CN1991221A - 一种电磁阀的控制线圈 - Google Patents

Abstract

一种电磁阀的控制线圈，其特征在于所述控制线圈包括两个并联绕组，其中一个绕组上串联有可变电阻器件，由该可变电阻器件自身的特性控制分配流经该串联有可变电阻器件的绕组的电流自电磁阀启动阶段的高电流向电磁阀保持阶段的低电流变换。通过串联在阀线圈绕组上的可变电阻器件，在电磁阀启动时，可变电阻器件为低电阻值，可以确保向线圈提供高启动电流；动作结束后的保持阶段，为高电阻值，确保向线圈提供低保持电流，维持保持状态；该方案通过一个电源向线圈施加电流，降低消耗功率；而且，控制回路结构简单，可减少消耗功率，因此可以实现降低成本。

Description

一种电磁阀的控制线圈

                         技术领域

本发明涉及一种电磁阀的控制线圈，通过向该线圈通电产生的电磁场来控制电磁阀动作，特别是用来控制电磁阀自启动阶段的高电流向电磁阀保持阶段的低电流变换。

                         背景技术

各类用于控制介质流向的阀，如双稳态电磁阀(如ZL03271725.3号专利)，是利用脉冲电流启动电磁阀后，由永磁力将阀保持在一个工作位置，达到节能目的；而另一类阀，如用于控制热泵空调在制冷、制热两种模式之间互相变换的四通换向阀，在其启动时需要一个较大的启动电流，到达工作位置后，还需要有一保持电流，以将阀保持在该工作位置。所述的四通换向阀，公知的如图7所示，电磁线圈L设置在外壳的套筒10的外侧上，电磁线圈L外周装有支撑部件15，贯通孔内插有构成盖的固定芯铁12及构成外壳的套筒10，上述固定芯铁12和支撑部件16通过固定螺栓14连接。当线圈通电或断电时，通过芯铁7的直线运动，驱动滑块6在阀体5内移动，使滑块6在进出口流路1-4间换位，冷媒介质流体进行通断切换改变方向，更具体的如压缩机(无图)的输出冷媒通过流路1导入，然后被导入流路2和3或者流路3和4，从而改变方向。

上述四通换向阀，根据其芯铁在电磁场中的位置，启动时，需要一个较大的电磁力，以克服弹簧力及阻力而动作，因此，在实际实施时，往往给电磁线圈一个较大的电流(通常称为启动电流)以将芯铁驱动至要求的工作位置，到达工作位置后，仍依靠该较大的电流，将其保持在该工作位置(通常称该电流为保持电流)，但因这个阶段的工作时间长，耗电量较大。

而且，电流恒定时，芯铁所受电磁力的大小，还取决于其在电磁场中的位置，根据上述机构，当其工作于保持位置时，所受到的电磁力远大于其启动位置所受到的电磁力，从这个角度看，用于启动电流同样大小的电流作为保持电流则更显浪费电能。

出于对上述传统方案的改进，CN1554003A【文献1】提供了一种解决方案，该方案用两个电源控制电磁阀的电磁线圈，并在高电压端连接正特性温度系数器件(PTC)，用于控制向阀线圈通电流时产生的过大电流，防止阀线圈和控制回路被烧坏。

另外，JP2001-187980A【文献2】的专利文献公开了一种在电磁阀线圈上连接由齐纳二极管和二极管串联构成的辅助回路，在电流切断后使通过线圈的电流迅速泄流为零，以获得芯铁的快速回复，不属于本发明中的启动和保持阶段，不能实际解决电磁阀保持阶段的低电流要求。

如上结构，若采用文献1所述的高电压、低电压两个电源构成的控制回路，电路构成复杂且成本较高。另外，若使用文献2所述的辅助回路，通过使通入线圈的电流为零，缩短闭阀动作时所需的时间，不能解决电磁阀保持时的低功耗要求。

                     发明内容

本发明所要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有电磁阀控制回路结构复杂、成本高的缺点，提供一种电磁阀的控制线圈，以控制电磁阀自启动阶段向保持阶段转换时简单地将施加给电磁线圈的电流由大变小，达到降低电耗，降低运行成本的目的。为此，本发明采用以下技术方案：

一种电磁阀的控制线圈，其特征在于所述控制线圈包括两个并联绕组，其中一个绕组上串联有可变电阻器件，由该可变电阻器件自身的特性控制分配流经该串联有可变电阻器件的绕组的电流自电磁阀启动阶段的高电流向电磁阀保持阶段的低电流变换。根据此结构的线圈，由于在并联的绕组上选择性的串联可变电阻器件，从而可以改变整个线圈的电阻值，在启动和保持时，可维持线圈性能的同时，可以很好地改变电流值及与之对应的线圈匝数，因此可以保证给电磁阀提供可靠的启动功率并同时能够降低电力消耗。换句话讲，即通过该可变电阻器件来实现在电磁阀自启动阶段过渡至保持阶段的过程中简单自动地产生由大至小的施加在电磁线圈上的电流，进而产生由强至弱的电磁场(在保持阶段，由于气隙很小，电磁场虽然弱，仍然可以产生足够大的电磁力将电磁阀保持在该位置)，达到节能效果。

作为对上述方案的进一步完善和补充，以及拓展上述方案在具体实施时的实现方式，本发明还包括以下在下文中予以详细说明的附加(具体)技术特征：

所述启动阶段的高电流和保持阶段的低电流由同一电源供电。根据此结构，绕组上由一个电源供给电流，无需增加复杂的控制回路，可以通过低成本的电流值变化实现启动时和保持时的动作。

所述可变电阻器件为正特性温度系数器件。

所述可变电阻器件为热敏电阻。

所述的可变电阻器件由正特性温度系数器件和固定电阻并联而成。可以有效避免单个正特性温度系数器件因制造导致的个体差异(如使用时各正特性温度系数器件个体因温度升高其高电阻值波动范围差异很大)，使并联后的总电阻更趋近于要求的特性；换句话说，并联的固定电阻削弱了单个正特性温度系数器件的个体差异。

绕制所述并联的各绕组的漆包线的线径相同或相异。相同线径对加工工艺来说是简单的，便于绕制；相异好处是：通过调整线径，可以达到各绕组电阻的合理匹配同时不会导致体积过大的后果，比如要求外绕组电阻大些，以降低保持电流，这样就可以绕少匝数的较细的漆包线而完成。

一种电磁阀的控制方法，其特征在于控制线圈包括两个并联绕组，其中一个绕组上串联有可变电阻器件，由该可变电阻器件自身的特性控制分配流经该串联有可变电阻器件的绕组的电流自电磁阀启动阶段的高电流向电磁阀保持阶段的低电流变换。

根据以上的电磁阀控制回路和方法，通过串联在阀线圈的可变电阻器件，在电磁阀启动时，可变电阻器件为低电阻值，可以确保向线圈提供高启动电流；动作结束后的保持阶段，为高电阻值，确保向线圈提供低保持电流，维持保持状态。该方案通过一个电源向线圈施加电流，降低消耗功率。而且，控制回路结构简单，可减少消耗功率，因此可以实现降低成本。

从本发明的电磁阀工作控制方法上来讲，由一个电源构成，供给阀线圈的电流通过可变电阻器件，在电磁阀启动阶段，给线圈施加高电流值，经过一定时间芯铁吸合在固定铁芯上开始进入保持阶段时，给线圈施加的电流为低电流值状态，是可以减少消耗功率比较优越的工作控制方法。

本发明通过给控制回路一个输入电压即可以控制供给阀线圈的电流，达到电磁阀可靠动作和可靠保持，可以实现降低功耗和降低成本。

                     附图说明

图1：将本发明应用于四通换向阀的原理示意图。

图2：为图1中的控制回路的一种原理图。

图3：为图2所示控制回路的电压、电流以及与其对应的电阻、电磁力特性图。

图4A：为图1中控制回路的另一种原理图。

图4B：为图4A所示控制回路的电压及电流特性图。

图5：为本发明的电磁阀的控制线圈的特性图。

图6：为本发明的线圈原理图。

图7：为传统控制回路应用于四通换向阀的示意图。

                  具体实施方式

本发明的实施方式参照图1予以说明：

如图1，该四通换向阀的结构与图7一致，同一符号指的是同一部分内容，在此不再说明；此外，图中12为控制回路，13为驱动信号发生装置，14为一个电源，15为阀线圈L的端子。电源14的电压施加在依次串联的驱动信号发生装置13(开关)、控制回路12直至阀线圈的端子15上，施加给阀线圈产生电流。控制回路12的具体结构如图2，可变电阻器件121构成了控制回路12，产生图3所示的特性。

从原理上讲，有图2和图3以及图4A和图4B两种实施方式：

实施例1：

图2中，121为正特性温度系数的热敏电阻(以下称PTC电阻)，L为阀线圈，PTC电阻121的一端与阀线圈的一端串联；PTC电阻121的另一端与驱动信号发生装置13相连，阀线圈L的另一端与电源14相连。

图3中纵轴表示电压V、电流I，控制回路12A的电阻值R及阀线圈L的产生的电磁力，横轴表示时间T。

图3中a为电压值V，b为电流值I的变化，c为电磁力特性，d为PTC电阻121的电阻值R的变化特性。其中a所示的电压值维持一定，曲线b电流值I在PTC电阻121电阻值R为电阻值d1状态时，电磁阀SV启动时，保证的b1高启动电流值，图1所示的芯铁7发生移动；此动作完成后，芯铁吸合，PTC电阻121的温度上升，使PTC电阻121的特性d变为高电阻值d2，保证了特性曲线b电流I显示为b2低保持电流，从而来维持保持动作。

图2所示的具体结构通过控制回路12A，在电磁阀SV动作时，保证在高电流下进行可靠地动作，动作完成后，保证维持低电流可靠地保持。

因此，控制回路12A通过一个电源14，在动作时保证产生必要的高电流；在动作后保证必要的低电流，可减少线圈L的消耗功率。

实施例2：

如图4A，作为控制回路12B的可变电阻器件由热敏电阻123(PTC)和固定电阻124构成。其中，热敏电阻123和固定电阻124并列，此连接点的一端与阀线圈一端连接，上述并列连接点的另一端与驱动信号发生装置13连接，构成与单个电源14连接的控制回路12B。

以上结构，图4B中所示的特性a1电压值V维持一定，特性曲线b1电流值I通过固定电阻124，阻值远大于低电阻值的PTC电阻123，向阀线圈施加高电流值Ib1，确保芯铁动作时所需要的的动作电流，以作为电磁阀SV的阀线圈L的电磁力，上述动作结束后，根据PTC电阻123向高电阻值变化的特性，电流I通过固定电阻124，保证阀线圈L施加低电流的保持电流Ib2，维持保持状态。

图4A中的实施形态中，由于PTC和固定电阻并联而成，可以有效避免单个PTC因制造导致的个体差异(如使用时各个体因温度升高其高电阻值波动范围差异很大)，使并联后的总电阻更趋近于要求的特性；换句话说，并联的固定电阻削弱了单个PTC的个体差异。

另外，本发明的控制回路12如图1所示的实施方式，讲述了连接在阀线圈外部，但本发明也可以连接在阀线圈内部。

另外，以上的实施方式中，正特性温度系数器件为热敏电阻，但是也可以使用其他正特性温度系数器件。

上述实施例介绍的用于四通阀的内容也适用于其他需要保持电流将电磁阀保持在工作位置的阀。

以上实施方式中，从整个线圈电路原理上描述了串联一个可变电阻器件的线圈的控制回路，而在具体实施时，使用两个与电磁阀绕阻并联的线圈，其中一个线圈上串联一个可变电阻的控制回路：

即图6所述的本实施方式的结构的线圈和控制回路图。图中，L及L’是并联的线圈，12为控制回路，串联在线圈L上。121为构成控制回路12的可变电阻器件使用的是如正特性温度系数器件的热敏电阻(以下称PTC)。

而且，PTC121的一端连在线圈L的另一端，线圈L和线圈L’的一端的连接点C与电源14连接，PTC121的另一端与与线圈L’的另一端连接，此连接点C2与驱动信号发生装置13相连。

由于以上结构中，通入线圈L及L’的电流和电压的大小与图4B中的特性同样调整，利用图4B，反应供给线圈L及L’的电流及电压状况的电压V如特性a1维持在一定的值，形成特性曲线b1的电流I。此电流I向线圈L及L’分流，形成电流I1及I2。此时，通过PTC121的低电阻值，线圈L和PTC121的电阻值比线圈L’的电阻值低，电流I1成为电流值高于线圈L’的电流I2的电流值Ib1，流入线圈L。结果，通过线圈L及L’可以充分地保证电磁阀SV作动时的动作电流，确保电磁阀SV启动时的可靠动作。接着，所述电磁阀SV启动完成后，经一定时间如2秒-10秒后为保持动作时，由于PTC121的电阻值发生变化，变成高电阻值，线圈L和PTC121的电阻值高于线圈L’的电阻值，线圈L及L’的总电阻值变高，电流I1比电流I2低，电磁阀SV的启动时的高电流可以作为动作维持时的保持电流来维持。

由于分流到线圈L的电流值通过控制回路12发生变化，用来控制电流I1及I2的总电流I的大小，确保供给电磁阀SV的电流作为启动时的动作电流的高电流值，且电磁阀SV动作完毕后的维持电流的低电流值。

根据以上内容，本实施方式中，可以保证电磁阀SV动作时的高电流值，和确保启动完毕后维持阶段的低电流值。

以下利用图1和图5来说明本发明的电磁阀的控制方法。

图5主要描述了图1中的电磁阀SV的阀线圈L由一个电源供给电流的特性。图5中，a3表示的是固定有效电压V，b3为电流的变化特性，纵轴为电压V电流I，横轴T为时间。

上述阀线圈上串联的可变电阻器件上，具体为正特性温度系数器件如热敏电阻(以下称PTC)，电磁阀SV的动作的启动阶段FS1时，由单一输入电源14施加的电流I通过低电阻值时的热敏电阻121，产生高电流Ib3，向线圈施加，通过阀线圈的电磁力，图1中的芯铁7移动推动阀块6的移动，经过时间t1结束后芯铁吸合进入到保持阶段FS2，其间PTC电阻发热，电阻值增大，线圈电流即由Ib3转变为Ib4。据此，通过利用可变电阻器件的电阻值的特性变化，可实现电磁阀动作的第一阶段启动时为高电流状态；此后的第2阶段保持时，为低电流值状态，通过此方法，使供给的电流大小发生变化，实现动作的可靠性，降低成本。

另外，以上的实施方式中，正特性温度系数器件为热敏电阻，但是也可以使用其他正特性温度系数器件或自动开关器件。

Claims (7)

1、一种电磁阀的控制线圈，其特征在于所述控制线圈包括两个并联绕组，其中一个绕组上串联有可变电阻器件，由该可变电阻器件自身的特性控制分配流经该串联有可变电阻器件的绕组的电流自电磁阀启动阶段的高电流向电磁阀保持阶段的低电流变换。

2、根据权利要求1所述的电磁阀的控制线圈，其特征在于所述启动阶段的高电流和保持阶段的低电流由同一电源供电。

3、根据权利要求1或2所述的电磁阀的控制线圈，其特征在于所述可变电阻器件为正特性温度系数器件。

4、根据权利要求3所述的电磁阀的控制线圈，其特征在于所述的可变电阻器件为热敏电阻。

5、根据权利要求1所述的电磁阀的控制线圈，其特征在于所述的可变电阻器件由正特性温度系数器件和固定电阻并联而成。

6、根据权利要求1或2所述的电磁阀的控制线圈，其特征在于绕制所述并联的各绕组的漆包线的线径相同或相异。

7、一种电磁阀的控制方法，其特征在于控制线圈包括两个并联绕组，其中一个绕组上串联有可变电阻器件，由该可变电阻器件自身的特性控制分配流经该串联有可变电阻器件的绕组的电流自电磁阀启动阶段的高电流向电磁阀保持阶段的低电流变换。

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