JP2008022599A

JP2008022599A - アクチュエータ装置

Info

Publication number: JP2008022599A
Application number: JP2006189974A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Takahashi; 英之高橋; Tomohiro Kawabata; 知宏川端; Kaoru Tanaka; 馨田中
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2006-07-11
Filing date: 2006-07-11
Publication date: 2008-01-31

Abstract

【課題】マグネットの着磁ゾーンの広がりを抑制し、出力の位置精度の向上を図ることができるアクチュエータ装置を提供すること。
【解決手段】駆動モータ２０のマグネット２２は、外周面に少なくとも一対の平坦面部２４ａ、２４ｃと、少なくとも一対の湾曲面部２５ａ、２５ｃとが形成され、一対の平坦面部２４ａ、２４ｃは、マグネット２２の中心Ｏを挟んで互いに反対側に位置し、一対の湾曲面部２５ａ、２５ｃは、マグネット２２の中心Ｏを挟んで互いに反対側に位置すると共に、この一対の湾曲面部２５ａ、２５ｃに対応した部分が着磁されたアクチュエータ装置１０。
【選択図】図５

Description

本発明は、ケース本体に内蔵されると共に、中空筒状のマグネットを有する駆動モータを備えたアクチュエータ装置に関するものである。

従来から、上下ケース部を有するケース本体と、このケース本体内に配設された駆動モータと、この駆動モータのトルクを伝達する複数の歯車とを備えたアクチュエータ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

このようなアクチュエータ装置の駆動モータ１は、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、ほぼ円柱形状を呈しており、円筒状のモータケース２と、このモータケース２内に固定された中空円筒状のマグネット３と、このマグネット３の内側に回動可能に保持されると共にモータケース２から突出する出力軸４ａを有するロータ４とを備えている（図８参照）。

そして、この中空円筒状のマグネット３は、互いに対向する部分が異なる極に着磁されている。なお、図８では、基準点Ｐから９０°の部分がＮ極に着磁された着磁ゾーンＡ１となり、基準点Ｐから２７０°の部分がＳ極に着磁された着磁ゾーンＡ２となっている。
特開２００４−１５９４７５号公報

ところで、上述のアクチュエータ装置では、マグネット３が中空円筒状を呈しているので、このマグネット３の着磁ゾーンＡ１、Ａ２とニュートラルゾーンＢとが同一の厚みで円滑に連続していた。

そのため、着磁ゾーンＡ１、Ａ２に広がりが生じてしまい、ロータ４が引き付けられて停止する位置にバラツキが生じやすく、出力の位置精度が低下するおそれがあった。

すなわち、図９（ａ）に示すように、着磁ゾーンＡ１、Ａ２の中央（基準点Ｐから９０°の部分及び２７０°の部分）を中心に、着磁のピーク値（磁束密度分布が最も大きい部分）に幅ΔＴ_１（約４０°）の広がりが生じていた。

なお、図９（ｂ）には、マグネット３を４極に着磁した場合の磁束密度分布の大きさを示しているが、この場合であっても、着磁のピーク値に着磁ゾーンの中央を中心に幅ΔＴ_２（約２０°）の広がりが生じている。

そこで、この発明は、マグネットの着磁ゾーンの広がりを抑制し、出力の位置精度の向上を図ることができるアクチュエータ装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、上下ケース部を有するケース本体と、このケース本体内に配設された駆動モータと、この駆動モータのトルクを伝達する複数の歯車とを備え、前記駆動モータが、モータケースと、このモータケース内に固定された中空筒状のマグネットと、このマグネットの内側に回動可能に保持されると共に前記歯車のひとつと噛合する出力軸を有するロータとを備えたアクチュエータ装置であって、前記マグネットは、外周面に少なくとも一対の平坦面部と、少なくとも一対の湾曲面部とが形成され、前記一対の平坦面部は、前記マグネットの中心を挟んで互いに反対側に位置し、前記一対の湾曲面部は、前記マグネットの中心を挟んで互いに反対側に位置すると共に、この一対の湾曲面部に対応した部分が着磁されていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のアクチュエータ装置において、前記モータケースは、前記平坦面部に沿う平坦部と、前記湾曲面部に沿う湾曲部とを有していることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のアクチュエータ装置において、前記駆動モータのマグネット外周を四角形にしたことを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のアクチュエータ装置において、前記モータケースの外形が四角形であることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、マグネットの外周面に平坦面部と湾曲面部とが設けられると共に湾曲面部に対応した部分が着磁されるので、この湾曲面部に対応した部分が着磁ゾーンになり、平坦面部に対応した部分がニュートラルゾーンとなる。

これにより、湾曲した着磁ゾーンの厚みを平坦なニュートラルゾーンよりも厚くすることができ、着磁ゾーンの広がりを抑制することができる。また、着磁ゾーンが広がりにくいので、ロータの停止位置のバラツキが低減し、出力の位置精度の向上を図ることが可能となる。

請求項２の発明によれば、請求項１の効果に加えて、モータケースが平坦面部に沿う平坦部と湾曲面部に沿う湾曲部とを有しているので、モータケースの断面積を縮小し、駆動モータの小型化及び軽量化を図ることができる。

さらに、駆動モータの配置スペースが小さくなるので、アクチュエータ装置全体の小型化及び軽量化を図ることが可能となる。

請求項３の発明によれば、請求項２の効果に加えて、駆動モータのマグネット外周を四角形としているので、アクチュエータの出力軸停止精度を向上させることが可能となる。

請求項４の発明によれば、請求項３の効果に加えて、モータケースの外形が四角形としているので、アクチュエータの小型、薄型化、軽量化を図ることが可能となる。

次に、本発明に関わるアクチュエータ装置を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１に示す１は、車両に搭載されるエアコンユニットであり、このエアコンユニット１には、ダンパ（図示せず）の開閉操作を行うためのアクチュエータ装置１０が取り付けられている。

このアクチュエータ装置１０は、図２及び図３に示すように、ケース本体１１と、このケース本体１１内に配設された駆動モータ２０と、この駆動モータ２０のトルクを伝達する第一〜第四歯車Ｈ１〜Ｈ４とを備えている。

ケース本体１１は、下ケース部１１ａと、この下ケース部１１ａ上に組みつけられる上ケース部１１ｂとを有している。

そして、下ケース部１１ａには、駆動モータ２０を支持する一対のモータ支持部１２ａ、１２ｂが形成され、このモータ支持部１２ａ、１２ｂ上に駆動モータ２０が載置されている。

一方、上ケース部１１ｂのモータ支持部１２ａ、１２ｂにほぼ対向する位置には、駆動モータ２０に当接する図示しない当接部が形成されており、下ケース部１１ａに組み付けられた際に、モータ支持部１２ａ、１２ｂとこの当接部とにより駆動モータ２０を挟持するようになっている。

さらに、上下ケース部１１ａ、１１ｂのそれぞれには、第一〜第四歯車Ｈ１〜Ｈ４をそれぞれ軸支する軸受部（図２に一部図示）Ｊが複数形成され、第一〜第四歯車Ｈ１〜Ｈ４を回動可能に支持している。

駆動モータ２０は、モータケース２１と、このモータケース２１の内周面に固定された中空筒状のマグネット２２と、マグネット２２の内側に回動自在に保持されたロータ２３とを有している。

モータケース２１は、図４（ａ）〜（ｂ）に示すように筒形状を呈しており、一方端２１ａから後述する出力軸２３ａが突出延在されている。また、他方端２１ｂにはモータ支持部１２ｂに支持される支持突部２１ｃが突出形成されている。

マグネット２２は、図５に示すように、モータケース２１の内周面に固着されており、外周面に四つの平坦面部２４ａ〜２４ｄと、四つの湾曲面部２５ａ〜２５ｄとが形成されている。また、このマグネット２２の内周面は横断面円環状を呈している。

なお、「平坦面部」とは、円環状の内周面に対して横断面が直線状に形成された面であり、「湾曲面部」とは、円環状の内周面に対して横断面が同心の円弧状に形成された面である。

これにより、マグネット２２の平坦面部２４ａ〜２４ｄのそれぞれに対応する部分の厚みΔＡは、湾曲面部２５ａ〜２５ｄのそれぞれに対応する部分の厚みΔＢよりも薄くなっている。

そして、これらの平坦面部２４ａ〜２４ｄと湾曲面部２５ａ〜２５ｄとは交互に形成されている。さらに、平坦面部２４ａと平坦面部２４ｃとが対になってマグネット２２の中心Ｏを挟んで互いに反対側に位置し、平坦面部２４ｂと平坦面部２４ｄとが対になってマグネット２２の中心Ｏを挟んで互いに反対側に位置し、湾曲面部２５ａと湾曲面部２５ｃとが対になってマグネット２２の中心Ｏを挟んで互いに反対側に位置し、湾曲面部２５ｂと湾曲面部２５ｄとが対になってマグネット２２の中心Ｏを挟んで互いに反対側に位置している。

さらに、湾曲面部２５ａ〜２５ｄに対応する部分が、それぞれ交互に異なる極に着磁されている。すなわち、平坦面部２４ａ〜２４ｄに対応する部分がニュートラルゾーンになり、湾曲面部２５ａ〜２５ｄに対応する部分が着磁ゾーンになっている。

なお、ここでは、基準点Ｐ（０°）の部分がＮ極に着磁され、基準点Ｐから９０°の部分がＳ極に着磁され、基準点Ｐから１８０°の部分がＮ極に着磁され、基準点Ｐから２７０°の部分がＳ極に着磁されている。

さらにここでは、モータケース２１はマグネット２２の外周面に沿って形成されており、マグネット２２の平坦面部２４ａ〜２４ｄに沿う平坦部２６ａ〜２６ｄと、湾曲面部２５ａ〜２５ｄに沿う湾曲部２７ａ〜２７ｄとを有している。

ロータ２３は、３つのコイル捲回部２８ａ、２８ｂ、２８ｃを有するコア２８と、各コイル捲回部２８ａ、２８ｂ、２８ｃに捲回されたコイル２９ａ、２９ｂ、２９ｃと、コア２８の中心に一体形成されると共にモータケース２１から先端部が突出した出力軸２３ａとを有している。

なお、出力軸２３ａの他端部は、モータケース２１の支持突部２１ｃ内に嵌着された図示しない軸受によって回動可能に保持されている。

そして、モータケース２１から突出した出力軸２３ａの先端部には、ウォーム１３が嵌合されている（図３参照）。

このウォーム１３は、周面に図示しないねじ溝が形成された円筒形状を呈しており、出力軸２３ａと一体に回動するようになっている。また、このウォーム１３の周面のネジ溝には、第一歯車Ｈ１の周面Ｈ１ａが噛合されている。

第一〜第四歯車Ｈ１〜Ｈ４はいわゆる減速ギアであり、第一ギアＨ１の回転軸Ｈ１ｂと第二ギアＨ２の周面Ｈ２ａとが噛合し、第二ギアＨ２の回転軸Ｈ２ｂと第三ギアＨ３の周面Ｈ３ａとが噛合し、第三ギアＨ３の回転軸Ｈ３ｂと第四ギアＨ４の周面Ｈ４ａとが噛合している。なお、第一〜第四歯車Ｈ１〜Ｈ４は、次第に径が大きくなるように形成されている。

そして、第四歯車Ｈ４の回転軸Ｈ４ｂには、ダンパを開閉操作するためのリンク機構Ｒ（図１参照）が連結されている。

次に、この発明のアクチュエータ装置１０の作用について説明する。

このアクチュエータ装置１０では、駆動モータ２０を駆動させると、ロータ２３のコイル２９ａ、２９ｂ、２９ｃに電流が流れ、ロータ２３が回転する。

このロータ２３の回転より出力軸２３ａ及びウォーム１３が一体となって回転し、出力軸２３ａからのトルクがウォーム１３に噛合した第一歯車Ｈ１に伝達される。そして、第一歯車Ｈ１から第二、第三、第四歯車Ｈ２〜Ｈ４へと順次トルクが伝達され、リンク機構Ｒが駆動する。

ここで、駆動モータ２０のマグネット２２が、外周面に平坦面部２４ａ〜２４ｄと湾曲面部２５ａ〜２５ｄとが設けられると共に、湾曲面部２５ａ〜２５ｄに対応した部分がそれぞれ着磁されている。

これにより、ニュートラルゾーンである平坦面部２４ａ〜２４ｄに対応した部分の厚みΔＡが、着磁ゾーンである湾曲面部２５ａ〜２５ｄに対応した部分の厚みΔＢよりも薄くなり、着磁ゾーンの広がりを抑制することができる。

つまり、図６に示すように、磁束密度分布が着磁ゾーンの中央（基準点Ｐ（０°）、９０°、１８０°、２７０°の各部分）においてピークとなり、このピーク値にほとんど広がりが生じないようになっている。

そのため、ロータ２３のコイル捲回部２８ａ〜２８ｃの先端が、着磁ゾーンの中央に引き付けられて停止することができ、ロータ２３の停止位置のバラツキが低減する。そして、このアクチュエータ装置１０の出力の位置精度の向上を図ることが可能となる。

特に、上述のアクチュエータ装置１０は、車両用のエアコンユニット１に搭載されてダンパの開閉操作を行うものであるので、風量や温度の調整等を精度よく行ったり、換気性能の向上を図ったりすることができる。

また、マグネット２２を内蔵したモータケース２１が、平坦面部２４ａ〜２４ｄに沿う平坦部２６ａ〜２６ｄと、湾曲面部２５ａ〜２５ｄに沿う湾曲部２７ａ〜２７ｄとを有している。

これにより、モータケース２１の断面積を縮小し、駆動モータ２０の小型化及び軽量化を図ることができる。そして、駆動モータ２０の配置スペースが小さくなり、アクチュエータ装置１０全体の小型化及び軽量化を図ることができる。

以上、この発明にかかる実施の形態の一つを図面により詳述してきたが、具体的な構成は上述の実施の形態に限らない。この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等はこの発明に含まれる。

上述の実施の形態では、マグネット２２が４極に着磁されているが、これに限らず、６極や８極に着磁されていてもよい。この場合であっても、湾曲面部に対応する部分を着磁して着磁ゾーンにし、平坦面部に対応する部分をニュートラルゾーンにすることで出力の位置精度を高めることができる。

さらに、ロータ２３を６極にすることで、駆動モータ２０の出力トルクを向上させることができ、駆動モータ２０を小型化しても十分なトルクを得ることが可能となる。

この発明に係るアクチュエータ装置を備えたエアコンユニットの外観を示す斜視図である。この発明に係るアクチュエータ装置を示す横断面である。この発明に係るアクチュエータ装置の上カバー部を外した状態を示す平面図である。（ａ）はこの発明に係るアクチュエータ装置に内蔵された駆動モータの側面図であり、（ｂ）はこの駆動モータの正面図であり、（ｃ）はこの駆動モータの背面図である。図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。この発明に係るアクチュエータ装置に内蔵された駆動モータのマグネットの磁束密度分布を示すグラフである。（ａ）は従来のアクチュエータ装置に内蔵された駆動モータの側面図であり、（ｂ）はこの駆動モータの正面図であり、（ｃ）はこの駆動モータの背面図である。図７（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。（ａ）は従来のアクチュエータ装置に内蔵された駆動モータのマグネットの磁束密度分布を示すグラフであり、（ｂ）はこのマグネットが４極に着磁された場合の磁束密度分布を示すグラフである。

符号の説明

１０アクチュエータ装置
２０駆動モータ
２２マグネット
２４ａ、２４ｃ平坦面部
２５ａ、２５ｃ湾曲面部
Ｏマグネット中心

Claims

上下ケース部を有するケース本体と、このケース本体内に配設された駆動モータと、この駆動モータのトルクを伝達する複数の歯車とを備え、
前記駆動モータが、モータケースと、このモータケース内に固定された中空筒状のマグネットと、このマグネットの内側に回動可能に保持されると共に前記歯車のひとつと噛合する出力軸を有するロータとを備えたアクチュエータ装置であって、
前記マグネットは、外周面に少なくとも一対の平坦面部と、少なくとも一対の湾曲面部とが形成され、
前記一対の平坦面部は、前記マグネットの中心を挟んで互いに反対側に位置し、
前記一対の湾曲面部は、前記マグネットの中心を挟んで互いに反対側に位置すると共に、この一対の湾曲面部に対応した部分が着磁されていることを特徴とするアクチュエータ装置。
前記モータケースは、前記平坦面部に沿う平坦部と、前記湾曲面部に沿う湾曲部とを有していることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ装置。
前記駆動モータのマグネット外周を四角形にしたことを特徴とする請求項２に記載のアクチュエータ装置。
前記モータケースの外形が四角形であることを特徴とする請求項３に記載のアクチュエータ装置。