JP2000152697A - Torque motor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はトルクモータに関
し、特に流量制御弁等に用いられるトルクモータに関す
る。The present invention relates to a torque motor, and more particularly, to a torque motor used for a flow control valve or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、外周に永久磁石を配置して磁
極を設けたロータと、磁性体により形成されロータを囲
む磁極を有するステータコアと、通電することによりス
テータコアに磁極を発生させるソレノイド部とを備える
トルクモータが知られている。このようなトルクモータ
は、ロータの磁極がステータコアの磁極に吸引されるこ
とによりロータが回転駆動されるものであり、内燃機関
のスロットル装置のような弁装置のアクチュエータとし
て用いられている。2. Description of the Related Art Conventionally, a rotor provided with magnetic poles by disposing permanent magnets on the outer periphery, a stator core formed of a magnetic material and having magnetic poles surrounding the rotor, and a solenoid portion for generating magnetic poles in the stator core by energizing the rotor. There is known a torque motor including In such a torque motor, the rotor is driven to rotate by the magnetic poles of the rotor being attracted to the magnetic poles of the stator core, and is used as an actuator of a valve device such as a throttle device of an internal combustion engine.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ロータの磁極を構成す
る永久磁石の製造コストを低減するために、複数の磁石
を周方向に間隔をあけて配置したり、または図8に示す
ように複数の平板磁石143a、144aをロータコア
142の外周に周方向に密着させて配列し、全体として
二極をもつロータ141を構成することが考えられる。In order to reduce the manufacturing cost of the permanent magnets constituting the magnetic poles of the rotor, a plurality of magnets are arranged at intervals in the circumferential direction, or as shown in FIG. It is conceivable that the plate magnets 143a and 144a are arranged in close contact with the outer periphery of the rotor core 142 in the circumferential direction to form a rotor 141 having two poles as a whole.
【0004】一方、上記のようなトルクモータ140に
おいては、コイル152に通電することにより生成する
ステータコア145の磁極の境界の近傍であるX部、Y
部とロータ141との間でロータ141を回転させる主
なトルクが発生する。On the other hand, in the torque motor 140 as described above, an X portion and a Y portion near the boundary between the magnetic poles of the stator core 145 generated by energizing the coil 152.
A main torque for rotating the rotor 141 is generated between the unit and the rotor 141.
【0005】また、上記のようにロータ141に複数の
磁石を配列したトルクモータ140においては、磁石の
中央で磁気力が大きくなり、磁石と磁石の隙間で磁気力
が小さくなる。ロータ141の両極の磁石が対称に配置
され、ステータコア145の磁極が対称に配置されてい
る場合は、ロータ141の一方の極で磁石と磁石との隙
間がX部に対応するときに、他方の極で磁石と磁石の隙
間がY部に対応するので、小さいトルクが発生する。ま
た、ロータ141の一方の極で磁石の中央部がX部に対
応するときに、他方の極で磁石の中央部がY部に対応す
るので、大きいトルクが発生する。そのため、コイル1
52に通電したときにトルクモータ140が発生させる
トルクが、ロータ141の回転角によって周期的に変動
するトルクリップルが発生する。したがって、安定した
トルクが得られず、高精度な制御が難しいという問題が
あった。Further, in the torque motor 140 in which a plurality of magnets are arranged on the rotor 141 as described above, the magnetic force increases at the center of the magnet and decreases in the gap between the magnets. When the magnets of the two poles of the rotor 141 are symmetrically arranged and the magnetic poles of the stator core 145 are symmetrically arranged, when the gap between the magnets at one pole of the rotor 141 corresponds to the X portion, the other is used. Since the gap between the magnets at the poles corresponds to the Y portion, a small torque is generated. In addition, when the center of the magnet corresponds to the X portion at one pole of the rotor 141, the center of the magnet corresponds to the Y portion at the other pole, so that a large torque is generated. Therefore, coil 1
Torque ripple is generated in which the torque generated by the torque motor 140 when the current is supplied to the motor 52 periodically varies depending on the rotation angle of the rotor 141. Therefore, there is a problem that stable torque cannot be obtained and high-precision control is difficult.
【0006】本発明はこのような問題を解決するために
なされたものであり、トルクリップルが発生せず、平滑
なトルク特性を得ることのできるトルクモータを提供す
ることを目的とする。The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a torque motor which does not generate torque ripple and can obtain a smooth torque characteristic.
【0007】[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、ロータは複数の磁石により磁極
を形成し、ロータの所定の回転角度範囲で発生するトル
クがほぼ一定になるようにソレノイド部に通電する電流
を制御する電流制御手段を備える。発生するトルクは、
ソレノイド部に通電する電流の大きさとロータが発生さ
せる磁力の大きさの積に比例するため、磁力が大きくな
るときに電流を小さくすることにより、ロータの回転角
度により磁力が変動して発生するトルクリップルを防止
することができる。そのため、ロータの回転角度を精密
に制御するのが容易となる。According to the torque motor of the present invention, the rotor has magnetic poles formed by a plurality of magnets, and the torque generated in a predetermined rotation angle range of the rotor becomes substantially constant. Control means for controlling the current supplied to the solenoid unit. The generated torque is
Since the magnitude of the current flowing through the solenoid part is proportional to the product of the magnitude of the magnetic force generated by the rotor, when the magnetic force increases, the current is reduced, so that the torque generated by the magnetic force fluctuating due to the rotation angle of the rotor Ripple can be prevented. Therefore, it is easy to precisely control the rotation angle of the rotor.
【0008】本発明の請求項2記載のトルクモータによ
れば、電流制御手段は、ロータの回転角度によって変動
するステータコアの磁極近傍の磁力のリップルの周期を
θAとしたとき、磁力のリップルと位相がほぼθA/2だ
けずれたリップルをもつ電流を通電する。そのため、磁
力のリップルと電流のリップルが打ち消し合い、トルク
リップルの発生を防止することができる。According to the torque motor of the second aspect of the present invention, when the period of the magnetic force ripple near the magnetic pole of the stator core, which fluctuates according to the rotation angle of the rotor, is θ A , the current control means determines the magnetic force ripple. A current having a ripple whose phase is shifted by approximately θ A / 2 is supplied. For this reason, the ripple of the magnetic force and the ripple of the current cancel each other, and the occurrence of torque ripple can be prevented.
【0009】本発明の請求項3記載のトルクモータによ
れば、ロータの回転角度に対応した補正データを記憶す
る記憶部を有し、電流制御手段は補正データを用いて電
流を制御する。そのため、ロータの回転角度に応じて磁
力が変動する場合に、ソレノイド部に通電する電流の大
きさ補正し、トルクリップルの発生を防止することがで
きる。According to the third aspect of the present invention, the torque motor has a storage unit for storing correction data corresponding to the rotation angle of the rotor, and the current control means controls the current using the correction data. Therefore, when the magnetic force fluctuates according to the rotation angle of the rotor, the magnitude of the current supplied to the solenoid portion can be corrected, and the occurrence of torque ripple can be prevented.
【0010】本発明の請求項4記載のトルクモータによ
れば、ロータの近傍に磁力検出手段を備え、電流制御手
段は検出された磁力を用いて電流を制御する。そのた
め、ロータの回転角度により変動する磁力のリップルに
よる影響を電流を変化させることにより補正し、トルク
リップルの発生を防止することができる。According to the torque motor of the present invention, the magnetic force detecting means is provided near the rotor, and the current control means controls the current by using the detected magnetic force. Therefore, it is possible to correct the influence of the ripple of the magnetic force fluctuating according to the rotation angle of the rotor by changing the current, thereby preventing the occurrence of torque ripple.
【0011】本発明の請求項5記載のトルクモータによ
れば、電流制御手段は、ロータを回転させるのに必要な
必要トルクを算出する手段と、ロータの回転角度に応じ
て必要トルクを補正し補正トルクを算出する手段と、補
正トルクをソレノイド部に通電する電流に変換する手段
とを有する。そのため、ソレノイド部に通電される電流
がロータの回転角度に応じて補正され、発生するトルク
の大きさを必要トルクとほぼ同一にすることができる。According to the torque motor of the present invention, the current control means calculates the required torque required to rotate the rotor, and corrects the required torque according to the rotation angle of the rotor. It has means for calculating the correction torque and means for converting the correction torque into a current that flows through the solenoid. Therefore, the current supplied to the solenoid is corrected according to the rotation angle of the rotor, and the magnitude of the generated torque can be made substantially the same as the required torque.
【0012】[0012]
【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
を用いたスロットル装置を図2に示す。このスロットル
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40によってのみスロットル弁1
3の開度を調整するものである。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention; (First Embodiment) FIG. 2 shows a throttle device using a torque motor according to a first embodiment of the present invention. The throttle device 10 is provided with a throttle valve 13 in accordance with the accelerator depression amount.
The throttle valve 1 is provided only by the torque motor 40 without a mechanism mechanically linked to the accelerator for adjusting the opening of the throttle valve 1.
The opening of No. 3 is adjusted.
【0013】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および16を介してスロットル軸1
2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
ともに回転することにより、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。The throttle body 1 of the throttle device 10
1 is a throttle shaft 1 through bearings 15 and 16
2 is rotatably supported. The throttle valve 13 is formed in a disk shape, and is fixed to the throttle shaft 12 with screws 14. When the throttle valve 13 rotates together with the throttle shaft 12, the flow passage area of the intake passage 11a formed by the inner wall of the throttle body 11 is adjusted, and the flow rate of intake air passing through the intake passage 11a is controlled.
【0014】スロットル軸12の一方の端部にスロット
ルレバー21が圧入固定されており、スロットルレバー
21はスロットル軸12とともに回転する。ストッパス
クリュウ22はスロットルレバー21と当接することに
よりスロットル弁13の全閉位置を規定している。スト
ッパスクリュウ22のねじ込み量を変更することにより
スロットル弁13の全閉位置を調整できる。A throttle lever 21 is press-fitted and fixed to one end of the throttle shaft 12, and the throttle lever 21 rotates together with the throttle shaft 12. The stopper screw 22 abuts on the throttle lever 21 to define the fully closed position of the throttle valve 13. By changing the screwing amount of the stopper screw 22, the fully closed position of the throttle valve 13 can be adjusted.
【0015】回転角センサ30は、スロットルレバー2
1よりもさらにスロットル軸12の端部側に配設されて
おり、コンタクト部31、抵抗体を塗布した基板32お
よびハウジング33で構成されている。コンタクト部3
1はスロットル軸12に圧入されており、スロットル軸
12とともに回転する。基板32はハウジング33に固
定されており、基板32に塗布された抵抗体上をコンタ
クト部31が摺動する。基板32に塗布された抵抗体に
5Vの一定電圧が印加されており、この抵抗体とコンタ
クト部31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。The rotation angle sensor 30 includes a throttle lever 2
1, a contact portion 31, a substrate 32 coated with a resistor, and a housing 33. Contact part 3
1 is press-fitted into the throttle shaft 12 and rotates together with the throttle shaft 12. The substrate 32 is fixed to the housing 33, and the contact portion 31 slides on the resistor applied to the substrate 32. A constant voltage of 5 V is applied to the resistor applied to the substrate 32, and when the sliding position between the resistor and the contact portion 31 changes according to the opening of the throttle valve 13, the output voltage value changes. An electronic control unit (ECU) (not shown) receives the output voltage value from the rotation angle sensor 30 and detects the opening of the throttle valve 13.
【0016】スロットル軸12の他方の端部には、図3
に示すようにロータ41、ステータコア45、ソレノイ
ド部50によりトルクモータ40が構成されている。ト
ルクモータ40の端部はカバー20により覆われてい
る。At the other end of the throttle shaft 12, FIG.
As shown in FIG. 2, the torque motor 40 is constituted by the rotor 41, the stator core 45, and the solenoid unit 50. The end of the torque motor 40 is covered by the cover 20.
【0017】ロータ41は、スロットル軸12に圧入固
定したロータコア42と、ロータコア42の外周に設け
られた磁石群43、44とから構成される。図3に示す
ように、磁石群43はロータ41の周方向に配列された
6個の平板磁石43aをロータコア42の外周の一方側
に接着して構成される。ロータコア42の外周の他方側
には、磁石群44が6個の平板磁石44aにより構成さ
れている。The rotor 41 is composed of a rotor core 42 press-fitted and fixed to the throttle shaft 12, and magnet groups 43 and 44 provided on the outer periphery of the rotor core 42. As shown in FIG. 3, the magnet group 43 is configured by bonding six plate magnets 43 a arranged in the circumferential direction of the rotor 41 to one side of the outer periphery of the rotor core 42. On the other side of the outer periphery of the rotor core 42, a magnet group 44 is constituted by six plate magnets 44a.
【0018】平板磁石43a、44aは、同一寸法、同
一形状であり、それぞれ厚み方向に一方向に着磁された
状態で図3に示すようにロータコア42の周上に円弧状
に角度ピッチθAで隣接する平板磁石と密着して配設さ
れている。したがって、磁石群43、44は実質的にロ
ータ41の中心から放射状に着磁された構成となってい
る。平板磁石43aと平板磁石44aとは径方向に反対
向きに着磁されているため、ロータ41にN極およびS
極の対をなす磁極が形成される。平板磁石43a、44
a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の永久磁石により形成され
る。The plate magnets 43a and 44a have the same dimensions and the same shape, and are magnetized in one direction in the thickness direction, and each have an angular pitch θ A on the circumference of the rotor core 42 in an arc shape as shown in FIG. Are disposed in close contact with the adjacent plate magnet. Therefore, the magnet groups 43 and 44 are substantially radially magnetized from the center of the rotor 41. Since the plate magnet 43a and the plate magnet 44a are magnetized in opposite directions in the radial direction, the rotor 41 has an N pole and an S pole.
A pole pair is formed. Plate magnets 43a, 44
a is formed by a so-called rare earth permanent magnet that generates a high magnetic force, such as a neodymium-based or samarium-cobalt-based.
【0019】ステータコア45は、外形がほぼ長方形の
磁性鋼の薄板をスロットル軸12の軸方向に積層して形
成される。ステータコア45には、ロータ41を回転可
能に収容する収容孔45aが形成されている。ステータ
コア45には、ソレノイド部50に対向する位置、およ
びその周方向のほぼ180度反対側の対称位置にエアギ
ャップによりスロット部48、49が形成されている。
このスロット部48、49によりステータコア45の一
対の磁極の境界が形成されている。スロット部48、4
9は、ロータ41から見て対称位置に配置されている。The stator core 45 is formed by laminating magnetic steel thin plates having a substantially rectangular outer shape in the axial direction of the throttle shaft 12. The stator core 45 has an accommodation hole 45a for accommodating the rotor 41 rotatably. Slot portions 48 and 49 are formed in the stator core 45 by an air gap at a position facing the solenoid portion 50 and a symmetric position substantially 180 degrees opposite to the circumferential direction thereof.
The slots 48 and 49 define a boundary between a pair of magnetic poles of the stator core 45. Slot part 48, 4
9 is arranged at a symmetrical position when viewed from the rotor 41.
【0020】ステータコア45には略U字型のアーム部
51が一体に接続されている。アーム部51とアーム部
51に巻回されたコイル52とにより、ソレノイド部5
0が構成されている。コイル52に通電することにより
ステータコア45が励磁され、ステータコア45に一対
の磁極を形成する。コイル52に通電する電流の方向に
よって、ステータコア45に形成される磁極を変更する
ことができる。A substantially U-shaped arm portion 51 is integrally connected to the stator core 45. The arm unit 51 and the coil 52 wound around the arm unit 51 form a solenoid unit 5.
0 is configured. When the coil 52 is energized, the stator core 45 is excited to form a pair of magnetic poles on the stator core 45. The magnetic pole formed on the stator core 45 can be changed depending on the direction of the current flowing through the coil 52.
【0021】磁石群43により形成されたロータ41側
の磁極が、通電により生成されたステータコア45側の
磁極に吸引されることにより、ロータ41を回転させる
トルクが発生し、ロータ41の磁石がステータコア45
の前縁に対応するときに、最も大きいトルクが発生す
る。When the magnetic poles on the rotor 41 side formed by the magnet group 43 are attracted to the magnetic poles on the stator core 45 side generated by energization, a torque for rotating the rotor 41 is generated, and the magnets of the rotor 41 are fixed to the stator core. 45
The largest torque occurs when corresponding to the leading edge of.
【0022】リターンスプリング17は、一方の端部を
ロータコア42に固定し、他方の端部をねじ18に固定
し、スロットル弁13を閉方向に付勢している。ウェー
ブワッシャ19は、エンジン運転中の振動時においても
スロットル軸12が軸方向に移動しないようにスロット
ル軸12を一方の軸方向に付勢している。これにより、
コンタクト部31と基板32との摺動状態が変化しない
のでスロットル弁13の開度信号が断絶したり、コンタ
クト部31が基板32と過大な力で摺動することによる
基板上の抵抗体またはコンタクト部31の摩耗を防止で
きる。さらに、ステータコア45に対するロータ41の
軸方向位置が変化しないので、ロータ41が受けるトル
ク変動を抑制できる。The return spring 17 has one end fixed to the rotor core 42, the other end fixed to the screw 18, and biases the throttle valve 13 in the closing direction. The wave washer 19 urges the throttle shaft 12 in one axial direction so that the throttle shaft 12 does not move in the axial direction even during vibration during engine operation. This allows
Since the sliding state between the contact portion 31 and the substrate 32 does not change, the opening signal of the throttle valve 13 is interrupted, or a resistor or contact on the substrate due to the contact portion 31 sliding with the substrate 32 with excessive force. Wear of the portion 31 can be prevented. Further, since the axial position of the rotor 41 with respect to the stator core 45 does not change, torque fluctuations received by the rotor 41 can be suppressed.
【0023】図1は第1実施例のトルクモータ40によ
りトルクリップルの発生を防止する作用を説明する模式
図である。ロータ41は、永久磁石43a、44aの中
心部分で発生する磁力が大きくなり、磁石ピッチの縁で
は磁力が小さくなる。そのため、ロータ41回転角度に
よって永久磁石43a、44aのピッチ角θAの周期で
磁力が変動し、ソレノイド部50に通電しない時、図1
の無通電時のトルク81に示すように周期θAでトルク
が変動するトルクリップルが発生する。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the operation of the torque motor 40 of the first embodiment for preventing the occurrence of torque ripple. In the rotor 41, the magnetic force generated at the central portion of the permanent magnets 43a and 44a increases, and the magnetic force decreases at the edges of the magnet pitch. Therefore, when the magnetic force fluctuates in the cycle of the pitch angle θ A of the permanent magnets 43 a and 44 a depending on the rotation angle of the rotor 41 and the solenoid 50 is not energized, FIG.
Torque ripple varying the torque at a period theta A as shown in the torque 81 at the time of non-energization occurs in.
【0024】ソレノイド部50に通電してトルクを発生
させる時、磁力のリップルを考慮せずに、図1の必要ト
ルク82に示すようにロータ41の所定の回転角度範囲
内でほぼ一定のトルクが発生するように電流を制御しよ
うとすると、実際に発生するトルクは、図1の補正前の
トルク83に示すように必要トルク82と無通電時のト
ルク81の和となり、トルクリップルが発生する。その
ため、図1に示すように、補正前のトルク83のリップ
ルと位相がθA/2だけずれたリップルをもつ補正電流
84を通電することにより、トルクリップルの発生を防
止し、必要トルクにほぼ等しいトルクを発生させること
ができる。When a torque is generated by energizing the solenoid unit 50, a substantially constant torque within a predetermined rotation angle range of the rotor 41 as shown by a required torque 82 in FIG. If the current is controlled so as to generate the torque, the actually generated torque is the sum of the required torque 82 and the torque 81 when no current is supplied, as shown by the torque 83 before correction in FIG. Therefore, as shown in FIG. 1, by applying a correction current 84 having a ripple whose phase is shifted by θ A / 2 from the ripple of the torque 83 before correction, the generation of torque ripple is prevented, and the required torque is substantially reduced. Equal torque can be generated.
【0025】第1実施例のトルクモータ40において、
ECUはソレノイド部50へ通電する電流を制御する電
流制御部としての機能を有する。ECUは、あらかじめ
測定しておいた、無通電時に発生するトルク大きさのデ
ータを、補正データとしてロータの回転角度に対応させ
て記憶する記憶部を備えている。In the torque motor 40 of the first embodiment,
The ECU has a function as a current control unit that controls a current supplied to the solenoid unit 50. The ECU includes a storage unit that stores in advance data of the magnitude of torque generated when power is not supplied, as correction data, corresponding to the rotation angle of the rotor.
【0026】図4は、第1実施例のトルクモータ40に
おいて、ECUがソレノイド部50に通電する電流の大
きさを算出する行程を示すブロック図である。ステップ
S101では、アクセル踏込量、エンジン回転数などの
エンジン運転状態に基づいて適切な目標スロットル開度
を指令する。ステップS102では、回転角センサ30
により検出した現在の開度と、目標スルットル開度を基
にロータ41を回動させるのに必要な必要トルクを算出
する。ステップS103では、必要トルクからステップ
S106にて記憶部から読み込んだ無通電時に発生する
トルクを減算し、補正トルクを算出する。ステップS1
04では、補正トルクを発生させるための電流の大きさ
を算出し、ステップS105でその電流をソレノイド部
に通電する。これにより、補正しない場合に発生するの
トルクリップルと位相がθA/2だけずれたリップルを
もつ補正電流を得ることができる。FIG. 4 is a block diagram showing a process in which the ECU calculates the magnitude of the current supplied to the solenoid unit 50 in the torque motor 40 of the first embodiment. In step S101, an appropriate target throttle opening is commanded based on the engine operating state such as the accelerator pedal depression amount and the engine speed. In step S102, the rotation angle sensor 30
The required torque required to rotate the rotor 41 is calculated based on the current opening detected by the above and the target throttle opening. In step S103, the torque generated at the time of non-energization read from the storage unit in step S106 is subtracted from the required torque to calculate a correction torque. Step S1
In step 04, the magnitude of the current for generating the correction torque is calculated, and the current is supplied to the solenoid unit in step S105. As a result, it is possible to obtain a correction current having a ripple whose phase is shifted by θ A / 2 from the torque ripple generated when no correction is performed.
【0027】図5は第1実施例のトルクモータによるロ
ータの回転角度と、補正しない場合および補正した場合
における通電時に発生するトルクの大きさとの関係を示
す特性図である。トルクモータ40をスロットル装置1
0に適用する場合、発生するトルクは、図5に示すスロ
ットルの全閉位置から全開位置までほぼ一定の大きさで
あることが、スロットル開度を精密に制御する上で望ま
しい。本実施例では、必要トルクから無通電時に発生す
るトルクを減算した補正トルクを発生させるようにソレ
ノイド部に通電する。補正トルクと無通電時のトルク
で、トルク変動の周期の位相は半波長ずれており、トル
クリップルの大きさはほぼ等しい。そのため、実際にト
ルクモータ40によって発生するトルクは、補正トルク
のトルクリップルと無通電時のトルクリップルとが打ち
消し合い、図5に示すように所定の回転角範囲でほぼ一
定となる。したがって、スロットル開度を高精度に制御
しやすくなる。FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the rotation angle of the rotor by the torque motor of the first embodiment and the magnitude of the torque generated during energization when correction is not performed and when correction is performed. Connect the torque motor 40 to the throttle device 1
When applied to 0, it is desirable that the generated torque has a substantially constant magnitude from the fully closed position to the fully open position of the throttle shown in FIG. 5 in order to precisely control the throttle opening. In the present embodiment, the solenoid unit is energized so as to generate a correction torque obtained by subtracting the torque generated when no current is applied from the required torque. The phase of the cycle of the torque fluctuation is shifted by a half wavelength between the correction torque and the torque when no power is supplied, and the magnitude of the torque ripple is substantially equal. Therefore, the torque actually generated by the torque motor 40 cancels out the torque ripple of the correction torque and the torque ripple when no current is supplied, and becomes substantially constant in a predetermined rotation angle range as shown in FIG. Therefore, it becomes easy to control the throttle opening with high accuracy.
【0028】本実施例では、ステータコア45にスロッ
ト部48、49を形成したが、ステータコア45の収容
孔45aの内壁を全周にわたって切れ目のない実質的な
スロットレス構造としてもよい。In this embodiment, the slots 48 and 49 are formed in the stator core 45. However, the inner wall of the receiving hole 45a of the stator core 45 may have a substantially slotless structure that is not cut all around.
【0029】次に、スロットル装置10の作動について
説明する。 (1) 正常走行時 車両の正常走行モードにはISC(idle speed contro
l) 、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、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
じて補正された制御電流がコイル52に供給される。Next, the operation of the throttle device 10 will be described. (1) During normal driving The normal driving mode of the vehicle is ISC (idle speed control).
l) Normal driving, cruise control, etc. The opening of the throttle valve 13 in each mode is calculated by the ECU based on the operating state of the engine, and a control current corrected according to the calculated opening is supplied to the coil 52.
【0030】コイル52の通電オン時に発生するロータ
41を回転させるトルクはリターンスプリング17の付
勢力よりも大きいので、ロータ41はリターンスプリン
グ17の付勢力に抗して回転可能である。The torque for rotating the rotor 41 generated when the coil 52 is turned on is greater than the urging force of the return spring 17, so that the rotor 41 can rotate against the urging force of the return spring 17.
【0031】ロータ41の回転にともない回転するスロ
ットル弁13の開度は回転角センサ30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
号と、記憶部に記憶された補正データに基づいてECU
からコイル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41
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。The opening of the throttle valve 13 which rotates with the rotation of the rotor 41 is detected by the rotation angle sensor 30 and fed back to the ECU. Based on the opening signal and the correction data stored in the storage unit, the ECU
The control current supplied to the coil 52 from is adjusted. By detecting the opening of the throttle valve 13, the rotor 41
Thus, it is possible to prevent the torque acting on the throttle valve from fluctuating due to a temperature change or the like, and to control the opening of the throttle valve 13 with high accuracy.
【0032】(2) フェイル時 ECUで演算されたスロットル弁13に対する要求開度
と回転角センサ30で検出した実際のスロッットル弁1
3の開度とが一致しない場合、ECUによるスロットル
弁13の開度制御がフェイルしていると判断し、ECU
からスロットル弁13を閉じる信号が送出される。する
と、スロットル弁13はリターンスプリング17の付勢
力により全閉位置に戻るので、スロットル弁13が過剰
に開くことを防止できる。(2) At the time of failure The actual throttle valve 1 detected by the rotation angle sensor 30 and the required opening degree of the throttle valve 13 calculated by the ECU.
If the opening degree of the throttle valve 3 does not match, it is determined that the opening degree control of the throttle valve 13 by the ECU has failed, and
Sends a signal to close the throttle valve 13. Then, since the throttle valve 13 returns to the fully closed position by the urging force of the return spring 17, the throttle valve 13 can be prevented from being excessively opened.
【0033】また、ECUにはECUの故障を常時診断
するサブECUが搭載されているので、ECUがフェイ
ルすると、サブECUの指示によりコイル52に供給す
る制御電流が遮断される。したがって、ECUがフェイ
ルしてもリターンスプリング17の付勢力によりスロッ
トル弁13を全閉することができる。Further, since the sub-ECU which constantly diagnoses the failure of the ECU is mounted on the ECU, when the ECU fails, the control current supplied to the coil 52 is interrupted by the instruction of the sub-ECU. Therefore, even if the ECU fails, the throttle valve 13 can be fully closed by the urging force of the return spring 17.
【0034】(第2実施例)本発明の第2実施例のトル
クモータ60を用いたスロットル装置10’を図6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実施例のトルクモータ60は、図2に示す第1実施
例の構成に加え、ステータコアの磁極の縁近傍かつロー
タ41の近傍に磁力検出手段としての磁力センサ70を
備える。(Second Embodiment) FIG. 6 shows a throttle device 10 'using a torque motor 60 according to a second embodiment of the present invention. The substantially same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
The torque motor 60 of the second embodiment has a magnetic force sensor 70 as magnetic force detecting means near the edge of the magnetic pole of the stator core and near the rotor 41 in addition to the configuration of the first embodiment shown in FIG.
【0035】図7は、第2実施例のトルクモータ60に
おいて、ECUがソレノイド部に通電する電流の大きさ
を算出する行程を示すブロック図である。第1実施例で
はステップS103において補正トルクを算出するとき
に、記憶部に記憶された補正データを用いたが、第2実
施例では、ステップS107で磁力センサ70によって
検出したロータ41近傍の磁力の大きさを用いて補正す
る。トルクモータ60により発生するトルクは、磁力の
大きさと電流の大きさの積に比例するため、検出した磁
力の大きさから発生するトルクリップルの大きさを予測
し、フィードバック制御を行って、磁力のリップルと位
相がθA/2だけずれたリップルを有する補正トルクを
算出することにより、第1実施例と同様に平滑なトルク
特性を得ることができる。FIG. 7 is a block diagram showing a process in which the ECU calculates the magnitude of the current supplied to the solenoid unit in the torque motor 60 of the second embodiment. In the first embodiment, when the correction torque is calculated in step S103, the correction data stored in the storage unit is used. However, in the second embodiment, the magnetic force near the rotor 41 detected by the magnetic sensor 70 in step S107 is used. Correct using the size. Since the torque generated by the torque motor 60 is proportional to the product of the magnitude of the magnetic force and the magnitude of the current, the magnitude of the torque ripple generated from the magnitude of the detected magnetic force is predicted, and the feedback control is performed to perform the feedback control. By calculating a correction torque having a ripple whose phase is shifted by θ A / 2 from the ripple, a smooth torque characteristic can be obtained as in the first embodiment.
【0036】上記本発明の複数の実施例では、平板磁石
をロータコアの外周において周方向に密着させて配置し
た場合について説明したが、平板磁石または円弧状磁石
を間隔をあけて配置した場合など、回転角度によって周
期的に磁力が変動するロータの構造の場合には、本発明
を適用することができる。In the above embodiments of the present invention, the case where the plate magnets are arranged in close contact with the outer periphery of the rotor core in the circumferential direction has been described. However, the case where the plate magnets or the arc-shaped magnets are arranged at intervals may be used. The present invention can be applied to a structure of a rotor in which the magnetic force varies periodically depending on the rotation angle.
【0037】また、本発明の複数の実施例では、スロッ
トル装置に本発明のトルクモータを適用したが、あらゆ
る用途の流量制御弁に本発明のトルクモータを適用でき
るのはもちろんのことである。Further, in the embodiments of the present invention, the torque motor of the present invention is applied to the throttle device. However, it goes without saying that the torque motor of the present invention can be applied to the flow control valve for any use.
【図1】本発明の第1実施例のトルクモータ40により
トルクリップルの発生を防止する作用を説明する模式図
である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an operation of preventing a torque ripple from being generated by a torque motor 40 according to a first embodiment of the present invention.
【図2】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。FIG. 2 is a sectional view showing a throttle device using a torque motor according to a first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第1実施例によるトルクモータを示す
図2のI方向模式的矢視図である。FIG. 3 is a schematic view in the direction of arrow I in FIG. 2 showing the torque motor according to the first embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第1実施例によるトルクモータにおい
て、通電する電流を算出する行程を示すブロック図であ
る。FIG. 4 is a block diagram showing a process of calculating a current to be supplied in the torque motor according to the first embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第1実施例のトルクモータにおいて、
ロータの回転角度と、補正しない場合のトルクおよび補
正後のトルクの関係を示す特性図である。FIG. 5 shows a torque motor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a rotation angle of a rotor, a torque when no correction is performed, and a torque after correction.
【図6】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。FIG. 6 is a sectional view showing a throttle device using a torque motor according to a second embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第2実施例によるトルクモータにおい
て、通電する電流を算出する行程を示すブロック図であ
る。FIG. 7 is a block diagram showing a process of calculating a current to be supplied in a torque motor according to a second embodiment of the present invention.
【図8】従来のトルクモータを示す図3と同一方向から
見た図である。FIG. 8 is a view showing a conventional torque motor viewed from the same direction as FIG. 3;
10 スロットル装置 40 トルクモータ 41 ロータ 42 ロータコア 43、44 磁石群 43a、44a 平板磁石(磁石) 45 ステータコア 50 ソレノイド部 70 磁力センサ(磁力検出手段) Reference Signs List 10 Throttle device 40 Torque motor 41 Rotor 42 Rotor core 43, 44 Magnet group 43a, 44a Plate magnet (magnet) 45 Stator core 50 Solenoid unit 70 Magnetic force sensor (magnetic force detecting means)
Claims (5)
より磁極を形成するロータと、前記ロータを囲みソレノ
イド部により励磁されることにより磁極を形成するステ
ータコアとを備え、前記ステータコアの磁極が前記ロー
タの磁極を吸引することによりトルクを発生させるトル
クモータであって、 前記ロータの所定の回転角度範囲で、前記トルクがほぼ
一定になるように前記ソレノイド部に通電する電流を制
御する電流制御手段を備えることを特徴とするトルクモ
ータ。A rotor that forms a magnetic pole by a magnet group in which a plurality of magnets are arranged in a circumferential direction; and a stator core that surrounds the rotor and forms a magnetic pole by being excited by a solenoid unit. A torque motor that generates torque by attracting a magnetic pole of the rotor, wherein current control is performed to control a current supplied to the solenoid unit so that the torque is substantially constant within a predetermined rotation angle range of the rotor. A torque motor comprising means.
角度によって変動する前記ステータコアの磁極近傍の磁
力のリップルの周期をθAとしたとき、前記磁力のリッ
プルと位相がθA/2だけずれたリップルをもつ電流を
前記ソレノイド部に通電することを特徴とする請求項1
記載のトルクモータ。Wherein said current control means, when the period of the ripple of the magnetic force of the magnetic poles near the stator core that varies by the rotation angle of the rotor and theta A, ripple and phase of the magnetic force is shifted theta A / 2 2. A current having a ripple is supplied to said solenoid portion.
The torque motor as described.
ータを記憶する記憶部を有し、前記電流制御手段は前記
補正データを用いて電流を制御することを特徴とする請
求項1または2のいずれかに記載のトルクモータ。3. The apparatus according to claim 1, further comprising a storage unit for storing correction data corresponding to a rotation angle of the rotor, wherein the current control unit controls a current using the correction data. The torque motor according to any one of the above.
え、前記電流制御手段は検出された磁力を用いて電流を
制御することを特徴とする請求項1または2のいずれか
記載のトルクモータ。4. The torque motor according to claim 1, further comprising a magnetic force detecting means near the rotor, wherein the current control means controls the current using the detected magnetic force.
させるのに必要な必要トルクを算出する手段と、前記ロ
ータの回転角度に応じて前記必要トルクを補正し、補正
トルクを算出する手段と、前記補正トルクを前記ソレノ
イド部に通電する電流に変換する手段とを有することを
特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のトルク
モータ。5. The current control unit includes: a unit configured to calculate a required torque required to rotate the rotor; and a unit configured to correct the required torque according to a rotation angle of the rotor to calculate a corrected torque. The torque motor according to any one of claims 1 to 4, further comprising means for converting the correction torque into a current to be supplied to the solenoid unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10323099A JP2000152697A (en) | 1998-11-13 | 1998-11-13 | Torque motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10323099A JP2000152697A (en) | 1998-11-13 | 1998-11-13 | Torque motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2000152697A true JP2000152697A (en) | 2000-05-30 |
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ID=18151071
Family Applications (1)
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JP10323099A Pending JP2000152697A (en) | 1998-11-13 | 1998-11-13 | Torque motor |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2000152697A (en) |
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1998
- 1998-11-13 JP JP10323099A patent/JP2000152697A/en active Pending
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