電子膨脹閥主流的技術(shù)路線有兩種:脈寬式(PWM)和步進電機式(SM)電子膨脹閥,今天我們主要跟大家介紹的是步進電機式電子膨脹閥的基礎(chǔ)知識。
什么是步進電機?簡單來講就是把脈沖信號轉(zhuǎn)化為角位移的裝置。步進電機由兩部分組成,如下圖左,外部的繞組叫做定子,內(nèi)部的永磁體叫做轉(zhuǎn)子,在圓柱體上間隔分布N極和S極,對外部的定子按L1 L2 L3 L4順序通電(勵磁),定子產(chǎn)生磁場,跟轉(zhuǎn)子產(chǎn)生異性相吸、同性相斥作用,轉(zhuǎn)子就會旋轉(zhuǎn)。再把它延伸到下圖右,就接近電子膨脹閥的原型了:外面是線圈即定子,內(nèi)部是永磁體轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)通過“傳動機構(gòu)“最終轉(zhuǎn)化為閥桿(針)的線位移(上下)。上圖中的通電方式按L1 L2 L3 L4順序通電,且同一時間只有一個繞組(相)處于通電狀態(tài),這樣的勵磁方式叫1-1相勵磁,也是最簡單的步進電機的勵磁方式,但是實際上在電子膨脹閥的應(yīng)用上,我們通常采用更加復(fù)雜的1-2相或者2-2相勵磁。什么是1-2相勵磁和2-2相勵磁?如下圖左,中間的M代表轉(zhuǎn)子永磁體,周圍的線圈代表定子,線圈分為了上下兩部分,每一部分都有兩個繞組,一共4個繞組,每一個繞組我們叫1“相“,A,B,分別和COM公共端構(gòu)成4個繞組,即4“相“,公共端COM在對電子膨脹閥驅(qū)動時永遠接電源正極,與每相(負極)通電。如我們按照下圖右,每次通電2個繞組,需要通電4次完成一個控制循環(huán),就叫4“拍“,這種驅(qū)動方式我們就叫4相4拍“,由于每次都通電2個繞組,勵磁方式就叫2相勵磁,也叫2-2相勵磁。一個循環(huán)4個拍即4個脈沖,也是我們經(jīng)常聽到的電子膨脹閥走了“4步“。

當然我們還可以通過另外一種方式來控制,如下面這張圖,先對一個繞組通電,再對2個繞組通電,按此規(guī)律,需要通電8次完成一個控制循環(huán),就叫8拍,這種驅(qū)動方式我們就叫4相8拍,每次按1-2-1-2的相數(shù)量來通電,這種勵磁方式就叫1-2相勵磁。

如果說2-2相里的每一脈沖算是“一步“的話,1-2相里的每一脈沖只能算是“半步“,但是由于習(xí)慣表達原因,我們將“半步“通常也說成是“一步“。如大家廣為人知的三花的DPF(T)系列電子膨脹閥是全開500步,實際上是500個半步。如果轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周走的行程是一樣的話,顯然1-2相的方式走過的步數(shù)更多,步幅更小,控制更精確。說到這里,也許你會將1-2/2-2相勵磁與單/雙極驅(qū)動相混淆,非常有必要說明一下什么是單極驅(qū)動和雙極驅(qū)動。其實我們剛剛介紹的有COM公共端的驅(qū)動方式為單極驅(qū)動(無論是1-2還是2-2相),作為單極驅(qū)動的定子,COM端永遠是接電源的正極,4個繞組永遠接負極,步進電機不論正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)都不需要改變電流的方向,控制非常簡單。單極驅(qū)動的電子膨脹閥的線圈的典型特征為引線是5根線或者6根線,6根線為兩個COM端,5線則是將2個COM端合并為為1個而已,本質(zhì)上沒有區(qū)別。而雙極驅(qū)動沒有COM端,為2個繞組(A和構(gòu)成繞組1,B和構(gòu)成繞組2),要想實現(xiàn)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)需要通過改變繞組的電流方向(比如正轉(zhuǎn)時為A),控制相對復(fù)雜,線圈的典型特征為4根線。那么什么時候用單極驅(qū)動,什么時候用雙極驅(qū)動?從通電方式來說,對于單極驅(qū)動的電機,不論是1-2相勵磁還是2-2相勵磁,同一時間最多只有一半的繞組在通電,而雙極驅(qū)動總是2-2相勵磁,總是所有繞組通電,所以雙極驅(qū)動的電機效率更高,驅(qū)動力更強,適合于驅(qū)動大容量的電子膨脹閥。而單極驅(qū)動一般適用于小容量的電子膨脹閥,因為單極驅(qū)動使用1-2相勵磁(4相8拍)相比雙極驅(qū)動使用2-2相勵磁(2相4拍),完成一個控制循環(huán)的脈沖數(shù)是翻倍的。小容量的電子膨脹閥一般為直動式,閥針的開度不是很大,如果從單極驅(qū)動改為雙極驅(qū)動,全開的閥針位移脈沖數(shù)會少一半,意味著每動作一個脈沖的閥針位移變大,閥的調(diào)節(jié)精度會下降。那么有人會問,單極驅(qū)動只能采用1-2相勵磁(4相8拍)嗎?當然不是。單極驅(qū)動也可以采用2-2相勵磁(4相4拍),可以通過增加多級齒輪箱的設(shè)計增加全開的脈沖數(shù),保證閥的調(diào)節(jié)精度。這和大容量的電子膨脹閥(使用雙極驅(qū)動,2相4拍),通過齒輪箱減速設(shè)計增加全開的脈沖數(shù)來保證閥的調(diào)節(jié)精度是一樣的。常見的不同驅(qū)動類型的電子膨脹閥外觀如下圖:
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直動式電子膨脹閥單極1-2相,500步 | 減速式DPF(O)或(U)單極2-2相,2000步
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