3中看出的行程最终位置中,轴向的覆盖长度在第一电枢体端部区段72的区域中具有最大值并且在第二电枢体端部区段的区域中具有最小值。在能够从图5中看出的第二行程最终位置中,所述状态刚好相反。

图4示出电枢13的中间的行程位置,在所述行程位置中,覆盖长度在所述两个电枢体端部区段72、73处一样大。在此,相比于界定阀环节3的最大的打开位置的行程最终位置,被施加到线圈组件25处的操纵电压被减小,从而经调整的打开位置是中间打开位置,其被开启的流动横截面比在最大的打开位置中小。

在所说明的实施例中所述两个电枢体端部区段72、73环形地设计并且具有向轴向内部锥形地逐渐变细的内部周缘面79,而在没有说明的实施例中所述两个电枢体端部区段中的仅仅一个以所述形式设计。也就是说,内圆锥能够不仅在一侧而且在两侧进行布置。两侧的电枢体圆锥实现沿所述两个轴向方向在双稳定的功能性的情况下的调整力。如果仅仅期望单稳定的功能性,其例如借助弹簧复位进行工作,单侧的电枢体圆锥就足够。在这种情况下,对置的电枢体端部区段能够例如柱形地构造。关于以配属的极环的轴向的覆盖部的阐释然而也适用于这样的设计方案。

优选地,锥形地逐渐变细的内周缘面79的还能够被称为开口角度的圆锥角度80(在图5中通过双箭头使其能够识别)处于在20°与120°之间的范围中。处于在40°与80°之间的范围中的圆锥角度已经被证明为是特别适宜的。范围边界在所述两个范围数据中相应地被包括在内。

在所说明的实施例中,环形的电枢体端部区段72、73在其自由的端部71处在端侧被弄平。虽然如此,环形的端面仅仅具有小的径向的尺寸。相应于没有说明的实施例,自由的端部71还能够尖棱地以轴向地定向的棱边结束或被倒圆。

相应于所说明的实施例,所述两个引导栓62、63能够以至少一个部分长度在电枢体55的配属的端侧的加深部或凹口55之内延伸。示范性地,电枢体55的端面68由端侧的凹口82的轴向地向外定向的底面68a形成,在所述端面处引导栓62、63贴靠在电枢体55处。

适宜地,环形的径向的气隙85在每个引导栓62、63与配属的电枢体端部区段72、73的锥形的内周缘面79之间延伸。

每个引导栓62、63以其头部区段66轴向地从配属的端侧的凹口82中突出来,其中,至少处于端侧的凹口82之外的长度区段形成引导区段62a、63a。

比例电磁阀1适宜地配备有压力平衡措施,所述压力平衡措施负责,至少在关闭位置中并且优选地还在打开位置中没有合成的轴向的流体压力作用于电枢13。

压力平衡措施设置成,电枢13在中间由压力平衡通道86轴向地穿过,所述压力平衡通道以前方的通道通入部87在阀环节3的背离电枢13的端侧的封闭面88处通出并且所述压力平衡通道此外以轴向地相对的后方的通道通入部89通出到处于定子12的内部的压力平衡腔室92。压力平衡腔室92联接到电枢13的与阀环节3轴向地相对的后方的端部区段57处并且示范性地由后方的引导栓63和闭合元件52共同限制。径向地在外部固定在后方的引导栓63的头部区段66中的密封环93负责将压力平衡腔室92与电枢容纳空间54流体密封地分开。

优选地,弹簧机构83布置在压力平衡腔室92中。

适宜地,压力平衡通道86轴向地延伸穿过阀环节3、电枢体55和所述两个引导栓62。

压力平衡腔室92的横截面与第一内部的通道通入部22b的横截面一样大,所述第一内部的通道通入部在阀环节3的关闭位置中由其端侧的封闭面88遮盖。

在阀环节3的关闭位置中,第一流体通道22穿过前方的通道通入部87和压力平衡通道86与压力平衡腔室92连通,从而在后者中存在与在第一流体通道22中一样的压力。由此,电枢13沿所述两个轴向的方向以一样大的流体压力进行加载,其互相抵消(egalisieren)。当阀环节3占据打开位置时,出现相同的作用,因为然后在压力平衡腔室92中存在有与在阀腔室16的前置于前方的通道通入部87的区域中相同的压力。

驱动机构2能够配备有用于电枢13的行程传感机构。此外,比例电磁阀1能够配备有压力传感机构和/或通量传感机构。

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