气动执行机构上的低功耗电磁阀

电磁阀是气动控制阀的必备附件之一，被广泛应用于化工、电力、冶金、医药、食品等各个行业。电磁阀有很多种类，就大类而言，如医药卫生领域用到的小流量两通电磁阀，环保分析仪器上用的4通-10通取样阀，包括控制汽车油门油量的压电阀，也可归结为电磁阀（有的是压电效应原理，如日本；有的是电磁原理，如美国等的比例阀）

近年来，由于对安全和自动化的要求越来越高，DCS后往往都需要加安全栅，这要求电磁阀线圈的功率要低。这样的好处是线圈可以长期带电，满足ESD需要。而且，线圈发热小。如果大多要求小于4W，个别工况要求小于2W。

对于气动阀门所配套的电磁阀而言，分先导结构和直动结构。功率都可以做到小于4W，对先导结构电磁阀，会更加容易，1W或者以下，都不是问题。因为先导结构不是直接靠线圈带电与否直接驱动阀芯动作，是通过一个先导块结构进气，先驱动活塞，由活塞推动阀芯，也正是因为这个原因，先导结构电磁阀启动需要气源，即不能无压差动作。这是先导结构电磁阀与直动式电磁阀的最大区别。直动式结构电磁阀因为是线圈带电后，直接拉动阀芯，可无压差启动，不需外部气源。现在用于控制阀门开关的电磁阀，大多倾向先导结构,因为价格较低。先导结构电磁阀因为先导部分的气孔很小（直径1mm），个别有出现堵塞的情况。所以气源环境恶劣的工况，最好选择直动式。如有机硅，PVC等，有粉尘较多，气源处理较困难。整体而言，直动结构的寿命和可靠性，要优于先导结构电磁阀。因为直动结构没有先导部分，也不需先导排气等，直接考线圈拉动阀芯，减少了潜在的故障点。

因为电磁阀都是依据麦克斯韦方程，原理都明白。其中比较重要的环节，在于磁导率的选择和计算。磁导率在电磁阀的阀芯中，是一个重要的参数。线圈要产生足够的磁场，吸合阀芯。同时阀芯的材料不能达到磁饱和，否则磁场再强，线圈电流再大也没用。线圈是电磁阀中比较重要的一个部件。功率消耗全部在线圈上。

线圈功率的选择和计算，需结合电磁阀实际需要。低功耗电磁阀线圈线径较细，很多在0.0236或者以下（IEC标准），匝数较多以保证电感强度。具体可根据公式计算。线圈绝缘等级，H级，F级，也很重要。需要合格的铜线生产厂家，如无氧电解铜，线径均匀，以保证每批次线圈电阻和功耗一致。

线圈的气隙计算，直接关系到电磁阀的有效行程（尤其是直动结构）。各电磁阀厂家都在想方设法在气隙合理的情况下，结合阀芯材料的磁饱和系数，达到最佳的结合。

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