JP3864008B2 - バルブ装置 - Google Patents

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    • F16K31/04Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、直流ブラシモータにより駆動され、例えば自動車のエンジンの排気ガスの一部を吸気系に再循環させて、不活性ガスの発生を抑制しながら、良好な燃料消費率を得るEGR(Exhaust Gas Recirculation)装置の排気ガスの循環制御等に適用されるバルブ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図6は例えば特開平10−21306号公報に記載されたこの種従来のバルブ装置の構成を示す断面図である。
図において、1はモータケース、2はこのモータケース1内に収納され、上端がスライドボール3、下端がボールベアリング4によりそれぞれ支承されコイル5が巻回されたロータ、6はモータケース1の内壁にロータ2を囲繞するように配設され、ロータ2のコイル5と対応する位置に永久磁石磁極7が装着されたステータである。
【0003】
8はロータ2の上部に取り付けられた整流子、9はこの整流子8にスプリング10の押圧力により接触し、コネクタ端子11を介して供給される直流電流を整流子8に通電するブラシ、12はモータケース1と同軸状に連結されるバルブケース、13はロータ2内に螺合されロータ2の回転に応じてガイドブッシュ14を介して軸方向に移動可能なモータ軸、15はこのモータ軸13の先端に連結されガイドプレート16を介して移動可能なバルブ駆動軸、17はこのバルブ駆動軸15の先端に固着され、バルブケース12内に装着されるシール部材18に接離することにより流通路19を開閉するバルブ部材である。
【0004】
上記のように構成された従来のバルブ装置においては、コネクタ端子11を介して供給される直流電流が整流子8を介してロータ2のコイル5に通電されると、ステータ6の永久磁石磁極7と協働して直流電動機が構成されロータ2が回転する。すると、この回転に伴ってロータ2内に螺合されるモータ軸13も回転して回転量に応じただけ移動、すなわち、図6に示す場合は図中下方に移動するので、モータ軸13の先端に固着されたバルブ部材17も下方に移動し、シール部材18から離反して流通路19は開放される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来のバルブ装置は上記のように構成され、ロータ2内に螺合されるモータ軸13をロータ2の回転によって上下に移動させることにより、バルブ駆動軸15を介してバルブ部材17とシール部材18を接離させることによって、流通路19を開閉するようにしているので、モータ軸13をロータ2内に嵌挿させる必要があるとともに、ロータ2の外周部にコイル5を巻回させなければならないため、ロータ2の外径が大きくなって慣性モーメントが増大し、バルブ開閉動作の応答性が悪くなるという問題点があった。
【0006】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、ロータの低慣性化を図ることによりバルブ開閉動作の応答性の優れたバルブ装置を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項1に係るバルブ装置は、ステータコアの周方向に所定の個数のコイルがほぼ等間隔に配設されたステータと、外周面のステータの各コイルと対応する位置に複数の永久磁石磁極が配設されたロータと、電源から供給される直流電流をロータを介して転流しステータの各コイルへ通電する通電手段と、ロータの中心部に配設されロータの回転に応じて軸方向に移動可能な軸部材と、軸部材の移動により開閉するバルブ部材とを備え、上記通電手段は、ロータに各永久磁石磁極と共に樹脂で一体成形され、電源から第1のブラシを介して供給される直流電流を転流するために多分割された整流子、および整流子の各分割部にそれぞれ電気的に接続され整流子によりn相に転流された各電流を第2のブラシを介してステータの各コイルへそれぞれ通電するためのn個のスリップリングで構成したものである。
【0008】
又、この発明の請求項2に係るバルブ装置は、請求項1において、整流子を、円板の中央または外縁環状部を周方向に多分割し、スリップリングを、整流子の内、外周いずれかの側に同心円環状にn分割してそれぞれ形成したものである。
【0009】
又、この発明の請求項3に係るバルブ装置は、請求項1または2において、通電手段を、ステータおよびロータに対して軸方向にバルブ部材とは異なる側に設けたものである。
【0010】
又、この発明の請求項4に係るバルブ装置は、請求項1において、ステータを、磁性材料で積層され複数のヨーク部が帯状に連結されたステータコアの各磁極テイースにそれぞれコイルを巻回するとともに連結部を屈曲させることにより環状に形成して構成したものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図1はこの発明の実施の形態1におけるバルブ装置の構成を示す断面図、図2は図1におけるバルブ装置のモータ部の電流の流れを示し、(A)は断面図、(B)は平面図である。図3は図2におけるモータ部の通電手段の構成を示す斜視図、図4は図1におけるバルブ装置のモータ部のステータの製造方法を示す平面図、図5はこの発明の実施の形態1におけるバルブ装置の図1とは異なる構成を示す断面図である。
【0012】
図において、21は樹脂部材で形成されるモータ部ケース、22はこのモータ部ケース21と樹脂モールドにより一体成形されるステータで、図4(A)に示すように磁極テイース23aがそれぞれ突設されるコア片23bが、薄肉部23cを介して連結された磁性材料を、所定の枚数積層してステータコア23を形成し、巻線性を良くするためにこの状態で巻線機(図示せず)により各磁極テイース23aにそれぞれコイル24を施した後、図4(B)に示すように各薄肉部23cを折曲させることにより環状に形成して構成されている。
【0013】
25はモータ部ケース21の一端側に装着されるフランジ部材で、中央部には軸受26を支持するボス部25aが形成されている。27はモータ部ケース21の他端側に支持された軸受で、軸受26とは同軸上に配置されている。28は両軸受26、27により両端が支承され、外周部にはステータ22のコイル24と対応する位置に複数の永久磁石磁極29が配設されており、中央部にネジ穴28aが貫通して形成されたロータ、30はこのロータ28のネジ穴28aに螺合し、ロータ28の回転に応じて軸方向に移動可能な軸部材である。
【0014】
31は図3に示すようにロータ28の一端側に固着されロータ28と共に回転する円板、32はこの円板31の中央環状部を周方向に多分割して形成される整流子、33はこの整流子32の外周側に同心円環状にn分割(図においては3分割)して形成されたスリップリング、34はモータ部ケース21の他端側に装着されるブラケット、35はこのブラケット34に絶縁支持され、他端が整流子32の各分割部に所定の圧力を介して摺動可能に接触する一対の第1のブラシ、36はブラケット34に絶縁支持され、先端が各スリップリング33に所定の圧力を介して摺動可能に接触する3個の第2のブラシであり、これら31ないし36で通電手段37が構成され、さらに21ないし37でモータ部38が構成される。
【0015】
39はモータ部ケース21の他端側にフランジ部材25を介して連結され、例えばアルミダイキャスト等で形成されるバルブケースで、中央部に貫通穴39aが形成されるとともに、この貫通穴39aの両側に各器室39b、39cが配設され、器室39cは排気路(図示せず)と連通するようになっている。40はバルブケース39の貫通穴39aを閉塞するように配設されるガイドブッシュ、41は器室39cの開口部に配設されるシール部材、42はガイドブッシュ40を気密に貫通して摺動可能なバルブ駆動軸、43はこのバルブ駆動軸42の一端側に固着され器室39b内に配設される皿状部材、44はこの皿状部材43の外縁部をモータ38側に所定の力で付勢するスプリング、45はバルブ駆動軸42の他端側に取り付けられ、シール部材41と接離することにより排気路(図示せず)と連通する器室39cと、吸気路(図示せず)との間を開放、閉塞するバルブ部材であり、これら39ないし45でバルブ部46を構成している。
【0016】
次に、上記のように構成される実施の形態1におけるバルブ装置の動作について説明する。
【0017】
まず、電源(図示せず)から直流電流が一方の第1のブラシ35を介して流入すると、図2および図3に示すように、整流子32で整流されてスリップリング33に流れ、第2のブラシ36を介してステータ22側に供給され、コイル24を流れた後再び第2のブラシ36、スリップリング33および整流子32を流れ、他方の第1のブラシ35を介して電源側に流出する。
【0018】
すると、電流の流れるコイル24で発生する磁束と、ロータ28の永久磁石磁極29の作用でロータ28に回転力が発生し、この回転力により円板31も回転するので、第1のブラシ35と整流子32が接触する位置が切り替わって、電流の流れるコイル24も順次切り替わっていくため、ロータ28は連続回転を始める。そして、このロータ28の回転に伴って、ロータ28のネジ穴28aに螺合された軸部材30は、バルブ部46側に移動して先端で皿状部材43を押圧し、スプリング44の付勢力に打ち勝ってさらに移動を続け、皿状部材43と一端側が固着されたバルブ駆動軸42は、この移動によりガイドブッシュ40内を摺動して図中実線矢印で示す方向に移動し、他端側に取り付けられたバルブ部材45をシール部材41から離反させることにより、器室39cと吸気路(図示せず)との間を開放し、排気ガスを吸気路(図示せず)側に再循環させる。
【0019】
一方、器室39cと吸気路(図示せず)との間を閉塞する場合は、直流電流を他方の第1のブラシ35側から逆に流入させることによってロータ28を逆回転させ、軸部材30をバルブ部46から離れる方向に移動させると、スプリング44の付勢力により皿状部材43も軸部材30の先端と接触したままの状態で、図中破線矢印で示す方向にバルブ駆動軸42と共に移動し、バルブ部材45がシール部材41に当接した位置、すなわち図1に示す状態で停止する。そして、軸部材30がさらに移動して皿状部材43から離れた状態となっても、バルブ部材45はスプリング44の付勢力によってシール部材41に対して良好な接触を維持する。
【0020】
このように上記実施の形態1によれば、ステータ22にコイル24を、ロータ28に永久磁石磁極29をそれぞれ配設するとともに、電源からの直流電流を第1のブラシ35を介して整流子32に導入して転流し、この転流された各電流をスリップリング33および第2のブラシ36を介して各コイル24に通電することによりロータ28を回転させ、この回転により軸部材30を軸方向に移動させ、バルブ駆動軸42を介してバルブ部材45を開閉させるようにしたので、ロータ28の径の縮小化が可能となり、ロータ28の低慣性化を図りバルブ開閉動作の応答性の優れたバルブ装置を得ることができる。
【0021】
又、通電手段37をステータ22およびロータ28に対して、軸方向にバルブ部材45とは異なる側に設けたので、通電手段37で発生する熱の影響がバルブ部46に及ぶのを防止して信頼性の向上を図ることが可能となる。又、複数のコア片23bが薄肉部23cを介して帯状に連結されたステータコア23の各磁極テイース23aに、それぞれコイル24を巻線するとともに、薄肉部23cを屈曲させることにより環状に形成してステータ22を構成したので、巻線が容易で組立作業性の向上を図ることも可能となる。
【0022】
さらに又、整流子32を円板31の中央環状部を周方向に多分割し、スリップリング33を整流子32の外周側に同心円環状に分割してそれぞれ形成するようにしたので、例えば、図5に示すように整流子47およびスリップリング48をロータ28と同軸上に配設して、電源からの直流電流を第1のブラシ49から整流子47に導入して転流し、この転流された電流を各スリップリング48および第2のブラシ50を介して、ステータ22のコイル24に通電するように構成した通電手段51と比較し、軸方向の長さ寸法を大幅に短縮して小形化を可能にする。
【0023】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項1によれば、ステータコアの周方向に所定の個数のコイルがほぼ等間隔に配設されたステータと、外周面のステータの各コイルと対応する位置に複数の永久磁石磁極が配設されたロータと、電源から供給される直流電流をロータを介して転流しステータの各コイルへ通電する通電手段と、ロータの中心部に配設されロータの回転に応じて軸方向に移動可能な軸部材と、軸部材の移動により開閉するバルブ部材とを備え、通電手段を、ロータに各永久磁石磁極と共に樹脂で一体成形され、電源から第1のブラシを介して供給される直流電流を転流するために多分割された整流子、および整流子の各分割部にそれぞれ電気的に接続され整流子によりn相に転流された各電流を第2のブラシを介してステータの各コイルへそれぞれ通電するためのn個のスリップリングで構成したので、ロータの低慣性化を図りバルブ開閉動作の応答性の優れたバルブ装置を提供することができる。
【0024】
又、この発明の請求項2によれば、請求項1において、整流子を、円板の中央または外縁環状部を周方向に多分割し、スリップリングを、整流子の内、外周いずれかの側に同心円環状にn分割してそれぞれ形成したので、バルブ開閉動作の応答性が優れていることは勿論のこと、小形化が可能なバルブ装置を提供することができる。
【0025】
又、この発明の請求項3によれば、請求項1または2において、通電手段を、ステータおよびロータに対して軸方向にバルブ部材とは異なる側に設けたので、バルブ開閉動作の応答性が優れていることは勿論のこと、通電手段で発生する熱の影響がバルブ部に及ぶのを防止して信頼性の向上を図ることが可能なバルブ装置を提供することができる。
【0026】
又、この発明の請求項4によれば、請求項1において、ステータを、磁性材料で積層され複数のヨーク部が帯状に連結されたステータコアの各磁極テイースにそれぞれコイルを巻回するとともに連結部を屈曲させることにより環状に形成して構成したので、バルブ開閉動作の応答性が優れていることは勿論のこと、巻線が容易で組立作業性の向上を図ることが可能なバルブ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1におけるバルブ装置の構成を示す断面図である。
【図2】 図1におけるバルブ装置のモータ部の電流の流れを示し、(A)は側面図、(B)は平面図である。
【図3】 図2におけるモータ部の通電手段の構成を示す斜視図である。
【図4】 図1におけるバルブ装置のモータ部のステータの製造方法を示す平面図である。
【図5】 この発明の実施の形態1におけるバルブ装置の図1とは異なる構成を示す断面図である。
【図6】 従来のバルブ装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
22 ステータ、23 ステータコア、23a 磁極テイース、
23b コア片(ヨーク部)、23c 薄肉部(連結部)、24 コイル、
28 ロータ、29 永久磁石磁極、30 軸部材、31 円板、32,47 整流子、33,48 スリップリング、35,49 第1のブラシ、36,50 第2のブラシ、37,51 通電手段。

Claims (4)

  1. ステータコアの周方向に所定の個数のコイルがほぼ等間隔に配設されたステータと、外周面の上記ステータの各コイルと対応する位置に複数の永久磁石磁極が配設されたロータと、電源から供給される直流電流を上記ロータを介して転流し上記ステータの各コイルへ通電する通電手段と、上記ロータの中心部に配設され上記ロータの回転に応じて軸方向に移動可能な軸部材と、上記軸部材の移動により開閉するバルブ部材とを備え、上記通電手段は、ロータに各永久磁石磁極と共に樹脂で一体成形され、電源から第1のブラシを介して供給される直流電流を転流するために多分割された整流子、および上記整流子の各分割部にそれぞれ電気的に接続され上記整流子によりn相に転流された各電流を第2のブラシを介してステータの各コイルへそれぞれ通電するためのn個のスリップリングで構成されていることを特徴とするバルブ装置。
  2. 整流子は円板の中央または外縁環状部を周方向に多分割し、スリップリングは上記整流子の内、外周いずれかの側に同心円環状にn分割してそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項1記載のバルブ装置。
  3. 通電手段は、ステータおよびロータに対して軸方向にバルブ部材とは異なる側に設けられていることを特徴とする請求項1または2記載のバルブ装置。
  4. ステータは、磁性材料で積層され複数のヨーク部が帯状に連結されたステータコアの各磁極テイースにそれぞれコイルを巻回するとともに上記連結部を屈曲させることにより環状に形成して構成されていることを特徴とする請求項1記載のバルブ装置。
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