JP2001157432A - Torque motor and throttle device using it - Google Patents

Torque motor and throttle device using it

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JP2001157432A
JP2001157432A JP33257099A JP33257099A JP2001157432A JP 2001157432 A JP2001157432 A JP 2001157432A JP 33257099 A JP33257099 A JP 33257099A JP 33257099 A JP33257099 A JP 33257099A JP 2001157432 A JP2001157432 A JP 2001157432A
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JP
Japan
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rotor
core
magnetic poles
stator
torque
Prior art date
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Application number
JP33257099A
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Japanese (ja)
Inventor
Jiro Kondo
二郎 近藤
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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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

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a torque motor which generates a desired torque and to provide a throttle device which uses the torque motor. SOLUTION: A rotor core 42 is formed in a disk shape, and a protrusion 43 which protrudes to the outside in the radial direction is installed in a position situated in the opposite direction by 180 deg.. Rotor magnets 44, 45 (not indicated in the figure) are arranged and installed alternately in the circumferential direction, and they are magnetized in the opposite direction of a shaft. Opposite cores 51, 52 at a stator core 50 are faced by forming a prescribed interval (d) from the rotor magnets 44, 45 in the direction of the shaft. The opposite core 52 comprises a protrusion part 52c which protrudes to the outside in the radial direction. When a current is made to flow to a coil 60, stator magnetic poles whose polarities are different are generated in the opposite cores 51, 52 on the side of a rotor 41 alternately in the circumferential direction. When the rotor 41 is turned in a valve-opening direction so as to be turned up to a part near a fully open position, the protrusion part 43 at the rotor core 42 is brought close to the protrusion part 52c at the stator core 50, and a reluctance torque is generated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はロータ磁極とステー
タ磁極とが回転軸方向に所定の間隔を形成して対向して
いるトルクモータに関し、特に流量制御弁等に用いられ
るトルクモータおよびそれを用いたスロットル装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a torque motor in which a rotor magnetic pole and a stator magnetic pole face each other at a predetermined interval in the direction of the rotation axis, and more particularly to a torque motor used for a flow control valve and the like, and a torque motor used therefor. Related to the throttle device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ロータ磁極とステータ磁極との数
により規定される制御角度範囲内でトルクを発生するト
ルクモータとして、ロータ磁極とステータ磁極とが回転
軸方向に所定の間隔を形成して対向している特表平6−
504901号公報に開示されるようなトルクモータが
知られている。このようなトルクモータを、内燃機関の
吸気流量制御弁のような弁装置のアクチュエータとして
用いることができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a torque motor that generates torque within a control angle range defined by the number of rotor magnetic poles and stator magnetic poles, a predetermined interval is formed between a rotor magnetic pole and a stator magnetic pole in a rotation axis direction. Tokio Table 6
A torque motor as disclosed in Japanese Patent Publication No. 504901 is known. Such a torque motor can be used as an actuator of a valve device such as an intake flow control valve of an internal combustion engine.

【0003】ロータ磁極とステータ磁極とが回転軸方向
に所定の間隔を形成して対向する構成では、例えばロー
タ磁極およびステータ磁極の磁極数を増やしてもトルク
モータの径が大きくならない。さらに、磁極数が増える
ことにより発生トルクが増大する。
In a configuration in which the rotor magnetic poles and the stator magnetic poles face each other with a predetermined interval in the direction of the rotation axis, for example, even if the number of magnetic poles of the rotor magnetic poles and the stator magnetic poles is increased, the diameter of the torque motor does not increase. Further, the generated torque increases as the number of magnetic poles increases.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ロータ磁極とステータ
磁極とが回転軸方向に所定の間隔を形成して対向してい
るトルクモータでは、異なる磁極を有するロータ磁極と
ステータ磁極との位置が回転方向にずれていることによ
り、異なる磁極同士が引き合う力が回転方向に働きトル
クが発生する。そして、極性の異なるロータ磁極とステ
ータ磁極とが真正面に対向すると異なる磁極同士が引き
合う力が回転軸方向に働くのでトルクが発生しない。つ
まり、磁極数により規定される制御角度範囲の境界にお
いて発生トルクが減少するので、トルク駆動源として利
用できるトルクの発生範囲が狭くなる。トルクモータを
大型化すれば全体の発生トルクが増加するので、制御角
度範囲の境界においても駆動に必要なトルクを発生する
ことができる。しかし、トルクモータが大型化するとい
う欠点がある。
SUMMARY OF THE INVENTION In a torque motor in which a rotor magnetic pole and a stator magnetic pole are opposed to each other with a predetermined space therebetween in the direction of the rotation axis, the positions of the rotor magnetic pole and the stator magnetic pole having different magnetic poles are changed in the rotational direction. , A force attracting different magnetic poles acts in the rotational direction to generate torque. When the rotor magnetic poles and the stator magnetic poles having different polarities face each other in front of each other, a force for attracting the different magnetic poles acts in the rotation axis direction, so that no torque is generated. That is, since the generated torque is reduced at the boundary of the control angle range defined by the number of magnetic poles, the generated range of the torque that can be used as a torque drive source is narrowed. If the size of the torque motor is increased, the total generated torque increases, so that the torque required for driving can be generated even at the boundary of the control angle range. However, there is a disadvantage that the torque motor becomes large.

【0005】また、ロータ磁極とステータ磁極とが回転
軸方向に所定の間隔を形成して対向しているトルクモー
タでは、温度が上昇してロータコアおよびステータコア
の比透磁率が低下すると発生トルクが減少し、温度が低
下してロータコアおよびステータコアの比透磁率が増加
すると発生トルクが上昇する。このように温度変化によ
り発生トルクが変動すると、駆動源として高精度に回転
角度位置を制御できない。
In a torque motor in which a rotor magnetic pole and a stator magnetic pole are opposed to each other with a predetermined interval in the direction of the rotation axis, when the temperature rises and the relative permeability of the rotor core and the stator core decreases, the generated torque decreases. However, when the temperature decreases and the relative magnetic permeability of the rotor core and the stator core increases, the generated torque increases. If the generated torque fluctuates due to the temperature change as described above, the rotational angle position cannot be controlled with high accuracy as a driving source.

【0006】以上説明したように従来のトルクモータで
は、回転角度位置および温度変化により所望のトルクを
発生できない。そこで本発明の目的は、所望のトルクを
発生す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。所望のトルクを発生するトル
クモータとは、一つには所定の回転位置で発生トルクを
増加するトルクモータであり、また一つには温度変化に
よるトルク変動を防止するトルクモータである。
As described above, the conventional torque motor cannot generate a desired torque due to a change in the rotational angle position and the temperature. Therefore, an object of the present invention is to provide a torque motor that generates a desired torque and a throttle device using the same. The torque motor that generates a desired torque is, for example, a torque motor that increases a generated torque at a predetermined rotation position, and another is a torque motor that prevents a torque fluctuation due to a temperature change.

【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
トルクモータによると、ロータ磁極とステータ磁極とが
回転軸方向に所定の間隔を形成して対向しているトルク
モータにおいて、少なくとも径方向外側または径方向内
側のいずれか一方に突出する突部をロータコアおよびス
テータコアに設けている。ロータが回転することにより
ロータコアおよびステータコアにそれぞれ設けた突部が
近づくと突部同士に吸引力が生じ所謂リラクタンストル
クが発生する。したがって、突部を設ける位置を調整す
ることにより、トルクモータを大型化することなく所望
の回転角度位置において発生トルクを増加できる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a torque motor in which a rotor magnetic pole and a stator magnetic pole are opposed to each other at a predetermined interval in the direction of the rotation axis. Protrusions projecting outward or radially inward are provided on the rotor core and the stator core. When the rotor rotates and the protrusions provided on the rotor core and the stator core approach each other, suction force is generated between the protrusions, so-called reluctance torque is generated. Therefore, by adjusting the position where the protrusion is provided, it is possible to increase the generated torque at a desired rotation angle position without increasing the size of the torque motor.

【0008】異なる極性を有するロータ磁極とステータ
磁極、言い換えるとロータコアまたはステータコアにお
いて極性の異なる磁極の境界が真正面に対向する位置に
近づくにしたがい発生トルクが急速に減少する。本発明
の請求項2記載のトルクモータによると、ロータコアま
たはステータコアにおいて極性の異なる磁極の境界に突
部を設けているので、極性の異なるロータ磁極とステー
タ磁極とが真正面に対向する位置に近づきロータコアお
よびステータコアにそれぞれ設けた突部同士が近づくと
突部同士が引き合うリラクタンストルクが発生する。従
来、磁極数によって規定される制御角度範囲の境界にお
いて減少していたトルクが増加するので、トルクが発生
する角度範囲が増加する。したがって、例えばスロット
ル装置のスロットル弁を駆動する駆動源として請求項2
に記載したトルクモータを用いると、全開位置に極力近
い位置までスロットル弁を駆動できる。
The generated torque rapidly decreases as the boundary between the rotor magnetic pole and the stator magnetic pole having different polarities, in other words, the boundary between the magnetic poles having different polarities on the rotor core or the stator core approaches the position directly opposite to the front. According to the torque motor according to the second aspect of the present invention, since the protrusion is provided at the boundary between the magnetic poles having different polarities in the rotor core or the stator core, the rotor core approaches the position where the rotor magnetic poles having different polarities and the stator magnetic poles face directly in front. When the protrusions provided on the stator core and the protrusions approach each other, a reluctance torque is generated in which the protrusions attract each other. Conventionally, the torque that has decreased at the boundary of the control angle range defined by the number of magnetic poles increases, so that the angle range in which the torque is generated increases. Therefore, for example, as a drive source for driving a throttle valve of a throttle device,
When the torque motor described in (1) is used, the throttle valve can be driven to a position as close as possible to the fully open position.

【0009】本発明の請求項3記載のトルクモータによ
ると、ステータ磁極とロータ磁極との磁極数は同数であ
る。磁極数で規定される制御角度範囲で比較すると、ス
テータ磁極とロータ磁極との磁極数を同数にした方が、
一方の磁極数を増減するよりも発生トルクが増加する。
According to the third aspect of the present invention, the stator magnetic pole and the rotor magnetic pole have the same number of magnetic poles. Comparing in the control angle range defined by the number of magnetic poles, it is better to make the number of magnetic poles of the stator magnetic pole and the rotor magnetic pole the same.
The generated torque increases as compared with increasing or decreasing the number of one magnetic pole.

【0010】本発明の請求項4記載のトルクモータによ
ると、ロータ磁極とステータ磁極とが回転軸方向に所定
の間隔を形成して対向しているトルクモータにおいて、
ロータコアまたはステータコアよりも線膨張係数の大き
い支持部材にロータコアまたはステータコアを取付けて
いる。温度が上昇すると、支持部材の膨張によりロータ
コアとステータコアとが接近し、温度が下降すると支持
部材が収縮することによりロータコアとステータコアと
が離れる。これにより、温度が上昇すると比透磁率の低
下により減少する発生トルクを増加させ、温度が下降す
ると比透磁率の上昇により増加する発生トルクを減少さ
せる。したがって、温度変化が生じても、発生トルクを
一定にすることができる。支持部材として用いる材質と
しては、請求項5に記載したように耐熱性に優れるPP
S(ポリフェニレンスルフィド)が望ましい。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a torque motor in which a rotor magnetic pole and a stator magnetic pole are opposed to each other at a predetermined interval in the direction of the rotation axis.
The rotor core or the stator core is attached to a support member having a larger linear expansion coefficient than the rotor core or the stator core. When the temperature rises, the rotor core and the stator core approach each other due to expansion of the support member, and when the temperature decreases, the support member contracts due to the contraction of the rotor core and the stator core. As a result, when the temperature rises, the generated torque that decreases due to the decrease in the relative magnetic permeability is increased, and when the temperature decreases, the generated torque that increases due to the increase in the relative magnetic permeability decreases. Therefore, even if a temperature change occurs, the generated torque can be kept constant. As a material used as the support member, PP having excellent heat resistance as described in claim 5 is used.
S (polyphenylene sulfide) is desirable.

【0011】本発明の請求項6記載のスロットル装置に
よると、請求項1から5のいずれか一項記載のトルクモ
ータをスロットル弁の駆動源として用いている。したが
って、発生トルクが低下する角度位置において発生トル
クを増加できる。したがって、全閉位置および全開位置
においてもスロットル弁を駆動するために必要なトルク
を発生することができる。さらに、周囲温度の変化が激
しい車両においても、一定のトルクでスロットル弁を駆
動できる。
According to the throttle device of the present invention, the torque motor according to any one of claims 1 to 5 is used as a drive source of the throttle valve. Therefore, the generated torque can be increased at the angular position where the generated torque decreases. Therefore, the torque required to drive the throttle valve can be generated even in the fully closed position and the fully opened position. Further, the throttle valve can be driven with a constant torque even in a vehicle in which the ambient temperature changes drastically.

【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1に示す。図1において、
スロットル装置10は全閉状態である。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13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. 1 shows a throttle device using a torque motor according to a first embodiment of the present invention. In FIG.
The throttle device 10 is in a fully closed state. The throttle device 10 does not have a mechanism mechanically linked to an accelerator for adjusting the opening of the throttle valve 13 according to the accelerator pedal depression amount, and adjusts the opening of the throttle valve 13 only by the torque motor 40. .

【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
ル軸12と回動自在に板状の中間部材20が貫挿されて
いる。中間部材20はリターンスプリング21によりス
ロットル装置10の閉弁方向に付勢されている。中間部
材20は全閉位置よりも僅かに開弁側の全閉位置近傍で
閉弁方向への動きを図示しないストッパに係止される。
板状の係止部材22はスロットル軸12に固定されてお
り、スロットル軸12とともに回動する。係止部材22
およびスロットル軸12はオープナースプリング24に
よりスロットル装置10の開弁方向に付勢されている。
リターンスプリング21の付勢力はオープナースプリン
グ24の付勢力よりも大きい。係止部材22に形成され
ている係止レバー23は全閉位置においてストッパスク
リュウ25に係止される。全開位置と全閉位置近傍との
間において中間部材20と係止部材22とは当接し、全
閉位置近傍と全閉位置との間において中間部材20と係
止部材22とは離れる。
A plate-like intermediate member 20 is inserted through one end of the throttle shaft 12 so as to be rotatable with the throttle shaft 12. The intermediate member 20 is urged by a return spring 21 in the valve closing direction of the throttle device 10. The intermediate member 20 is locked by a stopper (not shown) in the valve closing direction in the vicinity of the fully closed position slightly closer to the valve opening side than the fully closed position.
The plate-shaped locking member 22 is fixed to the throttle shaft 12 and rotates together with the throttle shaft 12. Locking member 22
The throttle shaft 12 is urged by an opener spring 24 in the valve opening direction of the throttle device 10.
The urging force of the return spring 21 is larger than the urging force of the opener spring 24. The locking lever 23 formed on the locking member 22 is locked by the stopper screw 25 at the fully closed position. The intermediate member 20 and the locking member 22 contact each other between the fully open position and the vicinity of the fully closed position, and separate from the intermediate member 20 and the locking member 22 between the vicinity of the fully closed position and the fully closed position.

【0015】回転角センサ30は、係止部材22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、セ
ンサロータ31、センサロータ31に取り付けられたコ
ンタクト部32、および抵抗体を塗布した基板33で構
成されている。センサロータ31はスロットル軸12に
固定されており、スロットル軸12とともに回動する。
基板33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32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 is disposed closer to the end of the throttle shaft 12 than the locking member 22, and has a sensor rotor 31, a contact portion 32 attached to the sensor rotor 31, and a resistor. The substrate 33 is formed. The sensor rotor 31 is fixed to the throttle shaft 12 and rotates together with the throttle shaft 12.
A constant voltage of 5 V is applied to the resistor applied to the substrate 33, and when the sliding position between the resistor and the contact portion 32 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、ロータ
41、ステータコア50およびコイル60を有するトル
クモータ40が配設されている。トルクモータ40の端
部はカバー65により覆われている。ロータ41は、ス
ロットル軸12に圧入固定した円板状のロータコア42
と、ロータコア42の一方の回転軸方向側である反スロ
ットル弁13側の端面に接着剤等により取り付けられた
ロータ磁石44、45とから構成されている。図2に示
すように、ロータ磁石44、45は中心角90°の扇形
に形成され、回転方向に交互に配設されている。ロータ
磁石44とロータ磁石45とは回転軸の反対方向に着磁
されており、回転方向に交互に極性が異なる4極のロー
タ磁極を構成している。極性の異なるロータ磁石44と
ロータ磁石45との間に4箇所ロータ磁極の境界が形成
されている。ロータコア42は、4箇所形成されたロー
タ磁極の境界の内180°反対方向に位置する一対の境
界位置に径方向外側に突出する突部43を設けている。
At the other end of the throttle shaft 12, a torque motor 40 having a rotor 41, a stator core 50 and a coil 60 is provided. The end of the torque motor 40 is covered by a cover 65. The rotor 41 has a disk-shaped rotor core 42 press-fitted and fixed to the throttle shaft 12.
And rotor magnets 44 and 45 attached with an adhesive or the like to an end surface of the rotor core 42 on the side of the one of the rotation axes and on the side opposite to the throttle valve 13. As shown in FIG. 2, the rotor magnets 44 and 45 are formed in a fan shape having a central angle of 90 °, and are arranged alternately in the rotation direction. The rotor magnet 44 and the rotor magnet 45 are magnetized in the direction opposite to the rotation axis, and form four rotor magnetic poles having different polarities alternately in the rotation direction. Boundaries of four rotor magnetic poles are formed between the rotor magnets 44 and 45 having different polarities. The rotor core 42 is provided with a projection 43 projecting radially outward at a pair of boundary positions 180 ° opposite to each other among the boundaries of the rotor poles formed at four locations.

【0017】ステータコア50の構成を図1、図3およ
び図4に基づいて説明する。図1に示すステータコア5
0は、図3のI−I線における断面図である。図3は反
ロータ側からステータコア50を見た図であり、図4は
ロータ側からステータコア50を見た図である。ステー
タコア50は、ロータ磁石44、45と回転軸方向に所
定の間隔dを形成して対向する対向コア51、52と、
対向コア51、52と反ロータ側で接続している後部コ
ア53とを有している。対向コア51、52は回転方向
に交互に配設されており、各対向コアにコイル60が巻
回されている。各コイル60に電流を流すと、対向コア
51と対向コア52とはロータ側に異なる極性のステー
タ磁極を形成する。したがって、回転方向に交互に極性
の異なる4極のステータ磁極が対向コア51、52に生
成される。
The structure of the stator core 50 will be described with reference to FIGS. 1, 3 and 4. Stator core 5 shown in FIG.
0 is a sectional view taken along line II of FIG. FIG. 3 is a view of the stator core 50 viewed from the side opposite to the rotor, and FIG. 4 is a view of the stator core 50 viewed from the side of the rotor. The stator core 50 includes opposed cores 51 and 52 which face the rotor magnets 44 and 45 at a predetermined interval d in the rotation axis direction,
It has opposing cores 51 and 52 and a rear core 53 connected on the side opposite to the rotor. The opposing cores 51 and 52 are alternately arranged in the rotation direction, and the coil 60 is wound around each opposing core. When a current is applied to each coil 60, the opposing cores 51 and 52 form stator magnetic poles having different polarities on the rotor side. Therefore, four stator magnetic poles having different polarities alternately in the rotation direction are generated in the opposed cores 51 and 52.

【0018】対向コア51、52は、それぞれ対向部5
1a、52aおよび取付部51b、52bを有してい
る。さらに対向コア52は突部52cを有している。対
向部51a、52aは、中心角90°の扇形に形成され
ており、ロータ磁石44、45との間に回転軸方向に間
隔dを形成して対向している。取付部51b、52b
は、対向部51a、52aの径方向外側に対向部51
a、52aよりも薄く対向部51a、52aよりもロー
タ41から離れて形成されている。突部52cは、対向
コア51と対向コア52との境界位置、つまりステータ
磁極の境界位置に取付部52bに連続して対向部52a
の径方向外側に形成され、対向部52aとほぼ同じ間隔
dでロータ41と対向している。
The opposing cores 51 and 52 are respectively
1a and 52a and mounting portions 51b and 52b. Further, the opposing core 52 has a protrusion 52c. The facing portions 51a and 52a are formed in a fan shape with a central angle of 90 °, and face the rotor magnets 44 and 45 with a space d in the direction of the rotation axis. Attachments 51b, 52b
Are located radially outward of the facing portions 51a and 52a.
a, 52a, which are thinner than the opposing portions 51a, 52a and farther from the rotor 41. The protruding portion 52c is provided at a boundary position between the opposing core 51 and the opposing core 52, that is, at a boundary position between the stator magnetic poles, continuously with the mounting portion 52b.
And is opposed to the rotor 41 at substantially the same interval d as the facing portion 52a.

【0019】次に、スロットル装置10の作動について
図5に基づいて説明する。図5は、ステータコア50側
からステータコア50およびロータ40を見た模式図で
ある。図5において、括弧内の極性はロータ磁極の極性
を表している。リターンスプリング21の付勢力はオー
プナースプリング24の付勢力よりも大きいので、トル
クモータ40がトルクを発生しないと、全開位置と全閉
位置近傍との間においてスロットル弁13は閉弁方向に
付勢される。図5の(A)に示すように、全閉位置近傍
において、ロータ41とステータコア50との位置は、
ロータ磁石44と対向コア51とが対向し、ロータ磁石
45と対向コア52とが対向し、ロータ41が僅かに開
弁方向にずれるように設定されている。そして、ロータ
磁石側の対向コア51がN、対向コア52がS極になる
ようにコイル60に電流を流すと、ステータ磁極に対し
同じ極性のロータ磁極が開弁方向に僅かにずれて対向す
る。したがって、ロータ41およびスロットル弁13は
開弁方向に回転する。アクセルペダルの踏み込み量に応
じてトルクモータ40が開弁方向のトルクを発生するこ
とにより、全開位置と全閉位置近傍との間においてスロ
ットル弁13の開度を調整する。
Next, the operation of the throttle device 10 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic view of the stator core 50 and the rotor 40 viewed from the stator core 50 side. In FIG. 5, the polarity in parentheses indicates the polarity of the rotor magnetic pole. Since the urging force of the return spring 21 is greater than the urging force of the opener spring 24, if the torque motor 40 does not generate torque, the throttle valve 13 is urged in the valve closing direction between the fully open position and the vicinity of the fully closed position. You. As shown in FIG. 5A, near the fully closed position, the positions of the rotor 41 and the stator core 50 are
The rotor magnet 44 and the opposing core 51 oppose each other, the rotor magnet 45 and the opposing core 52 oppose each other, and the rotor 41 is set to be slightly shifted in the valve opening direction. When a current is applied to the coil 60 such that the opposing core 51 on the rotor magnet side has the N-pole and the opposing core 52 has the S-pole, the rotor magnetic poles having the same polarity slightly oppose the stator magnetic poles in the valve opening direction. . Therefore, the rotor 41 and the throttle valve 13 rotate in the valve opening direction. The torque motor 40 generates a torque in the valve opening direction according to the amount of depression of the accelerator pedal, thereby adjusting the opening of the throttle valve 13 between the fully open position and the vicinity of the fully closed position.

【0020】ロータ41が開弁方向に回転し、図5の
(B)に示す中間位置からさらに図5の(C)に示す全
開位置近傍まで回転すると、ロータコア42の突部43
とステータコア50の突部52cとが接近する。する
と、突部43と突部52cとの間に吸引力が発生し、リ
ラクタンストルクが発生する。
When the rotor 41 rotates in the valve opening direction and further rotates from the intermediate position shown in FIG. 5B to the vicinity of the fully opened position shown in FIG.
And the protrusion 52c of the stator core 50 approach. Then, a suction force is generated between the protrusion 43 and the protrusion 52c, and a reluctance torque is generated.

【0021】突部43、52cが形成されておらず、図
5の(C)に示すようにスロットル弁13が全開位置に
近づき、ロータ磁石44と対向コア52、ロータ磁石4
5と対向コア51、つまり異なる極性を有するロータ磁
極とステータ磁極とが対向すると、ロータ磁石44、4
5とステータコア50の対向部51a、52aとの間に
働く吸引力が回転方向ではなく回転軸方向になる。した
がって、図6に示す点線101のように、全開位置近傍
では発生トルクが減少する。これに対し本実施例では、
ロータ41が全開位置に近づくとロータコア42および
ステータコア50に形成した突部同士が近づき実線10
2に示すようにリラクタンストルクが発生するので、実
線100に示すようにロータ41が全開位置に近づいて
も発生トルクが減少しない。したがって、全開位置まで
スロットル弁13を駆動することができる。トルクモー
タを大型化すれば全体として発生トルクが増加するの
で、全開位置近傍でもスロットル弁13を駆動するトル
クを発生できるが、トルクモータが大型化するという欠
点がある。これに対し第1実施例では、全開位置近傍で
リラクタンストルクが発生することにより、大型化する
ことなくスロットル弁13を全開位置まで駆動できる。
The projections 43 and 52c are not formed, and the throttle valve 13 approaches the fully open position as shown in FIG.
5 and the opposing core 51, that is, when the rotor magnetic pole and the stator magnetic pole having different polarities face each other, the rotor magnets 44, 4
The suction force acting between the stator 5 and the opposing portions 51a, 52a of the stator core 50 is not in the rotation direction but in the rotation axis direction. Therefore, as indicated by a dotted line 101 in FIG. 6, the generated torque decreases near the fully open position. In contrast, in this embodiment,
When the rotor 41 approaches the fully open position, the protrusions formed on the rotor core 42 and the stator core 50 approach each other, and the solid line 10
Since the reluctance torque is generated as shown in FIG. 2, even if the rotor 41 approaches the fully open position as shown by the solid line 100, the generated torque does not decrease. Therefore, the throttle valve 13 can be driven to the fully opened position. If the size of the torque motor is increased, the generated torque is increased as a whole, so that the torque for driving the throttle valve 13 can be generated even in the vicinity of the fully open position, but there is a disadvantage that the size of the torque motor is increased. On the other hand, in the first embodiment, since the reluctance torque is generated near the fully open position, the throttle valve 13 can be driven to the fully open position without increasing the size.

【0022】中間部材20は全閉位置近傍で図示しない
ストッパに閉弁方向の動きを係止され、係止部材22は
全閉位置まで回転するので、全閉位置近傍と全閉位置と
の間において中間部材20と係止部材22とは離れてい
る。全閉位置近傍と全閉位置との間において、オープナ
ースプリング24の付勢力が係止部材22に働いてい
る。したがって、全閉位置近傍と全閉位置との間におい
て全開位置と全閉位置近傍とは反対方向に電流を流すこ
とにより、トルクモータ40に閉弁方向のトルクを発生
させ、全閉位置近傍と全閉位置との間においてスロット
ル弁13の開度を調整する。
The movement of the intermediate member 20 in the valve closing direction is locked by a stopper (not shown) near the fully closed position, and the locking member 22 rotates to the fully closed position. , The intermediate member 20 and the locking member 22 are separated. Between the vicinity of the fully closed position and the fully closed position, the urging force of the opener spring 24 acts on the locking member 22. Therefore, by flowing a current in the opposite direction between the fully-closed position and the fully-closed position between the vicinity of the fully-closed position and the fully-closed position, the torque motor 40 generates torque in the valve-closing direction. The opening degree of the throttle valve 13 is adjusted between the fully closed position.

【0023】(第2実施例)本発明の第2実施例を図7
に示す。第1実施例と実質的に同一構成部分に同一符号
を付し説明を省略する。ロータ70は、支持部材71
と、ロータコア80と、ロータ磁石44、45を有す
る。支持部材71は耐熱性に優れたPPS等を用いた樹
脂製であり、スロットル軸12に固定されている。支持
部材71の線膨張係数はロータコア80よりも大きい。
支持部材71の反ステータコア側の外周壁に凹部72が
形成されている。凹部72はロータコア80と結合して
いない。ロータコア80は環状の円板状に形成されてお
り、凹部72を除くステータコア側の支持部材71の外
周壁にロータコア80の内周壁が接着等により接続され
ている。突部81は第1実施例の突部43と同様にロー
タコア80の径方向外側に突出するように形成されてい
る。
(Second Embodiment) FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention.
Shown in The same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment, and the description will be omitted. The rotor 70 includes a support member 71
, A rotor core 80, and rotor magnets 44 and 45. The support member 71 is made of resin using PPS or the like having excellent heat resistance, and is fixed to the throttle shaft 12. The linear expansion coefficient of the support member 71 is larger than that of the rotor core 80.
A concave portion 72 is formed on the outer peripheral wall of the support member 71 on the side opposite to the stator core. The recess 72 is not connected to the rotor core 80. The rotor core 80 is formed in an annular disk shape, and the inner peripheral wall of the rotor core 80 is connected to the outer peripheral wall of the support member 71 on the stator core side excluding the recess 72 by bonding or the like. The protrusion 81 is formed so as to protrude radially outward of the rotor core 80, similarly to the protrusion 43 of the first embodiment.

【0024】一般的に、磁性材の比透磁率は温度が上昇
すると低下し、温度が低下すると増加する。したがっ
て、ロータ70とステータコア50とが形成する間隔d
が温度変化によりほとんど変化しないならば、温度が上
昇すると発生トルクが低下し、温度が低下すると発生ト
ルクが増加する。このように温度変化により発生トルク
が増減し所望のトルクを発生できないと、スロットル開
度を高精度に制御できない。
In general, the relative permeability of a magnetic material decreases as the temperature increases, and increases as the temperature decreases. Therefore, the interval d formed by the rotor 70 and the stator core 50 is
If the temperature hardly changes due to the temperature change, the generated torque decreases as the temperature increases, and the generated torque increases as the temperature decreases. As described above, if the generated torque increases or decreases due to the temperature change and a desired torque cannot be generated, the throttle opening cannot be controlled with high accuracy.

【0025】第2実施例では、ロータコア80よりも線
膨張係数の大きい支持部材71にロータコア80を取り
付けることにより、温度が上昇すると支持部材の膨張に
よりロータ磁石44、45がステータコア50に近づ
き、温度が低下するとロータ磁石44、45がステータ
コア50から離れる。したがって、温度変化による比透
磁率の変化と、ロータコア80とステータコア50との
間に形成される間隔dの変化とが相殺しあい、温度変化
による発生トルクの変動を防止できる。第2実施例で
は、ロータコア80よりも線膨張係数の大きい支持部材
71にロータコア80を接続したが、ステータコアより
も線膨張係数の大きい支持部材にステータコアを取り付
けてもよい。
In the second embodiment, when the rotor core 80 is attached to the support member 71 having a larger linear expansion coefficient than the rotor core 80, when the temperature rises, the rotor magnets 44 and 45 approach the stator core 50 due to the expansion of the support member. Is lowered, the rotor magnets 44 and 45 move away from the stator core 50. Therefore, the change in the relative magnetic permeability due to the temperature change and the change in the interval d formed between the rotor core 80 and the stator core 50 cancel each other out, and it is possible to prevent a change in the generated torque due to the temperature change. In the second embodiment, the rotor core 80 is connected to the support member 71 having a larger linear expansion coefficient than the rotor core 80. However, the stator core may be attached to a support member having a larger linear expansion coefficient than the stator core.

【0026】以上説明した本発明の実施の形態を示す上
記複数の実施例では、トルクモータを大型化することな
く、磁極数により規定される制御角度範囲の境界で発生
するトルクを増加させることができるとともに、温度変
化によるトルク変動を防止することにより、所望のトル
クを発生することができる。
In the above-mentioned plural embodiments showing the embodiment of the present invention, the torque generated at the boundary of the control angle range defined by the number of magnetic poles can be increased without increasing the size of the torque motor. A desired torque can be generated by preventing torque fluctuation due to temperature change.

【0027】上記複数の実施例では、ロータコアおよび
ステータコアの径方向外側に突部を設けた。これに対
し、ロータコアおよびステータコアの径方向内側に突部
を設けてもよい。また、ロータコアおよびステータコア
の径方向内側および径方向外側の両方に突部を設けても
よい。
In the above embodiments, the protrusions are provided radially outside the rotor core and the stator core. On the other hand, a protrusion may be provided radially inside the rotor core and the stator core. Further, the protrusions may be provided on both the radial inner side and the radial outer side of the rotor core and the stator core.

【0028】また上記複数の実施例では、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。また上記複数の本実施例では、
ロータ磁極およびステータ磁極ともに4極形成したが、
トルクモータを適用する用途によりロータ磁極数および
ステータ磁極数を増減してもよい。また、ロータ磁極と
ステータ磁極とが異なる極数であってもよい。
In the above embodiments, 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 a flow control valve for any use. Further, in the above plurality of embodiments,
Four poles were formed for both the rotor and stator poles.
The number of rotor magnetic poles and the number of stator magnetic poles may be increased or decreased depending on the application to which the torque motor is applied. Further, the rotor magnetic pole and the stator magnetic pole may have different numbers of poles.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【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。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a throttle device using a torque motor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】ステータコア側から見たロータを示す模式的矢
視図である。
FIG. 2 is a schematic arrow view showing the rotor viewed from a stator core side.

【図3】図1のIII 方向からカバーを外して見たステー
アコアの矢視図である。
FIG. 3 is an arrow view of the steering core as viewed from a direction III in FIG. 1 with a cover removed.

【図4】ロータ側から見たステータコアを示す模式的矢
視図である。
FIG. 4 is a schematic arrow view showing the stator core as viewed from the rotor side.

【図5】ステータコアに対するロータの回転位置を示す
模式的説明図であり、(A)は全閉位置近傍、(B)は
中間位置、(C)は全開位置近傍を示している。
FIGS. 5A and 5B are schematic explanatory diagrams showing a rotational position of a rotor with respect to a stator core, wherein FIG. 5A shows a position near a fully closed position, FIG. 5B shows an intermediate position, and FIG.

【図6】スロットル開度と発生トルクとの関係を示す特
性図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between a throttle opening and a generated torque.

【図7】本発明の第2実施例によるスロットル装置のト
ルクモータ部分を示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing a torque motor portion of a throttle device according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 スロットル装置 11 スロットルボディ 12 スロットル軸 13 スロットル弁 40 トルクモータ 41 ロータ 42 ロータコア 43 突部 44、45 ロータ磁石 50 ステータコア 51、52 対向コア 52c 突部 60 コイル 70 ロータ 71 支持部材 80 ロータコア 81 突部 Reference Signs List 10 throttle device 11 throttle body 12 throttle shaft 13 throttle valve 40 torque motor 41 rotor 42 rotor core 43 protrusion 44, 45 rotor magnet 50 stator core 51, 52 opposed core 52c protrusion 60 coil 70 rotor 71 support member 80 rotor core 81 protrusion

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ロータコアの一方の回転軸方向側に複数
の磁石を回転方向に配置し交互に極性の異なる複数のロ
ータ磁極を形成しているロータと、 コイルと、 前記ロータ磁極と回転軸方向に所定の間隔を形成して対
向するように配置されている複数の対向コアを有し、前
記コイルに通電することにより回転方向に交互に異なる
極性を有する複数のステータ磁極を前記対向コアの前記
ロータとの対向側に生成するステータコアと、 を備え、 少なくとも径方向外側または径方向内側のいずれか一方
に突出する突部を前記ロータコアおよび前記ステータコ
アに設けていることを特徴とするトルクモータ。
A rotor having a plurality of magnets arranged in the rotation direction on one rotation axis direction side of a rotor core to alternately form a plurality of rotor magnetic poles having different polarities; a coil; and the rotor magnetic pole and a rotation axis direction. A plurality of opposing cores arranged so as to oppose each other at a predetermined interval, and a plurality of stator magnetic poles having alternately different polarities in the rotation direction by applying a current to the coil, the And a stator core formed on the side facing the rotor, wherein the rotor core and the stator core are provided with projections projecting at least either radially outward or radially inward.
【請求項2】 前記ロータコアまたは前記ステータコア
において、極性の異なる磁極の境界に前記突部を設けて
い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 protrusion is provided at a boundary between magnetic poles having different polarities in the rotor core or the stator core.
【請求項3】 前記ステータ磁極と前記ロータ磁極とは
同数であることを特徴とする請求項1または2記載のト
ルクモータ。
3. The torque motor according to claim 1, wherein the number of the stator magnetic poles is equal to the number of the rotor magnetic poles.
【請求項4】 ロータコアの一方の回転軸方向側に複数
の磁石を回転方向に配置し交互に極性の異なる複数のロ
ータ磁極を形成しているロータと、 コイルと、 前記磁石と回転軸方向に所定の間隔を形成して対向する
ように配置されている複数の対向コアを有し、前記コイ
ルに通電することにより回転方向に交互に異なる極性を
有する複数のステータ磁極を前記対向コアの前記ロータ
との対向側に生成するステータコアと、 を備え、 前記ロータコアまたは前記ステータコアよりも線膨張係
数の大きい支持部材に前記ロータコアまたは前記ステー
タコアを取り付けていることを特徴とするトルクモー
タ。
4. A rotor in which a plurality of magnets are arranged in the rotation direction on one rotation axis direction side of a rotor core to form a plurality of rotor magnetic poles having different polarities alternately; a coil; A plurality of opposed cores arranged so as to face each other at a predetermined interval, and a plurality of stator magnetic poles having alternately different polarities in a rotating direction by energizing the coil; And a stator core generated on a side opposite to the stator core, wherein the rotor core or the stator core is attached to a support member having a larger linear expansion coefficient than the rotor core or the stator core.
【請求項5】 前記支持部材はPPSであることを特徴
とする請求項4記載のトルクモータ。
5. The torque motor according to claim 4, wherein said support member is PPS.
【請求項6】 吸気通路を流れる吸気流量を調節するス
ロットル弁を備え、請求項1から5のいずれか一項記載
のトルクモータを前記スロットル弁の駆動源として用い
ることを特徴とするスロットル装置。
6. A throttle device comprising a throttle valve for adjusting an intake flow rate flowing through an intake passage, and using the torque motor according to claim 1 as a drive source for the throttle valve.
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