CN202215822U - 紧凑型电机驱动四通换向阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种紧凑型电机驱动四通换向阀，包括同步电机和一个由同步电机带动的凸轮件；凸轮件转动的角速度与换向转子转动的角速度相同；在凸轮件的附近设有一个带常开触点、常闭触点和公共触点的到位开关；凸轮件上设有用于使到位开关动作的，每当凸轮件转过1/4周就令到位开关的工作位置改变一次的凸轮；以换向转子处在制热位置时，到位开关上刚切换至与公共触点断开的触点为制热触点，另一触点为制冷触点；制热触点与制热供电线导通，制冷触点与制冷供电线导通，公共触点与同步电机的一个电极导通，同步电机的另一个电极与公共线导通。本实用新型具有通电时间短、动作可靠性高、结构简单、装配过程简化、成本较低等优点。

Description

紧凑型电机驱动四通换向阀

技术领域

本实用新型涉及一种冷暖空调器用的四通换向阀。

背景技术

如图1、图2所示，冷暖空调器使用传统的电磁四通换向阀来改变制冷和制热互相转换过程制冷剂的流动方向。传统的电磁四通换向阀存在的不足是：

1)完成制冷到制热的转换后电磁线圈仍然通电，不节能，同时由于通电时间长容易烧损；

2)采用电磁先导阀控制滑阀两侧压差实现换向，中间环节多，滑阀容易卡死不换向；

3)除电磁线圈外，其它零件数量达到35个以上，零件多，结构复杂；

4)装配工艺复杂，特别是焊接部位多达16处以上，焊接设备要求高，质量难于控制；

5)材料和加工成本高。

因此需要对传统的电磁四通换向阀进行改进。

名为“一种电动四通换向阀”的中国实用新型专利(专利号：201020214283.7，申请日：2010年5月29日，公开日：2011年3月23日)，公开了一种通过电机带动的四通阀。然而在该专利文件中只公开了一种采用伺服电机进行驱动的四通阀的结构，却未公开采用其他特性的电机进行驱动的四通阀的结构。根据该技术方案中所限定的四通阀的结构，本领域的技术人员也可直接判断出其技术方案也只能采用伺服电机进行驱动，如果采用其他特性的电机如：同步电机进行驱动时，则会出现无法对换向转子的动作时机、时间及转动角度进行控制的问题，令到无法保证四通阀的换向转子处在正确的工作位置。另外，本领域的技术人员也知道伺服电机的驱动及控制需要较为复杂的控制电路才可实现，这使得这样的四通阀实际上并不具有成本优势。

实用新型内容

本实用新型提供一种结构紧凑、生产成本更低的电机驱动节能型四通换向阀，以替代现有的四通换向阀。

为实现上述目的，本实用新型采取以下的技术方案：

紧凑型电机驱动四通换向阀，包括电机和配置有换向转子的四通换向阀体；所述电机向换向转子进行传动；特别地，所述电机为同步电机；还包括一个由同步电机带动的凸轮件；所述凸轮件转动的角速度与换向转子转动的角速度相同；在凸轮件的附近设有一个带常开触点、常闭触点和公共触点的到位开关；所述凸轮件上设有用于使到位开关动作的，每当凸轮件转过1/4周就令到位开关的工作位置改变一次的凸轮；以换向转子处在制热位置时，到位开关上刚切换至与公共触点断开的触点为制热触点，另一触点为制冷触点；制热触点与制热供电线导通，制冷触点与制冷供电线导通，公共触点与同步电机的一个电极导通，同步电机的另一个电极与公共线导通。

本实用新型的工作原理如下：

现有技术中，配置有换向转子的四通换向阀体，换向转子的正常工作位置有两种：制热位置和制冷位置。制热位置：换向转子所停留的位置使得空调系统会对室内制热。制冷位置：换向转子所停留的位置使得空调系统会对室内制冷。现有的四通换向阀体，只要换向转子每转过1/4周，即可从制热位置切换为制冷位置，或者从制冷位置切换为制热位置，并且切换过程对换向转子的转向无要求。当这样的四通换向阀体是采用同步电机来驱动时，面临的问题是：如何令到自身不具备转动角度精确控制的同步电机每次都能带动换向转子准确地转过1/4周，而后停止，以确保换向转子每次切换后都能准确地处在制热位置或制冷位置。基于现有的配置有换向转子的四通换向阀体，本实用新型中同步电机转动的时候除带动换向转子转动外，还带动凸轮件转动，且凸轮件绕自身转动轴线转动的角速度与换向转子绕自身转动轴线转动的角速度是相同的，所以凸轮件的转动位置可反映换向转子的转动位置，即：换向转子转过1/4周的同时，凸轮件也转过1/4周。另外，由于凸轮件每转过1/4周，其上的凸轮可令到到位开关的工作位置改变一次，从而令同步电机从得电状态变成失电状态而停止，于是凸轮件和换向转子每次都仅可转动1/4周，这样就能确保换向转子要么处在制热位置，要么处在制冷位置，不会造成工作位置偏离。

到位开关上设有常开触点、常闭触点和公共触点，到位开关的工作位置有两个：i)常开触点与公共触点接通的同时，常闭触点与公共触点断开；ii)常开触点与公共触点断开的同时，常闭触点会与公共触点接通。本实用新型将换向转子处在制热位置时，到位开关上刚切换至与公共触点断开的触点定义为制热触点，另一触点定义为制冷触点。则可以得出：制热触点与公共触点接通时，制冷触点与公共触点断开；制热触点与公共触点断开时，制冷触点与公共触点接通。制热触点与制热供电线导通，制冷触点与制冷供电线导通。需要制热时，会仅向制热供电线供电；需要制冷时，会仅向制冷供电线供电，结合换向转子当时所处的位置，本实用新型的四通换向阀将按照以下规则动作：

1)换向转子处在制热位置，制热供电线通电，制冷供电线断电：同步电机因制热触点与公共触点断开而不能得电转动，此时换向转子仍处在制热位置；

2)换向转子处在制热位置，制热供电线断电，制冷供电线通电：同步电机因制冷触点与公共触点接通而能得电转动，在带动换向转子转动1/4周后，凸轮件上的凸轮令到位开关的工作位置改变一次，制冷触点与公共触点断开，制热触点与公共触点接通，同步电机停止转动，此时换向转子处在制冷位置；

3)换向转子处在制冷位置，制热供电线通电，制冷供电线断电：同步电机因制热触点与公共触点接通而能得电转动，在带动换向转子转动1/4周后，凸轮件上的凸轮令到位开关的工作位置改变一次，制热触点与公共触点断开，制冷触点与公共触点接通，同步电机停止转动，此时换向转子处在制热位置；

4)换向转子处在制冷位置，制热供电线断电，制冷供电线通电：同步电机因制冷触点与公共触点断开而不能得电转动，此时换向转子仍处在制冷位置。

由此可见，无论换向转子处在制热位置还是制冷位置，只要向制热供电线通电，换向转子最终就会处在制热位置；只要向制冷供电线通电，换向转子最终就会处在制冷位置。而且同步电机转动的话，每次也只能带动换向转子转动1/4周便自动停止，确保换向转子准确地落在制热位置或制冷位置，而无需通过对供电线的供电特性作精确要求的方式来实现对换向转子停留位置的控制。因此本产品对供电电路的要求很低，产品的通用性相应提高。

为实现“凸轮件每转过1/4周，其上的凸轮可令到到位开关的工作位置改变一次”功能，可以采用以下的技术方案：凸轮件上的凸轮设有互成180°的第一凸部和第二凸部，到位开关在第一凸部和第二凸部上均可改变工作位置并保持，直至凸轮件转过1/4周。

以上所述的凸轮件优选设置在同步电机的输出轴和换向转子的输入轴之间，兼作联轴器。凸轮件也可设置在其他位置而由同步电机通过齿轮传动等其他传动方式带动。

以上所述的到位开关优选带常开触点、常闭触点和公共触点的微动开关。

所述的四通换向阀体，其上的第一管口、第二管口、第三管口、第四管口可以从平行于换向转子的输入轴的方向引出，也可以从垂直于换向转子的输入轴的方向引出。

本实用新型的电机驱动四通换向阀与现有产品相比，具有以下优点：

1)通电时间短：传统的电磁四通换向阀制冷状态下不通电，但在制热状态下线圈始终通电；本实用新型的四通换向阀只是在换向转子切换工作位置的时候才通电，通电时间大大缩短，达到了节能的效果；

2)动作可靠性高：传统的电磁四通换向阀换向部件由制冷剂气体压力驱动滑块直线滑动实现换向；而本实用新型的四通换向阀换向部件在电机的直接驱动下旋转实现换向，动作可靠性得到了提高；

3)结构简单：传统的电磁四通换向阀零件数量达到35个以上；本实用新型的四通换向阀零件数量只有20个左右，成本降低；

4)装配过程简化：传统的电磁四通换向阀焊接部位多达16处以上；本实用新型的四通换向阀焊接部位只有不到10处，产品质量容易保证；

5)成本较低：与采用伺服电机的四通换向阀相比，本实用新型的四通换向阀可以节省电机成本和控制电路的成本，甚至可以在现有空调机的部分机型上直接使用，有效降低空调机整机成本。

附图说明

图1是现有电磁四通换向阀的制冷循环原理图；

图2是现有电磁四通换向阀的制热循环原理图；

图3是实施例1的主视图；

图4是图3的A-A向剖视图(换向转子处在制热位置)；

图5是实施例1的制冷循环原理图一；

图6是实施例1的制冷循环原理图二；

图7是实施例1的制热循环原理图一；

图8是实施例1的制热循环原理图二；

图9是实施例1的凸轮件的立体图；

图10是实施例1的凸轮件的主视图；

图11是图10的B-B向剖视图；

图12是实施例1的换向转子的立体图；

图13是实施例1的换向转子的主视图；

图14是实施例1的电路原理图(换向转子当前处在制热位置)；

图15是实施例1的电路原理图(换向转子当前处在制冷位置)；

图16是实施例2的结构剖视图；

图17是图16的C-C向剖视图。

附图标记说明：1-驱动装置；2-四通换向阀体；3-盒盖；4-盒座；5-同步电机；6-凸轮件；7-微动开关；8-制热供电线；9-制冷供电线；10-公共线；11-输出轴；12-阀体外壳；13-阀体压盖；14-换向转子；15-输入轴；16-输入轴密封圈；17-阀体密封圈；18-压力平衡管；19-第一管口；20-第二管口；21-第三管口；22-第四管口；23-冷媒通道；61-凸轮；611-第一凸部；612-第二凸部；71-常开触点；72-常闭触点；73-公共触点；711-制冷触点；721-制热触点；12’-阀体外壳；14’-换向转子；15’-输入轴；19’-第一管口；20’-第二管口；21’-第三管口；22’-第四管口；23’-冷媒通道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型内容作进一步说明。

如图3、图4所示，本实施例的电机驱动四通换向阀包括连接在一起的驱动装置1和四通换向阀体2。其中：

a)驱动装置1包括：盒盖3、盒座4、同步电机5、凸轮件6、作为到位开关的微动开关7、制热供电线8、制冷供电线9和公共线10。

盒盖3和盒座4通过螺钉连接在一起，构成盒体；同步电机5、凸轮件6、微动开关7均处在盒体内；凸轮件6共轴地安装在同步电机5的输出轴11上，并作为输出轴11和下述的输入轴15的联轴器，因此凸轮件6和换向转子14的转动角速度是相同的；微动开关7设置在凸轮件6的附近，配合凸轮件6上的凸轮61而动作；制热供电线8和制冷供电线9从微动开关7上引出，公共线10从同步电机5上引出，制热供电线8、制冷供电线9和公共线10穿出盒体外。

b)四通换向阀体2包括：阀体外壳12、阀体压盖13、换向转子14、输入轴15、输入轴密封圈16、阀体密封圈17和压力平衡管18。

阀体外壳12与阀体压盖13通过螺纹连接而连接在一起，在阀体外壳12与阀体压盖13之间设有阀体密封圈17；换向转子14设置在阀体外壳12与阀体压盖13之间所形成的空腔内；输入轴15从阀体压盖13穿过，其一端与凸轮件6连接在一起，其另一端插入到换向转子14的槽位中，因此输入轴15可带动换向转子14转动并具有较高的可靠性；输入轴密封圈16设置在输入轴15与阀体压盖13之间，用于防止冷媒外泄；在阀体外壳12上还设有用于与空调机的冷媒管路连接的第一管口19、第二管口20、第三管口21和第四管口22。压力平衡管18连通第二管口20和阀体外壳12与阀体压盖13之间所形成的空腔。如图4、图12、图13所示，本实施例中，换向转子14的两条冷媒通道23设置在换向转子14的端面上，分别呈“一”状且互相平行，第一管口19、第二管口20、第三管口21和第四管口22均从平行于换向转子14的输入轴15的方向引出。

如图9、图10、图11所示，凸轮件6上的凸轮61设有互成180°的第一凸部611和第二凸部612。在确立对微动开关7的控制要求的情况下，本领域的技术人员根据其知识而对凸轮的形状进行设计，可使得微动开关7与第一凸部611和第二凸部612配合动作时，微动开关7的工作位置被改变并被保持，直至凸轮件6转过1/4周。

如图5、图6所示，处在制冷循环的空调系统中，要求四通换向阀的换向转子14处在制冷位置，即要求换向转子14处在令第一管口19与第二管口20相通，第三管口21与第四管口22相通的位置。如图7、图8所示，处在制热循环的空调系统中，要求四通换向阀的换向转子14处在制热位置，即要求换向转子14处在令第一管口19与第四管口22相通，第二管口20与第三管口21相通的位置。对于换向转子14而言，只要换向转子14顺时针或逆时针转过1/4周，即可实现制冷位置和制热位置之间的切换。

如图14所示，微动开关7上设有常开触点71、常闭触点72和公共触点73。本实施例中，当换向转子14处在制热位置时，此时微动开关7处在刚被凸轮61压下的状态，于是此时与公共触点73断开的常闭触点72是本实施例的制热触点721，与公共触点73接通的常开触点71是本实施例的制冷触点711。相反，如果当换向转子处在制热位置时，此时微动开关处在刚被凸轮释放的状态，则此时与公共触点断开的常开触点是制热触点，与公共触点接通的常闭触点是制冷触点。本实施例的电路结构如图14所示，制热触点721与制热供电线8导通，制冷触点711与制冷供电线9导通，公共触点73与同步电机5的一个电极导通，同步电机5的另一个电极与公共线10导通。

如图4、图14所示，换向转子14处在制热位置时，制热触点721与公共触点73是断开的，制冷触点711与公共触点73是接通的，因此向制热供电线8通电时，同步电机5不会转动，换向转子14仍处在制热位置；向制冷供电线9通电时，同步电机5转动，在带动换向转子14转过1/4周后，如图15所示，凸轮件6会释放微动开关7而令制冷触点711与公共触点73断开，令换向转子14停留在制冷位置。相反地，换向转子14处在制冷位置时，制热触点721与公共触点73是接通的，制冷触点711与公共触点73是断开的，因此向制冷供电线9通电时，同步电机不会转动，换向转子14仍处在制冷位置；向制热供电线8通电时，同步电机5转动，在带动换向转子14转过1/4周后，凸轮件6会压下微动开关7而令制热触点711与公共触点73断开，令换向转子14停留在制热位置。

因此，本实施例的电机驱动四通换向阀无论换向转子14处在制热位置还是制冷位置，只要向制热供电线8通电，换向转子14最终就会处在制热位置；只要向制冷供电线9通电，换向转子14最终就会处在制冷位置。而且能够确保换向转子14每次准确地落在制热位置或制冷位置。

实施例2

如图16、图17所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：换向转子的形状以及阀体外壳上第一管口、第二管口、第三管口和第四管口的引出方向不同。具体为：换向转子14’与输入轴15’制成一体，换向转子14’上制有一个隔板24’，该隔板24’沿换向转子14’的直径方向设置，并且垂直于换向转子14’的端面，隔板24’的两侧对应作为换向转子14’的两条冷媒通道23’；第一管口19’、第二管口20’、第三管口21’和第四管口24’均从阀体外壳12’上垂直于换向转子14’的输入轴的方向引出。如图20所示，此时换向转子14’使得第一管口19’与第二管口20’相通，第三管口21’与第四管口22’相通。当换向转子14’转过1/4周后，则第一管口19’与第四管口22’相通，第二管口20’与第三管口21’相通，实现换向功能。

Claims (7)

1.紧凑型电机驱动四通换向阀，包括电机和配置有换向转子的四通换向阀体；所述电机向换向转子进行传动；其特征是：所述电机为同步电机；还包括一个由同步电机带动的凸轮件；所述凸轮件转动的角速度与换向转子转动的角速度相同；在凸轮件的附近设有一个带常开触点、常闭触点和公共触点的到位开关；所述凸轮件上设有用于使到位开关动作的，每当凸轮件转过1/4周就令到位开关的工作位置改变一次的凸轮；以换向转子处在制热位置时，到位开关上刚切换至与公共触点断开的触点为制热触点，另一触点为制冷触点；制热触点与制热供电线导通，制冷触点与制冷供电线导通，公共触点与同步电机的一个电极导通，同步电机的另一个电极与公共线导通。

2.如权利要求1所述的紧凑型电机驱动四通换向阀，其特征是：凸轮件上的凸轮设有互成180°的第一凸部和第二凸部，到位开关在第一凸部和第二凸部上均可改变工作位置并保持，直至凸轮件转过1/4周。

3.如权利要求1或2所述的紧凑型电机驱动四通换向阀，其特征是：电机驱动四通换向阀包括连接在一起的驱动装置(1)和四通换向阀体(2)；其中：

a)驱动装置(1)包括：盒盖(3)、盒座(4)、同步电机(5)、凸轮件(6)、作为到位开关的微动开关(7)、制热供电线(8)、制冷供电线(9)和公共线(10)；

盒盖(3)和盒座(4)通过螺钉连接在一起，构成盒体；同步电机(5)、凸轮件(6)、微动开关(7)均处在盒体内；凸轮件(6)共轴地安装在同步电机(5)的输出轴(11)上，并作为输出轴(11)和输入轴(15)的联轴器；微动开关(7)设置在凸轮件(6)的附近，配合凸轮件(6)上的凸轮(61)而动作；制热供电线(8)和制冷供电线(9)从微动开关(7)上引出，公共线(10)从同步电机(5)上引出，制热供电线(8)、制冷供电线(9)和公共线(10)穿出盒体外；

b)四通换向阀体(2)包括：阀体外壳(12)、阀体压盖(13)、换向转子(14)、输入轴(15)、输入轴密封圈(16)、阀体密封圈(17)和压力平衡管(18)；

阀体外壳(12)与阀体压盖(13)通过螺纹连接而连接在一起，在阀体外壳(12)与阀体压盖(13)之间设有阀体密封圈(17)；换向转子(14)设置在阀体外壳(12)与阀体压盖(13)之间所形成的空腔内；输入轴(15)从阀体压盖(13)穿过，其一端与凸轮件(6)连接在一起，其另一端插入到换向转子(14)的槽位中；输入轴密封圈(16)设置在输入轴(15)与阀体压盖(13)之间；在阀体外壳(12)上还设有用于与空调机的冷媒管路连接的第一管口(19)、第二管口(20)、第三管口(21)和第四管口(22)；压力平衡管(18)连通第二管口(20)和阀体外壳(12)与阀体压盖(13)之间所形成的空腔；换向转子(14)的两条冷媒通道(23)设置在换向转子(14)的端面上，分别呈“一”状且互相平行，第一管口(19)、第二管口(20)、第三管口(21)和第四管口(22)均从平行于换向转子(14)的输入轴(15)的方向引出。

4.如权利要求1或2所述的电机驱动四通换向阀，其特征是：所述凸轮件设置在同步电机的输出轴和换向转子的输入轴之间，兼作联轴器。

5.如权利要求1或2所述的电机驱动四通换向阀，其特征是：所述到位开关为微动开关。

6.如权利要求1或2所述的电机驱动四通换向阀，其特征是：四通换向阀体其上的第一管口、第二管口、第三管口、第四管口从平行于换向转子的输入轴的方向引出。

7.如权利要求1或2所述的电机驱动四通换向阀，其特征是：四通换向阀体其上的第一管口、第二管口、第三管口、第四管口从垂直于换向转子的输入轴的方向引出。

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