JP3864008B2

JP3864008B2 - バルブ装置

Info

Publication number: JP3864008B2
Application number: JP03116199A
Authority: JP
Inventors: 陽一藤田; 修八木; 俊彦三宅; 帥男三好; 裕治中原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-02-09
Filing date: 1999-02-09
Publication date: 2006-12-27
Anticipated expiration: 2019-02-09
Also published as: JP2000230657A; US6488259B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、直流ブラシモータにより駆動され、例えば自動車のエンジンの排気ガスの一部を吸気系に再循環させて、不活性ガスの発生を抑制しながら、良好な燃料消費率を得るＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置の排気ガスの循環制御等に適用されるバルブ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は例えば特開平１０−２１３０６号公報に記載されたこの種従来のバルブ装置の構成を示す断面図である。
図において、１はモータケース、２はこのモータケース１内に収納され、上端がスライドボール３、下端がボールベアリング４によりそれぞれ支承されコイル５が巻回されたロータ、６はモータケース１の内壁にロータ２を囲繞するように配設され、ロータ２のコイル５と対応する位置に永久磁石磁極７が装着されたステータである。
【０００３】
８はロータ２の上部に取り付けられた整流子、９はこの整流子８にスプリング１０の押圧力により接触し、コネクタ端子１１を介して供給される直流電流を整流子８に通電するブラシ、１２はモータケース１と同軸状に連結されるバルブケース、１３はロータ２内に螺合されロータ２の回転に応じてガイドブッシュ１４を介して軸方向に移動可能なモータ軸、１５はこのモータ軸１３の先端に連結されガイドプレート１６を介して移動可能なバルブ駆動軸、１７はこのバルブ駆動軸１５の先端に固着され、バルブケース１２内に装着されるシール部材１８に接離することにより流通路１９を開閉するバルブ部材である。
【０００４】
上記のように構成された従来のバルブ装置においては、コネクタ端子１１を介して供給される直流電流が整流子８を介してロータ２のコイル５に通電されると、ステータ６の永久磁石磁極７と協働して直流電動機が構成されロータ２が回転する。すると、この回転に伴ってロータ２内に螺合されるモータ軸１３も回転して回転量に応じただけ移動、すなわち、図６に示す場合は図中下方に移動するので、モータ軸１３の先端に固着されたバルブ部材１７も下方に移動し、シール部材１８から離反して流通路１９は開放される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のバルブ装置は上記のように構成され、ロータ２内に螺合されるモータ軸１３をロータ２の回転によって上下に移動させることにより、バルブ駆動軸１５を介してバルブ部材１７とシール部材１８を接離させることによって、流通路１９を開閉するようにしているので、モータ軸１３をロータ２内に嵌挿させる必要があるとともに、ロータ２の外周部にコイル５を巻回させなければならないため、ロータ２の外径が大きくなって慣性モーメントが増大し、バルブ開閉動作の応答性が悪くなるという問題点があった。
【０００６】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、ロータの低慣性化を図ることによりバルブ開閉動作の応答性の優れたバルブ装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係るバルブ装置は、ステータコアの周方向に所定の個数のコイルがほぼ等間隔に配設されたステータと、外周面のステータの各コイルと対応する位置に複数の永久磁石磁極が配設されたロータと、電源から供給される直流電流をロータを介して転流しステータの各コイルへ通電する通電手段と、ロータの中心部に配設されロータの回転に応じて軸方向に移動可能な軸部材と、軸部材の移動により開閉するバルブ部材とを備え、上記通電手段は、ロータに各永久磁石磁極と共に樹脂で一体成形され、電源から第１のブラシを介して供給される直流電流を転流するために多分割された整流子、および整流子の各分割部にそれぞれ電気的に接続され整流子によりｎ相に転流された各電流を第２のブラシを介してステータの各コイルへそれぞれ通電するためのｎ個のスリップリングで構成したものである。
【０００８】
又、この発明の請求項２に係るバルブ装置は、請求項１において、整流子を、円板の中央または外縁環状部を周方向に多分割し、スリップリングを、整流子の内、外周いずれかの側に同心円環状にｎ分割してそれぞれ形成したものである。
【０００９】
又、この発明の請求項３に係るバルブ装置は、請求項１または２において、通電手段を、ステータおよびロータに対して軸方向にバルブ部材とは異なる側に設けたものである。
【００１０】
又、この発明の請求項４に係るバルブ装置は、請求項１において、ステータを、磁性材料で積層され複数のヨーク部が帯状に連結されたステータコアの各磁極テイースにそれぞれコイルを巻回するとともに連結部を屈曲させることにより環状に形成して構成したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の形態１におけるバルブ装置の構成を示す断面図、図２は図１におけるバルブ装置のモータ部の電流の流れを示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図である。図３は図２におけるモータ部の通電手段の構成を示す斜視図、図４は図１におけるバルブ装置のモータ部のステータの製造方法を示す平面図、図５はこの発明の実施の形態１におけるバルブ装置の図１とは異なる構成を示す断面図である。
【００１２】
図において、２１は樹脂部材で形成されるモータ部ケース、２２はこのモータ部ケース２１と樹脂モールドにより一体成形されるステータで、図４（Ａ）に示すように磁極テイース２３ａがそれぞれ突設されるコア片２３ｂが、薄肉部２３ｃを介して連結された磁性材料を、所定の枚数積層してステータコア２３を形成し、巻線性を良くするためにこの状態で巻線機（図示せず）により各磁極テイース２３ａにそれぞれコイル２４を施した後、図４（Ｂ）に示すように各薄肉部２３ｃを折曲させることにより環状に形成して構成されている。
【００１３】
２５はモータ部ケース２１の一端側に装着されるフランジ部材で、中央部には軸受２６を支持するボス部２５ａが形成されている。２７はモータ部ケース２１の他端側に支持された軸受で、軸受２６とは同軸上に配置されている。２８は両軸受２６、２７により両端が支承され、外周部にはステータ２２のコイル２４と対応する位置に複数の永久磁石磁極２９が配設されており、中央部にネジ穴２８ａが貫通して形成されたロータ、３０はこのロータ２８のネジ穴２８ａに螺合し、ロータ２８の回転に応じて軸方向に移動可能な軸部材である。
【００１４】
３１は図３に示すようにロータ２８の一端側に固着されロータ２８と共に回転する円板、３２はこの円板３１の中央環状部を周方向に多分割して形成される整流子、３３はこの整流子３２の外周側に同心円環状にｎ分割（図においては３分割）して形成されたスリップリング、３４はモータ部ケース２１の他端側に装着されるブラケット、３５はこのブラケット３４に絶縁支持され、他端が整流子３２の各分割部に所定の圧力を介して摺動可能に接触する一対の第１のブラシ、３６はブラケット３４に絶縁支持され、先端が各スリップリング３３に所定の圧力を介して摺動可能に接触する３個の第２のブラシであり、これら３１ないし３６で通電手段３７が構成され、さらに２１ないし３７でモータ部３８が構成される。
【００１５】
３９はモータ部ケース２１の他端側にフランジ部材２５を介して連結され、例えばアルミダイキャスト等で形成されるバルブケースで、中央部に貫通穴３９ａが形成されるとともに、この貫通穴３９ａの両側に各器室３９ｂ、３９ｃが配設され、器室３９ｃは排気路（図示せず）と連通するようになっている。４０はバルブケース３９の貫通穴３９ａを閉塞するように配設されるガイドブッシュ、４１は器室３９ｃの開口部に配設されるシール部材、４２はガイドブッシュ４０を気密に貫通して摺動可能なバルブ駆動軸、４３はこのバルブ駆動軸４２の一端側に固着され器室３９ｂ内に配設される皿状部材、４４はこの皿状部材４３の外縁部をモータ３８側に所定の力で付勢するスプリング、４５はバルブ駆動軸４２の他端側に取り付けられ、シール部材４１と接離することにより排気路（図示せず）と連通する器室３９ｃと、吸気路（図示せず）との間を開放、閉塞するバルブ部材であり、これら３９ないし４５でバルブ部４６を構成している。
【００１６】
次に、上記のように構成される実施の形態１におけるバルブ装置の動作について説明する。
【００１７】
まず、電源（図示せず）から直流電流が一方の第１のブラシ３５を介して流入すると、図２および図３に示すように、整流子３２で整流されてスリップリング３３に流れ、第２のブラシ３６を介してステータ２２側に供給され、コイル２４を流れた後再び第２のブラシ３６、スリップリング３３および整流子３２を流れ、他方の第１のブラシ３５を介して電源側に流出する。
【００１８】
すると、電流の流れるコイル２４で発生する磁束と、ロータ２８の永久磁石磁極２９の作用でロータ２８に回転力が発生し、この回転力により円板３１も回転するので、第１のブラシ３５と整流子３２が接触する位置が切り替わって、電流の流れるコイル２４も順次切り替わっていくため、ロータ２８は連続回転を始める。そして、このロータ２８の回転に伴って、ロータ２８のネジ穴２８ａに螺合された軸部材３０は、バルブ部４６側に移動して先端で皿状部材４３を押圧し、スプリング４４の付勢力に打ち勝ってさらに移動を続け、皿状部材４３と一端側が固着されたバルブ駆動軸４２は、この移動によりガイドブッシュ４０内を摺動して図中実線矢印で示す方向に移動し、他端側に取り付けられたバルブ部材４５をシール部材４１から離反させることにより、器室３９ｃと吸気路（図示せず）との間を開放し、排気ガスを吸気路（図示せず）側に再循環させる。
【００１９】
一方、器室３９ｃと吸気路（図示せず）との間を閉塞する場合は、直流電流を他方の第１のブラシ３５側から逆に流入させることによってロータ２８を逆回転させ、軸部材３０をバルブ部４６から離れる方向に移動させると、スプリング４４の付勢力により皿状部材４３も軸部材３０の先端と接触したままの状態で、図中破線矢印で示す方向にバルブ駆動軸４２と共に移動し、バルブ部材４５がシール部材４１に当接した位置、すなわち図１に示す状態で停止する。そして、軸部材３０がさらに移動して皿状部材４３から離れた状態となっても、バルブ部材４５はスプリング４４の付勢力によってシール部材４１に対して良好な接触を維持する。
【００２０】
このように上記実施の形態１によれば、ステータ２２にコイル２４を、ロータ２８に永久磁石磁極２９をそれぞれ配設するとともに、電源からの直流電流を第１のブラシ３５を介して整流子３２に導入して転流し、この転流された各電流をスリップリング３３および第２のブラシ３６を介して各コイル２４に通電することによりロータ２８を回転させ、この回転により軸部材３０を軸方向に移動させ、バルブ駆動軸４２を介してバルブ部材４５を開閉させるようにしたので、ロータ２８の径の縮小化が可能となり、ロータ２８の低慣性化を図りバルブ開閉動作の応答性の優れたバルブ装置を得ることができる。
【００２１】
又、通電手段３７をステータ２２およびロータ２８に対して、軸方向にバルブ部材４５とは異なる側に設けたので、通電手段３７で発生する熱の影響がバルブ部４６に及ぶのを防止して信頼性の向上を図ることが可能となる。又、複数のコア片２３ｂが薄肉部２３ｃを介して帯状に連結されたステータコア２３の各磁極テイース２３ａに、それぞれコイル２４を巻線するとともに、薄肉部２３ｃを屈曲させることにより環状に形成してステータ２２を構成したので、巻線が容易で組立作業性の向上を図ることも可能となる。
【００２２】
さらに又、整流子３２を円板３１の中央環状部を周方向に多分割し、スリップリング３３を整流子３２の外周側に同心円環状に分割してそれぞれ形成するようにしたので、例えば、図５に示すように整流子４７およびスリップリング４８をロータ２８と同軸上に配設して、電源からの直流電流を第１のブラシ４９から整流子４７に導入して転流し、この転流された電流を各スリップリング４８および第２のブラシ５０を介して、ステータ２２のコイル２４に通電するように構成した通電手段５１と比較し、軸方向の長さ寸法を大幅に短縮して小形化を可能にする。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項１によれば、ステータコアの周方向に所定の個数のコイルがほぼ等間隔に配設されたステータと、外周面のステータの各コイルと対応する位置に複数の永久磁石磁極が配設されたロータと、電源から供給される直流電流をロータを介して転流しステータの各コイルへ通電する通電手段と、ロータの中心部に配設されロータの回転に応じて軸方向に移動可能な軸部材と、軸部材の移動により開閉するバルブ部材とを備え、通電手段を、ロータに各永久磁石磁極と共に樹脂で一体成形され、電源から第１のブラシを介して供給される直流電流を転流するために多分割された整流子、および整流子の各分割部にそれぞれ電気的に接続され整流子によりｎ相に転流された各電流を第２のブラシを介してステータの各コイルへそれぞれ通電するためのｎ個のスリップリングで構成したので、ロータの低慣性化を図りバルブ開閉動作の応答性の優れたバルブ装置を提供することができる。
【００２４】
又、この発明の請求項２によれば、請求項１において、整流子を、円板の中央または外縁環状部を周方向に多分割し、スリップリングを、整流子の内、外周いずれかの側に同心円環状にｎ分割してそれぞれ形成したので、バルブ開閉動作の応答性が優れていることは勿論のこと、小形化が可能なバルブ装置を提供することができる。
【００２５】
又、この発明の請求項３によれば、請求項１または２において、通電手段を、ステータおよびロータに対して軸方向にバルブ部材とは異なる側に設けたので、バルブ開閉動作の応答性が優れていることは勿論のこと、通電手段で発生する熱の影響がバルブ部に及ぶのを防止して信頼性の向上を図ることが可能なバルブ装置を提供することができる。
【００２６】
又、この発明の請求項４によれば、請求項１において、ステータを、磁性材料で積層され複数のヨーク部が帯状に連結されたステータコアの各磁極テイースにそれぞれコイルを巻回するとともに連結部を屈曲させることにより環状に形成して構成したので、バルブ開閉動作の応答性が優れていることは勿論のこと、巻線が容易で組立作業性の向上を図ることが可能なバルブ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１におけるバルブ装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１におけるバルブ装置のモータ部の電流の流れを示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は平面図である。
【図３】図２におけるモータ部の通電手段の構成を示す斜視図である。
【図４】図１におけるバルブ装置のモータ部のステータの製造方法を示す平面図である。
【図５】この発明の実施の形態１におけるバルブ装置の図１とは異なる構成を示す断面図である。
【図６】従来のバルブ装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
２２ステータ、２３ステータコア、２３ａ磁極テイース、
２３ｂコア片（ヨーク部）、２３ｃ薄肉部（連結部）、２４コイル、
２８ロータ、２９永久磁石磁極、３０軸部材、３１円板、３２，４７整流子、３３，４８スリップリング、３５，４９第１のブラシ、３６，５０第２のブラシ、３７，５１通電手段。

Claims

ステータコアの周方向に所定の個数のコイルがほぼ等間隔に配設されたステータと、外周面の上記ステータの各コイルと対応する位置に複数の永久磁石磁極が配設されたロータと、電源から供給される直流電流を上記ロータを介して転流し上記ステータの各コイルへ通電する通電手段と、上記ロータの中心部に配設され上記ロータの回転に応じて軸方向に移動可能な軸部材と、上記軸部材の移動により開閉するバルブ部材とを備え、上記通電手段は、ロータに各永久磁石磁極と共に樹脂で一体成形され、電源から第１のブラシを介して供給される直流電流を転流するために多分割された整流子、および上記整流子の各分割部にそれぞれ電気的に接続され上記整流子によりｎ相に転流された各電流を第２のブラシを介してステータの各コイルへそれぞれ通電するためのｎ個のスリップリングで構成されていることを特徴とするバルブ装置。
整流子は円板の中央または外縁環状部を周方向に多分割し、スリップリングは上記整流子の内、外周いずれかの側に同心円環状にｎ分割してそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１記載のバルブ装置。
通電手段は、ステータおよびロータに対して軸方向にバルブ部材とは異なる側に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載のバルブ装置。
ステータは、磁性材料で積層され複数のヨーク部が帯状に連結されたステータコアの各磁極テイースにそれぞれコイルを巻回するとともに上記連結部を屈曲させることにより環状に形成して構成されていることを特徴とする請求項１記載のバルブ装置。