JP2022093842A - Motor-operated valve - Google Patents

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智宏 湯浅
Tomohiro Yuasa
真司 佐伯
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Abstract

To improve the stability of a rotor by reducing the influence, on a rotor magnet, of the magnetic field of a sensor magnet in a motor-operated valve.SOLUTION: A motor-operated valve 1 comprises: an operation rod 32 axially supporting a valve element 34; a rotor 60 operating the operation rod 32; a rotor magnet 104 having a plurality of magnetic poles disposed along the outer periphery of the rotor 60; a screw feeding mechanism 109 converting the rotary motion of the rotor 60 into the axial motion of the operation rod 32; a sensor magnet 106 provided coaxially with the rotor 60 and rotatable integrally with the rotor 60; and a magnetic sensor 119 which is provided axially opposed to the sensor magnet 106 and detects the magnetic flux of the sensor magnet 106 to thereby detect the displacement amount of the rotor 60. The axial both surfaces of the sensor magnet 106 are magnetized, each of the surfaces has a plurality of magnetic poles in the rotary direction.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、弁開度を検出するための磁気センサを備える電動弁に関する。 The present invention relates to an electric valve including a magnetic sensor for detecting a valve opening degree.

自動車用空調装置は、一般に、圧縮機、凝縮器、膨張装置、蒸発器等を冷凍サイクルに配置して構成される。冷凍サイクルには、膨張装置としての膨張弁など、冷媒の流れを制御するために各種制御弁が設けられている。近年の電気自動車等の普及に伴い、駆動部としてモータを備える電動弁が広く採用されつつある。 An automobile air conditioner is generally configured by arranging a compressor, a condenser, an inflator, an evaporator and the like in a refrigeration cycle. The refrigeration cycle is provided with various control valves for controlling the flow of the refrigerant, such as an expansion valve as an expansion device. With the spread of electric vehicles and the like in recent years, electric valves equipped with a motor as a drive unit are being widely adopted.

このような電動弁として、弁開度を検出するための磁気センサを備えるものが知られている(例えば特許文献1)。ロータとともに回転する作動ロッドの一端に弁体が設けられ、他端にマグネット(センサマグネット)が設けられている。そのセンサマグネットと軸線方向に対向するように磁気センサが設けられる。ロータの回転運動は、ねじ送り機構により弁体の軸線運動に変換される。ロータの回転に伴う磁束の変化を磁気センサで捉えることによりセンサマグネットの回転角度ひいては弁体の軸線方向位置を検出でき、弁開度を算出することができる。 As such an electric valve, a valve provided with a magnetic sensor for detecting the valve opening degree is known (for example, Patent Document 1). A valve body is provided at one end of an operating rod that rotates with the rotor, and a magnet (sensor magnet) is provided at the other end. A magnetic sensor is provided so as to face the sensor magnet in the axial direction. The rotary motion of the rotor is converted into the axial motion of the valve body by the screw feed mechanism. By capturing the change in magnetic flux with the rotation of the rotor with a magnetic sensor, the rotation angle of the sensor magnet and thus the axial position of the valve body can be detected, and the valve opening can be calculated.

特開2018-135908号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-135908

このような電動弁では、ロータのマグネット(ロータマグネット)とセンサマグネットとが比較的近い位置に配置されるため、センサマグネットの磁界がロータマグネットの磁界に干渉する可能性がある。その結果、ロータとステータとの吸引力のバランスを崩し、ロータの安定した回転を阻害する虞がある。なお、このような問題は、冷凍サイクルに限らず種々の用途に用いられる電動弁について同様に生じ得る。 In such an electric valve, since the rotor magnet (rotor magnet) and the sensor magnet are arranged at relatively close positions, the magnetic field of the sensor magnet may interfere with the magnetic field of the rotor magnet. As a result, the balance of the suction force between the rotor and the stator may be lost, and the stable rotation of the rotor may be hindered. It should be noted that such a problem may occur not only in the refrigeration cycle but also in the motorized valve used for various purposes.

本発明の目的の一つは、磁気センサを備える電動弁において、センサマグネットの磁界がロータマグネットへ与える影響を小さくし、ロータの安定性を確保することにある。 One of the objects of the present invention is to reduce the influence of the magnetic field of the sensor magnet on the rotor magnet in the electric valve provided with the magnetic sensor, and to secure the stability of the rotor.

本発明のある態様は電動弁である。この電動弁は、弁体を軸線方向に支持する作動ロッドと、作動ロッドを作動させるロータと、ロータの外周面に沿って複数の磁極が設けられたロータマグネットと、ロータの回転運動を作動ロッドの軸線運動に変換するねじ送り機構と、ロータと同軸状に設けられ、ロータと一体に回転可能なセンサマグネットと、センサマグネットと軸線方向に対向し、センサマグネットの磁束を検出することでロータの変位量を検出する磁気センサと、を備える。センサマグネットは、軸線方向の両面に極性が互いに反転するよう着磁がなされ、各面が回転方向に複数の磁極を有する。 One aspect of the present invention is a motorized valve. This electric valve has an operating rod that supports the valve body in the axial direction, a rotor that operates the operating rod, a rotor magnet provided with a plurality of magnetic poles along the outer peripheral surface of the rotor, and an operating rod that rotates the rotor. A screw feed mechanism that converts to the axial motion of the rotor, a sensor magnet that is provided coaxially with the rotor and can rotate integrally with the rotor, and a sensor magnet that faces the sensor magnet in the axial direction and detects the magnetic flux of the sensor magnet to detect the magnetic flux of the rotor. It is equipped with a magnetic sensor that detects the amount of displacement. The sensor magnet is magnetized so that the polarities of both sides in the axial direction are reversed from each other, and each surface has a plurality of magnetic poles in the rotational direction.

この態様によれば、センサマグネットの両面に極性が互いに反転するよう着磁がなされることで、軸線方向の磁束密度を十分に確保できる。センサマグネットの両面に極性が互いに反転するよう着磁がなされ、かつ各面が複数の磁極を有することで、後述のようにセンサマグネットの磁界がロータマグネットに影響を与えることを抑制でき、ロータの回転安定性を確保できる。 According to this aspect, the magnetic flux density in the axial direction can be sufficiently secured by magnetizing both sides of the sensor magnet so that the polarities are reversed from each other. By magnetizing both sides of the sensor magnet so that the polarities are reversed from each other, and having multiple magnetic poles on each side, it is possible to suppress the influence of the magnetic field of the sensor magnet on the rotor magnet as described later, and the rotor Rotational stability can be ensured.

本発明によれば、磁気センサを備える電動弁において、センサマグネットの磁界がロータマグネットへ与える影響を小さくし、ロータの回転安定性を確保できる。 According to the present invention, in an electric valve provided with a magnetic sensor, the influence of the magnetic field of the sensor magnet on the rotor magnet can be reduced, and the rotational stability of the rotor can be ensured.

実施形態に係る電動弁を表す断面図である。It is sectional drawing which shows the electric valve which concerns on embodiment. ステータおよびその周辺の構成を表す図である。It is a figure which shows the structure of a stator and its surroundings. ロータの構成を表す図である。It is a figure which shows the structure of a rotor. センサマグネットを上下二層の両面4極としたことによる作用を模式的に表す図である。It is a figure which shows typically the action by making the sensor magnet the upper and lower two layers double-sided four poles. センサマグネットの内径の大きさが磁気センサで感知する磁束密度に与える影響を検証した解析結果を表す図である。It is a figure which shows the analysis result which verified the influence which the size of the inner diameter of a sensor magnet has on the magnetic flux density sensed by a magnetic sensor. 変形例に係るロータの構成を表す図である。It is a figure which shows the structure of the rotor which concerns on the modification.

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を表現することがある。また、以下の実施形態およびその変形例について、ほぼ同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, for convenience, the positional relationship of each structure may be expressed with reference to the illustrated state. Further, with respect to the following embodiments and variations thereof, substantially the same components are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.

図1は、実施形態に係る電動弁を表す断面図である。
電動弁1は、図示しない自動車用空調装置の冷凍サイクルに適用される。この冷凍サイクルには、循環する冷媒を圧縮する圧縮機、圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器、凝縮された冷媒を絞り膨張させて霧状に送出する膨張弁、霧状の冷媒を蒸発させてその蒸発潜熱により車室内の空気を冷却する蒸発器等が設けられている。電動弁1は、その冷凍サイクルの膨張弁として機能する。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an electric valve according to an embodiment.
The motorized valve 1 is applied to a refrigerating cycle of an automobile air conditioner (not shown). In this refrigeration cycle, a compressor that compresses the circulating refrigerant, a condenser that condenses the compressed refrigerant, an expansion valve that squeezes and expands the condensed refrigerant and sends it out in the form of a mist, and evaporates the mist-like refrigerant. An evaporator or the like that cools the air in the vehicle interior by the latent heat of evaporation is provided. The motorized valve 1 functions as an expansion valve for the refrigeration cycle.

電動弁1は、弁本体2とモータユニット3とを組み付けて構成される。弁本体2は、弁部を収容したボディ5を有する。ボディ5は、「バルブボディ」として機能する。ボディ5は、第1ボディ6と第2ボディ8とを同軸状に組み付けて構成される。第1ボディ6および第2ボディ8は、ともにステンレス鋼(以下「SUS」と表記する)からなる。第2ボディ8には弁座24が設けられるため、耐摩耗性に優れた材質が選定されている。第1ボディ6は第2ボディ8よりも溶接性に優れ、第2ボディ8は第1ボディ6よりも加工性に優れている。 The motorized valve 1 is configured by assembling a valve main body 2 and a motor unit 3. The valve body 2 has a body 5 that houses the valve portion. The body 5 functions as a "valve body". The body 5 is configured by coaxially assembling the first body 6 and the second body 8. Both the first body 6 and the second body 8 are made of stainless steel (hereinafter referred to as "SUS"). Since the valve seat 24 is provided on the second body 8, a material having excellent wear resistance is selected. The first body 6 has better weldability than the second body 8, and the second body 8 has better workability than the first body 6.

第1ボディ6は、外径が下方に向けて段階的に縮径する段付円筒状をなす。第1ボディ6の上端部の外径がやや縮径され、段差による係止部52が構成されている。第1ボディ6の下部外周面には、電動弁1を図示しない配管ボディに組み付けるための雄ねじ10が形成されている。なお、配管ボディには、凝縮器側から延びる配管や、蒸発器につながる配管などが接続されるが、その詳細については説明を省略する。第1ボディ6における雄ねじ10のやや上方の外周面には、環状溝からなるシール収容部12が形成され、シールリング14(Oリング)が嵌着されている。 The first body 6 has a stepped cylindrical shape in which the outer diameter is gradually reduced downward. The outer diameter of the upper end portion of the first body 6 is slightly reduced to form a locking portion 52 due to a step. A male screw 10 for assembling the motorized valve 1 to a piping body (not shown) is formed on the lower outer peripheral surface of the first body 6. A pipe extending from the condenser side, a pipe connected to the evaporator, and the like are connected to the pipe body, but the details thereof will be omitted. A seal accommodating portion 12 formed of an annular groove is formed on the outer peripheral surface slightly above the male screw 10 in the first body 6, and a seal ring 14 (O-ring) is fitted therein.

第1ボディ6の下部には、円穴状の凹状嵌合部16が設けられている。第2ボディ8は有底円筒状をなし、その上部が凹状嵌合部16に圧入されている。第2ボディ8の下部外周面には環状溝からなるシール収容部18が形成され、シールリング20が嵌着されている。第2ボディ8の底部を軸線方向に貫通するように弁孔22が設けられ、その弁孔22の上端開口部に弁座24が形成されている。第2ボディ8の側部に入口ポート26が設けられ、下部に出口ポート28が設けられている。第1ボディ6および第2ボディ8の内方に弁室30が形成されている。入口ポート26と出口ポート28とは、弁室30を介して連通している。 A circular hole-shaped concave fitting portion 16 is provided at the lower portion of the first body 6. The second body 8 has a bottomed cylindrical shape, and the upper portion thereof is press-fitted into the concave fitting portion 16. A seal accommodating portion 18 formed of an annular groove is formed on the lower outer peripheral surface of the second body 8, and a seal ring 20 is fitted therein. A valve hole 22 is provided so as to penetrate the bottom of the second body 8 in the axial direction, and a valve seat 24 is formed at the upper end opening of the valve hole 22. An inlet port 26 is provided on the side of the second body 8, and an exit port 28 is provided on the lower portion. A valve chamber 30 is formed inside the first body 6 and the second body 8. The inlet port 26 and the outlet port 28 communicate with each other via the valve chamber 30.

ボディ5の内方には、モータユニット3のロータ60から延びる作動ロッド32が挿通されている。作動ロッド32は、弁室30を貫通する。作動ロッド32は、非磁性金属からなる棒材を切削加工して得られ、その下部にニードル状の弁体34が一体に設けられている。弁体34が弁室30側から弁座24に着脱することにより弁部を開閉する。 An operating rod 32 extending from the rotor 60 of the motor unit 3 is inserted inside the body 5. The actuating rod 32 penetrates the valve chamber 30. The actuating rod 32 is obtained by cutting a bar made of a non-magnetic metal, and a needle-shaped valve body 34 is integrally provided below the rod. The valve body 34 is attached to and detached from the valve seat 24 from the valve chamber 30 side to open and close the valve portion.

第1ボディ6の上部中央には、ガイド部材36が立設されている。ガイド部材36は、非磁性金属からなる管材を段付円筒状に切削加工して得られ、その軸線方向中央部の外周面に雄ねじ38が形成されている。ガイド部材36の下端部が大径となっており、その大径部40が第1ボディ6の上部中央に圧入され、同軸状に固定されている。ガイド部材36は、その内周面により作動ロッド32を軸線方向に摺動可能に支持する一方、その外周面によりロータ60の回転軸62を回転摺動可能に支持する。回転軸62は非磁性金属からなる。 A guide member 36 is erected in the center of the upper part of the first body 6. The guide member 36 is obtained by cutting a pipe material made of a non-magnetic metal into a stepped cylindrical shape, and a male screw 38 is formed on the outer peripheral surface of the central portion in the axial direction thereof. The lower end of the guide member 36 has a large diameter, and the large diameter portion 40 is press-fitted into the center of the upper part of the first body 6 and fixed coaxially. The guide member 36 slidably supports the operating rod 32 in the axial direction by its inner peripheral surface, while the rotary shaft 62 of the rotor 60 is slidably supported by its outer peripheral surface. The rotating shaft 62 is made of a non-magnetic metal.

作動ロッド32における弁体34のやや上方にばね受け42が設けられ、ガイド部材36の底部にもばね受け44が設けられている。ばね受け42,44間に、弁体34を閉弁方向に付勢するスプリング46(「付勢部材」として機能する)が介装されている。 A spring receiver 42 is provided slightly above the valve body 34 of the operating rod 32, and a spring receiver 44 is also provided at the bottom of the guide member 36. A spring 46 (functioning as an "urging member") that urges the valve body 34 in the valve closing direction is interposed between the spring receivers 42 and 44.

一方、モータユニット3は、ロータ60とステータ64とを含む三相ステッピングモータとして構成されている。モータユニット3は、有底円筒状のキャン66を有し、そのキャン66の内方にロータ60を配置し、外方にステータ64を配置して構成されている。キャン66は、弁体34およびその駆動機構が配置される空間を覆うとともにロータ60を内包する有底円筒状の部材であり、冷媒の圧力が作用する内方の圧力空間(内部空間)と作用しない外方の非圧力空間(外部空間)とを画定する。 On the other hand, the motor unit 3 is configured as a three-phase stepping motor including a rotor 60 and a stator 64. The motor unit 3 has a bottomed cylindrical can 66, a rotor 60 is arranged inside the can 66, and a stator 64 is arranged outside the can 66. The can 66 is a bottomed cylindrical member that covers the space in which the valve body 34 and its drive mechanism are arranged and contains the rotor 60, and acts with the inner pressure space (internal space) on which the pressure of the refrigerant acts. It defines the outside non-pressure space (external space).

キャン66は、非磁性金属(本実施形態ではSUS)からなり、その下部が第1ボディ6の上端部に外挿されるようにして同軸状に組み付けられている。キャン66は、その下端が係止部52に係止されることによりその挿入量が規制される。キャン66の下端と第1ボディ6との境界に沿って全周溶接が施されることにより(図示略)、ボディ5とキャン66との固定およびシールが実現されている。ボディ5とキャン66とに囲まれた空間が、上記圧力空間を形成している。 The can 66 is made of a non-magnetic metal (SUS in this embodiment), and is coaxially assembled so that the lower portion thereof is externally inserted into the upper end portion of the first body 6. The insertion amount of the can 66 is restricted by locking the lower end of the can 66 with the locking portion 52. By performing full-circle welding along the boundary between the lower end of the can 66 and the first body 6 (not shown), fixing and sealing of the body 5 and the can 66 are realized. The space surrounded by the body 5 and the can 66 forms the pressure space.

ステータ64は、積層コア70の内周部に複数の突極を等間隔に配置して構成される。積層コア70は、環状のコアが軸線方向に積層されて構成される。各突極には、コイル73(電磁コイル)が装着されたボビン74が組み付けられている。これらコイル73およびボビン74により「コイルユニット75」が構成される。本実施形態では、三相電流を供給するための3つのコイルユニット75が、積層コア70の中心軸に対して120度ごとに設けられている(詳細後述)。 The stator 64 is configured by arranging a plurality of salient poles at equal intervals on the inner peripheral portion of the laminated core 70. The laminated core 70 is configured by laminating annular cores in the axial direction. A bobbin 74 to which a coil 73 (electromagnetic coil) is mounted is attached to each salient pole. The coil 73 and the bobbin 74 constitute a "coil unit 75". In this embodiment, three coil units 75 for supplying a three-phase current are provided every 120 degrees with respect to the central axis of the laminated core 70 (details will be described later).

ステータ64は、モータユニット3のケース76と一体に設けられている。すなわち、ケース76は、耐食性を有する樹脂材の射出成形(「インサート成形」又は「モールド成形」ともいう)により得られる。ステータ64は、その射出成形によるモールド樹脂によって被覆されている。ケース76は、そのモールド樹脂からなる。以下、ステータ64とケース76とのモールド成形品を「ステータユニット78」とも称する。 The stator 64 is provided integrally with the case 76 of the motor unit 3. That is, the case 76 is obtained by injection molding (also referred to as "insert molding" or "mold molding") of a resin material having corrosion resistance. The stator 64 is covered with a mold resin obtained by injection molding thereof. The case 76 is made of the molded resin. Hereinafter, the molded product of the stator 64 and the case 76 is also referred to as a “stator unit 78”.

ステータユニット78は、中空構造を有し、キャン66を同軸状に挿通しつつボディ5に組み付けられている。第1ボディ6における係止部52のやや下方の外周面には、環状溝からなるシール収容部80が形成され、シールリング82(Oリング)が嵌着されている。第1ボディ6の上部外周面とケース76の下部内周面とに間にシールリング82が介装されることにより、キャン66とステータ64との間隙への外部雰囲気(水など)の侵入が防止されている。 The stator unit 78 has a hollow structure and is assembled to the body 5 while the can 66 is coaxially inserted. A seal accommodating portion 80 formed of an annular groove is formed on the outer peripheral surface slightly below the locking portion 52 in the first body 6, and a seal ring 82 (O-ring) is fitted therein. By interposing the seal ring 82 between the upper outer peripheral surface of the first body 6 and the lower inner peripheral surface of the case 76, external atmosphere (water, etc.) can enter the gap between the can 66 and the stator 64. It is prevented.

ロータ60は、回転軸62に組み付けられた円筒状のロータコア102と、ロータコア102の外周面に設けられたロータマグネット104と、ロータコア102の上端面に設けられたセンサマグネット106を備える。ロータコア102は、回転軸62に組み付けられている。センサマグネット106は、ロータコア102の上端部に外挿される態様で同軸状に組み付けられている。ロータマグネット104は、その周方向に複数極に磁化(着磁)されている。センサマグネット106も複数極に磁化(着磁)されている。 The rotor 60 includes a cylindrical rotor core 102 assembled to the rotating shaft 62, a rotor magnet 104 provided on the outer peripheral surface of the rotor core 102, and a sensor magnet 106 provided on the upper end surface of the rotor core 102. The rotor core 102 is assembled to the rotating shaft 62. The sensor magnet 106 is coaxially assembled so as to be externally attached to the upper end portion of the rotor core 102. The rotor magnet 104 is magnetized (magnetized) to a plurality of poles in its circumferential direction. The sensor magnet 106 is also magnetized (magnetized) to a plurality of poles.

回転軸62は、有底円筒状の円筒軸であり、その開口端を下にしてガイド部材36に外挿されている。回転軸62の下部内周面に雌ねじ108が形成され、ガイド部材36の雄ねじ38と噛合している。これらのねじ部によるねじ送り機構109によって、ロータ60の回転運動が作動ロッド32の軸線運動に変換される。それにより弁体34が軸線方向、つまり弁部の開閉方向に移動(昇降)する。 The rotary shaft 62 is a bottomed cylindrical cylindrical shaft, and is extrapolated to the guide member 36 with its open end facing down. A female screw 108 is formed on the lower inner peripheral surface of the rotating shaft 62 and meshes with the male screw 38 of the guide member 36. The rotary motion of the rotor 60 is converted into the axial motion of the operating rod 32 by the screw feed mechanism 109 by these screw portions. As a result, the valve body 34 moves (elevates) in the axial direction, that is, in the opening / closing direction of the valve portion.

作動ロッド32の上部が縮径され、その縮径部110が回転軸62の底部112を貫通している。縮径部110の先端部には環状のストッパ114が固定されている。一方、縮径部110の基端と底部112との間には、作動ロッド32を下方(つまり閉弁方向)に付勢するスプリング116が介装されている。このような構成により、開弁時には、ストッパ114が底部112に係止される態様で作動ロッド32がロータ60と一体変位する。一方、閉弁時には、弁体34が弁座24から受ける反力によりスプリング116が押し縮められる。このときのスプリング116の弾性反力により弁体34を弁座24に押し付けることができ、弁体34の着座性能(弁閉性能)を高められる。 The upper portion of the operating rod 32 is reduced in diameter, and the reduced diameter portion 110 penetrates the bottom portion 112 of the rotating shaft 62. An annular stopper 114 is fixed to the tip of the reduced diameter portion 110. On the other hand, a spring 116 that urges the operating rod 32 downward (that is, in the valve closing direction) is interposed between the base end of the reduced diameter portion 110 and the bottom portion 112. With such a configuration, when the valve is opened, the operating rod 32 is integrally displaced with the rotor 60 in such a manner that the stopper 114 is locked to the bottom 112. On the other hand, when the valve is closed, the spring 116 is compressed by the reaction force received by the valve body 34 from the valve seat 24. The elastic reaction force of the spring 116 at this time can press the valve body 34 against the valve seat 24, and the seating performance (valve closing performance) of the valve body 34 can be improved.

モータユニット3は、キャン66の外側に回路基板118を有する。回路基板118は、ケース76の内方に固定されている。本実施形態では、回路基板118の下面に制御部や通信部として機能する各種回路が実装されている。具体的には、モータを駆動するための駆動回路、駆動回路に制御信号を出力する制御回路(マイクロコンピュータ)、制御回路が外部装置と通信するための通信回路、各回路およびモータ(コイル)に電力を供給するための電源回路等が実装されている。ケース76の上端は、蓋体77により閉止されている。ケース76における蓋体77の下方の空間に回路基板118が配設されている。 The motor unit 3 has a circuit board 118 on the outside of the can 66. The circuit board 118 is fixed to the inside of the case 76. In this embodiment, various circuits that function as a control unit and a communication unit are mounted on the lower surface of the circuit board 118. Specifically, the drive circuit for driving the motor, the control circuit (microcomputer) for outputting the control signal to the drive circuit, the communication circuit for the control circuit to communicate with the external device, each circuit and the motor (coil). A power supply circuit or the like for supplying power is mounted. The upper end of the case 76 is closed by the lid 77. The circuit board 118 is arranged in the space below the lid 77 in the case 76.

回路基板118におけるセンサマグネット106との対向面には、磁気センサ119が設けられている。磁気センサ119は、キャン66の底部端壁を介してセンサマグネット106と軸線方向に対向する。ロータ60の回転に伴ってセンサマグネット106による磁束が変化する。磁気センサ119は、この磁束の変化を捉えることでロータ60の変位量(本実施形態ではロータ60の回転角度)を検出する。制御部は、そのロータ60の変位量に基づいて弁体34の軸線方向位置ひいては弁開度を算出する。 A magnetic sensor 119 is provided on the surface of the circuit board 118 facing the sensor magnet 106. The magnetic sensor 119 faces the sensor magnet 106 in the axial direction via the bottom end wall of the can 66. The magnetic flux generated by the sensor magnet 106 changes as the rotor 60 rotates. The magnetic sensor 119 detects the displacement amount of the rotor 60 (rotation angle of the rotor 60 in this embodiment) by capturing the change in the magnetic flux. The control unit calculates the axial position of the valve body 34 and thus the valve opening degree based on the displacement amount of the rotor 60.

それぞれのボビン74からはコイル73につながる一対の端子117が延出し、回路基板118に接続されている。回路基板118からは電源端子、グランド端子および通信端子(これらを総称して「接続端子81」ともいう)が延出し、それぞれケース76の側壁を貫通して外部に引き出されている。ケース76の側部にコネクタ部79が一体に設けられ、そのコネクタ部79の内方に接続端子81が配置されている。 A pair of terminals 117 connected to the coil 73 extend from each bobbin 74 and are connected to the circuit board 118. A power supply terminal, a ground terminal, and a communication terminal (collectively referred to as “connection terminal 81”) extend from the circuit board 118, and each of them penetrates the side wall of the case 76 and is drawn out to the outside. A connector portion 79 is integrally provided on the side portion of the case 76, and a connection terminal 81 is arranged inside the connector portion 79.

図2は、ステータ64およびその周辺の構成を表す図である。(A)は図1のA-A矢視断面に対応し、ステータユニット78の断面図である。(B)はステータ64のみ(樹脂モールド前の状態)を表す図である。なお、図2(A)には参考のため、キャン66およびロータ60を示している(二点鎖線参照)。 FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the stator 64 and its surroundings. (A) corresponds to the cross section taken along the line AA of FIG. 1, and is a cross-sectional view of the stator unit 78. (B) is a figure showing only the stator 64 (state before resin molding). Note that FIG. 2A shows the can 66 and the rotor 60 for reference (see the alternate long and short dash line).

モータユニット3が三相のモータであるため、図2(A)に示すように、ロータ60の軸線Lの周りに等間隔でコイルユニット75が設けられている。図2(B)にも示すように、積層コア70の内周部に軸線Lに対して120度の間隔でスロット120a~120c(これらを特に区別しないときは「スロット120」と総称する)が設けられている。各スロット120には、その中央から半径方向内向きに突出する突極122a~122c(「突極122」と総称する)が形成され、それぞれU相コイル73a、V相コイル73b、W相コイル73c(「コイル73」と総称する)が組み付けられている。互いに隣接するスロット120の間にも、横断面U字状のスリット124が形成され、磁路の最適化が図られている。 Since the motor unit 3 is a three-phase motor, as shown in FIG. 2A, coil units 75 are provided around the axis L of the rotor 60 at equal intervals. As shown in FIG. 2B, slots 120a to 120c (collectively referred to as “slot 120” when these are not particularly distinguished) are provided at intervals of 120 degrees with respect to the axis L on the inner peripheral portion of the laminated core 70. It is provided. In each slot 120, salient poles 122a to 122c (collectively referred to as “protruding poles 122”) projecting inward in the radial direction from the center thereof are formed, and are U-phase coil 73a, V-phase coil 73b, and W-phase coil 73c, respectively. (Generally referred to as "coil 73") is assembled. A slit 124 having a U-shaped cross section is also formed between the slots 120 adjacent to each other to optimize the magnetic path.

ロータマグネット104は、キャン66を介して突極122a~122cと対向する。本実施形態では図2(A)に示すように、ロータマグネット104が10極に磁化されている。なお、その極数については適宜設定できる。 The rotor magnet 104 faces the salient poles 122a to 122c via the can 66. In this embodiment, as shown in FIG. 2A, the rotor magnet 104 is magnetized to 10 poles. The number of poles can be set as appropriate.

次に、ロータ60におけるマグネットの構成について詳細に説明する。
図3は、ロータ60の構成を表す図である。(A)は斜視図、(B)は正面図、(C)は平面図、(D)は(C)のB-B矢視断面図である。図中の「N」はN極、「S」はS極を示す。なお、図3(A)~(C)においては説明の便宜上、回転軸62の表記を省略している。
Next, the configuration of the magnet in the rotor 60 will be described in detail.
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the rotor 60. (A) is a perspective view, (B) is a front view, (C) is a plan view, and (D) is a sectional view taken along the line BB of (C). In the figure, "N" indicates N pole and "S" indicates S pole. In FIGS. 3A to 3C, the notation of the rotating shaft 62 is omitted for convenience of explanation.

ロータ60は、ロータコア102の外周面に沿ってロータマグネット104を有し、ロータコア102の軸端部にセンサマグネット106が配設されている(図3(A),(D))。ロータマグネット104は円筒状をなし、外周面10極着磁とされている(図3(B),(C))。一方、センサマグネット106は環状をなし、上下二層の両面4極着磁(片面2極の両面着磁)とされている。すなわち、センサマグネット106は、その上層106aと下層106bがそれぞれ2極となるように着磁され、その上下両面で磁極の極性が反転されている。このような構成により、磁束の強化が図られている。 The rotor 60 has a rotor magnet 104 along the outer peripheral surface of the rotor core 102, and a sensor magnet 106 is arranged at a shaft end portion of the rotor core 102 (FIGS. 3A and 3D). The rotor magnet 104 has a cylindrical shape and is magnetized with 10 poles on the outer peripheral surface (FIGS. 3 (B) and 3 (C)). On the other hand, the sensor magnet 106 has an annular shape and has two upper and lower layers, both sides of which are four-pole magnetized (one-sided two-pole magnetized on both sides). That is, the sensor magnet 106 is magnetized so that the upper layer 106a and the lower layer 106b each have two poles, and the polarities of the magnetic poles are reversed on both the upper and lower surfaces thereof. With such a configuration, the magnetic flux is strengthened.

ロータコア102は、円筒状の磁性金属(磁性体)からなる。ロータコア102の軸線方向中央には、その外周面に沿って環状溝140が形成されている(図3(D))。ロータマグネット104の内周面がその環状溝140に嵌合している。すなわち、環状溝140は、ロータコア102からのロータマグネット104の脱落を防止する脱落防止構造として機能する。 The rotor core 102 is made of a cylindrical magnetic metal (magnetic material). An annular groove 140 is formed at the center of the rotor core 102 in the axial direction along the outer peripheral surface thereof (FIG. 3 (D)). The inner peripheral surface of the rotor magnet 104 is fitted in the annular groove 140. That is, the annular groove 140 functions as a dropout prevention structure for preventing the rotor magnet 104 from falling off from the rotor core 102.

回転軸62は、その上部に外径がやや縮小された縮径部63を有する。ロータコア102の軸端部142(上端開口部)は、その縮径部63と相補形状となるよう内径がやや縮小されており、ロータコア102を回転軸62に組み付ける際の軸線方向のストッパを構成している。 The rotating shaft 62 has a reduced diameter portion 63 having a slightly reduced outer diameter at the upper portion thereof. The inner diameter of the shaft end portion 142 (upper end opening) of the rotor core 102 is slightly reduced so as to have a shape complementary to the reduced diameter portion 63, and constitutes a stopper in the axial direction when the rotor core 102 is assembled to the rotating shaft 62. ing.

センサマグネット106は、回転軸62の縮径部63に外挿されつつ、ロータコア102の上面に組み付けられている。センサマグネット106は、このように磁性体(本実施形態ではロータコア102)の上に配置されることで、その磁力を大きくすることができる。回転軸62の上端部にワッシャ65が同軸状に挿通された状態でその上端部が加締められることで、ロータコア102の軸端部142とワッシャ65との間にセンサマグネット106が保持される。 The sensor magnet 106 is attached to the upper surface of the rotor core 102 while being extrapolated to the reduced diameter portion 63 of the rotating shaft 62. By arranging the sensor magnet 106 on the magnetic material (rotor core 102 in this embodiment) in this way, the magnetic force thereof can be increased. The washer 65 is coaxially inserted into the upper end of the rotating shaft 62, and the upper end is crimped so that the sensor magnet 106 is held between the shaft end 142 of the rotor core 102 and the washer 65.

図1に戻り、以上のように構成された電動弁1は、モータユニット3の駆動制御によってその弁開度を調整可能な電動膨張弁として機能する。すなわち、図示しない外部装置からの指令に基づき、制御部は、目標開度を実現するための制御量(モータの駆動ステップ数)を設定し、これを実現するための駆動信号を駆動回路に出力する。駆動回路は、各コイル73に設定されたタイミングで三相の駆動電流(駆動パルス)を供給する。それにより、ロータ60が高分解能にて回転する。このとき、弁体34が弁座24から離間した開弁状態であれば、スプリング116の付勢力によりストッパ114が回転軸62に当接し、作動ロッド32ひいては弁体34が、ロータ60と一体に動作する。 Returning to FIG. 1, the motorized valve 1 configured as described above functions as an electric expansion valve whose valve opening degree can be adjusted by drive control of the motor unit 3. That is, based on a command from an external device (not shown), the control unit sets a control amount (number of motor drive steps) for achieving the target opening degree, and outputs a drive signal for achieving this to the drive circuit. do. The drive circuit supplies a three-phase drive current (drive pulse) at a timing set for each coil 73. As a result, the rotor 60 rotates with high resolution. At this time, if the valve body 34 is in the valve open state separated from the valve seat 24, the stopper 114 abuts on the rotating shaft 62 due to the urging force of the spring 116, and the operating rod 32 and thus the valve body 34 are integrated with the rotor 60. Operate.

ロータ60は、ガイド部材36との間のねじ送り機構109により上下方向に動作する。つまり、弁体34が弁部の開閉方向に並進し、弁部の開度が設定開度に調整される。このねじ送り機構109は、ロータ60の軸線周りの回転運動を作動ロッド32の軸線運動(直進運動)に変換し、弁体34を弁部の開閉方向に駆動する。電動弁1が配管ボディに取り付けられて膨張弁として機能するとき、弁部は小開度に制御される。 The rotor 60 operates in the vertical direction by the screw feed mechanism 109 between the rotor 60 and the guide member 36. That is, the valve body 34 translates in the opening / closing direction of the valve portion, and the opening degree of the valve portion is adjusted to the set opening degree. The screw feed mechanism 109 converts the rotary motion around the axis of the rotor 60 into the axial motion (straight motion) of the operating rod 32, and drives the valve body 34 in the opening / closing direction of the valve portion. When the motorized valve 1 is attached to the piping body and functions as an expansion valve, the valve portion is controlled to a small opening degree.

制御部は、磁気センサ119の検出信号に基づいてセンサマグネット106の回転角度(ロータ60の回転角度)を検出し、弁開度を算出できる。 The control unit can detect the rotation angle of the sensor magnet 106 (rotation angle of the rotor 60) based on the detection signal of the magnetic sensor 119 and calculate the valve opening degree.

次に、本実施形態の作用効果について説明する。
図4は、センサマグネット106を上下二層の両面4極としたことによる作用を模式的に表す図である。(A)は実施形態の作用を示し、(B)は比較例の作用を示す。比較例は、センサマグネット126を上下一層の2極構造とした場合を示す。図中の二点鎖線矢印は、センサマグネットにおける磁束の向きを例示する。
Next, the action and effect of this embodiment will be described.
FIG. 4 is a diagram schematically showing the action of the sensor magnet 106 having four poles on both sides of two upper and lower layers. (A) shows the action of the embodiment, and (B) shows the action of the comparative example. A comparative example shows a case where the sensor magnet 126 has a two-pole structure of upper and lower layers. The two-dot chain arrow in the figure illustrates the direction of the magnetic flux in the sensor magnet.

本実施形態では、センサマグネット106を両面着磁(磁極が上下二層)とし、かつその両面で磁極の極性を反転させているため、その両面の一方から出た磁束は、基本的に他方に引き込まれる。これに対し、比較例では、磁極が上下一層であるため、センサマグネット126の磁極から出た磁束の一部がロータマグネット104の磁極に引き込まれる。すなわち、センサマグネット126の磁界がロータマグネット104の磁界に干渉し、ロータ60とステータ64との間の磁束のバランスを崩す可能性がある。言い換えれば、本実施形態によれば、比較例よりもロータ60とステータ64との磁束のバランスを良好に保つことができ、ロータ60の回転をより安定に保つことができる。 In the present embodiment, since the sensor magnet 106 is magnetized on both sides (the magnetic poles have two upper and lower layers) and the polarities of the magnetic poles are reversed on both sides, the magnetic flux generated from one of the two sides is basically applied to the other. Be drawn in. On the other hand, in the comparative example, since the magnetic poles are in the upper and lower layers, a part of the magnetic flux generated from the magnetic poles of the sensor magnet 126 is drawn into the magnetic poles of the rotor magnet 104. That is, the magnetic field of the sensor magnet 126 may interfere with the magnetic field of the rotor magnet 104, and the balance of the magnetic flux between the rotor 60 and the stator 64 may be disturbed. In other words, according to the present embodiment, the balance of the magnetic fluxes between the rotor 60 and the stator 64 can be kept better than in the comparative example, and the rotation of the rotor 60 can be kept more stable.

図5は、センサマグネット106の内径の大きさが磁気センサ119で感知する磁束密度に与える影響を検証した解析結果を表す図である。同図の横軸は、磁気センサ119とセンサマグネット106との距離を示し、縦軸は磁束密度の大きさを示す。本解析では、センサマグネット106の内径をd1~d5(d1>d2>d3>d4>d5)で変化させた場合の結果を示す。 FIG. 5 is a diagram showing analysis results for verifying the influence of the size of the inner diameter of the sensor magnet 106 on the magnetic flux density sensed by the magnetic sensor 119. The horizontal axis of the figure shows the distance between the magnetic sensor 119 and the sensor magnet 106, and the vertical axis shows the magnitude of the magnetic flux density. In this analysis, the results when the inner diameter of the sensor magnet 106 is changed by d1 to d5 (d1> d2> d3> d4> d5) are shown.

本実施形態では、図1に示したように、センサマグネット106が孔部107を有し、その内方に回転軸62の上端部、ストッパ114、および作動ロッド32の上端部が位置する。回転軸62と作動ロッド32とは同軸状に設けられ、回転軸62の上端部とストッパ114とは径方向に当接しない。すなわち、センサマグネット106と作動ロッド32との間には径方向の空隙が存在する。本解析では、このような構成において、センサマグネット106に孔部107を設けること、より詳細にはその孔部107の内径の大きさが磁気センサ119による磁束の検知に与える影響を検証した。 In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the sensor magnet 106 has a hole 107, and the upper end portion of the rotating shaft 62, the stopper 114, and the upper end portion of the operating rod 32 are located inside the hole portion 107. The rotating shaft 62 and the operating rod 32 are provided coaxially, and the upper end portion of the rotating shaft 62 and the stopper 114 do not abut in the radial direction. That is, there is a radial gap between the sensor magnet 106 and the operating rod 32. In this analysis, it was verified that the hole 107 is provided in the sensor magnet 106 in such a configuration, and more specifically, the influence of the size of the inner diameter of the hole 107 on the detection of the magnetic flux by the magnetic sensor 119.

図5に示すように、全体的な傾向として、センサマグネット106と磁気センサ119との距離が大きいほど、つまり弁体34が閉弁方向へ変位するほど、磁気センサ119で検知される磁束密度が小さくなることが分かる。すなわち、センサマグネット106が磁気センサ119に近接するほどその磁束は大きく、離れるほどその磁束は小さくなる。このこと自体は当然の結果と言える。一方、センサマグネット106の内径が大きくなるほど、その磁束密度の変化が小さくなっており、これは新たな知見である。 As shown in FIG. 5, as an overall tendency, the larger the distance between the sensor magnet 106 and the magnetic sensor 119, that is, the more the valve body 34 is displaced in the valve closing direction, the higher the magnetic flux density detected by the magnetic sensor 119. It turns out that it becomes smaller. That is, the closer the sensor magnet 106 is to the magnetic sensor 119, the larger the magnetic flux, and the farther away the sensor magnet 106 is, the smaller the magnetic flux. This in itself is a natural result. On the other hand, as the inner diameter of the sensor magnet 106 becomes larger, the change in the magnetic flux density becomes smaller, which is a new finding.

本実施形態では、センサマグネット106の内径をd1~d3の範囲に設定することで、作動ロッド32つまり弁体34のストロークによる磁束密度の変化を小さく抑えている。すなわち、磁気センサには一般に感知する磁束密度の推奨範囲があり、磁束密度が小さすぎる場合はもちろん、大きすぎる場合も感知が困難となる。この点、本実施形態によれば、センサマグネット106の内径を適切に設定することで、センサ感度を良好に保つことができる。 In the present embodiment, the inner diameter of the sensor magnet 106 is set in the range of d1 to d3, so that the change in the magnetic flux density due to the stroke of the operating rod 32, that is, the valve body 34 is suppressed to be small. That is, the magnetic sensor generally has a recommended range of the magnetic flux density to be sensed, and it is difficult to detect not only when the magnetic flux density is too small but also when the magnetic flux density is too large. In this respect, according to the present embodiment, the sensor sensitivity can be kept good by appropriately setting the inner diameter of the sensor magnet 106.

本解析により、センサマグネット106に設ける孔部107の大きさを変えると、センサマグネット106と磁気センサ119とが近接したときに検知される磁束密度の差は大きくなるものの、両者が離間したときに検知される磁束密度の差は小さく抑えられるとの知見が得られた。これは、孔部107の大きさを十分に確保することで、両者が近接したときに磁束密度が過大にならないようにするとともに、両者が離間したときの磁束密度を必要十分に確保できることを意味する。すなわち、本解析結果により、本実施形態においてセンサマグネット106に孔部107を設けたことと、その孔部107の大きさをある程度大きくすることの有効性が確認できた。 By this analysis, if the size of the hole 107 provided in the sensor magnet 106 is changed, the difference in magnetic flux density detected when the sensor magnet 106 and the magnetic sensor 119 are close to each other becomes large, but when they are separated from each other. It was found that the difference in the detected magnetic flux density can be suppressed to a small size. This means that by ensuring a sufficient size of the hole 107, the magnetic flux density does not become excessive when the two are close to each other, and the magnetic flux density when the two are separated can be sufficiently secured. do. That is, from the results of this analysis, it was confirmed that the sensor magnet 106 was provided with the hole 107 in the present embodiment and that the size of the hole 107 was increased to some extent.

以上説明したように、本実施形態によれば、センサマグネット106を両面4極着磁(片面2極の両面着磁)とし、その両面で磁極の極性を反転させることで磁束を強化できる。このため、ロータ60が閉弁方向に変位してセンサマグネット106と磁気センサ119との距離が大きくなっても、磁気センサ119の感度を良好に維持できる。 As described above, according to the present embodiment, the magnetic flux can be strengthened by magnetizing the sensor magnet 106 with four poles on both sides (double-sided magnetizing with two poles on one side) and reversing the polarities of the magnetic poles on both sides. Therefore, even if the rotor 60 is displaced in the valve closing direction and the distance between the sensor magnet 106 and the magnetic sensor 119 increases, the sensitivity of the magnetic sensor 119 can be maintained satisfactorily.

一方、センサマグネット106の中央に孔部107を設けてその内径を十分に確保することで、ロータ60が開弁方向に変位してセンサマグネット106が磁気センサ119に近接しても、磁気センサ119に作用する磁束密度が過大とならないようにしている。すなわち、図5に関連して説明したように、弁体34のストロークにかかわらず、磁気センサ119に作用する磁束密度を推奨範囲に収めることができ、磁気センサ119の感度を良好に維持できる。 On the other hand, by providing a hole 107 in the center of the sensor magnet 106 to secure a sufficient inner diameter thereof, even if the rotor 60 is displaced in the valve opening direction and the sensor magnet 106 is close to the magnetic sensor 119, the magnetic sensor 119 The magnetic flux density acting on the sensor is prevented from becoming excessive. That is, as described in relation to FIG. 5, the magnetic flux density acting on the magnetic sensor 119 can be kept within the recommended range regardless of the stroke of the valve body 34, and the sensitivity of the magnetic sensor 119 can be maintained satisfactorily.

また、センサマグネット106を両面4極着磁(片面2極の両面着磁)とし、その両面で磁極の極性を反転させることで、図4に関連して説明したように、センサマグネット126の磁界がロータマグネット104の磁界に干渉することを防止又は抑制できる。その結果、ロータ60の回転をより安定に保つことができる。 Further, the sensor magnet 106 is magnetized with four poles on both sides (double-sided magnetism with two poles on one side), and the polarities of the magnetic poles are reversed on both sides thereof. Can be prevented or suppressed from interfering with the magnetic field of the rotor magnet 104. As a result, the rotation of the rotor 60 can be kept more stable.

さらに、センサマグネット106がロータコア102の軸端部に設けられ、かつセンサマグネット106に孔部107が設けられることで、センサマグネット106が作動ロッドではなくロータコア102と連結して回転する構成が実現される。それにより、作動ロッド32の径に関係なく、孔部107の径を調整できるようになる。すなわち、本実施形態によれば、センサマグネット106の設計自由度を高めることができる。 Further, by providing the sensor magnet 106 at the shaft end portion of the rotor core 102 and providing the hole portion 107 in the sensor magnet 106, a configuration in which the sensor magnet 106 is connected to the rotor core 102 instead of the operating rod and rotates is realized. The magnet. As a result, the diameter of the hole 107 can be adjusted regardless of the diameter of the operating rod 32. That is, according to the present embodiment, the degree of freedom in designing the sensor magnet 106 can be increased.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はその特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the specific embodiment, and it goes without saying that various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention. Nor.

図6は、変形例に係るロータの構成を表す図である。(A)はセンサマグネット単体の斜視図である。(B)はロータの斜視図、(C)は平面図、(D)は正面図である。
本変形例では、センサマグネット206が、両面8極着磁(片面4極の両面着磁)とされている。すなわち、センサマグネット206は、その上層206aと下層206bがそれぞれ4極となるように着磁され、その上下両面で磁極の極性が反転されている。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a rotor according to a modified example. (A) is a perspective view of a single sensor magnet. (B) is a perspective view of the rotor, (C) is a plan view, and (D) is a front view.
In this modification, the sensor magnet 206 is magnetized with 8 poles on both sides (double-sided magnetization with 4 poles on one side). That is, the sensor magnet 206 is magnetized so that the upper layer 206a and the lower layer 206b each have four poles, and the polarities of the magnetic poles are reversed on both the upper and lower surfaces thereof.

このような構成を採用しても、センサマグネット206が両面着磁であり、かつ各面が複数の磁極を有することで、センサマグネット206の磁界がロータマグネット104に影響を及ぼすことを抑制できる。その結果、上記実施形態と同様に、ロータ260の安定性を向上させることができる。 Even if such a configuration is adopted, since the sensor magnet 206 is magnetized on both sides and each surface has a plurality of magnetic poles, it is possible to suppress the influence of the magnetic field of the sensor magnet 206 on the rotor magnet 104. As a result, the stability of the rotor 260 can be improved as in the above embodiment.

上記実施形態では、ロータ60においてロータコア102と回転軸62とを別部材にて構成する例を示した。変形例においては、ロータコアと回転軸とを一体成形し、その内周面にねじ部(雌ねじ108)を設けてもよい。その場合、ロータコアがねじ送り機構としても機能する。 In the above embodiment, an example is shown in which the rotor core 102 and the rotating shaft 62 are made of separate members in the rotor 60. In the modified example, the rotor core and the rotating shaft may be integrally molded, and a threaded portion (female screw 108) may be provided on the inner peripheral surface thereof. In that case, the rotor core also functions as a screw feed mechanism.

上記実施形態では述べなかったが、ロータマグネット104は、ロータコア102に一体成型されたマグネット部に後工程で着磁して得られるものでもよい。また、上記実施形態では、ロータコア102とセンサマグネット106とを別部材にて構成し、両者を組み付ける構成とした。変形例においては、センサマグネット106についても、ロータコア102に一体成型されたマグネット部に後工程で着磁して得られるものとしてもよい。ロータコア102を母材としてロータマグネット部およびセンサマグネット部の双方が一体成型され、後工程で着磁されてもよい。マグネット部の成形においては、磁性材料を射出成形してもよい。あるいは、鍛造や押出成形その他の金型成形によりマグネット部を成形してもよい。 Although not described in the above embodiment, the rotor magnet 104 may be obtained by magnetizing a magnet portion integrally molded with the rotor core 102 in a post-process. Further, in the above embodiment, the rotor core 102 and the sensor magnet 106 are configured as separate members, and both are assembled. In the modified example, the sensor magnet 106 may also be obtained by magnetizing the magnet portion integrally molded with the rotor core 102 in a subsequent process. Both the rotor magnet portion and the sensor magnet portion may be integrally molded using the rotor core 102 as a base material and magnetized in a later process. In the molding of the magnet portion, a magnetic material may be injection molded. Alternatively, the magnet portion may be molded by forging, extrusion molding or other mold molding.

上記実施形態では、両面着磁のセンサマグネット106を一つ設ける構成を例示した。変形例においては、両面着磁のセンサマグネットを回転軸の軸線方向に複数直列に配設してもよい。 In the above embodiment, a configuration in which one sensor magnet 106 for double-sided magnetism is provided is exemplified. In the modified example, a plurality of double-sided magnetized sensor magnets may be arranged in series in the axial direction of the rotation axis.

上記実施形態では、センサマグネット106をロータコア102の軸端部に設ける構成を例示した。変形例においては、センサマグネットを作動ロッドの軸端部に設けてもよい。あるいは、センサマグネットをロータコアと離間させ、ロータの回転軸に固定する構成を採用してもよい。 In the above embodiment, the configuration in which the sensor magnet 106 is provided at the shaft end of the rotor core 102 is exemplified. In the modified example, the sensor magnet may be provided at the shaft end of the operating rod. Alternatively, a configuration may be adopted in which the sensor magnet is separated from the rotor core and fixed to the rotating shaft of the rotor.

上記実施形態では、作動ロッド32をロータ60と同軸状に回転させる構成を例示した。変形例においては、作動ロッドが回転しない構成を採用してもよい。例えば、図1に示す構成において、ストッパ114とロータ60との間に滑り軸受を設け、作動ロッド32が回転しないようにしてもよい。また、ロータの回転運動をギアにて作動ロッドに伝達し、作動ロッドの軸線がロータの軸線と一致しないようにしてもよい。 In the above embodiment, a configuration in which the operating rod 32 is rotated coaxially with the rotor 60 is exemplified. In the modified example, a configuration in which the operating rod does not rotate may be adopted. For example, in the configuration shown in FIG. 1, a slide bearing may be provided between the stopper 114 and the rotor 60 to prevent the operating rod 32 from rotating. Further, the rotary motion of the rotor may be transmitted to the operating rod by a gear so that the axis of the operating rod does not match the axis of the rotor.

上記実施形態では、回転軸62および作動ロッド32の各上端部がセンサマグネット106の孔部107に挿通される構成を例示した。変形例においては、ロータの回転軸および作動ロッドのいずれか一方又は双方が、センサマグネットの孔部107に挿通されない構成を採用してもよい。その場合、センサマグネットとロータコアとを嵌合、圧入その他の手段により固定してもよい。 In the above embodiment, the configuration in which the upper end portions of the rotating shaft 62 and the operating rod 32 are inserted into the hole portion 107 of the sensor magnet 106 is exemplified. In the modified example, a configuration may be adopted in which either one or both of the rotating shaft of the rotor and the operating rod is not inserted into the hole 107 of the sensor magnet. In that case, the sensor magnet and the rotor core may be fitted and fixed by press fitting or other means.

上記実施形態では、開弁状態においてロータ60と作動ロッド32とを軸線方向に一体変位させる構成を示した。すなわち、ロータ60が作動ロッド32を同軸状に支持し、ロータ60そのものが軸線方向に変位する構成とした。変形例においては、特許文献1にも記載のように、ロータの位置を軸線方向に固定する構成を採用してもよい。すなわち、ロータと一体に回転するシャフトと、弁体を一体に有するドライバとを軸線方向に接続し、作動ロッドを構成してもよい。ドライバは、シャフトと一体に回転するが、軸線方向には相対変位可能とされる。ロータの回転運動は、ねじ送り機構によってドライバの軸線運動に変換される。 In the above embodiment, the configuration in which the rotor 60 and the operating rod 32 are integrally displaced in the axial direction in the valve open state is shown. That is, the rotor 60 supports the operating rod 32 coaxially, and the rotor 60 itself is displaced in the axial direction. In the modified example, as described in Patent Document 1, a configuration in which the position of the rotor is fixed in the axial direction may be adopted. That is, a shaft that rotates integrally with the rotor and a driver that integrally has a valve body may be connected in the axial direction to form an operating rod. The driver rotates integrally with the shaft, but is capable of relative displacement in the axial direction. The rotary motion of the rotor is converted into the axial motion of the driver by the screw feed mechanism.

上記実施形態では、磁気センサがロータの回転量(回転角度)を検出し、制御部がその回転量に基づき作動ロッドの軸線方向変位(弁体のストローク、つまり弁部の開度)を算出する例を示した。変形例においては、磁気センサがロータの軸線方向変位(つまり作動ロッドの軸線方向変位)を直接検出し、制御部がその変位に基づき弁体のストローク(つまり弁部の開度)を算出してもよい。すなわち、磁気センサはロータの変位量(つまりセンサマグネットの変位量)を検出するものであればよい。 In the above embodiment, the magnetic sensor detects the rotation amount (rotation angle) of the rotor, and the control unit calculates the axial displacement of the operating rod (the stroke of the valve body, that is, the opening degree of the valve portion) based on the rotation amount. An example is shown. In the modified example, the magnetic sensor directly detects the axial displacement of the rotor (that is, the axial displacement of the operating rod), and the control unit calculates the stroke of the valve body (that is, the opening degree of the valve portion) based on the displacement. It is also good. That is, the magnetic sensor may detect the displacement amount of the rotor (that is, the displacement amount of the sensor magnet).

上記実施形態では、ロータマグネット104とセンサマグネット106とが軸線方向に離隔する構成を例示した。変形例においては、ロータマグネットとセンサマグネットとを一体に構成してもよい。ロータマグネット部とセンサマグネット部とを一体成形してもよい。その場合、磁気センサが磁束を確実に検出できるよう、センサマグネットの面積(外径)を大きくしてもよい。 In the above embodiment, the configuration in which the rotor magnet 104 and the sensor magnet 106 are separated from each other in the axial direction is exemplified. In the modified example, the rotor magnet and the sensor magnet may be integrally configured. The rotor magnet portion and the sensor magnet portion may be integrally molded. In that case, the area (outer diameter) of the sensor magnet may be increased so that the magnetic sensor can reliably detect the magnetic flux.

上記実施形態では述べなかったが、バルブボディと配管ボディとを合わせて「電動弁のボディ」としてもよい。 Although not described in the above embodiment, the valve body and the piping body may be combined to form an “electric valve body”.

各実施形態では、ステータのコアとして積層コア(積層磁心)を例示した。変形例においては、圧粉コアその他のコアを採用してもよい。圧粉コアは、「圧粉磁心」とも呼ばれ、軟磁性材料を粉末にし、非導電性の樹脂等でコーティングした紛体と、樹脂バインダとを混練し、圧縮成型・加熱することで得られる。 In each embodiment, a laminated core (laminated magnetic core) is exemplified as the core of the stator. In the modified example, a dust core or other core may be adopted. The dust core is also called a “dust core” and is obtained by kneading a powder obtained by powdering a soft magnetic material and coating it with a non-conductive resin or the like and a resin binder, and compression molding and heating.

各実施形態では、回路基板の下面に駆動回路、制御回路、通信回路および電源回路が実装される構成を例示したが、実装される回路については適宜変更できる。例えば、駆動回路および電源回路を実装する一方、制御回路を電動弁の外部に設置してもよい。また、各回路を回路基板の上面に実装してもよい。 In each embodiment, a configuration in which a drive circuit, a control circuit, a communication circuit, and a power supply circuit are mounted on the lower surface of a circuit board is exemplified, but the mounted circuit can be appropriately changed. For example, the drive circuit and the power supply circuit may be mounted, while the control circuit may be installed outside the motorized valve. Further, each circuit may be mounted on the upper surface of the circuit board.

各実施形態では、モータユニットとして、PM型ステッピングモータを採用したが、ハイブリッド型ステッピングモータを採用してもよい。また、上記実施形態では、モータユニットを三相モータとしたが、二相,四相、五相などその他のモータとしてもよい。ステータにおける電磁コイルの数も3つや6つに限らず、モータの相数に合わせて適宜設定してよい。 In each embodiment, a PM type stepping motor is adopted as the motor unit, but a hybrid type stepping motor may be adopted. Further, in the above embodiment, the motor unit is a three-phase motor, but other motors such as two-phase, four-phase, and five-phase may be used. The number of electromagnetic coils in the stator is not limited to three or six, and may be appropriately set according to the number of phases of the motor.

各実施形態の電動弁は、冷媒として代替フロン(HFC-134a)など使用する冷凍サイクルに好適に適用されるが、二酸化炭素のように作動圧力が高い冷媒を用いる冷凍サイクルに適用することも可能である。その場合には、冷凍サイクルに凝縮器に代わってガスクーラなどの外部熱交換器が配置される。 The motorized valve of each embodiment is suitably applied to a refrigerating cycle using an alternative chlorofluorocarbon (HFC-134a) as a refrigerant, but it can also be applied to a refrigerating cycle using a refrigerant having a high working pressure such as carbon dioxide. Is. In that case, an external heat exchanger such as a gas cooler is arranged in place of the condenser in the refrigeration cycle.

各実施形態では、上記電動弁を膨張弁として構成したが、膨張機能を有しない開閉弁や流量制御弁として構成してもよい。 In each embodiment, the motorized valve is configured as an expansion valve, but it may be configured as an on-off valve or a flow rate control valve that does not have an expansion function.

各実施形態では、上記電動弁を自動車用空調装置の冷凍サイクルに適用する例を示したが、車両用に限らず電動膨張弁を搭載する空調装置に適用可能である。また、冷媒以外の流体の流れを制御する電動弁として構成することもできる。 In each embodiment, an example in which the above-mentioned electric valve is applied to a refrigeration cycle of an automobile air conditioner is shown, but it can be applied not only to a vehicle but also to an air conditioner equipped with an electric expansion valve. It can also be configured as an electric valve that controls the flow of a fluid other than the refrigerant.

上記実施形態では、センサマグネット106を上下両面着磁とし、その両面の対応する位置で磁極の極性を反転させる構成を例示した。すなわち、センサマグネット106では、磁極の境界線が上下面で一致する。変形例においては、上下両面の磁極が一部の位置で反転していないセンサマグネットを採用してもよい。すなわち、磁極の境界線が上下面で完全に一致しておらず、多少ずれていてもよい。その場合、一部の位置で上下面が同じ極性となるため、上記実施形態と比較して効果が劣る可能性があるが、実使用上問題のない程度の効果が得られる可能性はある。 In the above embodiment, the configuration in which the sensor magnet 106 is magnetized on both the upper and lower sides and the polarities of the magnetic poles are reversed at the corresponding positions on both sides is illustrated. That is, in the sensor magnet 106, the boundary lines of the magnetic poles coincide with each other on the upper and lower surfaces. In the modified example, a sensor magnet in which the magnetic poles on both the upper and lower sides are not inverted at a part of the position may be adopted. That is, the boundary lines of the magnetic poles do not completely coincide with each other on the upper and lower surfaces, and may be slightly deviated. In that case, since the upper and lower surfaces have the same polarity at some positions, the effect may be inferior to that of the above embodiment, but there is a possibility that an effect that does not cause a problem in actual use can be obtained.

なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment or modification, and the components can be modified and embodied within a range that does not deviate from the gist. Various inventions may be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the above embodiments and modifications. In addition, some components may be deleted from all the components shown in the above embodiments and modifications.

1 電動弁、2 弁本体、3 モータユニット、5 ボディ、22 弁孔、24 弁座、26 入口ポート、28 出口ポート、30 弁室、32 作動ロッド、34 弁体、36 ガイド部材、38 雄ねじ、46 スプリング、60 ロータ、62 回転軸、63 縮径部、64 ステータ、65 ワッシャ、66 キャン、70 積層コア、73 コイル、76 ケース、78 ステータユニット、102 ロータコア、104 ロータマグネット、106 センサマグネット、106a 上層、106b 下層、107 孔部、108 雌ねじ、109 ねじ送り機構、114 ストッパ、116 スプリング、118 回路基板、119 磁気センサ、126 センサマグネット、142 軸端部、206 センサマグネット、206a 上層、206b 下層。 1 electric valve, 2 valve body, 3 motor unit, 5 body, 22 valve hole, 24 valve seat, 26 inlet port, 28 outlet port, 30 valve chamber, 32 actuating rod, 34 valve body, 36 guide member, 38 male screw, 46 springs, 60 rotors, 62 rotating shafts, 63 reduced diameter parts, 64 stators, 65 washers, 66 cans, 70 laminated cores, 73 coils, 76 cases, 78 stator units, 102 rotor cores, 104 rotor magnets, 106 sensor magnets, 106a Upper layer, 106b lower layer, 107 holes, 108 female threads, 109 screw feed mechanism, 114 stopper, 116 spring, 118 circuit board, 119 magnetic sensor, 126 sensor magnet, 142 shaft end, 206 sensor magnet, 206a upper layer, 206b lower layer.

Claims (7)

弁体を軸線方向に支持する作動ロッドと、
前記作動ロッドを作動させるロータと、
前記ロータの外周面に沿って複数の磁極が設けられたロータマグネットと、
前記ロータの回転運動を前記作動ロッドの軸線運動に変換するねじ送り機構と、
前記ロータと同軸状に設けられ、前記ロータと一体に回転可能なセンサマグネットと、
前記センサマグネットと軸線方向に対向し、前記センサマグネットの磁束を検出することで前記ロータの変位量を検出する磁気センサと、
を備え、
前記センサマグネットは、軸線方向の両面に極性が互いに反転するよう着磁がなされ、各面が回転方向に複数の磁極を有することを特徴とする電動弁。
An actuating rod that supports the valve body in the axial direction,
The rotor that operates the operating rod and
A rotor magnet provided with a plurality of magnetic poles along the outer peripheral surface of the rotor, and
A screw feed mechanism that converts the rotary motion of the rotor into the axial motion of the operating rod,
A sensor magnet that is provided coaxially with the rotor and can rotate integrally with the rotor.
A magnetic sensor that faces the sensor magnet in the axial direction and detects the displacement amount of the rotor by detecting the magnetic flux of the sensor magnet.
Equipped with
The sensor magnet is an electric valve characterized in that magnetism is performed on both sides in the axial direction so that the polarities are reversed from each other, and each surface has a plurality of magnetic poles in the rotational direction.
前記ロータがロータコアを有し、
前記ロータマグネットが前記ロータコアの外周面に設けられ、
前記センサマグネットが前記ロータコアの軸端部に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の電動弁。
The rotor has a rotor core
The rotor magnet is provided on the outer peripheral surface of the rotor core, and the rotor magnet is provided on the outer peripheral surface of the rotor core.
The motorized valve according to claim 1, wherein the sensor magnet is provided at a shaft end portion of the rotor core.
前記ロータを内包する筒状部材であって、流体の圧力が作用する内部空間と作用しない外部空間とを画定するキャンをさらに備え、
前記磁気センサが前記外部空間に配置され、
前記センサマグネットと前記磁気センサとが、前記キャンの端壁を介して対向することを特徴とする請求項1又は2に記載の電動弁。
A cylindrical member containing the rotor, further provided with a can that defines an internal space on which fluid pressure acts and an external space on which fluid pressure does not act.
The magnetic sensor is arranged in the external space,
The motorized valve according to claim 1 or 2, wherein the sensor magnet and the magnetic sensor face each other via the end wall of the can.
前記ねじ送り機構は、前記作動ロッドとともに前記ロータを軸線方向に変位させ、
前記センサマグネットは、前記ねじ送り機構の作動により前記磁気センサに対して近接又は離間することを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の電動弁。
The screw feed mechanism displaces the rotor in the axial direction together with the operating rod.
The electric valve according to any one of claims 1 to 3, wherein the sensor magnet is brought close to or separated from the magnetic sensor by the operation of the screw feed mechanism.
前記センサマグネットは、軸線に沿った孔部が設けられていることを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の電動弁。 The motorized valve according to any one of claims 1 to 4, wherein the sensor magnet is provided with a hole along an axis. 前記センサマグネットは、磁性体の上に設けられていることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の電動弁。 The motorized valve according to any one of claims 1 to 5, wherein the sensor magnet is provided on a magnetic material. 前記センサマグネットは、各面に4極以上の磁極を有することを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載の電動弁。 The motorized valve according to any one of claims 1 to 6, wherein the sensor magnet has four or more poles on each surface.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115165156A (en) * 2022-07-15 2022-10-11 华南理工大学 Load sensor for hydrogen environment with hydrogen interference resistance and use method thereof

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