JP3442643B2 - ステップモータ - Google Patents
ステップモータInfo
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- JP3442643B2 JP3442643B2 JP04787798A JP4787798A JP3442643B2 JP 3442643 B2 JP3442643 B2 JP 3442643B2 JP 04787798 A JP04787798 A JP 04787798A JP 4787798 A JP4787798 A JP 4787798A JP 3442643 B2 JP3442643 B2 JP 3442643B2
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Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/06—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
- F16K31/04—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、固定子の内部に
回転自在に設けられ固定子の発生磁界に応じてステップ
状に回転する回転子を有するステップモータに関するも
のである。
回転自在に設けられ固定子の発生磁界に応じてステップ
状に回転する回転子を有するステップモータに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】図１０は特開平３−２７５９７９号公報
に示された従来の流量制御弁の断面図であり、この流量
制御弁は、アクチュエータとしてのステップモータ１
と、このステップモータ１の作動により空気の流量を制
御する弁装置２とを備えている。前記ステップモータ１
は、モータケース３と、このモータケース３の内側に設
けられた中空円柱状の固定子４と、この固定子４の中空
部分に回転自在に設けられた回転子５と、この回転子５
の中心部に回転子５の回転により軸線方向に往復動する
作動シャフト６とを備えている。
に示された従来の流量制御弁の断面図であり、この流量
制御弁は、アクチュエータとしてのステップモータ１
と、このステップモータ１の作動により空気の流量を制
御する弁装置２とを備えている。前記ステップモータ１
は、モータケース３と、このモータケース３の内側に設
けられた中空円柱状の固定子４と、この固定子４の中空
部分に回転自在に設けられた回転子５と、この回転子５
の中心部に回転子５の回転により軸線方向に往復動する
作動シャフト６とを備えている。
【０００３】前記固定子４は、導線がリング状に巻回さ
れた第１のコイル７ａ及び第２のコイル７ｂと、第１の
コイル７ａの一部を覆った第１及び第２のステータ部８
０、８１と、第２のコイル７ｂの一部を覆った第３及び
第４のステータ部８２、８３とを備えている。
れた第１のコイル７ａ及び第２のコイル７ｂと、第１の
コイル７ａの一部を覆った第１及び第２のステータ部８
０、８１と、第２のコイル７ｂの一部を覆った第３及び
第４のステータ部８２、８３とを備えている。
【０００４】前記回転子５は、内周面に雌ねじ部１０が
形成され、端部に螺旋状のストッパ部１１が形成された
支持部材９と、支持部材９の外側に固定されたスリーブ
１２と、このスリーブ１２の外側にＮ極の磁石部、Ｓ極
の磁石部が交互に配設されたマグネット１３とを備えて
いる。回転子５は、第１のボールベアリング１４と、第
２のボールベアリング１５とにより回転自在に支持され
ている。第１のボールベアリング１４は、その内輪が支
持部材９に、その外輪がモータケース３に圧接して固定
されている。また、第１のボールベアリング１４の外輪
は波形ワッシャ１６で第２のボールベアリング１５側に
押圧されており、回転子５が軸線方向に移動するのを阻
止するようになっている。第２のボールベアリング１５
は、その内輪がプレート１８に組み込まれたスライド軸
受１７に、その外輪がスリーブ１２の端部１９に圧接し
て固定されている。
形成され、端部に螺旋状のストッパ部１１が形成された
支持部材９と、支持部材９の外側に固定されたスリーブ
１２と、このスリーブ１２の外側にＮ極の磁石部、Ｓ極
の磁石部が交互に配設されたマグネット１３とを備えて
いる。回転子５は、第１のボールベアリング１４と、第
２のボールベアリング１５とにより回転自在に支持され
ている。第１のボールベアリング１４は、その内輪が支
持部材９に、その外輪がモータケース３に圧接して固定
されている。また、第１のボールベアリング１４の外輪
は波形ワッシャ１６で第２のボールベアリング１５側に
押圧されており、回転子５が軸線方向に移動するのを阻
止するようになっている。第２のボールベアリング１５
は、その内輪がプレート１８に組み込まれたスライド軸
受１７に、その外輪がスリーブ１２の端部１９に圧接し
て固定されている。
【０００５】作動シャフト６は、断面形状が円形の雄ね
じ部３１と、回転を阻止すべくなされた断面が長円形状
の軸部３４と、雄ねじ部３１の端部に半径方向に延びて
取り付けられストッパ部１１に当接し作動シャフト６の
回転を阻止するピン３３とを備えている。
じ部３１と、回転を阻止すべくなされた断面が長円形状
の軸部３４と、雄ねじ部３１の端部に半径方向に延びて
取り付けられストッパ部１１に当接し作動シャフト６の
回転を阻止するピン３３とを備えている。
【０００６】モータケース３は、エンジン吸気系のバイ
パス空気の通路を構成するハウジング２０に対してプレ
ート１８を挟んで固定ねじ２１によって固着されてい
る。このハウジング２０は第１ないし第３のポート２
２、２３、２４を有しており、またハウジング２０の内
部には二系統の第１のバイパス通路２５及び第２のバイ
パス通路２６が形成されている。
パス空気の通路を構成するハウジング２０に対してプレ
ート１８を挟んで固定ねじ２１によって固着されてい
る。このハウジング２０は第１ないし第３のポート２
２、２３、２４を有しており、またハウジング２０の内
部には二系統の第１のバイパス通路２５及び第２のバイ
パス通路２６が形成されている。
【０００７】弁装置２は、作動シャフト６と同心の第１
の弁座２７及び第２の弁座２８と、作動シャフト６に固
定され第１の弁座２７及び第２の弁座２８に対向する第
１及び第２の弁体２９、３０と、プレート１８と第１の
弁体２９との間に設けられ第１の弁体２９を第１の弁座
２７側に付勢したスプリング３２とを備えている。
の弁座２７及び第２の弁座２８と、作動シャフト６に固
定され第１の弁座２７及び第２の弁座２８に対向する第
１及び第２の弁体２９、３０と、プレート１８と第１の
弁体２９との間に設けられ第１の弁体２９を第１の弁座
２７側に付勢したスプリング３２とを備えている。
【０００８】次に、上記構成の流量制御弁の動作につい
て説明する。第１のコイル７ａ、第２のコイル７ｂに制
御ユニット（図示せず）から電気信号が入力されると、
回転子５がそのときの電気信号に応じて正または逆回転
する。スリーブ１２の雌ねじ部１０には作動シャフト６
の雄ねじ部３１が螺合しているので、回転子５の回転に
より、作動シャフト６はスプリング３２の弾性力を受け
ながら往復動する。例えば、作動シャフト６が図１０に
おいて右方向に移動したときには、第１及び第２の弁体
２９、３０はそれぞれ第１及び第２の弁座２７、２８に
接近し、各バイパス通路２５、２６に流れるバイパス空
気の流路面積が漸減する。そして、作動シャフト６の送
り出し量が最大となったときには、第１及び第２の弁体
２９、３０はそれぞれ第１及び第２の弁座２７、２８に
当接し、第１及び第２のバイパス通路２５、２６は遮断
される。
て説明する。第１のコイル７ａ、第２のコイル７ｂに制
御ユニット（図示せず）から電気信号が入力されると、
回転子５がそのときの電気信号に応じて正または逆回転
する。スリーブ１２の雌ねじ部１０には作動シャフト６
の雄ねじ部３１が螺合しているので、回転子５の回転に
より、作動シャフト６はスプリング３２の弾性力を受け
ながら往復動する。例えば、作動シャフト６が図１０に
おいて右方向に移動したときには、第１及び第２の弁体
２９、３０はそれぞれ第１及び第２の弁座２７、２８に
接近し、各バイパス通路２５、２６に流れるバイパス空
気の流路面積が漸減する。そして、作動シャフト６の送
り出し量が最大となったときには、第１及び第２の弁体
２９、３０はそれぞれ第１及び第２の弁座２７、２８に
当接し、第１及び第２のバイパス通路２５、２６は遮断
される。
【０００９】なお、作動シャフト６のストロークの閉弁
側は第１の弁体２９と第１の弁座２７との当接位置で決
定される。また、開弁側は支持部材９の端部の螺旋状の
端面のストッパ部１１と雄ねじ部３１に取り付けられた
ピン３３との当接位置で決定される。
側は第１の弁体２９と第１の弁座２７との当接位置で決
定される。また、開弁側は支持部材９の端部の螺旋状の
端面のストッパ部１１と雄ねじ部３１に取り付けられた
ピン３３との当接位置で決定される。
【００１０】上記構成のステップモータ１では、第１の
コイル７ａ、第２のコイル７ｂにはそれぞれ通電方向が
切り替えられ、全部で４つの通電パターンに切り替える
ことができる。この各パターンに応じて第１のステータ
部８０、第２のステータ部８１、第３のステータ部８２
及び第４のステータ部８３にはＮ極またはＳ極の極性が
決まる。この極性の磁界の中で、マグネット１３との間
で互いに作用する磁力が釣り合う位置まで、回転子５は
所定の角度回転し、その位置が保持される。第１のコイ
ル７ａ、第２のコイル７ｂへの通電パターンを、第１の
通電パターン、第２の通電パターン、第３の通電パター
ン、第４の通電パターン、第１の通電パターン、第２の
通電パターン・・・・の順序で切り替えた場合、その都
度、回転子５は所定の角度、同一方向に回転し、作動シ
ャフト６も軸線方向に所定の距離ずつ移動する。
コイル７ａ、第２のコイル７ｂにはそれぞれ通電方向が
切り替えられ、全部で４つの通電パターンに切り替える
ことができる。この各パターンに応じて第１のステータ
部８０、第２のステータ部８１、第３のステータ部８２
及び第４のステータ部８３にはＮ極またはＳ極の極性が
決まる。この極性の磁界の中で、マグネット１３との間
で互いに作用する磁力が釣り合う位置まで、回転子５は
所定の角度回転し、その位置が保持される。第１のコイ
ル７ａ、第２のコイル７ｂへの通電パターンを、第１の
通電パターン、第２の通電パターン、第３の通電パター
ン、第４の通電パターン、第１の通電パターン、第２の
通電パターン・・・・の順序で切り替えた場合、その都
度、回転子５は所定の角度、同一方向に回転し、作動シ
ャフト６も軸線方向に所定の距離ずつ移動する。
【００１１】ところで、制御ユニットからの命令通りに
ステップモータ１を駆動させるためには、作動シャフト
６を予めイニシャライズ、つまり支持部材９のストッパ
部１１とピン３３とを当接させる位置まで移動させ、作
動シャフト６の初期位置を定める必要がある。このイニ
シャライズを確実に行うために、作動シャフト６がモー
タエンドとなるステップ数以上のステップ数がステップ
モータ１に与えられるようになっている。そして、作動
シャフト６がモータエンドの位置に達した後、さらに第
１のコイル７ａ、第２のコイル７ｂに通電して回転子５
を回転させようとしても、ストッパ部１１はピン３３に
当接しており、回転子５は回転せず、従って作動シャフ
ト６は開弁方向にはさらに移動できない。
ステップモータ１を駆動させるためには、作動シャフト
６を予めイニシャライズ、つまり支持部材９のストッパ
部１１とピン３３とを当接させる位置まで移動させ、作
動シャフト６の初期位置を定める必要がある。このイニ
シャライズを確実に行うために、作動シャフト６がモー
タエンドとなるステップ数以上のステップ数がステップ
モータ１に与えられるようになっている。そして、作動
シャフト６がモータエンドの位置に達した後、さらに第
１のコイル７ａ、第２のコイル７ｂに通電して回転子５
を回転させようとしても、ストッパ部１１はピン３３に
当接しており、回転子５は回転せず、従って作動シャフ
ト６は開弁方向にはさらに移動できない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】従来の流量制御弁で
は、回転子５の回転運動を作動シャフト６の直線運動に
変換している。この作動シャフト６を軸線方向の移動に
変換する変換部材として、長円形状の軸部３４に対して
摺動自在のスライド軸受１７が設けられている。このス
ライド軸受１７は、プレート１８及び第２のボールベア
リング１５に係合させるために形状が複雑となり、製造
コストが嵩むという問題点があった。
は、回転子５の回転運動を作動シャフト６の直線運動に
変換している。この作動シャフト６を軸線方向の移動に
変換する変換部材として、長円形状の軸部３４に対して
摺動自在のスライド軸受１７が設けられている。このス
ライド軸受１７は、プレート１８及び第２のボールベア
リング１５に係合させるために形状が複雑となり、製造
コストが嵩むという問題点があった。
【００１３】また、従来の流量制御弁では、コストの高
い第１のボールベアリング１４は回転子５を回転自在に
支持するために必要であり、また波形ワッシャ１６は回
転子５がモータケース３内で軸線方向に移動するのを阻
止するために必要であり、両部材は削除できず、それだ
けコストが嵩むという問題点があった。
い第１のボールベアリング１４は回転子５を回転自在に
支持するために必要であり、また波形ワッシャ１６は回
転子５がモータケース３内で軸線方向に移動するのを阻
止するために必要であり、両部材は削除できず、それだ
けコストが嵩むという問題点があった。
【００１４】また、従来の流量制御弁では、作動シャフ
ト６のイニシャライズを確実に行うために、作動シャフ
ト６がモータエンドとなるステップ数以上のステップ数
がステップモータ１に与えられるようになっているが、
ストッパ部１１の周方向の位置に対してマグネット１３
の着磁位置は決められていないので、ストッパ部１１と
ピン３３とが当接したときのマグネット１３の着磁位置
は不定である。つまり、作動シャフト６の初期位置のと
き、第１のコイル７ａ、第２のコイル７ｂへの通電パタ
ーンが４パターンのうちのいずれであるか不明である。
従って、作動シャフト６を弁座２７、２８側に移動する
ように第１のコイル７ａ、第２のコイル７ｂに逆電流を
流した場合、実際に作動シャフト６が移動する通電パタ
ーンまでの複数のステップではピン３３とストッパ部１
１とは当接することになる。つまり、ステップ数と作動
シャフト６の移動量との関係がばらつくことになり、制
御すべき流量がばらついてしまうという問題点があっ
た。なお、ストッパ部１１とピン３３とが当接したとき
のマグネット１３の着磁位置を第１のコイル７ａ、第２
のコイル７ｂへの通電信号パターンを検出する検出手段
を備えることも考えることもできるが、この方法を採用
したときにはそれだけコストが嵩むという問題点があ
る。
ト６のイニシャライズを確実に行うために、作動シャフ
ト６がモータエンドとなるステップ数以上のステップ数
がステップモータ１に与えられるようになっているが、
ストッパ部１１の周方向の位置に対してマグネット１３
の着磁位置は決められていないので、ストッパ部１１と
ピン３３とが当接したときのマグネット１３の着磁位置
は不定である。つまり、作動シャフト６の初期位置のと
き、第１のコイル７ａ、第２のコイル７ｂへの通電パタ
ーンが４パターンのうちのいずれであるか不明である。
従って、作動シャフト６を弁座２７、２８側に移動する
ように第１のコイル７ａ、第２のコイル７ｂに逆電流を
流した場合、実際に作動シャフト６が移動する通電パタ
ーンまでの複数のステップではピン３３とストッパ部１
１とは当接することになる。つまり、ステップ数と作動
シャフト６の移動量との関係がばらつくことになり、制
御すべき流量がばらついてしまうという問題点があっ
た。なお、ストッパ部１１とピン３３とが当接したとき
のマグネット１３の着磁位置を第１のコイル７ａ、第２
のコイル７ｂへの通電信号パターンを検出する検出手段
を備えることも考えることもできるが、この方法を採用
したときにはそれだけコストが嵩むという問題点があ
る。
【００１５】この発明は、上記のような問題点を解決す
ることを課題とするものであって、製造コストが低減さ
れ、またホルダの移動量を正確に制御することができる
ステップモータを得ることを目的とする。
ることを課題とするものであって、製造コストが低減さ
れ、またホルダの移動量を正確に制御することができる
ステップモータを得ることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この発明に係るステップ
モータは、モータケースと、このモータケースの内側に
設けられ磁界を発生する中空円柱状の固定子と、この固
定子の内部に回転自在に設けられ前記固定子の発生磁界
に応じてステップ状に回転する回転子と、この回転子に
固定されているとともに一端部にねじ部が形成されたシ
ャフトと、前記ねじ部に螺合され軸線方向に移動可能な
ホルダと、前記モータケースに固定されているととも
に、前記ホルダの回転運動を阻止しかつホルダが軸線方
向に移動するのを案内するガイドとを備え、前記回転子
は、回転子の一端部から突出した前記シャフトに設けら
れた支持部材と、前記回転子の他端部に設けられたベア
リングとにより回転自在に支持され、また前記支持部材
は、前記シャフトが貫通した貫通孔を有する円板状であ
り、かつ前記固定子とともにインサートモールド成形さ
れたときに固定子の内部に樹脂が入り込むのを防止する
ようになっている。
モータは、モータケースと、このモータケースの内側に
設けられ磁界を発生する中空円柱状の固定子と、この固
定子の内部に回転自在に設けられ前記固定子の発生磁界
に応じてステップ状に回転する回転子と、この回転子に
固定されているとともに一端部にねじ部が形成されたシ
ャフトと、前記ねじ部に螺合され軸線方向に移動可能な
ホルダと、前記モータケースに固定されているととも
に、前記ホルダの回転運動を阻止しかつホルダが軸線方
向に移動するのを案内するガイドとを備え、前記回転子
は、回転子の一端部から突出した前記シャフトに設けら
れた支持部材と、前記回転子の他端部に設けられたベア
リングとにより回転自在に支持され、また前記支持部材
は、前記シャフトが貫通した貫通孔を有する円板状であ
り、かつ前記固定子とともにインサートモールド成形さ
れたときに固定子の内部に樹脂が入り込むのを防止する
ようになっている。
【００１７】また、この発明に係るステップモータで
は、ベアリングはばねにより支持部材側に付勢されてい
る。
は、ベアリングはばねにより支持部材側に付勢されてい
る。
【００１８】また、この発明に係るステップモータで
は、モータケースと、このモータケースの内側に設けら
れ磁界を発生する中空円柱状の固定子と、この固定子の
内部に回転自在に設けられ前記固定子の発生磁界に応じ
てステップ状に回転し、またＳ極とＮ極とが交互に配列
され、かつ切り欠き部により金型内の位置が定められる
マグネットを有している回転子と、この回転子に固定さ
れているとともに一端部にねじ部が形成されたシャフト
と、前記ねじ部に螺合され軸線方向に移動可能なホルダ
と、前記モータケースに固定されているとともに、前記
ホルダの回転運動を阻止しかつホルダが軸線方向に移動
するのを案内するガイドとを備え、前記ホルダの端部が
前記回転子に当接して回転子の回転が阻止されたときの
ホルダの初期位置と、前記マグネットの着磁位置との関
係が一定になっているものである。
は、モータケースと、このモータケースの内側に設けら
れ磁界を発生する中空円柱状の固定子と、この固定子の
内部に回転自在に設けられ前記固定子の発生磁界に応じ
てステップ状に回転し、またＳ極とＮ極とが交互に配列
され、かつ切り欠き部により金型内の位置が定められる
マグネットを有している回転子と、この回転子に固定さ
れているとともに一端部にねじ部が形成されたシャフト
と、前記ねじ部に螺合され軸線方向に移動可能なホルダ
と、前記モータケースに固定されているとともに、前記
ホルダの回転運動を阻止しかつホルダが軸線方向に移動
するのを案内するガイドとを備え、前記ホルダの端部が
前記回転子に当接して回転子の回転が阻止されたときの
ホルダの初期位置と、前記マグネットの着磁位置との関
係が一定になっているものである。
【００１９】また、この発明に係るステップモータで
は、流体の流量を制御する弁装置と一体化され、ホルダ
の往復動に応じて流体の流量を制御するようになってい
る。
は、流体の流量を制御する弁装置と一体化され、ホルダ
の往復動に応じて流体の流量を制御するようになってい
る。
【００２０】また、この発明に係るステップモータで
は、ホルダの端部には通路を遮断する弁体が一体に設け
られている。
は、ホルダの端部には通路を遮断する弁体が一体に設け
られている。
【００２１】
【発明の実施の形態】実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１のステップモータが組み
込まれた流量制御弁の断面図、図２は図１のステップモ
ータの部分断面斜視図、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線
に沿う断面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面
図、図５は図１の回転子の斜視図、図６は図１のガイド
の部分断面斜視図、図７は図１の板ばねの正面図、図８
は図７の板ばねの側断面図である。この流量制御弁は、
アクチュエータとしてのステップモータ４０と、このス
テップモータ４０の作動により空気の流量を制御する弁
装置４１とを備えている。前記ステップモータ４０は、
モータケース３と、このモータケース３の内側に設けら
れた中空円柱状の固定子４と、この固定子４の中空部分
に回転自在に設けられた回転子４２と、この回転子４２
の中心部に設けられ回転子４２の回転とともに回転する
作動シャフト４３と、モータケース３に連結された円筒
形状のガイド４４と、このガイド４４内に設けられ軸線
方向に摺動可能なホルダ４５とを備えている。
込まれた流量制御弁の断面図、図２は図１のステップモ
ータの部分断面斜視図、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線
に沿う断面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面
図、図５は図１の回転子の斜視図、図６は図１のガイド
の部分断面斜視図、図７は図１の板ばねの正面図、図８
は図７の板ばねの側断面図である。この流量制御弁は、
アクチュエータとしてのステップモータ４０と、このス
テップモータ４０の作動により空気の流量を制御する弁
装置４１とを備えている。前記ステップモータ４０は、
モータケース３と、このモータケース３の内側に設けら
れた中空円柱状の固定子４と、この固定子４の中空部分
に回転自在に設けられた回転子４２と、この回転子４２
の中心部に設けられ回転子４２の回転とともに回転する
作動シャフト４３と、モータケース３に連結された円筒
形状のガイド４４と、このガイド４４内に設けられ軸線
方向に摺動可能なホルダ４５とを備えている。
【００２２】前記固定子４は、導線がリング状に巻回さ
れた第１のコイル７ａ及び第２のコイル７ｂと、第１の
コイル７ａの一部を覆った第１のステータ部８０及び第
２のステータ部８１と、第２のコイル７ｂを一部覆った
第３のステータ部８２及び第４のステータ部８３とを備
えている。図２に示すように、第１のステータ部８０の
爪部８０ａと第２のステータ部８１の爪部８１ａとは噛
み合っており、第３のステータ部８２の爪部８２ａと第
４のステータ部８３の爪部８３ａとは噛み合っている。
れた第１のコイル７ａ及び第２のコイル７ｂと、第１の
コイル７ａの一部を覆った第１のステータ部８０及び第
２のステータ部８１と、第２のコイル７ｂを一部覆った
第３のステータ部８２及び第４のステータ部８３とを備
えている。図２に示すように、第１のステータ部８０の
爪部８０ａと第２のステータ部８１の爪部８１ａとは噛
み合っており、第３のステータ部８２の爪部８２ａと第
４のステータ部８３の爪部８３ａとは噛み合っている。
【００２３】前記回転子４２は、作動シャフト４３が貫
通して固定された円筒形状のスリーブ４６と、このスリ
ーブ４６の外側に固定されＮ極の磁石部、Ｓ極の磁石部
が交互に配設されているとともに位置決め部としての切
り欠き部７３を有する円環状のマグネット７２とを備え
ている。この切り欠き部７３はマグネット７２の着磁位
置と後述するスリーブ４６の衝突部４９の位置とが一定
の関係になるようにするためのものである。つまり、成
形金型内にマグネット７２及び作動シャフト４３を載置
した状態で、ポリフェニレンサルファイド樹脂を金型内
に射出成形してスリーブ４６を成形するとき、金型内の
マグネット７２は金型のストッパが切り欠き部７３に当
接して所定の位置にあり、従ってマグネット７２の着磁
位置とスリーブ４６の衝突部４９の位置とが常に一定の
回転子４２を得ることができる。スリーブ４６の端部に
は段部４７が形成されている。この段部４７には周方向
に延びて形成された溝部４８が形成されている。段部４
７の端部は螺旋形状をしており、その端部の端面には矢
印Ａの方向に回転子４２が回転するのを阻止する衝突部
４９が形成されている。段部４７とモータケース３との
間には回転子４２を回転自在に支持したボールベアリン
グ５０が嵌着されている。溝部４８にはボールベアリン
グ５０をマグネット１３側に付勢した板ばね５１が組み
込まれている。板ばね５１はばね鋼板で構成されてお
り、また欠円環形状をしており、通常は図８に示すよう
に片側に撓み変形している。
通して固定された円筒形状のスリーブ４６と、このスリ
ーブ４６の外側に固定されＮ極の磁石部、Ｓ極の磁石部
が交互に配設されているとともに位置決め部としての切
り欠き部７３を有する円環状のマグネット７２とを備え
ている。この切り欠き部７３はマグネット７２の着磁位
置と後述するスリーブ４６の衝突部４９の位置とが一定
の関係になるようにするためのものである。つまり、成
形金型内にマグネット７２及び作動シャフト４３を載置
した状態で、ポリフェニレンサルファイド樹脂を金型内
に射出成形してスリーブ４６を成形するとき、金型内の
マグネット７２は金型のストッパが切り欠き部７３に当
接して所定の位置にあり、従ってマグネット７２の着磁
位置とスリーブ４６の衝突部４９の位置とが常に一定の
回転子４２を得ることができる。スリーブ４６の端部に
は段部４７が形成されている。この段部４７には周方向
に延びて形成された溝部４８が形成されている。段部４
７の端部は螺旋形状をしており、その端部の端面には矢
印Ａの方向に回転子４２が回転するのを阻止する衝突部
４９が形成されている。段部４７とモータケース３との
間には回転子４２を回転自在に支持したボールベアリン
グ５０が嵌着されている。溝部４８にはボールベアリン
グ５０をマグネット１３側に付勢した板ばね５１が組み
込まれている。板ばね５１はばね鋼板で構成されてお
り、また欠円環形状をしており、通常は図８に示すよう
に片側に撓み変形している。
【００２４】作動シャフト４３は、スリーブ４６に固着
された軸部５２と、この軸部５２と一体のねじ部５３と
から構成されている。軸部５２の端部はポリフェニレン
サルファイド樹脂からなる円板状の貫通孔５４ａを有す
る支持部材５４で回転自在に支持されている。図９は第
１の金型１００と第２の金型１０１との内部に固定子４
及び支持部材５４が配設された状態を示している。第１
の金型１００内には固定子４の一側面が当接しており、
固定子４の他側面には支持部材５４が載置されている。
この支持部材５４は、ゲート１０２からポリフェニレン
サルファイド樹脂が金型１００、１０１内に入り込んだ
とき固定子４の内部に樹脂が入り込まないように、固定
子４の全側面を覆っている。また、この支持部材５４は
樹脂が矢印Ｂ及び矢印Ｃの方向に流れる通路となってい
る。
された軸部５２と、この軸部５２と一体のねじ部５３と
から構成されている。軸部５２の端部はポリフェニレン
サルファイド樹脂からなる円板状の貫通孔５４ａを有す
る支持部材５４で回転自在に支持されている。図９は第
１の金型１００と第２の金型１０１との内部に固定子４
及び支持部材５４が配設された状態を示している。第１
の金型１００内には固定子４の一側面が当接しており、
固定子４の他側面には支持部材５４が載置されている。
この支持部材５４は、ゲート１０２からポリフェニレン
サルファイド樹脂が金型１００、１０１内に入り込んだ
とき固定子４の内部に樹脂が入り込まないように、固定
子４の全側面を覆っている。また、この支持部材５４は
樹脂が矢印Ｂ及び矢印Ｃの方向に流れる通路となってい
る。
【００２５】ガイド４４は、二重円筒形状のガイド本体
５５と、このガイド本体５５の端部に形成されたフラン
ジ５６と、このフランジ５６の周方向に１２０°間隔で
３個形成された円弧状の突起５７とを備えている。ガイ
ド本体５５は、内側円筒部５８と外側円筒部５９とから
構成されている。モータケース３の端部には、突起５７
を挿入する挿入部６０、及び挿入部６０から周方向に延
びた先細の穴部６１が形成されている。そして、突起５
７を挿入部６０から挿入してガイド４４を周方向に回動
させることで、回動方向に先細の突起５７が穴部６１に
嵌着される。この嵌着により、モータケース３とガイド
４４とが仮止めされ、その後モータケース３とガイド４
４との当接部が熱融着され、モータケース３とガイド４
４とは連結される。
５５と、このガイド本体５５の端部に形成されたフラン
ジ５６と、このフランジ５６の周方向に１２０°間隔で
３個形成された円弧状の突起５７とを備えている。ガイ
ド本体５５は、内側円筒部５８と外側円筒部５９とから
構成されている。モータケース３の端部には、突起５７
を挿入する挿入部６０、及び挿入部６０から周方向に延
びた先細の穴部６１が形成されている。そして、突起５
７を挿入部６０から挿入してガイド４４を周方向に回動
させることで、回動方向に先細の突起５７が穴部６１に
嵌着される。この嵌着により、モータケース３とガイド
４４とが仮止めされ、その後モータケース３とガイド４
４との当接部が熱融着され、モータケース３とガイド４
４とは連結される。
【００２６】ホルダ４５は、スリーブ４６側の端面に形
成され衝突部４９と衝突して回転子４２の回転を阻止す
る被衝突部６２と、内側円筒部５８の内壁面に軸線方向
に延びて形成された案内溝部６３に嵌着され内側円筒部
５８に対して軸線方向のみの移動を可能にする案内凸部
（図示せず）と、内周面に形成され作動シャフト４３の
ねじ部５３に螺合した雌ねじ部６５とを有している。モ
ータケース３は、第１の吸気通路６７及び第２の吸気通
路６８が形成されたハウジング６６に対して固定ねじ２
１によって固着されている。
成され衝突部４９と衝突して回転子４２の回転を阻止す
る被衝突部６２と、内側円筒部５８の内壁面に軸線方向
に延びて形成された案内溝部６３に嵌着され内側円筒部
５８に対して軸線方向のみの移動を可能にする案内凸部
（図示せず）と、内周面に形成され作動シャフト４３の
ねじ部５３に螺合した雌ねじ部６５とを有している。モ
ータケース３は、第１の吸気通路６７及び第２の吸気通
路６８が形成されたハウジング６６に対して固定ねじ２
１によって固着されている。
【００２７】弁装置４１は、作動シャフト４３と同心の
弁座６９と、弁座６９に対向しているとともにホルダ４
５と一体の弁体７０と、ガイド４４と弁体７０との間に
設けられ弁体７０を弁座６９側に付勢したスプリング７
１とを備えている。
弁座６９と、弁座６９に対向しているとともにホルダ４
５と一体の弁体７０と、ガイド４４と弁体７０との間に
設けられ弁体７０を弁座６９側に付勢したスプリング７
１とを備えている。
【００２８】次に、上記構成の流量制御弁の動作につい
て説明する。固定子４のコイル７ａ、７ｂに制御ユニッ
ト（図示せず）から電気信号が入力されると、回転子４
２がそのときの電気信号に応じて正または逆回転する。
スリーブ４６は作動シャフト４３の軸部５２に固着され
ているので、回転子４２の回転とともに軸部５２、及び
軸部５２と一体のねじ部５３は回転する。ねじ部５３が
雌ねじ部６５に螺合しているので、ねじ部５３の回転に
伴い、ガイド４４には回転力が作用するが、このガイド
４４はモータケース３と一体的に連結されているので、
ガイド４４の周方向の回転は阻止される。そのため、ね
じ部５３は雌ねじ部６５と協働して、所謂「送りねじ」
として作用し、ホルダ４５は軸線方向にスプリング７１
の弾性力を受けながら往復動する。
て説明する。固定子４のコイル７ａ、７ｂに制御ユニッ
ト（図示せず）から電気信号が入力されると、回転子４
２がそのときの電気信号に応じて正または逆回転する。
スリーブ４６は作動シャフト４３の軸部５２に固着され
ているので、回転子４２の回転とともに軸部５２、及び
軸部５２と一体のねじ部５３は回転する。ねじ部５３が
雌ねじ部６５に螺合しているので、ねじ部５３の回転に
伴い、ガイド４４には回転力が作用するが、このガイド
４４はモータケース３と一体的に連結されているので、
ガイド４４の周方向の回転は阻止される。そのため、ね
じ部５３は雌ねじ部６５と協働して、所謂「送りねじ」
として作用し、ホルダ４５は軸線方向にスプリング７１
の弾性力を受けながら往復動する。
【００２９】例えば、ホルダ４５が図１において右方向
に移動したときには、ホルダ４５と一体の弁体７０は弁
座６９に接近して空気の流路面積が漸減し、第１の吸気
通路６７、第２の吸気通路６８を通って内燃機関に流通
する空気量が漸減する。そして、ホルダ４５の送り出し
量が最大となったときには、弁体７０は弁座６９に接触
し、第１の吸気通路６７と第２の吸気通路６８とは弁体
７０で遮断される。一方、弁体７０の開弁側の位置は、
スリーブ４６の衝突部４９とホルダ４５の端部の被衝突
部６２との当接位置で決定される。
に移動したときには、ホルダ４５と一体の弁体７０は弁
座６９に接近して空気の流路面積が漸減し、第１の吸気
通路６７、第２の吸気通路６８を通って内燃機関に流通
する空気量が漸減する。そして、ホルダ４５の送り出し
量が最大となったときには、弁体７０は弁座６９に接触
し、第１の吸気通路６７と第２の吸気通路６８とは弁体
７０で遮断される。一方、弁体７０の開弁側の位置は、
スリーブ４６の衝突部４９とホルダ４５の端部の被衝突
部６２との当接位置で決定される。
【００３０】上記構成のステップモータ４０では、第１
のコイル７ａ、第２のコイル７ｂにはそれぞれ通電方向
が切り替えられ、全部で４つの通電パターンに切り替え
ることができる。この各パターンに応じて第１のステー
タ部８０、第２のステータ部８１、第３のステータ部８
２及び第４のステータ部８３にはＮ極またはＳ極の極性
が決まる。この極性の磁界の中で、マグネット７２との
間で互いに作用する磁力が釣り合う位置まで、回転子４
２は所定の角度回転し、その位置が保持される。第１の
コイル７ａ、第２のコイル７ｂへの通電パターンを、第
１の通電パターン、第２の通電パターン、第３の通電パ
ターン、第４の通電パターン、第１の通電パターン、第
２の通電パターン・・・・の順序で切り替えた場合、そ
の都度、回転子４２は所定の角度、同一方向に回転し、
ホルダ４５も軸線方向に所定の距離ずつ移動する。
のコイル７ａ、第２のコイル７ｂにはそれぞれ通電方向
が切り替えられ、全部で４つの通電パターンに切り替え
ることができる。この各パターンに応じて第１のステー
タ部８０、第２のステータ部８１、第３のステータ部８
２及び第４のステータ部８３にはＮ極またはＳ極の極性
が決まる。この極性の磁界の中で、マグネット７２との
間で互いに作用する磁力が釣り合う位置まで、回転子４
２は所定の角度回転し、その位置が保持される。第１の
コイル７ａ、第２のコイル７ｂへの通電パターンを、第
１の通電パターン、第２の通電パターン、第３の通電パ
ターン、第４の通電パターン、第１の通電パターン、第
２の通電パターン・・・・の順序で切り替えた場合、そ
の都度、回転子４２は所定の角度、同一方向に回転し、
ホルダ４５も軸線方向に所定の距離ずつ移動する。
【００３１】ところで、制御ユニットからの命令通りに
ステップモータ４０を駆動させるためには、ホルダ４５
を予めイニシャライズ、つまりスリーブ４６の衝突部４
９とホルダ４５の被衝突部６２とが当接する位置まで移
動させ、ホルダ４５の初期位置を決定する必要がある。
このイニシャライズを確実に行うために、ホルダ４５が
モータエンドとなるステップ数以上のステップ数がステ
ップモータ４０に与えられるようになっている。
ステップモータ４０を駆動させるためには、ホルダ４５
を予めイニシャライズ、つまりスリーブ４６の衝突部４
９とホルダ４５の被衝突部６２とが当接する位置まで移
動させ、ホルダ４５の初期位置を決定する必要がある。
このイニシャライズを確実に行うために、ホルダ４５が
モータエンドとなるステップ数以上のステップ数がステ
ップモータ４０に与えられるようになっている。
【００３２】この実施の形態では、マグネット７２の切
り欠き部７３と衝突部４９との位置関係が予め分かって
いる。つまり、スリーブ４６の衝突部４９とホルダ４５
の端部の被衝突部６２とが当接し、ホルダ４５がモータ
エンドの位置にあるときのマグネット７２の着磁位置は
分かっている。従って、このマグネット７２の着磁位置
に合わせて、ホルダ４５が弁座６９の方向に実際に移動
を開始する通電パターンになるように、第１のコイル７
ａ、第２のコイル７ｂに逆電流を流すことができる。こ
の通電パターンをホルダ４５が弁座６９の方向に実際に
移動する開始パターンにすることで、ステップ数とホル
ダ４５の実際の移動量との関係は第１のステップから比
例関係となり、内燃機関に送られる空気流量は正確に制
御される。
り欠き部７３と衝突部４９との位置関係が予め分かって
いる。つまり、スリーブ４６の衝突部４９とホルダ４５
の端部の被衝突部６２とが当接し、ホルダ４５がモータ
エンドの位置にあるときのマグネット７２の着磁位置は
分かっている。従って、このマグネット７２の着磁位置
に合わせて、ホルダ４５が弁座６９の方向に実際に移動
を開始する通電パターンになるように、第１のコイル７
ａ、第２のコイル７ｂに逆電流を流すことができる。こ
の通電パターンをホルダ４５が弁座６９の方向に実際に
移動する開始パターンにすることで、ステップ数とホル
ダ４５の実際の移動量との関係は第１のステップから比
例関係となり、内燃機関に送られる空気流量は正確に制
御される。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、この発明に係るス
テップモータによれば、モータケースと、このモータケ
ースの内側に設けられ磁界を発生する中空円柱状の固定
子と、この固定子の内部に回転自在に設けられ前記固定
子の発生磁界に応じてステップ状に回転する回転子と、
この回転子に固定されているとともに一端部にねじ部が
形成されたシャフトと、前記ねじ部に螺合され軸線方向
に移動可能なホルダと、前記モータケースに固定されて
いるとともに、前記ホルダの回転運動を阻止しかつホル
ダが軸線方向に移動するのを案内するガイドとを備え、
前記回転子は、回転子の一端部から突出した前記シャフ
トに設けられた支持部材と、前記回転子の他端部に設け
られたベアリングとにより回転自在に支持され、また前
記支持部材は、前記シャフトが貫通した貫通孔を有する
円板状であり、かつ前記固定子とともにインサートモー
ルド成形されたときに固定子の内部に樹脂が入り込むの
を防止するようになっているので、従来構造が複雑でコ
ストが高いスライド軸受が不要となり、製造コストが低
減される。また、コストが高いボールベアリングの替わ
りに支持部材が用いられており、製造コストが低減され
る。さらに、支持部材は、シャフトが貫通した貫通孔を
有する円板状であり、かつ固定子の一側面を覆っている
ので、インサートモールド成形されたときに固定子の内
部に樹脂が入り込むのは防止される。
テップモータによれば、モータケースと、このモータケ
ースの内側に設けられ磁界を発生する中空円柱状の固定
子と、この固定子の内部に回転自在に設けられ前記固定
子の発生磁界に応じてステップ状に回転する回転子と、
この回転子に固定されているとともに一端部にねじ部が
形成されたシャフトと、前記ねじ部に螺合され軸線方向
に移動可能なホルダと、前記モータケースに固定されて
いるとともに、前記ホルダの回転運動を阻止しかつホル
ダが軸線方向に移動するのを案内するガイドとを備え、
前記回転子は、回転子の一端部から突出した前記シャフ
トに設けられた支持部材と、前記回転子の他端部に設け
られたベアリングとにより回転自在に支持され、また前
記支持部材は、前記シャフトが貫通した貫通孔を有する
円板状であり、かつ前記固定子とともにインサートモー
ルド成形されたときに固定子の内部に樹脂が入り込むの
を防止するようになっているので、従来構造が複雑でコ
ストが高いスライド軸受が不要となり、製造コストが低
減される。また、コストが高いボールベアリングの替わ
りに支持部材が用いられており、製造コストが低減され
る。さらに、支持部材は、シャフトが貫通した貫通孔を
有する円板状であり、かつ固定子の一側面を覆っている
ので、インサートモールド成形されたときに固定子の内
部に樹脂が入り込むのは防止される。
【００３４】また、この発明に係るステップモータによ
れば、ベアリングは、ばねにより支持部材側に付勢され
ているので、回転子が軸線方向に移動するのが阻止され
る。
れば、ベアリングは、ばねにより支持部材側に付勢され
ているので、回転子が軸線方向に移動するのが阻止され
る。
【００３５】また、この発明に係るステップモータによ
れば、モータケースと、このモータケースの内側に設け
られ磁界を発生する中空円柱状の固定子と、この固定子
の内部に回転自在に設けられ前記固定子の発生磁界に応
じてステップ状に回転し、またＳ極とＮ極とが交互に配
列され、かつ切り欠き部により金型内の位置が定められ
るマグネットを有している回転子と、この回転子に固定
されているとともに一端部にねじ部が形成されたシャフ
トと、前記ねじ部に螺合され軸線方向に移動可能なホル
ダと、前記モータケースに固定されているとともに、前
記ホルダの回転運動を阻止しかつホルダが軸線方向に移
動するのを案内するガイドとを備え、前記ホルダの端部
が前記回転子に当接して回転子の回転が阻止されたとき
のホルダの初期位置と、前記マグネットの着磁位置との
関係が一定になっているので、簡単な構造の切り欠き部
を形成することで、ホルダの初期位置における固定子へ
の通電パターンを所定の通電パターンに合わせることが
でき、ホルダの移動量を正確に制御することができる。
れば、モータケースと、このモータケースの内側に設け
られ磁界を発生する中空円柱状の固定子と、この固定子
の内部に回転自在に設けられ前記固定子の発生磁界に応
じてステップ状に回転し、またＳ極とＮ極とが交互に配
列され、かつ切り欠き部により金型内の位置が定められ
るマグネットを有している回転子と、この回転子に固定
されているとともに一端部にねじ部が形成されたシャフ
トと、前記ねじ部に螺合され軸線方向に移動可能なホル
ダと、前記モータケースに固定されているとともに、前
記ホルダの回転運動を阻止しかつホルダが軸線方向に移
動するのを案内するガイドとを備え、前記ホルダの端部
が前記回転子に当接して回転子の回転が阻止されたとき
のホルダの初期位置と、前記マグネットの着磁位置との
関係が一定になっているので、簡単な構造の切り欠き部
を形成することで、ホルダの初期位置における固定子へ
の通電パターンを所定の通電パターンに合わせることが
でき、ホルダの移動量を正確に制御することができる。
【００３６】また、この発明に係るステップモータによ
れば、流体の流量を制御する弁装置と一体化され、ホル
ダの往復動に応じて流体の流量を制御するようになって
いるので、ホルダの移動量を正確に制御でき、流体の流
量を正確に制御できる。
れば、流体の流量を制御する弁装置と一体化され、ホル
ダの往復動に応じて流体の流量を制御するようになって
いるので、ホルダの移動量を正確に制御でき、流体の流
量を正確に制御できる。
【００３７】また、この発明に係るステップモータによ
れば、ホルダの端部に通路を遮断する弁体が一体に設け
られているので、弁装置と一体のステップモータの構造
が簡単化される。
れば、ホルダの端部に通路を遮断する弁体が一体に設け
られているので、弁装置と一体のステップモータの構造
が簡単化される。
【図１】 この発明の実施の形態１のステップモータが
組み込まれた流量制御弁の断面図である。
組み込まれた流量制御弁の断面図である。
【図２】 図１のステップモータの部分断面斜視図であ
る。
る。
【図３】 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図であ
る。
る。
【図４】 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】 図１の回転子の斜視図である。
【図６】 図１のガイドの部分断面斜視図である。
【図７】 図１の板ばねの正面図である。
【図８】 図７の板ばねの側断面図である。
【図９】 金型内の図１の固定子を示す図である。
【図１０】 従来の流量制御弁の断面図である。
３ モータケース、４ 固定子、４０ ステップモー
タ、４２ 回転子、４３作動シャフト、４４ ガイド、
４５ ホルダ、４９ 衝突部、５３ ねじ部、５４ 支
持部材、７０ 弁体、７２ マグネット、７３ 切り欠
き部。
タ、４２ 回転子、４３作動シャフト、４４ ガイド、
４５ ホルダ、４９ 衝突部、５３ ねじ部、５４ 支
持部材、７０ 弁体、７２ マグネット、７３ 切り欠
き部。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 杉山 武史
東京都千代田区丸の内二丁目２番３号
三菱電機株式会社内
(56)参考文献 特開 平４−54845（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−88276（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−123688（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−275979（ＪＰ，Ａ)
実開 昭62−51977（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02K 37/00
F16K 31/04
Claims (5)
- 【請求項１】 モータケースと、 このモータケースの内側に設けられ磁界を発生する中空
円柱状の固定子と、 この固定子の内部に回転自在に設けられ前記固定子の発
生磁界に応じてステップ状に回転する回転子と、 この回転子に固定されているとともに一端部にねじ部が
形成されたシャフトと、 前記ねじ部に螺合され軸線方向に移動可能なホルダと、 前記モータケースに固定されているとともに、前記ホル
ダの回転運動を阻止しかつホルダが軸線方向に移動する
のを案内するガイドと を備え、前記回転子は、回転子の一端部から突出した前記シャフ
トに設けられた支持部材と、前記回転子の他端部に設け
られたベアリングとにより回転自在に支持され、また前
記支持部材は、前記シャフトが貫通した貫通孔を有する
円板状であり、かつ前記固定子とともにインサートモー
ルド成形されたときに固定子の内部に樹脂が入り込むの
を防止するようになっている ステップモータ。 - 【請求項２】 ベアリングはばねにより支持部材側に付
勢された請求項１に記載のステップモータ。 - 【請求項３】 モータケースと、 このモータケースの内側に設けられ磁界を発生する中空
円柱状の固定子と、 この固定子の内部に回転自在に設けられ前記固定子の発
生磁界に応じてステップ状に回転し、またＳ極とＮ極と
が交互に配列され、かつ切り欠き部により金型内の位置
が定められるマグネットを有している回転子と、 この回転子に固定されているとともに一端部にねじ部が
形成されたシャフトと、 前記ねじ部に螺合され軸線方向に移動可能なホルダと、 前記モータケースに固定されているとともに、前記ホル
ダの回転運動を阻止しかつホルダが軸線方向に移動する
のを案内するガイドとを備え、 前記ホルダの端部が前記回転子に当接して回転子の回転
が阻止されたときのホルダの初期位置と、前記マグネッ
トの着磁位置との関係が一定になっているステップモー
タ。 - 【請求項４】 流体の流量を制御する弁装置と一体化さ
れ、ホルダの往復動に応じて流体の流量を制御するよう
になっている請求項３に記載のステップモータ。 - 【請求項５】 ホルダの端部には通路を遮断する弁体が
一体に設けられている請求項４に記載のステップモー
タ。
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