JPS6373864A

JPS6373864A - ステツピングモ−タ

Info

Publication number: JPS6373864A
Application number: JP21776486A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Komiya; 小宮　靖雄
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 1986-09-16
Filing date: 1986-09-16
Publication date: 1988-04-04
Anticipated expiration: 2012-05-28
Also published as: JP2615021B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は電動式膨張弁のニードル弁等を作動させるステ
ッピングモータ（こおいて、前８己ニードル弁の最終停
止位置を精度良く一定にさせるようにしたステッピング
モータに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、ステッピングモータ）こより膨弓長弁のニードル
弁を弁座に対して離開し、流体の流量を制御するものと
して第１０図に示すものがある。

以下、このステッピングモータを使用した電動式膨張弁
について説明する。

この電動式膨張弁は、バルブ部■とステッピングモータ
部Ｍより成る。バルブ部■において、弁本体１の一次口
１ａと二次ロ１ｂ間の隔壁２に弁座２ａが設けられ、該
弁座２ａに対し、てニードル弁３が接離するもので、該
ニードル弁３は前記二次ロｌｂ側において弁本体１に螺
着された雄螺子管４内において軸方向に摺動自在に支持
されている。

弁本１本１の上部には雄螺子管４を中心にした状態にお
いて下蓋５が設けられ、該下蓋５上にステッピングモー
タ部Ｍにおける密閉型ケース６が固定される。ケース６
の外周部にはコイル７を内蔵して周方向に等間隔を存し
て多数の巾（又はクローポール）８ａを配列したステー
ク８が着脱自在に設けられる。ケース６内においてロー
タ９が上記雄螺子管４により回動自在に支持して設けら
れる。ロータ９は支持筒１０の外周部に同じく筒状の永
久磁石１１を嵌合してから上縁部１０ａを該永久磁石１
１上に拡開して両者を一体化したものであり、支持筒１
０の内側下方に嵌合固定した雌螺子管１２を前記雄螺子
管４に螺合して回動、かつ軸方向に移動可能に設けられ
ている。永久磁石１１には周方向においてＮ極とＳ極が
交互に着磁されている。

支持筒１０内の軸方向の中間部には連結壁１０ｂが形成
され、その孔１０ｃにニードル弁３の小径部３ａを挿通
した後、Ｅ　ＩＪソング３にて止着している。ニードル
弁３の小径部３ａには圧着コイルバネ１４がその段部３
ｂと連結ｇ１０１）との間において捲装されている。

ロータ９の上部において、ケース６に止着した心棒１５
に螺旋状案内リング１６が捲着され、該螺旋状案内リン
グ１６に対してスライダー１７が回動、かつ上下動自在
に係合されており、該スライダー１７の外端はロータ９
に立設した係止杆１８に係合している。

上記構成において、ステータ８のコイル７に通電すると
ロータ９が回転し、ロータ９の回転に応じてスライダー
１７が螺旋状案内リング１６に沿って上下動し、その上
下端のストッパー１６ａ。

１６ｂに衝合した位置でロータ９の回動並びにニードル
弁３の移動は停止する。また、ニードル弁３が弁座２ａ
を閉止した際には、コイルバネ１４のバネ力によりニー
ドル弁３が弁座２ａに若干圧着されるように構成されて
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、前記電動式膨張弁に使用されるステッピング
モータにおけるロータ９の永久磁石１１の磁極を２４極
となし、ステータ８のコイル７を１−２相励磁によって
駆動した場合について動作を説明する。なお、永久磁石
１１の磁極を２４極としたので、該永久磁石１１の極間
は１５度となり、かつステータ８の歯の間は７．５度と
なるので、１ステツプ毎のロータ９の回転角は３．７５
度となる。

今、第３図の原理図に示すステッピングモータにおける
コイル７に第４図に示す１−２相励磁による電流を流す
と、ロータ９は第６図〜第９図に示す如き回転を行う。

すなわち、第６図〜第９図は励磁順序に従って動くロー
タ９の歯の極を表すもので、図中、○印はロータ９の係
止杆１８であるストッパ（Δ印で示す）がステータ８の
励磁によって動く位置を示すもので、○印肉およびわき
の数字は第５図に示す原点からのパルス数を示す。また
、マ印はステータ８のストッパ、すなわち、固定側のス
トッパ１６ｂを示し、ロータ９のストッパ△はステータ
８のストッパマの位置より図において右方向に動けない
ものとする。そして、同図は全てロータ９を上から見て
時計方向に動く状態を示している。

第６図に示すものはロータ９のストッパ△は、永久磁石
１１のＳ極中心に設けられている。今、ロータ９のスト
ッパ△に着目すると、該ストッパ△は図に示すＯ印肉の
数字の励磁順序に従って左方から右方に向かって移動す
る。そして、○印の数字が０になった時に、ステータ８
のストッパマの所にロータ９のストッパ△が位置する（
図示の状態）。さらに、コイル７への通電が続けられて
いるので、マイナスの数字を付けた数字順の動きをする
。すなわち、−３まではストッパマの位置に停止してい
て、−４で１５度反転すると共に、それ以後はストッパ
マに当たる前の順番通りに動き０に戻る。そして、この
状態は８パルス毎に前記動作を繰り返すものである。

ここで、連続的に駆動していた励磁を止めると、ストッ
パ△の位置は駆動を止めた時の相に応じて０〜−８まで
の数字で示した位置で停止する。そこで、停止する時の
相を、例えばＡ相と決めれば、ストッパ△が停止する位
置は一定となり、第６図に示す位置で必ず停止すること
となる。

次に、第７図に示すロータ９のストッパ△を永久磁石１
１のＮ極の中心に設けると、停止させる時の相をＡ相と
決めると、僅かな差でロータ９のストッパ△の止まる位
置はけ、第７図の破線で示した△の位置と、ステータ８
のストツパマの位置との２位置で停止することとなる。

ここで言う僅かな差とは、ロータ９のストッパと本体の
ストッパとのお互の１目互関係の差と、印加電流等のト
ルクに影響を及ぼず要素の差である。

電流が変ると釣り合い位置が変る。そこで、ロータ９の
ストッパ△とステータ３のストッパマを、仮にロータ９
のトルクに対して剛性の大きいものを用いても、ロータ
９の動きは磁力によるバネ系であるので、現実的には電
流等の差により、前記した２つの位置に停止することは
避けられないこととなる。従って、ロータ９のストッパ
△を永久磁石のＮ極中心に設けたのでは、一定した位置
で停止させることはできない。

また、第３図、第９図はロータ９のストッパ△を永久磁
石１１のＮ極とＳ極の間に設けた場合を示しているが、
この場合、駆動パルスをＡ相で止めると、ロータ９のス
トッパ△の停止位置は一定となる。しかし、何れの場合
であっても、ロータ９のダンピング特性により、反転時
にオーバシュートシて、次のパルスで８パルス以上反対
方向へ移動した時は、この限りではなくなる。

以上の説明より明らかな如く、ステッピングモータにお
いて、回転方向にストッパを設は位置検出を行う場合、
位置出しの原点の精度は、次の３項目となる。

（１）駆動を停止する時の励磁相を一定にする。

（２）反転時のダンピング特性を向上させる。

（３）ロータ９の永久磁石１１のＮ、Ｓ極と、ステータ
８の磁極歯との相対位置を、駆動を停止した時の励磁相
でロータ９が反転しない位置とする。

ところで、前記した項目の（１）については、市Ｕ　御
回路のソフトウェア−で解決でき、また、項目（２）に
ついては、摩擦抵抗、慣性負荷の変更、駆動回路による
ダンピングおよびダンピング特性を考、１魚してイニシ
ャライズ時の励磁速度を遅くしたり、あるいはイニシャ
ライズ時の励＆ｕ　Ｎ％了間際のみ速度を落どす等ソフ
ト的に解決することができる。

しかし、項目（３）についての解決方法はロータ９のス
トッパ△を設ける位置を永久磁石１１のＳ極中心の近辺
（Ｎ極から離れたところ）に設けなければ解決できない
。

そこで、本発明はストッパ△を永久磁石１１のＳｔｌの
中心に確実、かつ簡単に設けられるようにしたものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は前記した問題点を解決したロータの永久磁石の
磁極位置とステークの歯の位置との関係が負荷停止時に
一定となるように、永久磁石に予めマークを施してスト
ッパが所定の磁％位置の永久磁石に取付けられるように
したもので、その手段は、ロータの回転をストッパ等に
より機械的に制止して負荷の駆動を停止させるステッピ
ングモータにおいて、負荷停止時のロータの停止位置が
一定となるように、ロータの永久磁石に取付けられるス
トッパを、予め定めた磁極上に形成された溝等のマーク
を目印に取付け、ステータの歯の位置とロータの磁極の
位置とに対してストッパの位置が一定となるようにした
ことを特徴とするステッピングモータによってなされる
。

〔実施例〕

本発明に係るステッピングモータを利用したバルブは前
記した従来例に対して第１図に示す如き構造となってい
る。

すなわち、従来例の第１０図と相違する点は、ケース６
の外周部の所望位置に位置固定用の係合四部６ａを形成
し、一方、ステーク８の上部には該係合凹部６ａに係入
する係止部１９ａを有する弾性杆１９が該係止部１９ａ
をステーク８の５ｍ　ｔＮＮａ２Ｏ中心線上に一致させ
て取付けたことである。

また、本発明にあっては、永久磁石１１のＮ　”％にス
トッパである係止杆１８を立設するために、第２図（ａ
）　、　（ｂ）に示す如く、円筒状の磁石１オイ斗の一
個所に溝等のマークｌｌａを形成し、このマーク１１ａ
がＮ極となるように着磁すると共に、その後マークｌｌ
ａに係止トモ１３を立設し、ロータ９を組立て、あるい
は円筒状の磁石ｉｔ　：斗の一個所に予め係止杆１８を
立設し、その後ロータ９をご］立てるようにしたことを
特徴とするものである。

次に、本発明におけるステッピングモーターバルブの組
立方法について説明するに、まず、ロータ９を回転させ
、該ロータ９によって上下動するニードル弁３を所望の
位置まで下降させておく。

次いで、スライダー１７を回転して、前記ロータ９と同
様に所望の位置まで下降させた後、係止杆１８がスライ
ダー１７に当接する状態でケース６をロータ９に被せる
。そして、前記したステータ８と同様に構成した、すな
わち、係止部１９ａを有する治具をケース６に被せる。

この状態において、治具のコイルにパルス信号（ロータ
９がニードル弁３を全開から全閉状態にするパルス数よ
りも多いパルス数）を印加して、ロータ９をニードル弁
３が閉じる方向に回転させる。これにより、ニードル弁
３は弁座２ａを閉じると共に、ロータ９は案内リング１
６によるバネ分だけ係止杆１８がスライダー１７を回転
させるために、ニードル弁３が弁座２ａを閉じた後も少
し回転する。そして、この状態が口°−夕９の原点とな
る。

次ぎに、弁を開放する方向の所望周波数のパルス信号を
、前記治具のコイルに印加する。これにより、ロータ９
が前記したとは逆の方向に回転して、ニードル弁３が弁
座２ａより離れ弁は少し開放される。この時、弁を介し
て流れる流体の流量が、予め設定した流量となるように
治具を回転するる。すなわち、治具内のコイルに電圧を
印加したまま治具を回転すると、ケース６内のロータ９
も治具と一体に回転し弁の開度は変化するので、この調
整を行って前記予め設定した流量とする。

このようにぐ弁の開度が原点の状態から、予め定められ
た周波数のパルス信号を印加した時の流量が予め定めら
れた流量となるように調整したらば、次ぎに、治具をケ
ース６から外し、該ケース６の開口部と下蓋５とを溶接
して固定する。これにより、治具と同じように構成され
たステータ８の係止部１９ａをケース６の係合凹部６ａ
に係合し固定すれば、閉鎖状態にあるバルブ部■とステ
ータ８との位置関係が常に一致する。従って、ステータ
８内のコイル７を交換する等のためにバルブ部■とモー
フ部Ｍとを分離しても両者の位置関係は常に一致するも
のである。

なお、前記した実施例にあっては、バルブ部■とステー
タ８との位置決めを、ステータ８の係止部１９ａをケー
ス６の係合凹部６ａとによって行っているものについて
説明したが、この位置決めは、例えばケース６に表示し
たマークとステータ８に表示したマークとを合わせるこ
とによって行っても良い。この場合、バルブ部■とモー
タ一部Ｍとの固定は、溶接等種々なる方法によって行え
ば良い。また、心、捧１５の外周にネジを形成し、かつ
、ケース６の頂部にネジ孔を形成して、前記心棒１５を
螺合して前記した調整を行うようにすることも考えられ
る。なお、前記調整後は心棒１５をケース６に溶接等に
より固定する。

前記したように、本発明にあっては係止杆１８が取付け
られるロータ９の永久磁石１１における磁極が常に一定
の極（本実施例では５Ｔｈ）となるので、前記問題点で
説明した如くロータ９は常に一定の位置で停止すること
となる。

なお、前記実施例においては、係止杆１８を永久磁石１
１のＳ極中心上に取付けたものについて説明したが、こ
の取付位置は、ステータ８のコイル７に対する励磁電流
の手段状態とによって決定されるものであるから、係止
杆１８の取付位置は制御回路との関係で決定される。

〔発明の効果〕

本発明は前記した如く、ロータの回転をストッパ等によ
り機械的に制止して負荷の駆動を停止させるステッピン
グモータにおいて、負荷停止時のロータの停止位置が一
定となるように、ロータの永久磁石に取付けられるスト
ッパを、予め定めた磁極上に形成された溝等のマークを
目印に取付け、ステークの歯の位置とロータの磁極の位
置とに対してストッパの位置が一定となるようにしたの
で、このステッピングモータを電動式コントロールバル
ブに用いれば、ニードル弁の弁座に対する位置が常に一
定となり、流量の制御を正確、かつ、確実に行うことが
できる等の効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のステッピングモータを電動式膨張弁に
応用した場合の断面図、第２図Ｃａ）　、　（ｂ）は同
上のステッピングモータに組み込まれた永久磁石の平面
図と側面図、第３図は永久磁石とコイルとの関係を示す
図、第４図は同上のコイルへの逆さ順序を示す線図、第
５図はパルス数に対するロータの回転角度を示す線図、
第６図〜第９図はステータとロータとの関係をストッパ
との関係を考慮して示した展開図、第１０図は従来にお
；する電動式膨張弁の断面図である。１・・・弁本体、２ａ・・・弁座、３・・・ニードル弁
、６・・・ケース、６ａ・・・係合部、７・・・コイル
、訃・・ステータ、８ａ・・・歯、９・・・ロータ、１
１・・・永久磁石、１６ａ、１６ｂ・・・ストッパ、１
８・・・係止杆。特許出願人　　　　　　　株式会社鷺宮製作所第１図ス１−タ第７図第８図Ｘプーツ第９図

Claims

【特許請求の範囲】

　ロータの回転をストッパ等により機械的に制止して負
荷の駆動を停止させるステッピングモータにおいて、負
荷停止時のロータの停止位置が一定となるように、ロー
タの永久磁石に取付けられるストッパを、予め定めた磁
極上に形成された溝等のマークを目印に取付け、ステー
タの歯の位置とロータの磁極の位置とに対してストッパ
の位置が一定となるようにしたことを特徴とするステッ
ピングモータ。