JP3811059B2

JP3811059B2 - Step motor

Info

Publication number: JP3811059B2
Application number: JP2001395649A
Authority: JP
Inventors: 喜幸小林
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2021-12-27
Also published as: JP2003199314A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の装置において回転用のアクチュエータとして用いられるステップモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＰＭ型ステップモータとして、例えば、特開平７-３９１３０号公報に記載されるようなものが案出されている。
【０００３】
このステップモータは、径方向内向きの複数の極歯を有する環状平板状の外側極歯ヨークと、径方向外向きの複数の極歯を有する円板状の内側極歯ヨークの間に、外向き極歯と内向き極歯を複数有する環状平板状の中間極歯ヨークを配置し、これらの極歯ヨークの歯群に電磁コイルの外側コイル巻線と内側コイル巻線によって適宜磁界を生じさせることにより、極歯ヨークに対向して配置された永久磁石ブロックを回転させるようになっている。具体的には、外側極歯ヨークと中間極歯ヨーク、中間極歯ヨークと内側極歯ヨークの各対向する側の極歯が夫々外側極歯対と内側極歯対を成し、これらの極歯対に生じる磁極を外側コイル巻線と内側コイル巻線の通電制御によって適宜変え、それによって永久磁石ブロックに作用する磁気的吸引反発力を円周方向に沿って変化させるようになっている。
【０００４】
尚、前記永久磁石ブロックの極歯ヨークの極歯に対峙する側の面には異磁極が円周方向に沿って交互になるように着磁されている。また、電磁コイルの外側コイル巻線と内側コイル巻線は巻回部の外径は異なるものの、同径の線が同一巻数だけ巻回されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のステップモータの場合、電磁コイルの外側コイル巻線は内側コイル巻線に比較して円周方向長さが長くなるため、通電時の電気抵抗が内側コイル巻線のものよりもどうしても大きくなり、同電圧をかけたときにおける外側コイル巻線と内側コイル巻線の通電電流に差が生じ、その結果、両コイル巻線の起磁力に差ができてしまう。
【０００６】
このため、従来のステップモータにおいては、外側コイル巻線の通電方向を変えて永久磁石ブロックを回転させる時と、内側コイル巻線の通電方向を変えて永久磁石ブロックを回転させる時とで永久磁石ブロックに作用するトルクが変化し、モータ作動が不安定になると共に、作動時における平均トルクも効率良く高めることができなかった。また、このステップモータにおいては、永久磁石ブロックに作用する磁力が外側コイル巻線の通電切換時と内側コイル巻線の通電切換時で異なることから、一ステップ毎の永久磁石ブロックの回転角が不均一となり、永久磁石ブロックの停止位置精度が低下することも問題となっている。
【０００７】
そこで本発明は、外側コイル巻線側と内側コイル巻線側の起磁力をほぼ同じにできるようにして、作動の円滑化と平均トルクの増大と停止位置精度の向上を容易に図ることのできるステップモータを提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、本発明は、径方向内向きの複数の極歯を有する環状の外側極歯ヨークと、径方向外向きの複数の極歯を有し、かつ前記外側極歯ヨークの内周側に配置される内側極歯ヨークと、前記外側極歯ヨークと内側極歯ヨークの間に配置され、外側極歯ヨークの隣接する極歯間に位置される径方向外向きの極歯と、内側極歯ヨークの隣接する極歯間に位置される径方向内向きの極歯とを有する環状の中間極歯ヨークと、外側極歯ヨークの極歯と中間極歯ヨークの径方向外向きの極歯によって構成される外側極歯対に異磁極を生じさせる外側コイル巻線と、中間極歯ヨークの径方向内向きの極歯と内側極歯ヨークの極歯によって構成される内側極歯対に異磁極を生じさせる内側コイル巻線と、異磁極が円周方向に沿って交互に配置されるように着磁され、磁極面が前記各極歯ヨークの極歯に対峙するように回転可能に設けられた永久磁石ブロックと、を備え、前記外側コイル巻線と内側コイル巻線に対する通電方向を所定パターンで変化させることにより、永久磁石ブロックを前記極歯ヨークに対して相対回転させるステップモータにおいて、前記外側コイル巻線の断面積を、内側コイル巻線の断面積よりも大きくした。この発明の場合、外側コイル巻線の円周方向長さが長くなる分、断面積を内側コイル巻線よりも大きくしたため、外側コイル巻線と内側コイル巻線の通電電流をほぼ同じにすることができる。
【０００９】
このとき、外側コイル巻線と内側コイル巻線の断面積は両者の起磁力が同一になるように設定することが望ましい。
【００１０】
また、発生磁束を対応する極歯ヨークに誘導するコイルヨークの内部に外側コイル巻線と内側コイル巻線が配置されものにおいては、内側コイル巻線の巻き状態での総軸方向幅を外側コイル巻線の巻き状態での総軸方向幅よりも小さくし、コイルヨークにおける両コイル巻線の配置を、内側コイル巻線の軸方向側部の磁束通路部の軸方向幅が外側コイル巻線の軸方向側部の磁束通路部の軸方向幅よりも大きくなるようにすることが望ましい。コイルヨークに外側コイル巻線と内側コイル巻線を配置した場合、外側コイル巻線は内側コイル巻線よりも径方向外側に位置されるため、外側コイル巻線の周域の磁束通路部は内側コイル巻線の周域の磁束通路部よりも円周方向長さが長くなる分、大きな断面積を容易に確保することができる。逆に内側コイル巻線の周域の磁束通路部は円周方向長さが短い分、断面積の確保が難しいが、少なくとも内側コイル巻線の軸方向側部は軸方向幅が大きく確保されるため、断面積を大きく確保することが可能となる。したがって、コイルヨークにおける磁気抵抗を、外側コイル巻線の周域と内側コイル巻線の周域でほぼ同じにすることができる。
【００１１】
また、本発明は、内燃機関のクランクシャフトによって回転駆動する駆動回転体と、カムシャフト若しくは同シャフトに結合された別体部材から成り、前記駆動回転体から動力を伝達される従動回転体と、前記駆動回転体と従動回転体のいずれか一方に設けられた径方向ガイドと、前記駆動回転体と従動回転体に対して相対回転可能に設けられ、前記径方向ガイドに対峙する側の面に渦巻き状ガイドを有する中間回転体と、前記径方向ガイドと渦巻き状ガイドに変位可能に案内係合される可動案内部と、前記駆動回転体と従動回転体のいずれか他方のものの回転中心から離間した部位と前記可動案内部とを揺動可能に連結するリンクと、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記中間回転体に駆動回転体及び従動回転体に対する相対的な回動操作力を付与する操作力付与手段に用いる場合に好適である。即ち、本発明のステップモータは、外側コイル巻線側と内側コイル巻線側の起磁力がほぼ同じになり、作動の安定化とトルクの増大を図ることが可能になると共に、停止位置精度も確実に高まるため、駆動回転体と従動回転体の回転位相を正確、かつ確実に変更することが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
この実施形態は本発明にかかるステップモータ４を内燃機関のバルブタイミング制御装置のアクチュエータ（操作力付与手段）部分に適用したものである。このバルブタイミング制御装置は、図１に示すように内燃機関のシリンダヘッド（図示せず）に回転自在に支持されたカムシャフト１と、このカムシャフト１の前端部に必要に応じて相対回動できるように組み付けられ、チェーン（図示せず）を介してクランクシャフト（図示せず）に連繋されるタイミングスプロケット２を外周に有する駆動プレート３（本発明における駆動回転体）と、この駆動プレート３とカムシャフト１の前方側（図１中左側）に配置されて、両者３，１の組付角を回動操作する組付角操作機構５と、この組付角操作機構５のさらに前方側に配置されて、同機構５を駆動操作する前記ステップモータ４と、内燃機関の図外のシリンダヘッドとロッカカバーの前面に跨って取り付けられて組付角操作機構５とステップモータ４の前面と周域を覆うＶＴＣカバー１２（本発明における非回転部材）と、を備えている。
【００１４】
駆動プレート３は、中心部に段差状の支持孔６を備えた円板状に形成され、その支持孔６部分が、カムシャフト１の前端部に一体に結合されたフランジリング７に回転自在に支持されている。そして、駆動プレート３の前面（カムシャフト１と逆側の面）には、図２に示すように、平行な一対のガイド壁８ａ，８ｂから成る３つの径方向ガイド８が円周方向等間隔に、かつ同プレート３のほぼ半径方向に沿うように取り付けられており、この各径方向ガイド８のガイド壁８ａ，８ｂの間には、略方形状の可動案内部材１７が摺動自在に組み付けられている。
【００１５】
また、前記フランジリング７の前面側には、放射状に突出する三つのレバー９を有するレバー軸１０（本発明における従動回転体）が配置され、このレバー軸１０がフランジリング７と共にボルト１３によってカムシャフト１に結合されている。そして、レバー軸１０の各レバー９には、リンク１４の一端がピン１５によって枢支連結され、各リンク１４の他端には、径方向ガイド８に組み付けられた前記各可動案内部材１７がピン１１によって枢支連結されている。
【００１６】
各可動案内部材１７は、上述のように径方向ガイド８に案内された状態において、リンク１４を介してレバー軸１０の対応するレバー９に連結されているため、可動案内部材１７が外力を受けて径方向ガイド８に沿って変位すると、駆動プレート３とレバー軸１０はリンク１４の作用でもって可動案内部材１７の変位に応じた方向及び角度だけ相対回動する。
【００１７】
また、各可動案内部材１７の前面側所定位置には保持穴１８（図１参照）が設けられ、この保持穴１８に、球１９を保持するためのリテーナ２０が摺動自在に収容されると共に、リテーナ２０を前方側に付勢するためのコイルばね２１が収容されている。リテーナ２０は前面中央に半球状の凹部が設けられ、この凹部に球１９が転動自在に収容されている。
【００１８】
レバー軸１０のレバー９の突設位置よりも前方側には玉軸受２２を介して略円盤状の中間回転体２３が支持されている。この中間回転体２３の後部側の面には断面半円状の渦巻き溝２４（渦巻き状ガイド）が形成され、この渦巻き溝２４に各可動案内部材１７の球１９が転動自在に案内係合されている。渦巻き溝２４の渦巻きは、図２及び図９，図１０に示すように（同図において、渦巻き溝２４は中心線のみ示してある。）駆動プレート３の回転方向Ｒに沿って次第に縮径するように形成されている。したがって、可動案内部材１７の球１９が渦巻き溝２４に係合した状態で中間回転体２３が駆動プレート３に対して遅れ方向に相対回転すると、可動案内部材１７は渦巻き溝２４の渦巻き形状に沿って半径方向内側に移動し、逆に、中間回転体２３が進み方向に相対回転すると、半径方向外側に移動する。
【００１９】
この実施形態の場合、組付角操作機構５は、以上説明した駆動プレート３の径方向ガイド８、可動案内部材１７、リンク１４、レバー９、中間回転体２３の渦巻き溝２４等によって構成されている。この組付角操作機構５は、操作力付与手段であるステップモータ４から中間回転体２３にカムシャフト１に対する相対的な回動操作力が入力されると、渦巻き溝２４を介して可動案内部材１７を径方向に変位させ、さらにリンク１４及びレバー９を介してその回動力を設定倍率に増幅し、駆動プレート３とカムシャフト１に相対的な回動力を作用させる。
【００２０】
一方、ステップモータ４は、前記中間回転体２３の前面側（駆動プレート３と逆面側）の外周縁部に接合された円環プレート状の永久磁石ブロック２９と、レバー軸１０に一体に結合された同じく円環プレート状のヨークブロック３０と、ＶＴＣカバー１２内に係止された電磁コイルブロック３２と、を備えて成り、この電磁コイルブロック３２の備える外側コイル巻線３３Ａと内側コイル巻線３３Ｂが励磁回路やパルス分配回路等を含む駆動回路（図示せず）に接続され、その駆動回路が図示しないコントローラによって制御されるようになっている。尚、コントローラは、クランク角、カム角、機関回転数、機関負荷等の各種の入力信号を受け、随時機関の運転状態に応じた制御信号を駆動回路に出力する。
【００２１】
永久磁石ブロック２９は、図３に示すように、軸方向と直交する面に放射方向に延出する磁極（Ｎ極，Ｓ極）が、異磁極が交互になるように円周方向に沿って複数着磁されている。尚、図３においては、Ｎ極の磁極面を３６ｎで示し、Ｓ極の磁極面を３６ｓで示している。
【００２２】
ヨークブロック３０は、図４〜図６に示すように円環状の外側極歯ヨーク３９と、その極歯ヨーク３９の内周側に同軸に配置された円板状の内側極歯ヨーク４０と、外側極歯ヨーク３９と内側極歯ヨーク４０の間に配置された一対の中間極歯ヨーク４１，４２と、を備え、これらの極歯ヨーク３９〜４２が透磁率の高い金属材料によって形成されると共に、隣接する極歯ヨーク３９〜４２相互が絶縁体である樹脂材料４３によって結合され、内側極歯ヨーク４０がレバー軸１０に対して一体に結合されている。
【００２３】
各極歯ヨーク３９〜４２は環状の基部３９ａ〜４２ａと径方向に延出する複数の極歯３９ｂ〜４２ｂを有しており、外側極歯ヨーク３９と中間極歯ヨーク４１、中間極歯ヨーク４２と内側極歯ヨーク４０の各極歯３９ｂ，４１ｂ、及び、４０ｂ，４２ｂは夫々相手極歯ヨーク側に指向し、かつ、相手極歯ヨークの隣接する極歯間に極歯の先端部が位置されるように延出している。尚、以下、極歯３９ｂ，４１ｂを「外側極歯対」、極歯４０ｂ，４２ｂを「内側極歯対」と呼ぶものとする。そして、各極歯ヨーク３９〜４２の極歯３９ｂ〜４２ｂは円周方向等間隔に配置されると共に、総ての極歯ヨーク３９〜４２の極歯３９ｂ〜４２ｂが４分の１ピッチ角ずれて配列されている。
【００２４】
一方、電磁コイルブロック３２は、図１に示すようにヨークブロック３０に向かう磁気通路を構成する厚肉円板状のコイルヨーク３４と、このコイルヨーク３４内に配置された外側コイル巻線３３Ａ、及び、内側コイル巻線３３Ｂと、を備えている。外側コイル巻線３３Ａと内側コイル巻線３３Ｂは同巻数で巻かれているが、同図中に拡大して示すように、巻線一本当たりの断面積が異なり、外側コイル巻線３３Ａ側の断面積が内側コイル巻線３３Ｂ側の断面積よりも大きくなっている。そして、両者は巻き状態での総軸方向幅ｃ₁，ｃ₂が外側コイル巻線３３Ａ側の方が大きくなるように設定され、また、内側コイル巻線３３Ｂの軸方向側部（図１中左側側部）のコイルヨーク３４の肉厚ｄ₂は外側コイル巻線３３Ａの軸方向側部のコイルヨーク３４の肉厚ｄ₁よりも大きくなっている。
【００２５】
コイルヨーク３４内における各コイル巻線３３Ａ，３３Ｂの軸方向側部のスペースはコルイ巻線３３Ａ，３３Ｂの磁気通路部を成す部分であるため、内側コイル巻線３３Ｂの軸方向側部は肉厚の増大分だけ磁気通路部の断面積の増大が図られている。ただし、内側コイル巻線３３Ｂはもともと外側コイル巻線３３Ａよりも周長が短いため、この肉厚増による断面積の増大によって内側コイル巻線３３Ｂの側部の総断面積と外側コイル巻線３３Ａの側部の総断面積とがほぼ等しくなっている。したがって、これによりコイルヨーク３４内における内側コイル巻線３３Ｂの周域の磁気通路と外側コイル巻線３３Ａの周域の磁気通路は磁気抵抗がほぼ等しくなっている。
【００２６】
また、コイルヨーク３４の磁気入出部はヨークブロック３０の対応する極歯ヨーク３９〜４２の基部３９ａ〜４２ａに対してエアギャップを介して対峙している。このため、コイル巻線３３Ａ，３３Ｂが励磁されて所定の向きの磁界が生じると、そのエアギャップを介してヨークブロック３０の対応する極歯ヨーク３９〜４２に磁気誘導が生じ、その結果として、各極歯ヨーク３９〜４２の極歯３９ｂ〜４２ｂに磁界の向きに応じた磁極が現れる。
【００２７】
コイル巻線３３Ａ，３３Ｂの発生磁界は、駆動回路のパルスの入力に対して所定のパターンで順次切換えられ、それによって永久磁石ブロック２９の磁極面３６ｎ，３６ｓに対峙する極歯３９ｂ〜４２ｂの磁極が円周方向に沿って４分の１ピッチずつ移動するようになっている。したがって、中間回転体２３は、このときヨークブロック３０上の円周方向に沿った磁極の移動に追従し、レバー軸１０に対して相対的に回動することとなる。
【００２８】
また、電磁コイルブロック３２の内周面には玉軸受５０が配置されており、同ブロック３２はその玉軸受５０を介してレバー軸１０に回転自在に係合されている。
【００２９】
このバルブタイミング制御装置は以上のような構成であるため、内燃機関の始動時やアイドル運転時には、図２に示すように、駆動プレート３とレバー軸１０の組付角を予め最遅角側に維持しておくことにより、クランクシャフトとカムシャフト１の回転位相（機関弁の開閉タイミング）を最遅角側にし、機関回転の安定化と燃費の向上を図ることができる。
【００３０】
そして、この状態から機関の運転が通常運転に移行し、前記回転位相を最進角側に変更すべく指令が図外のコントローラから電磁コイルブロック３２の駆動回路に発されると、電磁コイルブロック３２はその指令に従って発生磁界を所定パターンで切換え、永久磁石ブロック２９を中間回転体２３と共に遅れ側に最大に相対回動させる。これにより、渦巻き溝２４に球１９によって係合されている可動案内部材１７は、図１０に示すように、径方向ガイド８に沿って径方向内側に最大に変位し、リンク１４とレバー９を介して駆動プレート３とレバー軸１０の組付角を最進角側に変更する。この結果、クランクシャフトとカムシャフト１の回転位相が最進角側に変更され、それによって機関の高出力化が図られることとなる。
【００３１】
また、この状態から前記回転位相を最遅角側に変更すべく指令がコントローラから発されると、電磁コイルブロック３２が発生磁界を逆パターンで切換えることによって中間回転体２３を進み側に最大に相対回動させ、渦巻き溝２４に係合する可動案内部材１７を、図２に示すように、径方向ガイド８に沿って径方向外側に最大に変位させる。これにより、可動案内部材１７はリンク１４とレバー９を介して駆動プレート３とレバー軸１０を相対回動させ、クランクシャフトとカムシャフト１の回転位相を最遅角側に変更する。
【００３２】
尚、クランクシャフトとカムシャフト１の回転位相の変更は上記の最進角側位置と最遅角側位置に限らず、コントローラによる制御によって任意の位置に変更することができ、例えば、図９に示すように、最遅角位置と最進角位置の中間位置に変更することも可能である。
【００３３】
このバルブタイミング制御装置は以上のように作動するが、この装置の操作力付与手段に用いられるステップモータ４は、電磁コイルブロック３２の外側コイル巻線３３Ａの一本当りの断面積を内側コイル巻線３３Ｂのものよりも大きくすることによって両コイル巻線３３Ａ，３３Ｂの通電時の電気抵抗がほぼ同じになるようにしているため、両コイル巻線３３Ａ，３３Ｂの起磁力がほぼ同じになる。
【００３４】
また、外側コイル巻線３３Ａの一本当りの断面積を内側コイル巻線３３Ｂ側よりも大きくしたことによって外側コイル巻線３３Ａの総断面積が内側コイル巻線３３Ｂの総断面積よりも大きくなるが、この実施形態の場合、外側コイル巻線３３Ａの総軸方向幅ｃ₁を内側コイル巻線３３Ｂの総軸方向幅ｃ₂よりも大きくして、コイルヨーク３４上における内側コイル巻線３３Ｂの軸方向側部の磁束通路部の幅（肉厚ｄ₂）が外側コイル巻線３３Ａの軸方向側部の磁束通路部の幅（肉厚ｄ₁）よりも大きくなるようにしたことにより、外側コイル巻線３３Ａと内側コイル巻線３３Ｂの各周域の磁束通路部の磁気抵抗をほぼ同じにすることができる。
【００３５】
このため、この実施形態のステップモータ４においては、ヨークブロック３０の外側極歯対と内側極歯対の回転中心からの距離と、永久磁石ブロック２９との対向面積を適宜設定することにより、外側極歯対側の極歯３９ｂ，４１ｂから永久磁石ブロック２９に作用するトルクと、内側極歯対側の極歯４０ｂ，４２ｂから永久磁石ブロック２９に作用するトルクを同じにし、それによって作動の円滑化とトルクの増大を図ることができる。
【００３６】
さらに、このステップモータ４の場合、各極歯対と永久磁石ブロック２９との対向面積の設定によって内側極対側の極歯４０ｂ，４２ｂから永久磁石ブロック２９に作用する磁力と、外側極歯対側の極歯３９ｂ，４１ｂから永久磁石ブロック２９に作用する磁力がほぼ同じになるため、一ステップ毎の永久磁石ブロック２９の回転角を一定にし、停止位置精度を高めることができる。
【００３７】
即ち、今例えば、外側極歯対と内側極歯対の極歯３９ｂ，４１ｂ、４０ｂ，４２ｂの磁極Ｎ，Ｓが図１１（Ａ）に示す状態にあり、それによって永久磁石ブロック２９が同図に示す位置で回転停止しているとすると、このとき任意の磁極面、例えば永久磁石ブロック２９の同図中ほぼ中央のＳ極の磁極面は、大面積で対向する外側極歯対と内側極歯対の異磁極（Ｎ極）によって吸引力を受ける（同図中通常ハッチ部参照）と同時に、小面積で対向する外側極歯対の右側の同磁極（Ｓ極）と内側極歯対の左側の同磁極（Ｓ極）によって相反方向の反発力を受ける（同図中クロスハッチ部参照）。そして、この状態から外側極歯対の磁極Ｎ，Ｓが図１１（Ｂ）に示すように変わると、永久磁石ブロック２９のＳ極の磁極面は、大面積で対向する外側極歯対の異磁極（Ｎ極）と内側極歯対の異磁極（Ｎ極）によって吸引力を受け（同図中通常ハッチ部参照）、それと同時に小面積で対向する外側極歯対の左側の同磁極（Ｓ極）と内側極歯対の右側の同磁極（Ｓ極）によって相反方向の反発力を受ける（同図中クロスハッチ部参照）。このとき、外側極歯対側の磁力が内側極歯対側の磁力よりも大きいものとすれば、永久磁石ブロック２９は、図１１（Ａ）の状況下で同図中の左側に若干ずれた位置で停止し、図１１（Ｂ）の状況下では逆に右側に若干ずれた位置で停止することとなるが、このステップモータ４においては、外側極歯対と内側極歯対の磁力がほぼ同じになっているため、図１１（Ａ），（Ｂ）のいずれの状況下においても永久磁石ブロック２９は左右いずれにもずれない中央位置で停止することとなる。したがって、このような理由から永久磁石ブロック２９の一ステップ毎の回転角は常に一定となり、高い停止位置精度を得ることが可能となる。
【００３８】
また、この実施形態においては、本発明にかかるステップモータ４を内燃機関のバルブタイミング制御装置に適用したため、クランクシャフトとカムシャフト１の回転位相を正確、かつ、確実に変更することができ、また、回転トルクを効率良く高めることができるため、車両にとって貴重な電力の消費を抑えることができる。
【００３９】
さらに、この実施形態のステップモータ４においては、両コイル巻線３３Ａ，３３Ｂの起磁力を同じにすることができると共に、コイルヨーク３４における両コイル巻線３３Ａ，３３Ｂの磁気抵抗を同じすることができるため、ヨークブロック３０の設計変更のみで、容易に形状やサイズの異なるものに適用できるという利点がある。
【００４０】
尚、本発明の実施形態は以上で説明したものに限るものでなく、例えば、以上の実施形態においては、外向きの極歯４１ｂを有する中間極歯ヨーク４１と内向きの極歯４２ｂを有する中間極歯ヨーク４２を別体に形成したが、一つの中間極歯ヨークに内向きの極歯と外向きの極歯を形成するようにしても良い。また、ステップモータの適用もバルブタイミング制御装置に限らず、他の種々の装置であって良い。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明は、外側コイル巻線の円周方向長さが長くなる分、その線の断面積を内側コイル巻線よりも大きくしたため、外側コイル巻線側の起磁力と内側コイル巻線側の起磁力をほぼ同じにすることができる。したがって、本発明によれば、外側コイル巻線の通電方向を変えて永久磁石ブロックを回転させる時と、内側コイル巻線の通電方向を変えて永久磁石ブロックを回転させる時とでトルクの差が少なくなることから、モータ作動を円滑化することができると共に平均トルクも増大させることができる。
【００４２】
また、本発明においては、外側コイル巻線側と内側コイル巻線側の起磁力がほぼ同じなることから、外側コイル巻線の通電切換えによって永久磁石ブロックに作用する磁力と、内側コイル巻線の通電切換えによって永久磁石ブロックに作用する磁力をほぼ同じにすることができ、この結果、一ステップ毎の回転角をほぼ一定にして停止位置精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す縦断面図。
【図２】同実施形態を示す図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３】同実施形態を示す永久磁石ブロックの正面図。
【図４】同実施形態を示す図５のＢ−Ｂ線に沿うヨークブロックの半断面図。
【図５】同実施形態を示すヨークブロックの充填樹脂材料の図示を省略した正面図。
【図６】同実施形態を示すヨークブロックの充填樹脂材料の図示を省略した背面図。
【図７】同実施形態を示す電磁石ブロックの正面図。
【図８】同実施形態を示す電磁石ブロックの背面図。
【図９】同実施形態の作動状態を示す図２に対応の断面図。
【図１０】同実施形態の別の作動状態を示す図２に対応の断面図。
【図１１】同実施形態を示す、永久磁石ブロックと各極歯対の位置関係をと磁力を模式的に示す図。
【符号の説明】
１…カムシャフト
３…駆動プレート（駆動回転体）
８…径方向ガイド
１０…レバー軸（従動回転体）
１４…リンク
１７…可動案内部材
２３…中間回転体
２４…渦巻き溝（渦巻き状ガイド）
２９…永久磁石ブロック
３２…電磁コイルブロック
３３Ａ…外側コイル巻線
３３Ｂ…内側コイル巻線
３４…コイルヨーク
３９…外側極歯ヨーク
４０…内側極歯ヨーク
４１，４２…中間極歯ヨーク
３９ｂ〜４２ｂ…極歯[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a step motor used as an actuator for rotation in various devices.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a PM type step motor, for example, the one described in JP-A-7-39130 has been devised.
[0003]
This step motor has an outer plate-shaped outer pole tooth yoke having a plurality of radially inward pole teeth and a disk-shaped inner pole tooth yoke having a plurality of radially outward pole teeth. An annular flat-plate intermediate pole tooth yoke having a plurality of facing pole teeth and inward facing pole teeth is arranged, and an appropriate magnetic field is generated in the teeth group of these pole tooth yokes by the outer coil winding and the inner coil winding of the electromagnetic coil. Thus, the permanent magnet block disposed to face the pole tooth yoke is rotated. Specifically, the opposite pole teeth of the outer pole tooth yoke and the intermediate pole tooth yoke, and the intermediate pole tooth yoke and the inner pole tooth yoke form an outer pole tooth pair and an inner pole tooth pair, respectively. The magnetic pole generated in the tooth pair is appropriately changed by energization control of the outer coil winding and the inner coil winding, thereby changing the magnetic attractive repulsion force acting on the permanent magnet block along the circumferential direction.
[0004]
Incidentally, different magnetic poles are magnetized so as to alternate along the circumferential direction on the surface of the permanent magnet block facing the pole teeth of the pole tooth yoke. In addition, the outer coil winding and the inner coil winding of the electromagnetic coil have the same diameter wound around the same number of turns, although the outer diameters of the winding portions are different.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the above conventional step motor, the outer coil winding of the electromagnetic coil is longer in the circumferential direction than the inner coil winding, so that the electric resistance when energized is more than that of the inner coil winding. The size is inevitably increased, and a difference occurs in the energization current between the outer coil winding and the inner coil winding when the same voltage is applied, resulting in a difference in magnetomotive force between the coil windings.
[0006]
For this reason, in a conventional step motor, the permanent magnet block is rotated when the energizing direction of the outer coil winding is changed and the permanent magnet block is rotated when the energizing direction of the inner coil winding is changed. The torque acting on the block changed, the motor operation became unstable, and the average torque during operation could not be increased efficiently. In this step motor, the magnetic force acting on the permanent magnet block is different between when the outer coil winding is energized and when the inner coil winding is switched. It is also a problem that the stop position accuracy of the permanent magnet block is lowered and becomes uniform.
[0007]
Accordingly, the present invention can make the magnetomotive force of the outer coil winding side and the inner coil winding side substantially the same, facilitating smooth operation, increasing average torque, and improving stop position accuracy. A step motor is to be provided.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As means for solving the above-mentioned problems, the present invention includes an annular outer pole tooth yoke having a plurality of radially inwardly facing pole teeth, a plurality of radially outwardly facing pole teeth, and the outer side. An inner pole tooth yoke disposed on the inner peripheral side of the pole tooth yoke, and a radially outer ring disposed between the outer pole tooth yoke and the inner pole tooth yoke and positioned between adjacent pole teeth of the outer pole tooth yoke. An annular intermediate pole tooth yoke having a facing pole tooth and a radially inward pole tooth positioned between adjacent pole teeth of the inner pole tooth yoke, and a pole tooth and an intermediate pole tooth yoke of the outer pole tooth yoke Consists of an outer coil winding that creates a different magnetic pole in a pair of outer pole teeth composed of radially outward pole teeth, a radially inward pole tooth of the intermediate pole tooth yoke, and a pole tooth of the inner pole tooth yoke Inner coil windings that produce different magnetic poles in the inner pole tooth pairs that are used, and the different magnetic poles in the circumferential direction A permanent magnet block that is magnetized so as to be alternately arranged along the poles and is rotatably provided so that the pole face faces the pole teeth of each pole tooth yoke. In a step motor for rotating the permanent magnet block relative to the pole tooth yoke by changing the energization direction to the coil winding in a predetermined pattern, the cross-sectional area of the outer coil winding is the cross-sectional area of the inner coil winding. Bigger than. In the case of the present invention, since the circumferential length of the outer coil winding is increased, the cross-sectional area is made larger than that of the inner coil winding, so that the energization currents of the outer coil winding and the inner coil winding are substantially the same. Can do.
[0009]
At this time, it is desirable to set the cross-sectional areas of the outer coil winding and the inner coil winding so that the magnetomotive forces of both are the same.
[0010]
In the case where the outer coil winding and the inner coil winding are arranged inside the coil yoke that guides the generated magnetic flux to the corresponding pole tooth yoke, the total axial width in the winding state of the inner coil winding is set to the outer coil. It is smaller than the total axial width in the winding state of the winding, and the arrangement of both coil windings in the coil yoke is such that the axial width of the magnetic flux passage portion on the axial side of the inner coil winding is the same as that of the outer coil winding. It is desirable to make it larger than the axial width of the magnetic flux passage portion on the axial side portion. When the outer coil winding and the inner coil winding are arranged in the coil yoke, the outer coil winding is located radially outside of the inner coil winding, so that the magnetic flux passage portion around the outer coil winding is on the inner side. Since the circumferential length is longer than that of the magnetic flux passage portion in the peripheral area of the coil winding, a large cross-sectional area can be easily ensured. On the contrary, the magnetic flux passage part in the peripheral region of the inner coil winding is difficult to ensure the cross-sectional area because the circumferential length is short, but at least the axial side part of the inner coil winding has a large axial width. For this reason, a large cross-sectional area can be secured. Therefore, the magnetic resistance in the coil yoke can be made substantially the same in the peripheral region of the outer coil winding and the peripheral region of the inner coil winding.
[0011]
Further, the present invention comprises a drive rotator that is rotationally driven by a crankshaft of an internal combustion engine, a camshaft or a separate member coupled to the shaft, and a driven rotator that transmits power from the drive rotator, A radial guide provided on one of the drive rotator and the driven rotator, and a surface that is provided so as to be relatively rotatable with respect to the drive rotator and the driven rotator, and faces the radial guide. An intermediate rotating body having a spiral guide, a movable guide portion that is displaceably guided by the radial guide and the spiral guide, and the rotation center of one of the drive rotating body and the driven rotating body. A valve timing control device for an internal combustion engine, wherein the intermediate rotator is connected to the drive rotator and the driven rotator. It is suitable when used in the operation force imparting means for imparting a relative rotational operation force. That is, in the step motor of the present invention, the magnetomotive forces on the outer coil winding side and the inner coil winding side are almost the same, so that the operation can be stabilized and the torque can be increased, and the stop position accuracy is also improved. Since it increases reliably, it becomes possible to change the rotation phase of a drive rotary body and a driven rotary body correctly and reliably.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0013]
In this embodiment, the step motor 4 according to the present invention is applied to an actuator (operation force applying means) portion of a valve timing control device for an internal combustion engine. As shown in FIG. 1, the valve timing control device includes a camshaft 1 rotatably supported by a cylinder head (not shown) of an internal combustion engine, and a relative rotation at the front end of the camshaft 1 as necessary. A drive plate 3 (drive rotator in the present invention) having a timing sprocket 2 assembled on the outer periphery and connected to a crankshaft (not shown) via a chain (not shown), and the drive plate 3 And an assembly angle operation mechanism 5 which is disposed on the front side (left side in FIG. 1) of the camshaft 1 and rotates the assembly angle of both 3 and 1, and further on the front side of the assembly angle operation mechanism 5 The step motor 4 for driving the mechanism 5 is mounted on the front surface of the cylinder head and the rocker cover (not shown) of the internal combustion engine. Includes a, a (non-rotating member in the present invention) VTC cover 12 for covering the front and periphery region of motor 4.
[0014]
The drive plate 3 is formed in a disc shape having a stepped support hole 6 in the center, and the support hole 6 portion is rotatable to a flange ring 7 integrally coupled to the front end portion of the camshaft 1. It is supported. Then, on the front surface of the drive plate 3 (surface opposite to the camshaft 1), as shown in FIG. 2, three radial guides 8 made up of a pair of parallel guide walls 8a and 8b are equidistant in the circumferential direction. And a substantially rectangular movable guide member 17 is slidably assembled between the guide walls 8a and 8b of the radial guides 8 respectively. It has been.
[0015]
Further, on the front side of the flange ring 7, a lever shaft 10 (a driven rotating body in the present invention) having three levers 9 projecting radially is disposed, and this lever shaft 10 is cammed by a bolt 13 together with the flange ring 7. It is coupled to the shaft 1. One end of a link 14 is pivotally connected to each lever 9 of the lever shaft 10 by a pin 15, and each movable guide member 17 assembled to the radial guide 8 is pinned to the other end of each link 14. 11 is pivotally connected.
[0016]
Since each movable guide member 17 is connected to the corresponding lever 9 of the lever shaft 10 through the link 14 in the state guided by the radial guide 8 as described above, the movable guide member 17 receives an external force. When the guide plate 3 is displaced along the radial guide 8, the drive plate 3 and the lever shaft 10 are relatively rotated by the action of the link 14 by a direction and an angle corresponding to the displacement of the movable guide member 17.
[0017]
A holding hole 18 (see FIG. 1) is provided at a predetermined position on the front side of each movable guide member 17, and a retainer 20 for holding a ball 19 is slidably received in the holding hole 18. A coil spring 21 for energizing the retainer 20 forward is accommodated. The retainer 20 is provided with a hemispherical recess at the center of the front surface, and a ball 19 is accommodated in the recess so as to be able to roll.
[0018]
A substantially disc-shaped intermediate rotating body 23 is supported via a ball bearing 22 in front of the protruding position of the lever 9 on the lever shaft 10. A spiral groove 24 (spiral guide) having a semicircular cross section is formed on the rear side surface of the intermediate rotating body 23, and the balls 19 of the movable guide members 17 are guided and engaged with the spiral groove 24 so as to be freely rotatable. Has been. The spiral of the spiral groove 24 gradually decreases in diameter along the rotation direction R of the drive plate 3 as shown in FIGS. 2, 9, and 10 (in FIG. 2, only the center line is shown). It is formed as follows. Therefore, when the intermediate rotating body 23 rotates relative to the drive plate 3 in the delay direction with the ball 19 of the movable guide member 17 engaged with the spiral groove 24, the movable guide member 17 follows the spiral shape of the spiral groove 24. When the intermediate rotator 23 rotates relative to the advancing direction, it moves outward in the radial direction.
[0019]
In the case of this embodiment, the assembly angle operating mechanism 5 is constituted by the radial guide 8 of the drive plate 3 described above, the movable guide member 17, the link 14, the lever 9, the spiral groove 24 of the intermediate rotating body 23, and the like. Yes. The assembly angle operation mechanism 5 is configured to move the movable guide member via the spiral groove 24 when a rotation operation force relative to the camshaft 1 is input from the step motor 4 which is an operation force application unit to the intermediate rotating body 23. 17 is displaced in the radial direction, and the rotational force is amplified to a set magnification via the link 14 and the lever 9, and a relative rotational force is applied to the drive plate 3 and the camshaft 1.
[0020]
On the other hand, the step motor 4 is integrally coupled to the lever shaft 10 and an annular plate-shaped permanent magnet block 29 joined to the outer peripheral edge of the intermediate rotating body 23 on the front surface side (opposite surface of the drive plate 3). The same annular plate-shaped yoke block 30 and an electromagnetic coil block 32 locked in the VTC cover 12, and the outer coil winding 33 </ b> A and the inner coil winding included in the electromagnetic coil block 32. 33B is connected to a drive circuit (not shown) including an excitation circuit and a pulse distribution circuit, and the drive circuit is controlled by a controller (not shown). The controller receives various input signals such as a crank angle, a cam angle, an engine speed, and an engine load, and outputs a control signal according to the operating state of the engine at any time to the drive circuit.
[0021]
As shown in FIG. 3, the permanent magnet block 29 has a magnetic pole (N pole, S pole) extending radially in a plane orthogonal to the axial direction along the circumferential direction so that different magnetic poles are alternated. Multiple magnetized. In FIG. 3, the pole face of the N pole is indicated by 36n, and the pole face of the S pole is indicated by 36s.
[0022]
As shown in FIGS. 4 to 6, the yoke block 30 includes an annular outer pole tooth yoke 39, a disk-shaped inner pole tooth yoke 40 disposed coaxially on the inner peripheral side of the pole tooth yoke 39, and A pair of intermediate pole tooth yokes 41 and 42 disposed between the outer pole tooth yoke 39 and the inner pole tooth yoke 40, and these pole tooth yokes 39 to 42 are formed of a metal material having a high magnetic permeability. At the same time, the adjacent pole tooth yokes 39 to 42 are coupled to each other by a resin material 43 that is an insulator, and the inner pole tooth yoke 40 is integrally coupled to the lever shaft 10.
[0023]
Each of the pole tooth yokes 39 to 42 has an annular base portion 39a to 42a and a plurality of pole teeth 39b to 42b extending in the radial direction, and the outer pole tooth yoke 39, the intermediate pole tooth yoke 41, and the intermediate pole tooth yoke. 42 and the inner pole tooth yoke 40, the pole teeth 39b, 41b and 40b, 42b are respectively directed to the counterpart pole tooth yoke side, and the tip ends of the pole teeth are located between the adjacent pole teeth of the counterpart pole tooth yoke. Extends to be positioned. In the following, the pole teeth 39b and 41b are referred to as “outer pole teeth pair”, and the pole teeth 40b and 42b are referred to as “inner pole tooth pairs”. The pole teeth 39b to 42b of the pole tooth yokes 39 to 42 are arranged at equal intervals in the circumferential direction, and the pole teeth 39b to 42b of all the pole tooth yokes 39 to 42 are shifted by a quarter pitch angle. Are arranged.
[0024]
On the other hand, as shown in FIG. 1, the electromagnetic coil block 32 includes a thick disk-shaped coil yoke 34 that forms a magnetic path toward the yoke block 30, and an outer coil winding 33A disposed in the coil yoke 34. And an inner coil winding 33B. The outer coil winding 33A and the inner coil winding 33B are wound with the same number of turns. However, as shown in the enlarged view in FIG. The cross-sectional area is larger than the cross-sectional area on the inner coil winding 33B side. Both are set so that the total axial widths c ₁ and c ₂ in the wound state are larger on the outer coil winding 33A side, and the axial side portion (in FIG. 1) of the inner coil winding 33B. the thickness d ₂ of the coil yoke 34 on the left side) is larger than the thickness d ₁ of the coil yoke 34 in the axial direction side of the outer coil windings 33A.
[0025]
Since the space in the axial direction side of each coil winding 33A, 33B in the coil yoke 34 is a portion that forms the magnetic path portion of the coil windings 33A, 33B, the axial side portion of the inner coil winding 33B is thick. The cross-sectional area of the magnetic path portion is increased by the increase in the amount of. However, since the inner coil winding 33B originally has a shorter circumference than the outer coil winding 33A, the increase in the cross-sectional area due to the increase in the thickness increases the total cross-sectional area of the side portion of the inner coil winding 33B and the outer coil winding 33A. The total cross-sectional area of the side portion is substantially equal. Therefore, the magnetic resistance in the peripheral area of the inner coil winding 33B and the magnetic path in the peripheral area of the outer coil winding 33A in the coil yoke 34 are substantially equal.
[0026]
Further, the magnetic input / output portion of the coil yoke 34 is opposed to the base portions 39 a to 42 a of the corresponding pole tooth yokes 39 to 42 of the yoke block 30 through an air gap. For this reason, when the coil windings 33A and 33B are excited to generate a magnetic field in a predetermined direction, magnetic induction occurs in the corresponding pole tooth yokes 39 to 42 of the yoke block 30 through the air gap, and as a result, Magnetic poles corresponding to the direction of the magnetic field appear on the pole teeth 39b to 42b of the pole tooth yokes 39 to 42, respectively.
[0027]
The magnetic fields generated by the coil windings 33A and 33B are sequentially switched in a predetermined pattern with respect to the input of the pulses of the drive circuit, whereby the magnetic poles of the pole teeth 39b to 42b facing the magnetic pole faces 36n and 36s of the permanent magnet block 29. Are moved by a quarter pitch along the circumferential direction. Accordingly, at this time, the intermediate rotating body 23 follows the movement of the magnetic poles along the circumferential direction on the yoke block 30 and rotates relative to the lever shaft 10.
[0028]
A ball bearing 50 is disposed on the inner peripheral surface of the electromagnetic coil block 32, and the block 32 is rotatably engaged with the lever shaft 10 via the ball bearing 50.
[0029]
Since this valve timing control device is configured as described above, when the internal combustion engine is started or idling, the assembly angle of the drive plate 3 and the lever shaft 10 is set to the most retarded angle side in advance as shown in FIG. By maintaining the rotation phase, the rotational phase of the crankshaft and the camshaft 1 (the opening / closing timing of the engine valve) can be set to the most retarded angle side, and the engine rotation can be stabilized and the fuel consumption can be improved.
[0030]
When the operation of the engine shifts from this state to the normal operation and a command is issued from the controller (not shown) to the drive circuit of the electromagnetic coil block 32 to change the rotational phase to the most advanced angle side, the electromagnetic coil block 32 32 switches the generated magnetic field in a predetermined pattern in accordance with the command, and rotates the permanent magnet block 29 relative to the lag side together with the intermediate rotor 23 to the maximum. As a result, the movable guide member 17 engaged with the spiral groove 24 by the sphere 19 is displaced maximum inward in the radial direction along the radial guide 8 as shown in FIG. The assembly angle of the drive plate 3 and the lever shaft 10 is changed to the most advanced angle side. As a result, the rotational phase of the crankshaft and the camshaft 1 is changed to the most advanced angle side, thereby increasing the engine output.
[0031]
In addition, when a command is issued from the controller to change the rotational phase to the most retarded side from this state, the electromagnetic coil block 32 switches the generated magnetic field in a reverse pattern, thereby maximizing the intermediate rotating body 23 to the advance side. As shown in FIG. 2, the movable guide member 17 that is relatively rotated and engages with the spiral groove 24 is maximally displaced radially outward along the radial guide 8. Thereby, the movable guide member 17 relatively rotates the drive plate 3 and the lever shaft 10 via the link 14 and the lever 9 to change the rotational phase of the crankshaft and the camshaft 1 to the most retarded side.
[0032]
The rotation phase of the crankshaft and the camshaft 1 is not limited to the most advanced position and the most retarded position, but can be changed to any position by control by the controller. As shown, it can be changed to an intermediate position between the most retarded position and the most advanced position.
[0033]
Although this valve timing control device operates as described above, the step motor 4 used for the operation force applying means of this device has a sectional area per one outer coil winding 33A of the electromagnetic coil block 32 as an inner coil winding. Since the electric resistances when the coil windings 33A and 33B are energized are made substantially the same by making them larger than those of the wire 33B, the magnetomotive forces of the coil windings 33A and 33B become almost the same.
[0034]
Further, since the cross sectional area per one outer coil winding 33A is made larger than that of the inner coil winding 33B, the total cross sectional area of the outer coil winding 33A becomes larger than the total cross sectional area of the inner coil winding 33B. However, in the case of this embodiment, the total axial width c ₁ of the outer coil winding 33A is made larger than the total axial width c ₂ of the inner coil winding 33B, and the inner coil winding 33B on the coil yoke 34 is By making the width (thickness d ₂ ) of the magnetic flux passage portion on the axial side portion larger than the width (thickness d ₁ ) of the magnetic flux passage portion on the axial side portion of the outer coil winding 33A, It is possible to make the magnetic resistances of the magnetic flux passage portions in the respective circumferential regions of the coil winding 33A and the inner coil winding 33B substantially the same.
[0035]
For this reason, in the stepping motor 4 of this embodiment, the distance from the rotation center of the outer pole tooth pair and the inner pole tooth pair of the yoke block 30 and the facing area of the permanent magnet block 29 are appropriately set to The torque that acts on the permanent magnet block 29 from the pole teeth 39b and 41b on the opposite side of the pole teeth and the torque that acts on the permanent magnet block 29 from the pole teeth 40b and 42b on the opposite side of the inner pole teeth are made the same, thereby smoothing the operation. And torque can be increased.
[0036]
Further, in the case of this stepping motor 4, the magnetic force acting on the permanent magnet block 29 from the pole teeth 40 b and 42 b on the inner pole pair side by setting the facing area between each pole tooth pair and the permanent magnet block 29, and the outer pole tooth pair. Since the magnetic forces acting on the permanent magnet block 29 from the side pole teeth 39b and 41b become substantially the same, the rotation angle of the permanent magnet block 29 for each step can be made constant, and the stop position accuracy can be improved.
[0037]
That is, for example, the magnetic poles N and S of the pole teeth 39b, 41b, 40b and 42b of the outer pole tooth pair and the inner pole tooth pair are in the state shown in FIG. If the rotation is stopped at the position shown in FIG. 4, an arbitrary magnetic pole surface, for example, the magnetic pole surface of the S pole at the center of the permanent magnet block 29 in the same figure, At the same time, the magnetic pole (N pole) of the tooth pair receives an attractive force (refer to the normal hatch portion in the figure), and at the same time, the magnetic pole (S pole) on the right side of the outer pole tooth pair facing the small area and the inner pole tooth pair A repulsive force in the opposite direction is received by the same magnetic pole (S pole) on the left (see the cross-hatched portion in the figure). When the magnetic poles N and S of the outer pole tooth pair are changed from this state as shown in FIG. 11B, the S pole surface of the permanent magnet block 29 is different from the outer pole tooth pair opposed in a large area. The magnetic pole (N pole) and the opposite magnetic pole (N pole) of the inner pole tooth pair receive an attractive force (see the normal hatched portion in the figure), and at the same time, the same magnetic pole (S Pole) and the same magnetic pole (S pole) on the right side of the inner pole tooth pair receive a repulsive force in the opposite direction (see the cross hatch portion in the figure). At this time, if the magnetic force on the outer pole tooth pair side is larger than the magnetic force on the inner pole tooth pair side, the permanent magnet block 29 is slightly shifted to the left side in FIG. 11 (A). In this step motor 4, the magnetic force of the outer pole tooth pair and the inner pole tooth pair is almost equal. Since they are the same, the permanent magnet block 29 stops at the center position where it does not shift to the left or right in any of the situations of FIGS. 11 (A) and 11 (B). Therefore, for this reason, the rotation angle for each step of the permanent magnet block 29 is always constant, and high stop position accuracy can be obtained.
[0038]
In this embodiment, since the step motor 4 according to the present invention is applied to the valve timing control device of the internal combustion engine, the rotational phases of the crankshaft and the camshaft 1 can be accurately and reliably changed. Since the rotational torque can be increased efficiently, it is possible to suppress the consumption of electric power that is valuable for the vehicle.
[0039]
Furthermore, in the step motor 4 of this embodiment, the magnetomotive forces of both the coil windings 33A and 33B can be made the same, and the magnetic resistances of both the coil windings 33A and 33B in the coil yoke 34 can be made the same. Therefore, there is an advantage that it can be easily applied to ones having different shapes and sizes only by changing the design of the yoke block 30.
[0040]
The embodiment of the present invention is not limited to the one described above. For example, in the above embodiment, the intermediate pole tooth yoke 41 having the outward pole teeth 41b and the inward pole teeth 42b are provided. Although the intermediate pole tooth yoke 42 is formed separately, inward pole teeth and outward pole teeth may be formed in one intermediate pole tooth yoke. The application of the step motor is not limited to the valve timing control device, and may be other various devices.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the circumferential length of the outer coil winding is longer, the cross-sectional area of the wire is larger than that of the inner coil winding. The magnetomotive force on the line side can be made substantially the same. Therefore, according to the present invention, there is a difference in torque between when rotating the permanent magnet block by changing the energizing direction of the outer coil winding and when rotating the permanent magnet block by changing the energizing direction of the inner coil winding. Therefore, the motor operation can be smoothed and the average torque can be increased.
[0042]
In the present invention, since the magnetomotive force on the outer coil winding side and the inner coil winding side are substantially the same, the magnetic force acting on the permanent magnet block by switching the energization of the outer coil winding, The magnetic force acting on the permanent magnet block can be made substantially the same by switching the energization. As a result, the rotational angle for each step can be made substantially constant, and the stop position accuracy can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1 showing the embodiment.
FIG. 3 is a front view of a permanent magnet block showing the embodiment.
4 is a half cross-sectional view of a yoke block taken along line BB in FIG. 5 showing the embodiment;
FIG. 5 is a front view in which illustration of a filling resin material of a yoke block showing the embodiment is omitted.
FIG. 6 is a rear view in which the illustration of the resin resin material of the yoke block showing the embodiment is omitted.
FIG. 7 is a front view of an electromagnet block showing the embodiment.
FIG. 8 is a rear view of the electromagnet block showing the embodiment.
FIG. 9 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 2 showing an operating state of the embodiment.
FIG. 10 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 2, showing another operating state of the embodiment.
FIG. 11 is a view schematically showing the positional relationship between the permanent magnet block and each pair of pole teeth and the magnetic force in the embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cam shaft 3 ... Drive plate (drive rotary body)
8 ... Radial guide 10 ... Lever shaft (driven rotor)
14 ... Link 17 ... Movable guide member 23 ... Intermediate rotating body 24 ... Swirl groove (spiral guide)
29 ... permanent magnet block 32 ... electromagnetic coil block 33A ... outer coil winding 33B ... inner coil winding 34 ... coil yoke 39 ... outer pole tooth yoke 40 ... inner pole tooth yokes 41, 42 ... intermediate pole tooth yokes 39b-42b ... Extreme teeth

Claims

An annular outer pole tooth yoke having a plurality of radially inwardly facing pole teeth;
An inner pole tooth yoke having a plurality of radially outward pole teeth and disposed on the inner peripheral side of the outer pole tooth yoke;
Between the outer pole tooth yoke and the inner pole tooth yoke, the radially outward pole tooth positioned between the adjacent pole teeth of the outer pole tooth yoke and the adjacent pole teeth of the inner pole tooth yoke An annular intermediate pole tooth yoke with radially inwardly positioned pole teeth positioned;
An outer coil winding for generating a different magnetic pole in an outer pole tooth pair constituted by the pole teeth of the outer pole tooth yoke and the radially outward pole teeth of the intermediate pole tooth yoke;
An inner coil winding for generating different magnetic poles in an inner pole tooth pair constituted by the pole teeth of the inner pole tooth yoke and the radially inward pole teeth of the intermediate pole tooth yoke;
A permanent magnet block magnetized so that the different magnetic poles are alternately arranged along the circumferential direction, and the magnetic pole surface rotatably provided so as to face the pole teeth of each pole tooth yoke,
In the step motor for rotating the permanent magnet block relative to the pole tooth yoke by changing the energization direction for the outer coil winding and the inner coil winding in a predetermined pattern,
A step motor having a cross-sectional area of the outer coil winding larger than a cross-sectional area of the inner coil winding.

2. The step motor according to claim 1, wherein the cross-sectional areas of the outer coil winding and the inner coil winding are set so that the magnetomotive forces of both are the same.

The step motor according to claim 1, wherein an outer coil winding and an inner coil winding are arranged inside a coil yoke that guides the generated magnetic flux to a corresponding pole tooth yoke.
The total axial width in the winding state of the inner coil winding is made smaller than the total axial width in the winding state of the outer coil winding, and the arrangement of both coil windings in the coil yoke is changed to the axial direction of the inner coil winding. A step motor characterized in that the axial width of the magnetic flux passage portion on the side portion is larger than the axial width of the magnetic flux passage portion on the axial side portion of the outer coil winding.

A drive rotator that is rotationally driven by a crankshaft of an internal combustion engine, a camshaft or a separate member coupled to the shaft, a driven rotator that transmits power from the drive rotator, and the drive rotator and driven A radial guide provided on any one of the rotating bodies, and an intermediate having a spiral guide on a surface facing the radial guide, provided so as to be relatively rotatable with respect to the driving rotating body and the driven rotating body. A rotating guide, a movable guide portion that is displaceably guided by the radial guide and the spiral guide, a portion spaced from the rotation center of the other of the drive rotating body and the driven rotating body, and the movable guide A valve timing control device for an internal combustion engine, wherein the intermediate rotating body is rotated relative to the driving rotating body and the driven rotating body. Step motor according to claim 1, characterized by using the operation force imparting means for imparting the operation force.