CN109155580B - 旋转螺线管的驱动控制方法 - Google Patents

Abstract

将可动体部(Sm)构成为能够通过驱动线圈(6)的通电控制而在第一位置(Xa)和第二位置(Xb)之间的转动角范围(Zm)内进行往复转动，并能够通过一对限制挡块机构(10a、10b)的限制和由磁铁(8a、8b)的吸引所实现的一对自保持机构(11a、11b)而在第一位置(Xa)和第二位置(Xb)上停止，在进行从第二位置(Xb)(或第一位置(Xa))向第一位置(Xa)(或第二位置(Xb))切换的切换控制时，进行如下控制：在对驱动线圈(6)施加基于驱动脉冲(Ps)的驱动电压之后可动体部(Sm)到达转动角范围(Zm)的10～50〔％〕的预先设定的中途位置(Xp)时，解除驱动电压的施加。

Description

旋转螺线管的驱动控制方法

技术领域

本发明涉及对旋转螺线管进行驱动时的优选使用的旋转螺线管的驱动控制方法。

背景技术

在一般情况下，具有往复转动性的旋转螺线管用于划分纸币的输送路径切换、和光学设备的光路切换等各种两个位置的切换用途。这样的用于切换用途的旋转螺线管不仅被要求动作的可靠性，并且还大多要求高速动作(高速处理)和小型化(薄型化)这样的矛盾的性能。另外，通常，在这种旋转螺线管上连接有驱动装置，通过供给被设定了规定的驱动电压的驱动脉冲，来进行用于执行两个位置的切换的驱动控制。

以往，作为用于对这样的旋转螺线管进行驱动控制的驱动控制方法，公知有已由本申请人提出的专利文献1中所公开的用于旋转螺线管的驱动控制方法。在该驱动控制方法中，在对旋转螺线管进行驱动控制时，在向线圈施加驱动电压之后使磁铁转子部与对应着转动范围而形成的卡合部碰撞，然后反弹衰减，在动作稳定的定时解除驱动电压的施加，该旋转螺线管具有：磁铁转子部，其设置有在轴上至少具有一对异极的磁铁部；定子部，其具有以固定于与磁铁部的外周面对置的位置的方式被配置的至少一对磁轭；以及线圈单元部，其通过卷绕在线圈线轴上的线圈而使磁轭产生磁极，并且该旋转螺旋管具有：卡合部，其构成为使磁铁部的一部分在径向上突出而位于一对磁轭之间，且可在各个磁轭的周向上的端边之间位移，其周向上的宽度是对应着转动范围而形成的；及一对限制部，它们通过端边或该端边的附近与卡合部抵接而限制该卡合部的位置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1特开2012-80705号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，以上述的专利文献1中的驱动控制方法为代表，在对旋转螺线管进行驱动控制的现有的驱动控制方法中存在如下的应当解决的课题。

第一，至少在转动范围的整个范围进行使电流流动的控制，在到达卡合部之后，也是在至动作稳定为止的期间内进行使电流流动的控制，因此无法忽视由线圈的温度上升导致的影响。即，在长时间持续使用的情况下，伴随着线圈的温度上升，线圈的电阻值增加，其结果，导致输出转矩的降低和稳定性的降低。特别是，输出转矩的降低会直接影响到响应性的降低并直接影响切换速度，成为高速切换动作(高速处理)的阻碍要因，并且从通过固定的输出转矩来进行稳定的切换处理的观点出发，稳定性的降低成为负面要因。

第二，由于使用的是电力，因此从节约资源、地球环境保护等观点出发，需要降低消耗电力，进而需要提高节能性及经济性，但驱动控制基本上是所谓的单纯地通过基于驱动脉冲的供给而实现的简单控制来进行的，因此为了降低消耗电力，例如需要降低实现原本的动作时所需的要素、即施加电压或使通电时间缩短等，因而改善要素是有限的。因此，从降低消耗电力的观点出发，不能说进行了充分的考虑，从该观点出发，还存在进一步改善的余地。

本发明的目的在于提供一种解决了在这样的背景技术中存在的课题的旋转螺线管的驱动控制方法。

用于解决课题的手段

为了解决上述的课题，在本发明的旋转螺线管的驱动控制方法中，该旋转螺线管1包括：固定体部Sc，其具备设置有位于前后的一对轴承部3f、3r的壳体2；以及可动体部Sm，其具有被所述一对轴承部3f、3r转动自如地支承的转动轴4，所述旋转螺线管1的驱动控制方法的特征在于，在对该旋转螺线管1进行驱动控制时，将可动体部Sm构成为能够通过驱动线圈6的通电控制而在第一位置Xa与第二位置Xb之间的转动角范围Zm内进行往复转动，且构成为能够通过一对限制挡块机构10a、10b的限制和由磁铁8a、8af…、8b、8bf…的吸引实现的一对自保持机构11a、11b而在第一位置Xa和第二位置Xb上停止，在进行从第二位置Xb(或第一位置Xa)向第一位置Xa(或第二位置Xb)切换的切换控制时，进行如下控制：在对驱动线圈施加基于驱动脉冲Ps的驱动电压之后可动体部Sm到达转动角范围Zm的10～50〔％〕的预先设定的中途位置Xp时，解除驱动电压的施加。

在该情况下，根据发明的优选方式，固定体部Sc被构成为具备：壳体2，其由磁性材料构成；及驱动线圈6，其使用的是空心线圈，并固定于壳体2的内表面2f(或2r)，该内表面2f(或2r)是与转动轴4的轴向Fs正交的面，可动体部Sm被构成为具备：转子磁轭7，其一端7s侧被固定于转动轴4；以及磁铁机构部8，其固定于位于转子磁轭7的另一端7t侧的对置面7p，该对置面7p是与驱动线圈6对置的面，且该磁铁机构部8具有沿着该对置面7p的转动方向Fr而配置的一对磁铁8af、8bf。并且，将固定体部Sc和可动体部Sm兼用作相互抵接而限制该可动体部Sm的限制挡块机构10a、10b，壳体2兼用作吸引处于第一位置Xa和第二位置Xb上的可动体部Sm的自保持机构11a、11b。另外，优选为，该自保持机构11a、11b具备使壳体2的一部分突出形成而成的吸引片部11as、11bs。

另一方面，可动体部Sm被构成为具备：驱动线圈6，其保持于可动块部13e；转动轴4，其固定于可动块部13e，且与驱动线圈6的轴心而平行地并排配置；以及被吸引子16，其被固定于可动块部13e的规定位置，由磁性材料形成，固定体部Sc被构成为具备：壳体2，其由磁性材料形成；磁铁机构部8，其固定于该壳体2的内表面2f、2r，并且与驱动线圈6的轴向Fs端部对置配置，并且具有对应于可动体部Sm的第一位置Xa和第二位置Xb而配置的两组磁铁部8a、8b。此时，磁铁部8a、8b可以由与驱动线圈6的轴向Fs上的一个端部对置的、配置于壳体2的一侧的内表面2f的单个磁铁8af、8bf构成，也可以由与驱动线圈6的轴向Fs的两个端部分别对置的、壳体2的相互对置的两侧的内表面2f、2r的一对磁铁8af、8ar、8bf…构成。另外，将被吸引子16的与轴向正交的截面面积选定为、驱动线圈6的内侧空间的与轴向正交的截面面积的0.1～10〔％〕的范围。

发明效果

根据这样的手法的本发明的旋转螺线管的驱动控制方法，可获得如下的显著的效果。

(1)在进行从第二位置Xb(或第一位置Xa)向第一位置Xa(或第二位置Xb)切换的切换控制时，进行了如下控制：在对驱动线圈6施加基于驱动脉冲Ps的驱动电压之后可动体部Sm到达转动角范围Zm的10～50〔％〕的预先设定的中途位置Xp时，解除驱动电压，因此能够大幅缩短通电时间Tp并延长非通电时间，其结果，能够抑制驱动线圈6的温度上升(电阻值上升)，进而能够避免输出转矩及稳定性的降低。由此，在保持较高的响应性的同时始终能够确保所需的高速切换动作(高速处理)，并能够实现切换动作的稳定化。并且，有助于大幅减少消耗电力。

(2)由于在解除了基于驱动脉冲Ps的驱动电压的施加之后，可动体部Sm的位移是通过等速运动实现的位移，因此能够大大降低在第一位置Xa(或第二位置Xb)发生碰撞时的可动体部Sm的反弹的次数和大小。其结果，有助于旋转螺线管1自身的低冲击化(低振动化)及静音化。

(3)通过优选的实施方式，固定体部Sc被构成为具备：壳体2，其由磁性材料构成；和驱动线圈6，其固定于作为与转动轴4的轴向Fs正交的面的壳体2的内表面2f(或2r)，并使用了空心线圈，可动体部Sm被构成为具备：转子磁轭7，其一端7s侧固定于转动轴4；和磁铁机构部8，其固定于转子磁轭7的另一端7t侧的对置面7p，该对置面7p是与驱动线圈6对置的面，并且该磁铁机构部8具有沿着该对置面7p的转动方向Fr而配置的一对磁铁8af、8bf，在此情况下，能够例如排除作为大型部件的铁心等，从而能够减少部件件数。并且，通过将驱动线圈6的轴心和转动轴4的轴心平行地配置，从而能够形成为容易小型化(薄型化)的布局结构，因此能够容易地实现旋转螺线管1整体的小型化，特别是能够容易地实现薄型化，有助于旋转螺线管1整体的轻量化及成本的降低。进而，由于使用的是空心线圈6，因此能够将与空心线圈6的内侧空间中的磁导率成正比的电感形成为仅数mH的大小。其结果，在施加了驱动电压时，例如能够将电流几乎在一瞬间提升到饱和电流为止等，从而能够实现极高的响应性，因此有助于实现高速动作，进一步有助于提高旋转螺线管1的使用对象设备中的生产性、处理速度。

(4)通过优选的实施方式，在将固定体部Sc和可动体部Sm兼用作相互抵接而限制该可动体部Sm的限制挡块机构10a、10b的情况下，无需构成限制挡块机构10a、10b的追加部件，因此能够减少部件件数及装配工时，并且能够实现小型化及成本的降低。

(5)通过优选的实施方式，在将壳体2兼用作吸引第一位置Xa和第二位置Xb上的可动体部Sm的自保持机构11a、11b的情况下，无需构成自保持机构11a、11b的追加部件，因此能够减少部件件数及装配工时，进而能够实现小型化及低成本化。

(6)通过优选的实施方式，在作为自保持机构11a、11b而使用将壳体2的一部分突出形成而成的吸引片部11as、11bs的情况下，例如在制作壳体2时，能够通过冲压成型等而一起成型，因此能够容易地制作，能够容易且灵活地进行自保持机构11a、11b的保持性能的最优化。

(7)通过优选的方式，可动体部Sm被构成为具备：保持于可动块部13e的驱动线圈6；固定于可动块部13e，且与驱动线圈6的轴心平行地并排配置的转动轴4；固定于可动块部13e的规定位置，并由磁性材料形成的被吸引子16，固定体部Sc被构成为具备：由磁性材料形成的壳体2；以及磁铁机构部8，固定于该壳体2的内表面2f、2r，且与驱动线圈6的轴向Fs上的端部对置配置，并且具备对应于可动体部Sm的第一位置Xa和第二位置Xb而配置的2组磁铁部8a、8b，在此情况下，将重量大的磁铁部8a、8b固定于作为固定侧的壳体2的内表面2f、2r，并在作为可动侧的转动轴4上支承比较轻量的驱动线圈6，因此能够将可动体部Sm的整体重量显著地轻量化，能够确保较高的响应性和输出转矩。并且，在与支承于转动轴4的驱动线圈6的轴向Fs的端部对置的壳体2的内表面配置构成磁铁部8a、8b的磁铁，因此只要壳体2的内表面2f、2r的配置空间允许的范围内增大该磁铁的尺寸，其结果，能够在确保所需的性能的同时能够实现旋转螺线管1整体的小型化。

(8)通过优选的方式，在利用与驱动线圈6的轴向Fs上的一个端部对置的、配置于壳体2的一侧的内表面2f(或2r)的单个磁铁8af、8bf来构成磁铁部8a、8b的情况下，只要具备所需的最少限度的部件件数就足够，因此从实现旋转螺线管1的小型化及低成本化的观点出发，可作为最为有利的方式而实施。

(9)通过优选的方式，在利用与驱动线圈6的轴向Fs的两个端部分别对置的、配置于壳体2的两侧的内表面2f、2r的一对磁铁8af、8ar、8bf…来构成磁铁部8a、8b的情况下，与仅在壳体2的一侧的内表面2f配置磁铁8af和8bf的情况相比，即便磁铁数量变成2倍，但从确保旋转螺线管1的响应性和输出转矩及磁平衡和稳定性的观点出发，可作为最为有利的方式而实施。

(10)通过优选的方式，在将被吸引子16的与轴向正交的截面面积被选定为驱动线圈6的内侧空间中的与轴向正交的截面面积的0.1～10〔％〕的范围的情况下，能够确保为了得到停止时的自保持力所需的吸引力(保持转矩)，且从排除无需的吸引力的观点出发，能够可靠地实现稳定的自保持作用，并且也能够容易实现其最优化。

附图说明

图1是用于对本发明的第一实施方式的旋转螺线管的驱动控制方法进行说明的流程图。

图2是对能够实施该旋转螺线管的驱动控制方法的驱动装置进行驱动控制的控制信号的信号波形图。

图3是表示能够实施该旋转螺线管的驱动控制方法的驱动装置的一例的电气系统回路图。

图4是包括通过该驱动装置而驱动该旋转螺线管时的比较例在内的时间与驱动电流的特性图。

图5是包括通过该驱动装置而驱动该旋转螺线管时的比较例在内的时间与可动体部的转动角特性图。

图6是该时间与可动体部的转动角特性的原理说明图。

图7是包括通过该驱动装置而驱动该旋转螺线管时的比较例在内的可动体部的转动角与输出转矩的特性图。

图8是该旋转螺线管的图2中的C-C线位置的后视截面图。

图9是该旋转螺线管的侧视截面图。

图10是示出构成该旋转螺线管的壳体的盖侧的内表面的固定体部的内部结构图。

图11是提取该旋转螺线管的可动体部而示出的局部主视截面图。

图12是该旋转螺线管的分解立体图。

图13是包括该旋转螺线管的局部提取放大图的俯视截面图。

图14是该旋转螺线管停止时的磁力线分布图。

图15是示出该旋转螺线管的变更例的侧视截面图。

图16是本发明的第二实施方式的旋转螺线管的图17中的D-D线位置的后视截面图。

图17是该旋转螺线管的侧视截面图，

图18是示出本发明的第一实施方式及第二实施方式的旋转螺线管的使用例的主视方向上的设置示意图。

图19是示出该旋转螺线管的使用例的侧面方向上的设置示意图。

标号说明

1：旋转螺线管；2：壳体；2f：壳体的内表面；2r：壳体的内表面；3f：轴承部；3r：轴承部；4：转动轴；6：驱动线圈；7：转子磁轭；7s：转子磁轭的一端；7t：转子磁轭的另一端；7f：对置面；8：磁铁机构部；8a：磁铁部；8b：磁铁部；8af：磁铁；8bf：磁铁；8ar：磁铁；10a：限制挡块机构；10b：限制挡块机构；11a：自保持机构；11b：自保持机构；11as：吸引片部；11bs：吸引片部；13e：可动块部；16：被吸引子；Sc：固定体部；Sm：可动体部；Xa：第一位置；Xb：第二位置；Xp：中途位置；Zm：转动角范围；Ps：驱动脉冲；Fs：轴向；Fr：转动方向。

具体实施方式

接下来，根据附图，对本发明的最优选实施方式进行详细说明。

首先，参照图8～图19而对使用本发明的驱动控制方法所优选的第一实施方式及第二实施方式中的旋转螺线管1进行说明。

第一实施方式

首先，参照图8～图15，对第一实施方式的旋转螺线管1进行说明。旋转螺线管1大体具备：固定体部Sc，其具备设置有位于前后的一对轴承部3f、3r的壳体2；及可动体部Sm，其具有被一对轴承部3f、3r转动自如地支承的转动轴4。

固定体部Sc具备图8及图9所示的壳体2，该壳体2由前面为开放面的框体部2m和覆盖该框体部2m的开放面的盖部2c构成。在该情况下，盖部2c的内表面是壳体2的前侧的内表面2f，框体部2m的与该内表面2f对置(面对)的内表面成为壳体2的后侧的内表面2r。此外，图8所例示的壳体2的高度尺寸为16〔mm〕。

框体部2m使用了冷轧钢板等软磁性(磁性材料)的钢板材料并形成为在前表面设置有开放面的盒状。此时，如果使用饱和磁通密度较高的纯铁、硅钢板，则能够使板厚度更薄。另外，在将钢板的厚度设定为后述的磁铁8af(8bf)的厚度的一半的程度(0.5～2.0〔mm〕)，即，设定成比较厚的厚度的情况下，能够防止作为磁轭的磁回路的饱和，并且能够减少因饱和而导致的磁通的泄漏。并且，能够抑制可动体部Sm碰撞时的振动(振幅)，因此具有有助于减小碰撞声音的优点。

另外，在框体部2m的内表面2r内的上部位置形成轴承安装孔，并在该轴承安装孔中安装形成为环形的后侧的轴承部3r。在该情况下，可动体部Sm被向前方(盖部2c侧)吸引，因此相对而言在后侧的轴承部3r不会被施加大的应力，因此轴承部3r不需要较大的机械强度。因此，例如，能够使用合成树脂材料作为形成材料，并且能够使轴向Fs的厚度较薄。

另一方面，盖部2c除了形成为一张板形状这一点之外，能够由与框体部2m相同的材料形成。另外，在盖部2c的内表面2f内的上部位置形成安装圆孔，并在该安装圆孔安装呈环形的前侧的轴承部3f。如上述那样，可动体部Sm通过磁回路而被向前方吸引(盖部2c侧)，因此需要确保轴承部3f的足够大的机械强度以用于克服该应力。因此，轴承部3f使用金属材料而一体地形成，并增大轴向Fs的厚度。然后，通过焊接或铆接等牢固地固定于盖部2c。

由此，在框体部2m组装盖部2c时，将突出形成于框体部2m的开口边缘的多个(例示为4个)的铆接片部2mp…弯折(参照图11)，向形成于盖部2c的凹部2cp…的位置按压即可。这样，能够容易地通过框体部2m和盖部2c而组装成壳体2，该壳体2构成供来自后述的磁铁8af、8bf的磁力线穿过的磁回路(磁路)的一部分。

另一方面，由于盖部2c作为实质的固定体部Sc而发挥功能，因此在盖部2c的内表面2f内的下部位置固定由作为绝缘材料(非磁性材料)的合成树脂材料而一体成型的矩形形状的固定块部12。在该情况下，如图12所示，在固定块部12的安装面上形成多个销形的凸部12p…，将该凸部12p…插入到形成于盖部2c的凹部2fc…中。由此来进行固定块部12相对于盖部2c的定位，并通过使所插入的凸部12p…的前端热变形等而进行固定。此外，固定块部12的使用并非是必须的。例如，如果作为盖部2c而使用如下铁基板，则能够在盖部2c的内表面2f上进行后述的与空心线圈6、和引线的电连接、或温度保险丝等电路部件Pc的安装，由此有助于减少装配工时，该铁基板是使用电镀锌钢板等钢板，在该钢板的表面设置聚酰亚胺等绝缘层，并在该绝缘层中形成铜箔构图而成的。

另外，在固定块部12的中央位置一体地突出形成有插入使用了空心线圈的驱动线圈6的内侧空间，且将该驱动线圈6定位而固定的线圈支承凸部12s，并且如图10所示，在固定块部12中的未设置驱动线圈6的部位一体地形成保持与驱动线圈6连接的一个或两个以上的电路部件Pc的部件保持部14。部件保持部14可形成为沟槽形。

像这样，只要在固定体部Sc设置保持驱动线圈6的由非磁性材料构成的固定块部12，便具有如下优点：能够在通过固定块部12而将驱动线圈6准确地定位的同时，容易地组装于壳体2。并且，只要在该固定块部12一体地形成部件保持部14，便能够将电路部件Pc保持(固定)在固定块部12上的与驱动线圈6相邻的规定位置，因此能够避免包括从驱动线圈6导出的引线在内的、通电电路上的断线等故障，并且有助于提高可靠性。

另外，准备驱动线圈6。驱动线圈6为由磁导线(软铜线)卷绕而成的单一的空心线圈。在第一实施方式中，如图10所示，将圆形线圈构成为稍微变形成矩形形状(梯形)的形状。在该情况下，驱动线圈6要确保磁导线之间的紧贴强度，因此优选在卷线时暴露于数百〔℃〕的热风下而进行热熔接。此外，如果将热熔接后的驱动线圈6在厚度方向上冲压成型，便能够增大导体的占空系数，即安匝数。因此，有助于旋转螺线管1整体的薄型化，并且，如果使用平角线作为磁导线，便能够进一步增大安匝数。

并且，将驱动线圈6安装到固定块部12并通过粘接剂等而固定，并且在部件保持部14中收纳电路部件Pc并通过粘接剂等而固定。并且，只要将驱动线圈6和电路部件Pc连接，并且与导出用的引线连接，便能够得到盖部2c侧的装配。此外，例示的电路部件Pc为与驱动线圈6串联连接的温度保险丝。另外，在电路部件Pc中还包括引线(驱动线圈6的引出线)等。

另一方面，可动体部Sm具备被安装于壳体2的一对轴承部3f、3r转动自如地支承的转动轴4。转动轴4通过不锈钢材料等刚性强的金属材料而形成。此外，形成材料既可以是磁性材料，也可以是非磁性材料。在使用磁性材料的情况下，可用作旋转螺线管1中的磁回路的一部分。

另外，在转动轴4上固定由作为绝缘材料(非磁性材料)的合成树脂材料而一体成型的可动块部13的一端侧。此外，虽然从尽可能减小惯性力矩的观点考虑，可动块部13优选使用合成树脂材料，但也可以使用铝、镁等比重小的金属材料。特别是，如果使用尼龙材料等PA树脂材料作为合成树脂材料，则能够获得振动吸收效果，并且如果使用具备与合成树脂材料相同的重量的镁作为金属材料，则能够在确保较高的强度的同时获得振动吸收效果。

可动块部13由位于上部的筒形状的块上部13u和从该块上部13u的轴向Fs的中央位置向下方延长设置的平盘形状的块下部13d构成，并以贯穿转动轴4的中间位置贯穿了该块上部13u的状态固定。在该情况下，可通过压入或焊接等来固定。此外，优选在固定块上部13u的转动轴4的周面上形成凸边等，从而进一步提高固定强度。

并且，在可动块部13的后表面配置比该可动块部13稍微小的类似形状的转子磁轭7。由此，将转子磁轭7的一端(上端)7s侧固定于转动轴4。转子磁轭7由使用了冷轧钢板等软磁性(磁性材料)的钢板材料，并且厚度Lp被设定为后述的磁铁8af、8bf在轴向Fs上的厚度Lm…的一半程度的2〔mm〕程度的1张板形成。在该情况下，作为转子磁轭7的厚度Lp，考虑与接近的壳体2组合而得到的磁回路，优选在一对磁铁8af、8bf之间的磁通最集中的部分形成为薄壁，以便在饱和的情况下也能够使用。由此，能够实现磁回路的高效化，且有助于小型化及薄壁化。

并且，如图9所示，在转子磁轭7的位于块下部13d的另一端7t侧的、与驱动线圈6对置的对置面7p上固定由一对磁铁8af、8bf构成的磁铁机构部8。在该情况下，各磁铁8af、8bf形成为厚度被设定为Lm…的偏平的长方体形状，通过沿着对置面7p的转动方向Fr即旋转方向而隔开规定间隔并排配置。如图9所示，各磁铁8af、8bf贯穿可动块部13，并露出于可动块部13的前表面。所露出的各磁铁8af、8bf中的一方磁铁面为N极，另一方磁铁面为S极。

磁铁8af、8bf可使用铁氧体磁铁、稀土类磁铁等，对此不作特别限定。作为一例，在使用[Nd-Fe-B]磁铁的情况下，能够获得较高的气隙磁通密度，因此能够增大输出转矩，在厚度方向上定向(磁化)的情况下，会最大限度地利用磁特性，从而能够进一步提高气隙中的磁通密度。另外，在将磁铁8af、8bf的厚度Lm设定为2～4〔mm〕程度，并且将气隙设定为几乎2倍的4～8〔mm〕程度的情况下，能够获得0.5以上的磁导系数，并且能够将气隙的磁通密度设定为0.5〔T〕以上。此外，作为一对磁铁8af、8bf而能够使用单个磁铁，特别是，一对磁铁8af、8bf还包括在单个磁铁的面方向上进行两级的分割磁化的情况。

这样，可动体部Sm包括转动轴4、可动块部13、转子磁轭7及磁铁8af、8bf，因此既可以通过将它们组装在一起来获得可动体部Sm，也可以在对可动块部13进行成型时，将转动轴4、转子磁轭7及磁铁8af、8bf一起嵌件成型。在设置这样的可动块部13的情况下，将可以利用合成树脂材料等的可动块部13作为基座，能够将转动轴4、转子磁轭7及磁铁机构部8一体化，因此能够通过嵌件成型法等容易地制作可动体部Sm，并且还具有如下优点，可实现提高转动轴4、转子磁轭7及磁铁机构部8之间的固定强度(刚性)及定位精度。

另一方面，在壳体2的内部设置限制可动体部Sm的转动角范围Zm的一对限制挡块机构10a。10b。在该情况下，将上述的固定体部Sc和可动体部Sm兼用作一对限制挡块机构10a、10b。具体地，如图8所示，将构成可动体部Sm的可动块部13的转动方向Fr上的一个侧面形成为限制面部13a，将另一个侧面形成为限制面部13b。由此，在可动体部Sm向一侧(第一位置Xa侧)转动位移时，限制面部13a抵接于壳体2的另一侧的内表面2a而限制转动位移，在可动体部Sm向另一侧(第二位置Xb侧)转动位移时，限制面部13b抵接于壳体2的另一侧的内表面2b而限制转动位移。因此，可动体部Sm侧的一个限制面部13a和固定体部Sc侧的一个内表面2a构成一个限制挡块机构10a，并且可动体部Sm侧的另一个限制面部13b和固定体部Sc侧的另一个内表面2b构成另一个限制挡块机构10b。

这样，在将固定体部Sc和可动体部Sm兼用作相互抵接而限制该可动体部Sm的转动角范围Zm的一对限制挡块机构10a、10b的情况下，无需构成限制挡块机构10a、10b的追加部件，因此具有减少部件件数及装配工时，进而实现小型化及成本降低的优点。特别是，在可动块部13上设置与壳体2的内表面2a、2b抵接而构成限制挡块机构10a、10b的一对限制面部13a、13b的情况下，能够将可利用合成树脂材料等的可动块部13的一部分用作限制面部13a、13b，因此能够容易地构成限制挡块机构10a、10b，并且能够容易地设定可动块部13的转动角范围Zm。图11中用虚线示出了被限制挡块机构10a、10b进行了限制的位置上的可动体部Sm。因此，可动体部Sm的转动角范围Zm成为通过一对限制挡块机构10a、10b而限制的范围，通过一对限制挡块机构10a、10b而限制的位置成为转动角范围Zm的两端上的第一位置Xa和第二位置Xb。

另外，在壳体2的内部设置有吸引第一位置Xa和第二位置Xb上的可动体部Sm而保持可动体部Sm的位置的自保持机构11a、11b。在例示的情况下，将壳体2兼用作自保持机构11a、11b。具体地，如图10及图13所示，在构成壳体2的盖部2c的端边形成一对切口部21、22，通过将形成于该切口部21和22之间的带状的片部分向内部侧弯曲90〔°〕，而形成一个吸引片部11as。由此，在可动体部Sm向第一位置Xa侧转动位移的情况下，一方的磁铁8af靠近吸引片部11as，通过磁铁8af和吸引片部11as之间的吸引作用，而构成将可动体部Sm保持于第一位置Xa的一个自保持机构11a。除了左右对称的这一点之外，另一个自保持机构11b也与一个自保持机构11a以同样方式构成。11bs表示另一个自保持机构11b中的吸引片部。

因此，由于可动体部Sm具备磁铁8af、8bf，因此形成于壳体2侧的吸引片部11as、11bs构成一对自保持机构11a、11b，壳体2兼用作一对自保持机构11a、11b。这样，只要将壳体2兼用作一对自保持机构11a、11b，则无需构成自保持机构11a、11b的追加部件，因此具有减少部件件数及装配工时，进而实现小型化及低成本化的优点。特别是，在通过使壳体2的一部分突出形成而成的吸引片部11as、11bs构成自保持机构11a、11b的情况下，例如能够在制作壳体2时，通过冲压成型等而一起成型，因此能够容易地制作，并且能够容易且灵活地进行自保持机构11a、11b的保持性能的最优化。

另外，第一实施方式的旋转螺线管1为使用空心线圈(驱动线圈6)等的比较简单的结构，因此具体部分的尺寸作为重要的要素而发挥功能。下面，参照图13，对各个部分的尺寸的特别重要的要素进行说明。

首先，将磁铁8af与吸引片部11as之间的轴向Fs上的最短距离Ls，具体而言是将第一位置Xa上的可动体部Sm的磁铁8af与吸引片部11as之间的最短距离Ls设定为小于磁铁8af在轴向Fs上的厚度Lm，并且将磁铁8bf与吸引片部11bs之间的轴向Fs上的最短距离Ls，具体而言是将第二位置Xb上的可动体部Sm的磁铁8bf与吸引片部11bs之间的最短距离Ls设定为小于磁铁8bf在轴向Fs上的厚度Lm。在设定了这样的条件的情况下，在该设定条件下，具有能够确保构成自保持机构11a、11b时的足够的自保持功能，容易进行最优化的优点。

另外，将磁铁8af和吸引片部11as配置成在轴向Fs上相互不重叠的位置关系，并且将磁铁8bf和吸引片部11bs配置成在轴向Fs上相互不重叠的位置关系。具体地，设定成在轴向Fs上磁铁8af与吸引片部11as之间产生缝隙Lg(Lg>0)，并且设定成磁铁8bf与吸引片部11bs之间产生缝隙Lg。在设定了这样的位置条件的情况下，在该位置关系下，具有能够使磁铁8af、8bf与吸引片部11as、11bs之间的吸引力的矢量平衡最优化，并能够确保自保持机构11a、11b的良好的自保持功能的优点。

进而，将第一位置Xa上的转子磁轭7的转动方向Fr上的端部与壳体2的内表面2a之间的最短距离Ly、以及第一位置Xa上的磁铁8af的转动方向Fr上的端部与壳体2的内表面2a之间的最短距离Li设定为小于磁铁8af在轴向Fs上的厚度Lm，并将第二位置Xb上的转子磁轭7的转动方向Fr上的端部与壳体2的内表面2b之间的最短距离Ly、以及第二位置Xb上的磁铁8bf的转动方向Fr上的端部与壳体2的内表面2b之间的最短距离Li设定为小于磁铁8bf在轴向Fs上的厚度Lm。在设定为这样的条件的情况下，能够从构成本发明的旋转螺线管1的磁回路的观点出发，以最优的方式而实施，因此根据上述设定条件下的尺寸，具有能够确保良好的磁特性的优点。

进而，将转子磁轭7和面对该转子磁轭7的壳体2的内表面2r之间的距离La设定为小于该壳体2在该内表面2r处的厚度Lc。在像这样进行设定的情况下，能够使转子磁轭7和壳体2作为互补的一体的磁路而发挥功能，因此具有能够构成尽可能地抑制磁泄漏等的良好磁回路的优点。

接下来，参照图12，对第一实施方式的旋转螺线管1的制造方法进行说明。

图12表示第一实施方式的旋转螺线管1的分解立体图。从图12可知，各类部件能够沿着轴向Fs而进行组装。

首先，对于盖体2c的装配，从外表面侧沿着轴向Fs而向形成于盖体2c的上部位置的安装圆孔嵌入轴承部3f，并通过焊接或铆接等而进行固定(安装)。另外，在盖体2c的内表面2f上，沿着轴向Fs而组装固定块部12，将多个凸部12p…插入凹部2fc…，然后通过使凸部12p…的前端热变形等而进行固定。然后，将驱动线圈6的内侧空间从轴向Fs上组装到固定块部12的线圈支承凸部12s上，并且将电路部件Pc从轴向Fs装入到部件保持部14。由此，能够实现盖体2c的装配。

另外，如上述，关于可动体部Sm的装配，既可以通过嵌件成型法而一体成型，也可以通过通常的组装方式而进行制作。在采用组装方式的情况下，从轴向Fs向构成作为树脂成型品的可动块部13的背面组装转子磁轭7，此后，将磁铁8af及8b从可动块部13的正面侧分别沿着轴向Fs进行组装。另外，从轴向Fs向可动块部13插入转动轴4而固定。由此，能够实现可动体部Sm的装配。

另一方面，从内表面侧沿着轴向Fs而在形成于框体部2m的上部位置的安装圆孔中安装轴承部3r。此后，从轴向Fs将可动体部Sm的转动轴4从后端侧插入轴承部3r，并且将转动轴4的前端侧从内表面侧沿着轴向Fs而插入固定于盖部2c的轴承部3f。并且，在将突出形成于框体部2m的4个铆接片部2mp…弯折(铆接)而对盖部2c的凹部2cp…按压来进行固定的情况下，能够得到图8及图9所示的第一实施方式的旋转螺线管1。

在像这样进行旋转螺线管1的组装(制造)的情况下，能够沿着轴向Fs来组装各类部件，因此还能够极其容易地使制造工序完全自动化等，有助于降低制造成本。

因此，根据这样的第一实施方式的旋转螺线管1，由如下基本结构构成：在固定体部Sc中具备驱动线圈6，并且在可动体部Sm具备一端7s侧被固定于转动轴4的转子磁轭7，和磁铁机构部8，其固定于转子磁轭7的作为与驱动线圈6对置的面的对置面7p上，该对置面7p位于转子磁轭7的另一端7t侧，且该磁铁机构部8具有沿着对置面7p的转动方向Fr而配置的一对磁铁8af、8bf，因此例如能够排除作为大型部件的铁心等，从而能够减少部件件数，并且通过使驱动线圈6的轴心与转动轴4的轴心平行配置，从而能够构成容易小型化(薄型化)的布局结构，因此能够实现旋转螺线管1整体的小型化，特别是，能够容易实现薄型化，并且有助于旋转螺线管1整体的轻量化及成本的降低。

另外，由于使用了驱动线圈6，因此能够将与驱动线圈6的内侧空间中的磁导率成正比的电感设定为仅数mH的大小。其结果，在施加驱动电压时，能够例如使电流几乎在一瞬间提升到饱和电流为止，从而能够实现极高的响应性，因此有助于高速动作，进而有助于提高旋转螺线管1的使用对象设备中的生产性、处理速度。

另一方面，图15示出了第一实施方式的旋转螺线管1的变更例。图15所示的变更例是相对于图9所示的旋转螺线管1，将轴向Fs上的部件排列的前后反转后的例子。

即，在图9所示的实施方式中，是在盖部2c的前方的内表面2f固定驱动线圈6，并在其后方配置具有磁铁8af、8bf的可动体部Sm的。因此，可动体部Sm被向前方吸引，由吸引产生的应力作用于前方的轴承部3f。因此，需要提高轴承部3f的机械强度，相反地，能够将后侧的轴承部3r的机械强度控制得较低。

相对于此，图15所示的变更例是在框体部2m的后方的内表面2r固定驱动线圈6，并在其前方配置具有磁铁8af、8bf的可动体部Sm的。因此，在该情况下，可动体部Sm被向后方吸引，由吸引产生的应力作用于后方的轴承部3r。因此，需要提高后侧的轴承部3r的机械强度，在变更例中，在后侧的轴承部3r上组装了与前侧的轴承部3f相同的部件。此外，前侧的轴承部3f不会被施加内部侧的应力，但会被施加作为作用端的外部侧的负载。因此，虽然在变更例中也无法简化轴承部3f，但相反地，具有能够使应力的分布前后平均地分散的优点。其他地，图15中的具体部分的结构与图9所示的实施方式相同。因此，在图15所示的变更例中，对与图9相同的部分标注相同的符号而明确其结构，并省略详细的说明。

第二实施方式

接下来，参照图16及图17，对第二实施方式的旋转螺线管1进行说明。

第二实施方式的旋转螺线管1相对于图9所示的旋转螺线管1而言，通过将磁铁机构部8安装到壳体2侧而构成了固定体部Sc，并通过将驱动线圈6安装于转动轴4侧而构成了可动体部Sm。

具体地，可动体部Sm构成为具备：驱动线圈6，其保持于可动块部13e；转动轴4，其固定于可动块部13e，且与驱动线圈6的轴心平行地并排配置；被吸引子16，其固定于可动块部13e的规定位置并由磁性材料形成，另一方面，固定体部Sc被构成为具有：壳体2，其由磁性材料形成；以及磁铁机构部8，其固定于该壳体2的内表面2f、2r，且与驱动线圈6的轴向Fs的端部对置配置，并且具有与可动体部Sm的第一位置Xa和第二位置Xb对应地配置的两组磁铁部8a、8b。

通过这样构成，将重量较大的磁铁部8a、8b固定到作为固定侧的壳体2的内表面2f、2r，而在作为可动侧的转动轴4支承重量比较轻的驱动线圈6，因此能够使可动体部Sm的整体重量显著地轻量化，并能够确保较高的响应性和输出转矩。并且，是在壳体2的与支承于转动轴4的驱动线圈6的轴向Fs上的端部对置的内表面配置构成磁铁部8a、8b的磁铁的，因此能够在壳体2的内表面2f、2r的配置空间允许的范围内增大该磁铁的尺寸，其结果，能够确保所需的性能且实现旋转螺线管1整体的小型化。

另外，在图16及图17所例示的磁铁机构部8中，在构成磁铁部8a…时，是由配置于与驱动线圈6的轴向Fs的两端部分别对置的、壳体2的互相对置的两侧的内表面2f、2r的一对磁铁8af和8bf…构成。即，由相互对置的一对磁铁8af、8ar而构成一侧的磁铁部8a，并且由对置的一对磁铁8bf、8br而构成另一侧的磁铁部8b。此外，磁铁8br固定于壳体2的内表面2r，并且与固定于壳体2的内表面2f的磁铁8af对置配置，因此附图中未显示。

通过像这样构成，与仅在壳体2的一侧的内表面2f配置磁铁8af和8bf的情况相比，磁铁数量变成2倍，从确保旋转螺线管1的响应性和输出转矩及磁平衡和稳定性的观点出发，具有能够以最有利的方式来实施的优点。

另一方面，在构成磁铁机构部8时，虽然省略了图示，但也可以与图9所示的第一实施方式相同，仅由在与驱动线圈6的轴向Fs的一个端部对置的、壳体2的一侧的内表面2f(或2r)上配置的单个磁铁8af、8bf构成。在该情况下，所需的最少的部件件数便足够，因此从实现旋转螺线管1的小型化及低成本化的观点出发，具有能够以最有利的方式实施的优点。

另一方面，被吸引子16和磁铁机构部8(磁铁部8a、8b)构成基于磁铁机构部8的吸引的一对自保持机构11a、11b。在该情况下，优选为，将被吸引子16的与轴向正交的截面面积被设定为驱动线圈6的内侧空间中的与轴向正交的截面面积的0.1～10〔％〕的范围。通过这样设定，从而能够确保为了在停止时获得自保持力所需的吸引力(保持转矩)，且从排除无用的吸引力的观点出发，能够可靠地实现稳定的自保持作用，并且还能够容易进行最优化。

此外，图16及图17中，13ea表示与构成限制挡块机构10a的可动块部13e一体形成的限制面部，13eb表示与构成限制挡块机构10b的可动块部13e一体形成的限制面部。另外，62s、62t表示从驱动线圈6导出的一对导出引线，61s、61t表示在保持该导出引线62s、62t的可动块部13e上形成的保持缝隙部。此外，基本的结构与在第一实施方式中所示的旋转螺线管1同样地构成，因此在图16及图17中，对与图8及图9相同的部分(相同功能部分)标注相同的符号而明确其结构，并省略其详细说明。

基本动作及使用方法

接下来，参照图1～图7(图14)而对第一实施方式及第二实施方式的旋转螺线管1的基本动作及使用方法进行说明。此外，例示的图1～图7(图14)示出了应用于第一实施方式的旋转螺线管1的情况。

图3示出在旋转螺线管1中优选使用的驱动装置30的一例。在图3中，符号6为驱动线圈，在该情况下还包括电路部件(温度保险丝等)Pc在内。另外，在旋转螺线管1中，导出来自驱动线圈6的两根引线，因此将各引线连接到驱动装置30。该驱动装置30具备：驱动电路31，其连接于两根引线；直流电源32，其向该驱动电路31供给直流电力(DC/24〔V〕)；切换脉冲生成部33，其向该驱动电路31施加第一切换脉冲Pa和第二切换脉冲Pb；以及调整部34，其连接于该切换脉冲生成部33而对第一切换脉冲Pa及第二切换脉冲Pb的解除(OFF)时间(结束时间)进行调整。

驱动电路31具备2个PNP晶体管Q1、Q2、4个NPN晶体管Q3、Q4、Q5、Q6、4个二极管D1、D2、D3、D4、8个电阻元件R1、R2、R3、R4…R8，通过图3所示的接线而构成电气系统电路。由此，在向切换脉冲生成部33施加控制信号(控制指令)Cc的情况下，基于此而向NPN晶体管Q3的基极施加图2的(a)所示的第一切换脉冲Pa，并向NPN晶体管Q5的基极施加图2的(b)所示的第二切换脉冲Pb。其结果，向驱动线圈6的两端施加图2的(c)所示的驱动脉冲Ps。该驱动脉冲Ps是相对于将第一切换脉冲Pa与正负极性反转后的第二切换脉冲Pb相加而得到的脉冲波形除了大小之外都一致的波形。

由此，当接通(ON)第一切换脉冲Pa时，在驱动线圈6上流动有正方向电流Ii〔A〕。其结果，驱动线圈6在正方向上被励磁，通过弗莱明的左手的法则，产生基于洛伦兹力的通电转矩Tfd，因此可动体部Sm克服第二位置Xa上的磁铁8bf与吸引片部11bs之间的保持转矩Tfc而开始向第一位置Xa侧转动。此后，通电转矩Tfd增加，在中央位置成为最大转矩。然后，如果继续进行通电，则通过通电转矩Tfd会加速，以几乎最高速的状态到达第一位置Xa。即，切换到第一位置Xa。此外，在第一位置Xa上，因磁回路的影响，磁通密度变小，因此通电转矩Tfd的大小也变小。

另一方面，当接通(ON)第二切换脉冲Pb时，向驱动线圈6流入反方向的电流-Ii〔A〕。其结果，驱动线圈6在反方向上被励磁，产生基于弗莱明的左手的法则的洛伦兹力，通过与上述的向第一位置Xa侧转动位移的情况相同的作用，可动体部Sm向第二位置Xb侧位移，向第二位置Xb切换。

图14中用点线箭头示出了，正方向的电流Ii被解除，并且可动体部Sm通过自保持机构11a的自保持功能而停止在第一位置Xa时的磁回路上的磁力线Ff…。

在该情况下，来自磁铁8af的N极的磁力线Ff…穿过壳体2内的空间和盖部2c而到达另一个磁铁8bf的S极。此外，盖部2c包括一体形成于该盖部2c的吸引片部11as。另外，穿过盖部2c内的磁力线Ff…穿过框体部2m，并且在穿过框体部2m与转子磁轭7之间的气隙之后，穿过转子磁轭7而到达磁铁8af的S极。另外，来自磁铁8bf的N极的磁力线Ff…穿过转子磁轭7而到达磁铁8af的S极，并且在穿过转子磁轭7与框体部2m之间的气隙之后穿过框体部2m，进而在从框体部2m穿过框体部2m与转子磁轭7之间的气隙之后穿过转子磁轭7而到达磁铁8af的S极。另外，穿过了框体部2m的磁力线Ff…穿过盖部2c，并在穿过壳体2内的空间之后到达磁铁8bf的S极。

这样，即便在驱动线圈6未被励磁的状态下，磁铁8af的转动方向Fr上的前端部和吸引片部11as也以最短距离Ls(参照图13)而接近，由磁性材料形成的吸引片部11as和磁铁8af被相互吸引。另外，如图8及图11所示，通过限制挡块机构10a而进行限制，即，可动体部Sm中的可动块部13的限制面部13a抵接到壳体2的内表面2a而被限制位置。其结果，可动体部Sm通过限制挡块机构10a及自保持机构11a而保持在第一位置Xa。同样地，在可动体部Sm位移到第二位置Xb时也通过同样的作用而保持在第二位置Xb。

以上，对使用驱动装置30的第一实施方式的旋转螺线管1的基本动作进行了说明，但例示的驱动装置30在第二实施方式的旋转螺线管1中也同样可以使用。

特别是，在第二实施方式的情况下，能够大幅度减小轴向Fs上的磁吸引力，因此能够大幅降低轴承部3f、3r与可动体部Sm侧之间的摩擦，在解除了驱动脉冲Ps之后，能够迅速地(流畅地)到达第一位置Xa(或第二位置Xb)。另外，在第二实施方式的情况下，向驱动线圈6的内侧空间插入了磁性材料，但在将被吸引子16的断面的截面面积被选定为相对于驱动线圈6在内侧空间中的与轴向正交的截面面积的而为0.1～10〔％〕的范围的情况下，电感的上升最大也只是50〔％〕程度，因此在满足该条件的情况下，如后述，实质上可视为空心线圈。

另一方面，作为使用方法的一例，第一实施方式及第二实施方式的旋转螺线管1可用作图16及图17所示的两个位置之间的切换装置。

图16及图17示出了将在输送路径51中输送的纸币Mo分配到第一通路52或第二通路53的纸币分配装置50的概要。该纸币分配装置50是在输送路径51、第一进入路径52及第二进入路径53这三条路径的分支部上设置旋转螺线管1，并在该旋转螺线管1的转动轴4上安装挡板单元41而构成的。此外，挡板单元41优选通过塑料材料等而尽可能轻量地形成。另外，挡板单元41具备在转动轴4的前端同轴地安装的基部41m和在该基部41m的轴向上分离设置的一对挡板部41f、41f。

由此，在图16中，在将挡板部41f、41f切换到用实线所示的向逆时针方向转动位移后的位置(第一位置Xa)的情况下，输送路径51与第一进入路径52连接，因此能够使在输送路径51中被输送的纸币Mo进入箭头Fc方向上的第一进入路径52。另外，在将挡板部41f、41f切换到向顺时针方向转动位移后的由虚线所示的位置(第二位置Xb)的情况下，输送路径51与第二进入路径53连接，因此能够使在输送路径51中被输送的纸币Mo进入箭头Fce方向上的第二进入路径53。

另外，在将旋转螺线管1用于这样的纸币分配装置50的挡板单元41的切换用途的情况下，旋转螺线管1需要确保基于某种程度的输出转矩来进行稳定且可靠的切换的可靠性。另外，除此之外，还需要在有限的设置空间内进行配置，因此要求尽可能实现小型紧凑化，并且由于要求尽可能增加处理数量，因此还要求高速处理(高速切换动作)。并且，因为使用的是电力，因此基本上是要求降低消耗电力，进而要求改善节能性及经济性。

因此，通过机械结构上的研究，第一实施方式及第二实施方式的旋转螺线管1能够应对上述要求，并且，通过基于接下来所述的控制性手法即本发明的驱动控制手法的研究，也能够应对上述要求。

驱动控制方法

接下来，参照图1～图7而对在第一实施方式及第二实施方式的旋转螺线管1中优选使用的本发明的驱动控制方法进行说明。此外，例示的图1～图7示出了应用于第一实施方式的旋转螺线管1的情况。

首先，为了容易理解本发明的驱动控制方法，对现有的一般的驱动控制方法进行说明。

图4表示相对于通过图2的(a)所示的第一切换脉冲Pa而向驱动线圈6施加图2的(c)所示的驱动脉冲Ps的正侧脉冲Pp时的时间〔ms〕，正方向电流Ii〔A〕的变化特性。在第一实施方式的旋转螺线管1中，是利用驱动线圈6而构成固定体部Sc的，因此如上述，驱动线圈6的电感可设定为与该驱动线圈6的内侧空间的磁导率成正比的仅数mH程度的大小。

因此，在施加了基于正侧脉冲Pp的驱动电压的情况下，如图4所示的正方向电流Ii那样，能够例如几乎在一瞬间提升到饱和电流(例示为1.0〔A〕)为止等，从而能够实现极高的响应性。

另外，图4中用Iip来表示在驱动线圈6的背面重叠铁板时的电流的特性曲线。另外，用Iss来表示将铁心插入到驱动线圈6的空芯部分的约一半时的电流的特性曲线。并且，用Ism来表示向驱动线圈6的内侧插入铁心以充满内侧空间时的电流的特性曲线。从图4显然可知，从满足高速响应的观点出发，特别是特性曲线Iip可得到与特性曲线Ii相同的特性。因此，使用了空心线圈的驱动线圈6不仅包括相对于驱动线圈6完全不附加磁性材料的情况，并且还包括在驱动线圈6的背面重叠铁板而使用的情况的概念。

此外，虽然在第二实施方式的图16及图17所示的旋转螺线管1的情况下，向驱动线圈6的内侧空间插入了被吸引子16(铁心)，但在插入了占据内侧空间的面积的10〔％〕以下的面积的小型铁心芯材的情况下，电感几乎与在空心线圈的背面重叠铁板的情况相等或更小。即，该情况下的电流的特性曲线与Iip几乎相同。因此，在该情况下也同样，只要满足上述条件，可视为使用了空心线圈的驱动线圈6。

另外，正侧脉冲Pp的通电时间Tp如下。在图2的(c)中用虚线所示的通电时间Tr为公知的一般的通电时间，表示在从第二位置Xb到第一位置Xa为止的转动角范围Zm的整个范围内进行通电的情况。因此，在该情况下，成为如下的所谓的基于全通电控制的驱动控制方法：施加正侧脉冲Pp，在第二位置Xb的可动体部Sm通过转动位移而到达第一位置Xa之后，在稳定后的定时解除正侧脉冲Pp的施加。

相对于此，基于本实施方式的驱动控制方法为，通过在到中途为止的经过时间内进行控制的所谓的基于初始通电控制的驱动控制方法。图2中用实线所示的正侧脉冲Pp的通电时间Tp成为基于本发明的驱动控制方法的控制。在该情况下，该通电时间Tp为如下的时间：施加正侧脉冲Pp，在第二位置Xb上的可动体部Sm的转动位置处于中途位置时，将正侧脉冲Pp解除(OFF)，该中途位置具体是指，在将从第二位置Xb至第一位置Xa为止的转动角范围Zm设为100〔％〕的情况下，可动体部Sm在从第二位置Xb转动位移了该转动角范围Zm的10～50〔％〕后的中途位置Xm(中途定时)。

下面，参照图2～图7，根据图1所示的流程图对本实施方式的具体的驱动控制方法进行说明。

图5是包括通过驱动装置30而驱动本实施方式的旋转螺线管1时的比较例在内的相对于时间〔ms〕的、可动体部Sm的转动角〔°〕的变化特性图，图6是相对于时间〔ms〕的、可动体部Sm的转动角〔°〕的变化特性的原理说明图，图7是相对于可动体部Sm转动位移时的转动角〔°〕的、输出转矩〔N·m〕的变化特性图。

首先，将省略图示的电源开关接通(ON)(步骤S1)。此外，设旋转螺线管1中的可动体部Sm在第二位置Xb停止，即，在第二位置Xb成为自保持状态。另外，向切换脉冲生成部33施加图3所示的控制信号(控制指令)Cc(步骤S2)。

通过施加控制信号Cc，首先，向NPN晶体管Q3的基极施加图2的(a)所示的第一切换脉冲Pa(步骤S3)。由此，将基于图2的(c)所示的驱动脉冲Ps(正侧脉冲Pp)的驱动电压施加到驱动线圈6。其结果，在驱动线圈6中流动有正方向电流Ii〔A〕，驱动线圈6在正方向上被励磁(步骤S5、S6)。通过驱动线圈6的正方向励磁，根据弗莱明的左手的法则，产生基于洛伦兹力的通电转矩Tfd，因此可动体部Sm克服第二位置Xa上的磁铁8b与吸引片部11bs之间产生的保持转矩Tfc，开始向第一位置Xa侧转动(步骤S7)。

由此，如图5中由实线所示的变化特性Xi，在到达第二位置Xb到第一位置Xa的中途位置，即，预先设定的中途位置Px时，将正侧脉冲Pp解除(OFF)(步骤S8、S9)。所例示的中途位置Px上的转动角为大概4.3〔°〕左右，转动角范围Zm大概是22〔％〕。该中途位置Px在时间上大概为4〔ms〕，与通电时间Tp对应。并且，即便在该中途位置Px解除了驱动线圈6的励磁，可动体部Sm也会通过惯性力(惯性力矩)而以原状态继续进行转动位移(步骤S10)。另外，当靠近第一位置Xa时，会通过磁铁8a和吸引片部11as之间的吸引作用而位移到第一位置Xa(步骤S11)。由此，可动体部Sm在到达第一位置Xa时，通过限制挡块机构10a而被限制了转动位移，并被自保持机构11a吸引，在作为目标的第一位置Xa停止(步骤S12、S13)。此外，关于中途位置Px的检测，既可以通过包括开关类在内的传感器而直接检测，也可以通过经过时间等而间接地检测。

此时，如图5所示的变化特性Xi那样，可动体部Sm的转动位移自中途位置Px起成为直线的位移，即等速运动。因此，即便在第一位置Xa发生了若干的反弹，反弹的数量和强度会下降，如图5所示，大概在13〔ms〕左右被保持在第一位置Xa。此外，通电时间Tp优选确保电流Ii的响应时间常数(例示为0.5〔ms〕)的四倍以上。由此，能够确保饱和电流的98〔％〕以上的电流，因此能够加速到接近最大转矩的程度。

此外，图5中用虚线所示的变化特性Xr表示进行以往的一般的驱动控制的情况下的驱动脉冲。在该情况下，将旋转螺线管1的驱动线圈6通过上述的全通电控制(图2的(c)的通电时间Tr)而励磁，因此可动体部Sm通过超过基于第二位置Xb上的磁铁8b和吸引片部11bs之间的吸引作用的保持转矩Tfc的转矩量而被加速，如图5中由虚线所示的变化特性Xr那样，大概用了8〔ms〕的时间而从第二位置Xb到达第一位置Xa，并反复进行2次左右的反弹，大概在12〔ms〕之后被自保持。在该情况下，可动体部Sm进行转动位移的范围为转动角范围Zm，例示为20〔°〕。另外，在到达第一位置Xa之后，为了避免驱动线圈6的烧坏，经过大概20〔ms〕之后解除励磁并且此后在大概80〔ms〕以上的期间保持非通电。该全通电控制中使用的第一切换脉冲为图2的(a)所示的虚线Par。

此时，如图5所示的变化特性Xr那样，可动体部Sm的转动位移成为基于二次函数的加速度位移。因此在到达第一位置Xa从而限制面部13a与壳体2的内表面2a发生碰撞时会产生较大的反弹，因此要在该反弹收敛于在一定程度的时间点转移到保持状态。因此，在保持状态之后，进行在一定时间内将正侧脉冲Pp解除(OFF)的控制。此外，虽然在到达第一位置Xa时，通过电压抑制控制、制动脉冲控制等而尽可能抑制反弹，但一定程度的反弹是不可避免的。

并且，在持续进行由所设置的设备等进行的处理的情况下，施加图2的(c)所示的驱动脉冲Ps(负侧脉冲Pn)，通过与正侧脉冲Pp相同的作用，可动体部Sm从第一位置Xa转动位移到第二位置Xb，切换到第二位置Xb侧，并反复执行以上的处理(步骤S14、S2、S3、S4、S5…)。并且，如果作为目标的处理全部结束，将电源开关解除(OFF)(步骤S14、S15)。

这样，虽然即便进行了本实施方式的控制方法，可动体部Sm的转动位移中所需的时间与进行通常的全通电控制的情况相比也几乎无变化，但能够将通电时间Tp缩短到大概1/5，并且能够将消耗电力降低为1/5。

另外，在例示的情况下，电流的响应时间常数为0.5〔ms〕，因此在消耗电力为1/5的情况下，驱动线圈6的温度上升也成为1/5。因此，在通电时间Tr为20〔ms〕(占空比20％)的全通电控制时的驱动线圈6的温度上升为100〔℃〕的情况下，能够将通电时间Tp为4〔ms〕(占空比4％)的初始通电控制时的驱动线圈6的温度上升控制在大概20〔℃〕。

如果能够将驱动线圈6的温度上升控制在20〔℃〕，则电阻值的上升会停留在大约8〔％〕，不仅不存在烧坏等故障的担忧，并且输出转矩的降低会变成可忽视的程度的微小水平，并且结构也能够简化。此外，关于输出转矩的降低，在通过恒压回路而驱动从而驱动线圈6的温度上升为100〔℃〕的情况下，输出转矩与电阻值成反比，因此电阻值上升40〔％〕，并且输出转矩成为70〔％〕左右。

进而，如图6所示，作为将第一切换脉冲Pa解除(OFF)的定时的范围，优选为自第二位置Xb的转动角达到转动角范围Zm的10～50〔％〕的定时。在图5～图7中，用影线来表示可选定的解除范围Ze，即，10～50〔％〕的范围。

在该情况下，在小于10〔％〕的情况下，作为开始位置的第二位置Xb上的自保持力的影响发挥较大的作用，对于负载变动变得没有余地。另外，在50〔％〕以上的情况下，不发生第一位置Xa上的驱动线圈6的励磁，因此第一位置Xa上的自保持力变小，反弹变得更大。因此，在50〔％〕以上的情况下是接近全通电控制的，其结果，通电时间变长。根据以上的理由，优选从10～50〔％〕的范围选定自第二位置Xb起的转动角，由此能够在避免响应时间的降低的同时实现低消耗电力化、低冲击化及静音化。

图6所示的Pd示出了在比较早的阶段解除的解除位置，该解除位置Pd为转动角范围Zm的大概5〔％〕。在该解除位置Pd解除(OFF)正侧脉冲Pp的情况下，之后的可动体部Sm会沿着作为解除位置Pd上的变化特性Xr的切线的变化特性Kd而进行转动位移。因此，使该变化特性Kd延长而得到的第一位置Xa上的到达时刻td为大概18〔ms〕。在该情况下，会经过比图5所示的全通电控制时的到达时刻te(12〔ms〕)更长的时间，因此由于响应性的降低，无法满足高速化的要求。并且，会在发生本来的通电转矩Tfd之前解除(OFF)。

另外，Pu表示在比较晚的阶段解除的解除位置，该解除位置Pu为转动角范围Zm的大概50〔％〕。在该解除位置Pu解除(OFF)正侧脉冲Pp的情况下，与全通电控制时(变化特性Xr)相比，几乎无变化。即，之后的可动体部Sm沿着作为解除位置Pu上的变化特性Xr的切线的变化特性Ku而进行转动位移。因此，使该变化特性Ku延长而得到的第一位置Xa上的到达时刻tu大概为8〔ms〕。虽然在该情况下，与全通电控制时相似，但在第一位置Xa上，是在没有通电的状态下发生碰撞的，因此设想会变得更不稳定。此外，Pm表示位于解除位置Pd和Pu的中间的解除位置，Km表示成为解除位置Pm上的切线的变化特性。

另一方面，虽然通过第一位置Xa上的磁铁8af与吸引片部11as之间的吸引作用而产生的保持转矩Tfc可根据用途等任意地设定，但在使用实施方式所涉及的控制方法的情况下，优选设定成驱动线圈6的通电时产生的通电转矩Tfd的10～50〔％〕。为了使第一位置Xa上的通电转矩Tfd成为产生最大转矩(通电转矩Tfd)的中央位置处的转矩的50～80〔％〕，需要可靠地起动，为此，优选使保持转矩Tfc为在中央位置上最大时的通电转矩Tfd的50〔％〕以下。另外，为了避免振动等的影响并确保非通电时的可靠的自保持力，优选设置为通电转矩Tfd的10〔％〕以上。

图7表示将保持转矩Tfc设定为10〔％〕和50〔％〕的情况下的变化特性。图7中，Ti表示将保持转矩Tfc设定为通电转矩Tfd的50〔％〕，并且在10～50〔％〕的设定范围Ze中解除(OFF)时的输出转矩(通电转矩+保持转矩)的变化特性Ti。此外，图7中作为比较例而分别示出了遍及整个区间而施加了与图5的特性曲线Xr对应的一般的驱动脉冲的情况，即，不存在基于保持片部11as的保持转矩的情况下的变化特性Tr、将保持转矩设定为在驱动线圈6通电时产生的转矩的10〔％〕的情况下的该保持转矩的变化特性Ths、将保持转矩设定为在驱动线圈6通电时产生的转矩的50〔％〕的情况下的该保持转矩的变化特性Thm、将变化特性Tr和变化特性Ths相加后的特性Trs、将变化特性Tr和变化特性Thm相加后的特性Trm。

对以基于正侧脉冲Pp的动作为中心进行了说明，但在施加图2的(c)所示的负侧脉冲Pn，并将第一位置Xa的可动体部Sm切换到第二位置Xb的情况下，基本的动作与正侧脉冲Pp的情况相同。

以上，对最优选实施方式进行了详细说明，但本发明不限于这样的实施方式，对于具体部分的结构、形状、材料、数量、具体部分的手法等，能够在不脱离本发明的要旨的范围内，任意地变更、追加、删除。

例如，作为能够应用本发明的驱动控制方法的旋转螺线管1，例示了第一实施方式(包括变更例)及第二实施方式，但不限于这些实施方式，可用于各种方式的旋转螺线管，特别是可应用于作为基本方式而采用了如下结构的各种旋转螺线管1：其包括具备设置有位于前后的一对轴承部3f、3r的壳体2的固定体部Sc、和具有被一对轴承部3f、3r转动自如地支承的转动轴4的可动体部Sm，并且将可动体部Sm构成为可通过驱动线圈6的通电控制而在第一位置X1与第二位置X2之间的转动角范围Zm内进行往复转动，并且能够通过一对限制挡块机构10a、10b的限制及磁铁8a、8b的吸引而实现的一对自保持机构11a、11b，使该可动体部Sm停止于第一位置Xa和第二位置Xb。另外，所设定的中途位置Xp既可通过具体的位置而直接设定，也可通过与位置对应的时间而间接地设定。另外，也可以根据需要，在可动体部Sm接近停止位置时，将电压抑制控制和制动脉冲控制等公知的停止控制进行组合。另外，例示了将固定体部Sc和可动体部Sm兼用作相互抵接而限制该可动体部Sm的转动角范围Zm的一对限制挡块机构10a、10b的情况，但不排除另设限制停止部10a、10b的情况，并非也不排除设置在向壳体2的外部突出的转动轴4上的情况。另外，例示有设置了置了通过固定于转动轴4而保持转子磁轭7及磁铁机构部8的由非磁性材料构成的可动块部13的情况，但并不排除不使用该可动块部13的情况。并且，例示了在固定块部12设置了保持与驱动线圈6连接的一个或两个以上的电路部件Pc的部件保持部14的情况，但是否设置是任意的。另外，例示了将壳体2兼用作在转动角范围Zm的两端位置Xa、Xb通过对可动体部Sm的吸引作用而保持该可动体部Sm的位置的自保持机构11a、15b的情况，但并不排除另外安装部件的情况。

产业上的利用可能性

本发明的驱动控制方法可用作以具备货币和纸币等的划分功能、邮寄物等的分类功能、印刷物的输送路径切换功能、光路切换功能等各种切换功能的各类设备中的两个位置之间的切换用致动器的驱动控制为代表的各种旋转螺线管的驱动控制中。

Claims (9)

1.一种旋转螺线管的驱动控制方法，其对旋转螺线管进行驱动控制，该旋转螺线管具有：固定体部，其具备设置有位于前后的一对轴承部的壳体；以及可动体部，其具有被所述一对轴承部转动自如地支承的转动轴，

所述旋转螺线管的驱动控制方法的特征在于，

将所述可动体部构成为能够通过驱动线圈的通电控制而在第一位置与第二位置之间的转动角范围内进行往复转动，且构成为能够通过一对限制挡块机构的限制和由磁铁的吸引实现的一对自保持机构而在所述第一位置和所述第二位置上停止，并且，在进行从所述第二位置向所述第一位置或从所述第一位置向所述第二位置切换的切换控制时，进行如下控制：在对所述驱动线圈施加基于驱动脉冲的驱动电压之后所述可动体部到达处于所述转动角范围的10～50％中的预先设定的中途位置时，解除所述驱动电压的施加。

2.根据权利要求1所述的旋转螺线管的驱动控制方法，其特征在于，

所述固定体部被构成为具备：壳体，其由磁性材料构成；以及驱动线圈，其使用的是空心线圈并固定于所述壳体的内表面，所述壳体的内表面是与所述转动轴的轴向正交的面，所述可动体部被构成为具备：转子磁轭，其一端侧被固定于所述转动轴；以及磁铁机构部，其固定于位于所述转子磁轭的另一端侧的对置面上，该对置面是与所述驱动线圈对置的面，且该磁铁机构部具有沿着该对置面的转动方向而配置的一对磁铁。

3.根据权利要求1所述的旋转螺线管的驱动控制方法，其特征在于，

所述固定体部和所述可动体部兼用作相互抵接而限制该可动体部的所述限制挡块机构。

4.根据权利要求1所述的旋转螺线管的驱动控制方法，其特征在于，

所述壳体兼用作所述自保持机构，所述自保持机构吸引处于所述第一位置和所述第二位置上的所述可动体部。

5.根据权利要求1或4所述的旋转螺线管的驱动控制方法，其特征在于，

所述自保持机构具备使所述壳体的一部分突出形成而成的吸引片部。

6.根据权利要求1所述的旋转螺线管的驱动控制方法，其特征在于，

所述可动体部被构成为具有：驱动线圈，其保持于可动块部；所述转动轴，其固定于所述可动块部，且与所述驱动线圈的轴心平行地并排配置；以及被吸引子，其被固定于所述可动块部的规定位置，并由磁性材料形成，所述固定体部被构成为具有：壳体，其由磁性材料形成；磁铁机构部，其固定于该壳体的内表面，且与所述驱动线圈的轴向端部对置配置，并且具有对应于所述可动体部的所述第一位置和所述第二位置而配置的两组磁铁部。

7.根据权利要求6所述的旋转螺线管的驱动控制方法，其特征在于，

所述磁铁部由与所述驱动线圈的轴向上的一个端部对置的、配置于所述壳体的单侧的内表面的单个磁铁构成。

8.根据权利要求6所述的旋转螺线管的驱动控制方法，其特征在于，

所述磁铁部由与所述驱动线圈的轴向上的两个端部分别对置的、配置于所述壳体的相互对置的双侧的内表面的一对磁铁构成。

9.根据权利要求6所述的旋转螺线管的驱动控制方法，其特征在于，

将所述被吸引子的与轴向正交的截面面积选定为、所述驱动线圈的内侧空间的与轴向正交的截面面积的0.1～10％的范围。

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