电动阀控制装置、电动阀装置及电动阀的控制方法与流程

本发明涉及一种电动阀控制装置、具有电动阀控制装置的电动阀装置及电动阀的控制方法。

背景技术：

1、专利文献1公开了以往的电动阀的一例。这样的电动阀组入于空调的制冷循环。电动阀具有阀主体、阀芯以及用于使阀芯移动的步进电动机。步进电动机具有转子和定子。当对步进电动机输入脉冲时转子旋转。阀芯与转子的旋转对应地进行移动。当转子处于基准位置时，与转子一同旋转的可动止动件与固定于阀主体的固定止动件抵接，从而限制转子向第一方向的旋转。

2、电动阀由电动阀控制装置进行控制。电动阀控制装置在初始化动作中，对步进电动机输入脉冲而使转子向第一方向旋转，并使转子定位于基准位置。对步进电动机输入的脉冲的数量为可动止动件与固定止动件抵接所需的充分的数量(以下，称为“初始化数量”。)。当转子向第一方向旋转而可动止动件与固定止动件抵接时，转子定位于基准位置。

3、现有技术文献

4、专利文献

5、专利文献1：国际公开第2019/130928号

6、发明所要解决的技术问题

7、电动阀控制装置对步进电动机输入脉冲直至输入步进电动机的脉冲数量达到初始化数量。因此，电动阀控制装置在转子定位于基准位置后有时也要输入脉冲，初始化动作所需的时间较长。另外，当在转子定位于基准位置后对步进电动机输入脉冲时，可动止动件与固定止动件反复碰撞而产生噪声。尤其是，在即将要进行初始化动作的转子的位置靠近基准位置的情况下，在较长时间产生噪声。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的在于提供一种能够缩短电动阀的初始化动作所需的时间并抑制噪声的电动阀控制装置、具有电动阀控制装置的电动阀装置以及电动阀的控制方法。

2、用于解决技术问题的技术手段

3、本发明人们使用多个电动阀，在初始化动作中测定由于转子的旋转而在定子产生的电压(被定子电磁感应的电压)，并认真探讨了测定结果。其结果是，本发明人们发现了通过止动机构限制转子的旋转之前的电压的波形与通过止动机构限制转子的旋转之后的电压的波形的不同，从而完成了本发明。

4、电动阀控制装置，控制电动阀，该电动阀具有：阀主体，该阀主体具有阀座；转子，该转子能够相对于所述阀主体旋转；定子，该定子与所述转子一同构成步进电动机；阀芯，该阀芯与所述阀座相对，当所述转子向第一方向旋转时该阀芯朝向所述阀座移动；以及止动机构，该止动机构在所述转子位于基准位置时限制所述转子向所述第一方向的旋转，该电动阀控制装置具有：旋转控制部，该旋转控制部对所述步进电动机输入脉冲而使所述转子向所述第一方向旋转；电压获取部，该电压获取部获取由于所述转子的旋转而在所述定子产生的电压；以及状态判定部，该状态判定部基于如下的条件中的至少一个来判定所述电动阀是否处于所述转子向所述第一方向的旋转被限制的旋转限制状态：(i)所述电压的波形的面积、(ii)在所述电压的波形中周期性地观测的波的振幅、以及(iii)与在所述电压的波形中周期性地观测的波不同的新的波的周期性的出现。

5、优选的是，所述旋转控制部在通过所述状态判定部判定为所述电动阀处于所述旋转限制状态时，停止对所述定子的驱动电流的供给。

6、优选的是，所述定子具有a相定子和b相定子，在所述旋转控制部仅向a相定子和b相定子中的一方供给驱动电流时，所述电压获取部获取在a相定子和b相定子中的另一方产生的所述电压。

7、优选的是，所述阀芯与所述阀座相对，当所述转子向所述第一方向旋转时，所述阀芯经由螺旋弹簧被朝向所述阀座按压，所述基准位置位于与所述阀芯与所述阀座接触的闭阀位置相比所述转子进一步向所述第一方向旋转了的位置，所述状态判定部在所述电压的波形中周期性地观测的波的振幅逐渐减少时判定为所述电动阀处于位于所述闭阀位置与所述基准位置之间的中间状态。

8、电动阀控制装置，控制电动阀，该电动阀具有：阀主体，该阀主体具有阀座；转子，该转子能够相对于所述阀主体旋转；定子，该定子与所述转子一同构成步进电动机；阀芯，该阀芯与所述阀座相对，当所述转子向第一方向旋转时该阀芯朝向所述阀座移动；以及止动机构，该止动机构在所述转子位于基准位置时限制所述转子向所述第一方向的旋转，该电动阀控制装置具有：旋转控制部，该旋转控制部对所述步进电动机输入脉冲而使所述转子向所述第一方向旋转；电流获取部，该电流获取部获取由于所述转子的旋转而在所述定子产生的电流；以及状态判定部，该状态判定部基于如下的条件中的至少一个来判定所述电动阀是否处于所述转子向所述第一方向的旋转被限制的旋转限制状态：(i)所述电流的波形的面积、(ii)在所述电流的波形中周期性地观测的波的振幅、以及(iii)与在所述电流的波形中周期性地观测的波不同的新的波的周期性的出现。

9、电动阀装置具有所述电动阀和所述电动阀控制装置。

10、电动阀的控制方法，该电动阀具有：阀主体，该阀主体具有阀座；转子，该转子能够相对于所述阀主体旋转；定子，该定子与所述转子一同构成步进电动机；阀芯，该阀芯与所述阀座相对，当所述转子向第一方向旋转时该阀芯朝向所述阀座移动；以及止动机构，该止动机构在所述转子位于基准位置时限制所述转子向所述第一方向的旋转，该电动阀的控制方法，对所述定子供给驱动电流而使所述转子向所述第一方向旋转，获取由于所述转子的旋转而在所述定子产生的电压，基于如下条件中的至少一个来判定所述电动阀是否处于通过所述止动机构来限制所述转子向所述第一方向的旋转的旋转限制状态：(i)所述电压的波形的面积、(ii)在所述电压的波形中周期性地观测的波的振幅、以及(iii)与在所述电压的波形中周期性地观测的波不同的新的波的周期性的出现。

11、电动阀的控制方法，该电动阀具有：阀主体，该阀主体具有阀座；转子，该转子能够相对于所述阀主体旋转；定子，该定子与所述转子一同构成步进电动机；阀芯，该阀芯与所述阀座相对，当所述转子向第一方向旋转时该阀芯朝向所述阀座移动；以及止动机构，该止动机构在所述转子位于基准位置时限制所述转子向所述第一方向的旋转，该电动阀的控制方法，对所述定子供给驱动电流而使所述转子向所述第一方向旋转，获取由于所述转子的旋转而在所述定子产生的电流，基于如下条件中的至少一个来判定所述电动阀是否处于通过所述止动机构来限制所述转子向所述第一方向的旋转的旋转限制状态：(i)所述电流的波形的面积、(ii)在所述电流的波形中周期性地观测的波的振幅、以及(iii)与在所述电流的波形中周期性地观测的波不同的新的波的周期性的出现。

12、为了达成上述目的，本发明的一方式所涉及的电动阀控制装置为，

13、控制电动阀，该电动阀具有：阀主体，该阀主体具有阀座；转子，该转子能够相对于所述阀主体旋转；定子，该定子与所述转子一同构成步进电动机；阀芯，该阀芯与所述阀座相对，当所述转子向第一方向旋转时该阀芯朝向所述阀座移动；以及止动机构，该止动机构在所述转子位于基准位置时限制所述转子向所述第一方向的旋转，该电动阀控制装置具有：

14、旋转控制部，该旋转控制部对所述步进电动机输入脉冲而使所述转子向所述第一方向旋转；

15、电压获取部，该电压获取部获取由于所述转子的旋转而在所述定子产生的电压；以及

16、状态判定部，该状态判定部基于所述电压的波形与所述电压的基准波形的差异的程度来判定所述电动阀是否处于所述转子向所述第一方向的旋转被限制的第一旋转限制状态。

17、在本发明中，优选的是，

18、所述基准波形包含第一旋转允许状态波形，该第一旋转允许状态波形基于在所述电动阀处于允许所述转子的所述第一方向的旋转的状态下对所述步进电动机输入使所述转子向所述第一方向旋转的所述脉冲(以下，称为“第一方向脉冲”。)时的所述电压的波形来设定，

19、所述状态判定部计算差异度指标值，并且基于所述差异度指标值与差异度判定值的比较结果来判定所述电动阀是否处于所述第一旋转限制状态，该差异度指标值表示所述第一旋转允许状态波形与所述电压获取部对应于对所述步进电动机的所述第一方向脉冲的输入而获取的所述电压的波形的差异的程度。

20、在本发明中，优选的是，

21、所述基准波形包含第一旋转限制状态波形，该第一旋转限制状态波形基于在所述电动阀处于限制所述转子的所述第一方向的旋转的状态下对所述步进电动机输入使所述转子向所述第一方向旋转的所述脉冲(以下，称为“第一方向脉冲”。)时的所述电压的波形来设定，

22、所述状态判定部计算差异度指标值，并且基于所述差异度指标值与差异度判定值的比较结果来判定所述电动阀是否处于所述第一旋转限制状态，该差异度指标值表示所述第一旋转限制状态波形与所述电压获取部对应于对所述步进电动机的所述第一方向脉冲的输入而获取的所述电压的波形的差异的程度。

23、在本发明中，优选的是，

24、所述基准波形包含：

25、第一旋转允许状态波形，该第一旋转允许状态波形基于在所述电动阀处于允许所述转子的所述第一方向的旋转的状态下对所述步进电动机输入使所述转子向所述第一方向旋转的所述脉冲(以下，称为“第一方向脉冲”。)时的所述电压的波形来设定；以及

26、第一旋转限制状态波形，该第一旋转限制状态波形基于在所述电动阀处于限制所述转子的所述第一方向的旋转的状态下对所述步进电动机输入所述第一方向脉冲时的所述电压的波形来设定，

27、所述状态判定部，

28、计算表示所述第一旋转允许状态波形与所述电压获取部对应于对所述步进电动机的所述第一方向脉冲的输入而获取的所述电压的波形的差异的程度的差异度指标值(以下，称为“第一旋转允许状态差异度指标值”。)，

29、计算表示所述第一旋转限制状态波形与所述电压获取部对应于对所述步进电动机的所述第一方向脉冲的输入而获取的所述电压的波形的差异的程度的差异度指标值(以下，称为“第一旋转限制状态差异度指标值”。)，并且

30、基于所述第一旋转允许状态差异度指标值与第一旋转允许状态差异度判定值的比较结果和所述第一旋转限制状态差异度指标值与第一旋转限制状态差异度判定值的比较结果，判定所述电动阀是否处于所述第一旋转限制状态。

31、在本发明中，优选的是，

32、所述旋转控制部在通过所述状态判定部判定为所述电动阀处于所述第一旋转限制状态时，停止对所述步进电动机的所述脉冲的输入。

33、在本发明中，优选的是，

34、所述基准波形包含第二旋转允许状态波形，该第二旋转允许状态波形基于在所述电动阀处于允许所述转子的第二方向的旋转的状态下对所述步进电动机输入使所述转子向所述第二方向旋转的所述脉冲时的所述电压的波形来设定(以下，称为“第二方向脉冲”。)，

35、所述旋转控制部在由所述状态判定部判定为所述电动阀处于所述第一旋转限制状态时，对所述步进电动机输入所述脉冲而使所述转子向所述第二方向旋转，

36、所述状态判定部计算表示所述第二旋转允许状态波形与所述电压获取部对应于对所述步进电动机的所述第二方向脉冲的输入而获取的所述电压的波形的差异的程度的差异度指标值，(以下，称为“第二旋转允许状态差异度指标值”。)，并且基于所述第二旋转允许状态差异度指标值与第二旋转允许状态差异度判定值的比较结果来判定所述电动阀是否处于所述转子向所述第二方向的旋转被限制的第二旋转限制状态，

37、所述旋转控制部在由所述状态判定部判定为所述电动阀处于所述第二旋转限制状态时，停止对所述步进电动机的所述脉冲的输入，

38、在由所述状态判定部判定为所述电动阀处于所述第一旋转限制状态后，当输入所述步进电动机的所述脉冲的数量达到反转数时，所述旋转控制部对所述步进电动机输入所述反转数的所述脉冲而使所述转子向所述第一方向旋转。

39、在本发明中，优选的是，

40、所述基准波形是对于所述第一方向脉冲设定的、将时刻与该时刻的基准电压相关联的数据表，

41、在对所述步进电动机输入所述第一方向脉冲时，所述电压获取部时序地获取所述电压，

42、在所述电压获取部与所述第一方向脉冲的输入对应地在获取时刻获取所述电压时，所述状态判定部计算对该电压与所述基准电压的差值进行平方运算而得到的值(以下，称为“第一中间值”。)，所述基准电压与对于输入所述步进电动机的所述第一方向脉冲设定的所述数据表中的所述获取时刻所对应的所述时刻相关联，

43、所述状态判定部将多个所述第一中间值相加来计算所述差异度指标值，该多个所述第一中间值使用所述电压获取部与所述第一方向脉冲的输入对应地获取的所述电压来计算。

44、在本发明中，优选的是，

45、所述基准波形是对于所述第二方向脉冲设定的、将时刻与该时刻的基准电压相关联的数据表，

46、在对所述步进电动机输入所述第二方向脉冲时，所述电压获取部时序地获取所述电压，

47、在所述电压获取部与所述第二方向脉冲的输入对应地在获取时刻获取所述电压时，所述状态判定部计算对该电压与所述基准电压的差值进行平方运算而得到的值(以下，称为“第二中间值”。)，所述基准电压与对于输入所述步进电动机的所述第二方向脉冲设定的所述数据表中的所述获取时刻所对应的所述时刻相关联，

48、所述状态判定部将多个所述第二中间值相加来计算所述差异度指标值，该多个所述第二中间值使用所述电压获取部与所述第二方向脉冲的输入对应地获取的所述电压来计算。

49、在本发明中，优选的是，

50、所述状态判定部将多个所述第一中间值相加来计算所述差异度指标值，该多个所述第一中间值使用所述电压获取部在所述第一方向脉冲的开始至结束的期间的一部分获取的所述电压来计算，

51、所述期间的一部分的因所述电压中包含的所述定子的电感而引起的反电动势所涉及的电压分量比因该电压中包含的所述转子的旋转而引起的电磁感应所涉及的电压分量小。

52、在本发明中，优选的是，

53、所述状态判定部将多个所述第二中间值相加来计算所述差异度指标值，该多个所述第二中间值使用所述电压获取部在所述第二方向脉冲的开始至结束的期间的一部分获取的所述电压来计算，

54、所述期间的一部分的因所述电压中包含的所述定子的电感而引起的反电动势所涉及的电压分量比因该电压中包含的所述转子的旋转而引起的电磁感应所涉及的电压分量小。

55、在本发明中，优选的是，

56、在所述状态判定部判定为所述电动阀处于所述第一旋转限制状态时，基于与用于该判定的所述电压的波形对应的所述第一方向脉冲的图案编号来获取开始图案编号，

57、在所述旋转控制部使位于所述基准位置的所述转子向第二方向旋转时，从与所述开始图案编号相同的图案编号的所述脉冲开始输入。

58、在本发明中，优选的是，

59、基于在与所述电动阀控制装置结合的所述电动阀中预先获取的多个所述电压的波形，对于所述第一方向脉冲设定所述第一旋转限制状态波形，

60、对于一个所述第一方向脉冲设定一个所述第一旋转限制状态波形。

61、在本发明中，优选的是，

62、基于在多个所述电动阀中预先获取的多个所述电压的波形，对于所述第一方向脉冲设定所述第一旋转限制状态波形，

63、对于一个所述第一方向脉冲设定彼此不同的多个所述第一旋转限制状态波形，

64、对于一个所述第一方向脉冲设定的所述第一旋转限制状态波形的数量与所述脉冲的图案的数量相同，

65、对于一个所述第一方向脉冲设定的所述第一旋转限制状态波形基于在与通过所述止动机构限制所述转子向所述第一方向的旋转的时间点对应的所述脉冲彼此不同的多个所述电动阀中获取的所述电压的波形来设定。

66、在本发明中，优选的是，

67、所述定子具有a相定子和b相定子，

68、在所述旋转控制部与对所述步进电动机的所述脉冲的输入对应地仅向所述a相定子和所述b相定子中的一方供给驱动电流时，所述电压获取部获取在所述a相定子和所述b相定子中的另一方产生的所述电压。

69、在本发明中，优选的是，

70、所述阀芯与所述阀座相对，当所述转子向所述第一方向旋转时，所述阀芯经由螺旋弹簧被朝向所述阀座按压，

71、所述基准位置位于与所述阀芯与所述阀座接触的闭阀位置相比所述转子进一步向所述第一方向旋转了的位置。

72、在本发明中，优选的是，

73、为了达成上述目的，本发明的另一方式所涉及的电动阀控制装置为，

74、控制电动阀，该电动阀具有：阀主体，该阀主体具有阀座；转子，该转子能够相对于所述阀主体旋转；定子，该定子与所述转子一同构成步进电动机；阀芯，该阀芯与所述阀座相对，当所述转子向第一方向旋转时该阀芯朝向所述阀座移动；以及止动机构，该止动机构在所述转子位于基准位置时限制所述转子向所述第一方向的旋转，该电动阀控制装置具有：

75、旋转控制部，该旋转控制部对所述步进电动机输入脉冲而使所述转子向所述第一方向旋转；

76、电流获取部，该电流获取部获取由于所述转子的旋转而在所述定子产生的电流；以及

77、状态判定部，该状态判定部基于所述电流的波形与所述电流的基准波形的差异的程度来判定所述电动阀是否处于所述转子向所述第一方向的旋转被限制的第一旋转限制状态。

78、为了达成上述目的，本发明的另一实施方式所涉及的电动阀装置，

79、具有所述电动阀和所述电动阀控制装置。

80、为了达成上述目的，本发明的另一实施方式所涉及的电动阀的控制方法为，

81、该电动阀具有：阀主体，该阀主体具有阀座；转子，该转子能够相对于所述阀主体旋转；定子，该定子与所述转子一同构成步进电动机；阀芯，该阀芯与所述阀座相对，当所述转子向第一方向旋转时该阀芯朝向所述阀座移动；以及止动机构，该止动机构在所述转子位于基准位置时限制所述转子向所述第一方向的旋转，

82、对所述步进电动机输入脉冲而使所述转子向所述第一方向旋转，

83、获取由于所述转子的旋转而在所述定子产生的电压，

84、基于所述电压的波形与所述电压的基准波形的差异的程度来判定所述电动阀是否处于所述转子向所述第一方向的旋转被限制的第一旋转限制状态。

85、为了达成上述目的，本发明的另一实施方式所涉及的电动阀的控制方法为，

86、该电动阀具有：阀主体，该阀主体具有阀座；转子，该转子能够相对于所述阀主体旋转；定子，该定子与所述转子一同构成步进电动机；阀芯，该阀芯与所述阀座相对，当所述转子向第一方向旋转时该阀芯朝向所述阀座移动；以及止动机构，该止动机构在所述转子位于基准位置时限制所述转子向所述第一方向的旋转，

87、对所述步进电动机输入脉冲而使所述转子向所述第一方向旋转，

88、获取由于所述转子的旋转而在所述定子产生的电流，

89、基于所述电流的波形与所述电流的基准波形的差异的程度来判定所述电动阀是否处于所述转子向所述第一方向的旋转被限制的第一旋转限制状态。

90、发明的效果

91、根据本发明的一方式，对步进电动机输入脉冲而使转子向第一方向旋转。获取由于转子的旋转而在定子产生的电压。然后，基于电压的波形与电压的基准波形的差异的程度来判定电动阀是否处于转子向第一方向的旋转被限制的第一旋转限制状态。

92、根据本发明的另一方式，对步进电动机输入脉冲而使转子向第一方向旋转。获取由于转子的旋转而在定子产生的电流。然后，基于电流的波形与电流的基准波形的差异的程度来判定电动阀是否处于转子向第一方向的旋转被限制的第一旋转限制状态。

93、由此，对于能够正常进行动作的电动阀，在判定为该电动阀处于第一旋转限制状态时，转子位于基准位置。因此，当判定为电动阀处于第一旋转限制状态时，通过停止转子向第一方向的旋转，能够缩短初始化动作所需的时间。另外，在转子定位于基准位置后，能够抑制长时间产生噪声。另外，基于波形的差异的程度，判定电动阀的状态。因此，与基于波形的面积或者波形的最大振幅来判定电动阀的状态的结构相比，能够进一步高精度地判定电动阀的状态。