CN105934619B - 连接至一个或多个其他部件的电机驱动致动器 - Google Patents

Abstract

一种致动器，包括致动部分、被安排成驱动该致动部分的电机、例如呈通信连接形式的第一连接和第二连接，该第一连接和该第二连接允许将该致动器连接至一个或多个其他部件，其方式为使得该致动器能够向/从所述一个或多个其他部件转发和/或接收多个控制信号和/或多个传感器信号。这些其他部件可以是阀门，例如三通阀门。该致动器进一步包括呈模拟连接形式的第三连接，从而允许致动器接收多个模拟输入和/或传递多个模拟输出。

Description

连接至一个或多个其他部件的电机驱动致动器

技术领域

本发明涉及一种致动器，更具体地涉及一种电机驱动致动器。该致动器可以用于操作阀门。本发明的致动器可连接至一个或多个其他部件(例如一个或多个其他阀门)，以便能够控制该一个或多个其他部件。

背景技术

致动器通常用于控制例如阀门的部件。有时，必须通过以与该致动器控制的该部件的控制相协调的方式来控制其他部件(例如一个或多个其他阀门、空气供应等)。为此目的，必须将这些部件每个都连接至一个中央控制器，并且于是该中央控制器必须控制这些部件中的每个部件。这在中央控制器与这些部件之间需要大量的通信，并且中央控制器上的处理负载是显著的。

此外，有时必须将多种不同的传感器信号(例如温度测量值、压力测量值等)提供至上述类型的系统的一个或多个部件。这在各个传感器装置与各个部件之间、或在各个传感器装置与一个中央控制器之间可能需要(例如呈接线形式的)多个连接。在后者的情况下，如上所述，在中央控制器与这些部件中的每个部件之间都将需要通信，以便将相关传感器信号提供给相关部件。

在替代性解决方案中，致动器已经被安排成机械地控制若干部件，例如若干阀门。然而，在这种情况下，这些其他部件必须被安排成靠近该致动器，并且由此靠近该致动器控制的部件。这并不总是合适或令人期望的。

发明内容

本发明的多个实施例的目的是提供一种致动器，该致动器允许以简单的方式对若干部件进行协调控制。

本发明的多个实施例的另一个目的是提供一种致动器，该致动器能够与两个或两个以上部件通信，同时允许将这些部件定位在任何期望的位置处。

本发明的多个实施例的又另一目的在于提供一种致动器，该致动器允许减少通向中央控制器的通信。

本发明提供了一种致动器，该致动器包括：

-一个致动部分，

-被安排成驱动该致动部分的一个电机，

-一个第一连接和一个第二连接，它们允许将该致动器连接至一个或多个其他部件，其方式为使得该致动器能够向/从所述一个或多个其他部件转发和/或接收多个控制信号和/或多个传感器信号，以及

-一个第三连接，所述第三连接是模拟连接，并且所述第三连接允许该致动器接受多个模拟输入和/或传递多个模拟输出。

在此上下文中，术语‘致动器’应被解读为是指能够致动部件(例如阀门)的装置。

本发明的致动器包括致动部分以及被安排成驱动该致动部分的电机。在此上下文中，术语‘致动部分’应被解读为是指致动器的进行实际致动的部分。例如，该致动部分可以是可移动杆，该可移动杆被安排成致使被致动的部件的一个或多个部分运动。该电机被安排成驱动该致动部分，即，当该电机运行时，该电机致使该致动部分进行实际致动。该电机可以例如经由齿轮安排来连接至该致动部分。该齿轮安排可以例如具有将电机的旋转运动转变为致动部分的平移运动的类型。作为替代方案，该电机和该致动部分可以通过另一合适的方式互连。例如，该电机可以配备有螺纹孔，并且该致动部分可以包括或连接至安排在该电机的螺纹孔中的螺纹杆。当该电机旋转时，该螺纹杆将由此进行平移运动。

该致动器进一步包括例如呈通信连接形式的第一连接和第二连接。该致动器可以经由该连接来连接至一个或多个其他部件。由此该致动器能够向/从这些其他部件转发和/或接收控制信号和/或传感器信号。

例如，该致动器能够经由这些连接之一从中央控制单元、或从另一部件接收控制信号，并且将所接收的控制信号经由另一个连接转发至另一部件。替代地或另外，该致动器可以经由这些连接之一或两者来接收传感器信号，例如温度测量值、压力测量值、流动测量值、或其他合适类型的测量值。在这种情况下，这些其他部件中的至少一个部件可以是传感器装置。以此方式接收的传感器信号可以用于对安排该致动器来进行致动的部件的致动加以控制。替代地或另外，可以经由这些连接之一或两者将这些传感器信号转发至一个或多个其他部件，和/或该致动器可以基于所接收的传感器信号来产生多个控制信号并且将所产生的控制信号经由这些连接之一或两者转发至一个或多个其他部件。作为另一个替代方案，该致动器可以经由这些连接之一从另一部件接收诊断信号，并且经由另一个连接将所接收的诊断信息转发至中央控制单元、或另一部件。

该致动器进一步包括呈模拟连接形式的第三连接，该第三连接允许致动器接收多个模拟输入和/或传递多个模拟输出。这些模拟输入或输出可以例如是传感器信号，例如温度信号、压力信号、流动测量信号等。替代地或另外，该致动器可以经由该第三连接来接收功率输入。在这种情况下，所提供的功率可以被致动器自身使用，和/或该致动器可以经由该第一连接和/或该第二连接将功率供应至一个或多个其他部件。这将在以下更详细地描述。

优点是，该致动器包括如上所述的三个连接，因为由此该致动器就能够接受多种不同类型的输入并且提供多种不同类型的输出，同时它能够与一个或多个其他部件通信。此外，这种安排使其易于连接两个或两个以上致动器以形成所谓的‘菊花链’，这是因为可以将相关接线简单地插入相关连接中。

该电机可以是电动机，例如步进电机。作为替代方案，该电机可以具有任何其他合适的类型，例如直流电机。

该一个或多个其他部件中的至少一个部件可以是阀门，例如三通阀门。替代地或另外，该一个或多个其他部件中的至少一个部件可以是传感器装置，例如温度传感器、压力传感器等。

该致动器可能能够经由该第一连接和/或该第二连接来控制该一个或多个部件。由此，该致动器能够与安排该致动器来进行致动的部件分开地控制这些其他部件。

在一些情况下，需要或希望的是，以协调的方式来控制两个或两个以上部件。在这种情况下，优点是，所有涉及的部件都是借助于单个致动器来控制的，因为由此可以容易地确保这些部件的协调控制。此外，因为该致动器能够经由该连接来控制该一个或多个其他部件，这些其他部件不需要紧邻该致动器来定位以便允许该致动器控制该一个或多个其他部件。替代地，这些其他部件可以被安排在关于这些部件各自执行的功能所适合的位置处。

允许该致动器控制一个或多个其他部件可以进一步减小中央控制单元上的处理负载，该中央控制单元被安排成对若干单元进行总体控制，这些若干单元包括致动器、致动部件、以及被致动器控制的一个或多个其他部件。在这种情况下，该中央控制器仅需要与各个致动器通信，并且为这些致动器提供总体控制指令。进而，这些致动器对其自身并对各个其他部件提供详细的控制信号。

根据一个实施例，该致动器可以被安排成致动一个阀门，该阀门控制在一个冷却及加热系统(即，可以处于热交换器提供冷却的冷却模式下或可以处于热交换器提供加热的加热模式下的系统)中对热交换器的流体供应。在这种情况下，这些其他部件可以是两个三通阀门，这些三通阀门被安排成对是否为由致动器致动的阀门提供冷却流体或加热流体来加以控制。允许该致动器控制该阀门以及这两个三通阀门确保了对整个系统的协调控制，尤其是当该系统从冷却模式转变至加热模式时，或反之亦然。

该第一连接和/或该第二连接可以进一步允许致动器将电能供应至该一个或多个其他部件。在这种情况下，该致动器可以被适配成经由该第三连接来接收功率输入，如上所述。

根据这个实施例，该致动器直接经由该第三连接来接收功率信号，并且经由该第一连接和/或该第二连接将所接收的功率供应至该一个或多个其他部件。因此，该致动器运行为‘助力器’，从而确保了将足够的功率供应给这些其他部件，即便这些其他部件被安排在距中央电源的远距离处亦是如此。

通向该一个或多个其他部件的该第一连接和/或该第二连接可以是借助于总线连接来提供的，例如基于RS485总线连接的总线，例如使用RACnet类型、ModBus类型、KNX类型、LonWorks EnOcean类型、ZigBee类型、DALI类型等通信协议。作为替代方案，可以通过简单的模拟电缆来提供连接。作为另一个替代方案，该第一连接、该第二连接和/或该第三连接可以是无线连接。

该致动器可以进一步被安排成经由该第一连接和/或该第二连接与中央控制单元通信。根据这个实施例，该致动器可以与该中央控制单元通信，例如以便接收控制信号、和/或以便将传感器信号转发给该中央控制单元。该中央控制单元可以进一步能够经由该第一连接和/或该第二连接来与一个或多个其他部件(例如也连接至致动器的多个部件)通信。例如，可以在该中央控制单元、该致动器与该一个或多个其他部件之间经由该第一连接和该第二连接来形成所谓的‘菊花链’。如上所述，可以简单地通过将相关接线插入到该第一连接和该第二连接中来容易地形成‘菊花链’。这减少了在该中央控制单元与这些部件之间所需要的接线量。此外，对于安排在这种‘菊花链’中的给定致动器，可以经由该第三连接来接收和/或供应所选定的输入和/或输出，或者可以留下该第三连接不连接至其他部件、传感器装置、电源等。例如，该致动器可以从该中央控制单元接收控制信号，并且简单地将所接收的控制信号转发给相关的其他部件。

应注意的是，在此上下文中，术语‘中央控制单元’应被解读为指被安排成与多个部件通信的控制单元。该中央控制单元可以例如是建筑物的主控制单元。然而，该中央控制单元还可以被安排成控制建筑物中的多个部件的子集(例如被安排在同一地板上的多个部件)并且被安排成与该建筑物的主控制单元通信，该主控制单元进而被安排成与多个中央控制单元通信。

该致动器可以是模块化的。根据这个实施例，该致动器包括互连以形成该致动器的两个或两个以上模块。

例如，该致动器可以包括：

-包括该致动部分和该电机的一个基础模块，以及

-包括该第一连接和该第二连接的一个附加模块。

根据这个实施例，基础模块包括所有必要特征以便允许致动器运行。此外，基础模块经由该致动部分来限定在该致动器与被该致动器致动的部件之间的接口。

该附加模块以提供该第一连接和该第二连接的形式为该致动器提供附加功能性，由此允许该致动器连接至一个或多个其他部件。

因此，该致动器可以被提供成两个版本，即，只具有基础模块的基础版本，和包括基础模块以及附加模块的高级版本。此外，可以简单地通过添加附加模块来将基础版本容易地升级为高级版本。这提供了非常灵活的致动器。

该附加模块可以进一步包括对该一个或多个其他部件进行控制所需要的控制电子器件。根据这个实施例，直接借助于安排在附加模块中的控制电子器件来进行对该一个或多个其他部件的至少一部分控制。可以完全由附加模块来进行对该一个或多个其他部件的控制。替代地，可以部分地由附加模块并且部分地由基础模块来进行对该一个或多个其他部件的控制。作为另一个替代方案，可以完全由基础模块来进行对该一个或多个其他部件的控制。在这种情况下，该附加模块仅提供了安排在该基础模块中的控制电子器件与该一个或多个其他部件之间的连接。

该致动器可以被安排成经由该第三连接来接收传感器信号。这些传感器信号例如可以呈以下形式：借助于适当类型的传感器获得的温度测量值、压力测量值、流动测量值、或任何其他合适类型的测量值信号。这些传感器信号例如可以被该致动器使用以便控制该致动器。替代地或另外，所接收的传感器信号可以被转送至该一个或多个其他部件中的一个或多个部件和/或转发至中央控制单元。

该致动器可以被安排用于控制阀门。根据一个实施例，该阀门可以形成建筑物中的加热和/或冷却系统的一部分。该致动器可以例如经由形成在该致动器上的阀门接口来直接连接受控阀门。

该致动器可以进一步包括用于控制该致动器的电子器件。作为替代方案，这种电子器件可以被安排在该致动器的外部。作为另一个替代方案，可以借助于多个电路和/或多个开关来控制该致动器。

附图说明

现在将参照以下附图更详细地描述本发明，在附图中：

图1是冷却及加热系统的简图，该冷却及加热系统包括借助于根据本发明的实施例的致动器来致动的阀门，

图2展示了图1中示出的致动器，

图3是冷却及加热系统的示意图，该冷却及加热系统包括借助于根据本发明的实施例的致动器来致动的阀门，

图4是根据本发明的实施例的致动器的透视图，并且

图5示出了根据本发明的实施例的多个互连的致动器。

具体实施方式

图1是冷却及加热系统1的简图，该冷却及加热系统包括借助于根据本发明的实施例的致动器3来致动的阀门2。该冷却及加热系统1进一步包括一个热交换器4和两个三通阀门5。

致动器3具有模块化类型。因此，该致动器包括基础模块6和附加模块7。附加模块7被安装在形成在基础模块6上的接口处。附加模块7连接至各个三通阀门5，并且由此致动器3能够控制这两个三通阀门5。基础模块6进一步连接至呈DDC形式的中央控制单元8，例如以便接收来自中央控制单元8的控制信号。

图1的系统1具有可以在经由热交换器4提供冷却的冷却模式下、或在经由热交换器4提供加热的加热模式下的类型。可以通过适当地控制系统1的阀门2、5使系统1在冷却模式与加热模式之间转换。可以通过以下方式来操作系统1。

在希望系统1运行在冷却模式下的情况中，中央控制单元8将表明这种模式的控制信号发送至致动器3。作为响应，致动器3关闭阀门2并且将控制信号发送给各个三通阀门5以便也关闭这些阀门，其方式为使得确保了除去可能存在于热交换器4中的任何加热流体。

然后致动器3将控制信号发送给各个三通阀门5，指令其打开提供冷却流体的通道。最后，致动器3致动阀门2，其方式为使得以适当方式来控制冷却流体流动至热交换器4。流经系统1的流体在这种情况下由箭头9和10来展示。

在希望系统1运行在加热模式下的情况中，执行类似的程序。因此，中央控制单元8对致动器3发送控制信号，表明系统1应该运行在加热模式下。作为响应，致动器3控制阀门2并且将控制信号发送给这些三通阀门5，以便致使这些三通阀门5打开提供加热流体的通道，类似于上述程序。最后，致动器3致动阀门2，其方式为使得以适当方式来控制加热流体流动至热交换器4。流经系统1的流体在这种情况下由箭头11和12来展示。

图2展示了图1中展示的致动器3。在图2中可以看出，致动器3包括基础模块6和附加模块7。基础模块6和附加模块7互连，但是在其他方面是分开的部分。从图2中清楚的是，基础模块6连接至中央控制单元，并且附加模块7连接至各三通阀门5。在图2中示出的实施例中，为了控制这些三通阀门5所需要的所有控制电子器件都被安排在基础模块6中。由此，附加模块7仅提供通向这些三通阀门5的连接，从而允许基础模块6的控制电子器件与这些三通阀门5通信。作为替代方案，所需要的控制电子器件中的至少一些控制电子器件可以被安排在附加模块7中。

基础模块6包括第一连接16、第二连接17和第三连接18。第一连接16和第二连接17呈总线连接的形式，允许致动器3连接至(例如呈与图2的致动器3相同或相似的其他致动器的形式的)其他部件和/或连接至中央控制单元。第三连接18是模拟连接，允许致动器3接收模拟输入和/或传递模拟输出。附加模块7经由第三连接18连接至基础模块6。因此，经由第三连接18和附加模块7传递至三通阀门5的控制信号是模拟信号。

图3是冷却及加热系统1的示意图。该系统1包括借助于根据本发明的实施例的致动器3来致动的阀门2。致动器3连接至呈建筑物管理系统13形式的中央控制单元。这允许致动器3与建筑物管理系统13通信，例如以便从建筑物管理系统13接收例如呈控制指令形式的控制信号。

致动器3进一步连接至两个温度传感器14和流量计15。因此，致动器3能够从两个温度传感器14和/或从流量计15接收传感器输入。这种传感器输入可以在阀门2的控制过程中借助于致动器3来使用。替代地或另外，可以将这些传感器输入转发至建筑物管理系统13。

如从建筑物管理系统13看到的，阀门2和致动器3的组合可能呈现出类似于一个相对复杂的能量阀门，虽然实际上它是具有关联致动器3的相对简单的阀门2。然而，致动器3的这些连接允许其与其他部件并且与建筑物管理系统13通信，如上所述，由此允许以复杂的方式来操作阀门2和致动器3。

图4是根据本发明的实施例的致动器3的透视图。致动器3包括第一连接16、第二连接17和第三连接18。第一连接16和第二连接17允许将致动器3连接至(例如呈其他致动器、传感器装置、建筑物管理系统等形式的)一个或多个其他部件。由此，致动器3能够向/从这些其他部件经由第一连接16和/或第二连接17转发和/或接收控制信号和/或传感器信号。

例如，致动器3可以经由第一连接16接收来自传感器(例如图3的流量计或温度传感器)的传感器信号。基于所接收的传感器输入，致动器3可以产生多个控制信号。这些控制信号可以用于控制致动器3。替代地或另外，所产生的控制信号可以经由第二连接17转发至例如形成建筑物管理系统的一部分的中央控制单元、或转发至例如另一个致动器的另一个部件。替代地或另外，致动器3可以将所接收的传感器输入经由第二连接17转发给其他部件，例如另一个致动器或中央控制单元。

作为另一个实例，致动器3可以例如从中央控制单元或从另一个致动器经由第一连接16接收控制信号。然后可以基于所接收的控制信号来控制致动器3。替代地或另外，致动器3可以将所接收的控制信号经由第二连接17转发给另一个部件，例如另一个致动器。

第三连接18是模拟连接，允许致动器3接收模拟输入和/或传递模拟输出。这些模拟输入或输出可以例如是传感器信号，例如温度信号、压力信号、流动测量信号等。替代地或另外，致动器3经由第三连接18来接收功率输入。在这种情况下，所提供的功率可以被致动器自身使用，和/或该致动器可以经由第一连接16和/或第二连接17将功率供应至一个或多个其他部件。

图5示出了根据本发明的实施例的多个互连的致动器3，示出了其中的三个。这些致动器3各自连接至阀门2，即，这些致动器3各自被安排成控制一个阀门2。

这些致动器3各自包括一个第一连接16、一个第二连接17和一个第三连接18，如以上参照图4所描述的。这些致动器3经由其第一连接16和第二连接17彼此连接并且连接至建筑物管理系统13，由此形成所谓的菊花链。

因此，第一致动器3经由其第一连接16连接至建筑物管理系统13，并且经由其第二连接17连接至第二致动器3。第二致动器3经由其第一连接16连接至第一致动器3，并且经由其第二连接17连接至第三致动器3。第三致动器3经由其第一连接16连接至第二致动器3。第三致动器3可以经由其第二连接17进一步连接至(例如呈第四致动器形式、或呈传感器形式的)一个其他部件。这允许这些致动器3中的每个致动器经由所建立的通信链与这些另外的致动器3中的每个致动器、并且与建筑物管理系统13通信。这例如允许建筑物管理系统13与安排在相对于建筑物管理系统13的远程位置处的致动器3通信，而不必在建筑物管理系统13与远程致动器3之间建立直接导线连接。

导线连接至第一致动器3的第三连接18，并且第一致动器3由此经由其第三连接18接收模拟输入。模拟输入例如可以是呈功率输入形式的。在这种情况下，第一致动器3可能能够经由其第二连接17将额外的功率供应给第二致动器和第三致动器3。这将允许形成非常长的致动器3的菊花链，因为将可以通过经由安排在菊花链中的合适位置处的致动器3的第三连接18供应功率来增加系统中的功率。

第二致动器3和第三致动器3两者均不经由其相应的第三连接18接收模拟输入或传递模拟输出。因此，第二致动器3和第三致动器3仅经由其第一连接16和第二连接17来通信。

应注意的是，在图1至图5中展示的实施例以及上述内容仅用于示例，并且本发明的范围也覆盖替代性实施例。例如，连接至致动器3的这些其他部件不需要是三通阀门，而可以是其他类型的阀门、或甚至其他类型的部件，例如空气供应、传感器等。此外，可以只有一个其他部件连接至致动器，或者可以将三个或三个以上其他部件连接至致动器。作为另一个实例，可以在基础模块6上安装两个或两个以上附加模块7。这些附加模块可以例如是串联连接的，即，一个其他附加模块可以连接至图2中示出的附加模块7。这些附加模块7可以是相同的，在这种情况下，其各自可以连接至两个其他部件。作为替代方案，其他附加模块可以具有不同的类型，从而为致动器3提供其他类型的功能性。

Claims (12)

1.一种致动器，包括：

一个致动部分，

被安排成驱动该致动部分的一个电机，

一个第一连接和一个第二连接，它们允许将该致动器连接至一个或多个其他部件，其方式为使得该致动器能够向/从所述一个或多个其他部件转发和/或接收多个控制信号和/或多个传感器信号，该第一连接和/或该第二连接进一步允许该致动器将功率供应至该一个或多个其他部件，以及

一个第三连接，所述第三连接是模拟连接，并且所述第三连接允许该致动器接受多个模拟输入和/或传递多个模拟输出；并且该第三连接进一步允许所述致动器被适配成经由该第三连接接收功率输入。

2.根据权利要求1所述的致动器，其中该电机是电动机。

3.根据权利要求1或2所述的致动器，其中该一个或多个其他部件中的至少一个部件是阀门。

4.根据权利要求1或2所述的致动器，其中该致动器能够经由该第一连接和/或该第二连接来控制该一个或多个其他部件。

5.根据权利要求1或2所述的致动器，其中是借助于一个总线连接来提供去到该一个或多个其他部件的该第一连接和该第二连接的。

6.根据权利要求1或2所述的致动器，进一步被安排成经由该第一连接和/或该第二连接来与一个中央控制单元通信。

7.根据权利要求1或2所述的致动器，其中该致动器是模块化的。

8.根据权利要求7所述的致动器，其中该致动器包括：

包括该致动部分和该电机的一个基础模块，以及

包括该第一连接和该第二连接的一个附加模块。

9.根据权利要求8所述的致动器，其中该附加模块进一步包括对该一个或多个其他部件进行控制所需要的控制电子器件。

10.根据权利要求1或2所述的致动器，其中该致动器被适配成经由该第三连接接收多个传感器信号。

11.根据权利要求1或2所述的致动器，其中该致动器被安排用于控制一个阀门。

12.根据权利要求1或2所述的致动器，进一步包括用于控制该致动器的电子器件。