专利名称：采用步进电机作为先导阀驱动方式的电磁阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种流体控制部件，具体的说是用于制冷系统中控制制冷介质 流向的电磁阀，尤其是用步进电机控制先导阀的动作而进一步由先导阀控制主 阀动作的电磁阀。
背景技术：
现有的用于制冷系统中控制制冷介质流向的包括主阀和先导阀的电磁阀
有已经授权公告的ZL03237624.3号"热泵空调用电磁四通换向阀"实用新型
专利授权公告号为CN2654975Y和ZL 03255338.2号"电磁双稳态四通换向阀"
实用新型专利授权公告号为CN2634219Y， 二者的先导阀均通过线圈部件驱动
内腔的芯铁动作，由芯铁通过拖动架带着小滑碗在小阀座上移动改变小阀座上
并列的三个毛细孔的连通状态而实现对主阀的动作控制。更为详细的是，前者
的芯铁需要向线圈部件提供持续的保持电流才能够将小滑碗保持在一个工作
位置，耗电量大，有线圈部件工作的电磁噪音；而后者则因增设了永磁铁，可
以不需要向线圈部件提供持续的保持电流就能够令芯铁将小滑碗保持在一个
工作位置，相对前者大大节约了耗电量和降低了噪音；但在系统发生震动时，
芯铁在受到震动时受复位弹簧的回复力作用而易发生回位的情况，因此现有电
磁双稳态四通换向阀是由系统采用定期施加一个脉冲电压的情况抑制这种现
象的发生，因此对电路的要求较高而且施加脉冲电压时仍然会带来噪音。
然而，上述两种技术方案由于芯铁和小滑碗的平动移动方式以及由于电磁
磁路中存在有间隙，导致其存在以下缺陷零部件的一致性有波动时会直接导
致动作电压的波动与先导阀通流量的变化，因此通电电压较高会导致线圈烧坏
而降低电磁阀的寿命；芯铁在线圈部件驱动下动作时，需要较大的启动力，使
用的电压一般为非安全电压，这种电压在万一发生漏电时存在一定的安全隐 串出于对上述问题的改进，公开号为CN 1554003A的"电磁阀控制装置及 具有电磁阀控制装置的空调机"的发明专利申请就改进了空调的电压控制系 统，提供了一种控制方法，在系统中采用了双电压控制，在四通切换电磁阀动 作时，系统提供一个直流高电压，而在切换动作完成后到位保持时，系统提供 一个直流低电压保持，这样导致同一制冷系统内各零部件对电源的要求不同， 需要专用的电源控制系统，增加电源分配的难度，也增加了电源控制成本；且 芯铁动作时会产生动作声音。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的动作时有撞击噪音、线圈 部件易被烧坏、先导阀通流量易变化、以及线圈需求电压较大、耗电量大的缺 陷，提供一种耗电量接近于零的有先导阀的电磁阀，且为低电压，动作声音小， 对系统要求低，在变频空调系统中可以使用系统中现有的直流低电压电源，为
此，本发明采用以下技术方案
采用步进电机作为先导阀驱动方式的电磁阀，包括一个阀主阀、 一个先导 阀，其特征是所述的先导阀采用步进电机作为驱动方式
所述先导阀有一个外罩、一个导阀座以及一个至少由所述外罩和导阀座围 成的导阀腔；
与导阀腔相通设置有一个高压进气导流孔；
导阀座上设置有一个低压进气导流孔和两个切换导流孔，两个切换导流孔
通过接管分别与主阀两端的阀腔连接；
导阀腔内设置有一个磁转子部件，该磁转子部件的转轴带有一滑块，所述 滑块与导阀座的接触面上设有用于连通所述导阀座上的低压进气导流孔和一 个切换导流孔的导通流道；
导阀腔外设置有线圈部件，该线圈部件与所述的磁转子部件构成步进电机 控制所述滑块相对导阀座在两个位置之间转动变位实现低压进气导流孔和一 个切换导流孔连通，另一个切换导流孔与高压进气导流孔连通。
作为对上述技术方案的进一步完善和补充，以便实施上述技术方案，本发明还包括以下附加技术特征
所述的导阀座上设置有一个平坦底面，所述的低压进气导流孔和两个切换 导流孔位于该平坦底面上；所述的滑块密封贴合在所述的平坦底面上。
所述的高压进气导流孔位于导阀座的平坦底面上。
所述的高压进气导流孔位于导阀座上。这种结构将高压口与低压口以及两 个切换口共同设置在一个零部件上，便于加工。
所述的导阀座具有一个敞露在导阀腔内的侧面，所述的高压进气导流孔位 于该侧面上。
所述的高压进气导流孔位于外罩上。
所述的导通流道为设置在滑块上的凹槽。以保证结构简单。 所述的滑块上设置有用于连通一个切换导流孔与高压进气导流孔的连通 结构。
所述的连通结构通 L，该通孔一端与所述的切换导流孔对应，另一端敞开 在导阀腔内。
所述的连通结构为缺口，缺口的一端与所述的切换导流孔对应，另一端敞 开在导阀腔内。
所述的滑块与转轴之间通过能够轴向滑动的键与键槽连接，且在滑块与磁 转子部件之间支撑有压力弹性件。用于保证滑块与平坦底面之间的密封配合。 即通过压力弹性件压縮实现滑块与导阀座上各平坦底面之间的预紧压力，以达 到对泄漏量的控制。
所述的外罩的顶部设置有轴套，转轴的上端位于轴套内。轴套用于保证转 轴的灵活转动。
在所述的导阀座与磁转子部件之间设置有止动器，在止动器上安装有缓冲 件。用于降低起始点工作噪声。
所述的滑块采用PPS或PTFE材料制成。 本发明的有益效果是
以步进电机为驱动方式，改变现有的移动动作为转动动作，消除了动作的撞击噪声，动作噪声很低， 一般情况下可以控制在距离30cm距离小于30dBA 以内；工作状态切换后可以停止通电，构成步进电机的线圈部件的磁极与磁转 子部件自保持可保证工作状态稳定，降低了阀自身的能耗。更为具体的，还体 现在以下诸方面
1、 可以采用空调系统现有直流低电压电源，线圈部件使用电压可降低并 且为安全电压，特别适合于变频空调系统用，与电子膨胀阀电源可以统一。
2、 采用本发明后，釆用旋转变位方式可完全避免原有电磁阀的保持电流 噪音，且没有原有电磁阀导阀动作时的碰撞声音。
3、 采用本发明后，因为正常工作时不需要通电，因此线圈部件没有温升， 这样使用时不会有烧毁情况，同样对里面的铜线的技术要求也可以降低。
4、 采用本方案后，零部件的加工精度对动作电压的波动和先导阀通流量 的变化无大碍，因此可以降低加工成本。
5、 采用本专利方案，与原有自保持型四通阀比较，不会发生原有结构中 在系统发生震动时受弹簧回复力而回位的情况，原有自保持型是采用系统定期 施加一个脉冲电压的情况，这样对系统的要求可以降低，成本也可降低。
图1为本发明的一种实施例结构连接在空调制冷系统中的示意图。 图2为本发明的一种实施例的先导阀省略线圈部件时的局部剖视示意图。 图3为本发明的一种实施例的先导阀的导阀座的平坦底面的结构示意图。 图4为本发明的一种实施例的先导阀的导阀座的立体结构示意图。 图5为本发明的一种实施例的先导阀滑块的结构示意图。 图6为本发明的一种实施例的先导阀滑块位于第一位置时与导阀座的位 置示意图。
图7为本发明一种实施例的先导阀滑块位于第二位置时与导阀座的位置 示意图。
图中l-主阀，11-主阀体，12-主阀座，13-端盖，14-连杆，15-滑碗， 16-活塞，17-左阀腔，18-右阀腔，19-中腔，2-先导阀，21-导阀座，22-外罩，23-导阀腔，24-磁转子部件，25-线圈部件，26-滑块，27-平坦底面，28-高压 进气导流孔，29-低压进气导流孔，210a/210b-切换导流孔，211-导通流道， 212-阀座侧面，213a/213b-连通结构，214-转轴，215-压力弹性件，216_轴套， 217-止动器，218-缓冲件，D-排气接管，S-吸气接管，E/C-接管，e/c/d/s-管路，3-压縮机，4-室内热交换器，5-室外热交换器，6-节流元件。
具体实施方式
以下通过一个较佳实施例对本发明做详细的说明。
如图1中所示的采用步进电机作为先导阀驱动方式的电磁阀，包括主阀1
和先导阀2，其中
主阀1包括一个圆筒形的主阀体11，主阀体11上具有用于与压縮机3排 气口相连的排气接管D高压区、与压縮机吸气口相连的吸气接管S低压区、 与室内热交换器4相连的接管E以及与室外热交换器5相连的接管C，阀体两 端由端盖13封固，内部焊接有主阀座12，还有用连杆14连接的滑碗15和一 对活塞16，通过活塞16将主阀内腔分成左阀腔17、中腔19、右阀腔18三个 腔室，主阀座12与滑碗15构成一对滑动副，活塞16和主阀体11则构成另一 对滑动副。
先导阀2包括
导阀腔23，该导阀腔23由导阀座21和外罩22包围而成，在导阀腔23 的导阀座21上设置了一个平坦底面27，在平坦底面27上设置有一个低压进 气导流孔29和两个分别用于连通主阀两端的左阀腔17和右阀腔18的切换导 流孔210a、 210b;导阀座21还具有一个敞露在导阀腔23内的与平坦底面27 相交的圆柱侧面212，在该导阀座侧面212上开设有一个与导阀腔23相通的 高压进气导流孔28;
设置于导阀腔23内的在驱动力作用下回转变位的磁转子部件24，该磁转 子部件24通过转轴214支撑在导阔腔23内，外罩22的顶部设置有轴套216， 转轴214的上端位于轴套216内；在导阀座21与磁转子部件24之间设置有止 动器217，在止动器217上安装有缓冲件218，它们与磁转子部件24上的凸台配合限制磁转子部件24的转动工作范围及进行起始点控制；
设置于导阀腔23内的由磁转子部件24带动的滑块26，该滑块26采用 PPS、 PA或PTFE材料制成，大致呈圆柱状，其下端面密封贴合在平坦底面 27上，在滑块26的下端面上开设有一个大小能够覆盖低压进气导流孔29和 一个切换导流孔的圆弧状的导通流道211，在滑块26下端面的边缘开设有缺 口状的连通结构213a7213b;该滑块26与转轴214之间通过能够轴向滑动的键 与键槽连接，且在滑块26与磁转子部件24之间支撑有作为压力弹性件215 的压力弹簧；
提供驱动力的线圈部件25，该线圈部件25套在外罩22上而位于导阀腔 23之外，它与磁转子部件24构成步进电机用以控制滑块26在平坦底面27上 的两个位置之间转动变位，在一个位置高压进气导流孔28与一个切换导流孔 210a连通，低压进气导流孔29通过流道211与余下的一个切换导流孔210b 连通，在另一位置高压进气导流孔28与另一个切换导流孔210b连通，低压进 气导流孔29通过流道211与余下的一个切换导流孔210a连通。
前述主阀1和先导阀2，按照下述方式连接在一起应用在制冷系统中两 个切换导流孔210a/210b经接管e/c分别连接在主阀的左阀腔17和右阀腔18， 而为了保持电磁阀的整体性以方便的将其连接在制冷系统中，一般的将常通高 压进气导流孔28经管路d与主阀的排气接管D中腔19连接，也可以与压縮 机的排气口连接，而低压进气口 29则经管路s与主阀1的吸气接管S连接或 与压縮机的吸气口连接， 一般的，管路e/c/d/s与导阀座21和主阀1焊接连接， 因此在应用到制冷系统中时，只需要将排气接管D与压缩机3排气口相连如 焊接、吸气接管S与压縮机吸气口相连如焊接。
如图l所示，本发明的电磁阀连接在空调制冷系统中时，排气接管D、常 通高压进气导流孔28因与压縮机3排气口相连而成为高压区，吸气接管S、 低压进气导流孔29因与压縮机吸气口相连而成为低压区，接管E与室内热交 换器4相连，接管C与室外热交换器21相连。
当空调需要运行于制冷模式时，给线圈部件25施加脉冲电，在线圈部件25的磁场作用下，作为步进电机转动部分的磁转子部件带着滑块26转动一个 角度达到第一工作位置参见图6，这时线圈部件的磁极与磁转子部件自保持定 位，线圈部件不需要再通电，这时高压进气导流孔28经连通缺口 213a、导阀 腔23与切换导流孔210a连通，低压进气导流孔29通过流道211与切换导流 孔210b连通，由于接管S为低压区，故主阀左阀腔17的气体通过管路e、流 道211及管路s而与低压区接管S连通，左阀腔17则成为低压区，而主阀右 阀腔18则成为高压区，如此在主阀左阀腔17、右阀腔18之间产生了压差力， 并因此将滑碗15和活塞16推向左侧，使接管E与接管S相通，接管D与接 管C相通正如图1所示，此时系统内部的制冷剂流通路径为压縮机3—排气接 管D—阀体中腔19—接管C—室外热交换器5—节流元件6—室内热交换器4 —接管E—滑碗15—吸气接管S—压縮机3，系统处于制冷状态。
当空调需要运行于制热模式时，给线圈部件25施加相反方向的脉冲电， 在线圈部件的磁场作用下，作为步进电机转动部分的磁转子部件24带着滑块 26反向转动一个角度达到第二工作位置参见图7，线圈部件的磁极与磁转子部 件自保持定位，线圈部件无需再通电，这时使高压进气导流孔28经连通缺口 213b、导阀腔23与切换导流孔210b连通，低压进气导流孔29通过流道211 与切换导流孔210a连通，与制冷模式相反，左阀腔17成为高压区，右阀腔 18成为低压区，如此主阀左阀腔17、右阀腔18之间产生的压差力将滑碗15 和活塞16推向右侧，使接管C与接管S相通，接管D与接管E相通，此时系 统内部的制冷剂流通路径为压縮机3—排气接管D—阀体中腔19—接管E — 室内热交换器4—节流元件6—室外热交换器5—接管C —滑碗15—吸气接管 S—压缩机3，系统处于制热状态。
如上所述，通过先导阀的回转变位就可以实现主阀的换向，就使室内热交 换器从制冷状态的蒸发器转变为制热状态的冷凝器，而室外热交换器从制冷状 态的冷凝器转变为制热状态的蒸发器，从而使空调实现夏天制冷、冬天制热的 一机两用目的。在上述动作的过程中，所述的第一位置和第二位置视控制电路 的设置而可以互换且可以设定为初始位置，在此不予赘述。
权利要求
1、采用步进电机作为先导阀驱动方式的电磁阀，包括一个阀主阀、一个先导阀，其特征是所述的先导阀采用步进电机作为驱动方式所述先导阀有一个外罩、一个导阀座以及一个至少由所述外罩和导阀座围成的导阀腔；与导阀腔相通设置有一个高压进气导流孔；导阀座上设置有一个低压进气导流孔和两个切换导流孔，两个切换导流孔通过接管分别与主阀两端的阀腔连接；导阀腔内设置有一个磁转子部件，该磁转子部件的转轴带有一滑块，所述滑块与导阀座的接触面上设有用于连通所述导阀座上的低压进气导流孔和一个切换导流孔的导通流道；导阀腔外设置有线圈部件，该线圈部件与所述的磁转子部件构成步进电机控制所述滑块相对导阀座在两个位置之间转动变位实现低压进气导流孔和一个切换导流孔连通，另一个切换导流孔与高压进气导流孔连通。
2、 根据权利要求1所述的采用步进电机作为先导阀驱动方式的电磁阀， 其特征是所述的导阀座上设置有一个平坦底面，所述的低压进气导流孔和两个 切换导流孔位于该平坦底面上；所述的滑块密封贴合在所述的平坦底面上。
3、 根据权利要求2所述的采用步进电机作为先导阀驱动方式的电磁阀， 其特征是所述的高压进气导流孔位于导阀座的平坦底面上。
4、 根据权利要求1或2所述的采用步进电机作为先导阀驱动方式的电磁 阀，其特征是所述的高压进气导流孔位于导阀座上。
5、 根据权利要求4所述的采用步进电机作为先导阀驱动方式的电磁阀， 其特征是所述的导阀座具有一个敞露在导阀腔内的侧面，所述的高压进气导流 孔位于该侧面上。
6、 根据权利要求1或2所述的采用步进电机作为先导阀驱动方式的电磁 阀，其特征是所述的高压进气导流孔位于外罩上。
7、 根据权利要求1、 2或3所述的采用步进电机作为先导阀驱动方式的电 磁阀，其特征是所述的导通流道为设置在滑块上的凹槽。
8、 根据权利要求1、 2或3所述的采用步进电机作为先导阀驱动方式的电磁阀，其特征是所述的滑块上设置有用于连通一个切换导流孔与高压进气导流 孔的连通结构。
9、 根据权利要求8所述的采用步进电机作为先导阀驱动方式的电磁阀， 其特征是所述的连通结构通孔，该通孔一端与所述的切换导流孔对应，另一端 敞开在导阀腔内。
10、 根据权利要求8所述的采用步进电机作为先导阀驱动方式的电磁阀， 其特征是所述的连通结构为缺口，缺口的一端与所述的切换导流孔对应，另一 端敞开在导阀腔内。
11、 根据权利要求l、 2或3所述的采用步进电机作为先导阀驱动方式的 电磁阀，其特征是所述的滑块与转轴之间通过能够轴向滑动的键与键槽连接， 且在滑块与磁转子部件之间支撑有压力弹性件。
12、 根据权利要求1、 2或3所述的采用步进电机作为先导阀驱动方式的 电磁阀，其特征是所述的外罩的顶部设置有轴套，转轴的上端位于轴套内。
13、 根据权利要求l、 2或3所述的采用步进电机作为先导阀驱动方式的 电磁阀，其特征是在所述的导阀座与磁转子部件之间设置有止动器，在止动器 上安装有缓冲件。
14、 根据权利要求l、 2或3所述的采用步进电机作为先导阀驱动方式的 电磁阀，其特征是所述的滑块采用PPS或PTFE材料制成。
全文摘要
采用步进电机作为先导阀驱动方式的电磁阀，属于流体控制部件，现有的电磁阀存在动作时有撞击噪音、线圈部件易被烧坏、先导阀通流量易变化、以及线圈需求电压较大的缺陷，本发明的先导阀以步进电机驱动滑块转动的方式实现对主阀的控制换向，其动作噪声可低于压缩机的工作噪声，可以控制在距离30cm距离小于30dBA以内；工作状态切换后可以停止通电，构成步进电机的线圈部件的磁极与磁转子部件自保持可保证工作状态稳定，降低了阀自身的能耗。
文档编号F16K31/04GK101298889SQ200710068428
公开日2008年11月5日 申请日期2007年4月30日 优先权日2007年4月30日
发明者胡梅宴, 斌 陈 申请人:浙江三花制冷集团有限公司