CN117460907A - 电动阀 - Google Patents

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CN117460907A
CN117460907A CN202280023022.2A CN202280023022A CN117460907A CN 117460907 A CN117460907 A CN 117460907A CN 202280023022 A CN202280023022 A CN 202280023022A CN 117460907 A CN117460907 A CN 117460907A
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吉田龙也
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Fujikoki Corp
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Fujikoki Corp
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Abstract

本发明提供一种高度尺寸小且能够准确地检测磁转子的旋转角度的电动阀。电动阀(1)在外壳(30)的内侧具有与磁转子(41)同轴配置的永久磁铁(45)。永久磁铁(45)具有圆形状的外形，与磁转子(41)一起旋转。在永久磁铁45中的由直径划分出的第一部分(45n)配置有一个N极，在第二部分(45s)配置有一个S极。永久磁铁(45)的磁化方向是与轴线(L)正交的方向。并且，检测永久磁铁(45)的旋转角度的角度传感器(96)在与轴线(L)正交的方向上与外壳(30)并列。

Description

电动阀
技术领域
本发明涉及电动阀。
背景技术
专利文献1公开了以往的电动阀的一例。专利文献1的电动阀具有壳体、磁转子、永久磁铁、定子以及基板。壳体具有上端部被堵塞的圆筒形状。磁转子配置于壳体的内侧。永久磁铁在壳体的内侧配置于磁转子的上方。永久磁铁与磁转子一起旋转。定子配置于壳体的外侧。在基板安装有检测永久磁铁的旋转角度(具体而言，永久磁铁产生的磁场的旋转角度)的角度传感器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-135908号公报
发明所要解决的课题
在上述的电动阀中，角度传感器配置于壳体的上端部的上方。因此，电动阀的高度尺寸大。因此，通过将角度传感器配置于壳体的侧方，能够减小电动阀的高度尺寸。然而，在专利文献1的电动阀中，以永久磁铁的磁力线从上表面向上方伸出而进入上表面的方式形成磁极。因此，永久磁铁产生的磁场的强度在位于壳体的侧方的空间中比较弱，当在壳体的侧方配置角度传感器时，有可能无法准确地检测永久磁铁的旋转角度。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种高度尺寸小且能够准确地检测磁转子的旋转角度的电动阀。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的，本发明的一个方案的电动阀具有：圆筒形状的壳体；磁转子，该磁转子配置于所述壳体的内侧；永久磁铁，该永久磁铁配置于所述壳体的内侧，与所述磁转子一起旋转；以及定子单元，该定子单元具有配置于所述壳体的外侧的定子，所述电动阀的特征在于，所述永久磁铁具有至少一个N极和至少一个S极，所述永久磁铁的磁化方向是与所述磁转子的旋转轴正交的方向，所述定子单元具有检测所述永久磁铁的旋转角度的角度传感器，所述角度传感器在与所述旋转轴正交的方向上与所述壳体并列。
根据本发明，电动阀具有配置于壳体的内侧的永久磁铁。永久磁铁与磁转子一起旋转。永久磁铁具有至少一个N极和至少一个S极。永久磁铁的磁化方向是与磁转子的旋转轴正交的方向。并且，检测永久磁铁的旋转角度的角度传感器在与旋转轴正交的方向上与壳体并列。由此，永久磁铁的磁力线沿着与旋转轴正交的方向从永久磁铁出来并进入永久磁铁。因此，在电动阀中，位于壳体的侧方的空间(即，相对于壳体位于与旋转轴正交的方向的空间)中的磁场的强度较强，能够通过配置于壳体的侧方的角度传感器准确地检测磁转子(永久磁铁)的旋转角度。另外，通过在壳体的侧方配置角度传感器，能够减小电动阀的高度尺寸。
为了实现上述目的，本发明的另一方案的电动阀具有：圆筒形状的壳体；磁转子，该磁转子配置于所述壳体的内侧；以及定子单元，该定子单元具有配置于所述壳体的外侧的定子，其特征在于，所述磁转子具有在该磁转子的旋转轴方向上依次连接的第一磁极部分、磁缓冲部分以及第二磁极部分，在所述第一磁极部分的外周面配置有沿周向交替排列的多个N极和多个S极，在所述第二磁极部分的外周面配置有沿周向交替排列的至少一个N极和至少一个S极，所述第二磁极部分的磁化方向是与所述旋转轴正交的方向，所述定子单元具有检测所述第二磁极部分的旋转角度的角度传感器，所述角度传感器在与所述旋转轴正交的方向上与所述壳体并列。
根据本发明，电动阀的磁转子具有在该磁转子的旋转轴方向上依次连接的第一磁极部分、磁缓冲部分以及第二磁极部分。在第一磁极部分的外周面配置有沿周向交替排列的多个N极和多个S极。在第二磁极部分的外周面配置有沿周向交替排列的至少一个N极和至少一个S极。第二磁极部分的磁化方向是与旋转轴正交的方向。检测第二磁极部分的旋转角度的角度传感器在与旋转轴正交的方向上与壳体并列。由此，第二磁极部分的磁力线沿着与旋转轴正交的方向从第二磁极部分的外周面出来，进入第二磁极部分的外周面。另外，在第一磁极部分与第二磁极部分之间具有磁缓冲部分，磁缓冲部分抑制第一磁极部分产生的磁场与第二磁极部分产生的磁场相互影响。因此，在电动阀中，位于壳体的侧方的空间(即，相对于壳体位于与旋转轴正交的方向的空间)中的磁场的强度较强，能够通过配置于壳体的侧方的角度传感器准确地检测磁转子(第二磁极部分)的旋转角度。另外，通过在壳体的侧方配置角度传感器，能够减小电动阀的高度尺寸。
在本发明中，优选的是，所述永久磁铁旋转且在所述旋转轴方向上移动，所述角度传感器在与所述旋转轴正交的方向上与所述永久磁铁始终并列。由此，与在永久磁铁移动时永久磁铁在旋转轴方向上远离角度传感器的情况相比，能够更准确地检测磁转子(永久磁铁)的旋转角度。
在本发明中，优选的是，所述磁转子旋转且在所述旋转轴方向上移动，所述角度传感器在与所述旋转轴正交的方向上与所述第二磁极部分始终并列。由此，与在磁转子移动时第二磁极部分在旋转轴方向上远离角度传感器的情况相比，能够更准确地检测磁转子(第二磁极部分)的旋转角度。
在本发明中，优选的是，所述磁缓冲部分是未被磁化的部分，所述磁缓冲部分的所述旋转轴方向的长度是所述第一磁极部分产生的磁场不影响所述第二磁极部分产生的磁场的长度。由此，能够防止由于第一磁极部分产生的磁场而使得第二磁极部分产生的磁场变形，能够更准确地检测磁转子(第二磁极部分)的旋转角度。
在本发明中，优选的是，所述角度传感器检测与所述旋转轴正交的第一方向的磁场分量的朝向和大小、以及与所述旋转轴正交且与所述第一方向正交的第二方向的磁场分量的朝向和大小。由此，能够使用第一方向的磁场分量及第二方向的磁场分量，更准确地检测磁转子的旋转角度。
发明效果
根据本发明，能够减小电动阀的高度尺寸，并且能够准确地检测磁转子的旋转角度。
附图说明
图1是本发明的第一实施例的电动阀的纵剖视图。
图2是示意性地示出图1的电动阀所具有的永久磁铁以及角度传感器的配置的图。
图3是示意性地示出角度传感器与处于第一旋转角度的永久磁铁的磁力线的关系的图。
图4是示意性地示出角度传感器与处于第二旋转角度的永久磁铁的磁力线的关系的图。
图5是示出永久磁铁的旋转角度与角度传感器输出的电信号的关系的图表。
图6是图1的电动阀的变形例的电动阀的纵剖视图。
图7是图6的电动阀所具有的磁转子的立体图以及主视图。
图8是图6的电动阀所具有的磁转子的俯视图以及仰视图。
图9是示出在本发明的第二实施例的电动阀中阀口的开口面积最小的状态的纵剖视图。
图10是示出在图9的电动阀中阀口的开口面积最大的状态的纵剖视图。
图11是示出在图9的电动阀的变形例的电动阀中阀口的开口面积最小的状态的纵剖视图。
图12是示出在图11的电动阀中阀口的开口面积最大的状态的纵剖视图。
具体实施方式
(第一实施例)
以下，参照图1～图5对本发明的第一实施例的电动阀进行说明。本实施例的电动阀1例如用于在制冷循环等中调整制冷剂流量。
图1是本发明的第一实施例的电动阀的纵剖视图。图2是示意性地示出图1的电动阀所具有的永久磁铁及角度传感器的配置的图。图3是示意性地示出角度传感器与处于第一旋转角度的永久磁铁的磁力线的关系的图。图3示出通过角度传感器的磁力线主要朝向X方向的情况。图4是示意性地示出角度传感器与处于第二旋转角度的永久磁铁的磁力线的关系的图。图4示出通过角度传感器的磁力线主要朝向Y方向的情况。图3所示的永久磁铁与图4所示的永久磁铁的旋转角度的差为90度。图5是示出永久磁铁的旋转角度与角度传感器输出的电信号的关系的图表。在各图中，箭头X所示的X方向、箭头Y所示的Y方向以及箭头Z所示的Z方向相互正交。
如图1所示，本实施例的电动阀1具有阀主体10、保持件20、阀芯支承构件25、作为壳体的外壳30、驱动机构40、阀芯70以及定子单元80。
阀主体10具有长方体形状。阀主体10具有阀室13和与阀室13连接的阀口14。阀主体10具有第一通路17和第二通路18。第一通路17的一端部与阀室13连接，第一通路17的另一端部在阀主体10的左侧面10a开口。第二通路18的一端部经由阀口14与阀室13连接，第二通路18的另一端部在阀主体10的右侧面10b开口。阀主体10具有安装孔19。安装孔19在阀主体10的上表面10c开口。在安装孔19的内周面形成有内螺纹。阀室13在安装孔19的底面19a开口。
保持件20具有圆筒形状。在保持件20的外周面的下部形成有外螺纹。保持件20的外螺纹与阀主体10的安装孔19的内螺纹螺合。保持件20通过螺纹构造安装于阀主体10。
阀芯支承构件25具有圆筒形状。阀芯支承构件25在安装孔19的内侧配置于阀主体10与保持件20之间。阀芯支承构件25的下部从安装孔19被压入阀室13。在阀芯支承构件25的外周面形成有朝向下方的环状平面25a。环状平面25a与安装孔19的底面19a抵接。阀芯支承构件25将阀芯70支承为能够沿上下方向(Z方向)移动。
外壳30具有圆筒形状。外壳30的上端部被堵塞且下端部开口。外壳30的下端部与圆环板状的接合构件35的外周缘接合。在接合构件35的内侧配置有保持件20的上部。接合构件35的内周缘与保持件20接合。外壳30经由接合构件35及保持件20固定于阀主体10。
驱动机构40使阀芯70沿上下方向移动。驱动机构40具有磁转子41、永久磁铁45、行星齿轮机构50、导向构件60、驱动轴65以及滚珠68。
磁转子41具有圆筒形状。磁转子41的外径小于外壳30的内径。磁转子41可旋转地配置在外壳30的内侧。在磁转子41的上端部接合有圆板形状的连结构件42。连结构件42堵塞磁转子41的上端部。转子轴43贯通连结构件42的中央。磁转子41经由连结构件42与转子轴43连结。转子轴43与磁转子41一起旋转。
磁转子41具有多个N极和多个S极。多个N极和多个S极在轴线L方向上延伸。多个N极和多个S极在磁转子41的外周面沿周向交替地配置。轴线L与Z方向平行。
永久磁铁45在外壳30的内侧配置于磁转子41的上方。永久磁铁45具有圆板形状。永久磁铁45在从轴线L方向观察时具有圆形状的外形。需要说明的是，永久磁铁45也可以是呈直线状延伸的棒形状。永久磁铁45固定于转子轴43的上端部。永久磁铁45与磁转子41同轴地配置，与磁转子41一起旋转。永久磁铁45绕磁转子41的旋转轴旋转。磁转子41的旋转轴与轴线L一致。轴线L方向是旋转轴方向。在磁转子41与永久磁铁45之间配置有圆板形状的磁屏蔽构件46。磁屏蔽构件46是硅铁等磁导率比较高的软磁性体。磁屏蔽构件46固定于转子轴43。磁屏蔽构件46吸收磁转子41产生的磁通。磁屏蔽构件46抑制由于磁转子41产生的磁场而使得永久磁铁45产生的磁场变形。磁转子41及永久磁铁45不在轴线L方向上移动。
如图2～图4所示，永久磁铁45具有一个N极和一个S极。在永久磁铁45中的由直径K划分出的一方的部分(第一部分45n)配置有一个N极，在另一方的部分(第二部分45s)配置有一个S极。一个N极和一个S极在与轴线L正交的方向且与直径K正交的方向(在图3中为X方向，在图4中为Y方向)相对。永久磁铁45在与轴线L正交的方向且与直径K正交的方向被磁化。因此，如图3、图4所示，永久磁铁45的磁力线F沿着与轴线L正交的方向(与XY平面平行的方向)从第一部分45n的外周面出来并进入第二部分45s的外周面。需要说明的是，永久磁铁45只要具有至少一个N极和至少一个S极即可。永久磁铁45例如也可以具有在周向上交替配置的两个N极和两个S极。
行星齿轮机构50配置于磁转子41的内侧。行星齿轮机构50具有齿轮箱51、固定齿圈52、太阳齿轮53、多个行星齿轮54、齿轮架55、输出齿轮56以及输出轴57。齿轮箱51具有圆筒形状。齿轮箱51与保持件20的上端部同轴地接合。固定齿圈52是内齿轮。固定齿圈52固定于齿轮箱51的上端部。太阳齿轮53与连结构件42同轴地配置。太阳齿轮53与连结构件42一体化。转子轴43贯通太阳齿轮53。太阳齿轮53与磁转子41及连结构件42一起旋转。多个行星齿轮54配置在固定齿圈52与太阳齿轮53之间。齿轮架55具有圆板形状。转子轴43贯通齿轮架55的中央。齿轮架55能够绕转子轴43旋转。齿轮架55将多个行星齿轮54支承为能够旋转。输出齿轮56具有有底圆筒形状。输出齿轮56是内齿轮。在输出齿轮56与太阳齿轮53之间配置有多个行星齿轮54。输出轴57具有圆柱形状。输出轴57的上部配置于在输出齿轮56的底部形成的孔。输出轴57固定于输出齿轮56。在输出轴57的下部形成有沿上下方向延伸的狭缝57a。太阳齿轮53的旋转被固定齿圈52、多个行星齿轮54、齿轮架55以及输出齿轮56减速，并传递到输出轴57。
导向构件60具有圆筒形状。导向构件60配置于保持件20的上部的内侧。在导向构件60的内周面的下部形成有内螺纹。在导向构件60的内侧配置有输出轴57。导向构件60将输出轴57支承为能够旋转。
驱动轴65具有圆柱部66和平板部67。平板部67与圆柱部66的上端部连接。圆柱部66和平板部67一体地形成。在圆柱部66的外周面形成有外螺纹。圆柱部66的外螺纹与导向构件60的内螺纹螺合。平板部67以能够沿上下方向移动的方式配置于输出轴57的狭缝57a。驱动轴65通过输出轴57而旋转，通过螺纹进给作用而在上下方向上移动。
阀芯70具有阀杆71、阀部72、弹簧承接部73以及滚珠承接部74。阀杆71具有圆柱形状。阀杆71配置在阀芯支承构件25的内侧。阀杆71被阀芯支承构件25支承为能够沿上下方向移动。阀部72配置在阀杆71的下端部。阀部72具有圆环形状。阀部72从阀杆71的外周面向径向外侧突出。阀部72与阀口14在上下方向上相对。弹簧承接部73具有圆柱形状。弹簧承接部73与阀杆71的上端部接合。弹簧承接部73具有向径向外侧突出的凸缘部73a。滚珠承接部74具有圆形的平板部和与平板部的下表面连接的凸部。滚珠承接部74的平板部与滚珠68接触，凸部与形成于弹簧承接部73的孔嵌合。在滚珠承接部74与驱动轴65之间配置有滚珠68。在弹簧承接部73的凸缘部73a与阀芯支承构件25之间配置有开阀弹簧75。开阀弹簧75是压缩螺旋弹簧。开阀弹簧75将阀芯70(凸缘部73a)向上方按压。通过阀部72相对于阀口14进退，阀芯70无级(实质上包括无级)地变更阀口14的开口面积。阀口14的最小面积可以大于0(即，阀口14稍微打开的状态)。或者，阀口14的最小面积也可以为0(即，阀口14为全闭状态)。
定子单元80具有定子81、罩90以及基板95。定子81具有圆筒形状。在定子81的内侧配置外壳30。定子81隔着外壳30在与轴线L正交的方向上与磁转子41并列。定子81与磁转子41一起构成步进电机。
罩90为树脂制。罩90收容定子81及基板95。罩90具有罩主体91、盖体92以及连接器93。罩主体91与定子81一体成形。罩主体91具有第一周壁部91a、上壁部91b、第二周壁部91c以及圆筒部91d。在第一周壁部91a的内周面埋入有定子81。上壁部91b与第一周壁部91a的上端部连接。上壁部91b具有圆顶形状。在上壁部91b的内侧配置有外壳30的上端部。第二周壁部91c与第一周壁部91a连接。第二周壁部91c从第一周壁部91a向上方延伸。圆筒部91d从第一周壁部91a的下端部向下方延伸。圆筒部91d的下端部与阀主体10的上表面10c接触。在圆筒部91d的内侧配置有保持件20。盖体92具有平板形状。盖体92与罩主体91的第二周壁部91c的上端部接合。连接器93具有在图1中沿左右方向延伸的筒形状。连接器93与盖体92一体化。罩主体91和盖体92划定基板收容空间94。
基板95安装有包含角度传感器96的电子部件。基板95配置于基板收容空间94，通过螺钉固定于罩主体91所具有的凸起91e。在基板95连接有与定子81的线圈连接的端子84。基板95具有供罩主体91的上壁部91b配置的贯通孔95a。
角度传感器96是磁式角度传感器。角度传感器96安装于基板95的下表面。角度传感器96配置在外壳30的外周面附近。角度传感器96和外壳30经由罩主体91在与轴线L正交的方向(图1中X方向)上并列。另外，角度传感器96和永久磁铁45隔着外壳30及罩主体91在与轴线L正交的方向上并列。即，永久磁铁45、外壳30、罩主体91以及角度传感器96依次在与轴线L正交的方向上并列。角度传感器96检测通过角度传感器96的磁场所包含的相互正交的两个方向的磁场分量(磁通密度分量)的朝向及大小。在本实施例中，角度传感器96输出与X方向的磁场分量的朝向及大小相应的电信号和与Y方向的磁场分量的朝向及大小相应的电信号。基于角度传感器96输出的电信号，能够取得永久磁铁45的旋转角度。
角度传感器96输出与永久磁铁45的旋转角度相应的电信号。图5示出角度传感器96输出的电信号的例子。在图5中，实线是与X方向的磁场分量对应的输出的图表，虚线是与Y方向的磁场分量对应的输出的图表。例如，在永久磁铁45的旋转角度为360×n[度](其中，n为整数)时(图3)，X方向的磁场分量成为最大值(正值)，Y方向的磁场分量成为0。在永久磁铁45的旋转角度为360×n+90[度]时(图4)，X方向的磁场分量成为0，Y方向的磁场分量成为最大值(正值)。在永久磁铁45的旋转角度为360×n+180[度]时，X方向的磁场分量成为最小值(负值)，Y方向的磁场分量成为0。在永久磁铁45的旋转角度为360×n+270[度]时，X方向的磁场分量成为0，Y方向的磁场分量成为最小值(负值)。磁场分量的值的符号(正负)表示磁场分量的方向，磁场分量的值的绝对值表示磁场分量的大小。
在电动阀1中，阀口14、保持件20、阀芯支承构件25、外壳30、磁转子41、连结构件42、转子轴43、永久磁铁45、输出轴57、导向构件60、驱动轴65、阀芯70、定子81各自的中心轴与轴线L一致。
接着，对电动阀1的动作进行说明。
在电动阀1中，使电流流过定子81的线圈，使磁转子41向一个方向旋转。磁转子41的旋转经由行星齿轮机构50传递到驱动轴65。通过驱动轴65与导向构件60的螺纹进给作用，驱动轴65向下方移动。利用驱动轴65将阀芯70向下方按压，阀口14的开口面积变小。
在电动阀1中，使电流流过定子81的线圈，使磁转子41向另一方向旋转。磁转子41的旋转经由行星齿轮机构50传递到驱动轴65。通过驱动轴65与导向构件60的螺纹进给作用，驱动轴65向上方移动。利用开阀弹簧75将阀芯70向上方按压，阀口14的开口面积变大。
电动阀1具有圆筒形状的外壳30、配置在外壳30的内侧的磁转子41、在外壳30的内侧与磁转子41同轴配置的永久磁铁45、以及具有配置在外壳30的外侧的定子81的定子单元80。永久磁铁45具有圆形状的外形，与磁转子41一起旋转。在永久磁铁45中的由直径K划分出的第一部分45n配置有一个N极，在第二部分45s配置有一个S极。永久磁铁45的磁化方向是与轴线L正交的方向。定子单元80具有检测永久磁铁45的旋转角度的角度传感器96。并且，角度传感器96在与轴线L正交的方向上与外壳30并列。
由此，永久磁铁45的磁力线F沿着与轴线L(旋转轴)正交的方向从第一部分45n的外周面出来并进入第二部分45s的外周面。因此，在电动阀中，位于外壳30的侧方的空间(即，相对于外壳30位于与轴线L正交的方向的空间)中的磁场的强度较强，能够通过配置于外壳30的侧方的角度传感器96准确地检测磁转子41(永久磁铁45)的旋转角度。另外，通过在外壳30的侧方配置角度传感器96，能够减小电动阀1的高度尺寸。
另外，角度传感器96检测作为第一方向的X方向的磁场分量的朝向及大小、以及作为第二方向的Y方向的磁场分量的朝向及大小。由此，能够使用X方向的磁场分量及Y方向的磁场分量，更准确地检测磁转子41的旋转角度。
接着，参照图6～图8对电动阀1的变形例的电动阀1A进行说明。
图6是图1的电动阀的变形例的电动阀的纵剖视图。图7的(A)是图6的电动阀所具有的磁转子的立体图。图7的(B)是图6的电动阀所具有的磁转子的主视图。图8的(A)是图6的电动阀所具有的磁转子的俯视图。图8的(B)是图6的电动阀所具有的磁转子的仰视图。
电动阀1A除了下述(1)、(2)以外，与上述的电动阀1相同(包括实质上相同)。
(1)电动阀1A不具有永久磁铁45及磁屏蔽构件46。
(2)电动阀1A具有磁转子41A来代替磁转子41。
因此，在电动阀1A的说明中，对与电动阀1相同的结构标注相同的附图标记并省略详细说明。
磁转子41A具有圆筒形状。磁转子41A的外径小于外壳30的内径。磁转子41A能够旋转地配置在外壳30的内侧。在磁转子41A的上端部接合有圆板形状的连结构件42。连结构件42堵塞磁转子41A的上端部。转子轴43贯通连结构件42的中央。转子轴43的上端部被轴承构件44支承为能够旋转。磁转子41A经由连结构件42与转子轴43连结。转子轴43与磁转子41A一起旋转。磁转子41A的旋转轴与轴线L一致。
磁转子41A具有在轴线L方向上依次连接的第一磁极部分41a、磁缓冲部分41b以及第二磁极部分41c。
第一磁极部分41a具有多个N极和多个S极。多个N极和多个S极在轴线L方向上延伸。多个N极和多个S极在第一磁极部分41a的外周面沿周向交替地配置。第一磁极部分41a经由外壳30在与轴线L正交的方向上与定子81并列。
磁缓冲部分41b配置在第一磁极部分41a与第二磁极部分41c之间。磁缓冲部分41b未被磁化。磁缓冲部分41b的轴线L方向的长度设定为第一磁极部分41a产生的磁场不影响第二磁极部分41c产生的磁场的长度。该长度基于第一磁极部分41a及第二磁极部分41c产生的磁场的强度的测定值、模拟结果等来设定。磁缓冲部分41b抑制第一磁极部分41a产生的磁场与第二磁极部分41c产生的磁场相互影响。
第二磁极部分41c配置于磁转子41A的上端部。第二磁极部分41c在从轴线L方向观察时具有圆形状的外形。第二磁极部分41c具有一个N极和一个S极。在第二磁极部分41c中的由直径K划分出的一方的部分(第一部分41n)配置有一个N极，在另一方的部分(第二部分41s)配置有一个S极。一个N极和一个S极在与轴线L正交的方向且与直径K正交的方向(在图8A中为X方向)上相对。第二磁极部分41c在与轴线L正交的方向且与直径K正交的方向上被磁化。因此，第二磁极部分41c的磁力线与图3、图4所示的永久磁铁45同样地，沿着与轴线L正交的方向(与XY平面平行的方向)从第一部分41n的外周面出来并进入第二部分41s的外周面。需要说明的是，在第二磁极部分41c的外周面配置有在周向上交替排列的至少一个N极和至少一个S极即可。第二磁极部分41c例如也可以具有在周向上交替配置的两个N极和两个S极。第二磁极部分41c和角度传感器96经由外壳30及罩主体91在与轴线L正交的方向上并列。在图6中，用虚线表示磁转子41A中的第一磁极部分41a与磁缓冲部分41b的边界和磁缓冲部分41b与第二磁极部分41c的边界。
在电动阀1A中，磁转子41A的第二磁极部分41c的磁力线沿着与轴线L正交的方向从第一部分41n的外周面出来并进入第二部分41s的外周面。另外，在第一磁极部分41a与第二磁极部分41c之间具有磁缓冲部分41b。磁缓冲部分41b抑制第一磁极部分41a产生的磁场与第二磁极部分41c产生的磁场相互影响。因此，在电动阀1A中，位于外壳30的侧方的空间(即，相对于外壳30位于与轴线L正交的方向的空间)中的磁场的强度较强，能够通过配置于外壳30的侧方的角度传感器96准确地检测磁转子41A(第二磁极部分41c)的旋转角度。另外，通过在外壳30的侧方配置角度传感器96，能够减小电动阀1A的高度尺寸。
(第二实施例)
以下，参照图9、图10对本发明的第二实施例的电动阀进行说明。
图9、图10是本发明的第二实施例的电动阀的纵剖视图。图9表示阀口的开口面积最小的状态的电动阀。图10表示阀口的开口面积最大的状态的电动阀。
如图9、图10所示，本实施例的电动阀2具有阀主体110、保持件120、引导衬套125、作为壳体的外壳130、驱动机构140、阀芯170以及定子单元180。
阀主体110具有长方体形状。阀主体110具有阀室113和与阀室113连接的阀口114。阀主体110具有第一通路117和第二通路118。第一通路117的一端部与阀室113连接，第一通路117的另一端部在阀主体110的左侧面110a开口。第二通路118的一端部经由阀口114与阀室113连接，第二通路118的另一端部在阀主体110的右侧面110b开口。阀主体110具有安装孔119。安装孔119在阀主体110的上表面110c开口。在安装孔119的内周面形成有内螺纹。阀室113在安装孔119的底面119a开口。
保持件120具有圆筒形状。在保持件120的外周面的下部形成有外螺纹。保持件120的外螺纹与阀主体110的安装孔119的内螺纹螺合。保持件120通过螺纹构造安装于阀主体110。
引导衬套125具有第一圆筒部126和第二圆筒部127。第二圆筒部127的外径比第一圆筒部126的外径小。第二圆筒部127与第一圆筒部126的上端部同轴地连接。在第二圆筒部127的外周面形成有外螺纹127a。第一圆筒部126被压入保持件120的嵌合孔120a。
外壳130具有圆筒形状。外壳130的上端部被堵塞且下端部开口。外壳130的下端部与圆环板状的接合构件135的外周缘接合。在接合构件135的内侧配置有保持件120的上部。接合构件135的内周缘与保持件120接合。外壳130经由接合构件135及保持件120固定于阀主体110。
驱动机构140使阀芯170在上下方向(Z方向)上移动。驱动机构140具有磁转子141、阀轴保持件142、阀轴143以及永久磁铁145。
磁转子141具有圆筒形状。磁转子141的外径小于外壳130的内径。磁转子141可旋转地配置在外壳130的内侧。磁转子141具有多个N极和多个S极。多个N极和多个S极在轴线L方向上延伸。多个N极和多个S极在磁转子141的外周面沿周向交替地配置。轴线L与Z方向平行。
阀轴保持件142具有上端部被堵塞的圆筒形状。在阀轴保持件142的上端部固定有支承环144。支承环144将磁转子141与阀轴保持件142连结。在阀轴保持件142的内周面形成有内螺纹142a。内螺纹142a与引导衬套125的外螺纹127a螺合。
阀轴143具有圆柱形状。阀轴143的上端部143a贯通阀轴保持件142。在阀轴143的上端部143a安装有防脱用的顶推螺母147。阀轴143配置于引导衬套125的内侧及保持件120的内侧。阀轴143的下端部配置于阀室113。在阀轴保持件142与阀轴143的台阶部143b之间配置有闭阀弹簧148。闭阀弹簧148是压缩螺旋弹簧。闭阀弹簧148将阀轴143朝向下方按压。
永久磁铁145在外壳130的内侧配置于磁转子141的上方。永久磁铁145具有圆环板状。永久磁铁145在从轴线L方向观察时具有圆形状的外形。永久磁铁145经由固定件146固定于支承环144。永久磁铁145与磁转子141同轴地配置，与磁转子141一起旋转。永久磁铁145绕磁转子141的旋转轴旋转。磁转子141的旋转轴与轴线L一致。轴线L方向是旋转轴方向。磁转子141及永久磁铁145随着旋转而在轴线L方向上移动。
永久磁铁145具有与电动阀1的永久磁铁45相同(包括实质上相同)的结构。永久磁铁145具有一个N极和一个S极。在永久磁铁145中的由直径划分出的一方的部分(第一部分)配置有一个N极，在另一方的部分(第二部分)配置有一个S极。一个N极和一个S极在与轴线L正交的方向且与直径正交的方向上相对。永久磁铁145在与轴线L正交的方向且与直径正交的方向被磁化。因此，永久磁铁145的磁力线沿着与轴线L正交的方向(与XY平面平行的方向)从第一部分的外周面出来并进入第二部分的外周面。
阀芯170具有顶端朝向下方的大致圆锥形状。阀芯170与阀轴143的下端部一体地连接。阀芯170在上下方向上与阀口114相对地配置。阀芯170通过相对于阀口114进退而无级(包括实质上无级)地变更阀口114的开口面积。阀口114的最小面积可以大于0(即，阀口114稍微打开的状态)。或者，阀口114的最小面积也可以为0(即，阀口114为全闭状态)。
定子单元180具有定子81、罩90以及基板95。定子81、罩90及基板95与电动阀1相同(包括实质上相同)，因此标注相同的附图标记并省略详细说明。
定子81经由外壳130在与轴线L正交的方向上与磁转子141并列。定子81与磁转子141一起构成步进电机。
接着，对电动阀2的动作进行说明。
在电动阀2中，使电流流过定子81的线圈，使磁转子141向一个方向旋转。阀轴保持件142与磁转子141一起旋转。通过阀轴保持件142的内螺纹142a与引导衬套125的外螺纹127a的螺纹进给作用，阀轴保持件142向下方移动。阀轴143及阀芯170与阀轴保持件142一起也向下方移动，阀口114的开口面积变小。图9示出阀口114的开口面积最小的状态的电动阀2。
在电动阀2中，使电流流过定子81的线圈，使磁转子141向另一方向旋转。阀轴保持件142与磁转子141一起旋转。通过阀轴保持件142的内螺纹142a与引导衬套125的外螺纹127a的螺纹进给作用，阀轴保持件142向上方移动。阀轴143及阀芯170与阀轴保持件142一起也向上方移动，阀口114的开口面积变大。图10示出阀口114的开口面积最大的状态的电动阀2。
永久磁铁145与磁转子141一起旋转，与磁转子141一起在轴线L方向上移动。永久磁铁145从图9所示的位置移动至图10所示的位置。角度传感器96和永久磁铁145经由外壳130及罩主体91在与轴线L正交的方向上始终并列。换言之，角度传感器96的轴线L方向的位置与永久磁铁145的轴线L方向的位置始终重叠。
电动阀2具有与电动阀1相同(包括实质上相同)的作用效果。
另外，在电动阀2中，永久磁铁145旋转且在轴线L方向上移动。并且，角度传感器96在与轴线L正交的方向上始终与永久磁铁145并列。由此，与永久磁铁145在轴线L方向上移动时永久磁铁145在轴线L方向上远离角度传感器96的情况相比，能够更准确地检测磁转子141(永久磁铁145)的旋转角度。
接着，参照图11、图12对电动阀2的变形例的电动阀2A进行说明。
图11、图12是图9的电动阀的变形例的电动阀的纵剖视图。图11示出阀口的开口面积最小的状态的电动阀。图12示出阀口的开口面积最大的状态的电动阀。
电动阀2A除了下述(1)、(2)以外，与上述的电动阀2相同(包括实质上相同)。
(1)电动阀2A不具有永久磁铁145及固定件146。
(2)电动阀2A具有磁转子141A来代替磁转子141。
因此，在电动阀2A的说明中，对与电动阀2相同的结构标注相同的附图标记并省略详细说明。
磁转子141A具有与电动阀1A的磁转子41A相同(包括实质上相同)的结构。磁转子141A具有圆筒形状。磁转子141A的外径小于外壳130的内径。磁转子141A可旋转地配置在外壳130的内侧。磁转子141A与阀轴保持件142通过支承环144连结。磁转子141A与阀轴保持件142一起旋转。
磁转子141A具有在轴线L方向上依次连接的第一磁极部分41a、磁缓冲部分41b及第二磁极部分41c。第一磁极部分41a、磁缓冲部分41b及第二磁极部分41c与电动阀1A的各构件相同(包括实质上相同)，因此标注相同的附图标记并省略详细说明。在图11、图12中，用虚线表示磁转子141A中的第一磁极部分41a与磁缓冲部分41b的边界、以及磁缓冲部分41b与第二磁极部分41c的边界。
磁转子141A旋转且在轴线L方向上移动。磁转子141A的第二磁极部分41c从图11所示的位置移动至图12所示的位置。角度传感器96和第二磁极部分41c经由外壳130及罩主体91在与轴线L正交的方向上始终并列。换言之，角度传感器96的轴线L方向的位置与第二磁极部分41c的轴线L方向的位置始终重叠。
电动阀2A具有与电动阀1A相同(包括实质上相同)的作用效果。
另外，在电动阀2A中，磁转子141A旋转且在轴线L方向上移动。并且，角度传感器96在与轴线L正交的方向上始终与第二磁极部分41c并列。由此，与在磁转子141A沿轴线L方向移动时第二磁极部分41c在轴线L方向上远离角度传感器96的情况相比，能够更准确地检测磁转子141A(第二磁极部分41c)的旋转角度。
在本说明书中，表示“圆筒”、“圆柱”等形状的各用语也用于实质上具有该用语的形状的构件、构件的部分。例如，“圆筒形状的构件”包括圆筒形状的构件和实质上为圆筒形状的构件。
以上说明了本发明的实施例，但本发明并不限定于实施例的结构。相对于前述的实施例，本领域技术人员适当地进行了构成要素的追加、删除、设计变更的实施例、将实施例的特征适当组合而成的实施例只要不违反本发明的主旨，就包含在本发明的范围内。
符号说明
(第一实施例)
1、1A…电动阀、10…阀主体、10a…左侧面、10b…右侧面、10c…上表面、13…阀室、14…阀口、17…第一通路、18…第二通路、19…安装孔、19a…底面、20…保持件、25…阀芯支承构件、25a…环状平面、30…外壳、35…接合构件、40…驱动机构、41…磁转子、41A…磁转子、41a…第一磁极部分、41b…磁缓冲部分、41c…第二磁极部分、41n…第一部分、41s…第二部分、42…连结构件、43…转子轴、44…轴承构件、45…永久磁铁、45n…第一部分、45s…第二部分、46…磁屏蔽构件、50…行星齿轮机构、51…齿轮箱、52…固定齿圈、53…太阳齿轮、54…行星齿轮、55…齿轮架、56…输出齿轮、57…输出轴、57a…狭缝、60…导向构件、65…驱动轴、66…圆柱部、67…平板部、68…滚珠、70…阀芯、71…阀杆、72…阀部、73…弹簧承接部、73a…凸缘部、74…滚珠承接部、75…开阀弹簧、80…定子单元、81…定子、84…端子、90…罩、91…罩主体、91a…第一周壁部、91b…上壁部、91c…第二周壁部、91d…圆筒部、91e…凸起、92…盖体、93…连接器、94…基板收容空间、95…基板、95a…贯通孔、96…角度传感器、F…磁力线、K…直径、L…轴线。
(第二实施例)
2、2A…电动阀、110…阀主体、110a…左侧面、110b…右侧面、110c…上表面、113…阀室、114…阀口、117…第一通路、118…第二通路、119…安装孔、119a…底面、120…保持件、120a…嵌合孔、125…引导衬套、126…第一圆筒部、127…第二圆筒部、127a…外螺纹、130…外壳、135…接合构件、140…驱动机构、141…磁转子、141A…磁转子、142…阀轴保持件、142a…内螺纹、143…阀轴、143a…上端部、143b…台阶部、144…支承环、145…永久磁铁、146…固定件、147…顶推螺母、148…闭阀弹簧、170…阀芯、180…定子单元。

Claims (6)

1.一种电动阀，具有：圆筒形状的壳体；磁转子，该磁转子配置于所述壳体的内侧；永久磁铁，该永久磁铁配置于所述壳体的内侧，与所述磁转子一起旋转；以及定子单元，该定子单元具有配置于所述壳体的外侧的定子，其特征在于，
所述永久磁铁具有至少一个N极和至少一个S极，
所述永久磁铁的磁化方向是与所述磁转子的旋转轴正交的方向，
所述定子单元具有检测所述永久磁铁的旋转角度的角度传感器，
所述角度传感器在与所述旋转轴正交的方向上与所述壳体并列。
2.一种电动阀，具有：圆筒形状的壳体；磁转子，该磁转子配置于所述壳体的内侧；以及定子单元，该定子单元具有配置于所述壳体的外侧的定子，其特征在于，
所述磁转子具有在该磁转子的旋转轴方向上依次连接的第一磁极部分、磁缓冲部分以及第二磁极部分，
在所述第一磁极部分的外周面配置有沿周向交替排列的多个N极和多个S极，
在所述第二磁极部分的外周面配置有沿周向交替排列的至少一个N极和至少一个S极，
所述第二磁极部分的磁化方向是与所述旋转轴正交的方向，
所述定子单元具有检测所述第二磁极部分的旋转角度的角度传感器，
所述角度传感器在与所述旋转轴正交的方向上与所述壳体并列。
3.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，
所述永久磁铁旋转且在所述旋转轴方向上移动，
所述角度传感器在与所述旋转轴正交的方向上与所述永久磁铁始终并列。
4.根据权利要求2所述的电动阀，其特征在于，
所述磁转子旋转且在所述旋转轴方向上移动，
所述角度传感器在与所述旋转轴正交的方向上与所述第二磁极部分始终并列。
5.根据权利要求2所述的电动阀，其特征在于，
所述磁缓冲部分是未被磁化的部分，
所述磁缓冲部分的所述旋转轴方向的长度是所述第一磁极部分产生的磁场不影响所述第二磁极部分产生的磁场的长度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电动阀，其特征在于，
所述角度传感器检测与所述旋转轴正交的第一方向的磁场分量的朝向和大小、以及与所述旋转轴正交且与所述第一方向正交的第二方向的磁场分量的朝向和大小。
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