本发明属于电磁阀技术领域，具体涉及一种适用于微推进系统的流体管理系统的微型自锁电磁阀。
背景技术：
随着物联网太空基站建设的需要，对低空卫星的需求日益增加。由于电推进动力系统质量小，比冲大等特点，特别适用于小型卫星的姿轨控制。其中自锁电磁阀由于其功耗较低，被广泛用于电推进供气管理模块中，用于对气体介质的通断控制，如公开号为cn101709806a的中国专利提供了一种微型自锁电磁阀，电磁阀还包括设置在阀座和阀芯侧面之间的永磁体，永磁体靠近阀座的端面；电磁线圈为可正反通电的单线圈电磁线圈；永磁体和阀座以及阀芯之间设置有法兰导磁套，电磁线圈和阀芯之间设置有筒状第一隔磁环；通过电磁线圈通电控制阀芯在第一隔磁环中滑动实现阀门的开关，由于阀芯与第一隔磁环的配合并非完美，在受到径向力时，第一隔磁环与阀芯必然形成单边接触，长期使用导致单边磨损，产生碎屑形成污染，严重影响自锁电磁阀以及整个电推进动力系统使用的可靠性，再加上流道设置不对称，加剧了单边磨损的情况。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明提供了一种微型自锁电磁阀，通过减小衔铁滑动时的摩擦面，减小启动所需的磁力，降低线圈组的体积和重量，进而减小了阀的体积、重量以及能耗，同时衔铁悬臂端采用柔性蝶形弹簧支撑，保持衔铁居中，避免了衔铁与第一隔磁环内壁由于径向力的作用产生单边摩擦产生金属颗粒的风险。
本发明通过以下技术方案得以实现：
一种微型自锁电磁阀，包括罩壳和安装在罩壳内孔中的极靴、衔铁、第一隔磁环、线圈组、永磁环、阀座，衔铁设置在极靴和阀座之间，阀座面对衔铁一端端面上设置有外凸的阀口，线圈组套装在衔铁外，线圈组通电控制衔铁运动离开或抵靠住阀口来开启或关闭阀门，衔铁与线圈组之间设置有第一隔磁环，衔铁一端设置有凸环，凸环与第一隔磁环滑动连接，衔铁另一端外圈套装有蝶形弹簧使衔铁相对于第一隔磁环保持居中位置，使得衔铁滑动时的摩擦面大幅减小，启动所需的磁力大幅减小，降低线圈组的体积和重量，减小了阀的体积、重量以及能耗，同时悬臂端采用柔性蝶形弹簧支撑，保持衔铁居中，避免了衔铁与衔铁管内壁由于径向力的作用产生单边摩擦产生金属颗粒的风险。
还包括第二隔磁环，所述极靴设置有第一轴肩和第二轴肩，第一轴肩依次抵靠住线圈组、永磁环、第二隔磁环和阀座，极靴和阀座分别与罩壳内孔两端固定连接，衔铁与线圈组、永磁环和第二隔磁环之间设置有衔铁管，衔铁管一端与第二隔磁环固定连接，衔铁管另一端依次抵靠住第一隔磁环和第二轴肩，蝶形弹簧外圈固定在第二隔磁环的内孔中，通过极靴、衔铁管、永磁环、罩壳、阀座、衔铁回路构建磁路。
所述衔铁中心设置有浮动密封组件，浮动密封组件满足衔铁与阀座贴合时，浮动密封组件与阀口同时贴合，确保在阀体密封时又能实现衔铁与阀座之间磁隙为零，减小了磁阻，增大了在保持状态的磁力，提高了阀的可靠性。
所述浮动密封组件包括挡板和挡板弹簧，衔铁与阀座贴合的端面中心设置有沉孔，挡板滑动安装在沉孔中，沉孔孔底与挡板之间设置有挡板弹簧，沉孔孔口固定有挡圈防止挡板脱出沉孔，使得挡板和阀口贴合过程与衔铁与阀座贴合过程独立进行，降低了挡板的密封面与衔铁贴合面的平行度要求，密封更可靠，同时衔铁相对第一隔磁环更容易保持居中位置。
还包括依次贯通极靴、衔铁、蝶形弹簧和阀座的流道，流道在衔铁上对称分布，使流体经过衔铁时产生的压力在径向上平衡，更容易保持居中位置。
还包括进口管接头，进口管接头安装在极靴中心，且进口管接头开设流道与极靴流道连通形成流道进口，进口管接头与极靴连接处设置有过滤网，减少了因为流体介质或管路中的杂质进入阀体内部，堵塞阀孔，提高了阀的可靠性。
所述永磁环为两个半圆环对接而成，便于安装，永磁环的极性沿径向设置，便于磁路布置。
所述线圈组包括通电后磁力方向相反的开线圈和关线圈，开线圈和关线圈在径向上套装在一起。
所述自锁电磁阀处于关闭状态时，衔铁与极靴之间间隙为0.2mm～0.25mm。
所述自锁电磁阀处于关闭状态时，挡板和挡圈之间间隙为0.1mm～0.12mm。
本发明的有益效果在于：
与现有技术相比，通过在衔铁一端设置用于滑动连接的凸环，使得衔铁滑动时的摩擦面大幅减小，启动所需的磁力大幅减小，降低线圈组的体积和重量，减小了阀的体积、重量以及能耗，同时衔铁悬臂端采用柔性蝶形弹簧支撑，保持衔铁居中，避免了衔铁与衔铁管内壁由于径向力的作用产生单边摩擦产生金属颗粒的风险。通过衔铁中心设置浮动密封组件，确保在阀体密封时又能实现衔铁与阀座之间磁隙最小，减小了磁阻，增大了在保持状态的磁力，提高了阀的可靠性，同时流道密封贴合过程与磁路贴合过程独立进行，降低了挡板的密封面与衔铁贴合面的平行度要求，减小了阀关闭时阀座对密封面的冲击，密封更可靠，同时衔铁相对衔铁管更容易保持居中位置。通过在进口管接头与极靴连接处设置过滤网，减少了因为流体介质或管路中的杂质进入阀体内部，堵塞出口，提高了阀的可靠性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中a处的结构放大视图；
图3是本发明中线圈架组件的结构示意图；
图4是本发明中衔铁组件的结构示意图；
图5是图4中b方向的结构视图；
图6是本发明的自锁电磁阀处于关闭状态下的磁路示意图；
图7是图6状态下的磁路仿真分析；
图8是本发明的自锁电磁阀开启过程的磁路示意图；
图9是图8状态下的磁路仿真分析；
图10是本发明的自锁电磁阀处于开启状态下的磁路示意图；
图11是图10中c处的结构放大视图；
图12是图10状态下的磁路仿真分析；
图13是本发明的自锁电磁阀关闭过程的磁路示意图；
图14是图13状态下的磁路仿真分析。
图中：1-进口管接头，2-极靴，3-过滤网，4-开线圈，5-关线圈，6-第一隔磁环，7-衔铁管，8-永磁环，9-第二隔磁环，10-蝶形弹簧，11-压环，12-罩壳，13-阀座，14-挡圈，15-挡板，16-挡环，17-挡板弹簧，18-衔铁，201-第一轴肩，202-第二轴肩，1301-阀口，1801-凸环。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1至图4所示，一种微型自锁电磁阀，包括罩壳12和安装在罩壳12内孔中的极靴2、衔铁18、第一隔磁环6、线圈组、永磁环8、阀座13，衔铁18设置在极靴2和阀座13之间，阀座13面对衔铁18一端端面上设置有外凸的阀口1301，线圈组套装在衔铁18外，线圈组通电控制衔铁18运动离开或抵靠住阀口1301来开启或关闭阀门，衔铁18与线圈组之间设置有第一隔磁环6，衔铁18一端设置有凸环1801，凸环1801与第一隔磁环6滑动连接，衔铁18另一端外圈套装有蝶形弹簧10使衔铁18相对于第一隔磁环6保持居中位置，使得衔铁滑动时的摩擦面大幅减小，启动所需的磁力大幅减小，降低线圈组的体积和重量，减小了阀的体积、重量以及能耗，同时悬臂端采用柔性蝶形弹簧支撑，保持衔铁居中，避免了衔铁与第一隔磁环内壁由于径向力的作用产生单边摩擦产生金属颗粒的风险。
如图1、图3所示，还包括第二隔磁环9，所述极靴2设置有第一轴肩201和第二轴肩202，第一轴肩201依次抵靠住线圈组、永磁环8、第二隔磁环9和阀座13，极靴2和阀座13分别与罩壳12内孔两端固定连接，衔铁18与线圈组、永磁环8和第二隔磁环9之间设置有衔铁管7，衔铁管7一端与第二隔磁环9固定连接，衔铁管7另一端依次抵靠住第一隔磁环6和第二轴肩202，本实施例中，蝶形弹簧10内圈通过挡环16与衔铁18端部的轴肩配合固定在衔铁18外圈，蝶形弹簧10外圈通过压环11与第二隔磁环9孔肩配合固定在第二隔磁环9中。进口管接头1、极靴2、过滤网3、第一隔磁环6、衔铁管7和第二隔磁环9组成线圈架组件。本实施例中极靴2、罩壳12、阀座13、衔铁18为软磁合金材料；衔铁管7为导磁不锈钢材料；永磁环8的材料为钕铁硼或钐钴；第一隔磁环6和第二隔磁环9为非导磁材料，优选1cr18ni9ti；通过极靴2、衔铁18、衔铁管7、永磁环8、罩壳12和阀座13回路构建阀开放保持磁路。通过永磁环8、衔铁管7、衔铁18、阀座13和罩壳12回路构建关闭保持磁路。
如图1、图2、图4所示，所述衔铁18中心设置有浮动密封组件，浮动密封组件满足衔铁18与阀座13贴合时，浮动密封组件与阀口1301同时贴合，确保在阀体密封时又能实现衔铁与阀座之间磁隙最小，减小了磁阻，增大了在保持状态的磁力，提高了阀的可靠性。
如图1、图2、图4、图5所示，所述浮动密封组件包括挡板15和挡板弹簧17，衔铁18与阀座13贴合的端面中心设置有沉孔，挡板15滑动安装在沉孔中，沉孔孔底与挡板15之间设置有挡板弹簧17，沉孔孔口固定有挡圈14防止挡板15脱出沉孔，使得挡板和阀口贴合过程与衔铁与阀座贴合过程独立进行，降低了挡板的密封面与衔铁贴合面的平行度要求，密封更可靠，同时衔铁相对第一隔磁环更容易保持居中位置。挡圈14、挡板15、挡板弹簧17和衔铁18组成衔铁组件。
如图1、图4、图5所示，还包括依次贯通极靴2、衔铁18、蝶形弹簧10和阀座13的流道，流道在衔铁18上对称分布，使流体经过衔铁时产生的压力在径向上平衡，更容易保持居中位置。
如图1、图3所示，还包括进口管接头1，进口管接头1安装在极靴2中心，且进口管接头1开设流道与极靴2流道连通形成流道进口，进口管接头1与极靴2连接处设置有过滤网3，减少了因为流体介质或管路中的杂质进入阀体内部，堵塞出口，提高了阀的可靠性。
如图1所示，所述永磁环8为两个半圆环对接而成，便于安装，永磁环8的极性沿径向设置，便于磁路布置。
如图1所示，所述线圈组包括通电后磁力方向相反的开线圈4和关线圈5，开线圈4和关线圈5在径向上套装在一起。本实施例中，关线圈5套装在开线圈4外侧，也可以将开线圈4套装在关线圈5外侧。
如图1、图2所示，所述自锁电磁阀处于关闭状态时，衔铁18与极靴2之间间隙h为0.2mm～0.25mm，挡板15和挡圈14之间间隙l为0.1mm～0.12mm；如图10、图11所示，自锁电磁阀处于开启状态时，挡板15和阀口1301之间存在间隙δ，δ＝h-l，使衔铁18的滑动行程大于挡板15和阀口1301的间隙，确保衔铁18与阀座13贴合时，浮动密封组件与阀口1301同时贴合。
本申请的工作原理如下：
如图6所示，当自锁电磁阀处于关闭状态时，永磁环8会产生左右两个闭合永磁磁路mpl和mpr，由于左磁路磁隙h的存在，使得mpr的磁通量大于mpl的磁通量，因此衔铁组件上受到向右的永磁合力，该永磁合力减去弹簧力组成了衔铁组件位于关闭位置的保持力，同时是保证阀口1301可靠密封的密封力，该状态下运用ansoftmaxwell软件进行的磁路仿真分析结果如图7所示。
如图8所示，当给开线圈4通电时，开线圈4将会产生一个电磁回路me，me与mpl相互叠加，同时me与mpr相互抵消，最终在衔铁组件上产生向左的开启力，吸合衔铁组件向左滑动开启直到处于开启状态(如图10所示)，该状态下运用ansoftmaxwell软件进行的磁路仿真分析结果如图9所示。
如图10所示，当自锁电磁阀处于开启状态时，由于右磁路磁隙h的存在，mpr的磁通量远小于mpl的磁通量，衔铁组件受到向左的永磁合力，克服碟形弹簧10的力，将自锁电磁阀保持在开启状态，该状态下运用ansoftmaxwell软件进行的磁路仿真分析结果如图12所示。
如图13所示，当给关线圈5通电时，关线圈4将产生一个电磁回路me’，me’与mpl相互抵消，同时me’与mpr相互叠加，最终在衔铁组件上产生向右的关闭力(含碟形弹簧10的力)，使微型自锁阀关闭直到处于如图6所示的关闭状态，该状态下运用ansoftmaxwell软件进行的磁路仿真分析结果如图14所示。
本发明提供的一种微型自锁电磁阀，通过在衔铁一端设置用于滑动连接的凸环，使得衔铁滑动时的摩擦面大幅减小，启动所需的磁力大幅减小，降低线圈组的体积和重量，减小了阀的体积、重量以及能耗，同时衔铁悬臂端采用柔性蝶形弹簧支撑，保持衔铁居中，避免了衔铁与衔铁管内壁由于径向力的作用产生单边摩擦产生金属颗粒的风险。通过衔铁中心设置浮动密封组件，确保在阀体密封时又能实现衔铁与阀座之间磁隙为零，减小了磁阻，增大了在保持状态的磁力，提高了阀的可靠性，同时流道密封贴合过程与磁路贴合过程独立进行，降低了挡板的密封面与衔铁贴合面的平行度要求，挡板浮动结构减小了冲击，密封更可靠，同时衔铁相对第一隔磁环更容易保持居中位置。通过在进口管接头与极靴连接处设置过滤网，减少了因为流体介质或管路中的杂质进入阀体内部，堵塞出口，提高了阀的可靠性。
1.一种微型自锁电磁阀，其特征在于：包括罩壳(12)和安装在罩壳(12)内孔中的极靴(2)、衔铁(18)、第一隔磁环(6)、线圈组、永磁环(8)、阀座(13)，衔铁(18)设置在极靴(2)和阀座(13)之间，阀座(13)面对衔铁(18)一端端面上设置有外凸的阀口(1301)，线圈组套装在衔铁(18)外，线圈组通电控制衔铁(18)运动离开或抵靠住阀口(1301)来开启或关闭阀门，衔铁(18)与线圈组之间设置有第一隔磁环(6)，衔铁(18)一端设置有凸环(1801)，凸环(1801)与第一隔磁环(6)滑动连接，衔铁(18)另一端外圈套装有蝶形弹簧(10)使衔铁(18)相对于第一隔磁环(6)保持居中位置。
2.如权利要求1所述的一种微型自锁电磁阀，其特征在于：还包括第二隔磁环(9)，所述极靴(2)设置有第一轴肩(201)和第二轴肩(202)，第一轴肩(201)依次抵靠住线圈组、永磁环(8)、第二隔磁环(9)和阀座(13)，极靴(2)和阀座(13)分别与罩壳(12)内孔两端固定连接，衔铁(18)与线圈组、永磁环(8)和第二隔磁环(9)之间设置有衔铁管(7)，衔铁管(7)一端与第二隔磁环(9)固定连接，衔铁管(7)另一端依次抵靠住第一隔磁环(6)和第二轴肩(202)，蝶形弹簧(10)外圈固定在第二隔磁环(9)的内孔中。
3.如权利要求1所述的一种微型自锁电磁阀，其特征在于：所述衔铁(18)中心设置有浮动密封组件，浮动密封组件满足衔铁(18)与阀座(13)贴合时，浮动密封组件与阀口(1301)同时贴合。
4.如权利要求3所述的一种微型自锁电磁阀，其特征在于：所述浮动密封组件包括挡板(15)和挡板弹簧(17)，衔铁(18)与阀座(13)贴合的端面中心设置有沉孔，挡板(15)滑动安装在沉孔中，沉孔孔底与挡板(15)之间设置有挡板弹簧(17)，沉孔孔口固定有挡圈(14)防止挡板(15)脱出沉孔。
5.如权利要求1或2所述的一种微型自锁电磁阀，其特征在于：还包括依次贯通极靴(2)、衔铁(18)、蝶形弹簧(10)和阀座(13)的流道，流道在衔铁(18)上对称分布。
6.如权利要求1或2所述的一种微型自锁电磁阀，其特征在于：还包括进口管接头(1)，进口管接头(1)安装在极靴(2)中心，且进口管接头(1)开设流道与极靴(2)流道连通形成流道进口，进口管接头(1)与极靴(2)连接处设置有过滤网(3)。
7.如权利要求1或2所述的一种微型自锁电磁阀，其特征在于：所述永磁环(8)为两个半圆环对接而成，永磁环(8)的极性沿径向设置。
8.如权利要求1或2所述的一种微型自锁电磁阀，其特征在于：所述线圈组包括通电后磁力方向相反的开线圈(4)和关线圈(5)，开线圈(4)和关线圈(5)在径向上套装在一起。
9.如权利要求1或2所述的一种微型自锁电磁阀，其特征在于：所述自锁电磁阀处于关闭状态时，衔铁(18)与极靴(2)之间间隙为0.2mm～0.25mm。
10.如权利要求4所述的一种微型自锁电磁阀，其特征在于：所述自锁电磁阀处于关闭状态时，挡板(15)和挡圈(14)之间间隙为0.1mm～0.12mm。
技术总结