球阀的制作方法

本实用新型涉及流体控制技术领域，具体涉及一种球阀。

背景技术：

电动球阀可以作为汽车空调系统、电池冷却等热管理系统的组成部分，具有切换介质流量的作用。一般电动球阀的驱动机构包括套管、定子组件和转子，定子组件包括线圈等，由于汽车的使用环境较为复杂，对于耐腐蚀、防尘等要求较高。

技术实现要素：

本实用新型的技术方案提供一种球阀，可以提高耐腐蚀性和防尘性能，包括驱动机构、传动机构、阀体组件和阀芯部件，通过所述驱动机构的动作带动所述传动机构动作，通过所述传动机构的动作带动所述阀芯部件动作，所述驱动机构包括定子组件和转子部件，所述阀体组件包括壳体和阀体部件，所述定子组件包括线圈和线圈骨架，所述壳体以所述线圈和线圈骨架为注塑嵌件注塑成型，所述线圈和线圈骨架置于所述壳体内，所述线圈、线圈骨架和壳体为一体结构，所述壳体包括第一腔，所述转子部件至少部分内置于所述第一腔，所述壳体还包括内周壁部，所述内周壁部至少一部分位于所述线圈骨架和所述转子部件之间。

所述壳体还包括第二腔，所述传动结构为行星齿轮组，所述传动机构至少部分位于所述第二腔，所述壳体还包括齿圈配合部，所述第二腔所对应的内壁的一部分形成所述齿圈配合部，所述传动机构包括齿圈，所述齿圈配合部和所述齿圈相对设置，所述齿圈配合部位于所述齿圈的上方，所述齿圈配合部和所述齿圈之间具有一定的间隙；

所述内周壁部位于所述线圈骨架和所述转子部件之间的部分的厚度与所述转子部件圆周面到所述线圈骨架之间的距离比值在0.5～1之间，所述内周壁部位于所述线圈骨架和所述转子部件之间的部分的厚度在0.5mm～1mm之间。

所述阀体部件包括阀体部，所述阀体部的周侧至少开设有两个开口部，所述阀体部的内周壁在至少其中一个所述开口部靠近所述阀体部的内底部的一侧设置有凸出于所述阀体部的内周壁的第一凸出部，所述第一凸出部靠近所述开口部的一端形成有第一圆弧部，所述第一圆弧部位于所述其中一个开口部的下方；

所述壳体在朝向所述阀体部的一侧设置有第二凸出部，所述第二凸出部与所述第一凸出部相对设置，所述第二凸出部靠近所述开口部的一端形成有第二圆弧部，所述第一圆弧部与所述第二圆弧部相配合，在所述第一圆弧部和所述第二圆弧部之间设置有密封部件。

所述驱动机构还包括电机轴部件，所述电机轴部件与所述转子部件固定或者限位连接，所述电机轴部件与所述传动机构固定或者限位连接，所述阀芯部件与所述传动结构固定或者限位连接；

所述阀体组件形成有容纳腔，所述容纳腔包括所述第一腔、所述第二腔和第三腔，所述第一腔和所述第二腔位于所述壳体，所述第三腔位于所述阀体部件，所述阀芯部件至少部分容置于所述第三腔，所述阀芯部件设置有阀芯通孔，所述电机轴部件穿过所述阀芯通孔，且所述电机轴部件与所述阀芯通孔所对应的内壁之间间隙配合，所述电机轴部件的一端伸出所述阀芯部件且限位于所述阀体部件。

所述壳体顶部的中心处或者中心处附近设置有向内开口的第一盲孔部，所述转子部件设置有第一贯穿孔，所述电机轴部件的一端穿过所述第一贯穿孔并限位于所述第一盲孔部，所述电机轴部件与所述第一盲孔部间隙配合，所述阀体部的内底部在与所述阀芯通孔对应的位置设置有第二盲孔部，所述电机轴部件靠近所述阀芯部件的一端伸入所述第二盲孔部，所述电机轴部件与所述第二盲孔部间隙配合。

所述传动机构包括太阳轮，所述太阳轮在轴向中心线或者轴向中心线附近设置有第二贯穿孔，所述电机轴部件穿过所述第二贯穿孔，所述电机轴部件与所述太阳轮固定连接或者限位连接。

所述阀芯部件包括阀芯和阀芯柱，所述阀芯柱的一端与所述齿圈固定连接或者限位连接，所述阀芯柱的另一端与所述阀芯固定或者所述阀芯柱与所述阀芯为一体结构，所述阀芯通孔的一部分位于阀芯柱，一部分位于阀芯。

所述壳体与所述阀体部件固定连接，所述齿圈朝向所述阀芯部件的一侧与所述阀芯部件相抵接，并且所述阀芯部件与所述齿圈相抵接接触部分的外径小于所述齿圈的内径。

所述齿圈具有中心孔，所述阀芯柱的一端伸入所述中心孔，并与所述齿圈固定或者限位连接，所述阀芯部件包括平台部，所述阀芯包括所述平台部，所述阀芯柱与所述平台部固定或者所述阀芯柱与所述平台部为一体结构；

或者所述阀芯柱包括所述平台部，所述平台部与所述阀芯固定或者所述平台部与所述阀芯为一体结构；

所述齿圈朝向所述阀芯部件的一侧与所述平台部相抵接，所述平台部的外径小于所述齿圈的内径，所述阀芯还包括平面部，并且所述齿圈朝向所述阀芯部件的一侧的至少一部分与所述阀芯的平面部之间保持一定距离。

所述齿圈具有阶梯孔部，所述阶梯孔部包括阶梯部，所述阀芯柱的一端伸入所述阶梯孔部，并与所述齿圈固定或者限位连接，所述阀芯柱的端面部与所述阶梯部相抵接，所述阀芯还包括平面部，并且所述齿圈朝向所述阀芯部件的一侧的至少一部分与所述阀芯的平面部之间保持一定距离。

本实用新型球阀的壳体以所述线圈和线圈骨架为注塑嵌件注塑成型，所述线圈和线圈骨架置于所述壳体内，所述线圈、线圈骨架和壳体为一体结构，外部环境的水汽和杂质等不容易进入定子组件，可以提高球阀的耐腐蚀性和防尘性能。并且区别于一般的转子容置于套管内，转子部件可以容置于壳体内的第一腔内，结构也较为简单。

附图说明

图1为本实用新型的实施方式的球阀的立体示意图；

图2为图1所示球阀的剖视示意图；

图3为图2剖面示意图的局部放大示意图；

图4为图2所示球阀中传动机构的立体示意图；

图5为图2所示球阀中阀体部件的立体示意图；

图6为图2所示球阀中转子部件的立体示意图；

图7为图2所示球阀中齿圈配合部的立体示意图；

图8为图2所示球阀中阀芯部件的立体示意图；

图9为图2所示球阀中阀芯部件的另一视角的立体示意图；

图10为图2所示球阀中阀体部件的另一视角的立体示意图；

图11为球阀在第一工作状态下的剖视示意图；

图12为球阀在第二工作状态下的剖视示意图；

图13为壳体的立体示意图；

图14为阀体组件的剖视示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施方式作详细的说明。

本实用新型的一实施方式如图1至图14所示。本实施方式的球阀100包括驱动机构10、阀体组件11、传动机构12和阀芯部件13。如图2所示，驱动机构10包括定子组件1、电机轴部件2和转子部件3，定子组件包括线圈16和线圈骨架18，电机轴部件2与转子部件3固定连接，转子部件3转动带动电机轴部件2转动。

如图1和图2所示，阀体组件11包括壳体6，壳体6通过注塑成型，本实施方式的壳体6以线圈16和线圈骨架18为注塑嵌件注塑成型，线圈16和线圈骨架18容置于壳体6内，线圈16、线圈骨架18和壳体6为一体结构，线圈16和线圈骨架18被壳体6包裹，这里应当说明，部分壳体6可以位于线圈16与线圈骨架18之间。壳体6内形成有第一腔8，转子部件3内置于第一腔8，壳体6还包括内周壁部19，至少一部分内周壁部19位于线圈骨架18和转子部件3之间，转子部件3能够在第一腔8转动。

如图3所示，定义内周壁部19位于线圈骨架18和转子部件3之间的部分的厚度为K，转子部件3圆周面到线圈骨架18之间的距离为N，在本实施方式中，K/N的取值在0.5～1之间(包括0.5端点值)，如此设置，线圈16的电磁能转化为转子部件3的动能的效率较高，且转子部件3能够自如地转动。

这里应当说明，在本实施方式中，内周壁部19位于线圈骨架18和转子部件3之间的部分的厚度K在0.5mm～1mm之间(包括端点值)，例如，当K＝0.5mm时，0.5mm<N≤1mm，当K＝1mm时，1mm<N≤2mm。

一般情况下，转子部件3需要内置于套管，定子组件1套设于套管。而在本实施方式中，线圈16和线圈骨架18被壳体6包裹，线圈16和线圈骨架18通过注塑的方式可以置于壳体6内，线圈16和线圈骨架18与壳体6为一体结构，而壳体6内形成的第一腔8可以用于容置转子部件3。在本实施方式中，线圈16和线圈骨架18被壳体6包裹，一方面，外部环境的水汽和杂质等不容易进入定子组件，可以提高球阀的耐腐蚀性和防尘性能；另一方面，省去了套管，减少了球阀的零部件数量，结构较为简单，装配工艺较为简单。

如图2所示，阀体组件11还包括阀体部件4，阀体组件11形成有容纳腔，容纳腔包括上述第一腔8、第二腔65和第三腔50，第一腔8和第二腔65位于壳体6，传动机构12至少部分位于第二腔65，第三腔50位于阀体部件4，阀芯部件13至少部分容置于第三腔50。

在本实施方式中，壳体6还包括第二腔65对应的部分，可以简化装配工艺。

如图2和图4所示，壳体6还包括齿圈配合部22，传动机构12包括行星齿轮，行星齿轮包括太阳轮20、行星轮21、齿圈23、第一安装板24、第二安装板25和齿轮轴26，在本实施方式中行星轮21的数量为三个，相应的齿轮轴26的数量也为三个，第一安装板24和第二安装板25可以为圆环形结构，其中心圆通孔便于电机轴部件2与太阳轮20的配合，三个行星轮21通过齿轮轴26以能够转动的方式设置在第一安装板24和第二安装板25之间，三个行星轮21都与太阳轮20啮合连接。

齿圈配合部22和齿圈23都具有内齿部，行星轮21的一端在齿圈配合部22的内齿部与齿圈配合部22啮合连接，行星轮21的相对另一端在齿圈23的内齿部与齿圈23啮合连接。齿圈配合部22和齿圈23相对设置，齿圈配合部22位于齿圈23的上方，齿圈配合部22和齿圈23之间具有一定的间隙，齿圈配合部22能够对齿圈23在轴向向上的方向进行限位。

在本实施方式中，壳体6通过注塑在第二腔所对应的内壁的一部分一体形成齿圈配合部22，即齿圈配合部22是壳体6的一部分。如此设置，可以减少球阀的零部件数量，装配较为方便。

这里应当说明，本实施方式中的传动机构12要与壳体6的齿圈配合部22配合，才能实现驱动机构10和阀芯部件13之间的传动作用。

定义壳体6密封的一端为壳体顶部，如图2所示，壳体顶部的中心处或者中心处附近设置有向内开口的第一盲孔部82，电机轴部件2靠近转子部件3的一端伸入第一盲孔部82，电机轴部件2与第一盲孔部82间隙配合，第一盲孔部82对电机轴部件2起到限位的作用。

如图5所示，阀体部件4包括阀体部40，阀体部40的一端开口设置，阀体部40包括端口部45，端口部45位于阀体部40的开口端，定义阀体部40开口的一端为阀体部顶部，相对的另一端为阀体部底部，壳体6的一端与端口部45相配合，并通过螺栓连接与阀体部40相固定，这里应当说明，壳体6与阀体部40也可以通过焊接等其它形式固定连接。

阀体部40的端口部45的端面部还设置有环形凹槽450，环形凹槽450设置有密封垫，从而提高壳体6与阀体部40连接处的密封性。这里应当说明，当壳体6与阀体部40通过焊接固定时，则可以不需要设置密封垫。

如图6所示，转子部件3在轴向中心线或者轴向中心线附近设置有第一贯穿孔55，电机轴部件2穿过第一贯穿孔55，电机轴部件2与转子部件3通过注塑固定连接，电机轴部件2与转子部件3还可以设置有键槽配合，从而增强电机轴部件2与转子部件3结合的牢固性。

电机轴部件2与传动机构12传动连接，如图4所示，太阳轮20在轴向中心线或者轴向中心线附近设置有第二贯穿孔56，电机轴部件2穿过第二贯穿孔56，电机轴部件2与太阳轮20可以通过过盈压接或者卡合连接，当电机轴部件2转动时，太阳轮20同步转动，进而带动行星轮和齿圈转动。在相同传动比时，这种传动机构结构相对紧凑，体积较小，从而使球阀的体积相对减小。

如图7所示，齿圈23具有中心孔220，如图8所示，阀芯部件13包括阀芯130和阀芯柱30，阀芯柱30的一端伸入中心孔220，并通过过盈压接或者中心孔220可以异形设置，相应地阀芯柱30的形状相配合而实现转动带动，即阀芯柱30与齿圈23配合来实现齿圈23带动阀芯柱30转动。阀芯柱30的相对另一端与阀芯130传动连接或者阀芯柱30与阀芯130为一体结构，当阀芯柱30转动时，能够带动阀芯130一起转动。

这里应当说明，阀芯130也可以设置有卡槽，阀芯柱30与卡槽相配合实现转动带动。在本实施方式中，阀芯柱30与阀芯130为一体结构。

这里还应当说明，阀芯130可以是球形、圆柱形和椭圆形等常见形状。

这里还应当说明，传动机构也可以采用其他的常见的传动方式，例如多级齿轮传动。

如图2和图8所示，阀芯130包括平台部131，阀芯柱30与平台部131固定或者阀芯柱30与平台部131为一体结构，或者，阀芯柱30包括平台部131，平台部131与阀芯130固定或者平台部131与阀芯130为一体结构。齿圈23朝向阀芯部件13的一侧与平台部131相抵接，平台部131的外径L1小于齿圈23的内径L2，从而减小驱动阀芯部件13所需的驱动力。

这里应当说明，在本实施方式中，传动机构12与阀芯部件13直接接触，即齿圈23朝向阀芯部件13的一侧与平台部131相抵接，如此设置，省去了阀体部件4的阀盖，减少了球阀的零部件，相对使得球阀的结构更加紧凑，减小了球阀体积。

这里还应当说明，齿圈23的中心孔220也可以设置为阶梯孔部，阶梯孔部包括阶梯部，阀芯柱30伸入阶梯孔部，阀芯柱30的端面部与阶梯部相抵接，齿圈23朝向阀芯部件13的一侧不与平台部131相接触，如此设置，使得齿圈23与阀芯部件13的接触面的直径更小，更有利于减小驱动阀芯部件13所需的驱动力。

如图8所示，阀芯130朝向齿圈23的一侧还设置有平面部132，平面部132围绕平台部131设置，且平台部131在朝向齿圈23的方向上凸出于平面部132，如图2所示，齿圈23朝向阀芯部件13的一侧的至少一部分与平面部132之间保持一定距离。这里应当说明，平面部132也可以设置为曲面部、锥面部等。

如图9所示，阀芯部件13在轴向中心线或者轴向中心线附近设置有阀芯通孔57，阀芯通孔57的一部分位于阀芯柱30，一部分位于阀芯130。电机轴部件2穿过阀芯通孔57，电机轴部件2与阀芯通孔57所对应的内壁间隙配合，这里应当说明，电机轴部件2转动时不能直接带动阀芯部件13转动，可以通过齿圈23带动阀芯部件13转动。

如图10所示，阀体部40还包括内底部47，内底部47在与阀芯通孔57对应的位置设置有第二盲孔部49，第二盲孔部49的轴线与第一盲孔部82的轴线重合或者近似重合，电机轴部件2靠近阀芯部件13的一端伸入第二盲孔部49，电机轴部件2与第二盲孔部49间隙配合，第二盲孔部49对电机轴部件2起到限位的作用。

在本实施方式中，电机轴部件2依次穿过转子部件3、太阳轮20和阀芯部件13，电机轴部件2的一端限位于第一盲孔部82，相对的另一端限位于第二盲孔部49，且电机轴部件2与阀芯部件13间隙配合，如此设置，能够减小阀芯部件13在转动过程中发生偏斜和晃动量，提高阀芯部件13的稳定性。

如图9所示，阀芯部件13在朝向内底部47的一侧还设置有至少一个限位柱31，在本实施方式中，设置有两个限位柱31，限位柱31对称设置在阀芯部件13的轴线两侧，两个限位柱31可以与阀芯部件13为一体结构。

如图10所示，阀体部40的内底部47设置有与限位柱31相配合的限位凹槽，限位柱31与限位凹槽之间滑动配合，限位凹槽包括至少一个弧形凹槽32，在本实施方式中，限位凹槽包括两个弧形凹槽32，两个弧形凹槽32以第二盲孔部49为中心对称分布。

限位柱31至少部分伸入弧形凹槽32，弧形凹槽32的内壁与限位柱31之间滑动配合，通过与弧形凹槽32的内壁配合进行限位，弧形凹槽32的两端部可以限制阀芯部件13的转动范围，在阀芯部件13顺时针转动时，当弧形凹槽32的其中一端部内壁与限位柱31相抵接时，阀芯部件13在顺时针方向上停止转动，一般情况下通过设置弧形凹槽32两端部之间的圆弧角大小可以限制阀芯部件13的转动范围，在本实施方式中，弧形凹槽32的圆弧角设为90°，此处应当知晓，在不同工作环境，弧形角可以适应性设置。

其工作原理是：当电机轴部件2顺时针转动时，带动太阳轮20顺时针转动，通过啮合连接带动行星轮21转动，齿圈23固定不动，行星轮21绕其自身轴线转动的同时，还以太阳轮1作周向转动，即以电机轴部件2为中心转动，并与齿圈配合部22啮合转动，进而带动齿圈23转动，齿圈23带动阀芯柱30一起转动，同时阀芯柱30带动阀芯130转动，转动角度从0°～90°，当弧形凹槽32的一端部内壁与限位柱31相抵接时，阀芯部件13在其转动的方向上停止转动，电机轴部件2逆时针转动时同理，在此不一一赘述。

如图5所示，阀体部40还开设有第一开口部401、第二开口部402、第三开口部403和第四开口部404，第一开口部401、第二开口部402、第三开口部403和第四开口部404按顺时针方向或逆时针方向的顺序设置在阀体部40的周侧，并且相对于阀体部40的中心呈对称设置。

阀体部件4还包括第一接口部41、第二接口部42、第三接口部43和第四接口部44，如图11所示，第一接口部41设置有第一通道71，第二接口部42设置有第二通道72，第三接口部43设置有第三通道73，第四接口部44设置有第四通道74，第一接口部41的一端与第一开口部401固定连接且连接处密封，第二接口部42的一端与第二开口部402固定连接且连接处密封，第三接口部43的一端与第三开口部403固定连接且连接处密封，第四接口部44的一端与第四开口部404固定连接且连接处密封。

如图11所示，阀芯130内部设置有第一阀芯通道14和第二阀芯通道15，本实用新型的球阀至少包括两种工作状态：第一工作状态和第二工作状态，第一工作状态时，如图11所示，第一通道71通过第一阀芯通道14与第二通道72连通，第三通道73通过第二阀芯通道15与第四通道74连通；第二工作状态时，如图12所示，第一通道71通过第一阀芯通道14与第四通道74连通，第二通道72通过第二阀芯通道15与第三通道73连通。

如图5所示，阀体部40的内周壁在第一开口部401靠近内底部47的一侧附近设置有第一凸出部411，第一凸出部411相对于阀体部40的内周壁向内凸出，第一凸出部411远离第一开口部401的一端延伸至内底部47，第一凸出部411靠近第一开口部401的一端形成有第一圆弧部412，第一圆弧部412位于第一开口部401的下方。第一圆弧部412所对应的中心轴线与第一开口部401的中心轴线重合或者近似重合，第一圆弧部412所对应的圆心角的大小这里不作具体限定，在本实施方式中，第一圆弧部412所对应的圆心角为180°，从而有利于阀体部40注塑成型时的脱模工艺。

如图13所示，壳体6在朝向阀体部40的一侧设置有第二凸出部511，第二凸出部511与第一凸出部411相对设置，第二凸出部511位于第一凸出部411的上部，第二凸出部511靠近第一开口部401的一端形成有第二圆弧部512，第二圆弧部512与第一圆弧部412相对设置，第二圆弧部512所对应的中心轴线与第一开口部401的中心轴线重合或者近似重合，第二圆弧部512所对应的圆心角的大小这里不作具体限定，在本实施方式中，第二圆弧部512所对应的圆心角为180°。如图14所示，第一圆弧部412和第二圆弧部512配合形成圆柱形的空间60。

如图2所示，球阀在上述空间60内还设置有密封部件90，密封部件90限位于第一圆弧部412和第二圆弧部512，密封部件90的内径大于第一通道的直径，也大于阀芯部件13内部通道的直径，密封部件90的一端与阀体部40所对应的内壁相抵接，密封部件90的相对另一端与阀芯部件13所对应的外壁部相抵接，并且密封部件90还分别与第一圆弧部412和第二圆弧部512相压紧抵接。

一般情况下，为了安装密封部件，第一开口部与阀体部件采用分离的方式，密封部件通过两者的连接处装入，需要先将密封部件装入阀体部件内，然后再将第一开口部与阀体部件通过焊接、螺接等方式固定，阀芯部件装入阀体部件的方向与密封部件装入阀体部件的方向是不一致的。而在本实施例中，通过第一圆弧部412和第二圆弧部512的配合，能够实现对密封部件90的限位，通过在阀体部40设置第一凸出部411和壳体6设置第二凸出部511的方式，使得密封部件90的装配比较容易，阀芯部件13和密封部件90都是从端口部45装入阀体部件4，零部件安装较为简单。

球阀在第二开口部402、第三开口部403和第四开口部404以相同或者相似的方式形成有圆柱形的空间，并设置有密封部件，这里不再一一赘述。

如图5所示，阀体部40的内周壁在第一开口部401和第二开口部402之间还设置有第三凸出部46，第三凸出部46从阀体部40的内底部47延伸至阀体部顶部，在本实施方式中，第三凸出部46的一侧与第一开口部401对应的第一凸出部411平滑连接或者近似平滑连接，第三凸出部46的相对另一侧与第二开口部402对应的第一凸出部411平滑连接或者近似平滑连接。第三凸出部46的至少一部分位于两第二凸出部511之间，第二凸出部511限位于两第三凸出部46之间，能够提高第二凸出部511与第一凸出部411的配合精度。

第三凸出部46在靠近阀体部40顶部的一端的两侧分别设置有第一凸凹部461，第二凸出部511在与第一凸凹部461相对应的部位设置有第二凸凹部513，第一凸凹部461与第二凸凹部513相配合，可以使得壳体6与阀体部40结合更牢固。

第二凸出部511在背向第二腔65的一侧至少设置有一个凹部514，凹部514的形状可以是三角形、多边形和圆形等。第二凸出部511在背向第二腔65的一侧还至少设置有一个槽通道515，槽通道515从第二凸出部511与第二圆弧部512相对的一端延伸到凹部514，槽通道515与凹部514连通。在壳体6与阀体部40装配时，阀体组件11容纳腔内的空气能够通过凹部514和槽通道515排出，有利于壳体6与阀体部40的装配。

第三凸出部46位于两第二凸出部511之间部分的厚度小于第一凸出部411的厚度，第三凸出部46的厚度小的部分与厚度大的部分的连接处形成有肩部460。壳体6在两第二凸出部511之间还设置有第四凸出部48，第四凸出部48的两侧与第二凸出部511平滑连接或者近似平滑连接。第四凸出部48与肩部460相对设置，第四凸出部48朝向阀体部40的一端与肩部460相抵接，能够对壳体6起到限位的作用。

在第二开口部402和第三开口部403之间，第三开口部403和第四开口部404之间，第四开口部404和第一开口部401之间以相同或者相似的方式设置有第三凸出部以及第三凸出部的凸凹部，壳体6也以相同或者相似的方式设置有对应的凸凹部，这里不再一一赘述。

需要说明的是：以上实施方式仅用于说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案，例如对“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等方向性的界定，尽管本说明书参照上述的实施方式对本实用新型已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而一切不脱离本实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围内。