JPH11225465A - トルクモータおよびそれを用いたスロットル装置 - Google Patents
トルクモータおよびそれを用いたスロットル装置Info
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- JPH11225465A JPH11225465A JP2584398A JP2584398A JPH11225465A JP H11225465 A JPH11225465 A JP H11225465A JP 2584398 A JP2584398 A JP 2584398A JP 2584398 A JP2584398 A JP 2584398A JP H11225465 A JPH11225465 A JP H11225465A
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- Japan
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- rotor
- torque
- stator core
- magnetic resistance
- throttle
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- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 無通電時にロータが停止する角度を所望の角
度にすることのできるトルクモータを提供する。 【解決手段】 ティース部46は、低磁気抵抗部461
のロータ41に対して周方向両側に高磁気抵抗部46
2、463が形成して構成される。同様に、ティース部
47は低磁気抵抗部471と高磁気抵抗部472、47
3とにより構成される。スロット連結部48と低磁気抵
抗部461の中央部とのなす角度、およびスロット連結
部49と低磁気抵抗部471の中央部とのなす角度は、
90度よりも小さくなるように形成されているので、高
磁気抵抗部462がロータ41を囲む角度は高磁気抵抗
部463がロータ41を囲む角度よりも小さくなってい
る。同様に、高磁気抵抗部472がロータ41を囲む角
度は高磁気抵抗部473がロータ41を囲む角度よりも
小さくなっている。
度にすることのできるトルクモータを提供する。 【解決手段】 ティース部46は、低磁気抵抗部461
のロータ41に対して周方向両側に高磁気抵抗部46
2、463が形成して構成される。同様に、ティース部
47は低磁気抵抗部471と高磁気抵抗部472、47
3とにより構成される。スロット連結部48と低磁気抵
抗部461の中央部とのなす角度、およびスロット連結
部49と低磁気抵抗部471の中央部とのなす角度は、
90度よりも小さくなるように形成されているので、高
磁気抵抗部462がロータ41を囲む角度は高磁気抵抗
部463がロータ41を囲む角度よりも小さくなってい
る。同様に、高磁気抵抗部472がロータ41を囲む角
度は高磁気抵抗部473がロータ41を囲む角度よりも
小さくなっている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のスロッ
トル装置等のアクチュエータとして用いられるトルクモ
ータに関するものである。
トル装置等のアクチュエータとして用いられるトルクモ
ータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、図5に示すようにロータコア
142の外周に貼りつけられた複数の永久磁石143
a、144aにより構成される磁石群143、144が
一対の磁極を形成するロータ141と、ロータ141を
取り囲んで磁性体により形成されるステータコア145
と、通電することによりステータコア145に一対の磁
極を発生させるコイル152とを備えるトルクモータ1
40が知られている。このようなトルクモータ140
は、内燃機関の吸気通路の流路面積を調整するスロット
ル装置110のスロットル軸112をロータ141に固
定して、スロットル弁113の回動を制御するアクチュ
エータとして用いることができる。
142の外周に貼りつけられた複数の永久磁石143
a、144aにより構成される磁石群143、144が
一対の磁極を形成するロータ141と、ロータ141を
取り囲んで磁性体により形成されるステータコア145
と、通電することによりステータコア145に一対の磁
極を発生させるコイル152とを備えるトルクモータ1
40が知られている。このようなトルクモータ140
は、内燃機関の吸気通路の流路面積を調整するスロット
ル装置110のスロットル軸112をロータ141に固
定して、スロットル弁113の回動を制御するアクチュ
エータとして用いることができる。
【0003】コイル152の断線や制御装置の故障等に
より、コイル152へ通電することができなくなった場
合には、内燃機関を低速で退避走行可能な状態とするた
めに、ロータ141の回転角度は、スロットル弁113
の全閉位置から僅かに開いた中間開度(例えば10°)
に対応することが望ましい。従来は、無通電時のロータ
141の回転角度を設定するためにロータ141を全開
方向へ回動させるオープナースプリングと全閉方向へ回
動させるリターンスプリングを用い、ロータ141が所
定の角度で停止するようにバランスをとっていた。
より、コイル152へ通電することができなくなった場
合には、内燃機関を低速で退避走行可能な状態とするた
めに、ロータ141の回転角度は、スロットル弁113
の全閉位置から僅かに開いた中間開度(例えば10°)
に対応することが望ましい。従来は、無通電時のロータ
141の回転角度を設定するためにロータ141を全開
方向へ回動させるオープナースプリングと全閉方向へ回
動させるリターンスプリングを用い、ロータ141が所
定の角度で停止するようにバランスをとっていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図5に示すような従来
のトルクモータ140を用いたスロットル装置110に
おいて、構造の単純化および軽量化のためにリターンス
プリングやオープナースプリングを省略することがあ
る。この場合、コイル152に通電されないと、図5に
示すように一方の磁石群143と他方の磁石群144と
の隙間がステータコア145の径方向の断面積が大きく
磁気抵抗が低い部分に対向する位置でロータ141が停
止する。これは、ロータ141の一方の磁極と他方の磁
極との間で向かい合う永久磁石143aと144aとの
間で、磁束が流れるために必要なエネルギーが最も小さ
くなるためである。
のトルクモータ140を用いたスロットル装置110に
おいて、構造の単純化および軽量化のためにリターンス
プリングやオープナースプリングを省略することがあ
る。この場合、コイル152に通電されないと、図5に
示すように一方の磁石群143と他方の磁石群144と
の隙間がステータコア145の径方向の断面積が大きく
磁気抵抗が低い部分に対向する位置でロータ141が停
止する。これは、ロータ141の一方の磁極と他方の磁
極との間で向かい合う永久磁石143aと144aとの
間で、磁束が流れるために必要なエネルギーが最も小さ
くなるためである。
【0005】ステータコア145には、径方向の断面積
が小さいために磁気抵抗が高く、ステータコア145の
磁極の境界となる一対のスロット連結部148、149
がロータ141を挟んで180度反対側に形成されてい
る。ステータコア145は、スロット連結部148とス
ロット連結部149との中間で磁気抵抗が低くなること
が一般的であるため、低磁気抵抗部の中央はスロット連
結部148、149から周方向にほぼ90度の位置にあ
る。したがって、無通電時にロータ141の磁石群14
3と磁石群144との隙間がステータコア145の低磁
気抵抗部に向かう位置で停止するとき、各磁石群14
3、144の中央はスロット連結部148、149に対
応する位置にある。
が小さいために磁気抵抗が高く、ステータコア145の
磁極の境界となる一対のスロット連結部148、149
がロータ141を挟んで180度反対側に形成されてい
る。ステータコア145は、スロット連結部148とス
ロット連結部149との中間で磁気抵抗が低くなること
が一般的であるため、低磁気抵抗部の中央はスロット連
結部148、149から周方向にほぼ90度の位置にあ
る。したがって、無通電時にロータ141の磁石群14
3と磁石群144との隙間がステータコア145の低磁
気抵抗部に向かう位置で停止するとき、各磁石群14
3、144の中央はスロット連結部148、149に対
応する位置にある。
【0006】コイル152に通電したときには、ステー
タコア145に磁極が発生し、トルクモータ140は、
図5に示す位置を基準として正方向および逆方向にほぼ
同じ程度回転した角度範囲で、ほぼ一定のトルクを発生
させることができる。したがって、無通電時にロータ1
41が停止する位置は、トルクモータ140がほぼ一定
のトルクを発生させる角度範囲のほぼ中央位置となる。
タコア145に磁極が発生し、トルクモータ140は、
図5に示す位置を基準として正方向および逆方向にほぼ
同じ程度回転した角度範囲で、ほぼ一定のトルクを発生
させることができる。したがって、無通電時にロータ1
41が停止する位置は、トルクモータ140がほぼ一定
のトルクを発生させる角度範囲のほぼ中央位置となる。
【0007】このトルクモータ140を適用したスロッ
トル装置110において、トルクモータ140がほぼ一
定のトルクを発生させる角度範囲の一端をスロットル弁
113の全閉位置に、他端を全開位置に対応させると、
無通電時のスロットル開度は図5に示すように全閉位置
と全開位置とのほぼ中間となる。したがって、退避走行
時に多量の空気が供給されるので、低速での退避走行が
困難であるという問題があった。
トル装置110において、トルクモータ140がほぼ一
定のトルクを発生させる角度範囲の一端をスロットル弁
113の全閉位置に、他端を全開位置に対応させると、
無通電時のスロットル開度は図5に示すように全閉位置
と全開位置とのほぼ中間となる。したがって、退避走行
時に多量の空気が供給されるので、低速での退避走行が
困難であるという問題があった。
【0008】無通電時のロータ141の停止位置にスロ
ットル弁113の全閉位置が近づく、つまり無通電時に
おいてスロットル開度の小さい位置にスロットル弁11
3が停止するようにロータ141とスロットル軸112
を固定することも考えられるが、その場合、スロットル
弁113の全開位置はトルクモータ140が有する平坦
なトルク特性の範囲から外れてしまう。ほぼ一定のトル
クを発生させることのできる範囲を所定の角度確保する
ためには、トルクモータ140のトルク発生角度範囲を
大きくしなければならない。トルク発生角度範囲を大き
くするためには、ロータ141の永久磁石を多く使う必
要があり、それにともなって、ステータコア145の体
積も大きくする必要がある。そのため、トルクモータ1
40の重量が重くなり、かつ製造コストが高くなるとい
う問題があった。
ットル弁113の全閉位置が近づく、つまり無通電時に
おいてスロットル開度の小さい位置にスロットル弁11
3が停止するようにロータ141とスロットル軸112
を固定することも考えられるが、その場合、スロットル
弁113の全開位置はトルクモータ140が有する平坦
なトルク特性の範囲から外れてしまう。ほぼ一定のトル
クを発生させることのできる範囲を所定の角度確保する
ためには、トルクモータ140のトルク発生角度範囲を
大きくしなければならない。トルク発生角度範囲を大き
くするためには、ロータ141の永久磁石を多く使う必
要があり、それにともなって、ステータコア145の体
積も大きくする必要がある。そのため、トルクモータ1
40の重量が重くなり、かつ製造コストが高くなるとい
う問題があった。
【0009】本発明の目的は、上記の問題点を解決し、
無通電時にロータが停止する角度を同一方向にトルクが
発生する範囲のいずれか一端に近づけることのできるト
ルクモータを提供することにある。本発明の別の目的
は、無通電時のスロットル開度を小さくすることのでき
るスロットル装置を提供することにある。
無通電時にロータが停止する角度を同一方向にトルクが
発生する範囲のいずれか一端に近づけることのできるト
ルクモータを提供することにある。本発明の別の目的
は、無通電時のスロットル開度を小さくすることのでき
るスロットル装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に記載
のトルクモータによれば、ステータコアの一方の低磁気
抵抗部はステータコアに発生する磁極の一方の境界より
も他方の境界に近い位置にあり、他方の低磁気抵抗部は
ステータコアに発生する磁極の他方の境界よりも一方の
境界に近い位置にある。ロータは無通電時に外周面にお
ける磁極の境界がステータコアの低磁気抵抗部に対向す
る位置に向かうので、ロータが停止する角度を同一方向
にトルクが発生する範囲のいずれか一端に近づけること
ができる。
のトルクモータによれば、ステータコアの一方の低磁気
抵抗部はステータコアに発生する磁極の一方の境界より
も他方の境界に近い位置にあり、他方の低磁気抵抗部は
ステータコアに発生する磁極の他方の境界よりも一方の
境界に近い位置にある。ロータは無通電時に外周面にお
ける磁極の境界がステータコアの低磁気抵抗部に対向す
る位置に向かうので、ロータが停止する角度を同一方向
にトルクが発生する範囲のいずれか一端に近づけること
ができる。
【0011】本発明の請求項2に記載のトルクモータに
よれば、ロータの制御角度範囲は、発生するトルクが増
大する立ち上がり部と発生するトルクが低減する立ち下
がり部との間においてほぼ一定のトルクが発生する中央
部の一端から他端であるため、最小限の永久磁石の量で
ロータの回動を広い範囲で安定して制御することができ
る。
よれば、ロータの制御角度範囲は、発生するトルクが増
大する立ち上がり部と発生するトルクが低減する立ち下
がり部との間においてほぼ一定のトルクが発生する中央
部の一端から他端であるため、最小限の永久磁石の量で
ロータの回動を広い範囲で安定して制御することができ
る。
【0012】本発明の請求項3に記載のスロットル装置
によれば、ロータの制御角度範囲の一端が弁部材の全閉
位置に対応し、他端が弁部材の全開位置に対応する。ま
た、スロットル弁が開く方向にロータが回動するとき
に、ステータコアの磁極にロータの磁石が向かってくる
側の縁をステータコアの各磁極の前縁、他方の縁を後縁
とすると、2つの低磁気抵抗部はそれぞれ磁極の後縁よ
りも前縁に近い位置に形成されている。そのため、無通
電時にスロットル装置のスロットル開度を全閉位置に近
づけることができる。したがってソレノイド部に通電さ
れない場合に低速で退避走行を行うことができ、安全で
ある。
によれば、ロータの制御角度範囲の一端が弁部材の全閉
位置に対応し、他端が弁部材の全開位置に対応する。ま
た、スロットル弁が開く方向にロータが回動するとき
に、ステータコアの磁極にロータの磁石が向かってくる
側の縁をステータコアの各磁極の前縁、他方の縁を後縁
とすると、2つの低磁気抵抗部はそれぞれ磁極の後縁よ
りも前縁に近い位置に形成されている。そのため、無通
電時にスロットル装置のスロットル開度を全閉位置に近
づけることができる。したがってソレノイド部に通電さ
れない場合に低速で退避走行を行うことができ、安全で
ある。
【0013】
【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
40を用いたスロットル装置を図2に示す。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によってのみスロ
ットル弁13の開度を調整するものである。
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
40を用いたスロットル装置を図2に示す。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によってのみスロ
ットル弁13の開度を調整するものである。
【0014】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。
スロットル軸12とスロットル弁13とにより、特許請
求の範囲に記載の弁部材が構成されている。
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。
スロットル軸12とスロットル弁13とにより、特許請
求の範囲に記載の弁部材が構成されている。
【0015】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を係止することに
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。
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を係止することに
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。
【0016】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。
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。
【0017】スロットル軸12の他方の端部にトルクモ
ータ40のロータコア42が固定されている。ロータコ
ア42は鉄等の磁性材料により円筒状に形成される。ト
ルクモータ40の端部はカバー20により覆われてい
る。本実施例によるトルクモータ40と、スロットル装
置10のスロットル弁13の開度を説明するための模式
図を図1に示す。ロータ41は、ロータコア42、およ
び永久磁石群43、44により構成されている。永久磁
石群43、44は、それぞれ6個の平板状の永久磁石4
3a、44aから構成された磁石群であり、ロータコア
42の外周に接着固定されている。永久磁石43a、4
4aは、それぞれ厚み方向に一方向に着磁された状態で
図1に示すようにロータコア42の周上に円弧状に配設
されている。したがって、永久磁石群43、44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。永久磁石43aと永久磁石44a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。永久磁石43
a、44a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。
ータ40のロータコア42が固定されている。ロータコ
ア42は鉄等の磁性材料により円筒状に形成される。ト
ルクモータ40の端部はカバー20により覆われてい
る。本実施例によるトルクモータ40と、スロットル装
置10のスロットル弁13の開度を説明するための模式
図を図1に示す。ロータ41は、ロータコア42、およ
び永久磁石群43、44により構成されている。永久磁
石群43、44は、それぞれ6個の平板状の永久磁石4
3a、44aから構成された磁石群であり、ロータコア
42の外周に接着固定されている。永久磁石43a、4
4aは、それぞれ厚み方向に一方向に着磁された状態で
図1に示すようにロータコア42の周上に円弧状に配設
されている。したがって、永久磁石群43、44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。永久磁石43aと永久磁石44a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。永久磁石43
a、44a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。
【0018】ステータコア45は磁性体からなる薄板を
スロットル軸12の軸方向に積層して形成されており、
ロータ41の外周を囲んでステータコア45の磁極を構
成するティース部46、47とアーム部51とから形成
されている。ティース部46、47の内壁にはロータ4
1を回動可能に収容する収容孔が形成されている。ティ
ース部46とティース部47との間にはロータ41の径
方向に断面積の小さいスロット連結部48、49が形成
され、ステータコア45の磁極の境界となっている。ス
ロット連結部48とスロット連結部49はロータ41を
挟んで周方向に180度反対側の対称の位置に設けられ
ている。ティース部46、47の磁極の境界の近傍を磁
極の縁と呼び、図1に示すスロットル弁13の開方向に
ロータ41が回動するときに永久磁石が向かってくる側
の縁を前縁46a、47a、他方の縁を後縁46b、4
7bと呼ぶ。
スロットル軸12の軸方向に積層して形成されており、
ロータ41の外周を囲んでステータコア45の磁極を構
成するティース部46、47とアーム部51とから形成
されている。ティース部46、47の内壁にはロータ4
1を回動可能に収容する収容孔が形成されている。ティ
ース部46とティース部47との間にはロータ41の径
方向に断面積の小さいスロット連結部48、49が形成
され、ステータコア45の磁極の境界となっている。ス
ロット連結部48とスロット連結部49はロータ41を
挟んで周方向に180度反対側の対称の位置に設けられ
ている。ティース部46、47の磁極の境界の近傍を磁
極の縁と呼び、図1に示すスロットル弁13の開方向に
ロータ41が回動するときに永久磁石が向かってくる側
の縁を前縁46a、47a、他方の縁を後縁46b、4
7bと呼ぶ。
【0019】ティース部46にはロータ41の径方向に
断面積の大きい低磁気抵抗部461が形成されている。
ティース部46は、磁極の縁46a、46bに向かって
徐々に径方向に断面積が小さくなるように形成されてい
る。これにより、低磁気抵抗部461のロータ41に対
して周方向両側には、高磁気抵抗部462、463が形
成されている。同様に、ティース部47は低磁気抵抗部
471と高磁気抵抗部472、473とにより形成され
ている。スロット連結部48と低磁気抵抗部461の中
央部とのなす角度θA は、スロット連結部49と低磁気
抵抗部471の中央部とのなす角度と等しく、90度よ
りも小さくなるように形成されている。したがって、低
磁気抵抗部461はティース部46の磁極の後縁46b
よりも前縁46aに近い位置にある。すなわち、高磁気
抵抗部462がロータ41を囲む角度は高磁気抵抗部4
63がロータ41を囲む角度よりも小さくなっている。
同様に、高磁気抵抗部472がロータ41を囲む角度は
高磁気抵抗部473がロータ41を囲む角度よりも小さ
くなっている。
断面積の大きい低磁気抵抗部461が形成されている。
ティース部46は、磁極の縁46a、46bに向かって
徐々に径方向に断面積が小さくなるように形成されてい
る。これにより、低磁気抵抗部461のロータ41に対
して周方向両側には、高磁気抵抗部462、463が形
成されている。同様に、ティース部47は低磁気抵抗部
471と高磁気抵抗部472、473とにより形成され
ている。スロット連結部48と低磁気抵抗部461の中
央部とのなす角度θA は、スロット連結部49と低磁気
抵抗部471の中央部とのなす角度と等しく、90度よ
りも小さくなるように形成されている。したがって、低
磁気抵抗部461はティース部46の磁極の後縁46b
よりも前縁46aに近い位置にある。すなわち、高磁気
抵抗部462がロータ41を囲む角度は高磁気抵抗部4
63がロータ41を囲む角度よりも小さくなっている。
同様に、高磁気抵抗部472がロータ41を囲む角度は
高磁気抵抗部473がロータ41を囲む角度よりも小さ
くなっている。
【0020】アーム部51は略U字型に形成され、一端
がティース部46の低磁気抵抗部461に、他端がティ
ース部47の低磁気抵抗部471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50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に磁極が発生
する。ロータ41の磁極はステータコア45の磁極に吸
引されることにより、トルクモータ40は、所定の回転
角度範囲でロータ41を図1に示すスロットル弁の開方
向およびその逆方向に回転させるトルクを発生させるこ
とができる。
がティース部46の低磁気抵抗部461に、他端がティ
ース部47の低磁気抵抗部471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50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に磁極が発生
する。ロータ41の磁極はステータコア45の磁極に吸
引されることにより、トルクモータ40は、所定の回転
角度範囲でロータ41を図1に示すスロットル弁の開方
向およびその逆方向に回転させるトルクを発生させるこ
とができる。
【0021】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。
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。
【0022】図5は比較例によるトルクモータ140を
示す図である。トルクモータ140は、ロータコア14
2の外周に貼りつけられた複数の永久磁石143a、1
44aにより構成される磁石群143、144により一
対の磁極が形成されるロータ141と、ロータ141を
取り囲んで磁性体により形成されるステータコア145
と、通電することによりステータコア145に一対の磁
極を発生させるコイル152とを備える。
示す図である。トルクモータ140は、ロータコア14
2の外周に貼りつけられた複数の永久磁石143a、1
44aにより構成される磁石群143、144により一
対の磁極が形成されるロータ141と、ロータ141を
取り囲んで磁性体により形成されるステータコア145
と、通電することによりステータコア145に一対の磁
極を発生させるコイル152とを備える。
【0023】ステータコア145には、ステータコア1
45の磁極の境界となる一対のスロット連結部148、
149がロータ141を挟んで180度反対側に形成さ
れている。ステータコア145は、スロット連結部14
8とスロット連結部149との中間で径方向の断面積が
大きく形成され、磁気抵抗が低くなっている。この低磁
気抵抗部の中央はスロット連結部148、149から周
方向にほぼ90度の角度をなす位置にある。
45の磁極の境界となる一対のスロット連結部148、
149がロータ141を挟んで180度反対側に形成さ
れている。ステータコア145は、スロット連結部14
8とスロット連結部149との中間で径方向の断面積が
大きく形成され、磁気抵抗が低くなっている。この低磁
気抵抗部の中央はスロット連結部148、149から周
方向にほぼ90度の角度をなす位置にある。
【0024】図3は比較例と第1実施例によるトルクモ
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
の関係を示す図である。コイルに通電したときには、発
生するトルクが増大する立ち上がり部と、発生するトル
クが低減する立ち下がり部と、立ち上がり部と立ち下が
り部との間のほぼ一定のトルクが発生する中央部とを有
するトルク特性が得られる。比較例と実施例とでトルク
が発生する範囲や大きさはほぼ同等であり、約90度の
範囲でほぼ一定のトルクを発生させる。
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
の関係を示す図である。コイルに通電したときには、発
生するトルクが増大する立ち上がり部と、発生するトル
クが低減する立ち下がり部と、立ち上がり部と立ち下が
り部との間のほぼ一定のトルクが発生する中央部とを有
するトルク特性が得られる。比較例と実施例とでトルク
が発生する範囲や大きさはほぼ同等であり、約90度の
範囲でほぼ一定のトルクを発生させる。
【0025】第1実施例および比較例では、トルクモー
タを図2に示すようなスロットル装置に適用したとき
に、スロットル弁の全閉から全開までの回転角度を90
度とし、かつその間でほぼ一定のトルクを発生させるた
めに、ロータの制御角度範囲の一方の端としてスロット
ル弁の全閉位置がほぼ平坦なトルクが得られる中央部に
おける負側の端に対応し、ロータの制御角度範囲の他方
の端としてスロットル弁の全開位置が中央部の正側の端
に対応するように、ロータ41とスロットル軸12を固
定している。本実施例および比較例では、図3に示すト
ルク特性の中央部の中央を基準として、正側および負側
にそれぞれ約45度ずつの合計約90度の範囲でロータ
の回動角度を制御している。ロータの制御角度範囲が、
ほぼ一定のトルクを発生させることのできる角度範囲と
ほぼ等しいため、最小限の永久磁石43a、44aおよ
びステータコア45の体積でほぼ一定のトルクを得るこ
とのできる角度範囲を確保することができる。
タを図2に示すようなスロットル装置に適用したとき
に、スロットル弁の全閉から全開までの回転角度を90
度とし、かつその間でほぼ一定のトルクを発生させるた
めに、ロータの制御角度範囲の一方の端としてスロット
ル弁の全閉位置がほぼ平坦なトルクが得られる中央部に
おける負側の端に対応し、ロータの制御角度範囲の他方
の端としてスロットル弁の全開位置が中央部の正側の端
に対応するように、ロータ41とスロットル軸12を固
定している。本実施例および比較例では、図3に示すト
ルク特性の中央部の中央を基準として、正側および負側
にそれぞれ約45度ずつの合計約90度の範囲でロータ
の回動角度を制御している。ロータの制御角度範囲が、
ほぼ一定のトルクを発生させることのできる角度範囲と
ほぼ等しいため、最小限の永久磁石43a、44aおよ
びステータコア45の体積でほぼ一定のトルクを得るこ
とのできる角度範囲を確保することができる。
【0026】コイルに通電されない時には、ステータコ
アがロータを囲む周方向に磁気抵抗の大きさが異なるこ
とにより、ディテントトルクが発生する。比較例では、
スロット連結部148とスロット連結部149との中間
の位置、すなわちスロット連結部148、149から周
方向に90度の位置でステータコア145の磁気抵抗が
低いため、図5に示すようにロータ141の磁極の境界
である永久磁石143aと永久磁石144aとの間の隙
間が低磁気抵抗部に向かうとき、すなわち磁石群14
3、144の中央がスロット連結部148、149に対
向する位置にあるときに、永久磁石143aと永久磁石
144aとの間を磁束が流れるためのエネルギーが最も
低くなり、安定する。したがって、スロットル弁113
の全閉と全開のほぼ中間の全閉から約45度開いた位置
に対応してロータ141が停止するようにディテントト
ルクが発生する。そのため、コイル152に通電されな
いときのスロットル開度は全閉位置と全開位置のほぼ中
央である図3のA位置となる。
アがロータを囲む周方向に磁気抵抗の大きさが異なるこ
とにより、ディテントトルクが発生する。比較例では、
スロット連結部148とスロット連結部149との中間
の位置、すなわちスロット連結部148、149から周
方向に90度の位置でステータコア145の磁気抵抗が
低いため、図5に示すようにロータ141の磁極の境界
である永久磁石143aと永久磁石144aとの間の隙
間が低磁気抵抗部に向かうとき、すなわち磁石群14
3、144の中央がスロット連結部148、149に対
向する位置にあるときに、永久磁石143aと永久磁石
144aとの間を磁束が流れるためのエネルギーが最も
低くなり、安定する。したがって、スロットル弁113
の全閉と全開のほぼ中間の全閉から約45度開いた位置
に対応してロータ141が停止するようにディテントト
ルクが発生する。そのため、コイル152に通電されな
いときのスロットル開度は全閉位置と全開位置のほぼ中
央である図3のA位置となる。
【0027】一方、第1実施例では、図1に示すように
低磁気抵抗部461、471は、その中央がステータコ
ア45のスロット連結部48、49との間に、周方向に
90度よりも小さい角度θA をなすように形成されてい
る。例えば、θA を60度とすると、コイル52に通電
されないときには、ロータ41の磁極の境界である永久
磁石43aと永久磁石44aとの間の隙間が低磁気抵抗
部461、471の中央に対向するので、ロータ41は
比較例よりも30度回転角度が小さい位置で安定する。
そのため、スロットル弁13の全閉から約15度開いた
位置Bに対応してロータ41が停止するようにディテン
トトルクが発生する。したがって、比較例よりも全閉に
近い位置でスロットル弁13を停止させることができ
る。
低磁気抵抗部461、471は、その中央がステータコ
ア45のスロット連結部48、49との間に、周方向に
90度よりも小さい角度θA をなすように形成されてい
る。例えば、θA を60度とすると、コイル52に通電
されないときには、ロータ41の磁極の境界である永久
磁石43aと永久磁石44aとの間の隙間が低磁気抵抗
部461、471の中央に対向するので、ロータ41は
比較例よりも30度回転角度が小さい位置で安定する。
そのため、スロットル弁13の全閉から約15度開いた
位置Bに対応してロータ41が停止するようにディテン
トトルクが発生する。したがって、比較例よりも全閉に
近い位置でスロットル弁13を停止させることができ
る。
【0028】したがって、本実施例によれば、通電時の
トルク特性は比較例とほぼ同等で、コイル52に通電さ
れない時にスロットル弁13が停止する位置を比較例よ
りも全閉位置に近づけることができる。次に、スロット
ル装置10の作動について説明する。車両の正常走行モ
ードにはISC(idle speed control) 、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ECU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。コイル52に流す電流の方向によって、ロータ41
を正方向および逆方向に回動させるトルクを発生させ、
スロットル弁13を開方向および閉方向に回動させるこ
とができる。
トルク特性は比較例とほぼ同等で、コイル52に通電さ
れない時にスロットル弁13が停止する位置を比較例よ
りも全閉位置に近づけることができる。次に、スロット
ル装置10の作動について説明する。車両の正常走行モ
ードにはISC(idle speed control) 、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ECU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。コイル52に流す電流の方向によって、ロータ41
を正方向および逆方向に回動させるトルクを発生させ、
スロットル弁13を開方向および閉方向に回動させるこ
とができる。
【0029】スロットル弁13の開度は回転角センサ3
0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。
0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。
【0030】ECUの故障、コイル52が断線した場合
など、コイル52に通電されない場合には、スロットル
弁13の開度は全閉位置から約15度開いた開度とな
り、エンジンに少量の空気を供給し続けることができる
ため、低速で退避走行をすることができる。 (第2実施例)本発明の第2実施例によるトルクモータ
60を図4に示す。第1実施例と実質的に同一部分に同
一符号を付す。ロータ41は第1実施例と同様の構造で
ある。
など、コイル52に通電されない場合には、スロットル
弁13の開度は全閉位置から約15度開いた開度とな
り、エンジンに少量の空気を供給し続けることができる
ため、低速で退避走行をすることができる。 (第2実施例)本発明の第2実施例によるトルクモータ
60を図4に示す。第1実施例と実質的に同一部分に同
一符号を付す。ロータ41は第1実施例と同様の構造で
ある。
【0031】第1実施例では、ステータコア45のティ
ース部46、47を両端に向かって径方向の断面積を小
さくし磁気抵抗が大きくなるように形成することによ
り、低磁気抵抗部461、471の両側に高磁気抵抗部
462、472および高磁気抵抗部463、473を形
成したが、図4に示す第2実施例のように、ステータコ
ア65に多数の穴651を開けることにより、低磁気抵
抗部661、671のロータ41に対して周方向両側に
径方向の断面積が小さい高磁気抵抗部662、663、
672、673を形成してもよい。ステータコア65の
各磁極において、一方の高磁気抵抗部662、672が
ロータ41を囲む角度は、他方の高磁気抵抗部663、
673がロータ41を囲む角度よりも小さく形成されて
いる。また、部分的に磁気抵抗が異なる複合材料によ
り、ステータコアを形成し、高磁気抵抗部と低磁気抵抗
部を設けてもよい。
ース部46、47を両端に向かって径方向の断面積を小
さくし磁気抵抗が大きくなるように形成することによ
り、低磁気抵抗部461、471の両側に高磁気抵抗部
462、472および高磁気抵抗部463、473を形
成したが、図4に示す第2実施例のように、ステータコ
ア65に多数の穴651を開けることにより、低磁気抵
抗部661、671のロータ41に対して周方向両側に
径方向の断面積が小さい高磁気抵抗部662、663、
672、673を形成してもよい。ステータコア65の
各磁極において、一方の高磁気抵抗部662、672が
ロータ41を囲む角度は、他方の高磁気抵抗部663、
673がロータ41を囲む角度よりも小さく形成されて
いる。また、部分的に磁気抵抗が異なる複合材料によ
り、ステータコアを形成し、高磁気抵抗部と低磁気抵抗
部を設けてもよい。
【0032】上記の本発明の複数の実施例では、ロータ
41の磁極を形成するために一方向に着磁した複数の平
板状の永久磁石43a、44aを配列したが、各磁極を
放射状に着磁した1つの円弧状の永久磁石により形成す
ることや、複数の円弧状の永久磁石を用いることもでき
る。また、本発明の複数の実施例では、ステータコアは
ロータを収容する収容孔に切れ目のないスロットレスと
したが、ステータコアの一方の磁極となるティース部と
他方の磁極となるティース部との間に隙間をあけた構成
とすることも可能である。
41の磁極を形成するために一方向に着磁した複数の平
板状の永久磁石43a、44aを配列したが、各磁極を
放射状に着磁した1つの円弧状の永久磁石により形成す
ることや、複数の円弧状の永久磁石を用いることもでき
る。また、本発明の複数の実施例では、ステータコアは
ロータを収容する収容孔に切れ目のないスロットレスと
したが、ステータコアの一方の磁極となるティース部と
他方の磁極となるティース部との間に隙間をあけた構成
とすることも可能である。
【図1】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方向矢視図とスロットル装置の模式図である。
図2のI方向矢視図とスロットル装置の模式図である。
【図2】第1実施例によるトルクモータを適用したスロ
ットル装置を示す断面図である。
ットル装置を示す断面図である。
【図3】比較例と第1実施例によるトルクモータにおけ
る回転角度とトルクの大きさとの関係を示す特性図であ
る。
る回転角度とトルクの大きさとの関係を示す特性図であ
る。
【図4】本発明の第2実施例によるトルクモータを示す
図である。
図である。
【図5】比較例によるトルクモータとスロットル装置の
模式図である。
模式図である。
10 スロットル装置 11 スロットルボディ 12 スロットル軸(弁部材) 13 スロットル弁(弁部材) 40 トルクモータ 41 ロータ 42 ロータコア 43、44 永久磁石群 43a、44a 永久磁石 43b、44b 永久磁石 45 ステータコア 46、47 ティース部 46a、47a 前縁 46b、47b 後縁 461、471 低磁気抵抗部 462、472、463、473 高磁気抵抗部 48、49 スロット連結部 50 ソレノイド部 51 アーム部 52 コイル部
Claims (3)
- 【請求項1】 永久磁石により一対の磁極が形成される
ロータと、 前記ロータを挟む一対の低磁気抵抗部と、前記低磁気抵
抗部の前記ロータに対する周方向両側に形成される高磁
気抵抗部とを有し、前記ロータを囲むステータコアと、 通電することにより前記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、 一方の低磁気抵抗部は前記ステータコアに発生する磁極
の一方の境界よりも他方の境界に近い位置にあり、他方
の低磁気抵抗部は前記ステータコアに発生する磁極の他
方の境界よりも一方の境界に近い位置にあることを特徴
とするトルクモータ。 - 【請求項2】 ロータの制御角度範囲は、発生するトル
クが増大する立ち上がり部と発生するトルクが低減する
立ち下がり部との間においてほぼ一定のトルクが発生す
る中央部の一端から他端であ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】 請求項2に記載のトルクモータを用いた
スロットル装置であって、 吸気通路を形成するスロットルボディと、 前記ロータとともに回動し、前記吸気通路の流路面積を
調整する弁部材とを備え、 前記制御角度範囲の一端が前記弁部材の全閉位置に対応
し、他端が前記弁部材の全開位置に対応し、 前記2つの低磁気抵抗部は、各磁極の後縁よりも前縁に
近い位置にあ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 |
---|---|---|---|
JP2584398A JPH11225465A (ja) | 1998-02-06 | 1998-02-06 | トルクモータおよびそれを用いたスロットル装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2584398A JPH11225465A (ja) | 1998-02-06 | 1998-02-06 | トルクモータおよびそれを用いたスロットル装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11225465A true JPH11225465A (ja) | 1999-08-17 |
Family
ID=12177140
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2584398A Pending JPH11225465A (ja) | 1998-02-06 | 1998-02-06 | トルクモータおよびそれを用いたスロットル装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11225465A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002025086A1 (fr) * | 2000-09-20 | 2002-03-28 | Mikuni Corporation | Dispositif d'entrainement a engrenage non circulaire |
-
1998
- 1998-02-06 JP JP2584398A patent/JPH11225465A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002025086A1 (fr) * | 2000-09-20 | 2002-03-28 | Mikuni Corporation | Dispositif d'entrainement a engrenage non circulaire |
US6820590B2 (en) | 2000-09-20 | 2004-11-23 | Mikuni Corporation | Driving apparatus with non-circular gear |
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