[发明专利]基于MEMS的电磁阀

说明书

可电子切换MEMS阀包括由软磁材料形成并且限定穿过其的流体流动路径的壳体。磁场产生构件安装在壳体内并且连接到电源。MEMS阀部分安装在磁场产生构件以内，具有可移动地安装在其中的阀关闭构件并且限定穿过其的流体流动路径的一部分。阀关闭构件在流体流动路径被阻塞的关闭位置和流体流动位置不被堵塞的打开位置之间可移动。当从磁场产生构件移除电流时，阀关闭构件被配置为移动到并保持在所述关闭位置和所述打开位置中的、在移除电流时所述阀关闭构件最靠近的一个位置中。

技术领域

本发明总体上涉及用于控制流体流动的MEMS阀。具体地，本发明涉及可电子切换的MEMS阀的改进结构，其被构造为在低压、高流体流量应用中控制流体流动。

背景技术

MEMS(微机电系统)为物理上小型的、具有尺寸在微米范围(即，约10μm或更小)的特征的一类系统。这些系统具有电学部件和机械部件两者。术语“微加工”通常被理解为意指三维结构的制造和移动MEMS装置的部件。MEMS最初使用改进的集成电路(计算机芯片)制造技术(例如化学刻蚀)和材料(例如硅半导体材料)微加工这些非常小的机械装置。今天，存在更多可用的微加工技术和材料。在本申请中使用的术语“微机械装置”意指具有尺寸为约10μm或更小的一些特征的装置，因此通过限定至少部分地通过微加工形成。微机械装置还可以包括微机械部件和标准尺寸(更大)部件二者。

已经提出了各种用于在流体回路内控制流体流动的MEMS装置。例如，美国专利NO.5,475,353描述了一种使用三个磁体(包括一个永磁铁和两个软磁体)的微机械电磁开关，通过引用将该专利公开内容并入本文。永磁体安装到第一导电构件，并且第一导电构件通过气隙与第二导电构件分离。平面致动器线圈嵌入在介电、绝缘层中并且通过绝缘构件与第二导电构件分离。在第一方向上施加电流使永磁体朝软磁体中的第一软磁体移动并且到打开位置。当电流从线圈移除时，永磁体保持吸引到第一软磁体并且处在打开位置。在第二方向上施加电流使永磁体朝软磁体中的第二软磁体移动并且到关闭位置。当电流从处于此位置的线圈移除时，永磁体保持吸引到第二软磁体并且处在关闭位置。然而，平面致动器线圈不具有足够的磁场强度以产生高流体流量阀所需的永磁体行程。

因此，期望提供一种用于可电子切换的MEMS阀的改进结构，其允许在低压、高流体流量应用中控制流体流量。

发明内容

本发明涉及一种用于可电子切换的MEMS阀的改进结构，该可电子切换的MEMS阀允许在低压、高流体流量的应用中控制流体流动。可电子切换MEMS阀包括由软磁材料形成并且限定穿过其的流体流动路径的壳体。磁场产生构件安装在壳体内并且连接到电源。MEMS阀部分安装在磁场产生构件内，具有可移动地安装在其中的阀关闭构件，并且限定穿过其的所述流体流动路径的部分。阀关闭构件可在流体流动路径被阻塞的关闭位置和流体流动位置不被阻塞的打开位置之间移动。当从磁场产生构件移除电流时，阀关闭构件被配置为移动到和保持在关闭位置和打开位置中所述阀关闭构件在移除电流时最靠近的一个位置。

在第二实施例中，可电子切换MEMS阀包括由软磁材料形成并且限定穿过其的流体流动路径的壳体。磁场产生构件安装在壳体内并且连接到电源。MEMS阀部分被安装在所述磁场产生构件内，并包括覆盖层、基底层、中间层，所述覆盖层具有穿过其形成的入口端口，所述基底层具有穿过其形成的出口端口，所述中间层附接在所述覆盖层和所述基底层之间。入口端口和出口端口限定穿过其的流体流动路径，阀关闭构件可移动地安装到所述中间层，并且被配置成可在基底层的出口端口被阻塞的关闭位置和基底层的出口端口不被阻塞的打开位置之间移动。当从磁场产生构件移除电流时，阀关闭构件被配置为移动到和保持在关闭位置和打开位置中所述阀关闭构件在移除电流时最靠近的一个位置。