JP7272656B2 - 電動弁 - Google Patents

Description

本発明は、電動弁に関する。特に、本発明は、キャンの内側にマグネットローターが配置された電動弁に関する。

従来の電動弁の一例が特許文献１、２に記載されている。特許文献１の電動弁は、弁体を駆動するためのマグネットローターと、マグネットローターとともに回転される永久磁石と、がキャンの内側に配置されている。この電動弁は、キャンの上方に配置された基板上の磁気センサーによって永久磁石の磁気を検知して、マグネットローターの回転角度を得ている。

特許文献２の電動弁は、弁体を駆動するためのマグネットローターと、マグネットローターの回転軸に固定した磁気ドラムと、上記回転軸の上端部に設けた磁石と、がキャンの内側に配置されている。この電動弁は、キャンの外側に配置された回転角検出用磁気センサーおよび上下位置検出用磁気センサーによって磁気ドラムおよび磁石の磁気を検知して、弁開度を演算している。

特開２０１８－１７９１３３号公報 特開２００１－１２６３３号公報

上述した電動弁は、マグネットローターとは別部品の永久磁石や磁気ドラムを有することから、部品点数が増加して構造が複雑になり、製造コストが上昇してしまうという課題があった。部品点数の増加を抑えるために、例えば特許文献１の電動弁において、基板上の磁気センサーでマグネットローターの磁気を検知する構成が考えられる。しかしながら、基板とマグネットローターとが比較的大きく離れているため、基板上の磁気センサーでマグネットローターの磁気を検知できなかった。

そこで、本発明は、部品点数が比較的少ない構成でマグネットローターが生じる磁束を確実に検知できる電動弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る電動弁は、弁本体と、前記弁本体に取り付けられた円筒状のキャンと、前記キャンの内側に配置された円筒状のマグネットローターと、前記マグネットローターの回転により前記弁本体内のポートを開閉するように駆動される弁体と、前記キャンの外側に配置されたステーターと、を有する電動弁であって、前記マグネットローターの外周面に、当該マグネットローターの回転軸方向に延在する１または複数のＮ極およびＳ極が周方向に交互に並ぶように設けられており、前記キャンの外周面上に、前記キャンを介して前記マグネットローターと径方向に対向するように第１の磁気センサーおよび第２の磁気センサーが配置され、前記ステーターが、前記マグネットローターと同軸に配置された第１のステーターと第２のステーターとを有し、前記第１のステーターが、周方向に等間隔に並んで配置された複数のクローポール型の極歯を有し、前記第２のステーターが、周方向に等間隔に並んで配置された、前記第１のステーターが有する複数の極歯の数と同数の複数のクローポール型の極歯を有し、前記第１の磁気センサーが、前記回転軸方向から見たときに、前記マグネットローターの回転軸と前記第１のステーターが有する複数の極歯のうちの１つの極歯の中心とを通る直線上に配置され、前記第２の磁気センサーが、前記回転軸方向から見たときに、前記マグネットローターの回転軸と前記第２のステーターが有する複数の極歯のうちの１つの極歯の中心とを通る直線上に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、キャンの内側に配置されたマグネットローターの外周面に、当該マグネットローターの回転軸方向に延在する１または複数のＮ極およびＳ極が周方向に交互に並ぶように設けられている。そして、キャンの外周面上に、キャンを介してマグネットローターと径方向に対向するように磁気センサーが配置されている。このようにしたことから、マグネットローターの磁極（Ｎ極、Ｓ極）で生じる磁束は径方向に伝わりやすく、磁気センサーをマグネットローターと径方向に対向するように近接して配置することにより、磁束を磁気センサーに効率的に伝えることができる。これにより、部品点数が比較的少ない構成でマグネットローターが生じる磁束を確実に検知できる。

また、磁気センサーが、回転軸方向から見たときに、マグネットローターの回転軸とステーターが有する複数の極歯のうちの１つの極歯の中心（略中心を含む）とを通る直線上に配置されている。ステーターが複数の極歯を有する構成では、マグネットローターが回転を停止すると、（ｉ）極歯とマグネットローターの磁極とが正対した状態、（ｉｉ）極歯とマグネットローターの外周面における隣接する磁極間の箇所とが正対した状態、のいずれかとなる。上記（ｉ）の状態では、回転軸方向から見た極歯の位置においてＮ極からＳ極に向かう磁束に含まれる径方向成分が最大となり、磁気センサーに伝わる磁束が最も多くなる。上記（ｉｉ）の状態では、回転軸方向から見た極歯の位置においてＮ極からＳ極に向かう磁束に含まれる径方向成分が最小となり、磁気センサーに伝わる磁束が最も少なくなる。そのため、上記（ｉ）の状態と上記（ｉｉ）の状態とを明確に区別することができ、マグネットローターの停止位置を高精度で得ることができる。また、検知した磁束の波形に基づき、マグネットローターの回転方向を得ることができる。

本発明において、前記ステーターの内周面に、前記磁気センサーを収容する位置決め凹部が設けられていることが好ましい。このようにすることで、磁気センサーを、ステーターに対して適切に位置決めすることができる。

本発明において、前記マグネットローターが、前記ポートを閉じるとき前記回転軸方向の一方側に移動しかつ前記ポートを開くとき前記回転軸方向の他方側に移動し、前記磁気センサーが、前記ポートを閉じた状態において前記マグネットローターの前記他方側の端面よりも前記一方側に配置されていることが好ましい。このようにすることで、回転軸方向に移動するマグネットローターと磁気センサーとが、ポートを閉じた状態（閉弁状態）からポートを全開にした状態（開弁状態）までのいずれの状態においても径方向に対向することになる。そのため、マグネットローターの磁束を確実に検知でき、マグネットローターの回転角度を高精度で得ることができる。

本発明において、前記マグネットローターが、前記ポートを閉じるとき前記回転軸方向の一方側に移動しかつ前記ポートを開くとき前記回転軸方向の他方側に移動し、前記磁気センサーが、前記ステーターより前記回転軸方向の他方側に配置され、前記ポートを閉じた状態において前記キャンを介して前記マグネットローターと径方向に対向するように配置されていることが好ましい。このようにすることで、回転軸方向に移動するマグネットローターと磁気センサーとが、ポートを閉じた状態（閉弁状態）からポートを全開にした状態（開弁状態）までのいずれの状態においても径方向に対向することになる。そのため、マグネットローターの磁束を確実に検知でき、マグネットローターの回転角度および回転方向を高精度で得ることができる。

本発明において、前記磁気センサーの前記回転軸方向の位置が、前記ポートを閉じた状態から前記ポートを全開にした状態までのいずれの状態においても前記マグネットローターの全長の範囲内にあることが好ましい。このようにすることで、マグネットローターと磁気センサーとが、ポートを閉じた状態（閉弁状態）からポートを全開にした状態（開弁状態）までのいずれの状態においても径方向に対向することになる。そのため、マグネットローターの磁束を確実に検知でき、マグネットローターの回転角度および回転方向を高精度で得ることができる。

本発明において、前記ステーターユニットのステーターの前記回転軸方向の位置が、前記ポートを閉じた状態から前記ポートを全開にした状態までのいずれの状態においても前記マグネットローターの全長の範囲内にあることが好ましい。このようにすることで、ポートを閉じた状態（閉弁状態）からポートを全開にした状態（開弁状態）までのいずれの状態においてもマグネットローターにステーターの磁力を効率的に作用させることができ、マグネットローターを効率的に回転させることができる。

本発明において、前記キャンおよび前記ステーターを収容するケースをさらに有し、前記ケースには、基板がさらに収容され、前記磁気センサーが、前記基板と電線で接続されていることが好ましい。このようにすることで、磁気センサーを基板から離れた箇所に配置することができる。そのため、基板の位置および姿勢を比較的自由に設定できる。
本発明において、前記第１の磁気センサーおよび前記第２の磁気センサーが、前記Ｎ極および前記Ｓ極が生じる磁束を検知することが好ましい。

本発明によれば、部品点数が比較的少ない構成でマグネットローターが生じる磁束を確実に検知できる

本発明の第１実施例に係る電動弁の閉弁状態を示す縦断面図である。 図１の電動弁の開弁状態を示す縦断面図である。 図１の電動弁のマグネットローターおよびステーターを説明する図である。 図１の電動弁のステーターの縦断面図である。 本発明の第２実施例に係る電動弁の閉弁状態を示す縦断面図である。

（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例に係る電動弁について、図１～図４を参照して説明する。本実施例の電動弁１は、例えば、冷凍サイクル等において冷媒流量を調整するために使用される。第２実施例に係る電動弁も同様である。

図１、図２は、本発明の第１実施例に係る電動弁の閉弁状態および開弁状態を示す軸線Ｌに沿う断面図（縦断面図）である。図３は、図１の電動弁のマグネットローターおよびステーターを説明する図である。図３（ａ）は、図２のＸ－Ｘ線に沿う断面図である。図３（ａ）において、キャン、マグネットローターおよびステーターの上段ステーターのヨークのみ示しており、また、磁気センサーの位置を破線で示している。図３（ｂ）は、マグネットローターの斜視図である。図３（ａ）、（ｂ）において、マグネットローターの磁極（Ｎ極、Ｓ極）を模式的に示している。図４は、図１の電動弁のステーターの縦断面図である。図４は、図３（ａ）の直線Ｆ１および直線Ｆ２に沿う断面を示している。

図１、図２に示すように、電動弁１は、弁本体１０と、キャン３０と、磁気センサー３５ａ、３５ｂと、駆動機構４０と、弁体５０と、ステーター６０と、ケース７０と、を有している。

弁本体１０は、例えば、アルミニウム合金などの金属材料で構成されている。弁本体１０は、直方体状の本体部１１と、本体部１１の上面１１ａから上方に向けて突出した円筒部１２と、を有している。本体部１１の内部には、弁室１３が設けられている。本体部１１には、図１の左方に延びる流路１７と、図１の右方に延びる流路１８と、が設けられている。流路１７は、弁室１３に接続されている。流路１８は、弁室１３に開口するポート１９を介して弁室１３に接続されている。

円筒部１２の外周面の一部には、雄ねじ部１２ｂが設けられている。本体部１１には、上面１１ａに開口する雌ねじ部１１ｂが設けられている。雄ねじ部１２ｂが雌ねじ部１１ｂに螺合されることで、本体部１１と円筒部１２とが一体的に結合されている。円筒部１２の内側空間は、弁室１３に接続されている。

弁本体１０は、さらに鍔部２０を有している。鍔部２０は、例えば、ステンレスなどの金属材料で構成されている。鍔部２０は、円環板状に形成されている。鍔部２０の内周縁２０ａは、円筒部１２の上端部にろう付けなどにより接合されている。

キャン３０は、例えば、ステンレスなどの金属材料で構成されている。キャン３０は、上端部が塞がれた円筒状に形成されている。キャン３０の下端部は、鍔部２０の外周縁２０ｂに溶接などにより接合されている。キャン３０の内側には、駆動機構４０が配置される。

磁気センサー３５ａ、３５ｂは、例えば、ホール素子を有し、感磁面を通過する磁束（磁束密度）の向きおよび大きさに応じた信号を出力するホールＩＣで構成されている。他の種類の磁気センサーを用いてもよい。磁気センサー３５ａ、３５ｂが出力する信号に基づいてマグネットローター４１の回転角度を得ることができる。本実施例は、２つの磁気センサー３５ａ、３５ｂを有する構成であるが、磁気センサーを１つのみ有する構成でもよい。

磁気センサー３５ａ、３５ｂは、ステーター６０の位置決め凹部６６ａ、６６ｂに収容される。磁気センサー３５ａ、３５ｂは、それぞれの感磁面がキャン３０の外周面３０ａに沿うように当該外周面３０ａ上に配置される。磁気センサー３５ａ、３５ｂは、キャン３０の外周面３０ａに接して配置されることが好ましいが、マグネットローター４１の磁気を検知できる程度に、キャン３０の外周面３０ａと間隔をあけて配置されていてもよい。

駆動機構４０は、弁体５０を上下方向に駆動する。駆動機構４０は、マグネットローター４１と、弁軸ホルダー４２と、ガイドブッシュ４３と、弁軸４４と、を有している。

マグネットローター４１は、キャン３０の内径より若干小さい外径を有する略円筒状に形成されている。マグネットローター４１の外周面４１ａには、複数のＮ極および複数のＳ極が設けられている。複数のＮ極および複数のＳ極は、軸線Ｌ方向に延在しており、周方向に等間隔でかつ交互に配置されている。Ｎ極およびＳ極は１つずつ設けられていてもよい。本実施例において、１２個のＮ極および１２個のＳ極が１５度間隔で交互に配置されている。マグネットローター４１は、キャン３０の内側に回転可能に配置されている。図３（ａ）、（ｂ）にマグネットローター４１のＮ極およびＳ極の配置イメージを示す。図３（ａ）、（ｂ）において、斜線領域がＮ極を模式的に示し、ドット領域がＳ極を模式的に示す。マグネットローター４１の回転軸は軸線Ｌと一致する。

弁軸ホルダー４２は、上端が塞がれた円筒状に形成されている。弁軸ホルダー４２の上端部には支持リング４５がかしめにより固定されており、支持リング４５を介して、マグネットローター４１と弁軸ホルダー４２とが一体的に結合されている。弁軸ホルダー４２の内周面には、雌ねじ部４２ｃが設けられている。

ガイドブッシュ４３は、外径が大きい大径円筒部４３ａと、大径円筒部４３ａの上端部に同軸に連設された外径が小さい小径円筒部４３ｂと、を有している。小径円筒部４３ｂの外周面には、弁軸ホルダー４２の雌ねじ部４２ｃと螺合される雄ねじ部４３ｃが設けられている。ガイドブッシュ４３は、大径円筒部４３ａが弁本体１０の円筒部１２の内側に圧入されることにより、弁本体１０と一体的に結合されている。

弁軸４４は、円柱状の胴部４４ａと、胴部４４ａの上端部に同軸に連設された胴部４４ａより小径の上部小径部４４ｂと、を有している。上部小径部４４ｂは、弁軸ホルダー４２を貫通して配置されており、抜け止めとなるプッシュナット４６が取り付けられている。弁軸４４は、弁軸ホルダー４２と、弁軸４４における胴部４４ａと上部小径部４４ｂとの間の段部と、の間に配置された圧縮コイルばね４７によって、下方に向けて押されている。

弁軸ホルダー４２には、上ストッパ体４８が取り付けられている。ガイドブッシュ４３の大径円筒部４３ａには、下ストッパ体４９が取り付けられている。弁軸ホルダー４２が回転することにより下限位置に至ると、上ストッパ体４８が下ストッパ体４９に当接して弁軸ホルダー４２のさらなる回転が規制される。

弁体５０は、弁軸４４の下端部に一体的に設けられている。弁体５０は、駆動機構４０によって上下方向に移動するように駆動され、弁室１３に開口するポート１９を開閉する。

ステーター６０は、略円筒状に形成されており、内周面６０ａにより画定される嵌合孔６０ｂを有している。嵌合孔６０ｂの内径は、キャン３０の外径と略同一である。ステーター６０は、嵌合孔６０ｂにキャン３０が嵌合されることによりキャン３０の外側に配置される。ステーター６０は、上段ステーター６１と、下段ステーター６２と、合成樹脂製のモールド６５と、を有している。

上段ステーター６１と下段ステーター６２とは、上下に重ねて配置されている。図４に示すように、上段ステーター６１は、ヨーク６１ａと、ヨーク６１ａにボビン６１ｂを介して巻回されたコイル６１ｃとを有している。ヨーク６１ａは、周方向に等間隔に並んで配置された複数のクローポール型の極歯６３を有している。本実施例において、ヨーク６１ａは、２４個の極歯６３を有している。複数の極歯６３は、先端（細い方の端部）が下方を向く下向き極歯６３ａと、先端が上方を向く上向き極歯６３ｂと、を有している。複数の下向き極歯６３ａと複数の上向き極歯６３ｂとは、周方向に交互に配置されている。

下段ステーター６２は、上段ステーター６１と同様の構成を有している。下段ステーター６２は、ヨーク６２ａと、ボビン６２ｂと、コイル６２ｃと、複数のクローポール型の極歯６４（下向き極歯６４ａおよび上向き極歯６４ｂ）と、を有している。下段ステーター６２は、上段ステーター６１に対して複数の極歯６３の間隔の半分だけ周方向にずれて配置されている。本実施例では、複数の極歯６３の間隔および複数の極歯６４の間隔がそれぞれ１５度（３６０度／２４）であり、下段ステーター６２は、上段ステーター６１に対して７．５度（１５度／２）だけ周方向にずれて配置されている。上段ステーター６１および下段ステーター６２とマグネットローター４１とでステッピングモータを構成する。なお、本実施例は、ステーター６０がクローポール型の極歯を有する構成について説明するものであるが、他の種類の極歯を有する構成を採用してもよい。

モールド６５は、上段ステーター６１および下段ステーター６２内に充填されており、複数の極歯６３および複数の極歯６４とともにステーター６０の内周面６０ａを構成している。モールド６５は、環状部６６と、端子支持部６７と、を有している。

環状部６６は、円環状に形成されており、キャン３０の外径と同一の内径を有している。環状部６６は、上段ステーター６１の上面に配置されている。環状部６６の内周面（すなわち内周面６０ａの上部）には、磁気センサー３５ａ、３５ｂを収容する凹部である位置決め凹部６６ａ、６６ｂが設けられている。位置決め凹部６６ａ、６６ｂは、上方に開口している。一方の位置決め凹部６６ａには、磁気センサー３５ａが収容される。他方の位置決め凹部６６ｂには、磁気センサー３５ｂが収容される。

磁気センサー３５ａ、３５ｂは、位置決め凹部６６ａ、６６ｂに収容されることで、ポート１９を閉じた状態（閉弁状態）からポート１９を全開にした状態（開弁状態）までのいずれの状態においても、キャン３０を介してマグネットローター４１の外周面４１ａと当該マグネットローター４１の径方向に対向するように配置される。また、磁気センサー３５ａ、３５ｂは、閉弁状態においてマグネットローター４１の上方側の端面よりも下方側に配置されている。

磁気センサー３５ａは、マグネットローター４１の回転軸方向から見たときに、回転軸（軸線Ｌ）と上段ステーター６１の１つの極歯６３の中心とを通る直線Ｆ１上に配置される。極歯６３の「中心」には、中心に加えて略中心を含み、以下同様である。複数のクローポール型の極歯６３を備えたヨーク６１ａを有する構成では、マグネットローター４１が回転を停止すると、（ｉ）極歯６３とマグネットローター４１の磁極とが正対した状態、（ｉｉ）極歯６３とマグネットローター４１の外周面４１ａにおける隣接する磁極間の箇所とが正対した状態、のいずれかとなる。上記（ｉ）の状態では、回転軸方向から見た極歯６３の位置においてＮ極からＳ極に向かう磁束に含まれる径方向成分が最大となり、磁気センサー３５ａに伝わる磁束が最も多くなる。上記（ｉｉ）の状態では、回転軸方向から見た極歯６３の位置においてＮ極からＳ極に向かう磁束に含まれる径方向成分が最小となり、磁気センサー３５ａに伝わる磁束が最も少なくなる。そのため、上記（ｉ）の状態と上記（ｉｉ）の状態とを明確に区別することができ、マグネットローター４１の停止位置を高精度で得ることができる。また、検知した磁束の波形に基づき、マグネットローター４１の回転方向を得ることができる。

磁気センサー３５ｂは、マグネットローター４１の回転軸方向からみたときに、回転軸と下段ステーター６２の１つの極歯６４の中心とを通る直線Ｆ２上に配置される。磁気センサー３５ｂにおいても、上記と同様に、上記（ｉ）の状態と上記（ｉｉ）の状態とを明確に区別することができ、マグネットローターの停止位置を高精度で得ることができる。

また、磁気センサー３５ａと磁気センサー３５ｂとは、次の式（１）に示される間隔θ［度］をあけて配置されることが好ましい。
θ＝（９０／ｎ）＋（３６０×ｍ）／ｎ ・・・（１）
ただし、ｎは１つのステーターが有する極歯数の１／２の値であり、ｍは任意の整数であり、θ＜３６０度である。

磁気センサー３５ａ、３５ｂは、上記式（１）を満たすように配置されることで、一方がマグネットローター４１の磁極と正対すると、他方がマグネットローター４１の外周面４１ａにおける隣接する磁極間の箇所と正対する。これにより、磁気センサー３５ａ、３５ｂの一方に検知される磁束が最大のとき、他方によって検知される磁束が最小となる。そのため、マグネットローター４１の回転角度をより高精度で得ることができる。また、検知した磁束の波形に基づき、マグネットローター４１の回転方向を得ることができる。

端子支持部６７は、上段ステーター６１および下段ステーター６２から側方（図１の右方）に延びるように配置されている。端子支持部６７は、上段ステーター６１のコイル６１ｃおよび下段ステーター６２のコイル６２ｃに接続された複数の端子６８が埋め込まれている。複数の端子６８は、端子支持部６７の先端６７ａから突出しており、フレシキブル基板などにより、後述する基板７５と接続されている。

ケース７０は、略直方体箱状に形成されている。ケース７０は、キャン３０およびステーター６０を収容するように配置されている。ケース７０は、弁本体１０側に向けて突出する円筒状の筒状部７３を有している。筒状部７３は、弁本体１０の円筒部１２を囲むように配置されている。筒状部７３と円筒部１２との間には、ゴム材などの弾性材料で構成された円環状のＯリングである封止部材１００が圧縮状態で配置されている。

また、ケース７０は、基板７５を収容している。基板７５は、電子部品が実装されるプリント基板である。基板７５は、キャン３０の上方に軸線Ｌと直交する姿勢で配置されている。なお、基板７５の位置および姿勢は任意である。基板７５は、電線７７によって磁気センサー３５ａ、３５ｂと接続されている。電線７７は、例えば、曲げ伸ばし自在でかつ自立可能な程度に形状を維持できるリード線や、フレキシブル基板などである。基板７５には、磁気センサー３５ａ、３５ｂによって出力された信号に基づいて、マグネットローター４１の回転角度や弁開度（ポート１９の開度）を演算するコンピューターなどからなる演算装置が実装されていてもよい。

電動弁１において、弁本体１０の円筒部１２、ポート１９、キャン３０、マグネットローター４１、弁軸ホルダー４２、ガイドブッシュ４３、弁軸４４、弁体５０、ステーター６０（上段ステーター６１、下段ステーター６２、モールド６５の環状部６６）およびケース７０の筒状部７３は、それぞれの軸が軸線Ｌに一致する。換言すると、これらは全て同軸に配置されている。軸線Ｌ方向は上下方向に一致する。

次に、電動弁１の動作について説明する。

電動弁１において、マグネットローター４１が一方向に回転するように、上段ステーター６１および下段ステーター６２に通電する。マグネットローター４１とともに弁軸ホルダー４２が回転して、弁軸ホルダー４２の雌ねじ４２ｃとガイドブッシュ４３の雄ねじ４３ｃとのねじ送り作用により、マグネットローター４１および弁軸ホルダー４２が下方（すなわち回転軸方向の一方側）に移動する。弁軸ホルダー４２とともに弁軸４４も下方に移動して弁体５０がポート１９を閉じる（閉弁状態）。

または、電動弁１において、マグネットローター４１が他方向に回転するように、上段ステーター６１および下段ステーター６２に通電する。マグネットローター４１とともに弁軸ホルダー４２が回転して、弁軸ホルダー４２の雌ねじ４２ｃとガイドブッシュ４３の雄ねじ４３ｃとのねじ送り作用により、マグネットローター４１および弁軸ホルダー４２が上方（すなわち回転軸方向の他方側）に移動する。弁軸ホルダー４２とともに弁軸４４も上方に移動して弁体５０がポート１９を開く（開弁状態）。

そして、マグネットローター４１が回転すると、外周面４１ａに設けられた各Ｎ極および各Ｓ極と磁気センサー３５ａ、３５ｂとの位置関係が変化して、磁気センサー３５ａ、３５ｂによって検知される磁束の向きおよび大きさが変化する。これにより、マグネットローター４１の回転角度に応じて、磁気センサー３５ａ、３５ｂから出力される信号が変化し、この信号に基づいてマグネットローター４１の回転角度および回転方向を得ることができる。

以上より、本実施例の電動弁１によれば、キャン３０の内側に配置されたマグネットローター４１の外周面４１ａに、当該マグネットローター４１の回転軸方向に延在する複数のＮ極および複数のＳ極が周方向に交互に並ぶように設けられている。そして、キャン３０の外周面３０ａ上に、キャン３０を介してマグネットローター４１と径方向に対向するように磁気センサー３５ａ、３５ｂが配置されている。このようにしたことから、マグネットローター４１の磁極（Ｎ極、Ｓ極）で生じる磁束は径方向に伝わりやすく、磁気センサー３５ａ、３５ｂをマグネットローター４１と径方向に対向するように近接して配置することにより、磁束を磁気センサー３５ａ、３５ｂに効率的に伝えることができる。これにより、部品点数が比較的少ない構成でマグネットローター４１が生じる磁束を確実に検知できる。

また、ステーター６０の内周面６０ａに、磁気センサー３５ａ、３５ｂを収容する位置決め凹部６６ａ、６６ｂが設けられている。このようにすることで、磁気センサー３５ａ、３５ｂを、ステーター６０の極歯６３、６４に対して適切に位置決めすることができる。

また、マグネットローター４１が、ポート１９を閉じるとき下方に移動しかつポート１９を開くとき上方に移動する。磁気センサー３５ａ、３５ｂが、ステーター６０の上段ステーター６１より上方に配置されている。そして、磁気センサー３５ａ、３５ｂが、ポートを閉じた状態においてキャン３０を介してマグネットローター４１と径方向に対向するように配置されている。このようにすることで、上下方向に移動するマグネットローター４１と磁気センサー３５ａ、３５ｂとが、閉弁状態から開弁状態に至るまで径方向に対向することになる。そのため、閉弁状態から開弁状態までのいずれの状態においてもマグネットローター４１の磁束を確実に検知でき、マグネットローター４１の回転角度および回転方向を高精度で得ることができる。

また、キャン３０およびステーター６０を収容するケース７０を有している。ケース７０には、基板７５が収容されている。そして、磁気センサー３５ａ、３５ｂが、基板７５と電線７７で接続されている。このようにすることで、磁気センサー３５ａ、３５ｂを基板７５から離れた箇所に配置することができる。そのため、基板７５の位置および姿勢の比較的自由に設定できる。

（第２実施例）
以下、本発明の第２実施例に係る電動弁について、図５を参照して説明する。図５は、本発明の第２実施例に係る電動弁の縦断面図である。

図５に示すように、第２実施例に係る電動弁２は、弁本体１０と、キャン３０と、磁気センサー３５ａ、３５ｂと、駆動機構８０と、弁体５５と、ステーター６０と、ケース７０と、を有している。

電動弁２は、上述した第１実施例の電動弁１と構成の異なる駆動機構８０および弁体５５を有すること以外は、電動弁１と同一（略同一含む）の構成を有する。以下の説明において、上述した第１実施例と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。

駆動機構８０は、弁体５５を上下方向に駆動する。駆動機構８０は、マグネットローター８１と、遊星歯車機構８５と、案内部材９５と、昇降軸９６と、ボール９７と、開弁ばね９８と、を有している。

マグネットローター８１は、キャン３０の内径より若干小さい外径を有する略円筒状に形成されている。マグネットローター８１の外周面には、上述した第１実施例のマグネットローター４１と同様に、複数のＮ極および複数のＳ極が設けられている。マグネットローター８１の回転軸は軸線Ｌと一致する。マグネットローター８１は、回転しても回転軸方向に移動しない。マグネットローター８１の上端部は、ローター支持部材８２を介してローター軸８３に一体的に結合されている。上段ステーター６１および下段ステーター６２とマグネットローター８１とでステッピングモータを構成する。

本実施例では、磁気センサー３５ａ、３５ｂの回転軸方向の位置が、閉弁状態から開弁状態までのいずれの状態においてもマグネットローター８１の全長の範囲内（すなわちマグネットローター８１の下端から上端までの間）にある。このようにすることで、マグネットローター８１と磁気センサー３５ａ、３５ｂとが、閉弁状態から開弁状態までのいずれの状態においても径方向に対向することになる。そのため、マグネットローター８１の磁束を確実に検知でき、マグネットローター８１の回転角度および回転方向を高精度で得ることができる。

また、本実施例では、ステーター６０の上段ステーター６１および下段ステーター６２の回転軸方向の位置が、常にマグネットローター８１の全長の範囲内にある。このようにすることで、閉弁状態から開弁状態に至るまでマグネットローター８１に上段ステーター６１および下段ステーター６２の磁力を効率的に作用させることができ、マグネットローター８１を効率的に回転させることができる。

遊星歯車機構８５は、マグネットローター８１の内側に配置されている。遊星歯車機構８５は、太陽歯車８６と、固定リング歯車８７と、複数の遊星歯車８８と、キャリア８９と、出力歯車９０と、出力軸９１と、ギヤケース９２と、を有している。太陽歯車８６は、ローター支持部材８２に一体的に設けられている。固定リング歯車８７は、円筒状のギヤケース９２の上端に固定されている。遊星歯車８８は、太陽歯車８６と固定リング歯車８７との間に配置されてそれぞれに噛み合っている。キャリア８９は、複数の遊星歯車８８を回転自在に支持する。出力歯車９０は、複数の遊星歯車８８に外側から噛み合う有底筒状に形成されている。出力軸９１は、その上部が出力歯車９０の底部に形成された孔に圧入等によって固定されている。ギヤケース９２は、弁本体１０の円筒部１２の上端部に取り付けられている。

案内部材９５は、円筒状に形成されており、弁本体１０の円筒部１２の上端部の内側に配置されている。案内部材９５の内周面には雌ねじ部９５ａが設けられている。

昇降軸９６は、円柱状に形成されており、案内部材９５の雌ねじ部９５ａに螺合される雄ねじ部９６ａが外周面に設けられている。昇降軸９６は、上端面から上方に突出する平板部９６ｂが設けられている。平板部９６ｂは、遊星歯車機構８５の出力軸９１に設けられたスリット９１ａに上下方向に移動可能に挿入されている。昇降軸９６は、出力軸９１の回転に伴って回転され、雄ねじ部９６ａと雌ねじ部９５ａとのねじ送り作用によって上下方向に移動する。

ボール９７は、昇降軸９６と弁体５５との間に配置されている。開弁ばね９８は、圧縮コイルばねで構成されており、弁体５５と弁本体１０との間に配置されている。

弁体５５は、略円柱状に形成されている。弁体５５の下端部は、ポート１９と上下方向に対向して配置されている。弁体５５の上端部は、ボール９７を介して昇降軸９６と接続されている。弁体５５は、開弁ばね９８によって上方に向けて押されている。

次に、電動弁２の動作について説明する。

電動弁２において、マグネットローター８１が一方向に回転するように、上段ステーター６１および下段ステーター６２に通電する。マグネットローター８１が回転すると遊星歯車機構８５の出力軸９１とともに昇降軸９６が回転されて、昇降軸９６の雄ねじ部９６ａと案内部材９５の雌ねじ部９５ａとのねじ送り作用により、昇降軸９６が下方（回転軸方向の一方）に移動する。昇降軸９６によって弁体５５が下方に押されて弁体５５がポート１９を閉じる（閉弁状態）。

または、電動弁２において、マグネットローター８１が他方向に回転するように、上段ステーター６１および下段ステーター６２に通電する。マグネットローター８１が回転すると遊星歯車機構８５の出力軸９１とともに昇降軸９６が回転されて、昇降軸９６の雄ねじ部９６ａと案内部材９５の雌ねじ部９５ａとのねじ送り作用により、昇降軸９６が上方（回転軸方向の他方）に移動する。昇降軸９６が上方に移動すると、開弁ばね９８によって弁体５５が上方に押されて弁体５５がポート１９を開く（開弁状態）。

そして、マグネットローター８１が回転すると、外周面に設けられた各Ｎ極および各Ｓ極と磁気センサー３５ａ、３５ｂとの位置関係が変化して、磁気センサー３５ａ、３５ｂによって検知される磁束の向きおよび大きさが変化する。すなわち、マグネットローター８１の回転角度に応じて、磁気センサー３５ａ、３５ｂから出力される信号が変化し、この信号に基づいてマグネットローター８１の回転角度を得ることができる。

本実施例の電動弁２も、上述した第１実施例の電動弁１と同様の作用効果を奏する。

上記に本発明の実施例を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。前述の実施例に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、実施例の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の趣旨に反しない限り、本発明の範囲に含まれる。

（第１実施例）
１…電動弁、１０…弁本体、１１…本体部、１１ａ…上面、１１ｂ…雌ねじ部、１２…円筒部、１２ｂ…雄ねじ部、１３…弁室、１７、１８…流路、１９…ポート、２０…鍔部、３０…キャン、３０ａ…外周面、３５ａ、３５ｂ…磁気センサー、４０…駆動機構、４１…マグネットローター、４１ａ…外周面、４２…弁軸ホルダー、４２ｃ…雌ねじ部、４３…ガイドブッシュ、４３ａ…大径円筒部、４３ｂ…小径円筒部、４３ｃ…雄ねじ部、４４…弁軸、４４ａ…胴部、４４ｂ…上部小径部、４５…支持リング、４６…プッシュナット、４７…圧縮コイルばね、４８…上ストッパ体、４９…下ストッパ体、５０…弁体、６０…ステーター、６０ａ…内周面、６０ｂ…嵌合孔、６１…上段ステーター、６１ａ…ヨーク、６１ｂ…ボビン、６１ｃ…コイル、６２…下段ステーター、６２ａ…ヨーク、６２ｂ…ボビン、６２ｃ…コイル、６３、６４…極歯、６３ａ、６４ａ…下向き極歯、６３ｂ、６４ｂ…上向き極歯、６５…モールド、６６…環状部、６６ａ、６６ｂ…位置決め凹部、６７…端子支持部、６７ａ…先端、６８…端子、７０…ケース、１００…封止部材
（第２実施例）
２…電動弁、５５…弁体、８０…駆動機構、８１…マグネットローター、８２…ローター支持部材、８３…ローター軸、８５…遊星歯車機構、８６…太陽歯車、８７…固定リング歯車、８８…遊星歯車、８９…キャリア、９０…出力歯車、９１…出力軸、９１ａ…スリット、９２…ギヤケース、９５…案内部材、９５ａ…雌ねじ部、９６…昇降軸、９６ａ…雄ねじ部、９６ｂ…平板部、９７…ボール、９８…開弁ばね

Claims (8)

1. 弁本体と、前記弁本体に取り付けられた円筒状のキャンと、前記キャンの内側に配置された円筒状のマグネットローターと、前記マグネットローターの回転により前記弁本体内のポートを開閉するように駆動される弁体と、前記キャンの外側に配置されたステーターと、を有する電動弁であって、
   前記マグネットローターの外周面に、当該マグネットローターの回転軸方向に延在する１または複数のＮ極およびＳ極が周方向に交互に並ぶように設けられており、
   前記キャンの外周面上に、前記キャンを介して前記マグネットローターと径方向に対向するように第１の磁気センサーおよび第２の磁気センサーが配置され、
   前記ステーターが、前記マグネットローターと同軸に配置された第１のステーターと第２のステーターとを有し、
   前記第１のステーターが、周方向に等間隔に並んで配置された複数のクローポール型の極歯を有し、
   前記第２のステーターが、周方向に等間隔に並んで配置された、前記第１のステーターが有する複数の極歯の数と同数の複数のクローポール型の極歯を有し、
   前記第１の磁気センサーが、前記回転軸方向から見たときに、前記マグネットローターの回転軸と前記第１のステーターが有する複数の極歯のうちの１つの極歯の中心とを通る直線上に配置され、
   前記第２の磁気センサーが、前記回転軸方向から見たときに、前記マグネットローターの回転軸と前記第２のステーターが有する複数の極歯のうちの１つの極歯の中心とを通る直線上に配置されていることを特徴とする電動弁。
2. 前記ステーターの内周面に、前記磁気センサーを収容する位置決め凹部が設けられている、請求項１に記載の電動弁。
3. 前記マグネットローターが、前記ポートを閉じるとき前記回転軸方向の一方側に移動しかつ前記ポートを開くとき前記回転軸方向の他方側に移動し、
   前記磁気センサーが、前記ポートを閉じた状態において前記マグネットローターの前記他方側の端面よりも前記一方側に配置されている、請求項１または請求項２に記載の電動弁。
4. 前記マグネットローターが、前記ポートを閉じるとき前記回転軸方向の一方側に移動しかつ前記ポートを開くとき前記回転軸方向の他方側に移動し、
   前記磁気センサーが、前記ステーターより前記回転軸方向の他方側に配置され、前記ポートを閉じた状態において前記キャンを介して前記マグネットローターと径方向に対向するように配置されている、請求項１または請求項２に記載の電動弁。
5. 前記磁気センサーの前記回転軸方向の位置が、前記ポートを閉じた状態から前記ポートを全開にした状態までのいずれの状態においても前記マグネットローターの全長の範囲内にある、請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の電動弁。
6. 前記ステーターの前記回転軸方向の位置が、前記ポートを閉じた状態から前記ポートを全開にした状態までのいずれの状態においても前記マグネットローターの全長の範囲内にある、請求項５に記載の電動弁。
7. 前記キャンおよび前記ステーターを収容するケースをさらに有し、
   前記ケースには、基板がさらに収容され、
   前記磁気センサーが、前記基板と電線で接続されている、請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の電動弁。
8. 前記第１の磁気センサーおよび前記第２の磁気センサーが、前記Ｎ極および前記Ｓ極が生じる磁束を検知する、請求項１に記載の電動弁。

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