JP3894464B2 - Actuator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子制御スロットルのコイル非通電時に回転子を所定位置に保持するようにしたアクチュエータに関する。
【0002】
【従来の技術】
電子制御スロットルは、アクセルペダルの踏み込み量に応じて回転子を回転させ、この回転子と一体になったスロットル・バルブの回動角度を制御することを動作原理としている。この種の電子制御スロットルでは、故障により電磁コイルが非通電状態になったときでも、最小限のスロットル・バルブ開度を確保(デフォルト位置の確保)する必要がある。
【0003】
この場合、回転子を所定位置に制御する方法として、コイルの非通電状態時に磁気スプリングによる反力を用いて、メカニカルなスプリングを省略する方式が近年各種提案されている。
【0004】
この種の方式には反力を磁気スプリングで得る特願平7−56686号(イ)や、反力を磁気スプリングで得ると共にデフォルト開度位置付近のみ、補助メカニカルスプリングで行なう特願平9−111857(ロ)や、磁極を3極として磁路の飽和を防止すると共に、回転子の形状を変形して空間をつくり、かつ回転子の一部分のみにマグネットを設けるようにした特願平10−69410号(ハ)等が本出願人により既に提案されている。
【0005】
図5を用いて(ハ)で示される先願について説明する。図5はアクチュエータ本体1を示し、主エアーギャップ5の内部に回転子2が図示しないシャフト中心Oを支点として回転するようになっている。そして回転子2は第1の半径l1 を有する第1の円周部分6と、第2の半径l2 を有する第2の円周部分7とを有し、第2の円周部分にマグネット3−1,3−2を設けている。なお、マグネット3−1はN極に、3−2はS極に着磁されている。
【0006】
そして回転子2は主エアーギャップ5内を全部専有しているのではなく、偏位した形状を有しており、しかもその周縁の一部にマグネット3−1,3−2を設ける構成としている。したがって主エアーギャップ5内には回転子が存在しない空間4を有している。
【0007】
上記構成からわかるように、マグネット3−1は磁極片10,11に対向して対向部がN極であり、マグネット3−2は磁極片10,12に対向して対向部がS極である。要するに磁極片10は2つのマグネットに対向し、磁極片11はマグネット3−1に対向し、磁極片12はマグネット3−2に対向している。
【0008】
磁極片とマグネットは通常0.4mm程度のメカニカルなギャップを介して対向している。そして磁極片10から磁極片11,12へ向う連結磁路13,14には、コイル9(起磁力源)がボビン8を介して巻かれている。そして、磁極片11と12は連結磁路15によって連結されている。19,20はこの部分にエネルギーを蓄積して、スプリングと同じような反力を得るための磁気ギャップである。
【0009】
図6によって動作原理を説明する。コイル9を通電すると実線矢印に示すような磁束が発生し、磁極片側には図示した磁極が発生する。即ち、磁極片11にはS極が発生し、マグネット3−1のN極と吸引力が生じる。又、磁極片12にはSが発生し、マグネット3−2のS極と反発力が生じる。
【0010】
一方、磁極片10はN極が発生し、マグネット3−1と反発力,マグネット3−2と吸引力が発生する。これらの全体としては回転子2を図示矢印A方向に回動させる。ここで通電方向を逆にすると磁極片の極性が反転して、逆転方向のトルクが発生する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術によれば主エアーギャップ5は円形を有し、その内部にある回転子も左右対称であるため、空間4も対称であり、電磁コイル9の非励磁状態(電流値0)では図5の位置に停止する。
【0012】
しかし、電子制御スロットルでは故障によりコイルが非通電状態になったときでも、リンプホームのためのスロットル・バルブ開度を確保(デフォルト位置の確保)する必要がある。
【0013】
このデフォルト開度は最適に設定される必要があるが、従来例の(イ),(ハ)ではデフォルト位置の精度が不充分な場合があり、又、デフォルト位置の設定が困難であるという問題があった。更に従来例の(ロ)では構造が複雑で高コストであった。
【0014】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、デフォルト位置が安定かつ高精度であるばかりか、デフォルト位置の設定が容易で、かつ構造が簡単で低コストなアクチュエータを提供することを目的としている。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明の[請求項1]に係るアクチュエータは、回転可能な回転子と少なくとも1つの起磁力源とが磁路を介して一体に組込まれ、前記回転子には反対方向に着磁されたN極とS極が一体又は別体のマグネットをその周縁上に設けると共に、前記回転子の配設された開口部周縁には3つの磁極片を設けて隣合う2つの磁極片は夫々連結通路で連結された電磁アクチュエータにおいて、前記開口部周縁には外側へ凸部を非対称に設けると共に、前記回転子の作動範囲の両端側に設けた2つの磁極片は前記起磁力源により同極に励磁され、かつ、前記回転子に対向する部分の長さが夫々異なるよう構成した。
【0016】
本発明の[請求項2]に係るアクチュエータは、[請求項1]において、主エアーギャップの外側への凸部の幅及び長さを調整することによりデフォルト位置の設定を可変とした。
【0017】
【発明の実施の形態】
図1は本発明によるアクチュエータの実施の形態を示す構成図である。図1において、図5と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態において、構成上の特徴点は主エアーギャップの一部を大きく拡大すると共に、その拡大位置を偏移して設けたことであり、その他の構成は図5と同様である。
【0018】
ここで主エアーギャップ5はA位置を基準にして右廻りに半径l4 でB位置に至り、更にB位置からA位置までは半径l5 となり、l5 >l4 の関係を有する。即ち、右廻りでB位置からA位置まではl5 −l4 =Δlだけ半径を大きくした開口部の形状を有している(これを外側への凸部と称し、これによって大きくなった開口部を拡大ギャップと称す)。
【0019】
又、回転子2はA位置から右廻りで半径l2 でB位置に至り、更にB位置からA位置までは半径l1 となって小さくなり、l2 >l1 の関係を有する(即ち、これを内側への凹部と称す)。又、3−1はN極に着磁されたマグネット、3−2はS極に着磁されたマグネットであり、回転子2の周面に固定されている。そして図における各半径はl5 >l4 >l3 >l2 >l1 の関係を有している。
【0020】
又、拡大ギャップは左右対称にあるのではなく,点Oを通る中心線(図示せず)に対して非対称(偏移)、例えば図1に示すように右側により大とし、左側が小となる構成としている。このことは磁極片11側ではマグネット3−1(N極)との対向する部分の長さが大きく、磁極片12側ではマグネット3−2(S極)との対向する部分の長さが小さいことを意味している。
【0021】
9は起磁力源としての電磁コイルであり、ボビン8を介して巻かれている。10,11,12は磁極片で、磁極片10にはマグネット3−1の一部とマグネット3−2の一部が対向し、磁極片11にはマグネット3−1の一部が、又、磁極片12にはマグネット3−2の一部が対向している。そして、13,14,15は連結磁路である。
【0022】
図1(b)によって動作を説明する。先ず、電磁コイル9の電流が0の場合(コイルの非通電時)は、磁極片10ではマグネットのN極からの磁束が直接S極に至り、磁極片11ではマグネットN極からの磁束が連結磁路15を経由して磁極片12に対向するマグネットS極に至ると共に、同じく磁極片11のN極からの磁束は連結磁路13を経由して磁極片10のS極に至る。
【0023】
この状態は主エアーギャップの間隔は各マグネット側共にl4 −l3 で最も小さいために安定状態となって、回転子は図示位置に停止する。この場合、主エアーギャップの外側への凸部16と回転子2の内側への凹部17とがA位置及びB位置にて揃うため、開口面積18が最も大となる(なお、上記したように外側へ拡がる凸部によって大きくなったものを拡大ギャップと称す)。そして磁極片について言えば、回転子2の作動範囲の両端側に設けた2つの磁極片11,12では、前記した通り回転子に対向する部分の長さを夫々異にしている。即ち、11側が長く、12側が短くなっている。
【0024】
コイル9を通電すると図1(c)の実線矢印に示すような磁束が発生し、各磁極片側には図示した磁極が発生する。即ち、磁極片11にはS極が発生し、マグネット3−1のN極と吸引力が生じる。又、磁極片12にはS極が発生し、マグネット3−2のS極と反発力が生じる。又、磁極片10にはN極が発生し、マグネット3−2のS極と吸引力が生じる。これらの全体として回転子2を図示矢印A方向に回動させる。ここで通電方向を逆にすると磁極片の極性が反転して、逆転方向のトルクが発生する。
【0025】
次に電磁コイル9に所定値の電流が流れている状態から、故障によって電流値が0になった場合を考える。この場合は電磁コイル9による起磁力源が消失したため、回転子2によるマグネットの起磁力源だけとなる。
【0026】
したがって電流値に対応して所定角度にあった回転子2は点線矢印方向に戻るが、回転子のマグネット3−2の端部がB位置に一致すると、この位置にて停止する。その理由はすでに説明したように回転子2のマグネット3−2がB位置を越えて更に右回転を継続すると、回転子に設けたマグネット3−2と主エアーギャップの外側への凸部との間のエアーギャップの幅が大となって、磁気抵抗(リラクタンス)が大となるためである。
【0027】
本実施の形態によれば、外側への凸部の幅及び凸部の全長を調整することによってリラクタンスを変更でき、回転子のデフォルト位置を精度良く確定できる。
【0028】
図2は他の実施の形態を示す構成図である、図2において、図1と同一機能部分については同一符号を付して説明を省略する。図2の図1に対する構成上の特徴点は、連結通路13,14に磁気ギャップ19,20を設けたことであり、その他は図1と同様である。
【0029】
次に動作について説明する。電磁コイル9に電流が流れているとき、電磁コイルからの磁束による磁気エネルギーは2つの磁気ギャップ19,20と拡大ギャップ18に蓄積される。したがって電磁コイルの電流が0になると、前記蓄えられた磁気エネルギーを最小とするよう磁気スプリングが働いて、図2で示す位置に戻って停止する。なお、停止位置は前記した通りである。
【0030】
本実施の形態によれば、電磁コイルが非通電時に回転子を磁気スプリングによって所定位置に戻し、この際、回転子は拡大ギャップ位置の手前で停止するため、デフォルト位置の精度が向上する。又、マグネットは回転子周面の一部に設けるため、使用量が少なく安価となる。
【0031】
図3は更に他の実施の形態を示す構成図である。図3において、図1と同一機能部分については同一符号を付して説明を省略する。図3の図1に対する構成上の特徴点は、磁極片10と連結磁路13,14との接続部に磁気ギャップ21を設けたものである。なお、磁気ギャップを設ける理由は、前記同様にこの部分に磁気エネルギーを蓄積して、スプリングと同じ効果を付加したものである。本実施の形態によれば、図2と同様な効果が得られる。
【0032】
図4は更に他の実施の形態を示す構成図である。図4において、図2と同一機能部分については同一符号を付して説明を省略する。図4の図2に対する構成上の特徴点は、主エアーギャップの外部への凸部を段階的にしたことである。本実施の形態によれば、外部への凸部の夫々の段毎の幅及び長さを調整することで回転子のデフォルト位置を精度良く確定できる。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば磁極片を3個とすると共に、各磁極片間を連結通路で連結し、主エアーギャップの外側への凸部の幅及び長さを調整することで、デフォルト位置が安定かつ高精度であるばかりか、デフォルト位置の設定が容易で低コストなアクチュエータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるアクチュエータの実施の形態を示す構成図。
【図2】他の実施の形態を示す構成図。
【図3】更に他の実施の形態を示す構成図。
【図4】更に他の実施の形態を示す構成図。
【図5】従来技術を説明する図。
【図6】従来技術の動作を説明する図。
【符号の説明】
1 アクチュエータ本体
2 回転子
3−1,3−2 マグネット
4 空間
5 主エアーギャップ
6 第1の円周部分
7 第2の円周部分
8 ボビン
9 電磁コイル
10〜12 磁極片
13〜15 連結磁路
16 外側への凸部
17 内側への凹部
18 開口面積
19〜21 磁気ギャップ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an actuator configured to hold a rotor in a predetermined position when a coil of an electronic control throttle is not energized.
[0002]
[Prior art]
The electronically controlled throttle operates on the principle that the rotor is rotated in accordance with the depression amount of the accelerator pedal, and the rotation angle of the throttle valve integrated with the rotor is controlled. In this type of electronically controlled throttle, it is necessary to ensure a minimum throttle valve opening (securing the default position) even when the electromagnetic coil is deenergized due to a failure.
[0003]
In this case, as a method for controlling the rotor to a predetermined position, various methods have been proposed in recent years in which a mechanical spring is omitted using a reaction force generated by a magnetic spring when the coil is not energized.
[0004]
This type of system includes Japanese Patent Application No. 7-56686 (A) in which reaction force is obtained by a magnetic spring, and Japanese Patent Application No. 9-56 in which reaction force is obtained by a magnetic spring and an auxiliary mechanical spring is used only near the default opening position. No. 11857 (B), and Japanese Patent Application No. 10-107, which uses three magnetic poles to prevent saturation of the magnetic path, deforms the shape of the rotor to create a space, and provides a magnet only on a part of the rotor. No. 69410 (c) has already been proposed by the present applicant.
[0005]
The prior application indicated by (c) will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows an
[0006]
The
[0007]
As can be seen from the above configuration, the magnet 3-1 faces the
[0008]
The pole piece and the magnet are usually opposed to each other with a mechanical gap of about 0.4 mm. A coil 9 (magnetomotive force source) is wound around the coupling
[0009]
The operation principle will be described with reference to FIG. When the
[0010]
On the other hand, the
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
According to the above-described prior art, the
[0012]
However, in the electronically controlled throttle, it is necessary to secure the throttle valve opening for limp home (securing the default position) even when the coil is turned off due to failure.
[0013]
This default opening needs to be set optimally. However, in the conventional examples (a) and (c), the accuracy of the default position may be insufficient, and it is difficult to set the default position. was there. Furthermore, in the conventional example (b), the structure is complicated and expensive.
[0014]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an actuator that not only has a default position that is stable and highly accurate, but also that the default position can be easily set, has a simple structure, and is low in cost. It is aimed.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In the actuator according to [Claim 1] of the present invention, a rotatable rotor and at least one magnetomotive force source are integrally incorporated through a magnetic path, and the rotor is magnetized in the opposite direction. The pole and the S pole are provided integrally or separately on the peripheral edge thereof, and three magnetic pole pieces are provided on the peripheral edge of the opening in which the rotor is arranged, and the two adjacent magnetic pole pieces are respectively connected by connecting passages. In the connected electromagnetic actuator, a convex portion is provided asymmetrically on the outer periphery of the opening, and two pole pieces provided on both ends of the operating range of the rotor are excited to the same polarity by the magnetomotive force source. And the lengths of the portions facing the rotor are different from each other.
[0016]
In the actuator according to [Claim 2] of the present invention, in [Claim 1], the setting of the default position is made variable by adjusting the width and length of the convex portion to the outside of the main air gap.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an actuator according to the present invention. In FIG. 1, the same parts as those of FIG. In the present embodiment, the structural feature is that a part of the main air gap is greatly enlarged and the enlarged position is shifted, and the other structure is the same as that of FIG.
[0018]
Here, the
[0019]
Further, the
[0020]
In addition, the enlarged gap is not symmetrical, but is asymmetric (shift) with respect to a center line (not shown) passing through the point O. For example, as shown in FIG. It is configured. This means that the length of the portion facing the magnet 3-1 (N pole) is large on the
[0021]
[0022]
The operation will be described with reference to FIG. First, when the current of the
[0023]
In this state, since the main air gap interval is the smallest at l 4 -l 3 on both magnet sides, the rotor is stopped at the illustrated position. In this case, since the
[0024]
When the
[0025]
Next, let us consider a case where the current value becomes 0 due to a failure from the state in which a predetermined value of current flows through the
[0026]
Accordingly, the
[0027]
According to the present embodiment, the reluctance can be changed by adjusting the width of the convex part to the outside and the total length of the convex part, and the default position of the rotor can be determined with high accuracy.
[0028]
FIG. 2 is a block diagram showing another embodiment. In FIG. 2, the same functional parts as those in FIG. 2 is characterized in that
[0029]
Next, the operation will be described. When a current flows through the
[0030]
According to the present embodiment, when the electromagnetic coil is not energized, the rotor is returned to a predetermined position by the magnetic spring. At this time, the rotor stops before the enlarged gap position, so that the accuracy of the default position is improved. Further, since the magnet is provided on a part of the circumferential surface of the rotor, the amount of use is small and the cost is low.
[0031]
FIG. 3 is a block diagram showing still another embodiment. In FIG. 3, the same functional parts as those in FIG. The structural feature of FIG. 3 with respect to FIG. 1 is that a
[0032]
FIG. 4 is a block diagram showing still another embodiment. In FIG. 4, the same functional parts as those in FIG. The feature of the structure of FIG. 4 with respect to FIG. 2 is that the convex portion to the outside of the main air gap is made stepwise. According to the present embodiment, the default position of the rotor can be determined with high accuracy by adjusting the width and length of each step of the convex portion to the outside.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the number of the magnetic pole pieces is three, the magnetic pole pieces are connected by the connecting passages, and the width and length of the convex portion to the outside of the main air gap are adjusted. In addition to being stable and highly accurate in the default position, it is possible to provide a low-cost actuator in which the default position can be easily set.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of an actuator according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing another embodiment.
FIG. 3 is a configuration diagram showing still another embodiment.
FIG. 4 is a configuration diagram showing still another embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating a conventional technique.
FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the prior art.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
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