步进电动机及使用它的电动阀的制作方法
【专利摘要】本发明提供步进电动机及使用它的电动阀，具有定子(55)和由定子(55)旋转驱动的转子(57)，并具有检测转子(57)的旋转位置的检测转子(47)，检测转子(47)旋转自如地配置在与转子(57)相同轴心(L)上，并通过转子(57)与检测转子(47)之间的旋转驱动机构而由转子(57)旋转驱动，旋转驱动机构在旋转方向具有规定的长度或角度的驱动间隙。采用本发明，其结构简单，能精密而可靠地进行转子相对于挡块的停止，即转子的基点定位。
【专利说明】步进电动机及使用它的电动阀
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种步进电动机及使用它的电动阀。
【背景技术】
[0002]以往，在使用了步进电动机的电动阀中，通过例如将超过电动阀闭阀所需要的最大步骤数的驱动脉冲信号输入于步进电动机，来保证步进电动机的可靠的基点定位(也称为初始化)。这种电动阀中的步进电动机的电磁线圈装置，被公开在例如专利文献I中，在该以往技术中，其内侧上下设有一对磁极板(磁极齿)的励磁线圈被设成上下二层重叠。
[0003]然而，我们知道，构成步进电动机的转子在基点位置因挡块等而停止之后，若将驱动脉冲信号持续输入该步进电动机，则会产生异常声音或振动，会产生电动阀耐久性下降的问题。
[0004]针对这种问题，专利文献2公开一种这样的技术:当步进电动机的基点定位时检测出转子抵接于挡块，则停止向驱动线圈通电的基点定位脉冲。
[0005]专利文献2所公开的电动阀的驱动装置是这样的装置:对定子的驱动线圈进行基点定位脉冲输出，以使在电动阀的基点定位时将步进电动机的转子恢复到基点位置，同时输入来自磁性检测单元的磁性检测信号，当从该磁性检测信号的高电平转移到低电平或从低电平转移到高电平时对与挡块接触的时间差对应的变化样式进行识别，在与该变化样式对应的工序中检测出转子与挡块的抵接并停止基点定位脉冲输出。
[0006]专利文献1:日本专利特开2005-287152号公报
[0007]专利文献2:日本专利特许第4028291号公报
[0008]然而，如上所述，转子在基点位置与挡块抵接停止后，若向该步进电动机持续输入驱动脉冲信号，则在某个步骤中转子被拉到相反的相(磁极)而反转，当进一步向步进电动机持续输入驱动脉冲信号时，转子再次反转而再次与挡块抵接。
[0009]例如，在根据对定子线圈的规定的励磁顺序而每八个步骤地重复该线圈的磁极样式的场合，如图8所示，从步骤7至步骤4，每输入驱动脉冲信号，就驱动转子旋转规定角度，转子侧的挡块靠近设于转子基点位置的固定侧的挡块。并且，步骤3中，转子侧的挡块与固定侧的挡块抵接，转子在基点位置停止。然后，从步骤2至步骤0，即使输入驱动脉冲信号，也阻止转子的旋转驱动，该转子在基点位置保持停止(原样不动)。另外，在图8中，想象线(双点划线)画出的标记表示在假定为固定侧挡块不存在的场合转子侧挡块保持旋转的状态。
[0010]但是，当向定子线圈的励磁从步骤O进入步骤7时，转子就被拉到相反的相(磁极)而反转，转子侧的挡块与固定侧的挡块分离(八个步骤反转)。即，从步骤2至步骤0，与固定侧挡块抵接的转子侧挡块被拉到由双点划线表示的位置，但是，当从步骤O再次进入步骤7时，转子被拉到后续的相，转子进行反转。
[0011]在专利文献2所公开的电动阀的驱动装置中，用交替式的霍尔器件等将这种抵接、反转动作予以数字信号化，通过与通常的驱动波形进行比较来检测转子的停止。[0012]但是，上述的抵接、反转动作是周期性运动，根据检测位置，随着抵接、反转动作的驱动波形和通常的驱动波形有可能是同步的，即，随着抵接、反转动作的驱动波形和通常的驱动波形有可能不太变化。因此，在利用抵接、反转动作而进行转子的基点定位的上述方法中，会产生不能可靠地检测转子与挡块抵接引起的停止的问题。
【发明内容】
[0013]发明所要解决的课题
[0014]本发明是鉴于上述问题而做成的，其目的在于提供一种步进电动机及使用它的电动阀，其结构简单且能精密而可靠地进行转子相对于挡块的停止即转子的基点定位。
[0015]用于解决课题的手段
[0016]为了实现上述目的，本发明的步进电动机具有定子以及由该定子旋转驱动的转子，该步进电动机的特点是，具有对所述转子的旋转位置进行检测的检测转子，该检测转子旋转自如地配置在与所述转子相同的轴心上，并通过该转子与所述检测转子之间的旋转驱动机构被该转子旋转驱动，所述旋转驱动机构在旋转方向具有规定的长度或角度的驱动间隙。
[0017]在较佳的形态中，所述步进电动机具有阻止所述转子旋转的旋转阻止机构，所述旋转驱动机构的所述驱动间隙的长度或角度是当所述转子的旋转被所述旋转阻止机构阻止时的该转子的反转长度或反转角度以上。
[0018]另外，在较佳的形态中，所述旋转驱动机构包括:在旋转方向隔开规定的长度间隔或角度间隔而配置的所述转子的多个突起；以及配置在所述转子的所述多个突起之间的所述检测转子的另外突起。
[0019]另外，在较佳的形态中，所述旋转驱动机构包括:在旋转方向具有规定的长度间隔或角度间隔的所述转子的驱动间隙凹部；以及间隙嵌入在所述转子的所述驱动间隙凹部的所述检测转子的突起。
[0020]另外，在较佳的形态中，在所述检测转子上施加有抑制该检测转子转动的施力，较好的是，所述施力由设在所述检测转子外侧的磁性体所生成。
[0021]另外，本发明的电动阀，包含所述步进电动机，并具有:阀主体，该阀主体具有阀室及开口在该阀室上的阀口 ；阀芯，该阀芯升降自如地配置于所述阀室来对所述阀口进行开闭；以及变换机构，该变换机构将所述步进电动机的所述转子的旋转运动变换成所述阀芯的升降运动，所述步进电动机通过所述定子而使所述转子旋转驱动，通过所述变换机构而使所述阀芯升降，使所述阀芯到达规定的位置时，通过旋转阻止机构而阻止所述转子旋转。
[0022]在较佳的形态中，所述规定的位置是所述阀芯将所述阀口关闭的位置或所述阀芯将所述阀口全开的位置。
[0023]另外，在较佳的形态中，在所述阀主体上固定有壳体，所述转子及所述检测转子配置在所述壳体的内部。
[0024]发明的效果
[0025]若采用本发明的步进电动机及使用它的电动阀，则检测转子旋转位置的检测转子旋转自如地配置在与转子旋转轴心同一的轴心上并由该转子旋转驱动，转子与检测转子之间的旋转驱动机构在旋转方向具有规定的长度或角度的驱动间隙，由此，在转子反转时抑制旋转驱动力所述驱动间隙的长度或角度从转子至检测转子的传递，因此，即使转子与挡块抵接产生振动，该振动也不会传递给检测转子。因此，通过检测基于该检测转子的信号，从而能可靠地检测出例如电动阀的阀芯到达规定位置，能精密地进行转子的基点定位。另夕卜，由于旋转驱动机构的驱动间隙的长度或角度是转子的反转长度或反转角度以上，由此进一步可靠地抑制转子反转时旋转驱动力从转子向检测转子的传递，因此能更精密地进行转子的基点定位。此外，由于检测转子被施加有抑制该检测转子转动的施力，由此使转子反转时的基于检测转子的信号稳定，因此，能更进一步精密地进行转子的挡块抵接状态的检测，即更进一步精密地进行转子的基点位置给出。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是表示本发明的电动阀的实施形态的基本结构的纵剖视图。
[0027]图2是模式表示适用于图1所示电动阀的步进电动机的基本结构的模式图。
[0028]图3是图2中的A-A向视剖视图。
[0029]图4是对图2所示的步进电动机的转子驱动进行模式说明的示图。
[0030]图5是对图2所示的步进电动机的转子驱动和霍尔器件的输出信号进行说明的示图。
[0031]图6是模式表示适用于图1所示电动阀的步进电动机的另一实施形态的基本结构的模式图。
[0032]图7是图6中的B-B向视剖视图。
[0033]图8是对以往的步进电动机的转子驱动进行模式说明的示图。
[0034]符号说明
[0035]I 电动阀
[0036]20 阀主体
[0037]21 阀室
[0038]22a 阀 口
[0039]24 阀芯部
[0040]25 阀芯
[0041]26 导向套
[0042]27 挡块
[0043]32 阀芯保持体
[0044]37 挡块
[0045]45 霍尔器件
[0046]46 磁性体
[0047]47 检测转子
[0048]47a棒状突起
[0049]50 步进电动机
[0050]55 定子
[0051]56 旋转轴
[0052]57 转子[0053]57Aa 转子侧挡块
[0054]57b、57c 突起
[0055]57Ad 凹部(驱动间隙凹部)
[0056]58Aa 壳体侧挡块
[0057]59 旋转阻止机构
[0058]L 旋转轴心
【具体实施方式】
[0059]下面，参照附图来说明本发明的步进电动机和使用了该步进电动机的电动阀的实施形态。
[0060]图1是表示本发明的电动阀的实施形态的基本结构，表示其闭阀状态。图示的电动阀I用于例如热泵式制冷制热系统等。另外，图2是模式表示适用于图1所示电动阀的步进电动机的基本结构，图3是图2中的A-A向视剖视图。
[0061]图1所示的电动阀I主要具有:阀主体20，其具有阀室21及开口在该阀室21上的阀口 22a ;轴状的阀芯25，其可对阀口 22a进行开闭且升降自如地配置在阀室21内；以及使阀芯25升降的步进电动机50。
[0062]在阀主体20的阀室21的下部形成有开口在阀室21上的带有阀座22的阀口 22a，同时在阀室21的侧部开口有第I出入口 11，在阀口 22a的下部开口有与该阀口 22a连通的第2出入口 12。
[0063]在阀主体20的上方开口部固定有具有顶部的筒体状的壳体58的下端部，在阀主体20的上方内周部压入固定有筒体状的导向套26的下端部，在导向套26的内侧滑动自如地嵌插有阀芯25。导向套26的上方缩径部26b外周形成有外螺纹28，并在其周围外嵌有筒体状的阀芯保持体32，在阀芯保持体32的内周形成有内螺纹38，导向套26的外螺纹28与阀芯保持体32的内螺纹38螺合。
[0064]另外，阀芯25的上方缩径部25b在滑动自如地插通于阀芯保持体32上部(顶部)的状态下利用压入等而固定在筒体状的旋转轴(支承轴)56上。另外，在阀芯25的上方缩径部25b外周、且阀芯保持体32的顶部及阀芯25下部大径部25a与上方缩径部25b之间的阶梯部之间配置有压缩螺旋弹簧34，阀芯25受到该螺旋弹簧34的向下方(闭阀方向)的施力。
[0065]另一方面，步进电动机50包括轭铁51、绕线架52、定子线圈53以及树脂模压罩盖54等，并具有外嵌固定在壳体58上的定子55和相对于该壳体58旋转自如地配置在壳体58内侧的转子57。转子57例如将磁性材料混入树脂而形成，且由按规定间隔磁化有N极和S极的磁铁形成。在转子57的上端部一体地固定有支承环36，在该支承环36上铆接固定有阀芯保持体32的上部突部。因此，转子57、支承环36和阀芯保持体32被连接成一体，另夕卜，固定有旋转轴56的阀芯25通过螺旋弹簧34而滑动自如地由阀芯保持体32支承。于是，当转子57旋转并上下移动时，阀芯25也就上下移动。
[0066]另外，在转子57的上方且壳体58的内侧，配置有检测转子47，该检测转子47放置在形成于转子57的旋转轴56的突状的支承部56a上，相对于转子57的旋转轴56相对地旋转自如且配置在与转子57的旋转轴心L相同的轴心上，利用转子57的旋转驱动力而进行旋转驱动。该检测转子47具有与转子57的直径相同或不同的直径，且按与转子57相同的样式(N极和S极的角度间隔与转子57的角度间隔相同的样式)磁化。并且，检测转子47及转子57，各自的磁力不相互影响地分开配置。另外，形成于检测转子47外周的磁化样式的N极和S极的角度间隔也可是与转子57不同的角度间隔。
[0067]在转子57的上表面，设有在该转子57的旋转方向隔开规定长度间隔(或角度间隔)Rl而配置的二个突起57b、57c，在检测转子57的下表面，设有顶端配置在转子57的二个突起57b、57c之间的棒状突起47a (参照图2)。如此，通过棒状突起47a的顶端配置在转子57的二个突起57b、57c之间，从而检测转子47就在转子57的旋转方向所规定的长度的间隔(或角度间隔)Rl内侧(即Rl的范围内)相对于该转子57相对旋转自如(参照图3)。该间隔Rl参照图8如前述那样，被设定成，在转子侧挡块与固定侧挡块抵接后，转子能够旋转由于后续的相(磁极)而反转的长度(反转长度)或角度(反转角度)以上。
[0068]另外，旋转轴56的上端插通在形成于与壳体58内接配置的支承部件48的中心部的孔内而得到支承。
[0069]另外，在检测转子47的外侧配置有磁性体46，利用由该磁性体46形成于检测转子47周围的磁场施加对检测转子47的转动进行抑制的施力(也称为制动扭矩)。此外，在检测转子47的外侧配置有对检测转子47所引起的磁性变化进行检测的霍尔器件45，根据该霍尔器件45所检测的输出信号而检测转子57的旋转位置。
[0070]此外，在导向套26的外侧固定有挡块(固定侧挡块)27，在阀芯保持体32的外侧固定有挡块37，当阀芯25到达规定位置时，例如在转子57旋转下降至阀芯25下端的阀芯部24关闭阀口 22a的位置时，阻止转子57进一步旋转。即，在本实施形态中，由导向套26的挡块27和阀芯保持体32的挡块37构成阻止转子57旋转的旋转阻止机构59。
[0071]在上述的电动阀I中，当按第I形态(向闭阀方向的驱动形态)向定子55供给驱动脉冲信号时，转子57和阀芯保持体32、旋转轴56等相对于固定在阀主体20上的导向套26而向一方向(例如图1中从上方看绕右)旋转，阀芯保持体32利用导向套26的外螺纹28和阀芯保持体32的内螺纹38的螺纹进给而下降，阀芯25的阀芯部24借助压缩螺旋弹簧34被按压在阀口 22a上而将阀口 22a关闭。将步进电动机50的转子57的旋转运动变换成阀芯的升降运动的变换机构由导向套26的外螺纹28和阀芯保持体32的内螺纹38等构成。此时，检测转子47下表面的突起47a与转子57上表面的突起57c抵接，驱动力通过突起57c、47a从转子57向检测转子47传递，检测转子47跟着转子57而向一方向旋转。另夕卜，检测转子47对应转子57的旋转而下降，以使检测转子47与转子57的间隔维持大致一定。
[0072]当阀口 22a关闭时，阀芯保持体32的挡块37就与导向套26的挡块碰接，即使向定子55供给驱动脉冲信号也强制阻止阀芯保持体32下降，在检测转子47的突起47a与转子57的突起57c抵接的状态下，阻止转子57和检测转子47的旋转。
[0073]当进一步向定子55供给驱动脉冲信号时，转子57在某个步骤被拉到相反的相(磁极)并反转，例如导向套26的挡块27与阀芯保持体32的挡块37分开。另一方面，检测转子47相对于转子57相对旋转自如，且如上所述，转子57的突起57b、57c互相之间的旋转方向的间隔Rl被设定成，在其内侧检测转子47的棒状突起47a能旋转转子57的反转长度(或反转角度)以上(参照图3)。因此，即使转子57被拉到相反的相并反转，检测转子47的突起47a也不与转子57的突起57b接触，驱动力不从转子57向检测转子47传递，被磁性体46施力的检测转子47不转动。S卩，在阀芯25将阀口 22a关闭的位置暂时停止的检测转子47，即使转子57反转也在该位置保持停止。通过用霍尔器件45检测该检测转子47产生的磁性，从而能可靠地检测出阀芯25的下降停止、阀口 22a关闭(进行转子57的基点定位)。
[0074]另外，接着停止向定子55通电，也能抑制因导向套26的挡块27与阀芯保持体32的挡块37抵接所产生的振动和噪声。
[0075]此外，由于在检测转子47的外侧配置有磁性体46，由于检测转子47及磁性体46间的磁力，即使转子57反转，也能使检测转子47在该位置稳定地保持停止。
[0076]另外，从阀口 22a的闭阀状态，按第2形态(向开阀方向的驱动形态)向定子55供给驱动脉冲信号，当使转子57和阀芯保持体32、旋转轴56等相对于固定在阀主体20上的导向套26而向另一方向(例如图1中从上方看绕左)旋转时，阀芯保持体32利用导向套26的外螺纹28和阀芯保持体32的内螺纹38的螺纹进给而上升，阀芯25的阀芯部24离开阀口 22a从而阀口 22a开阀，例如制冷剂通过阀口 22a。此时，在检测转子47在某步骤保持停止后，检测转子47下表面的突起47a与转子57上表面的突起57b抵接，然后，驱动力通过突起57b、47a从转子57向检测转子47传递，检测转子47跟着转子57向另一方向旋转。
[0077]接着，参照图4来更详细地说明转子57等向一方向(例如图1中从上方看绕右)旋转时的、检测转子47与转子57的驱动。例如，与图8场合相同，在根据向定子线圈的规定的励磁顺序地每八个步骤地重复进行该线圈的磁极样式的场合，首先，在图4上侧的图所表示的步骤7中，转子57根据定子55的驱动脉冲信号而向一方向旋转，由此，设于转子57上表面的突起57c与设于检测转子47下表面的突起47a抵接。
[0078]接着,从步骤7至步骤4,当输入驱动脉冲信号时,驱动力通过突起57c、47a而从转子57向检测转子47传递，检测转子47克服磁性体46的施力而与转子57 —起进行旋转驱动。由此，阀芯保持体32的挡块37 (转子57侧挡块)就接近导向套26的挡块27 (固定侧挡块)，转子57的突起57c和检测转子47的突起47a就接近与转子57的基点位置对应的位置。并且，在步骤3中，当输入驱动脉冲信号时，阀芯保持体32的挡块37(转子57侧挡块)就与导向套26的挡块27 (固定侧挡块)抵接，在转子57的突起57c与检测转子47的突起47a抵接的状态下，转子57在基点位置停止。然后，从步骤2至步骤0，即使输入驱动脉冲信号，也阻止转子57和检测转子47的旋转，转子57保持停止在基点位置(原样不动)。
[0079]接着，当从步骤O进入步骤7并输入驱动脉冲信号时，如图4下侧的图所表示的那样，转子57被拉到相反的相(磁极)并反转，阀芯保持体32的挡块37(转子57侧挡块)离开导向套26的挡块27 (固定侧挡块)。另一方面，检测转子47相对于转子57相对旋转自如，如上所述，转子57的突起57b、57c互相之间的旋转方向的间隔Rl被设定成，在其内侧检测转子47的棒状突起47a可旋转转子57的反转长度(或反转角度)以上。因此，即使转子57被拉到相反的相并反转，驱动力也不从转子57向检测转子47传递，检测转子47保持停止在转子57的基点位置。并且，在转子57的基点位置暂时停止的检测转子47，即使重复发生转子57的抵接、反转动作也保持停止在转子57的基点位置。用霍尔器件45来检测该检测转子47所产生的磁性，即使转子57反转，也能可靠地检测出转子57到达规定的基点位置(进行转子57的基点定位)。
[0080]现参照图5，来更具体地说明如专利文献I所公开的那样的、使用具有定子的步进电动机50，该定子设有上下重合二层的、内侧上下设有一对磁极齿的线圈，转子57等向一方向(例如图1中从上方看绕右)旋转时、步进电动机50的检测转子47与转子57的驱动和霍尔器件45的输出信号。
[0081]首先，转子57根据定子55的驱动脉冲信号而向一方向旋转，由此，设于转子57上表面的突起57c与设于检测转子47下表面的突起47a抵接(图中的圆圈I)。在转子57的突起57c与检测转子47的突起47a接触的状态下，当定子55的N极和S极依次交替时，驱动力就通过突起57c、47a而从转子57向检测转子47传递，由磁铁构成的转子57进行转动，检测转子47与转子57 —起旋转，由霍尔器件45检测出OV到5V、5V到0V、0V到5V变化的矩形波形的输出信号(图中，圆圈I?圆圈10)。
[0082]在下一步骤，阀芯保持体32的挡块37 (转子57侧挡块)与导向套26的挡块27 (固定侧挡块)抵接，在转子57的突起57c与检测转子47的突起47a抵接的状态下，阻止转子57与检测转子47的旋转(图中，圆圈11与图4的步骤3对应)。如此，在阀芯保持体32的挡块37(转子57侧挡块)与导向套26的挡块27 (固定侧挡块)抵接的状态下，即使定子55的N极和S极依次交替，转子57和检测转子47也不旋转，转子57和检测转子47保持停止在转子57的基点位置，由霍尔器件检测出例如为5V的恒定电压(图中，圆圈12?圆圈14与图4的步骤2?步骤O对应)。
[0083]在下一步骤，转子57的N极和S极被拉到定子55的相反的相(后续的磁极)的N极和S极，转子57以四个步骤的反转长度向与所述一方向相反的方向(另一方向)反转。这里，检测转子47相对于转子57相对旋转自如，转子57的突起57b、57c互相之间的间隔Rl为转子57可空转该反转长度(或反转角度)以上程度的间隔。因此，即使转子57被拉到相反的相反转所述反转长度(或反转角度)，检测转子47的突起47a也不与转子57的突起57b、57c接触，检测转子47不跟着转子57的反转而反转，保持停止在转子57的基点位置，由霍尔器件45检测出例如为5V的恒定电压(图中，圆圈15与图4的步骤7对应)。
[0084]然后，即使定子55的N极和S极交替从而转子57旋转，检测转子47的突起47a也配置在转子57的突起57b、57c之间，检测转子47保持停止在转子57的基点位置。此时，利用由磁性体46形成于检测转子47周围的磁场而赋予抑制检测转子47转动的施力，由霍尔器件检测出例如为5V的恒定电压(图中，圆圈16与图4的步骤6对应)。通过检测出该霍尔器件45的恒定电压，从而能可靠地检测出转子57到达规定的基点位置(进行转子57的基点定位)。
[0085]另外，在转子57向另一方向(例如图1中从上方看绕左)旋转的场合，检测转子47在某步骤保持停止，即检测转子47具有规定的驱动间隙从而保持停止，在某步骤，设于转子57上表面的突起57b与设于检测转子47下表面的突起47a抵接，然后，驱动力通过突起57b、47a从转子57向检测转子47传递，检测转子47与转子57 —起旋转，由设于检测转子47外侧的霍尔器件检测出矩形波形的输出信号。
[0086]如此，在本实施形态中，将旋转驱动力从转子57向检测转子47传递的旋转驱动机构包含:设于转子57上表面的二个突起57b、57c和设于检测转子47下表面的突起47a，该旋转驱动机构具有在转子57的旋转方向所规定的长度或角度的驱动间隙，具体地说，具有转子57的反转长度或反转角度以上的驱动间隙，由此，以驱动间隙的长度或角度抑制转子57反转时旋转驱动力从转子57向检测转子47传递，因此，能可靠地检测出阀芯25关闭了阀口 22a(精密地进行转子57的基点定位)，能抑制电动阀持续的异常声音或振动的产生或电动阀耐久性的下降，能抑制步进电动机50的定子55的不必要的驱动。
[0087]另外，在上述的实施形态中，说明了这样的形态:当阀芯25将阀口 22a关闭时，阀芯保持体32的挡块37就与导向套26的挡块27碰接，在阀口 22a的闭阀位置，由旋转阻止机构阻止转子57旋转，但是，也可做成这样的结构，当闭阀时，允许流体稍许泄漏，另外，也可设定例如在阀芯25的全开位置(转子57的终点位置)等适当的位置阻止转子57旋转的旋转阻止机构，从而能够检测出转子57的所需的旋转位置。
[0088]另外，在上述的实施形态中，说明了这样的形态:检测转子47放置在形成于转子57的旋转轴56的支承部56a上，并配置成相对于转子57的旋转轴56相对旋转自如，但是，也可例如将检测转子47和旋转轴56做成一体，使旋转轴56滑动嵌合在阀芯25的上方缩径部25b上，同时，将旋转轴56的下部放置在阀芯保持体32的上部上，检测转子47和旋转轴56作为一体相对于转子57和支承环36相对旋转自如。
[0089]图6是模式表示适用于图1所示的电动阀的步进电动机的另一实施形态的基本结构的示图，图7是图6中的B-B向视剖视图。
[0090]图6及图7所示的实施形态的步进电动机50A，其旋转驱动机构和旋转阻止机构的结构相对于图2及图3所示的步进电动机50有所不同，其它结构与图2及图3所示的步进电动机50大致相同。因此,对于与图2及图3所示的步进电动机50相同的结构,标上相同的符号而省略其详细的说明。
[0091]在图6所示的转子57A的上表面形成有凹部(驱动间隙凹部)57Ad，该凹部57Ad在该转子57A的旋转方向具有规定的长度间隔(或角度间隔)，在配置于转子57A上方的检测转子47A的下表面设有顶端滑动嵌合在转子57A凹部57Ad内的棒状突起47Aa。这里，凹部57Ad形成在转子57A上表面外缘的内侧。如此，通过棒状突起47Aa的顶端滑动嵌合在转子57A的凹部57Ad内，从而检测转子47A以转子57A的旋转方向的规定长度(或角度)即在转子57A凹部57Ad侧面57Ab与侧面57Ac的长度间隔(或角度间隔)R2的内侧(即R2的范围内)相对于转子57A相对旋转自如(参照图7)。该间隔R2与前述的间隔Rl相同，被设定成，在其内侧检测转子47A的棒状突起47a能旋转转子57A的反转长度(或反转角度)以上。
[0092]在检测转子47A的棒状突起47Aa与转子57A的凹部57Ad的侧面57Ac抵接的状态下，当转子57向一方向(例如图中从上方看绕右)旋转驱动时，驱动力就从转子57A向检测转子47A传递，检测转子47A跟着转子57强制性地向所述一方向旋转。另一方面，在检测转子47A的棒状突起47Aa与转子57A的凹部57Ad的侧面57Ab抵接的状态下，当转子57A向另一方向(例如图中从上方看绕左)旋转驱动时，检测转子47A就跟着转子57A强制性地向所述另一方向旋转。
[0093]另外，在壳体58的转子57A的下方固定有挡块58Aa，在转子57A的下表面设有挡块57Aa,当转子57A向一方向旋转规定的转数时,挡块57Aa就与挡块58Aa抵接从而阻止转子57A旋转。即，在图6及图7所示的实施形态中，阻止转子57A旋转的旋转阻止机构59A由设于转子57A的挡块57Aa和设于壳体58内部的挡块58Aa构成。
[0094]如此，在图6及图7所示的实施形态中，将旋转驱动力从转子57A向检测转子47A传递的旋转驱动机构，由设于转子57A上表面的凹部57Ad和设于检测转子47A下表面的棒状突起47Aa构成，该旋转驱动机构在转子57A的旋转方向具有规定的长度或角度的驱动间隙，例如转子57A的反转长度或反转角度以上的驱动间隙，由此，以驱动间隙的长度或角度来抑制转子57A反转时旋转驱动力从转子57A向检测转子47A传递。因此，在利用旋转阻止机构58A使转子57A强制性停止后，即使保持对定子55供给驱动电流，转子57A仅仅振动且检测转子47A保持停止，从而能够准确地检测出转子57A抵接于挡块，能精密地进行转子57A的基点定位，能抑制例如电动阀的持续的异常声音或振动的发生或电动阀耐久性的下降，能抑制步进电动机的定子的不必要的驱动。
[0095]另外，在上述的实施形态中，说明了这样的形态:在转子57上设有旋转方向隔开间隔而配置的二个突起57b、57c，在检测转子47上设有配置在转子57的二个突起57b、47c之间的突起47a ;以及在转子57A上设有在旋转方向具有规定的长度间隔(或角度间隔)的凹部57Ad，在检测转子47A上设有滑动嵌合在转子57A凹部57Ad内的突起47Aa，但是，既可例如在检测转子47上设有在旋转方向隔开间隔而配置的多个突起，在转子57上设有配置在检测转子47的多个突起之间的突起，也可在检测转子47A上设有在旋转方向具有规定的长度间隔(或角度间隔)的凹部，在转子57A设有滑动嵌合在检测转子47A凹部内的突起。另外，转子的突起和凹部等的位置与形状，可适当变更。
[0096]另外，在上述的实施形态中，说明了这样的形态:当转子57、57A反转时，将转子57的突起57b、57c互相之间的间隔Rl和转子57A的凹部57Ad的侧面57Ab、57Ac互相之间的间隔R2做成转子的反转长度(或反转角度)以上，以使检测转子47、47A不转动，但是，即使在例如转子57的突起57b、57c互相之间的间隔Rl和转子57A的凹部57Ad的侧面57Ab、57Ac互相之间的间隔R2比转子的反转长度(或反转角度)小的场合，由于当转子57、57A反转时存在检测转子47、47A不跟着转子57、57A旋转的范围(即存在驱动间隙)，因此，能可靠地识别为通常的驱动波形，能精密地进行转子57、57A的基点定位。
[0097]另外，在上述的实施形态中，说明了这样的形态:由设于阀芯保持体32的挡块37和设于导向套26的挡块27、设于转子57A的挡块57Aa和设于壳体的挡块58Aa构成阻止转子旋转的旋转阻止机构，但只要能阻止配置在定子内侧的转子旋转，也可适当变更旋转阻止机构的结构。
[0098]另外，在上述的实施形态中，对利用由磁性体46形成于转子周围的磁场而抑制转子转动的形态作了说明，但也可利用例如摩擦阻力等适当的施力而抑制转子的转动。
[0099]此外，在上述的实施形态中，对本发明的步进电动机适用于电动阀、阀芯到达规定位置时进行转子的基点位置给出的形态作了说明，但本发明的步进电动机也可适用于必须检测转子规定的旋转位置的除电动阀以外的其它装置。
【权利要求】
1.一种步进电动机，具有定子以及由该定子旋转驱动的转子，该步进电动机的特征在于， 具有对所述转子的旋转位置进行检测的检测转子， 该检测转子旋转自如地配置在与所述转子相同的轴心上，并通过该转子与所述检测转子之间的旋转驱动机构被该转子旋转驱动， 所述旋转驱动机构在旋转方向具有规定的长度或角度的驱动间隙。
2.如权利要求1所述的步进电动机，其特征在于，具有阻止所述转子旋转的旋转阻止机构， 所述旋转驱动机构的所述驱动间隙的长度或角度是当所述转子的旋转被所述旋转阻止机构阻止时的该转子的反转长度或反转角度以上。
3.如权利要求1或2所述的步进电动机,其特征在于,所述旋转驱动机构包括:在旋转方向隔开规定的长度间隔或角度间隔而配置的所述转子的多个突起；以及配置在所述转子的所述多个突起之间的所述检测转子的另外突起。
4.如权利要求1或2所述的步进电动机,其特征在于,所述旋转驱动机构包括:在旋转方向具有规定的长度间隔或角度间隔的所述转子的驱动间隙凹部；以及间隙嵌入在所述转子的所述驱动间隙凹部的所述检测转子的突起。
5.如权利要求1至4中任一项所述的步进电动机，其特征在于，在所述检测转子上施加有抑制该检测转子转动的施力。
6.如权利要求5所述的步进电动机，其特征在于，所述施力由设在所述检测转子外侧的磁性体所生成。
7.一种电动阀，其特征在于，包含如权利要求1至6中任一项所述的步进电动机，并具有: 阀主体，该阀主体具有阀室及开口在该阀室上的阀口 ；阀芯，该阀芯升降自如地配置于所述阀室来对所述阀口进行开闭；以及变换机构，该变换机构将所述步进电动机的所述转子的旋转运动变换成所述阀芯的升降运动， 所述步进电动机通过所述定子使所述转子旋转驱动，通过所述变换机构使所述阀芯升降，使所述阀芯到达规定的位置时，通过旋转阻止机构阻止所述转子旋转。
8.如权利要求7所述的电动阀，其特征在于，所述规定的位置是所述阀芯将所述阀口关闭的位置或所述阀芯将所述阀口全开的位置。
9.如权利要求7或8所述的电动阀，其特征在于，在所述阀主体上固定有壳体， 所述转子及所述检测转子配置在所述壳体的内部。
【文档编号】H02K37/00GK103997184SQ201310723519
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年2月19日
【发明者】志村智纪, 大内共存 申请人:株式会社不二工机