CN105333203A - 电子膨胀阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供电子膨胀阀，包括阀体部件、定子部件，阀体部件包括阀芯、螺纹传动机构、转子；螺纹传动机构的螺杆和螺母两者其中之一与转子固定连接，另外一个固定于阀体部件；转子包括转子本体部和偶数个转子凸极；定子包括定子本体部和偶数个定子凸极，定子凸极上绕制有绕组，定子凸极靠近转子凸极设置；在电子膨胀阀动作时，定子部件的多个绕组按一定顺序分别先后通电，且通电时至少有两个绕组同时通电，并带动转子转动，转子转动动作时在螺纹传动机构的作用下，使阀芯实现轴向动作，使阀芯靠近或远离所述阀口从而实现所述阀口通流面积的调节，这样，转子可以不采用永磁体即可实现电子膨胀阀的流量调节功能。

Description

电子膨胀阀

【技术领域】

本发明涉及一种节流元件，具体涉及一种电子膨胀阀。

【背景技术】

电子膨胀阀制冷与空调领域普遍采用的节流元件，它可以对来自冷凝后的制冷剂进行节流和降压，并根据蒸发器出口的温度或其他需要调节点的温度来调节从冷凝器送入蒸发器的制冷剂的流量，以适应制冷负荷不断变化的需要。目前电子膨胀阀一般都采用步进电机来驱动阀芯动作，转子一般采用永磁性材料制作并经充磁加工而成，永磁材料相对较脆，且成本较高。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种新结构的电子膨胀阀，可以无需用到永磁材料制作的磁转子，为此，本发明采用如下技术方案：

一种电子膨胀阀，包括阀体部件、定子部件，所述电子膨胀阀设置有阀口；所述阀体部件包括阀芯、螺纹传动机构、转子；所述螺纹传动机构包括螺杆和螺母，所述螺杆和螺母两者的其中之一与所述转子固定连接，所述螺杆和螺母中的另外一个与所述阀体部件中固定不动的部分相固定；所述转子包括转子本体部和偶数个转子凸极；所述定子部件包括定子和多个绕组，所述定子包括定子本体部和偶数个定子凸极，每一定子凸极上绕制有所述绕组，所述定子凸极相对定子本体部靠近转子凸极，且转子凸极相对转子本体部靠近所述定子凸极；在所述电子膨胀阀动作时，定子部件的多个绕组按一定顺序分别通电，且通电时至少有两个绕组同时通电，并带动所述转子转动，转子转动动作时在螺纹传动机构的作用下，使所述阀芯轴向动作，使阀芯靠近或远离所述阀口从而实现所述阀口通流面积的调节。这样转子可以不使用永磁体材料。

所述转子不是永磁体材料，所述转子为矽钢片经冲压加工并经铆接或搭扣连接或焊接固定形成；所述转子还包括转子连接部；所述螺杆与所述转子通过转子连接部固定连接，所述螺母与所述阀体部件中固定不动的部分相固定而在所述电子膨胀阀动作时保持不动，定子部件在通电时至少有两个绕组同时通电指的是相对设置的两个绕组同时通电。

所述定子凸极与转子凸极均沿径向均匀设置，所述定子为矽钢片经冲压加工并经铆接或搭扣连接或焊接固定形成，所述定子凸极的数量大于转子凸极的数量。

所述阀体部件包括套管，所述套管为所述阀体部件中固定不动的一部分，所述转子位于所述阀体部件内部所形成的腔体中；所述转子位于所述阀体部件的套管的内侧，所述定子位于所述套管外侧，所述转子凸极与所述定子凸极分别位于所述套管的内、外两侧且靠近套管设置。

所述转子凸极与所述套管的内壁之间的距离小于等于0.3mm，所述定子凸极与所述套管的外壁之间的距离小于等于0.2mm。

所述阀体部件还包括阀座，所述阀口设置在所述阀座上，所述套管直接或间接与所述阀座相固定并密封设置。

所述定子部件在所述绕组与所述定子凸极之间还设置有绝缘层，所述定子部件在所述绕组外还包覆有外绝缘层或套设有绝缘套。

所述定子部件可以包括三组或四组定子凸极，每组定子凸极包括对称设置的两个定子凸极，每一定子凸极各绕制有一个绕组，每组定子凸极的两个绕组呈串联或并联设置，在电子膨胀阀动作时，这一组定子凸极上绕制的绕组同时通电。

所述定子部件可以包括三组定子凸极，每组定子凸极至少包括对称均匀设置的四个定子凸极，每一定子凸极各绕制有一个绕组，每组定子凸极的四个绕组呈串联或并联、或两两串联后再与另两个绕组并联设置，在电子膨胀阀动作时，这一组定子凸极上绕制的绕组同时通电。

【附图说明】

图1是本发明的电子膨胀阀的一个实施方式的示意图；

图2是图1所示电子膨胀阀沿A—A方向剖视的示意图，其中绕组部分未画出具体结构；

图3是本发明的电子膨胀阀的第二实施方式的示意图。

图4是本发明的电子膨胀阀的第三实施方式的示意图。

图5是本发明的电子膨胀阀电机通电动作的示意图。

图中的组件不一定按比例绘制，重点是用于示出所述实施例的原理。在附图中，同一标号在各个视图中表示相同或相应的部件。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。如图1、图2所示，本实施例的电子膨胀阀包括连接部件11、阀体部件3、定子部件2。连接部件11设置有第一连接口111、第二连接口112及容纳腔113。阀体部件3上设置有阀口50，阀口50的一侧与第一连接口111连通，另一侧与第二连接口112连通，阀体部件3在设置阀口50所在部位的外部通过密封件与连接部件11的容纳腔113所在的壁部实现相对密封，这样，第一连接口111与第二连接口112之间通过阀口50相连通。阀口50的通流面积远小于第一连接口111、第二连接口112的通流面积，或者说在从第一连接口、阀口与第二连接口连通的主流通通道中，阀口所在部位是主流通通道中通流面积最小的。

阀体部件3还包括阀芯54、套管55、限位机构51、螺纹传动机构、转子31、阀座56、转接件57。阀座56至少有部分伸入连接部件11的容纳腔113，阀口50设置在阀座56伸入容纳腔113相对较深的部位，或者说阀口50设置在连接部件轴向位于第一连接口与第二连接口之间的位置；阀芯54与阀口50相对设置，阀芯54的前端541可以有部分伸入所述阀口50并可以沿轴向(或图1所示上下)动作以加大或减小阀口的开度以调节从第一连接口111到第二连接口112的流通面积，甚至于可以关闭阀口。

另外，阀口也可以设置于连接部件上，但这样阀芯与阀口之间的同轴度可能相对会稍差一些。在本实施例中螺纹传动机构包括螺杆52、螺母53，其主要用于将转子的转动转换为螺杆的轴向动作，螺母53与转接件57固定设置，转接件57固定在阀座56上，如果在控制要求相对较低的场合，可以省略转接件57，即将螺母53直接固定到阀座上也是可以的。螺杆52与转子31相固定，具体可以通过紧配方式或配合后通过点焊等而保持固定。螺杆52与转子31固定设置，这样，在转子31转动时就带动螺杆52同时动作，由于螺母是固定的，从而螺杆就在转动的同时实现上下轴向的移动；而阀芯54相对固定于螺杆52，在本实施例中，阀芯54与螺杆52基本固定，但在达到一定的强度时，两者之间由于设置有弹簧，在径向、轴向方向上可以有一定的相对位移，而在两者之间不受外力影响时，阀芯54随螺杆动作；即在一般情况下，螺杆52在转子31的带动下动作时，阀芯54也随着一起动作。由于螺杆52随着转子动作时，螺杆52相对螺母53动作，由于螺距的作用，螺杆52相对螺母53上下动作，在转子31转动的同时，实现转子31、螺杆52、阀芯54的上下动作，从而实现阀口50通流面积的调节。

转子31位于阀体部件内或者说位于阀体部件内部即套管内部形成的腔体中，转子31包括转子本体部310、转子连接部317及多个沿转子本体部310外凸的转子凸极，即转子凸极沿转子本体部310向定子方向凸出或者可以说是沿径向向外凸出；转子凸极沿径向均匀设置，在本实施例中，电机为四相(8/6)结构的磁阻电机，转子31包括6个向外凸出即向定子方向凸出的转子凸极：311、312、313、314、315、316，其中相对的两个设置的转子凸极形成一组转子凸极：如转子凸极312与相对设置的转子凸极315，转子凸极311与相对设置的转子凸极314，转子凸极313与相对设置的转子凸极316分别为三组转子凸极。转子连接部317与螺柱52紧密配合固定，如通过紧配合固定，另外也可以通过焊接进行加固或通过压接使一者变形而进一步固定。为了保证转子经冲压的表面不会生锈腐蚀，转子可以使用喷漆或电泳等方式防腐蚀处理，使表面形成防腐层。同样，定子表面也可以使用电泳或喷漆等防腐蚀处理。

定子部件2位于阀体部件外侧，具体在本实施例中是位于阀体部件的套管55外并与阀体部件相固定，定子部件2包括定子21a、外绝缘层22、多组绕组。本实施例中的电机为四相(8/6)结构的磁阻电机，其中定子包括定子基部210与四组定子凸极：第一组定子凸极211、211’，第二组定子凸极212、212’，第三组定子凸极213、213’，第四组定子凸极214、214’，即8个定子凸极；定子凸极为均匀对称设置，定子凸极从定子基极向内即向转子方向凸出；定子凸极采用矽钢片经冲压后经铆钉固定，或者冲压后在端部设置扣片槽后经折弯坚固，或者将一个冲片上凸出来的部位和下一个冲片凹进去的部位“搭扣”在一起即形成搭扣连接，另外也可以在冲压后经焊接固定。每组定子凸极对称设置并绕制有绕组，每一定子凸极各有一个绕组，每组定子凸极的两个绕组呈串联设置；另外也可以通过电路分别连接到两个绕组，这样两个绕组就是并联设置。绕制了多组绕组的定子经注塑形成外绝缘层22以保护绕组与定子；另外也可以在外面套设一个绝缘套以保护绕组。

在本实施例中，是先在各组定子凸极套设内绝缘层24，内绝缘层24是经注塑形成的塑料件；然后在内绝缘层上绕制绕组，绕组经连接线引出；每组的绕组绕制在一起或分开绕制后再连接。外绝缘层22可以只覆盖定子与绕组的径向的外侧部与轴向的外侧并填充各组定子凸极与绕组之间的空间，但不覆盖定子部件2径向靠近套管的内侧壁，这样可以减小各相位时定子凸极内侧壁215与转子31的外侧壁317之间的间隙，而提高电机的动力。

另外，也可以在注塑时定子部件2径向靠近套管的内侧壁上覆盖一层较薄的注塑层，如在0.2～0.7mm之间，更加合适的，是在0.3～0.5mm之间，这样既保证了定子内侧壁被绝缘层覆盖，而定子凸极内侧壁215与转子31的外侧壁317之间的间隙也不会增加太多。另外，套管可以选用不锈钢材料，这样套管的壁厚可以相对较薄，也就是说可以减小定子凸极与转子凸极的两个导磁的端部之间的距离，从而减小磁阻。

定子凸极与所述套管的外壁之间的距离小于等于0.2mm，这样可以使磁阻相对较小，在定子凸极表面有电泳等涂层或注塑层时，这里定子凸极与所述套管的外壁之间的距离指的是带涂层或注塑层的定子凸极靠近套管外壁部的弧面与套管的外壁之间的距离即带涂层或注塑层的定子凸极的外壁面与套管的外壁之间的距离；同样，转子凸极与所述套管的内壁之间的距离小于等于0.3mm，同样以减小磁阻，且这里转子凸极与所述套管的内壁之间的距离同样指带喷漆层或电泳层的转子凸极靠近套管内壁部的弧面与套管内壁之间的距离。

如图5所示，图5为依次给定子的A→D→C→B相绕组通电时转子的示意图；以图中定子、转子的相对位置作为初始位置，在其中的一个相位A-A’下，定子A-A’励磁，定子凸极213、213’上的绕组通电，此时转子凸极313、316与定子凸极213、213’相吸而位置相对固定，此时磁阻相对最小；接下去，定子凸极213、213’上的绕组断电并去磁，定子凸极212、212’上的绕组通电，而定子D-D’励磁，此时转子逆时针转动大约15°，使转子凸极312、315与定子凸极213、213’相对相吸而位置相对固定；然后，定子凸极212、212’上的绕组断电并去磁，定子凸极211、211’上的绕组通电，定子C-C’励磁，此时转子逆时针转动大约15°，转子凸极311、314与定子凸极211、211’相对相吸而位置相对固定；然后，定子凸极211、211’上的绕组断电并使定子去磁，定子凸极214、214’上的绕组通电，定子B-B’励磁，此时转子逆时针再转动大约15°，转子凸极316、313与定子凸极214、214’相对相吸而位置相对固定；这样，转子就实现了逆时针转动。相反的，如果定子是按A→B→C→D相绕组通电，则转子就按顺时针相对转动相应的角度。即电子膨胀阀的转动动作方向只需要改变绕组通电的励磁顺序即可，而与绕组的电流方向无关。如果需要转动多少角度，则按励磁顺序给绕组进行通电相应数量。

上面介绍的实施例中电机是四相(8/6)结构的磁阻电机，其中定子凸极与转子凸极的数量不相同，即定子凸极为8个，而转子凸极为6个。另外电机还可以是三相(12/8)结构的磁阻电机，即定子凸极为12个，而转子凸极为8个，这时，每组定子凸极为4个，通电时每一励磁相位时均为4个绕组同时通电，4个绕组可以串联或并联设置，另外也可以相对的两个串联然后再并联设置；另外可以是三相(6/4)结构的磁阻电机，即定子凸极为6个，而转子凸极为4个，同样地，每两个定子凸极为一组。从上也可以看出定子凸极与转子凸极的数量不相同。

下面介绍另外一个实施例，请参图3所示。本实施例与上面介绍的实施例的主要区别在于，本实施例中，定子与绕组之间的绝缘层是直接在定子上经注塑形成或浇注形成的，且在定子21上还设置有定位结构，具体如定位孔216，而内绝缘层24a上相应具有定位凸部241，这样内绝缘层24a与定子21之间具有相对较好的定位结构，不会发生位移等。

下面介绍另外一个实施例，请参图4所示。本实施例中，定子与绕组间的内绝缘层是在定子相应的用于绕制绕组的该部位上涂覆了一层绝缘层如环氧涂覆层24b，然后再进行绕组的绕制，这样，内绝缘层的厚度可以相对较薄。另外，本实施例中电子膨胀阀没有连接部件，而是在阀体部件上分别连接了第一连接管111a与第二连接管112a，这样电子膨胀阀就分别通过第一连接管111a与第二连接管112a和系统连接，第一连接管111a与第二连接管112a通过焊接与阀座56固定，第一连接管111a上具有第一连接口111，第二连接管112a具有第二连接口112。其余可参照上面介绍的实施例。另外，绕组与定子之间的绝缘还可以通过设置绝缘纸进行绝缘隔离。

本发明可以不采用永磁体作为转子，即可以取消永磁体的使用实现电子膨胀阀调节流量的功能，另外采用本发明的技术方案，电子膨胀阀的发热量相对较小，更加适合于环境条件相对恶劣的场合使用。

需要说明的是：以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (9)

1.一种电子膨胀阀，包括阀体部件、定子部件，所述电子膨胀阀设置有阀口；所述阀体部件包括阀芯、螺纹传动机构、转子；所述螺纹传动机构包括螺杆和螺母，所述螺杆和螺母两者的其中之一与所述转子固定连接，所述螺杆和螺母中的另外一个与所述阀体部件中固定不动的部分相固定；所述转子包括转子本体部和偶数个转子凸极；所述定子部件包括定子和多个绕组，所述定子包括定子本体部和偶数个定子凸极，每一定子凸极上绕制有所述绕组，所述定子凸极相对定子本体部靠近转子凸极，且转子凸极相对转子本体部靠近所述定子凸极；在所述电子膨胀阀动作时，定子部件的多个绕组按一定顺序分别通电，且通电时至少有两个绕组同时通电，并带动所述转子转动，转子转动动作时在螺纹传动机构的作用下，使所述阀芯轴向动作，使阀芯靠近或远离所述阀口从而实现所述阀口通流面积的调节。

2.如权利要求1所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述转子不是永磁体材料，所述转子为矽钢片经冲压加工并经铆接或搭扣连接或焊接固定形成；所述转子还包括转子连接部；所述螺杆与所述转子通过转子连接部固定连接，所述螺母与所述阀体部件中固定不动的部分相固定而在所述电子膨胀阀动作时保持不动，定子部件在通电时至少有两个绕组同时通电指的是相对设置的两个绕组同时通电。

3.如权利要求2所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述定子凸极与转子凸极均沿径向均匀设置，所述定子为矽钢片经冲压加工并经铆接或搭扣连接或焊接固定形成，所述定子凸极的数量大于转子凸极的数量。

4.如权利要求1-3任一所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述阀体部件包括套管，所述套管为所述阀体部件中固定不动的一部分，所述转子位于所述阀体部件内部所形成的腔体中；所述转子位于所述阀体部件的套管的内侧，所述定子位于所述套管外侧，所述转子凸极与所述定子凸极分别位于所述套管的内、外两侧且靠近套管设置。

5.如权利要求4所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述转子凸极与所述套管的内壁之间的距离小于等于0.3mm，所述定子凸极与所述套管的外壁之间的距离小于等于0.2mm。

6.如权利要求4所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述阀体部件还包括阀座，所述阀口设置在所述阀座上，所述套管直接或间接与所述阀座相固定并密封设置。

7.如权利要求4所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述定子部件在所述绕组与所述定子凸极之间还设置有绝缘层，所述定子部件在所述绕组外还包覆有外绝缘层或套设有绝缘套。

8.如权利要求4所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述定子部件包括三组或四组定子凸极，每组定子凸极包括对称设置的两个定子凸极，每一定子凸极各绕制有一个绕组，每组定子凸极的两个绕组呈串联或并联设置，在电子膨胀阀动作时，这一组定子凸极上绕制的绕组同时通电。

9.如权利要求4所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述定子部件包括三组定子凸极，每组定子凸极至少包括对称均匀设置的四个定子凸极，每一定子凸极各绕制有一个绕组，每组定子凸极的四个绕组呈串联或并联、或两两串联后再与另两个绕组并联设置，在电子膨胀阀动作时，这一组定子凸极上绕制的绕组同时通电。