JP2000139067A - トルクモータおよびそれを用いたスロットル装置 - Google Patents

トルクモータおよびそれを用いたスロットル装置

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JP2000139067A
JP2000139067A JP10311751A JP31175198A JP2000139067A JP 2000139067 A JP2000139067 A JP 2000139067A JP 10311751 A JP10311751 A JP 10311751A JP 31175198 A JP31175198 A JP 31175198A JP 2000139067 A JP2000139067 A JP 2000139067A
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Hideki Kato
秀樹 加藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コイル部の芯部材の断面積に対する導線の長
さを短くすることができるトルクモータを提供する。 【解決手段】 トルクモータ20は、ロータ30、ステ
ータコア40およびコイル部を備える。コイル部の鉄心
51の断面は、円の一部を直線で切断した形状であり、
円周部511と直線部512とを有する略D字型であ
る。これにより、鉄心51に所定の回数だけ巻回するの
に必要な導線52の長さを短くすることができる。ま
た、鉄心51の直線部512を、ロータ30の軸方向に
対して平行に配置することにより、鉄心51のロータ3
0の径方向に対する長さが短くなり、ステータコア40
のアーム部42の長さを短くすることが可能になる。こ
れにより、トルクモータ20全体の体格を小さくするこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、流量制御弁などに
用いられるトルクモータおよびそれを用いたスロットル
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、内燃機関のスロットル装置の
スロットル開度を電子制御するために、トルクモータが
用いられている。このようなトルクモータとして、ロー
タコアの外周に永久磁石を配設してなるロータと、ロー
タの径方向外側に配置されるステータコアと、前記ステ
ータコアを励磁して磁極を形成するコイル部とを備える
ものが知られている。
【0003】上記のようなスロットル装置に用いられる
トルクモータ100は軽量化するため、例えば図6に示
すように、コイル部130の芯部材131の断面積に対
してロータ110を囲むステータコア120のティース
部121とコイル部130とを接続するアーム部122
の長さが短くなるように、芯部材131の断面を長方形
状にすることが一般的である。また、ステータコアと芯
部材とを、同一形状の薄板を多数積層させて一体に形成
することも行われるが、その場合、コイル部の芯は必然
的に長方形状になっていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のトルクモータに
おいて、コイル部130の芯部材131は、巻回した導
線に通電したときに発生する磁束とロータ110の永久
磁石から発生した磁束の総和によって磁気飽和しないだ
けの断面積を有する必要がある。また、コイル部130
から発生する磁束量は、導線の芯部材131に対する巻
回数に比例する。
【0005】しかしながら、前述のような長方形状の芯
部材131を有するトルクモータ100は、所定の断面
積の芯部材に対して所定の巻回数を得るために必要な導
線の長さが大きくなる。また、長方形の芯部材131の
角部で導線が膨らむことにより、より導線が長く必要に
なる。導線が長いと抵抗が大きくなったりトルクモータ
の重量が増加するなどの問題がある。
【0006】本発明は上記の問題を解決するためになさ
れたものであり、コイル部の芯部材の断面積に対する導
線の長さを短くすることができるトルクモータおよびそ
れを用いたスロットル装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
トルクモータによれば、コイル部の芯部材の断面が略円
形状である。そのため、所定の断面積の芯部材への導線
の巻回数を所定回数にした場合、導線の長さを短くする
ことができる。そのため、導線の量が少なくてもコイル
部により発生する磁束を大きくし、トルクモータにより
発生するトルクを大きくすることができる。
【0008】本発明の請求項2記載のトルクモータによ
れば、芯部材の外周は円周部とロータに対向する直線部
とを有する略D字状であるため、ロータの径方向外側に
配置されるティース部とコイル部とを接続するアーム部
の長さを短くすることができる。そのため、トルクモー
タの体積および重量を小さくすることができる。
【0009】本発明の請求項3記載のトルクモータによ
れば、円周部と直線部との境界を面取りしているため、
芯部材に巻回した導線が芯部材の角部で膨らみ巻回数が
減少するのを防止することができる。そのため、所定の
巻回数に必要な導線の長さを短くすることができる。
【0010】本発明の請求項4記載のトルクモータによ
れば、芯部材の外周は正円形である。そのため、所定の
断面積の芯部材に導線を所定の回数の巻回したときに、
導線の長さを最小とすることができ、短い導線の長さで
コイル部により発生する磁束を大きくすることができ
る。
【0011】本発明の請求項5記載のトルクモータによ
れば、芯部材の外周は、長径がロータの軸方向に平行な
楕円形であるため、ロータの径方向外側に配置されるテ
ィース部とコイル部とを接続するアーム部の長さを短く
することができる。これにより、トルクモータ全体の体
格を小さくすることができる。
【0012】本発明の請求項6記載のトルクモータによ
れば、コイル部の芯部材の断面が5辺以上を有する多角
形状である。そのため、断面が三角形や四角形の場合に
比べ、所定の断面積の芯部材への導線の巻回数を所定回
数にした場合、導線の長さを短くすることができる。そ
のため、導線の量が少なくてもコイル部により発生する
磁束を大きくし、トルクモータにより発生するトルクを
大きくすることができる。
【0013】本発明の請求項7記載のトルクモータによ
れば、芯部材の外周はロータに対向する直線部と有する
ため、ロータの径方向外側に配置されるティース部とコ
イル部とを接続するアーム部の長さを短くすることがで
きる。そのため、トルクモータの体積および重量を小さ
くすることができる。
【0014】本発明の請求項8記載のスロットル装置に
よれば、請求項1〜7のいずれか一項に記載のトルクモ
ータと、吸気通路を形成するスロットルボディと、スロ
ットルボディに支持されロータと一体に回動自在なスロ
ットル軸と、スロットル軸に固定され吸気通路の吸気流
量を制御するスロットル弁とを備える。そのため、トル
クモータを小型化、軽量化しても十分なトルクを発生さ
せることができ、スロットル装置全体を小型化、軽量化
することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
複数の実施例を図面に基づいて説明する。 (第1実施例)本発明の第1実施例によるトルクモータ
20を用いたスロットル装置10を図1および図2に示
す。スロットル装置10は、アクセル踏込量に応じてス
ロットル弁13の開度を調整するアクセルと機械的にリ
ンクした機構をもたず、トルクモータ20によってのみ
スロットル弁13の開度を調整するものである。
【0016】スロットル装置10のスロットルボディ1
1はベアリング15を介してスロットル軸12を回転自
在に支持している。スロットル弁13は円板状に形成さ
れており、スロットル軸12にビス14で固定されてい
る。スロットル弁13がスロットル軸12とともに回動
することにより、スロットルボディ11の内壁により形
成された吸気通路11aの流路面積が調整され、吸気通
路11aを通過する吸気流量が制御される。
【0017】スロットル軸12の一方の端部に、回転角
センサ19が取付けられている。回転角センサ19は、
可動子としてのコンタクト部191、抵抗体を塗布した
基板192を備える。コンタクト部191はスロットル
軸12とともに回動する。そして、基板192に塗布さ
れた抵抗体に一定電圧が印加されており、この抵抗体と
コンタクト部191との摺動位置がスロットル弁13の
開度に応じて変化すると出力電圧値が変動する。図示し
ない電子制御装置(ECU)は回転角センサ30からこ
の出力電圧値を入力し、スロットル弁13の開度を検出
する。
【0018】スロットル軸12の他方の端部に、スロッ
トル軸12を回転駆動するトルクモータ20が設けられ
ている。トルクモータ20のロータ30にスロットル軸
12の他方の端部が固定されている。ロータ30は、ト
ルクモータ20のスロットル軸12に圧入固定したロー
タコア32と、ロータコア32の外周面に配設された永
久磁石33、34とからなる。
【0019】ロータコア32は鉄などの磁性材料により
円筒状に形成されている。各永久磁石33、34は円弧
状に形成され放射状に着磁されており、永久磁石33と
永久磁石34とで、ロータコア32に対し着磁方向を反
対にして固定されている。これにより、ロータ30に
N、Sの二極が形成される。永久磁石33、34は、ネ
オジム系、サマリウム−コバルト系等の高い磁力を発生
するいわゆる希土類磁石である。永久磁石33、34は
ロータコア32の外周面の突起32aにより位置決めさ
れ、永久磁石33、34の磁力により、あるいは接着し
て固定されている。
【0020】ロータ30の外周には、鉄等の磁性材料の
金属により形成されるカバー35が設けられている。こ
れにより、永久磁石33、34が破損したりロータコア
32から脱落することを防止している。
【0021】図2に示すように、ロータ30の径方向外
側にステータコア40が配置されている。ステータコア
40は、磁性体により形成されており、収容孔40aに
ロータ30を回動自在に収容している。ステータコア4
0は、ロータ30を囲む一対のティース部41と、後述
するコイル部50とティース部41のそれぞれを磁気的
に接続する一対のアーム部42とから形成される。
【0022】コイル部50は略円形状の断面を有する芯
部材としての鉄心51に導線52を巻回して形成されて
おり、ステータコア40の二つのアーム部42の間に圧
入固定されている。ステータコア40、コイル部50の
まわりは樹脂ハウジング60で覆ってある。
【0023】図3は本実施例のトルクモータ20を導線
52を省略して記載した模式的斜視図である。図1、図
3に示すように、鉄心51の断面は円の一部を直線で切
断した形状であり、円周部511と直線部512とを有
する略D字型である。これにより、所定の大きさのトル
クを得るために、所定の断面積を有する鉄心に所定の巻
回数の導線を巻回したときに、断面が長方形などの場合
と比較して、導線の長さを短くすることができる。
【0024】鉄心51の直線部512を、ロータ30の
軸方向に対して平行に配置することにより、鉄心51の
ロータ30の径方向に対する長さが短くなり、アーム部
42の長さを短くすることが可能になる。これにより、
トルクモータ20およびスロットル装置10全体の体格
を小さくすることができる。直線部512が円周部51
1の切断前の円の中心に相当する位置に近づきすぎる
と、鉄心51の断面積当りの導線52の巻回数が少なく
なるため、直線部512は円の中心に相当する位置から
円の半径に相当する距離の1/2以上離れた位置にある
ことが望ましい。
【0025】導線52には図示しないECUからの指令
により制御電流が供給される。導線52に通電すること
によりステータコア40は励磁され、磁石群33、34
により生成されたロータ30側の極が、通電により生成
されるステータコア40側の極に吸引されることによ
り、ロータ30を回動させるトルクが発生する。
【0026】次に、上記のように構成されたスロットル
装置10の作動について説明する。車両の正常走行モー
ドにはISC(idle speed control) 、通常運転、クル
ーズコントロール等がある。各モードにおけるスロット
ル弁13の開度は、アクセル踏込量、エンジン回転数等
のエンジン運転状態に基づいてECUで演算され、演算
された開度に応じた制御電流が導線52に供給される。
導線52に流す電流の方向によって、ロータ30を正方
向および逆方向に回動させるトルクを発生させ、スロッ
トル弁13を開方向および閉方向に回動させることがで
きる。
【0027】スロットル弁13の開度は回転角センサ1
9により検出され、ECUにフィードバックされる。そ
してこの開度信号に基づいてECUから導線52に供給
する制御電流が調整される。スロットル弁13の開度を
検出することにより、ロータ30に働くトルクが温度変
化等により変動することを防止し、スロットル弁13の
開度を高精度に制御できる。
【0028】(第2実施例)本発明の第2実施例による
トルクモータ70を用いたスロットル装置10’の断面
図を図4に示す。第1実施例と実質的に同一部分に同一
符号を付す。第2実施例では、鉄心53の円周部531
と直線部532との境界を面取りし、R部533を形成
している。そのため、鉄心53に巻回した導線52が角
部でふくらむことがなく、所定の巻回数に必要な導線5
2の長さを短くすることができる。したがって、導線5
2の重量を低減し、かつ抵抗値を小さくすることができ
る。
【0029】(第3実施例)本発明の第3実施例による
トルクモータ80を示す模式的斜視図を図5に示す。第
1、第2実施例と実質的に同一部分に同一符号を付す。
第3実施例では、コイル部50の鉄心54は断面が正円
形に形成されている。そのため、鉄心54の断面積当り
の導線52の巻回数を最大とすることができ、所定の断
面積の鉄心54を有するコイル部50において導線52
の長さが最小となる。したがって、導線52の重量を最
小とし、抵抗値を最小値にすることができる。
【0030】(第4実施例)本発明の第4実施例による
トルクモータ90を示す模式的斜視図を図6に示す。上
述の実施例と実質的に同一部分に同一符号を付す。第4
実施例では、コイル部50の鉄心55は、断面が長径が
ロータ30の軸方向に平行な楕円形に形成されている。
そのため、断面が正円形の場合に比べて、アーム部42
の長さを短くすることが可能になる。従って、トルクモ
ータ90全体の体格を小さくすることができる。
【0031】(第5実施例)本発明の第5実施例による
トルクモータ95を示す模式的斜視図を図7に示す。上
述の実施例と実質的に同一部分に同一符号を付す。第5
実施例では、コイル部の鉄心56は断面が六角形に形成
されている。さらに、断面のロータ30側に対向する部
分は直線部となっており、鉄心56にフラットな平面部
561が形成されている。この多角形断面により、断面
が長方形などの四角形の場合と比較して、所定の大きさ
のトルクを得るために所定の断面積を有する鉄心に所定
の巻回数の導線を巻回したときに、必要な導線の長さを
短くすることができる。
【0032】さらに、鉄心56のロータ30側に対向す
る部分が平面部561で構成されているため、鉄心56
のロータ30の径方向に対する距離を短くすることがで
き、アーム部42の長さを短くすることが可能になる。
これにより、トルクモータの体格を小さくすることがで
きる。
【0033】上述の第5実施例では、断面が六角形の鉄
心を示したが、5辺以上を有する多角形断面であればよ
い。また、ロータ側に対向する部分が平面部で形成され
る多角形断面に限られず、例えば正多角形断面とした鉄
心を採用してもよい。
【0034】上記の本発明の複数の実施例では、ロータ
30の各磁極を1つの永久磁石により構成したが、各磁
極を複数の永久磁石により構成することもできる。ま
た、上記の実施例では、放射状に着磁された円弧状の永
久磁石を用いたが、平行に着磁された平板状の永久磁石
を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例によるトルクモータを用い
たスロットル装置を示す断面図である。
【図2】本発明の第1実施例によるトルクモータを示す
図1のA−A線断面図である。
【図3】本発明の第1実施例によるトルクモータを示す
模式的斜視図である。
【図4】本発明の第2実施例によるトルクモータを用い
たスロットル装置を示す断面図である。
【図5】本発明の第3実施例によるトルクモータを示す
模式的斜視図である。
【図6】本発明の第4実施例によるトルクモータを示す
模式的斜視図である。
【図7】本発明の第5実施例によるトルクモータを示す
模式的斜視図である。
【図8】従来のトルクモータを示す模式的斜視図であ
る。
【符号の説明】
10 スロットル装置 20 トルクモータ 30 ロータ 32 ロータコア 33、34 永久磁石 35 カバー 40 ステータコア 41 ティース部 42 アーム部 50 コイル部 51 鉄心(芯部材) 511 円周部 512 直線部 52 導線 60 樹脂ハウジング

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロータコアの外周に永久磁石を配設して
    なるロータと、 断面が略円形状の磁性材料よりなる芯部材の外周に、導
    線を巻回して形成されるコイル部と、 前記ロータの径方向外側に配置されるティース部および
    前記コイル部と前記ティース部とを接続するアーム部を
    有し、前記コイル部に通電することにより励磁され磁極
    を形成するステータコアと、を備えることを特徴とする
    トルクモータ。
  2. 【請求項2】 前記芯部材の外周は円周部とロータに対
    向する直線部とを有する略D字状であることを特徴とす
    る請求項1記載のトルクモータ。
  3. 【請求項3】 前記円周部と前記直線部との境界を面取
    りしたことを特徴とする請求項2に記載のトルクモー
    タ。
  4. 【請求項4】 前記芯部材の外周は、正円形であること
    を特徴とする請求項1記載のトルクモータ。
  5. 【請求項5】 前記芯部材の外周は、長径が前記ロータ
    の軸方向に平行な楕円形であることを特徴とする請求項
    1記載のトルクモータ。
  6. 【請求項6】 ロータコアの外周に永久磁石を配設して
    なるロータと、断面が5辺以上を有する多角形状の磁性
    材料よりなる芯部材の外周に、導線を巻回して形成され
    るコイル部と、 前記ロータの径方向外側に配置されるティース部および
    前記コイル部と前記ティース部とを接続するアーム部を
    有し、前記コイル部に通電することにより励磁され磁極
    を形成するステータコアと、を備えることを特徴とする
    トルクモータ。
  7. 【請求項7】 前記芯部材の外周はロータに対向する直
    線部を有することを特徴とする請求項6記載のトルクモ
    ータ。
  8. 【請求項8】 請求項1〜7のいずれか一項に記載のト
    ルクモータと、吸気通路を形成するスロットルボディ
    と、前記スロットルボディに支持され前記ロータと一体
    に回動自在なスロットル軸と、前記スロットル軸に固定
    され前記吸気通路の吸気流量を制御するスロットル弁と
    を備えることを特徴とするスロットル装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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