(57)【要約】【課題】  組み立て易くて低コストのモータアクチュエータを提供する。【解決手段】  ステッピングモータのステータを、ドーナツ形状の板金の半径方向外側に放射状に複数突設された長方形の外周形成部材２４と半径方向内側に放射状に複数突設されたクローポール２５とを同一方向に折り曲げ加工した同一形状のヨーク４を、外周形成部材２４およびクローポール２５が互いに噛み合うように組み合わせたものを積層して、２相スタック構造にした。相間の位置決めは、ボビンに形成された位置決めピンおよび穴を、ヨークに設けられた位置決め穴を介して互いに嵌合させることで行う。ステータコアを、１種類のヨークを組み合わせて構成することにより部品の共通化を図り、絞り加工の部品をなくしたことによりコストを削減することができる。【選択図】  図２
2005110463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に支持されたマグネットロータと、前記マグネットロータのマグネットの外側に周設された２相スタック構造のステータとを有するステッピングモータを備えたモータアクチュエータにおいて、
前記ステータは、ドーナツ形状の板金の半径方向外側に放射状に複数突設された長方形の外周形成部材と半径方向内側に放射状に複数突設された三角形のクローポールとを同一方向に折り曲げ加工した同一形状のヨークを、前記外周形成部材および前記クローポールが互いに噛み合うように組み合わせて、それぞれ第１および第２相スタックのステータコアを構成していることを特徴とするモータアクチュエータ。
【請求項２】
前記ヨークは、ヨーク中心に対して対称に設けられた２つの位置決め穴とボビンに設けられたボスとを嵌合させることで前記ボビンと位置決めされており、
前記ボスに設けられた位置決めピンおよび穴によって前記第１および第２相スタックの位置決めを行うことを特徴とする請求項１記載のモータアクチュエータ。
【請求項３】
前記ヨークの位置決め穴は、前記第１および第２相スタックの間で前記クローポールのピッチの１／４だけずれるように形成されていることを特徴とする請求項２記載のモータアクチュエータ。
【請求項４】
前記ボビンは、バイファイラ巻きしたコイルを有していることを特徴とする請求項２記載のモータアクチュエータ。
【請求項５】
前記ボビンは、凸形状の部分に前記コイルのターミナルが埋設された凹凸形状の面を有するターミナル保持部を備え、前記第１および第２相スタックの同一形状の前記ボビンを前記凹凸形状の面が噛み合うように合わせたときに前記ターミナルが一列に並ぶようにしたことを特徴とする請求項４記載のモータアクチュエータ。
【請求項６】
前記外周形成部材は、前記ボビンのターミナル保持部が位置する場所を除いた範囲の周方向にのみ形成されていることを特徴とする請求項５記載のモータアクチュエータ。
【請求項７】
前記ステッピングモータを収容する下ケースと、ギヤ部を収容する上ケースと、前記下ケースと前記上ケースとの間に配置されたブラケットとを備え、
前記下ケースは、前記マグネットロータの回転軸を回転自在に支持する軸と、前記ブラケットとともに前記ステッピングモータの前記ステータを位置決め固定する固定部およびコネクタハウジングを構成するハウジング形成部とを一体に有し、
前記ブラケットは、出力ギヤの回転軸の一端を回転自在に支持する軸受部および複数の中間ギヤを回転自在に支持する別の軸を一体に有し、
前記上ケースは、前記出力ギヤの回転軸の他端を回転自在に支持する別の軸受部と、前記中間ギヤを回転自在に支持する前記別の軸および前記マグネットロータの回転軸を支持する前記軸のそれぞれの先端を保持する軸保持部とを一体に有していることを特徴とする請求項１記載のモータアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモータアクチュエータに関し、特に自動車用空調装置における空気流路の開閉または切り替えを行うドアを駆動するためのステッピングモータを備えたモータアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用空調装置では、空気流路を開閉するドアがいくつか設けられている。たとえば車室内に外気を導入したり車室内の空気を循環したりするための内外気切換え用のドア、冷却器によって冷やされた空気と加熱器によって加熱された空気とを混合して車室内の空気を所定の温度にするための混合用のドア、さらに、吹き出し口における配風モードを設定するためのモード選択用のドアとがある。これらのドアには、それぞれモータアクチュエータが設けられており、それらドアの開度を制御することにより、車室内への吹き出し温度、吹き出し風量が調整され、吹き出し口が選択される。
【０００３】
このような用途に用いられるモータアクチュエータは、一般に、モータ部と、減速ギヤ群および出力ギヤを有するギヤボックス部とからなり、モータ部をギヤボックス部のケースに取り付けた構成を有している。モータ部のモータは、直流モータまたはステッピングモータが用いられている。ステッピングモータを用いたモータアクチュエータとしては、たとえば、特許文献１に記載のものが知られている。
【０００４】
この特許文献１に記載のモータアクチュエータでは、モータは、ステータコアと、マグネットロータと、ヨークとを備えている。ステータコアは、それぞれコイルワイヤが巻回されて励磁コイルを構成する１対のコイルボビンを有し、マグネットロータは、センターピースと多極に着磁されたマグネットとを有し、ヨークは、コイルボビンを囲うように有底円筒形状に絞り加工されたもので構成されている。
【０００５】
マグネットロータは、センターピースの一端が軸受により支持され、他端はセンターピースの回転軸に形成された軸受凹部にヨークの一部を絞り加工により形成した支持凸部を嵌挿することによって、コイルボビンの中央の中空部に回動自在に軸支されている。
【特許文献１】特開２０００−２０９８０７号公報（段落番号〔００１５〕〜〔００２０〕，図２，図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のステッピングモータを用いたモータアクチュエータでは、ステッピングモータのヨークを有底円筒形状に絞り加工するとともに支持凸部を絞り加工で一体に形成しているため、ヨークの材料として絞り加工用の部材を使用しなければならず、絞り用の金型は一般的に高価であることから、モータアクチュエータのコストが高くなるという問題点があった。
【０００７】
また、従来のモータアクチュエータでは、その組み立てにおいて、まず、減速ギヤ群を組み付けてギヤハウジングで蓋をしてから、その上にモータを組み付けるようにしているため、センターピースの回転軸に一体に形成されたピニオンをギヤハウジングに設けられた貫通穴に差し込み、そのギヤハウジングに隠れて見えない入力ギヤに対して噛み合うように配置しなければならないことから、それらの噛み合わせの際に余分な力が加わって、ギヤの歯が欠けたり変形したりした場合には、減速動作時に異音が発生するなどの問題点があった。
【０００８】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、組み立て易くて低コストのモータアクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では上記問題を解決するために、回転自在に支持されたマグネットロータと、前記マグネットロータのマグネットの外側に周設された２相スタック構造のステータとを有するステッピングモータを備えたモータアクチュエータにおいて、前記ステータは、ドーナツ形状の板金の半径方向外側に放射状に複数突設された長方形の外周形成部材と半径方向内側に放射状に複数突設された三角形のクローポールとを同一方向に折り曲げ加工した同一形状のヨークを、前記外周形成部材および前記クローポールが互いに噛み合うように組み合わせて、それぞれ第１および第２相スタックのステータコアを構成していることを特徴とするモータアクチュエータが提供される。
【００１０】
このようなモータアクチュエータによれば、第１および第２相スタックのステータコアを、折り曲げ加工による同一形状の４つのヨークを組み合わせて構成している。これにより、部品の共通化が図れることで、部品の種類を削減でき、部品の種類ごとに発生する管理コストを削減できるだけでなく、絞り加工の部品をなくしたことにより、金型、設備などに多大なコストをかける必要がなくなる。
【００１１】
また、本発明では、ステッピングモータを収容する下ケースと、ギヤ部を収容する上ケースと、下ケースと上ケースとの間に配置されたブラケットとを備え、下ケースは、マグネットロータの回転軸を回転自在に支持する軸と、ブラケットとともにステッピングモータのステータを位置決め固定する固定部およびコネクタハウジングを構成するハウジング形成部とを一体に有し、ブラケットは、出力ギヤの回転軸の一端を回転自在に支持する軸受部および複数の中間ギヤを回転自在に支持する別の軸を一体に有し、上ケースは、出力ギヤの回転軸の他端を回転自在に支持する別の軸受部と、中間ギヤを回転自在に支持する別の軸およびマグネットロータの回転軸を支持する軸のそれぞれの先端を保持する軸保持部とを一体に有している。
【００１２】
この構成により、下ケース、ステッピングモータ、ブラケット、ギヤ群、上ケースの順に組み立てるので、ギヤについては、各ギヤの噛合状態を確認しながら組み込むことができ、ギヤに傷を付けることなく一方向に順次組み立てることができ、これによってモータアクチュエータの組み立てを容易にしている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のモータアクチュエータは、第１および第２相スタックのステータコアを、共通化した１種類のヨークで構成し、そのヨークを絞り加工ではなく、折り曲げ加工によって形成しているため、部品の製造コストおよび管理コストを低減できるという利点がある。また、部品を共通化したことで、部品間の組み合わせによるばらつきがなくなるため、位置決め寸法公差を緩和でき、安定した製品を供給できる。さらに、下ケースとブラケットとにより、コネクタハウジングを形成しているため、コネクタ専用部品が不要になってさらにコストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、各相のスタックに２４個のポールを持ち、ステップ角が７．５°のステッピングモータを備えたモータアクチュエータを例に図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１はステッピングモータの構成を示す中央縦断面図である。
本発明によるモータアクチュエータのステッピングモータは、その中央に回転軸１を有し、その回りには、２４極に着磁されたマグネット２が固定されて、マグネットロータを構成している。回転軸１は、中空構造になっていて、ステッピングモータを組み込むときに下ケースに一体に形成された軸に挿通させることで、回転可能に支持できるようになっている。回転軸１は、また、その一方の端部にピニオン３が一体に形成されている。
【００１６】
マグネット２の外周には、２相スタック構造のステータが配置されている。各相のスタックは、それぞれ１対のヨーク４，５およびヨーク６，７によってステータコアが形成されている。各ステータコアの中には、ボビン８，９が配置され、それぞれのボビン８，９には、コイル１０，１１がバイファイラ巻きによって巻回されている。各相のスタックは、ステップさせる分解能を高めるために、１つのマグネット２に対して交互に作用するようにずらして配置しなければならない。そのための各相のスタックの位置決めは、ボビン８，９によって行うようにしている。すなわち、各ボビン８，９は、ボビン中心に対して対称な位置にボス１２，１３、１４，１５が設けられており、これらを隣接するヨーク５，６の対応位置に設けられた位置決め穴１６，１７、１８，１９に嵌合させることによって、ボビン８，９とヨーク５，６とを位置決めし、さらにボビン８のボス１２およびボビン９のボス１４に設けた位置決めピン２０，２１と、ボビン８のボス１３およびボビン９のボス１５に設けた穴２２，２３とを嵌合させることによって各相のスタックの位置決めを行うようにしている。次に、ステータコアを構成するヨーク４，５，６，７について説明する。
【００１７】
図２は第１の相のスタックのステータコアを構成する下側のヨークを示す図であって、（Ａ）はヨークの平面図、（Ｂ）はヨークの断面図である。図３は第１の相のスタックのステータコアを構成する上側のヨークを示す図であって、（Ａ）はヨークの平面図、（Ｂ）はヨークの断面図である。図４は第２の相のスタックのステータコアを構成する下側のヨークを示す図であって、（Ａ）はヨークの平面図、（Ｂ）はヨークの断面図である。図５は第２の相のスタックのステータコアを構成する上側のヨークを示す図であって、（Ａ）はヨークの平面図、（Ｂ）はヨークの断面図である。図６は第１および第２の相のスタックのステータコアを示す図であって、（Ａ）はステータコアの平面図、（Ｂ）はステータコアの断面図である。
【００１８】
各ヨーク４，５，６，７は、それぞれ同じ形状を有して部品の共通化が図られており、これによって構成部品の種類を減らすようにしている。すなわち、ヨーク４，５，６，７のそれぞれは、半径方向外側に放射状に複数突設された長方形の外周形成部材２４と半径方向内側に放射状に複数突設された三角形のクローポール２５とを有するドーナツ形状に打ち抜かれた板金から、外周形成部材２４およびクローポール２５を同一方向に折り曲げ加工して形成される。ヨーク４，５，６，７は、また、その中心に対して対称な位置に位置決めのための穴が形成されている。図２に示した第１の相のスタックの下側のヨーク４には、下ケースの内側に突設された図示しないボスと嵌合する位置決め穴２６，２７が設けられ、図３に示した第１の相のスタックの上側のヨーク５には、ボビン８に突設されたボス１２，１３と嵌合する位置決め穴１６，１７が設けられ、図４に示した第２の相のスタックの下側のヨーク６には、ボビン９に突設されたボス１４，１５と嵌合する位置決め穴１８，１９が設けられ、図５に示した第２の相のスタックの上側のヨーク７には、後述するブラケットに突設された図示しないボスと嵌合する位置決め穴２８，２９が設けられている。さらに、ヨーク４，５，６，７は、図６の（Ａ）に示したように、中に配置されるボビン８，９のコイル１０，１１のターミナル３０を外に引き出すために、ボビン８，９に一体に形成されたターミナル保持部３１が位置する場所には、図３に示したように、約８０°の範囲に亘って外周形成部材２４が除かれ、ヨーク４，５およびヨーク６，７を組み合わせたときに形成される筒状のステータコアが開口するようになっている。
【００１９】
ステータコアは、ヨーク４，５およびヨーク６，７を組み合わせて構成される。すなわち、ヨーク４，５は、それらの外周形成部材２４およびクローポール２５が互いに噛み合うように組み合わせて、第１相スタックのステータコアを構成する。このとき、下側のヨーク４は上側のヨーク５に対して時計回り方向に７．５°回転された状態で組み合わせられる。同様に、ヨーク６，７は、それらの外周形成部材２４およびクローポール２５が互いに噛み合うように組み合わせて、第２相スタックのステータコアを構成する。このとき、上側のヨーク７は下側のヨーク６に対して反時計回り方向に７．５°回転された状態で組み合わせられる。これにより、図６の（Ｂ）に示したように、２相スタック構造のステータコアを構成することができ、ステータコアは、第１および第２相スタックの間でクローポール２５のピッチの１／４だけずれて構成される。もちろん、図６の（Ｂ）には示していないが、ヨーク４，５，６，７の組み立ては、中にボビン８，９が組み込まれた状態で行われる。次に、このボビン８，９について説明する。
【００２０】
図７はステータコアを示す側面図である。
ボビン８，９においても、それぞれ同じ形状を有して部品の共通化が図られており、これによって構成部品の種類を減らすようにしている。すなわち、ボビン８，９のそれぞれは、コイル１０，１１が巻回されている部分、ボス１２，１３，１４，１５、位置決めピン２０，２１、穴２２，２３を有し、さらに、ターミナル保持部３２，３１を一体に備えている。ボビン８，９は、これらを互いに反対合わせにした状態で組み立てられるため、ボス１２，１４に設けられた位置決めピン２０，２１は、互いに反対位置に来てボス１３，１５に設けられた穴２２，２３と嵌合することができる。
【００２１】
ターミナル保持部３２，３１は、ボビン８，９を互いに反対合わせにしたときに対向する面が凹凸形状に形成されている。その凸形状の部分には、コイル１０，１１のターミナル３０が埋設されている。これにより、ボビン８，９を互いに反対合わせにして凹凸形状の面が噛み合うように合わせたときに、ターミナル保持部３２，３１からそれぞれ突出しているターミナル３０を一列に並ぶようにすることができる。
【００２２】
図８はステッピングモータを装着した状態を示す平面図、図９はギヤ群を装着した状態を示す平面図、図１０はモータアクチュエータを示す断面図である。なお、図１０では、各ギヤの装着状態を同時に示すためにギヤ中心の断面で示している。
【００２３】
モータアクチュエータは、ステッピングモータを収容する下ケース３３と、ギヤ群を収容する上ケース３４と、下ケース３３と上ケース３４との間に配置されるブラケット３５とを備えている。下ケース３３は、マグネットロータの回転軸１を貫通して回転自在に支持する軸３６と、ステータを位置決めして固定する固定部、すなわち、一番下のヨーク４に形成された位置決め穴２６，２７と嵌合するように内側に突設されたボスとを一体に形成している。下ケース３３は、また、コネクタハウジングの一部を構成するハウジング形成部を一体に形成している。
【００２４】
ブラケット３５は、その下面にステータを位置決めして固定する固定部、すなわち、一番上のヨーク７に形成された位置決め穴２８，２９と嵌合するように突設されたボスと、コネクタハウジングの一部を構成するハウジング形成部とを一体に形成している。これにより、ブラケット３５のハウジング形成部と下ケース３３に形成されたハウジング形成部とでコネクタハウジングを構成し、コネクタ専用部品の必要性をなくしている。ブラケット３５は、また、その上面に出力ギヤ３７の回転軸の下端部を回転自在に支持する軸受部３８と、中間ギヤ３９，４０をそれぞれ回転自在に支持する軸４１，４２とを一体に形成している。
【００２５】
上ケース３４は、出力ギヤ３７の回転軸の上端部を回転自在に支持する軸受部４３と、中間ギヤ３９，４０を回転自在に支持する軸４１，４２の先端およびマグネットロータの回転軸１を支持する軸３６の先端を保持する軸保持部４４，４５，４６とを一体に形成している。
【００２６】
さらに、下ケース３３と上ケース３４とには、図示はしないが、素材の弾性力を利用して互いに結合することができるスナップフィット機構を有しており、これによってねじの必要性をなくし、部品点数を削減している。下ケース３３は、また、その外周に取付穴４７を有し、図示はしないが、上ケース３４の対応位置にも同じ取付穴を有している。モータアクチュエータを自動車用空調装置のドアに取り付けるときには、下ケース３３と上ケース３４とを共締めした状態で取り付けるとよい。
【００２７】
以上の構成のモータアクチュエータは、以下のようにして組み立てられる。まず、図８に示したように、下ケース３３内の所定場所にステータを配置し、下ケース３３内に立設された軸３６にマグネットロータを取り付ける。その上からブラケット３５を被せて下ケース３３に蓋をする。次に、ブラケット３５に立設された軸４１に中間ギヤ３９を取り付け、出力ギヤ３７を中間ギヤ３９と噛合させながら軸受部３８に挿入し、中間ギヤ４０を中間ギヤ３９およびマグネットロータのピニオン３と噛合させながらブラケット３５に立設された軸４２に取り付ける。そして、軸受部４３および軸保持部４４，４５，４６を出力ギヤ３７および軸４１，４２，３６の先端に合わせた状態で上ケース３４を被せ、さらに、下ケース３３に向かって押し下げることにより、スナップフィット機構によって上ケース３４が下ケース３３に固定される。
【００２８】
このように、モータアクチュエータは、ギヤボックスの組み立てとモータの組み立てとを統合し、ギヤボックスの組み立てをモータの組み立ての後に行うように構成したので、各ギヤは噛合状態を確認しながら組み立てることができ、しかも、組み立て途中で組み立て済みのものを反転することなく、一方向に組み立てていくことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ステッピングモータの構成を示す中央縦断面図である。
【図２】第１の相のスタックのステータコアを構成する下側のヨークを示す図であって、（Ａ）はヨークの平面図、（Ｂ）はヨークの断面図である。
【図３】第１の相のスタックのステータコアを構成する上側のヨークを示す図であって、（Ａ）はヨークの平面図、（Ｂ）はヨークの断面図である。
【図４】第２の相のスタックのステータコアを構成する下側のヨークを示す図であって、（Ａ）はヨークの平面図、（Ｂ）はヨークの断面図である。
【図５】第２の相のスタックのステータコアを構成する上側のヨークを示す図であって、（Ａ）はヨークの平面図、（Ｂ）はヨークの断面図である。
【図６】第１および第２の相のスタックのステータコアを示す図であって、（Ａ）はステータコアの平面図、（Ｂ）はステータコアの断面図である。
【図７】ステータコアを示す側面図である。
【図８】ステッピングモータを装着した状態を示す平面図である。
【図９】ギヤ群を装着した状態を示す平面図である。
【図１０】モータアクチュエータを示す断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  回転軸
２  マグネット
３  ピニオン
４，５，６，７  ヨーク
８，９  ボビン
１０，１１  コイル
１２，１３，１４，１５  ボス
１６，１７，１８，１９  位置決め穴
２０，２１  位置決めピン
２２，２３  穴
２４  外周形成部材
２５  クローポール
２６，２７，２８，２９  位置決め穴
３０  ターミナル
３１，３２  ターミナル保持部
３３  下ケース
３４  上ケース
３５  ブラケット
３６  軸
３７  出力ギヤ
３８  軸受部
３９，４０  中間ギヤ
４１，４２  軸
４３  軸受部
４４，４５，４６  軸保持部
４７  取付穴
【図１】
2005110463.tif 000003
【図２】
2005110463.tif 000004
【図３】
2005110463.tif 000005
【図４】
2005110463.tif 000006
【図５】
2005110463.tif 000007
【図６】
2005110463.tif 000008
【図７】
2005110463.tif 000009
【図８】
2005110463.tif 000010
【図９】
2005110463.tif 000011
【図１０】
2005110463.tif 000012