CN210240731U - 控制装置及电动阀 - Google Patents

Abstract

一种控制装置以及包括该控制装置的电动阀，其中控制装置包括定子组件、控制部、检测组件以及输出轴，控制部包括电路板，检测组件包括磁环和霍尔传感器，磁环位于输出轴的径向外周并随输出轴一起转动，电路板位于定子组件下端且靠近磁环设置，霍尔传感器位于磁环的上方或沿磁环的径向，霍尔传感器位于磁环的外侧，霍尔传感器设置于电路板上并能够与电路板电连接和信号连接，这样设置霍尔传感器和磁环，使得霍尔传感器与磁环的距离较近，有利于保证控制装置的控制精度。

Description

控制装置及电动阀

【技术领域】

本实用新型涉及一种控制装置以及包括该控制装置的电动阀。

【背景技术】

控制装置可以应用于电动阀，控制装置包括驱动机构、传动组件，具体的传动组件可以为行星齿轮结构，驱动机构通过传动组件来带动电动阀的阀芯动作，达到流体切换或通断的目的，为提高控制装置的控制精度，发明人所知有在控制装置上设置霍尔传感器和磁环的结构，如何在控制装置上设置霍尔传感器和磁环来保证控制装置的控制精度是一个技术问题。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于提供一种控制装置以及包括该控制装置的电动阀，有利于保证控制装置的控制精度。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种控制装置，所述控制装置包括定子组件、转子组件、传动组件、控制部以及输出轴，所述输出轴与所述传动组件固定连接，所述定子组件具有容纳腔，至少部分所述转子组件容置于所述容纳腔，所述转子组件具有第一中空腔，至少部分所述传动组件容置于所述第一中空腔，所述控制部包括电路板，所述电路板与所述定子组件电连接，所述电路板控制所述定子组件产生激励磁场，所述转子组件在所述激励磁场的作用下输出力矩，通过所述传动组件传递给所述输出轴，所述控制装置还包括检测组件，所述检测组件包括磁环和霍尔传感器，所述磁环位于所述输出轴的径向外周，所述磁环随所述输出轴一起转动，所述电路板设置于所述定子组件下端，所述电路板靠近所述磁环设置，所述霍尔传感器位于所述磁环的上方或沿所述磁环的径向，所述霍尔传感器位于所述磁环的外侧，所述霍尔传感器设置于所述电路板上，所述霍尔传感器与所述电路板电连接和信号连接。

一种电动阀，包括控制装置、阀芯以及阀体组件，所述阀体组件包括阀体，所述控制装置与所述阀体固定连接，所述阀芯容置于所述阀体组件形成的内腔，所述控制装置包括输出轴，所述输出轴与所述阀芯连接，所述阀体组件设置有至少一个用于与外部连通的流通通道，所述控制装置带动所述阀芯运动，使所述阀芯与所述流通通道连通或不连通或选择性地与所述流通通道中的一个连通或不连通，所述控制装置为上述的控制装置。

本实用新型提供的一种控制装置以及包括该控制装置的电动阀，其中控制装置包括定子组件、控制部、检测组件以及输出轴，控制部包括电路板，检测组件包括磁环和霍尔传感器，磁环位于输出轴的径向外周并随输出轴一起转动，电路板位于定子组件下端且靠近磁环设置，霍尔传感器位于磁环的上方或沿磁环的径向，霍尔传感器位于磁环的外侧，霍尔传感器设置于电路板上并能够与电路板电连接和信号连接，这样设置霍尔传感器和磁环，使得霍尔传感器与磁环的距离较近，有利于保证控制装置的控制精度。

【附图说明】

图1是控制装置应用于电动球阀的一个实施例的一个截面结构示意图；

图2是图1中控制装置的一个截面结构示意图；

图3是图2中控制装置的转子组件、传动组件和输出轴的一个截面结构示意图；

图4是图3中传动组件的一个立体的分解结构示意图；

图5是图4中行星齿轮组的一个立体的分解结构示意图；

图6是图4中定齿圈的一个截面结构示意图；

图7是图4中动齿圈和输出轴的一个截面结构示意图；

图8是转子组件的连接座的一个截面结构示意图；

图9是控制部的底盖的一个截面结构示意图。

图10是控制装置的第二种实施方式的一个截面结构示意图；

图11是图10中连接座的一个截面结构示意图；

图12是图10中底盖的一个截面结构示意图。

图13是控制装置应用于电动球阀的另一个实施例的一个截面结构示意图；

图14是控制装置的第三种实施方式的一个截面结构示意图；

图15是图13中阀体的一个截面结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明：

参见图1，为本实用新型的控制装置应用于电动球阀的一个实施例，电动球阀可应用于汽车领域，电动球阀1包括控制装置2、阀芯球3以及阀体组件4。控制装置2与阀体组件4固定连接，具体地，阀体组件4包括阀体42，控制装置2与阀体42固定连接。阀芯球3容置于阀体组件4形成的内腔，控制装置2包括输出轴20，输出轴20的一端与控制装置2连接，输出轴20的另一端与阀芯球3连接，控制装置2输出力矩给输出轴20，输出轴20带动阀芯球3转动，进一步地，阀芯球3设置有连通的孔道31，阀体组件4设置有至少一个用于与外部连通的流通通道41(如图1虚线所示)，电动球阀1通过控制装置2带动阀芯球3转动，使阀芯球3的孔道31与流通通道41连通或不连通或选择性地与流通通道中的一个连通或不连通，从而打开或关闭或切换球阀1的流通路径。

参见图2，控制装置2包括定子组件21、转子组件22、传动组件23以及控制部24，其中定子组件21包括罩体210、线圈绕组211以及第一插针212，罩体210以线圈绕组211、第一插针212等为注塑嵌件，通过一体注塑形成，定子组件21形成有一容纳腔213，至少部分转子组件22容置于容纳腔213。

参见图3，转子组件22包括永磁体220、第一套筒221、转子端盖222、连接座223以及连接支架230，连接支架230包括连接部2301，连接支架230通过连接部2301与永磁体220注塑固定，具体地，永磁体220以连接支架230为注塑嵌件，通过一体注塑形成。永磁体220与连接支架230形成有第一中空腔2201，至少部分传动组件23容置于第一中空腔2201，这样有利于减小控制装置2的空间，有利于控制装置2的小型化。在本实施例中，传动组件23为行星齿轮减速机构，当然作为其他实施方式，传动组件23还可以为其他形式的传动减速机构。第一套筒221位于永磁体220的径向外周，第一套筒221的一端与连接座223通过焊接固定，第一套筒221的另一端与转子端盖222通过焊接固定，即永磁体220容置于第一套筒221、转子端盖222和连接座223形成的空间内。参见图3和图4，传动组件23包括行星齿轮组231、定齿圈232、动齿圈233以及太阳轮2302，太阳轮2302与连接支架230固定连接，在本实施例中，太阳轮2302与连接部2301一体成型，可以通过粉末冶金工艺一体成型，太阳轮2302位于第一中空腔2201内，且沿第一中空腔2201的轴向方向延伸；参见图5，行星齿轮组231包括行星架底板2310、行星齿轮轴2311、行星齿轮2312以及固定板2313，固定板2313设置有允许太阳轮2302通过的第一中部通孔2314，行星齿轮组231安装时，行星齿轮轴2311的一端与行星架底板2310固定连接，行星齿轮2312套设在行星齿轮轴2311的径向外周，固定板2313与行星齿轮轴2311的另一端固定连接从而形成行星齿轮组231，行星齿轮2312两端通过行星架底板2310和固定板2313限位。在本实施例中，行星齿轮2312的数量为三个，且沿圆周等间距分布；参见图6，定齿圈232包括第一齿圈部2321和第二套筒2322，第一齿圈部2321可以为塑性材料通过注塑成型，并与第二套筒2322过盈配合固定，当然作为其他实施方式，第一齿圈部2321也可以为金属件，与第二套筒2322过盈配合固定或与第二套筒2322一体加工成型；参见图7，动齿圈233包括第二齿圈部2331，动齿圈233与输出轴20的一端固定连接，具体地，可以以输出轴20为注塑嵌件，一体注塑成型动齿圈233，即动齿圈233与输出轴20的一端通过注塑固定，当然作为其他实施方式，动齿圈233与输出轴20也可以通过装配固定。

参见图3，定齿圈232与连接座223通过焊接固定，具体地，定齿圈232通过第二套筒2322与连接座223固定连接，定齿圈232围绕形成有第二中空腔2323，至少部分动齿圈233容置于第二中空腔2323，且动齿圈233的第二齿圈部2331与定齿圈232的第一齿圈部2321在轴向方向上对齐设置，行星齿轮组231伸入第二中空腔2323，行星架底板2310的下端面与动齿圈233的第二齿圈部2331的底部抵接，行星齿轮2312的部分外侧与第一齿圈部2321啮合连接，行星齿轮2312的另外部分外侧与第二齿圈部2331啮合连接，太阳轮2302穿过固定板的第一中部通孔2314，与行星齿轮2312的内侧啮合连接。这样，在定子组件21的磁场激励下，永磁体220带动连接支架230转动，连接支架230带动太阳轮2302转动，太阳轮2302与行星齿轮2312啮合，即太阳轮2302带动行星齿轮2312转动，行星齿轮2312又与定齿圈232和动齿圈233啮合，定齿圈232固定不动，在定齿圈232的作用下，行星齿轮2312带动动齿圈233转动，动齿圈233又与输出轴20固定连接，即动齿圈233带动输出轴20转动。

参见图3，在本实施例中，转子组件22还包括定位轴224，定位轴224的一端与转子端盖222固定连接，且定位轴224固定于趋近转子端盖222的中心轴线位置，定位轴224的另一端可以为独立悬臂结构或与行星架底板2310抵接或限位，相应地，太阳轮2302设置有与定位轴224配合的通孔，太阳轮2302通过通孔套设于定位轴224的径向外周，设置定位轴224用于定位太阳轮2302，从而保证太阳轮2302在随永磁体220转动的情况下与行星齿轮2312的啮合准确。

参见图2和图3，在本实施例中，控制装置2还包括第一垫圈25、第二垫圈26，第一垫圈25设置有与定位轴224配合的第二中部通孔，第二垫圈26设置有与定位轴224配合的第三中部通孔，第一垫圈25通过第二中部通孔套设于定位轴224的径向外周，并位于转子端盖222和连接支架230之间，第一垫圈25的一端面与连接支架230抵接，第一垫圈25的另一端面与转子端盖222抵接；第二垫圈26通过第三中部通孔套设于定位轴224的径向外周，并位于太阳轮2302和行星架底板2310之间，第二垫圈26的一端面与行星架底板2310抵接，第二垫圈26的另一端面与太阳轮2302的自由端部抵接，即连接支架230和永磁体220通过第一垫圈25和第二垫圈26限位，且永磁体220可以处于悬空状态。在本实施例中，第一垫圈25和第二垫圈26为金属石墨垫圈，当然作为其他实施方式，垫圈可以为本技术领域已知的其他可以减小摩擦的垫圈，设置第一垫圈25和第二垫圈26，相比于连接支架230通过转子端盖222和行星架底板2310直接抵接限位，有利于减少连接支架230(包括太阳轮2302)、转子端盖222和行星架底板2310的摩擦损耗，提高了控制装置2的耐磨性能。

参见图3和图8，连接座223包括第一安装部2231，第一安装部2231形成有第一台阶部2232，第一安装部2231围绕形成第一安装腔2233，输出轴20的一端与动齿圈233固定连接，输出轴20的另一端伸入第一安装腔2233，并从第一安装腔2233穿出。在本实施例中，参见图3，控制装置2还包括与输出轴20配合的第一轴承27和第三垫圈28，第一轴承27设置有第一凸缘部271，第一轴承27套设于输出轴20的径向外周，第一凸缘部271与第一台阶部2232抵接，第三垫圈28设置有与输出轴20配合的第四中部通孔，第三垫圈28通过第四中部通孔套设于输出轴20的径向外周并位于第一轴承27和动齿圈233之间，第三垫圈28的一端面与动齿圈233抵接，第三垫圈28的另一端面与第一轴承27抵接，这样，动齿圈233通过第三垫圈28和行星架底板2310限位，第一轴承27通过第三垫圈28和第一台阶部2232限位，设置第三垫圈28有利于减少动齿圈233在转动过程中的摩擦损耗。当然作为其他实施方式，可以不包括第一轴承27，即第三垫圈28套设于输出轴20的径向外周，第三垫圈28的一端面与动齿圈233抵接，第三垫圈28的另一端面与第一台阶部2232抵接。

参见图2，控制部24包括电路板240、外壳体241以及底盖242，外壳体241与罩体210一体注塑成型，外壳体241形成有控制腔243，电路板240容置于控制腔243内，底盖242与外壳体241固定连接，定子组件21的第一插针212的一端封装于罩体210内，与线圈绕组211电连接和/或信号连接，第一插针212的另一端露出罩体210外，伸入控制腔243与电路板240电连接和/或信号连接，这样定子组件21通过第一插针212与控制部24电连接和/或信号连接，控制部24还包括接口部244，接口部244包括第二插针2441和容纳腔2442，至少部分第二插针2441与外壳体241注塑固定，第二插针2441的一端伸入控制腔243与电路板240电连接和/或信号连接，第二插针2441的另一端伸入容纳腔2442与外界电连接和/或信号连接，这样控制部24通过接口部244与外界电连接和/或信号连接。

参见图2，控制装置2还设置有用于检测输出轴20转过角度的检测组件，检测组件包括磁环290和霍尔传感器291，磁环290的材料可以为烧结钕铁硼，当然也可以为其他材料，如铁氧体等；根据在实际应用中所需磁场的大小，磁环290可以选择注塑或粘结形成，磁环290套设于输出轴20的径向外周并与输出轴20固定连接；当然作为其他实施方式，由于磁环290为脆性材料，直接与输出轴20固定连接时可能造成磁环290的开裂，因此检测组件还可以包括塑料圆环292，塑料圆环292套设于输出轴20的径向外周并与输出轴20固定连接，磁环290位于塑料圆环292的径向外周，并与塑料圆环292固定连接，从而保证磁环290随输出轴20一起转动，霍尔传感器291位于磁环290的上方并设置于电路板240上，霍尔传感器291能够与电路板240电连接和信号连接。

为保证检测组件的检测准确，从而保证控制装置2的控制精度，电路板240设置于定子组件21下端靠近磁环290的位置，进一步地，电路板240设置于定子组件21下端靠近磁环290位置，并位于定子组件21和磁环290之间，定义定子组件21靠近输出轴的一端为下端。这样，霍尔传感器291与磁环290的距离较近，当磁环290随输出轴20转动时，霍尔传感器291能准确地检测出磁环290随输出轴20转动产生的磁极变化，进而通过电路板240计算出磁环290随输出轴20转过的角度，当输出轴20与阀芯球3连接时，也就能检测出阀芯球3随输出轴20转过的角度，从而对阀芯球3的位置进行反馈，以提高球阀1的控制精度。参见图9，底盖242还包括第二安装部2420，第二安装部2420包括第一侧部2421、第二侧部2422和上端部2423，第二侧部2422的径向直径大于第一侧部2421的径向直径，第二安装部2420围绕形成第二安装腔2424，第二安装腔2424包括由第一侧部2421围绕形成的第一部分2424a和由第二侧部2422围绕形成的第二部分2424b，第一部分2424a和第二部分2424b连通设置，第一侧部2421表面形成有内螺纹，相应的，参见图8，连接座223包括第三侧部2234，第三侧部2234形成有与第一侧部2421相配合的外螺纹，参见图1和图2，连接座223伸入第二安装腔2424的第一部分2424a，旋转连接座223，连接座223与底盖242螺纹配合，压紧连接座223于第二安装部2420的上端部2423，保证转子组件22与底盖242的固定，进一步地，转子组件22与底盖242之间还可进行密封设置，防止工作介质向外渗漏。此时，输出轴20的一端与动齿圈233固定连接，输出轴20的另一端穿过第一安装腔2233和第二安装腔2424与阀芯球3连接。另外，磁环290可以设置为容置于第二安装腔2424的第二部分2424b，这样使得控制装置2的整体结构相对紧凑，使得霍尔传感器291与磁环290保持足够近的距离，保证霍尔传感器291的检测准确。

参见图10至图12，为本实用新型的控制装置2的第二种实施方式，第二种实施方式的技术方案与第一种实施方式的技术方案的主要区别在于：在第二种实施方式中，磁环290容置于连接座223’形成的腔内。

参见图11，连接座223’包括第一安装部2231’，第一安装部2231’形成有第一台阶部2232’、第一侧部2234’以及第二侧部2235’，第一安装部2231’围绕形成第一安装腔2233’，第一安装腔2233’包括由第一侧部2234’围绕形成的第一部分2233a’和由第二侧部2235’围绕形成的第二部分2233b’，第一部分2233a’和第二部分2233b’连通设置。参见图10，输出轴20的一端与动齿圈233固定连接，输出轴20的另一端伸入第一安装腔2233’的第一部分2233a’，并从第二部分2233b’穿出，第一轴承27套设于输出轴20的径向外周，第一轴承27的第一凸缘部271与第一台阶部2232’抵接，磁环290位于输出轴20的径向外周，磁环290容置于第一安装腔2233’的第二部分2233b’。参见图11，连接座223’还包括第三侧部2236’，第三侧部2236’表面形成有外螺纹，相应地，参见图12，底盖242’包括第二安装部2420’，第二安装部2420’包括第四侧部2421’和上端部2423’，第四侧部2421’表面形成有与第三侧部2236’相配合的内螺纹，第二安装部2420’围绕形成第二安装腔2422’。参见图10，部分连接座223’容置于第二安装腔2422’，具体地，连接座223’伸入第二安装腔2422’，旋转连接座223’，使第三侧部2236’和第四侧部2421’螺纹配合，压紧连接座223’于上端部2423’，保证转子组件22’与底盖242’的固定连接。此时，为保证控制装置2的检测精度，沿磁环290的径向方向，设置霍尔传感器291与磁环290的水平距离较近，霍尔传感器291设置于磁环290的外侧，霍尔传感器291设置于电路板240上并能够与电路板240电连接和信号连接。参见图13至图15，为本实用新型的控制装置2的第三种实施方式，第三种实施方式的技术方案与第二种实施方式的技术方案的主要区别在于：在第三种实施方式中，控制装置2的底盖可以和阀体一体加工成型。

具体地，参见图15，阀体42包括第二安装部421，第二安装部421包括第四侧部4211和上端部4212，第四侧部4211的外表面形成有与第三侧部2236’相配合的内螺纹，第二安装部421围绕形成第二安装腔422。参加图13，连接座223’伸入第二安装腔422，旋转连接座223’，使第三侧部2236’和第四侧部4211螺纹配合，压紧连接座223’于上端部4212，保证转子组件22’与阀体42的固定连接，进一步地，阀体42与转子组件22’之间还可以进行密封设置。

控制装置2与阀体组件4组装固定时，外壳体241与阀体42固定连接，具体地，参见图14，外壳体241设置有一体成型的导向筋2411，相应的，参见图15，阀体42上设置有与导向筋2411配合的导向槽423，控制装置2与阀体42组装固定时，导向筋2411插入导向槽423，再通过灌胶使外壳体241与阀体42密封固定，使电路板240和霍尔传感器291处于相对密封的空间。

需要说明的是：以上实施例仅用于说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的实施例对本实用新型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实用新型进行修改或者等同替换，而一切不脱离本实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围内。

Claims (9)

1.一种控制装置，所述控制装置包括定子组件、转子组件、传动组件、控制部以及输出轴，所述输出轴与所述传动组件固定连接，所述定子组件具有容纳腔，至少部分所述转子组件容置于所述容纳腔，所述转子组件具有第一中空腔，至少部分所述传动组件容置于所述第一中空腔，所述控制部包括电路板，所述电路板与所述定子组件电连接，所述电路板控制所述定子组件产生激励磁场，所述转子组件在所述激励磁场的作用下输出力矩，通过所述传动组件传递给所述输出轴，所述控制装置还包括检测组件，所述检测组件包括磁环和霍尔传感器，其特征在于：所述磁环位于所述输出轴的径向外周，所述磁环随所述输出轴一起转动，所述电路板设置于所述定子组件下端，所述电路板靠近所述磁环设置，所述霍尔传感器位于所述磁环的上方或沿所述磁环的径向，所述霍尔传感器位于所述磁环的外侧，所述霍尔传感器设置于所述电路板上，所述霍尔传感器与所述电路板电连接和信号连接。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于：所述转子组件包括连接座，所述连接座具有第一安装腔，所述控制部包括底盖，所述底盖具有第二安装腔，所述第二安装腔包括第一部分和第二部分，所述第一部分与所述第二部分连通，部分所述连接座容置于所述第一部分，所述输出轴伸入所述第一安装腔并从所述第二安装腔的所述第二部分穿出，所述磁环容置于所述第二部分。

3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于：所述转子组件包括连接座，所述连接座具有第一安装腔，所述第一安装腔包括第一部分和第二部分，所述第一部分与所述第二部分连通，所述输出轴伸入所述第一部分并从所述第二部分穿出，所述磁环容置于所述第二部分。

4.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于：所述控制部包括底盖，所述底盖具有第二安装腔，部分所述连接座容置于所述第二安装腔。

5.根据权利要求2-4任一项所述的控制装置，其特征在于：所述检测组件还包括塑料圆环，所述塑料圆环套设于所述输出轴的径向外周，所述塑料圆环与所述输出轴固定连接，所述磁环位于所述塑料圆环的径向外周，所述磁环与所述塑料圆环固定连接。

6.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于：所述传动组件可以为行星齿轮减速机构，所述传动组件包括太阳轮和行星架底板，所述转子组件包括转子端盖和定位轴，所述定位轴的一端与所述转子端盖固定连接，所述定位轴的另一端与所述行星架底板抵接，所述定位轴固定于趋近所述转子端盖的中心轴线位置，所述太阳轮设置有与所述定位轴配合的通孔，所述太阳轮通过所述通孔套设于所述定位轴的径向外周。

7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于：所述控制装置还包括第一垫圈和第二垫圈，所述转子组件还包括连接支架，所述连接支架与所述太阳轮一体成型，所述第一垫圈套设于所述定位轴的径向外周，所述第一垫圈位于所述转子端盖和所述连接支架之间，所述第一垫圈的一端面与所述连接支架抵接，所述第一垫圈的另一端面与所述转子端盖抵接；所述第二垫圈套设于所述定位轴的径向外周，所述第二垫圈位于所述太阳轮与所述行星架底板之间，所述第二垫圈的一端面与所述行星架底板抵接，所述第二垫圈的另一端面与所述太阳轮抵接。

8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于：所述控制装置还包括第三垫圈和第一轴承，所述第一轴承包括第一凸缘部，所述连接座具有第一台阶部，所述第一轴承套设于所述输出轴的径向外周，所述第一轴承容置于所述第一安装腔，所述第一凸缘部与所述第一台阶部抵接；所述传动组件还包括动齿圈，所述第三垫圈套设于所述输出轴的径向外周，所述第三垫圈位于所述动齿圈和所述第一轴承之间，所述第三垫圈的一端面与所述动齿圈抵接，所述第三垫圈的另一端面与所述第一轴承的所述第一凸缘部抵接。

9.一种电动阀，包括控制装置、阀芯以及阀体组件，所述阀体组件包括阀体，所述控制装置与所述阀体固定连接，所述阀芯容置于所述阀体组件形成的内腔，其特征在于：所述控制装置包括输出轴，所述输出轴与所述阀芯连接，所述阀体组件设置有至少一个用于与外部连通的流通通道，所述控制装置带动所述阀芯运动，使所述阀芯与所述流通通道连通或不连通或选择性地与所述流通通道中的一个连通或不连通，所述控制装置为权利要求1-8任一项所述的控制装置。

Images