JP5274780B2 - Rotary actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動機及びこれを備える回転式アクチュエータに関する。 The present invention relates to an electric motor and a rotary actuator including the same.
回転式アクチュエータを構成する電動機の従来技術として特許文献１に示されたものがある。この電動機は、ロータ、ステータ、基板等の各種電気部品をハウジング内に組み付けて構成されている。
しかしながら、上記従来の電動機においては、ステータをハウジング内に組み付ける構成となっているため、ハウジングに対するステータの組み付け誤差が生じてロータ及びステータの軸精度を高精度に設定することが困難となる。この場合、ロータとステータとのエアギャップを広く確保する必要があり、電動機の性能や効率が低下する傾向にある。 However, in the conventional electric motor, since the stator is assembled in the housing, an error in assembling the stator with respect to the housing occurs, and it is difficult to set the shaft accuracy of the rotor and the stator with high accuracy. In this case, it is necessary to ensure a wide air gap between the rotor and the stator, and the performance and efficiency of the motor tend to be reduced.
本発明は、上記事情を鑑み、ステータの軸精度を高めて電動機の性能や効率を向上させることを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to improve the performance and efficiency of an electric motor by increasing the axial accuracy of a stator.
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
すなわち、本発明の電動機は、ロータと、該ロータの回りを囲むように配されると共にコイルを巻き付けた複数のステータティースを有するリング状のステータコアとをハウジング内に収納した電動機であって、前記ステータコアが、前記ハウジングを構成するモールド枠部にインサート成形されることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
That is, the electric motor of the present invention is an electric motor in which a rotor and a ring-shaped stator core having a plurality of stator teeth arranged around the rotor and wound with a coil are housed in a housing, The stator core is insert-molded in a mold frame portion constituting the housing.
この発明に係る電動機によれば、前記従来技術のようにステータコアをハウジング内に組み付ける作業が不要となるため、この組み付け誤差を無くすことができる。したがって、ロータに対するステータコアの軸精度を向上させて、ロータとステータコアとのエアギャップを小さくし、電動機の性能や効率を向上させることが可能となる。また、ステータコアの組み付け作業が不要となることで、電動機の製造における組み付け作業を簡便に行うこともできる。 According to the electric motor of the present invention, since the work of assembling the stator core in the housing is not required as in the prior art, this assembling error can be eliminated. Therefore, the axial accuracy of the stator core with respect to the rotor can be improved, the air gap between the rotor and the stator core can be reduced, and the performance and efficiency of the electric motor can be improved. Further, since the assembly work of the stator core becomes unnecessary, the assembly work in the manufacture of the electric motor can be easily performed.
また、本発明の電動機は、前記ハウジングが、前記ステータコアの軸方向から前記モールド枠部を挟み込むように両側に配されると共に、軸受けを介して前記ロータの軸部の両端部をそれぞれ支持する一対の枠体を備え、これらモールド枠部及び一対の枠体に、前記軸方向に同一の基準ピンを圧入する連通孔がそれぞれ形成されていることを特徴とする。
この構成の場合には、軸受けや各枠体のうち軸受けを取り付ける部分を高精度に設定しなくても、基準ピンや連通孔を精度良く形成するだけでロータ及びステータコアの軸を容易に一致させることができるため、電動機の同軸精度を容易に高めることができる。したがって、ロータとステータコアとのエアギャップをさらに小さくすることができる。
Further, in the electric motor of the present invention, the housing is disposed on both sides so as to sandwich the mold frame portion from the axial direction of the stator core, and supports a pair of both end portions of the shaft portion of the rotor via bearings. The mold frame portion and the pair of frame bodies are respectively formed with communication holes for press-fitting the same reference pin in the axial direction.
In the case of this configuration, the shafts of the rotor and the stator core can be easily aligned by simply forming the reference pins and the communication holes with high accuracy without setting the bearings and the portions to which the bearings are attached with high accuracy. Therefore, the coaxial accuracy of the electric motor can be easily increased. Therefore, the air gap between the rotor and the stator core can be further reduced.
さらに、本発明の電動機は、前記コイルに電気接続されるモータ駆動用リードが、前記モールド枠部にインサート成形され、その端部が前記ステータティースの近傍に配置されていることを特徴とする。
また、本発明の電動機は、前記モータ駆動用リードに電気接続されるコネクタリードが、前記モールド枠部にインサート成形されていることを特徴とする。
Furthermore, the electric motor of the present invention is characterized in that a motor drive lead electrically connected to the coil is insert-molded in the mold frame portion, and an end portion thereof is disposed in the vicinity of the stator teeth.
The electric motor of the present invention is characterized in that a connector lead electrically connected to the motor driving lead is insert-molded in the mold frame portion.
このように、モータ駆動用リードやコネクタリードをステータコアと共にモールド枠部に一体成形しておくことで、コイルやモータ駆動用リード、コネクタリードの導通試験等の検査を容易に行うことができる。また、モータ駆動用リードをモールド枠部に一体成形することで、前記組み付け作業を開始する前に予めコイルをモータ駆動用リードの端部に電気接続しておくことができるため、前記組み付け作業の間に電気接続する部分を減らすことができる、すなわち、前記組み付け作業における電気接点の数を最小限に抑えることが可能となる。以上のことから、電動機の信頼性向上を図ることができると共に、前記組み付け作業をより簡便に実施することができ、電動機の製造効率の向上を図ることもできる。 As described above, by integrally forming the motor driving lead and the connector lead together with the stator core in the mold frame portion, it is possible to easily perform inspections such as a continuity test of the coil, the motor driving lead, and the connector lead. Further, by integrally forming the motor drive lead on the mold frame portion, the coil can be electrically connected to the end of the motor drive lead in advance before starting the assembly operation. It is possible to reduce the number of electrical connections between them, that is, it is possible to minimize the number of electrical contacts in the assembly operation. From the above, the reliability of the electric motor can be improved, the assembling operation can be performed more simply, and the manufacturing efficiency of the electric motor can be improved.
さらに、本発明の電動機は、前記モールド枠部には、電子部品を搭載した制御基板の少なくとも一部を収納する基板収納スロットが形成され、前記モータ駆動用リード及び前記コネクタリードの端部が、前記基板収納スロット内に引き出されていることを特徴とする。
このように、モータ駆動用リード及びコネクタリードの端部を基板収納スロットに引き出しておくことで、制御基板を基板収納スロットに収納した状態で、これらモータ駆動用リード及びコネクタリードと制御基板との電気接続を容易に行うことが可能となる。
また、同一のモールド枠部に、ステータコア、モータ駆動用リード及びコネクタリードを一体成形すると共に基板収納スロットを形成しておくことで、電動機の小型化を図ることもできる。
Further, in the electric motor of the present invention, the mold frame portion is formed with a board storage slot for storing at least a part of the control board on which the electronic component is mounted, and the end portions of the motor driving lead and the connector lead are It is drawn out into the substrate storage slot.
Thus, by pulling out the end portions of the motor drive lead and connector lead to the board storage slot, the motor drive lead and connector lead and the control board can be connected with the control board in the board storage slot. Electrical connection can be easily made.
In addition, the stator core, the motor driving lead, and the connector lead are integrally formed in the same mold frame portion, and the board storage slot is formed, so that the electric motor can be reduced in size.
さらに、本発明の回転式アクチュエータは、前記電動機を構成するロータの軸部の一端部に、前記電動機の回転力を減速して外部の出力軸に伝達する減速機を設けた回転式アクチュエータであって、前記ロータの回転を検出するモータ極検出センサと、前記出力軸の回転位置を検出する出力軸角度検出センサと、前記モータ極検出センサ及び前記出力軸角度検出センサにそれぞれ電気接続された複数のセンサ用リードとを備え、前記モータ極検出センサが、前記ロータの軸方向のうち前記出力軸側に配置され、前記モータ極検出センサ、前記出力角度検出センサ及び前記センサ用リードが、前記ハウジングを構成して前記モールド枠部に連結されるブラケット部に一体に固着されていることを特徴とする。 Furthermore, the rotary actuator of the present invention is a rotary actuator in which a speed reducer that decelerates the rotational force of the motor and transmits it to an external output shaft is provided at one end of a shaft portion of the rotor constituting the motor. A motor pole detection sensor for detecting the rotation of the rotor, an output shaft angle detection sensor for detecting the rotational position of the output shaft, and a plurality of electrical connections respectively connected to the motor pole detection sensor and the output shaft angle detection sensor. The motor pole detection sensor is disposed on the output shaft side in the axial direction of the rotor, and the motor pole detection sensor, the output angle detection sensor, and the sensor lead are arranged in the housing. And is integrally fixed to a bracket portion connected to the mold frame portion.
すなわち、モータ極検出センサ及び出力軸角度検出センサの両方を前記ロータに対して出力軸側に配置することで、ハウジングを構成する同一のブラケット部に一体に固定することができる。そして、これら複数のセンサを同一のブラケット部に一体固定しておくことで、ハウジング内における複数のセンサの位置決めが容易となる。また、これらセンサを１つずつハウジング内に組み付ける必要がないため、回転式アクチュエータの製造における組み付け作業を簡便に行うことができる。 That is, by disposing both the motor pole detection sensor and the output shaft angle detection sensor on the output shaft side with respect to the rotor, it can be integrally fixed to the same bracket portion constituting the housing. And by fixing these several sensors to the same bracket part integrally, positioning of the several sensors in a housing becomes easy. Further, since it is not necessary to assemble these sensors one by one in the housing, the assembling work in manufacturing the rotary actuator can be easily performed.
さらに、この構成の場合には、モータ極検出センサや出力軸角度検出センサとセンサ用リードとの各電気接続を省略できるため、前記組み付け作業における電気接点の数を最小限に抑えることが可能となる。したがって、前記組み付け作業を簡便に実施することができ、回転式アクチュエータの製造効率の向上を図ることができる。また、モータ極検出センサ、出力軸角度検出センサ及びセンサ用リードを同一のブラケット部に一体固定しておくことで、回転式アクチュエータの電気的な信頼性向上及び小型化を図ることもできる。 Furthermore, in the case of this configuration, each electrical connection between the motor pole detection sensor or the output shaft angle detection sensor and the sensor lead can be omitted, so that the number of electrical contacts in the assembly work can be minimized. Become. Therefore, the assembling work can be easily performed, and the manufacturing efficiency of the rotary actuator can be improved. In addition, the motor pole detection sensor, the output shaft angle detection sensor, and the sensor lead are integrally fixed to the same bracket portion, whereby the electrical reliability of the rotary actuator can be improved and the size can be reduced.
本発明によれば、ステータコアの軸精度を高めて電動機の性能や効率を向上させることが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to raise the axial precision of a stator core and to improve the performance and efficiency of an electric motor.
以下、本発明の電動機及び回転式アクチュエータの一実施形態について、図面に基づいて説明する。
図１から図１０は本発明の一実施形態を示しており、この実施形態の回転式アクチュエータ２は、図９及び図１０に示すように、スロットルバルブの弁軸となる出力軸３（図２等参照）を有する出力機構４と共に、エンジンの吸気量を調整するためのスロットルバルブ装置（回転装置）１を構成するものである。
Hereinafter, an embodiment of an electric motor and a rotary actuator according to the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 10 show an embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 9 and 10, the
（回転式アクチュエータ）
前記回転式アクチュエータ２は、図１及び図３に示すように、ハウジング１１内に電動機１２が収納されるとともに、該電動機１２のロータ軸１３（後述するロータ１８の軸部）の一端部がハウジング１１の壁（後述する平板部１４）を貫通してハウジング１１の外表面に突出しており、その突出端部１３ａに外歯ギヤ１５と内歯ギヤ１６とからなる減速機１７が設けられた構成とされている。
(Rotary actuator)
As shown in FIGS. 1 and 3, the
前記電動機１２は、この例の場合は表面磁石形のブラシレスモータとされており、ロータ１８の外周面に複数の永久磁石１９がＮ極、Ｓ極の各磁極を周方向に沿って交互に並べて固定されている。また、このロータ１８の回りを囲むようにステータ２０が設けられている。このステータ２０は、内周部に複数のステータティース２３を径方向内方に向けて形成したリング状のステータコア２１と、各ステータティース２３に巻き付けたコイル２２とを備えており、複数のステータティース２３がロータ１８の永久磁石１９と対峙するようになっている。
図示例の場合、図３、図５、図６に示すように、永久磁石１９はロータ１８の外周面に８個設けられ、ステータティース２３はロータ１８の外周面に向けて９極形成されている。
In this example, the
In the illustrated example, as shown in FIGS. 3, 5, and 6, eight
前記ハウジング１１は、モールド枠部３１と、その一方の面に組み合わせられる表側枠体（枠体）３２と、他方の面に組み合わせられるカバー（枠体）３３と、モールド枠部３１に連結されるブラケット部３５とを備えている。
ここで、表側枠体３２及びカバー３３は、ステータコア２１の軸方向からモールド枠部３１を挟み込むように配されており、モールド枠部３１、表側枠体３２及びカバー３３が前記軸方向に重ね合わせて組み合わされるようになっている。また、モールド枠部３１及びブラケット部３５は合成樹脂によって形成されており、電動機１２のステータコア２１は射出成形によって前記モールド枠部３１にインサート成形されている。
The
Here, the
モールド枠部３１は、図１、図３、図５、図６に示すように、リング状に構成したステータコア２１の軸方向の両端を開放状態としてその周囲を囲むように保持しているステータ保持部３１ａと、そのステータコア２１に巻き付けられるコイル２２等を外部に電気的に接続可能なコネクタ部３１ｂとが一体に形成されるとともに、これらステータ保持部３１ａとコネクタ部３１ｂとの間に、ステータコア２１の軸方向と平行に貫通する基板収納スロット３６が形成された構成とされている。この基板収納スロット３６においては、その一方の開口（表側枠体３２が取り付けられている側の開口）が制御基板３９を挿入する挿入口をなしており、制御基板３９の一部（制御基板３９の挿入方向の先端部側）を収納するようになっている。すなわち、制御基板３９を基板収納スロット３６に収納した状態では、制御基板３９がステータコア２１の外周側に配置されるようになっている。
As shown in FIGS. 1, 3, 5, and 6, the
そして、この基板収納スロット３６内には、ステータコア２１の各ステータティース２３に巻き付けられたコイル２２の巻線に電気接続される複数のモータ駆動用リード３７と、コネクタ部３１ｂに配置されている複数のコネクタリード３８とのそれぞれの一端部が引き出されている。なお、これらモータ駆動用リード３７及びコネクタリード３８の一端部は、基板収納スロット３６の他方の開口（カバー３３が取り付けられている側の開口）に配置されている。
また、モータ駆動用リード３７とコネクタリード３８とは、基板収納スロット３６内でステータコア２１の軸方向と平行になるようにかつ制御基板３９の挿入方向（図１では右方向）に向けて屈曲されていることにより、これらリード３７，３８の一端の端子部３７ａ，３８ａがそれぞれ列をなすように並べられているとともに、相互の端子部３７ａ，３８ａの列が平行に配置され、両端子部３７ａ，３８ａの列の間に若干の隙間が形成された状態とされている。さらに、これら端子部３７ａ，３８ａは前記他方の開口から外方に突出している。そして、これら端子部３７ａ，３８ａの列の隙間に、制御基板３９に一体の基板側リード４０の列が配置されるようになっている。これにより、モータ駆動用リード３７及びコネクタリード３８が制御基板３９を介して相互に電気接続されることになる。
And in this board |
Further, the
なお、モータ駆動用リード３７の他端の端子部３７ｂは、図１及び図３に示すように、ステータコア２１の各ステータティース２３の近傍に配置され、該ステータティース２３に巻き付けたコイル２２の巻線がからげられるようになっており、一方、コネクタリード３８の他端の端子部３８ｂは、前記コネクタ部３１ｂにステータコア２１の軸方向と直交する方向に向けて形成されたコネクタ嵌合凹部４１内に配置されている。
これらモータ駆動用リード３７及びコネクタリード３８は、ステータコア２１と共にハウジング１１のモールド枠部３１にインサート成形されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
The
前記制御基板３９は、電動機１２の駆動を制御する電子部品等を搭載したものであり、基板収納スロット３６の両内側面に形成されているガイド溝４２に両側部が保持されるとともに、その挿入方向の先端部に前記基板側リード４０が面方向に複数並べて固着され、これら基板側リード４０の先端部が制御基板３９から面方向に突出している。また、このガイド溝４２はステータコア２１の軸方向に延びて形成されているため、制御基板３９はこの軸方向と平行になるように、かつ、その表面がステータコア２１に対向するようにガイド溝４２に保持されることになる。
このように、基板収納スロット３６のガイド溝４２に制御基板３９が保持されることにより、モールド枠部３１の両リード３７，３８の端子部３７ａ，３８ａの列の間に制御基板３９の基板側リード４０の列が挿入されて、これら端子部３７ａ，３８ａ及び基板側リード４０が相互に接触し、この接触部分が基板収納スロット３６の外方に突出することになる。さらに、これら端子部３７ａ，３８ａ及び基板側リード４０がヒュージング（溶接）やはんだ付け等により接続状態に固着されることになる。
The
In this way, the
また、前記表側枠体３２はアルミニウム等の金属からなり、モールド枠部３１の外形と同じ外形の外側枠部５１の内側に、短尺の筒体からなるボス部５２が、これらの間を連結する平板部１４によって一体に形成された構成とされている。このボス部５２は、表側枠体３２をモールド枠部３１に重ねたときに、そのステータコア２１と同じ軸心上に配置され、電動機１２のロータ軸１３を回転自在に支持する軸受け５３が内部に固定されている。また、前記平板部１４は、モールド枠部３１の基板収納スロット３６に対応する位置が切り欠かれており、該モールド枠部３１に保持した制御基板３９の後端部を配置可能な窓部５４が形成されている。
The
そして、この表側枠体３２と前記モールド枠部３１とを連結した状態においては制御基板３９の後端部が表側枠体３２の窓部５４から露出しており、その露出部分を覆うように前記窓部５４内に前記ブラケット部３５が取り付けられ、前記モールド枠部３１に組み合わされて固定される。すなわち、ブラケット部３５は制御基板３９の後端部を覆う役割を果たしている。また、このブラケット部３５には、図１，図７，図８に示すように、ホール素子等からなるモータ極検出センサ５６と出力軸角度検出センサ５７とが一体に固着されている。
And in the state which connected this
モータ極検出センサ５６は、ブラケット部３５を表側枠体３２の窓部５４からモールド枠部３１に連結した状態のときに、モールド枠部３１のステータコア２１内に配置されるロータ１８の永久磁石１９と対向するように該ロータ１８の軸方向のうち表側枠体３２が取り付けられている側に配置される。そして、このモータ極検出センサ５６は、ロータ１８の回転に伴って移動する永久磁石１９からの磁束変化を検出することにより永久磁石１９の回転方向位置を検出するものであり、３個のモータ極検出センサ５６（図７に５６A〜５６Cで示す）が周方向に間隔をおいて固定されている。
The motor
一方、出力軸角度検出センサ５７は、ブラケット部３５を表側枠体３２の窓部５４からモールド枠部３１に取り付けた状態のときに、表側枠体３２の外表面上における後述の角度センサ用ヨーク５８の上に配置されるようになっている。そして、これらセンサ５６，５７に接続状態のセンサ用リード５９，６０がブラケット部３５に一部を埋設した状態に固着されている。これらセンサ用リード５９，６０の一端部は、ブラケット部３５をモールド枠部３１に連結した状態で、基板収納スロット３６に収納された制御基板３９に接触して電気的に接続されるようになっている。これにより、センサ用リード５９，６０が、制御基板３９及び基板側リード４０を介してコネクタリード３８に電気接続されることになる。
On the other hand, the output shaft
また、図１，３に示すように、表側枠体３２のボス部５２には、前記減速機１７の内歯ギヤ１６が一体に固定されている。この内歯ギヤ１６は、全体として筒状に形成されるとともに、その筒状部１６ａの長さの半分の内周部に内歯１６ｂが形成され、残りの半分に前記ボス部５２が圧入されており、筒状部１６ａの外周部には、前記表側枠体３２の平板部１４から突出した２本のピン６５が係合する溝６６が形成され、該溝６６にピン６５が係合することにより回り止めされている。このように筒状部１６ａの長さの半分を圧入し、残りの半分に内歯１６ｂを形成したことにより、圧入による応力が内歯１６ｂに影響しないようにされている。
また、この内歯ギヤ１６の外側には、リング状の角度センサ用ヨーク５８が嵌合状態に固着されており、この角度センサ用ヨーク５８の周方向の一箇所の上に前記出力軸角度検出センサ５７が重なるように配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
Further, a ring-shaped
一方、ロータ軸１３の一端部は、表側枠体３２のボス部５２内の軸受け５３により回転自在に支持されるとともに、該ボス部５２の外表面から突出しており、その突出端部は、ロータ軸１３の回転中心に対して偏心した偏心軸部１３ａとされている。そして、この偏心軸部１３ａは、前記内歯ギヤ１６の内側に配置されており、この内歯ギヤ１６に噛み合う外歯ギヤ１５が偏心軸部１３ａに軸受け６７を介して回転自在に支持されている。このような両ギヤ１５，１６の噛み合い構造により前記減速機１７が構成され、外歯ギヤ１５はロータ軸１３の軸心を中心として内歯ギヤ１６の周方向に公転しながら自転させられるようになっており、その自転成分が、ロータ軸１３の回転に対して減速されているものである。
また、外歯ギヤ１５の外表面にはロータ軸１３に平行な連結ピン６８が周方向に間隔をおいて複数設けられ、これら連結ピン６８の先端部は表側枠体３２の外部取付面となる外側表面３２ａから外側に突出している。
On the other hand, one end portion of the
In addition, a plurality of connecting
また、前記カバー３３は、モールド枠部３１に対して表側枠体３２とは反対側に取り付けられ、制御基板３９における端子部３７ａ，３８ａと基板側リード４０との接続箇所及びステータコア２１等を覆うように構成されている。さらに、このカバー３３の中央部には凹部６９が形成されており、該凹部６９にロータ軸１３の他端部を回転自在に支持する軸受け７０が嵌合されるようになっている。すなわち、このカバー３３及び前記表側枠体３２は、軸受け５３，７０を介してロータ軸１３の両端部をそれぞれ支持する役割を果たしている。
The
さらに、モールド枠部３１、表側枠体３２及びカバー３３には、図３に示すように、ステータコア２１やロータ軸１３の軸方向に同一の基準ピン５５を圧入する連通孔３１ｃ，３２ｃ，３３ｃがそれぞれ形成されている。そして、この基準ピン５５の圧入によってモールド枠部３１、表側枠体３２及びカバー３３が高精度に位置決めされて一体化され、モールド枠部３１のステータコア２１と表側枠体３２のボス部５２内の軸受け５３とカバー３３の凹部６９内の軸受け７０とが同軸上に配置されるようになっている。すなわち、ロータ１８とステータコア２１とが同軸上に配置されることになる。
Further, as shown in FIG. 3, communication holes 31 c, 32 c, and 33 c that press-fit the
（出力機構）
一方、前記出力機構４は、図示例ではバタフライ形のスロットルバルブであり、図２及び図４に示すように、スロットルボディ８１内を横断するように配置された出力軸（弁軸）３の両端部がスロットルボディ８１の壁に軸受け８２を介して回転自在に支持され、この出力軸３に板状の弁体８３が固定されている。この場合、出力軸３には、その長さ方向に沿うスリット８４が形成されており、前記弁体８３は、このスリット８４内に挿入された状態で、中央部がねじ８５により固定されている。また、スロットルボディ８１の側部には外部に開放状態のケース部８６が一体に形成され、該ケース部８６の外部取付面となる外側表面８６ａに前記回転式アクチュエータ２の表側枠体３２の外側表面３２ａが突き合わせられ、ねじ止めにより固定されるようになっている。
(Output mechanism)
On the other hand, the output mechanism 4 is a butterfly type throttle valve in the illustrated example, and as shown in FIGS. 2 and 4, both ends of an output shaft (valve shaft) 3 arranged so as to traverse the inside of the
そして、このケース部８６内に前記出力軸３の一端部が突出しているとともに、該出力軸３の先端に、前記外歯ギヤ１５の各連結ピン６８が挿入可能な孔８７を有する円板状のプレート８８が直角に固定されており、ケース部８６に回転式アクチュエータ２の表側枠体３２を取り付けたときにプレート８８の孔８７内に外歯ギヤ１５の連結ピン６８が挿入状態に連結される構成とされている。このプレート８８の孔８７は、前記連結ピン６８の外径よりも大きい内径に形成されていることにより、偏心軸部１３ａの偏心運動（外歯ギヤ１５の公転運動）を吸収して外歯ギヤ１５の自転成分のみが伝達されるようになっている。すなわち、外歯ギヤ１５の連結ピン６８と孔８７を有するプレート８８とが、回転式アクチュエータ２の駆動力を出力機構４に伝えるための伝達部とされ、これら両伝達部が組み合わされることにより伝達手段８９が構成される。
Then, one end portion of the
また、この出力機構４のケース部８６の内壁と出力軸３との間には、出力軸３を弁体８３の閉止方向に付勢するコイルスプリングからなるリターンスプリング９１が設けられている。このリターンスプリング９１は、出力軸３の長さ方向に間隔をあけて配置された一組の保持部材９２，９３に両端部が保持されている。これら保持部材９２，９３は、ともに円盤状に形成されるとともに、それぞれ半径方向外方に向けた突出部９２ａ，９３ａが形成され、ケース部８６の内壁には、突出部９２ａ，９３ａを当接してリターンスプリング９１の復元位置を規制するストッパ部９４，９５が形成されている。
A
また、両保持部材９２，９３の間には、出力軸３に固定状態のアーム部材９６が配置されるとともに、該アーム部材９６には、各保持部材９２，９３の円弧溝９７，９８（図４には一方の保持部材９３についてのみ円弧溝９８を示している）にそれぞれ係合する突出片９６ａ，９６ｂが形成されており、各突出片９６ａ，９６ｂが保持部材９２，９３の円弧溝９７，９８内に配置されるように、これら保持部材９２，９３間にアーム部材９６が組み込まれている。
An
この場合、両保持部材９２，９３は出力軸３に回転自在に挿通されているが、出力軸３の先端部は角形断面のキー部３ａとして形成され、この出力軸３を挿通している前記プレート８８及びアーム部材９６の穴８８ａ，９６ｃも角形に形成され、この穴８８ａ，９６ｃにキー部３ａが嵌合することにより、これら出力軸３、プレート８８、アーム部材９６は一体に固定されている。
そして、各保持部材９２，９３は、前記突出部９２ａ，９３ａがストッパ部９４，９５に当接している状態から、円弧溝９７，９８の角度範囲内で出力軸３と各保持部材９２，９３との相対回転が許容され、該円弧溝９７，９８の終端部をアーム部材９６の突出片９６ａ，９６ｂが係止することにより一体回転させられる構成とされている。
In this case, both the holding
The holding
図２及び図４の例では、出力軸３の先端側の保持部材９２は、弁体８３の閉止状態においては、リターンスプリング９１の付勢力によって突出部９２ａがストッパ部９４に当接しており、弁体８３を開く方向に回転駆動されると、リターンスプリング９１の付勢力に抗してアーム部材９６が保持部材９２を係止しながら回転するようになっている。一方、他方の保持部材９３は、弁体８３の閉止状態においても開放状態においても、リターンスプリング９１の付勢力によって突出部９３ａがストッパ部９５に当接した状態に維持される。なお、弁体８３の閉止状態は、弁体８３がスロットルボディ８１の流路８１ａを完全に閉止しているのではなく、わずかな隙間を有しており、その完全な閉止状態における保持部材９３の回転位置を規制する突出部９３ｃとストッパ部９９とが別に設けられている。各ストッパ部９４，９５，９９はねじ部材によって構成されていることにより、その位置を微調整することができるようになっている。
In the example of FIGS. 2 and 4, the holding
そして、回転式アクチュエータ２によって出力軸３を回転駆動すると、該出力軸３に一体のアーム部材９６が保持部材９２を係止しながらストッパ部９４から突出部９２ａを離間させる方向に回転し、駆動力を解放すると、リターンスプリング９１の付勢力によって突出部９２ａがストッパ部９４に当接する位置まで復帰させられるようになっている。
なお、図２及び図４中の符号１００はキー部３ａを挿通して保持部材９３を回転自在としているカラーを示している。
When the
2 and 4,
また、前記プレート８８の外周部には、前記回転式アクチュエータ２のリング状の角度センサ用ヨーク５８と同じ径の円弧状磁石１０１が周方向に沿って固着され、出力機構４に回転式アクチュエータ２を組み込んだときに、円弧状磁石１０１が、角度センサ用ヨーク５８に対向して配置されるようになっている。この円弧状磁石１０１は、周方向の中央部が最も厚く形成されていることにより、プレート８８の表面から最も高く突出した***部１０１ａが形成されており、その***部１０１ａから周方向に漸次厚さが薄くなるように形成されている。そして、この出力機構４のケース部８６に回転式アクチュエータ２の表側枠体３２を組み合わせたときに、角度センサ用ヨーク５８の上に配置されている出力軸角度検出センサ５７が、角度センサ用ヨーク５８と円弧状磁石１０１との間に介在され、円弧状磁石１０１の回動に伴う磁束変化から出力軸角度を検出することができるようになっている。
An arc-shaped
このように構成されたスロットルバルブ装置１は、回転式アクチュエータ２の電動機１２を駆動状態とすると、そのロータ軸１３の回転に伴い、該ロータ軸１３の端部の偏心軸部１３ａが偏心回転することにより、内歯ギヤ１６に噛み合っている外歯ギヤ１５が内歯ギヤ１６に沿って公転しながら自転することになる。そして、この外歯ギヤ１５から突出している連結ピン６８が出力機構４のプレート８８の孔８７に係合しているため、このプレート８８に外歯ギヤ１５の回転力が伝達されることになるが、このプレート８８の孔８７と外歯ギヤ１５の連結ピン６８との間に隙間があることから、この隙間内で外歯ギヤ１５の公転成分が吸収され、自転成分のみがプレート８８に伝達することになる。この場合、外歯ギヤ１５と内歯ギヤ１６とからなる減速機１７の機能により、電動機１２の回転力が減速されてプレート８８に伝わり、該プレート８８に連結されている出力軸３を回動して弁体８３を開閉することができるのである。
そして、この弁の開閉駆動に際して、モータ極検出センサ５６の検出結果に基づき、ロータ１８の位置に応じてモータ制御されるとともに、出力軸角度検出センサ５７の検出結果に基づきフィードバック制御しながら、弁体８３を適切に開閉するのである。
In the throttle valve device 1 configured as described above, when the
When opening and closing the valve, the motor is controlled according to the position of the
このような構造のスロットルバルブ装置１に備える回転式アクチュエータ２及び電動機１２によれば、ステータコア２１をモールド枠部３１にインサート成形することでステータコア２１をハウジング１１内に組み付ける作業が不要となるため、この組み付け誤差を無くすことができる。したがって、ロータ１８に対するステータコア２１の軸精度を向上させて、ロータ１８とステータコア２１とのエアギャップを小さくし、電動機１２の性能や効率を向上させることが可能となる。また、ステータコア２１の組み付け作業が不要となることで、電動機１２や回転式アクチュエータ２の製造における組み付け作業を簡便に行うこともできる。
According to the
さらに、ロータ軸１３を支持する軸受け５３，７０や、これを取り付ける部分をなす表側枠体３２のボス部５２、カバー３３の凹部６９を高精度に設定しなくても、基準ピン５５や連通孔３１ｃ，３２ｃ，３３ｃを精度良く形成するだけでロータ１８及びステータコア２１の軸を容易に一致させることができるため、電動機１２の同軸精度を容易に高めることができる。したがって、ロータ１８とステータコア２１とのエアギャップをさらに小さくすることができる。
Furthermore, the reference pins 55 and the communication holes can be provided without setting the
また、モータ駆動用リード３７やコネクタリード３８をステータコア２１と共にモールド枠部３１に一体成形しておくことで、コイル２２やモータ駆動用リード３７、コネクタリード３８の導通試験等の検査を容易に行うことができる。さらに、モータ駆動用リード３７をモールド枠部３１に一体成形することで、前記組み付け作業を開始する前に予めコイル２２をモータ駆動用リード３７の他端部に電気接続しておくことができるため、前記組み付け作業の間に電気接続する部分を減らすことができる、すなわち、前記組み付け作業における電気接点の数を減らすことが可能となる。以上のことから、電動機１２や回転式アクチュエータ２の信頼性向上を図ることができると共に、前記組み付け作業をより簡便に実施することができ、電動機１２や回転式アクチュエータ２の製造効率の向上を図ることもできる。
In addition, the
また、モータ駆動用リード３７及びコネクタリード３８の一端部を基板収納スロット３６に引き出しておくことで、制御基板３９を基板収納スロット３６に収納した状態で、これらモータ駆動用リード３７及びコネクタリード３８と制御基板３９との電気接続を容易に行うことが可能となる。
さらに、同一のモールド枠部３１に、ステータコア２１、モータ駆動用リード３７及びコネクタリード３８を一体成形すると共に基板収納スロット３６を形成しておくことで、電動機１２や回転式アクチュエータ２の小型化を図ることもできる。
In addition, by pulling out one end portions of the
Further, the
また、前記回転式アクチュエータ２によれば、モータ極検出センサ５６及び出力軸角度検出センサ５７の両方をロータ１８に対して出力機構４の出力軸３側に配置することで、ハウジング１１を構成する同一のブラケット部３５に一体に固定することができる。そして、これら複数のセンサ５６，５７を同一のブラケット部３５に一体固定しておくことで、ハウジング１１内における複数のセンサ５６，５７の位置決めが容易となる。また、これらセンサ５６，５７を１つずつハウジング１１内に組み付ける必要がないため、回転式アクチュエータ２の製造における組み付け作業を簡便に行うことができる。
Further, according to the
さらに、モータ極検出センサ５６、出力軸角度検出センサ５７及びセンサ用リード５９，６０を同一のブラケット部３５に一体固定しておくことで、これら複数のセンサ５６，５７とセンサ用リード５９，６０との各電気接続を省略できるため、前記組み付け作業における電気接点の数を最小限に抑えることが可能となる。したがって、前記組み付け作業を簡便に実施することができ、回転式アクチュエータ２の製造効率の向上を図ることができる。また、回転式アクチュエータ２の電気的な信頼性向上及び小型化を図ることもできる。
Furthermore, the motor
なお、本発明の電動機及びこれを適用した回転式アクチュエータは、前記実施形態の構成のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、モールド枠部３１の基板収納スロット３６は、制御基板３９の先端部側を収納するように形成されるとしたが、これに限ることはなく、制御基板３９の全体を収納するように形成されるとしてもよい。
また、基板収納スロット３６は、制御基板３９がステータコア２１の軸方向と平行になるように、かつ、ステータコア２１の外周側に配置されるように形成されるとしたが、少なくとも制御基板３９を収納するように形成されていればよく、また、制御基板３９を基板収納スロット３６に収納した状態で、基板側リード４０がモータ駆動用リード３７やコネクタリード３８に接触していればよい。
The electric motor of the present invention and the rotary actuator to which the electric motor is applied are not limited to the configuration of the above-described embodiment, and can be changed without departing from the gist of the present invention.
For example, the
The
さらに、電動機１２や回転アクチュエータ２は制御基板３９を含まない構成としてもよく、この場合には、例えばモータ駆動用リード３７及びこれに電気接続されるコネクタリード３８を直接接続しても構わないし、一体に形成するとしてもよい。
また、永久磁石１９はロータ１８の外周面に配置されるとしたが、例えばロータ１８の内部に固定されるとしても構わない。さらに、ロータ１８は永久磁石１９を備えて構成されることに限らず、例えば、その外周面から突出して鉄等の磁性体からなる複数の突極を形成して構成されるとしてもよい。すなわち、ロータ１８は、少なくともこれら永久磁石１９や突極等の回転子磁極を備えて構成されていればよい。
Furthermore, the
Further, although the
また、モータ極検出センサ６５は、永久磁石１９の磁束変化を検出するとしたが、例えば、永久磁石１９等の回転子磁極に相応した別個のセンサマグネットの磁束変化を検出するとしても構わない。なお、このセンサマグネットは、例えばＮ極、Ｓ極の各磁極を周方向に沿って交互に並べてロータ軸１３を中心とした略環状に形成されるものであり、ロータ１８のうちモータ極検出センサ６５に対向する端面に設けられていればよい。
さらに、減速機１７は、外歯ギヤ１５と内歯ギヤ１６によって構成されるとしたが、これに限ることはなく、電動機１２の回転力を減速して電動機１２の外部にある出力機構４の出力軸３に伝達するように構成されていればよい。なお、減速機の構成によってはロータ軸１３の一端部に偏心軸部１３ａを形成する必要もない。
Further, although the motor
Further, the
また、前記実施形態の例では、本発明の回転式アクチュエータをスロットルバルブ装置に設けた例を示したが、例えば図１１に示す可変吸気バルブ装置（回転装置）１４１に設けることも可能である。
この可変吸気バルブ装置１４１の場合、その主吸気管路１４２と副吸気管路１４３とを切り換える管路切換えバルブが出力機構１４４とされ、その出力軸１４５に複数の弁体１４６が固定され、この出力軸１４５を駆動する機構として回転式アクチュエータ２が適用される。この回転式アクチュエータ２としては前記一実施形態のものと同一構造のものが使用され、出力機構１４４は、その出力軸１４５に弁体１４６が複数連続して設けられている点以外は、前記一実施形態と同一構造のものが使用される。
In the example of the above embodiment, the example in which the rotary actuator of the present invention is provided in the throttle valve device has been described. However, for example, it may be provided in the variable intake valve device (rotary device) 141 shown in FIG.
In the case of this variable
１…スロットルバルブ装置（回転装置）、２…回転式アクチュエータ、３…出力軸、４…出力機構、１１…ハウジング、１２…電動機、１３…ロータ軸、１４…平板部、１５…外歯ギヤ、１６…内歯ギヤ、１７…減速機、１８…ロータ、２０…ステータ、２１…ステータコア、２２…コイル、２３…ステータティース、３１…モールド枠部、３１ｃ，３２ｃ，３３ｃ…連通孔、３２…表側枠体（枠体）、３３…カバー（枠体）、３５…ブラケット部、３６…基板収納スロット、３７…モータ駆動用リード、３８…コネクタリード、３９…基板、４０…基板側リード、４１…コネクタ嵌合凹部、４２…ガイド溝、５１…外側枠部、５２…ボス部、５３…軸受け、５４…窓部、５５…基準ピン、５６，５６A〜５６C…モータ極検出センサ、５７…出力軸角度検出センサ、５８…角度センサ用ヨーク、５９，６０…センサ用リード、６５…ピン、６６…溝、６７…軸受け、６８…連結ピン（伝達部）、６９…凹部、７０…軸受け、８１…スロットルボディ、８２…軸受け、８３…弁体、８４…スリット、８５…ねじ、８６…ケース部、８７…孔、８８…プレート（伝達部）、８９…伝達手段、９１…リターンスプリング、９２，９３…保持部材、９４，９５，９９…ストッパ部、９６…アーム部材、９７，９８…円弧溝、１００…カラー、１０１…円弧状磁石、１４１…可変吸気バルブ装置（回転装置）、１４４…出力機構、１４５…出力軸、１４６…弁体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Throttle valve apparatus (rotating device), 2 ... Rotary actuator, 3 ... Output shaft, 4 ... Output mechanism, 11 ... Housing, 12 ... Electric motor, 13 ... Rotor shaft, 14 ... Flat plate part, 15 ... External gear, DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ステータコアが、前記ハウジングを構成するモールド枠部にインサート成形され、
前記モールド枠部の外周には、前記コイルを外部に電気的に接続するコネクタ部が前記モールド枠部と一体に形成され、
前記モールド枠部内において前記コネクタ部と前記ステータコアとの間には、前記モールド枠部内を前記ステータコアの軸方向に貫通すると共に電子部品を収納するスロット部が形成されていることを特徴とする回転式アクチュエータ。 A rotation in which a rotor, a ring-shaped stator core that is arranged so as to surround the rotor and have a plurality of stator teeth wound with a coil, and a speed reducer connected to the rotor shaft are integrally housed in a housing. Actuator,
The stator core is insert-molded in a mold frame portion constituting the housing ,
On the outer periphery of the mold frame part, a connector part for electrically connecting the coil to the outside is formed integrally with the mold frame part,
A rotary part characterized in that a slot part is formed between the connector part and the stator core in the mold frame part so as to penetrate the mold frame part in the axial direction of the stator core and accommodate an electronic component. Actuator.
前記モータ駆動用リード及び前記コネクタリードの端部が、前記基板収納スロット内に引き出されていることを特徴とする請求項３記載の回転式アクチュエータ。 The mold frame part is formed with a substrate storage slot for storing at least a part of a control board on which electronic components are mounted,
4. The rotary actuator according to claim 3, wherein end portions of the motor driving lead and the connector lead are drawn out into the board storage slot .
これらモールド枠部及び一対の枠体に、前記軸方向に同一の基準ピンを圧入する連通孔がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１記載の回転式アクチュエータ。
The housing is provided on both sides so as to sandwich the mold frame portion from the axial direction of the stator core, and includes a pair of frames that respectively support both end portions of the shaft portion of the rotor via bearings,
2. The rotary actuator according to claim 1, wherein a communication hole for press-fitting the same reference pin in the axial direction is formed in each of the mold frame portion and the pair of frame bodies .
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