KR20190117682A - 전동밸브 - Google Patents

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KR20190117682A
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가부시기가이샤 후지고오키
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Abstract

본 발명은, 밸브의 위치를 보다 정확하게 검출하는 것이 가능한 전동밸브를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 전동밸브는, 밸브체와, 밸브체를 제1 축에 따라 이동시키는 드라이버와, 드라이버를 제1 축 둘레로 회전시키는 회전 샤프트와, 영구자석 부재와, 각도 센서와, 영구자석의 일부 또는 각도 센서의 일부를 덮는 요크를 구비한다. 영구자석 부재는, 회전 샤프트에 배치되고, 회전 샤프트와 함께 회전한다. 각도 센서는, 영구자석 부재에 포함되는 영구자석의 회전 각도를 검출한다. 그리고, 각도 센서는, 영구자석의 상방에 배치되어 있다.

Description

전동밸브
본 발명은, 전동밸브에 관한 것으로, 특히, 밸브체의 위치를 검출하는 것이 가능한 전동밸브에 관한 것이다.
전동밸브의 밸브 개방도를 검출하기 위해 각도 센서를 이용하는 것이 알려져 있다.
관련되는 기술로서, 특허 문헌 1에는, 전동밸브의 밸브 개방도 검출 장치가 개시되어 있다. 특허 문헌 1에 기재된 밸브 개방도 검출 장치는, 회전축에 고정한 N극 및 S극을 원주상에 등분할로 착자한 자기 드럼과, 그 NS극에 서로 대하는 캔 외측의 원주상에 마련한 회전각 검출용 자기 센서와, 회전축의 단부에 마련한 자석과, 자석에 서로 대하는 캔 외측에 마련한, 상하 위치 검출용 자기 센서와, 회전각 검출용 자기 센서 및 상하 위치 검출용 자기 센서의 검출치로부터 밸브 개방도를 연산하는 밸브 개방도 연산 수단을 구비한다.
또한, 특허 문헌 2에는, 스테핑 모터를 이용한 전동밸브가 개시되어 있다. 특허 문헌 2에 기재된 전동밸브는, 스테이터와, 스테이터에 의해 회전 구동되는 로터와, 로터의 회전 위치를 검출하는 검출 로터와, 검출 로터의 외측에 배치되는 홀 IC를 구비한다. 특허 문헌 2에 기재된 전동밸브에서는, 검출 로터의 외측에 배치된 홀 IC에 의해 검출된 출력 신호에 의거하여 로터의 회전 위치가 검출된다.
특허 문헌 1 : 특개2001-12633호 공보 특허 문헌 2 : 특개2014-161152호 공보
특허 문헌 1, 2에 기재된 전동밸브에서는, 로터 등의 회전체의 지름 바깥방향에 배치된 자기 센서에 의해 회전체의 회전 각도를 검출한다. 그러나, 회전체의 지름 바깥방향에 배치된 자기 센서에 의해 회전체의 회전 각도를 검출하는 경우, 회전체의 지름 바깥방향에 다수의 자기 센서를 배치하지 않으면, 회전체의 회전 각도를 정밀하게 검출하는 것이 곤란하다. 다수의 자기 센서를 배치하는 경우에는, 비용이 증가한다. 또한, 다수의 자기 센서를 배치하기 위한 스페이스를 확보할 필요가 있고, 다수의 자기 센서를 지지하기 위한 지지 기구가 복잡화할 우려도 있다. 또한, 자기 센서가, 홀 전류의 증감에 의해 회전 각도를 검출하는 경우에는, 전원이 OFF가 된 때에 회전 각도 정보가 소실되어, 재차 전원이 ON이 된 때에, 회전체의 절대적인 회전 각도를 모르게 될 우려가 있다.
그래서, 본 발명의 목적은, 회전 샤프트의 회전각을 보다 정확하게 검출함에 의해, 밸브체의 위치를 보다 정확하게 검출하는 것이 가능한 전동밸브를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 전동밸브는, 밸브체와, 상기 밸브체를 제1 축에 따라 이동시키는 드라이버와, 상기 드라이버를 상기 제1 축 둘레로 회전시키는 회전 샤프트와, 상기 회전 샤프트에 배치되고, 상기 회전 샤프트와 함께 회전하는 영구자석 부재와, 상기 영구자석 부재에 포함되는 영구자석의 상방에 배치되고, 상기 영구자석의 회전 각도를 검출하는 각도 센서와, 상기 영구자석의 일부 또는 상기 각도 센서의 일부를 덮는 요크를 구비한다.
몇가지의 실시 형태에서의 전동밸브에 있어서, 상기 요크는, 상기 영구자석의 일부를 덮는 제1 요크를 포함하고, 상기 제1 요크는, 상기 영구자석의 측면을 덮고 있어도 좋다.
몇가지의 실시 형태에서의 전동밸브에 있어서, 상기 영구자석의 측면 중, N극과 S극 사이의 경계 영역은, 상기 제1 요크에 의해 덮이는 일 없이 노출하여 있어도 좋다.
몇가지의 실시 형태에서의 전동밸브에 있어서, 상기 영구자석 부재는, 상기 영구자석과 상기 제1 요크를 포함하는 인서트 성형체라도 좋다.
몇가지의 실시 형태에서의 전동밸브에 있어서, 상기 요크는, 상기 각도 센서의 일부를 덮는 제2 요크를 포함하고, 상기 제2 요크는, 상기 각도 센서의 측면 또는 상기 각도 센서의 상면을 덮고 있어도 좋다.
몇가지의 실시 형태에서의 전동밸브에 있어서, 상기 제2 요크의 외연은, 평면시로, 상기 영구자석의 외연보다도 내측에 위치하고 있어도 좋다.
몇가지의 실시 형태에서의 전동밸브에 있어서, 상기 각도 센서의 하면은, 상기 제2 요크에 의해 덮이는 일 없이 노출하여 있어도 좋다.
몇가지의 실시 형태에서의 전동밸브는, 코일을 포함하는 스테이터 부재와, 상기 회전 샤프트에 동력 전달 가능하게 연결되는 로터 부재와, 밸브시트를 구비한 하측 베이스 부재를 또한 구비하고 있어도 좋다.
몇가지의 실시 형태에서의 전동밸브는, 상기 회전 샤프트의 회전 동작을 제어하는 제어 기판을 또한 구비하고 있어도 좋다.
본 발명에 의해, 밸브체의 위치를 보다 정확하게 검출하는 것이 가능한 전동밸브를 제공할 수 있다.
도 1은, 제1의 실시 형태에서의 전동밸브의 개요를 도시하는 개략 단면도.
도 2는, 제2의 실시 형태에서의 전동밸브의 개략 단면도.
도 3은, 제2의 실시 형태에서의 전동밸브의 일부의 개략 확대 단면도.
도 4A는, 도 3의 일부분을 더욱 확대한 도면.
도 4B는, 도 4A에서의 H-H 시시 단면도.
도 5는, 제3의 실시 형태에서의 전동밸브의 일부의 개략 확대 단면도.
도 6은, 도 5에서의 A-A 시시 단면도.
도 7A는, 도 5의 일부분을 더욱 확대한 도면.
도 7B는, 도 7A에서의 K-K 시시 단면도.
도 7C는, 제2 요크의 구성의 다른 한 예의 개요를 도시하는 확대도.
도 7D는, 제2 요크 및 각도 센서의 저면도.
도 8은, 도 5에서의 B-B 시시 단면도.
도 9는, 영구자석과 각도 센서와의 배치 관계를 모식적으로 도시하는 도면.
도 10은, 영구자석과 각도 센서와의 배치 관계를 모식적으로 도시하는 도면.
도 11은, 영구자석과 각도 센서와의 배치 관계를 모식적으로 도시하는 도면.
도 12는, 영구자석과 각도 센서와의 배치 관계를 모식적으로 도시하는 도면.
이하, 도면을 참조하여, 실시 형태에서의 전동밸브에 관해 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태의 설명에서, 동일한 기능을 갖는 부위, 부재에 관해서는 동일한 부호를 붙이고, 동일한 부호가 붙여진 부위, 부재에 관한 반복되는 설명은 생략한다.
(제1의 실시 형태)
도 1을 참조하여, 제1의 실시 형태에서의 전동밸브(A)에 관해 설명한다. 도 1은, 제1의 실시 형태에서의 전동밸브(A)의 개요를 도시하는 개략 단면도이다. 또한, 도 1에서, 도면의 복잡화를 피하기 위해, 전동밸브(A)의 일부의 기재는 생략되어 있다.
전동밸브(A)는, 밸브체(10)와, 드라이버(30)와, 회전 샤프트(50)와, 회전 샤프트(50)에 동력을 전달하는 동력원(60)과, 영구자석(72)을 포함하는 영구자석 부재(70)와, 영구자석(72)의 회전 각도를 검출하는 각도 센서(80)와, 영구자석 부재(70)의 일부 또는 각도 센서(80)의 일부를 덮는 요크(9)를 구비한다. 또한, 도 1에는, 전동밸브(A)가, 영구자석(72)의 일부를 덮는 제1 요크(91)와, 각도 센서(80)의 일부를 덮는 제2 요크(92)를 구비하는 예가 기재되어 있는데, 전동밸브(A)는, 영구자석(72)의 일부를 덮는 제1 요크(91), 및, 각도 센서(80)의 일부를 덮는 제2 요크(92)중의 어느 일방만을 구비하고 있어도 좋다.
밸브체(10)는, 밸브시트(20)와 접촉함에 의해 유로를 폐쇄하고, 밸브시트(20)로부터 이간함에 의해 유로를 개방한다.
드라이버(30)는, 밸브체(10)를 제1 축(Z)에 따라 이동시키는 부재이다. 도 1에 기재된 예에서는, 드라이버(30)의 외주면에는 숫나사(31)가 마련되어 있다. 숫나사(31)는, 드라이버를 안내하는 안내 부재(40)에 마련된 암나사(41)에 나사결합하고 있다. 드라이버(30)가, 안내 부재(40)에 대해 회전함에 의해, 드라이버(30)는, 제1 축(Z)에 따라 이동한다. 드라이버(30)와 밸브체(10)는, 기계적으로 접속되어 있다. 이 때문에, 드라이버(30)가 제1 축(Z)에 따라 이동하면, 밸브체(10)도 제1 축(Z)에 따라 이동하다. 또한, 드라이버(30)와 밸브체(10)는, 일체로 형성되어도 좋고, 별체로서 형성되어도 좋다.
회전 샤프트(50)는, 드라이버(30)를 제1 축(Z) 둘레로 회전시키는 부재이다. 회전 샤프트(50)는, 동력원(60)으로부터 동력을 수취하고, 제1 축(Z) 둘레를 회전한다. 회전 샤프트(50)와 드라이버(30)는, 기계적으로 접속되어 있다. 이 때문에, 회전 샤프트(50)가 제1 축(Z) 둘레로 회전하면, 드라이버(30)도 제1 축(Z) 둘레로 회전한다. 또한, 회전 샤프트(50)와, 드라이버(30)는, 일체로 형성되어도 좋고, 별체로서 형성되어도 좋다.
도 1에 기재된 예에서는, 밸브체(10)와, 드라이버(30)와, 회전 샤프트(50)가, 일직선상(제1 축(Z)상)에 배치되어 있다. 이 때문에, 회전 샤프트(50)의 회전 운동을 밸브체(10)의 축방향 운동으로 변환하는 운동 변환 기구가 단순화된다. 또한, 실시 형태는, 밸브체(10)와, 드라이버(30)와, 회전 샤프트(50)가, 일직선상에 배치되는 것으로 한정되지 않는다.
영구자석 부재(70)는, 회전 샤프트(50)와 함께, 제1 축(Z) 둘레를 회전한다. 영구자석 부재(70)는 영구자석(72)을 포함하고, 영구자석(72)은, 제1 축(Z)에 수직한 단면(斷面)에서, N극과 S극을 포함한다. 영구자석 부재(70)는 회전 샤프트(50)에 고정되어 있어도 좋다. 대체적으로, 후술하는 제3의 실시 형태에 나타나는 바와 같이, 영구자석 부재(70)는, 회전 샤프트(50)에 대해 상대 회전 불능이면서, 회전 샤프트(50)에 대해 제1 축(Z)방향으로 상대 이동 자유로워도 좋다.
각도 센서(80)는, 영구자석 부재(70)에 포함되는 영구자석(72)의 회전 각도를 검출한다. 각도 센서(80)는, 영구자석(72)의 상방에 배치된다. 각도 센서(80)는, 영구자석(72)의 회전 각도를 검출하는 센서이기 때문에, 영구자석(72)을 포함하는 회전체로부터는, 이간(離間) 배치되어 있다. 각도 센서(80)는, 자속밀도 등을 검출하는 자기 검출 소자(82)를 포함한다. 영구자석(72)이, 제1 축(Z)의 둘레를 회전하면, 자기 검출 소자(82)를 통과하는 자속이 변화한다. 이렇게 하여, 자기 검출 소자(82)(각도 센서(80))는, 영구자석(72)의 제1 축(Z) 둘레의 회전 각도를 검출한다.
영구자석(72)이, 제1 축(Z)의 둘레를 회전하면, 영구자석의 상방에 배치된 자기 검출 소자(82)를 통과하는 자속의 각도는 연속적으로 변화한다. 따라서, 자기 검출 소자(82)(각도 센서(80))는, 영구자석(72)의 제1 축(Z) 둘레의 회전 각도를 연속적으로 검출할 수 있다. 또한, 도 1에 기재된 예에서, 영구자석(72)의 제1 축(Z) 둘레의 회전 각도의 변화는, 밸브체(10)의 제1 축(Z)에 따르는 방향의 위치 변화에 비례한다. 따라서, 각도 센서(80)가, 영구자석(72)의 제1 축(Z) 둘레의 회전 각도를 검출함에 의해, 밸브체(10)의 제1 축(Z)에 따르는 방향의 위치, 즉, 밸브의 개방도를 산출할 수 있다. 전동밸브(A)는, 각도 센서(80)가 출력하는 각도 데이터를, 밸브체(10)의 제1 축(Z)에 따르는 방향의 위치 데이터, 즉, 밸브의 개방도 데이터로 변환한 연산 장치를 구비하고 있어도 좋다. 연산 장치는, 제어 기판(90)상에 배치되어 있어도 좋다.
본 명세서에서, 회전 샤프트(50)의 밸브체(10)측의 단부(端部)를 제2 단부라고 부르고, 회전 샤프트(50)의 밸브와는 반대측의 단부를 제1 단부라고 부른다. 또한, 본 명세서에서, 「상방」은, 제2 단부로부터 제1 단부를 향하는 방향으로 정의된다. 따라서, 실제로는, 제2 단부가 제1 단부보다도 상방에 있는 경우라도, 본 명세서에서는, 제2 단부로부터 제1 단부를 향하는 방향이, 「상방」이다. 또한, 본 명세서에서는, 상방과 반대의 방향, 즉, 제1 단부로부터 제2 단부를 향하는 방향이 「하방」이다. 또한, 각도 센서(80)는, 회전 샤프트(50)의 회전축과 중심을 일치시킨 배치로 한정되지 않고, 그 측정 감도에 응하여 부착 위치를 바꾸어도 좋다.
제1의 실시 형태에서, 전동밸브(A)는, 영구자석(72)의 일부 또는 각도 센서(80)의 일부를 덮는 요크(9)를 구비한다.
도 1에 기재된 예에서는, 제1 요크(91)는, 영구자석(72)의 측면을 덮는다. 제1 요크(91)가, 영구자석(72)의 측면을 덮음에 의해, 제1 요크(91)는, 영구자석(72)부터의 자속을 모아서, 각도 센서(80)를 향하는 자속의 밀도를 증가시킨다. 그 결과, 각도 센서(80)에 의한 영구자석(72)의 회전 각도의 검출 정밀도가 향상한다.
도 1에 기재된 예에서는, 영구자석(72)의 상면(72a)은, 제1 요크(91)에 의해 덮여 있지 않다(상면(72a)은, 노출하여 있다). 또한, 영구자석(72)의 하면도, 제1 요크(91)에 의해 덮여 있지 않지만, 영구자석(72)의 하면은, 제1 요크(91)에 의해 덮여 있어도 좋다. 또한, 제1 요크(91)의 재질로서는, 순철(純鐵) 등의 연자성 재료, 즉 공지의 것을 사용할 수 있다.
도 1에 기재된 예에서는, 제2 요크(92)는, 각도 센서(80)의 측면을 덮는다. 또한, 제2 요크(92)는, 각도 센서(80)의 측면과 접촉하고 있어도 좋고, 각도 센서(80)의 측면부터 이간하고 있어도 좋다. 도 1에 기재된 예에서는, 제2 요크(92)와, 각도 센서(80)의 측면 사이에는 간극(G)이 있다.
제2 요크(92)는, 영구자석(72)부터의 자속을 모음과 함께, 영구자석(72) 이외의 자장(磁場) 생성 부재가 생성한 자속을 모은다. 예를 들면, 동력원(60)이, 코일을 포함하는 경우에는, 코일에 전류가 흐름에 의해, 자장이 생성된다. 제2 요크(92)는, 코일 등이 생성한 자속을 모은다. 제2 요크(92)가 존재하지 않는 경우에는, 각도 센서(80)는, 코일 등이 생성한 자속도 검출하여 버린다. 이 때문에, 각도 센서(80)가 출력하는 신호에는, 영구자석(72)의 회전과는 직접 관계되지 않는 노이즈(코일 등이 생성한 자속에 기인하는 노이즈)가 포함된다. 이에 대해, 각도 센서(80)의 일부를 덮는 제2 요크(92)가 마련되는 경우에는, 코일 등이 생성한 자속이 제2 요크(92)에 의해 모아진다. 이 때문에, 각도 센서(80)는, 코일 등이 생성한 자속으로부터 효과적으로 차폐되게 된다. 따라서, 각도 센서(80)가 출력하는 신호에 포함되는 노이즈가 저감된다. 그 결과, 각도 센서(80)에 의한 영구자석(72)의 회전 각도의 검출 정밀도가 향상한다.
도 1에 기재된 예에서는, 제2 요크(92)는, 각도 센서(80)의 측면을 덮고 있다. 대체적(代替的)으로, 또는, 부가적으로, 제2 요크(92)는, 각도 센서(80)의 상면을 덮어도 좋다. 즉, 각도 센서(80)와 제어 기판(90) 사이에 제2 요크(92)가 배치되어도 좋다. 또한, 제2 요크(92)의 재질로서는, 순철 등의 연자성 재료, 즉 공지의 것을 사용할 수 있다.
(임의 부가적인 구성례 1)
제1의 실시 형태에서 채용 가능한 임의 부가적인 구성례에 관해 설명한다. 구성례 1에서는, 밸브체(10)와, 회전 샤프트(50)와, 영구자석(72)과, 각도 센서(80)가 일직선상에 배치되어 있다. 밸브체(10)와, 회전 샤프트(50)와, 영구자석(72)과, 각도 센서(80)가 일직선상에 배치됨에 의해, 밸브의 구동 기구와, 영구자석의 회전 각도 검출 기구(환언하면, 밸브의 위치 검출 기구)를 포함하는 전동밸브(A)의 전체를 컴팩트하게 하는 것이 가능하다.
(임의 부가적인 구성례 2)
구성례 2에서는, 각도 센서(80)는, 회전 샤프트(50)의 회전 동작을 제어하는 제어 기판(90)에 지지되어 있다. 이 때문에, 각도 센서(80)를 지지하는 지지 부재를 별도 준비할 필요가 없다. 이 때문에, 전동밸브(A)의 구조가 단순화되고, 전동밸브(A)의 소형화가 가능해진다. 또한, 제어 기판(90)은, 동력원(60)에 제어 신호를 송신하고, 동력원의 동작을 제어한다.
(임의 부가적인 구성례 3)
구성례 3에서는, 전동밸브(A)는, 영구자석(72)을 수용하는 케이스(예를 들면, 금속제의 캔(100))를 구비한다. 그리고, 케이스의 단벽(端壁)(102)은, 각도 센서(80)와, 영구자석 부재(70) 사이에 배치되어 있다. 환언하면, 각도 센서(80)와 영구자석 부재(70)는, 케이스의 단벽(102)을 통하여 대향 배치된다. 또한, 케이스는, 제1 축(Z) 둘레를 회전하는 회전체가 아니다. 따라서, 전동밸브(A)가 작동할 때에는, 영구자석(72)은, 정지 상태에 있는 케이스에 대해 상대 회전한다. 영구자석(72) 등의 회전체가 케이스 내에서 회전할 때, 회전체의 진동이 케이스에 전하여질 가능성이 있다. 도 1에 기재된 예에서는, 각도 센서(80)가, 케이스에 이간 배치되어 있기 때문에, 회전체의 진동이 각도 센서(80)에 전달되는 것이 억제된다. 따라서, 각도 센서(80)에 의한 영구자석의 각도 검출 정밀도가 향상한다.
도 1에 기재된 예에서는, 케이스의 단벽(102)은, 영구자석 부재(70)의 상면을 덮고 있다. 또한, 도 1에 기재된 예에서는, 단벽(102)은, 상측으로 볼록한 돔 형상을 갖는다. 그리고, 케이스의 단벽(102)부터는, 원통형상의 측벽(104)이 하방을 향하여 늘어나고 있다.
또한, 제1의 실시 형태에서, 구성례 1 내지 구성례 3을 조합시켜서 채용하는 것도 가능하다. 예를 들면, 제1의 실시 형태에서, 구성례 1 및 구성례 2, 구성례 2 및 구성례 3, 또는, 구성례 1 내지 3이 채용되어도 좋다. 또한, 구성례 1∼3은, 후술하는 실시 형태(제2의 실시 형태, 제3의 실시 형태)에서 채용되어도 좋다.
(제2의 실시 형태)
도 2 내지 도 4B를 참조하여, 제2의 실시 형태에서의 전동밸브(B)에 관해 설명한다. 도 2는, 제2의 실시 형태에서의 전동밸브(B)의 개략 단면도이다. 도 3은, 제2의 실시 형태에서의 전동밸브(B)의 일부의 개략 확대 단면도이다. 또한, 도 4A는, 도 3의 일부분을 더욱 확대한 도면이다. 도 4B는, 도 4A에서의 H-H 시시(矢視) 단면도이다.
전동밸브(B)는, 밸브체(10)와, 밸브시트(20)와, 드라이버(30)와, 회전 샤프트(50)와, 회전 샤프트(50)에 동력을 전달하는 동력원(60)과, 영구자석(72)을 포함하는 영구자석 부재(70)와, 영구자석(72)의 회전 각도를 검출하는 각도 센서(80)와, 영구자석 부재(70)의 일부를 덮는 요크(9)(제1 요크(91))를 구비한다.
전동밸브(B)는, 제1 유로(112)와, 제2 유로(114)를 구비한다. 밸브체(10)와 밸브시트(20)가 이간하고 있을 때, 환언하면, 밸브체(10)가 상방 위치에 있을 때, 유체가, 제1 유로(112)를 통하여 밸브실(113) 내로 유입하고, 밸브실(113) 내의 유체가, 제2 유로(114)를 통하여 배출된다. 다른 한편, 밸브체(10)와 밸브시트(20)가 접촉하고 있을 때, 환언하면, 밸브체(10)가 하방 위치에 있을 때, 제1 유로(112)와 제2 유로(114)는 서로 비연통 상태가 된다.
또한, 도 2에 기재된 예에서는, 제1 유로(112)와, 밸브시트(20)와, 제2 유로(114)가, 하측 베이스 부재(2)에 마련되어 있다.
도 2에 기재된 예에서, 전동밸브(B)는, 동력원(60)과 동력 전달 기구(120)를 구비한다.
동력원(60)은, 코일(620)을 포함하는 스테이터 부재(62)와, 로터 부재(64)를 구비한다. 코일(620)에는, 전원에 접속된 전선(630)으로부터 펄스 신호가 입력된다. 그리고, 코일(620)에 펄스 신호가 입력되면, 로터 부재(64)는, 펄스 신호의 펄스 수에 대응하는 회전 각도만큼 회전한다. 즉, 도 2에 기재된 예에서는, 스테이터 부재(62)와, 로터 부재(64)에 의해, 스테핑 모터가 구성되어 있다. 또한, 로터 부재(64)도 자석을 구비하지만, 당해 자석은, 각도 센서(80)에 의해 회전 각도가 검출되는 영구자석(72)과는 다른 자석이다.
동력 전달 기구(120)는, 로터 부재(64)와 회전 샤프트(50)의 사이를 동력 전달 가능하게 접속하는 부재이다. 동력 전달 기구(120)는, 복수의 치차를 포함한다. 동력 전달 기구(120)는, 유성 치차 기구를 구비하고 있어도 좋다. 유성 치차 기구의 상세는, 후술된다.
도 2에 기재된 예에서는, 전동밸브(B)는, 하우징 부재(4)를 구비한다. 하우징 부재(4) 내에는, 수용 공간(SP)(예를 들면, 액밀(液密)의 폐공간)이 형성되고, 수용 공간(SP) 내에는, 상술한 스테이터 부재(62), 캔(100), 제어 기판(90) 등이 수용된다.
도 2에 기재된 예에서는, 제어 기판(90)이, 하우징 부재(4)에 의해 지지되어 있다. 보다 구체적으로는, 하우징 부재(4)는, 측벽을 구성하는 통형상 부재(4a)와, 커버 부재(4b)를 구비하고, 제어 기판(90)은, 커버 부재(4b)에 의해 지지되어 있다.
제어 기판(90)(보다 구체적으로는 제어 기판상의 회로)은, 코일(620)에 공급되는 펄스 수(數)를 제어한다. 코일(620)에, 소정의 펄스 수가 공급되면, 로터 부재(64)는, 펄스 수에 대응하는 회전 각도만큼 회전한다. 로터 부재(64)와, 회전 샤프트(50)는, 동력 전달 기구(120)를 통하여 동력 전달 가능하게 접속되어 있다. 이 때문에, 로터 부재(64)가 회전하면, 회전 샤프트(50)는, 로터 부재(64)의 회전 각도에 비례한 회전 각도만큼 회전한다.
회전 샤프트(50)는, 드라이버(30)를 회전시킨다. 도 2에 기재된 예에서는, 회전 샤프트(50)의 제2 단부(52)(즉, 샤프트측 계합 부재)와, 드라이버(30)의 상단부(34)(즉, 드라이버측 계합 부재)가, 서로 상대 회전 불능으로, 기계적으로 접속되어 있다. 또한, 회전 샤프트(50)의 제2 단부(52)와, 드라이버(30)의 상단부(34)는, 제1 축(Z)에 따라, 서로 상대 이동 가능하다. 이 때문에, 회전 샤프트(50)는, 회전 샤프트(50) 자신의 상하 위치를 변화시키는 일 없이, 드라이버(30)를 상하이동(上下動)시키는 것이 가능하다.
회전 샤프트(50)의 제1 단부(54)에는, 상술한 영구자석 부재(70)가 배치되어 있다. 도 2에 기재된 예에서는, 회전 샤프트(50)의 회전 동작에 의해, 회전 샤프트(50)의 상하 방향의 위치가 변화하지 않는다. 이 때문에, 영구자석 부재(70)도, 회전 샤프트(50)의 회전 동작에 의해, 상하 방향 위치가 변화하지 않는다. 따라서, 전동밸브(B)의 동작 중에, 영구자석 부재(70)와, 각도 센서(80) 사이의 거리가, 일정하게 유지된다.
즉, 제2의 실시 형태에서는, 회전 샤프트(50)와 드라이버(30)가 별체이고, 또한, 회전 샤프트(50)와 드라이버(30)가, 제1 축(Z)에 따라, 서로 상대 이동 가능하기 때문에, 회전 샤프트(50)에 배치된 영구자석 부재(70)와 각도 센서(80) 사이의 거리를 일정하게 유지하는 것이 가능하다. 그 결과, 각도 센서(80)에 의한 영구자석(72)의 회전 각도의 검출의 정밀도가 향상한다. 드라이버(30)의 상하이동에 수반하여, 회전 샤프트(50) 및 영구자석(72)이 상하이동하는 경우, 각도 센서(80)에 의한 영구자석(72)의 회전 각도의 검출 정밀도가 저하될 우려가 있다. 이에 대해, 제2의 실시 형태에서는, 드라이버(30)가 상하이동하여도, 회전 샤프트(50) 및 영구자석(72)이 상하이동하지 않도록 하고 있는 점에서 획기적이다.
도 2에 기재된 예에서는, 회전 샤프트(50) 자체가, 영구자석(72)과 각도 센서(80) 사이의 거리를 일정하게 유지하는 영구자석 위치결정 부재로서 기능하고 있다고 말할 수도 있다. 제2의 실시 형태에서, 회전 샤프트(50)와 영구자석 부재(70) 사이의 연결은, 회전 샤프트(50)와 영구자석 부재(70)가 상대 이동 불능이 되도록, 직접적 또는 간접적으로 연결되어 있으면, 어떤 연결이라도 상관 없다. 그러나, 상대 이동의 방지를 보다 확실하게 하는 관점에서는, 회전 샤프트(50)와 영구자석 부재(70)가 직접적으로 고정되어 있는 것이 바람직하다.
도 4A 및 도 4B를 참조하여, 영구자석 부재(70)가 구비하는 제1 요크(91)에 관해, 보다 상세히 설명한다. 제1 요크(91)는, 영구자석(72)의 측면의 일부를 덮는다. 제1 요크(91)가, 영구자석(72)의 측면의 일부를 덮음에 의해, 제1 요크(91)는, 영구자석(72)부터의 자속을 모아서, 각도 센서(80)를 향하는 자속의 밀도를 증가시킨다. 그 결과, 각도 센서(80)에 의한 영구자석(72)의 회전 각도의 검출 정밀도가 향상한다.
도 4A에 기재된 예에서는, 제1 요크(91)의 외연(910)은, 평면시(또는 저면시)로, 각도 센서(80)의 외연(81)을 둘러다. 환언하면, 각도 센서(80)는, 평면시(또는 저면시)로, 제1 요크(91)의 내측에 배치되어 있다. 이 때문에, 제1 요크(91)로부터의 자속이, 효과적으로, 각도 센서(80)를 향하도록 유도된다.
도 4B를 참조하면, 제1 요크(91)는, S극측 요크(91a)와, N극측 요크(91b)를 구비한다. S극측 요크(91a)는, 영구자석(72)의 S극의 측면의 일부를 덮고, N극측 요크(91b)는, 영구자석(72)의 N극측의 측면의 일부를 덮고 있다. 또한, S극측 요크(91a)는, 영구자석(72)의 측면에 고정되고, N극측 요크(91b)는, 영구자석(72)의 측면에 고정되어 있다.
제1 요크(91)와 영구자석(72)을 포함하는 영구자석 부재(70)가, 인서트 성형에 의해 작성되어도 좋다. 예를 들면, 성형틀(成形型) 내에 제1 요크(91)를 배치한 후, 성형틀 내에, 자석분(磁石粉)을 함유하는 수지 재료를 유입한다. 수지 재료가 고화됨에 의해, 영구자석 부재(70)가 인서트 성형된다. 인서트 성형된 영구자석 부재(70)는, 플라스틱 마그넷과 그 주위에 배치된 제1 요크(91)를 포함하게 된다.
제1 요크(91)와 영구자석(72)과 칼라 부재(74)를 포함하는 영구자석 부재(70)가, 인서트 성형에 의해 작성되어도 좋다. 예를 들면, 성형틀 내에 제1 요크(91) 및 칼라 부재(74)를 배치한 후, 성형틀 내에, 자석분을 함유하는 수지 재료를 유입한다. 수지 재료가 고화됨에 의해, 영구자석 부재(70)가 인서트 성형된다. 인서트 성형된 영구자석 부재(70)는, 링형상의 플라스틱 마그넷과, 그 외주측에 배치된 제1 요크(91)와, 링형상의 플라스틱 마그넷의 내주측에 배치된 칼라 부재(74)를 포함하게 된다.
제1 요크(91)와 영구자석(72)을 포함하는 영구자석 부재(70)가, 인서트 성형에 의해, 형성된 경우에는(환언하면, 영구자석 부재(70)가, 제1 요크(91)와 영구자석(72)을 포함하는 인서트 성형체인 경우에는), 제1 요크(91)와 영구자석(72)을, 영구자석(72)의 제조 후에 고정시킬 필요가 없다. 이 때문에, 제1 요크(91) 및 영구자석(72)에 관해, 높은 치수 정밀도가 요구되지 않는다. 그 결과, 영구자석 부재(70)의 제조 비용이 저감된다.
도 4B에 기재된 예에서는, 제1 요크(91)는, S극측 요크(91a)와, N극측 요크(91b)로 분할되어 있다. 이 때문에, 가령, 영구자석 부재(70)가 인서트 성형에 의해 형성되지 않는 경우라도, 2개의 반달형상(弧狀)의 요크(91a, 91b)를 좌우로부터 끼워 넣도록 영구자석(72)에 장착함에 의해, 영구자석 부재(70)를 제작할 수 있다. 이 때문에, 영구자석 부재(70)의 제조가 용이하다.
또한, 도 4B에 기재된 예에서는, 영구자석(72)의 측면 중, N극과 S극 사이의 2개의 경계 영역(BR)은, 제1 요크(91)에 의해 덮이는 일 없이 노출하여 있다. 이 때문에, N극과 S극 사이의 경계 영역(BR)에 강력한 자기 회로가 형성되어, 각도 센서(80)를 향하는 자속이 감소하여 버리는 일이 없다.
도 4B에 기재된 예에서는, 영구자석 부재(70)는, 서로 분리된 S극측 요크(91a)와, N극측 요크(91b)를 포함한다. 이 때문에, N극측 요크(91b)와 S극측 요크(91a) 사이에, 강력한 평행 자장(도 4B의 파선 화살표를 참조)이 형성된다. 이 때문에, 각도 센서(80)에 의한 영구자석(72)의 회전 각도의 검출 정밀도가 더욱 향상한다. 또한, S극측 요크(91a)와, N극측 요크(91b)는, 영구자석(72)의 측면에서 분할되어 있으면 된다. 따라서, S극측 요크(91a)와, N극측 요크(91b)가, 영구자석(72)의 하면에서 연결되어 있어도 상관 없다(즉, 제1 요크(91)가 저부를 구비하고 있어도 상관 없다).
도 4B에 기재된 예에서는, 영구자석(72)의 측면의 약 3/4가, 제1 요크(91)에 의해 덮이고, 영구자석 부재의 측면의 약 1/4가, 제1 요크(91)에 의해 덮이는 일 없이 노출하여 있다(환언하면, 영구자석(72)의 외주면 중 약 270도(度)에 대응하는 외주가 제1 요크에 의해 덮여 있다). 영구자석 부재(70)가 회전할 때의 밸런스의 관점에서, 영구자석(72)의 측면의 1/2 이상이 제1 요크(91)에 의해 덮여 있는 것이 바람직하다(환언하면, 영구자석(72)의 측면의 1/2 미만은 노출하여 있어도 좋다). 또한, 영구자석 부재(70)가 회전할 때의 밸런스의 관점에서, 영구자석(72)의 측면의 2/3 이상이 제1 요크(91)에 의해 덮여 있는 것이, 더욱 바람직하다(환언하면, 영구자석(72)의 측면의 1/3 미만은 노출하여 있어도 좋다).
또한, 제2의 실시 형태에서의 영구자석 부재(70)의 구성은, 제1의 실시 형태에서의 영구자석 부재의 구성으로서 채용되어도 좋고, 제3의 실시 형태에서의 영구자석 부재의 구성으로서 채용되어도 좋다.
도 2에 기재된 예에서는, 캔(100)의 내부에, 캔의 내부를 상부 공간과 하부 공간으로 구획하는 칸막이 부재(130)가 배치되어 있다. 그리고, 칸막이 부재(130)에 의해 형성된 상부 공간, 즉, 칸막이 부재(130)와 캔(100)의 단벽(102)(상벽) 사이의 공간에, 영구자석 부재(70)가 배치되어 있다. 이 때문에, 영구자석 부재(70)에 깨짐(欠け) 등이 생긴 경우라도, 자분(磁粉) 등이, 하부 공간 내로 들어갈 우려가 없다. 또한, 칸막이 부재(130)는, 캔(100)에 대해, 회전 샤프트(50)를 회전 자유롭게 지지하는 축받이 부재라도 좋다. 칸막이 부재(130)가 축받이 부재인 경우에는, 칸막이 부재(130)는, 영구자석 부재(70)가 배치되는 상부 공간과, 로터 부재(64) 등이 배치되는 하부 공간의 사이를 구획하는 칸막이로서의 기능과, 축받이로서의 기능의 양방의 기능을 구비하게 된다. 또한, 칸막이 부재(130)의 형상은, 예를 들면, 원판 형상이다.
칸막이 부재(130)의 재질에 관해 설명한다. 본 실시 형태의 칸막이 부재(130)는, 예를 들면, 수지제(예를 들면 PPS : 폴리페닐렌술파이드 수지)이다. 대체적으로, 칸막이 부재(130)를, 연자성 재료로 형성하여도 좋다. 연자성 재료로서는, 철, 규소강, 또는 자성을 갖는 수지 등이 예시된다. 캔의 내부를 상부 공간과 하부 공간으로 구획하는 부재를 연자성 재료로 구성함으로써 영구자석 부재(70)의 자기와, 다른 자기(예를 들면, 로터 부재(64)의 자기)와의 간섭을 막을 수 있다. 구체적으로는, 영구자석 부재(70)는 둘레 방향으로 2극으로 착자되어 있고, 로터 부재(64)는 둘레 방향을 4극 이상(예를 들면 8극)의 자극이 교대로 교체되도록 착자되어 있다. 그때문에, 영구자석 부재(70)의 자기와 로터 부재(64)의 자기의 간섭을 막음으로써, 각도 센서(80)에서 측정되는 각도의 어긋남이나 로터 부재(64)의 회전의 약간의 토오크 변동을 방지할 수 있다. 물론, 후술하는 제3의 실시 형태의 칸막이 부재(130)를 연자성 재료로 형성하여도 좋다.
(동력 전달 기구)
도 3을 참조하여, 동력원(60)으로부터, 밸브체(10)에 동력을 전달하는 기구의 한 예에 관해, 상세히 설명한다. 도 3은, 제2의 실시 형태에서의 전동밸브(B)의 일부의 개략 확대 단면도이다.
도 3에 기재된 예에서는, 동력원(60)의 일부를 구성하는 스테이터 부재(62)는, 캔(100)의 측벽(104)에 고정되어 있다. 스테이터 부재(62)는, 보빈(622)과, 보빈에 휘감겨진 코일(620)을 구비한다.
도 3에 기재된 예에서는, 동력원(60)의 일부를 구성하는 로터 부재(64)는, 캔(100)의 측벽(104)의 내측에, 캔(100)에 대해 회전 자유롭게 배치되어 있다. 로터 부재(64)는, 자성 재료에 의해 형성된다. 로터 부재(64)는, 동력 전달 기구(120), 예를 들면, 태양 기어 부재(121)에 연결된다(고정된다).
태양 기어 부재(121)는, 로터 부재(64)에 연결되는 연결부(1211)와, 태양 기어(1212)를 구비한다. 연결부(1211)는, 지름 방향(제1 축(Z)과 수직한 방향)에 따라 늘어나 있고, 태양 기어(1212)는, 제1 축(Z)에 따라 늘어나고 있다. 태양 기어(1212)의 축구멍(軸孔)에는, 회전 샤프트(50)가, 태양 기어의 내벽에 대해 상대 회전 자유롭게 배치되어 있다.
태양 기어(1212)의 외치는, 복수의 유성 기어(122)와 맞물린다. 각 유성 기어(122)는, 캐리어(123)에 의해 지지된 샤프트(124)에 회전 자유롭게 지지되어 있다. 각 유성 기어(122)의 외치는, 환형상의 링 기어(125)(내치 고정 기어)와 맞물린다.
링 기어(125)는, 캔(100)에 대해 상대 회전 불능한 부재이다. 도 3에 기재된 예에서는, 링 기어(125)는, 원통형상의 지지 부재(126)를 통하여 후술하는 홀더(150)에 지지되어 있다.
또한, 유성 기어(122)는, 환형상의 제2 링 기어(127)(내치 가동 기어)와도 맞물려 있다. 도 3에 기재된 예에서는, 제2 링 기어(127)가 회전 샤프트(50)에 고착되는 출력 기어로서 기능하고 있다. 대체적으로, 제2 링 기어(127)와는 다른 출력 기어를 회전 샤프트(50)에 고착하고, 제2 링 기어(127)로부터의 동력을, 출력 기어를 통하여, 회전 샤프트(50)에 전달하여도 좋다. 또한, 출력 기어에 대한 회전 샤프트(50)의 고착은, 출력 기어에 대해 회전 샤프트(50)를 압입함에 의해 행하여져도 좋다.
상술한 치차 구성(태양 기어, 유성 기어, 내치 고정 기어, 및, 내치 가동 기어)는, 이른바 불사의(不思議) 유성 치차 기구를 구성하고 있다. 불사의 유성 치차 기구를 이용한 감속 장치에서는, 제2 링 기어(127)의 치수(齒數)를, 링 기어(125)의 치수와 약간 다른 치수로 함에 의해, 태양 기어(1212)의 회전수를 큰 감속비로 감속하여, 제2 링 기어(127)에 전달할 수 있다.
또한, 도 3에 기재된 예에서는, 동력 전달 기구(120)로서, 불사의 유성 치차 기구가 채용되어 있다. 그러나, 실시 형태에서는, 로터 부재(64)와 회전 샤프트(50) 사이의 동력 전달 기구로서, 임의의 동력 전달 기구를 채용하는 것이 가능하다. 동력 전달 기구(120)로서, 불사의 유성 치차 기구 이외의 유성 치차 기구가 채용되어도 좋다.
도 3에 도시되는 바와 같이, 회전 샤프트(50)는, 제1 단부(54)와 제2 단부(52)를 구비한다. 도 3에 기재된 예에서는, 회전 샤프트(50)는, 제1 단부(54)를 포함하는 회전 샤프트 본체와, 제2 단부(52)를 포함하는 샤프트측 계합 부재를 구비한다. 그리고, 회전 샤프트 본체와 샤프트측 계합 부재는, 예를 들면 용접 등에 의해 고착되어 있다. 샤프트측 계합 부재는, 드라이버(30)의 상단부(34)에 의해 구성된 드라이버측 계합 부재에 대해, 상대 회전 불능, 또한, 제1 축(Z)방향에 따라 상대 이동 자유롭게 계합하고 있다.
드라이버(30)의 외주면에는 숫나사(31)가 마련되어 있다. 숫나사(31)는, 드라이버를 안내하는 안내 부재(40)에 마련된 암나사(41)에 나사결합하고 있다. 이 때문에, 회전 샤프트(50) 및 드라이버(30)가 제1 축(Z) 둘레로 회전하면, 드라이버(30)는, 안내 부재(40)에 의해 안내되면서 상하이동한다. 이에 대해, 회전 샤프트(50)는, 태양 기어(1212) 또는 안내 부재(40) 등의 샤프트 받이부재에 의해 회전 자유롭게 지지되고, 또한, 제1 축(Z)방향으로는 이동 불능이다.
또한, 도 3에 기재된 예에서, 드라이버(30)를 안내하는 안내 부재(40)는, 후술하는 홀더(150)에 의해 지지되어 있다.
드라이버(30)의 하단부(32)는, 밸브체(10)의 상단부(12)와, 볼(160) 등을 통하여 회전 가능하게 접속되어 있다. 도 3에 기재된 예에서는, 드라이버(30)가 제1 축(Z) 둘레로 회전하면서 하방으로 이동하면, 밸브체(10)는, 제1 축(Z) 둘레로 회전하는 일 없이 하방으로 이동한다. 또한, 드라이버(30)가 제1 축(Z) 둘레로 회전하면서 상방으로 이동하면, 밸브체(10)는, 제1 축(Z) 둘레로 회전하는 일 없이 상방으로 이동한다.
밸브체(10)의 하방으로의 이동은, 밸브체(10)가 드라이버(30)에 눌려짐에 의해 행하여진다. 또한, 밸브체(10)의 상방으로의 이동은, 드라이버(30)가 상방으로 이동하고 있는 상태에서, 밸브체(10)가, 코일 스프링 등의 스프링 부재(170)에 의해 상방에 눌려짐에 의해 행하여진다. 즉, 도 3에 기재된 예에서는, 스프링 받이 부재(172)와 밸브체(10)와의 사이에 배치된 스프링 부재(170)에 의해, 밸브체(10)가, 항상, 상방으로 가세되어 있다. 대체적으로, 또는, 부가적으로, 밸브체(10)와, 드라이버(30)가, 제1 축(Z)에 따르는 방향으로 상대 이동 불능이 되도록, 볼 조인트 등의 회전 조인트에 의해 연결되어 있어도 좋다. 이 경우, 스프링 부재(170)가 생략되어도 좋다.
이상의 구성에 의해, 동력원(60)으로부터의 동력을 이용하여, 밸브체(10)를 구동시키는 것이 가능하다. 밸브체(10)의 제1 축(Z)에 따르는 방향의 이동량은, 회전 샤프트(50) 및 영구자석(72)의 회전량에 비례한다. 이 때문에, 제2의 실시 형태에서는, 영구자석(72)의 제1 축(Z) 둘레의 회전 각도를 각도 센서(80)에 의해 측정함에 의해, 밸브체(10)의 제1 축(Z)에 따르는 방향의 위치를 정확하게 구하는 것이 가능하다. 또한, 전동밸브(B)는, 각도 센서(80)가 출력하는 각도 데이터를, 밸브체(10)의 제1 축(Z)에 따르는 방향의 위치 데이터, 즉, 밸브의 개방도 데이터로 변환하는 연산 장치를 구비하고 있어도 좋다.
제2의 실시 형태에서는, 회전 샤프트(50) 및 영구자석(72)이, 각도 센서(80)에 대해 상하이동하지 않는다. 환언하면, 전동밸브(B)의 작동시에, 영구자석(72)과 각도 센서(80) 사이의 거리가 일정 거리로 유지된다. 이 때문에, 제2의 실시 형태에서는, 각도 센서(80)를 이용하여, 영구자석(72)의 회전 각도, 및, 밸브체(10)의 제1 축(Z)에 따르는 방향의 위치를 정확하게 산출하는 것이 가능하다.
또한, 도 3에 기재된 예에서, 홀더(150)는, 하측 베이스 부재(2)의 오목부 내에 배치되어 있다. 또한, 홀더(150)와 하측 베이스 부재(2) 사이에는, O링 등의 제1 실 부재(152)가 배치되어 있다. 또한, 홀더(150)는, 밸브체(10)의 상단부(12)가 이동 가능한 내부 공간을 규정하고 있다. 따라서, 홀더(150)는, 스테이터 부재(62) 등이 배치된 공간 내에 액체가 침입하는 것을 방지하는 실 기능에 더하여, 밸브체(10)의 상단부(12)를 수용하는 기능을 갖는다.
또한, 홀더(150)는, 상술한 바와 같이, 원통형상의 지지 부재(126), 및, 안내 부재(40) 중의 적어도 일방을 지지하는 기능을 갖고 있어도 좋다.
또한, 도 3에 기재된 예에서는, 홀더(150)가, 하우징 부재(4)의 측벽부에 접하도록 배치되어 있다. 그리고, 홀더(150)와 하우징 부재(4)의 측벽부 사이에는, O링 등의 제2 실 부재(154)가 배치되어 있다. 이 때문에, 홀더(150)는, 스테이터 부재(62) 등이 배치되는 공간 내로 액체가 침입하는 것을, 또한, 방지하는 것이 가능하다.
또한, 제2의 실시 형태에서의 전동밸브(B)의 각 구성은, 도 1에 기재된 제1의 실시 형태에서의 전동밸브(A)에서 채용되어도 좋다.
(제3의 실시 형태)
도 5 내지 도 8을 참조하여, 제3의 실시 형태에서의 전동밸브(C)에 관해 설명한다. 도 5는, 제3의 실시 형태에서의 전동밸브(B)의 일부의 개략 확대 단면도이다. 도 6은, 도 5에서의 A-A 시시 단면도이다. 도 7A는, 도 5의 일부분을 더욱 확대한 도면이다. 도 7B는, 도 7A에서의 K-K 시시 단면도이다. 도 7C는, 제2 요크(92)의 구성의 다른 한 예의 개요를 도시하는 확대도이다. 도 7D는, 제2 요크(92) 및 각도 센서(80)의 저면도이다. 도 8은, 도 5에서의 B-B 시시 단면도이다.
제3의 실시 형태에서의 전동밸브(C)는, 회전 샤프트(50a)의 구성, 요크(9)의 구성, 및, 영구자석 부재(70)의 지지 기구가, 제1, 2의 실시 형태에서의 회전 샤프트의 구성, 요크(9)의 구성, 및, 영구자석 부재의 지지 기구와 다르다. 이 때문에, 제3의 실시 형태에서는, 회전 샤프트(50a)의 구성, 요크(9)의 구성, 및, 영구자석 부재(70)의 지지 기구를 중심으로 설명하고, 그 밖의 구성에 관한 반복이 되는 설명은 생략한다.
제2의 실시 형태에서는, 회전 샤프트(50)는, 캔(100)에 대해, 상하이동하지 않는 부재암에 대해, 제3의 실시 형태에서는, 회전 샤프트(50a)는, 캔(100) 및 영구자석 부재(70)에 대해, 상하이동하는 부재이다. 또한, 제3의 실시 형태에서는, 제2의 실시 형태와 마찬가지로, 영구자석 부재(70)는, 캔(100)에 대해, 상하이동하지 않는 부재이다.
도 6을 참조하여, 회전 샤프트(50a)를, 영구자석 부재(70)에 대해, 상대 이동 가능하게 하기 위한 기구의 한 예에 관해 설명한다. 도 6에 도시되는 바와 같이, 영구자석 부재(70)는, 회전 샤프트(50a)의 제1 계합부(53)에 계합하는 제2 계합부(73)를 갖는다. 제1 계합부(53)와 제2 계합부(73)는, 회전 샤프트(50a)가 제1 축(Z) 둘레로 회전할 때에, 서로 계합한다(서로 접촉한다). 다른 한편, 제1 계합부(53)와 제2 계합부(73)는, 제1 축(Z)에 따르는 방향으로는 서로 계합하지 않는다. 이 때문에, 회전 샤프트(50a)는, 영구자석 부재(70)에 대해 상대 회전 불능, 또한, 영구자석 부재(70)에 대해 상하이동 가능하다.
도 6에 도시되는 바와 같이, 영구자석 부재(70)는, 관통 구멍 또는 비관통 구멍인 구멍부(76)를 구비하고 있어도 좋다. 구멍부(76)의 제1 축(Z)에 수직한 단면 형상은, 비원형 형상(예를 들면, D자형상)이다. 회전 샤프트(50a) 중, 구멍부(76) 내에 진입하는 부분의 단면 형상은, 구멍부(76)의 내면을 규정한 벽면에 상보적인 형상이고, 비원형 형상(예를 들면, D자형상)이다.
도 6에 기재된 예에서는, 영구자석 부재(70)는, 영구자석(72)과, 영구자석(72)에 고착된 칼라 부재(74)를 구비한다. 칼라 부재(74)는, 영구자석(72)의 내측(지름 내방향측)에 배치되어 있다. 그리고, 칼라 부재(74)에 상술한 제2 계합부(73)가 마련되어 있다.
도 6에 기재된 예에서는, 회전 샤프트(50a)에 접촉하는 것은, 영구자석(72)이 아니고, 칼라 부재(74)이다. 따라서, 회전 샤프트(50a)와 영구자석(72)이 접촉함에 의해 영구자석(72)이 마모하는 일이 없다. 또한, 칼라 부재(74)의 재질은, 예를 들면, SUS304이다.
다음에, 도 7A를 참조하여, 영구자석(72)과 각도 센서(80) 사이의 거리를 일정하게 유지하는 영구자석 위치결정 부재(180)에 관해 설명한다. 영구자석 위치결정 부재(180)는, 케이스인 캔(100)의 내부에 배치되어 있다. 도 7A에 기재되는 예에서는, 영구자석 위치결정 부재(180)는, 축받이 부재로서 기능하는 볼(184)과, 판 스프링(182)을 포함한다. 환언하면, 영구자석 위치결정 부재(180)는, 영구자석 부재(70)를 끼우도록 배치된 볼(184)과 판 스프링(182)이다.
볼(184)은, 캔(100)의 단벽(102)과 영구자석 부재(70) 사이에 배치된다. 볼(184)은, 영구자석 부재(70)에 대한 축받이로서 기능함과 함께, 영구자석 부재(70)의 상하 방향 위치를 규정하는 위치결정 부재로서 기능한다.
도 7A에 기재된 예에서는, 판 스프링(182)은, 칸막이 부재(130)(축받이 부재)와, 영구자석 부재(70) 사이에 배치되어 있다. 판 스프링(182)은, 영구자석 부재(70)를, 캔(100)의 단벽(102)을 향하여 가세한다. 또한, 전동밸브(C)가 조립 오차를 흡수하기 위해, 칸막이 부재(130)(축받이 부재)를, 캔(100)에 대해, 미소 거리만큼 상하이동 가능하게 배치하는 경우가 있다. 칸막이 부재가 캔(100)에 대해 상하이동 가능한 경우라도, 판 스프링(182)이 영구자석 부재(70)를 단벽(102)에 대해 가세하기 때문에, 영구자석 부재(70)의 상하 방향 위치가 알맞게 유지된다.
또한, 볼(184)과는 다른 임의의 축받이 부재를, 캔(100)의 단벽(102)과 영구자석 부재(70) 사이에 배치하여도 좋다. 또한, 판 스프링(182)에 대신하여, 임의의 축받이 부재를 칸막이 부재(130)와 영구자석 부재(70) 사이에 배치하여도 좋다. 이 경우라도, 임의의 축받이 부재에 의해, 영구자석(72)과 각도 센서(80) 사이의 거리가 일정하게 유지된다.
도 5 내지 도 7A에 기재된 예에서는, 회전 샤프트(50a) 자체가 상하이동 가능하다. 이 때문에, 회전 샤프트(50a) 자체를, 드라이버(30)로서 이용하는 것이 가능하다. 즉, 회전 샤프트(50a)가, 영구자석 부재(70)를 회전시키는 기능과, 밸브체(10)를 밸브시트(20)를 향하여 이동시키는 드라이버로서의 기능의 양방을 구비한다.
제1, 2의 실시 형태에서는, 출력 기어에, 회전 샤프트(50)가 고착되는 예가 설명되었다. 이에 대해, 제3의 실시 형태에서는, 출력 기어(129)와 회전 샤프트(50a)는, 서로 고착되어 있지 않다. 대신에, 출력 기어(129)와 회전 샤프트(50a)는, 제1 축(Z) 둘레로 서로 상대 회전 불능으로 계합한다.
도 8을 참조하여, 출력 기어(129)와 회전 샤프트(50a)를 상대 회전 불능으로 계합시키는 계합 기구의 한 예에 관해 설명한다. 도 8은, 도 5에서의 B-B 시시 단면도이다.
도 8에 도시되는 바와 같이, 출력 기어(129)는, 회전 샤프트(50a)의 제3 계합부(55)에 계합하는 제4 계합부(1290)를 갖는다. 제3 계합부(55)와 제4 계합부(1290)는, 회전 샤프트(50a)가 제1 축(Z) 둘레로 회전할 때에, 서로 계합한다(서로 접촉한다). 다른 한편, 제3 계합부(55)와 제4 계합부(1290)는, 제1 축(Z)에 따르는 방향으로는 서로 계합하지 않는다. 이 때문에, 회전 샤프트(50a)는, 출력 기어(129)에 대해 상대 회전 불능, 또한, 출력 기어(129)에 대해 상하이동 가능하다.
도 8에 도시되는 바와 같이, 출력 기어(129)는, 구멍부 또는 슬릿 등의 회전 샤프트 수용부(1291)를 구비하고 있다. 회전 샤프트 수용부(1291)의 단면 형상은, 비원형 형상(예를 들면, 장방형 형상)이다. 회전 샤프트(50a) 중, 회전 샤프트 수용부(1291) 내에 진입하는 부분의 단면 형상은, 회전 샤프트 수용부(1291)의 내면을 규정하는 벽면에 상보적인 형상이고, 비원형 형상(예를 들면, 장방형 형상)이다.
도 7A에 도시되는 바와 같이, 출력 기어(129)는, 안내 부재(40) 등의 지지 부재에 의해, 제1 축(Z) 둘레로 회전 가능하게 지지된다.
제3의 실시 형태에서, 동력원(60)으로부터의 동력에 의해 출력 기어(129)가 회전한다. 또한, 동력원(60)으로부터 출력 기어(129)까지의 동력 전달 기구로서는, 제2의 실시 형태에서 설명된 유성 치차 기구 등의 동력 전달 기구가 채용되어도 좋다.
출력 기어(129)가 회전하면, 회전 샤프트(50a)가 회전한다. 제3의 실시 형태에서는, 회전 샤프트(50a)와 드라이버(30)가 일체로 형성된 하나의 부재이든지, 또는, 서로 고착되어 일체화된 부재이다. 또한, 드라이버(30)의 외주면에는 숫나사(31)가 마련되어 있고, 숫나사(31)는, 드라이버를 안내하는 안내 부재(40)에 마련된 암나사(41)에 나사결합하고 있다.
이 때문에, 회전 샤프트(50a)가 회전하면, 회전 샤프트(50a)(드라이버를 포함하는 회전 샤프트(50a))는, 제1 축(Z)에 따라 이동한다. 회전 샤프트(50a)와 밸브체(10)는, 기계적으로 접속되어 있다. 이 때문에, 회전 샤프트(50a)가 제1 축(Z)에 따라 이동하면, 밸브체(10)도 제1 축(Z)에 따라 이동한다.
이상의 구성에 의해, 동력원(60)으로부터의 동력을 이용하여, 밸브체(10)를 구동시키는 것이 가능하다. 밸브체(10)의 제1 축(Z)에 따르는 방향의 이동량은, 회전 샤프트(50a) 및 영구자석(72)의 회전량에 비례한다. 이 때문에, 제3의 실시 형태에서는, 영구자석(72)의 제1 축(Z) 둘레의 회전 각도를 각도 센서(80)에 의해 측정함에 의해, 밸브체(10)의 제1 축(Z)에 따르는 방향의 위치를 정확하게 구하는 것이 가능하다. 또한, 전동밸브(C)는, 각도 센서(80)가 출력하는 각도 데이터를, 밸브체(10)의 제1 축(Z)에 따르는 방향의 위치 데이터, 즉, 밸브의 개방도 데이터로 변환하는 연산 장치를 구비하고 있어도 좋다.
제3의 실시 형태에서는, 회전 샤프트(50a)에, 영구자석 부재(70)를 고착할 필요가 없다. 또한, 회전 샤프트(50a)를 출력 치차에 고착시킬 필요가 없다. 이 때문에, 전동밸브(C)의 조립을 효율적으로 행하는 것이 가능하다.
(요크의 구성의 한 예)
도 7A 및 도 7B를 참조하여, 제3의 실시 형태에서의 요크(9)의 구성의 한 예에 관해 설명한다. 전동밸브(C)는, 각도 센서(80)의 일부를 덮는 요크(9)(제2 요크(92))를 구비한다. 제2 요크(92)는, 영구자석(72)부터의 자속을 모은다. 또한, 제2 요크(92)는, 코일(620)이 생성한 자속을 모아서, 각도 센서(80)를, 코일(620)이 생성한 자속으로부터 차폐한다. 그 결과, 각도 센서(80)에 의한 영구자석(72)의 회전 각도의 검출 정밀도가 향상한다.
도 7A에 기재된 예에서는, 영구자석(72)부터의 자속 중, 외부 자장(코일(620) 등이 생성하는 자장)으로부터의 영향을 받기 쉬운 외측의 자속이, 제2 요크(92) 내의 자로에 유도된다. 그리고, 각도 센서(80)는, 영구자석(72)부터의 자속 중, 외부 자장(코일(620) 등이 생성한 자장)으로부터의 영향을 받기 어려운 내측의 자속을 주로 검출한다. 따라서, 각도 센서(80)가 출력하는 신호에 포함되는 노이즈(코일(620) 등이 생성한 자속에 기인하는 노이즈)가 저감된다.
또한, 도 7A에 기재된 예에서는, 제2 요크(92)의 외연(920)은, 평면시(또는 저면시)로, 영구자석(72)의 외연(720)의 내측에 위치한다. 환언하면, 영구자석(72)의 외연(720)은, 평면시(또는 저면시)로, 제2 요크(92)의 전체를 둘러싸고 있다. 이 때문에, 영구자석(72)의 외측 부분부터의 자속이, 효과적으로, 제2 요크(92)에 유도된다. 따라서, 각도 센서(80)가 출력하는 신호에 포함되는 노이즈의 저감 효과가 크다.
도 7B에 기재된 예에서는, 제2 요크(92)는, 각도 센서(80)의 측면 전체(환언하면, 각도 센서(80)의 전 주위)를 덮고 있다. 이 때문에, 노이즈의 저감 효과가 현저해진다. 도 7B에 기재된 예에서는, 제2 요크(92)는, 링형상 요크(92a)이다. 그러나, 제2 요크(92)의 형상은, 각도 센서(80)의 측면 전체(환언하면, 각도 센서(80)의 전 주위)를 덮는 형상이라면, 링 형상으로는 한정되지 않는다. 또한, 도 7B에 기재된 예에서는, 각도 센서(80)의 모서리부가, 제2 요크(92)의 내측면에 접촉하고 있지만, 각도 센서(80)의 모서리부가, 제2 요크(92)의 내측면부터 떨어져 있어도 상관 없다.
(요크의 구성의 다른 한 예)
도 7C 및 도 7D를 참조하여, 제3의 실시 형태에서의 요크(9)의 구성의 다른 한 예에 관해 설명한다. 전동밸브(C)는, 각도 센서(80)의 일부를 덮는 요크(9)(제2 요크(92))를 구비한다. 제2 요크(92)는, 영구자석(72)부터의 자속을 모은다. 또한, 제2 요크(92)는, 코일(620)이 생성한 자속을 모아서, 각도 센서(80)를, 코일(620)이 생성한 자속으로부터 차폐한다. 그 결과, 각도 센서(80)에 의한 영구자석(72)의 회전 각도의 검출 정밀도가 향상한다.
도 7C에 기재된 예에서는, 영구자석(72)부터의 자속 중, 외부 자장(코일(620) 등이 생성하는 자장)으로부터의 영향을 받기 쉬운 외측의 자속이, 제2 요크(92) 내의 자로에 유도된다. 그리고, 각도 센서(80)는, 영구자석(72)부터의 자속 중, 외부 자장(코일(620) 등이 생성한 자장)으로부터의 영향을 받기 어려운 내측의 자속을 주로 검출한다. 따라서, 각도 센서(80)가 출력하는 신호에 포함되는 노이즈(코일(620) 등이 생성한 자속에 기인하는 노이즈)가 저감된다.
도 7C 및 도 7D에 기재된 예에서는, 제2 요크(92)는, 각도 센서(80)의 상면(보다 구체적으로는, 각도 센서(80)의 상면 전체)를 덮고 있다. 또한, 코일(620) 등이 생성한 외부 자장을 보다 효과적으로 차폐하는 관점에서는, 각도 센서(80)의 상면에 배치되는 제2 요크(92)의 외연(920)은, 평면시(또는 저면시)로, 각도 센서(80)의 전체를 둘러싸고 있는 것이 바람직하다.
도 7D에 기재된 예에서는, 제2 요크(92)는, 원판형상 요크(92b)이다. 그러나, 제2 요크(92)의 형상은, 각도 센서(80)의 상면(보다 구체적으로는, 각도 센서(80)의 상면 전체)를 덮는 형상이라면, 원판 형상에는 한정되지 않는다.
도 7A 내지 도 7D에 기재된 예에서는, 각도 센서(80)의 하면은, 요크(9)(제2 요크(92))에 의해 덮이지 않고, 노출하여 있다.
또한, 제3의 실시 형태에서의 요크의 구성(요크의 구성의 한 예, 요크의 구성의 다른 한 예)는, 제1의 실시 형태에서의 요크의 구성으로서 채용되어도 좋고, 제2의 실시 형태에서의 요크의 구성으로서 채용되어도 좋다.
(각도 센서의 한 예)
도 9 내지 도 12를 참조하여, 각 실시 형태에서의 각도 센서(80)의 한 예에 관해 설명한다. 도 9 내지 도 12는, 영구자석(72)과 각도 센서(80)와의 배치 관계를 모식적으로 도시하는 도면이고, 상측에는 저면도가 기재되고, 하측에는 일부 노치 사시도가 기재되어 있다.
도 9에 도시되는 바와 같이, 영구자석(72)은, 상면시로, N극 및 S극을 구비하고 있다. 도 9에 기재된 예에서는, 상면시로, 영구자석(72)의 N극의 수는 1개이고, 영구자석(72)의 S극의 수는 1개이다. 대체적으로, 상면시로, 영구자석의 N극의 수, 영구자석의 S극의 수가, 각각, 2개 이상이라도 좋다. 도 9에 기재된 예에서는, 영구자석(72)은, N극과 S극과의 경계면(78)을 구비하고, 당해 경계면(78)은, 회전 샤프트(50 ; 50a)의 중심축에 일치하는 제1 축(Z)을 통과하고 제1 축(Z)에 수직한 면이다. 그리고, 경계면(78)의 일방측에 N극이 배치되고, 경계면(78)의 타방측에 S극이 배치되어 있다. 또한, 영구자석(72)은, 예를 들면, 원판형상을 갖는 마그넷이다. 또한, 영구자석(72)은, 자분과 수지 바인더를 혼합하여 성형함에 의해 얻어지는 플라스틱 마그넷이라도 좋다.
각도 센서(80)는, 영구자석(72)의 상방에 배치되어 있다. 도 9에 기재된 예에서는, 각도 센서(80)는, 회전 샤프트(50 ; 50a)의 연장선상, 즉, 제1 축(Z)상에 위치하고 있다. 각도 센서(80)는, 적어도 하나의 자기 검출 소자(82)(예를 들면, 홀 소자, 자기 저항 소자 등)를 포함하고, 보다 바람직하게는, 2개 이상 또는 3개 이상의 자기 검출 소자를 포함한다.
도 9에 기재된 예에서는, 각도 센서(80)는, 4개의 자기 검출 소자(82a 내지 82d)를 구비한다. 자기 검출 소자(82a 내지 82d)는, 자속의 제1 축(Z)에 따르는 방향의 성분을 검출하는 소자라도 좋다. 도 9에서, 자기 검출 소자(82a) 및 자기 검출 소자(82d)가 +Z방향의 자속 성분을 검출하고, 자기 검출 소자(82b) 및 자기 검출 소자(82c)가 -Z방향의 자속 성분을 검출한다. 자기 검출 소자(82a)(또는 자기 검출 소자(82b))에 의해 검출되는 자속의 크기와, 자기 검출 소자(82d)(또는 자기 검출 소자(82c))에 의해 검출되는 자속의 크기가 동등한 때, 경계면(78)은, X축에 수직이다. 이때, 각도 센서(80)는, 영구자석(72)의 회전 각도가, 예를 들면, 0도라고 판단한다.
도 10에 도시되는 바와 같이, 영구자석(72)이 R방향으로 회전하는 것을 상정한다. 도 10에서, 자기 검출 소자(82a) 및 자기 검출 소자(82d)가 +Z방향의 자속 성분을 검출하고, 자기 검출 소자(82b) 및 자기 검출 소자(82c)가 -Z방향의 자속 성분을 검출한다. 도 9에 기재된 상태로부터 도 10에 기재된 상태로 이행함에 따라, 자기 검출 소자(82b) 및 자기 검출 소자(82d)에 의해 검출되는 자속의 크기는 증가하고, 자기 검출 소자(82a) 및 자기 검출 소자(82c)에 의해 검출되는 자속의 크기는 감소한다. 예를 들면, 자기 검출 소자(82a)에 의해 검출되는 자속의 크기와, 자기 검출 소자(82d)에 의해 검출되는 자속의 크기와의 비, 및, 자기 검출 소자(82a)에 의해 검출되는 자속의 크기와, 자기 검출 소자(82b)에 의해 검출되는 자속의 크기와의 비에 의거하여, 각도 센서(80)는, 자력선의 X축에 대한 경사, 즉, 영구자석(72)의 회전 각도를 구할 수 있다.
도 11에 도시되는 바와 같이, 영구자석(72)이 더욱 R방향으로 회전하는 것을 상정한다. 도 11에서, 자기 검출 소자(82d)가 +Z방향의 자속 성분을 검출하고, 자기 검출 소자(82b)가 -Z방향의 자속 성분을 검출한다. 도 10에 기재된 상태로부터 도 11에 기재된 상태로 이행함에 따라, 자기 검출 소자(82b) 및 자기 검출 소자(82d)에 의해 검출되는 자속의 크기는 감소한다. 또한, 자기 검출 소자(82a) 및 자기 검출 소자(82c)에 의해 검출되는 자속의 크기는 감소한다. 예를 들면, 자기 검출 소자(82a)에 의해 검출되는 자속의 크기와, 자기 검출 소자(82d)에 의해 검출되는 자속의 크기와의 비, 및, 자기 검출 소자(82a)에 의해 검출되는 자속의 크기와, 자기 검출 소자(82b)에 의해 검출되는 자속의 크기와의 비에 의거하여, 각도 센서(80)는, 자력선의 X축에 대한 경사, 즉, 영구자석(72)의 회전 각도를 구할 수 있다.
도 12에 도시되는 바와 같이, 영구자석(72)이 더욱 R방향으로 회전하는 것을 상정한다. 도 12에서, 자기 검출 소자(82c) 및 자기 검출 소자(82d)가 +Z방향의 자속 성분을 검출하고, 자기 검출 소자(82a) 및 자기 검출 소자(82b)가 -Z방향의 자속 성분을 검출한다. 도 11에 기재된 상태로부터 도 12에 기재된 상태로 이행함에 따라, 자기 검출 소자(82a) 및 자기 검출 소자(82c)에 의해 검출되는 자속의 크기는 증가하고, 자기 검출 소자(82b) 및 자기 검출 소자(82d)에 의해 검출되는 자속의 크기는 감소한다. 예를 들면, 자기 검출 소자(82a)에 의해 검출되는 자속의 크기와, 자기 검출 소자(82d)에 의해 검출되는 자속의 크기와의 비, 및, 자기 검출 소자(82a)에 의해 검출되는 자속의 크기와, 자기 검출 소자(82b)에 의해 검출되는 자속의 크기와의 비에 의거하여, 각도 센서(80)는, 자력선의 X축에 대한 경사, 즉, 영구자석(72)의 회전 각도를 구할 수 있다.
도 9 내지 도 12로부터 파악되는 바와 같이, 각도 센서(80)는, 영구자석(72)의 X축에 대한 경사, 즉, 영구자석(72)이 절대적인 회전 각도를 검출 가능하다. 즉, 영구자석(72)이 회전 이동하지 않는 때라도, 각도 센서(80)는, 영구자석(72)의 X축에 대한 경사(즉, 회전 각도)를 산출할 수 있다. 당해 회전 각도의 산출은, 예를 들면, 적어도 3개의 자기 검출 소자(82)를 통과하는 자속 방향과, 적어도 3개의 자기 검출 소자(82)를 통과하는 자속의 크기에 의거하여 행하여진다.
도 9 내지 도 12에 기재된 예에서는, 각도 센서(80)는, 영구자석(72)의 절대적인 회전 각도를 검출 가능하다. 이 때문에, 전동밸브의 전원이 OFF가 되고, 또한, 영구자석(72)의 회전 각도 정보가 소실된 경우라도, 재차 전원이 ON이 된 때에, 각도 센서(80)는, 곧바로, 영구자석(72)의 회전 각도를 구할(출력할) 수 있다.
도 9 내지 도 12에 기재된 예에서는, 각 자기 검출 소자가, 제1 축(Z축)에 따르는 방향의 자속 성분을 검출하는 예에 관해 설명되었다. 대체적으로, 각 자기 검출 소자가, X축에 따르는 방향의 자속 성분, 및/또는, X축 및 Z축의 양자에 수직한 Y축에 따르는 방향의 자속 성분을 검출하도록 하여도 좋다.
또한, 도 9 내지 도 12를 참조하면서 설명된 영구자석(72) 및 각도 센서(80)의 각각은, 제1, 2의 실시 형태에서의 전동밸브 또는 제3의 실시 형태에서의 전동밸브에서 채용 가능하다.
또한, 본 발명은, 상술한 실시 형태로 한정되지 않는다. 본 발명의 범위 내에서, 상술한 각 실시의 형태의 자유로운 조합, 또는 각 실시의 형태의 임의의 구성 요소의 변형, 또는 각 실시의 형태에서의 임의의 구성 요소의 생략이 가능하다.
A, B, C : 전동밸브
2 : 하측 베이스 부재
4 : 하우징 부재
4a : 통형상 부재
4b : 커버 부재
10 : 밸브체
12 : 상단부
20 : 밸브시트
30 : 드라이버
31 : 숫나사
32 : 하단부
34 : 상단부
40 : 안내 부재
41 : 암나사
50 : 회전 샤프트
50a : 회전 샤프트
52 : 제2 단부
53 : 제1 계합부
54 : 제1 단부
55 : 제3 계합부
60 : 동력원
62 : 스테이터 부재
64 : 로터 부재
70 : 영구자석 부재
72 : 영구자석
73 : 제2 계합부
74 : 칼라 부재
76 : 구멍부
78 : 경계면
80 : 각도 센서
81 : 외연
82 : 자기 검출 소자
82a∼82d : 자기 검출 소자
90 : 제어 기판
91 : 제1 요크
91a : S극측 요크
91b : N극측 요크
92 : 제2 요크
92a : 링형상 요크
92b : 원판형상 요크
100 : 캔
102 : 단벽
104 : 측벽
112 : 제1 유로
113 : 밸브실
114 : 제2 유로
120 : 동력 전달 기구
121 : 태양 기어 부재
122 : 유성 기고
123 : 캐리어
124 : 샤프트
125 : 링 기어
126 : 지지 부재
127 : 제2 링 기어
129 : 출력 기어
130 : 칸막이 부재
150 : 홀더
152 : 제1 실 부재
154 : 제2 실 부재
160 : 볼
170 : 스프링 부재
172 : 스프링 받이 부재
180 : 영구자석 위치결정 부재
182 : 판 스프링
184 : 볼
620 : 코일
622 : 보빈
630 : 전선
720 : 외연
910 : 외연
920 : 외연
1211 : 연결부
1212 : 태양 기어
1290 : 제4 계합부
1291 : 회전 샤프트 수용부

Claims (9)

  1. 밸브체와,
    상기 밸브체를 제1 축에 따라 이동시키는 드라이버와,
    상기 드라이버를 상기 제1 축 둘레로 회전시키는 회전 샤프트와,
    상기 회전 샤프트에 배치되고, 상기 회전 샤프트와 함께 회전하는 영구자석 부재와,
    상기 영구자석 부재에 포함되는 영구자석의 상방에 배치되고, 상기 영구자석의 회전 각도를 검출하는 각도 센서와,
    상기 영구자석의 일부 또는 상기 각도 센서의 일부를 덮는 요크를 구비하는 것을 특징으로 하는 전동밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 요크는, 상기 영구자석의 일부를 덮는 제1 요크를 포함하고,
    상기 제1 요크는, 상기 영구자석의 측면을 덮는 것을 특징으로 하는 전동밸브.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 영구자석의 측면 중, N극과 S극 사이의 경계 영역은, 상기 제1 요크에 의해 덮이는 일 없이 노출하여 있는 것을 특징으로 하는 전동밸브.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 영구자석 부재는, 상기 영구자석과 상기 제1 요크를 포함하는 인서트 성형체인 것을 특징으로 하는 전동밸브.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요크는, 상기 각도 센서의 일부를 덮는 제2 요크를 포함하고,
    상기 제2 요크는, 상기 각도 센서의 측면 또는 상기 각도 센서의 상면을 덮는 것을 특징으로 하는 전동밸브.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 요크의 외연은, 평면시로, 상기 영구자석의 외연보다도 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 전동밸브.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 각도 센서의 하면은, 상기 제2 요크에 의해 덮이는 일 없이 노출하여 있는 것을 특징으로 하는 전동밸브.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    코일을 포함하는 스테이터 부재와,
    상기 회전 샤프트에 동력 전달 가능하게 연결되는 로터 부재와,
    밸브시트를 구비한 하측 베이스 부재를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 전동밸브.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 샤프트의 회전 동작을 제어하는 제어 기판을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 전동밸브.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202018105378U1 (de) * 2018-09-19 2019-12-20 Samson Aktiengesellschaft Halter für einen Magnet, Stellarmaturpositionserfassungseinrichtung und Stellarmatur
FR3097610B1 (fr) * 2019-06-20 2021-08-06 Moving Magnet Tech Vanne de réglage compacte
CN118208564A (zh) * 2020-07-24 2024-06-18 浙江智汇汽车热管理科技有限公司 电子膨胀阀
WO2022113642A1 (ja) 2020-11-24 2022-06-02 株式会社不二工機 電動弁およびその組立方法
EP4253813A1 (en) * 2020-11-24 2023-10-04 Fujikoki Corporation Electric valve and assembly method therefor
JP2023109265A (ja) * 2022-01-27 2023-08-08 三菱電機株式会社 回転角度検出装置及びそれを用いた回転電機

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001012633A (ja) 1999-06-29 2001-01-16 Fuji Koki Corp 電動弁の弁開度検出装置および電動弁の弁開度制御装置
US20050028871A1 (en) * 2003-08-04 2005-02-10 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Intake air control apparatus for an engine
JP2014161152A (ja) 2013-02-19 2014-09-04 Fuji Koki Corp ステッピングモータ及びそれを用いた電動弁
WO2016091941A1 (fr) * 2014-12-09 2016-06-16 Mmt Sa Vanne de dosage adaptée aux hautes pressions

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05256544A (ja) 1992-03-12 1993-10-05 Toshiba Corp 冷凍機の電子膨脹弁制御装置
JPH08326952A (ja) 1995-06-05 1996-12-10 Nippondenso Co Ltd 流量制御弁の動作不良診断装置
JP3937029B2 (ja) 1999-03-26 2007-06-27 株式会社鷺宮製作所 電動弁
JP4391065B2 (ja) * 2002-08-23 2009-12-24 愛三工業株式会社 スロットル開度検出装置
US7066189B2 (en) * 2002-12-20 2006-06-27 Control Components, Inc. Predictive maintenance and initialization system for a digital servovalve
JP2005048671A (ja) * 2003-07-29 2005-02-24 Mitsubishi Electric Corp エンジン用吸気制御装置
US7988363B2 (en) 2005-02-22 2011-08-02 Ntn Corporation Bearing with rotation detection device
JP4704065B2 (ja) * 2005-02-22 2011-06-15 Ntn株式会社 回転検出装置付き軸受
DE202007011837U1 (de) * 2007-01-08 2007-12-06 Asm Automation Sensorik Messtechnik Gmbh Winkelsensor
JP2008215942A (ja) * 2007-03-01 2008-09-18 Nsk Ltd トルクセンサ及び電動式パワーステアリング装置
JP4385071B2 (ja) * 2007-12-18 2009-12-16 三菱電機株式会社 非接触式回転角度検出装置及びその製造方法
JP5344375B2 (ja) 2009-09-30 2013-11-20 日本精機株式会社 回転角度検出装置
JP5875777B2 (ja) * 2011-03-31 2016-03-02 株式会社不二工機 電動弁
GB2505226A (en) 2012-08-23 2014-02-26 Melexis Technologies Nv Arrangement, method and sensor for measuring an absolute angular position using a multi-pole magnet
DE102012220139A1 (de) * 2012-11-06 2014-05-08 Robert Bosch Gmbh Magnetische Messanordnung und korrespondierende Sensoranordnung zur Bewegungserfassung eines bewegten Bauteils
JP6180197B2 (ja) 2013-06-17 2017-08-16 株式会社ケーヒン 回転角度検出装置
KR20160052708A (ko) 2013-09-11 2016-05-12 본스인코오포레이티드 고분해능 다중-턴 센서에 관한 장치 및 방법
JP6246325B2 (ja) 2014-03-19 2017-12-13 三菱電機株式会社 電動モータおよびこれを用いた電動パワーステアリング装置
JP2016090499A (ja) * 2014-11-10 2016-05-23 いすゞ自動車株式会社 バルブ開度計測方法、並びにバルブ開度計測プログラム、及び車両用のシミュレータ
WO2016155723A2 (de) * 2015-03-30 2016-10-06 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Antriebseinheit, insbesondere eines getriebeaktuators
CN105674874A (zh) * 2016-04-07 2016-06-15 江苏神通阀门股份有限公司 旋启式止回阀阀瓣位置非侵入检测方法
JP6670230B2 (ja) 2016-12-22 2020-03-18 株式会社Soken トルク検出装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001012633A (ja) 1999-06-29 2001-01-16 Fuji Koki Corp 電動弁の弁開度検出装置および電動弁の弁開度制御装置
US20050028871A1 (en) * 2003-08-04 2005-02-10 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Intake air control apparatus for an engine
JP2014161152A (ja) 2013-02-19 2014-09-04 Fuji Koki Corp ステッピングモータ及びそれを用いた電動弁
WO2016091941A1 (fr) * 2014-12-09 2016-06-16 Mmt Sa Vanne de dosage adaptée aux hautes pressions

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