特開 2022-14198 電動弁およびロータの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022014198

(43)【公開日】2022-01-19

(54)【発明の名称】電動弁およびロータの製造方法

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/04 20060101AFI20220112BHJP

【ＦＩ】

F16K31/04 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020116408

(22)【出願日】2020-07-06

(71)【出願人】

【識別番号】000133652

【氏名又は名称】株式会社テージーケー

(74)【代理人】

【識別番号】110002273

【氏名又は名称】特許業務法人インターブレイン

(72)【発明者】

【氏名】志水 亮介

【テーマコード（参考）】

3H062

【Ｆターム（参考）】

3H062AA02

3H062AA14

3H062BB04

3H062CC02

3H062DD01

3H062EE06

3H062FF07

(57)【要約】

【課題】電動弁におけるセンサマグネットの位置決め精度を向上させる。
【解決手段】電動弁１は、弁体３４を軸線方向に支持する作動ロッド３２と、作動ロッド３２を同軸状に回転させるロータ６０と、ロータ６０の変位量を検出する磁気センサ１１９と、ロータ６０の回転運動を作動ロッド３２の軸線運動に変換するねじ送り機構１０９と、を備える。ロータ６０は、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の軸端部に設けられ、磁気センサ１１９と対向するセンサマグネット１０６と、を含む。磁気センサ１１９は、センサマグネット１０６の磁束を検出することでロータ６０変位量を検出する。ロータマグネット１０４およびセンサマグネット１０６は、いずれもロータコア１０２を母材として一体成型されたマグネット部が着磁されたものである。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

弁体を軸線方向に支持する作動ロッドと、
前記作動ロッドを同軸状に回転させるロータと、
前記ロータの変位量を検出する磁気センサと、
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、
を備え、
前記ロータは、
ロータコアと、
前記ロータコアの外周面に設けられたロータマグネットと、
前記ロータコアの軸端部に設けられ、前記磁気センサと対向するセンサマグネットと、
を含み、
前記磁気センサは、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前記変位量を検出し、
前記ロータマグネットおよび前記センサマグネットが、いずれも前記ロータコアを母材として一体成型されたマグネット部が着磁されたものであることを特徴とする電動弁。

【請求項2】

前記ロータコアが磁性体であることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。

【請求項3】

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又は２に記載の電動弁。

【請求項4】

電動弁に設けられた磁気センサと対向配置され、前記磁気センサにより変位量が検出されるロータの製造方法であって、
ロータコアを成形するコア成形工程と、
前記ロータコアを母材として磁性材料を付着させる金型成形により、前記ロータコアの外周面にロータマグネット部を形成し、前記ロータコアの軸端部にセンサマグネット部を形成するマグネット部成形工程と、
前記ロータマグネット部および前記センサマグネット部に着磁する着磁工程と、
を備えることを特徴とするロータの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は電動弁に関し、特にロータの構造および製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８－１３５９０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このような電動弁において弁開度を高精度に求める場合、ロータのマグネット（ロータマグネット）の位相とセンサマグネットの位相との対応関係を正確に設定しておかなければならない。つまり、ロータマグネットに対するセンサマグネットの位置決めを正確に行う必要がある。この点、特許文献１の電動弁では、両マグネットが作動ロッドに対して個別に組み付けられるため、その組み付け誤差等によるずれが生じやすい点で改善の余地があった。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。

【0006】

本発明の目的の一つは、電動弁におけるセンサマグネットの位置決め精度を向上させることにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

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、作動ロッドを同軸状に回転させるロータと、ロータの変位量を検出する磁気センサと、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、を備える。ロータは、ロータコアと、ロータコアの外周面に設けられたロータマグネットと、ロータコアの軸端部に設けられ、磁気センサと対向するセンサマグネットと、を含む。磁気センサは、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。ロータマグネットおよびセンサマグネットは、いずれもロータコアを母材として一体成型されたマグネット部が着磁されたものである。

【0008】

この態様によれば、ロータコアを母材としてマグネット部が一体成型されたものに対して着磁がなされることで、ロータマグネットおよびセンサマグネットが形成されている。すなわち、ロータマグネットとセンサマグネットは、それぞれが着磁された状態でロータコアに個別に組み付けられたものではなく、予めロータコアにマグネット部が形成されたものに着磁がなされることで得られたものである。このため、両マグネットの位置関係にずれは生じ難い。

【0009】

本発明の別の態様は、電動弁に設けられた磁気センサと対向配置され、磁気センサにより変位量が検出されるロータの製造方法である。この製造方法は、ロータコアを成形するコア成形工程と、ロータコアを母材として磁性材料を付着させる金型成形により、ロータコアの外周面にロータマグネット部を形成し、ロータコアの軸端部にセンサマグネット部を形成するマグネット部成形工程と、ロータマグネット部およびセンサマグネット部に着磁する着磁工程と、を備える。

【0010】

この態様によれば、ロータコアにロータマグネット部およびセンサマグネット部が一体成型された後、各マグネット部に着磁がなされてロータマグネットおよびセンサマグネットが形成される。すなわち、ロータマグネットとセンサマグネットとの位置関係が着磁工程で決まるため、両マグネットの位置関係にずれが生じ難い。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、電動弁におけるセンサマグネットの位置決め精度を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態に係る電動弁を表す断面図である。

【図2】ステータおよびその周辺の構成を表す図である。

【図3】ロータの構成を表す図である。

【図4】ロータコアの構成を表す図である。

【図5】電動弁の製造方法を概略的に表す図である。

【図6】電動弁の製造方法を概略的に表す図である。

【図7】電動弁の製造方法を概略的に表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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）。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。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。ロータマグネット１０４およびセンサマグネット１０６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たものであるが、その詳細については後述する。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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）。

【0033】

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。

【0034】

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が、その極数については適宜設定できる。

【0035】

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、同図においては、説明の便宜上、回転軸６２（図１参照）の表記を省略している。

【0036】

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を有する（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、平面２極着磁とされている。

【0037】

図４は、ロータコア１０２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Ｃ－Ｃ矢視断面図である。
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４（Ａ），（Ｂ））。ロータコア１０２の軸端部１４２（上端開口部）の内径がやや縮小されており、回転軸６２（図１参照）に組み付ける際の軸線方向のストッパを構成している（図４（Ｄ））。軸端部１４２の上面にも環状溝１４４が形成されている（図４（Ｃ），（Ｄ））。

【0038】

図３（Ｄ）に示したように、ロータマグネット１０４の内周面が環状溝１４０に嵌合し、センサマグネット１０６の下面が環状溝１４４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。同様に、環状溝１４４は、ロータコア１０２からのセンサマグネット１０６の脱落を防止する脱落防止構造として機能する。

【0039】

次に、ロータ６０の製造工程を中心に電動弁１の製造方法について説明する。
図５～図７は、電動弁１の製造方法を概略的に表す図である。図５（Ａ）～（Ｃ）は、ロータ６０の製造過程におけるマグネット部成形工程を示す。図６は、ロータ６０の製造過程における着磁工程を示す。図７（Ａ）～（Ｃ）は、電動弁１の組付工程を示す。

【0040】

電動弁１の製造においては、ステータユニット７８と内機部品１３０とが個別に組み立てられる（図７（Ｃ）参照）。内機部品１３０は、冷媒の圧力が作用する部品であり、ボディ５、キャン６６およびそれらに収容されるロータ６０等の部品を含む。

【0041】

ロータ６０の製造においては、まず、ロータコア１０２を作製する。ロータコア１０２は、ＳＵＳ４３０等の磁性体を切削加工して得られる（コア成形工程）。

【0042】

続いて、ロータコア１０２を母材として磁性材料を付着させる金型成形により、マグネット部を形成する（マグネット部成形工程：図５）。具体的には、金型１５０にロータコア１０２をセットし、ボンド磁石を射出成形する。ボンド磁石は、例えば希土類系の磁性粉末を樹脂バインダ（熱可塑性樹脂）にて結合するなどして得られるものである。

【0043】

金型１５０は、第１金型１５２および第２金型１５４を含む。第１金型１５２には、ロータコア１０２の内周面と相補形状の外周面を有する支持部１５６が突設されている。ロータコア１０２は、その支持部１５６を軸芯として挿通しつつ第１金型１５２に取り付けられる（図５（Ａ））。そして、第１金型１５２に第２金型１５４を組み付ける。

【0044】

第１金型１５２と第２金型１５４とにより形成されるチャンバは、ロータマグネット部成形領域１６０とセンサマグネット部成形領域１６２を含む（図５（Ｂ））。第２金型１５４には、これらのマグネット部成形領域につながる射出通路１５８が設けられている。
ボンド磁石の射出成形により、ロータコア１０２に対してマグネット部１７０（つまりロータマグネット部１７２およびセンサマグネット部１７４）が一体に形成される（図５（Ｃ））。

【0045】

図示のように、ロータマグネット部成形領域１６０とセンサマグネット部成形領域１６２とは軸線方向に離隔している。そのため、ロータマグネット部１７２とセンサマグネット部１７４とが、ロータコア１０２を介して軸線方向に離隔する。環状溝１４０，１４４に入り込んだ磁性材料（ボンド磁石）が硬化することで、ロータマグネット部１７２およびセンサマグネット部１７４がロータコア１０２にしっかりと固定される。

【0046】

続いて、ロータコア１０２のマグネット部１７０に着磁する（着磁工程：図６）。この着磁工程では、ロータマグネット部１７２に半径方向に対向するように１０極分の着磁ヨーク１８０が配置され、センサマグネット部１７４と軸線方向に対向するように２極分の着磁ヨーク１８２が配置される。これらの着磁ヨーク１８０，１８２に通電して磁界を印加することにより着磁がなされ、ロータマグネット部１７２がロータマグネット１０４となり、センサマグネット部１７４がセンサマグネット１０６となる。なお、本実施形態では、着磁ヨーク１８０，１８２の一方を先に通電し、他方を後に通電する。それにより、着磁工程における磁気干渉を防止している。その後、ロータコア１０２と回転軸６２とを組み付けることによりロータ６０が得られる。

【0047】

電動弁１の組付工程では、ボディ５に作動ロッド３２とガイド部材３６を組み付けた組立体に対し、ロータ６０を組み付ける（図７（Ａ））。ロータ６０をガイド部材３６に組み付けた状態で、作動ロッド３２の上端部にストッパ１１４を圧入する。そして、ロータ６０を覆うようにキャン６６を取り付け、キャン６６の下端部をボディ５の上端部に溶接することで内機部品１３０を得る（図７（Ｂ），（Ｃ））。さらに、ステータユニット７８をキャン６６に被せるようにしてボディ５に組み付けることにより電動弁１が得られる（図７（Ｃ））。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。なお、磁気センサによりセンサマグネットの回転角度を検出する原理については、例えば特許文献１にも記載のように公知であるため、その詳細な説明は省略する。

【0051】

以上説明したように、本実施形態によれば、ロータコア１０２を母材としてロータマグネット部１７２およびセンサマグネット部１７４が一体成型される。その後、各マグネット部に着磁がなされてロータマグネット１０４およびセンサマグネット１０６が形成される。すなわち、従来のようにセンサマグネットをロータコアに位置決めしながら固定するといった工程がなくなり、ロータマグネット１０４とセンサマグネット１０６との位置関係が、共通の着磁工程で決まる。このため、ロータマグネット１０４に対するセンサマグネット１０６の位置決め精度を簡易に向上できる。

【0052】

また、センサマグネット部をボンド磁石の射出成形にて得るため、複雑な形状であっても成形し易い。すなわち、センサマグネットの形状を自由に設計できる。さらに、ロータマグネット１０４とセンサマグネット１０６とをロータコア１０２を介して軸線方向に離隔させることで、ロータマグネット１０４が無用に大きくならないようにされている。

【0053】

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。

【0054】

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。ただし、ロータコアにマグネット部を一体成型することを考慮すると、ロータコアを金型にセットする際にねじ部が邪魔になる可能性がある。そのため、上記実施形態のように両者は別体であるほうが好ましい。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

上記実施形態では、マグネット部成形工程において磁性材料を射出成形する例を示したが、鍛造や押出成形その他の金型成形を採用してもよい。すなわち、磁性材料を一体成型するものであればよい。

【0058】

上記実施形態では、センサマグネット１０６を上下１層の平面２極着磁とする構成を例示した。変形例においては、センサマグネット１０６を上下２層着磁とし、上層と下層で磁極を反転させてもよい。このような構成により、磁力の強化を図ることができる。

【0059】

上記実施形態では、マグネット部１７０の着磁工程（図６参照）において、着磁ヨーク１８０，１８２の一方を先に通電し、他方を後に通電する例を示した。変形例においては、これらを同時に通電してもよい。

【0060】

上記実施形態では、磁気センサ１１９をセンサマグネット１０６と軸線方向に対向させる構成を例示した（図１参照）。変形例においては、センサマグネットの側方（径方向外側）に磁気センサを配置してもよい。すなわち、両者を径方向に対向させてもよい。センサマグネットの外周面に着磁してもよい。その極数については、例えば２極とするなど適宜設定できる。

【0061】

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。マグネット部成形工程において、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。センサマグネットがロータコアの外周にはみ出すことになるため、センサマグネットとロータマグネットを射出成形しやすくなる。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

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。

【0069】

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。

【符号の説明】

【0070】

１ 電動弁、２ 弁本体、３ モータユニット、５ ボディ、２２ 弁孔、３０ 弁室、３２ 作動ロッド、３４ 弁体、３６ ガイド部材、６０ ロータ、６２ 回転軸、６４ ステータ、６６ キャン、７５ コイルユニット、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、１０９ ねじ送り機構、１１８ 回路基板、１１９ 磁気センサ、１２２ 突極、１３０ 内機部品、１４０ 環状溝、１４２ 軸端部、１４４ 環状溝、１５０ 金型、１５２ 第１金型、１５４ 第２金型、１５６ 支持部、１５８ 射出通路、１６０ ロータマグネット部成形領域、１６２ センサマグネット部成形領域、１７０ マグネット部、１７２ ロータマグネット部、１７４ センサマグネット部、１８０ 着磁ヨーク、１８２ 着磁ヨーク。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】