CN110325775A - 电动阀 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种能够更准确地检测阀芯的位置的电动阀。为了实现上述目的，本发明的电动阀具备阀芯、使阀芯沿着第一轴移动的驱动器、使驱动器绕第一轴旋转的旋转轴、永磁体部件及角度传感器。永磁体部件配置于旋转轴，并与旋转轴一起旋转。角度传感器检测永磁体部件所包含的永磁体的旋转角度。并且，角度传感器配置于永磁体的上方。

Description

电动阀
技术领域
本发明涉及电动阀，尤其涉及能够检测阀芯的位置的电动阀。
背景技术
已知有如下技术：为了检测电动阀的阀开度而使用角度传感器。
作为相关的技术，在专利文献1中公开了电动阀的阀开度检测装置。专利文献1所记载的阀开度检测装置具备：磁鼓，所述磁鼓将固定于旋转轴的N极及S极在圆周上等分割地磁化；旋转角检测用磁传感器，所述旋转角检测用磁传感器设置在与该NS极相对的罐外侧的圆周上；磁体，所述磁体设置于旋转轴的端部；上下位置检测用磁传感器，所述上下位置检测用磁传感器设置于与磁体相对的罐外侧；以及阀开度运算单元，所述阀开度运算单元根据旋转角检测用磁传感器及上下位置检测用磁传感器的检测值来运算阀开度。
另外，在专利文献2中公开了使用步进电机的电动阀。专利文献2所记载的电动阀具备定子、由定子旋转驱动的转子、检测转子的旋转位置的检测转子以及配置于检测转子的外侧的霍尔IC。在专利文献2所记载的电动阀中，基于由配置于检测转子的外侧的霍尔IC检测出的输出信号来检测转子的旋转位置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-12633号公报
专利文献2：日本特开2014-161152号公报
发明所要解决的课题
在专利文献1、2所记载的电动阀中，利用配置于转子等旋转体的径外方向的磁传感器来检测旋转体的旋转角度。但是，在利用配置于旋转体的径外方向的磁传感器检测旋转体的旋转角度的情况下，若在旋转体的径外方向不配置多个磁传感器，则难以精密地检测旋转体的旋转角度。在配置多个磁传感器的情况下，成本增加。另外，需要确保用于配置多个磁传感器的空间，用于支承多个磁传感器的支承机构也有可能复杂化。另外，在磁传感器利用霍尔电流的增减来检测旋转角度的情况下，在电源断开时失去旋转角度信息，在电源再次接通时，有可能无法知道旋转体的绝对旋转角度。
发明内容
在此，本发明的目的在于提供一种电动阀，其通过更准确地检测旋转轴的旋转角，能够更准确地检测阀芯的位置。
用于解决课题的技术方案
为了实现上述目的，本发明的电动阀具备：阀芯；驱动器，该驱动器使所述阀芯沿着第一轴移动；旋转轴，该旋转轴使所述驱动器绕所述第一轴旋转；永磁体部件，该永磁体部件配置于所述旋转轴并与所述旋转轴一起旋转；以及角度传感器，该角度传感器检测所述永磁体部件所包含的永磁体的旋转角度，所述角度传感器配置在所述永磁体的上方。
在一些实施方式的电动阀中，也可以是，所述角度传感器支承于对所述旋转轴的旋转动作进行控制的控制基板。
在一些实施方式的电动阀中，也可以是，具备收容所述永磁体部件的壳体。另外，也可以是，所述壳体的端壁配置于所述角度传感器与所述永磁体部件之间。
在一些实施方式的电动阀中，也可以是，在所述壳体的内部配置有将所述永磁体与所述角度传感器之间的距离维持为恒定的永磁体定位部件。
在一些实施方式的电动阀中，也可以是，还具备分隔部件，所述分隔部件将所述壳体内的空间分隔为上部空间和下部空间。所述永磁体部件也可以配置在所述上部空间内。此外，分隔部件也可以由软磁性材料构成。
在一些实施方式的电动阀中，也可以是，所述驱动器与所述旋转轴分体。也可以是，所述驱动器和所述旋转轴能够沿着所述第一轴相互相对移动。
在一些实施方式的电动阀中，也可以是，所述旋转轴相对于所述永磁体部件能够在沿着所述第一轴的方向上相对移动。也可以是，所述永磁体部件具备与所述旋转轴的第一卡合部卡合的第二卡合部，以使所述永磁体与所述旋转轴一起旋转。
在一些实施方式的电动阀中，也可以是，所述角度传感器包括对磁通在沿着所述第一轴的方向上的成分进行检测的多个磁检测元件。
在一些实施方式的电动阀中，也可以是，还具备：定子部件，所述定子部件包括线圈；
转子部件，所述转子部件以能够传递动力的方式与所述旋转轴连结；以及运算装置，所述运算装置判定电动阀有无工作异常，所述运算装置基于由所述角度传感器测定出的所述旋转角度和向所述线圈输入的输入脉冲数，判定电动阀有无工作异常。
发明效果
根据本发明，能够提供一种能够更准确地检测阀芯的位置的电动阀。
附图说明
图1是示出第一实施方式中的电动阀的概要的概略剖视图。
图2是第二实施方式中的电动阀的概略剖视图。
图3是第二实施方式中的电动阀的一部分的概略放大剖视图。
图4是进一步放大图3的一部分的图。
图5是第三实施方式中的电动阀的一部分的概略放大剖视图。
图6是图5中的A-A向视剖视图。
图7是将图5的一部分进一步放大的图。
图8是图5中的B-B向视剖视图。
图9是示意地示出永磁体与角度传感器的配置关系的图。
图10是示意地示出永磁体与角度传感器的配置关系的图。
图11是示意地示出永磁体与角度传感器的配置关系的图。
图12是示意地示出永磁体与角度传感器的配置关系的图。
图13是示意地示出判定电动阀有无工作异常的运算装置的功能的功能框图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式中的电动阀进行说明。此外，在以下的实施方式的说明中，对具有相同功能的部位、部件标注相同的附图标记，省略对标注了相同的附图标记的部位、部件的重复的说明。
(第一实施方式)
参照图1，对第一实施方式中的电动阀A进行说明。图1是示出第一实施方式中的电动阀A的概要的概略剖视图。此外，在图1中，为了避免附图的复杂化，省略电动阀A的一部分的记载。
电动阀A具备阀芯10、驱动器30、旋转轴50、向旋转轴50传递动力的动力源60、包含永磁体72的永磁体部件70以及检测永磁体72的旋转角度的角度传感器80。
阀芯10通过与阀座20接触而关闭流路，通过从阀座20离开而开放流路。
驱动器30是使阀芯10沿着第一轴Z移动的部件。在图1所记载的例子中，在驱动器30的外周面设置有外螺纹31。外螺纹31与设置于对驱动器进行引导的引导部件40的内螺纹41螺合。通过驱动器30相对于引导部件40旋转，驱动器30沿着第一轴Z移动。驱动器30与阀芯10机械连接。因此，当驱动器30沿着第一轴Z移动时，阀芯10也沿着第一轴Z移动。此外，驱动器30和阀芯10可以一体地形成，也可以分体地形成。
旋转轴50是使驱动器30绕第一轴Z旋转的部件。旋转轴50从动力源60接收动力，并绕第一轴Z旋转。旋转轴50与驱动器30机械连接。因此，当旋转轴50绕第一轴Z旋转时，驱动器30也绕第一轴Z旋转。此外，旋转轴50与驱动器30可以一体地形成，也可以分体地形成。
在图1所记载的例子中，阀芯10、驱动器30及旋转轴50配置在一条直线上(第一轴Z上)。因此，将旋转轴50的旋转运动转换为阀芯10的轴向运动的运动转换机构简单化。此外，实施方式并不限定于阀芯10、驱动器30及旋转轴50配置在一条直线上。
永磁体部件70与旋转轴50一起绕第一轴Z旋转。永磁体部件70包含永磁体72，永磁体72在与第一轴Z垂直的截面中包含N极和S极。永磁体部件70也可以固定安装于旋转轴50。取而代之，如后述的第三实施方式所示，永磁体部件70也可以是相对于旋转轴50不能相对旋转，且相对于旋转轴50在第一轴Z方向上相对移动自如。
角度传感器80检测永磁体部件70所包含的永磁体72的旋转角度。角度传感器80配置在永磁体72的上方。角度传感器80是检测永磁体72的旋转角度的传感器，因此，从包含永磁体72的旋转体分离配置。角度传感器80包括检测磁通密度等的磁检测元件82。当永磁体72绕第一轴Z旋转时，通过磁检测元件82的磁通发生变化。这样，磁检测元件82(角度传感器80)检测永磁体72绕第一轴Z的旋转角度。
当永磁体72绕第一轴Z旋转时，通过配置于永磁体的上方的磁检测元件82的磁通的角度连续地变化。因此，磁检测元件82(角度传感器80)能够连续地检测永磁体72绕第一轴Z旋转的旋转角度。此外，在图1所记载的例子中，永磁体72绕第一轴Z旋转的旋转角度的变化与阀芯10在沿着第一轴Z的方向上的位置变化成比例。因此，角度传感器80通过检测永磁体72绕第一轴Z旋转的旋转角度，能够算出阀芯10在沿着第一轴Z的方向上的位置、即阀的开度。电动阀A也可以具备将角度传感器80输出的角度数据转换为阀芯10在沿着第一轴Z的方向上的位置数据、即阀的开度数据的运算装置。运算装置也可以配置在控制基板90上。
在本说明书中，将旋转轴50的阀芯10侧的端部称为第二端部，将旋转轴50的与阀芯侧相反的一侧的端部称为第一端部。另外，在本说明书中，“上方”被定义为从第二端部朝向第一端部的方向。因此，实际上，即使在第二端部位于比第一端部靠下方的位置的情况下，在本说明书中，从第二端部朝向第一端部的方向也为“上方”。此外，在本说明书中，与上方相反的方向、即从第一端部朝向第二端部的方向为“下方”。另外，角度传感器80不限于使中心与旋转轴50的旋转轴一致的配置，也可以根据其测定灵敏度来改变安装位置。
(任意附加的结构例1)
对在第一实施方式中能够采用的任意附加的结构例进行说明。在结构例1中，阀芯10、旋转轴50、永磁体72、角度传感器80配置在一条直线上。通过将阀芯10、旋转轴50、永磁体72、角度传感器80配置在一条直线上，能够使包含阀芯的驱动机构和永磁体的旋转角度检测机构(换言之，阀芯的位置检测机构)的电动阀A的整体紧凑。
(任意附加的结构例2)
在结构例2中，角度传感器80支承于对旋转轴50的旋转动作进行控制的控制基板90。因此，不需要另外准备支承角度传感器80的支承部件。因此，电动阀A的构造简单化，能够实现电动阀A的小型化。此外，控制基板90向动力源60发送控制信号，控制动力源的动作。
(任意附加的结构例3)
在结构例3中，电动阀A具备收容永磁体72的壳体(例如金属制的罐100)。并且，罐的端壁102配置于角度传感器80与永磁体部件70之间。换言之，角度传感器80与永磁体部件70隔着罐的端壁102相对配置。此外，罐不是绕第一轴Z旋转的旋转体。因此，在电动阀A工作时，永磁体72相对于处于静止状态的罐相对旋转。当永磁体72等旋转体在罐内旋转时，旋转体的振动有可能向罐传递。在图1所记载的例子中，角度传感器80与罐分离配置，因此能够抑制旋转体的振动向角度传感器80传递。因此，角度传感器80对永磁体的角度检测精度提高。
在图1所记载的例子中，罐的端壁102覆盖永磁体部件70的上表面。另外，在图1所记载的例子中，端壁102具有向上侧凸出的圆顶形状。并且，圆筒状的侧壁104从罐的端壁102朝向下方延伸。
此外，在第一实施方式中，也可以组合采用结构例1至结构例3。例如，在第一实施方式中，也可以采用结构例1及结构例2、结构例2及结构例3或者结构例1至3。另外，结构例1～3也可以在后述的实施方式(第二实施方式、第三实施方式)中采用。
(第二实施方式)
参照图2至图4，对第二实施方式的电动阀B进行说明。图2是第二实施方式中的电动阀B的概略剖视图。图3是第二实施方式中的电动阀B的一部分的概略放大剖视图。另外，图4是将图3的一部分进一步放大的图。
电动阀B具备阀芯10、阀座20、驱动器30、旋转轴50、向旋转轴50传递动力的动力源60、包含永磁体72的永磁体部件70以及检测永磁体72的旋转角度的角度传感器80。
电动阀B具备第一流路112和第二流路114。当阀芯10与阀座20分离时，换言之，在阀芯10位于上方位置时，流体经由第一流路112流入到阀室113内，阀室113内的流体经由第二流路114排出。另一方面，当阀芯10与阀座20接触时，换言之，当阀芯10位于下方位置时，第一流路112与第二流路114相互成为非连通状态。
此外，在图2所记载的例子中，第一流路112、阀座20及第二流路114设置于下侧基座部件2。
在图2所记载的例子中，电动阀B具备动力源60和动力传递机构120。动力源60具备包含线圈620的定子部件62和转子部件64。从与电源连接的电线630向线圈620输入脉冲信号。并且，当向线圈620输入脉冲信号时，转子部件64旋转与脉冲信号的脉冲数对应的旋转角度。即，在图2所记载的例子中，由定子部件62和转子部件64构成步进电机。
动力传递机构120是将转子部件64与旋转轴50之间以能够传递动力的方式连接的部件。动力传递机构120包括多个齿轮。动力传递机构120也可以具备行星齿轮机构。行星齿轮机构的详细情况后述。
在图2所记载的例子中，电动阀B具备外壳部件4。在外壳部件4内形成有收容空间SP(例如，液密的封闭空间)，在收容空间SP内收容有上述的定子部件62、罐100、控制基板90等。
在图2所记载的例子中，控制基板90由外壳部件4支承。更具体而言，外壳部件4具备构成侧壁的筒状部件4a和罩部件4b，控制基板90由罩部件4b支承。
控制基板90(更具体而言，控制基板上的电路)控制向线圈620供给的脉冲数。若向线圈620供给规定的脉冲数，则转子部件64旋转与脉冲数对应的旋转角度。转子部件64和旋转轴50以经由动力传递机构120能够传递动力的方式连接。因此，当转子部件64旋转时，旋转轴50旋转与转子部件64的旋转角度成比例的旋转角度。
旋转轴50使驱动器30旋转。在图2所记载的例子中，旋转轴50的第二端部52(即，轴侧卡合部件)与驱动器30的上端部34(即，驱动器侧卡合部)以不能相对旋转的方式机械连接。另外，旋转轴50的第二端部52与驱动器30的上端部34能够沿着第一轴Z相互相对移动。因此，旋转轴50能够在不使旋转轴50自身的上下位置变化的情况下使驱动器30上下移动。
在旋转轴50的第一端部54配置有上述永磁体部件70。在图2所记载的例子中，通过旋转轴50的旋转动作，旋转轴50的上下方向的位置不变化。因此，永磁体部件70的上下方向位置也不会因旋转轴50的旋转动作而变化。因此，在电动阀B的动作中，永磁体部件70与角度传感器80之间的距离维持恒定。
即，在第二实施方式中，旋转轴50与驱动器30分体，且旋转轴50与驱动器30能够沿着第一轴Z相互相对移动，因此能够将配置于旋转轴50的永磁体部件70与角度传感器80之间的距离维持为恒定。其结果是，角度传感器80对永磁体72的旋转角度的检测精度提高。伴随着驱动器30的上下移动，在旋转轴50及永磁体72上下移动的情况下，角度传感器80对永磁体72的旋转角度的检测精度有可能降低。与此相对，在第二实施方式中，即使驱动器30上下移动，旋转轴50及永磁体72也不会上下移动，在这一点上是划时代的。
在图2所记载的例子中，也可以说旋转轴50自身作为将永磁体72与角度传感器80之间的距离维持为恒定的永磁体定位部件而发挥功能。在第二实施方式中，旋转轴50与永磁体部件70之间的连结只要以旋转轴50与永磁体部件70不能相对移动的方式直接或者间接地连结，则可以是任意的连结。但是，从更可靠地防止相对移动的观点出发，优选将旋转轴50与永磁体部件70直接固定。
在图2所记载的例子中，在罐100的内部配置有将罐的内部分隔为上部空间和下部空间的分隔部件130。并且，在由分隔部件130形成的上部空间、即分隔部件130与罐100的端壁102(上壁)之间的空间配置有永磁体部件70。因此，即使在永磁体部件70产生缺口等的情况下，磁粉等也不会进入下部空间内。此外，分隔部件130也可以是将旋转轴50支承为相对于罐100旋转自如的轴承部件。在分隔部件130为轴承部件的情况下，分隔部件130具备作为将配置有永磁体部件70的上部空间与配置有转子部件64等的下部空间之间分隔的分隔件的功能和作为轴承的功能这两种功能。此外，分隔部件130的形状例如是圆板形状。
对分隔部件130的材质进行说明。本实施方式的分隔部件130例如为树脂制(例如PPS：聚苯硫醚树脂)。取而代之，也可以由软磁性材料形成分隔部件130。作为软磁性材料，可例示出铁、硅钢、或具有磁性的树脂等。通过由软磁性材料构成将罐的内部分隔为上部空间和下部空间的部件，能够防止永磁体部件70的磁与其他磁(例如，转子部件64的磁)的干涉。具体而言，永磁体部件70在周向上被磁化为两极，转子部件64以在周向上四极以上(例如八极)的磁极相互交替的方式被磁化。因此，通过防止永磁体部件70的磁与转子部件64的磁的干涉，能够防止由角度传感器80测定的角度的偏差、转子部件64的旋转的微小的转矩变动。当然，也可以由软磁性材料形成后述的第三实施方式的分隔部件130。
(动力传递机构)
参照图3，对从动力源60向阀芯10传递动力的机构的一例进行详细说明。图3是第二实施方式中的电动阀B的一部分的概略放大剖视图。
在图3所记载的例子中，构成动力源60的一部分的定子部件62固定安装于罐100的侧壁104。定子部件62具备绕线架622和卷绕于绕线架的线圈620。
在图3所记载的例子中，构成动力源60的一部分的转子部件64以相对于罐100旋转自如的方式配置在罐100的侧壁104的内侧。转子部件64由磁性材料形成。转子部件64与动力传递机构120、例如太阳齿轮部件121连结(固定安装)。
太阳齿轮部件121具备与转子部件64连结的连结部1211和太阳齿轮1212。连结部1211沿径向(与第一轴Z垂直的方向)延伸，太阳齿轮1212沿着第一轴Z延伸。旋转轴50相对于太阳齿轮的内壁相对旋转自如地配置于太阳齿轮1212的轴孔。
太阳齿轮1212的外齿与多个行星齿轮122啮合。各行星齿轮122旋转自如地支承于由齿轮架123支承的轴124。各行星齿轮122的外齿与环状的齿圈125(内齿固定齿轮)啮合。
齿圈125是相对于罐100不能相对旋转的部件。在图3所记载的例子中，齿圈125经由圆筒状的支承部件126支承于后述的保持架150。
另外，行星齿轮122也与环状的第二齿圈127(内齿可动齿轮)啮合。在图3所记载的例子中，第二齿圈127作为固定于旋转轴50的输出齿轮发挥功能。作为替代，也可以将与第二齿圈127不同的输出齿轮固定安装于旋转轴50，将来自第二齿圈127的动力经由输出齿轮向旋转轴50传递。此外，旋转轴50相对于输出齿轮的固定安装也可以通过将旋转轴50压入输出齿轮来进行。
上述齿轮结构(太阳齿轮、行星齿轮、内齿固定齿轮以及内齿可动齿轮)构成所谓奇异行星齿轮机构。在使用奇异行星齿轮机构的减速装置中，通过将第二齿圈127的齿数设为与齿圈125的齿数稍微不同的齿数，能够以大的减速比对太阳齿轮1212的转速进行减速并传递至第二齿圈127。
此外，在图3所记载的例子中，作为动力传递机构120，采用奇异行星齿轮机构。但是，在实施方式中，作为转子部件64与旋转轴50之间的动力传递机构，能够采用任意的动力传递机构。作为动力传递机构120，也可以采用奇异行星齿轮机构以外的行星齿轮机构。
如图3所示，旋转轴50具备第一端部54和第二端部52。在图3所记载的例子中，旋转轴50具备包含第一端部54的旋转轴主体和包含第二端部52的轴侧卡合部件。并且，旋转轴主体与轴侧卡合部件例如通过焊接等固定安装。轴侧卡合部件相对于由驱动器30的上端部34构成的驱动器侧卡合部不能相对旋转，且轴侧卡合部件和驱动器侧卡合部沿着第一轴Z方向相对移动自如地卡合。
在驱动器30的外周面设置有外螺纹31。外螺纹31与设置于对驱动器进行引导的引导部件40的内螺纹41螺合。因此，当旋转轴50及驱动器30绕第一轴Z旋转，则驱动器30一边由引导部件40引导一边上下移动。与此相对，旋转轴50由太阳齿轮1212或引导部件40等轴支承部件支承为旋转自如且不能在第一轴Z方向上移动。
此外，在图3所记载的例子中，对驱动器30进行引导的引导部件40由后述的保持架150支承。
驱动器30的下端部32经由滚珠160等以能够旋转的方式与阀芯10的上端部12连接。在图3所记载的例子中，当驱动器30一边绕第一轴Z旋转一边向下方移动，则阀芯10不绕第一轴Z旋转地向下方移动。另外，当驱动器30一边绕第一轴Z旋转一边向上方移动，则阀芯10不绕第一轴Z旋转地向上方移动。
通过阀芯10被驱动器30按压而进行阀芯10向下方的移动。另外，通过在驱动器30向上方移动的状态下阀芯10由螺旋弹簧等弹簧部件170向上方按压而进行阀芯10向上方的移动。即，在图3所记载的例子中，利用配置于弹簧支承部件172与阀芯10之间的弹簧部件170对阀芯10始终向上方施力。作为替代或者作为附加，也可以是，阀芯10与驱动器30以不能在沿着第一轴Z的方向上相对移动的方式通过球窝接头等旋转接头连结。在该情况下，也可以省略弹簧部件170。
通过以上的结构，能够使用来自动力源60的动力来驱动阀芯10。阀芯10在沿着第一轴Z的方向上的移动量与旋转轴50及永磁体72的旋转量成比例。因此，在第二实施方式中，通过利用角度传感器80测定永磁体72绕第一轴Z的旋转角度，能够准确地求出阀芯10在沿着第一轴Z的方向上的位置。此外，电动阀B也可以具备将角度传感器80输出的角度数据转换为阀芯10在沿着第一轴Z的方向上的位置数据、即阀的开度数据的运算装置。
在第二实施方式中，旋转轴50及永磁体72相对于角度传感器80不上下移动。换言之，在电动阀B工作时，永磁体72与角度传感器80之间的距离维持为一定距离。因此，在第二实施方式中，能够使用角度传感器80准确地算出永磁体72的旋转角度及阀芯10在沿着第一轴Z的方向上的位置。
此外，在图3所记载的例子中，保持架150配置于下侧基座部件2的凹部内。另外，在保持架150与下侧基座部件2之间配置有O型圈等第一密封部件152。另外，保持架150规定阀芯10的上端部12能够移动的内部空间。因此，保持架150除了具有防止液体浸入配置有定子部件62等的空间内的密封功能之外，还具有收容阀芯10的上端部12的功能。
此外，如上所述，保持架150也可以具有对圆筒状的支承部件126及引导部件40中的至少一方进行支承的功能。
而且，在图3所记载的例子中，保持架150以与外壳部件4的侧壁部接触的方式配置。并且，在保持架150与外壳部件4的侧壁部之间配置有O型圈等第二密封部件154。因此，保持架150能够进一步防止液体浸入配置有定子部件62等的空间内。
此外，第二实施方式中的电动阀B的各结构也可以在图1所记载的第一实施方式中的电动阀A中采用。
(第三实施方式)
参照图5至图8，对第三实施方式中的电动阀C进行说明。图5是第三实施方式中的电动阀B的一部分的概略放大剖视图。图6是图5中的A-A向视剖视图。图7是将图5的一部分进一步放大的图。图8是图5中的B-B向视剖视图。
第三实施方式中的电动阀C的旋转轴50a的结构及永磁体部件70的支承机构与第一实施方式、第二实施方式中的旋转轴的结构及永磁体部件的支承机构不同。因此，在第三实施方式中，以旋转轴50a的结构及永磁体部件70的支承机构为中心进行说明，省略对其他结构的重复说明。
在第二实施方式中，旋转轴50是相对于罐100不上下移动的部件，与此相对，在第三实施方式中，旋转轴50a是相对于罐100及永磁体部件70上下移动的部件。此外，在第三实施方式中，与第二实施方式同样地，永磁体部件70是相对于罐100不上下移动的部件。
参照图6，对用于使旋转轴50a相对于永磁体部件70能够相对移动的机构的一例进行说明。如图6所示，永磁体部件70具有与旋转轴50a的第一卡合部53卡合的第二卡合部73。第一卡合部53和第二卡合部73在旋转轴50a绕第一轴Z旋转时相互卡合(相互接触)。另一方面，第一卡合部53和第二卡合部73在沿着第一轴Z的方向上不相互卡合。因此，旋转轴50a相对于永磁体部件70不能相对旋转且相对于永磁体部件70能够上下移动。
如图6所示，永磁体部件70也可以具备作为贯通孔或非贯通孔的孔部76。孔部76的与第一轴Z垂直的截面形状为非圆形形状(例如，D字形状)。旋转轴50a中的进入孔部76内的部分的截面形状是与规定孔部76的内表面的壁面互补的形状，是非圆形形状(例如D字形状)。
在图6所记载的例子中，永磁体部件70具备永磁体72和固定安装于永磁体72的套部件74。套部件74配置在永磁体72的内侧(径内方向侧)。并且，在套部件74设置有上述第二卡合部73。
在图6所记载的例子中，与旋转轴50a接触的部件不是永磁体72而是套部件74。因此，不会因旋转轴50a与永磁体72接触而造成永磁体72磨损。此外，套部件74的材质例如为SUS304。
接着，参照图7，对将永磁体72与角度传感器80之间的距离维持为恒定的永磁体定位部件180进行说明。永磁体定位部件180配置在作为壳体的罐100的内部。在图7所记载的例子中，永磁体定位部件180包括作为轴承部件发挥功能的滚珠184和板簧182。换言之，永磁体定位部件180是以夹着永磁体部件70的方式配置的滚珠184和板簧182。
滚珠184配置在罐100的端壁102与永磁体部件70之间。滚珠184作为对于永磁体部件70的轴承而发挥功能，并且作为对永磁体部件70的上下方向位置进行规定的定位部件而发挥功能。
在图7所记载的例子中，板簧182配置在分隔部件130(轴承部件)与永磁体部件70之间。板簧182对永磁体部件70朝向罐100的端壁102施力。此外，为了吸收电动阀C的组装误差，有时将分隔部件130(轴承部件)相对于罐100配置为能够上下移动微小距离。即使在分隔部件相对于罐100能够上下移动的情况下，板簧182也将永磁体部件70相对于端壁102施力，因此能够适当地维持永磁体部件70的上下方向位置。
此外，也可以将与滚珠184不同的任意的轴承部件配置在罐100的端壁102与永磁体部件70之间。另外，也可以取代板簧182而将任意的轴承部件配置在分隔部件130与永磁体部件70之间。在该情况下，也能够通过任意的轴承部件将永磁体72与角度传感器80之间的距离维持为恒定。
在图5至图7所记载的例子中，旋转轴50a自身能够上下移动。因此，能够将旋转轴50a自身作为驱动器30来利用。即，旋转轴50a具备使永磁体部件70旋转的功能和使阀芯10朝向阀座20移动的作为驱动器的功能这两者。
在第一实施方式、第二实施方式中，对在输出齿轮固定安装有旋转轴50的例子进行了说明。与此相对，在第三实施方式中，输出齿轮129与旋转轴50a相互不固定安装。作为替代，输出齿轮129与旋转轴50a卡合成绕第一轴Z相互不能相对旋转。
参照图8，对使输出齿轮129与旋转轴50a卡合成不能相对旋转的卡合机构的一例进行说明。图8是图5中的B-B向视剖视图。
如图8所示，输出齿轮129具有与旋转轴50a的第三卡合部55卡合的第4卡合部1290。在旋转轴50a绕第一轴Z旋转时，第三卡合部55与第4卡合部1290相互卡合(相互接触)。另一方面，第三卡合部55和第4卡合部1290在沿着第一轴Z的方向上不相互卡合。因此，旋转轴50a相对于输出齿轮129不能相对旋转且相对于输出齿轮129能够上下移动。
如图8所示，输出齿轮129具有孔部或狭缝等旋转轴收容部1291。旋转轴收容部1291的截面形状为非圆形形状(例如长方形形状)。旋转轴50a中的进入到旋转轴收容部1291内的部分的截面形状是与对旋转轴收容部1291的内表面进行规定的壁面互补的形状，是非圆形形状(例如长方形形状)。
如图7所示，输出齿轮129由引导部件40等支承部件支承为能够绕第一轴Z旋转。
在第三实施方式中，输出齿轮129通过来自动力源60的动力而旋转。此外，作为从动力源60到输出齿轮129的动力传递机构，也可以采用在第二实施方式中说明的行星齿轮机构等动力传递机构。
当输出齿轮129旋转时，旋转轴50a旋转。在第三实施方式中，旋转轴50a和驱动器30是一体形成的一个部件，或者是相互固定安装而一体化的部件。另外，在驱动器30的外周面设置有外螺纹31，外螺纹31与设置于对驱动器进行引导的引导部件40的内螺纹41螺合。
因此，当旋转轴50a旋转时，旋转轴50a(包括驱动器的旋转轴50a)沿着第一轴Z移动。旋转轴50a和阀芯10机械连接。因此，当旋转轴50a沿着第一轴Z移动时，阀芯10也沿着第一轴Z移动。
通过以上的结构，能够使用来自动力源60的动力来驱动阀芯10。阀芯10在沿着第一轴Z的方向上的移动量与旋转轴50a及永磁体72的旋转量成比例。因此，在第三实施方式中，通过利用角度传感器80测定永磁体72绕第一轴Z的旋转角度，能够准确地求出阀芯10在沿着第一轴Z的方向上的位置。此外，电动阀C也可以具备将角度传感器80输出的角度数据转换为阀芯10在沿着第一轴Z的方向上的位置数据、即阀的开度数据的运算装置。
在第三实施方式中，不需要在旋转轴50a固定安装永磁体部件70。另外，不需要将旋转轴50a固定安装于输出齿轮。因此，能够高效地进行电动阀C的组装。
(角度传感器的一例)
参照图9至图12，对各实施方式中的角度传感器80的一例进行说明。图9至图12是示意地示出永磁体72与角度传感器80的配置关系的图，在上侧记载有仰视图，在下侧记载有局部剖切立体图。
如图9所示，永磁体72在俯视时具备N极及S极。在图9所记载的例子中，在俯视时，永磁体72的N极的数量为一个，永磁体72的S极的数量为一个。作为替代，在俯视时，永磁体的N极的数量、永磁体的S极的数量也可以分别为两个以上。在图9所记载的例子中，永磁体72具备N极与S极的边界面78，该边界面78是在与旋转轴(50；50a)的中心轴一致的第一轴Z通过且与第一轴Z垂直的面。并且，在边界面78的一侧配置有N极，在边界面78的另一侧配置有S极。此外，永磁体72例如是具有圆板形状的磁铁。另外，永磁体72也可以是通过将磁粉和树脂粘合剂混合并成型而得到的塑料磁铁。
角度传感器80配置在永磁体72的上方。在图9所记载的例子中，角度传感器80位于旋转轴(50；50a)的延长线上，即位于第一轴Z上。角度传感器80包含至少一个磁检测元件82(例如霍尔元件、磁阻元件等)，更优选包含两个以上或者三个以上的磁检测元件。
在图9所记载的例子中，角度传感器80具备四个磁检测元件(82a至82d)。磁检测元件(82a至82d)也可以是检测磁通在沿着第一轴Z的方向上的成分的元件。在图9中，磁检测元件82a及磁检测元件82d检测+Z方向的磁通成分，磁检测元件82b及磁检测元件82c检测-Z方向的磁通成分。在由磁检测元件82a(或者磁检测元件82b)检测出的磁通的大小与由磁检测元件82d(或者磁检测元件82c)检测出的磁通的大小相等时，边界面78与X轴垂直。此时，角度传感器80判断为永磁体72的旋转角度例如为0度。
如图10所示，假设永磁体72向R方向旋转。在图10中，磁检测元件82a及磁检测元件82d检测+Z方向的磁通成分，磁检测元件82b及磁检测元件82c检测-Z方向的磁通成分。随着从图9所记载的状态转移到图10所记载的状态，由磁检测元件82b及磁检测元件82d检测出的磁通的大小增加，由磁检测元件82a及磁检测元件82c检测出的磁通的大小减少。例如，基于由磁检测元件82a检测出的磁通的大小与由磁检测元件82d检测出的磁通的大小之比以及由磁检测元件82a检测出的磁通的大小与由磁检测元件82b检测出的磁通的大小之比，角度传感器80能够求出磁力线相对于X轴的倾斜度、即永磁体72的旋转角度。
如图11所示，假设永磁体72进一步向R方向旋转。在图11中，磁检测元件82d检测+Z方向的磁通成分，磁检测元件82b检测-Z方向的磁通成分。随着从图10所记载的状态转移到图11所记载的状态，由磁检测元件82b及磁检测元件82d检测出的磁通的大小减少。另外，由磁检测元件82a以及磁检测元件82c检测出的磁通的大小减少。例如，基于由磁检测元件82a检测出的磁通的大小与由磁检测元件82d检测出的磁通的大小之比以及由磁检测元件82a检测出的磁通的大小与由磁检测元件82b检测出的磁通的大小之比，角度传感器80能够求出磁力线相对于X轴的倾斜度、即永磁体72的旋转角度。
如图12所示，假设永磁体72进一步向R方向旋转。在图12中，磁检测元件82c及磁检测元件82d检测+Z方向的磁通成分，磁检测元件82a及磁检测元件82b检测-Z方向的磁通成分。随着从图11所记载的状态转移到图12所记载的状态，由磁检测元件82a及磁检测元件82c检测出的磁通的大小增加，由磁检测元件82b及磁检测元件82d检测出的磁通的大小减少。例如，基于由磁检测元件82a检测出的磁通的大小与由磁检测元件82d检测出的磁通的大小之比以及由磁检测元件82a检测出的磁通的大小与由磁检测元件82b检测出的磁通的大小之比，角度传感器80能够求出磁力线相对于X轴的倾斜度、即永磁体72的旋转角度。
根据图9至图12可知，角度传感器80能够检测永磁体72相对于X轴的倾斜度、即永磁体72的绝对旋转角度。即，即使在永磁体72未旋转移动时，角度传感器80也能够算出永磁体72相对于X轴的倾斜度(即，旋转角度)。该旋转角度的算出例如基于通过至少三个磁检测元件82的磁通的方向和通过至少三个磁检测元件82的磁通的大小来进行。
在图9至图12所记载的例子中，角度传感器80能够检测永磁体72的绝对旋转角度。因此，即使在电动阀的电源断开且失去了永磁体72的旋转角度信息的情况下，在电源再次接通时，角度传感器80也能够立即求出(输出)永磁体72的旋转角度。
在图9至图12记载的例子中，对各磁检测元件检测沿着第一轴(Z轴)的方向的磁通成分的例子进行了说明。也可以是，作为替代，各磁检测元件检测沿着X轴的方向的磁通成分和/或沿着与X轴及Z轴这两者垂直的Y轴的方向的磁通成分。
此外，参照图9至图12说明的永磁体72及角度传感器80分别能够在第一实施方式、第二实施方式中的电动阀或者第三实施方式中的电动阀中采用。
(判定电动阀有无工作异常的运算装置)
参照图13，对判定电动阀有无工作异常的运算装置200进行说明。图13是示意地示出判定电动阀有无工作异常的运算装置200的功能的功能框图。
电动阀包括运算装置200。运算装置200例如包括硬件处理器和存储装置202，以能够传递信息的方式与输出装置220连接。电动阀也可以说是包括运算装置200(或者运算装置及输出装置220)的电动阀系统。
如在第二实施方式或第三实施方式中说明的那样，电动阀B、C(电动阀系统)包括包含线圈620的定子部件62和转子部件64。转子部件64的旋转角度及与转子部件64的旋转角度成比例的阀芯10的位置(距阀座20的高度)与向线圈620输入的输入脉冲数成比例。因此，通过监视向线圈620输入的输入脉冲数，能够算出阀芯10的位置(距阀座20的高度)。
另一方面，阀芯10的位置(距阀座20的高度)也与永磁体72的旋转角度成比例。因此，通过监视永磁体72的旋转角度，能够算出阀芯10的位置(距阀座20的高度)。原理上，根据向线圈620输入的输入脉冲数算出的阀芯10的位置与根据永磁体72的旋转角度算出的阀芯10的位置一致。因此，运算装置200在根据向线圈620输入的输入脉冲数算出的阀芯10的位置与根据永磁体72的旋转角度算出的阀芯10的位置不同时，判定为电动阀B、C(电动阀系统)存在某些异常。即，电动阀B、C(电动阀系统)具备检测自身有无异常的自我诊断功能。
此外，阀芯10的位置与旋转轴50(50a)的旋转角度成比例关系，阀芯10的位置与永磁体72的旋转角度成比例关系，阀芯10的位置与输出齿轮的旋转角度成比例关系。因此，在本说明书中，算出阀芯10的位置与算出旋转轴50的旋转角度是等价的，算出阀芯10的位置与算出永磁体72的旋转角度是等价的，算出阀芯10的位置与算出输出齿轮的旋转角度是等价的。
参照图13，对运算装置200进行更具体的说明。运算装置200经由有线或无线从角度传感器80接收永磁体的旋转角度数据。另外，运算装置200经由有线或无线从上述控制基板90等接收向线圈620输入的输入脉冲数的数据。运算装置200将接收到的旋转角度数据及输入脉冲数的数据存储于存储装置202。
在运算装置200的存储装置202中存储有根据永磁体的旋转角度数据算出阀芯10的位置α的第一阀芯位置算出程序。此外，在本说明书中，阀芯10的位置α除了包含阀芯10的位置本身以外，还包含如旋转轴50的旋转角度、永磁体的旋转角度或者输出齿轮的旋转角度那样与阀芯10的位置成比例的物理量。运算装置200通过执行第一阀芯位置算出程序，根据永磁体的旋转角度数据算出阀芯10的位置α。
另外，在运算装置200的存储装置202中存储有根据输入脉冲数的数据算出阀芯10的位置β的第二阀芯位置算出程序。此外，在本说明书中，阀芯10的位置β除了包含阀芯10的位置本身以外，还包含如旋转轴50的旋转角度、永磁体的旋转角度或者输出齿轮的旋转角度那样与阀芯10的位置成比例的物理量。运算装置200通过执行第二阀芯位置算出程序，根据向线圈620输入的输入脉冲数的数据算出阀芯10的位置β。
而且，在运算装置200的存储装置202中存储有判定程序，该判定程序对阀芯的位置α与阀芯的位置β进行比较，基于比较结果来判定电动阀(电动阀系统)有无工作异常。运算装置200通过执行判定程序来判定电动阀(电动阀系统)有无工作异常。例如，运算装置200通过执行判定程序，判定阀芯的位置α与阀芯的位置β之差是否为预先设定的阈值以上。并且，运算装置200也可以通过执行判定程序，在阀芯的位置α与阀芯的位置β之差为预先设定的阈值以上时，判定为存在电动阀(电动阀系统)的工作异常。运算装置200在通过执行判定程序而判定为存在电动阀(电动阀系统)的工作异常的情况下，也可以将传递工作异常的信号向显示器、警报装置等输出装置220发送。作为替代或者作为附加，运算装置200也可以在通过执行判定程序而判定为存在电动阀(电动阀系统)的工作异常的情况下，将该判定结果存储于存储装置202。在该情况下，电动阀(电动阀系统)的工作异常作为日志数据存储于存储装置202。
在电动阀(电动阀系统)具备所述运算装置200的情况下，能够使用向线圈620输入的输入脉冲数及由角度传感器测定出的永磁体的旋转角度这两者来双重检查阀芯10的位置。其结果是，电动阀(电动阀系统)的可靠性飞跃性地提高。
此外，在上述运算装置200中，也可以代替使用第一阀芯位置算出程序、第二阀芯位置算出程序、判定程序等程序，而通过电子电路硬件性地进行第一阀芯位置算出、第二阀芯位置算出以及电动阀(电动阀系统)的工作异常的有无的判定。另外，该电子电路或运算装置200的硬件处理器也可以搭载于控制基板90。
使用图13说明的运算装置200等的结构也可以在第二实施方式中的电动阀B或第三实施方式中的电动阀C中采用。在图1所示的第一实施方式的电动阀A中至少附加有包括线圈的定子部件和以能够传递动力的方式与旋转轴连结的转子部件的情况下，使用图13说明的运算装置200等的结构也可以在图1所示的实施方式中的电动阀A中采用。
此外，本发明并不限定于上述实施方式。在本发明的范围内，能够进行上述各实施方式的自由的组合、或者各实施方式的任意的构成要素的变形、或者在各实施方式中的任意的构成要素的省略。
附图标记说明
A、B、C：电动阀
2：下侧基座部件
4：外壳部件
4a：筒状部件
4b：罩部件
10：阀芯
12：上端部
20：阀座
30：驱动器
31：外螺纹
32：下端部
34：上端部
40：引导部件
41：内螺纹
50：旋转轴
50a：旋转轴
52：第二端部
53：第一卡合部
54：第一端部
55：第三卡合部
60：动力源
62：定子部件
64：转子部件
70：永磁体部件
72：永磁体
73：第二卡合部
74：套部件
76：孔部
78：边界面
80：角度传感器
82：磁检测元件
82a～82d：磁检测元件
90：控制基板
100：罐
102：端壁
104：侧壁
112：第一流路
113：阀室
114：第二流路
120：动力传递机构
121：太阳齿轮部件
122：行星齿轮
123：齿轮架
124：轴
125：齿圈
126：支承部件
127：第二齿圈
129：输出齿轮
130：分隔部件
150：保持架
152：第一密封部件
154：第二密封部件
160：滚珠
170：弹簧部件
172：弹簧支承部件
180：永磁体定位部件
182：板簧
184：滚珠
200：运算装置
202：存储装置
220：输出装置
620：线圈
622：绕线架
630：电线
1211：连结部
1212：太阳齿轮
1290：第4卡合部
1291：旋转轴收容部

Claims (10)

1.一种电动阀，其特征在于，具备：
阀芯；
驱动器，该驱动器使所述阀芯沿着第一轴移动；
旋转轴，该旋转轴使所述驱动器绕所述第一轴旋转；
永磁体部件，该永磁体部件配置于所述旋转轴并与所述旋转轴一起旋转；以及
角度传感器，该角度传感器检测所述永磁体部件所包含的永磁体的旋转角度，
所述角度传感器配置在所述永磁体的上方。
2.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，
所述角度传感器支承于对所述旋转轴的旋转动作进行控制的控制基板。
3.根据权利要求1或2所述的电动阀，其特征在于，
具备收容所述永磁体部件的壳体，
所述壳体的端壁配置于所述角度传感器与所述永磁体部件之间。
4.根据权利要求3所述的电动阀，其特征在于，
在所述壳体的内部配置有将所述永磁体与所述角度传感器之间的距离维持为恒定的永磁体定位部件。
5.根据权利要求3或4所述的电动阀，其特征在于，
还具备分隔部件，所述分隔部件将所述壳体内的空间分隔为上部空间和下部空间，
所述永磁体部件配置在所述上部空间内。
6.根据权利要求5所述的电动阀，其特征在于，
所述分隔部件由软磁性材料构成。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的电动阀，其特征在于，
所述驱动器与所述旋转轴分体，
所述驱动器和所述旋转轴能够沿着所述第一轴相互相对移动。
8.根据权利要求1～6中任一项所述的电动阀，其特征在于，
所述旋转轴相对于所述永磁体部件能够在沿着所述第一轴的方向上相对移动，
所述永磁体部件具备与所述旋转轴的第一卡合部卡合的第二卡合部，以使所述永磁体与所述旋转轴一起旋转。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的电动阀，
所述角度传感器包括对磁通在沿着所述第一轴的方向上的成分进行检测的多个磁检测元件。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的电动阀，其特征在于，还具备：
定子部件，所述定子部件包括线圈；
转子部件，所述转子部件以能够传递动力的方式与所述旋转轴连结；以及
运算装置，所述运算装置判定电动阀有无工作异常，
所述运算装置基于由所述角度传感器测定出的所述旋转角度和向所述线圈输入的输入脉冲数，判定电动阀有无工作异常。
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