JP2000041372A

JP2000041372A - 直流トルクモ―タ、およびこれを用いた駆動制御装置、スロットル弁制御装置

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Publication number: JP2000041372A
Application number: JP11044514A
Authority: JP
Inventors: Yoshiki Ito; 嘉樹伊藤; Katsuhiro Asami; 勝裕浅見
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 1998-05-18
Filing date: 1999-02-23
Publication date: 2000-02-08
Anticipated expiration: 2019-02-23
Also published as: JP3665710B2; DE19922622B4; US6320285B1; US6153952A; DE19922622A1

Abstract

(57)【要約】【課題】応答性が高く、小型軽量な直流トルクモー
タ、およびこれを用いた駆動装置、内燃機関等のスロッ
トル弁制御装置を提供すること。【解決手段】本発明の直流トルクモータ１０は、揺動
角度θ＝４５〜１３５度の範囲内を揺動する可動磁石型
直流トルクモータであり、コイル９に流すコイル電流Ｉ
ｃと角度θと揺動トルクＴとの関係を、正方向のコイル
電流Ｉｃを流した場合にモータ１０が揺動する角度方向
を正、そのとき得られるトルクＴの方向を正とし、負方
向のコイル電流Ｉｃを流した場合にモータ１０が揺動す
る角度方向を負、そのとき得られるトルクの方向を負と
したとき、正方向の一定コイル電流Ｉｃにより得られる
正方向の揺動トルクＴのうち、最大トルクの位置が、作
動角度範囲（θ＝４５〜１３５度）のうち角度の小さい
側に偏在した角度−トルク特性を備え、一方、負方向の
一定コイル電流Ｉｃにより得られる負方向の揺動トルク
Ｔのうち、最大トルクの位置が、作動角度範囲（θ＝４
５〜１３５度）のうち角度の大きい側に偏在した角度−
トルク特性を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、応答性が高く制御
が容易で、小型軽量な直流トルクモータ、および例えば
制御バルブなど、これを用いた駆動制御装置、内燃機関
等のスロットル弁制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、所定の作動角度範囲内でのみ
軸を揺動可能としたトルクモータが知られている。例え
ば、特開平６−６９６４号公報においては、図１１の説
明図に示すように、軟鉄心１０４の周囲に２つの永久磁
石１０５、１０６が固着されて構成され、軸１０３の周
りに揺動可能な回転子１０１と、これと空隙を形成し
て、極性部分１０９，１１０が対向して形成され、基部
（図中上部）にコイル１１２が巻かれた略コ字状の固定
子１０２と、からなる直流トルクモータ１００が記載さ
れている。このような直流トルクモータにおいては、所
定の角度範囲内において、コイルに流す電流を一定とし
たとき、角度によらずトルクが略一定になるように、即
ち、角度に対してトルクがフラットになるように設計さ
れる。例えば、上記公報においては、「回転子の行程の
ほぼ全体において一定電流で一定トルクを確保」するこ
とが記載されている（上記公報第３頁右欄第７、８
行）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな特性を達成するには、固定子１０２の断面積（磁路
断面積）を大きくする必要がある。固定子１０２には、
回転子１０１に固着された磁石１０５，１０６による磁
界のほか、コイル１１２に電流を流したときに形成され
る磁界が加わるが、可動子１０１の角度αによっては、
この両者の磁界が同じ向きとなることがある。このと
き、固定子１０２は、軟鉄心等の軟磁性体であるので、
固定子１０２を通る磁束量が飽和すると、コイルに電流
を流しても、磁束量がさほど増加しないので、磁束量の
変化量に比例して発生するトルクが小さくなる。このた
め、磁束量が飽和しないように、磁路断面積を大きくす
ることが必要となるのである。

【０００４】ところが、このようにして、固定子１０２
の磁路断面積を大きくすると、固定子１０２の寸法、体
積や重量が増加する。また、直流トルクモータをその軸
の角度（揺動角度）αによって制御する場合において、
直流トルクモータを大きな角度にわたって揺動させると
きには、応答性を高くするため、揺動の初期に大きなト
ルクが必要となる。しかし、揺動の終期には大きなトル
クは不要である、また、小さな角度だけ揺動させる場合
にも、さほど大きなトルクは必要ない。本発明は、かか
る問題点に鑑みてなされたものであって、応答性が高
く、小型軽量な直流トルクモータ、およびこれを用いた
駆動制御装置、内燃機関等のスロットル弁制御装置を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】しかし
て、その解決手段は、所定の作動角度範囲内を揺動する
可動磁石型直流トルクモータにおいて、電流と角度とト
ルクとの関係を、正方向の電流を流した場合に上記直流
トルクモータが揺動する角度方向を正、そのとき得られ
るトルクの方向を正とし、負方向の電流を流した場合に
上記直流トルクモータが揺動する角度方向を負、そのと
き得られるトルクの方向を負としたとき、上記正方向の
一定電流により得られる正方向のトルクのうち、ピーク
トルクの位置が、上記作動角度範囲のうち角度の小さい
側に偏在した角度−トルク特性を備え、上記負方向の一
定電流により得られる負方向のトルクのうち、ピークト
ルクの位置が、上記作動角度範囲のうち角度の大きい側
に偏在した角度−トルク特性を備えることを特徴とする
直流トルクモータである。

【０００６】上記構成を有する本発明の直流トルクモー
タ（以下、単にモータとも言う）は、電流、角度及びト
ルクの方向を上記の如く取ったとき、上記のような角度
−トルク特性を備える。ここで、まず、角度を大きくす
る方向（正方向）にモータを揺動させようとする場合に
ついて考える。そのうち大きく揺動させる場合、つま
り、作動角度範囲の下限から上限まで揺動させる場合の
ように、小さな角度θ１から大きな角度θ２（θ１＜＜
θ２）まで揺動させる場合、ピークトルクの位置が角度
の小さい側に偏在している。このため、角度θの小さい
うち、即ち、モータの動き始めで、トルクが大きく得ら
れるので、素早く加速される。また、角度が大きくなっ
てくると、即ち、モータの停止位置近くでは、得られる
トルクが小さくなる。つまり、大きな角度（θ２−θ
１）にわたって揺動させるにも拘わらず、モータを所望
の角度θ２に素早く、スムーズに揺動させることができ
る。一方、小さく揺動しようとする場合、角度の変化量
が小さいので、応答速度も問題になることはないので、
大きなトルクは不要である。従って、大きめの角度θ３
からそれよりもやや大きな角度θ４（θ３＜θ４）まで
に揺動させようとする場合、ピークトルクの位置が角度
の小さい側に偏在しているが、制御上問題はない。

【０００７】ついで、上記とは逆に、角度を小さくする
方向（負方向）にモータを揺動させようとする場合につ
いて考える。そのうち、大きく揺動させる場合、つま
り、作動角度範囲の上限から下限まで揺動させる場合の
ように、大きな角度θ５から小さな角度θ６（θ５＞＞
θ６）まで揺動させようとする場合、ピークトルクの位
置が角度の大きい側に偏在している。このため、角度θ
の大きいうち、即ち、モータの動き始めで、トルクが大
きく得られるので、素早く加速される。また、角度が小
さくなってくると、即ち、モータの停止位置近くでは、
得られるトルクが小さくなる。つまり、大きな角度（θ
５−θ６）にわたって揺動させるのも拘わらず、モータ
を所望の角度θ６に素早く、スムーズに揺動させること
ができる。一方、小さく揺動しようとする場合、大きな
トルクは不要であり、角度の変化量が小さいので、応答
速度も問題となることはない。従って、小さめの角度θ
７からそれよりもやや小さな角度θ８（θ７＞θ８）ま
でに揺動させようとする場合、ピークトルクの位置が角
度の大きい側に偏在しているが、制御上問題とならな
い。つまり、大きく角度を変化させようとする場合に
は、十分加速できるように大きなトルクが得られ、高い
応答性を得ることができ、一方、小さく角度変化させる
場合には、得られるトルクが小さくなることがあるが、
制御上問題はない。

【０００８】また、他の解決手段は、コイルが巻かれた
固定子と永久磁石からなる可動子とを有し、該可動子が
所定の作動角度範囲内を揺動する直流トルクモータにお
いて、永久磁石及びコイルへの通電によって固定子内に
形成される磁束量が、作動角度が可動子が固定子に対し
て反発する反発域にある間は飽和せず、作動角度が可動
子が固定子に吸引される吸引域にある間で飽和する磁路
が前記固定子に形成されている。さらに、上記直流トル
クモータにおいて、前記固定子の最小断面積と前記固定
子の飽和磁束密度の積から求まる磁束量が、前記コイル
通電により形成される最大通電磁束量と前記永久磁石に
より形成される作動角度範囲における最大永久磁束量と
の和よりも小さいことを特徴とする。さらに、上記直流
トルクモータにおいて、前記固定子が、飽和磁束密度が
１．６Ｔ（ステラ）以上の電磁鋼帯を重ね合わせて構成
されていることを特徴とする。

【０００９】直流トルクモータにおいて、ある角度にあ
るモータに生じるトルクＴは、磁石が固定子内に形成す
る磁界Ｈ０および磁束量Φ０に対して、コイルに電流を
流すことで固定子内に形成される磁界Ｈｃによって、磁
束量Φ０から磁束量Φに変化した変化量△Φ（＝Φ−Φ
０）に比例する（Ｔ∞△Φ）。また、直流トルクモータ
においては、作動角度範囲は、主として磁石と固定子に
できる磁極との間の反発力によってトルクが与えられる
反発域と、この逆に、主として磁石と固定子の磁極との
吸引力によってトルクが与えられる吸引域とに分けられ
る。すなわち、反発域とは、磁石で構成された可動子が
固定子から受ける吸引力より反発力の方が大きい可動子
の回転角度領域を言う。また、吸引域とは、可動子が固
定子から受ける反発力より吸引力の方が大きい可動子の
角度領域を言う。さらに、直流トルクモータにおいて
は、例えば、角度が増える方向（正方向）に揺動（回
転）させる場合、角度の小さい領域が反発域に、角度の
大きい領域が吸引域になるように作動させる、つまりこ
のようになる向きにコイル電流を流す。逆に、角度が減
る方向（負方向）に揺動させる場合、角度の大きい領域
が反発域に、角度の小さい領域が吸引域になるように作
動させる。つまり、例えば、作動角度範囲の端から端ま
で揺動させるなど、大きな角度にわたって揺動させる場
合には、揺動の当初は常に反発域を用いる。

【００１０】上記構成を有する本発明の直流トルクモー
タでは、固定子の磁路断面積が上記のようである。可動
子が反発域にある場合には、磁石によって生じる磁界Ｈ
０とコイルによって生じる磁界Ｈｃとは、逆向きとな
り、固定子内を通る磁束量は減る方向に変化するので、
飽和しない。従って、磁束量Φの変化量△Φが大きくな
るため、大きなトルクが得られる。一方、可動子が吸引
域にある場合には、磁石によって生じる磁界Ｈ０とコイ
ルによって生じる磁界Ｈｃとは、同じ向きとなる。ここ
で、固定子の磁路断面積が小さい場合には、磁界Ｈ０に
磁界Ｈｃが加わっても、固定子を通る磁束量Φは、磁石
による磁束量Φ０からそれほど増加した値にならない。
固定子内の磁束量Φが飽和しているためである。このた
め、磁界Ｈｃによって磁界Ｈを増加させても磁束量Φが
それほど増加せず、磁束量Φの変化量△Φが小さくなる
ため、得られるトルクが小さくなる。

【００１１】従って、かかるモータでは、反発域から吸
引域まで角度が変化する場合のように、角度が大きく変
化する場合には、大きなトルクで十分加速できるため、
高い応答性を得ることができる。一方、吸引域内での小
さな角度変化の場合には、得られるトルクが小さくなる
場合があるが、それほど高いトルクは不要であるので、
制御上問題はない。しかも、吸引域で磁束量が飽和する
程度の小さな磁路断面積を有する固定子であるので、固
定子の寸法、体積や重量が小さくて足り、直流トルクモ
ータを小型軽量とすることができる。

【００１２】なお、これらの直流トルクモータにおい
て、低電流を流した場合の角度−トルク特性は、前記作
動角度範囲において、角度に拘わらず略一定となってい
ることを特徴とすると良い。例えば、直流トルクモータ
に流しうる最大コイル電流、または、定格電流の２０％
以下程度の低電流を流す場合は、もともと大きなトルク
を要しない場合であると考えられる。このような場合に
は、角度に拘わらずトルクが略一定の特性となっていれ
ば、角度によってフィードバック制御の係数を変更させ
るなどの調整が不要あるいは容易となり、制御アルゴリ
ズムが簡単になるなど、制御が容易になるからである。

【００１３】さらに、他の解決手段は、直流トルクモー
タを用いた駆動制御装置であって、上記の直流トルクモ
ータを備え、上記直流トルクモータについて、前記角度
によるフィードバック制御を行うことを特徴とする駆動
制御装置である。

【００１４】上記構成を有する本発明の駆動制御装置
は、上記のような角度−トルク特性を有する直流トルク
モータを用い、角度によるフィードバック制御を行って
いる。このため、大きく揺動軸の角度を変化させようと
する場合には、大きなトルクで加速するので、応答性の
高い角度制御が可能である。一方、小さな角度変化で
も、問題なく安定な角度制御が可能である。つまり、高
応答性で安定な制御が可能となる。ここで、角度による
フィードバック制御としては、揺動軸の角度を直接計測
してフィードバック制御する場合だけでなく、装置に応
じ、例えば弁の開度など、角度に対応する物理量を計測
し、その物理量を用いて間接的に角度を制御することも
含まれる。また、フィードバック制御の手法としては、
現在の角度と所望角度との偏差を基に、ＰＤ制御やＰＩ
Ｄ制御を行うことが挙げられるが、駆動制御装置の制御
精度等を考慮して、ロバスト制御、Ｈ∞制御など他の制
御手法によっても良い。このような駆動制御装置として
は、例えば、内燃機関のスロットル弁の開閉を制御する
駆動制御装置が挙げられるが、その他、各種の弁の開閉
を制御する弁駆動制御装置や、各種の機械装置における
揺動軸の角度制御装置などが挙げられる。

【００１５】さらに、他の解決手段は、スロットル弁制
御装置であって、スロットル弁と、上記スロットル弁を
開閉させる上記記載の直流トルクモータと、上記スロッ
トル弁の開度の情報を出力するスロットル開度センサ
と、を備えることを特徴とするスロットル弁制御装置で
ある。

【００１６】上記構成を有する本発明のスロットル弁制
御装置は、前記角度−トルク特性を有する直流トルクモ
ータを用いてスロットル弁を開閉させ、さらにスロット
ル開度センサを備える。このため、このスロットル開度
センサの出力を用いてフィードバック制御を行えば、ス
ロットル弁の開度を大きく変化（例えば、全閉から全開
に、あるいは全開から全閉に）させようとする場合に
は、動き始めにおいて大きなトルクでスロットル弁の揺
動を加速することができ、高い応答性が得られる。一
方、小さな開度変化をさせるときには、得られるトルク
が小さい場合があるが問題はなく、容易かつ安定にスロ
ットル弁を所望の開度に制御できる。また、直流トルク
モータを、固定子の断面積を小さくすることにより小型
軽量化できるので、スロットル弁制御装置全体を小型軽
量とすることができる。ここで、スロットル開度センサ
としては、開度が検出できるものであればいずれのもの
でも良いが、例えば、ポテンショメータを用いたものや
ロータリーエンコーダ等が挙げられる。

【００１７】ここで、上記のスロットル弁制御装置にお
いて、前記スロットル弁を弁閉方向に付勢するバックス
プリングを備え、上記バックスプリングによるトルクに
釣り合って上記スロットル弁の開度を保持する保持トル
クを得るために前記直流トルクモータに流す保持コイル
電流が、前記作動角度範囲内において、角度によらず略
一定であることを特徴とするスロットル弁制御装置とす
るのが好ましい。例えば、直流トルクモータの最大電流
値が５Ａである場合、本発明の直流トルクモータでは、
スロットル弁の作動角度によらず、スロットル弁を現在
位置に保持するための保持電流が約１Ａに一定である。

【００１８】スロットル弁制御装置においては、モータ
の故障時等にスロットル弁を自動的に閉じるため、スロ
ットル弁を弁閉方向に付勢するバックスプリングを備え
るものがある。このバックスプリングは、小さなバネ定
数に、従って、バックスプリングによるトルクは、開度
が大きくなっても、さほど増えないようにされている。
このようなスロットル弁制御装置では、通常時（正常
時）において、スロットル弁をある開度に保持（維持）
するには、このバックスプリングの付勢によるトルクと
釣り合うような保持トルクを発生させるコイル電流（保
持コイル電流）を、モータに流すのである。そこで、こ
の保持コイル電流が、作動角度範囲内において、角度に
よらず略一定、つまり、スロットル弁の全閉から全開の
範囲内において、スロットル弁の開度によらず略一定で
ある場合には、スロットル弁の開度について、フィード
バック制御を行うにあたり、開度毎にフィードバック制
御の係数を変化させるなどの調整が不要あるいは容易で
あるので、制御用アルゴリズムが簡単になるなど、フィ
ードバック制御が容易になる。

【００１９】

【発明の実施の形態】（実施形態１）ついで、本発明の
実施の形態を、図面と共に説明する。図１は、本実施形
態にかかる直流トルクモータ１０の形状を示す説明図で
ある。この直流トルクモータ１０は、単極可動磁石型直
流トルクモータである。すなわち、このモータ１０は、
軸３を中心にした円柱状で、電磁軟鉄からなる鉄心４の
周囲に、半円筒形の永久磁石５，６を固着した可動子１
と、略コ字形状であって、その端部にはそれぞれ可動子
１と所定の空隙を保って対向する第１磁極部７、第２磁
極部８が形成され、基部（図中上方）にはコイル９が巻
き付けられた、固定子２とからなる。ここで、固定子２
は、飽和磁束密度１．６Ｔ（ステラ）以上の電磁鋼帯を
重ね合わせたものである。図１（ｂ）に図１（ａ）のＸ
Ｘ断面図を示す。電磁鋼帯を重ね合わせて構成している
ので、四角形状となっている。ＸＸ断面における断面積
は、Ａｃｍ²である。

【００２０】鉄心４に固着された永久磁石５，６は、互
いに逆方向に磁化されている。つまり、磁石５は、表面
（外周面）側がＮ極で、裏面（内面）側がＳ極とされ、
一方、磁石６は、表面（外周面）側がＳ極で、裏面（内
面）側がＮ極とされている。この永久磁石５，６と、コ
イル９に流したコイル電流Ｉｃによって固定子の第１、
第２磁極部７，８に発生する磁極との反発、吸引によ
り、可動子１は、軸３の周りを所定角度範囲にわたって
揺動する。なお、本実施形態のモータ１０においては、
可動子１（軸３）の揺動角度θを、軸３を通り、第１磁
極部７と第２磁極部８との間を通る中心線Ｂを基準と
し、２つの磁石５，６の境界と軸３とを結ぶ線Ｃがなす
角とし、図１中矢印の方向（時計方向）の角度θを正に
取る。本実施形態にかかるモータ１０は、原理上θ＝０
〜１８０度の範囲で揺動可能であるが、θ＝０度または
１８０度付近では、安定点となり、揺動方向が不定とな
ること、トルクが極端に低下することから、本実施形態
では、実際の揺動角度θの範囲を、θ＝４５〜１３５度
の９０度の範囲に制限している。なお、このモータ１０
の固定子２の両腕部は、前記した従来例のモータ１００
（図１１参照）や、後述する比較形態１のモータ１１０
（図６参照）と異なり、２つの磁極部７，８に比べ他の
部分がやや細く形成されている。すなわち、固定子２を
磁束回路とし、固定子内を通る磁束量は、固定子２の断
面積Ａが最も小さい部分（ＸＸ断面部）において、通る
磁束量が飽和し易くされている。

【００２１】ついで、本実施形態のモータ１０の角度θ
とトルクＴの関係を、図２に示す。図２は、ある角度θ
に可動子１（軸３）を固定した場合において、コイル電
流Ｉｃを流したときに発生するトルクＴの大きさを、コ
イル電流Ｉｃをパラメータとして示している。なお、本
実施形態では、横軸に角度θを取り、角度θが増加する
方向に揺動する時のトルク（揺動トルク）Ｔを正とし、
この逆に角度θが減少する方向に揺動する時の揺動トル
クＴを負とした。また、正方向の揺動トルクＴを発生さ
せるコイル電流Ｉｃの向きを正とし、逆に負方向の揺動
トルクＴを発生させるコイル電流Ｉｃの向きを負として
表示した。従って、本実施形態のモータ１０は、図２
中、実線で示す作動角度範囲θ＝４５〜１３５度におい
て、正方向のコイル電流Ｉｃを流すと、正方向の揺動ト
ルクＴを、負方向のコイル電流Ｉｃを流すと、負方向の
揺動トルクＴを発生する。

【００２２】ここで、図２に示すモータ１０の角度−ト
ルク特性を見ると、最大コイル電流Ｉｃ＝±５Ａである
このモータ１０において、比較的大きな正方向のコイル
電流Ｉｃ＝２，３，４，５Ａの各グラフにおいては、揺
動トルクＴのピーク（ピークトルク）が、角度θが小さ
い側（例えば、Ｉｃ＝５Ａの場合、ピークトルクは概略
θ＝５０〜８０度の範囲）に偏在していることが判る。
一方、比較的（絶対値の）大きな負方向のコイル電流Ｉ
ｃ＝−２，−３，−４，−５Ａの各グラフにおいては、
揺動トルクの負のピーク（ピークトルク）が、角度θが
大きい側（例えば、Ｉｃ＝−５Ａの場合、ピークトルク
は概略θ＝９５〜１３０度の範囲）に偏在していること
が判る。なお、比較的小さなコイル電流Ｉｃ＝１Ａおよ
び−１Ａの場合には、いずれも作動角度範囲θ＝４５〜
１３５度において、ほぼフラットなトルク特性を有して
いる。

【００２３】モータ１０の上記特性は、定性的には以下
に説明する理由によるものと考えられる。但し、説明を
簡単にするため、残留磁束量については考慮しない。ま
ず、図３に示すように、コイル電流Ｉｃを流さない状態
において、磁石５，６によって固定子２内に生じる磁界
Ｈ０を横軸に、固定子２内を通る磁束量Φを縦軸にと
る。磁界Ｈ０の強さは、可動子１の位置、すなわち、角
度θに対応しており、θ＝０および１８０度で、極性が
互いに反対であるがいずれも最大となり、θ＝９０度に
おいて、Ｈ０＝０となる。そこで、θ＝０〜９０度の範
囲で固定子２内に発生する磁界を負、このときに固定子
２内に生じる磁束の向きも負とし、θ＝９０〜１８０度
の範囲で固定子２内に発生する磁界を正、このときに固
定子２内に生じる磁束の向きも正とする。すると、固定
子２は軟磁性体（軟鉄）であるので、磁界Ｈ０と磁束量
Φとは図３に示すような曲線となる。なお、破線で示す
磁界に対応する、θ＝４５度および１３５度の位置で
は、モータ１０の可動子１は、それぞれ図３の下方に示
す状態となる。このとき、固定子２内には、それぞれ実
線で示す方向の磁界Ｈ０が発生している。なお、本図下
方に示すモータ１０においては、可動子１の表面に現れ
る磁極（Ｎ極、Ｓ極）を明示するため、可動子１の磁石
５，６は半円柱状であるかのように略記した。従って、
本モータ１０は、θ＝４５〜１３５度の作動角度範囲に
おいて、磁界Ｈ０の強さが、２つの破線の間で変化する
ことになる。

【００２４】ついで、コイル９にコイル電流Ｉｃを流し
た場合を考える。この場合、コイル電流Ｉｃによっても
磁界が発生する。図４は、上記図３に示すグラフと同じ
グラフであるが、横軸は、固定子２内に発生する磁界
Ｈ、即ち、磁石５，６及びコイル９による磁界の和であ
る。例えば、図４の左下方に示すように、可動子１が角
度θ＝４５度に保持されている場合において、角度θを
大きくする方向（正方向）に揺動させるためには、正方
向のコイル電流Ｉｃを流すことで、図４の左下方の図に
示すように、磁石５，６による磁界Ｈ０の方向とは逆向
きの磁界Ｈ１を発生させ、磁石５，６と固定子２の磁極
部とを反発させる必要がある。このため、固定子２内の
磁界Ｈの強さはＨ１分だけ図中右方向に移動する。即
ち、固定子２内の磁界Ｈの強さの絶対値が減少する。こ
れにより、固定子２内の磁束量Φも、△Φ１だけ変化す
る（磁束量Φの絶対値が減少する）。すなわち、図中Φ
４５で示す磁束量に減少している。

【００２５】一方、図４の右上方に示すように、角度θ
が大きい場合、つまりθ＝１３５度の破線に近い状態、
例えばθ＝１３０度において、さらに、角度θを大きく
する方向（正方向）に揺動させるときにも、上記磁界Ｈ
１を発生させた場合と同方向（正方向）のコイル電流Ｉ
ｃを流して、同方向の磁界Ｈ２を発生させる。ただし、
この場合には、図４の右下方の図に示すように、磁石
５，６によって発生している磁界Ｈ０と磁界Ｈ２とは同
方向となり、磁石５，６と固定子２の磁極部７，８とは
互いに吸引する。このため、固定子２内の磁界Ｈの強さ
はＨ２分だけ図中右方向に移動する。すなわち、固定子
２内の磁界Ｈの強さの絶対値が増加する。これにより、
固定子２内の磁束量Φも、△Φ２だけ変化する（磁束量
Φの絶対値が増加する）。図中Φ130で示す磁束量に増
加している。

【００２６】しかし、この場合の磁束量Φの変化量△Φ
２は、上記した変化量△Φ１より小さくなる（△Φ１＞
△Φ２）。本実施の形態のモータ１０におけるコイル励
磁電流と発生磁束との関係を図５に示す。横軸が励磁電
流であり、最大５Ａである。縦軸が磁束である。励磁電
流の最大値５Ａにおいて、磁束は１６ＫＷｂである。磁
石５，６によって発生する磁界Ｈ２の作動角度範囲にお
ける最大磁束は２２ＫＷｂであり、固定子の飽和磁束密
度Ｂは、１．６Ｔ（ステラ）である。断面積Ａは、Ｂと
Ａとの積、Ｂ＊Ａの値が、最大励磁電流５Ａにより発生
する磁束１６ＫＷｂと磁石５，６により発生する磁束、
２２ＫＷｂとの和である３８ＫＷｂより小さくなるよう
に決定される。本実施の形態のモータ１０では、Ａ＝
２．３７ｃｍ²としている。これにより、Ｂ＊Ａ＝３
７．９ＫＷｂとなり、最大励磁電流により発生する磁束
と磁石５，６により発生する磁束の和、３８ＫＷｂより
僅かに小さくしている。

【００２７】本実施形態のモータ１０では、固定子２の
磁路断面積Ａが、さほど大きくされていないので、後者
の場合、磁界Ｈの強さが増加しても、発生する磁束量Φ
が飽和して、磁束量Φがさほど増えないからである。こ
れに対し、前者では、磁界Ｈの強さの絶対値が減少する
ため、磁束量Φの減少も大きくなる。上記では、角度が
増える方向（正方向）に揺動する場合について説明した
が、角度が減る方向（負方向）に揺動させる場合におい
て、コイル９により磁界Ｈ３，Ｈ４を発生させた場合で
も、磁束量Φの変化量△Φ３，△Φ４の大きさは同様
に、△Φ３＞△Φ４となる。

【００２８】なお、上記の説明から判るように、正方向
に揺動させる場合には、磁石５，６による磁界Ｈ０が負
の場合、つまり、図４にグラフにおいて、左半分側、即
ち、角度θが、θ＝０〜９０度の範囲にある場合には、
可動子１の磁石５，６と、固定子２の磁極部７，８との
反発力によってトルクが発生する反発域となる。また、
磁石５，６による磁界Ｈ０が正の場合、すなわち、角度
θが、θ＝９０〜１８０度の範囲にある場合には、可動
子１の磁石５，６と、固定子２の磁極部７，８との吸引
力によってトルクが発生する吸引域となる（図２参
照）。これとは逆に、負方向に揺動する場合には、磁石
による磁界Ｈ０が正の場合、つまり、図４にグラフにお
いて、右半分側、すなわち、角度θが、θ＝９０〜１８
０度の範囲にある場合には、括弧内に示すように反発域
となる。また、磁石による磁界Ｈ０が負の場合、すなわ
ち、角度θが、θ＝０〜９０度の範囲にある場合には、
括弧内に示すように吸引域となる。

【００２９】ところで、直流トルクモータに発生する揺
動トルクＴは、磁束量Φの変化量△Φに概略比例する
（Ｔ∞△Φ）。従って、上述したように、△Φ１＞△Φ
２であるので、同じコイル電流Ｉｃを流しても、正方向
に揺動させる場合には、角度θが小さい領域で大きなト
ルクが得られ、角度θが大きい領域では得られるトルク
が小さくなる。同様に、△Φ３＞△Φ４であるので、負
方向に揺動させる場合、角度θが大きい領域で大きなト
ルクが得られ、角度θが小さい領域では得られるトルク
が小さくなる。これは、モータ１０についての角度−ト
ルク特性（図２参照）の特徴と一致する。

【００３０】上記したような特性（図２参照）を有して
いるモータ１０を用いた場合、以下のような利点があ
る。すなわち、大きく角度θを変化させる場合、例え
ば、角度θａ＝４５度からθｂ＝１３５度まで変化させ
る場合を考える。この場合に、応答性を良好にするに
は、揺動の当初に、十分加速する（高い角加速度を与え
る）必要がある。本モータ１０では、図２のグラフから
判るように、正方向の揺動において、θが小さい範囲、
即ち、反発域では、高いトルクが得られるため十分に加
速できる。一方、停止位置であるθｂ＝１３５度近くで
は、得られるトルクが小さくなるので、停止させやすく
なる。つまり、θａ＝４５度からθｂ＝１３５度まで９
０度にわたって角度θを変化させたにも拘わらず、応答
性が高く、スムーズに揺動させることができる。一方、
角度θを小さく変化させる場合には、角度変化が小さい
のであるから、大きな角加速度を与える必要はない。し
たがって、例えば、θｃ＝１２５度からθｄ＝１３５度
まで変化させる場合には、図２のグラフから判るよう
に、正方向の揺動において、θが大きい範囲、即ち、吸
引域では、得られるトルクは小さいが、問題なく制御が
可能となる。また、負の揺動をさせる場合でも、同様
に、大きな角度変化の場合には、応答性が高く、スムー
ズに揺動させることができ、小さな角度変化の場合に
は、制御が容易となる。

【００３１】特に、本モータ１０においては、前記した
ように、コイル電流Ｉｃ＝１Ａ、−１Ａの場合には、角
度θに拘わらずトルクＴが変化しない、フラットな角度
−トルク特性をもつ。このような低電流を流す場合とい
うのは、もともと大きなトルクを必要としない場合であ
り、従って、これよりも高いコイル電流Ｉｃを流す場合
のように、ピークトルクを偏在させる必要がない。むし
ろ、トルクＴが角度θによって変化しないので、角度に
よるフィードバック制御によってモータ１０を駆動する
場合に、角度に応じて制御係数を変更するなどの調整が
不要、あるいは容易となるので、フィードバック制御の
アルゴリズムが簡略化できるなど、制御が容易となる。

【００３２】（比較形態１）このようなモータ１０に対
して、固定子の磁路断面積を増やした比較形態のモータ
１１０を、図６（ａ）に示す。このモータ１１０の可動
子１は上記実施形態１のモータ１０と同じであるが、モ
ータ１０に比べ、固定子１１２の断面積Ｍ２が大きくさ
れている（Ｍ２＞Ｍ１）点が異なる。即ち、固定子１１
２が、モータ１０の固定子２よりも太く（幅広に）され
て、磁極部１１７，１１８を含め固定子１１２のいずれ
の部分も、ほぼ同じ断面積になっている。ついで、この
モータ１１０について、実施形態１と同様にして測定し
た角度−トルク特性を、図６（ｂ）に示す。このグラフ
から判るように、モータ１１０においては、θ＝４５〜
１３５度の作動角度範囲において、反発域のみならず、
吸引域でも、つまり全体にわたって、揺動トルクＴが角
度θによらずほぼ一定にされている。これは、固定子２
２の断面積Ｍ２が大きくされたため、コイル電流Ｉｃに
よる磁界が加わっても、固定子２２の磁束量Φが飽和し
ないため、十分大きなトルクＴが得られると考えられ
る。このような特性のモータ１１０は、前記した従来の
モータに相当すると考えられるが、角度θによらず、コ
イル電流Ｉｃによって得られるトルクがほぼ一定となる
ので、制御が容易となる。しかし、図５（ａ）から容易
に理解できるように、モータ１１０はモータ１０に比し
て、軟鉄からなる固定子１１２の寸法や体積が相当大き
くなり、従って、重量も、相当重くなる。このことから
判るように、上記実施形態１のモータ１０のようにすれ
ば、固定子２の寸法や重量を小さくして、小型軽量のモ
ータとなし得る。

【００３３】（実施形態２）ついで、このモータ１０を
用いた実施形態として、機械装置（駆動対象物）２２の
揺動軸２１を、このモータ１０で揺動させる駆動制御装
置２０について説明する。この駆動制御装置３０におい
ては、機械装置２２とモータ１０とが揺動軸２１で結ば
れている。また、揺動軸２１の揺動角度を、例えば、ポ
テンショメータ等の角度センサ２３で検出している。こ
の角度センサ２３のアナログ出力を、制御ユニット２４
内のＡ／Ｄコンバータ２５でデジタル値に変換した後、
別途入力される目標角度との偏差などからコンピュータ
２６で、例えばＰＩＤ制御などの手法に従って所定の演
算を行って駆動条件を算出する。その後、モータ駆動回
路２７で、モータ１０のコイル電流Ｉｃの値を駆動条件
に従って制御して、モータ１０のフィードバック制御を
行っている。

【００３４】ここで、モータ１０を用いると、揺動軸２
１を大きく揺動させる場合には、揺動当初に大きなトル
クで駆動できるため、大きな角加速度が得られるので応
答性が高く、揺動の終了付近では、トルクが小さくなっ
てスムーズに停止させうる。また、小さく揺動させる場
合には、揺動角度の変化量が小さいので応答性を高くす
る必要はなく、得られるトルクが小さくても、問題を生
じることはなく、安定した制御ができる。従って、応答
性が高く制御が容易な駆動制御装置２０となる。しか
も、前述したように、固定子２の寸法や重量が小さいた
め、モータ１０を小型軽量にすることができ、従って、
駆動制御装置２０も、小型軽量とすることができる。

【００３５】（実施形態３）ついで、上記モータ１０を
用いた実施形態として、モータ１０でスロットル弁を開
閉するスロットル弁制御装置３０について説明する。図
８に示すスロットル弁制御装置３０では、吸入管３２を
径方向に貫くスロットル軸３１に、バタフライバルブ形
式のスロットル弁３３が形成され、このスロットル軸３
１を上記直流トルクモータ１０が、全閉から全開まで約
９０度の角度にわたって揺動させる。さらに、このスロ
ットル軸３１の揺動角度θ、すなわち、開度は、例え
ば、ポテンショメータからなるスロットル開度センサ３
４によって検知できるようにされている。また、スロッ
トル軸３１は、図中Ｌ字形状で示されたレバー３５を介
して、バックスプリング３６によって弁閉方向（図中下
方）に付勢されている。なお、モータ１０の電源をｏｆ
ｆしたり、モータ１０が故障した場合には、スロットル
軸３１が弁閉方向（図中下方）に移動し、全閉に近い状
態になると、レバー３５が全閉ストッパ３８に当接し、
バックスプリング３６による付勢がスロットル軸３１に
掛からない状態となる。この状態においては、リリーフ
スプリング３７によって、スロットル軸３１が弁開方向
（図中上方）に付勢されるので、スロットル弁３３は、
全閉状態よりも僅かに弁が開いた状態で保持される。

【００３６】ここで、バックスプリング３６は、モータ
１０のｏｆｆ時や故障時等にスロットル弁３３を自動的
に閉じるため、スロットル弁３３を閉方向に付勢するも
のである。このバックスプリング３６は、例えば、巻き
数の多いつる巻きバネなどが用いられ、小さなバネ定数
に設定されている。従って、バックスプリング３６によ
って生じる弁閉方向へのトルク（バックトルク）Ｔｂ
は、スロットル弁３３の開度が大きくなってもさほど増
えない、つまり、バックトルクＴｂは、開度に拘わらず
ほぼ一定となるようにされている。また、リリーフスプ
リング３７は、モータ１０の電源ｏｆｆ時やモータ１０
が故障した場合等に、バックスプリング３６の付勢によ
ってスロットル弁３３が完全に閉じてしまうのを防止
し、スロットル弁３３を若干開いた状態に保持するた
め、スロットル軸３１を弁開方向に付勢するスプリング
である。

【００３７】なお、図８においては、リリーフスプリン
グ３７及びバックスプリング３６の作用を示すため、図
中矢印で示したように、スロットル弁３３の開き方向を
上方向きとして記載している。しかし、容易に理解でき
るように、実際は、スロットル弁３３およびスロットル
軸３１はこの軸の周りを揺動するし、バックスプリング
３６およびリリーフスプリング３７は、それぞれこのス
ロットル軸３１をこの周りに捻る方向に付勢するもので
ある。図９にバックスプリング３６及びリリーフスプリ
ング３７のトルクとスロットル弁開度との関係を示す。
Ｔｈ１は、バックスプリング３６によるトルク量及び摩
擦等のばらつきを含めた最大閉じトルク量を示してい
る。またＴｈ２は、リリーフスプリング３７によるトル
ク及び摩擦等のばらつきを含めた最大開きトルク量を示
す。モータ１０における保持トルクは、Ｔｈ１＝１．５
Ｋｇ・ｃｍが最大となる。この最大の保持トルクが、直
流トルクモータに一定電流を加えた時にほぼフラットな
トルク特性を得られる領域の中に含まれれば、リニアな
電流値の制御でバックスプリング３６に打ち勝ってスロ
ットル弁３３をリニアに制御できるので、制御用アルゴ
リズムが簡単になる等フィードバック制御が容易とな
る。

【００３８】本実施形態においては、モータ１０の揺動
角度θが、そのままスロットル軸３１の揺動角度に対応
している。即ち、モータ１０の鉄心４（図１参照）をそ
の軸方向（図１において紙面に垂直な方向）に延ばした
ものをスロットル軸３１として用いている。そこで、本
実施形態では、モータ１０の揺動角度θ＝４５度の状態
をスロットル弁３３の全閉状態に、またθ＝１３５度の
状態をスロットル弁３３の全開状態に、それぞれ対応さ
せて、９０度の揺動角度によって、スロットル弁３３の
全閉から全開までの動作を実現する。従って、図３、図
４に示すグラフにおいても、θ＝４５度およびθ＝１３
５を示す破線は、括弧内に示すようにそのままスロット
ルバルブ３３の全閉及び全開の状態に対応する。従っ
て、モータ１０における揺動角度θの正方向は、スロッ
トル弁３３の開度では開き方向（開き側）に対応し、角
度θの負方向は、閉じ方向（閉じ側）に対応する。ま
た、角度θの小さい側は、スロットル弁３３の閉じ側を
指し、角度θの大きい側は、開き側を指す。

【００３９】ついで、図１０に、このスロットル弁制御
装置３０をエンジン制御ユニット（以下、ＥＣＵともい
う）４１に接続して制御する様子を示す。この装置全体
は、上記実施形態２における駆動制御装置２０に相当す
るスロットル弁制御システム４０となる。上記した構成
を有するスロットル弁制御装置３０のうち、スロットル
開度センサ３４の出力は、ＥＣＵ４１に入力される。な
お、図１０では、バックスプリング３６等の記載は省略
し、スロットル弁制御装置３０を簡略化して記載してい
る。このＥＣＵ４１では、スロットル開度センサ３４か
らのアナログ出力をＡ／Ｄコンバータ４２によりデジタ
ル値のスロットル開度信号Ｓｉｇ１に変換する。一方、
運転者が操作するアクセル（図示しない）の踏み込み量
を検出する、ポテンショメータからなるアクセルセンサ
４６のアナログ出力も、第２Ａ／Ｄコンバータ４５でデ
ジタル値の要求開度信号Ｓｉｇ２に変換する。ついで、
スロットル開度信号Ｓｉｇ１の要求開度信号Ｓｉｇ２に
対する偏差などから、コンピュータ４３で、例えばＰＩ
Ｄ制御などの制御手法に従って所定の演算を行って駆動
条件を算出する。この駆動条件に従い、モータ駆動回路
４４で、モータ１０のコイル電流Ｉｃの値を制御するこ
とで、スロットル弁制御装置３０（モータ１０）がフィ
ードバック制御される。

【００４０】ここで、モータ１０は、前述した角度−ト
ルク特性（図２参照）を持つので、軸３、即ち、スロッ
トル軸３１を大きく揺動させる場合には、揺動当初に大
きなトルクでスロットル軸３１およびスロットル弁３３
を揺動させ、大きな角加速度を得ることができる。従っ
て、例えば、スロットル弁３３を全閉付近（θ＝４５度
付近）から全開付近（θ＝１３５度付近）まで、あるい
はこの逆に全開から全閉まで変化させる場合などにおい
て、スロットル弁３３の応答性を高くすることができ
る。また、揺動の終了付近では、得られるトルクが小さ
くなるのでスムーズに停止させうる。一方、小さく揺動
させる場合には、揺動角度θの変化量が小さいため応答
性を高くする必要はないので、得られるトルクが小さく
ても問題を生じることはなく、安定した制御ができる。
しかも、前述したように、固定子２の寸法や重量が小さ
いため、モータ１０を小型軽量にすることができ、従っ
て、スロットル弁制御装置３０も、小型軽量とすること
ができる。従って、応答性が高く、安定な制御が可能で
あり、しかも小型軽量なスロットル弁制御装置３０とす
ることができる。

【００４１】ところで、本スロットル制御装置３０は、
上記したように、通常の作動状態においては、スロット
ル軸３１がバックスプリング３６によって弁閉方向に付
勢されている。従って、スロットルバルブ３３をある開
度、従って、モータ１０の揺動角度θをある角度θｈに
保持したい場合には、正方向の保持コイル電流Ｉｃｈを
流して、バックスプリング３６の付勢によるバックトル
クＴｂとほぼ釣り合う弁開方向の保持トルクＴｈを発生
させる必要がある。なお、バックスプリング３６は、上
記したように小さいバネ定数に設定されているので、バ
ックトルクＴｂは、スロットル弁３３の開度が大きくな
ってもさほど増えない。バネ定数が大きく、バックトル
クＴｂが開度と共に大きく変動（増加）すると、バック
トルクＴｂに抗してスロットル弁３３を全開状態に揺動
させるのに、大きなトルク、従って、大きなコイル電流
が必要となる。また、全開状態を保持するのにも、大き
なバックトルクＴｂに釣り合う大きな保持トルクＴｈを
発生させるため、大きな保持コイル電流Ｉｃｈを流すこ
とが必要となり、消費電流（コイル電流）の無駄が多く
なるからである。

【００４２】ここで、図２の角度−トルク特性のグラフ
において、上記バックトルクＴｂを示すと、実線で示す
ようになる。このバックトルクＴｂは、弁閉方向のトル
クであるので、負の揺動トルクとして表される。これに
対して、バックトルクＴｂに釣り合ってスロットル弁３
３の開度を保持するために、モータ１０が発生すべき保
持トルクＴｈは、バックトルクＴｂと横軸について線対
称な一点鎖線で示す正のトルクとなる。ここで、コイル
電流Ｉｃ＝１Ａの場合の角度−トルク特性を見ると、Ｉ
ｃ＝２Ａ以上の場合に、ピークトルクの位置が角度θが
小さい側に偏在しているのとは異なり、角度θ＝４５〜
１３５度の作動角度範囲にわたって、角度によらず得ら
れるトルクがほぼ一定である。図２において、一点鎖線
で示す保持トルクＴｈは、このＩｃ＝１Ａの場合の角度
−トルク特性のグラフに隣接した位置にあるので、この
保持トルクＴｈを得るための保持コイル電流Ｉｃｈも、
角度θに拘わらず、Ｉｃｈ＝１Ａ弱のほぼ一定の電流値
となることが判る。従って、スロットル弁３３の開度を
ある開度に保持するために、スロットル開度センサ３４
の出力を使ってモータ１０をフィードバック制御する場
合に、開度に応じてコンピュータ４３のフィードバック
制御演算における係数を変化させるなどの調整が不要と
なるので、フィードバック制御が容易になる。

【００４３】以上において、本発明を実施形態に即して
説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるもので
はなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適
用できることはいうまでもない。例えば、上記実施形態
１に示すモータ１０の作動角度範囲は、θ＝４５〜１３
５度の９０度の範囲としたが、これに限定されることは
なく、要求される角度範囲に合わせて適宜作動角度範囲
を調整すればよい。また、単極の直流トルクモータ１０
を示したが、多極であっても良い。また、実施形態３に
おいて、スロットル弁３３の駆動制御を行うためのスロ
ットル弁制御装置３０について説明したが、他の弁（バ
ルブ）を駆動し制御する駆動制御装置に本発明適用して
も良い。また、その他の機械の駆動制御装置に適用して
も良い。また、上記実施形態３のスロットル弁制御装置
３０においては、モータ１０の鉄心４とスロットル軸３
１とを共通の部材として用いたが、鉄心４とスロットル
軸３１とを、別部材とし、ギヤやタイミングベルト等で
鉄心４の揺動をスロットル軸３１に伝達するようにして
も良いことは明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１にかかる直流トルクモータの形状を
示す説明図である。

【図２】実施形態１にかかる直流トルクモータの角度−
トルク特性を示すグラフである。

【図３】実施形態１にかかる直流トルクモータの角度−
トルク特性が生じる理由を説明するための説明図のう
ち、コイルに電流を流さない状態において、固定子に生
じる磁界および磁束量の関係を示すグラフである。

【図４】図３のグラフにコイルに電流を流した状態にお
いて固定子に生じる磁界および磁束量の関係を示すグラ
フである。

【図５】励磁電流と発生磁束との関係を示す図面であ
る。

【図６】（ａ）は、固定子の磁路断面積を、実施形態１
のモータより大きくした比較形態１の直流トルクモータ
の形状を、（ｂ）は、その角度−トルク特性を示すグラ
フである。

【図７】実施形態２にかかり、実施形態１の直流トルク
モータを用いて機械装置を駆動する駆動制御装置を示す
説明図である。

【図８】実施形態３にかかり、実施形態１の直流トルク
モータを用いてスロットル弁を開閉するスロットル弁制
御装置の構成を示す説明図である。

【図９】バックスプリング３６とリリーフスプリング３
７によるトルクとスロットル開度との関係を示す図であ
る。

【図１０】図７に示すスロットル弁制御装置をエンジン
制御ユニットで制御する構成を示す説明図である。

【図１１】従来の直流トルクモータの形状を示す説明図
である。

【符号の説明】

１０直流トルクモータ１可動子２固定子３軸４鉄心５、６永久磁石７、８磁極部９コイル２０駆動制御装置２１揺動軸２２機械装置２３角度センサ２４制御ユニット２５、４２Ａ／Ｄコンバータ２６、４３コンピュータ２７、４４モータ駆動回路３０スロットル弁制御装置３１スロットル軸３２吸気管３３スロットル弁３４スロットル開度センサ３５レバー３６バックスプリング３７リリーフスプリング３８全閉ストッパ４０スロットル弁制御システム４１エンジン制御ユニット（ＥＣＵ） θ 揺動角度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｐ 7/06 Ｈ０２Ｐ 7/06 Ｋ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の作動角度範囲内を揺動する可動磁
石型の直流トルクモータにおいて、電流と角度とトルクとの関係を、正方向の電流を流した
場合に上記直流トルクモータが揺動する角度方向を正、
そのとき得られるトルクの方向を正とし、負方向の電流
を流した場合に上記直流トルクモータが揺動する角度方
向を負、そのとき得られるトルクの方向を負としたと
き、上記正方向の一定電流により得られる正方向のトルクの
うち、ピークトルクの位置が、上記作動角度範囲のうち
角度の小さい側に偏在した角度−トルク特性を備え、上記負方向の一定電流により得られる負方向のトルクの
うち、ピークトルクの位置が、上記作動角度範囲のうち
角度の大きい側に偏在した角度−トルク特性を備えるこ
とを特徴とする直流トルクモータ。
【請求項２】コイルが巻かれた固定子と永久磁石から
なる可動子とを有し、該可動子が所定の作動角度範囲内
を揺動する直流トルクモータにおいて、前記永久磁石及び前記コイルへの通電によって前記固定
子内に形成される磁束量が、前記作動角度が前記可動子
が前記固定子に対して反発する反発域にある間は飽和せ
ず、前記作動角度が前記可動子が前記固定子に吸引され
る吸引域にある間で飽和する磁路が前記固定子に形成さ
れていることを特徴とする直流トルクモータ。
【請求項３】請求項２に記載する直流トルクモータに
おいて、前記固定子の最小断面積と前記固定子の飽和磁束密度の
積から求まる磁束量が、前記コイル通電により形成され
る最大通電磁束量と前記永久磁石により形成される作動
角度範囲における最大永久磁束量との和よりも小さいこ
とを特徴とする直流トルクモータ。
【請求項４】請求項３に記載する直流トルクモータに
おいて、前記固定子が、飽和磁束密度が１．６Ｔ（ステラ）以上
の電磁鋼帯を重ね合わせて構成されていることを特徴と
する直流トルクモータ。
【請求項５】直流トルクモータを用いた駆動制御装置
であって、請求項１乃至請求項４に記載の直流トルクモータを備
え、上記直流トルクモータについて、前記作動角度によるフ
ィードバック制御を行うことを特徴とする駆動制御装
置。
【請求項６】スロットル弁制御装置であって、スロットル弁と、前記スロットル弁を開閉動作させる請求項１乃至請求項
４に記載の直流トルクモータと、前記スロットル弁の開度の情報を出力するスロットル開
度センサとを有することを特徴とするスロットル弁制御
装置。
【請求項７】請求項６に記載するスロットル弁制御装
置において、前記スロットル弁を弁閉方向に付勢するバックスプリン
グを備え、上記バックスプリングによるトルクに釣り合って上記ス
ロットル弁の開度を保持する保持トルクを得るために前
記直流トルクモータに流す保持コイル電流が、前記作動
角度範囲内において、角度によらず略一定であることを
特徴とするスロットル弁制御装置。
【請求項８】請求項１乃至請求項６に記載するスロッ
トル弁制御装置において、作動角度範囲内においてバックスプリングが発生させる
最大トルク値が、一定の電流に対してほぼフラットなト
ルク特性の得られる領域の中に含まれていることを特徴
とするスロットル弁制御装置。