JP6645259B2 - モータ - Google Patents
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Description
特許文献1に係る直流モータでは、有底円筒状のヨークの内壁面に、界磁用マグネットが2個取付けられている。
そして、この特許文献1に係る直流モータは、電子制御式電子スロットル装置に使用され、エンジンの吸気通路に配置される。そして、スロットルバルブの開度を制御することにより、エンジンへの吸入空気量を調整している。
そして、このような焼結材で形成されたマグネットは、割れが生じる可能性を否定することはできない。このようにマグネットの割れが生じると、マグネットが電機子に衝突する可能性がある。特に、エンジン制御用の電子スロットル装置等に使用される場合には、このようなマグネットの割れ及び衝突に起因するモータロック等の不具合が生じる可能性を否定することができなかった。
このようなマグネットに関する問題を解消し、車両での使用時に発生する振動に対して耐久性を有するように製造するために、現場では、製造・運搬・組付等の全ての工程において細心の注意をはらって直流モータの製造が行われているが、マグネットのクラック検査・モータ組立工程における受入検査・荷重管理等に多くのコストが掛かってしまうという問題があった。
これにより、マグネットに割れ等の不具合が生じた場合であっても、介在しているマグネット保持部材の少なくとも一部によって、マグネットが電機子方向に移動することを、有効に阻止することができる。
よって、マグネットに割れ等の不具合が生じた場合に、マグネットが電機子と接触することを有効に回避することができる。
また更に、このとき、請求項3に記載のように、前記円筒部の前記フランジ部が延出する側の面と、前記ヨークの内壁面との距離は、前記マグネットの軸方向両端部の厚さと同等若しくは僅かに大きくなるように構成されていると好適である。
このように構成されていると、マグネットの軸方向両端部を、的確にマグネット保持部材に配置することができるとともに、他部材とマグネット保持部材との干渉を避けて、モータを運転することができるため好適である。
なお、「僅か」とは、程度としては「誤差程度の差」を意味するものとして使用している。
請求項1乃至請求項3いずれか一項に記載のモータは、部材動作による振動等により不具合(割れ等)が生じたとしても、マグネット保持部材により、マグネットの移動(特に、電機子方向への移動)が阻止されるため、マグネットと電機子が接触することを有効に防止することができる。
以上のように、本発明に係るモータは、モータロック等の不具合を有効に防止することが可能となるため、スロットルバルブの開閉により振動が生じるとともに、モータロック等が生じた場合の影響が大きい電子スロットル装置において、好適に使用することができるものである。
よって、マグネットに割れ等の不具合が生じた場合に、マグネットが電機子と接触することを有効に回避することができ、モータロック等の状態が発生することを有効に回避できる。
また、本実施形態に係るマグネット保持部材は、円筒部とこの端部に形成されたフランジ部と、で形成される簡易な構成であり、製造に複雑な加工は不要であり、簡易に設置することができる。
このため、複雑な構成の部材を使用したり、特別な制御を組み込む必要無く、簡易な構成にて、マグネットが電機子に接触することを阻止できる。よって、製造コストが高騰することなく、また、モータ製造の作業性も良好となる。
このように、本発明に係るモータによれば、界磁用のマグネットに不具合が生じた場合であっても、電機子との接触を回避することができる。
また、コスト的にも、作業効率的にも有利である。
なお、以下に説明する構成は本発明を限定するものでなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
本実施形態は、100%回避することが困難な界磁用マグネットの不具合発生に対し、当該不具合が万一生じた場合であっても、電機子との接触を回避することができる構成を付加したモータと、このモータを備えた電子スロットル装置と、に関するものである。
まず、図1により、本実施形態に係る電子スロットル装置Sについて説明する。
本実施形態に係る電子スロットル装置Sは、エンジン制御に用いられるものである。
この電子スロットル装置Sは、モータ1を駆動源としている。このモータ1の構成については、後に詳述するが、モータ1の回転軸11aの回転は、回転軸11aの出力端に取付けられた出力ギア3から動力伝達機構4を介してスロットルバルブ5に伝達されるように構成されており、これにより、スロットルバルブ5の開閉が実現されるように構成されている。
モータ1に関しては、本発明の主要構成であるため、後に詳述するが、ロータ11を構成する電機子11bに固定された回転軸11aの出力側端部には、出力ギア3が取付けられることとなる。
第1中間ギア41は、出力ギア3と噛合しており、第2中間ギア42は、第1中間ギア41と噛合している。これにより、出力ギア3が回転すると、この回転力が伝達されて、第2中間ギア42が回転することとなる。
また、この第2中間ギア42は、駆動軸46に固着されており、この駆動軸46には、スロットルバルブ5が固着されている。
そして、第2中間ギア42には、環状コイルスプリングからなる結合スプリング43,43の基端が固着されており、この結合スプリング43,43の先端は、中間レバー45と一体に固着されている。
また、この中間レバー45には、環状コイルスプリングからなるリターンスプリング44,44の基端が固着されており、このリターンスプリング44,44の先端は、ケース2に固着されている。
なお、駆動軸46は、スロットルバルブ5を挟む両側で、軸受により回動可能に支承されている。
そして、モータ1に対して電源供給され、回転軸11aが回転すると、その回転は出力ギア3、第1中間ギア41、第2中間ギア42を介して駆動軸46に伝達される。
このようにして駆動軸46が回動すると、スロットルバルブ5の開度は駆動軸46の回動角度によって制御調整される。
また、モータ1は、スロットルバルブ5を所定の開度に調整するよう、電気的に制御されている。
制御コンピュータは、受信した電気信号を基に、モータ1に駆動指令(つまり、スロットルバルブ5の開指令と同義である)を送る(なお、このモータ1への駆動指令には、スロットルバルブ5を所定開度に開放するためのモータ1の回転数等に関する指令が含まれる)。
また、このモータ1への駆動指令とともに、燃料の調整信号もまた同時に発信される。
この調整信号を受けたフューエルインジェクタは、この信号に応じて、エンジン燃焼室へのガソリンの噴射量を調整(増量若しくは減量)する。
そして、モータ1の駆動により、前述したように、スロットルバルブ5が、指令された開度で開放され、所定量の空気がエンジン燃焼室へと供給される。
そして、エンジン燃焼室にて所定割合に調整された混合気(ガソリン+空気)が爆発的に燃焼することにより所定のエンジン駆動力が得られる。
当該例示したモータ1は直流モータであり、本実施形態に係る電子スロットル装置Sに好適に使用されるものである。
以下、モータ1の構成について簡単に説明する。
本実施形態に係るモータ1は、ロータ11と、ステータであるヨーク12と、ブラシホルダ13と、エンドプレート14と、界磁用のマグネット15と、2個のマグネット保持部材16と、を主要構成として構成されている。
なお、モータ1の出力側とは、モータ1の動力が伝達されていく側であり、本実施形態においては、出力ギア3が取付けられる側である。また、基端部側とは、回転軸11aの軸方向に沿って、出力側と反対側を指すものとする。
電機子11bは、回転軸11aと一体回転可能に組付けられるものであり、電機子コア111と、この電機子コア111に巻装されるコイル112と、を有して構成されている。
円筒形状の整流子11cは、回転軸11aにおいて、電機子11bよりも出力側に固定されており、回転軸11aと一体的に回転可能である。
そして、電機子11bを構成するコイル112は、整流子11c(正確には、外周に貼設された整流子片)と電気的に接続されている。
このヨーク12のカップ形状底面部分(「ヨーク底面部12c」と記す)の中央部には、基端部方向に突出するカップ形状の軸受配設部12aが形成されている。なお、この軸受配設部12a以外の部分を「ヨーク本体部12b」と記す。
なお、ヨーク本体部12bは、内壁に貼設されているマグネット15,15間を磁束で結合して磁気回路を構成する役割を果たす。
本実施形態においては、ヨーク12の基端部側と、出力側とには、マグネット保持部材16が各々配設されている。
なお、このマグネット保持部材16の構成と、配置方法及びこの際の周辺部材との位置関係等は、本発明の主要構成であるため、後に詳述する。
このマグネット15は、ヨーク本体部12bの内側壁に複数個(極数に対応する個数:本実施形態においては2個)貼設されている。
このブラシホルダ13の中央部には、円形の孔部13bが形成されており、この孔部13bには、中央部に回転軸11aが貫通固定された整流子11cが配置される。
そして、ブラシホルダ13の基端部側の面には、ブラシ13aが配置されている。
このブラシ13aは、角柱状の部材であり、径方向中央側の端部が整流子11cの外側面(正確には、外周に貼設された整流子片)に当接するように構成されている。
このエンドプレート14の中央部には、出力側へ突出した円筒形状のブラシホルダ側軸受保持部14aが形成されている。
このブラシホルダ側軸受保持部14aの内壁面には、円環状のボール軸受K2が配置されており、出力側開口部からは、回転軸11aの出力側端部に固定された出力ギア3が、出力側へ向けて突出するように構成されている。
つまり、回転軸11aの出力側は、ボール軸受K2により回転可能に支承されており、出力ギア3が、ブラシホルダ13及びエンドプレート14の中央部分から出力側へ向けて突出するように構成されている。
そして、この状態において、回転軸11aの基端部側端部及び出力側端部は、ボール軸受K1,K2により回転可能に軸支されるとともに、ブラシホルダ13の出力側面に配置されたブラシ13aは、整流子11cの外側面に当接している。
なお、ヨーク12を構成するヨーク本体部12bの内側面には、界磁用のマグネット15が貼設されており、このマグネット15は、電機子11bの外側面と対面するように構成されている。
そして、図示は省略するが、ブラシ13aには、外部電源から電流が供給されるよう構成されており、このブラシ13aから供給される電流は、整流子11cにより整流されて電機子11bに供給される。そして、磁力方向が切替わる電磁石となった電機子11bと、固定された界磁用のマグネット15との相互作用によりロータ11が回転することとなる。
次いで、本発明の主要構成であるマグネット保持部材16について説明する。
まず、マグネット保持部材16の構成について説明する。
図2及び図3に示すように、マグネット保持部材16は、円筒部16aと、フランジ部16bと、を有して構成されている。なお、図4(b)は、図4(a)のA−A線断面図を示している。
円筒部16aは、円筒形状の部分であり、フランジ部16bは、円筒部16aの一端部開口(円形開口)周辺から延びるフランジ状の部分である。つまり、フランジ部16bは、円筒部16aの一端部円形周辺に配置された円環板状の部分であり、円筒部16aとフランジ部16bとの成す角度は約90°となっている。
このマグネット保持部材16は、ヨーク本体部12bの基端部側に配置されている。
このとき、マグネット保持部材16は、フランジ部16bがヨーク底面部12cの内側面に載置されるとともに、円筒部16aが、出力側へと起立するように配置される。このとき、フランジ部16bの外周端は、ヨーク本体部12bの基端部側端部(ヨーク底面部12cとの境界付近)に突き当てられた状態となっている。換言すれば、フランジ部16bの外周端がヨーク本体部12bの基端部側端部内壁面に嵌合している。
同様に、ヨーク本体部12bの出力側端部内壁面には、もう1個のマグネット保持部材16を構成するフランジ部16bの外周端が嵌合している。なお、当方においては、円筒部16aは、基端部側へと起立するように配置される。
上記のように、マグネット保持部材16,16が配置されているため、円筒部16a,16aの、各自由端は、軸方向において対面するように配置されることとなる。
そして、この円筒部16a,16aの自由端間の距離(軸方向の距離)を距離t1とすると、この距離t1は、電機子コア111の軸方向長さt2よりも大きくなるように設定されている。
このように構成されているので、電機子コア111の外側面(つまり、ティース部外端)と、円筒部16a,16aの自由端部が接触することを回避している。
また、マグネット保持部材16を構成するフランジ部16bの径方向長さt3は、マグネット15の厚さ(径方向長さ)t4よりも僅かに大きい若しくは等しくなるように構成されている。
更に、フランジ部16b,16b間の距離(軸方向の距離)t5は、マグネット15の高さ(軸方向の距離)t6より僅かに大きい若しくは等しくなるように構成されている。
そして、マグネット15がこのような納まりとなることにより、ロータ11の外側面と、マグネット15の軸方向両端部(の内側面)との間に、円筒部16aが介在することとなる。
このように円筒部16aが配置されるため、マグネット15がロータ11側へと移動することを有効に阻害することができる。
しかしながら、本実施形態に係るマグネット保持部材16,16を適用することにより、円筒部16a,16aにより、矢印方向の力を受けて、マグネット15が電機子11b方向へと移動することを有効に防止することができる。
特に、回動により開閉するスロットルバルブ5や、これに動力を伝達するための動力伝達機構4の近方に配置されるモータ1は、振動の影響を受けることを完全に回避することは困難である。
しかしながら、本実施形態にようにマグネット保持部材16を備えることにより、振動によりマグネット15に不具合が生じても、このマグネット15が電機子11bに接触することを有効に防止することができる。これにより、モータロック等の不具合を有効に防止することができる。
更に、本実施形態においては、このマグネット保持部材16をヨーク12に組み込むだけで効果を奏するものである。
以上のように、本実施形態においては、複雑な構成の部材を使用したり、特別な制御を組み込む必要無く、簡易な構成にて、上記不具合を解消することができる。
よって、製造コストが高騰することなく、また、作業性も良好に適用することができ、大きな効果を奏するものである。
1・・モータ、
11・・ロータ、11a・・回転軸、11b・・電機子、111・・電機子コア、
112・・コイル、11c・・整流子、
12・・ヨーク、12a・・軸受配設部、12b・・ヨーク本体部、
12c・・ヨーク底面部、
13・・ブラシホルダ、13a・・ブラシ、13b・・孔部、
14・・エンドプレート、14a・・ブラシホルダ側軸受保持部、
15・・マグネット、
16・・マグネット保持部材、16a・・円筒部、16b・・フランジ部、
K1,K2・・ボール軸受、
2・・ケース、21・・通気孔、
3・・出力ギア、
4・・動力伝達機構、41・・第1中間ギア、42・・第2中間ギア、
43・・結合スプリング、44・・リターンスプリング、45・・中間レバー、
46・・駆動軸、
5・・スロットルバルブ
Claims (4)
- 回転軸に固定された電機子と、前記回転軸に取付けられるとともに前記電機子と電気的に接続された整流子と、前記電機子と前記整流子とを格納する有底筒状のヨークと、該ヨークの内壁面に取付けられた界磁用のマグネットと、を有するものであって、
前記マグネットの軸方向両端部と、前記電機子と、の間には、少なくとも1個のマグネット保持部材の少なくとも一部が介在していて、
前記マグネット保持部材は、円筒形状の円筒部と、該円筒部の一端の円周部から、前記円筒部に対して90°を成してフランジ状に広がるフランジ部と、を有して構成されており、
前記フランジ部の外周端は、前記ヨークの内周壁に嵌合するとともに、前記円筒部の外側壁と、前記フランジ部と、前記ヨークの内周壁とで形成された空間には、前記マグネットの軸方向端部が配置されていて、
前記マグネット保持部材は、2個配設されており、
一方の前記マグネット保持部材は、軸方向基端部側に配設されるとともに、他方の前記マグネット保持部材は、軸方向出力側に配設されており、
一方の前記マグネット保持部材は、前記円筒部が、前記フランジ部から軸方向出力側へと起立する方向にむけて配置されるとともに、他方の前記マグネット保持部材は、前記円筒部が、前記フランジ部から軸方向基端部側へと起立する方向にむけて配置されており、前記マグネットの軸方向両端部と、前記電機子と、の間には、前記円筒部が介在していて、
一方の前記円筒部の自由端部と、他方の前記円筒部の自由端部と、の軸方向距離は、前記電機子を構成する電機子コアの軸方向長よりも大きくなるように構成されているとともに、前記マグネットの軸方向高さよりも小さくなるように構成されていて、
前記2個のマグネット保持部材の前記円筒部のうち、前記マグネットと向かい合う面を有する部分の内周面の径は、前記電機子コアの外周面の径よりも小さいことを特徴とするモータ。 - 一方の前記フランジ部と、他方の前記フランジ部と、が向かい合う面間の距離は、前記マグネットの軸方向高さと同等若しくは僅かに大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のモータ。
- 前記円筒部の前記フランジ部が延出する側の面と、前記ヨークの内壁面との距離は、前記マグネットの軸方向両端部の厚さと同等若しくは僅かに大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のモータ。
- 空気通路を開閉するスロットルバルブと、
該スロットルバルブへと、前記モータの出力を伝達する動力伝達機構と、を少なくとも備えた電子スロットル装置の駆動源として使用されることを特徴とする請求項1乃至請求項3いずれか一項に記載のモータ。
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