KR101268917B1 - 밸브용 액츄에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일단부에 부착되는 밸브와 일체로 회전하는 작동축과, 소정의 전동수단을 매개로 상기 작동축을 회전 구동하는 구동축을 포함하는 밸브용 액츄에이터에 관한 것으로서, 상기 작동축에 결합하여 일체로 회전하는 회전체와; 상기 회전체의 외주연부에 일체로 결합되는 2극의 원호 형상인 센싱 마그넷과; 상기 센싱 마그넷의 외측에 소정 간극으로 고정 배치되는 홀 센서를 더 포함하되, 상기 센싱 마그넷은 상기 밸브의 개폐를 위한 상기 작동축의 회전 범위와 일치하는 원호의 길이만을 가지며, 상기 홀 센서는 상기 센싱 마그넷의 좌우 S극 및 N극을 구분하는 정중앙선 상에 배치된 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 마그넷의 사용량을 줄이면서도 밸브의 회전위치 감지 시 더욱 향상된 분해능을 가지며, 작은 회전 범위의 밸브는 물론 비교적 큰 회전 범위를 갖는 밸브의 경우에도 위치검출 능력이 떨어지지 않는 밸브용 액츄에이터를 제공할 수 있다.

Description

밸브용 액츄에이터{ACTUATOR FOR VALVE}

본 발명은 모터를 구동원으로 하여 밸브를 회전 개폐하는 밸브용 액츄에이터에 관한 것이다.

종래의 밸브용 액츄에이터(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 작동축(110)에 고리형의 4극 마그넷(140)이 회전체(130)를 매개로 일체로 회전하도록 구비된다.

이때, 마그넷(140)의 일측면으로는 홀 센서(150)가 이격되게 고정되어, 이를 통해 작동축(110)의 회전에 따른 마그넷(140)의 자장 변화를 감지한다.

작동축(110)은 섹터기어(111)와 일체로 결합되어 회전하며, 이 섹터기어(111)는 구동축(120)의 회전 구동에 따라 웜기어(121)를 통해 회전 구동력을 전달받는다.

그러나, 이러한 종래의 밸브용 액츄에이터(100)에 의하면, 우선 마그넷(140)이 360도의 전 범위에 걸쳐 소요됨으로 인해 원가상승의 주요 원인이 되었다.

또한, 고리형의 마그넷(140)은 그 형상으로 인해 Parallel 자화 방식이 적용됨에 따라 홀 센서(150)를 통한 위치 검출 영역에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 비교적 고른 분포의 자기장이 형성되어 상기 홀 센서(150)를 통한 감지 시 분해능이 떨어진다는 문제가 있었다.

마지막으로, 도 1에서와 같은 종래의 마그넷(140)과 홀 센서(150)의 센싱 구조에 따르면, 도 3에서 보는 바와 같이, 회전위치의 검출에 필요한 홀 센서 신호의 선형구간(A)이 사인파(Sine wave)라는 구조적인 한계로 인해 매우 좁은 구간을 차지함으로 인해 비교적 큰 회전 범위를 갖는 밸브에 대하여는 적용할 수 없다는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 마그넷의 사용량을 줄이면서도 밸브의 회전위치 감지 시 더욱 향상된 분해능을 가지며, 작은 회전 범위의 밸브는 물론 비교적 큰 회전 범위를 갖는 밸브의 경우에도 위치검출 능력이 떨어지지 않는 밸브용 액츄에이터를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 일단부에 부착되는 밸브와 일체로 회전하는 작동축과, 소정의 전동수단을 매개로 상기 작동축을 회전 구동하는 구동축을 포함하는 밸브용 액츄에이터에 있어서, 상기 작동축에 결합하여 일체로 회전하는 회전체와; 상기 회전체의 외주연부에 일체로 결합되는 2극의 원호 형상인 센싱 마그넷과; 상기 센싱 마그넷의 외측에 소정 간극으로 고정 배치되는 홀 센서를 더 포함하되, 상기 센싱 마그넷은 상기 밸브의 개폐를 위한 상기 작동축의 회전 범위와 일치하는 원호의 길이만을 가지며, 상기 홀 센서는 상기 센싱 마그넷의 좌우 S극 및 N극을 구분하는 정중앙선 상에 배치된 것을 특징으로 하는 밸브용 액츄에이터를 제공한다.

여기서, 상기 센싱 마그넷은 그 원호 형상의 양측 단부에 N극 및 S극의 피크 포인트(Peak point)가 위치하도록 착자될 수도 있다.

그리고, 상기 홀 센서는 상기 센싱 마그넷의 정중앙선을 중심으로 서로 원주방향으로 소정 간격으로 이격 배치되는 제1 홀 센서와 제2 홀 센서로 이루어질 수도 있다.

이때, 상기 제1 홀 센서는 그 출력값으로부터 상기 밸브의 개폐각도를 검출하는데 이용되고, 상기 제2 홀 센서는 그 출력값에 음(-)의 값을 취함으로써 상기 제1 홀 센서의 출력값을 검증하는데 이용되도록 할 수도 있다.

이상과 같은 본 발명에 따른 밸브용 액츄에이터에 의하면, 우선 종래 고리형의 마그넷을 필요로 하던 것과 달리 단지 밸브, 즉 작동축의 회전 범위에 일치하는 원호 형상의 센싱 마그넷만을 필요로 함에 따라 마그넷의 사용량을 크게 줄일 수 있다.

그리고, 홀 센서가 2극 센싱 마그넷의 정중앙선 상에 배치되고, 나아가 상기 센싱 마그넷은 그 원호 형상의 양측 단부에 피크 포인트(peak point)가 위치하도록 착자됨으로써 홀 센서를 통한 센싱 시 더욱 향상된 분해능을 발휘할 수 있다.

또한, 이상과 같은 본 발명에 따른 밸브용 액츄에이터의 구조에 따르면 홀 센서 신호의 선형구간이 사인파(Sine wave)라는 구조적인 한계를 뛰어넘어 비교적 넓은 회전각도 범위에 걸쳐 선형성을 나타냄에 따라 비교적 큰 회전 범위를 갖는 밸브에 적용하는 경우에도 대하여도 위치검출 능력이 떨어지지 않는다.

도 1은 종래기술에 따른 밸브용 액츄에이터의 부분 확대 사시도,
도 2 및 도 3은 도 1의 밸브용 액츄에이터의 성능을 나타내는 자기력선 분포 및 홀 센서 신호 그래프,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 밸브용 액츄에이터의 사시도,
도 5는 도 4의 밸브용 액츄에이터의 부분 확대 사시도,
도 6 및 도 7은 도 4의 밸브용 액츄에이터의 성능을 나타내는 자기력선 분포 및 홀 센서 신호 그래프이다.

본 발명의 실시예에 따른 밸브용 액츄에이터(200)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 하단부(212)에 부착되는 밸브(도면 미도시)와 일체로 회전하는 작동축(210)과, 섹터기어(211)와 웜기어(221)를 전동수단으로 하여 상기 작동축(210)을 회전 구동하는 구동축(220)을 포함한다.

또한, 밸브용 액츄에이터(200)는 상기 작동축(210)의 상단에 결합하여 일체로 회전하는 회전체(230)를 포함하며, 이 회전체(230)의 외주연부에는 도 5에 도시된 바와 같이 원호 형상의 센싱 마그넷(250)이 일체로 결합된다.

센싱 마그넷(250)은 N극과 S극이 각각 1개씩 착자되는 2극의 마그넷으로서 그 사용량을 최소화하기 위해 상기 밸브(도면 미도시)의 동작영역인 회전각도, 즉 작동축(210)의 회전각도에 일치하는 원호의 길이만으로 구비된다.

또한, 센싱 마그넷(250)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 그 원호 형상의 양측 단부에 N극 및 S극의 피크 포인트(Peak point)가 위치하도록 착자됨으로써 센싱 감도를 높이는데 기여할 수 있다.

이러한 센싱 마그넷(250)의 외측으로는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 홀 센서(250)가 소정 간극을 유지하도록 고정 배치된다.

이때, 홀 센서(250)는 센싱 마그넷(240)의 좌우 S극 및 N극을 구분하는 정중앙선(241) 상에 배치되도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 홀 센서(250)는 상기 정중앙선(241)을 중심으로 서로 원주방향으로 소정의 간격으로 이격 배치되는 제1 홀 센서(251)와 제2 홀 센서(252)의 복수개로 이루어지도록 구비함으로써 상기 제1 홀 센서(251)로는 그 출력값으로부터 상기 밸브의 개폐각도를 검출하는데 이용하고, 상기 제2 홀 센서(252)로는 그 출력값에 음(-)의 값을 취함으로써 상기 제1 홀 센서(251)의 출력값이 타당한지 검증하는데 이용할 수 있다.

이상과 같은 센싱 마그넷(240)과 홀 센서(250)의 형상 및 구조적 특징에 의하면, 도 7에 도시된 바와 같은 센싱 신호의 그래프를 얻을 수 있다.

2개의 그래프 중 실선은 밸브의 개폐각도를 검출하는데 이용하기 위한 제1 홀 센서(251)의 출력값이고, 점선은 이를 검증하기 위한 제2 홀 센서(252)의 출력값이다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 밸브용 액츄에이터(200)에 의하면, 밸브의 회전위치 검출에 필요한 홀 센서 신호의 선형구간(B)이 비교적 넓은 구간을 차지함에 따라 비교적 큰 회전 범위를 갖는 밸브에 대해 적용하는 경우에도 충분한 위치검출 능력을 발휘할 수 있다.

한편, 상기에서 설명된 밸브용 액츄에이터(200)는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 실시예에 불과하므로 본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위가 상기 설명된 바에 한정되는 것으로 이해되어서는 곤란하다.

본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위는 후술하는 특허청구범위 및 그 균등범위에 의해 정하여진다.

200: 밸브용 액츄에이터 210: 작동축
211: 섹터기어 220: 구동축
221: 웜기어 230: 회전체
240: 센싱 마그넷 250: 홀 센서

Claims (4)

1. 일단부에 부착되는 밸브와 일체로 회전하는 작동축과, 소정의 전동수단을 매개로 상기 작동축을 회전 구동하는 구동축을 포함하는 밸브용 액츄에이터에 있어서,
   상기 작동축에 결합하여 일체로 회전하는 회전체와; 상기 회전체의 외주연부에 일체로 결합되는 2극의 원호 형상인 센싱 마그넷과; 상기 센싱 마그넷의 외측에 소정 간극으로 고정 배치되는 홀 센서를 더 포함하되,
   상기 센싱 마그넷은 상기 밸브의 개폐를 위한 상기 작동축의 회전 범위와 일치하는 원호의 길이만을 가지며, 상기 홀 센서는 상기 센싱 마그넷의 좌우 S극 및 N극을 구분하는 정중앙선 상에 배치되고,
   상기 센싱 마그넷은 그 원호 형상의 양측 단부에 N극 및 S극의 피크 포인트(Peak point)가 위치하도록 착자되며,
   상기 홀 센서는 상기 센싱 마그넷의 정중앙선을 중심으로 서로 원주방향으로 소정 간극으로 이격 배치되는 제1 홀 센서와 제2 홀 센서로 이루어지며,
   상기 제1 홀 센서는 그 출력값으로부터 상기 밸브의 개폐각도를 검출하는데 이용되고, 상기 제2 홀 센서는 그 출력값에 음(-)의 값을 취함으로써 상기 제1 홀 센서의 출력값을 검증하는데 이용되도록 한 것을 특징으로 하는 밸브용 액츄에이터.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제

Images