JPH11146625A - Torque motor - Google Patents
Torque motorInfo
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- JPH11146625A JPH11146625A JP10234026A JP23402698A JPH11146625A JP H11146625 A JPH11146625 A JP H11146625A JP 10234026 A JP10234026 A JP 10234026A JP 23402698 A JP23402698 A JP 23402698A JP H11146625 A JPH11146625 A JP H11146625A
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- JP
- Japan
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- rotor
- magnet
- torque
- pole
- torque motor
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- 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.)
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- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 トルクリップルが発生せず、安定したトルク
を発生させることのできるトルクモータを提供する。
【解決手段】 複数の同一寸法の平板磁石43aと44
aとがロータコア42の外周の対称位置に配列されてい
る。一つの平板磁石43aまたは44aがロータコア4
2の外周上で周方向に占める角度をAとすると、ステー
タ45と46との間の二つのスロット連結部48、49
はロータ41の周方向の180°反対側から角度Aの1
/2だけずれた位置にある。ソレノイド部50と55は
ロータ41の周方向の180°反対側から角度1/2A
だけずれた位置にスロット連結部48、49と対向して
配置されている。これにより、スロット連結部48、4
9近傍で発生するトルクリップルが打ち消し合い、安定
したトルクが発生する。
(57) [Problem] To provide a torque motor capable of generating stable torque without generating torque ripple. SOLUTION: A plurality of plate magnets 43a and 44 of the same size are provided.
a are arranged at symmetrical positions on the outer periphery of the rotor core 42. One flat magnet 43a or 44a is
Assuming that the angle occupied in the circumferential direction on the outer periphery of the two is A, the two slot connecting portions 48 and 49 between the stators 45 and 46
Is 1 of the angle A from the opposite side of the rotor 41 by 180 ° in the circumferential direction.
/ 2 position. The solenoids 50 and 55 are at an angle of 1/2 A
It is arranged at a position shifted only by facing the slot connecting portions 48 and 49. Thereby, the slot connecting portions 48, 4
The torque ripples generated in the vicinity of 9 cancel each other, and a stable torque is generated.
Description
【0001】[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。The present invention relates to a torque motor, and more particularly, to a torque motor used for a flow control valve or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、特開平3−31529号公報
や特開平6−253516号公報に開示されているよう
に、円弧状の磁石を用いたトルクモータが知られてい
る。これらは内燃機関の吸気流量制御弁のような弁装置
のアクチュエータとして用いられている。2. Description of the Related Art Conventionally, as disclosed in JP-A-3-31529 and JP-A-6-253516, a torque motor using an arc-shaped magnet has been known. These are used as actuators of a valve device such as an intake flow control valve of an internal combustion engine.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところが、円弧状磁石
の製造には通常、切削工程を必要とするため加工に手間
がかかり、また材料が無駄になる部分が多いためコスト
がかかる。そこで、複数の平板磁石を密着させてロータ
コアの外周に配列し、または複数の磁石を間隔をあけて
配置して全体として二極をもつロータを構成することが
考えられる。However, the production of an arc-shaped magnet usually requires a cutting step, which requires a lot of work, and is costly because there are many wasteful materials. Therefore, it is conceivable to arrange a plurality of plate magnets in close contact with each other and arrange them on the outer periphery of the rotor core, or to arrange a plurality of magnets at intervals to form a rotor having two poles as a whole.
【0004】しかしながら、上記のように複数の磁石を
配列した場合は、磁石と磁石との間で磁気力が低下す
る。また、磁石を密着させて配置した場合でも、着磁方
向の違いにより磁石と磁石との間で磁気力が低下する。
さらに、磁石として平板状の磁石を用いた場合は、磁石
とステータ内壁との間のギャップが周方向で変動し、発
生する磁気力が変動する。これらの理由により、トルク
モータが発生させるトルクがロータ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し、安定したトル
クが得られないため、精密な制御が難しいという問題が
あった。However, when a plurality of magnets are arranged as described above, the magnetic force decreases between the magnets. Even when the magnets are arranged in close contact with each other, the magnetic force between the magnets decreases due to the difference in the magnetization direction.
Furthermore, when a flat magnet is used as the magnet, the gap between the magnet and the inner wall of the stator fluctuates in the circumferential direction, and the generated magnetic force fluctuates. For these reasons, there is a problem that a torque ripple, in which the torque generated by the torque motor periodically fluctuates depending on the rotation angle of the rotor, is generated and stable torque cannot be obtained, so that precise control is difficult.
【0005】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、安定
したトルクを発生させ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。The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a torque motor which does not generate torque ripple and can generate a stable torque.
【0006】[0006]
【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、ステータの一方の磁極の前縁が
ロータの一方の磁極の磁石の縁に対応するときに、前記
ステータの他方の磁極の前縁がロータの他方の磁極の磁
石のほぼ中央に対応するように配置されているため、ロ
ータの磁極を複数の磁石を配列した磁石群により形成し
た場合に生じる周期的なトルク変動が打ち消され、所定
範囲でのロータの回転角に応じたトルクの大きさをほぼ
一定にすることができる。したがって、トルクモータの
回転角度を精密に制御しやすくなる。例えばロータに設
けられる磁石として複数の平板磁石を用いた場合やロー
タコアに間隔をあけて複数の磁石を配置した場合に好適
である。According to the first aspect of the present invention, when the leading edge of one magnetic pole of the stator corresponds to the edge of the magnet of one magnetic pole of the rotor, the torque of the stator is reduced. Since the leading edge of the other magnetic pole is arranged so as to correspond substantially to the center of the magnet of the other magnetic pole of the rotor, the periodic torque generated when the magnetic pole of the rotor is formed by a magnet group in which a plurality of magnets are arranged. The fluctuation is canceled, and the magnitude of the torque according to the rotation angle of the rotor in the predetermined range can be made substantially constant. Therefore, it becomes easy to precisely control the rotation angle of the torque motor. For example, it is suitable when a plurality of flat magnets are used as the magnets provided on the rotor or when a plurality of magnets are arranged at intervals in the rotor core.
【0007】本発明の請求項2記載のトルクモータによ
れば、ロータに設けられる磁石は平板状であるため、円
弧状の磁石を用いる場合と比較して磁石製造のコストを
低減することができる。According to the torque motor according to the second aspect of the present invention, since the magnet provided on the rotor has a flat plate shape, the cost of manufacturing the magnet can be reduced as compared with the case where an arc-shaped magnet is used. .
【0008】なお、ステータの一方の磁極の前縁がロー
タの一方の磁極の磁石の縁に対応するときに、ステータ
の他方の磁極の前縁がロータの他方の磁極のほぼ中央に
対応するように配置するためには、例えば、ロータ上の
一対の磁石の回転軸に対する配置角度と、ステータ上の
一対の磁極の前縁の配置角度とを、ロータ上の磁石ピッ
チの半分だけずらすという手法を採用することができ
る。例えば、ロータ上の一対の磁極の回転軸に対する配
置角度を180°としてステータ側の一対の磁極を前縁
の配置を非対称位置とする手段、ステータ側の一対の磁
極の前縁の配置を回転軸に対して180°として、ロー
タ側の一対の磁極を構成する2つの磁石群の配置を非対
称位置とする手段、あるいはステータ側の一対の磁極の
前縁の配置と、ロータ側の2つの磁石群の配置との両方
を非対称とする手段を採用することができる。When the leading edge of one pole of the stator corresponds to the edge of the magnet of one pole of the rotor, the leading edge of the other pole of the stator corresponds to substantially the center of the other pole of the rotor. For example, a method of shifting the arrangement angle of the pair of magnets on the rotor with respect to the rotation axis and the arrangement angle of the front edge of the pair of magnetic poles on the stator by half of the magnet pitch on the rotor. Can be adopted. For example, the arrangement angle of the pair of magnetic poles on the rotor with respect to the rotation axis is set to 180 ° so that the arrangement of the front edge of the pair of magnetic poles on the stator side is asymmetric, and the arrangement of the front edge of the pair of magnetic poles on the stator side is the rotation axis. Means that the arrangement of the two magnet groups forming the pair of magnetic poles on the rotor side is an asymmetrical position, or the arrangement of the leading edge of the pair of magnetic poles on the stator side and the two magnet groups on the rotor side Means for making both of these arrangements asymmetric can be adopted.
【0009】また、ステータの磁極の縁は、後述するス
ロットレス構造においては対をなす磁極との境界とし
て、あるいは実質的な磁極としての機能をなす範囲の縁
として定めることができ、スロットを備える構造におい
てはそのスロットに面する磁極の構造上の縁として定め
ることができる。The edge of the magnetic pole of the stator can be defined as a boundary with a pair of magnetic poles in a slotless structure to be described later, or as an edge of a range that functions as a substantial magnetic pole, and has a slot. In construction, it can be defined as the structural edge of the pole facing the slot.
【0010】本発明の請求項3記載のトルクモータによ
れば、磁石のほぼ中央とは、磁石を周方向に二等分する
位置から磁石ピッチの1/12以内の位置である。その
ため、製造上の公差を許容して組み立て作業を容易にし
つつ、ロータの回転角によるトルクの変動を最小限に抑
えることができる。According to the torque motor of the third aspect of the present invention, the substantially center of the magnet is a position within 1/12 of the magnet pitch from the position where the magnet is bisected in the circumferential direction. Therefore, it is possible to minimize the fluctuation of torque due to the rotation angle of the rotor while allowing manufacturing tolerances to facilitate the assembly operation.
【0011】[0011]
【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弁制御装置を図1および図2に示
す。図2に示すスロットル弁制御装置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。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention; (First Embodiment) FIGS. 1 and 2 show a throttle valve control apparatus using a torque motor according to a first embodiment of the present invention. The throttle valve control device 10 shown in FIG. 2 has no mechanism mechanically linked to the accelerator for adjusting the opening of the throttle valve 13 according to the accelerator pedal depression amount, and the opening of the throttle valve 13 is controlled only by the torque motor 40. Is to adjust.
【0012】スロットル弁制御装置10のスロットルボ
ディ11はベアリング15および16を介してスロット
ル軸12を回転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1
4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1
1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。A throttle body 11 of the throttle valve control device 10 rotatably supports a throttle shaft 12 via bearings 15 and 16. Throttle valve 13
Is formed in a disk shape, and a screw 1 is
It is fixed at 4. When the throttle valve 13 rotates together with the throttle shaft 12, the throttle body 1
The flow passage area of the intake passage 11a formed by the inner wall of the first intake passage 11 is adjusted, and the flow rate of intake air passing through the intake passage 11a is controlled.
【0013】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。A throttle lever 21 is press-fitted and fixed to one end of the throttle shaft 12, and the throttle lever 21 rotates together with the throttle shaft 12. The stopper screw 22 abuts on the throttle lever 21 to define the fully closed position of the throttle valve 13. By changing the screwing amount of the stopper screw 22, the fully closed position of the throttle valve 13 can be adjusted.
【0014】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。The rotation angle sensor 30 includes a throttle lever 2
1, a contact portion 31, a substrate 32 coated with a resistor, and a housing 33. Contact part 3
1 is press-fitted into the throttle shaft 12 and rotates together with the throttle shaft 12. The substrate 32 is fixed to the housing 33, and the contact portion 31 slides on the resistor applied to the substrate 32. A constant voltage of 5 V is applied to the resistor applied to the substrate 32, and when the sliding position between the resistor and the contact portion 31 changes according to the opening of the throttle valve 13, the output voltage value changes. An electronic control unit (ECU) (not shown) receives the output voltage value from the rotation angle sensor 30 and detects the opening of the throttle valve 13.
【0015】スロットル軸12の他方の端部には、図1
に示すようにロータ41、コア45、46、一対のソレ
ノイド部50および55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。ロータ41の回転方向は図1に示す時
計方向である。At the other end of the throttle shaft 12, FIG.
As shown in the figure, the rotor 41, the cores 45 and 46, and the pair of solenoids 50 and 55 constitute the torque motor 40. The end of the torque motor 40 is covered by the cover 20. The rotation direction of the rotor 41 is the clockwise direction shown in FIG.
【0016】ロータ41は、スロットル軸12に圧入固
定したロータ本体としてのロータコア42と、ロータコ
ア42の径方向反対側の外周にそれぞれ設けられた磁石
群43、44とから構成される。磁石群43、44は複
数の同一寸法の平板磁石43a、44aをロータコア4
2の外周に接着してなる。これら平板磁石43a、44
aの各々はその磁石群内において周方向に密着して配列
されている。磁石群43の平板磁石43aと磁石群44
の44aとは、それぞれ同数がロータコア42の外周の
180°反対側に対称に設けられている。The rotor 41 is composed of a rotor core 42 as a rotor body press-fitted and fixed to the throttle shaft 12, and magnet groups 43 and 44 provided on the outer periphery of the rotor core 42 on the radially opposite side. The magnet groups 43 and 44 include a plurality of plate magnets 43a and 44a having the same size, respectively.
2 adhered to the outer periphery. These plate magnets 43a, 44
Each of a is arranged closely in the circumferential direction in the magnet group. Plate magnet 43a and magnet group 44 of magnet group 43
44a are provided symmetrically on the opposite side of the outer circumference of the rotor core 42 by 180 °.
【0017】各平板磁石43a、44aはロータ41の
径方向に着磁されていて、磁石群43、44のうち一方
の径方向外側がN極となり、他方がS極となる。これに
より、ロータ41の回転軸に対して平行な面の一方側を
N極とし、他方側をS極とすることができる。平板磁石
43a、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の永久磁石を
用いることが望ましいが、フェライト系磁石のような他
の永久磁石を用いることもできる。Each of the plate magnets 43a and 44a is magnetized in the radial direction of the rotor 41, and one of the magnet groups 43 and 44 has an N pole on the outside in the radial direction and the other has an S pole. Thereby, one side of the plane parallel to the rotation axis of the rotor 41 can be an N pole and the other side can be an S pole. As the plate magnets 43a and 44a, it is desirable to use a so-called rare earth permanent magnet that generates a high magnetic force, such as a neodymium-based or samarium-cobalt-based magnet, but other permanent magnets such as a ferrite-based magnet can also be used.
【0018】ステータはコア45、46とソレノイド部
50、55とを備える。コア45、46により、ロータ
41を収容する収容孔47が形成されている。コア4
5、46は、収容孔47に面する一対の磁極を形成して
いる。そして、コア45、46にはソレノイド部50、
55が連結され、ソレノイド部50、55によりコア4
5、46が励磁される。The stator includes cores 45 and 46 and solenoids 50 and 55. An accommodation hole 47 for accommodating the rotor 41 is formed by the cores 45 and 46. Core 4
5 and 46 form a pair of magnetic poles facing the accommodation hole 47. The solenoids 50,
55 are connected, and the core 4 is
5, 46 are excited.
【0019】コア45、46は、磁性鋼板の薄板をスロ
ットル軸12の軸方向に積層して形成され、収容孔47
を形成するように対向させて配置、固定されている。こ
れらコア45、46は、スロット連結部48、49で密
着して突き合わされている。このため、コア45、46
が形成する収容孔47は、ロータからみて実質的にスロ
ットのないスロットレス構造となっている。The cores 45 and 46 are formed by laminating thin magnetic steel plates in the axial direction of the throttle shaft 12.
Are arranged and fixed so as to face each other. These cores 45 and 46 are closely butted by slot connecting portions 48 and 49. Therefore, the cores 45, 46
Has a slotless structure having substantially no slots when viewed from the rotor.
【0020】スロット連結部48、49は、磁束通路と
しての断面積を十分に小さくするように薄く形成されて
いる。そして、このスロット連結部48、49によりス
テータが形成する一対の磁極の境界が形成されている。
これらスロット連結部48、49は、ロータ41から見
て非対称位置に配置されている。ロータ41上の平板磁
石43a、44aの配置ピッチ角をAとすると、スロッ
ト連結部48、49は180°反対側の対称位置から磁
石ピッチ角Aの半分(1/2)だけずれた位置に互いに
位置している。これにより、ロータ上の一対の磁極と、
ステータ上の一対の磁極とは、ロータ上の磁石ピッチの
半分だけずれて配置される。The slot connecting portions 48 and 49 are formed thin so as to sufficiently reduce the cross-sectional area as a magnetic flux passage. The slot connecting portions 48 and 49 define a boundary between a pair of magnetic poles formed by the stator.
These slot connecting portions 48 and 49 are arranged at asymmetric positions when viewed from the rotor 41. Assuming that the arrangement pitch angle of the plate magnets 43a and 44a on the rotor 41 is A, the slot connecting portions 48 and 49 are shifted from the symmetrical position on the opposite side by 180 ° by a half (1/2) of the magnet pitch angle A. positioned. Thereby, a pair of magnetic poles on the rotor,
The pair of magnetic poles on the stator is arranged so as to be shifted by half the magnet pitch on the rotor.
【0021】ソレノイド部50および55はそれぞれ鉄
心51および56にコイル52および57を巻回して形
成されており、ロータ41を挟むようにコア45、46
の間に固定されている。ソレノイド部50と55はロー
タ41の周方向の180°反対側から角度Aの1/2だ
けずれた位置にスロット連結部48、49と対向して配
置されている。コイル52および57に通電することに
より、ステータのコア45、46の一方にN極、他方に
S極の二極が生成される。磁石群43、44により生成
されたロータ41側の磁極と、通電により生成されたス
テータ側の磁極とにより、ロータ41を回動させるトル
クが発生する。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。The solenoid portions 50 and 55 are formed by winding coils 52 and 57 around iron cores 51 and 56, respectively, and cores 45 and 46 sandwich the rotor 41 therebetween.
Is fixed between. The solenoids 50 and 55 are arranged opposite to the slot connecting parts 48 and 49 at a position shifted from the opposite side of the rotor 41 by 180 ° in the circumferential direction by の of the angle A. When the coils 52 and 57 are energized, two poles of an N pole are generated on one of the cores 45 and 46 of the stator, and an S pole is generated on the other. A torque for rotating the rotor 41 is generated by the magnetic poles on the rotor 41 side generated by the magnet groups 43 and 44 and the magnetic poles on the stator side generated by energization. The return spring 17 has one end fixed to the rotor core 42 and the other end fixed to the screw 18, and biases the throttle valve 13 in the closing direction.
【0022】図3は図1に示すような構成のトルクモー
タにおいて生成するステータ側の磁極の位置と平板磁石
の位置の関係を説明する模式図である。複数の平板磁石
はロータの周方向両側にそれぞれ対称に配置され、ステ
ータのN極とS極がロータを囲むように形成されてい
る。ステータのN極及びS極において、ロータの回転に
より磁石が向かってくる側の縁をその磁極の前方の縁ま
たは前縁と呼ぶ。N極の前方の縁とS極の前方の縁との
位置は対称の位置から磁石ピッチの大きさの半分だけず
れているので、ステータの一方の磁極(ここではS極)
の前方の縁が、ロータの磁石ピッチの縁に対応するとき
に、ステータの他方の磁極(ここではN極)の前方の縁
は、磁石ピッチのほぼ中央に対応する。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the relationship between the positions of the magnetic poles on the stator side and the positions of the plate magnets generated in the torque motor having the structure shown in FIG. The plurality of plate magnets are respectively symmetrically arranged on both sides in the circumferential direction of the rotor, and the N and S poles of the stator are formed so as to surround the rotor. In the north pole and the south pole of the stator, the edge on the side where the magnet comes due to the rotation of the rotor is called the front edge or front edge of the magnetic pole. Since the position of the front edge of the N pole and the front edge of the S pole are shifted from the symmetric position by half of the magnitude of the magnet pitch, one of the magnetic poles of the stator (S pole in this case) is used.
Correspond to the edge of the rotor magnet pitch, the front edge of the other pole of the stator (here the north pole) corresponds to approximately the center of the magnet pitch.
【0023】図13は比較例を示す。図1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。比較例にお
いては、平板磁石43a、44aは、第1実施例と同様
にそれぞれ同数がロータコア42の外周の180°反対
側に対称に設けられている。コア453と463とはほ
ぼ対称に設けられ、二つのスロット連結部483、49
3はロータ41を挟んで180°反対側の位置にある。FIG. 13 shows a comparative example. The substantially same parts as those in the first embodiment shown in FIG. In the comparative example, the same number of the plate magnets 43a and 44a are provided symmetrically on the opposite side of the outer periphery of the rotor core 42 by 180 ° similarly to the first embodiment. The cores 453 and 463 are provided substantially symmetrically, and the two slot connecting portions 483 and 49 are provided.
Reference numeral 3 denotes a position 180 ° opposite to the rotor 41.
【0024】図5および図6は比較例と第1実施例のト
ルクモータによる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。比較例のトルクモータによっ
て発生するトルクは、図13のスロット連結部483、
493近傍の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43aと44aと
はロータコア42の外周の対称する位置にあり、スロッ
ト連結部483と493もロータ41を挟んで対称の位
置にある。したがって、ロータの回転に伴って両磁極の
縁であるX部とY部とに同時に磁石の縁部がかかり、同
時に磁石の中央部が対応することになる。そのため、図
5に示すように無通電時、通電時共にロータの回転角の
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。FIGS. 5 and 6 are characteristic diagrams showing the relationship between the rotation angle and the magnitude of the generated torque by the torque motors of the comparative example and the first embodiment. The torque generated by the torque motor of the comparative example is the same as that of the slot connecting portion 483 in FIG.
This is a combination of two torques that are generated most strongly in the X and Y sections near 493. The plate magnets 43a and 44a are located at symmetrical positions on the outer periphery of the rotor core 42, and the slot connecting portions 483 and 493 are also located at symmetrical positions across the rotor 41. Therefore, with the rotation of the rotor, the edge of the magnet is simultaneously applied to the X portion and the Y portion, which are the edges of both magnetic poles, and the central portion of the magnet is also at the same time. Therefore, as shown in FIG. 5, a torque ripple in which the torque periodically fluctuates due to a change in the rotation angle of the rotor both when power is not supplied and when power is supplied.
【0025】一方、本実施例では、スロット連結部の近
傍、すなわちN極の前方の縁とS極の前方の縁との位置
が対称の位置から磁石ピッチの大きさの半分だけずれて
いるので、N極とS極とで発生するトルクの回転角によ
る変動の周期の位相が互いに半波長ずれる。これによ
り、N極側とS極側とで発生するトルクリップルが打ち
消し合い、図6に示すように無通電時、通電時共に所定
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、ロータの回転角を精密に制御しやすくな
る。On the other hand, in the present embodiment, the position near the slot connection portion, that is, the position of the front edge of the N pole and the front edge of the S pole is shifted from the symmetric position by half the size of the magnet pitch. , The phases of the fluctuation cycles of the torque generated by the N pole and the S pole due to the rotation angle are shifted from each other by a half wavelength. As a result, torque ripples generated on the N-pole side and the S-pole side cancel each other out, and as shown in FIG. 6, substantially constant torque can be obtained in a predetermined rotation angle range both when power is not supplied and when power is supplied.
Therefore, it becomes easy to precisely control the rotation angle of the rotor.
【0026】図3に示す例では、平板磁石を密着させて
配置した場合について説明したが、図4に示すように平
板磁石または円弧状磁石を間隔をあけて配置した場合で
も同様の効果を得ることができる。また、図1に示す実
施例では、スロット連結部48、49を密着させて実質
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。In the example shown in FIG. 3, the case where the plate magnets are arranged in close contact with each other has been described. However, similar effects can be obtained even when the plate magnets or the arc-shaped magnets are arranged at intervals as shown in FIG. be able to. Further, in the embodiment shown in FIG. 1, the slot connecting portions 48 and 49 are brought into close contact with each other to form a substantially slotless structure.
An air gap may be formed in 49.
【0027】次に、スロットル弁制御装置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、57に供給される。コイル52および57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。Next, the operation of the throttle valve control device 10 will be described. (1) During normal driving The normal driving mode of the vehicle is ISC (idle speed control).
l) Normal driving, cruise control, etc. The opening of the throttle valve 13 in each mode is determined based on an engine operating state such as an accelerator pedal depression amount and an engine speed.
The control current calculated by the CU is supplied to the coils 52 and 57 according to the calculated opening. Since the torque for rotating the rotor 41 generated when the coils 52 and 57 are energized is greater than the urging force of the return spring 17, the rotor 41 can rotate against the urging force of the return spring 17.
【0028】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および57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。The opening of the throttle valve 13 which rotates with the rotation of the rotor 41 is detected by the rotation angle sensor 30 and fed back to the ECU. The control current supplied from the ECU to the coils 52 and 57 is adjusted based on the opening signal. By detecting the opening of the throttle valve 13, the torque acting on the rotor 41 is prevented from fluctuating due to a temperature change or the like, and the opening of the throttle valve 13 can be controlled with high accuracy.
【0029】(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。(2) At the time of failure The throttle opening 13 required by the ECU and the actual throttle valve 1 detected by the rotation angle sensor 30 are calculated.
If the opening degree of the throttle valve 3 does not match, it is determined that the opening degree control of the throttle valve 13 by the ECU has failed, and
Sends a signal to close the throttle valve 13. Then, since the throttle valve 13 returns to the fully closed position by the urging force of the return spring 17, the throttle valve 13 can be prevented from being excessively opened.
【0030】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および5
7に供給する制御電流が遮断される。したがって、EC
U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。Further, since the ECU is provided with a sub-ECU that constantly diagnoses a failure of the ECU, if the ECU fails, the coils 52 and 5 are instructed by the sub-ECU.
The control current supplied to 7 is cut off. Therefore, EC
Even if U fails, the throttle valve 13 can be fully closed by the urging force of the return spring 17.
【0031】(第2実施例)本発明の第2実施例のトル
クモータを図7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。第2実施例では、ステータのコア4
51と461とはほぼ対称に配置され、二つのスロット
連結部481、491はロータ41の周方向に180°
反対側の対称する位置にある。ソレノイド部50、55
はスロット連結部481、491に対向する位置にロー
タ41を挟んで180°反対側に位置している。(Second Embodiment) FIG. 7 shows a torque motor according to a second embodiment of the present invention. The substantially same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. In the second embodiment, the stator core 4
51 and 461 are arranged almost symmetrically, and the two slot connecting portions 481 and 491 are 180 ° in the circumferential direction of the rotor 41.
It is on the opposite symmetrical position. Solenoid parts 50, 55
Is located 180 ° opposite to the slot connecting portions 481 and 491 with the rotor 41 interposed therebetween.
【0032】一方の磁極の複数の平板磁石43aに対し
てロータ41外周の180°反対側から周方向に角度1
/2Aだけずらした位置に他方の磁極の複数の平板磁石
44aがそれぞれ設けられている。第1実施例と同様に
複数の平板磁石43a、44aは同一寸法であり、ロー
タコア42の外周に接着して配列されている。An angle of 1 from the 180 ° opposite side of the outer periphery of the rotor 41 with respect to the plurality of plate magnets 43a of one magnetic pole in the circumferential direction.
A plurality of plate magnets 44a of the other magnetic pole are provided at positions shifted by / 2A. As in the first embodiment, the plurality of plate magnets 43a and 44a have the same size and are arranged by being adhered to the outer periphery of the rotor core 42.
【0033】図8は図7に示すような構成のトルクモー
タにおいて生成するステータ側の磁極の位置と磁石の位
置の関係を説明する模式図である。第2実施例において
も第1実施例と同様に、ステータのS極のロータの回転
方向に対する前方の縁が、配列された磁石ピッチの縁に
対応するときに、N極の前方の縁は、磁石ピッチの中央
に対応する。したがって、第1実施例と同様に、N極と
S極とで発生するトルクの回転角による変動の周期の位
相が互いに半波長ずれる。これにより、二つの磁極で発
生するトルクリップルが打ち消され、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。FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the relationship between the positions of the magnetic poles on the stator side and the positions of the magnets generated in the torque motor having the configuration shown in FIG. In the second embodiment, as in the first embodiment, when the front edge of the S pole of the stator in the rotation direction of the rotor corresponds to the edge of the arranged magnet pitch, the front edge of the N pole is: Corresponds to the center of the magnet pitch. Therefore, similarly to the first embodiment, the phases of the periods of the fluctuations caused by the rotation angles of the torque generated at the N pole and the S pole are shifted from each other by a half wavelength. As a result, the torque ripple generated by the two magnetic poles is canceled, and a substantially constant torque can be obtained in a predetermined rotation angle range.
【0034】図8に示す例では、平板磁石を密着させて
配置した場合について説明したが、図9に示すように平
板磁石または円弧状磁石を間隔をあけて配置した場合で
も同様の効果を得ることができる。In the example shown in FIG. 8, the case where the plate magnets are arranged in close contact with each other has been described. However, similar effects can be obtained even when the plate magnets or the arc-shaped magnets are arranged at intervals as shown in FIG. be able to.
【0035】(第3実施例)本発明の第3実施例のトル
クモータを図10に示す。第1、第2実施例と実質的に
同一部分に同一符号を付す。上記の第1、第2実施例に
おいては、トルクモータの応答速度を向上させるために
ロータ41を挟むように2つのソレノイド部50、55
をステータに設けたが、図10に示すように、トルクモ
ータの体格を小さくし、軽量化するためにソレノイド部
50が1つの構成とすることもできる。このとき、ステ
ータ側の磁極と平板磁石の位置の関係は図3に示す模式
図と同様である。(Third Embodiment) FIG. 10 shows a torque motor according to a third embodiment of the present invention. The same reference numerals are given to substantially the same parts as those in the first and second embodiments. In the above-described first and second embodiments, the two solenoid portions 50 and 55 are provided so as to sandwich the rotor 41 in order to improve the response speed of the torque motor.
Is provided on the stator, but as shown in FIG. 10, a single solenoid unit 50 may be used to reduce the size and weight of the torque motor. At this time, the relationship between the magnetic poles on the stator side and the positions of the plate magnets is the same as the schematic diagram shown in FIG.
【0036】図10では、ソレノイド部50に対向する
位置にあるステータ連結部482と反対側のステータ連
結部492とを180°反対側の位置から角度1/2A
だけずらして構成されているが、図7に示す第2実施例
と同様にステータ連結部を対称に設けて二極の複数の平
板磁石の位置を180°反対側から周方向に角度1/2
Aだけずらした構成においてもソレノイド部50を1つ
にすることができる。このとき、ステータ側の磁極と平
板磁石の位置の関係は図8に示す模式図と同様である。In FIG. 10, the stator connecting portion 482 at the position facing the solenoid portion 50 and the stator connecting portion 492 on the opposite side are angled by 1 / 2A from the position on the 180 ° opposite side.
However, as in the second embodiment shown in FIG. 7, the stator connecting portions are provided symmetrically, and the positions of the plurality of two-pole plate magnets are set at an angle of 1/2 in the circumferential direction from the 180 ° opposite side.
Even in the configuration shifted by A, one solenoid unit 50 can be used. At this time, the relationship between the magnetic poles on the stator side and the positions of the plate magnets is the same as the schematic diagram shown in FIG.
【0037】(第4実施例)図11は本発明の第4実施
例の作用を説明する模式図である。上記の第1〜3実施
例においては、二極のステータはロータ41外周のほぼ
全体を取り囲むように構成されているため、図3および
図8に示すようにステータ側の磁極はロータ外周の全体
に存在するが、図11に示すようにステータ側の磁極が
ロータの外周の一部にのみある構成とすることもでき
る。(Fourth Embodiment) FIG. 11 is a schematic diagram for explaining the operation of the fourth embodiment of the present invention. In the above-described first to third embodiments, the two-pole stator is configured to surround substantially the entire outer periphery of the rotor 41. Therefore, as shown in FIGS. However, it is also possible to adopt a configuration in which the magnetic poles on the stator side are provided only in a part of the outer periphery of the rotor as shown in FIG.
【0038】(第5実施例)図12は本実施例の第5実
施例を説明するロータの拡大断面図であり、ロータの1
つの磁極をなす複数の磁石のうちの一つとしての棒状磁
石143aを拡大して図示している。棒状磁石143a
は断面が台形状に形成され、隣接する磁石同士で密着し
てロータコア142の外周に配置されている。(Fifth Embodiment) FIG. 12 is an enlarged sectional view of a rotor for explaining a fifth embodiment of the present embodiment.
The bar-shaped magnet 143a as one of a plurality of magnets forming one magnetic pole is illustrated in an enlarged manner. Rod magnet 143a
Is formed in a trapezoidal cross section, and is disposed on the outer periphery of the rotor core 142 in close contact with adjacent magnets.
【0039】第5実施例では、ロータの外周に磁性材と
しての鉄製の円筒部材60が装着されている。これによ
り、複数の棒状磁石143aの外側が覆われている。さ
らに本実施例では、ステータの一方の磁極の縁が磁石の
縁に対応するときに、他方の磁極で前縁が磁石中央部か
らわずかにずれることを製造上の公差として許容してい
る。このずれ量は磁石中央、すなわち磁石の縁からA/
2の位置から、±A/12の範囲で許容される。これに
より、本実施例では発生するトルクリップルの大きさを
図13の比較例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。In the fifth embodiment, an iron cylindrical member 60 as a magnetic material is mounted on the outer periphery of the rotor. Thereby, the outside of the plurality of bar-shaped magnets 143a is covered. Further, in this embodiment, when the edge of one magnetic pole of the stator corresponds to the edge of the magnet, the other magnetic pole allows the leading edge to be slightly shifted from the center of the magnet as a manufacturing tolerance. This shift amount is A / A from the center of the magnet, ie, from the edge of the magnet.
From the position of No. 2, it is allowed within a range of ± A / 12. Thereby, in the present embodiment, the size of the torque ripple generated can be suppressed to 1 / or less of the torque ripple generated in both magnetic poles in the comparative example of FIG.
【0040】この構成では、スロットル弁を駆動するア
クチュエータとしての実用性を満たすことができる。し
かも、組み立て作業の容易化などの製造上の利点を得る
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13
の比較例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。With this configuration, it is possible to satisfy the practicality as an actuator for driving the throttle valve. In addition, manufacturing advantages such as facilitation of the assembling work can be obtained. In order to realize more precise control of the throttle, the allowable value of the torque ripple is shown in FIG.
It is desirable to suppress the torque ripple to about 1/10 of the torque ripple generated in the comparative example.
【0041】上記複数の実施例では、スロットル弁制御
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。In the above embodiments, the torque motor of the present invention is applied to the throttle valve control device. However, it goes without saying that the torque motor of the present invention can be applied to a flow control valve for any use.
【図1】本発明の第1実施例によるトルクモータを用い
たスロットル弁制御装置を示す図2のカバーを取り払っ
たI方向矢視図である。FIG. 1 is a view showing a throttle valve control device using a torque motor according to a first embodiment of the present invention, as viewed from an arrow I in FIG. 2 with a cover removed.
【図2】本発明の第1実施例によるトルクモータを用い
たスロットル弁制御装置を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing a throttle valve control device using a torque motor according to a first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第1実施例によるトルクモータの作用
を説明する模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the operation of the torque motor according to the first embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第1実施例によるトルクモータの作用
を説明する模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the operation of the torque motor according to the first embodiment of the present invention.
【図5】比較例のトルクモータによる回転角とトルクと
の関係を示す特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between a rotation angle and a torque by a torque motor of a comparative example.
【図6】本発明の第1実施例による回転角とトルクとの
関係を示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between a rotation angle and a torque according to the first embodiment of the present invention.
【図7】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。FIG. 7 is a view illustrating a torque motor according to a second embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第2実施例によるトルクモータの作用
を説明する模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram illustrating the operation of a torque motor according to a second embodiment of the present invention.
【図9】本発明の第2実施例によるトルクモータの作用
を説明する模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram illustrating the operation of a torque motor according to a second embodiment of the present invention.
【図10】本発明の第3実施例によるトルクモータを示
す図である。FIG. 10 is a view illustrating a torque motor according to a third embodiment of the present invention.
【図11】本発明の第4実施例によるトルクモータの作
用を説明する模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram illustrating the operation of a torque motor according to a fourth embodiment of the present invention.
【図12】本発明の第5実施例によるトルクモータを示
す拡大図である。FIG. 12 is an enlarged view showing a torque motor according to a fifth embodiment of the present invention.
【図13】比較例によるトルクモータを示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a torque motor according to a comparative example.
10 スロットル弁制御装置 11 スロットルボディ 12 スロットル軸 13 スロットル弁 17 リターンスプリング 40 トルクモータ 41 ロータ 42 ロータコア(ロータ本体) 43、44 磁石群 43a、44a 平板磁石 45、46 コア 48、49 スロット連結部 50、55 ソレノイド部 52、57 コイル 60 円筒部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Throttle valve control device 11 Throttle body 12 Throttle shaft 13 Throttle valve 17 Return spring 40 Torque motor 41 Rotor 42 Rotor core (rotor main body) 43, 44 Magnet group 43a, 44a Plate magnet 45, 46 Core 48, 49 Slot connecting part 50, 55 solenoid part 52, 57 coil 60 cylindrical member
Claims (3)
配列してなる磁石群により形成してなるロータと、 前記ロータと対向して配置された磁極を備え、ソレノイ
ド部により励磁されるステータとを備え、 前記ステータの一方の磁極の前縁が前記ロータの一方の
磁極の磁石の縁に対応するときに、前記ステータの他方
の磁極の前縁が前記ロータの他方の磁極の磁石のほぼ中
央に対応するように配置されていることを特徴とするト
ルクモータ。1. A rotor comprising a pair of magnetic poles each formed by a magnet group in which a plurality of magnets are arranged, and a stator having a magnetic pole disposed opposite to the rotor and excited by a solenoid unit. When the front edge of one pole of the stator corresponds to the edge of the magnet of one pole of the rotor, the front edge of the other pole of the stator is substantially the same as the magnet of the other pole of the rotor. A torque motor, which is disposed so as to correspond to the center.
る請求項1に記載のトルクモータ。2. The torque motor according to claim 1, wherein the magnet has a flat shape.
磁極の磁石を周方向に二等分する位置から前記ロータの
磁石ピッチの1/12以内の位置であることを特徴とす
る請求項1または2のいずれかに記載のトルクモータ。3. The rotor according to claim 1, wherein the substantially center is a position within 1/12 of a magnet pitch of the rotor from a position at which a magnet of the other magnetic pole of the rotor is bisected in a circumferential direction. 3. The torque motor according to any one of 1 and 2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10234026A JPH11146625A (en) | 1997-08-26 | 1998-08-20 | Torque motor |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22944097 | 1997-08-26 | ||
| JP9-229440 | 1997-08-26 | ||
| JP10234026A JPH11146625A (en) | 1997-08-26 | 1998-08-20 | Torque motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11146625A true JPH11146625A (en) | 1999-05-28 |
Family
ID=26528795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10234026A Withdrawn JPH11146625A (en) | 1997-08-26 | 1998-08-20 | Torque motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11146625A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1422807A3 (en) * | 2002-11-20 | 2006-03-22 | Minebea Co., Ltd. | Reciprocating rotary permanent magnet motor |
| US7712174B2 (en) | 2003-05-16 | 2010-05-11 | Panasonic Electric Works Co., Ltd. | Rolling driving actuator and power toothbrush using the same |
-
1998
- 1998-08-20 JP JP10234026A patent/JPH11146625A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1422807A3 (en) * | 2002-11-20 | 2006-03-22 | Minebea Co., Ltd. | Reciprocating rotary permanent magnet motor |
| US7712174B2 (en) | 2003-05-16 | 2010-05-11 | Panasonic Electric Works Co., Ltd. | Rolling driving actuator and power toothbrush using the same |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
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