JP2002027725A - 簡単にされたトルクモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、組立ておよび分解が容易なトルク
モータを提供することを目的とする。 【解決手段】 アーマチュア22を支持し、複数の貫通孔
14,16,18,20 を備えたベース12と、このベース12上の分
割されたセクションとして構成され複数の貫通孔44,46,
48,50 を備えた下部ポールピース38と、この下部ポール
ピース38とベース12との間に挟まれた１対のスロット3
0,32,34,36 を有する２つのシム26, 28と、複数の貫通
孔70,72,74,76 を備えた上部ポールピース68と、磁極間
の配置され、それぞれ１対の溝56,58,60,62 を備えてい
る２個の永久磁石52, 54と、２個の電磁石コイル64, 66
とを備え、複数の貫通孔14〜20；44〜50；70〜76と、ス
ロット30〜36と、溝56〜62とは全て整列されてそれらを
通ってボルト84を貫通させて第１の貫通孔の所定のもの
に螺合されて一体に結合していることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電磁石アクチュエイ
タ、特に、電子油圧弁または電子空気圧弁のピボット段
で使用されることができるトルクモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】トルクモータは電子油圧のサーボ弁と、
直接駆動または空気圧分野で使用される他のタイプの弁
に関する従来技術でよく知られている。典型的にこのよ
うなトルクモータは１対のポールピースと、アーマチュ
アと、トルクモータ構造内にアーマチュアを位置させる
ための屈曲またはピボット手段と、１対のコイルと、１
対の磁石と、モータハウジングとから構成される。この
ようなトルクモータは弁の動作と、種々のタイプの流体
の流れを制御するために使用され、他の応用で使用され
てもよい。

【０００３】トルクモータを含んでいる多数の応用で
は、動作の安定性および信頼性は臨界的である。反復的
な特性における究極の温度サイクリング状態で動作する
能力も振動に対する抵抗のように臨界的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】所望の信頼性および安
定性を有するトルクモータを提供し、前述したような動
作特性を獲得するため種々の努力が行われている。トル
クモータのある動作コンポーネント間の空間を重合体フ
ィラーによって充填し、適切な動作位置に部品を保持す
るため接着剤材料を使用し、内部方向に圧縮力を加える
種々の構造を使用してコンポーネントをクランプする等
の技術が使用されている。このような構造の典型例が従
来技術の米国特許第5,473,298 号および第5,679,989 号
明細書に示されている。このような構造は比較的良好に
動作するが、これらは多数の部品を必要とし、一度、組
立てられ動作されると、完全に解体しなければ保守また
は修理が容易にできず、多数の例では必要な動作的安定
性を与えるように製造時に調節するのが困難である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明にしたがって、ベ
ースと、上部および下部ポールピースと、ポールピース
間に配置されている第１および第２の永久磁石と、ベー
スにより支持されるアーマチュア端部を囲んで配置され
る１対の電磁石コイルと、下部ポールピースとベースと
の間に挟まれている１対のシムとが設けられている。各
ベースおよびポールピースはそこを貫通する貫通孔を備
え、シムおよびポールピースはさらにスロットまたは溝
を備えている。貫通孔、スロット、溝は相互に整列さ
れ、複数のファスナが貫通孔とスロットと溝とを通って
位置され、ベースに設けられている貫通孔に捩子で螺合
して結合される。コンポーネントの部品が機械的および
磁力をゼロにするように適切に調節された後、ファスナ
が適切に整列された動作位置にトルクモータのコンポー
ネントを維持するように固定される。

【０００６】

【発明の実施の形態】図面、特に図１を参照すると、本
発明の原理にしたがって構成されたトルクモータ10が示
されており、種々のコンポーネント部品が容易に観察さ
れ理解されるように分解方法で示されている。ここに示
されているように、トルクモータ10は複数の貫通孔14、
16、18、20と、貫通孔18と直径上の反対側の付加的な貫
通孔（図示せず）と、貫通孔14と直径上の反対側の付加
的な貫通孔（図示せず）を規定するベース12を含んでい
る。貫通孔16、18、20と貫通孔18の直径上の反対側の貫
通孔は以下さらに十分に説明するようにファスナを受け
る目的で捩子を設けられている。ベース12はジェットパ
イプアセンブリ24の一部であるアーマチュア22を支持す
る。特に電子油圧サーボ弁で使用するためのジェットパ
イプアセンブリは古くから、技術でよく知られている。
例えばここで参考文献とする先に参照し説明した米国特
許第5,679,989 号および第5,473,298 号明細書に示され
ている。それ故、当業者はこのようなアセンブリの構成
および機能の適切な知識を持っているので、ジェットパ
イプアセンブリのさらに詳細な説明は行わない。ジェッ
トパイプアセンブリは詳細な説明とこの明細書の図面の
一部として示されているが、本発明のトルクモータは他
の応用で使用されてもよいことが理解されよう。例え
ば、フラッパノズル構造、直接駆動弁、空気圧弁等であ
る。

【０００７】１対のシム26と28はベース12の上部表面13
上に配置される。シム26は１対のスロット32と30と貫通
孔またはスリット31を限定し、シム28は１対のスロット
34と36と貫通孔またはスリット35を限定する。以下さら
に十分に説明するように、スロット30乃至36とスリット
31と35は適切な調節中に、組立てられたトルクモータか
らシム26と28を容易に除去し、異なる厚さの他のシムを
容易に置換することを可能にするために設けられ、それ
によって本発明のトルクモータの所望の動作特性および
安定性を与える。

【０００８】符号38で示されている下部ポールピースは
シム26と28上に配置されている。代わりに、この構造部
分は下部ポールピース38とベース12の上部表面13間に挟
まれているシム26と28を有するとして観察される。図１
で示されているように、下部ポールピース38は別々で異
なる分割部材として構成されている第１のセクション40
と第２のセクション42を含んでいる。このような構成は
アーマチュア22とジェットパイプアセンブリ24を支持す
るユニットとして製造された後でさえも、ベース12上に
ポールピース38を容易に組立てることを可能にする。下
部ポールピース38が１つの部材として作られるならば、
ポールピースはジェットパイプアセンブリとアーマチュ
アをベース12に組立てる前に、ベース12に組立てられな
ければならないことが当業者により良好に理解されよ
う。これはさらに困難で高価なアセンブリプロセスを必
要とし、それ故、別々の異なる分割セクションから形成
される下部ポールピースを有する本発明の構造はトルク
モータのアセンブリと組立てを簡単にする。下部ポール
ピース38の第１のセクション40はそこを通過する１対の
貫通孔44と46を備えており、下部ポールピース38の第２
のセクション42はそこを通過する貫通孔48と50を備えて
いる。

【０００９】第１の永久磁石52は下部ポールピース38の
第１のセクション40の上部表面41により支持され、第２
の永久磁石54は下部ポールピース38の第２のセクション
42の上部表面43により支持される。永久磁石52は１対の
溝56と58を備え、永久磁石54は１対の溝60と62と貫通孔
63を備えている。類似の貫通孔（図示せず）が永久磁石
52に設けられる。溝56乃至62は永久磁石52と54の外部表
面上に形成される。溝と貫通孔の目的は以下の説明から
明白になるであろう。

【００１０】１対のコイル64と66はアーマチュア22の対
向端部がそれぞれコイル64と66に設けられる貫通孔65と
67を貫通して延在するように配置される。コイル64と66
の下部表面はまた下部ポールピース38の上部表面41と43
のそれぞれ第１および第２の分割セクション40と42で受
けられる。

【００１１】複数の貫通孔70乃至80を限定する上部ポー
ルピース68が設けられる。貫通孔78と80はアーマチュア
調節捩子82を受けるように捩子が設けられる（一方だけ
が図示されている）。アーマチュア調節捩子は上部ポー
ル67と69を通って延在し、コイル64と66に与えられた電
気信号に応答してアーマチュア22の運動量を制御するた
め少しだけその下に延在する。所望ならば、コイル保持
装置88はトルクモータ構造内の内部の位置にコイル64と
66を維持することを容易にするために使用されてもよ
い。

【００１２】図２乃至４を参照することにより、種々の
方向から見た図１で示されているトルクモータを組立て
た形態を断面形状で示している。特に図２を参照するこ
とにより、共にアーマチュア22に隣接させるとき、上部
および下部ポールピースにより形成される磁極は、下部
ポールピース38のポールピースセクション40と42の上方
向に突出する部分51、53により形成された磁極に対向す
る磁極67により形成されている符号90で示された動作エ
アギャップを提供することが示されている。当業者によ
く知られているように、電気信号が例えばコイル64と66
に与えられたとき、発生される磁力はアーマチュア22を
エアギャップ90内で偏向させる。このような偏向は前述
したようにジェットパイプの第１の段の機能により適切
な出力信号を与える。図３で示されているように、調節
捩子82は磁極67と69の下部表面下に突出し、それによっ
てアーマチュアの偏向量はケースに応じて、捩子82をさ
らにエアギャップ90へ突出させるかまたはさらにエアギ
ャップから引戻すことにより調節され制御されることが
できる。

【００１３】図１乃至４で示されている構成を考慮する
ことによって、本発明の原理にしたがって構成されたト
ルクモータの製造方法はさらに十分に理解されるであろ
う。製造方法では、磁石コイル64と66は最初にアーマチ
ュア22の両端部に位置される。その後、下部ポールピー
ス38のセクション40、42はコイルとベース12の上部表面
13との間の位置に挿入される。磁石52と54はその後、下
部ポールピース38のセクション40の上部表面41と、セク
ション42の上部表面44上の位置に配置される。それに続
いて、上部ポールピース68は第１および第２の磁石の上
部に配置されている。上述した部品の組立てを容易にす
るために、永久磁石52と54は組立て動作前にプレチャー
ジされる。磁石52と54のプレチャージは、種々のピース
部品が次々と組立てられるとき、これらを共に保持する
ことを容易にする。

【００１４】ピース部品がこのようにして組立てられた
後、第１および第２のシムがベース14の上部表面13と下
部ポールピース38との間に挿入される。

【００１５】シム、上部および下部ポールピース、コイ
ル、磁石がジェットパイプアセンブリを支持するベース
上に組立てられた後に、貫通孔、スロットおよび溝はフ
ァスナ84を受けるように適切に整列されることが認識さ
れよう。例えば貫通孔70は溝56と整列され、その溝56は
貫通孔44と整列され、その貫通孔44はベース12の捩子を
有する貫通孔16と整列されるスロット36と整列される。
座金を有する適切に位置された捩子84はその後、整列さ
れた貫通孔、スロット、溝を通して挿入され、捩子を設
けられた貫通孔16内に螺合されて受けられている。類似
の動作が他の４つの各コーナーで実現され、したがって
相互に関して動作的に全ての部品を整列し位置付ける。
適切な間隔が関係する特定の応用にしたがって動作のた
めの所望のエアギャップ90を形成するために例えば69と
55／67（図１）のような磁極面間で実現される。エアギ
ャップが非常に小さいか非常に大きいことが発見された
ならば、そこにスロット30−36が形成されているため、
構造を分解せずにスリット31または35に工具またはフィ
ンガーネイルを挿入することによって、シム26と28は容
易に除去されることができる。同様に、新しいシムが磁
極間に所望の間隔を得るために挿入されてもよく、それ
によってスロット30−36がシムが容易に構造に挿入され
ることを可能にするので、所望のエアギャップを与え
る。これが実現され、アーマチュア22が磁力ゼロを実現
するように適切に位置付けられるとき、ファスナ84はそ
の後、結合されて固定され、ベース12の位置にロックさ
れ、これによって本発明の原理に応じてトルクモータの
組立てを完了する。適切な試験後に僅かな調節が必要と
される場合、工具が磁石の貫通孔63に挿入され、ジェッ
トパイプアセンブリ24のワイヤ95がシムの置換とは反対
に僅かに屈曲されてもよい。

【００１６】図５、６を参照することにより、組立てら
れたトルクモータ10が示されており、ハウジング92内に
相互に配置されている適切なスプール96の動作によって
ソース（図示せず）から負荷（図示せず）への流体の流
れを制御する電子油圧サーボ弁の第２の段94のハウジン
グ92上に位置付けられている。この動作は当業者によく
知られており、ここではさらに十分に説明しない。特に
図５で示されているように、適切なファスナ100 と102
によって貫通孔14とベース12（図４）上の貫通孔14と直
径上反対側の貫通孔を通って結合することによってトル
クモータ10をハウジング92へ固定する。当業者によく知
られているように、適切なカバー96がトルクモータ10を
覆って配置され、ハウジング92上の位置に固定されてい
る。トルクモータ10がハウジング92上に配置された後、
これはファスナ100 を締める前に弁の油圧および磁力を
ゼロに一致することを実現するため僅かに動かされても
よいことも当業者により認識されよう。

【００１７】前述したような原理にしたがって、トルク
モータを構成し、適切な弁のハウジングにそれを位置さ
せることにより、過去の類似の応用のトルクモータより
も実質上少ない部品のトルクモータが与えられ、トルク
モータのメンテナンスが全て解体せずに容易に実現され
る構造を与え、所望ならば解体は比較的容易であり、種
々のコンポーネント部品の交換は従来技術のトルクモー
タと比較して容易に実現されることが当業者により認識
されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理にしたがって構成されたトルクモ
ータの種々のコンポーネントを示した分解図。

【図２】組立てられた形で示されているトルクモータの
正面図。

【図３】ライン３−３に沿った図２の組立てられたトル
クモータの部分断面図。

【図４】ライン４−４に沿った図２のトルクモータの部
分断面図。

【図５】電子油圧サーボ弁のハウジング上に組み立てら
れた本発明にしたがって構成されたトルクモータの断面
図。

【図６】ライン６−６に沿った図５のトルクモータおよ
び弁の断面図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マリオ・エー・ロドリゲス アメリカ合衆国、カリフォルニア州 93010、カマリロ、ダイアモンド・ドライ ブ 2873 (72)発明者 オリ・デー・チェン−ツァイオン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91304、ウェスト・ヒルズ、ポメロ・ドラ イブ 7635 Ｆターム(参考） 5H633 BB02 BB15 GG03 GG05 GG13 HH02 HH04 HH13 JB03

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１および第２の端部を有するアーマチ
   ュアを支持し、第１の複数の孔を備えているベースと、 第１および第２の分割されたセクションを含んでおり、
   前記ベース上に配置され、第２の複数の貫通孔を備えて
   いる下部ポールピースと、 前記下部ポールピースと前記ベースとの間に挟まれてお
   り、それぞれ１対のスロットを備えている第１および第
   ２のシムと、 第３の複数の貫通孔を備えている上部ポールピースと、 下部および上部ポールピース間に配置され、その間に前
   記アーマチュアの前記第１および第２の端部が配置さ
   れ、磁極間の第１および第２のエアギャップを限定する
   ように間隔を隔てられており、それぞれ１対の溝を備え
   ている第１および第２の永久磁石と、 前記アーマチュアの前記第１および第２の端部を囲んで
   配置されている第１および第２の電磁石コイルとを具備
   し、 前記第１、第２、第３の複数の貫通孔と、前記スロット
   と、溝は全て整列されており、 さらに、前記貫通孔と、スロットと、溝とを通って延在
   し、前記ポールピースと、ベースと、磁石とを共にクラ
   ンプするため前記第１の複数の貫通孔の予め定められた
   捩子を設けられた貫通孔に螺合されて結合されている複
   数のファスナを具備していることを特徴とするハウジン
   グを有する弁とともに使用するためのトルクモータ。
2. 【請求項２】 前記第１および第２の磁石コイルは前記
   下部ポールピースの分割セクションにより支持されてい
   る請求項１記載のトルクモータ。
3. 【請求項３】 前記第１および第２の永久磁石は前記下
   部ポールピースの分割されたセクションにより支持され
   ている請求項１記載のトルクモータ。
4. 【請求項４】 前記シムはそれぞれスリットを備え、そ
   れを通して前記モータが組み立てられるとき、前記シム
   の除去を容易にするように露出されている請求項１記載
   のトルクモータ。
5. 【請求項５】 第１および第２の端部を有するアーマチ
   ュアを支持し、第１の複数の貫通孔を有するベースを提
   供し、 第１および第２の分割されたセクションを含んでおり、
   第２の複数の貫通孔を備えている下部ポールピースを提
   供し、 １対のスロットをそれぞれ有する第１および第２のシム
   を提供し、 第１および第２の電磁石コイルを提供し、 溝を限定する第１および第２の永久磁石を提供し、 前記アーマチュアの前記第１および第２の端部を囲んで
   前記第１および第２のコイルを配置し、 前記コイルと前記ベースとの間に前記下部ポールピース
   の前記第１および第２の分割されたセクションを滑動し
   て挿入し、 第１および第２の磁石を、前記下部ポールピースの前記
   第１および第２の分割されたセクション上にそれぞれ位
   置させ、 前記上部ポールピースを前記第１および第２の磁石に位
   置させ、 前記ベースと前記下部ポールピースとの間に前記第１お
   よび第２のシムを挿入し、 前記溝とスロットを前記第１および第２の複数の貫通孔
   および第３の複数の貫通孔のうちの予め定められた貫通
   孔と整列させ、 複数のファスナを提供し、 前記ファスナを前記貫通孔、前記溝、前記スロットの予
   め定められたものを通して挿入し、 前記ファスナを前記ベースへ固定するステップを含んで
   いるトルクモータの製造方法。
6. 【請求項６】 前記ファスナを固定するステップの前に
   前記ベース上に対称性を与えるように前記ポールピー
   ス、磁石、シムを物理的に整列するステップをさらに含
   んでいる請求項５記載の方法。
7. 【請求項７】 磁力ゼロを確実にするために前記モータ
   を試験し、アーマチュアとポールピースとの間の間隔を
   調節するために異なるシムと交換するステップをさらに
   含んでいる請求項６記載の方法。
8. 【請求項８】 捩子を調節し、前記調節された捩子を上
   部ポールピースに螺合可能に位置させるアーマチュアを
   与えるステップをさらに含んでおり、それによって前記
   アーマチュアの移動を限定する請求項６記載の方法。
9. 【請求項９】 前記磁石を前記下部ポールピース上に配
   置する前に、前記永久磁石をチャージするステップをさ
   らに含んでいる請求項５記載の方法。