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JP7609405B2 - Motor-operated valve - Google Patents
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Description

本発明は、弁開度を検出するための磁気センサを備える電動弁に関する。 The present invention relates to an electrically operated valve equipped with a magnetic sensor for detecting the valve opening degree.

自動車用空調装置は、一般に、圧縮機、凝縮器、膨張装置、蒸発器等を冷凍サイクルに配置して構成される。冷凍サイクルには、膨張装置としての膨張弁など、冷媒の流れを制御するために各種制御弁が設けられている。近年の電気自動車等の普及に伴い、駆動部としてモータを備える電動弁が広く採用されつつある。 Automotive air conditioners are generally configured with a compressor, condenser, expansion device, evaporator, etc., arranged in a refrigeration cycle. The refrigeration cycle is provided with various control valves to control the flow of refrigerant, such as an expansion valve as an expansion device. With the recent spread of electric vehicles, motor-operated valves equipped with a motor as a drive unit are becoming more widely used.

このような電動弁として、弁開度を検出するための磁気センサを備えるものが知られている(例えば特許文献1)。ロータとともに回転する作動ロッドの一端に弁体が設けられ、他端にマグネット(センサマグネット)が設けられている。そのセンサマグネットと軸線方向に対向するように磁気センサが設けられる。ロータの回転運動は、ねじ送り機構により弁体の軸線運動に変換される。ロータの回転に伴う磁束の変化を磁気センサで捉えることによりセンサマグネットの回転角度ひいては弁体の軸線方向位置を検出でき、弁開度を算出することができる。 Such motorized valves are known to be equipped with a magnetic sensor for detecting the valve opening degree (see, for example, Patent Document 1). A valve body is provided at one end of an actuating rod that rotates with the rotor, and a magnet (sensor magnet) is provided at the other end. A magnetic sensor is provided so as to face the sensor magnet in the axial direction. The rotational motion of the rotor is converted into axial motion of the valve body by a screw feed mechanism. By capturing the change in magnetic flux accompanying the rotation of the rotor with the magnetic sensor, the rotational angle of the sensor magnet and therefore the axial position of the valve body can be detected, and the valve opening degree can be calculated.

特開2018-135908号公報JP 2018-135908 A

このような電動弁では、ロータのマグネット(ロータマグネット)とセンサマグネットとが比較的近い位置に配置されるため、センサマグネットの磁界がロータマグネットの磁界に干渉する可能性がある。その結果、ロータとステータとの吸引力のバランスを崩し、ロータの安定した回転を阻害する虞がある。なお、このような問題は、冷凍サイクルに限らず種々の用途に用いられる電動弁について同様に生じ得る。 In this type of motor-operated valve, the rotor magnet (rotor magnet) and the sensor magnet are positioned relatively close to each other, so there is a possibility that the magnetic field of the sensor magnet may interfere with the magnetic field of the rotor magnet. As a result, the balance of the attractive forces between the rotor and the stator may be lost, and stable rotation of the rotor may be hindered. Note that this type of problem can occur in motor-operated valves used for various purposes, not just refrigeration cycles.

本発明の目的の一つは、磁気センサを備える電動弁において、センサマグネットの磁界がロータマグネットへ与える影響を小さくし、ロータの安定性を確保することにある。 One of the objectives of the present invention is to reduce the effect of the magnetic field of the sensor magnet on the rotor magnet in an electric valve equipped with a magnetic sensor, thereby ensuring rotor stability.

本発明のある態様は電動弁である。この電動弁は、弁体を軸線方向に支持する作動ロッドと、作動ロッドを作動させるロータと、ロータの外周面に沿って複数の磁極が設けられたロータマグネットと、ロータの回転運動を作動ロッドの軸線運動に変換するねじ送り機構と、ロータと同軸状に設けられ、ロータと一体に回転可能なセンサマグネットと、センサマグネットと軸線方向に対向し、センサマグネットの磁束を検出することでロータの変位量を検出する磁気センサと、を備える。センサマグネットは、軸線方向の両面に極性が互いに反転するよう着磁がなされ、各面が回転方向に複数の磁極を有する。 One aspect of the present invention is an electrically operated valve. This electrically operated valve comprises an actuating rod that supports a valve body in the axial direction, a rotor that actuates the actuating rod, a rotor magnet with multiple magnetic poles along the outer circumferential surface of the rotor, a screw feed mechanism that converts the rotational motion of the rotor into the axial motion of the actuating rod, a sensor magnet that is coaxial with the rotor and can rotate integrally with the rotor, and a magnetic sensor that faces the sensor magnet in the axial direction and detects the amount of displacement of the rotor by detecting the magnetic flux of the sensor magnet. The sensor magnet is magnetized so that both sides in the axial direction have opposite polarities, and each side has multiple magnetic poles in the rotational direction.

この態様によれば、センサマグネットの両面に極性が互いに反転するよう着磁がなされることで、軸線方向の磁束密度を十分に確保できる。センサマグネットの両面に極性が互いに反転するよう着磁がなされ、かつ各面が複数の磁極を有することで、後述のようにセンサマグネットの磁界がロータマグネットに影響を与えることを抑制でき、ロータの回転安定性を確保できる。 According to this embodiment, the sensor magnet is magnetized with polarities that are mutually inverted on both sides, thereby ensuring sufficient magnetic flux density in the axial direction. By magnetizing the sensor magnet with polarities that are mutually inverted on both sides and having multiple magnetic poles on each side, it is possible to prevent the magnetic field of the sensor magnet from affecting the rotor magnet, as described below, and ensure the rotational stability of the rotor.

本発明によれば、磁気センサを備える電動弁において、センサマグネットの磁界がロータマグネットへ与える影響を小さくし、ロータの回転安定性を確保できる。 According to the present invention, in an electric valve equipped with a magnetic sensor, the effect of the magnetic field of the sensor magnet on the rotor magnet can be reduced, ensuring the rotational stability of the rotor.

実施形態に係る電動弁を表す断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a motor-operated valve according to an embodiment. ステータおよびその周辺の構成を表す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a stator and its surroundings. ロータの構成を表す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a rotor. センサマグネットを上下二層の両面4極としたことによる作用を模式的に表す図である。FIG. 13 is a diagram showing the effect of a sensor magnet having four poles on both sides and two upper and lower layers. センサマグネットの内径の大きさが磁気センサで感知する磁束密度に与える影響を検証した解析結果を表す図である。13 is a diagram showing the results of an analysis verifying the effect of the inner diameter of a sensor magnet on the magnetic flux density detected by a magnetic sensor. 変形例に係るロータの構成を表す図である。13 is a diagram illustrating a configuration of a rotor according to a modified example.

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を表現することがある。また、以下の実施形態およびその変形例について、ほぼ同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In the following description, for convenience, the positional relationship of each structure may be expressed based on the illustrated state. In addition, in the following embodiments and their modified examples, substantially identical components are given the same reference numerals, and their description will be omitted as appropriate.

図1は、実施形態に係る電動弁を表す断面図である。
電動弁1は、図示しない自動車用空調装置の冷凍サイクルに適用される。この冷凍サイクルには、循環する冷媒を圧縮する圧縮機、圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器、凝縮された冷媒を絞り膨張させて霧状に送出する膨張弁、霧状の冷媒を蒸発させてその蒸発潜熱により車室内の空気を冷却する蒸発器等が設けられている。電動弁1は、その冷凍サイクルの膨張弁として機能する。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a motor-operated valve according to an embodiment.
The motor-operated valve 1 is applied to a refrigeration cycle of an air conditioner for an automobile (not shown). This refrigeration cycle includes a compressor that compresses a circulating refrigerant, a condenser that condenses the compressed refrigerant, an expansion valve that throttles and expands the condensed refrigerant to send it out in the form of mist, and an evaporator that evaporates the mist of refrigerant and cools the air in the vehicle cabin with the latent heat of evaporation. The motor-operated valve 1 functions as an expansion valve for the refrigeration cycle.

電動弁1は、弁本体2とモータユニット3とを組み付けて構成される。弁本体2は、弁部を収容したボディ5を有する。ボディ5は、「バルブボディ」として機能する。ボディ5は、第1ボディ6と第2ボディ8とを同軸状に組み付けて構成される。第1ボディ6および第2ボディ8は、ともにステンレス鋼(以下「SUS」と表記する)からなる。第2ボディ8には弁座24が設けられるため、耐摩耗性に優れた材質が選定されている。第1ボディ6は第2ボディ8よりも溶接性に優れ、第2ボディ8は第1ボディ6よりも加工性に優れている。 The motor-operated valve 1 is constructed by assembling a valve body 2 and a motor unit 3. The valve body 2 has a body 5 that houses a valve portion. The body 5 functions as a "valve body." The body 5 is constructed by assembling a first body 6 and a second body 8 coaxially. Both the first body 6 and the second body 8 are made of stainless steel (hereinafter referred to as "SUS"). Since the second body 8 is provided with a valve seat 24, a material with excellent wear resistance is selected. The first body 6 has better weldability than the second body 8, and the second body 8 has better workability than the first body 6.

第1ボディ6は、外径が下方に向けて段階的に縮径する段付円筒状をなす。第1ボディ6の上端部の外径がやや縮径され、段差による係止部52が構成されている。第1ボディ6の下部外周面には、電動弁1を図示しない配管ボディに組み付けるための雄ねじ10が形成されている。なお、配管ボディには、凝縮器側から延びる配管や、蒸発器につながる配管などが接続されるが、その詳細については説明を省略する。第1ボディ6における雄ねじ10のやや上方の外周面には、環状溝からなるシール収容部12が形成され、シールリング14(Oリング)が嵌着されている。 The first body 6 is a stepped cylinder whose outer diameter tapers in stages downward. The outer diameter of the upper end of the first body 6 is slightly tapered, forming a step-like locking portion 52. A male thread 10 is formed on the outer peripheral surface of the lower part of the first body 6 for assembling the motor-operated valve 1 to a piping body (not shown). The piping body is connected to piping extending from the condenser side and piping connected to the evaporator, but details of this will be omitted. A seal receiving portion 12 consisting of an annular groove is formed on the outer peripheral surface of the first body 6 slightly above the male thread 10, and a seal ring 14 (O-ring) is fitted into it.

第1ボディ6の下部には、円穴状の凹状嵌合部16が設けられている。第2ボディ8は有底円筒状をなし、その上部が凹状嵌合部16に圧入されている。第2ボディ8の下部外周面には環状溝からなるシール収容部18が形成され、シールリング20が嵌着されている。第2ボディ8の底部を軸線方向に貫通するように弁孔22が設けられ、その弁孔22の上端開口部に弁座24が形成されている。第2ボディ8の側部に入口ポート26が設けられ、下部に出口ポート28が設けられている。第1ボディ6および第2ボディ8の内方に弁室30が形成されている。入口ポート26と出口ポート28とは、弁室30を介して連通している。 The first body 6 has a circular hole-shaped recessed fitting portion 16 at its lower part. The second body 8 has a bottomed cylindrical shape, and its upper part is press-fitted into the recessed fitting portion 16. A seal accommodating portion 18 consisting of an annular groove is formed on the outer peripheral surface of the lower part of the second body 8, and a seal ring 20 is fitted into the seal accommodating portion 18. A valve hole 22 is provided so as to penetrate the bottom of the second body 8 in the axial direction, and a valve seat 24 is formed at the upper end opening of the valve hole 22. An inlet port 26 is provided on the side of the second body 8, and an outlet port 28 is provided at the lower part. A valve chamber 30 is formed inside the first body 6 and the second body 8. The inlet port 26 and the outlet port 28 are in communication via the valve chamber 30.

ボディ5の内方には、モータユニット3のロータ60から延びる作動ロッド32が挿通されている。作動ロッド32は、弁室30を貫通する。作動ロッド32は、非磁性金属からなる棒材を切削加工して得られ、その下部にニードル状の弁体34が一体に設けられている。弁体34が弁室30側から弁座24に着脱することにより弁部を開閉する。 The actuating rod 32 extending from the rotor 60 of the motor unit 3 is inserted into the inside of the body 5. The actuating rod 32 passes through the valve chamber 30. The actuating rod 32 is obtained by cutting a rod material made of a non-magnetic metal, and a needle-shaped valve body 34 is integrally provided at the bottom. The valve section is opened and closed by the valve body 34 being attached to and detached from the valve seat 24 from the valve chamber 30 side.

第1ボディ6の上部中央には、ガイド部材36が立設されている。ガイド部材36は、非磁性金属からなる管材を段付円筒状に切削加工して得られ、その軸線方向中央部の外周面に雄ねじ38が形成されている。ガイド部材36の下端部が大径となっており、その大径部40が第1ボディ6の上部中央に圧入され、同軸状に固定されている。ガイド部材36は、その内周面により作動ロッド32を軸線方向に摺動可能に支持する一方、その外周面によりロータ60の回転軸62を回転摺動可能に支持する。回転軸62は非磁性金属からなる。 A guide member 36 is erected at the top center of the first body 6. The guide member 36 is obtained by cutting a tube made of a non-magnetic metal into a stepped cylindrical shape, and a male thread 38 is formed on the outer circumferential surface of the axial center portion. The lower end of the guide member 36 has a large diameter, and the large diameter portion 40 is press-fitted into the top center of the first body 6 and fixed coaxially. The guide member 36 supports the operating rod 32 axially slidably with its inner circumferential surface, while supporting the rotating shaft 62 of the rotor 60 rotatably and slidably with its outer circumferential surface. The rotating shaft 62 is made of a non-magnetic metal.

作動ロッド32における弁体34のやや上方にばね受け42が設けられ、ガイド部材36の底部にもばね受け44が設けられている。ばね受け42,44間に、弁体34を閉弁方向に付勢するスプリング46(「付勢部材」として機能する)が介装されている。 A spring retainer 42 is provided on the operating rod 32 slightly above the valve body 34, and a spring retainer 44 is also provided at the bottom of the guide member 36. Between the spring retainers 42 and 44, a spring 46 (functioning as a "biasing member") is interposed, which biases the valve body 34 in the valve closing direction.

一方、モータユニット3は、ロータ60とステータ64とを含む三相ステッピングモータとして構成されている。モータユニット3は、有底円筒状のキャン66を有し、そのキャン66の内方にロータ60を配置し、外方にステータ64を配置して構成されている。キャン66は、弁体34およびその駆動機構が配置される空間を覆うとともにロータ60を内包する有底円筒状の部材であり、冷媒の圧力が作用する内方の圧力空間(内部空間)と作用しない外方の非圧力空間(外部空間)とを画定する。 On the other hand, the motor unit 3 is configured as a three-phase stepping motor including a rotor 60 and a stator 64. The motor unit 3 has a cylindrical can 66 with a bottom, with the rotor 60 arranged inside the can 66 and the stator 64 arranged outside. The can 66 is a cylindrical member with a bottom that covers the space in which the valve body 34 and its drive mechanism are arranged and contains the rotor 60, and defines an inner pressure space (internal space) where the refrigerant pressure acts and an outer non-pressurized space (external space) where it does not act.

キャン66は、非磁性金属(本実施形態ではSUS)からなり、その下部が第1ボディ6の上端部に外挿されるようにして同軸状に組み付けられている。キャン66は、その下端が係止部52に係止されることによりその挿入量が規制される。キャン66の下端と第1ボディ6との境界に沿って全周溶接が施されることにより(図示略)、ボディ5とキャン66との固定およびシールが実現されている。ボディ5とキャン66とに囲まれた空間が、上記圧力空間を形成している。 The can 66 is made of a non-magnetic metal (SUS in this embodiment), and is assembled coaxially with its lower portion being inserted onto the upper end of the first body 6. The amount of insertion of the can 66 is restricted by its lower end being engaged with the engaging portion 52. The body 5 and the can 66 are fixed and sealed by applying a full circumference weld (not shown) along the boundary between the lower end of the can 66 and the first body 6. The space surrounded by the body 5 and the can 66 forms the pressure space.

ステータ64は、積層コア70の内周部に複数の突極を等間隔に配置して構成される。積層コア70は、環状のコアが軸線方向に積層されて構成される。各突極には、コイル73(電磁コイル)が装着されたボビン74が組み付けられている。これらコイル73およびボビン74により「コイルユニット75」が構成される。本実施形態では、三相電流を供給するための3つのコイルユニット75が、積層コア70の中心軸に対して120度ごとに設けられている(詳細後述)。 The stator 64 is configured by arranging multiple salient poles at equal intervals on the inner circumference of the laminated core 70. The laminated core 70 is configured by stacking annular cores in the axial direction. A bobbin 74 with a coil 73 (electromagnetic coil) attached thereto is attached to each salient pole. These coils 73 and bobbins 74 form a "coil unit 75." In this embodiment, three coil units 75 for supplying three-phase current are provided at 120-degree intervals with respect to the central axis of the laminated core 70 (described in detail later).

ステータ64は、モータユニット3のケース76と一体に設けられている。すなわち、ケース76は、耐食性を有する樹脂材の射出成形(「インサート成形」又は「モールド成形」ともいう)により得られる。ステータ64は、その射出成形によるモールド樹脂によって被覆されている。ケース76は、そのモールド樹脂からなる。以下、ステータ64とケース76とのモールド成形品を「ステータユニット78」とも称する。 The stator 64 is provided integrally with the case 76 of the motor unit 3. That is, the case 76 is obtained by injection molding (also called "insert molding" or "mold molding") of a corrosion-resistant resin material. The stator 64 is covered with the molded resin produced by the injection molding. The case 76 is made of the molded resin. Hereinafter, the molded product of the stator 64 and case 76 is also referred to as the "stator unit 78."

ステータユニット78は、中空構造を有し、キャン66を同軸状に挿通しつつボディ5に組み付けられている。第1ボディ6における係止部52のやや下方の外周面には、環状溝からなるシール収容部80が形成され、シールリング82(Oリング)が嵌着されている。第1ボディ6の上部外周面とケース76の下部内周面とに間にシールリング82が介装されることにより、キャン66とステータ64との間隙への外部雰囲気(水など)の侵入が防止されている。 The stator unit 78 has a hollow structure and is assembled to the body 5 while the can 66 is inserted coaxially. A seal accommodating portion 80 consisting of an annular groove is formed on the outer peripheral surface of the first body 6 slightly below the locking portion 52, and a seal ring 82 (O-ring) is fitted into the seal accommodating portion 80. The seal ring 82 is interposed between the upper outer peripheral surface of the first body 6 and the lower inner peripheral surface of the case 76, thereby preventing the outside atmosphere (water, etc.) from entering the gap between the can 66 and the stator 64.

ロータ60は、回転軸62に組み付けられた円筒状のロータコア102と、ロータコア102の外周面に設けられたロータマグネット104と、ロータコア102の上端面に設けられたセンサマグネット106を備える。ロータコア102は、回転軸62に組み付けられている。センサマグネット106は、ロータコア102の上端部に外挿される態様で同軸状に組み付けられている。ロータマグネット104は、その周方向に複数極に磁化(着磁)されている。センサマグネット106も複数極に磁化(着磁)されている。 The rotor 60 comprises a cylindrical rotor core 102 attached to the rotating shaft 62, a rotor magnet 104 provided on the outer peripheral surface of the rotor core 102, and a sensor magnet 106 provided on the upper end surface of the rotor core 102. The rotor core 102 is attached to the rotating shaft 62. The sensor magnet 106 is attached coaxially to the upper end of the rotor core 102 so as to be inserted externally. The rotor magnet 104 is magnetized (magnetized) with multiple poles in the circumferential direction. The sensor magnet 106 is also magnetized (magnetized) with multiple poles.

回転軸62は、有底円筒状の円筒軸であり、その開口端を下にしてガイド部材36に外挿されている。回転軸62の下部内周面に雌ねじ108が形成され、ガイド部材36の雄ねじ38と噛合している。これらのねじ部によるねじ送り機構109によって、ロータ60の回転運動が作動ロッド32の軸線運動に変換される。それにより弁体34が軸線方向、つまり弁部の開閉方向に移動(昇降)する。 The rotating shaft 62 is a cylindrical shaft with a bottom, and is inserted into the guide member 36 with its open end facing down. A female thread 108 is formed on the inner peripheral surface of the lower part of the rotating shaft 62, and engages with the male thread 38 of the guide member 36. The screw feed mechanism 109 using these threads converts the rotational motion of the rotor 60 into the axial motion of the operating rod 32. This causes the valve body 34 to move (rise and fall) in the axial direction, that is, in the opening and closing direction of the valve part.

作動ロッド32の上部が縮径され、その縮径部110が回転軸62の底部112を貫通している。縮径部110の先端部には環状のストッパ114が固定されている。一方、縮径部110の基端と底部112との間には、作動ロッド32を下方(つまり閉弁方向)に付勢するスプリング116が介装されている。このような構成により、開弁時には、ストッパ114が底部112に係止される態様で作動ロッド32がロータ60と一体変位する。一方、閉弁時には、弁体34が弁座24から受ける反力によりスプリング116が押し縮められる。このときのスプリング116の弾性反力により弁体34を弁座24に押し付けることができ、弁体34の着座性能(弁閉性能)を高められる。 The upper part of the actuation rod 32 is reduced in diameter, and the reduced diameter portion 110 penetrates the bottom 112 of the rotating shaft 62. An annular stopper 114 is fixed to the tip of the reduced diameter portion 110. Meanwhile, a spring 116 that biases the actuation rod 32 downward (i.e., in the valve closing direction) is interposed between the base end of the reduced diameter portion 110 and the bottom 112. With this configuration, when the valve is opened, the actuation rod 32 is displaced integrally with the rotor 60 with the stopper 114 engaged with the bottom 112. Meanwhile, when the valve is closed, the spring 116 is compressed by the reaction force that the valve body 34 receives from the valve seat 24. The elastic reaction force of the spring 116 at this time can press the valve body 34 against the valve seat 24, improving the seating performance (valve closing performance) of the valve body 34.

モータユニット3は、キャン66の外側に回路基板118を有する。回路基板118は、ケース76の内方に固定されている。本実施形態では、回路基板118の下面に制御部や通信部として機能する各種回路が実装されている。具体的には、モータを駆動するための駆動回路、駆動回路に制御信号を出力する制御回路(マイクロコンピュータ)、制御回路が外部装置と通信するための通信回路、各回路およびモータ(コイル)に電力を供給するための電源回路等が実装されている。ケース76の上端は、蓋体77により閉止されている。ケース76における蓋体77の下方の空間に回路基板118が配設されている。 The motor unit 3 has a circuit board 118 on the outside of the can 66. The circuit board 118 is fixed inside the case 76. In this embodiment, various circuits that function as a control unit and a communication unit are mounted on the underside of the circuit board 118. Specifically, a drive circuit for driving the motor, a control circuit (microcomputer) that outputs a control signal to the drive circuit, a communication circuit for the control circuit to communicate with an external device, a power supply circuit for supplying power to each circuit and the motor (coil), etc. are mounted. The upper end of the case 76 is closed by a lid 77. The circuit board 118 is disposed in the space below the lid 77 in the case 76.

回路基板118におけるセンサマグネット106との対向面には、磁気センサ119が設けられている。磁気センサ119は、キャン66の底部端壁を介してセンサマグネット106と軸線方向に対向する。ロータ60の回転に伴ってセンサマグネット106による磁束が変化する。磁気センサ119は、この磁束の変化を捉えることでロータ60の変位量(本実施形態ではロータ60の回転角度)を検出する。制御部は、そのロータ60の変位量に基づいて弁体34の軸線方向位置ひいては弁開度を算出する。 A magnetic sensor 119 is provided on the surface of the circuit board 118 facing the sensor magnet 106. The magnetic sensor 119 faces the sensor magnet 106 in the axial direction via the bottom end wall of the can 66. The magnetic flux generated by the sensor magnet 106 changes as the rotor 60 rotates. The magnetic sensor 119 detects the amount of displacement of the rotor 60 (the rotation angle of the rotor 60 in this embodiment) by capturing this change in magnetic flux. The control unit calculates the axial position of the valve body 34 and thus the valve opening degree based on the amount of displacement of the rotor 60.

それぞれのボビン74からはコイル73につながる一対の端子117が延出し、回路基板118に接続されている。回路基板118からは電源端子、グランド端子および通信端子(これらを総称して「接続端子81」ともいう)が延出し、それぞれケース76の側壁を貫通して外部に引き出されている。ケース76の側部にコネクタ部79が一体に設けられ、そのコネクタ部79の内方に接続端子81が配置されている。 A pair of terminals 117 that connect to the coils 73 extend from each bobbin 74 and are connected to a circuit board 118. A power terminal, a ground terminal, and a communication terminal (collectively referred to as "connection terminals 81") extend from the circuit board 118 and are each pulled out to the outside through the side wall of the case 76. A connector portion 79 is integrally provided on the side of the case 76, and the connection terminals 81 are disposed inside the connector portion 79.

図2は、ステータ64およびその周辺の構成を表す図である。(A)は図1のA-A矢視断面に対応し、ステータユニット78の断面図である。(B)はステータ64のみ(樹脂モールド前の状態)を表す図である。なお、図2(A)には参考のため、キャン66およびロータ60を示している(二点鎖線参照)。 Figure 2 shows the stator 64 and its surrounding structure. (A) corresponds to the cross section along the line A-A in Figure 1, and is a cross section of the stator unit 78. (B) shows only the stator 64 (before resin molding). For reference, the can 66 and rotor 60 are also shown in Figure 2 (A) (see the two-dot chain line).

モータユニット3が三相のモータであるため、図2(A)に示すように、ロータ60の軸線Lの周りに等間隔でコイルユニット75が設けられている。図2(B)にも示すように、積層コア70の内周部に軸線Lに対して120度の間隔でスロット120a~120c(これらを特に区別しないときは「スロット120」と総称する)が設けられている。各スロット120には、その中央から半径方向内向きに突出する突極122a~122c(「突極122」と総称する)が形成され、それぞれU相コイル73a、V相コイル73b、W相コイル73c(「コイル73」と総称する)が組み付けられている。互いに隣接するスロット120の間にも、横断面U字状のスリット124が形成され、磁路の最適化が図られている。 Since the motor unit 3 is a three-phase motor, as shown in FIG. 2(A), the coil units 75 are provided at equal intervals around the axis L of the rotor 60. As also shown in FIG. 2(B), the inner periphery of the laminated core 70 is provided with slots 120a-120c (collectively referred to as "slots 120" when no particular distinction is made between them) at intervals of 120 degrees with respect to the axis L. Each slot 120 has salient poles 122a-122c (collectively referred to as "salient poles 122") protruding radially inward from its center, and a U-phase coil 73a, a V-phase coil 73b, and a W-phase coil 73c (collectively referred to as "coils 73") are respectively assembled therein. Slits 124 with a U-shaped cross section are also formed between adjacent slots 120 to optimize the magnetic path.

ロータマグネット104は、キャン66を介して突極122a~122cと対向する。本実施形態では図2(A)に示すように、ロータマグネット104が10極に磁化されている。なお、その極数については適宜設定できる。 The rotor magnet 104 faces the salient poles 122a to 122c via the can 66. In this embodiment, as shown in FIG. 2(A), the rotor magnet 104 is magnetized with 10 poles. The number of poles can be set as appropriate.

次に、ロータ60におけるマグネットの構成について詳細に説明する。
図3は、ロータ60の構成を表す図である。(A)は斜視図、(B)は正面図、(C)は平面図、(D)は(C)のB-B矢視断面図である。図中の「N」はN極、「S」はS極を示す。なお、図3(A)~(C)においては説明の便宜上、回転軸62の表記を省略している。
Next, the configuration of the magnets in the rotor 60 will be described in detail.
3 is a diagram showing the configuration of the rotor 60. (A) is a perspective view, (B) is a front view, (C) is a plan view, and (D) is a cross-sectional view taken along the line B-B of (C). In the diagram, "N" indicates the north pole and "S" indicates the south pole. For the sake of convenience, the rotating shaft 62 has been omitted from Figs. 3(A) to (C).

ロータ60は、ロータコア102の外周面に沿ってロータマグネット104を有し、ロータコア102の軸端部にセンサマグネット106が配設されている(図3(A),(D))。ロータマグネット104は円筒状をなし、外周面10極着磁とされている(図3(B),(C))。一方、センサマグネット106は環状をなし、上下二層の両面4極着磁(片面2極の両面着磁)とされている。すなわち、センサマグネット106は、その上層106aと下層106bがそれぞれ2極となるように着磁され、その上下両面で磁極の極性が反転されている。このような構成により、磁束の強化が図られている。 The rotor 60 has a rotor magnet 104 along the outer periphery of the rotor core 102, and a sensor magnet 106 is disposed at the axial end of the rotor core 102 (Figs. 3(A) and (D)). The rotor magnet 104 is cylindrical, and its outer periphery is magnetized with 10 poles (Figs. 3(B) and (C)). On the other hand, the sensor magnet 106 is annular, and is magnetized with four poles on both sides in two upper and lower layers (magnetized with two poles on one side). In other words, the sensor magnet 106 is magnetized so that its upper layer 106a and lower layer 106b each have two poles, and the polarity of the magnetic poles is reversed on both the upper and lower sides. This configuration strengthens the magnetic flux.

ロータコア102は、円筒状の磁性金属(磁性体)からなる。ロータコア102の軸線方向中央には、その外周面に沿って環状溝140が形成されている(図3(D))。ロータマグネット104の内周面がその環状溝140に嵌合している。すなわち、環状溝140は、ロータコア102からのロータマグネット104の脱落を防止する脱落防止構造として機能する。 The rotor core 102 is made of a cylindrical magnetic metal (magnetic body). An annular groove 140 is formed along the outer circumferential surface of the rotor core 102 at the axial center (FIG. 3(D)). The inner circumferential surface of the rotor magnet 104 fits into the annular groove 140. In other words, the annular groove 140 functions as a fall prevention structure that prevents the rotor magnet 104 from falling off the rotor core 102.

回転軸62は、その上部に外径がやや縮小された縮径部63を有する。ロータコア102の軸端部142(上端開口部)は、その縮径部63と相補形状となるよう内径がやや縮小されており、ロータコア102を回転軸62に組み付ける際の軸線方向のストッパを構成している。 The rotating shaft 62 has a reduced diameter section 63 at its upper part, where the outer diameter is slightly reduced. The shaft end 142 (upper end opening) of the rotor core 102 has a slightly reduced inner diameter to have a complementary shape to the reduced diameter section 63, and forms an axial stopper when the rotor core 102 is assembled to the rotating shaft 62.

センサマグネット106は、回転軸62の縮径部63に外挿されつつ、ロータコア102の上面に組み付けられている。センサマグネット106は、このように磁性体(本実施形態ではロータコア102)の上に配置されることで、その磁力を大きくすることができる。回転軸62の上端部にワッシャ65が同軸状に挿通された状態でその上端部が加締められることで、ロータコア102の軸端部142とワッシャ65との間にセンサマグネット106が保持される。 The sensor magnet 106 is fitted onto the upper surface of the rotor core 102 while being inserted onto the reduced diameter portion 63 of the rotating shaft 62. By placing the sensor magnet 106 on a magnetic body (the rotor core 102 in this embodiment) in this manner, the magnetic force of the sensor magnet 106 can be increased. The washer 65 is inserted coaxially onto the upper end of the rotating shaft 62 and the upper end is tightened, so that the sensor magnet 106 is held between the shaft end 142 of the rotor core 102 and the washer 65.

図1に戻り、以上のように構成された電動弁1は、モータユニット3の駆動制御によってその弁開度を調整可能な電動膨張弁として機能する。すなわち、図示しない外部装置からの指令に基づき、制御部は、目標開度を実現するための制御量(モータの駆動ステップ数)を設定し、これを実現するための駆動信号を駆動回路に出力する。駆動回路は、各コイル73に設定されたタイミングで三相の駆動電流(駆動パルス)を供給する。それにより、ロータ60が高分解能にて回転する。このとき、弁体34が弁座24から離間した開弁状態であれば、スプリング116の付勢力によりストッパ114が回転軸62に当接し、作動ロッド32ひいては弁体34が、ロータ60と一体に動作する。 Returning to FIG. 1, the motor-operated valve 1 configured as described above functions as an electric expansion valve whose valve opening can be adjusted by controlling the drive of the motor unit 3. That is, based on a command from an external device (not shown), the control unit sets a control amount (the number of drive steps of the motor) for achieving the target opening, and outputs a drive signal for achieving this to the drive circuit. The drive circuit supplies a three-phase drive current (drive pulse) to each coil 73 at a set timing. This causes the rotor 60 to rotate with high resolution. At this time, if the valve body 34 is in an open state separated from the valve seat 24, the stopper 114 abuts against the rotating shaft 62 due to the biasing force of the spring 116, and the operating rod 32 and therefore the valve body 34 move together with the rotor 60.

ロータ60は、ガイド部材36との間のねじ送り機構109により上下方向に動作する。つまり、弁体34が弁部の開閉方向に並進し、弁部の開度が設定開度に調整される。このねじ送り機構109は、ロータ60の軸線周りの回転運動を作動ロッド32の軸線運動(直進運動)に変換し、弁体34を弁部の開閉方向に駆動する。電動弁1が配管ボディに取り付けられて膨張弁として機能するとき、弁部は小開度に制御される。 The rotor 60 moves up and down by a screw feed mechanism 109 between it and the guide member 36. In other words, the valve element 34 translates in the opening and closing direction of the valve section, and the opening of the valve section is adjusted to the set opening. This screw feed mechanism 109 converts the rotational motion of the rotor 60 around its axis into axial motion (linear motion) of the operating rod 32, and drives the valve element 34 in the opening and closing direction of the valve section. When the motor-operated valve 1 is attached to a piping body and functions as an expansion valve, the valve section is controlled to a small opening.

制御部は、磁気センサ119の検出信号に基づいてセンサマグネット106の回転角度(ロータ60の回転角度)を検出し、弁開度を算出できる。 The control unit detects the rotation angle of the sensor magnet 106 (the rotation angle of the rotor 60) based on the detection signal of the magnetic sensor 119, and can calculate the valve opening degree.

次に、本実施形態の作用効果について説明する。
図4は、センサマグネット106を上下二層の両面4極としたことによる作用を模式的に表す図である。(A)は実施形態の作用を示し、(B)は比較例の作用を示す。比較例は、センサマグネット126を上下一層の2極構造とした場合を示す。図中の二点鎖線矢印は、センサマグネットにおける磁束の向きを例示する。
Next, the effects of this embodiment will be described.
4 is a diagram showing the schematic operation of the sensor magnet 106 having two upper and lower layers with four poles on both sides. (A) shows the operation of the embodiment, and (B) shows the operation of a comparative example. The comparative example shows a case where the sensor magnet 126 has a two-pole structure with one upper and lower layer. The dashed double-dashed arrow in the figure shows an example of the direction of magnetic flux in the sensor magnet.

本実施形態では、センサマグネット106を両面着磁(磁極が上下二層)とし、かつその両面で磁極の極性を反転させているため、その両面の一方から出た磁束は、基本的に他方に引き込まれる。これに対し、比較例では、磁極が上下一層であるため、センサマグネット126の磁極から出た磁束の一部がロータマグネット104の磁極に引き込まれる。すなわち、センサマグネット126の磁界がロータマグネット104の磁界に干渉し、ロータ60とステータ64との間の磁束のバランスを崩す可能性がある。言い換えれば、本実施形態によれば、比較例よりもロータ60とステータ64との磁束のバランスを良好に保つことができ、ロータ60の回転をより安定に保つことができる。 In this embodiment, the sensor magnet 106 is magnetized on both sides (the magnetic poles are two layers, one above and one below), and the polarity of the magnetic poles is reversed on both sides, so that the magnetic flux coming from one side is basically drawn into the other side. In contrast, in the comparative example, the magnetic poles are one layer, so that part of the magnetic flux coming from the magnetic poles of the sensor magnet 126 is drawn into the magnetic poles of the rotor magnet 104. In other words, the magnetic field of the sensor magnet 126 may interfere with the magnetic field of the rotor magnet 104, disrupting the balance of the magnetic flux between the rotor 60 and the stator 64. In other words, according to this embodiment, the balance of the magnetic flux between the rotor 60 and the stator 64 can be maintained better than in the comparative example, and the rotation of the rotor 60 can be maintained more stably.

図5は、センサマグネット106の内径の大きさが磁気センサ119で感知する磁束密度に与える影響を検証した解析結果を表す図である。同図の横軸は、磁気センサ119とセンサマグネット106との距離を示し、縦軸は磁束密度の大きさを示す。本解析では、センサマグネット106の内径をd1~d5(d1>d2>d3>d4>d5)で変化させた場合の結果を示す。 Figure 5 shows the results of an analysis verifying the effect of the inner diameter of the sensor magnet 106 on the magnetic flux density sensed by the magnetic sensor 119. The horizontal axis of the figure indicates the distance between the magnetic sensor 119 and the sensor magnet 106, and the vertical axis indicates the magnitude of the magnetic flux density. This analysis shows the results when the inner diameter of the sensor magnet 106 is changed from d1 to d5 (d1>d2>d3>d4>d5).

本実施形態では、図1に示したように、センサマグネット106が孔部107を有し、その内方に回転軸62の上端部、ストッパ114、および作動ロッド32の上端部が位置する。回転軸62と作動ロッド32とは同軸状に設けられ、回転軸62の上端部とストッパ114とは径方向に当接しない。すなわち、センサマグネット106と作動ロッド32との間には径方向の空隙が存在する。本解析では、このような構成において、センサマグネット106に孔部107を設けること、より詳細にはその孔部107の内径の大きさが磁気センサ119による磁束の検知に与える影響を検証した。 In this embodiment, as shown in FIG. 1, the sensor magnet 106 has a hole 107, inside which the upper end of the rotating shaft 62, the stopper 114, and the upper end of the actuating rod 32 are located. The rotating shaft 62 and the actuating rod 32 are arranged coaxially, and the upper end of the rotating shaft 62 and the stopper 114 do not abut in the radial direction. In other words, a radial gap exists between the sensor magnet 106 and the actuating rod 32. In this analysis, in such a configuration, the effect of providing a hole 107 in the sensor magnet 106, and more specifically, the size of the inner diameter of the hole 107, on the detection of magnetic flux by the magnetic sensor 119 was verified.

図5に示すように、全体的な傾向として、センサマグネット106と磁気センサ119との距離が大きいほど、つまり弁体34が閉弁方向へ変位するほど、磁気センサ119で検知される磁束密度が小さくなることが分かる。すなわち、センサマグネット106が磁気センサ119に近接するほどその磁束は大きく、離れるほどその磁束は小さくなる。このこと自体は当然の結果と言える。一方、センサマグネット106の内径が大きくなるほど、その磁束密度の変化が小さくなっており、これは新たな知見である。 As shown in Figure 5, the overall tendency is that the greater the distance between the sensor magnet 106 and the magnetic sensor 119, i.e., the more the valve body 34 is displaced in the valve closing direction, the smaller the magnetic flux density detected by the magnetic sensor 119 becomes. In other words, the closer the sensor magnet 106 is to the magnetic sensor 119, the greater the magnetic flux, and the farther away it is, the smaller the magnetic flux. This in itself is a natural result. On the other hand, the larger the inner diameter of the sensor magnet 106 is, the smaller the change in magnetic flux density becomes, which is a new finding.

本実施形態では、センサマグネット106の内径をd1~d3の範囲に設定することで、作動ロッド32つまり弁体34のストロークによる磁束密度の変化を小さく抑えている。すなわち、磁気センサには一般に感知する磁束密度の推奨範囲があり、磁束密度が小さすぎる場合はもちろん、大きすぎる場合も感知が困難となる。この点、本実施形態によれば、センサマグネット106の内径を適切に設定することで、センサ感度を良好に保つことができる。 In this embodiment, the inner diameter of the sensor magnet 106 is set in the range of d1 to d3, thereby minimizing changes in magnetic flux density caused by the stroke of the operating rod 32, i.e., the valve body 34. That is, magnetic sensors generally have a recommended range of magnetic flux density for sensing, and sensing is difficult when the magnetic flux density is too large, let alone when it is too small. In this regard, according to this embodiment, the inner diameter of the sensor magnet 106 is appropriately set, making it possible to maintain good sensor sensitivity.

本解析により、センサマグネット106に設ける孔部107の大きさを変えると、センサマグネット106と磁気センサ119とが近接したときに検知される磁束密度の差は大きくなるものの、両者が離間したときに検知される磁束密度の差は小さく抑えられるとの知見が得られた。これは、孔部107の大きさを十分に確保することで、両者が近接したときに磁束密度が過大にならないようにするとともに、両者が離間したときの磁束密度を必要十分に確保できることを意味する。すなわち、本解析結果により、本実施形態においてセンサマグネット106に孔部107を設けたことと、その孔部107の大きさをある程度大きくすることの有効性が確認できた。 This analysis has revealed that, when the size of the hole 107 provided in the sensor magnet 106 is changed, the difference in magnetic flux density detected when the sensor magnet 106 and the magnetic sensor 119 are close to each other increases, but the difference in magnetic flux density detected when the two are separated can be kept small. This means that by ensuring a sufficient size of the hole 107, the magnetic flux density can be prevented from becoming excessive when the two are close to each other, and a necessary and sufficient magnetic flux density can be ensured when the two are separated. In other words, the results of this analysis have confirmed the effectiveness of providing the hole 107 in the sensor magnet 106 in this embodiment and of making the size of the hole 107 somewhat large.

以上説明したように、本実施形態によれば、センサマグネット106を両面4極着磁(片面2極の両面着磁)とし、その両面で磁極の極性を反転させることで磁束を強化できる。このため、ロータ60が閉弁方向に変位してセンサマグネット106と磁気センサ119との距離が大きくなっても、磁気センサ119の感度を良好に維持できる。 As described above, according to this embodiment, the sensor magnet 106 is magnetized with four poles on both sides (two poles on each side), and the magnetic flux can be strengthened by reversing the polarity of the magnetic poles on both sides. Therefore, even if the rotor 60 is displaced in the valve closing direction and the distance between the sensor magnet 106 and the magnetic sensor 119 increases, the sensitivity of the magnetic sensor 119 can be maintained at a good level.

一方、センサマグネット106の中央に孔部107を設けてその内径を十分に確保することで、ロータ60が開弁方向に変位してセンサマグネット106が磁気センサ119に近接しても、磁気センサ119に作用する磁束密度が過大とならないようにしている。すなわち、図5に関連して説明したように、弁体34のストロークにかかわらず、磁気センサ119に作用する磁束密度を推奨範囲に収めることができ、磁気センサ119の感度を良好に維持できる。 On the other hand, by providing a hole 107 in the center of the sensor magnet 106 and ensuring a sufficient inner diameter, the magnetic flux density acting on the magnetic sensor 119 is prevented from becoming excessive even if the rotor 60 is displaced in the valve opening direction and the sensor magnet 106 approaches the magnetic sensor 119. In other words, as explained in relation to Figure 5, regardless of the stroke of the valve body 34, the magnetic flux density acting on the magnetic sensor 119 can be kept within the recommended range, and the sensitivity of the magnetic sensor 119 can be maintained at a good level.

また、センサマグネット106を両面4極着磁(片面2極の両面着磁)とし、その両面で磁極の極性を反転させることで、図4に関連して説明したように、センサマグネット126の磁界がロータマグネット104の磁界に干渉することを防止又は抑制できる。その結果、ロータ60の回転をより安定に保つことができる。 In addition, by magnetizing the sensor magnet 106 with four poles on both sides (two poles on each side) and reversing the polarity of the magnetic poles on both sides, as described in relation to FIG. 4, it is possible to prevent or suppress the magnetic field of the sensor magnet 126 from interfering with the magnetic field of the rotor magnet 104. As a result, it is possible to maintain the rotation of the rotor 60 more stably.

さらに、センサマグネット106がロータコア102の軸端部に設けられ、かつセンサマグネット106に孔部107が設けられることで、センサマグネット106が作動ロッドではなくロータコア102と連結して回転する構成が実現される。それにより、作動ロッド32の径に関係なく、孔部107の径を調整できるようになる。すなわち、本実施形態によれば、センサマグネット106の設計自由度を高めることができる。 Furthermore, by providing the sensor magnet 106 at the axial end of the rotor core 102 and providing a hole 107 in the sensor magnet 106, a configuration is realized in which the sensor magnet 106 rotates in connection with the rotor core 102 rather than the actuation rod. This makes it possible to adjust the diameter of the hole 107 regardless of the diameter of the actuation rod 32. In other words, according to this embodiment, the design freedom of the sensor magnet 106 can be increased.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はその特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。 The above describes a preferred embodiment of the present invention, but it goes without saying that the present invention is not limited to that specific embodiment, and various modifications are possible within the scope of the technical concept of the present invention.

図6は、変形例に係るロータの構成を表す図である。(A)はセンサマグネット単体の斜視図である。(B)はロータの斜視図、(C)は平面図、(D)は正面図である。
本変形例では、センサマグネット206が、両面8極着磁(片面4極の両面着磁)とされている。すなわち、センサマグネット206は、その上層206aと下層206bがそれぞれ4極となるように着磁され、その上下両面で磁極の極性が反転されている。
6A and 6B are diagrams showing the configuration of a rotor according to a modified example, in which (A) is a perspective view of a sensor magnet alone, (B) is a perspective view of the rotor, (C) is a plan view, and (D) is a front view.
In this modified example, the sensor magnet 206 is magnetized with eight poles on both sides (four poles on one side). That is, the sensor magnet 206 is magnetized so that its upper layer 206a and lower layer 206b each have four poles, and the polarity of the magnetic poles is reversed on both the upper and lower sides.

このような構成を採用しても、センサマグネット206が両面着磁であり、かつ各面が複数の磁極を有することで、センサマグネット206の磁界がロータマグネット104に影響を及ぼすことを抑制できる。その結果、上記実施形態と同様に、ロータ260の安定性を向上させることができる。 Even if such a configuration is adopted, the sensor magnet 206 is magnetized on both sides, and each side has multiple magnetic poles, so that the magnetic field of the sensor magnet 206 can be prevented from affecting the rotor magnet 104. As a result, the stability of the rotor 260 can be improved, as in the above embodiment.

上記実施形態では、ロータ60においてロータコア102と回転軸62とを別部材にて構成する例を示した。変形例においては、ロータコアと回転軸とを一体成形し、その内周面にねじ部(雌ねじ108)を設けてもよい。その場合、ロータコアがねじ送り機構としても機能する。 In the above embodiment, an example was shown in which the rotor core 102 and the rotating shaft 62 in the rotor 60 are constructed as separate members. In a modified example, the rotor core and the rotating shaft may be integrally molded, and a threaded portion (female thread 108) may be provided on the inner peripheral surface. In this case, the rotor core also functions as a screw feed mechanism.

上記実施形態では述べなかったが、ロータマグネット104は、ロータコア102に一体成型されたマグネット部に後工程で着磁して得られるものでもよい。また、上記実施形態では、ロータコア102とセンサマグネット106とを別部材にて構成し、両者を組み付ける構成とした。変形例においては、センサマグネット106についても、ロータコア102に一体成型されたマグネット部に後工程で着磁して得られるものとしてもよい。ロータコア102を母材としてロータマグネット部およびセンサマグネット部の双方が一体成型され、後工程で着磁されてもよい。マグネット部の成形においては、磁性材料を射出成形してもよい。あるいは、鍛造や押出成形その他の金型成形によりマグネット部を成形してもよい。 Although not mentioned in the above embodiment, the rotor magnet 104 may be obtained by magnetizing the magnet part molded integrally with the rotor core 102 in a later process. Also, in the above embodiment, the rotor core 102 and the sensor magnet 106 are configured as separate members and are assembled together. In a modified example, the sensor magnet 106 may also be obtained by magnetizing the magnet part molded integrally with the rotor core 102 in a later process. Both the rotor magnet part and the sensor magnet part may be molded integrally with the rotor core 102 as the base material and magnetized in a later process. The magnet part may be molded by injection molding of a magnetic material. Alternatively, the magnet part may be molded by forging, extrusion molding, or other die molding.

上記実施形態では、両面着磁のセンサマグネット106を一つ設ける構成を例示した。変形例においては、両面着磁のセンサマグネットを回転軸の軸線方向に複数直列に配設してもよい。 In the above embodiment, a configuration in which one double-sided magnetized sensor magnet 106 is provided is exemplified. In a modified example, multiple double-sided magnetized sensor magnets may be arranged in series in the axial direction of the rotation shaft.

上記実施形態では、センサマグネット106をロータコア102の軸端部に設ける構成を例示した。変形例においては、センサマグネットを作動ロッドの軸端部に設けてもよい。あるいは、センサマグネットをロータコアと離間させ、ロータの回転軸に固定する構成を採用してもよい。 In the above embodiment, a configuration in which the sensor magnet 106 is provided at the axial end of the rotor core 102 is exemplified. In a modified example, the sensor magnet may be provided at the axial end of the actuating rod. Alternatively, a configuration in which the sensor magnet is separated from the rotor core and fixed to the rotor's rotating shaft may be adopted.

上記実施形態では、作動ロッド32をロータ60と同軸状に回転させる構成を例示した。変形例においては、作動ロッドが回転しない構成を採用してもよい。例えば、図1に示す構成において、ストッパ114とロータ60との間に滑り軸受を設け、作動ロッド32が回転しないようにしてもよい。また、ロータの回転運動をギアにて作動ロッドに伝達し、作動ロッドの軸線がロータの軸線と一致しないようにしてもよい。 In the above embodiment, a configuration in which the actuating rod 32 rotates coaxially with the rotor 60 has been exemplified. In a modified example, a configuration in which the actuating rod does not rotate may be adopted. For example, in the configuration shown in FIG. 1, a sliding bearing may be provided between the stopper 114 and the rotor 60 to prevent the actuating rod 32 from rotating. In addition, the rotational motion of the rotor may be transmitted to the actuating rod by a gear, so that the axis of the actuating rod does not coincide with the axis of the rotor.

上記実施形態では、回転軸62および作動ロッド32の各上端部がセンサマグネット106の孔部107に挿通される構成を例示した。変形例においては、ロータの回転軸および作動ロッドのいずれか一方又は双方が、センサマグネットの孔部107に挿通されない構成を採用してもよい。その場合、センサマグネットとロータコアとを嵌合、圧入その他の手段により固定してもよい。 In the above embodiment, a configuration in which the upper ends of the rotating shaft 62 and the actuating rod 32 are inserted into the hole 107 of the sensor magnet 106 is exemplified. In a modified example, a configuration in which either or both of the rotating shaft and the actuating rod of the rotor are not inserted into the hole 107 of the sensor magnet may be adopted. In that case, the sensor magnet and the rotor core may be fixed by fitting, press-fitting, or other means.

上記実施形態では、開弁状態においてロータ60と作動ロッド32とを軸線方向に一体変位させる構成を示した。すなわち、ロータ60が作動ロッド32を同軸状に支持し、ロータ60そのものが軸線方向に変位する構成とした。変形例においては、特許文献1にも記載のように、ロータの位置を軸線方向に固定する構成を採用してもよい。すなわち、ロータと一体に回転するシャフトと、弁体を一体に有するドライバとを軸線方向に接続し、作動ロッドを構成してもよい。ドライバは、シャフトと一体に回転するが、軸線方向には相対変位可能とされる。ロータの回転運動は、ねじ送り機構によってドライバの軸線運動に変換される。 In the above embodiment, the rotor 60 and the actuating rod 32 are displaced together in the axial direction in the open state. That is, the rotor 60 supports the actuating rod 32 coaxially, and the rotor 60 itself is displaced in the axial direction. In a modified example, as described in Patent Document 1, the rotor position may be fixed in the axial direction. That is, the actuating rod may be configured by connecting a shaft that rotates together with the rotor and a driver having an integral valve body in the axial direction. The driver rotates together with the shaft, but is capable of relative displacement in the axial direction. The rotational motion of the rotor is converted into axial motion of the driver by a screw feed mechanism.

上記実施形態では、磁気センサがロータの回転量(回転角度)を検出し、制御部がその回転量に基づき作動ロッドの軸線方向変位(弁体のストローク、つまり弁部の開度)を算出する例を示した。変形例においては、磁気センサがロータの軸線方向変位(つまり作動ロッドの軸線方向変位)を直接検出し、制御部がその変位に基づき弁体のストローク(つまり弁部の開度)を算出してもよい。すなわち、磁気センサはロータの変位量(つまりセンサマグネットの変位量)を検出するものであればよい。 In the above embodiment, an example was shown in which the magnetic sensor detects the amount of rotation (rotation angle) of the rotor, and the control unit calculates the axial displacement of the actuating rod (stroke of the valve body, i.e., the opening of the valve section) based on the amount of rotation. In a modified example, the magnetic sensor may directly detect the axial displacement of the rotor (i.e., the axial displacement of the actuating rod), and the control unit may calculate the stroke of the valve body (i.e., the opening of the valve section) based on that displacement. In other words, the magnetic sensor may be one that detects the amount of displacement of the rotor (i.e., the amount of displacement of the sensor magnet).

上記実施形態では、ロータマグネット104とセンサマグネット106とが軸線方向に離隔する構成を例示した。変形例においては、ロータマグネットとセンサマグネットとを一体に構成してもよい。ロータマグネット部とセンサマグネット部とを一体成形してもよい。その場合、磁気センサが磁束を確実に検出できるよう、センサマグネットの面積(外径)を大きくしてもよい。 In the above embodiment, a configuration in which the rotor magnet 104 and the sensor magnet 106 are spaced apart in the axial direction is exemplified. In a modified example, the rotor magnet and the sensor magnet may be integrally configured. The rotor magnet portion and the sensor magnet portion may be integrally molded. In that case, the area (outer diameter) of the sensor magnet may be increased so that the magnetic sensor can reliably detect the magnetic flux.

上記実施形態では述べなかったが、バルブボディと配管ボディとを合わせて「電動弁のボディ」としてもよい。 Although not mentioned in the above embodiment, the valve body and the piping body may be combined to form the "body of the motor-operated valve."

各実施形態では、ステータのコアとして積層コア(積層磁心)を例示した。変形例においては、圧粉コアその他のコアを採用してもよい。圧粉コアは、「圧粉磁心」とも呼ばれ、軟磁性材料を粉末にし、非導電性の樹脂等でコーティングした紛体と、樹脂バインダとを混練し、圧縮成型・加熱することで得られる。 In each embodiment, a laminated core (laminated magnetic core) is exemplified as the core of the stator. In modified examples, a dust core or other core may be used. A dust core, also called a "dust core," is obtained by powdering a soft magnetic material, coating the powder with a non-conductive resin or the like, kneading the powder with a resin binder, and compression molding and heating the mixture.

各実施形態では、回路基板の下面に駆動回路、制御回路、通信回路および電源回路が実装される構成を例示したが、実装される回路については適宜変更できる。例えば、駆動回路および電源回路を実装する一方、制御回路を電動弁の外部に設置してもよい。また、各回路を回路基板の上面に実装してもよい。 In each embodiment, a configuration in which the drive circuit, control circuit, communication circuit, and power supply circuit are mounted on the underside of the circuit board has been illustrated, but the circuits that are mounted can be changed as appropriate. For example, the drive circuit and power supply circuit may be mounted, while the control circuit may be installed outside the motor-operated valve. In addition, each circuit may be mounted on the upper surface of the circuit board.

各実施形態では、モータユニットとして、PM型ステッピングモータを採用したが、ハイブリッド型ステッピングモータを採用してもよい。また、上記実施形態では、モータユニットを三相モータとしたが、二相,四相、五相などその他のモータとしてもよい。ステータにおける電磁コイルの数も3つや6つに限らず、モータの相数に合わせて適宜設定してよい。 In each embodiment, a PM type stepping motor is used as the motor unit, but a hybrid type stepping motor may also be used. In addition, in the above embodiments, the motor unit is a three-phase motor, but it may be another type of motor, such as a two-phase, four-phase, or five-phase motor. The number of electromagnetic coils in the stator is not limited to three or six, and may be set appropriately according to the number of phases of the motor.

各実施形態の電動弁は、冷媒として代替フロン(HFC-134a)など使用する冷凍サイクルに好適に適用されるが、二酸化炭素のように作動圧力が高い冷媒を用いる冷凍サイクルに適用することも可能である。その場合には、冷凍サイクルに凝縮器に代わってガスクーラなどの外部熱交換器が配置される。 The motor-operated valve of each embodiment is preferably applied to a refrigeration cycle that uses a refrigerant such as an alternative fluorocarbon (HFC-134a) as a refrigerant, but can also be applied to a refrigeration cycle that uses a refrigerant with a high operating pressure such as carbon dioxide. In that case, an external heat exchanger such as a gas cooler is placed in the refrigeration cycle instead of a condenser.

各実施形態では、上記電動弁を膨張弁として構成したが、膨張機能を有しない開閉弁や流量制御弁として構成してもよい。 In each embodiment, the motor-operated valve is configured as an expansion valve, but it may be configured as an opening/closing valve or a flow control valve that does not have an expansion function.

各実施形態では、上記電動弁を自動車用空調装置の冷凍サイクルに適用する例を示したが、車両用に限らず電動膨張弁を搭載する空調装置に適用可能である。また、冷媒以外の流体の流れを制御する電動弁として構成することもできる。 In each embodiment, the motor-operated valve is applied to the refrigeration cycle of an automotive air conditioner. However, the motor-operated valve can be applied to any air conditioner equipped with an electric expansion valve, not limited to vehicles. It can also be configured as a motor-operated valve that controls the flow of a fluid other than a refrigerant.

上記実施形態では、センサマグネット106を上下両面着磁とし、その両面の対応する位置で磁極の極性を反転させる構成を例示した。すなわち、センサマグネット106では、磁極の境界線が上下面で一致する。変形例においては、上下両面の磁極が一部の位置で反転していないセンサマグネットを採用してもよい。すなわち、磁極の境界線が上下面で完全に一致しておらず、多少ずれていてもよい。その場合、一部の位置で上下面が同じ極性となるため、上記実施形態と比較して効果が劣る可能性があるが、実使用上問題のない程度の効果が得られる可能性はある。 In the above embodiment, the sensor magnet 106 is magnetized on both the top and bottom surfaces, and the polarity of the magnetic poles is reversed at corresponding positions on both surfaces. That is, in the sensor magnet 106, the boundary lines of the magnetic poles coincide on the top and bottom surfaces. In a modified example, a sensor magnet in which the magnetic poles on both the top and bottom surfaces are not reversed at some positions may be used. That is, the boundary lines of the magnetic poles do not coincide completely on the top and bottom surfaces, and may be slightly misaligned. In that case, the top and bottom surfaces will have the same polarity at some positions, which may result in a less effective effect than the above embodiment, but it may still be possible to obtain an effect that does not cause problems in practical use.

なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and can be embodied by modifying the components without departing from the spirit of the invention. Various inventions may be formed by appropriately combining multiple components disclosed in the above-described embodiments and modifications. In addition, some components may be deleted from all the components shown in the above-described embodiments and modifications.

1 電動弁、2 弁本体、3 モータユニット、5 ボディ、22 弁孔、24 弁座、26 入口ポート、28 出口ポート、30 弁室、32 作動ロッド、34 弁体、36 ガイド部材、38 雄ねじ、46 スプリング、60 ロータ、62 回転軸、63 縮径部、64 ステータ、65 ワッシャ、66 キャン、70 積層コア、73 コイル、76 ケース、78 ステータユニット、102 ロータコア、104 ロータマグネット、106 センサマグネット、106a 上層、106b 下層、107 孔部、108 雌ねじ、109 ねじ送り機構、114 ストッパ、116 スプリング、118 回路基板、119 磁気センサ、126 センサマグネット、142 軸端部、206 センサマグネット、206a 上層、206b 下層。 1 Electric valve, 2 Valve body, 3 Motor unit, 5 Body, 22 Valve hole, 24 Valve seat, 26 Inlet port, 28 Outlet port, 30 Valve chamber, 32 Actuating rod, 34 Valve body, 36 Guide member, 38 Male thread, 46 Spring, 60 Rotor, 62 Rotating shaft, 63 Reduced diameter portion, 64 Stator, 65 Washer, 66 Can, 70 Laminated core, 73 Coil, 76 Case, 78 Stator unit, 102 Rotor core, 104 Rotor magnet, 106 Sensor magnet, 106a Upper layer, 106b Lower layer, 107 Hole portion, 108 Female thread, 109 Screw feed mechanism, 114 Stopper, 116 Spring, 118 Circuit board, 119 Magnetic sensor, 126 Sensor magnet, 142 Shaft end, 206 Sensor magnet, 206a upper layer, 206b lower layer.

Claims (5)

弁体を軸線方向に支持する作動ロッドと、
前記作動ロッドを作動させるロータと、
前記ロータの外周面に沿って複数の磁極が設けられたロータマグネットと、
前記ロータの回転運動を前記作動ロッドの軸線運動に変換するねじ送り機構と、
前記ロータと同軸状に設けられ、前記ロータと一体に回転可能なセンサマグネットと、
前記センサマグネットと軸線方向に対向し、前記センサマグネットの磁束を検出することで前記ロータの変位量を検出する磁気センサと、
を備え、
前記センサマグネットは、軸線方向の両面に極性が互いに反転するよう着磁がなされ、各面が回転方向に複数の磁極を有し、
前記ロータが磁性体であるロータコアを有し、
前記ロータマグネットが前記ロータコアの外周面に設けられ、
前記センサマグネットが前記ロータコアとは別部材として構成され、前記ロータコアの軸端部に組み付けられ、
前記ロータマグネットと前記センサマグネットとの間に前記ロータコアの磁性体部分が存在し、その磁性体部分は着磁されていないことを特徴とする電動弁。
an actuation rod that supports the valve body in the axial direction;
a rotor for actuating the actuation rod;
a rotor magnet having a plurality of magnetic poles provided along an outer circumferential surface of the rotor;
a screw feed mechanism for converting the rotational motion of the rotor into the axial motion of the actuation rod;
a sensor magnet provided coaxially with the rotor and rotatable integrally with the rotor;
a magnetic sensor that faces the sensor magnet in the axial direction and detects the amount of displacement of the rotor by detecting a magnetic flux of the sensor magnet;
Equipped with
The sensor magnet is magnetized such that the polarities are inverse on both sides in the axial direction, and each side has a plurality of magnetic poles in the rotational direction.
The rotor has a rotor core made of a magnetic material,
The rotor magnet is provided on an outer peripheral surface of the rotor core,
the sensor magnet is configured as a separate member from the rotor core and is attached to a shaft end of the rotor core;
a magnetic portion of the rotor core between the rotor magnet and the sensor magnet, the magnetic portion being not magnetized .
前記ロータを内包する筒状部材であって、流体の圧力が作用する内部空間と作用しない外部空間とを画定するキャンをさらに備え、
前記磁気センサが前記外部空間に配置され、
前記センサマグネットと前記磁気センサとが、前記キャンの端壁を介して対向することを特徴とする請求項1に記載の電動弁。
a can that is a cylindrical member that contains the rotor and that defines an internal space in which the pressure of a fluid acts and an external space in which the pressure of a fluid does not act;
The magnetic sensor is disposed in the external space,
2. The motor-operated valve according to claim 1 , wherein the sensor magnet and the magnetic sensor face each other across an end wall of the can.
前記ねじ送り機構は、前記作動ロッドとともに前記ロータを軸線方向に変位させ、
前記センサマグネットは、前記ねじ送り機構の作動により前記磁気センサに対して近接又は離間することを特徴とする請求項1又は2に記載の電動弁。
The screw feed mechanism displaces the rotor together with the actuation rod in the axial direction,
3. The motor-operated valve according to claim 1, wherein the sensor magnet moves toward or away from the magnetic sensor by operation of the screw feed mechanism.
前記センサマグネットは、軸線に沿った孔部が設けられていることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の電動弁。 4. The motor-operated valve according to claim 1, wherein the sensor magnet is provided with a hole along an axis thereof. 前記センサマグネットは、各面に4極以上の磁極を有することを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の電動弁。 5. The motor-operated valve according to claim 1 , wherein the sensor magnet has four or more magnetic poles on each surface.
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