一种电子膨胀阀的制作方法

1.本实用新型涉及电子膨胀阀领域，具体为一种精度高、节能效果明显、结构简单、安装方便、具有平衡压力功能的电子膨胀阀。


背景技术：

2.节能减排是现今人类亟待解决的问题。节流装置在制冷系统中起着关键作用，通过选择合适的节流机构与制冷系统匹配可以降低整个制冷系统的能耗。节流的工作原理是制冷工质流过阀门时流动截面突然收缩，流体流速加快，压力下降，从而到达调节流量、控制过热度及蒸发液位的作用。因此，节流机构流量的调节对制冷装置节能降耗起着非常重要的作用。在一些负荷变化剧烈或运行工况范围较宽的场合，传统的节流元件(如毛细管、热力膨胀阀等)已不能满足舒适性及节能方面的要求。热力膨胀阀的感温包有明显的延迟特性，难以配合压缩机排量对流量变化作出迅速而有效的反应，最终导致系统调节的振荡，造成机器运转不稳定，甚至损坏压缩机网，故电子膨胀阀正在逐步取代传统的节流元件。电子膨胀阀在过热度控制(液位控制)、流量调节均优于传统的节流机构，而且反应速度更快、调节范围更广，节能效果更加显著，有广阔的应用前景。
3.冷媒系统的换热效率主要依赖于系统中冷媒在高压端的压力和冷却装置的出口温度，冷媒流量的控制通常按照冷却装置的出口温度和压力确定，流量控制较为复杂，一般采用电子膨胀阀用于对来自冷却装置出口的冷媒进行节流和降压，并根据蒸发装置出口的温度或其他需要调节点的温度来调节从冷却装置送入蒸发装置的冷媒的流量，以适应制冷负荷不断变化的需要。但是由于冷媒系统在电子膨胀阀入口、出口两侧的高低压之间的压差较大，压差作用于电子膨胀阀的阀针，使得该阀针动作阻力增大，当电子膨胀阀关闭后需要再次打开时，阀针需要克服较大的压差阻力才能打开冷媒通道，阀针不易开启，如果采用较大转矩的电机来克服阻力，电子膨胀阀线圈体积会相对增加，控制精度降低，安装受到空间限制，系统功耗较大，成本增加。且由于定子组件在通电的过程中会产生静电及磁场，而静电及磁场会影响或干扰控制信号的传递，从而影响阀针的动作，降低电子膨胀阀的控制精度，现有的电子膨胀阀一般是设置接地组件，利用接地组件的将静电及磁场导出，但接地组件结构较复杂，安装不便。
4.另外，目前电子膨胀阀为了实现更好的控制，普遍在定子中增设了电路板。由于结构的限制，一般将电路板设置在定子上部水平放置，接插口水平向外。由于接插口采用通用型结构和尺寸，导致接插口在定子上形成凸状结构，使得电子膨胀阀在接插口安装方向的长度更长，严重影响电子膨胀阀的安装空间。水平方向的接插口需要在水平方向上给外部接插件预留一定的空间，这更加增大了热泵的体积，并且水平方向十分不方便接插件的连接。此外，目前的电子膨胀阀的定子总成还有电路板安装不稳定，并且容易受到磕碰，甚至被静电破坏，直接影响性能，导致失效。


技术实现要素：

5.本实用新型提供了一种精度高、节能效果明显、结构简单、安装方便、具有平衡压力功能的电子膨胀阀以适应各种复杂工况。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种电子膨胀阀，包括定子总成和阀座总成，所述的阀座总成设置在定子总成的一侧，所述的定子总成包括外壳和设置在外壳内部的定子组件，所述的外壳的上部设置有位于定子组件上侧的控制安装腔，所述的控制安装腔内安装有电路板，所述的定子组件通过其一侧的导电插针与电路板相连，所述外壳的侧部设置有插接口，所述的插接口呈竖直朝上设置，所述的插接口与电路板之间通过转接插针件相连，插接口采用竖直设置的方式，方便外部接插件的连接，竖直方向的插接口缩小了外壳在水平方向上的长度，并且电子膨胀阀在装车时不需要在水平方向上预留安装空间，这使热泵体积更小，安装更加灵活。
7.所述的阀座总成包括隔磁管组件、磁转子组件、阀座部件、阀针组件以及阀底座，所述的隔磁管组件设置在定子组件中部，所述的隔磁管组件包括隔磁管和位于隔磁管内部的滑动轴承组件，所述的磁转子组件位于隔磁管内部，所述的磁转子组件包括磁转子支撑架、位于磁转子支撑架外侧的磁环和位于磁转子支撑架中部的螺杆，所述的螺杆与滑动轴承组件相连，所述的阀座部件包括阀座和轴承，所述的阀针组件设置在阀座内，所述的阀针组件包括阀针和位于阀针内的螺母，所述的阀针的第一端设置有开孔，所述的阀针的第二端外侧壁上设置有防转槽，所述的螺母的外侧壁与阀针的内侧壁之间留有通气间隙，所述的螺母的外侧壁嵌入到对应的防转槽中，所述的螺母的第一端与阀针的第一端之间设置有弹性件，所述的开孔内安装有过滤部件，所述的螺杆穿过轴承后与螺母相连，螺母与阀针上部防转槽配合，形成止动关系，不需要在螺母螺纹处开槽，不会对螺纹产生影响。通气间隙使阀针内部的气压与外部连通，实现气压平衡，过滤部件能防止系统中杂质进入电子膨胀阀导致阀门卡滞失效。
8.作为优选，所述的滑动轴承组件包括滑动轴承、套接在滑动轴承上的弹簧导轨和设置在弹簧导轨上的滑环，所述的磁转子支撑架的内侧安装有拨动滑环进行转动的止动件，所述的滑动轴承的内部设置有轴向贯通槽，所述的螺杆的一端插入到该轴向贯通槽中，通过拨动滑环进行转动可以实现对螺母行程的限位，启到止动的效果。
9.作为优选，所述的止动件套接在所述螺杆的外侧，所述的止动件具有位于螺杆的侧部并沿着螺杆的轴向延伸的止动杆和与磁转子支撑架结合为一体的配重加强部，使止动杆的质量中心与螺杆的中心线重合，这样在磁转子组件转动时就不会出现偏摆和振动的问题，同时，配重加强部与磁转子支撑架结合为一体可以提高止动件与磁转子支撑架之间的安装强度。
10.作为优选，所述的止动件包括固定板和设置在固定板一侧边缘的止动杆，所述的配重加强部为至少两根并排设置的条状杆并设置在固定板的另一侧边缘，与止动杆相对，配重加强部与止动杆相对设置并位于边缘位置，而且配重加强部与止动杆都是杆状结构，有利于对质量中心的居中调整。
11.作为优选，所述的螺母的内部设置有贯通其两端的通气空腔，所述的通气空腔的上部设置有螺纹部，所述的通气空腔内壁上设置有用于贯通螺母内外的连通孔，通过通气空腔和连通孔可以实现阀针的内外的充分连通，达到平衡内外气压的效果。
12.作为优选，所述的阀针的顶部固定设置有限位件，所述的限位件与螺母的一端相抵，所述的限位件呈环形，其与螺母之间通过圆锥面接触配合，限位件与螺母配合处仿形设计，增加螺母在阀针内部的同轴度的同时减小磨损。
13.作为优选，所述的转接插针件包括连接块、设置在连接块的一端并竖直插入到插接口中的第一排针和设置在连接块的另一端并竖向与电路板相连的第二排针，所述的第一排针与第二排针对应相连，通过连接块、第一排针和第二排针可以实现竖向的插接口与横向的电路板之间的连接。
14.作为优选，所述的控制安装腔的中部设置有凸起部，所述的凸起部的内部形成贯穿定子组件的阀体安装腔，所述的隔磁管组件位于该阀体安装腔内，凸起部与外壳为一体成型结构，使阀体安装腔可能存在的水汽不会进入到控制安装腔中，提高了控制安装腔的密封性。
15.作为优选，所述的外壳的顶部安装有用于密封控制安装腔的顶盖，顶盖的设置方便电路板的安装和维护。
16.作为优选，所述的螺杆与轴承的内圈处过盈配合，很大程度上保证了磁转子组件在旋转过程中的同轴度，提高传动效率。
17.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
18.(1)外壳上的插接口朝上设置，大大减小了电子膨胀阀在水平方向上的长度，减小了热泵的体积，外壳上的开口定位柱具有开口的倒扣结构，电路板上有定位孔，相互装配有利于定位固定电路板，并且防脱落、碰撞；
19.(2)阀针组件内部进行平衡压力设计，有助于平衡阀内外压力，减小能耗，动作更快捷；
20.(3)螺杆与轴承内圈过盈配合，很大程度上保证了磁转子组件在旋转过程中的同轴度，提高传动效率；
21.(4)阀针结构采用解耦形式，阀针组件内装有弹簧，防止关阀动作时产生较大的惯性力，令结构轴向力过大，使螺纹并死，导致无法开阀的情况产生；
22.(5)阀针前端安装滤网，防止系统中的杂质进入阀门内部使阀门卡滞失效；
23.(6)阀开关运动的限位方式采用滑环和弹簧导轨组合，防止开关阀时产生较大的惯性力，令结构轴向力过大，使螺纹并死，导致无法开阀的情况产生；
24.(7)滑动轴承上采用通孔设计，有效的防止了螺杆尾端可能与滑动轴承接触导致阀门失效；
25.(8)结构集成度高，零件少，组装更加方便，有利于轻量化，成本更有优势。
附图说明
26.图1为本实用新型的立体结构图；
27.图2为本实用新型的立体分解结构图；
28.图3为本实用新型的所述的定子总成的立体分解结构图；
29.图4为本实用新型的整体主视剖视结构图
30.图5为本实用新型的定子总成的剖视结构图
31.图6为本实用新型的隔磁管组件的剖视结构图；
32.图7为本实用新型的滑动轴承组件的主视结构图；
33.图8为本实用新型的滑动轴承组件的立视结构图；
34.图9为本实用新型的磁转子组件的剖视结构图；
35.图10为本实用新型的止动件的立体结构图；
36.图11为本实用新型的阀座组件剖视结构图；
37.图12为本实用新型的阀座组件的立体结构图；
38.图13为本实用新型的阀座的剖视结构图；
39.图14为本实用新型的局部剖视结构图；
40.图15为本实用新型的阀针组件的主视剖视结构图；
41.图16为本实用新型的局部剖视结构图。
42.附图标记：
43.定子总成1，连接卡圈2，阀座总成3，隔磁管组件31，隔磁管311，滑动轴承组件312，滑动轴承3121，凹槽3121a，沟槽3121b，贯通槽3121c，弹簧导轨3122，上部卡接部3122a，滑环3123，上端止动部3123a，下端止动部3123b，磁转子组件32，磁转子支撑架321，磁环322，螺杆323，止动件324，固定板3241，连接孔3242，止动杆3243，配重加强部3244，阀座部件33，轴承331，内圈331a，阀座332，轴承室332a，限位腰型孔332c，定位槽332d，动密封组合34，压环341，下表面341a，主密封环342，o型圈343，阀针组件35，通气间隙35a，连通孔35b，螺母351，限位件352，弹性件354，阀针355，防转槽355a，过滤部件356，开孔357，通气空腔358，阀底座36，外漏o型密封圈5a，内漏o型密封圈5b，顶盖11，电路板12，霍尔支架13，外壳14，转接插针件15，连接块151，第一排针152，第二排针153，控制安装腔16，定子组件17，插接口27，凸起部18，阀体安装腔19。
具体实施方式
44.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
45.如图1-16所示，本实用新型为解决现有技术中的各种问题，提供如下技术方案：一种电子膨胀阀，包括定子总成1和阀座总成3，所述的阀座总成3设置在定子总成1的一侧，所述的定子总成1包括外壳14和设置在外壳14内部的定子组件17，所述的外壳14的上部设置有位于定子组件17上侧的控制安装腔16，所述的控制安装腔16内安装有电路板12，所述的定子组件17通过其一侧的导电插针与电路板12相连，所述外壳14的侧部设置有插接口27，所述的插接口27呈竖直朝上设置，所述的插接口27与电路板12之间通过转接插针件15相连，插接口27采用竖直设置的方式，方便外部接插件的连接，竖直方向的插接口缩小了外壳14在水平方向上的长度，并且电子膨胀阀在装车时不需要在水平方向上预留安装空间，这使热泵体积更小，安装更加灵活，外壳14是注塑件，由塑料材料注塑成型，为保护定子组件，定子内部被包胶包住，包胶材料为tsg-30/4w。电路板12上安装有霍尔支架13，霍尔支架13上安装有霍尔传感器，用于检测磁转子组件的转动角度。
46.所述的阀座总成3包括隔磁管组件31、磁转子组件32、阀座部件33、阀针组件35以及阀底座36，所述的隔磁管组件31设置在定子组件17中部，所述的隔磁管组件31包括隔磁管311和位于隔磁管311内部的滑动轴承组件312，所述的磁转子组件32位于隔磁管311内
部，隔磁管311是由sus304深拉伸制成，所述的磁转子组件32包括磁转子支撑架321、位于磁转子支撑架321外侧的磁环322和位于磁转子支撑架321中部的螺杆323，所述的螺杆323与滑动轴承组件312相连，所述的阀座部件33包括阀座332和轴承331，所述的阀针组件35设置在阀座332内，所述的阀针组件35包括阀针355和位于阀针355内的螺母351，所述的阀针355的第一端设置有开孔357，所述的阀针355的第二端外侧壁上设置有防转槽355a，所述的螺母351的外侧壁与阀针355的内侧壁之间留有通气间隙35a，所述的螺母351的外侧壁嵌入到对应的防转槽355a中，所述的螺母351的第一端与阀针355的第一端之间设置有弹性件354，所述的开孔357内安装有过滤部件356，所述的螺杆323穿过轴承331后与螺母351相连，螺母351与阀针355上部防转槽配合，形成止动关系，不需要在螺母351螺纹处开槽，不会对螺纹产生影响。通气间隙35a使阀针内部的气压与外部连通，实现气压平衡，过滤部件356能防止系统中杂质进入电子膨胀阀导致阀门卡滞失效。
47.具体的，阀座332上有限位腰型孔332c，径向固定阀针355，使阀针355只进行轴向运动，同时也限定了阀针运动的距离。轴承331与阀座332采用零配，轴承331装入阀座332的轴承室332a处，轴承331起降低螺杆动力传递中的摩擦力并提高螺杆的传递效率的作用。阀座332的上端处有个高起的小台阶，用来收口旋铆，以轴向固定轴承331，使其不会脱离阀座332。其中，磁转子组件32上的螺杆与滚珠轴承331的内圈331a处过盈配合，采用这种配合能更好的保证磁转子组件32在旋转过程中的同轴度，同时也提高传动效率。
48.本实施例中还包括动密封组合34，所述的动密封组合34设置在阀座332的下端，用于阀针355的密封，所述的动密封组合34包括压环341、主密封环342以及o型圈343组成。压环341的作用是轴向固定o型圈343，使o型圈343固定在定位槽332d内，台阶面的边缘轴肩处倒圆角处理，方便o型圈343的装入，防止o型圈343产生机械性损伤。主密封环342与o型圈343配合使用，形成动密封，提高密封性能，防止阀体内部的内漏产生，主密封环342与阀针组件35过盈配合。
49.作为优选，所述的滑动轴承组件312包括滑动轴承3121、套接在滑动轴承3121上的弹簧导轨3122和设置在弹簧导轨3122上的滑环3123，所述的磁转子支撑架321的内侧安装有拨动滑环3123进行转动的止动件324，所述的滑动轴承3121的内部设置有轴向贯通槽3121c，所述的螺杆323的一端插入到该轴向贯通槽3121c中，通过拨动滑环3123进行转动可以实现对螺母351行程的限位，启到止动的效果，具体的，滑动轴承3121为注塑件，材料为peek，peek材料的自润滑性能好，耐磨性强，力学性能好。滑动轴承3121顶端与隔磁管311内部做仿形处理，起固定导向补偿的作用，可以较好的保证样件装配后的同轴度。滑动轴承3121的下端开有一个凹槽3121a，用于装配时的定位防错。轴向贯通槽3121c能防止磁转子组件32上的螺杆尾部与滑动轴承3121接触导致阀门失效，螺杆323的加长同时也保证了磁转子32在旋转过程中的同轴度。
50.弹簧导轨3122和滑环3123套接在滑动轴承3121的轴管上，弹簧导轨3122的上部卡接部3122a卡在滑动轴承3121上的沟槽3121b内固定，滑环3123可以沿滑动轴承3121轴向运动。因弹簧导轨3122和滑环3123相互配合，故滑环3123在滑动轴承3121的轴向运动是螺旋运动的，阀口的开度由此控制。滑环3123的上端止动部3123a与弹簧导轨3122接触时，此时阀针355处于最下端，阀口开度最小为0％，阀内无液体通过；滑环3123的下端止动部3123b与弹簧导轨3122下端接触时，此时阀针处于最上端，阀口开度最大为100％，阀内通过液体
的流量最大，滑环3123的运动由止动杆324进行控制。
51.在本实施例中，所述的止动件324套接在所述螺杆323的外侧，所述的止动件324具有位于螺杆323的侧部并沿着螺杆323的轴向延伸的止动杆3243和与磁转子支撑架321结合为一体的配重加强部3244，使止动杆3243的质量中心与螺杆323的中心线重合，这样在磁转子组件转动时就不会出现偏摆和振动的问题，同时，配重加强部3244与磁转子支撑架321结合为一体可以提高止动件324与磁转子支撑架321之间的安装强度，螺杆323和止动件324压装之后可以再进行激光焊接，然后注塑在磁转子支撑架321上，注塑材料为pps+40％gf。磁转子322粘结在磁转子支撑架321上，粘结材料为钕铁硼nd2fe14b，注塑完成后，进行磁转子组件的充磁及检磁。
52.在本实施例中，所述的止动件324包括固定板3241和设置在固定板3241一侧边缘的止动杆3243，所述的配重加强部3244为至少两根并排设置的条状杆并设置在固定板3241的另一侧边缘，与止动杆33相对，所述的固定板3241的中部设置有连接孔3242，用于与螺杆323压接固定，配重加强部与止动杆相对设置并位于边缘位置，而且配重加强部与止动杆都是杆状结构，有利于对质量中心的居中调整。
53.在本实施例中，所述的螺母351的内部设置有贯通其两端的通气空腔358，所述的通气空腔358的上部设置有螺纹部，所述的通气空腔358内壁上设置有用于贯通螺母351内外的连通孔35b，通过通气空腔358和连通孔35b可以实现阀针355的内外的充分连通，达到平衡内外气压的效果。
54.作为优选，所述的阀针355的顶部固定设置有限位件352，所述的限位件352与螺母351的一端相抵，所述的限位件352呈环形，其与螺母351之间通过圆锥面接触配合，限位件352与螺母351配合处仿形设计，增加螺母在阀针内部的同轴度的同时减小磨损。
55.作为优选，所述的转接插针件包括连接块151、设置在连接块151的一端并竖直插入到插接口27中的第一排针152和设置在连接块151的另一端并竖向与电路板12相连的第二排针153，所述的第一排针152与第二排针153对应相连，通过连接块151、第一排针152和第二排针153可以实现竖向的插接口27与横向的电路板12之间的连接。
56.作为优选，所述的控制安装腔16的中部设置有凸起部18，所述的凸起部18的内部形成贯穿定子组件17的阀体安装腔19，所述的隔磁管组件31位于该阀体安装腔19内，凸起部18与外壳14为一体成型结构，使阀体安装腔19可能存在的水汽不会进入到控制安装腔16中，提高了控制安装腔的密封性。
57.作为优选，所述的外壳14的顶部安装有用于密封控制安装腔16的顶盖11，顶盖11的设置方便电路板的安装和维护，顶盖11与外壳14之间一般采用超声波焊接封口。
58.装配时，先完成阀座部件33的装配，而后将磁转子组件32放入阀座部件33内，螺杆323与轴承331之间为过盈配合，轴承331的内圈与螺杆323的轴肩接触。阀针组件35完成组装后，进行环缝焊接。将动密封组合34装入阀座332中，接着将阀针组件35穿过动密封组合34，与磁转子组件32装配。需注意阀针组件35的上部与阀底座332的腰型孔相配合，阀针组件35与磁转子组件32螺纹连接。阀底座36与阀座332为紧配压装，阀底座36轴向压装的限位面为压环341的下表面341a处，用以轴向固定动密封组合34，保证零件良好的密封性。接着在c处进行环缝焊接。将滑动轴承组件312压入隔磁管311内，需保证压入后的同轴度，而后进行铆压。隔磁管组件31与阀座组件33紧配连接，连接处需做清角处理。隔磁管组件31与阀
座组件33环缝焊接，焊接点在d处。外漏o型密封圈5a安装在阀座总成3的阀座组件33的o型圈沟槽内，内漏o型密封圈5b安装在阀底座36下端的o型圈沟槽内，以防止连接处发生流体介质的泄漏。定子总成1通过热铆焊与连接卡圈2相连，外壳14的下部有压点。阀座总成3通过阀座组件33的阀座332上的螺纹与阀体相连。定子总成1通过连接卡圈2与阀体相连，压在阀座总成3上。
59.电子膨胀阀需进行接地连接。连接卡圈通过热铆焊连接在定子外壳上，与定子外壳电性连接，另一端固定在阀体上。从而实现了定子外壳的接地连接，避免静电及磁场干扰控制信号的传递及反馈，避免干扰定子组件的运行，且实现了与阀体的固定连接以及与阀底座的定位连接，结构简单、安装方便。
60.电子膨胀阀开始工作前，流体介质经由e处的平衡流道，进而通过螺纹间隙进入阀座332上腔，由于有隔磁管311的存在，流体介质会充满整个阀座总成3的上腔体，从而降低了阀针355上下两侧的压差，减小阀针355运动阻力，且由于有主密封环342和o型圈343的存在，使流体介质不会向外发生泄漏。
61.电子膨胀阀开始工作时，液态高压的流体介质经过阀口节流后，会使得高压的流体介质压力下降，变为气液混合态的流体介质，同时放出热量。出口端的温度-压力传感器会将采集到的温度信号和压力信号输入到控制器，控制器根据相关的控制程序经过计算后输出信号至电子膨胀阀，控制定子组件17中的绕组线圈内的电流大小发生改变，从而控制定子组件17产生变化的激励磁场，磁环322在激励磁场的作用下发生转动，从而带动磁转子组件32发生运动，进一步通过螺纹传递带动阀针组件35进行运动，以实现电子膨胀阀阀口的开度变化，进而达到调节流体介质的流量及压力的目的。
62.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后......)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
63.另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体地限定。
64.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
65.另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。