JP2001054272A - Torque motor - Google Patents
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- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ロータの内周およ
び外周にステータコアを有するトルクモータに関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a torque motor having a stator core on the inner and outer circumferences of a rotor.
【0002】[0002]
【従来の技術】内燃機関(以下、「内燃機関」をエンジ
ンという)の吸気流路の流路面積を調整するスロットル
装置において、ロータコアの表面に複数の永久磁石を接
着して2つの永久磁石群を構成し、両永久磁石群により
一対の磁極を形成するロータを用いたトルクモータが知
られている。このようなトルクモータは、ロータと、ロ
ータの外側を周方向に取り囲んで磁性材により形成され
るステータコアと、通電することによりステータコアに
一対の磁極を発生させるコイル部とを備えている。コイ
ル部に通電することにより、ステータコアの2つの磁極
部にそれぞれ逆極性のステータ磁極が生じ、永久磁石が
磁極部に吸引されてロータが回転する。2. Description of the Related Art In a throttle device for adjusting a flow passage area of an intake flow passage of an internal combustion engine (hereinafter referred to as an "internal combustion engine"), two permanent magnet groups are formed by bonding a plurality of permanent magnets to the surface of a rotor core. And a torque motor using a rotor that forms a pair of magnetic poles by both permanent magnet groups is known. Such a torque motor includes a rotor, a stator core formed of a magnetic material surrounding the outside of the rotor in a circumferential direction, and a coil unit that generates a pair of magnetic poles in the stator core when energized. When the coil portion is energized, stator magnetic poles of opposite polarities are generated at the two magnetic pole portions of the stator core, and the permanent magnet is attracted to the magnetic pole portions and the rotor rotates.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記のようなトルクモ
ータに、内外周にエアギャップを有する中空のロータを
用いた場合、ロータは軸方向の一端側でのみ支持される
ため、できるだけ径を大きくして軸方向長さを短縮する
ことにより、振動があった時の振れ幅を低減することが
有効である。しかしながら、ロータの外周側に設けられ
たステータコアを磁束が通過するため、磁気回路全体の
磁路長が長くなり、磁気抵抗が増えるため、発生するト
ルクが低下するという問題があった。ロータ、ステータ
コアまたはコイル部を大型化することにより発生トルク
を増加できるが、トルクモータがより大型化するという
問題がある。本発明は上記の問題を解決するために成さ
れたものであり、その目的は、大型化することなく発生
トルクを増加するトルクモータを提供することにある。When a hollow rotor having an air gap on the inner and outer circumferences is used for the torque motor as described above, the rotor is supported only at one end in the axial direction. By reducing the axial length, it is effective to reduce the swing width when there is vibration. However, since magnetic flux passes through the stator core provided on the outer peripheral side of the rotor, the magnetic path length of the entire magnetic circuit becomes longer, and the magnetic resistance increases, so that there is a problem that the generated torque decreases. Although the generated torque can be increased by increasing the size of the rotor, the stator core or the coil portion, there is a problem that the torque motor becomes larger. The present invention has been made to solve the above problem, and an object of the present invention is to provide a torque motor that increases generated torque without increasing the size.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
トルクモータは、永久磁石により一対の磁極が形成され
ている中空柱状のロータと、周方向に対し垂直方向の外
側を略一定の断面幅でロータを囲み磁性材で形成されて
いる第1のステータと、ロータの内周に配設され磁性材
で形成されている第2のステータと、通電することによ
り第1のステータおよび第2のステータにそれぞれ一対
の磁極を発生させるコイル部とを備えるトルクモータで
あって、第1のステータの内径をD、断面幅をT、内周
の軸方向長さをLとしたとき、 (πー2)D/2+(π−4)T/2−L>0 の関係を満たす。そのため、第1のステータを、同じ磁
束が通過することができるように同じ内径、同じ断面幅
で形成し、ロータの径方向外側に配置した場合と比べ
て、磁路の長さを短くすることができ、大型化すること
なく発生トルクを増加することができる。According to a first aspect of the present invention, there is provided a torque motor having a hollow columnar rotor having a pair of magnetic poles formed by permanent magnets, and a substantially constant outer portion in a direction perpendicular to the circumferential direction. A first stator formed of a magnetic material surrounding the rotor with a cross-sectional width; a second stator disposed on the inner periphery of the rotor and formed of a magnetic material; And a coil portion for generating a pair of magnetic poles in each of the two stators, wherein the inner diameter of the first stator is D, the cross-sectional width is T, and the axial length of the inner circumference is L, The relationship of π-2) D / 2 + (π-4) T / 2-L> 0 is satisfied. Therefore, the first stator is formed to have the same inner diameter and the same cross-sectional width so that the same magnetic flux can pass therethrough, and the length of the magnetic path is shortened as compared with the case where the first stator is disposed radially outside the rotor. And the generated torque can be increased without increasing the size.
【0005】本発明の請求項2記載のトルクモータによ
ると、コイル部は第2のステータの外周に設けられる。
そのため、トルクモータの体格を小さくすることができ
る。According to the torque motor of the present invention, the coil portion is provided on the outer periphery of the second stator.
Therefore, the size of the torque motor can be reduced.
【0006】本発明の請求項3記載のトルクモータによ
ると、通電時に第1のステータ、永久磁石および第2の
ステータにより構成される磁気回路の平均的磁路の長さ
M1は、M1≒2D+3T+Lで示される。ロータの周
方向外側にステータを設けると磁路の長さは(2+π)
(D+T)/2より大きくなるため、 (πー2)D/2+(π−4)T/2−L>0 の関係を満たすように構成することにより、磁路長を短
くすることができる。According to the third aspect of the present invention, the average magnetic path length M1 of the magnetic circuit composed of the first stator, the permanent magnet, and the second stator when energized is M1 ≒ 2D + 3T + L. Indicated by When the stator is provided on the outer side in the circumferential direction of the rotor, the length of the magnetic path is (2 + π)
Since it is larger than (D + T) / 2, the magnetic path length can be shortened by satisfying the relationship of (π-2) D / 2 + (π-4) T / 2-L> 0. .
【0007】本発明の請求項4記載のスロットル装置に
よると、請求項1〜3のいずれか一項記載のトルクモー
タをアクチュエータとして弁部材を駆動し、吸気流路を
開閉制御している。例えば、吸気流量が増加し弁部材の
吸気抵抗が増加しても、トルクモータを大型化すること
なく、吸気流量を制御できる。According to a fourth aspect of the present invention, the valve member is driven by using the torque motor according to any one of the first to third aspects as an actuator to open and close the intake passage. For example, even if the intake flow rate increases and the intake resistance of the valve member increases, the intake flow rate can be controlled without increasing the size of the torque motor.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
実施例を図面に基づいて説明する。本発明の一実施例に
よるトルクモータ40を用いたスロットル装置を図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40によっての
み吸気流量を制御する弁部材としてのスロットル弁13
の開度を調整するものである。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 shows a throttle device using a torque motor 40 according to one embodiment of the present invention. The throttle device 10 does not have a mechanism mechanically linked to an accelerator for adjusting the opening of the throttle valve 13 in accordance with the accelerator pedal depression amount, and the throttle valve 13 as a valve member for controlling the intake flow rate only by the torque motor 40.
Is to adjust the degree of opening.
【0009】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を回動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流路11aの流路面積が調整さ
れ、吸気流路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 flow 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 flow passage 11a is controlled.
【0010】ウェーブワッシャ17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、吸気流路11aを挟みウェーブワッ
シャ17と径方向反対側に配設されている回転角センサ
30の基板31と図示しないコンタクト部との摺動状態
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、コンタクト部が基板31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の摩耗を
防止できる。さらに後述するトルクモータ40におい
て、外側ステータコア50および内側ステータコア55
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 wave washer 17 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. As a result, the sliding state between the substrate 31 of the rotation angle sensor 30 disposed radially opposite to the wave washer 17 across the intake passage 11a and the contact portion (not shown) does not change. The wear of the resistor or the contact portion on the substrate due to the interruption of the signal or the sliding of the contact portion with the substrate 31 with excessive force can be prevented. Further, in the torque motor 40 described later, the outer stator core 50 and the inner stator core 55
, The axial position of the rotor 41 does not change, so that the torque fluctuation received by the rotor 41 can be suppressed.
【0011】スロットル軸12の一方の端部に固定レバ
ー20がナット21で固定されている。固定レバー20
はスロットル軸12とともに回動する。中間レバー22
は、スロットルボディ11と固定レバー20との間で1
回転内において回動自在にスロットル軸12に嵌挿され
ている。リターンスプリング23はスロットルボディ1
1に一端を固定し、中間レバー22に他端を固定してい
る。オープナスプリング24は固定レバー20に一端を
固定し、中間レバー22に他端を固定している。オープ
ナスプリング24の付勢力により中間レバー22はスロ
ットル軸12に対し閉弁方向に付勢されている。換言す
れば、オープナスプリング24の付勢力によりスロット
ル軸12は中間レバー22に対し開弁方向に付勢されて
いる。中間レバー22は、スロットル軸12に設けた図
示しないストッパに係止されスロットル軸12に対する
閉弁方向への回転を規制されている。この構成により、
オープナスプリング24は、スロットル軸12が全開位
置と全閉位置手前の後述する係止位置との間にあると
き、スロットル軸12と中間レバー22とを結合しスロ
ットル軸12および中間レバー22を一体に回動させ
る。A fixed lever 20 is fixed to one end of the throttle shaft 12 with a nut 21. Fixed lever 20
Rotates with the throttle shaft 12. Intermediate lever 22
Is between the throttle body 11 and the fixed lever 20.
It is fitted to the throttle shaft 12 so as to be rotatable in rotation. Return spring 23 is throttle body 1
1 and one end is fixed to the intermediate lever 22. The opener spring 24 has one end fixed to the fixed lever 20 and the other end fixed to the intermediate lever 22. The intermediate lever 22 is urged in the valve closing direction with respect to the throttle shaft 12 by the urging force of the opener spring 24. In other words, the throttle shaft 12 is biased against the intermediate lever 22 in the valve opening direction by the biasing force of the opener spring 24. The intermediate lever 22 is locked by a stopper (not shown) provided on the throttle shaft 12, and is restricted from rotating in the valve closing direction with respect to the throttle shaft 12. With this configuration,
The opener spring 24 couples the throttle shaft 12 and the intermediate lever 22 when the throttle shaft 12 is between a fully open position and a later-described locking position before the fully closed position, and integrally connects the throttle shaft 12 and the intermediate lever 22. Rotate.
【0012】スロットル軸12が全開位置と係止位置と
の間にあるとき、リターンスプリング23の付勢力はス
ロットル軸12を閉弁する方向に働く。スロットル軸1
2とともに閉弁方向に回転する中間レバー22はスロッ
トルボディ11に設けた図示しないストッパにより係止
位置で係止される。したがって、係止位置よりもさらに
閉弁方向にスロットル軸12が回転すると、リターンス
プリング23の付勢力はスロットル軸12に作用しな
い。オープナスプリング24の付勢力は、全閉位置と係
止位置との間でスロットル軸12を開弁する方向に働
く。When the throttle shaft 12 is between the fully open position and the locked position, the urging force of the return spring 23 acts in a direction to close the throttle shaft 12. Throttle shaft 1
The intermediate lever 22 that rotates in the valve closing direction together with 2 is locked at a locking position by a stopper (not shown) provided on the throttle body 11. Therefore, when the throttle shaft 12 rotates further in the valve closing direction than the locked position, the urging force of the return spring 23 does not act on the throttle shaft 12. The biasing force of the opener spring 24 acts in a direction to open the throttle shaft 12 between the fully closed position and the locked position.
【0013】回転角センサ30は、スロットル軸12の
他方の端部側に配設されており、図示しないコンタクト
部、抵抗体を塗布した基板31で構成されている。コン
タクト部はスロットル軸12に圧入されており、スロッ
トル軸12とともに回動する。基板31に塗布された抵
抗体上をコンタクト部が摺動する。基板31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
体とコンタクト部との摺動位置がスロットル弁13の開
度に応じ変化すると出力電圧値が変動する。図示しない
エンジン制御装置(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 is provided on the other end side of the throttle shaft 12, and includes a contact portion (not shown) and a substrate 31 coated with a resistor. The contact portion is press-fitted into the throttle shaft 12 and rotates together with the throttle shaft 12. The contact portion slides on the resistor applied to the substrate 31. A constant voltage of 5 V is applied to the resistor applied to the substrate 31, and when the sliding position between the resistor and the contact portion changes according to the opening of the throttle valve 13, the output voltage value changes. An engine 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.
【0014】回転角センサ30よりもスロットル軸12
の他端側にトルクモータ40が配設されている。図3
は、図2のI−I線断面図である。トルクモータ40
は、ロータ41、第1のステータとしての外側ステータ
コア50、第2のステータとしての内側ステータコア5
5およびコイル部60を有する。ロータ41は、内周カ
バー43、外周カバー44、および内周カバー43と外
周カバー44との間に接着固定されている永久磁石群4
5、46を有する。内周カバー43および外周カバー4
4は磁性材により円筒状に形成されており、スロットル
軸12と共に回動可能に固定されている樹脂製の固定部
材18に取り付けられている。永久磁石群45、46は
それぞれ円弧状に配列された複数の図示しない永久磁石
により構成されている。永久磁石は、それぞれ厚み方向
に一方向に着磁されている。したがって、永久磁石群4
5、46は実質的にロータ41の回転軸に対し放射状に
着磁された構成となっている。永久磁石群45と永久磁
石群46とは反対向きに径方向に着磁されているため、
ロータ41の内周および外周にそれぞれN極およびS極
を有する一対の磁極が形成されている。永久磁石は、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。永久磁石群45、46
に代えて、円弧状に一体に形成された2つ永久磁石によ
り一対の磁極を形成してもよい。The rotation of the throttle shaft 12 is larger than that of the rotation angle sensor 30.
A torque motor 40 is provided at the other end of the motor. FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along line II of FIG. 2. Torque motor 40
Are a rotor 41, an outer stator core 50 as a first stator, and an inner stator core 5 as a second stator
5 and a coil part 60. The rotor 41 includes an inner cover 43, an outer cover 44, and a permanent magnet group 4 bonded and fixed between the inner cover 43 and the outer cover 44.
5 and 46. Inner peripheral cover 43 and outer peripheral cover 4
Reference numeral 4 denotes a cylindrical member made of a magnetic material, and is attached to a resin fixing member 18 that is rotatably fixed together with the throttle shaft 12. Each of the permanent magnet groups 45 and 46 includes a plurality of permanent magnets (not shown) arranged in an arc shape. Each of the permanent magnets is magnetized in one direction in the thickness direction. Therefore, the permanent magnet group 4
Reference numerals 5 and 46 are substantially radially magnetized with respect to the rotation axis of the rotor 41. Since the permanent magnet group 45 and the permanent magnet group 46 are radially magnetized in opposite directions,
A pair of magnetic poles having an N pole and an S pole are formed on the inner circumference and the outer circumference of the rotor 41, respectively. The permanent magnet is a so-called rare earth magnet that generates a high magnetic force, such as a neodymium-based magnet or a samarium-cobalt-based magnet. Permanent magnet group 45, 46
Instead, a pair of magnetic poles may be formed by two permanent magnets integrally formed in an arc shape.
【0015】外側ステータコア50は磁性材からなる薄
板を積層して形成されており、2つのティース部51
が、ロータ41の周方向両側を所定の周方向長さで覆う
ように回転軸に対称に径方向反対側に設けられ、その断
面幅は略一定である。また、アーム部52がロータ41
の軸方向端部側に設けられ、両ティース部51を連結し
ている。アーム部52はティース部51と同一の断面幅
を有するため、外側ステータコア50全体として、ロー
タ41の周方向に対し垂直方向の外側を、略一定の断面
幅で囲んでいる。2つのティース部51の内周には、そ
れぞれ外側磁極部53、54が形成される。外側ステー
タコア50の外側は、樹脂材料で形成されたカバー66
で覆われている。The outer stator core 50 is formed by laminating thin plates made of a magnetic material.
Are provided on the opposite side in the radial direction symmetrically with respect to the rotation axis so as to cover both circumferential sides of the rotor 41 with a predetermined circumferential length, and have a substantially constant cross-sectional width. Further, the arm portion 52 is
And is connected to both teeth portions 51 in the axial direction. Since the arm portion 52 has the same cross-sectional width as the teeth portion 51, the outer stator core 50 as a whole surrounds the outside in the direction perpendicular to the circumferential direction of the rotor 41 with a substantially constant cross-sectional width. Outer magnetic pole portions 53 and 54 are formed on the inner periphery of the two teeth portions 51, respectively. A cover 66 made of a resin material is provided outside the outer stator core 50.
Covered with.
【0016】内側ステータコア55は、ロータ41の内
周に配設されており、磁性材からなる薄板をスロットル
軸12の軸方向に積層して形成されている。内側ステー
タコア55には、回転軸方向に延び径方向ほぼ反対側に
凹部55aが形成されている。内側磁極部56、57は
凹部55aの周方向の間にほぼ径方向反対側に形成され
ている。The inner stator core 55 is disposed on the inner periphery of the rotor 41, and is formed by laminating thin plates made of a magnetic material in the axial direction of the throttle shaft 12. The inner stator core 55 has a recess 55a extending in the rotation axis direction and substantially on the opposite side in the radial direction. The inner magnetic pole portions 56 and 57 are formed on the substantially radially opposite side between the circumferential directions of the concave portion 55a.
【0017】外側ステータコア50と内側ステータコア
55は、もれ磁束を低減するために図示しない非磁性部
材により連結されている。外側ステータコア50、永久
磁石群45、46および内側ステータコア55により、
コイル部60への通電時に磁束が通過する磁気回路が形
成される。The outer stator core 50 and the inner stator core 55 are connected by a non-magnetic member (not shown) to reduce leakage magnetic flux. With the outer stator core 50, the permanent magnet groups 45 and 46, and the inner stator core 55,
A magnetic circuit through which magnetic flux passes when the coil unit 60 is energized is formed.
【0018】コイル部60は、内側ステータコア55の
凹部55aを取り囲むスプール62、およびスプール6
2に巻回されているコイル63を有する。コイル63に
通電することにより、外側磁極部53、54と内側磁極
部56、57とにそれぞれ一対の磁極が発生する。外側
磁極部53と内側磁極部56、外側磁極部54と内側磁
極部57とは逆極性である。The coil portion 60 includes a spool 62 surrounding the concave portion 55a of the inner stator core 55, and a spool 6
2 has a coil 63 wound therearound. By energizing the coil 63, a pair of magnetic poles are generated in the outer magnetic pole portions 53 and 54 and the inner magnetic pole portions 56 and 57, respectively. The outer magnetic pole 53 and the inner magnetic pole 56 have opposite polarities, and the outer magnetic pole 54 and the inner magnetic pole 57 have opposite polarities.
【0019】ロータ41が例えば図3に示す開弁方向に
回転するとき、永久磁石群45、46が向かってくる外
側磁極部53、54、ならびに内側磁極部56、57の
縁を前縁53a、54a、56a、57aと呼び、他方
の縁を後縁53b、54b、56b、57bと呼ぶ。コ
イル63に通電する方向を反転すれば、前縁と後縁との
位置は入れ替わる。When the rotor 41 rotates, for example, in the valve opening direction shown in FIG. 3, the edges of the outer magnetic pole portions 53 and 54 and the inner magnetic pole portions 56 and 57 to which the permanent magnet groups 45 and 46 are directed are connected to the front edge 53a. 54a, 56a, and 57a, and the other edge is called a trailing edge 53b, 54b, 56b, 57b. If the direction in which the coil 63 is energized is reversed, the positions of the leading edge and the trailing edge are switched.
【0020】コイル63に通電することにより、外側磁
極部53、54、内側磁極部56、57にそれぞれ一対
の磁極が発生し、ロータ41の永久磁石群45、46が
各前縁に吸引されることによりロータ41を回動させる
ことができる。コイル63に通電することより逆極性を
発生する外側磁極部および内側磁極部の前縁同士53a
と56a、54aと57a、ならびに後縁同士53bと
56b、54bと57bとはそれぞれ互いに近傍に位置
している。By energizing the coil 63, a pair of magnetic poles are generated in the outer magnetic pole portions 53, 54 and the inner magnetic pole portions 56, 57, and the permanent magnet groups 45, 46 of the rotor 41 are attracted to the respective leading edges. Thus, the rotor 41 can be rotated. Leading edges 53a of the outer magnetic pole portion and the inner magnetic pole portion that generate opposite polarities by energizing the coil 63
And 56a, 54a and 57a, and trailing edges 53b and 56b, 54b and 57b are located near each other.
【0021】図1は本実施例のトルクモータ40におけ
る磁気回路の磁路長を説明する模式図である。コイル6
3に通電した時の磁路はロータ41の回転角度によって
異なるが、平均的な磁路は、図1に示す破線のように表
すことができる。図1に示すように、ロータ41を収容
する外側ステータコア50の内径をD、断面幅をT、内
周の軸方向長さをLとしたとき、磁路の長さM1は、 M1≒2D+3T+L (1) の式で表すことができる。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the magnetic path length of the magnetic circuit in the torque motor 40 of the present embodiment. Coil 6
Although the magnetic path when power is supplied to 3 varies depending on the rotation angle of the rotor 41, the average magnetic path can be represented by a broken line shown in FIG. As shown in FIG. 1, when the inner diameter of the outer stator core 50 accommodating the rotor 41 is D, the cross-sectional width is T, and the length of the inner circumference in the axial direction is L, the magnetic path length M1 is M1M2D + 3T + L ( 1) can be expressed by the following equation.
【0022】図4および図5は、ロータ41の周方向外
側に第1のステータ500を設けた比較例による磁気回
路の磁路長を説明する模式図である。ロータ41は図3
に示す実施例とほぼ同一構成で同じ径であるため、ロー
タ41を収容する第1のステータ500の内径Dは実施
例と同じであり、同じだけの磁束が通過できるように、
断面幅Tも実施例と同じにしている。図4に示す比較例
1は、実施例と同様にロータ41の内周に設けられる第
2のステータ550にコイル部60を設けた例であり、
図5に示す比較例2は第1のステータ500にコイル部
600を設けた例である。FIGS. 4 and 5 are schematic diagrams illustrating the magnetic path length of a magnetic circuit according to a comparative example in which the first stator 500 is provided on the outer side in the circumferential direction of the rotor 41. FIG. The rotor 41 is shown in FIG.
Since the diameter of the first stator 500 for accommodating the rotor 41 is the same as that of the embodiment, since the first stator 500 accommodates the rotor 41 has the same configuration and the same diameter as the embodiment shown in FIG.
The cross-sectional width T is also the same as in the embodiment. Comparative Example 1 shown in FIG. 4 is an example in which the coil portion 60 is provided on the second stator 550 provided on the inner periphery of the rotor 41 as in the example.
Comparative Example 2 shown in FIG. 5 is an example in which a coil portion 600 is provided on a first stator 500.
【0023】このとき、比較例1および比較例2におけ
る平均的な磁路は、図4および図5に示すの破線のよう
に表すことができる。したがって、比較例1の磁路長M
2および比較例2の磁路長M3は、 M2,M3>(2+π)(D+T)/2 (2) の式で表すことができる。At this time, the average magnetic path in Comparative Example 1 and Comparative Example 2 can be represented as a broken line shown in FIGS. Therefore, the magnetic path length M of Comparative Example 1
The magnetic path length M3 of Comparative Example 2 and Comparative Example 2 can be represented by the following equation: M2, M3> (2 + π) (D + T) / 2 (2)
【0024】比較例1および2においは、磁気回路はロ
ータ41の周方向に形成されるが、本実施例において
は、磁気回路はロータ41の回転軸に対して平行面上に
周方向に対して垂直に形成される。本実施例による磁路
長M1が比較例による磁路長M2、M3よりも小さくな
る条件は、 M1<M2,M3 に式(1)および式(2)を代入して整理すると、 (πー2)D/2+(π−4)T/2−L>0 (3) となる。そのため、(3)式が成り立つように外側ステ
ータ50の寸法を構成することにより、磁路長M1が短
くなって磁気抵抗によるトルクの低減を防ぎ、かつトル
クモータ40の体格を小さくすることができる。本実施
例では、外側ステータコア50の内径Dが、断面幅Tお
よび内周の軸方向長さLに対して相対的に大きくなるほ
ど、磁路長M1が小さくなる。In Comparative Examples 1 and 2, the magnetic circuit is formed in the circumferential direction of the rotor 41. In this embodiment, the magnetic circuit is formed on a plane parallel to the rotation axis of the rotor 41 in the circumferential direction. Formed vertically. The condition that the magnetic path length M1 according to the present embodiment is smaller than the magnetic path lengths M2 and M3 according to the comparative example is as follows: M1 <M2, M3 by substituting the equations (1) and (2) into: 2) D / 2 + (π-4) T / 2−L> 0 (3) Therefore, by configuring the dimensions of the outer stator 50 so that the expression (3) is satisfied, the magnetic path length M1 is shortened, so that a reduction in torque due to magnetic resistance can be prevented, and the size of the torque motor 40 can be reduced. . In this embodiment, the magnetic path length M1 decreases as the inner diameter D of the outer stator core 50 increases relative to the sectional width T and the axial length L of the inner circumference.
【0025】次に、スロットル装置10の作動について
説明する。 (1) スロットル軸12が全開位置と係止位置との間にあ
るとき、スロットル軸12はリターンスプリング23の
付勢力により閉弁方向に力を受けている。リターンスプ
リング23の付勢力に抗し全開位置と係止位置との間で
スロットル弁13の開度を制御するため、回転角センサ
30からの検出信号に基づき、ECUは図3において開
弁方向にロータ41がトルクを受けるようにコイル63
への通電方向を制御する。Next, the operation of the throttle device 10 will be described. (1) When the throttle shaft 12 is between the fully open position and the locked position, the throttle shaft 12 receives a force in the valve closing direction by the urging force of the return spring 23. In order to control the opening of the throttle valve 13 between the fully opened position and the locked position against the urging force of the return spring 23, based on a detection signal from the rotation angle sensor 30, the ECU moves in the valve opening direction in FIG. Coil 63 such that rotor 41 receives torque.
To control the direction of current flow to
【0026】コイル部60のコイル63に通電すると、
外側磁極部53、54、ならびに内側磁極部56、57
に磁極が発生する。ロータ41を回転させるトルクは、
ロータ41と外側ステータコア50および内側ステータ
コア55との間に働く吸引力におけるロータ41の接線
方向の分力により発生する。ロータ41の外側および内
側の両ステータコアとロータ41との間に吸引力が働く
ので、外側ステータコア50および内側ステータコア5
5に吸引されることによりロータ41に働くトルクの合
成が大きくなる。したがって、ロータの外側に配設され
たステータコアだけでロータを吸引する構成に比べ、同
じ体格で大きなトルクを発生することができる。When the coil 63 of the coil section 60 is energized,
Outer magnetic pole portions 53 and 54 and inner magnetic pole portions 56 and 57
A magnetic pole is generated. The torque for rotating the rotor 41 is
The suction force generated between the rotor 41 and the outer stator core 50 and the inner stator core 55 is generated by a component force in the tangential direction of the rotor 41. Since attraction force acts between both the outer and inner stator cores of the rotor 41 and the rotor 41, the outer stator core 50 and the inner stator core 5
5, the combination of the torques acting on the rotor 41 increases. Therefore, a large torque can be generated with the same size as compared to a configuration in which the rotor is sucked only by the stator core disposed outside the rotor.
【0027】(2) スロットル軸12が全閉位置と係止位
置との間にあるとき、閉弁方向に働くリターンスプリン
グ23の付勢力はスロットル軸12に作用せず、開弁方
向に働くオープナスプリング24の付勢力がスロットル
軸12に働く。したがって、オープナスプリング24の
付勢力に抗し全閉位置と係止位置との間でスロットル弁
13の開度を制御するため、全開位置と係止位置との間
とは逆方向にコイル63に通電する。これにより、ロー
タ41は図3における閉弁方向にトルクを受ける。(2) When the throttle shaft 12 is between the fully closed position and the locked position, the biasing force of the return spring 23 acting in the valve closing direction does not act on the throttle shaft 12 but the opener acting in the valve opening direction. The biasing force of the spring 24 acts on the throttle shaft 12. Therefore, in order to control the opening of the throttle valve 13 between the fully closed position and the locked position against the urging force of the opener spring 24, the coil 63 is moved in the opposite direction between the fully opened position and the locked position. Turn on electricity. Thus, the rotor 41 receives torque in the valve closing direction in FIG.
【0028】(3) コイル63の断線等によりトルクモー
タ40がトルクを発生しないフェイル時、リターンスプ
リング23の付勢力により中間レバー22は全閉位置か
ら僅かに開弁した係止位置でストッパに係止される。こ
れにより、トルクモータ40が作動しないフェイル時に
おいてもエンジンを運転し退避走行が可能である。(3) When the torque motor 40 fails to generate torque due to disconnection of the coil 63 or the like, the intermediate lever 22 is engaged with the stopper at the locking position where the valve is slightly opened from the fully closed position by the urging force of the return spring 23. Is stopped. Thus, even during a failure in which the torque motor 40 does not operate, the engine can be driven to perform limp-home traveling.
【0029】本実施例のトルクモータ40は、永久磁石
群45、46の内周および外周を覆う筒状の内周カバー
43、外周カバー44を設けている。この内周カバー4
3、外周カバー44を磁性材料により形成すると、永久
磁石群45、46により内周カバー43、外周カバー4
4が磁化され、ロータ41の磁極と外側磁極部53、5
4、ならびに内側磁極部56、57との間のエアギャッ
プを一定に近づけることができる。これにより、トルク
モータ40が発生するトルク特性は平坦になる。The torque motor 40 of this embodiment has a cylindrical inner peripheral cover 43 and an outer peripheral cover 44 which cover the inner and outer peripheries of the permanent magnet groups 45 and 46. This inner peripheral cover 4
3. When the outer cover 44 is made of a magnetic material, the inner cover 43 and the outer cover 4
4 is magnetized, and the magnetic poles of the rotor 41 and the outer magnetic pole portions 53, 5
4 and the air gap between the inner magnetic pole portions 56 and 57 can be made constant. Thereby, the torque characteristic generated by the torque motor 40 becomes flat.
【0030】以上説明した本発明の実施例では、ロータ
の内周および外周にステータコアを配設しているので、
外側ステータコア50および内側ステータコア55の両
方にロータが吸引される。したがって、トルクモータを
大型化することなく発生トルクを増加できる。In the embodiment of the present invention described above, the stator cores are arranged on the inner and outer circumferences of the rotor.
The rotor is attracted to both the outer stator core 50 and the inner stator core 55. Therefore, the generated torque can be increased without increasing the size of the torque motor.
【0031】上記複数の実施例では、スロットル弁13
の開度を制御する駆動源としてトルクモータを用いた。
スロットル装置に限らず、小さな体格で大きな発生トル
クを要求される駆動源として本発明のトルクモータを用
いると好適である。In the above embodiments, the throttle valve 13
A torque motor was used as a drive source for controlling the opening of the motor.
It is preferable to use the torque motor of the present invention not only as a throttle device but also as a drive source that requires a large generated torque with a small size.
【図1】本発明実施例によるトルクモータの平均的な磁
路長を説明する模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an average magnetic path length of a torque motor according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明実施例の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 according to an embodiment of the present invention.
【図3】本発明実施例によるトルクモータを示す図2の
I−I線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line II of FIG. 2 showing the torque motor according to the embodiment of the present invention;
【図4】比較例1によるトルクモータの平均的な磁路長
を説明する模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an average magnetic path length of a torque motor according to Comparative Example 1.
【図5】比較例2によるトルクモータの平均的な磁路長
を説明する模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an average magnetic path length of a torque motor according to Comparative Example 2.
10 スロットル装置 11 スロットルボディ 11a 吸気流路 13 スロットル弁(弁部材) 40 トルクモータ 41 ロータ 43 内周カバー 44 外周カバー 45、46 永久磁石群 50 外側ステータコア(第1のステータ) 53、54 外側磁極部 53a、54a、56a、57a 前縁 53b、54b、56b、57b 後縁 55 内側ステータコア(第2のステータ) 56、57 内側磁極部 60 コイル部 63 コイル Reference Signs List 10 throttle device 11 throttle body 11a intake passage 13 throttle valve (valve member) 40 torque motor 41 rotor 43 inner cover 44 outer cover 45, 46 permanent magnet group 50 outer stator core (first stator) 53, 54 outer magnetic pole portion 53a, 54a, 56a, 57a Leading edge 53b, 54b, 56b, 57b Trailing edge 55 Inner stator core (second stator) 56, 57 Inner magnetic pole portion 60 Coil portion 63 Coil
Claims (4)
いる中空柱状のロータと、 周方向に対し垂直方向の外側を略一定の断面幅で前記ロ
ータを囲み、磁性材で形成されている第1のステータ
と、 前記ロータの内周に配設され磁性材で形成されている第
2のステータと、 通電することにより前記第1のステータおよび前記第2
のステータにそれぞれ一対の磁極を発生させるコイル部
とを備えるトルクモータであって、 前記第1のステータの内径をD、断面幅をT、内周の軸
方向長さをLとしたとき、 (πー2)D/2+(π−4)T/2−L>0 の関係を満たすことを特徴とするトルクモータ。1. A hollow columnar rotor having a pair of magnetic poles formed by permanent magnets, and a rotor formed of a magnetic material surrounding the rotor with a substantially constant cross-sectional width outside in a direction perpendicular to a circumferential direction. 1st stator, 2nd stator arrange | positioned at the inner periphery of the said rotor, and formed by the magnetic material.
And a coil portion for generating a pair of magnetic poles in each of the stators, wherein D is the inner diameter of the first stator, T is the cross-sectional width, and L is the axial length of the inner circumference. A torque motor which satisfies the relationship of π-2) D / 2 + (π-4) T / 2-L> 0.
けられることを特徴とする請求項1記載のトルクモー
タ。2. The torque motor according to claim 1, wherein the coil section is provided on the second stator.
磁石および前記第2のステータにより構成される磁気回
路の平均的磁路の長さM1が、 M1≒2D+3T+L で示されることを特徴とする請求項1または2のいずれ
か一項記載のトルクモータ。3. An average magnetic path length M1 of a magnetic circuit constituted by the first stator, the permanent magnets and the second stator when energized is represented by M1 示 2D + 3T + L. The torque motor according to claim 1.
ボディと、前記スロットルボディに回動自在に支持さ
れ、前記吸気流路を開閉する弁部材と、前記弁部材を回
動駆動する請求項1〜3のいずれか一項記載のトルクモ
ータと、を備えることを特徴とするスロットル装置。4. A throttle body forming a part of an intake passage, a valve member rotatably supported by the throttle body and opening and closing the intake passage, and rotating the valve member. A throttle device, comprising: the torque motor according to any one of claims 1 to 3.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22247999A JP2001054272A (en) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | Torque motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22247999A JP2001054272A (en) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | Torque motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001054272A true JP2001054272A (en) | 2001-02-23 |
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ID=16783077
Family Applications (1)
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JP22247999A Pending JP2001054272A (en) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | Torque motor |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2001054272A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109104062A (en) * | 2017-06-20 | 2018-12-28 | 宇生自然能源科技股份有限公司 | Tiltedly help formula calutron |
-
1999
- 1999-08-05 JP JP22247999A patent/JP2001054272A/en active Pending
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