電磁閥如何運作?
電磁閥有多種形式,每一種都針對特定功能和配置所設計。這些閥門在氣動與液壓系統中不可或缺。以下我們來詳細看看電磁閥在這些應用中的運作方式。
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氣動系統
氣動電磁閥控制壓縮空氣在系統中的流動,用來驅動氣缸、機械設備,或用於真空調節。
3/2 通閥:這類閥門有三個接口—一個進氣口、一個出氣口和一個排氣口。常見於單動式氣缸與真空應用中。閥門藉由將壓縮空氣導入氣缸以伸展氣缸,接著排出空氣,使氣缸回復原位。
5/2 通閥:具備五個接口—兩個進氣口、兩個出氣口和一個排氣口。主要用於控制雙動式氣缸,需要在兩個端口間交替導入空氣,以實現氣缸的伸展與收縮。排氣口能順利排出用過的空氣,廣泛應用於自動化、機器人與包裝機械等需要精密運動控制的場域。
5/3 通閥:與 5/2 通閥類似,擁有五個接口,但多了一個位置,提供對氣缸動作更細緻的控制。這類閥門適用於需要中間停止或定點保持位置的運動控制系統。中間位置可設定為:
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全部端口封閉:保持氣缸當前位置不動。
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全部端口開放:允許氣缸自由移動。
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兩出氣口均有壓力:平衡氣缸兩端壓力,使其保持靜止。
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液壓系統
液壓電磁閥則負責控制加壓油或液體的流動,運作於高壓環境中以驅動液壓氣缸與馬達。
4/2 通閥:具備四個接口—兩個進油口與兩個出油口,用以改變液壓系統中液體的流動方向。用於控制雙動式液壓氣缸,透過改變閥芯位置導流液壓油,以控制氣缸伸展或收縮。當電磁閥線圈得電時,閥芯改變位置,改變液體通路,從而控制動作。
4/3 通閥:和 4/2 通閥相似,也有四個接口,但包含三個位置,以提供更多控制選項。中立(中心)位置可設定為:
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封閉中心:所有端口封閉,阻止液體流動並維持系統壓力。
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浮動中心:允許氣缸自由移動,無壓力限制。
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釋壓中心:釋放系統壓力,防止過載。
這類閥門適合用於需要中途停止、精密控制或壓力釋放功能的系統中。
對於 2/2 通閥,其運作方式取決於其內部設計。我們來詳細拆解三種主要類型——直動式、分布直動式和引導式——的運作原理:
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直動式(Direct-acting)
在直動式 2/2 通閥中,閥芯(鐵芯)會直接封住或打開閥口。當未通電時,彈簧將閥芯壓下來,封住閥口並阻止流體通過。當線圈通電後,產生的磁場會將閥芯向上拉,克服彈簧的力量,抬起密封件,使流體得以通過。這種閥不需要壓差即可運作,能獨立於系統壓力運行。

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分步直動式(Semi-direct-acting)
分步直動式電磁閥結合了直動式與引導式的原理。其內部有一個帶有引導孔的膜片或活塞,並且閥芯與膜片相連。當通電時,閥芯上升並打開先導孔,同時幫助膜片升起。這使得管線壓力可以進一步推動膜片完全打開閥門,即使在無壓差的情況下也能實現高流量。
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引導式(Pilot-operated)
引導式電磁閥設計用於高壓與大流量系統,但需要最小壓差才能正常運作。當未通電時,膜片上方的壓力會將閥門關閉。當線圈通電時,先導孔打開,釋放膜片上方的壓力到出口側。此壓力差使得進口壓力能推動膜片上升,從而打開閥門。當電源關閉後,壓力再次平衡,彈簧將膜片壓下,使閥門關閉。
另一個關鍵差異是閥門預設狀態為常閉(NC)還是常開(NO),也就是未通電時的狀態:
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常閉型(Normally Closed)
常閉電磁閥在未通電時保持關閉,防止任何流體或氣體通過。當線圈通電時,產生磁場將閥芯向上拉起,克服彈簧力,抬起密封件並打開閥口,讓介質通過。斷電後,彈簧將閥芯壓回原位,再次封住閥口,停止流動。
常閉電磁閥常應用於安全系統、燃料控制與工業自動化,適合需長時間保持關閉的場景,具備高能效與安全性。
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常開型(Normally Open)
常開電磁閥在未通電時保持開啟,允許流體不間斷地通過。當線圈通電時,磁場產生將閥芯向下壓,克服彈簧力,使閥口關閉,阻止介質通過。當電源關閉後,彈簧會將閥芯推回開啟位置,恢復流動。
常開電磁閥適用於需持續流動的應用,例如冷卻系統、通風系統與洩壓系統,有助於節能與提升安全性,防止過壓或過熱。
電磁閥的組成元件
電磁閥主要由兩個部分構成:電磁線圈(致動器)與閥體。
電磁線圈包括電磁線圈本體、閥芯(鐵芯)與閥芯彈簧,三者共同作用以打開或關閉閥門。閥體則包含閥桿、閥片、閥座與密封件等,用來控制流體流動。對於間接式電磁閥,內部還包含膜片與先導孔,用來調節壓力。
密封件與膜片通常採用 PTFE、FKM、NBR、EPDM 等材料製成,以確保與不同流體的相容性。閥體材質常見有黃銅、不銹鋼或青銅,具備良好的耐用性與抗腐蝕性。
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電磁閥工作原理: 常閉和常開電磁閥
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