JP2005110463A - Motor actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はモータアクチュエータに関し、特に自動車用空調装置における空気流路の開閉または切り替えを行うドアを駆動するためのステッピングモータを備えたモータアクチュエータに関する。 The present invention relates to a motor actuator, and more particularly, to a motor actuator provided with a stepping motor for driving a door that opens and closes or switches an air flow path in an automotive air conditioner.
自動車用空調装置では、空気流路を開閉するドアがいくつか設けられている。たとえば車室内に外気を導入したり車室内の空気を循環したりするための内外気切換え用のドア、冷却器によって冷やされた空気と加熱器によって加熱された空気とを混合して車室内の空気を所定の温度にするための混合用のドア、さらに、吹き出し口における配風モードを設定するためのモード選択用のドアとがある。これらのドアには、それぞれモータアクチュエータが設けられており、それらドアの開度を制御することにより、車室内への吹き出し温度、吹き出し風量が調整され、吹き出し口が選択される。 In an automotive air conditioner, several doors for opening and closing an air flow path are provided. For example, a door for switching the inside / outside air for introducing outside air into the vehicle interior or circulating air inside the vehicle interior, mixing air cooled by a cooler and air heated by a heater, There is a mixing door for setting the air to a predetermined temperature, and a mode selection door for setting the air distribution mode at the outlet. Each of these doors is provided with a motor actuator, and by controlling the opening of these doors, the temperature of the air blown into the passenger compartment and the amount of air blown out are adjusted, and the air outlet is selected.
このような用途に用いられるモータアクチュエータは、一般に、モータ部と、減速ギヤ群および出力ギヤを有するギヤボックス部とからなり、モータ部をギヤボックス部のケースに取り付けた構成を有している。モータ部のモータは、直流モータまたはステッピングモータが用いられている。ステッピングモータを用いたモータアクチュエータとしては、たとえば、特許文献1に記載のものが知られている。
A motor actuator used for such an application generally includes a motor portion and a gear box portion having a reduction gear group and an output gear, and has a configuration in which the motor portion is attached to a case of the gear box portion. A DC motor or a stepping motor is used as the motor of the motor unit. As a motor actuator using a stepping motor, for example, the one described in
この特許文献1に記載のモータアクチュエータでは、モータは、ステータコアと、マグネットロータと、ヨークとを備えている。ステータコアは、それぞれコイルワイヤが巻回されて励磁コイルを構成する1対のコイルボビンを有し、マグネットロータは、センターピースと多極に着磁されたマグネットとを有し、ヨークは、コイルボビンを囲うように有底円筒形状に絞り加工されたもので構成されている。
In the motor actuator described in
マグネットロータは、センターピースの一端が軸受により支持され、他端はセンターピースの回転軸に形成された軸受凹部にヨークの一部を絞り加工により形成した支持凸部を嵌挿することによって、コイルボビンの中央の中空部に回動自在に軸支されている。
しかしながら、従来のステッピングモータを用いたモータアクチュエータでは、ステッピングモータのヨークを有底円筒形状に絞り加工するとともに支持凸部を絞り加工で一体に形成しているため、ヨークの材料として絞り加工用の部材を使用しなければならず、絞り用の金型は一般的に高価であることから、モータアクチュエータのコストが高くなるという問題点があった。 However, in the motor actuator using the conventional stepping motor, the yoke of the stepping motor is drawn into a bottomed cylindrical shape and the supporting convex part is integrally formed by drawing, so that the yoke material is used for drawing. Since a member has to be used and the die for drawing is generally expensive, there has been a problem that the cost of the motor actuator becomes high.
また、従来のモータアクチュエータでは、その組み立てにおいて、まず、減速ギヤ群を組み付けてギヤハウジングで蓋をしてから、その上にモータを組み付けるようにしているため、センターピースの回転軸に一体に形成されたピニオンをギヤハウジングに設けられた貫通穴に差し込み、そのギヤハウジングに隠れて見えない入力ギヤに対して噛み合うように配置しなければならないことから、それらの噛み合わせの際に余分な力が加わって、ギヤの歯が欠けたり変形したりした場合には、減速動作時に異音が発生するなどの問題点があった。 In addition, in the conventional motor actuator, since the reduction gear group is first assembled, the lid is covered with the gear housing, and then the motor is assembled thereon, it is formed integrally with the rotation shaft of the center piece. The pinion must be inserted into a through-hole provided in the gear housing and arranged so as to mesh with the input gear that is hidden behind the gear housing and cannot be seen. In addition, if the gear teeth are missing or deformed, there is a problem that abnormal noise is generated during the deceleration operation.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、組み立て易くて低コストのモータアクチュエータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a motor actuator that is easy to assemble and low in cost.
本発明では上記問題を解決するために、回転自在に支持されたマグネットロータと、前記マグネットロータのマグネットの外側に周設された2相スタック構造のステータとを有するステッピングモータを備えたモータアクチュエータにおいて、前記ステータは、ドーナツ形状の板金の半径方向外側に放射状に複数突設された長方形の外周形成部材と半径方向内側に放射状に複数突設された三角形のクローポールとを同一方向に折り曲げ加工した同一形状のヨークを、前記外周形成部材および前記クローポールが互いに噛み合うように組み合わせて、それぞれ第1および第2相スタックのステータコアを構成していることを特徴とするモータアクチュエータが提供される。 In the present invention, in order to solve the above problem, in a motor actuator including a stepping motor having a magnet rotor rotatably supported and a stator having a two-phase stack structure provided around the magnet of the magnet rotor. The stator is formed by bending a plurality of rectangular outer periphery forming members radially projecting radially outward of a donut-shaped sheet metal and triangular claw poles projecting radially radially inwardly in the same direction. There is provided a motor actuator characterized in that a yoke having the same shape is combined so that the outer periphery forming member and the claw pole mesh with each other to constitute a stator core of the first and second phase stacks, respectively.
このようなモータアクチュエータによれば、第1および第2相スタックのステータコアを、折り曲げ加工による同一形状の4つのヨークを組み合わせて構成している。これにより、部品の共通化が図れることで、部品の種類を削減でき、部品の種類ごとに発生する管理コストを削減できるだけでなく、絞り加工の部品をなくしたことにより、金型、設備などに多大なコストをかける必要がなくなる。 According to such a motor actuator, the stator cores of the first and second phase stacks are configured by combining four yokes having the same shape by bending. This makes it possible to reduce the types of parts by sharing parts, and not only to reduce the management cost of each type of parts, but also to molds and equipment by eliminating drawing parts. Eliminates the need for significant costs.
また、本発明では、ステッピングモータを収容する下ケースと、ギヤ部を収容する上ケースと、下ケースと上ケースとの間に配置されたブラケットとを備え、下ケースは、マグネットロータの回転軸を回転自在に支持する軸と、ブラケットとともにステッピングモータのステータを位置決め固定する固定部およびコネクタハウジングを構成するハウジング形成部とを一体に有し、ブラケットは、出力ギヤの回転軸の一端を回転自在に支持する軸受部および複数の中間ギヤを回転自在に支持する別の軸を一体に有し、上ケースは、出力ギヤの回転軸の他端を回転自在に支持する別の軸受部と、中間ギヤを回転自在に支持する別の軸およびマグネットロータの回転軸を支持する軸のそれぞれの先端を保持する軸保持部とを一体に有している。 Further, the present invention includes a lower case that accommodates the stepping motor, an upper case that accommodates the gear portion, and a bracket disposed between the lower case and the upper case, and the lower case is a rotating shaft of the magnet rotor. A shaft that rotatably supports the shaft, a fixing portion for positioning and fixing the stator of the stepping motor together with the bracket, and a housing forming portion that constitutes the connector housing are integrally formed. The upper case is integrally provided with another bearing portion that rotatably supports the other end of the output shaft of the output gear, and an intermediate shaft that rotatably supports the plurality of intermediate gears. Another shaft that rotatably supports the gear and a shaft holding portion that holds the tip of each shaft that supports the rotating shaft of the magnet rotor are integrally provided.
この構成により、下ケース、ステッピングモータ、ブラケット、ギヤ群、上ケースの順に組み立てるので、ギヤについては、各ギヤの噛合状態を確認しながら組み込むことができ、ギヤに傷を付けることなく一方向に順次組み立てることができ、これによってモータアクチュエータの組み立てを容易にしている。 With this configuration, the lower case, stepping motor, bracket, gear group, and upper case are assembled in this order, so the gear can be assembled while checking the meshing state of each gear, and the gear can be unidirectionally without scratching the gear. They can be assembled sequentially, which facilitates the assembly of the motor actuator.
本発明のモータアクチュエータは、第1および第2相スタックのステータコアを、共通化した1種類のヨークで構成し、そのヨークを絞り加工ではなく、折り曲げ加工によって形成しているため、部品の製造コストおよび管理コストを低減できるという利点がある。また、部品を共通化したことで、部品間の組み合わせによるばらつきがなくなるため、位置決め寸法公差を緩和でき、安定した製品を供給できる。さらに、下ケースとブラケットとにより、コネクタハウジングを形成しているため、コネクタ専用部品が不要になってさらにコストを低減することができる。 In the motor actuator of the present invention, the stator cores of the first and second phase stacks are constituted by a single type of common yoke, and the yoke is formed not by drawing but by bending, so that the manufacturing cost of parts And there is an advantage that the management cost can be reduced. In addition, since the parts are shared, there is no variation due to the combination of the parts, so that the positioning dimension tolerance can be relaxed and a stable product can be supplied. Furthermore, since the connector housing is formed by the lower case and the bracket, the dedicated connector parts are not required, and the cost can be further reduced.
以下、本発明の実施の形態を、各相のスタックに24個のポールを持ち、ステップ角が7.5°のステッピングモータを備えたモータアクチュエータを例に図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, taking as an example a motor actuator having a stepping motor having 24 poles in each phase stack and a step angle of 7.5 °.
図1はステッピングモータの構成を示す中央縦断面図である。
本発明によるモータアクチュエータのステッピングモータは、その中央に回転軸1を有し、その回りには、24極に着磁されたマグネット2が固定されて、マグネットロータを構成している。回転軸1は、中空構造になっていて、ステッピングモータを組み込むときに下ケースに一体に形成された軸に挿通させることで、回転可能に支持できるようになっている。回転軸1は、また、その一方の端部にピニオン3が一体に形成されている。
FIG. 1 is a central longitudinal sectional view showing the configuration of a stepping motor.
The stepping motor of the motor actuator according to the present invention has a rotating
マグネット2の外周には、2相スタック構造のステータが配置されている。各相のスタックは、それぞれ1対のヨーク4,5およびヨーク6,7によってステータコアが形成されている。各ステータコアの中には、ボビン8,9が配置され、それぞれのボビン8,9には、コイル10,11がバイファイラ巻きによって巻回されている。各相のスタックは、ステップさせる分解能を高めるために、1つのマグネット2に対して交互に作用するようにずらして配置しなければならない。そのための各相のスタックの位置決めは、ボビン8,9によって行うようにしている。すなわち、各ボビン8,9は、ボビン中心に対して対称な位置にボス12,13、14,15が設けられており、これらを隣接するヨーク5,6の対応位置に設けられた位置決め穴16,17、18,19に嵌合させることによって、ボビン8,9とヨーク5,6とを位置決めし、さらにボビン8のボス12およびボビン9のボス14に設けた位置決めピン20,21と、ボビン8のボス13およびボビン9のボス15に設けた穴22,23とを嵌合させることによって各相のスタックの位置決めを行うようにしている。次に、ステータコアを構成するヨーク4,5,6,7について説明する。
A stator having a two-phase stack structure is disposed on the outer periphery of the magnet 2. In each phase stack, a pair of
図2は第1の相のスタックのステータコアを構成する下側のヨークを示す図であって、(A)はヨークの平面図、(B)はヨークの断面図である。図3は第1の相のスタックのステータコアを構成する上側のヨークを示す図であって、(A)はヨークの平面図、(B)はヨークの断面図である。図4は第2の相のスタックのステータコアを構成する下側のヨークを示す図であって、(A)はヨークの平面図、(B)はヨークの断面図である。図5は第2の相のスタックのステータコアを構成する上側のヨークを示す図であって、(A)はヨークの平面図、(B)はヨークの断面図である。図6は第1および第2の相のスタックのステータコアを示す図であって、(A)はステータコアの平面図、(B)はステータコアの断面図である。 2A and 2B are views showing a lower yoke constituting the stator core of the first phase stack, in which FIG. 2A is a plan view of the yoke and FIG. 2B is a sectional view of the yoke. 3A and 3B are views showing an upper yoke constituting the stator core of the first phase stack, in which FIG. 3A is a plan view of the yoke and FIG. 3B is a sectional view of the yoke. 4A and 4B are views showing a lower yoke constituting the stator core of the second phase stack, in which FIG. 4A is a plan view of the yoke, and FIG. 4B is a sectional view of the yoke. 5A and 5B are views showing an upper yoke constituting the stator core of the second-phase stack, in which FIG. 5A is a plan view of the yoke and FIG. 5B is a sectional view of the yoke. 6A and 6B are views showing the stator cores of the first and second phase stacks, in which FIG. 6A is a plan view of the stator core and FIG. 6B is a cross-sectional view of the stator core.
各ヨーク4,5,6,7は、それぞれ同じ形状を有して部品の共通化が図られており、これによって構成部品の種類を減らすようにしている。すなわち、ヨーク4,5,6,7のそれぞれは、半径方向外側に放射状に複数突設された長方形の外周形成部材24と半径方向内側に放射状に複数突設された三角形のクローポール25とを有するドーナツ形状に打ち抜かれた板金から、外周形成部材24およびクローポール25を同一方向に折り曲げ加工して形成される。ヨーク4,5,6,7は、また、その中心に対して対称な位置に位置決めのための穴が形成されている。図2に示した第1の相のスタックの下側のヨーク4には、下ケースの内側に突設された図示しないボスと嵌合する位置決め穴26,27が設けられ、図3に示した第1の相のスタックの上側のヨーク5には、ボビン8に突設されたボス12,13と嵌合する位置決め穴16,17が設けられ、図4に示した第2の相のスタックの下側のヨーク6には、ボビン9に突設されたボス14,15と嵌合する位置決め穴18,19が設けられ、図5に示した第2の相のスタックの上側のヨーク7には、後述するブラケットに突設された図示しないボスと嵌合する位置決め穴28,29が設けられている。さらに、ヨーク4,5,6,7は、図6の(A)に示したように、中に配置されるボビン8,9のコイル10,11のターミナル30を外に引き出すために、ボビン8,9に一体に形成されたターミナル保持部31が位置する場所には、図3に示したように、約80°の範囲に亘って外周形成部材24が除かれ、ヨーク4,5およびヨーク6,7を組み合わせたときに形成される筒状のステータコアが開口するようになっている。
Each of the
ステータコアは、ヨーク4,5およびヨーク6,7を組み合わせて構成される。すなわち、ヨーク4,5は、それらの外周形成部材24およびクローポール25が互いに噛み合うように組み合わせて、第1相スタックのステータコアを構成する。このとき、下側のヨーク4は上側のヨーク5に対して時計回り方向に7.5°回転された状態で組み合わせられる。同様に、ヨーク6,7は、それらの外周形成部材24およびクローポール25が互いに噛み合うように組み合わせて、第2相スタックのステータコアを構成する。このとき、上側のヨーク7は下側のヨーク6に対して反時計回り方向に7.5°回転された状態で組み合わせられる。これにより、図6の(B)に示したように、2相スタック構造のステータコアを構成することができ、ステータコアは、第1および第2相スタックの間でクローポール25のピッチの1/4だけずれて構成される。もちろん、図6の(B)には示していないが、ヨーク4,5,6,7の組み立ては、中にボビン8,9が組み込まれた状態で行われる。次に、このボビン8,9について説明する。
The stator core is configured by combining
図7はステータコアを示す側面図である。
ボビン8,9においても、それぞれ同じ形状を有して部品の共通化が図られており、これによって構成部品の種類を減らすようにしている。すなわち、ボビン8,9のそれぞれは、コイル10,11が巻回されている部分、ボス12,13,14,15、位置決めピン20,21、穴22,23を有し、さらに、ターミナル保持部32,31を一体に備えている。ボビン8,9は、これらを互いに反対合わせにした状態で組み立てられるため、ボス12,14に設けられた位置決めピン20,21は、互いに反対位置に来てボス13,15に設けられた穴22,23と嵌合することができる。
FIG. 7 is a side view showing the stator core.
The
ターミナル保持部32,31は、ボビン8,9を互いに反対合わせにしたときに対向する面が凹凸形状に形成されている。その凸形状の部分には、コイル10,11のターミナル30が埋設されている。これにより、ボビン8,9を互いに反対合わせにして凹凸形状の面が噛み合うように合わせたときに、ターミナル保持部32,31からそれぞれ突出しているターミナル30を一列に並ぶようにすることができる。
The
図8はステッピングモータを装着した状態を示す平面図、図9はギヤ群を装着した状態を示す平面図、図10はモータアクチュエータを示す断面図である。なお、図10では、各ギヤの装着状態を同時に示すためにギヤ中心の断面で示している。 FIG. 8 is a plan view showing a state in which a stepping motor is mounted, FIG. 9 is a plan view showing a state in which a gear group is mounted, and FIG. 10 is a cross-sectional view showing a motor actuator. In FIG. 10, a gear center cross section is shown in order to simultaneously show the mounting state of each gear.
モータアクチュエータは、ステッピングモータを収容する下ケース33と、ギヤ群を収容する上ケース34と、下ケース33と上ケース34との間に配置されるブラケット35とを備えている。下ケース33は、マグネットロータの回転軸1を貫通して回転自在に支持する軸36と、ステータを位置決めして固定する固定部、すなわち、一番下のヨーク4に形成された位置決め穴26,27と嵌合するように内側に突設されたボスとを一体に形成している。下ケース33は、また、コネクタハウジングの一部を構成するハウジング形成部を一体に形成している。
The motor actuator includes a
ブラケット35は、その下面にステータを位置決めして固定する固定部、すなわち、一番上のヨーク7に形成された位置決め穴28,29と嵌合するように突設されたボスと、コネクタハウジングの一部を構成するハウジング形成部とを一体に形成している。これにより、ブラケット35のハウジング形成部と下ケース33に形成されたハウジング形成部とでコネクタハウジングを構成し、コネクタ専用部品の必要性をなくしている。ブラケット35は、また、その上面に出力ギヤ37の回転軸の下端部を回転自在に支持する軸受部38と、中間ギヤ39,40をそれぞれ回転自在に支持する軸41,42とを一体に形成している。
The
上ケース34は、出力ギヤ37の回転軸の上端部を回転自在に支持する軸受部43と、中間ギヤ39,40を回転自在に支持する軸41,42の先端およびマグネットロータの回転軸1を支持する軸36の先端を保持する軸保持部44,45,46とを一体に形成している。
The
さらに、下ケース33と上ケース34とには、図示はしないが、素材の弾性力を利用して互いに結合することができるスナップフィット機構を有しており、これによってねじの必要性をなくし、部品点数を削減している。下ケース33は、また、その外周に取付穴47を有し、図示はしないが、上ケース34の対応位置にも同じ取付穴を有している。モータアクチュエータを自動車用空調装置のドアに取り付けるときには、下ケース33と上ケース34とを共締めした状態で取り付けるとよい。
Further, although not shown, the
以上の構成のモータアクチュエータは、以下のようにして組み立てられる。まず、図8に示したように、下ケース33内の所定場所にステータを配置し、下ケース33内に立設された軸36にマグネットロータを取り付ける。その上からブラケット35を被せて下ケース33に蓋をする。次に、ブラケット35に立設された軸41に中間ギヤ39を取り付け、出力ギヤ37を中間ギヤ39と噛合させながら軸受部38に挿入し、中間ギヤ40を中間ギヤ39およびマグネットロータのピニオン3と噛合させながらブラケット35に立設された軸42に取り付ける。そして、軸受部43および軸保持部44,45,46を出力ギヤ37および軸41,42,36の先端に合わせた状態で上ケース34を被せ、さらに、下ケース33に向かって押し下げることにより、スナップフィット機構によって上ケース34が下ケース33に固定される。
The motor actuator having the above configuration is assembled as follows. First, as shown in FIG. 8, the stator is disposed at a predetermined position in the
このように、モータアクチュエータは、ギヤボックスの組み立てとモータの組み立てとを統合し、ギヤボックスの組み立てをモータの組み立ての後に行うように構成したので、各ギヤは噛合状態を確認しながら組み立てることができ、しかも、組み立て途中で組み立て済みのものを反転することなく、一方向に組み立てていくことができる。 As described above, the motor actuator is configured so that the assembly of the gear box and the assembly of the motor are integrated and the assembly of the gear box is performed after the assembly of the motor, so that each gear can be assembled while checking the meshing state. In addition, it can be assembled in one direction without reversing the assembled parts in the middle of the assembly.
1 回転軸
2 マグネット
3 ピニオン
4,5,6,7 ヨーク
8,9 ボビン
10,11 コイル
12,13,14,15 ボス
16,17,18,19 位置決め穴
20,21 位置決めピン
22,23 穴
24 外周形成部材
25 クローポール
26,27,28,29 位置決め穴
30 ターミナル
31,32 ターミナル保持部
33 下ケース
34 上ケース
35 ブラケット
36 軸
37 出力ギヤ
38 軸受部
39,40 中間ギヤ
41,42 軸
43 軸受部
44,45,46 軸保持部
47 取付穴
1 Rotating shaft 2
Claims (7)
前記ステータは、ドーナツ形状の板金の半径方向外側に放射状に複数突設された長方形の外周形成部材と半径方向内側に放射状に複数突設された三角形のクローポールとを同一方向に折り曲げ加工した同一形状のヨークを、前記外周形成部材および前記クローポールが互いに噛み合うように組み合わせて、それぞれ第1および第2相スタックのステータコアを構成していることを特徴とするモータアクチュエータ。 In a motor actuator comprising a stepping motor having a magnet rotor rotatably supported and a stator having a two-phase stack structure provided around the magnet of the magnet rotor,
The stator is formed by bending a rectangular outer peripheral forming member radially projecting radially outward of a donut-shaped sheet metal and a triangular claw pole projecting radially radially inward in the same direction. A motor actuator characterized in that a yoke having a shape is combined so that the outer periphery forming member and the claw pole mesh with each other to form a stator core of a first and second phase stack, respectively.
前記ボスに設けられた位置決めピンおよび穴によって前記第1および第2相スタックの位置決めを行うことを特徴とする請求項1記載のモータアクチュエータ。 The yoke is positioned with the bobbin by fitting two positioning holes provided symmetrically with respect to the yoke center and a boss provided on the bobbin;
The motor actuator according to claim 1, wherein the first and second phase stacks are positioned by positioning pins and holes provided in the boss.
前記下ケースは、前記マグネットロータの回転軸を回転自在に支持する軸と、前記ブラケットとともに前記ステッピングモータの前記ステータを位置決め固定する固定部およびコネクタハウジングを構成するハウジング形成部とを一体に有し、
前記ブラケットは、出力ギヤの回転軸の一端を回転自在に支持する軸受部および複数の中間ギヤを回転自在に支持する別の軸を一体に有し、
前記上ケースは、前記出力ギヤの回転軸の他端を回転自在に支持する別の軸受部と、前記中間ギヤを回転自在に支持する前記別の軸および前記マグネットロータの回転軸を支持する前記軸のそれぞれの先端を保持する軸保持部とを一体に有していることを特徴とする請求項1記載のモータアクチュエータ。
A lower case for accommodating the stepping motor, an upper case for accommodating the gear portion, and a bracket disposed between the lower case and the upper case,
The lower case integrally includes a shaft that rotatably supports the rotating shaft of the magnet rotor, a fixing portion that positions and fixes the stator of the stepping motor together with the bracket, and a housing forming portion that constitutes a connector housing. ,
The bracket integrally includes a bearing portion that rotatably supports one end of a rotation shaft of the output gear and another shaft that rotatably supports a plurality of intermediate gears,
The upper case supports another bearing portion that rotatably supports the other end of the rotation shaft of the output gear, the other shaft that rotatably supports the intermediate gear, and the rotation shaft of the magnet rotor. 2. The motor actuator according to claim 1, further comprising a shaft holding portion for holding each tip of the shaft.
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