JPH07115762A - ２位置揺動型モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 消費電力が小さく、簡単な回路によって略９
０°揺動させることのできる２位置揺動型モータを提供
する。 【構成】 無通電時（ｂ）には、永久磁石４７から出た
磁力線は第一コア４１，第二コア４３を通り、端部４１
ｃ，４３ａから永久磁石４７に入る。このため、永久磁
石４７からα傾いた方向にロータ２９が揺動する。通電
時（ａ）には、突出部４１ａがＮ極，端部４３ａがＳ極
となる。すると、突出部４１ａから出た磁力線が端部４
３ａまたは永久磁石４７に入る。このため、永久磁石４
７から逆方向にβ傾いた方向にロータ２９が揺動する。
通電・無通電の切り換えによりロータ２９が９０°揺動
するので、一方の揺動位置に固定する場合は通電しなく
てもよい。また、通電・無通電の切り換えは、簡単な回
路により実行できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、通電状態に応じてロー
タが所定の２位置間で揺動する２位置揺動型モータに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種のモータは、例えば、
内燃機関の各気筒に連通する吸気通路毎に設けられ、吸
気の逆流を防止する吸気制御弁の駆動部などに使用され
ている（特開平２−１４０４１９号，特開平４−８６３
２６号，特開平４−３６２２３６号）。

【０００３】このうち、特開平２−１４０４１９号公報
記載のモータでは、モータの回転軸にその回転軸を挟ん
で１８０°対向したＳ，Ｎ極を有するロータ磁石を取り
付け、そのロータ磁石周囲に９０°間隔で４個のステー
タコイルを配設している。そして、対向する一対のコイ
ルに通電したときと、他の一対のコイルに通電したとき
との間で、回転軸を９０°よりやや小さい所定角揺動さ
せている。この動作により、吸気制御弁が開閉するので
ある。

【０００４】また、特開平４−８６３２６号公報、特開
平４−３６２２３６号公報記載のモータでは、前述のモ
ータと同様に構成したロータ磁石周囲に、回転軸を挟ん
で対向する一対のステータコイルと、同じく回転軸を挟
んで対向する一対の永久磁石とを設けている。そして、
ステータコイルへの通電方向を切り換えることによって
回転軸を略９０°揺動させ、無通電時には永久磁石の作
用により回転軸を両通電時の中間位置に揺動させてい
る。この動作により、吸気制御弁が全閉、全開、半開の
３種の態様に切り換えられるのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記モータ
では、吸気制御弁の全閉時および全開時にはいずれも通
電を行わなければならない。このため、モータの消費電
力が大きくなり、延いては内燃機関の燃費を充分に向上
させることができなかった。また、吸気制御弁以外の用
途でも、回転軸を略９０°揺動させる場合には常時通電
する必要があり、同様に消費電力が大きくなっていた。

【０００６】更に、ステータコイルへの通電方向を切り
換えたり、通電するコイルを切り換えたりするためには
複雑な電気回路が必要となる。すると、モータの制御回
路が大型化して他の部材の配設位置に苦慮したり、その
モータを利用した製品の生産コストが上昇したりする。

【０００７】そこで、本発明は、消費電力が小さく、簡
単な回路によって回転軸を略９０°揺動させることので
きる２位置揺動型モータを提供することを目的としてな
された。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達するために
なされた本発明は、回転軸に取り付けられ、該回転軸を
挟んで略１８０°対向したＳ，Ｎ極を有するロータ磁石
と、ステータ側に取り付けられ、磁力を発生して上記ロ
ータ磁石を所定方向に揺動させる永久磁石と、所定の電
流を通電されて磁力を発生し、上記永久磁石が発生する
磁力と共働して上記ロータ磁石を上記所定方向と略直交
する方向に揺動させるステータコイルと、を備えたこと
を特徴とする２位置揺動型モータを要旨としている。

【０００９】

【作用】このように構成された本発明では、無通電時に
は、ロータ磁石および回転軸は永久磁石が発生する磁力
によって所定方向に揺動する。また、通電時には、ステ
ータコイルが発生する磁力と上記永久磁石が発生する磁
力との共働によって、ロータ磁石および回転軸は上記所
定方向と略直交する方向に揺動する。

【００１０】すなわち、本発明の２位置揺動型モータ
は、通電・無通電の切り換えによって、回転軸が略９０
°揺動する。このため、モータを一方の揺動位置に固定
する場合は通電を行わなくてもよく、消費電力が小さく
なる。また、通電・無通電を切り換える制御回路は比較
的簡単に構成することができる。

【００１１】また、本発明の２位置揺動型モータは、ロ
ータ磁石の周囲に略２７０°に渡ってステータコア配設
すると共に、ステータコイルを第一コイルおよび第二コ
イルの一対のコイルから構成し、第一コイル、永久磁
石、第二コイルを、ステータコアの一端から上記回転軸
を中心に略９０°間隔で順次配設することによっても構
成することができる。

【００１２】このように構成した２位置揺動型モータで
は、無通電時には、永久磁石のステータコア側端部から
伸びる磁力線がステータコアを通って第一コイルおよび
ステータコアの他端に達し、そこからロータ磁石を介し
て永久磁石の他端に達する。このため、ロータ磁石に
は、ステータコア両端の間を通る直線に沿った磁界が作
用し、ロータ磁石は、Ｎ，Ｓ極がその磁界に沿った方向
を向くように揺動する。

【００１３】また、所定の通電手段により、第一コイル
を永久磁石と同極、第二コイルを異極とする方向に、ス
テータコイルへの通電を行うと、第二コイルから伸びる
磁力線が、ロータ磁石を介して永久磁石および第一コア
に達する。このため、ロータ磁石には第一コアと永久磁
石との間を通る直線に沿った磁界が作用し、ロータ磁石
はその磁界に沿った方向に揺動する。従って、この通電
電流を適切な値に設定すれば、通電・無通電の切り換え
により回転軸を略９０°揺動させることができる。

【００１４】更に、このように構成した２位置揺動型モ
ータでは、第一コイル、永久磁石、および第二コイルが
略９０°間隔で配設されるので、従来のモータのケーシ
ングをそのまま利用することができる。

【００１５】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面と共に説明す
る。図１は実施例の２位置揺動型モータ２５の構成を表
す横断面図であり、図２はその２位置揺動型モータ２５
を採用した内燃機関の吸気制御装置の概略構成を表すブ
ロック図である。

【００１６】先ず、図２において、４気筒のエンジン１
には各気筒５，６，７，８毎に吸気弁１１と排気弁１２
が設けられている。また、各吸気弁１１上流の吸気マニ
ホールド１３は、各気筒５〜８に各々連通する四本の吸
気通路１３ａに分岐している。第二気筒６，第三気筒７
の吸気通路１３ａ内には、後述するように無通電時に全
閉となる吸気制御弁２０が設けられ、第一気筒５，第四
気筒８の吸気通路１３ａ内には、無通電時に全開となる
吸気制御弁５０が設けられている。

【００１７】吸気制御弁２０は、図３の縦断面図に示す
ように、吸気通路１３ａ内に配設されたバタフライ型の
円形弁板２１を有する。この弁板２１は支軸２２に固定
されて回動開閉される。円形弁板２１は、図４のＩ−Ｉ
線断面図に示すように、吸気通路１３ａの壁に対して非
常に狭いクリアランスを持って非接触で揺動する構造と
なっている。図３に戻って、支軸２２の一端はベアリン
グ２３により吸気通路１３ａの壁に支持され、他端は下
方の２位置揺動型モータ２５内へ延び、その回転軸とな
っている。

【００１８】２位置揺動型モータ２５のケーシング２７
は吸気通路１３ａ側が開口した箱型形状を有し、その開
口部には吸気通路１３ａに当接する蓋体２７ａが配設さ
れている。ケーシング２７内に延びた支軸２２の円形外
周には、ロータ磁石２９ａが嵌着され、ロータ２９を形
成している。このロータ磁石２９ａにはＳ，Ｎ極が支軸
２２を挟んで１８０°対向するように磁極が形成されて
いる。また、支軸２２はこのロータ磁石２９ａの上下
で、ベアリング３１，３３により蓋体２７ａ，ケーシン
グ２７に回動自在に支持されている。

【００１９】次に、図１のＪ−Ｊ線断面図に示すように
ケーシング２７の内壁には、平面Ｅ字状の第一コア４１
と、平面コの字状の第二コア４３とが配置されている。
第一コア４１の中央の突出部４１ａと第二コア４３の一
端部４３ａとはロータ２９を挟んで対向し、両部４１
ａ，４３ａの周囲には、一対のステータコイル４５が同
一方向に巻回されている。第二コア４３のもう一方の端
部４３ｂと第一コア４１の一端部４１ｂとはケーシング
２７内壁に沿って互いに当接し、その当接部分の内側に
は、ロータ２９に向かってＳ極に着磁された永久磁石４
７が配設されている。更に、第一コア４１のもう一方の
端部４１ｃは、ロータ２９を挟んで永久磁石４７と対向
する位置に配設されている。

【００２０】このように構成された吸気制御弁２０で
は、ステータコイル４５に通電されていないときは、図
５（ｂ）に示すように、永久磁石４７から出た磁力線が
第一コア４１，第二コア４３を通って端部４１ｃ，４３
ａに達し、そこからロータ２９を介して永久磁石４７に
入る。このため、ロータ２９には、永久磁石４７を配設
した方向から所定角αだけ第一コア４１方向に傾いた磁
界が作用し、ロータ磁石２９ａのＮ極がその磁界に沿っ
た方向を向くようにロータ２９が揺動する。

【００２１】次に、突出部４１ａがＮ極，端部４３ａが
Ｓ極となる方向に、ステータコイル４５に通電すると、
図５（ａ）に示すように、突出部４１ａから出た磁力線
がロータ２９を介して端部４３ａまたは永久磁石４７に
入るようになる。また、このとき一部の磁力線は第一コ
ア４１，第二コア４３を通って端部４１ｃに達し、そこ
からロータ２９を介して端部４３ａまたは永久磁石４７
に入る。このため、ロータ２９には、永久磁石４７を配
設した方向から所定角βだけ第二コア４３方向に傾いた
磁界が作用し、ロータ磁石２９ａのＮ極がその磁界に沿
った方向を向くようにロータ２９が揺動する。そして、
ステータコイル４５の巻数を適切に定めることにより、
α＋βを７０°〜１１０°の範囲に設定することができ
る。

【００２２】図３に示すように、吸気制御弁２０の円形
弁板２１は、無通電時に全閉となるように支軸２２に固
定されている。従って、ステータコイル４５に上記方向
の電流を通電すれば、吸気制御弁２０は略全開に、通電
を停止すれば全閉に、制御することができる。また、吸
気制御弁５０にも同様の２位置揺動型モータ２５が設け
られ、その円形弁板は無通電時に全開となるように固定
されている。このため、吸気制御弁５０は通電時には全
閉に、無通電時には全開に、制御することができる。

【００２３】なお、図４に示すように、吸気制御弁２０
の円形弁板２１は、約４０°の不感帯γを有している。
このため、円形弁板２１の揺動角が前述した７０°〜１
１０°の範囲であれば良好に吸気制御弁２０の開閉制御
が実行できる。また、吸気制御弁５０の円形弁板も同様
に構成され、良好に開閉制御が実行できる。

【００２４】このように構成された本実施例の吸気制御
弁２０，５０は、図６に示すように、簡単な駆動回路５
９によって開閉制御することができる。駆動回路５９
は、ステータコイル４５の一端をバッテリＢの＋極に接
続すると共に、他端をＦＥＴなどからなるスイッチング
素子Ｓと保護用ダイオードＤとの並列回路に接続した回
路である。例えば、吸気制御弁２０の場合、スイッチン
グ素子Ｓをターンオンしてステータコイル４５に通電す
れば吸気制御弁２０を略全開にすることができ、ターン
オフして通電を停止すれば全閉にすることができる。吸
気制御弁５０の場合は開閉動作が逆になる。

【００２５】続いて、図２に戻って、本実施例の２位置
揺動型モータ２５を利用した吸気制御装置の構成および
動作を説明する。吸気制御弁２０は、ＣＰＵ６１を内蔵
した制御回路６０の入出力部６２からの通電信号により
開閉制御される。なお、制御回路６０には、制御プログ
ラム記憶用のＲＯＭ６３および制御データ記憶用のＲＡ
Ｍ６４が設けられる。また入出力部６２は前述の駆動回
路５９を備えている。

【００２６】吸気制御弁２０，５０の開閉は、エンジン
回転数等の各種信号に基づく制御回路６０内の演算によ
り、適当時期に上記通電信号が発せられて実行される。
エンジン１には、各気筒５〜８のピストンが上死点（Ｔ
ＤＣ）に位置するときにパルス信号を出力するクランク
角センサ６５、所定のクランク角度毎にパルス信号を出
力する回転速度センサ６６、気筒毎のトルクを検出する
トルクセンサ６７、気筒毎の吸気管圧力を検出する吸気
管圧力センサ６８、アクセルの踏込み量即ちエンジン１
の負荷状態を検出するスロットルセンサ６９、冷却水の
水温を検出する水温検出センサ７０、エミッションの状
態を検出するエミッション検出センサ７１等が配設され
る。またスロットルバルブ７３近傍には、スロットルバ
ルブ７３の開度を検出するスロットルポジションセンサ
７５が配設される。更に、本実施例は、ステータコイル
４５の抵抗値などによって吸気制御弁２０，５０の電気
系統の故障を検出する故障検出回路７７を備え、故障検
出回路７７は検出結果を上記各センサの信号と同様に入
出力部６２へ入力している。

【００２７】そして、制御回路６０では、上記各センサ
からの信号に基づいて各吸気制御弁２０，５０を開閉制
御し、各気筒５〜８に吸入される混合気量を調整すると
共に、所定の運転状態のときには第一，第四気筒５，８
にのみ動力を発生させる吸気制御処理を行っている。な
お、この吸気制御処理は周知の処理であるのでここでは
詳述しない。

【００２８】前述したように、本実施例の２位置揺動型
モータ２５は、通電・無通電の切り換えにより、略９０
°揺動し、吸気制御弁２０，５０は、無通電時にそれぞ
れ全閉，全開に保持される。従って、本実施例の吸気制
御装置では、吸気制御弁２０の閉弁中および吸気制御弁
５０の開弁中には、当該吸気制御弁２０，５０への通電
を停止することができる。また、第一，第四気筒５，８
にのみ動力を発生させるいわゆる減筒制御時には、一対
の吸気制御弁２０への通電を停止し続けることができ
る。このため、吸気制御装置全体の消費電力が少なくて
済み、燃費を向上させることができる。

【００２９】また、本実施例の２位置揺動型モータは、
駆動回路５９のような簡単な回路によって制御すること
ができる。従って、２位置揺動型モータ２５の制御回路
６０を小型化すると共に、その生産コストを低下させる
ことができる。更に、本実施例の２位置揺動型モータ２
５では、一対のステータコイル４５と永久磁石４７とが
９０°間隔で配設されるので、従来のモータのケーシン
グをそのまま利用して作成することもできる。

【００３０】更に、ＣＰＵ６１は、故障検出回路７７が
吸気制御弁２０，５０の電気系統の故障を検出したと
き、全ての気筒５〜８の吸気制御弁２０，５０に対する
通電を停止する処理も行っている。すると、第二，第三
気筒６，７の吸気制御弁２０は全閉に保持され、第一，
第四気筒５，８の吸気制御弁５０は全開に保持される。
このため、エンジン１の出力を上記減筒制御を行った場
合と略同様の中間的な出力に安定して維持することがで
きる。従って、出力が急上昇したりエンジンストールが
発生したりするのを防止して、安定した運転を続行する
ことができる。本実施例の２位置揺動型モータ２５は、
無通電時には永久磁石４７の磁力により所定位置に揺動
するので、このように、フェイルセーフに応用すること
もできる。

【００３１】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の態
様が考えられる。例えば、上記実施例では、第一コア４
１および第二コア４３によってステータコアを構成して
いるが、これらを予め一体に形成してもよい。また、永
久磁石４７の代わりにロータ２９に向かってＮ極に着磁
された永久磁石を用い、ステータコイル４５への通電方
向またはその巻回方向を上記実施例とは逆にしてもよ
い。

【００３２】また、図７，図８に例示するように第一コ
ア４１の端部４１ｃに磁性体を固定してもよい。このよ
うに構成すると、端部４１ｃから出る磁力の大きさが変
化し、上記揺動角α＋βが次のように変化する。図７に
示す第二実施例の２位置揺動型モータ８５では、端部４
１ｃに永久磁石４７の約半分の大きさの磁性体８７を固
定している。このように構成した２位置揺動型モータ８
５では、上記揺動角α＋βが７６°（α＝５°，β＝７
１°）となった。図８に示す第三実施例の２位置揺動型
モータ９５では、端部４１ｃに永久磁石４７とほぼ同じ
大きさの磁性体９７を固定している。このように構成し
た２位置揺動型モータ９５では、上記揺動角α＋βが９
６°（α＝１９°，β＝７７°）となった。更に、本発
明は吸気制御弁の駆動部以外にも種々の用途に適用する
ことができる。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の２位置揺
動型モータでは、通電・無通電の切り換えによって、回
転軸を略９０°揺動させることができる。このため、モ
ータを一方の揺動位置に固定する場合は通電を行わなく
てもよく、消費電力を小さくすることができる。

【００３４】また、通電・無通電を切り換える制御回路
は比較的簡単に構成することができる。このため、制御
回路を小型化すると共に、その生産コストを低下させる
ことができる。更に、本発明の２位置揺動型モータを次
のように構成すれば、更に新たな効果が得られる。すな
わち、ロータ磁石の周囲に略２７０°に渡ってステータ
コア配設すると共に、ステータコイルを第一コイルおよ
び第二コイルの一対のコイルから構成し、第一コイル、
永久磁石、第二コイルを、ステータコアの一端から回転
軸を中心に略９０°間隔で順次配設するのである。この
ように構成した場合、第一コイル、永久磁石、および第
二コイルが略９０°間隔で配設されるので、従来のモー
タのケーシングをそのまま利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の２位置揺動型モータの構成を表す横断
面図である。

【図２】実施例の内燃機関の吸気制御装置の概略構成を
表すブロック図である。

【図３】実施例の２位置揺動型モータおよび吸気制御弁
の構成を表す縦断面図である。

【図４】実施例の吸気制御弁の構成を表す横断面図であ
る。

【図５】実施例の２位置揺動型モータの動作原理を表す
説明図である。

【図６】実施例の吸気制御弁の駆動回路の構成を表す説
明図である。

【図７】第二実施例の２位置揺動型モータの構成を表す
横断面図である。

【図８】第三実施例の２位置揺動型モータの構成を表す
横断面図である。

【符号の説明】

２０，５０…吸気制御弁 ２２…支軸 ２
５…２位置揺動型モータ ２９ａ…ロータ磁石 ４１…第一コア ４
３…第二コア ４５…ステータコイル ４７…永久磁石 ５
９…駆動回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸に取り付けられ、該回転軸を挟ん
   で略１８０°対向したＳ，Ｎ極を有するロータ磁石と、 ステータ側に取り付けられ、磁力を発生して上記ロータ
   磁石を所定方向に揺動させる永久磁石と、 所定の電流を通電されて磁力を発生し、上記永久磁石が
   発生する磁力と共働して上記ロータ磁石を上記所定方向
   と略直交する方向に揺動させるステータコイルと、 を備えたことを特徴とする２位置揺動型モータ。
2. 【請求項２】 上記ロータ磁石の周囲に略２７０°に渡
   って配設されたステータコアを備えると共に、上記ステ
   ータコイルが第一コイルおよび第二コイルの一対のコイ
   ルからなり、 上記第一コイル、上記永久磁石、上記第二コイルが、上
   記ステータコアの一端から上記回転軸を中心に略９０°
   間隔で順次配設されたことを特徴とする請求項１記載の
   ２位置揺動型モータ。
3. 【請求項３】請求項２記載の２位置揺動型モータにおい
   て、 更に、上記第一コイルを上記永久磁石と同極、上記第二
   コイルを上記永久磁石と異極とする方向で、かつ、上記
   ロータ磁石を無通電時に対して略９０°揺動させる大き
   さの電流を、上記ステータコイルに通電する通電手段を
   設けたことを特徴とする２位置揺動型モータ。