JP2887395B2

JP2887395B2 - バルブ制御用パルスモータ組立体

Info

Publication number: JP2887395B2
Application number: JP22579789A
Authority: JP
Inventors: 智伊東; 省三藤田; 修治佐藤
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 1989-08-31
Filing date: 1989-08-31
Publication date: 1999-04-26
Anticipated expiration: 2014-04-26
Also published as: JPH0389826A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明はエアコンにおける冷媒流量制御や、風呂、シ
ャワーにおける燃焼用ガス、空気、温水、液体燃料など
の流量制御に用いられるバルブ制御用パルスモータ組立
体に関するものである。

［従来の技術］最近、たとえば、第３図および第４図に示すように、
パルスモータを用いて電子的に回転が制御されるいわゆ
る電子制御弁が実用化されている。

第３図は上記電子制御弁に用いられるパルスモータ組
立体の一例を示し、これは外ヨーク31および内ヨーク32
と環状コイル33とでステータ部を構成し、ロータ34とロ
ータ軸35とでロータ部を構成し、内周歯極部31a,32aに
嵌入する非磁性体の密閉ケース36を設け、密閉ケース36
の内部にはロータ軸35の出力側にねじ軸部35aとニード
ル弁体37を設けたロータ34を軸受38aとねじ係合板38と
により、上下動自在に、かつ、回転しうるように支持し
たものとなっている。そして、ロータ34の正逆回転に伴
なってニードル弁体37を弁口39の弁座40に対して下降ま
たは上昇させることにより、バルブ流路41から流路42へ
の流量制御を行うものである。

また第４図に示すものは、この種パルスモータ組立体
の他の例であり、これはパルスモータ51の回転出力を、
減速歯車機構52を介して軸受53とねじ係合板54により支
持されたマイナスネジ頭状ねじ軸55（第５図参照）に、
減速機構出力軸52aをマイナスドライバ状にして係合伝
達し、その正逆回転によりベローズ56により支持された
ニードル弁体57に下降と上昇を行わせて弁部59の弁口58
の開口部を調節することにより流量の制御を行なうよう
になっている。

しかし、上記のような従来構造のバルブ制御用パルス
モータ組立体では、次に述べるような問題点がある。

第３図のパルスモータ組立体では、密閉ケース36内に
モータのロータ部と弁部を収容し、その外周にステータ
部を固定する構造をとっているため、ステータ部とロー
タ間の間隙が大きくなってトルクが小さく、つまり、推
力が小さくならざるを得ないという欠点がある。このこ
とから所要推力を得るためには、必然的にモータ組立体
全体が大きくなってしまい、コスト高を招くばかりでな
く、消費電力、モータを駆動する電源容量およびモータ
を駆動するトランジスタの容量等すべてが大きくなると
いう欠点がある。また、ロータ軸35がそのまま出力軸に
なっているため、モータ単体の分解能（１回転ステップ
数）が48ステップ／回転という低いものにならざるを得
ないという問題点があった。

つぎに第４図に示すパルスモータ組立体では、減速機
構を介して最終出力軸を駆動するようになっているため
第３図のものに比し、モータが小さい、消費電力が小さ
い、減速機構により大きな推力が得られ、分解能が高い
（減速比が1/30であると、分解能は48×30＝1440ステッ
プ／回転）という利点は有るが、第５図に示すように、
減速機構出力軸のマイナスドライバ形状の加工、同じく
ねじ軸のマイナス状溝加工といった機構を必要とし、生
産コスト高を招くばかりでなく、部品点数も多いという
問題点があった。

そこで、上記の問題点を解決するものとして、第６図
に示すバルブ制御用パルスモータ組立体が提案され、特
公平６−15909号として特許出願公告されている。

上記提案のパルスモータ組立体に用いられるパルスモ
ータは、外ヨーク61および内ヨーク62と環状コイル63と
で構成されたステータ部と、ロータコア64および一体成
形からなるロータ間座64aならびにモータピニオン64bと
で構成されたロータ部からなり、該パルスモータは、モ
ータピニオン64bと出力歯車66aの間に設けられた中間歯
車67a,67b,68a,68bから構成される減速機構とともに外
ケース83内に収納される。

前記減速機構の各歯車は、外ケース83内に収納される
が、この場合、ロータ軸65は外ケース83に設けたロータ
軸受83aと地板72に設けた軸穴72aに支承され、前記ロー
タコア64とともに中間歯車67a,67bがロータ軸65に緩挿
入されている。また中間歯車68a,68bは外ヨーク61に溶
接されているフランジ71に設けたスタッド軸穴71aにか
しめられたスタッド74に緩挿入される。

なお地板72は、たとえば、亜鉛メッキ鋼板であり、外
ケース83に設けた爪部83bによってゴムシート73ととも
にかしめられる。

前記中間歯車67bとこれに噛合する出力歯車66aはとも
に平歯車であり、出力歯車66aと一体の出力軸66にねじ
孔66bが形成され、該ねじ孔66bは前記スタッド74に設け
たねじ部74aに螺合されるようにする。

ロックナット70は上記構成のパルスモータおよび減速
機構からなるパルスモータ組立体を外部のバルブユニッ
トに対して締付連結するためのもので、外ケース83の先
端を鋭角部83cとし、該ナット70の締付けにより、バル
ブユニットの接続パイプ端部に対して食い込ませて気密
を保つようになっている。

またロックナット70は外ケース83に設けた溝83dにス
トッパリング81を嵌め込むことで、ロックナット70の抜
けを防ぐ構造をとっている。

出力軸受69には出力軸66のストレート部が嵌入し、ラ
ジアル荷重を支承する。ボール66cは出力軸66の先端に
固着した鋼球である。これは弁体に作用するとき、押し
ながら回転するので、摩擦抵抗の軽減と摩耗防止とを目
的とするものである。

また出力軸66に設けた溝66dにストッパリング82を嵌
め込む構造をとっており、これは出力軸66がパルスモー
タの回転動力によって上昇する場合に、前記ストッパリ
ング82と出力軸受69とで機械的に停止させ、平歯車から
なる中間歯車68a,68bへの衝当防止の機能を果してい
る。また出力軸66が下降した場合は、出力軸66に設けた
段付部66eと出力軸受69に設けた段部69aとで機械的に停
止させ、出力軸66の出の量の規制および出力歯車66aの
抜け防止の機能を果している。

パルスモータは、ロータ軸65を含む上記ロータ部、外
ヨーク61、内ヨーク62、フランジ71、スタッド74、巻線
用コイルボビン75、巻線を外部に引き出すために用いる
ポスト76、該ポストにはまって半田付けされるフレキシ
ブルプリント基板77とリード線を中継して半田付けされ
るポスト78、該ポスト78を半田付けして支持するガラス
エポキシ材の基板79、該基板79を固定するブッシュ80に
より構成されている。

また前記パルスモータおよび減速機構ならびに地板72
が外ケース83にゴムシート73を押し付けながら該地板72
により収納され、外ケース83の反出力側に設けられたプ
ール部に給電用リード線接続部86を設け、該プール部に
シール剤84を流入密閉してあり、外からの給電用リード
線85などを伝わって、毛細管現象による水分がパルスモ
ータ組立体の中に侵入することをも含めて防水密閉対策
をしている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、第６図に示したバルブ制御用パルスモ
ータ組立体においては、スタッド74のねじ部74aに出力
軸66をねじ込む際に、出力軸66には出力歯車66aが固定
され、中間歯車67aと噛み合い、また中間歯車67bは中間
歯車68aと、さらに中間歯車68bはモータピニオン64bと
噛み合っているから、これらを回転させながら、ねじ込
まなければならないので、組立上の困難さがあり、また
最近において強く要求されている小型化と軽量化につい
ても、やや困難であるという問題点がある。またシール
剤84およびリード線85が上部に設けられているので、該
組立体の上面に結露した水分がシール剤とケースの間お
よびシール剤とリード線被覆の間で氷結し、該氷結によ
るシールの亀裂を繰り返して、その結果水分が組立体の
内部へ侵入し易いという問題点もある。

本発明は、上記のような問題点を解決しよいうとする
ものである。すなわち、本発明は、組立性がよく、小型
化および軽量化が容易であって、しかも、組立体の表面
に結露した水分の該組立体の内部への侵入を防止するこ
とができるバルブ制御用パルスモータ組立体を提供する
ことを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するために、本発明によるバルブ制御
用パルスモータ組立体は、モータ給電線が接続された状
態でモータケースに収納されているパルスモータと、該
パルスモータの駆動軸とバルブ制御用の出力軸とを駆動
連結して該出力軸を回転しつつ上下に進退動させる中間
減速歯車群を含む動力伝達手段と、回転しつつ上下に進
退動するように設けられた前記出力軸と、前記動力伝達
手段及び出力軸が内部に組立装着されると共に、該出力
軸の先端が下側に向けて外部に臨むように設けられたギ
アケースとを備え、前記出力軸の軸回り回転を伴う上下
方向に進退動によりバルブを制御するバルブ制御用パル
スモータ組立体であって、前記パルスモータ組立体は、
ギアケースの上部にモータケースを積み重ね固定するこ
とで全体を構成し、かつモータケースからモータ給電線
の外部端末を引出すための出口部を、前記ギアケースの
中間減速歯車群収容部から水平方向ずれた位置に下向き
に開口させて形成したことを特徴とする。

［作用］本発明によれば、パルスモータの下位に中間減速歯車
群を含む動力伝達手段が位置し、出力軸が下向きになっ
ているので、各部品を下位のものから順に上部に挿入し
て組立つから、組立性がよく、また中間減速歯車群をそ
の内部で組立装着するためのギアケース外側に、該ギア
ケースと一体に形成された下向きに開口して設けられた
給電線出口部の空間スペースを有効利用してモータ給電
線の出口部が設けられているので、小型化および軽量化
を容易に図ることができ、しかも、一般的な取付け姿勢
である出力軸が下側を向いて用いる時に全てのシール部
が下側を向くので、組立体表面に結露した水滴が落下し
てくれて、シール部に溜った水分が氷結してシール部と
ケース部に亀裂を生じさせることがない。

［実施例］第１図および第２図は本発明の一実施例を示してい
る。

同図において、１はロックナット、２はストッパリン
グ、３は出力軸、４は鋼球、５はストッパリング、６は
出力軸受、７は出力歯車、８は中間歯車、９は軸柱、10
は中間歯車、11はモータピニオン、12は反出力軸受、13
は中地板、14は上地板、15はスプリングピン、16はカラ
ー、17はギアケース、18はモータケース、19はフレキシ
ブルプリントケーブルからなるモータ給電線、20は保護
ブッシュ、21はリード線、22はパルスモータ、23と24は
シール剤である。

すなわち、ロックナット１はギアケース17の下部に嵌
り、ストッパリング２により外れないようになってい
る。また結合部のギアケース17の先端はナイフエッジ
（鋭角）になっていて、ロックナット１を締め付けるこ
とにより、該ナイフエッジが図示されていないニードル
弁に気密接合される。

ギアケース17の出力部には出力軸受６を設け、その軸
受６の内径にはM4ピッチ0.7mmの雌ねじを切ってあり、
出力軸３には同様にM4ピッチ0.7mmの雄ねじを切ってあ
る。出力軸３の先端には鋼球４が溶接されていて、出力
軸３の回転による鉛直前進後退時に鋼球４が図示されて
いないニードル弁の弁体に作用して弁口の開口度を制御
する。

出力軸３の先端部に取付けられたストッパリング５は
出力軸３の後退時の上死点ストッパである。ストッパリ
ング５は出力軸受６に出力軸３を螺合してから取付け
る。

つぎに、パルスモータ22の回転から出力軸３の進退作
用までの動力伝達について説明する。

パルスモータ22は、形状外径25mm、長さ15mm、ステッ
プ角7.5゜のモータで、上地板14に固定してある。モー
タ出力軸にはモータピニオン11（歯数Ｚ＝15、モジュー
ルｍ＝0.3）を固定する。モータピニオン11と中間歯車1
0の平歯車部（歯数Ｚ＝48、モジュールＭ＝0.3）が噛み
合い、中間歯車10のピニオン歯車部（歯数Ｚ＝16、モジ
ュールＭ＝0.3）と中間歯車８の平歯車部（歯数Ｚ＝5
0、モジュールＭ＝0.3）が噛み合い、中間歯車８のピニ
オン歯車部（歯数Ｚ＝12、モジュールＭ＝0.4）と出力
歯車７が噛み合っている。

出力歯車７は出力軸３の上部に固定してあり、出力軸
３の反出力軸側は反出力軸受12で支承している。

減速歯車群の減速比は1/30で、１信号当りパルスモー
タ22が7.5度（1/48回転）回転すると、出力軸３は、1/3
0×1/48＝1/1440だけ回転する。この時の出力軸３の直
進移動量は、ねじピッチが0.7mmであるから、0.7×1/14
40≒0.000486mmとなる。つまり、1440パルスで0.7mm進
退できる。

出力軸３が回転前進して、出力軸３のフランジ部が出
力軸受６に当ることが出力軸３の前進の下死点ストッパ
となっている。

パルスモータ22の給電部は、端子ピンが６本立ってお
り、モータ単体の組立後に該端子ピンに通電して性能検
査を済ませておく。このモータ単体の検査後に該端子ピ
ンにフレキシブルプリントケーブルからなるモータ給電
線19を半田付けしておく。

つぎに、第１図および第２図に示したバルブ制御用パ
ルスモータ組立体の組立順序について説明する。

（１）ギアケース17に出力軸受６を圧入かしめて前後に
力が加わっても、抜けないように固定する。

（２）ギアケース17に軸柱９を圧入する。

（３）先端に鋼球４を溶接し、中央部に出力歯車７を固
定した出力軸３を出力軸受６にねじ込む。

（４）中間歯車８を出力歯車７と噛み合うように、軸柱
９に挿入する。

（５）地板の支柱となるスプリングピン15の３本を中地
板13に装着してから、ギアケース17に挿入する。この
時、中地板13に装着してから、ギアケース17に挿入す
る。この時、中地板13にあけた穴で軸柱９を受ける。

（６）出力軸３の反出力軸側に中間歯車８と噛み合うよ
うに、中間歯車10を挿入する。

（７）反出力軸受12を上地板14に固定後、上地板14の受
穴がスプリングピン15と嵌り合い、かつ、反出力軸受12
の穴が反出力軸を受けるように、ギアケース17に上地板
14を挿入する。

（８）モータ給電線19付きで、モータピニオン11を固定
したパルスモータ22を、モータピニオン11が中間歯車10
と噛み合うように、上記のとおり動力伝達手段はギアケ
ースの内部で組立装着される。

（９）ギアケース17の壁に設けた孔に保護ブッシュ20を
挿入する。

（10）モータ給電線19を保護ブッシュ20の穴に通し、モ
ータ給電線19の出口部の外側まで引出しておく。

（11）モータケース18とギアケース17の嵌合部にシール
剤23を塗り、モータケース18をギアケース17に嵌合して
モータケース18の端面をリング状にかしめる。

（12）出力軸３にストッパリング５を装着する。

（13）ギアケース17にロックナット１を装着し、ロック
ナット１の抜け止め用のストッパリング２を装着する。

以上までが、各種リード線21の仕様に対応可能な半製
品の状態であり、この状態で在庫等ができる。

こののち、リード線21の仕様が決定したなならば、あ
るいは、それが決定しているならば、（14）モータ給電線19の出口部から引出した端部に、仕
様ごとのリード線21を半田付けで結線する。

（15）モータ給電線19をモータケース18内に押し込み、
モータ給電線19とリード線21の半田付け部が保護ブッシ
ュ20に当る位置にする。この時、保護ブッシュ20が前記
半田付け部のギアケース17との絶縁を兼ねるようにして
おく。

（16）モータ給電線19の出口部にシール剤24を満たし、
固化させ、リード線21と組立体の気密を確保する。

以上で、組立体が完成する。

第１図および第２図に示したバルブ制御用パルスモー
タ組立体においては、減速歯車群の空間スペースを有効
利用して、モータ給電線19の出口部を設けたので、小型
軽量化ができ、また一般的な取付け姿勢である出力軸３
が下側を向いて用いる時に、全てのシール剤23,24が下
側を向くので、該組立体の外周表面に結露した水滴が落
下してくれ、シール部に溜った水分が氷結してシール部
とケース部に亀裂を生じさせることがなく、冷凍機用等
の−30℃の低温においても、信頼性が向上する。しか
も、組立においては、減速歯車や地板等を順次挿入して
いくだけで、組立つから、組立コストが低減され、また
ギアケース17とモータケース18を分離したから、ギアケ
ース17の底が浅く、さらに組立し易くなり、小型軽量化
と併せ、コスト面で有利となる。またシール部の容積を
小さくすることができて、樹脂が温度変化で割れること
がなく、高価なシール剤が小量で済み、この点でも、コ
ストを削減できる効果がある。さらに、ギアケース17と
モータケース18のシールについては、モータケース18が
ギアケース17に、かぶさるようにしてリング状にかしめ
られるから、シールの気密性で信頼性が向上し、かしめ
作業も、リング状かしめのため、作業が容易であり、ま
たパルスモータ22においは完成品を用いることから、モ
ータ検査後に該組立体に用いるので、組立体としての不
良を低減でき、かつ、モータ給電線19にフレキシブルプ
リントケーブルを用いるので、ギアケース17にパルスモ
ータ22を組込み、モータケース18をシールかしめした後
に、該フレキシブルプリントケーブルの半田部端末を組
立体外に引出せるから、この状態で標準在庫ができる効
果があり、その後で客先別仕様別の各種リード線21を半
田付けして出荷できるという大きな効果がある。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、パルスモータ
の下位に減速歯車群が位置し、出力軸が下向きになって
いるので、各部品を下位のものから順に上部に挿入して
いけば、組立つから組立性がよく、また中間歯車群を含
む減速歯車群の空間スペースを有効利用してモータ給電
線の出口部が設けられているので、小型化および軽量化
を容易に図ることができ、しかも、一般的な取付け姿勢
である出力軸が下側を向いて用いる時に全てのシール部
が下側を向くので、組立体の外周表面に結露した水滴が
落下してくれ、シール部に溜った水分が氷結してシール
部とケース部に亀裂を生じさせることがないなどの諸効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示した正面断面図、第２図
は同じく側面断面図、第３図は従来の技術の１つの例を
示した正面断面図、第４図は同じくもう１つの例を示し
た正面断面図、第５図は第４図のマイナスドライバ状出
力伝達部の一部を示した拡大斜視図、第６図はさきに出
願されたこの種の組立体の正面断面図である。１……ロックナット、３……出力軸、６……出力軸受、７……出力歯車、 8,10……中間歯車、 11……モータピニオン、17……ギアケース、 18……モータケース、 19……モータ給電線、21……リード線、 22……パルスモータ、23,24……シール剤。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤修治東京都文京区本郷２丁目16番13号日本パルスモーター株式会社内審査官田良島潔 (56)参考文献特開昭60−263784（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−226478（ＪＰ，Ａ) 特開平２−176283（ＪＰ，Ａ) 実開昭62−7762（ＪＰ，Ｕ) 実開昭63−175340（ＪＰ，Ｕ) 実開平１−66779（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H02K 7/06,7/116

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】モータ給電線が接続された状態でモータケ
ースに収納されているパルスモータと、該パルスモータ
の駆動軸とバルブ制御用の出力軸とを駆動連結して該出
力軸を回転しつつ上下に進退動させる中間減速歯車群を
含む動力伝達手段と、回転しつつ上下に進退動するよう
に設けられた前記出力軸と、前記動力伝達手段及び出力
軸が内部に組立装着されると共に、該出力軸の先端が下
側に向けて外部に臨むように設けられたギアケースとを
備え、前記出力軸の軸回り回転を伴う上下方向に進退動
によりバルブを制御するバルブ制御用パルスモータ組立
体であって、前記パルスモータ組立体は、ギアケースの上部にモータ
ケースを積み重ね固定することで全体を構成し、かつモ
ータケースからモータ給電線の外部端末を引出すための
出口部を、前記ギアケースの中間減速歯車群収容部から
水平方向ずれた位置に下向きに開口させて形成したこと
を特徴とするバルブ制御用パルスモータ組立体。
【請求項２】前記モータ給電線は、フレキシブルプリン
トケーブルからなり、このフレキシブルプリントケーブ
ルの外部端末を前記ギアケースの壁に設けた出口部を通
して外部へ引出すと共に、このモータ給電線の出口部
は、シール材で充填されていることを特徴とする請求項
１記載のバルブ制御用パルスモータ組立体。
【請求項３】前記パルスモータは、前記動力伝達手段を
前記ギアケース内に密閉状態にして組立装着するための
上地板上に装着固定され、かつ、前記パルスモータを覆
うようにして前記ギアケースにシール部材を介し嵌合し
て気密的に結合されるモータケース内に密閉状態で収納
されていることを特徴とする請求項１または２記載のバ
ルブ制御用パルスモータ組立体。