JP2001054272A - トルクモータ - Google Patents
トルクモータInfo
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- JP2001054272A JP2001054272A JP22247999A JP22247999A JP2001054272A JP 2001054272 A JP2001054272 A JP 2001054272A JP 22247999 A JP22247999 A JP 22247999A JP 22247999 A JP22247999 A JP 22247999A JP 2001054272 A JP2001054272 A JP 2001054272A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- stator
- torque motor
- magnetic
- stator core
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Landscapes
- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 大型化することなく発生トルクを増加するこ
とのできるトルクモータを提供する。 【解決手段】 外側ステータコア50は、ロータ41の
周方向に対して垂直方向の外側を、略一定の断面幅で囲
んでいる。ロータ41を収容する外側ステータコア50
の内径をD、断面幅をT、内周の軸方向長さをLとした
とき、磁路の長さM1は、M1=2D+3T+Lで表さ
れる。ここで、外側ステータコアの寸法を、(πー2)
D/2+(π−4)T/2−L>0が成り立つように構
成することにより、ロータの周方向外側にステータコア
を設けた場合よりも、磁路長を小さくすることができ
る。そのため、磁気抵抗によるトルクの低減を防ぎ、か
つトルクモータの体格を小さくすることができる。
とのできるトルクモータを提供する。 【解決手段】 外側ステータコア50は、ロータ41の
周方向に対して垂直方向の外側を、略一定の断面幅で囲
んでいる。ロータ41を収容する外側ステータコア50
の内径をD、断面幅をT、内周の軸方向長さをLとした
とき、磁路の長さM1は、M1=2D+3T+Lで表さ
れる。ここで、外側ステータコアの寸法を、(πー2)
D/2+(π−4)T/2−L>0が成り立つように構
成することにより、ロータの周方向外側にステータコア
を設けた場合よりも、磁路長を小さくすることができ
る。そのため、磁気抵抗によるトルクの低減を防ぎ、か
つトルクモータの体格を小さくすることができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロータの内周およ
び外周にステータコアを有するトルクモータに関するも
のである。
び外周にステータコアを有するトルクモータに関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】内燃機関(以下、「内燃機関」をエンジ
ンという)の吸気流路の流路面積を調整するスロットル
装置において、ロータコアの表面に複数の永久磁石を接
着して2つの永久磁石群を構成し、両永久磁石群により
一対の磁極を形成するロータを用いたトルクモータが知
られている。このようなトルクモータは、ロータと、ロ
ータの外側を周方向に取り囲んで磁性材により形成され
るステータコアと、通電することによりステータコアに
一対の磁極を発生させるコイル部とを備えている。コイ
ル部に通電することにより、ステータコアの2つの磁極
部にそれぞれ逆極性のステータ磁極が生じ、永久磁石が
磁極部に吸引されてロータが回転する。
ンという)の吸気流路の流路面積を調整するスロットル
装置において、ロータコアの表面に複数の永久磁石を接
着して2つの永久磁石群を構成し、両永久磁石群により
一対の磁極を形成するロータを用いたトルクモータが知
られている。このようなトルクモータは、ロータと、ロ
ータの外側を周方向に取り囲んで磁性材により形成され
るステータコアと、通電することによりステータコアに
一対の磁極を発生させるコイル部とを備えている。コイ
ル部に通電することにより、ステータコアの2つの磁極
部にそれぞれ逆極性のステータ磁極が生じ、永久磁石が
磁極部に吸引されてロータが回転する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなトルクモ
ータに、内外周にエアギャップを有する中空のロータを
用いた場合、ロータは軸方向の一端側でのみ支持される
ため、できるだけ径を大きくして軸方向長さを短縮する
ことにより、振動があった時の振れ幅を低減することが
有効である。しかしながら、ロータの外周側に設けられ
たステータコアを磁束が通過するため、磁気回路全体の
磁路長が長くなり、磁気抵抗が増えるため、発生するト
ルクが低下するという問題があった。ロータ、ステータ
コアまたはコイル部を大型化することにより発生トルク
を増加できるが、トルクモータがより大型化するという
問題がある。本発明は上記の問題を解決するために成さ
れたものであり、その目的は、大型化することなく発生
トルクを増加するトルクモータを提供することにある。
ータに、内外周にエアギャップを有する中空のロータを
用いた場合、ロータは軸方向の一端側でのみ支持される
ため、できるだけ径を大きくして軸方向長さを短縮する
ことにより、振動があった時の振れ幅を低減することが
有効である。しかしながら、ロータの外周側に設けられ
たステータコアを磁束が通過するため、磁気回路全体の
磁路長が長くなり、磁気抵抗が増えるため、発生するト
ルクが低下するという問題があった。ロータ、ステータ
コアまたはコイル部を大型化することにより発生トルク
を増加できるが、トルクモータがより大型化するという
問題がある。本発明は上記の問題を解決するために成さ
れたものであり、その目的は、大型化することなく発生
トルクを増加するトルクモータを提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
トルクモータは、永久磁石により一対の磁極が形成され
ている中空柱状のロータと、周方向に対し垂直方向の外
側を略一定の断面幅でロータを囲み磁性材で形成されて
いる第1のステータと、ロータの内周に配設され磁性材
で形成されている第2のステータと、通電することによ
り第1のステータおよび第2のステータにそれぞれ一対
の磁極を発生させるコイル部とを備えるトルクモータで
あって、第1のステータの内径をD、断面幅をT、内周
の軸方向長さをLとしたとき、 (πー2)D/2+(π−4)T/2−L>0 の関係を満たす。そのため、第1のステータを、同じ磁
束が通過することができるように同じ内径、同じ断面幅
で形成し、ロータの径方向外側に配置した場合と比べ
て、磁路の長さを短くすることができ、大型化すること
なく発生トルクを増加することができる。
トルクモータは、永久磁石により一対の磁極が形成され
ている中空柱状のロータと、周方向に対し垂直方向の外
側を略一定の断面幅でロータを囲み磁性材で形成されて
いる第1のステータと、ロータの内周に配設され磁性材
で形成されている第2のステータと、通電することによ
り第1のステータおよび第2のステータにそれぞれ一対
の磁極を発生させるコイル部とを備えるトルクモータで
あって、第1のステータの内径をD、断面幅をT、内周
の軸方向長さをLとしたとき、 (πー2)D/2+(π−4)T/2−L>0 の関係を満たす。そのため、第1のステータを、同じ磁
束が通過することができるように同じ内径、同じ断面幅
で形成し、ロータの径方向外側に配置した場合と比べ
て、磁路の長さを短くすることができ、大型化すること
なく発生トルクを増加することができる。
【0005】本発明の請求項2記載のトルクモータによ
ると、コイル部は第2のステータの外周に設けられる。
そのため、トルクモータの体格を小さくすることができ
る。
ると、コイル部は第2のステータの外周に設けられる。
そのため、トルクモータの体格を小さくすることができ
る。
【0006】本発明の請求項3記載のトルクモータによ
ると、通電時に第1のステータ、永久磁石および第2の
ステータにより構成される磁気回路の平均的磁路の長さ
M1は、M1≒2D+3T+Lで示される。ロータの周
方向外側にステータを設けると磁路の長さは(2+π)
(D+T)/2より大きくなるため、 (πー2)D/2+(π−4)T/2−L>0 の関係を満たすように構成することにより、磁路長を短
くすることができる。
ると、通電時に第1のステータ、永久磁石および第2の
ステータにより構成される磁気回路の平均的磁路の長さ
M1は、M1≒2D+3T+Lで示される。ロータの周
方向外側にステータを設けると磁路の長さは(2+π)
(D+T)/2より大きくなるため、 (πー2)D/2+(π−4)T/2−L>0 の関係を満たすように構成することにより、磁路長を短
くすることができる。
【0007】本発明の請求項4記載のスロットル装置に
よると、請求項1〜3のいずれか一項記載のトルクモー
タをアクチュエータとして弁部材を駆動し、吸気流路を
開閉制御している。例えば、吸気流量が増加し弁部材の
吸気抵抗が増加しても、トルクモータを大型化すること
なく、吸気流量を制御できる。
よると、請求項1〜3のいずれか一項記載のトルクモー
タをアクチュエータとして弁部材を駆動し、吸気流路を
開閉制御している。例えば、吸気流量が増加し弁部材の
吸気抵抗が増加しても、トルクモータを大型化すること
なく、吸気流量を制御できる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
実施例を図面に基づいて説明する。本発明の一実施例に
よるトルクモータ40を用いたスロットル装置を図2に
示す。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
み吸気流量を制御する弁部材としてのスロットル弁13
の開度を調整するものである。
実施例を図面に基づいて説明する。本発明の一実施例に
よるトルクモータ40を用いたスロットル装置を図2に
示す。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
み吸気流量を制御する弁部材としてのスロットル弁13
の開度を調整するものである。
【0009】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流路11aの流路面積が調整さ
れ、吸気流路11aを通過する吸気流量が制御される。
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流路11aの流路面積が調整さ
れ、吸気流路11aを通過する吸気流量が制御される。
【0010】ウェーブワッシャ17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、吸気流路11aを挟みウェーブワッ
シャ17と径方向反対側に配設されている回転角センサ
30の基板31と図示しないコンタクト部との摺動状態
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、コンタクト部が基板31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の摩耗を
防止できる。さらに後述するトルクモータ40におい
て、外側ステータコア50および内側ステータコア55
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。
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、吸気流路11aを挟みウェーブワッ
シャ17と径方向反対側に配設されている回転角センサ
30の基板31と図示しないコンタクト部との摺動状態
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、コンタクト部が基板31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の摩耗を
防止できる。さらに後述するトルクモータ40におい
て、外側ステータコア50および内側ステータコア55
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。
【0011】スロットル軸12の一方の端部に固定レバ
ー20がナット21で固定されている。固定レバー20
はスロットル軸12とともに回動する。中間レバー22
は、スロットルボディ11と固定レバー20との間で1
回転内において回動自在にスロットル軸12に嵌挿され
ている。リターンスプリング23はスロットルボディ1
1に一端を固定し、中間レバー22に他端を固定してい
る。オープナスプリング24は固定レバー20に一端を
固定し、中間レバー22に他端を固定している。オープ
ナスプリング24の付勢力により中間レバー22はスロ
ットル軸12に対し閉弁方向に付勢されている。換言す
れば、オープナスプリング24の付勢力によりスロット
ル軸12は中間レバー22に対し開弁方向に付勢されて
いる。中間レバー22は、スロットル軸12に設けた図
示しないストッパに係止されスロットル軸12に対する
閉弁方向への回転を規制されている。この構成により、
オープナスプリング24は、スロットル軸12が全開位
置と全閉位置手前の後述する係止位置との間にあると
き、スロットル軸12と中間レバー22とを結合しスロ
ットル軸12および中間レバー22を一体に回動させ
る。
ー20がナット21で固定されている。固定レバー20
はスロットル軸12とともに回動する。中間レバー22
は、スロットルボディ11と固定レバー20との間で1
回転内において回動自在にスロットル軸12に嵌挿され
ている。リターンスプリング23はスロットルボディ1
1に一端を固定し、中間レバー22に他端を固定してい
る。オープナスプリング24は固定レバー20に一端を
固定し、中間レバー22に他端を固定している。オープ
ナスプリング24の付勢力により中間レバー22はスロ
ットル軸12に対し閉弁方向に付勢されている。換言す
れば、オープナスプリング24の付勢力によりスロット
ル軸12は中間レバー22に対し開弁方向に付勢されて
いる。中間レバー22は、スロットル軸12に設けた図
示しないストッパに係止されスロットル軸12に対する
閉弁方向への回転を規制されている。この構成により、
オープナスプリング24は、スロットル軸12が全開位
置と全閉位置手前の後述する係止位置との間にあると
き、スロットル軸12と中間レバー22とを結合しスロ
ットル軸12および中間レバー22を一体に回動させ
る。
【0012】スロットル軸12が全開位置と係止位置と
の間にあるとき、リターンスプリング23の付勢力はス
ロットル軸12を閉弁する方向に働く。スロットル軸1
2とともに閉弁方向に回転する中間レバー22はスロッ
トルボディ11に設けた図示しないストッパにより係止
位置で係止される。したがって、係止位置よりもさらに
閉弁方向にスロットル軸12が回転すると、リターンス
プリング23の付勢力はスロットル軸12に作用しな
い。オープナスプリング24の付勢力は、全閉位置と係
止位置との間でスロットル軸12を開弁する方向に働
く。
の間にあるとき、リターンスプリング23の付勢力はス
ロットル軸12を閉弁する方向に働く。スロットル軸1
2とともに閉弁方向に回転する中間レバー22はスロッ
トルボディ11に設けた図示しないストッパにより係止
位置で係止される。したがって、係止位置よりもさらに
閉弁方向にスロットル軸12が回転すると、リターンス
プリング23の付勢力はスロットル軸12に作用しな
い。オープナスプリング24の付勢力は、全閉位置と係
止位置との間でスロットル軸12を開弁する方向に働
く。
【0013】回転角センサ30は、スロットル軸12の
他方の端部側に配設されており、図示しないコンタクト
部、抵抗体を塗布した基板31で構成されている。コン
タクト部はスロットル軸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31に塗布された抵
抗体上をコンタクト部が摺動する。基板31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
体とコンタクト部との摺動位置がスロットル弁13の開
度に応じ変化すると出力電圧値が変動する。図示しない
エンジン制御装置(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。
他方の端部側に配設されており、図示しないコンタクト
部、抵抗体を塗布した基板31で構成されている。コン
タクト部はスロットル軸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31に塗布された抵
抗体上をコンタクト部が摺動する。基板31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
体とコンタクト部との摺動位置がスロットル弁13の開
度に応じ変化すると出力電圧値が変動する。図示しない
エンジン制御装置(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。
【0014】回転角センサ30よりもスロットル軸12
の他端側にトルクモータ40が配設されている。図3
は、図2のI−I線断面図である。トルクモータ40
は、ロータ41、第1のステータとしての外側ステータ
コア50、第2のステータとしての内側ステータコア5
5およびコイル部60を有する。ロータ41は、内周カ
バー43、外周カバー44、および内周カバー43と外
周カバー44との間に接着固定されている永久磁石群4
5、46を有する。内周カバー43および外周カバー4
4は磁性材により円筒状に形成されており、スロットル
軸12と共に回動可能に固定されている樹脂製の固定部
材18に取り付けられている。永久磁石群45、46は
それぞれ円弧状に配列された複数の図示しない永久磁石
により構成されている。永久磁石は、それぞれ厚み方向
に一方向に着磁されている。したがって、永久磁石群4
5、46は実質的にロータ41の回転軸に対し放射状に
着磁された構成となっている。永久磁石群45と永久磁
石群46とは反対向きに径方向に着磁されているため、
ロータ41の内周および外周にそれぞれN極およびS極
を有する一対の磁極が形成されている。永久磁石は、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磁石である。永久磁石群45、46
に代えて、円弧状に一体に形成された2つ永久磁石によ
り一対の磁極を形成してもよい。
の他端側にトルクモータ40が配設されている。図3
は、図2のI−I線断面図である。トルクモータ40
は、ロータ41、第1のステータとしての外側ステータ
コア50、第2のステータとしての内側ステータコア5
5およびコイル部60を有する。ロータ41は、内周カ
バー43、外周カバー44、および内周カバー43と外
周カバー44との間に接着固定されている永久磁石群4
5、46を有する。内周カバー43および外周カバー4
4は磁性材により円筒状に形成されており、スロットル
軸12と共に回動可能に固定されている樹脂製の固定部
材18に取り付けられている。永久磁石群45、46は
それぞれ円弧状に配列された複数の図示しない永久磁石
により構成されている。永久磁石は、それぞれ厚み方向
に一方向に着磁されている。したがって、永久磁石群4
5、46は実質的にロータ41の回転軸に対し放射状に
着磁された構成となっている。永久磁石群45と永久磁
石群46とは反対向きに径方向に着磁されているため、
ロータ41の内周および外周にそれぞれN極およびS極
を有する一対の磁極が形成されている。永久磁石は、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磁石である。永久磁石群45、46
に代えて、円弧状に一体に形成された2つ永久磁石によ
り一対の磁極を形成してもよい。
【0015】外側ステータコア50は磁性材からなる薄
板を積層して形成されており、2つのティース部51
が、ロータ41の周方向両側を所定の周方向長さで覆う
ように回転軸に対称に径方向反対側に設けられ、その断
面幅は略一定である。また、アーム部52がロータ41
の軸方向端部側に設けられ、両ティース部51を連結し
ている。アーム部52はティース部51と同一の断面幅
を有するため、外側ステータコア50全体として、ロー
タ41の周方向に対し垂直方向の外側を、略一定の断面
幅で囲んでいる。2つのティース部51の内周には、そ
れぞれ外側磁極部53、54が形成される。外側ステー
タコア50の外側は、樹脂材料で形成されたカバー66
で覆われている。
板を積層して形成されており、2つのティース部51
が、ロータ41の周方向両側を所定の周方向長さで覆う
ように回転軸に対称に径方向反対側に設けられ、その断
面幅は略一定である。また、アーム部52がロータ41
の軸方向端部側に設けられ、両ティース部51を連結し
ている。アーム部52はティース部51と同一の断面幅
を有するため、外側ステータコア50全体として、ロー
タ41の周方向に対し垂直方向の外側を、略一定の断面
幅で囲んでいる。2つのティース部51の内周には、そ
れぞれ外側磁極部53、54が形成される。外側ステー
タコア50の外側は、樹脂材料で形成されたカバー66
で覆われている。
【0016】内側ステータコア55は、ロータ41の内
周に配設されており、磁性材からなる薄板をスロットル
軸12の軸方向に積層して形成されている。内側ステー
タコア55には、回転軸方向に延び径方向ほぼ反対側に
凹部55aが形成されている。内側磁極部56、57は
凹部55aの周方向の間にほぼ径方向反対側に形成され
ている。
周に配設されており、磁性材からなる薄板をスロットル
軸12の軸方向に積層して形成されている。内側ステー
タコア55には、回転軸方向に延び径方向ほぼ反対側に
凹部55aが形成されている。内側磁極部56、57は
凹部55aの周方向の間にほぼ径方向反対側に形成され
ている。
【0017】外側ステータコア50と内側ステータコア
55は、もれ磁束を低減するために図示しない非磁性部
材により連結されている。外側ステータコア50、永久
磁石群45、46および内側ステータコア55により、
コイル部60への通電時に磁束が通過する磁気回路が形
成される。
55は、もれ磁束を低減するために図示しない非磁性部
材により連結されている。外側ステータコア50、永久
磁石群45、46および内側ステータコア55により、
コイル部60への通電時に磁束が通過する磁気回路が形
成される。
【0018】コイル部60は、内側ステータコア55の
凹部55aを取り囲むスプール62、およびスプール6
2に巻回されているコイル63を有する。コイル63に
通電することにより、外側磁極部53、54と内側磁極
部56、57とにそれぞれ一対の磁極が発生する。外側
磁極部53と内側磁極部56、外側磁極部54と内側磁
極部57とは逆極性である。
凹部55aを取り囲むスプール62、およびスプール6
2に巻回されているコイル63を有する。コイル63に
通電することにより、外側磁極部53、54と内側磁極
部56、57とにそれぞれ一対の磁極が発生する。外側
磁極部53と内側磁極部56、外側磁極部54と内側磁
極部57とは逆極性である。
【0019】ロータ41が例えば図3に示す開弁方向に
回転するとき、永久磁石群45、46が向かってくる外
側磁極部53、54、ならびに内側磁極部56、57の
縁を前縁53a、54a、56a、57aと呼び、他方
の縁を後縁53b、54b、56b、57bと呼ぶ。コ
イル63に通電する方向を反転すれば、前縁と後縁との
位置は入れ替わる。
回転するとき、永久磁石群45、46が向かってくる外
側磁極部53、54、ならびに内側磁極部56、57の
縁を前縁53a、54a、56a、57aと呼び、他方
の縁を後縁53b、54b、56b、57bと呼ぶ。コ
イル63に通電する方向を反転すれば、前縁と後縁との
位置は入れ替わる。
【0020】コイル63に通電することにより、外側磁
極部53、54、内側磁極部56、57にそれぞれ一対
の磁極が発生し、ロータ41の永久磁石群45、46が
各前縁に吸引されることによりロータ41を回動させる
ことができる。コイル63に通電することより逆極性を
発生する外側磁極部および内側磁極部の前縁同士53a
と56a、54aと57a、ならびに後縁同士53bと
56b、54bと57bとはそれぞれ互いに近傍に位置
している。
極部53、54、内側磁極部56、57にそれぞれ一対
の磁極が発生し、ロータ41の永久磁石群45、46が
各前縁に吸引されることによりロータ41を回動させる
ことができる。コイル63に通電することより逆極性を
発生する外側磁極部および内側磁極部の前縁同士53a
と56a、54aと57a、ならびに後縁同士53bと
56b、54bと57bとはそれぞれ互いに近傍に位置
している。
【0021】図1は本実施例のトルクモータ40におけ
る磁気回路の磁路長を説明する模式図である。コイル6
3に通電した時の磁路はロータ41の回転角度によって
異なるが、平均的な磁路は、図1に示す破線のように表
すことができる。図1に示すように、ロータ41を収容
する外側ステータコア50の内径をD、断面幅をT、内
周の軸方向長さをLとしたとき、磁路の長さM1は、 M1≒2D+3T+L (1) の式で表すことができる。
る磁気回路の磁路長を説明する模式図である。コイル6
3に通電した時の磁路はロータ41の回転角度によって
異なるが、平均的な磁路は、図1に示す破線のように表
すことができる。図1に示すように、ロータ41を収容
する外側ステータコア50の内径をD、断面幅をT、内
周の軸方向長さをLとしたとき、磁路の長さM1は、 M1≒2D+3T+L (1) の式で表すことができる。
【0022】図4および図5は、ロータ41の周方向外
側に第1のステータ500を設けた比較例による磁気回
路の磁路長を説明する模式図である。ロータ41は図3
に示す実施例とほぼ同一構成で同じ径であるため、ロー
タ41を収容する第1のステータ500の内径Dは実施
例と同じであり、同じだけの磁束が通過できるように、
断面幅Tも実施例と同じにしている。図4に示す比較例
1は、実施例と同様にロータ41の内周に設けられる第
2のステータ550にコイル部60を設けた例であり、
図5に示す比較例2は第1のステータ500にコイル部
600を設けた例である。
側に第1のステータ500を設けた比較例による磁気回
路の磁路長を説明する模式図である。ロータ41は図3
に示す実施例とほぼ同一構成で同じ径であるため、ロー
タ41を収容する第1のステータ500の内径Dは実施
例と同じであり、同じだけの磁束が通過できるように、
断面幅Tも実施例と同じにしている。図4に示す比較例
1は、実施例と同様にロータ41の内周に設けられる第
2のステータ550にコイル部60を設けた例であり、
図5に示す比較例2は第1のステータ500にコイル部
600を設けた例である。
【0023】このとき、比較例1および比較例2におけ
る平均的な磁路は、図4および図5に示すの破線のよう
に表すことができる。したがって、比較例1の磁路長M
2および比較例2の磁路長M3は、 M2,M3>(2+π)(D+T)/2 (2) の式で表すことができる。
る平均的な磁路は、図4および図5に示すの破線のよう
に表すことができる。したがって、比較例1の磁路長M
2および比較例2の磁路長M3は、 M2,M3>(2+π)(D+T)/2 (2) の式で表すことができる。
【0024】比較例1および2においは、磁気回路はロ
ータ41の周方向に形成されるが、本実施例において
は、磁気回路はロータ41の回転軸に対して平行面上に
周方向に対して垂直に形成される。本実施例による磁路
長M1が比較例による磁路長M2、M3よりも小さくな
る条件は、 M1<M2,M3 に式(1)および式(2)を代入して整理すると、 (πー2)D/2+(π−4)T/2−L>0 (3) となる。そのため、(3)式が成り立つように外側ステ
ータ50の寸法を構成することにより、磁路長M1が短
くなって磁気抵抗によるトルクの低減を防ぎ、かつトル
クモータ40の体格を小さくすることができる。本実施
例では、外側ステータコア50の内径Dが、断面幅Tお
よび内周の軸方向長さLに対して相対的に大きくなるほ
ど、磁路長M1が小さくなる。
ータ41の周方向に形成されるが、本実施例において
は、磁気回路はロータ41の回転軸に対して平行面上に
周方向に対して垂直に形成される。本実施例による磁路
長M1が比較例による磁路長M2、M3よりも小さくな
る条件は、 M1<M2,M3 に式(1)および式(2)を代入して整理すると、 (πー2)D/2+(π−4)T/2−L>0 (3) となる。そのため、(3)式が成り立つように外側ステ
ータ50の寸法を構成することにより、磁路長M1が短
くなって磁気抵抗によるトルクの低減を防ぎ、かつトル
クモータ40の体格を小さくすることができる。本実施
例では、外側ステータコア50の内径Dが、断面幅Tお
よび内周の軸方向長さLに対して相対的に大きくなるほ
ど、磁路長M1が小さくなる。
【0025】次に、スロットル装置10の作動について
説明する。 (1) スロットル軸12が全開位置と係止位置との間にあ
るとき、スロットル軸12はリターンスプリング23の
付勢力により閉弁方向に力を受けている。リターンスプ
リング23の付勢力に抗し全開位置と係止位置との間で
スロットル弁13の開度を制御するため、回転角センサ
30からの検出信号に基づき、ECUは図3において開
弁方向にロータ41がトルクを受けるようにコイル63
への通電方向を制御する。
説明する。 (1) スロットル軸12が全開位置と係止位置との間にあ
るとき、スロットル軸12はリターンスプリング23の
付勢力により閉弁方向に力を受けている。リターンスプ
リング23の付勢力に抗し全開位置と係止位置との間で
スロットル弁13の開度を制御するため、回転角センサ
30からの検出信号に基づき、ECUは図3において開
弁方向にロータ41がトルクを受けるようにコイル63
への通電方向を制御する。
【0026】コイル部60のコイル63に通電すると、
外側磁極部53、54、ならびに内側磁極部56、57
に磁極が発生する。ロータ41を回転させるトルクは、
ロータ41と外側ステータコア50および内側ステータ
コア55との間に働く吸引力におけるロータ41の接線
方向の分力により発生する。ロータ41の外側および内
側の両ステータコアとロータ41との間に吸引力が働く
ので、外側ステータコア50および内側ステータコア5
5に吸引されることによりロータ41に働くトルクの合
成が大きくなる。したがって、ロータの外側に配設され
たステータコアだけでロータを吸引する構成に比べ、同
じ体格で大きなトルクを発生することができる。
外側磁極部53、54、ならびに内側磁極部56、57
に磁極が発生する。ロータ41を回転させるトルクは、
ロータ41と外側ステータコア50および内側ステータ
コア55との間に働く吸引力におけるロータ41の接線
方向の分力により発生する。ロータ41の外側および内
側の両ステータコアとロータ41との間に吸引力が働く
ので、外側ステータコア50および内側ステータコア5
5に吸引されることによりロータ41に働くトルクの合
成が大きくなる。したがって、ロータの外側に配設され
たステータコアだけでロータを吸引する構成に比べ、同
じ体格で大きなトルクを発生することができる。
【0027】(2) スロットル軸12が全閉位置と係止位
置との間にあるとき、閉弁方向に働くリターンスプリン
グ23の付勢力はスロットル軸12に作用せず、開弁方
向に働くオープナスプリング24の付勢力がスロットル
軸12に働く。したがって、オープナスプリング24の
付勢力に抗し全閉位置と係止位置との間でスロットル弁
13の開度を制御するため、全開位置と係止位置との間
とは逆方向にコイル63に通電する。これにより、ロー
タ41は図3における閉弁方向にトルクを受ける。
置との間にあるとき、閉弁方向に働くリターンスプリン
グ23の付勢力はスロットル軸12に作用せず、開弁方
向に働くオープナスプリング24の付勢力がスロットル
軸12に働く。したがって、オープナスプリング24の
付勢力に抗し全閉位置と係止位置との間でスロットル弁
13の開度を制御するため、全開位置と係止位置との間
とは逆方向にコイル63に通電する。これにより、ロー
タ41は図3における閉弁方向にトルクを受ける。
【0028】(3) コイル63の断線等によりトルクモー
タ40がトルクを発生しないフェイル時、リターンスプ
リング23の付勢力により中間レバー22は全閉位置か
ら僅かに開弁した係止位置でストッパに係止される。こ
れにより、トルクモータ40が作動しないフェイル時に
おいてもエンジンを運転し退避走行が可能である。
タ40がトルクを発生しないフェイル時、リターンスプ
リング23の付勢力により中間レバー22は全閉位置か
ら僅かに開弁した係止位置でストッパに係止される。こ
れにより、トルクモータ40が作動しないフェイル時に
おいてもエンジンを運転し退避走行が可能である。
【0029】本実施例のトルクモータ40は、永久磁石
群45、46の内周および外周を覆う筒状の内周カバー
43、外周カバー44を設けている。この内周カバー4
3、外周カバー44を磁性材料により形成すると、永久
磁石群45、46により内周カバー43、外周カバー4
4が磁化され、ロータ41の磁極と外側磁極部53、5
4、ならびに内側磁極部56、57との間のエアギャッ
プを一定に近づけることができる。これにより、トルク
モータ40が発生するトルク特性は平坦になる。
群45、46の内周および外周を覆う筒状の内周カバー
43、外周カバー44を設けている。この内周カバー4
3、外周カバー44を磁性材料により形成すると、永久
磁石群45、46により内周カバー43、外周カバー4
4が磁化され、ロータ41の磁極と外側磁極部53、5
4、ならびに内側磁極部56、57との間のエアギャッ
プを一定に近づけることができる。これにより、トルク
モータ40が発生するトルク特性は平坦になる。
【0030】以上説明した本発明の実施例では、ロータ
の内周および外周にステータコアを配設しているので、
外側ステータコア50および内側ステータコア55の両
方にロータが吸引される。したがって、トルクモータを
大型化することなく発生トルクを増加できる。
の内周および外周にステータコアを配設しているので、
外側ステータコア50および内側ステータコア55の両
方にロータが吸引される。したがって、トルクモータを
大型化することなく発生トルクを増加できる。
【0031】上記複数の実施例では、スロットル弁13
の開度を制御する駆動源としてトルクモータを用いた。
スロットル装置に限らず、小さな体格で大きな発生トル
クを要求される駆動源として本発明のトルクモータを用
いると好適である。
の開度を制御する駆動源としてトルクモータを用いた。
スロットル装置に限らず、小さな体格で大きな発生トル
クを要求される駆動源として本発明のトルクモータを用
いると好適である。
【図1】本発明実施例によるトルクモータの平均的な磁
路長を説明する模式図である。
路長を説明する模式図である。
【図2】本発明実施例のスロットル装置を示す断面図で
ある。
ある。
【図3】本発明実施例によるトルクモータを示す図2の
I−I線断面図である。
I−I線断面図である。
【図4】比較例1によるトルクモータの平均的な磁路長
を説明する模式図である。
を説明する模式図である。
【図5】比較例2によるトルクモータの平均的な磁路長
を説明する模式図である。
を説明する模式図である。
10 スロットル装置 11 スロットルボディ 11a 吸気流路 13 スロットル弁(弁部材) 40 トルクモータ 41 ロータ 43 内周カバー 44 外周カバー 45、46 永久磁石群 50 外側ステータコア(第1のステータ) 53、54 外側磁極部 53a、54a、56a、57a 前縁 53b、54b、56b、57b 後縁 55 内側ステータコア(第2のステータ) 56、57 内側磁極部 60 コイル部 63 コイル
Claims (4)
- 【請求項1】 永久磁石により一対の磁極が形成されて
いる中空柱状のロータと、 周方向に対し垂直方向の外側を略一定の断面幅で前記ロ
ータを囲み、磁性材で形成されている第1のステータ
と、 前記ロータの内周に配設され磁性材で形成されている第
2のステータと、 通電することにより前記第1のステータおよび前記第2
のステータにそれぞれ一対の磁極を発生させるコイル部
とを備えるトルクモータであって、 前記第1のステータの内径をD、断面幅をT、内周の軸
方向長さをLとしたとき、 (πー2)D/2+(π−4)T/2−L>0 の関係を満たすことを特徴とするトルクモータ。 - 【請求項2】 前記コイル部は前記第2のステータに設
けられることを特徴とする請求項1記載のトルクモー
タ。 - 【請求項3】 通電時に前記第1のステータ、前記永久
磁石および前記第2のステータにより構成される磁気回
路の平均的磁路の長さM1が、 M1≒2D+3T+L で示されることを特徴とする請求項1または2のいずれ
か一項記載のトルクモータ。 - 【請求項4】 吸気流路の一部を形成するスロットル
ボディと、前記スロットルボディに回動自在に支持さ
れ、前記吸気流路を開閉する弁部材と、前記弁部材を回
動駆動する請求項1〜3のいずれか一項記載のトルクモ
ータと、を備えることを特徴とするスロットル装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22247999A JP2001054272A (ja) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | トルクモータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22247999A JP2001054272A (ja) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | トルクモータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001054272A true JP2001054272A (ja) | 2001-02-23 |
Family
ID=16783077
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22247999A Pending JP2001054272A (ja) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | トルクモータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001054272A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109104062A (zh) * | 2017-06-20 | 2018-12-28 | 宇生自然能源科技股份有限公司 | 斜助式电磁装置 |
-
1999
- 1999-08-05 JP JP22247999A patent/JP2001054272A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109104062A (zh) * | 2017-06-20 | 2018-12-28 | 宇生自然能源科技股份有限公司 | 斜助式电磁装置 |
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