JPH11285221A

JPH11285221A - トルクモータ

Info

Publication number: JPH11285221A
Application number: JP31759298A
Authority: JP
Inventors: Jiro Kondo; 二郎近藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-02-02
Filing date: 1998-11-09
Publication date: 1999-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】トルクリップルが発生せず、平滑なトルク特
性を得ることのできるトルクモータを提供する。【解決手段】複数の平板磁石４３ａ、４６ａにより構
成される磁石群４３、４６によりロータ４１の一方の磁
極が形成され、複数の平板磁石４４ａ、４７ａにより構
成される磁石群４４、４７により他方の磁極が形成され
る。平板磁石４３ａと４６ａとはロータ４１の周方向に
磁石ピッチθＡの半分だけずれており、平板磁石４４
ａと４７ａとはロータ４１の周方向に磁石ピッチθＡ
の半分だけずれている。このため、平板磁石４３ａ、４
４ａの中央がステータコアの磁極の縁に対応し大きいト
ルクを発生させるときに、平板磁石４６ａ、４７ａの縁
がステータコアの磁極の縁に対応し小さいトルクを発生
させる。これにより、トルクリップルが打ち消し合い、
所定の回転角範囲でほぼ一定のトルクを得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はトルクモータに関
し、特に流量制御弁等に用いられるトルクモータに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、外周に永久磁石を配置して磁
極を設けたロータと、磁性体により形成されロータを囲
む磁極を有するステータコアと、通電することによりス
テータコアに磁極を発生させるソレノイド部とを備える
トルクモータが知られている。このようなトルクモータ
は、ロータの磁極がステータコアの磁極に吸引されるこ
とによりロータが回動駆動されるものであり、内燃機関
のスロットル装置のような弁装置のアクチュエータとし
て用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ロータの磁極を構成す
る永久磁石の製造コストを低減するために、複数の磁石
を周方向に間隔をあけて配置したり、または図１１に示
すように複数の平板磁石１４３ａ、１４４ａをロータコ
ア１４２の外周に周方向に密着させて配列し、全体とし
て二極をもつロータ１４１を構成することが考えられ
る。

【０００４】一方、上記のようなトルクモータ１４０に
おいては、コイル１５２に通電することにより生成する
ステータコア１４５の磁極の境界の近傍であるＸ部、Ｙ
部とロータ１４１との間でロータ１４１を回動させる主
なトルクが発生する。

【０００５】また、上記のようにロータ１４１に複数の
磁石を配列したトルクモータ１４０においては、磁石の
中央で磁気力が大きくなり、磁石と磁石の隙間で磁気力
が小さくなる。ロータ１４１の両極の磁石が対称に配置
され、ステータコア１４５の磁極が対称に配置されてい
る場合は、ロータ１４１の一方の極で磁石と磁石との隙
間がＸ部に対応するときに、他方の極で磁石と磁石の隙
間がＹ部に対応するので、小さいトルクが発生する。ま
た、ロータ１４１の一方の極で磁石の中央部がＸ部に対
応するときに、他方の極で磁石の中央部がＹ部に対応す
るので、大きいトルクが発生する。そのため、コイル１
５２に通電したときにトルクモータ１４０が発生させる
トルクが、ロータ１４１の回転角によって周期的に変動
するトルクリップルが発生する。したがって、安定した
トルクが得られず、高精度な制御が難しいという問題が
あった。

【０００６】本発明はこのような問題を解決するために
なされたものであり、トルクリップルが発生せず、平滑
なトルク特性を得ることのできるトルクモータを提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
トルクモータによれば、ロータの磁極を構成する磁石群
はロータの軸方向に複数配列され、複数の磁石群の少な
くとも１つは他の磁石群に対してロータの周方向にずら
して配置されている。したがって、複数の磁石群により
発生するトルクリップルの位相がずれるため、トルクリ
ップルが打ち消し合い、トルク変動の幅を小さくするこ
とができる。

【０００８】本発明の請求項２または３記載のトルクモ
ータによれば、ロータの軸方向に長さの等しい２つの磁
石群を備え、一方の磁石群は他方の磁石群に対して磁石
ピッチのほぼ半分だけ周方向にずらして配置されてい
る。そのため、軸方向に対向した各磁石群により発生さ
れるトルクおよびトルクリップルの大きさが等しく、一
方の磁石群の磁石の磁石ピッチの中央がステータコアの
磁極の縁に対応し大きなトルクを発生させるときに、他
方の磁石群の磁石の磁石ピッチの縁がステータコアの磁
極の縁に対応し小さいトルクを発生させるため、ほぼ一
定のトルク特性を得ることができる。また、磁石群の周
方向位置のずれの大きさは、磁石ピッチの１／２±１／
１２であることが望ましい。

【０００９】本発明の請求項４記載のトルクモータによ
れば、ステータコアの磁極の縁の少なくとも１つが、軸
方向位置によって周方向位置をずらして配置されてい
る。したがって、ステータコアの軸方向位置によって発
生するトルクリップルの位相がずれるため、トルクリッ
プルが打ち消し合い、トルク変動の幅を小さくすること
ができる。

【００１０】本発明の請求項５記載のトルクモータによ
れば、複数のステータコアがロータの軸方向に配列さ
れ、複数のステータコアの少なくとも１つは他のステー
タコアに対して磁極の縁が前記ロータの周方向にずらし
て配置されている。したがって、複数のステータコアで
発生するトルクリップルがずれるため、トルクリップル
が打ち消し合い、平滑なトルク特性を得ることができ
る。

【００１１】本発明の請求項６記載のトルクモータによ
れば、ロータの軸方向に長さが等しいステータコアが２
つ設けられ、一方のステータコアの磁極の縁が他方のス
テータコアの磁極の縁に対してずらして配置されている
ため、一方のステータコアの磁極の縁で大きなトルクが
発生するときに、他方のステータコアの磁極の縁で小さ
いトルクが発生し、トルクリップルを低減することがで
きる。

【００１２】本発明の請求項７記載のトルクモータによ
れば、ステータコアの磁極の縁は軸方向に対して周方向
に傾斜して形成されるため、磁極の縁の一部分で大きな
トルクが発生するときに、磁極の縁の他の部分で小さい
トルクが発生し、トルクリップルを低減することができ
る。

【００１３】本発明の請求項８記載のトルクモータによ
れば、ステータコアの磁極の縁は周方向に位置をずらし
た階段状に形成されるため、磁極の縁の一部分で大きな
トルクが発生するときに、磁極の縁の他の部分で小さい
トルクが発生し、トルクリップルを低減することができ
る。

【００１４】本発明の請求項９または１０記載のトルク
モータによれば、磁極の縁の周方向位置のずれの大きさ
は、ロータの周方向の磁石ピッチのほぼ半分であるた
め、磁極の縁の一部分が磁石の中央に対応し大きなトル
クが発生するときに、磁極の縁の他の部分が磁石の縁に
対応して小さいトルクが発生するため、ほぼ一定のトル
ク特性を得ることができる。また、磁極の縁の周方向位
置のずれの大きさは、磁石ピッチの１／２±１／１２で
あることが望ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
複数の実施例を図面に基づいて説明する。（第１実施例）本発明の第１実施例によるトルクモータ
を用いたスロットル装置を図２に示す。このスロットル
装置１０は、アクセル踏込量に応じてスロットル弁１３
の開度を調整するアクセルと機械的にリンクした機構を
もたず、トルクモータ４０によってのみスロットル弁１
３の開度を調整するものである。

【００１６】スロットル装置１０のスロットルボディ１
１はベアリング１５および１６を介してスロットル軸１
２を回動自在に支持している。スロットル弁１３は円板
状に形成されており、スロットル軸１２にビス１４で固
定されている。スロットル弁１３がスロットル軸１２と
ともに回動することにより、スロットルボディ１１の内
壁により形成された吸気通路１１ａの流路面積が調整さ
れ、吸気通路１１ａを通過する吸気流量が制御される。

【００１７】スロットル軸１２の一方の端部にスロット
ルレバー２１が圧入固定されており、スロットルレバー
２１はスロットル軸１２とともに回動する。ストッパス
クリュウ２２はスロットルレバー２１と当接することに
よりスロットル弁１３の全閉位置を規定している。スト
ッパスクリュウ２２のねじ込み量を変更することにより
スロットル弁１３の全閉位置を調整できる。

【００１８】回転角センサ３０は、スロットルレバー２
１よりもさらにスロットル軸１２の端部側に配設されて
おり、コンタクト部３１、抵抗体を塗布した基板３２お
よびハウジング３３で構成されている。コンタクト部３
１はスロットル軸１２に圧入されており、スロットル軸
１２とともに回動する。基板３２はハウジング３３に固
定されており、基板３２に塗布された抵抗体上をコンタ
クト部３１が摺動する。基板３２に塗布された抵抗体に
５Ｖの一定電圧が印加されており、この抵抗体とコンタ
クト部３１との摺動位置がスロットル弁１３の開度に応
じて変化すると出力電圧値が変動する。図示しない電子
制御装置（ＥＣＵ）は回転角センサ３０からこの出力電
圧値を入力し、スロットル弁１３の開度を検出する。

【００１９】スロットル軸１２の他方の端部には、図３
に示すようにロータ４１、ステータコア４５、ソレノイ
ド部５０によりトルクモータ４０が構成されている。ト
ルクモータ４０の端部はカバー２０により覆われてい
る。

【００２０】ロータ４１は、スロットル軸１２に圧入固
定したロータコア４２と、ロータコア４２の外周に設け
られた磁石群４３、４６、４４、４７とから構成され
る。図１、図３に示すように、磁石群４３はロータ４１
の周方向に配列された６個の平板磁石４３ａをロータコ
ア４２の外周の一方側に接着して構成される。磁石群４
６も同様に６個の平板磁石４６ａから構成され、ロータ
コア４２の外周の一方側に接着されている。磁石群４３
と磁石群４６とはロータ４１の軸方向に配列されてお
り、互いにロータ４１の周方向にロータコア４２の外周
上での各平板磁石の周方向の配列間隔である磁石ピッチ
θ_Aの半分、すなわち（１／２）θ_Aだけずらして配置さ
れている。

【００２１】ロータコア４２の外周の他方側には、磁石
群４４が６個の平板磁石４４ａにより構成され、磁石群
４７が６個の平板磁石４７ａにより構成されている。磁
石群４４と磁石群４７とはロータ４１の軸方向に配列さ
れており、互いにロータ４１の周方向に（１／２）θ_A
だけずらして配置されている。

【００２２】平板磁石４３ａ、４６ａ、４４ａおよび４
７ａは、同一寸法、同一形状であり、それぞれ厚み方向
に一方向に着磁された状態で図１、図３に示すようにロ
ータコア４２の周上に円弧状に隣接する平板磁石と密着
して配設されている。したがって、磁石群４３、４６、
４４、４７は実質的にロータ４１の中心から放射状に着
磁された構成となっている。平板磁石４３ａ、４６ａと
平板磁石４４ａ、４７ａとは径方向に反対向きに着磁さ
れているため、ロータ４１にＮ極およびＳ極の対をなす
磁極が形成される。平板磁石４３ａ、４６ａ、４４ａお
よび４７ａは、ネオジム系、サマリウム−コバルト系等
の高い磁力を発生するいわゆる希土類の永久磁石により
形成される。

【００２３】ステータコア４５は、外形がほぼ長方形の
磁性鋼の薄板をスロットル軸１２の軸方向に積層して形
成される。ステータコア４５には、ロータ４１を回動可
能に収容する収容孔４５ａが形成されている。ステータ
コア４５の長方形の長辺側に形成される平行面と、収容
孔４５ａの内壁との間にロータ４１の径方向に厚さが薄
い部分が形成され、磁気抵抗の大きいスロット連結部４
８、４９となる。このスロット連結部４８、４９により
ステータコア４５の一対の磁極の境界が形成されてい
る。スロット連結部４８、４９は、ロータ４１から見て
対称位置に配置されている。ステータコア４５の磁極の
境界の近傍を磁極の縁と呼び、ロータ４１の回動によっ
て、磁石が向かってくる側の縁を磁極の前縁と呼ぶ。

【００２４】ステータコア４５には略Ｕ字型のアーム部
５１が一体に接続されている。アーム部５１とアーム部
５１に巻回されたコイル５２とにより、ソレノイド部５
０が構成されている。コイル５２に通電することにより
ステータコア４５が励磁され、ステータコア４５に一対
の磁極を形成する。コイル５２に通電する電流の方向に
よって、ステータコア４５に形成される磁極を変更する
ことができる。

【００２５】磁石群４３、４４により形成されたロータ
４１側の磁極が、通電により生成されたステータコア４
５側の磁極に吸引されることにより、ロータ４１を回動
させるトルクが発生し、ロータ４１の磁石がステータコ
ア４５の前縁に対応するときに、最も大きいトルクが発
生する。

【００２６】ロータ４１の回動に伴い、平板磁石４３ａ
の縁がステータコア４５の一方の磁極の前縁に対応する
ときに、平板磁石４６ａの中央がステータコア４５の他
方の磁極の前縁に対応する。また、平板磁石４４ａの中
央がステータコア４５の一方の磁極の前縁に対応すると
きに、平板磁石４７ａの縁がステータコア４５の他方の
磁極の前縁に対応する。

【００２７】リターンスプリング１７は、一方の端部を
ロータコア４２に固定し、他方の端部をねじ１８に固定
し、スロットル弁１３を閉方向に付勢している。ウェー
ブワッシャ１９は、エンジン運転中の振動時においても
スロットル軸１２が軸方向に移動しないようにスロット
ル軸１２を一方の軸方向に付勢している。これにより、
コンタクト部３１と基板３２との摺動状態が変化しない
のでスロットル弁１３の開度信号が断絶したり、コンタ
クト部３１が基板３２と過大な力で摺動することによる
基板上の抵抗体またはコンタクト部３１の摩耗を防止で
きる。さらに、ステータコア４５に対するロータ４１の
軸方向位置が変化しないので、ロータ４１が受けるトル
ク変動を抑制できる。

【００２８】図１１は比較例１によるトルクモータ１４
０を示す。比較例１においては、磁石群１４３、１４４
は、ロータコア１４２の外周に径方向に６個、軸方向に
１個ずつ接着された平板磁石１４３ａ、１４４ａにより
構成されている。ステータコア１４５はコイル１５２に
通電することによりロータ１４１を囲んでほぼ対称に磁
極を形成し、二つのスロット連結部１４８、１４９はロ
ータ１４１を挟んで１８０°反対側の位置にある。

【００２９】図４は比較例１と第１実施例のトルクモー
タによるロータの回転角度と発生するトルクの大きさの
関係を示す特性図である。比較例１のトルクモータ１４
０によって発生するトルクは、図１１に示すスロット連
結部１４８、１４９の近傍、すなわちステータコア１４
５の磁極の縁であるＸ部およびＹ部において最も強く発
生する二つのトルクの合成である。平板磁石１４３ａと
１４４ａとはロータコア１４２の外周において対称の位
置にあり、スロット連結部１４８と１４９はロータ１４
１を挟んで対称の位置にある。したがって、ロータ１４
１の回動に伴ってステータコ１４５の両磁極の縁である
Ｘ部とＹ部とに同時に平板磁石の縁部が対応し、同時に
平板磁石の中央部が対応することになる。平板磁石同士
の隙間では磁力が低下するため、平板磁石の縁部がＸ部
またはＹ部に対応するときには、平板磁石の中央部がＸ
部またはＹ部に対応するときよりも発生するトルクが小
さくなり、図４に示すようにロータ１４１の回転角の変
化によって周期的にトルクが変動するトルクリップルが
発生する。

【００３０】一方、本実施例では、平板磁石４３ａと４
６ａがロータ４１の周方向に磁石ピッチθ_Aの半分だけ
ずれており、また平板磁石４４ａと４７ａがロータ４１
の周方向に磁石ピッチθ_Aの半分だけずれているので、
平板磁石４３ａ、４４ａの中央がステータコア４５の磁
極の縁に対応し大きいトルクを発生させるときに、平板
磁石４６ａ、４７ａの縁がステータコア４５の磁極の縁
に対応し小さいトルクを発生させる。また、平板磁石４
３ａ、４４ａの縁がステータコア４５の磁極の縁に対応
し小さいトルクを発生させるときに、平板磁石４６ａ、
４７ａの中央がステータコア４５の磁極の縁に対応し大
きいトルクを発生させる。すなわち、磁石群４３と磁石
群４６とでトルク変動の周期の位相は半波長ずれてお
り、磁石群４４と磁石群４７とでトルク変動の周期の位
相は半波長ずれている。また、磁石群４３と磁石群４６
とでトルクリップルの大きさはほぼ等しく、磁石群４４
と磁石群４７とでトルクリップルの大きさはほぼ等し
い。これにより、トルクリップルが打ち消し合い、図４
に示すように所定の回転角範囲でほぼ一定のトルクを得
ることができる。したがって、ロータ４１の回転角度を
高精度に制御しやすくなる。

【００３１】本実施例では、平板磁石４３ａと４６ａの
ずれ、および平板磁石４４ａと４７ａのずれの大きさに
ついて、製造上の公差として±θ_A／１２の範囲で許容
する。これにより、トルクモータの組み立てを容易にし
つつ、発生するトルクリップルを、図１１に示す比較例
１にて両方の磁極で発生するトルクリップルの１／４以
下に抑えることができる。なお、スロットルのより精密
な制御を実現する上では、トルクリップルの許容値とし
て、図１１の比較例１にて発生するトルクリップルの１
／１０程度に抑えることが望ましい。

【００３２】また、本実施例では、収容孔４５ａの内壁
は全周にわたって切れ目のない実質的なスロットレス構
造としたが、スロット連結部４８、４９にエアギャップ
を形成してもよい。また、本実施例ではロータ４１の軸
方向に長さが等しく、周方向に互いに磁石ピッチの半分
だけずらして配列された平板磁石４３ａ、４６ａからな
る磁石群４３、４６によりロータ４１の一方の磁極を構
成し、平板磁石４４ａ、４７ａからなる磁石群４４、４
７によってロータ４１の他方の磁極を構成したが、本発
明としては、例えばロータ４１の軸方向に三等分された
磁石群により磁極を構成し、それぞれの磁石群を周方向
に磁石ピッチの三分の一ずつずらすなど、ステータコア
４５の磁極の縁で発生するトルクリップルが互いに打ち
消し合う構成とすることができる。

【００３３】次に、スロットル装置１０の作動について
説明する。 (1) 正常走行時車両の正常走行モードにはＩＳＣ（idle speed contro
l) 、通常運転、クルーズコントロール等がある。各モ
ードにおけるスロットル弁１３の開度は、アクセル踏込
量、エンジン回転数等のエンジン運転状態に基づいてＥ
ＣＵで演算され、演算された開度に応じた制御電流がコ
イル５２に供給される。

【００３４】コイル５２の通電オン時に発生するロータ
４１を回動させるトルクはリターンスプリング１７の付
勢力よりも大きいので、ロータ４１はリターンスプリン
グ１７の付勢力に抗して回動可能である。ロータ４１の
回動にともない回動するスロットル弁１３の開度は回転
角センサ３０により検出され、ＥＣＵにフィードバック
される。そしてこの開度信号に基づいてＥＣＵからコイ
ル５２に供給する制御電流が調整される。スロットル弁
１３の開度を検出することにより、ロータ４１に働くト
ルクが温度変化等により変動することを防止し、スロッ
トル弁１３の開度を高精度に制御できる。

【００３５】(2) フェイル時ＥＣＵで演算されたスロットル弁１３に対する要求開度
と回転角センサ３０で検出した実際のスロッットル弁１
３の開度とが一致しない場合、ＥＣＵによるスロットル
弁１３の開度制御がフェイルしていると判断し、ＥＣＵ
からスロットル弁１３を閉じる信号が送出される。する
と、スロットル弁１３はリターンスプリング１７の付勢
力により全閉位置に戻るので、スロットル弁１３が過剰
に開くことを防止できる。

【００３６】また、ＥＣＵにはＥＣＵの故障を常時診断
するサブＥＣＵが搭載されているので、ＥＣＵがフェイ
ルすると、サブＥＣＵの指示によりコイル５２に供給す
る制御電流が遮断される。したがって、ＥＣＵがフェイ
ルしてもリターンスプリング１７の付勢力によりスロッ
トル弁１３を全閉することができる。

【００３７】（第２実施例）本発明の第２実施例のトル
クモータを図５および図６に示す。第２実施例のトルク
モータ６０は、ロータ６１と、ロータ６１を囲み軸方向
に配列された２つのステータコア６５１、６５２と、ソ
レノイド部７０とにより構成される。ステータコア６５
１とステータコア６５２とは、ロータ６１の軸方向に等
しい厚さで形成されている。

【００３８】ロータ６１は、ロータコア６２の外周の対
称位置に磁石群６３、６４を配置して形成される。磁石
群６３、６４は平板磁石６３ａ、６４ａをロータ６１の
周方向に６個ずつ配列して形成される。これにより、ロ
ータ６１に一対の磁極が形成される。

【００３９】ステータコア６５１は、外形がほぼ長方形
の磁性鋼の薄板をロータ６１の軸方向に積層して形成さ
れる。ステータコア６５１には、ロータ６１を回動可能
に収容する収容孔６５１ａが形成されている。ステータ
コア６５１の長方形の長辺側に形成される平行面と、収
容孔６５１ａとの間にロータ６１の径方向に厚さが薄い
部分が形成され、磁気抵抗の大きいスロット連結部６８
１、６９１となる。このスロット連結部６８１、６９１
によりステータコア６５１の一対の磁極の境界が形成さ
れている。

【００４０】ステータコア６５２は、ステータコア６５
１の長方形の長辺側に形成される平行面に対して、磁石
ピッチθ_Aの半分の角度だけ傾斜した平行面を有するほ
ぼ平行四辺形状に形成された磁性鋼の薄板をロータ６１
の軸方向に積層して形成される。ステータコア６５２の
傾斜した平行面の間隔は、ステータコア６５１の長方形
の短辺とほぼ同一に形成される。ステータコア６５２に
は、ロータ６１を回動可能に収容する収容孔６５２ａが
形成され、収容孔６５１ａと連通している。ステータコ
ア６５２の傾斜した平行面と収容孔６５２ａとの間に、
ロータ６１の径方向に厚さが薄い部分が形成され、磁気
抵抗の大きいスロット連結部６８２、６９２となる。こ
のスロット連結部６８２、６９２によりステータコア６
５２の一対の磁極の境界が形成されている。ステータコ
ア６５１のスロット連結部６８１、６９１に対して、ス
テータコア６５２のスロット連結部６８２、６９２はロ
ータ６１の周方向に磁石ピッチθ_Aの半分だけずれた位
置に形成される。したがって、ステータコア６５１と、
ステータコア６５２とは磁極の縁が磁石ピッチ（１／
２）θ_Aだけずれた位置に形成される。

【００４１】ステータコア６５１、６５２には略Ｕ字型
のアーム部７１１、７１２がそれぞれ一体に接続されて
いる。アーム部７１１、７１２とアーム部７１１、７１
２に巻回されたコイル７２とにより、ソレノイド部７０
が構成されている。コイル７２に通電することによりス
テータコア６５１、６５２が励磁され、ステータコア６
５１、６５２に一対の磁極を発生させる。

【００４２】トルクモータ６０は、ロータ６１の平板磁
石６３ａ、６４ａがステータコア６５１、６５２の磁極
に吸引されることにより、トルクを発生させる。平板磁
石６３ａ、６４ａの中央がステータコア６５１の磁極の
縁に対応して大きいトルクを発生させるときに、平板磁
石６３ａ、６４ａの縁がステータコア６５２の磁極の縁
に対応して小さいトルクを発生させる。これにより、ス
テータコア６５１の磁極の縁で発生するトルクリップル
とステータコア６５２の磁極の縁で発生するトルクリッ
プルとが打ち消し合い、第１実施例と同様に平滑なトル
ク特性を得ることができる。

【００４３】第２実施例では、ロータ６１の軸方向に厚
さの等しいステータコア６５１、６５２を軸方向に配列
し、磁極の縁を互いに磁石ピッチの半分だけずらした構
成としたが、本発明としては、例えばステータコアをロ
ータ６１の軸方向に三等分し、ステータコアの磁極の縁
を周方向に磁石ピッチの三分の一ずつずらすなど、複数
のステータコアの磁極の縁で発生するトルクリップルが
互いに打ち消し合うように構成することができる。

【００４４】（第３実施例）本発明の第３実施例による
トルクモータ８０を図７に示す。第３実施例のトルクモ
ータ８０は、第２実施例と同様の構成をもつロータ６１
と、ロータ６１を囲むステータコア８１と、ステータコ
ア８１を励磁するソレノイド部８９とにより構成され
る。ステータコア８１には、ソレノイド部８９に対向す
る位置、およびその周方向のほぼ１８０度反対側の対称
位置にエアギャップによりスロット部８２、８３が形成
されている。

【００４５】ステータコア８１には略Ｕ字型のアーム部
８１１が一体に接続されている。アーム部８１１とアー
ム部８１１に巻回されたコイル７２とにより、ソレノイ
ド部８９が構成されている。コイル７２に通電すること
によりステータコア８１が励磁され、ステータコア８１
に一対の磁極を発生させる。このとき、スロット部８
２、８３に対向するステータコア８１の周方向端面８
４、８５、８６、８７の近傍がそれぞれステータコア８
１の磁極の縁となる。

【００４６】図８は、ステータコア８１の一部分を示す
斜視図である。スロット部８３に対向するステータコア
８１の周方向端面８４は、軸方向の一端８４１と他端８
４２とで周方向位置がロータ６１の磁石ピッチθ_Aの１
／２だけずれた斜面状に形成されている。したがって、
ステータコア８１の磁極の縁はロータ６１の軸方向に平
行な面に対し周方向に傾斜して形成されている。

【００４７】トルクモータ８０は、ロータ６１の平板磁
石６３ａ、６４ａがステータコア８１の磁極に吸引され
ることにより、トルクを発生させる。図１２に示す比較
例２では、ステータコア１８１の周方向端面１８４は、
比較例１と同様の構成であるロータ１４１の軸方向に平
行に形成されている。そのため磁極の縁は、ロータ１４
１の軸方向に平行に形成され、比較例１と同様にロータ
１６１の回転角の変化によって周期的にトルクが変動す
るトルクリップルが発生する。

【００４８】図７、図８に示す第３実施例では、平板磁
石６３ａ、６４ａの中央が周方向端面８４の一端８４１
近傍に対応して大きいトルクを発生させるときに、平板
磁石６３ａ、６４ａの縁が周方向端面８４の他端８４２
近傍に対応して小さいトルクを発生させる。また、平板
磁石６３ａ、６４ａの縁が周方向端面８４の一端８４１
近傍に対応して小さいトルクを発生させるときに、平板
磁石６３ａ、６４ａの中央が周方向端面８４の他端８４
２近傍に対応して大きいトルクを発生させる。これによ
り、周方向端面８４の近傍で発生するトルクリップルが
打ち消し合い、第１実施例と同様に平滑なトルク特性を
得ることができる。

【００４９】図８では、周方向端面８４の斜面を図９の
（Ａ）に示すように一端８４１から他端８４２までが直
線状の平面として形成したが、図９の（Ｂ）に示すよう
に（Ａ）とは反対向きの斜面としたり、図９の（Ｃ）、
（Ｄ）に示すように中間が凸または中間が凹となるよう
に形成しても同様の効果を得ることができる。さらに、
周方向端面８４の斜面を曲面としても、周方向端面８４
の近傍で発生するトルクリップルを低減することができ
る。

【００５０】また、図８では周方向端面８４のロータ６
１を挟んで反対側にある別の磁極に対応する周方向端面
８５も周方向端面８４と同様に斜面状に形成され磁極の
縁がずれているため、ロータ６１が図７の時計方向に回
転するときのトルクリップルを両方の磁極で打ち消すこ
とができる。さらに、周方向端面８６、８７も同様に磁
極の縁をずらして形成することにより、ロータ６１を両
方向に回転させるときのトルクリップルを低減すること
ができる。

【００５１】また、本実施例では、エアギャップにより
スロット部８２、８３を形成し、磁極の縁を形成した
が、ステータコア８１の内壁を全周にわたって切れ目の
ない実質的なスロットレス構造とし、ステータコア８１
の径方向の厚みの小さい部分を周方向に傾斜させて形成
して磁気抵抗の大きい部分を形成したり、ステータコア
８１を部分的に他と異なる磁気抵抗の大きい材料で形成
することにより、磁極の縁としてもよい。

【００５２】（第４実施例）本発明の第４実施例による
トルクモータのステータコア９１の周方向端部９４を示
す模式図を図１０に示す。他部分の構成は第３実施例と
ほぼ同様である。第４実施例では、ステータコア９１は
周方向端部９５を図１０の（Ｅ）に示すように一端９４
１から他端９４２までを階段状に形成している。一端９
４１と他端９４２とは、周方向位置がロータ６１の磁石
ピッチθ_Aの１／２だけずれている。また、図１０の
（Ｆ）に示すように（Ｅ）とは反対向きの階段状とした
り、図１０の（Ｇ）、（Ｈ）に示すように中間が凸また
は中間が凹となるように形成しても同じ効果を得ること
ができる。（Ｆ）、（Ｇ）、（Ｈ）においては、周方向
端部の最大の周方向位置のずれがロータ６１の磁石ピッ
チθ_Aの１／２である。

【００５３】第４実施例では、周方向端部９５の軸方向
位置によって周方向位置がずれていることにより、周方
向端部９５近傍で発生するトルクリップルが打ち消し合
い、第１実施例と同様に平滑なトルク特性を得ることが
できる。

【００５４】上記の第２〜第４実施例においては、ステ
ータコアの磁極の縁の位置のずれの大きさについて、製
造上の公差として±θ_A／１２の範囲で許容する。これ
により、トルクモータの製造を容易にしつつ、発生する
トルクリップルを、図１２に示す比較例２にて両方の磁
極で発生するトルクリップルの１／４以下に抑えること
ができる。なお、スロットルのより精密な制御を実現す
る上では、トルクリップルの許容値として、図１２の比
較例２にて発生するトルクリップルの１／１０程度に抑
えることが望ましい。

【００５５】上記本発明の複数の実施例では、平板磁石
をロータコアの外周において周方向に密着させて配置し
た場合について説明したが、平板磁石または円弧状磁石
を間隔をあけて配置した場合など、回転角度によって周
期的に磁力が変動するロータの構造の場合には、本発明
を適用することができる。また、本発明の複数の実施例
では、スロットル装置に本発明のトルクモータを適用し
たが、あらゆる用途の流量制御弁に本発明のトルクモー
タを適用できるのはもちろんのことである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例によるトルクモータのロー
タの構造を示す斜視図である。

【図２】本発明の第１実施例によるトルクモータを用い
たスロットル装置を示す断面図である。

【図３】本発明の第１実施例によるトルクモータを示す
図２のＩ方向矢視図である。

【図４】本発明の実施例と比較例によるロータの回転角
と発生トルクの関係を示す特性図である。

【図５】本発明の第２実施例によるトルクモータを示す
図３と同一方向から見た図である。

【図６】本発明の第２実施例によるトルクモータを示す
図５のII方向矢視図である。

【図７】本発明の第３実施例によるトルクモータを示す
図３と同一方向から見た図である。

【図８】本発明の第３実施例によるステータコアの一部
を示す模式図である。

【図９】本発明の第３実施例によるステータコアの磁極
の縁の形状を示す模式図である。

【図１０】本発明の第４実施例によるステータコアの磁
極の縁の形状を示す模式図である。

【図１１】比較例１によるトルクモータを示す図３と同
一方向から見た図である。

【図１２】比較例２によるステータコアの一部を示す模
式図である。

【符号の説明】

１０スロットル装置４０トルクモータ４１ロータ４２ロータコア４３、４４、４６、４７磁石群４３ａ、４４ａ、４６ａ、４７ａ平板磁石（磁石）４５ステータコア５０ソレノイド部６０トルクモータ６１ロータ７０ソレノイド部８１ステータコア９１ステータコア

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の磁石を周方向に配列した磁石群を
軸方向に複数配列して磁極を形成するロータと、前記ロータを囲み、ソレノイド部により励磁されること
により磁極を形成するステータコアとを備え、前記複数の磁石群の少なくとも１つは他の磁石群に対し
て前記ロータの周方向にずらして配置されていることを
特徴とするトルクモータ。
【請求項２】前記複数の磁石群はそれぞれ前記ロータ
の軸方向に長さが等しい２つの磁石群より構成され、一
方に磁石群は他方の磁石群に対して磁石ピッチのほぼ半
分だけ周方向にずらして配置されていることを特徴とす
る請求項１に記載のトルクモータ。
【請求項３】前記ほぼ半分とは、前記磁石ピッチの１
／２±１／１２であることを特徴とする請求項２記載の
トルクモータ。
【請求項４】複数の磁石を周方向に配列した磁石群に
より磁極を形成するロータと、前記ロータを囲み、ソレノイド部により励磁されること
により磁極を形成するステータコアとを備え、前記ステータコアの磁極の縁の少なくとも１つが、軸方
向位置によって周方向位置をずらして配置されているこ
とを特徴とするトルクモータ。
【請求項５】前記ステータコアはロータの軸方向に複
数配列され、前記複数のステータコアの少なくとも１つは他のステー
タコアに対して磁極の縁が前記ロータの周方向にずらし
て配置されていることを特徴とする請求項４記載のトル
クモータ。
【請求項６】前記複数のステータコアは前記ロータの
軸方向に長さが等しい２つのステータコアより構成さ
れ、一方のステータコアの磁極の縁が他方のステータコ
アの磁極の縁に対してずらして配置されていることを特
徴とする請求項５記載のトルクモータ。
【請求項７】前記磁極の縁は軸方向に対し周方向に傾
斜して形成されることを特徴とする請求項４記載のトル
クモータ。
【請求項８】前記磁極の縁は周方向に位置をずらした
階段状に形成されることを特徴とする請求項４記載のト
ルクモータ。
【請求項９】前記周方向位置のずれの大きさは、周方
向の磁石ピッチのほぼ半分であることを特徴とする請求
項４から８のいずれか一項に記載のトルクモータ。
【請求項１０】前記ほぼ半分とは、前記磁石ピッチの
１／２±１／１２であることを特徴とする請求項９記載
のトルクモータ。