JP2006074929A

JP2006074929A - トルクモータ

Info

Publication number: JP2006074929A
Application number: JP2004256751A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Magai; 一美真貝; Kazuhiro Honma; 和博本間
Original assignee: Nidec Tosok Corp
Current assignee: Nidec Powertrain Systems Corp
Priority date: 2004-09-03
Filing date: 2004-09-03
Publication date: 2006-03-16

Abstract

【課題】生産性を向上するとともに磁気特性のバラツキを抑えることができるトルクモータを提供する。
【解決手段】ロータ１２を回動する磁気回路１３を、ソレノイド１４と、ソレノイド１４の両端部より側方へ向けて延出する磁気回路構成部品１５とで構成し、両磁気回路構成部品１５間にロータ１２を配置する。磁気回路構成部品１５を、ボビン２２に挿入される挿入部３１と、挿入部３１より側方へ延出してロータ１２の側部に配置されるステータ部３２とでＬ字状に形成し、ボビン２２の一方側及び他方側から磁気回路構成部品１５の挿入部３１をボビン内２２挿入して重合し、ボビン２２内にコア３３を形成する。挿入部３１をステータ部３２に対して一方側へずれた位置に設け、挿入部３１の他方側に干渉回避領４６を設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気流量を制御するトルクモータに関する。

従来、ディーゼルエンジン車の吸気路には、エンジン側への空気の流れを調整する板状のバルブが設けられており、該バルブは、トルクモータで回動されるように構成されている。

このトルクモータは、図８に示すように、ロータ（図示省略）を回転する為の磁気回路１０１を備えている。該磁気回路１０１は、矩形筒状のボビン１０２にコイル１０３が巻回されてなるソレノイド１０４と、前記ボビン１０２内に挿入された低炭素鋼からなるセンターコア１０５と、該センターコア１０５を挟むように配置され前記ソレノイド１０４の両端より側方へ延出するケイ素鋼板かなるステータ１０６，１０６とによって構成されている。両ステータ１０６，１０６は、ボルトによってモータ本体に固定されており、両ステータ１０６，１０６間に配設された前記ロータとの間隙を一定に保てるように構成されている。

これにより、前記ソレノイド１０４にデューティー信号を印可した際には、ソレノイド１０４より発生する磁界を受けた前記センターコア１０５が両端のステータ１０６，１０６を励磁し、前記両ステータ１０６，１０６間に保持されたロータに、前記ソレノイド１０４への電流に比例した回転トルクを発生させるように構成されており、反回動方向に付勢された前記ロータを回動して前記バルブを開閉できるように構成されている。

このトルクモータを組み立てる際には、前記コイル１０３が巻回されたボビン１０２にセンターコア１０５を挿入するとともに、前記ボビン１０２の両端部に設けられたステータ挿入部１１１，１１１に前記ステータ１０６，１０６の端部を挿入した状態で仮固定し、周囲を樹脂でモールドすることによって両ステータ１０６，１０６を前記ボビン１０２に固定していた。

しかしながら、このようなトルクモータにあっては、組立時にステータ１０６，１０６を仮固定する押さえ等をボビン１０２に設ける必要があるとともに、組み立て工数がかかるという問題があった。

また、組立後には、図９に示すように、前記ステータ１０６，１０６をモータ本体に固定して両ステータ１０６，１０６間の離間距離Ａを他より優先して所定値に設定する構造上、前記センターコア１０５の長さ寸法Ｂにバラツキが生じた場合には、センターコア１０５とステータ１０６，１０６との間に隙間１２１が形成されるとともに、その間隙１２１が変化することとなる。これにより、磁気特性にバラツキが生ずるという問題があった。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、生産性を向上するとともに、磁気特性のバラツキを抑えることができるトルクモータを提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために本発明のトルクモータにあっては、筒状のボビンにコイルが巻回されてなるソレノイドと、該ソレノイドの両端部より側方へ向けて延出する磁気回路構成部品と、両磁気回路構成部品の間に配置されるロータとを備え、前記コイルからの磁力によって前記両磁気回路構成部品を異なる磁極に励磁して、両磁気回路構成部品間に配置された前記ロータに回転トルクを発生させ、該ロータに設けられたバルブを回動して通流路内の空気通流量を制御するトルクモータにおいて、前記磁気回路構成部品を、前記ボビンに挿入される挿入部と、該挿入部より側方へ延出して前記ロータの側部に配置されるステータ部とによってＬ字状に形成し、前記ボビンの一方側から挿入される一方の磁気回路構成部品の前記挿入部と、前記ボビンの他方側から挿入される他方の磁気回路構成部品の前記挿入部とを前記ボビン内にて重合して前記ボビン内にコアを形成する一方、前記磁気回路構成部品の前記挿入部を前記ステータ部に対して一方側へずれた位置に設けて前記挿入部の他方側に干渉回避領域を設定し、前記ボビン内に配置される前記磁気回路構成部品の前記挿入部が他方の磁気回路構成部品の前記干渉回避領域に配置されるように構成した。

すなわち、このトルクモータを組み立てる際には、一組の磁気回路構成部品を用意し、筒状のボビンの一方側から一方の磁気回路構成部品の挿入部を挿入する。また、前記ボビンの他方側から他方の磁気回路構成部品の挿入部を挿入し、前記一方の磁気回路構成部品の前記挿入部と前記他方の磁気回路構成部品の前記挿入部とを前記ボビン内にて重合して前記ボビン内にコアを形成する。

このとき、各磁気回路構成部品の前記挿入部は、前記ステータ部の厚み方向の中心より一方側へずれた位置に設けられており、前記挿入部の他方側には、干渉回避領域が設定されている。このため、前記ボビン内に配置される前記磁気回路構成部品の前記挿入部が他方の磁気回路構成部品の前記干渉回避領域に配置された状態で、前記両挿入部は、互いに干渉すること無くボビン内で重合され、その面接触部分にて磁気結合される。

また、前記磁気回路構成部品は、前記挿入部が前記ステータ部に対して一方側へずらした位置に設けられている。このため、同一の磁気回路構成部品を、その挿入部が向き合うように配置した状態で、一方の磁気回路構成部品の挿入部と他方の磁気回路構成部品の干渉回避領域とが対向して配置される。

以上説明したように本発明のトルクモータにあっては、ボビンの一方側から一方の磁気回路構成部品の挿入部を挿入するとともに、前記ボビンの他方側から他方の磁気回路構成部品の挿入部を挿入するだけで、前記両挿入部が重合されて成るコアを前記ボビン内に形成することができる。

このため、ボビン内に挿入されるセンターコアと、該コアの端部に配設される一対のステータとが別部材で構成され組立時に両ステータを仮固定しなければならなかった従来と比較して、仮固定構造が不要となるとともに、組み立て工数を削減することができる。よて、生産性を高めることができる。

また、前記両磁気回路構成部品は、前記ボビン内に挿入された各挿入部が重合された状態で互いに面接触するように構成されており、その接触範囲は、前記挿入部の長さ寸法となる。このため、磁気回路構成部品のステータ部とロータとの間隙寸法の設定を優先させる為に、前記両磁気回路構成部品の前記ボビンへの挿入量が調整された場合であっても、両磁気回路構成部品の磁気結合状態を確実に維持することができる。これにより、磁気回路に磁気ギャップが形成される恐れのある従来と比較して、磁気特性のバラツキを防止することができる。

そして、同一の磁気回路構成部品を逆向きに配置することで、前記ボビンの一方側から挿入される前記一方の磁気回路構成部品と、前記ボビンの他方側から挿入される前記他方の磁気回路構成部品との両者として利用することができる。これにより、前記一方の磁気回路構成部品と前記他方の磁気回路構成部品とを別部品で構成する場合と比較して、低コスト化を図ることができる。

以下、本発明の一実施の形態を図に従って説明する。図１は、本実施の形態にかかるトルクモータ１を示す図であり、該トルクモータ１が、ディーゼルエンジン車の吸気路２における空気流量を制御する空気制御弁３に取り付けられた状態が示されている。

すなわち、前記トルクモータ１のケーシング１１内には、ロータ１２を回動する為の磁気回路１３が設けられている。該磁気回路１３は、図２にも示すように、ソレノイド１４と、該ソレノイド１４の両端部より側方へ向けて延出する磁気回路構成部品１５，１５とによって構成されており、両磁気回路構成部品１５，１５の間には、図１に示したように、前記ケーシング１１にベアリング１６，１６を介して回動自在に支持された前記ロータ１２が配置されている。

前記ソレノイド１４は、図２に示したように、コイル２１が巻回されたボビン２２を備えており、該ボビン２２は、矩形筒状に形成された胴部２３と、該胴部２３の両端に設けられた矩形状の鍔部２５，２５とによって構成されている。各鍔部２５，２５には、中央部に設けられた矩形穴２６の外周部に起立したコ字状の挿入部２７，２７が設けられており、前記磁気回路構成部品１５，１５を挿入した状態で保持できるように構成されている。なお、前記矩形穴２６の内側面には、前記磁気回路構成部品１５との摩擦を小さくする為の突条が複数形成されているものとする。

前記磁気回路構成部品１５は、板状に形成されたケイ素鋼板が複数積層されてなる積層鋼板構造によって構成されており、当該磁気回路構成部品１５は、前記ボビン２２に挿入される挿入部３１と、該挿入部３１より側方へ延出して前記ロータ１２の側部に配置されるステータ部３２とによってＬ字状に形成されている。これにより、前記ボビン２２の一方側から挿入される一方の磁気回路構成部品１５の前記挿入部３１と、前記ボビン２２の他方側から挿入される他方の磁気回路構成部品１５の前記挿入部３１とを前記ボビン内２２にて重合して、図３に示すように、前記ボビン２２内にコア３３を形成できるように構成されている。

前記磁気回路構成部品１５を構成する前記ケイ素鋼板は、図２に示したように、縦長状に形成された第１鋼板４１と、Ｌ字状に形成された第２鋼板４２とからなり、両鋼板４１，４２は、同じ肉厚で形成されている。前記磁気回路構成部品１５は、前記第１鋼板４１を２５枚積層してなる第１積層部４３と、該第１積層部４３に前記第２鋼板４２を１２枚積層してなる第２積層部４４と、該第２積層部４４に前記第１鋼板４１を１３枚積層してなる第３積層部４５とによって構成されており、前記第２積層部４４からなる前記挿入部３１は、前記ステータ部３２に対して厚み方向中心より一方側へずれた位置に設けられ、前記挿入部３１の他方側に位置する前記第１積層部４３には、干渉回避領４６が設定されている。これにより、図３に示したように、前記ボビン２２内に配置される前記磁気回路構成部品１５の前記挿入部３１が、他方の磁気回路構成部品１５の前記干渉回避領域４６に配置されるように構成されている。

前記各鋼板４１，４２には、同位置にダボ５１が形成されており、各鋼板４１，４２の表面５２には円形の凹部５３が形成されている。また、各鋼板４１，４２の裏面５４には、円形の凸部５５が形成されており、各鋼板４１，４２を積層した状態で、前記凸部５５が凹部５３内に収容されることによって、各鋼板４１，４２が位置決めされるように構成されている。

前記ステータ部３２には、ボルト穴６１が設けられており、該ボルト穴６１に挿通されるボルトによって前記ケーシング１１に位置決め固定されるように構成されている。このステータ部３２の先端部は、円弧状に形成されており、この円弧部６２，６２内に前記ロータ１２が配置されるように構成されている。

このロータ１２には、図１に示したように、回転中心に軸部７１が設けられており、該軸部７１は、前記吸気路２に設けられた円板状のスロットルバルブ７２に接続されている。この軸部７１の端部には、図４に示すように、端部部品７２が固定されており、該端部部品７２には、側方に突出する第１ストッパ７３及び第２ストッパ７４が設けられている。両ストッパ７３，７４間には、前記ケーシング１１に設けられた凸部７５が配置されており、前記第１ストッパ７３又は前記第２ストッパ７４が前記凸部７５に当接することによって、当該ロータ１２の回転が規制されるように構成されている。また、このロータ１２の前記軸部７１と前記ケーシング１１との間には、コイル状のスプリング７６が設けられており、当該ロータ１２は、前記第１ストッパ７３が前記凸部７５に当接した状態が維持されるように構成されている（図５参照）。

前記ロータ１２の周囲部には、円弧状の永久磁石が固定されており、図５に示すように、当該ロータ１２の周面には、その半分がＮ極８１となるとともに、他の半分がＳ極８２となるように構成されている。これにより、前記ソレノイド１４にデユーティー信号を印加した際には、前記コイル２１からの磁力によって前記一方の磁気回路構成部品１５と前記他方の磁気回路構成部品１５とを異なる磁極に励磁し、両磁気回路構成部品１５，１５間に配置された前記ロータ１２に回転トルクを発生させるように構成されており、前記デユーティー信号のデユーティー比により前記コイル２１への電流を制御して前記ロータ１２で発生する回転トルクを可変することで、図５から図７に示すように、前記スプリング７６で付勢された前記ロータ１２の回転角を制御できるように構成されている。

これにより、前記軸部７１に設けられた前記スロットルバルブ７２を、図５に示した水平状態９１から、図６に示した傾斜状態９２を経て、図７に示した起立状態９３まで回動できるように構成されており、当該吸気路２内の空気通流量を制御して前記スロットルバルブ７２より下流のエンジン側を負圧にして、排ガスを引き込めるように構成されている。

以上の構成にかかる本実施の形態において、トルクモータ１を組み立てる際には、一組の磁気回路構成部品１５，１５を用意し、筒状のボビン２２の一方側から一方の磁気回路構成部品１５の挿入部３１を挿入する。また、前記ボビン２２の他方側から他方の磁気回路構成部品１５の挿入部３１を挿入し、前記一方の磁気回路構成部品１５の前記挿入部３１と前記他方の磁気回路構成部品１５の前記挿入部３１とを前記ボビン２２内にて重合する。

このように、前記ボビン２２の一方側及び他方側から磁気回路構成部品１５の挿入部３１を挿入するだけで、前記両挿入部３１，３１が重合されて成るコア３３を前記ボビン２２内に形成することができる。このため、ボビン内に挿入されるセンターコアと、該コアの端部に配設される一対のステータとが別部材で構成され組立時に両ステータを仮固定しなければならなかった従来と比較して、仮固定構造が不要となるとともに、組み立て工数を削減することができる。よて、生産性を高めることができる。

このとき、各磁気回路構成部品１５，１５の前記挿入部３１，３１は、前記ステータ部３２の厚み方向の中心より一方側へずれた位置に設けられており、前記挿入部３１の他方側には、干渉回避領域４６が設定されている。このため、前記ボビン２２内に配置される前記磁気回路構成部品１５の前記挿入部３１が他方の磁気回路構成部品１５の前記干渉回避領域４６に配置された状態で、前記両挿入部３１，３１を、図３の（ａ）に示したように、互いに干渉すること無くボビン２２内で重合することができる。これにより、前記両磁気回路構成部品１５，１５の挿入部３１，３１同士を面接触させ、その面接触部分９５にて磁気結合することができ、その接触範囲を、前記挿入部３１の長さ寸法とすることができる。

このため、前記磁気回路構成部品１５，１５のステータ部３２，３２と前記ロータ１２との間隙寸法の設定を優先させる為に、前記両磁気回路構成部品１５，１５の前記ボビン２２への挿入量が調整された場合であっても、両磁気回路構成部品１５，１５の磁気結合状態を確実に維持することができる。これにより、磁気回路１３に磁気ギャップが形成される恐れのある従来と比較して、磁気特性のバラツキを防止することができる。

そして、前記磁気回路構成部品１５は、前記挿入部３１が前記ステータ部３２に対して一方側へずれた位置に設けられている。このため、同一の磁気回路構成部品１５を、その挿入部３１が向き合うように配置した状態で、一方の磁気回路構成部品１５の挿入部３１と他方の磁気回路構成部品１５の干渉回避領域４６とを対向して配置することができる。

これにより、同一の磁気回路構成部品１５を逆向きに配置するだけで、前記ボビン２２の一方側から挿入される前記一方の磁気回路構成部品１５と、前記ボビン２２の他方側から挿入される前記他方の磁気回路構成部品１５との両者として利用することができる。よって、前記一方の磁気回路構成部品１５と前記他方の磁気回路構成部品１５とを別部品で構成する場合と比較して、低コスト化を図ることができる。

本発明の一実施の形態を示す断面図である。同実施の形態の磁気回路を示す分解斜視図である。同実施の形態の磁気回路構成部品を重合した状態を示す図で、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。同実施の形態の要部を示す断面図である。同実施の形態の動作を示す説明図である。図５に続く動作を示す説明図である。図６に続く動作を示す説明図である。従来のトルクモータの磁気回路を示す分解斜視図である。同従来例の磁気回路構成部品を示す図で、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。

符号の説明

１トルクモータ
２吸気路
１２ロータ
１３磁気回路
１４ソレノイド
１５磁気回路構成部品
２１コイル
２２ボビン
３１挿入部
３３コア
４６干渉回避領域

Claims

筒状のボビンにコイルが巻回されてなるソレノイドと、該ソレノイドの両端部より側方へ向けて延出する磁気回路構成部品と、両磁気回路構成部品の間に配置されるロータとを備え、前記コイルからの磁力によって前記両磁気回路構成部品を異なる磁極に励磁して、両磁気回路構成部品間に配置された前記ロータに回転トルクを発生させ、該ロータに設けられたバルブを回動して通流路内の空気通流量を制御するトルクモータにおいて、
前記磁気回路構成部品を、前記ボビンに挿入される挿入部と、該挿入部より側方へ延出して前記ロータの側部に配置されるステータ部とによってＬ字状に形成し、前記ボビンの一方側から挿入される一方の磁気回路構成部品の前記挿入部と、前記ボビンの他方側から挿入される他方の磁気回路構成部品の前記挿入部とを前記ボビン内にて重合して前記ボビン内にコアを形成する一方、
前記磁気回路構成部品の前記挿入部を前記ステータ部に対して一方側へずれた位置に設けて前記挿入部の他方側に干渉回避領域を設定し、前記ボビン内に配置される前記磁気回路構成部品の前記挿入部が他方の磁気回路構成部品の前記干渉回避領域に配置されるように構成したことを特徴とするトルクモータ。