JP2004312821A - ステップモータとそのステップモータを備えた流量制御弁 - Google Patents
ステップモータとそのステップモータを備えた流量制御弁 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】ロータのロータシャフトとステータのボビンとの間に介在されるベアリングを小型化することのできるステップモータとそのステップモータを備えた流量制御弁を提供する。
【解決手段】ステップモータ１２は、ヨーク２２を備えたボビン２０にコイル線２５を巻装してなるステータ１９と、ボビン２０に回転可能に支持されるロータシャフト３３にＮ極とＳ極とを交互に着磁したマグネット３４を設けてなるロータ３２とを備える。ロータシャフト３３には、内輪と外輪との間にボールを有するボールベアリング１８を介してリテーナ１７が相対的に回転可能に設けられる。ロータシャフト３３に設けたリテーナ１７がボビン２０に装着されることにより、ボビン２０にロータシャフト３３が回転可能に支持される。
【選択図】 図１
【解決手段】ステップモータ１２は、ヨーク２２を備えたボビン２０にコイル線２５を巻装してなるステータ１９と、ボビン２０に回転可能に支持されるロータシャフト３３にＮ極とＳ極とを交互に着磁したマグネット３４を設けてなるロータ３２とを備える。ロータシャフト３３には、内輪と外輪との間にボールを有するボールベアリング１８を介してリテーナ１７が相対的に回転可能に設けられる。ロータシャフト３３に設けたリテーナ１７がボビン２０に装着されることにより、ボビン２０にロータシャフト３３が回転可能に支持される。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステップモータとそのステップモータを備えた流量制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステップモータ（ステッパモータ、ステッピングモータとも呼ばれる。）は、ステータとロータを備えている。ステータは、ヨークを備えたボビンにコイル線を巻装してなる。また、ロータは、ボビンに回転可能に支持されるロータシャフトにＮ極とＳ極とを交互に着磁したマグネットを設けてなる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２８４７１７号公報（第６−８頁、図２，３，６参照）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１に記載されたステップモータにおいては、ロータのマグネットを設けたロータシャフト（特許文献１のバリヤ部材５６（図６参照）が相当する）の一端部が、内輪と外輪との間に転動体を有するベアリング（特許文献１の玉軸受３２（図６参照）が相当する）を介して、ボビンに回転可能に直接的に支持されている。
このような構成では、ボビンへのベアリングの配置上の制約、２つの部材により外輪を挟み込む上での制約によって、マグネットの外径よりベアリングの外径を小さくすることができない。このため、ベアリングの小型化に自ずと限界が生じ、その結果、ベアリングの大型化を余儀なくされるという問題があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、ロータのロータシャフトとステータのボビンとの間に介在されるベアリングを小型化することのできるステップモータとそのステップモータを備えた流量制御弁を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、本発明の特許請求の範囲の欄に記載された構成を要旨とするステップモータとそのステップモータを備えた流量制御弁により解決することができる。
すなわち、特許請求の範囲の請求項１に記載されたステップモータによると、ロータのロータシャフトにベアリングを介してリテーナを相対的に回転可能に設け、そのリテーナがステータのボビンに装着されることにより、ボビンにロータシャフトが回転可能に支持される。すなわち、ベアリングの外輪は、ボビンに対してリテーナを介して間接的に組込まれることになる。したがって、ベアリングの外輪をボビンに組付ける前に予めリテーナに相対的に支持させることができる。これにより、ベアリングの外輪を二部材の間に挟み込んで支持する場合に比べて、小型のベアリングをリテーナに容易にかつ支障無く支持することが可能となる。よって、ロータのロータシャフトとステータのボビンとの間に介在されるベアリングを小型化することができる。さらには、ベアリングの小型化により、ベアリングの回転抵抗が低減されるので、ステップモータのトルク性能を向上させることができる。なお、本明細書でいう「ベアリング」とは、ボールベアリング、ローラベアリング、ニードルベアリング等のように、内輪と外輪との間に転動体を有するベアリングのことをいう。
【０００７】
また、特許請求の範囲の請求項２に記載されたステップモータによると、ベアリングの外径がマグネットの外径よりも小さくなっている。これにより、ベアリングの外径がマグネットの外径よりも大きい場合に比べて、ステップモータを小型化することができるとともに、ベアリングの回転抵抗を低減し、ステップモータのトルク性能を向上することができる。
【０００８】
また、特許請求の範囲の請求項３に記載されたステップモータによると、靭性を有する樹脂、例えばナイロン樹脂により形成されたリテーナのスナップフィット作用により、そのリテーナにベアリングを容易にかつ適確に装着することができる。また、靭性を有する樹脂によりリテーナを安価に製作することできる。
【０００９】
また、特許請求の範囲の請求項４に記載されたステップモータによると、リテーナが、ボビンに圧入される取付部を同一軸線上に有する一体成形品からなる。したがって、ボビンに対するリテーナ及びベアリング並びにロータシャフトの同軸度を向上することができる。
【００１０】
また、特許請求の範囲の請求項５に記載されたステップモータによると、前記リテーナが圧入されるボビンの樹脂部が靭性を有する樹脂、例えばナイロン樹脂により形成されている。このため、リテーナの圧入時にボビンの樹脂部が靭性を利用して伸び変形することにより、ボビンの樹脂部にリテーナを容易にかつ適確に圧入させることができ、リテーナを圧入状態でがたつくことなく保持することができる。
【００１１】
また、特許請求の範囲の請求項６に記載されたステップモータを備えた流量制御弁によると、請求項１〜５のいずれか１つに記載のステップモータにおけるロータシャフトの回転によって、バルブ体がリテーナのガイド部により軸回り方向に回り止めされた状態で軸方向に移動され、そのバルブ体の軸方向の移動により流量が制御される。したがって、ロータのロータシャフトとステータのボビンとの間に介在されるベアリングを小型化することのできるステップモータを備えた流量制御弁を提供することができる。
【００１２】
また、特許請求の範囲の請求項７に記載されたステップモータを備えた流量制御弁によると、リテーナが、ガイド部を同一軸線上に有する一体成形品からなる。したがって、ボビンに対するバルブ体の同軸度を向上することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施の形態は、ステップモータを備えた流量制御弁として、ステップモータをアクチュエータとするアイドル回転数制御弁を例示する。図１に示すように、流量制御弁１０は、ステータ１９とロータ３２を備えるステップモータ１２を備えている。ステータ１９は、合成樹脂製のカバー１３内に収容されている。
【００１４】
前記ステータ１９は、ボビン２０と、そのボビン２０に巻装されたコイル線２５とを備えている。ステータ１９の外周側には、磁性体のプレート材からなる筒状材１５が嵌合されている。
前記カバー１３の下端部には、ボビン２０に形成された合成樹脂製の取付プレート２８が接合されている。カバー１３の端縁部１３ａが熱かしめにより折り曲げられることによって、取付プレート２８が抜け止めされている（図６参照）。カバー１３と取付プレート２８との接合面の間には、Ｏリング１６が介在されている。また、取付プレート２８から突出されたスリーブ部２９内には、ボビン２０と同一軸線をなす合成樹脂製、すなわち靭性を有する樹脂、例えばナイロン樹脂により形成されたリテーナ１７が圧入されている。
【００１５】
前記リテーナ１７は、図３及び図４に示すように、ほぼ二重円筒状をなしており、内筒側のガイド筒部１７ｂと外筒側の取付部１７ｃとを同一軸線Ｌ１上に有している。取付部１７ｃの上端部（後述するスナップフィット部１７ａ及び固定部１７ｆが相当する）及び下端部には外径を大きくする膨大部１７ｄ１，１７ｄ２が形成されている。上側の膨大部１７ｄ１の外径は、下側の膨大部１７ｄ２の外径よりも小さい。また、取付部１７ｃの下端部の外周部に、外方へ所定間隔で張り出す突出部１７ｒが形成されている。取付部１７ｃには、その上端面から下方へ縦方向に切り込まれた複数（図５では８個を示す）の割溝１７ｅが形成されており、周方向に隣り合う割溝１７ｅの相互間に８個の分割片（符号省略）が形成されている。各分割片は、周方向に交互にスナップフィット部１７ａと固定部１７ｆとに設定されている。
【００１６】
前記各固定部１７ｆの高さ方向（図４において上下方向）のほぼ中央部と前記ガイド筒部１７ｂの上端部とは、それぞれ連結部１７ｈを介して相互に連結されている。
図４に示すように、ガイド筒部１７ｂの下部は、前記取付部１７ｃよりも下方へ突出されている。ガイド筒部１７ｂの下端開口面は、非円形、例えばほぼ楕円形状のガイド孔１７ｉを有するガイド板部１７ｋによって塞がれている（図５参照）。ガイド孔１７ｉの中心は、リテーナ１７の軸線Ｌ１上に位置している。なお、ガイド筒部１７ｂは、本明細書でいう「ガイド部」に相当している。
【００１７】
前記スナップフィット部１７ａは、径を拡げる方向へ弾性変形いわゆる撓み変形可能に形成されている（図４中、二点鎖線１７ａ参照）。スナップフィット部１７ａの上端部には、内方へ突出する係止爪１７ｍが形成されている。図４に示すように、係止爪１７ｍは、スナップフィット部１７ａの上端部より下方へ向かって内径を次第に小さくするガイド斜面１７ｎと、軸線Ｌ１に直交する係止面１７ｐとを有する断面ほぼ三角形状に形成されている。
【００１８】
前記リテーナ１７は、図３に示すようにベアリング１８とともにロータ３２に一体的に組付られた後、図１に示すように前記ステータ１９のボビン２０における取付プレート２８のスリーブ部２９内に圧入によって装着される。このとき、リテーナ１７の膨大部１７ｄ１，１７ｄ２（図４参照）がスリーブ部２９内に密に嵌入される。また、リテーナ１７は、スナップフィット部１７ａ及び固定部１７ｆの上端面がスリーブ２９内の奥端部における段差面２９ｃに当接する位置まで圧入され、その位置で圧入が完了する。このとき、リテーナ１７の突出部１７ｒは、スリーブ部２９の下端部２９ａに凹設された凹所２９ｂ（図２参照）内に収まる（図６参照）。また、リテーナ１７の膨大部１７ｄ１がスリーブ部２９内に圧入されることによって、ボールベアリング１８の外輪１８２のがたつきを防止することができる。このようにして、取付プレート２８のスリーブ部２９内にリテーナ１７が圧入された後、スリーブ部２９の下端部２９ａが熱かしめにより折り曲げられることによって、リテーナ１７が抜け止めされる（図６参照）。
【００１９】
しかして、図３に示すように、前記リテーナ１７に組付られるベアリング１８は、内輪１８１と外輪１８２との間に所定数のボール１８３を有するボールベアリングからなる。ベアリング（以下、ボールベアリングという）１８の外輪１８２の外径１８２ｄは、ロータ３２のマグネット３４（後述する）の外径３４ｄよりも所定量小さい寸法に設定されている。なお、ボールベアリング１８のボール１８３は、本明細書でいう「転動体」に相当している。
【００２０】
前記ボールベアリング１８は、前記リテーナ１７にスナップフィット部１７ａの弾性変形を利用したスナップフィット作用により装着されている。すなわち、ボールベアリング１８を、リテーナ１７の上端部内に上方から同心状に押し込む。すると、ボールベアリング１８の外輪１８２が各スナップフィット部１７ａの係止爪１７ｍのガイド斜面１７ｎ（図４及び図５参照）に当接した後、摺動しながら下方へ移動し、各スナップフィット部１７ａが弾性変形を利用して押し広げられていく（図４中、二点鎖線１７ａ参照）。そして、ボールベアリング１８の外輪１８２が各連結部１７ｈ上に当接すると同時に係止爪１７ｍを通過すると、各スナップフィット部１７ａが弾性復元し、各係止爪１７ｍの係止面１７ｐ（図４参照）が外輪１８２上に対面する。これにより、リテーナ１７に対するボールベアリング１８の装着が完了する。すると、ボールベアリング１８の外輪１８２がリテーナ１７の各固定部１７ｆによって径方向に位置決めされるとともに、各連結部１７ｈと各係止爪１７ｍとによって軸方向すなわち上下方向に位置決めされる（図３参照）。
【００２１】
図２に示すように、前記ロータ３２は、金属製、例えばステンレス製のロータシャフト３３と、そのロータシャフト３３の上部に装着されたマグネット３４とを備えている。ロータシャフト３３は、図３に示すように、前記ボールベアリング１８の内輪１８１内に上方からの圧入によって装着されている。このとき、ローターシャフト３３に設けられた段付面３３ｂがボールベアリング１８の内輪１８１に当接することにより、ロータシャフト３３の挿入量が規制される。このようにして、リテーナ１７にロータ３２がボールベアリング１８を介して相対的に回転可能に支持されることによって、図３に示されるロータサブアッセンブリ３２ＳＡが構成される。
【００２２】
前記ロータサブアッセンブリ３２ＳＡは、前記リテーナ１７を前にも述べたように、ボビン２０の取付プレート２８に圧入によって取付けることにより、ステータ１９に組付られる（図１参照）。このとき、ロータシャフト３３の上端の小径軸部３３ｃ（図３参照）は、前記ボビン２０における合成樹脂製の端板部３０の軸受凹部３０ａ内に挿入されることにより回転可能に支持されている（図１参照）。
【００２３】
前記ロータシャフト３３の出力側端部すなわち下端部には、おねじを有するねじ軸部３３ａが形成されている。そのねじ軸部３３ａには、合成樹脂製、例えばＰＰＳ樹脂製のバルブ体３５がねじ合わされている。また、バルブ体３５の上半部は、リテーナ１７のガイド筒部１７ｂのガイド孔１７ｉ（図４及び図５参照）内に対応するほぼ楕円柱状のガイド軸部３５ａになっている。そのガイド軸部３５ａは、前記リテーナ１７のガイド孔１７ｉ内に対して軸方向すなわち図１において上下方向に摺動可能にかつ軸回り方向に回り止めされた状態で挿入されている。
【００２４】
前記リテーナ１７と前記バルブ体３５との間には、コイルスプリング３６が設けられている。コイルスプリング３６はリテーナ１７のガイド筒部１７ｂと取付部１７ｃとの間に嵌入されており、そのコイルスプリング３６の上端面が前記連結部１７ｈに当接されている。また、コイルスプリング３６の下端面は、バルブ体３５の外周部に張り出すバネ受け部３５ｂに当接されている。これにより、コイルスプリング３６は、バルブ体３５を常に下方へ付勢している。
【００２５】
前記ロータ３２のマグネット３４は、前記ステータ１９のボビン２０の内側面に対応している。マグネット３４は、ボビン２０における４個のヨーク２２の各磁極歯２２９（後述する）に対応する数のＮ極、Ｓ極が交互に着磁されている。例えば、ロータ３２の１回転で２４ステップの４相のステップモータの場合は、Ｎ極、Ｓ極が交互に着磁されており、Ｎ極が計６極、Ｓ極が計６極着磁されている。
【００２６】
図２に示すように、前記ボビン２０は、４個のヨーク２２及び４個の端子２３をインサート成形によって一体化したもので、コイル線２５が上下２段に巻装されてなる。４個のヨーク２２及び４個の端子２３をインサート成形している樹脂部は、靭性を有する樹脂、例えばナイロン樹脂によって、ヨーク２２を被覆する被覆部２７のほか、前に述べた取付プレート２８、スリーブ部２９、端板部３０等を一体形成している。
【００２７】
前記ヨーク２２は、２個１組として軸方向に積層状に配置されている。４個のヨーク２２には、同一形状のヨーク２２が共通使用されている。ヨーク２２は、鉄板等の金属板製でプレス成形されたもので、ほぼ円環板状をなしており、その内周縁からほぼ直角に折り曲げられたほぼテーパ状の複数（例えば、６個）の磁極歯２２９を有している。
【００２８】
また、前記４個の端子２３には、同一形状の端子２３が共通使用されている。端子２３は、鉄板等の金属板製でプレス成形されたもので、ほぼＵ字状に形成されている。各端子２３の基端部分（図２において下端部）が、前記端板部３０に埋設されている。なお、各端子２３には、前記ボビン２０に巻装されたコイル線２５の端末部がアーク溶接等によって接続されている。各端子２３は、前記ステータ１９に被せつけられた前記カバー１３のコネクタ部１４内に突出されている。なお、図２に示すように、コネクタ部１４の底板部１４ａには、ステータ１９にカバー１３を被せたときに各端子２３を挿通するための孔１４ｂが形成されている。
【００２９】
なお、上記した流量制御弁１０（図１参照）は、図示されないエンジンの吸気系のバイパス通路を構成するケーシングに取付プレート２８がねじ手段等により固定されることにより設置される。また、流量制御弁１０のバルブ体３５は、前記バイパス通路に形成された弁座（図示省略）に対して上下動することによって、そのバイパス通路を開閉する。また、コネクタ部１４には、図示しないエンジンのアイドル回転数制御回路に通じる端子を有するコネクタが接続される。これにより、ステップモータ１２の端子２３とアイドル回転数制御回路に通じる端子とが電気的に接続され、アイドル回転数制御回路によりステップモータ１２が駆動制御される。
【００３０】
次に、上記した流量制御弁１０の作動を説明する。ステップモータ１２は、図示しないエンジンのアイドル回転数制御回路により、エンジンのアイドル時に駆動制御される。
すなわち、バルブ体３５が閉弁位置にある状態において、アイドル回転数制御回路から開弁信号が出力され、ステップモータ１２が開弁方向に駆動されると、ロータ３２が開弁方向へ回転する。これにより、ロータシャフト３３にねじ合わせられたバルブ体３５が上昇して開かれる。
また、バルブ体３５が開弁位置にある状態において、アイドル回転数制御回路から閉弁信号が出力され、ステップモータ１２が閉弁方向に駆動されると、ロータ３２が開弁方向へ回転する。これにより、ロータシャフト３３にねじ合わせられたバルブ体３５が下降して閉じられる。
このように、バルブ体３５が上下方向に移動されることにより、図示されないエンジンの吸気系のバイパス通路を流れる空気の流量が制御される。
【００３１】
上記した構成のステップモータ１２によると、ロータ３２のロータシャフト３３にボールベアリング１８を介してリテーナ１７を相対的に回転可能に設け、そのリテーナ１７がステータ１９のボビン２０に装着される。これにより、ボビン２０にロータシャフト３３が回転可能に支持される。すなわち、ボールベアリング１８の外輪１８２が、ボビン２０に対してリテーナ１７を介して間接的に組込まれることになる。したがって、ボールベアリング１８の外輪１８２をボビン２０に組付ける前に予めリテーナ１７に相対的に支持させることができる。これにより、ボールベアリング１８の外輪１８２を二部材の間に挟み込んで支持する従来に比べて、小型のボールベアリング１８をリテーナ１７に容易にかつ支障無く支持することが可能となる。よって、ロータ３２のロータシャフト３３とステータ１９のボビン２０との間に介在されるボールベアリング１８を小型化することができる。さらには、ボールベアリング１８の小型化により、ボールベアリング１８の回転抵抗が低減されるので、ステップモータ１２のトルク性能を向上させることができる。
【００３２】
また、例えば、前記ボールベアリング１８内にグリースを装填したものにおいては、冬季、寒冷地等での低温時にグリースの粘度が大きくなることにより、ボールベアリング１８の回転抵抗が増大することになる。しかしながら、上記したように、ボールベアリング１８が小型のものであれば、ロータシャフト３３の中心（軸心）からボールベアリング１８のボール１８３の中心までの距離が短いため、回転モーメントが小さくなる。また、ボール１８３が小さいため、グリースの抵抗による影響も少ない。しかも、グリースの量が少なく、グリースの粘度による回転抵抗の増大が少ないため、ステップモータ１２のトルク性能を向上することができる。
【００３３】
また、ボールベアリング１８の外径すなわち外輪１８２の外径１８２ｄがマグネット３４の外径３４ｄよりも小さくなっている。これにより、ボールベアリング１８の外径１８２ｄがマグネット３４の外径３４ｄよりも大きい場合に比べて、ステップモータ１２を小型化することができるとともに、ボールベアリング１８の回転抵抗を低減し、ステップモータ１２のトルク性能を向上することができる。
【００３４】
また、靭性を有する樹脂、例えばナイロン樹脂により形成されたリテーナ１７のスナップフィット部１７ａのスナップフィット作用により、そのリテーナ１７にボールベアリング１８を容易に装着することができる。また、靭性を有する樹脂によりリテーナ１７を安価に製作することできる。
【００３５】
また、リテーナ１７が、ボビン２０に圧入される取付部１７ｃを同一軸線Ｌ１上に有する一体成形品からなる。したがって、ボビン２０に対するリテーナ１７及びボールベアリング１８並びにロータシャフト３３の同軸度を向上することができる。このことは、ロータシャフト３３の振れの防止に有効である。さらには、ロータシャフト３３の振れの防止にともない、ステータ１９のヨーク２２とロータ３２のマグネット３４との対向面間のクリアランスを縮小することが可能となる。
【００３６】
また、リテーナ１７が圧入されるボビン２０の樹脂部が靭性を有する樹脂、例えばナイロン樹脂により形成されている。このため、リテーナ１７の圧入時にボビン２０の樹脂部（スリーブ部２９）が靭性を利用して伸び変形することにより、ボビン２０のスリーブ部２９にリテーナ１７を容易にかつ適確に圧入させることができ、リテーナ１７を圧入状態でがたつくことなく保持することができる。
【００３７】
また、ステータ１９におけるボビン２０の取付プレート２８のスリーブ部２９にリテーナ１７を圧入後、そのスリーブ部２９の下端部２９ａを熱かしめにより折り曲げることにより、リテーナ１７を抜け止めしている（図６参照）。このため、ボビン２０にリテーナ１７を安価に取付けることができる。
【００３８】
また、カバー１３の下端部にボビン２０の取付プレート２８を接合し、そのカバー１３の端縁部１３ａを熱かしめにより折り曲げることにより、リテーナ１７を抜け止めしている（図６参照）。このため、カバー１３にボビン２０を安価に取付けることができる。
【００３９】
また、ロータシャフト３３の反出力側端部すなわち上端部の小径軸部３３ｃは、ボビン２０の端板部３０の軸受凹部３０ａ内に回転可能に支持されている。したがって、ボビン２０とロータシャフト３３との同軸度を向上することができる。このことは、ロータシャフト３３の振れの防止に有効である。さらには、ロータシャフト３３の振れの防止にともない、ステータ１９のヨーク２２とロータ３２のマグネット３４との対向面間のクリアランスを縮小することが可能となる。
【００４０】
また、上記したステップモータ１２を備えた流量制御弁１０によると、ステップモータ１２におけるロータシャフト３３の回転によって、そのシャフト３３のねじ軸部３３ａにねじ合わせられたバルブ体３５がリテーナ１７のガイド孔１７ｉにより軸回り方向に回り止めされた状態で軸方向に移動される。そのバルブ体３５の軸方向の移動により、図示されないエンジンの吸気系のバイパス通路を流れる空気の流量が制御される。したがって、ロータ３２のロータシャフト３３とステータ１９のボビン２０との間に介在されるボールベアリング１８を小型化することのできるステップモータ１２を備えた流量制御弁１０を提供することができる。
【００４１】
また、リテーナ１７が、ガイド筒部１７ｂを同一軸線Ｌ１上に有する一体成形品からなる。したがって、ボビン２０に対するバルブ体３５の同軸度を向上することができる。このことは、ロータ３２のロータシャフト３３のねじ軸部３３ａに対するねじ合わせによるバルブ体３５のガタツキの防止に有効である。さらには、バルブ体３５のガタツキの防止にともない、ロータシャフト３３とバルブ体３５との間の摩耗を低減することが可能となる。
【００４２】
また、ステップモータ１２のロータシャフト３３のねじ軸部３３ａにバルブ体３５をねじ合わせたことにより、前記特許文献１と異なり、ロータシャフト３３以外に、バルブ体３５に専用のバルブシャフトを設ける必要がなく、部品点数を削減することができる。
【００４３】
また、ステータ１９のボビン２０に対して、ロータシャフト３３の中央部をボールベアリング１８及びリテーナ１７を介して回転可能に支持したことにより、ロータシャフト３３とバルブ体３５との同軸度を向上することができる。
【００４４】
本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、マグネット３４の外径３４ｄよりも小さい外径１８２ｄの外輪１８２を備えるボールベアリング１８を使用したが、マグネット３４の外径３４ｄよりも同じかあるいは大きい外径１８２ｄの外輪１８２を備えるボールベアリング１８の使用することも可能である。また、リテーナ１７に対するボールベアリング１８の外輪１８２の装着は、スナップフィット以外の構成、例えば、止め輪を利用する方法でもよい。また、リテーナ１７の取付部１７ｃを別部品で形成し、その別部品の取付部１７ｃを一体化したリテーナ１７としてもよい。また、リテーナ１７は、ナイロン樹脂以外の合成樹脂製であってもよい。また、ステップモータ１２は、流量制御弁１０に限らず、機構や装置の駆動源として適用することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のステップモータとそのステップモータを備えた流量制御弁によれば、ベアリングの外輪をボビンに組付ける前に予めリテーナに相対的に支持させることにより、小型のベアリングをリテーナに容易にかつ支障無く支持することが可能である。これにより、ロータのロータシャフトとステータのボビンとの間に介在されるベアリングを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかるステップモータを備える流量制御弁を示す断面図である。
【図２】流量制御弁を分解して示す断面図である。
【図３】ロータサブアッセンブリを示す断面図である。
【図４】リテーナの断面図である。
【図５】リテーナの平面図である。
【図６】バルブ体及びコイルスプリングを省略した流量制御弁を示す下面図である。
【符号の説明】
１０ 流量制御弁
１２ ステップモータ
１７ リテーナ
１７ｂ ガイド筒部（ガイド部）
１７ｃ 取付部
１８ ボールベアリング（ベアリング）
１８１ 内輪
１８２ 外輪
１８３ ボール（転動体）
１９ ステータ
２０ ボビン
２２ ヨーク
２５ コイル線
３２ ロータ
３３ ロータシャフト
３４ マグネット
３５ バルブ体
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステップモータとそのステップモータを備えた流量制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステップモータ（ステッパモータ、ステッピングモータとも呼ばれる。）は、ステータとロータを備えている。ステータは、ヨークを備えたボビンにコイル線を巻装してなる。また、ロータは、ボビンに回転可能に支持されるロータシャフトにＮ極とＳ極とを交互に着磁したマグネットを設けてなる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２８４７１７号公報（第６−８頁、図２，３，６参照）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１に記載されたステップモータにおいては、ロータのマグネットを設けたロータシャフト（特許文献１のバリヤ部材５６（図６参照）が相当する）の一端部が、内輪と外輪との間に転動体を有するベアリング（特許文献１の玉軸受３２（図６参照）が相当する）を介して、ボビンに回転可能に直接的に支持されている。
このような構成では、ボビンへのベアリングの配置上の制約、２つの部材により外輪を挟み込む上での制約によって、マグネットの外径よりベアリングの外径を小さくすることができない。このため、ベアリングの小型化に自ずと限界が生じ、その結果、ベアリングの大型化を余儀なくされるという問題があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、ロータのロータシャフトとステータのボビンとの間に介在されるベアリングを小型化することのできるステップモータとそのステップモータを備えた流量制御弁を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、本発明の特許請求の範囲の欄に記載された構成を要旨とするステップモータとそのステップモータを備えた流量制御弁により解決することができる。
すなわち、特許請求の範囲の請求項１に記載されたステップモータによると、ロータのロータシャフトにベアリングを介してリテーナを相対的に回転可能に設け、そのリテーナがステータのボビンに装着されることにより、ボビンにロータシャフトが回転可能に支持される。すなわち、ベアリングの外輪は、ボビンに対してリテーナを介して間接的に組込まれることになる。したがって、ベアリングの外輪をボビンに組付ける前に予めリテーナに相対的に支持させることができる。これにより、ベアリングの外輪を二部材の間に挟み込んで支持する場合に比べて、小型のベアリングをリテーナに容易にかつ支障無く支持することが可能となる。よって、ロータのロータシャフトとステータのボビンとの間に介在されるベアリングを小型化することができる。さらには、ベアリングの小型化により、ベアリングの回転抵抗が低減されるので、ステップモータのトルク性能を向上させることができる。なお、本明細書でいう「ベアリング」とは、ボールベアリング、ローラベアリング、ニードルベアリング等のように、内輪と外輪との間に転動体を有するベアリングのことをいう。
【０００７】
また、特許請求の範囲の請求項２に記載されたステップモータによると、ベアリングの外径がマグネットの外径よりも小さくなっている。これにより、ベアリングの外径がマグネットの外径よりも大きい場合に比べて、ステップモータを小型化することができるとともに、ベアリングの回転抵抗を低減し、ステップモータのトルク性能を向上することができる。
【０００８】
また、特許請求の範囲の請求項３に記載されたステップモータによると、靭性を有する樹脂、例えばナイロン樹脂により形成されたリテーナのスナップフィット作用により、そのリテーナにベアリングを容易にかつ適確に装着することができる。また、靭性を有する樹脂によりリテーナを安価に製作することできる。
【０００９】
また、特許請求の範囲の請求項４に記載されたステップモータによると、リテーナが、ボビンに圧入される取付部を同一軸線上に有する一体成形品からなる。したがって、ボビンに対するリテーナ及びベアリング並びにロータシャフトの同軸度を向上することができる。
【００１０】
また、特許請求の範囲の請求項５に記載されたステップモータによると、前記リテーナが圧入されるボビンの樹脂部が靭性を有する樹脂、例えばナイロン樹脂により形成されている。このため、リテーナの圧入時にボビンの樹脂部が靭性を利用して伸び変形することにより、ボビンの樹脂部にリテーナを容易にかつ適確に圧入させることができ、リテーナを圧入状態でがたつくことなく保持することができる。
【００１１】
また、特許請求の範囲の請求項６に記載されたステップモータを備えた流量制御弁によると、請求項１〜５のいずれか１つに記載のステップモータにおけるロータシャフトの回転によって、バルブ体がリテーナのガイド部により軸回り方向に回り止めされた状態で軸方向に移動され、そのバルブ体の軸方向の移動により流量が制御される。したがって、ロータのロータシャフトとステータのボビンとの間に介在されるベアリングを小型化することのできるステップモータを備えた流量制御弁を提供することができる。
【００１２】
また、特許請求の範囲の請求項７に記載されたステップモータを備えた流量制御弁によると、リテーナが、ガイド部を同一軸線上に有する一体成形品からなる。したがって、ボビンに対するバルブ体の同軸度を向上することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施の形態は、ステップモータを備えた流量制御弁として、ステップモータをアクチュエータとするアイドル回転数制御弁を例示する。図１に示すように、流量制御弁１０は、ステータ１９とロータ３２を備えるステップモータ１２を備えている。ステータ１９は、合成樹脂製のカバー１３内に収容されている。
【００１４】
前記ステータ１９は、ボビン２０と、そのボビン２０に巻装されたコイル線２５とを備えている。ステータ１９の外周側には、磁性体のプレート材からなる筒状材１５が嵌合されている。
前記カバー１３の下端部には、ボビン２０に形成された合成樹脂製の取付プレート２８が接合されている。カバー１３の端縁部１３ａが熱かしめにより折り曲げられることによって、取付プレート２８が抜け止めされている（図６参照）。カバー１３と取付プレート２８との接合面の間には、Ｏリング１６が介在されている。また、取付プレート２８から突出されたスリーブ部２９内には、ボビン２０と同一軸線をなす合成樹脂製、すなわち靭性を有する樹脂、例えばナイロン樹脂により形成されたリテーナ１７が圧入されている。
【００１５】
前記リテーナ１７は、図３及び図４に示すように、ほぼ二重円筒状をなしており、内筒側のガイド筒部１７ｂと外筒側の取付部１７ｃとを同一軸線Ｌ１上に有している。取付部１７ｃの上端部（後述するスナップフィット部１７ａ及び固定部１７ｆが相当する）及び下端部には外径を大きくする膨大部１７ｄ１，１７ｄ２が形成されている。上側の膨大部１７ｄ１の外径は、下側の膨大部１７ｄ２の外径よりも小さい。また、取付部１７ｃの下端部の外周部に、外方へ所定間隔で張り出す突出部１７ｒが形成されている。取付部１７ｃには、その上端面から下方へ縦方向に切り込まれた複数（図５では８個を示す）の割溝１７ｅが形成されており、周方向に隣り合う割溝１７ｅの相互間に８個の分割片（符号省略）が形成されている。各分割片は、周方向に交互にスナップフィット部１７ａと固定部１７ｆとに設定されている。
【００１６】
前記各固定部１７ｆの高さ方向（図４において上下方向）のほぼ中央部と前記ガイド筒部１７ｂの上端部とは、それぞれ連結部１７ｈを介して相互に連結されている。
図４に示すように、ガイド筒部１７ｂの下部は、前記取付部１７ｃよりも下方へ突出されている。ガイド筒部１７ｂの下端開口面は、非円形、例えばほぼ楕円形状のガイド孔１７ｉを有するガイド板部１７ｋによって塞がれている（図５参照）。ガイド孔１７ｉの中心は、リテーナ１７の軸線Ｌ１上に位置している。なお、ガイド筒部１７ｂは、本明細書でいう「ガイド部」に相当している。
【００１７】
前記スナップフィット部１７ａは、径を拡げる方向へ弾性変形いわゆる撓み変形可能に形成されている（図４中、二点鎖線１７ａ参照）。スナップフィット部１７ａの上端部には、内方へ突出する係止爪１７ｍが形成されている。図４に示すように、係止爪１７ｍは、スナップフィット部１７ａの上端部より下方へ向かって内径を次第に小さくするガイド斜面１７ｎと、軸線Ｌ１に直交する係止面１７ｐとを有する断面ほぼ三角形状に形成されている。
【００１８】
前記リテーナ１７は、図３に示すようにベアリング１８とともにロータ３２に一体的に組付られた後、図１に示すように前記ステータ１９のボビン２０における取付プレート２８のスリーブ部２９内に圧入によって装着される。このとき、リテーナ１７の膨大部１７ｄ１，１７ｄ２（図４参照）がスリーブ部２９内に密に嵌入される。また、リテーナ１７は、スナップフィット部１７ａ及び固定部１７ｆの上端面がスリーブ２９内の奥端部における段差面２９ｃに当接する位置まで圧入され、その位置で圧入が完了する。このとき、リテーナ１７の突出部１７ｒは、スリーブ部２９の下端部２９ａに凹設された凹所２９ｂ（図２参照）内に収まる（図６参照）。また、リテーナ１７の膨大部１７ｄ１がスリーブ部２９内に圧入されることによって、ボールベアリング１８の外輪１８２のがたつきを防止することができる。このようにして、取付プレート２８のスリーブ部２９内にリテーナ１７が圧入された後、スリーブ部２９の下端部２９ａが熱かしめにより折り曲げられることによって、リテーナ１７が抜け止めされる（図６参照）。
【００１９】
しかして、図３に示すように、前記リテーナ１７に組付られるベアリング１８は、内輪１８１と外輪１８２との間に所定数のボール１８３を有するボールベアリングからなる。ベアリング（以下、ボールベアリングという）１８の外輪１８２の外径１８２ｄは、ロータ３２のマグネット３４（後述する）の外径３４ｄよりも所定量小さい寸法に設定されている。なお、ボールベアリング１８のボール１８３は、本明細書でいう「転動体」に相当している。
【００２０】
前記ボールベアリング１８は、前記リテーナ１７にスナップフィット部１７ａの弾性変形を利用したスナップフィット作用により装着されている。すなわち、ボールベアリング１８を、リテーナ１７の上端部内に上方から同心状に押し込む。すると、ボールベアリング１８の外輪１８２が各スナップフィット部１７ａの係止爪１７ｍのガイド斜面１７ｎ（図４及び図５参照）に当接した後、摺動しながら下方へ移動し、各スナップフィット部１７ａが弾性変形を利用して押し広げられていく（図４中、二点鎖線１７ａ参照）。そして、ボールベアリング１８の外輪１８２が各連結部１７ｈ上に当接すると同時に係止爪１７ｍを通過すると、各スナップフィット部１７ａが弾性復元し、各係止爪１７ｍの係止面１７ｐ（図４参照）が外輪１８２上に対面する。これにより、リテーナ１７に対するボールベアリング１８の装着が完了する。すると、ボールベアリング１８の外輪１８２がリテーナ１７の各固定部１７ｆによって径方向に位置決めされるとともに、各連結部１７ｈと各係止爪１７ｍとによって軸方向すなわち上下方向に位置決めされる（図３参照）。
【００２１】
図２に示すように、前記ロータ３２は、金属製、例えばステンレス製のロータシャフト３３と、そのロータシャフト３３の上部に装着されたマグネット３４とを備えている。ロータシャフト３３は、図３に示すように、前記ボールベアリング１８の内輪１８１内に上方からの圧入によって装着されている。このとき、ローターシャフト３３に設けられた段付面３３ｂがボールベアリング１８の内輪１８１に当接することにより、ロータシャフト３３の挿入量が規制される。このようにして、リテーナ１７にロータ３２がボールベアリング１８を介して相対的に回転可能に支持されることによって、図３に示されるロータサブアッセンブリ３２ＳＡが構成される。
【００２２】
前記ロータサブアッセンブリ３２ＳＡは、前記リテーナ１７を前にも述べたように、ボビン２０の取付プレート２８に圧入によって取付けることにより、ステータ１９に組付られる（図１参照）。このとき、ロータシャフト３３の上端の小径軸部３３ｃ（図３参照）は、前記ボビン２０における合成樹脂製の端板部３０の軸受凹部３０ａ内に挿入されることにより回転可能に支持されている（図１参照）。
【００２３】
前記ロータシャフト３３の出力側端部すなわち下端部には、おねじを有するねじ軸部３３ａが形成されている。そのねじ軸部３３ａには、合成樹脂製、例えばＰＰＳ樹脂製のバルブ体３５がねじ合わされている。また、バルブ体３５の上半部は、リテーナ１７のガイド筒部１７ｂのガイド孔１７ｉ（図４及び図５参照）内に対応するほぼ楕円柱状のガイド軸部３５ａになっている。そのガイド軸部３５ａは、前記リテーナ１７のガイド孔１７ｉ内に対して軸方向すなわち図１において上下方向に摺動可能にかつ軸回り方向に回り止めされた状態で挿入されている。
【００２４】
前記リテーナ１７と前記バルブ体３５との間には、コイルスプリング３６が設けられている。コイルスプリング３６はリテーナ１７のガイド筒部１７ｂと取付部１７ｃとの間に嵌入されており、そのコイルスプリング３６の上端面が前記連結部１７ｈに当接されている。また、コイルスプリング３６の下端面は、バルブ体３５の外周部に張り出すバネ受け部３５ｂに当接されている。これにより、コイルスプリング３６は、バルブ体３５を常に下方へ付勢している。
【００２５】
前記ロータ３２のマグネット３４は、前記ステータ１９のボビン２０の内側面に対応している。マグネット３４は、ボビン２０における４個のヨーク２２の各磁極歯２２９（後述する）に対応する数のＮ極、Ｓ極が交互に着磁されている。例えば、ロータ３２の１回転で２４ステップの４相のステップモータの場合は、Ｎ極、Ｓ極が交互に着磁されており、Ｎ極が計６極、Ｓ極が計６極着磁されている。
【００２６】
図２に示すように、前記ボビン２０は、４個のヨーク２２及び４個の端子２３をインサート成形によって一体化したもので、コイル線２５が上下２段に巻装されてなる。４個のヨーク２２及び４個の端子２３をインサート成形している樹脂部は、靭性を有する樹脂、例えばナイロン樹脂によって、ヨーク２２を被覆する被覆部２７のほか、前に述べた取付プレート２８、スリーブ部２９、端板部３０等を一体形成している。
【００２７】
前記ヨーク２２は、２個１組として軸方向に積層状に配置されている。４個のヨーク２２には、同一形状のヨーク２２が共通使用されている。ヨーク２２は、鉄板等の金属板製でプレス成形されたもので、ほぼ円環板状をなしており、その内周縁からほぼ直角に折り曲げられたほぼテーパ状の複数（例えば、６個）の磁極歯２２９を有している。
【００２８】
また、前記４個の端子２３には、同一形状の端子２３が共通使用されている。端子２３は、鉄板等の金属板製でプレス成形されたもので、ほぼＵ字状に形成されている。各端子２３の基端部分（図２において下端部）が、前記端板部３０に埋設されている。なお、各端子２３には、前記ボビン２０に巻装されたコイル線２５の端末部がアーク溶接等によって接続されている。各端子２３は、前記ステータ１９に被せつけられた前記カバー１３のコネクタ部１４内に突出されている。なお、図２に示すように、コネクタ部１４の底板部１４ａには、ステータ１９にカバー１３を被せたときに各端子２３を挿通するための孔１４ｂが形成されている。
【００２９】
なお、上記した流量制御弁１０（図１参照）は、図示されないエンジンの吸気系のバイパス通路を構成するケーシングに取付プレート２８がねじ手段等により固定されることにより設置される。また、流量制御弁１０のバルブ体３５は、前記バイパス通路に形成された弁座（図示省略）に対して上下動することによって、そのバイパス通路を開閉する。また、コネクタ部１４には、図示しないエンジンのアイドル回転数制御回路に通じる端子を有するコネクタが接続される。これにより、ステップモータ１２の端子２３とアイドル回転数制御回路に通じる端子とが電気的に接続され、アイドル回転数制御回路によりステップモータ１２が駆動制御される。
【００３０】
次に、上記した流量制御弁１０の作動を説明する。ステップモータ１２は、図示しないエンジンのアイドル回転数制御回路により、エンジンのアイドル時に駆動制御される。
すなわち、バルブ体３５が閉弁位置にある状態において、アイドル回転数制御回路から開弁信号が出力され、ステップモータ１２が開弁方向に駆動されると、ロータ３２が開弁方向へ回転する。これにより、ロータシャフト３３にねじ合わせられたバルブ体３５が上昇して開かれる。
また、バルブ体３５が開弁位置にある状態において、アイドル回転数制御回路から閉弁信号が出力され、ステップモータ１２が閉弁方向に駆動されると、ロータ３２が開弁方向へ回転する。これにより、ロータシャフト３３にねじ合わせられたバルブ体３５が下降して閉じられる。
このように、バルブ体３５が上下方向に移動されることにより、図示されないエンジンの吸気系のバイパス通路を流れる空気の流量が制御される。
【００３１】
上記した構成のステップモータ１２によると、ロータ３２のロータシャフト３３にボールベアリング１８を介してリテーナ１７を相対的に回転可能に設け、そのリテーナ１７がステータ１９のボビン２０に装着される。これにより、ボビン２０にロータシャフト３３が回転可能に支持される。すなわち、ボールベアリング１８の外輪１８２が、ボビン２０に対してリテーナ１７を介して間接的に組込まれることになる。したがって、ボールベアリング１８の外輪１８２をボビン２０に組付ける前に予めリテーナ１７に相対的に支持させることができる。これにより、ボールベアリング１８の外輪１８２を二部材の間に挟み込んで支持する従来に比べて、小型のボールベアリング１８をリテーナ１７に容易にかつ支障無く支持することが可能となる。よって、ロータ３２のロータシャフト３３とステータ１９のボビン２０との間に介在されるボールベアリング１８を小型化することができる。さらには、ボールベアリング１８の小型化により、ボールベアリング１８の回転抵抗が低減されるので、ステップモータ１２のトルク性能を向上させることができる。
【００３２】
また、例えば、前記ボールベアリング１８内にグリースを装填したものにおいては、冬季、寒冷地等での低温時にグリースの粘度が大きくなることにより、ボールベアリング１８の回転抵抗が増大することになる。しかしながら、上記したように、ボールベアリング１８が小型のものであれば、ロータシャフト３３の中心（軸心）からボールベアリング１８のボール１８３の中心までの距離が短いため、回転モーメントが小さくなる。また、ボール１８３が小さいため、グリースの抵抗による影響も少ない。しかも、グリースの量が少なく、グリースの粘度による回転抵抗の増大が少ないため、ステップモータ１２のトルク性能を向上することができる。
【００３３】
また、ボールベアリング１８の外径すなわち外輪１８２の外径１８２ｄがマグネット３４の外径３４ｄよりも小さくなっている。これにより、ボールベアリング１８の外径１８２ｄがマグネット３４の外径３４ｄよりも大きい場合に比べて、ステップモータ１２を小型化することができるとともに、ボールベアリング１８の回転抵抗を低減し、ステップモータ１２のトルク性能を向上することができる。
【００３４】
また、靭性を有する樹脂、例えばナイロン樹脂により形成されたリテーナ１７のスナップフィット部１７ａのスナップフィット作用により、そのリテーナ１７にボールベアリング１８を容易に装着することができる。また、靭性を有する樹脂によりリテーナ１７を安価に製作することできる。
【００３５】
また、リテーナ１７が、ボビン２０に圧入される取付部１７ｃを同一軸線Ｌ１上に有する一体成形品からなる。したがって、ボビン２０に対するリテーナ１７及びボールベアリング１８並びにロータシャフト３３の同軸度を向上することができる。このことは、ロータシャフト３３の振れの防止に有効である。さらには、ロータシャフト３３の振れの防止にともない、ステータ１９のヨーク２２とロータ３２のマグネット３４との対向面間のクリアランスを縮小することが可能となる。
【００３６】
また、リテーナ１７が圧入されるボビン２０の樹脂部が靭性を有する樹脂、例えばナイロン樹脂により形成されている。このため、リテーナ１７の圧入時にボビン２０の樹脂部（スリーブ部２９）が靭性を利用して伸び変形することにより、ボビン２０のスリーブ部２９にリテーナ１７を容易にかつ適確に圧入させることができ、リテーナ１７を圧入状態でがたつくことなく保持することができる。
【００３７】
また、ステータ１９におけるボビン２０の取付プレート２８のスリーブ部２９にリテーナ１７を圧入後、そのスリーブ部２９の下端部２９ａを熱かしめにより折り曲げることにより、リテーナ１７を抜け止めしている（図６参照）。このため、ボビン２０にリテーナ１７を安価に取付けることができる。
【００３８】
また、カバー１３の下端部にボビン２０の取付プレート２８を接合し、そのカバー１３の端縁部１３ａを熱かしめにより折り曲げることにより、リテーナ１７を抜け止めしている（図６参照）。このため、カバー１３にボビン２０を安価に取付けることができる。
【００３９】
また、ロータシャフト３３の反出力側端部すなわち上端部の小径軸部３３ｃは、ボビン２０の端板部３０の軸受凹部３０ａ内に回転可能に支持されている。したがって、ボビン２０とロータシャフト３３との同軸度を向上することができる。このことは、ロータシャフト３３の振れの防止に有効である。さらには、ロータシャフト３３の振れの防止にともない、ステータ１９のヨーク２２とロータ３２のマグネット３４との対向面間のクリアランスを縮小することが可能となる。
【００４０】
また、上記したステップモータ１２を備えた流量制御弁１０によると、ステップモータ１２におけるロータシャフト３３の回転によって、そのシャフト３３のねじ軸部３３ａにねじ合わせられたバルブ体３５がリテーナ１７のガイド孔１７ｉにより軸回り方向に回り止めされた状態で軸方向に移動される。そのバルブ体３５の軸方向の移動により、図示されないエンジンの吸気系のバイパス通路を流れる空気の流量が制御される。したがって、ロータ３２のロータシャフト３３とステータ１９のボビン２０との間に介在されるボールベアリング１８を小型化することのできるステップモータ１２を備えた流量制御弁１０を提供することができる。
【００４１】
また、リテーナ１７が、ガイド筒部１７ｂを同一軸線Ｌ１上に有する一体成形品からなる。したがって、ボビン２０に対するバルブ体３５の同軸度を向上することができる。このことは、ロータ３２のロータシャフト３３のねじ軸部３３ａに対するねじ合わせによるバルブ体３５のガタツキの防止に有効である。さらには、バルブ体３５のガタツキの防止にともない、ロータシャフト３３とバルブ体３５との間の摩耗を低減することが可能となる。
【００４２】
また、ステップモータ１２のロータシャフト３３のねじ軸部３３ａにバルブ体３５をねじ合わせたことにより、前記特許文献１と異なり、ロータシャフト３３以外に、バルブ体３５に専用のバルブシャフトを設ける必要がなく、部品点数を削減することができる。
【００４３】
また、ステータ１９のボビン２０に対して、ロータシャフト３３の中央部をボールベアリング１８及びリテーナ１７を介して回転可能に支持したことにより、ロータシャフト３３とバルブ体３５との同軸度を向上することができる。
【００４４】
本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、マグネット３４の外径３４ｄよりも小さい外径１８２ｄの外輪１８２を備えるボールベアリング１８を使用したが、マグネット３４の外径３４ｄよりも同じかあるいは大きい外径１８２ｄの外輪１８２を備えるボールベアリング１８の使用することも可能である。また、リテーナ１７に対するボールベアリング１８の外輪１８２の装着は、スナップフィット以外の構成、例えば、止め輪を利用する方法でもよい。また、リテーナ１７の取付部１７ｃを別部品で形成し、その別部品の取付部１７ｃを一体化したリテーナ１７としてもよい。また、リテーナ１７は、ナイロン樹脂以外の合成樹脂製であってもよい。また、ステップモータ１２は、流量制御弁１０に限らず、機構や装置の駆動源として適用することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のステップモータとそのステップモータを備えた流量制御弁によれば、ベアリングの外輪をボビンに組付ける前に予めリテーナに相対的に支持させることにより、小型のベアリングをリテーナに容易にかつ支障無く支持することが可能である。これにより、ロータのロータシャフトとステータのボビンとの間に介在されるベアリングを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかるステップモータを備える流量制御弁を示す断面図である。
【図２】流量制御弁を分解して示す断面図である。
【図３】ロータサブアッセンブリを示す断面図である。
【図４】リテーナの断面図である。
【図５】リテーナの平面図である。
【図６】バルブ体及びコイルスプリングを省略した流量制御弁を示す下面図である。
【符号の説明】
１０ 流量制御弁
１２ ステップモータ
１７ リテーナ
１７ｂ ガイド筒部（ガイド部）
１７ｃ 取付部
１８ ボールベアリング（ベアリング）
１８１ 内輪
１８２ 外輪
１８３ ボール（転動体）
１９ ステータ
２０ ボビン
２２ ヨーク
２５ コイル線
３２ ロータ
３３ ロータシャフト
３４ マグネット
３５ バルブ体
Claims (7)
- ヨークを備えたボビンにコイル線を巻装してなるステータと、
前記ボビンに回転可能に支持されるロータシャフトにＮ極とＳ極とを交互に着磁したマグネットを設けてなるロータとを備え、
前記ロータシャフトには、内輪と外輪との間に転動体を有するベアリングを介してリテーナが相対的に回転可能に設けられ、
前記ロータシャフトに設けたリテーナが前記ボビンに装着されることにより、ボビンにロータシャフトが回転可能に支持される構成としたことを特徴とするステップモータ。 - 前記ベアリングの外輪の外径を前記マグネットの外径よりも小さくしたことを特徴とする請求項１に記載のステップモータ。
- 前記リテーナが、靭性を有する樹脂により、前記ベアリングをスナップフィット作用により装着可能に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のステップモータ。
- 前記リテーナは、前記ボビンに圧入される取付部を同一軸線上に有する一体成形品からなることを特徴とする請求項３に記載のステップモータ。
- 前記リテーナが圧入される前記ボビンの樹脂部が、靭性を有する樹脂により形成されていることを特徴とする請求項４に記載のステップモータ。
- 前記ロータシャフトには、バルブ体がねじ合わされ、
前記リテーナには、前記バルブ体を軸回り方向に回り止めした状態で軸方向に移動可能に嵌合するガイド部が設けられていること特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のステップモータを備えた流量制御弁。 - 前記リテーナは、前記ガイド部を同一軸線上に有する一体成形品からなることを特徴とする請求項６に記載のステップモータを備えた流量制御弁。
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