JP2022002453A - ステータコイル及び電動弁 - Google Patents
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Abstract
【課題】電動弁を軸方向において小型化することができるステータコイル、及び該ステータコイルを備えた電動弁を提供する。【解決手段】ステータコイル20において、本体部8に対してz方向の上側に設けられる取付部9が、z方向から見て開口951を有する連結部95を備えることで、ケース62のうちZ方向の上側の端部を本体部8に挿通し、さらにこの端部の少なくとも一部を連結部95に挿通することができる。従って、取付部の一部がケース62に対してZ方向に並ぶように配置される構成と比較して、電動弁1全体の軸方向寸法を小さくすることができ、電動弁1を軸方向において小型化することができる。【選択図】図3
Description
本発明は、ステータコイル及び電動弁に関する。
一般に、電磁アクチュエータを備えることで弁開度を調整可能な電動弁が知られている。このような電動弁として、ブリッジ片によってステータ部材が弁ハウジングのケースに取り付けられるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載された電動弁では、ブリッジ片が、ステータ部材に固定される一対の脚片部と、脚片部同士を接続するブリッジ片部と、半球状突起部が形成された一対の垂下片部と、を有し、ケースの外周面部に複数のディンプルが形成されている。半球状突起部がディンプルに係合することにより、ケースに対するステータ部材の周方向の取り付け位置が設定されるようになっている。
しかしながら、特許文献1に記載された電動弁では、ブリッジ片が軸方向においてケースの先端部に重なるように配置されるため、電動弁全体の軸方向寸法が大きくなりやすいという不都合があった。
本発明の目的は、電動弁を軸方向において小型化することができるステータコイル、及び該ステータコイルを備えた電動弁を提供することである。
本発明のステータコイルは、弁本体においてマグネットを収容する筒状のマグネット収容部に組み付けられることにより、前記弁本体とともに電動弁を構成するステータコイルであって、コイルを含むとともに前記マグネット収容部が挿通される環状の本体部と、前記本体部に対して軸方向の一方側に設けられるとともに前記マグネット収容部に取り付けられる取付部と、を備え、前記取付部は、前記軸方向から見て開口を有する環状部と、前記環状部に接続されて前記マグネット収容部を径方向から挟み込む一対の挟持部と、前記マグネット収容部の外周面に係止される係止部と、を有することを特徴とする。
以上のような本発明によれば、本体部に対して軸方向の一方側に設けられる取付部が、軸方向から見て開口を有する環状部を備えることで、マグネット収容部のうち軸方向の一方側の端部を本体部に挿通し、さらにこの端部の少なくとも一部を環状部に挿通することができる。従って、取付部の一部がマグネット収容部に対して軸方向に並ぶように配置される構成と比較して、電動弁全体の軸方向寸法を小さくすることができる。従って、電動弁を軸方向において小型化することができる。
この際、本発明のステータコイルでは、前記環状部は、前記挟持部を介して前記本体部に支持されることが好ましい。このような構成によれば、挟持部が、マグネット収容部を挟み込む機能と、環状部を本体部に支持させる機能と、の両方を有することにより、取付部の構成を簡素化しやすい。
また、本発明のステータコイルでは、前記取付部は、前記環状部を前記本体部に支持させる支持部に対して前記軸方向に並ぶ位置に設けられた前記係止部を有することが好ましい。このような構成によれば、支持部に対して軸方向に並ぶ位置において取付部は変形しにくく、このような位置に係止部が設けられることにより、係止部による係止力を向上させることができる。
また、本発明のステータコイルでは、前記取付部は、前記環状部を前記本体部に支持させる支持部とは周方向において異なる位置に、前記係止部が設けられた係止片を有することが好ましい。このような構成によれば、係止部の数を増やすことが容易であり、ステータコイルと弁本体との相対角度の調節ピッチを小さくすることができる。
また、本発明のステータコイルでは、前記取付部は、前記マグネット収容部の径方向に対向する位置に設けられた一対の前記係止部を有することが好ましい。このような構成によれば、一対の係止部によってマグネット収容部を挟み込むことができ、係止力を向上させることができる。
本発明の電動弁は、上記いずれかに記載のステータコイルと、前記弁本体と、を備えることを特徴とする。以上のような本発明によれば、上記のように、電動弁を軸方向において小型化することができる。
この際、本発明の電動弁では、前記マグネット収容部は、前記本体部に挿通される側の端部が先細り形状を有し、前記環状部の開口は、前記マグネット収容部の端部のうち所定範囲のみを挿通可能とし、前記所定範囲を超えた挿通を規制するように形成されていることが好ましい。このような構成によれば、マグネット収容部が環状部の開口に対して過挿入されることを抑制し、ステータコイルと弁本体との軸方向における相対位置を位置決めしやすい。
本発明のステータコイル及び電動弁によれば、電動弁を軸方向において小型化することができる。
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態の電動弁1は、パッケージエアコンやルームエアコン等の空気調和機の冷凍サイクルシステムに用いられるものであって、図1、2に示すように、弁本体10とステータコイル20とを備える。
[弁本体の構造]
弁本体10は、弁ハウジング2と、弁体3と、弁ホルダ4と、支持部材5と、ロータユニット6と、を備える。ロータユニット6とステータコイル20とによって、ステッピングモータ30が構成される。
弁本体10は、弁ハウジング2と、弁体3と、弁ホルダ4と、支持部材5と、ロータユニット6と、を備える。ロータユニット6とステータコイル20とによって、ステッピングモータ30が構成される。
弁ハウジング2は、円筒状に形成され、その内側の弁室2A内に弁体3および弁ホルダ4を収容する。以下では、弁ハウジング2の軸方向をZ方向とし、Z方向に直交する2方向をそれぞれX方向及びY方向とする。また、Z方向における上下は図1を基準とする。弁ハウジング2には、弁室2Aに連通する継手管21が側面に取り付けられるとともに、下端部には筒状開口部22が形成されている。筒状開口部22には、Z方向に延びる継手管23の端部が挿通されて接続されるとともに、継手管23に隣り合うように弁座部材7が圧入される。継手管23は、弁座部材7の弁ポート70に連通している。
弁体3は、弁ホルダ4の下端に固着されて下方に向かって延び、先端にニードル弁31を有している。ニードル弁31が弁座部材7の後述するシール部71に対して着座又は離座する。
弁ホルダ4は、Z方向に沿って延びる円筒状に形成され、その上端部が、ロータユニット6の後述するロータ軸61の下端部に係合されている。即ち、弁ホルダ4は、ロータ軸61によって吊り下げられており、ロータ軸61に対して回転可能となっている。また、弁ホルダ4内には、圧縮コイルバネ41が設けられ、弁体3に対して下方への荷重が与えられている。尚、圧縮コイルバネ41は説明の都合上、図1において破線によって省略して図示している。
支持部材5は、弁ハウジング2の上方開口を塞ぐように、フランジ部51において弁ハウジング2に固定されている。支持部材5には、弁ホルダ4を収容するとともにZ方向に案内する案内凹部52と、ロータ軸61が螺合する雌ネジ部53と、案内凹部52とロータユニット6の後述するケース62内の空間とを連通する連通孔54と、が形成されている。
ロータユニット6は、ロータ軸61と、ケース62と、マグネットロータ63と、で構成されている。ケース62内には、外周部を多極に着磁されたマグネットロータ63が回転可能に設けられ、このマグネットロータ63にはロータ軸61が固着されている。また、ケース62の外周には、ステータコイル20が配設されており、ステッピングモータ30は、ステータコイル20にパルス信号が与えられることにより、そのパルス数に応じてマグネットロータ63を回転させる。
ケース62は、マグネットとしてのマグネットロータ63を収容することでマグネット収容部として機能する。ケース62は、上板部621と円筒部622とを有して有底円筒状に形成されており、上板部621と円筒部622とが滑らかに接続されている。即ち、円筒部622は、上方に向かうにしたがって徐々に外径が小さくなりつつ上板部621に接続され、ケース62の上端部は先細り形状を有している。円筒部622の外周面には、図8に示すように、複数(本実施形態では5個)のディンプル(係止凹部)623が形成されている。ディンプル623は、円筒部622のうち上板部621の近傍に配置され、複数のディンプル623がZ方向周りの周方向に沿って並んでいる。5個のディンプル623は等間隔で並んでおり、隣り合うディンプル623同士の間隔は72°となっている。尚、図示の例では、上板部621と円筒部622とが滑らかに接続されることでケース62の上端部は先細り形状を有しているものとしたが、上板部621と円筒部622との接続構造はこれに限定されず、ケース62の上端部が先細り形状を有するような接続構造であればよい。例えば、上板部621と円筒部622とをテーパによって接続したり、複数の段部によって接続したりする構造としてもよい。
ロータ軸61の外周面には、支持部材5の雌ネジ部53と螺合する雄ネジ部611が形成されている。ステッピングモータ30が駆動することで、マグネットロータ63及びロータ軸61が回転し、雄ネジ部611と雌ネジ部53とにより構成されるネジ送り機構により、ロータ軸61がZ方向に移動する。これにより、ロータ軸61に吊り下げられた弁ホルダ4が、支持部材5の案内凹部52に案内されつつZ方向に移動し、弁体3のニードル弁31がシール部71に対して着座又は離座し、弁ポート70が開閉される。そして、弁体3のZ方向の位置(リフト量)に応じて弁ポート70の開度が制御され、弁ポート70を流れる流体の流量が制御される。
[ステータコイルの構造]
ステータコイル20は、マグネット収容部としてのケース62に組み付けられることにより、弁本体10とともに電動弁1を構成するものであって、図3、4に示すように、円筒状(環状)の本体部8と、本体部8を弁本体10に取り付けるための取付部9と、を備える。ステータコイル20の本体部8の軸方向をz方向とし、z方向に直交する2方向をx方向及びy方向とする。ステータコイル20が弁本体10に組み付けられた状態において、z方向がZ方向に一致する。
ステータコイル20は、マグネット収容部としてのケース62に組み付けられることにより、弁本体10とともに電動弁1を構成するものであって、図3、4に示すように、円筒状(環状)の本体部8と、本体部8を弁本体10に取り付けるための取付部9と、を備える。ステータコイル20の本体部8の軸方向をz方向とし、z方向に直交する2方向をx方向及びy方向とする。ステータコイル20が弁本体10に組み付けられた状態において、z方向がZ方向に一致する。
本体部8は、円環状のステータヨーク81と、円筒状且つ樹脂製のボビン82と、ボビン82に巻回されたコイル83と、ケース84と、を有する。ステータヨーク81とボビン82とが一体に形成されることにより、コイル83とともに成形体を構成する。成形体がケース84に収容され、ケース84の内周側とボビン82の外周側とにより形成される空間が注型樹脂85により封止される。ボビン82には、電流を供給する端子86が圧入されており、端子86は基板87を介してリード線88に接続される(図2参照)。ボビン82の上面のうち内周部845によって上側から覆われる部分からは、取付部9を係止するための2つの係止突起821が突出しており、2つの係止突起821はx方向からボビン82の開口を挟み込むように配置されている。
ケース84は、筒状部841と、筒状部841の上端部に接続されるとともに開口部843が形成された円環部842と、を有する。円環部842は、ステータヨーク81又はボビン82に当接する外周部844と、外周部844よりも内周側且つ上側に位置する内周部845と、を有する。内周部845は、ステータヨーク81又はボビン82の上面に対して離隔し、後述する脚部91、92を収容して係止可能に形成されている。
取付部9は、例えば板金によって形成され、図5〜7にも示すように、2つの脚部91、92と、脚部91、92のそれぞれからZ方向に沿って上側に向かって延びる立上部93、94と、2つの立上部93、94を連結する連結部95と、連結部95からZ方向に沿って下側に向かって延びる一対の係止片96、97と、を一体に有する。
脚部91、92は、xy平面に沿って延び、ケース84の内周部845とステータヨーク81又はボビン82の上面との隙間に配置可能な厚さを有している。即ち、脚部91、92は、この隙間に配置されることで連結部95を本体部8に支持させるようになっており、支持部として機能する。2つの脚部91、92は、x方向に対向するように配置されており、立上部93、94のそれぞれから互いに反対側に向かうように延びている。脚部91、92は、それぞれ立上部93、94側を基端とした際の先端側が二股形状を有している。即ち、脚部91、92の先端部のうちy方向中央部に凹部911、921が形成されている。
立上部93、94は、脚部91、92に対して直角に屈曲されるとともに帯板状に形成されており、yz平面に沿って延びる。一対の立上部93、94は、連結部95のx方向両側端部に接続され、x方向に対向する。これにより、一対の立上部93、94は、マグネット収容部としてのケース62を径方向から挟み込む一対の挟持部として機能する。立上部93、94の互いに向かい合う面には、凸状の係止部931、941が形成されている。係止部931、941は、それぞれ支持部としての脚部91、92に対してz方向に並ぶ位置に設けられるとともに、ケース62の径方向に対向する位置に設けられている。
連結部95は、xy平面に沿って延びる略円環板状に形成され、z方向から見て開口951を有することで環状部として機能する。開口951は、円状に形成されている。ケース62は、円筒部621と上板部622との間において徐々に外径が小さくなる領域を有し、この領域において、その外径が開口951の内径と等しくなる一致部を有する。即ち、開口951は、ケース62の上端部のうち所定範囲(一致部よりも上側の領域)のみを通過可能とし、所定範囲を超えて挿通しようとすると、開口951の内周面とケース62の外周面とが当接し、過挿入が規制される。また、連結部95は、立上部93、94を介して脚部91、92によって本体部8に支持されている。
連結部95には、z方向から見て、立上部93、94と係止片96、97とのそれぞれの間に、中間部952〜955が形成されており、中間部952〜955と立上部93、94との間、及び、中間部952〜955と係止片96、97との間には、外周側が凹状となった凹部956が形成されている。凹部956が形成されていることにより、立上部93、94及び係止片96、97は、開口951の中心に対して接離するように変形しやすくなっている。
一対の係止片96、97は、脚部91、92とは別に設けられた(脚部91、92とはz方向周りの周方向において異なる位置に設けられた)ものであって、連結部95に対して直角に屈曲されるとともに帯板状に形成されており、zx平面に沿って延びる。一対の係止片96、97は、連結部95のy方向両側端部に接続され、y方向に対向する。これにより、一対の係止片96、97は、マグネット収容部としてのケース62を径方向から挟み込む。一対の係止片96、97の対向方向は、一対の立上部93、94の対向方向(一対の脚部91、92の対向方向)と直交する。係止片96、97の互いに向かい合う面のうち下端部には、凸状の係止部961、971が形成されている。また、一対の係止部96、97は、ケース62の径方向において対向するように設けられている。
立上部93、94の係止部931、941と、係止片96、97の係止部961、971と、はz方向位置が一致している。即ち、4つの係止部931、941、961、971が、z方向周りの周方向に並んでいる。また、係止部931、941、961、971は等間隔(90°間隔)となっている。
取付部9は、以下のようにして本体部8に取り付けられて支持される。一対の脚部91、92同士を近づけるように取付部9を変形させ、脚部91、92がケース84の開口部843を通過したら取付部9を復元させる。このとき、本体部8の係止突起821を二股形状の脚部91、92の凹部911、921に位置付ける。これにより、脚部91、92が係止突起821によって係止され、本体部8と取付部9とのx方向及びy方向の相対移動が規制される。さらに、内周部845とステータヨーク81又はボビン82の上面との間に脚部91、92が位置づけられ、脚部91、92が内周部845によって係止され、本体部8と取付部9とのz方向の相対移動が規制される。なお、内周部845には、脚部91、92との間隔を小さくするために、ステータヨーク81又はボビン82側に向かって突出する規制部846が設けられている。取付部9は、本体部8に対してz方向の一方側(図3における上側)に設けられる。
ここで、ステータコイル20を弁本体10に対して組み付ける方法について説明する。まず、ステータコイル20と弁本体10とをZ方向(z方向)周りの周方向において位置合わせ(相対角度を調節)しつつ、ケース62を上端側から環状の本体部8に挿通していく。即ち、5個のディンプル623のうち1個と、4個の係止部931、941、961、971のうち1個と、の周方向位置を一致させる。ケース62を挿通していくと、係止部931、941、961、971がケース62の外周面に当接することにより、一対の立上部93、94同士が離れるとともに一対の係止片96、97同士が離れるように、取付部9が変形する。さらに挿通していくと、ディンプル623と係止部931、941、961、971とが係合し、立上部93、94又は係止片96、97が若干復元する。
上記のようにステータコイル20が弁本体10に対して組み付けられた状態において、取付部9は、自然状態に対し、一対の立上部93、94同士及び一対の係止片96、97同士が離れた状態となっている。これにより、一対の立上部93、94同士及び一対の係止片96、97同士を近づけるような復元力が生じる。この復元力が、取付部9によってケース62を保持する保持力となる。このとき、ディンプル623と係止部931、941、961、971とが係合していることにより、ステータコイル20と弁本体10とが、Z方向を中心として相対回転したり、Z方向に沿って相対移動したりすることが規制される。また、一対の立上部93、94同士が連結部95によって連結され、一対の係止片96、97同士が連結部95によって連結されていることで、保持力を確保しやすくなっている。
尚、立上部93、94及び係止片96、97が変形する際、立上部93、94及び係止片96、97自体が撓み変形してもよいし、立上部93、94及び係止片96、97と連結部95との接続部分が変形してもよいし、これらの変形が組み合わされてもよい。
5個のディンプル623のうち1個と、4個の係止部931、941、961、971のうち1個と、が係合している状態において、作業者が、取付部9を変形させて係合を解除しつつ、ステータコイル20と弁本体10とを相対回転させることにより、係合するディンプル623と係止部931、941、961、971との組み合わせを変更してもよい。また、ステータコイル20と弁本体10とを周方向において位置合わせせずにケース62を本体部8に挿通した後、ステータコイル20と弁本体10とを相対回転させることでディンプル623と係止部931、941、961、971とを係合させてもよい。
以上の本実施形態によれば、本体部8に対してz方向の上側に設けられる取付部9が、z方向から見て開口951を有する連結部95を備えることで、ケース62のうちZ方向の上側の端部を本体部8に挿通し、さらにこの端部の少なくとも一部を連結部95に挿通することができる。従って、取付部の一部がケース62に対してZ方向に並ぶように配置される構成と比較して、電動弁1全体の軸方向(Z方向及びz方向)寸法を小さくすることができ、電動弁1を軸方向において小型化することができる。
また、連結部95が挟持部としての立上部93、94を介して本体部8に支持されることで、立上部93、94が、ケース62を挟み込む機能と、連結部95を本体部8に支持させる機能と、の両方を有する。これにより、取付部9の構成を簡素化しやすい。
また、脚部91、92に対してz方向に並ぶ位置において立上部93、94は変形しにくく、このような位置に係止部931、941が設けられることにより、係止部931、941による係止力を向上させることができる。
また、取付部9が、支持部としての脚部91、92とは周方向に異なる位置に、係止部961、971が設けられた係止片96、97を有することで、係止部の数を増やすことができ、ステータコイル20と弁本体10との相対角度の調節ピッチを小さくすることができる。
また、一対の係止部931、941がケース62の径方向に対向し、一対の係止部961、971がケース62の径方向に対向することで、一対の係止部931、941及び一対の係止部961、971のそれぞれによってケース62を挟み込むことができ、係止力を向上させることができる。
また、連結部95の開口951が、ケース62の所定範囲のみを挿通可能とし、所定範囲を超えた挿通を規制するように形成されていることで、ケース62が開口951に対して過挿入されることを抑制し、ステータコイル20と弁本体10とのZ方向における相対位置を位置決めしやすい。
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。例えば、前記実施形態では、連結部95が挟持部としての立上部93、94を介して本体部8に支持されるものとしたが、取付部において、環状部を本体部に支持させる部分がマグネット収容部を挟持せず、支持させる部分とは別に一対の挟持部を有していてもよい。このような構成によれば、一対の挟持部による挟持力を調節しやすい。
また、前記実施形態では、係止部931、941が脚部91、92に対してz方向に並ぶ位置に設けられるものとしてが、取付部には、少なくとも1つの係止部が設けられていればよく、例えば係止片にのみ係止部が設けられる構成としてもよい。
また、前記実施形態では、取付部9が係止片96、97を有するものとしたが、取付部は係止片を有していなくてもよい。即ち、取付部が支持部および挟持部を有し、係止部が挟持部に設けられる構成としてもよい。このような構成によれば、取付部の構成を簡素化することができる。
また、前記実施形態では、一対の係止部931、941がケース62の径方向に対向し、一対の係止部961、971がケース62の径方向に対向するものとしたが、一対の係止部同士が径方向に対向しない構成としてもよい。例えば、係止部と平坦部とが径方向に対向する構成としてもよいし、取付部が、係止部と対向する部分を有していなくてもよい。
また、前記実施形態では、連結部95の開口951及びケース62の外周面が軸方向から見て円状であり、これらの内径と外径とが一致することで過挿入が規制されるものとしたが、過挿入を規制する構成はこれに限定されない。例えば、環状部の開口とマグネット収容部の外周面とが異なる形状を有することで過挿入が規制されてもよく、具体例としては、外周面が円状且つ先細り形状を有するマグネット収容部に対し、環状部の開口が矩形状となっていることにより、マグネット収容部の外径が開口の短辺の長さと一致することで挿入が規制される構成が挙げられる。
また、前記実施形態では、ケース62に凹状のディンプル623が形成されるとともに取付部9に凸状の係止部931、941、961、971が形成されるものとしたが、マグネット収容部に凸状の係止部が形成されるとともに取付部に凹状又は貫通孔状の係止部が形成されてもよい。
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
1…電動弁、10…弁本体、62…ケース(マグネット収容部)、63…マグネットロータ、20…ステータコイル、8…本体部、83…コイル、9…取付部、91,92…脚部(支持部)、93,94…立上部(挟持部)、931,941…係止部、95…連結部(環状部)、951…開口、96,97…係止片、961,971…係止部
Claims (7)
- 弁本体においてマグネットを収容する筒状のマグネット収容部に組み付けられることにより、前記弁本体とともに電動弁を構成するステータコイルであって、
コイルを含むとともに前記マグネット収容部が挿通される環状の本体部と、
前記本体部に対して軸方向の一方側に設けられるとともに前記マグネット収容部に取り付けられる取付部と、を備え、
前記取付部は、前記軸方向から見て開口を有する環状部と、前記環状部に接続されて前記マグネット収容部を径方向から挟み込む一対の挟持部と、前記マグネット収容部の外周面に係止される係止部と、を有することを特徴とするステータコイル。 - 前記環状部は、前記挟持部を介して前記本体部に支持されることを特徴とする請求項1に記載のステータコイル。
- 前記取付部は、前記環状部を前記本体部に支持させる支持部に対して前記軸方向に並ぶ位置に設けられた前記係止部を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のステータコイル。
- 前記取付部は、前記環状部を前記本体部に支持させる支持部とは周方向において異なる位置に、前記係止部が設けられた係止片を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のステータコイル。
- 前記取付部は、前記マグネット収容部の径方向に対向する位置に設けられた一対の前記係止部を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のステータコイル。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のステータコイルと、前記弁本体と、を備えることを特徴とする電動弁。
- 前記マグネット収容部は、前記本体部に挿通される側の端部が先細り形状を有し、
前記環状部の開口は、前記マグネット収容部の端部のうち所定範囲のみを挿通可能とし、前記所定範囲を超えた挿通を規制するように形成されていることを特徴とする請求項6に記載の電動弁。
Priority Applications (1)
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JP2020107076A JP2022002453A (ja) | 2020-06-22 | 2020-06-22 | ステータコイル及び電動弁 |
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JP2022002453A true JP2022002453A (ja) | 2022-01-06 |
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ID=79244499
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JP2020107076A Pending JP2022002453A (ja) | 2020-06-22 | 2020-06-22 | ステータコイル及び電動弁 |
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-
2020
- 2020-06-22 JP JP2020107076A patent/JP2022002453A/ja active Pending
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