[实用新型]一种实现高速电磁阀高强度轻量化的电枢组件

说明书

技术领域

本实用新型涉及各种液体介质或各类燃油传送、加压、驱动、控制、喷射、排放的动力装置、动力系统、工作设备等使用的电磁执行器（电磁阀）。特别是用于燃油电控喷射系统内的高速电磁执行器，具体涉及一种实现电磁阀高强度轻量化的电枢组件。

背景技术

电磁阀是现代工业中用作流体控制的自动化基础元件，广泛用于现代工业控制系统中调整流体介质的方向、流量、速度和其它动态参数。电磁执行器（电磁阀）根据用途由特定的驱动电路来实现设计的控制目的。工作原理是利用电磁线圈在通电后产生磁场来控制衔铁，来实现力、力矩、位移，以完成预期动作。衔铁为铁磁物质，受到电磁线圈通电后产生的磁场作用后产生吸力，将电能转化为机械能，实现对负载的速度、方向、位移、力进行控制。电磁阀目前在燃料喷射装置、电能分配器、各种机车车辆、液压设备中大量应用。

其中高速电磁阀是许多现有控制系统的关键执行元件，例如汽车制动防抱死系统ABS。电控柴油喷射系统、无凸轮电控液压驱动气门系统上都需要大流量、快速响应的开关电磁阀、流量控制的比例阀。通过接收电子控制单元ECU的控制信号实现快速的启闭；额定流量和动作时间是衡量电磁阀的重要指标，也直接影响了系统的稳定性和可控性；电磁阀的额定流量越大、响应时间越快，系统的控制精度和稳定性就越好。

目前电磁阀电枢组件中的衔铁采用纯铁、铁硅、铁铝合金、铁钴合金制作，阀杆采用高强度合金钢，衔铁与阀杆之间通过金属螺钉进行连接。图1示出了现有技术中高速电磁阀在流体介质输送泵中的装配结构简图，电磁阀由定子铁芯激励线圈组件与作为执行器的电枢组件构成。定子组件包括铁芯1、电磁线圈2，线圈骨架，以及塑料接线座；作为动作执行器的电枢组件，由衔铁3、阀杆6、阀杆复位弹簧5、衔铁阀杆连接螺钉4，阀杆弹簧座9构成；此外，还有泵体结构中的阀座7。电磁阀定子内电磁线圈在施加激励电流之后，在铁芯内产生磁场，磁场对软磁材料制成的衔铁产生电磁吸力，将电枢组件向左拉向铁芯，此时阀杆弹簧被压缩，常将此过程称为电磁铁吸合。当施加在电磁线圈内的驱动电流消失后，阀杆弹簧的弹簧力释放，将电枢组件向右推动，将电磁阀定子铁芯组件与电枢组件推分开来。上述过程中，电枢组件的受力运动方程为：

F_m-KΔX-F₀-F_r＝md²x/dt²；

公式之中，F_m是电枢组件所受的电磁吸力，K是阀杆弹簧的刚度，ΔX是阀杆弹簧的压缩量，F₀是阀杆弹簧的预紧力，F_r是流体介质作用在电磁阀电枢组件上的液态力，m是电磁阀衔铁、阀杆与阀杆复位弹簧质量之和。

图2示出了现有典型的高速电磁阀电枢组件结构的轴向剖视图。作为执行运动件的电枢组件，由衔铁3、阀杆6、衔铁阀杆连接螺钉4组成。其中铁基软磁金属制成的衔铁3与高强度合金阀杆6通过一个螺钉4，装配成一个组件。衔铁、阀杆、连接螺钉三个零件的材质比重约为7.8g/cm³。

图3示出了电磁阀电枢组件质量与电磁阀动态响应性能之间的关系，可看出随着电磁阀电枢组件质量的增加，电磁阀动态响应性能的降低，且响应性能的降低幅度与电磁阀电枢组件质量基本上呈现的正比关系。因此，降低电枢组件质量对提高与保证电磁阀的动态相应速度与性能非常有帮助。

高速电磁阀不仅要选择具有高饱和磁感应强度、高导磁率的软磁材料，以及适当的激励控制策略，合理的电枢组件结构也非常关键。此外由于工作介质为高压燃油，产品构件彼此之间连接的可靠性、牢固性、密封性亦非常关键。在高速电磁阀的设计开发过程中，电磁阀电枢组件的质量对电磁阀的动态响应速度与动态性能影响巨大，努力降低电磁阀电枢组件的质量，提高组件结构刚度、强度，是高速电磁阀设计、开发过程中的一个重要工作内容。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于高速电磁阀的高强度轻量化的电磁阀的电枢组件。

本实用新型采取以下的技术方案：

一种实现高速电磁阀高强度轻量化的电枢组件，包括衔铁和阀杆，所述衔铁通过连接过渡层与阀杆连接成一个整体。衔铁和阀杆之间采用过渡连接层进行连接，无需螺钉连接，减轻了整个电枢组件的质量。