JP7349307B2

JP7349307B2 - 電動弁用のステータ及び電動弁

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Publication number: JP7349307B2
Application number: JP2019177468A
Authority: JP
Inventors: 誠一中野
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2019-09-27
Publication date: 2023-09-22
Anticipated expiration: 2039-09-27
Also published as: JP2021055710A

Description

本発明は、空気調和機等の冷凍サイクルシステムなどに使用する電動弁用のステータ及びそれを備えた電動弁に関する。

従来、この種の電動弁として、ステッピングモータ等のモータ部のマグネットロータの回転により弁装置内の弁部材を作動させるものがある。このような電動弁では流体の流路を密閉する必要があり、弁装置と共に密閉構造をなす円筒形状の密閉ケース（キャン）内に、モータ部のマグネットロータを収容している。そして、モータ部のステータは密閉ケースの外周に配置する構造となっている。また、ステータを密閉ケースに固定する方法として、ステータの嵌挿孔に密閉ケースを嵌挿する構造とするとともに、ステータに対して嵌挿孔を跨ぐように弾性を有するブラケットを設け、このブラケットの突起を密閉ケースの外周に設けたディンプルに係合するようにしている。例えば特開２００３－１４８６４４号公報（特許文献１）に同様な電動弁が開示されている。

特開２００３－１４８６４４号公報

前記従来の電動弁では、ブラケットの弾性力を利用してステータを弁装置（密閉ケース）に取り付けるようにしているので、ステータは弁装置に対して着脱自在となっている。また、ステータは弁装置の軸線周りの複数の位置に対して選択的に固定できる。例えば、前記特許文献１の電動弁では、ステータと弁装置との取り付け角度（軸線周りの角度）は、密閉ケースの周囲に設けられた５つディンプルに対して、ステータのブラケット部に設けられた２つの凸部のうちいずれか一方を係合させることで任意の１０か所の取り付け角度を選択できるようになっている。

一方、この種の電動弁において、ステータには給電用のケーブルが取り付けられる。このため、冷凍サイクルシステムに配設された弁装置に対してステータを組み付ける際のケーブルの引き回しの都合上、弁装置への取り付け角度の自由度を増加させたいという要求がある。しかしながら、ケースのディンプル数を増加させることはプレス加工上、困難である。

本発明は、マグネットロータを収容する密閉ケースを有する弁装置に対して取り付けるステータ及びこのステータが取り付けられた電動弁において、ステータを密閉ケースに固定するためのブラケットを利用して、簡単な構成で、ステータの弁装置への取り付け角度の自由度を増加させることを課題とする。

請求項１の電動弁用のステータは、モータ部のマグネットロータを収容した略円筒形状の密閉ケースを有する弁装置に組み付けられる電動弁用のステータであって、前記密閉ケースを嵌挿する嵌挿孔が形成されたコイル部と、前記コイル部の前記嵌挿孔を跨ぐように設けられた弾性部材とを備え、前記弾性部材は、前記密閉ケースの外周に対向する少なくとも３片以上の弾性片を有し、前記弾性片は前記嵌挿孔の軸線方向から見た平面視で放射状に設けられるとともに、該弾性片のそれぞれに前記密閉ケースの外周の密閉ケース側係合部に係合される弾性片側係合部が設けられ、前記弾性片側係合部は、少なくとも１つが前記密閉ケース側係合部と係合するとともに、前記密閉ケース側係合部と係合しない他の前記弾性片側係合部が、前記密閉ケース側係合部が形成されていない前記密閉ケースの外周面に当接可能に設けられていることを特徴とする電動弁用のステータ。ここで、弾性片が放射状に設けられるとは、弾性片の数が３以上で軸線周りに等間隔となる回転対称の位置に設けられていることである。

この際、前記弾性片の数は４であり、４つの弾性片のうち対向する二片が前記コイル部に対して嵌合固定されていることを特徴とする電動弁用のステータが好ましい。

また、前記弾性片側係合部と、前記密閉ケース側係合部のうち一方が、他方の側に突出する凸部であり、他方が、前記一方から離れる方向に窪んだ凹部であり、前記弾性片側係合部または前記密閉ケース側係合部を構成する前記凸部の径（外面の曲率半径）は該凸部が係合する前記凹部の径（内面の曲率半径）よりも大きいことを特徴とする電動弁用のステータが好ましい。

また、前記弾性片側係合部は前記軸線側に突出する凸部であり、前記密閉ケース側係合部は前記軸線側に窪んだ凹部であることを特徴とする電動弁用のステータが好ましい。

また、前記コイル部に嵌合固定されていない前記弾性片にリブが設けられていることを特徴とする電動弁用のステータが好ましい。

本発明の電動弁は、前記電動弁用のステータを備えたことを特徴とする。

本発明の電動弁用のステータ及び電動弁によれば、密閉ケース側の係合部が５つの場合、少なくとも１５通り（弾性片が最小の３片の場合）の取り付け角度を選択して、ステータを弁装置に取り付けることができ、従来に比べて、ステータの弁装置への取り付け角度の自由度が増加する。

本発明の実施形態の電動弁の分解斜視図である。実施形態の電動弁のステータの正面図及び側面図である。実施形態の電動弁のステータにおけるブラケットの底面から見た斜視図である。係合部としての凸部と凹部の大きさの関係を説明する図である。

次に、本発明の電動弁の実施形態について図面を参照して説明する。図１は実施形態の電動弁の分解斜視図、図２は実施形態の電動弁のステータの正面図及び側面図、図３は実施形態の電動弁のステータにおけるブラケットの底面から見た斜視図である。なお、以下の説明における「上下」の概念は図１及び図２の図面における上下に対応する。

図１に示すように、この電動弁は、ステータ１と弁装置２とで構成され、ステータ１はコイル部１１と「弾性部材」としてのブラケット１２とを有し、弁装置２は密閉ケース２１（キャン）と弁本体２２とを有している。ステータ１において、コイル部１１には軸線Ｌを中心軸とする円柱状の嵌挿孔１１Ｈが形成されており、ブラケット１２は、コイル部１１に対して嵌挿孔１１Ｈを跨ぐように設けられている。

弁装置２において、密閉ケース２１は非磁性体からなる円筒形状をしており、この密閉ケース２１は、弁本体２２の継手１０，２０に連通する冷凍サイクルに対して弁本体２２と共に密閉構造をなすように、この弁本体２２の端部（上端）に溶接等により固着されている。密閉ケース２１の内部にはマグネットロータ３０が回転可能に配設されており、弁装置２に組み付けられるステータ１（そのコイル部１１）と、マグネットロータ３０とは「モータ部」としてのステッピングモータを構成する。なお、弁本体２２はステンレス等のハウジングの内部に弁部材等を内蔵しており、この弁本体２２は上記ステッピングモータの駆動（マグネットロータ３０の回転）により作動し、継手１０から継手２０へ流れる流体の流量、または継手２０から継手１０へ流れる流体の流量が制御される。

図１に示されるようにブラケット１２は、軸線Ｌ周りに放射状に設けられた４つの弾性片１２ａ，１２ａ，１２ｂ，１２ｂを有している。弾性片１２ａ，１２ａ，１２ｂ，１２ｂは軸線Ｌ周りで等間隔となる回転対称の位置に設けられている。そして、軸線Ｌを挟んで対向する一対の弾性片１２ａ，１２ａはコイル部１１に固定される固定側の弾性片であり、この固定側の弾性片１２ａ，１２ａの端部には、外側に折り曲げられた爪部１２ａ１（図３参照）が形成されている。そして、弾性片１２ａ，１２ａの弾性力に抗して爪部１２ａ１がコイル部１１の上面の切欠き部１１ａ（図１参照）に嵌合させることで、ブラケット１２がコイル部１１に固定されている。また、図２、図３に示されるようにブラケット１２の他方の一対の弾性片１２ｂ，１２ｂはコイル部１１に対して端部が自由端となる非固定側の弾性片である。

各弾性片１２ａ，１２ａ，１２ｂ，１２ｂの内側には、軸線Ｌ側に突出する「係合部」としての凸部１２１がそれぞれ形成されており、これらの４つの凸部１２１，１２１，１２１，１２１は、軸線Ｌ周りで等間隔となる回転対称の位置に設けられている。また、非固定側の弾性片１２ｂ，１２ｂには外側に突出するリブ１２ｂ１が形成されており、このリブ１２ｂ１の部分での断面二次モーメントが大きくなって、弾性片１２ｂ，１２ｂの弾性力が確保される。

密閉ケース２１は、ステータ１の嵌挿孔１１Ｈ内に嵌め込まれると頭部２１Ａが嵌挿孔１１Ｈからコイル部１１の上部に突出され、この頭部２１Ａが後述のようにブラケット１２と係合される。これにより、ステータ１が弁装置２に装着される。また、密閉ケース２１の外周には、ブラケット１２の凸部１２１の軸線Ｌ方向の位置に対応する同一円周上に、「係合部」としての凹部２１ａが複数形成されている。この実施形態では、凹部２１ａは５つあり、この凹部２１ａは軸線Ｌ周りで等間隔となる回転対称の位置に設けられている。なお、嵌挿孔１１Ｈの内周面には密閉ケース２１の外周面に対向配置される磁極歯ａ（図１参照）が配置されている。

以上の構成により、ステータ１が密閉ケース２１に組み付けられるとき、密閉ケース２１は、ステータ１の嵌挿孔１１Ｈ内に嵌め込まれ、その頭部２１Ａがコイル部１１の上部に突出されて、この頭部２１Ａがブラケット１２の弾性力に抗して４つの弾性片１２ａ，１２ａ，１２ｂ，１２ｂの間に嵌合される。そして、ブラケット１２の一つの凸部１２１と密閉ケース２１の一箇所の凹部２１ａとが係合される。また、他の凸部１２１は密閉ケース２１の外周面に当接される。これにより、密閉ケース２１に対して、ステータ１の軸線Ｌ回りの位置決めがなされるとともに、ステータ１は軸線Ｌ方向の抜け防止をされた状態で密閉ケース２１に取り付けられる。この際、密閉ケース２１に対するステータ１の軸線Ｌ周りの取り付け角度は、５×４＝２０の２０通りから選択することができる。

また、図４（Ａ）に示すように、ブラケット１２の弾性片１２ａ，１２ｂの凸部１２１（係合部）は軸線Ｌ側に突出する凸部であり、密閉ケース２１側の凹部２１ａ（係合部）は軸線Ｌ側に窪んだ凹部であり、凸部１２１の径（外面の曲率半径Ｒ１２）は凹部２１ａの径（内面の曲率半径Ｒ２１）よりも大きくなっている。好ましい条件は、曲率半径Ｒ１２が曲率半径Ｒ２１の１．２５倍～１．７５倍である。したがって、凸部１２１と凹部２１ａ（その外周縁）は線接触することになり、例えば図４（Ｂ）に示すように点接触する場合に比べて、係合位置が固定され、密閉ケース２１に対してステータ１を確実に固定することとができる。

実施形態では、複数の凸部１２１と複数の凹部２１ａとにおいて、一つの凸部１２１と一箇所の凹部２１ａとが係合されるので、残りの凸部１２１を密閉ケース２１の外周面に確実に当接させることができ、ブラケット１２の自己の弾性力により、確実に固定することができる。なお、実施形態のブラケット１２は、弾性片１２ａ、１２ａの一対と、弾性片１２ｂ，１２ｂの一対とにおいて、２片の弾性片をそれぞれ対向させており、弾性片１２ａ、１２ａ、１２ｂ，１２ｂは軸線Ｌ周りに９０°間隔となっている。これによりステータ１を密閉ケース２１に組付けた状態では、ステータ１は密閉ケース２１を２軸で保持することとなり耐振動性が向上する。

なお、このように複数の凸部と複数の凹部とにおいて、各凸部と各凹部が軸線Ｌ周りで等間隔となる回転対称の位置に設けられている場合、一つの凸部と一箇所の凹部とが係合する条件は、ｎ個の凸部とＮ個の凹部に対して、ｎとＮとが互いに素（最大公約数が１）となることである。実施形態ではこの条件を満たしている。

実施形態ではブラケットの弾性片は軸線方向から見た平面視で放射状に４個設けた例であるが、放射状に３個、６個、７個等設けたものでもよい。なお、密閉ケースの凹部が６個の場合は、放射状に５個、７個等設けたものでもよい。さらに、密閉ケースの凹部の数は、５個や６個に限らず任意の数でよい。この場合、ブラケットの弾性片は、凹部の数に応じて任意の数で放射状に設ければよい。

また、弾性片と一体に成形された係合部は、前記軸線側に突出する（即ち、嵌挿孔１１Ｈの中心方向に向かって突出する）前記凸部に限ることはなく、前記凸部の突出に対し、軸線側と反対側に凹んだ（即ち、嵌挿孔１１Ｈの中心から離れる方向に凹んだ）凹部であってもよい。また、密閉ケースの係合部は、密閉ケースの外周の前記軸線側に凹んだ複数箇所の凹部に限ることはなく、密閉ケースの外周の外径から外側方向に突出した複数箇所の凸部であってもよい。この場合、弾性片側の係合部は凹部に限らず透孔でもよい。また、係合部は、弾性片と密閉ケースとの係合ができればよく実施形態の凹と凸とによる係合以外の態様であってもよい。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

１ステータ
１１コイル部
１１Ｈ嵌挿孔
１２ブラケット（弾性部材）
１２ａ弾性片
１２ｂ弾性片
１２１凸部（係合部）
２弁装置
２１密閉ケース
２１ａ凹部（係合部）
２２弁本体
１０継手
２０継手
３０マグネットロータ

Claims

モータ部のマグネットロータを収容した略円筒形状の密閉ケースを有する弁装置に組み付けられる電動弁用のステータであって、
前記密閉ケースを嵌挿する嵌挿孔が形成されたコイル部と、前記コイル部の前記嵌挿孔を跨ぐように設けられた弾性部材とを備え、
前記弾性部材は、前記密閉ケースの外周に対向する少なくとも３片以上の弾性片を有し、
前記弾性片は前記嵌挿孔の軸線方向から見た平面視で放射状に設けられるとともに、該弾性片のそれぞれに前記密閉ケースの外周の密閉ケース側係合部に係合される弾性片側係合部が設けられ、
前記弾性片側係合部は、少なくとも１つが前記密閉ケース側係合部と係合するとともに、前記密閉ケース側係合部と係合しない他の前記弾性片側係合部が、前記密閉ケース側係合部が形成されていない前記密閉ケースの外周面に当接可能に設けられていることを特徴とする電動弁用のステータ。
前記弾性片の数は４であり、４つの弾性片のうち対向する二片が前記コイル部に対して嵌合固定されていることを特徴とする請求項１に記載の電動弁用のステータ。
前記弾性片側係合部と、前記密閉ケース側係合部のうち一方が、他方の側に突出する凸部であり、他方が、前記一方から離れる方向に窪んだ凹部であり、前記弾性片側係合部または前記密閉ケース側係合部を構成する前記凸部の径は該凸部が係合する前記凹部の径よりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の電動弁用のステータ。
前記弾性片側係合部は前記軸線側に突出する凸部であり、前記密閉ケース側係合部は前記軸線側に窪んだ凹部であることを特徴とする請求項３に記載の電動弁用のステータ。
前記コイル部に嵌合固定されていない前記弾性片にリブが設けられていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の電動弁用のステータ。
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電動弁用のステータを備えたことを特徴とする
電動弁。