专利名称：一种水阀执行器以及电动调节阀的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水阀执行器和电动调节阀，尤指 一 种应用于暖通系统、 中央空调末端的水阀执行器和电动调节阀。
背景技术：
现有，电动调节阀广泛应用于暖通空调系统。电动调节阀包括水阀执行 器和阀门。电动调节阀可以根据控制信号调节阀门开度，从而控制某个生产 过程所需的物料或能量供给。
电动调节阀在阀门关闭到打开，以及打开到关闭过程中克服阀门两端压 差带来的阻力，推动阀杆运行，在阀门完全关闭时通过执行器输出一个足够 大的力来关死阀门，使阀门的泄漏低于国家标准。
目前，市场上存在的水阀执行器包括交流同步电机、齿轮减速和丝杠传 动才几构和纟空制电^各。
现有水阀执行器工作原理单片机根据输入的控制信号和当前的阔位信 号的大小，输出相应信号给驱动电路，使交流同步电机(交流同步电机的工 作电压为AC24V)动作，带动阀杆移动到相应的位置，并输出反映当前阀门 位置的反馈信号。
现有水阀执行器机械传动过程，参见图l所示，图l为现有水阀执行器机 械传动图。
交流同步电机ll供电后输出高转速、低扭矩转动，通过齿轮减速箱12把 交流同步电机ll的高转速、低扭矩转动转换成低转速、高扭矩转动。然后通 过丝杠螺母13传动，把转动转换为平动，在丝杠上端通过齿轮齿条18传动， 推动反馈电位器19旋转，提供阀门位置反馈。在丝杠下端和阀门的阀杆连接， 推动阀门开启或关闭。
通过与机架16相连的弹簧柔性平台17和微动开关15组成的机械保护装置 在所述水阀执行器到达额定载荷时切断电机供电，保护交流同步电机ll及传 动系统不受损害。
当执行器向下的输出力增大至额定输出力时，弹簧柔性平台17的弹簧伸 长，从而触动微动开关15来断开交流同步电机11的供电。反之，当所述水阀执行器向上的输出力增大至额定输出力时，所述弹簧会压缩，从而触动微动 开关15来断开交流同步电机11的供电。
现有水阀执行器采用的交流同步电机功率高，效率低，即使是国际上最 先进的同步电机效率也达不到50%。电流不随负载的变化而变化，因此导致无 法通过电路检测电机工作状态。需要采用额外的机械装置检测执行器输出力， 增加成本。
因此，如何提供一种水阀执行器和电动调节阀，解决现有水阀执行器和 电动调节阀中存在的功率高、效率低的问题，是本领域技术人员需要解决的 技术问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种低功率高效率的水阀执行器和电动调节 岡，解决现有水阀执行器和电动调节阀中存在的功率高、效率低的问题。
为解决上述问题，本实用新型提供一种水阀执行器，所述水阀执行器包
括直流无刷电机、齿轮减速和丝杠传动机构和控制电路；
所述直流无刷电机在所述控制电路的控制下，带动所述齿轮减速和丝杠 传动机构。
优选地，所述直流无刷电机的驱动电流是将交流同步电机的工作电压为 AC24V经过整流滤波后得到的平稳直流。
优选地，所述直流无刷电机的驱动电流是DC24V供电电源提供。 优选地，通过调整所述直流无刷电机的负载，调整所述直流无刷电机转速。
优选地，所述水阀执行器进一步包括检测单元，用于检测所述水阀执行 器的开关次数，在所述开关次数达到预定上限次数时，反馈给所述水阀执行 器。
优选地，所述水阀执行器进一步包括保护电路，用于采集所述直流无刷 电机的驱动电路的信号，当直流无刷电机供电电流增大时，通过限制所述供 电电流，使所述直流无刷电机在负载达到使用要求时停转。
一种电动调节阀包括阀门和水阀执行器，所述水阀执行器包括直流无刷 电机、齿轮减速和丝杠传动机构和控制电路；
所述直流无刷电机在所述控制电路的控制下，带动所述齿轮减速和丝杠传动机构。
优选地，所述直流无刷电机的驱动电流是将交流同步电机的工作电压为
AC24V经过整流滤波后得到的平稳直流，或者是DC24V供电电源提供。
优选地，通过调整所述直流无刷电机的负载，调整所述直流无刷电机转速。
优选地，所述水阀执行器进一步包括保护电路；
所述保护电路，用于采集所述直流无刷电机的驱动电路的信号，当直流 无刷电机供电电流增大时，通过限制所述供电电流，使所述直流无刷电机在 负载达到使用要求时停转。
与上述现有技术相比，本实用新型实施例所述水阀执行器，包括直流无 刷电机、齿轮减速和丝杠传动机构和控制电3各；所述直流无刷电机在所述控 制电路的控制下，带动所述齿轮减速和丝杠传动机构。所述直流无刷电机供 电后输出高转速、低扭矩转动，通过齿轮减速机构将所述直流无刷电机的高 转速、低扭矩转动转换成低转速、高扭矩转动。然后通过丝杠传动机构将转 动转换为平动。在丝杠传动机构下端和阀门的阀杆连接，推动阀门开启或关 闭。
采用直流无刷电机驱动水阀执行器与采用交流同步电机驱动水阀执行器
相比，直流无刷电才几驱动水岡执行器功率低、效率高，直流无刷电才几在最高
效率点时效率可达75%。
图l是现有水阀执行器机械传动图； 图2是本实用新型实施例所述水阀执行器结构示意图； 图3是本实用新型实施例所述水阀执行器机械传动图； 图4是本实用新型所述控制电路4第一种实施例控制框图； 图5是本实用新型所述控制电路4第二种实施例控制框图。
具体实施方式
本实用新型提供一种低功率高效率的水阀执行器，解决现有水阀执行器 和电动调节阀中存在的功率高、效率低的问题。
参见图2和图3，图2是本实用新型实施例所述水阀执行器结构示意图； 图3是本实用新型实施例所述水阀执行器机械传动图。本实用新型实施例所述水阀执行器，包括直流无刷电机l、齿轮减速机构
2和丝一工传动才几构3和控制电^各4。
所述直流无刷电机1在所述控制电路4的控制下，带动所述齿轮减速机 构2和丝杠传动机构3。所述齿轮减速机构2和丝杠传动^L构3均安装在机架 6上。
本实用新型实施例所述水阀执行器的直流无刷电机1供电后输出高转速、 低扭矩转动，通过齿轮减速机构2将所述直流无刷电机1的高转速、低扭矩 转动转换成低转速、高扭矩转动。然后通过丝杠传动机构3将转动转换为平 动。在丝杠上端通过齿轮齿条8传动，推动反馈电位器9旋转，提供阀门位 置的反馈。在丝杠传动机构3下端和阀门(图中未示出)的阀杆(图中未示 出)连接，推动阀门开启或关闭。
采用直流无刷电机1驱动水阀执行器与采用交流同步电机驱动水阀执行 器相比，直流无刷电机1驱动水阀执行器的功率低、效率高，直流无刷电机 在最高效率点时效率可达75%。
参见图4,该图是本实用新型所述控制电路4第一种实施例控制框图。 所述控制电路4包括整流电路401、滤波电路402、开关电源403、控制 信号输入单元404、阀位信号反馈单元406、 PWM输出单元408、反馈信号输 出单元409、 PWM逻辑控制单元410以及驱动电路412和单片机411。 直流无刷电机1根据驱动电路412的驱动信号进行工作。 整流电^各401,用于将AC24V电源的输出交流电整流成脉动直流电。整 流电路401具体可以由整流桥或整流管实现。
滤波电路402,用于将所述整流电路401输出的脉动电流滤波成一个平稳 直流。滤波电^各402可以由滤波电容实现。
开关电源403,用于为运算放大器和单片机411提供稳定的直流供电。开 关电源403具体可以采用开关电源电^^。
控制信号输入单元404，用于经运算放大器运放后，为单片机411提供标 准的电压或电流信号。
阀位信号反馈单元406，用于通过反馈电位器为单片机411输入阔位信号。 PWM输出单元408,用于输出PWM信号，作为反馈信号。 反馈信号输出单元409、将PWM输出单元408的PWM信号经过滤波电路和运放电路，整合成标准的电压/电流信号进行输出。
PWM逻辑控制单元410，用于输出六路PWM信号作为直流无刷电机1 的控制逻辑信号。
驱动电路412,根据控制逻辑信号实现电机的正反转。驱动电路412可以 采用六只场效应管实现。
直流无刷电机1可以引出三根电机线和五根霍尔线。
本发明实施例所述水阀执行器的直流无刷电机1的控制电路4，还可以包 括制动信号输入单元405。
制动信号输入单元405，用于经运算放大器运放后，将外部紧急制动信号 输入到单片机411，从而实现紧急状态下的制动。
本发明实施例所述水阀执行器的直流无刷电机1的控制电路4，还可以包 括掉电存储器407。
掉电存储器407,用于在断电时，保存所述水阀执行器自适应的工作状态， 保存所述水阀执行器的运行次数。
所述直流无刷电才几1的驱动电流可以是将交流同步电才几的工作电压 AC24V经过整流滤波后得到的平稳直流。
所述直流无刷电机1的驱动电流也可以是DC24V供电电源直接提供。
单片机411根据制动信号输入单元405输入的控制信号和阀位信号反馈 单元406反馈的当前阀位信号的大小，输出相应信号给驱动电路412,使直流 无刷电机l动作，直流无刷电机的工作电压为DC24V,带动阀杆移动到相应 的位置，并输出反映当前阔门位置的反馈信号。
参见图5，该图是本实用新型所述控制电路4第二种实施例控制框图。
本实用新型所述无刷直流电机第二种实施例相对第一实施例增加了4企测 单元413。
所述检测单元413,用于检测所述水阀执行器的开关次数，在所述开关次 数达到预定上限次数时，反馈给所述水阀执行器。
所述水阀执行器还可以包括保护电路414,用于采集所述直流无刷电机1 的驱动电路412的驱动信号，当直流无刷电机1供电电流增大时，通过限制 所述供电电流，使所述直流无刷电机1在负载达到使用要求时停转。
本发明实施例所述水阔执行器的直流无刷电机1的控制电路4，还可以包括调速信号输入单元415。
调速信号输入单元415,用于通过调速电位器调整所述直流无刷电机1的 转速。'
调速信号输入单元415,通过调整所述直流无刷电机1的负载，可以调整 所述直流无刷电机l转速。由于所述直流无刷电机1在负载增大时，所述直 流无刷电机1的转速降低。为了保证所述水阀执行器的稳定控制，可以通过 调节直流无刷电机l的负载实现。
本实用新型提供一种低功率高效率的电动调节阀，解决现有水阀执行器 和电动调节阀中存在的功率高、效率低的问题。
本实用新型实施例所述电动调节阀包括阀门和水阀4丸行器。所述水阀执 行器，包括直流无刷电机1、齿轮减速机构2和丝杠传动机构3和控制电路4。
所述直流无刷电机1在所述控制电路4的控制下，带动所述齿轮减速机 构2和丝杠传动机构3。
本实用新型实施例所述电动调节阔的水阀执行器，所述水阀执行器驱动 电机——直流无刷电机1供电后输出高转速、低扭矩转动，通过齿轮减速机 构2将所述直流无刷电机1的高转速、低扭矩转动转换成低转速、高扭矩转 动。然后通过丝杠传动机构3将转动转换为平动。在丝杠上端通过齿轮齿条8 传动，推动反馈电位器9旋转，提供阀门位置的反馈。在丝杠传动机构3下 端和阀门(图中未示出)的阀杆(图中未示出)连接，推动阀门开启或关闭。
采用直流无刷电机1驱动水阀执行器与采用交流同步电机驱动水岡执行 器相比，直流无刷电机1驱动水阀执行器的功率低、效率高，直流无刷电机 在最高效率点时效率可达75%。
所述控制电路4包括整流电路401、滤波电路402、开关电源403、控制 信号输入单元404、阀位信号反馈单元406、 PWM输出单元408、反馈信号输 出单元409、 PWM逻辑控制单元410以及驱动电路412和单片机411。
直流无刷电机1才艮据驱动电路412的驱动信号进行工作。
整流电路401，用于将AC24V电源的输出交流电整流成脉动直流电。整 流电路401具体可以由整流桥或整流管实现。
滤波电路402,用于将所述整流电路401输出的脉动电流滤波成一个平稳 直流。滤波电路402可以由滤波电容实现。开关电源403，用于为运算放大器和单片机411提供稳定的直流供电。开
关电源403具体可以采用开关电源电路。
控制信号输入单元404,用于经运算放大器运放后，为单片机411提供标
准的电压或电流信号。
阀位信号反馈单元406，用于通过反馈电位器为单片机411输入阀位信号。 PWM输出单元408,用于输出PWM信号，作为反馈信号。 反馈信号输出单元409、将PWM输出单元408的PWM信号经过滤波电
路和运放电路，整合成标准的电压/电流信号进行输出。
PWM逻辑控制单元410,用于输出六路PWM信号作为直流无刷电机1
的控制逻辑信号。
驱动电路412,根据控制逻辑信号实现电机的正反转。驱动电路412可以 采用六只场效应管实现。
直流无刷电机1可以引出三根电机线和五根霍尔线。
本发明实施例所述水阀执行器的直流无刷电机1的控制电路4，还可以包 括制动信号输入单元405。
制动信号输入单元405,用于经运算放大器运放后，将外部紧急制动信号 输入到单片机411,从而实现紧急状态下的制动。
本发明实施例所述水阀执行器的直流无刷电机1的控制电路4，还可以包 括掉电存储器407。
掉电存储器407,用于在断电时，保存所述水阀执行器自适应的工作状态， 保存所述水阀执行器的运行次数。
所述直流无刷电机1的驱动电流可以是将交流同步电机的工作电压 AC24V经过整流滤波后得到的平稳直流。
所述直流无刷电机1的驱动电流也可以是DC24V供电电源直接提供。
本发明实施例所述水阀执行器的直流无刷电机1的控制电路4，还可以包 括调速信号输入单元415。
调速信号输入单元415,用于通过调速电位器调整所述直流无刷电机1的 转速。
调速信号输入单元415,通过调整所述直流无刷电机1的负载，可以调整 所述直流无刷电机l转速。由于所述直流无刷电机1在负载增大时，所述直流无刷电机1的转速降低。为了保证所述水阀执行器的稳定控制，可以通过 调节直流无刷电机l的负载实现。
单片机411根据制动信号输入单元405输入的控制信号和阀位信号反馈 单元406反馈的当前阀位信号的大小，输出相应信号给驱动电路412,使直流 无刷电才几1动作，直流无刷电才几的工作电压为DC24V,带动阀^T移动到相应 的位置，并输出反映当前阀门位置的反馈信号。
所述水阀执行器还可以包括所述检测单元413,用于检测所述水阀执行器 的开关次数，在所述开关次数达到预定上限次数时，反馈给所述水阀执行器。
所述水阀执行器还可以包括保护电路414,用于采集所述直流无刷电才几1 的驱动电路412的驱动信号，当直流无刷电机1供电电流增大时，通过限制 所述供电电流，使所述直流无刷电机1在负载达到使用要求时停转。
以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，并不构成对本实用新型保护 范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替 换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。
权利要求1、一种水阀执行器，其特征在于，所述水阀执行器包括直流无刷电机、齿轮减速和丝杠传动机构和控制电路；所述直流无刷电机在所述控制电路的控制下，带动所述齿轮减速和丝杠传动机构。
2、 根据权利要求1所述的水阀执行器，其特征在于，所述直流无刷电机 的驱动电流是将交流同步电机的工作电压为AC24V经过整流滤波后得到的平秀t、直i乾o
3、 根据权利要求1所述的水阀执行器，其特征在于，所述直流无刷电机 的驱动电流是DC24V供电电源提供。
4、 根据权利要求1所述的水阀执行器，其特征在于，所述水阀执行器进 一步包括检测所述水阀执行器的开关次数的检测单元。
5、 根据权利要求1至4任一所述的水阀执行器，其特征在于，所述水阀 执行器进一步包括采集所述直流无刷电机的驱动电路信号的保护电路。
6、 一种电动调节阀，包括阀门和水阀执行器，其特征在于，所述水阀执 行器包括直流无刷电机、齿轮减速和丝杠传动机构和控制电路；所述直流无刷电机在所述控制电路的控制下，带动所述齿轮减速和丝杠 传动4几构。
7、 根据权利要求6所述的电动调节闹，其特征在于，所述直流无刷电机 的驱动电流是将交流同步电机的工作电压为AC24V经过整流滤波后得到的平 稳直流，或者是DC24V供电电源提供。
8、 根据权利要求6或7所述的电动调节阀，其特征在于，所述水阀执行 器进一步包括采集所述直流无刷电机的驱动电路信号的保护电路。
专利摘要本实用新型公开一种水阀执行器，其特征在于，所述水阀执行器包括直流无刷电机、齿轮减速和丝杠传动机构和控制电路；所述直流无刷电机在所述控制电路的控制下，带动所述齿轮减速和丝杠传动机构。本实用新型提供一种低功率高效率的水阀执行器和电动调节阀，解决现有水阀执行器和电动调节阀中存在的功率高、效率低的问题。
文档编号F16K31/04GK201232792SQ200820079408
公开日2009年5月6日 申请日期2008年3月14日 优先权日2008年3月14日
发明者李振明, 李海清 申请人:北京海林自控设备有限公司