JPH0614596A - Method and device for driving expansion valve - Google Patents

Method and device for driving expansion valve

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Publication number
JPH0614596A
JPH0614596A JP4164707A JP16470792A JPH0614596A JP H0614596 A JPH0614596 A JP H0614596A JP 4164707 A JP4164707 A JP 4164707A JP 16470792 A JP16470792 A JP 16470792A JP H0614596 A JPH0614596 A JP H0614596A
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JP
Japan
Prior art keywords
driving
expansion valve
stepping motor
power
rotor
Prior art date
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Pending
Application number
JP4164707A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshihito Mino
義 仁 簑
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP4164707A priority Critical patent/JPH0614596A/en
Publication of JPH0614596A publication Critical patent/JPH0614596A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a method and a device for driving an expansion valve wherein an accurate position of rotation in accordance with a number of supply pulses can be attained regardless of increasing a driving speed. CONSTITUTION:In a driving gear for an expansion valve 3 driven by a stepping motor, there are provided DC power supplies 15, 16, 17 possible to selectively output small power Va and large power Vb and a control means 18 for performing control so as to supply the small power Va first and the large power Vb last from the DC power supplies, of driving pulses in one step, to driving coils W1 to W4 of the stepping motor.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、冷凍サイクル中に設け
られステッピングモータにより駆動される膨張弁の駆動
方法および装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for driving an expansion valve provided in a refrigeration cycle and driven by a stepping motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】空気調和機などの冷凍サイクル中に用い
られる直動式膨張弁を駆動するモータとしては、弁に作
用する冷媒の圧力条件や全閉状態からの機械的な脱出条
件などを考慮して、比較的大きな駆動トルクを有する比
較的大形のステッピングンモータが用いられている。
2. Description of the Related Art As a motor for driving a direct-acting expansion valve used in a refrigeration cycle of an air conditioner or the like, the pressure condition of the refrigerant acting on the valve and the mechanical escape condition from the fully closed state are considered. Then, a relatively large stepping motor having a relatively large driving torque is used.

【0003】図4は、ステッピングモータにより駆動さ
れる一般的な膨張弁を示すものである。冷凍サイクルの
配管1および2の間に膨張弁3が介在されている。膨張
弁3はニードル4を軸方向に上下させることにより、配
管1および2間に設けられているオリフィス5とニード
ル4との間の隙間を変化させて冷媒流量を調整する。ニ
ードル4は送りねじ6を介してロータ7に結合されてい
る。ロータ7は、冷凍サイクル側と外部とを分離するキ
ャン8の外側から駆動巻線9によって駆動される。ロー
タ7と駆動巻線9とによりステッピングモータが構成さ
れている。
FIG. 4 shows a general expansion valve driven by a stepping motor. An expansion valve 3 is interposed between the pipes 1 and 2 of the refrigeration cycle. The expansion valve 3 moves the needle 4 up and down in the axial direction to change the clearance between the needle 5 and the orifice 5 provided between the pipes 1 and 2 to adjust the refrigerant flow rate. The needle 4 is connected to the rotor 7 via the feed screw 6. The rotor 7 is driven by the drive winding 9 from the outside of the can 8 that separates the refrigeration cycle side and the outside. The rotor 7 and the drive winding 9 constitute a stepping motor.

【0004】駆動巻線9は、図5に示すように、2相モ
ータの場合、例えば4個の駆動コイルW1,W2,W
3,W4からなっている。これらの駆動コイルW1〜W
4に、図6に示すように、膨張弁の開放方向または閉鎖
方向に応じた所定の順序で駆動用パルス電圧P1,P
2,P3,P4を与えることにより、ロータ7は供給パ
ルス数に応じた回転数(回転角度)だけ所定方向に回転
する。ロータ7の回転運動は送りねじ6を介して直線運
動に変換され、それがニードル1に上下方向運動として
伝達される。ニードル1の上下運動によりニードル1と
オリフィス6との間の隙間が変化する。
In the case of a two-phase motor, the drive winding 9 has, for example, four drive coils W1, W2, W as shown in FIG.
It consists of 3 and W4. These drive coils W1 to W
4, as shown in FIG. 6, the driving pulse voltages P1, P are arranged in a predetermined order according to the opening direction or the closing direction of the expansion valve.
By giving 2, P3 and P4, the rotor 7 rotates in the predetermined direction by the number of rotations (rotation angle) according to the number of supply pulses. The rotary motion of the rotor 7 is converted into a linear motion via the feed screw 6, and the linear motion is transmitted to the needle 1 as a vertical motion. The vertical movement of the needle 1 changes the gap between the needle 1 and the orifice 6.

【0005】このような膨張弁3を用いて冷媒流量を制
御する場合は、まず駆動巻線9に閉鎖方向のパルスを与
えて、一旦、ニードル4を全閉状態とし、さらに閉鎖方
向の余分なパルスを幾つか与えてモータを空転させるこ
とにより、確実な全閉位置を達成する。その全閉位置か
ら改めて所定数の開放方向のパルスを与えることによ
り、所定の正確な弁開度位置を達成する。
When controlling the flow rate of the refrigerant by using the expansion valve 3 as described above, first, a pulse in the closing direction is applied to the drive winding 9 to once bring the needle 4 into a fully closed state, and an extra closing direction is added. A certain fully closed position is achieved by applying several pulses to idle the motor. By applying a predetermined number of pulses in the opening direction from the fully closed position, a predetermined accurate valve opening position is achieved.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このような従来の膨張
弁においては、ロータ7が比較的大形になると共に、ロ
ータ7と駆動巻線9との間に、外部との間の遮蔽をする
ためのキャン8が介在しているために、ロータ7と駆動
巻線9との間の磁気ギャップも大きくなってしまう。そ
のため、ステッピングモータに期待される特性なり挙動
なりを実際に得るのはかなり難しく、これがモータに乱
調を生じたりする原因となっている。
In such a conventional expansion valve, the rotor 7 becomes relatively large, and the rotor 7 and the drive winding 9 are shielded from the outside. Since the can 8 is interposed, the magnetic gap between the rotor 7 and the drive winding 9 also becomes large. Therefore, it is quite difficult to actually obtain the characteristics and behavior expected of the stepping motor, which causes the motor to be out of tune.

【0007】図6に例示したように、従来は、モータの
1ステップ内のロータ駆動に寄与する時間と制動に寄与
する時間とを区別することなく、同一値の印加電圧を供
給している。そのため、ロータ7の慣性モーメントが大
きかったり、ロータ7と駆動巻線9との間の間隔すなわ
ち磁気ギャップが大きい場合、図7に示すように、1ス
テップ内で制動がうまく利かず、場合によってはこれも
脱調や乱調を起こす原因となっている。
As illustrated in FIG. 6, conventionally, the applied voltage of the same value is supplied without distinguishing the time contributing to driving the rotor in one step of the motor and the time contributing to braking. Therefore, when the moment of inertia of the rotor 7 is large, or when the distance between the rotor 7 and the drive winding 9, that is, the magnetic gap is large, braking does not work well within one step as shown in FIG. This is also a cause of step out and disorder.

【0008】図7は駆動コイルW1〜W4に駆動用パル
ス電圧P1〜P4を与えたときのロータ7の回転角度θ
の推移を示すものである。この図は、制動がうまく利か
ず、1ステップ内で駆動力によるオーバーランと制動力
による過制動の様子を誇張して示したものである。
FIG. 7 shows the rotation angle θ of the rotor 7 when the drive pulse voltages P1 to P4 are applied to the drive coils W1 to W4.
It shows the transition of. This figure is an exaggerated illustration of overrunning due to the driving force and overbraking due to the braking force within one step because braking is not successful.

【0009】本発明は、駆動速度を速めるにもかかわら
ず、供給パルス数に応じた正確な回転位置を達成するこ
との可能な膨張弁の駆動方法および装置を提供すること
を目的とする。
It is an object of the present invention to provide an expansion valve drive method and device capable of achieving an accurate rotational position according to the number of supply pulses, despite increasing the drive speed.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の駆動方法は、ステッピングモータに供給する
励磁電力を、1ステップ分の駆動パルス内で、初めの値
よりも終りの値を大きくすることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the driving method of the present invention is such that the excitation power supplied to the stepping motor is set to a value that is more last than the first value within one step driving pulse. It is characterized by making it larger.

【0011】また本発明の駆動装置は、小電力と大電力
を選択的に出力しうる直流電源と、ステッピングモータ
の駆動コイルに、1ステップ分の駆動パルス内の初めは
直流電源から小電力を供給し、終りは大電力を供給する
ように制御する制御手段とを具備したことを特徴とす
る。
Further, the driving apparatus of the present invention supplies the DC power source capable of selectively outputting the small power and the large power and the driving coil of the stepping motor with the small power from the DC power source at the beginning of the driving pulse for one step. And a control means for controlling to supply a large amount of electric power at the end.

【0012】[0012]

【作用】本発明によれば、1ステップ分の駆動パルス内
で、ロータ駆動に寄与する初めに小電力を供給し、ロー
タ制動に寄与する終りに大電力を供給するように制御す
る。したがって、駆動および制動を確実に行ないながら
ステッピングモータを動作させることができるので、1
パルスごとの確実なロータ駆動を達成し、駆動速度を上
げ、オーバーランなどを防止することができる。
According to the present invention, within one drive pulse for one step, a small electric power is supplied at the beginning to contribute to the rotor driving, and a large electric power is supplied at the end to contribute to the rotor braking. Therefore, the stepping motor can be operated while driving and braking are reliably performed.
It is possible to achieve reliable rotor drive for each pulse, increase the drive speed, and prevent overrun.

【0013】[0013]

【実施例】図1は本発明の方法を実施する装置の回路図
を示すものである。
1 shows a circuit diagram of an apparatus for carrying out the method of the invention.

【0014】駆動コイルW1,W2,W3,W4にはそ
れぞれスイッチング素子としてトランジスタ11,1
2,13,14が直列に接続されている。トランジスタ
11〜14は制御装置18によりロータ7の回転方向お
よび回転角に応じた順序および数の駆動用パルス電圧V
1〜V4が駆動コイルW1〜W4に与えられるように導
通制御される。駆動コイルW1〜W4の一端はそれぞれ
共通接続され、切換スイッチ15の可動接点に接続され
ている。切換スイッチ15の第1の固定接点は電圧Va
の直流電源16に接続され、第2の固定接点は電圧Va
より高い電圧Vbの直流電源17に接続されている。切
換スイッチ15として補助リレーを用いることができ
る。その場合は、たとえばb接点(常閉接点)を第1の
固定接点として用い、a接点(常開接点)を第2の固定
接点として用いればよい。
The drive coils W1, W2, W3 and W4 have transistors 11 and 1 as switching elements, respectively.
2, 13, 14 are connected in series. The transistors 11 to 14 are driven by the control device 18 in the order and the number of drive pulse voltages V according to the rotation direction and the rotation angle of the rotor 7.
The conduction is controlled so that 1 to V4 are given to the drive coils W1 to W4. One ends of the drive coils W1 to W4 are commonly connected to each other and connected to the movable contact of the changeover switch 15. The first fixed contact of the changeover switch 15 has a voltage Va.
Connected to the DC power supply 16 of the
It is connected to a DC power supply 17 having a higher voltage Vb. An auxiliary relay can be used as the changeover switch 15. In that case, for example, the b contact (normally closed contact) may be used as the first fixed contact, and the a contact (normally open contact) may be used as the second fixed contact.

【0015】図1の回路を用い、図2に示すような駆動
用パルス電圧V1〜V4を駆動巻線9に供給してステッ
ピングモータの駆動を行なう。このパルス電圧V1〜V
4は1パルス分を前半taと後半tbとに区分し、前半taで
は駆動コイルW1〜W4に切換スイッチ15を介して、
直流電源16からより低い電圧Vaを印加し、後半tbで
は切換スイッチ15を切換えて、直流電源17からより
高い電圧Vbを印加する。
Using the circuit of FIG. 1, the driving pulse voltages V1 to V4 as shown in FIG. 2 are supplied to the drive winding 9 to drive the stepping motor. This pulse voltage V1 to V
Reference numeral 4 divides one pulse into a first half ta and a second half tb. In the first half ta, the driving coils W1 to W4 are switched via the changeover switch 15.
The lower voltage Va is applied from the DC power supply 16, the changeover switch 15 is switched in the latter half tb, and the higher voltage Vb is applied from the DC power supply 17.

【0016】このようにすることによって、駆動力に寄
与する前半taと制動力に寄与する後半tbの励磁力(電
圧、電流または電力)を変化させ、かつ、後半の励磁力
を強くすることにより、1パルスごとにロータ7を所望
の停止位置まで確実に駆動し、そこに確実に停止させる
ことができる。
By doing so, the exciting force (voltage, current or power) of the first half ta contributing to the driving force and the latter half tb contributing to the braking force is changed, and the exciting force of the latter half is increased. The rotor 7 can be reliably driven to a desired stop position for each pulse, and can be reliably stopped there.

【0017】このときの駆動パルスに対するロータ7の
挙動を説明するに、駆動に寄与する前半taの電圧に対し
て制動に寄与する後半tbの電圧を高くすることにより、
図3に示すように、駆動および制動をより的確に行ない
ながら、ステッピングモータのオーバーランなどを抑制
しながら所望の停止位置に確実に停止させることができ
る。そのため、連続駆動後の制動保持なしでも、オーバ
ーランなどを防止することができる。
In order to explain the behavior of the rotor 7 with respect to the drive pulse at this time, by increasing the voltage of the latter half tb contributing to the braking with respect to the voltage of the first half ta contributing to the driving,
As shown in FIG. 3, it is possible to surely stop at a desired stop position while suppressing the overrun of the stepping motor while more accurately driving and braking. Therefore, overrun or the like can be prevented even without holding the brake after continuous driving.

【0018】上記実施例においては、モータの1ステッ
プ分の時間をほぼ等分に2分して異なる電圧値の電圧を
印加する例を示したが、本発明の趣旨からして等分に2
分することなく、例えば低電圧を印加する時間を1ステ
ップ分のうち初めの2/3〜3/4程度に、従って高電
圧を印加する時間を終りの1/3〜1/4程度にしても
よい。
In the above embodiment, the example in which the time for one step of the motor is divided into two equal parts and the voltages of different voltage values are applied is shown. However, from the point of the present invention, the two parts are equally divided.
Without dividing the time, for example, the time for applying the low voltage is set to about 2/3 to 3/4 of the first step, and the time for applying the high voltage is set to about 1/3 to 1/4 of the end. Good.

【0019】また上記実施例においては、小電力と大電
力を選択的に出力しうる直流電源として、電圧の異なる
2つの直流電源を切換スイッチにより切換える例を示し
た。しかし、それらを電圧可変の1つの直流電源に置換
することもできる。
Further, in the above embodiment, as the DC power supply capable of selectively outputting the small power and the large power, an example in which two DC power supplies having different voltages are switched by the changeover switch has been shown. However, it is also possible to replace them with one DC power source whose voltage is variable.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、膨張
弁のロータを1パルスずつ確実に駆動することができ、
したがって膨張弁の駆動速度を上げることができる。ま
た、連続駆動後の制動保持なしでも、オーバーランを防
止することができる。
As described above, according to the present invention, the rotor of the expansion valve can be reliably driven pulse by pulse.
Therefore, the drive speed of the expansion valve can be increased. In addition, overrun can be prevented without holding braking after continuous driving.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す膨張弁駆動装置の結線
図。
FIG. 1 is a connection diagram of an expansion valve driving device showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1の装置における各駆動コイルへの供給電圧
を示すタイムチャート。
FIG. 2 is a time chart showing the voltage supplied to each drive coil in the device of FIG.

【図3】図2の供給電圧をロータの回転角度と共に示す
タイムチャート。
FIG. 3 is a time chart showing the supply voltage of FIG. 2 together with the rotation angle of the rotor.

【図4】本発明を適用する公知の膨張弁の縦断面図。FIG. 4 is a vertical sectional view of a known expansion valve to which the present invention is applied.

【図5】図4の膨張弁における駆動巻線の詳細を示す説
明図。
5 is an explanatory view showing details of a drive winding in the expansion valve of FIG.

【図6】図5の装置における各駆動コイルへの供給電圧
を示すタイムチャート。
6 is a time chart showing the voltage supplied to each drive coil in the device of FIG.

【図7】図6の供給電圧をロータの回転角度と共に示す
タイムチャート。
7 is a time chart showing the supply voltage of FIG. 6 together with the rotation angle of the rotor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2 配管 3 膨張弁 4 ニードル 5 オリフィス 6 送りねじ 7 ロータ 8 キャン 9 駆動巻線 W1,W2,W3,W4 駆動コイル 11,12,13,14 トランジスタ 15 切換スイッチ 16,17 直流電源 18 制御装置 1, 2 Piping 3 Expansion valve 4 Needle 5 Orifice 6 Feed screw 7 Rotor 8 Can 9 Drive winding W1, W2, W3, W4 Drive coil 11, 12, 13, 14 Transistor 15 Changeover switch 16, 17 DC power supply 18 Control device

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】冷凍サイクル中に設けられステッピングモ
ータにより駆動される膨張弁の駆動方法であって、 ステッピングモータに供給する励磁電力を、1ステップ
分の駆動パルス内で、初めの値よりも終りの値を大きく
することを特徴とする膨張弁の駆動方法。
1. A method of driving an expansion valve, which is provided in a refrigeration cycle and driven by a stepping motor, wherein the exciting power supplied to the stepping motor ends within a driving pulse for one step rather than the initial value. A method for driving an expansion valve, characterized by increasing the value of.
【請求項2】冷凍サイクル中に設けられステッピングモ
ータにより駆動される膨張弁の駆動装置であって、 小電力と大電力を選択的に出力しうる直流電源と、 ステッピングモータの駆動コイルに、1ステップ分の駆
動パルス内の初めは前記直流電源から小電力を供給し、
終りは大電力を供給するように制御する制御手段とを具
備したことを特徴とする膨張弁の駆動装置。
2. A drive device for an expansion valve provided in a refrigeration cycle and driven by a stepping motor, wherein a direct current power source capable of selectively outputting a small amount of electric power and a large amount of electric power and a drive coil of the stepping motor are At the beginning of the driving pulse for the step, a small amount of electric power is supplied from the DC power source,
An expansion valve drive device comprising: a control means for controlling to supply a large amount of electric power at the end.
JP4164707A 1992-06-23 1992-06-23 Method and device for driving expansion valve Pending JPH0614596A (en)

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JP4164707A JPH0614596A (en) 1992-06-23 1992-06-23 Method and device for driving expansion valve

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013068294A (en) * 2011-09-24 2013-04-18 Denso Corp Expansion valve device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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