JP2002199695A - 公転式アクチュエータ - Google Patents

公転式アクチュエータ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏心公転運動を応用した産業機械、民生用機
械等の駆動源として用いることができ、且つ高速回転に
も対応できる公転式アクチュエータを提供する。 【解決手段】 本発明の公転式アクチュエータは、所定
の公転半径で平行移動可能な可動部材１、軸方向に磁界
を発生させるための永久磁石２、前記可動部材１に電磁
力を発生させるための通電面３ａ、３ｂ、前記可動子部
材１の自転防止と所定の半径で公転させるための偏心軸
４と、前記永久磁石２から発生した磁束が外に漏れない
ように全体を磁性体で囲んだ固定子(鉄心)５ａ、５ｂと
を有する構成となっており、公転軸と電磁力の発生に係
る磁束が平行であるため可動部と固定部のギャップ変動
が原理的に存在せず、また、その為、ギャップ長を実用
上最も有利な範囲内で充分小さく設計できるため、高速
回転に対応できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、偏心公転運動を応
用した産業機械、民生用機械等の駆動源として用いるこ
とができる公転式アクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、公転運動を出力として得るために
は、ステッピングモータやＤＣモータ等の自転運動を出
力変換機構により公転運動へと変換するのが一般的であ
った。一方、特開平８−２０５５１５号、特開平１１−
２７５８５１号各公報に開示されているように、可動部
を直接、偏心公転運動させる可変ギャップ型モータ、ま
たは可変リラクタンス型モータ等が知られている。これ
らは、主磁束と同じ方向に発生する電磁力を利用してい
るために、低速高トルク回転が得られるという特徴を有
している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のステッ
ピングモータやＤＣモータ等の自転運動を出力変換機構
により公転運動へと変換する方法では出力変換機構部で
の摩擦の発生による効率の低下や、装置の小型化が難し
いという問題を生じていた。一方、可変ギャップ型モー
タ、または可変リラクタンス型モータ等では、従来のＤ
Ｃモータ等と比較するとギャップ長が大きいために磁束
の漏れが多く、ギャップ変動も大きいことから高速回転
が困難であるという問題を有していた。
【０００４】本発明は、かかる事由に鑑み、なされたも
ので、本発明の目的は、上記出力変換機構を用いずに偏
心公転運動を直接出力として得ることにより、これをそ
のまま偏心公転運動を応用した産業機械、民生用機械等
の駆動源として用いることができ、且つ可動部と固定部
のギャップ変動が原理的に存在しないので高速回転にも
対応できる公転式アクチュエータを提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の公転式アクチュエータの発明にあっ
ては、自転拘束機構により自転が拘束された可動部材
が、所定の公転半径で公転運動をすることにより駆動す
る公転式アクチュエータにおいて、前記公転軌道面上に
電流が流れる少なくとも一つの通電面を形成し、前記通
電面に対して磁界が垂直方向に形成され、前記電流と前
記磁界とにより生ずる電磁力により、前記電流を変化さ
せることで所定の偏心軸を中心とする偏心公転運動を行
うことを特徴とするものである。
【０００６】請求項２記載の公転式アクチュエータの発
明にあっては、自転拘束機構により自転が拘束された可
動部材が、所定の公転半径で公転運動をすることにより
駆動する公転式アクチュエータにおいて、前記公転軌道
面と平行な平面上を電流が流れる少なくとも一つの通電
面を形成し、前記通電面に対して磁界が垂直方向に形成
され、前記電流と前記磁界とにより生ずる電磁力によ
り、前記電流を変化させることで所定の偏心軸を中心と
する偏心公転運動を行うことを特徴とするものである。
【０００７】請求項３記載の発明にあっては、請求項１
または請求項２記載の公転式アクチュエータにおいて、
少なくとも磁石と、前記磁石から発生する磁束が着磁す
る固定子と、前記磁石と前記固定子との間に介在する磁
束と直交する平面内で前記通電面を流れる前記電流と前
記磁束により形成された磁界により生ずる電磁力により
前記固定子の中心から偏心した前記偏心軸を中心とする
偏心公転運動をする可動部材とを備え、前記可動部材と
前記磁石の磁極とを相対する様に配設したことを特徴と
するものである。
【０００８】請求項４記載の発明にあっては、請求項１
乃至請求項３のいずれかに記載の公転式アクチュエータ
において、前記可動部材の全部または一部の材質が磁性
体であることを特徴とするものである。
【０００９】請求項５記載の発明にあっては、請求項４
記載の公転式アクチュエータにおいて、前記可動部材を
構成する磁性体に対し、前記固定子が常時、前記公転軌
道面と直交するように近接、着磁する着磁面を有するこ
とを特徴とするものである。
【００１０】請求項６記載の発明にあっては、請求項１
乃至請求項５のいずれかに記載の公転式アクチュエータ
において、前記磁石の前記可動部材と相対する面上に両
磁極を有し、前記磁束が該面上の一の磁極に着磁し、前
記同一面上の他の一の磁極を経由して前記固定子に流入
する磁気回路を形成し、前記磁石の前記両磁極を有する
面の反対側の面から前記磁束が外部空間に漏洩しないこ
とを特徴とするものである。
【００１１】請求項７記載の公転式アクチュエータの発
明にあっては、請求項３乃至請求項６のいずれかに記載
の公転式アクチュエータにおいて、前記磁石の前記可動
部材と相対する磁極面を前記通電面の最大公転領域より
大きくして、前記可動部材と相対し、その全面が常時前
記通電面と正対する前記磁極面より小さく、且つ、通電
面の最大公転領域よりも広い上面を有する様に形成した
磁性体を前記磁極面上に配置することを特徴とするもの
である。
【００１２】請求項８記載の発明にあっては、請求項２
記載の公転式アクチュエータにおいて、少なくとも磁石
と、前記磁石から発生する磁束が着磁する固定子と、前
記磁石と前記固定子との間に介在する磁束と直交する平
面内で前記通電面を流れる前記電流と前記磁束により形
成された磁界により生ずる電磁力により前記固定子の中
心から偏心した偏心軸を中心とする偏心公転運動をする
可動部材とを備え、前記可動部材の一部もしくは全体が
前記磁石で構成され、前記通電面と前記可動部材上の前
記磁石の磁極とを相対する様に配設したことを特徴とす
るものである。
【００１３】請求項９記載の発明にあっては、請求項３
記載の公転式アクチュエータにおいて、前記可動部材と
固定子間にバネを挿入することを特徴とするものであ
る。
【００１４】請求項１０記載の発明にあっては、請求項
９記載の公転式アクチュエータにおいて、前記バネの先
にベアリングを付加することを特徴とするものである。
【００１５】請求項１１記載の発明にあっては、請求項
１乃至請求項１０のいずれかに記載の公転式アクチュエ
ータにおいて、前記通電面を金属面状体とすることを特
徴とするものである。
【００１６】請求項１２記載の発明にあっては、請求項
１乃至請求項１１のいずれかに記載の公転式アクチュエ
ータにおいて、相互に絶縁性を保持しつつ積層した相互
に異なる通電方向に対応した前記通電面を複数枚有し、
前記相互に異なる通電方向に対応した前記通電面に対
し、各々対応する位相差を有する交流電流成分を通電さ
せることにより、前記積層した相互に異なる通電方向に
対応した前記通電面に、前記位相差を有する交流電流成
分の経時変化に対応して発生する電磁力の和の方向が、
経時的に円運動を行なうことを特徴とするものである。
【００１７】請求項１３記載の発明にあっては、請求項
１１記載の公転式アクチュエータにおいて、前記金属板
に複数の電極を設け、順次、通電に係る前記電極を変更
することで前記金属板上の電流の流れる方向を制御する
ことを特徴とするものである。
【００１８】請求項１４記載の発明にあっては、請求項
１乃至請求項１３のいずれかに記載の公転式アクチュエ
ータにおいて、前記可動部材に渦巻き状の羽を有する可
動スクロールを結合させ、前記可動スクロールと固定ス
クロールとを渦巻き部にて互いに組み合わせて、前記可
動スクロールを前記偏心軸の周りに一定の半径で公転さ
せることにより、前記両スクロールの組み合わせにより
形成される密閉空間を渦巻き部の外側から中心側へと移
動させて前記密閉空間の容積を逐次縮小させて圧縮する
スクロール型ポンプを構成することを特徴とするもので
ある。
【００１９】請求項１５記載の発明にあっては、請求項
１乃至請求項１３のいずれかに記載の公転式アクチュエ
ータにおいて、前記可動部材に渦巻き状の羽を有する可
動スクロールを結合させ、前記二個の可動スクロールを
渦巻き部にて互いに組み合わせて、前記両可動スクロー
ルを前記偏心軸の周りに一定の半径で相互に反対方向に
公転させることにより、前記両スクロールの組み合わせ
により形成される密閉空間を渦巻き部の外側から中心側
へと移動させて前記密閉空間の容積を逐次縮小させて圧
縮するスクロール型ポンプを構成することを特徴とする
ものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づき説明する。なお、本発明の公転式アクチュエータ
は、下記の実施形態にのみ限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え
得ることは勿論である。
【００２１】[第１の実施形態]図１は本発明の公転式ア
クチュエータの実施形態の要部の構成を示す概略断面図
である。図１において前記公転式アクチュエータは、所
定の公転半径で平行移動可能な可動部材１、軸方向に磁
界を発生させるための永久磁石２、前記可動部材１に電
磁力を発生させるための通電面３ａ、３ｂ、前記可動子
部材１の自転防止と所定の半径で公転させるための偏心
軸４と、前記永久磁石２から発生した磁束が外に漏れな
いように全体を磁性体で囲んだ固定子(鉄心)５ａ、５ｂ
とを有する構成となっている。
【００２２】図２は本発明の公転式アクチュエータの実
施形態における通電面３ａ、３ｂの構成例を示す斜視図
である。図３は本発明の公転式アクチュエータの実施形
態における永久磁石２の磁界の発生方向(図中、矢印に
て示す。)を示す斜視図である。前記通電面３ａ、３ｂ
は本実施形態においては図２に示すように３ａ、３ｂの
各々が図中、矢印にて示す様に、相互に異なる一方向に
電流が流れるように配線がプリントされた一組の回路基
板で構成され、ここでは電流の流れる方向が相互に９０
度になるように重ねる。前記可動部材１は偏心軸４によ
り所定の半径で公転し、２つの偏心軸を用いることで可
動部材１の自転を拘束する。前記永久磁石２は図３に示
すように公転軸方向に磁界を発生するように着磁され、
通電面３ａ、３ｂに所定の縦磁界を発生させる。
【００２３】前記通電面３ａ、３ｂに外部電源より交流
電流を供給すると、永久磁石２により発生した軸方向の
磁界と垂直方向に電流が流れることとなる。これにより
通電面３ａ、３ｂには電流と磁界の双方に垂直な方向に
電磁力が発生する。通電面３ａに供給する交流電流には
通電面３ｂと９０度の位相差をもたせることで、通電面
３ａと３ｂの各々に発生する力の和の方向は円運動を行
なう。これにより所定の半径で公転する前記可動子部材
１に働く力は、所定の公転運動方向に沿って効率良く得
られることから、軌道拘束機構に働く負荷を低減でき
る。また、軸方向の力は発生しないため振動等も非常に
小さくなる。尚、図３においては、通電面を相互に電流
の流れる方向が相互に９０度になるように重ねた２枚の
回路基板３ａ、３ｂで構成したが、かかる実施形態にの
み限定されるものではなく、例えばこれを電流の流れる
方向が相互に１２０度になるように重ねた３枚の回路基
板で構成する等の実施形態、或いは、後述する第１３の
実施形態で示すように当該通電面を１枚のみ有する実施
形態、さらに多数枚の通電面を有する実施形態等も当
然、可能であり、又、通電面自身の構成についても、本
実施形態の如く回路基板より構成する場合のみに限定さ
れず、後述する第１１及び第１３の実施形態で示すよう
に当該通電面を金属面で構成する実施形態等も当然に可
能であり、上記課題解決に寄与する限りにおいて何ら制
約のないことはいうまでもない。また、本実施形態にお
いては、磁界の発生手段としての磁石として永久磁石を
用いたが、上記課題解決に充分な起磁力を有するもので
あれば特にこれに限定されるものではなく、電磁石等の
他の手段をも使用できることは勿論である。
【００２４】[第２の実施形態]図４は本発明の公転式ア
クチュエータの異なる実施形態の要部の構成を示す概略
断面図である。本実施形態においては可動部材１を可動
子鉄心１aとするものである。前記可動子鉄心１aは電磁
軟鉄や電磁鋼板等の磁性体で好適に構成される。これに
より永久磁石２から発生した磁束は、通電面３ａ、３
ｂ、可動子鉄心１ａと固定子鉄心５ｂを通過するため、
磁束の漏れが減少して磁気効率が良い。また、本実施形
態ではもはや固定子５ａは磁性体である必要がないた
め、樹脂材料やアルミニウム系金属材料等で構成可能と
なり軽量、低コスト化を図ることができる。
【００２５】[第３の実施形態]図５は本発明の公転式ア
クチュエータの更に異なる実施形態の要部の構成を示す
概略断面図である。本実施形態では上記した第２の実施
形態において、前記可動子鉄心１aに対し、前記固定子
鉄心５ｂが常時、前記公転軌道面と直交する方向から近
接、着磁する着磁面６を有するものである。可動子鉄心
１aが所定の半径で公転運動する際に、可動子鉄心１aに
対する固定子鉄心５ｂの着磁が常時、前記公転軌道面と
直交する方向のみから行なわれるため、固定子鉄心５ｂ
との間のギャップ長がほぼ一定となり、磁束の漏れを低
減できることから磁気効率の改善を図ることができる。
さらに可動子鉄心１aの外径を充分大きくし、公転運動
中、常時、固定子鉄心１ｂ上端の着磁面６全面での着磁
を確保することで、上記効果を最大化できる。更に、上
記した第２の実施形態の場合と比較して、可動子鉄心１
aと固定子鉄心５ｂとの間で進行方向と反対方向に発生
する吸引力を減少させることができるため、エネルギー
効率を向上できる。
【００２６】[第４の実施形態]図６は本発明の公転式ア
クチュエータの第４の実施形態の要部の構成を示す概略
断面図である。図７は本発明の公転式アクチュエータの
第４の実施形態における永久磁石２の磁極の構成例を示
す斜視図である。本実施形態は上記した第２の実施形態
において、永久磁石２の着磁方法を変更したものであ
る。即ち、永久磁石２の可動子鉄心１aと相対する面を
可動子鉄心１aの公転軌道よりも広くし、且つ、この同
一面上に両磁極を有し、磁束がこの面上の一方の磁極に
着磁し、図中、矢印で示す様に、永久磁石２の内部を経
由し、同一面上の他の一方の磁極から前記固定子５aに
流入する磁気回路を形成するものであり、例えば、永久
磁石２の磁極の構成としては図７に示すような形態が例
示できる。いうまでもなく、図７に示す形態とN極、S極
の配置が逆転した実施形態も当然、可能であり、また、
磁極の構成としてもこれだけに限定されないことは勿論
である。このような磁気回路構成により固定子鉄心５ｂ
がなくても、磁石の両磁極を有する面の反対側の面から
外部空間への磁束の漏洩を防止できる。これにより公転
式アクチュエータを薄型化することが可能となる。
【００２７】[第５の実施形態]図８は本発明の公転式ア
クチュエータの第５の実施形態の要部の構成を示す概略
断面図である。本実施形態では上記した第２の実施形態
において、永久磁石２の前記可動子鉄心１aと相対する
磁極面を前記通電面３の最大公転領域より大きくした一
例である。固定子鉄心５ｂ上の永久磁石２の表面には、
さらに電磁軟鉄等の磁性体から成る固定子鉄心５ｃ、５
ｄを配置する。１層目は永久磁石２と同じ断面形状の固
定子鉄心５ｃを、２層目は前記磁極面より小さく、且
つ、通電面３ａ、３ｂの最大公転領域よりも広い上面を
有する固定子鉄心５ｄをそれぞれ取り付ける。これによ
り永久磁石から発生した磁束は固定子鉄心５ｃから５ｄ
を通過する際に、磁束が集中して通電面３における磁束
密度が非常に高くなりトルクが向上する。尚、図８にお
いては、磁極面上に配置する磁性体を固定子鉄心５ｃ及
び５ｄで構成するステップ状の形態としたが、かかる実
施形態に限定されるものではなく、例えばこれらを一体
化し、上面が前記磁極面より小さく、且つ、通電面３
ａ、３ｂの最大公転領域よりも広く、下面が前記磁極面
と同じ断面積の円錐台形状とする等、面積大なる下面と
これより面積小なる上面とテーパ状の斜面より構成され
る形状を有する磁性体での実施形態も当然、可能であ
る。更には、前記磁性体の上面或いは下面の形状が相互
に同一、或いは相似形である等の必要はなく、上記課題
解決に寄与する限りにおいて何ら制約のないことはいう
までもない。
【００２８】[第６の実施形態] [第７の実施形態] 図９は本発明の公転式アクチュエータの第６の実施形態
の要部の構成を示す概略断面図である。図１０は本発明
の公転式アクチュエータの第７の実施形態の要部の構成
を示す概略断面図である。図９、図１０は、本実施形態
では上記した第１或いは第２の実施形態において、前記
通電面３ａ、３ｂを固定として前記永久磁石２を可動と
した一例である。図９では前記可動部材４全体を永久磁
石として、永久磁石が公転運動をする。図１０では前記
可動部材１を電磁軟鉄等の磁性体から成る可動子鉄心１
aとして、その可動子鉄心１aに永久磁石２を取り付けた
構造となっている。図９、図１０の両方において、通電
面３ａ、３ｂを固定子鉄心５ｂに取り付けることで通電
面３ａ、３ｂ自体は公転しないため、電源から通電面３
ａ、３ｂに電気を供給する結線が簡単となり、更に、公
転による配線の疲労等の問題も回避でき、電源配線の長
寿命化を図ることができる。
【００２９】[第８の実施形態]図１１は本発明の公転式
アクチュエータの第８の実施形態の要部の構成を示すも
ので、(a)は概略縦断面図、(b)は(a)におけるAでの概略
線断面図である。本実施形態は上記した第１の実施形態
において、可動子部材１と固定子鉄心５ｂ間に、可動子
部材１の公転平面内で伸縮可能且つ、相互に所定の振動
数において共振可能なバネ定数を有する圧縮バネ７を複
数個設けたものである。即ち、本実施形態においては、
バネの共振を利用することにより、本発明の公転式アク
チュエータの出力エネルギーの有効活用を図るものであ
る。
【００３０】[第９の実施形態]図１２は本発明の公転式
アクチュエータの第９の実施形態の要部の構成を示すも
ので、(a)は概略縦断面図、(b)は(a)におけるAでの概略
線断面図である。本実施形態は上記した第８の実施形態
において可動子部材１と圧縮バネ７との間にベアリング
８を介在させる構造とするものである。即ち、第８の実
施形態のように可動子部材１に直接圧縮バネ７を取付け
る方式では，圧縮バネ７に横方向の力が加わり、バネの
疲労等による劣化が激しいので図１２(a)、(b)に示すよ
うに圧縮バネ７の先にベアリング８を介して可動子部材
１に力を伝える構造とすることにより、圧縮バネ７の疲
労等による劣化を低減し、本発明の公転式アクチュエー
タの長寿命化を図るものである。
【００３１】[第１０の実施形態]図１３は本発明の公転
式アクチュエータの実施形態における通電面３の異なる
構成例を示す斜視図である。第１の実施形態における通
電面３ａ、３ｂを銅箔より構成したものであり、駆動原
理は第１の実施形態と同様である。ただし，第１の実施
形態と比較すると通電面３を板状とすることにより、電
流(I)が銅箔の面全体を流れ、導電部の断面積を大きく
できるため，ジュール熱の発生によるエネルギー損失が
低減でき、全体としてのエネルギー効率を向上すること
ができる。尚、本実施形態では通電面３ａ、３ｂを銅箔
により構成したが、通電面を構成する金属面状体の素材
はこれのみに限定されず、他の金属類によっても構成し
うることはいうまでもなく、例えば、金(Au)、銀(Ag)、
鉄(Fe)、アルミニウム (Al)その他金属物性を有するも
のであれば上記課題解決に寄与する限りにおいて何ら制
約はないことは勿論である。
【００３２】[第１１の実施形態]図１４は本発明の公転
式アクチュエータの通電面の更に異なる構成例による実
施形態の要部の構成を示すもので、(a)は概略縦断面
図、(b)は(a)におけるAでの概略線断面図である。本実
施形態においては電流が流れる前記通電面３を構成する
金属面状体を１枚の銅板３ｃとして、図１４(a)、(b)に
示すように前記銅板３ｃより放射状にリード線９ａ〜９
ｈが出た構造とする。また永久磁石から発生する磁束
(M)が前記銅板を垂直に貫通するように磁気回路を形成
する。図１５は図１４(b)に示す通電面の構成例におけ
る電磁力の発生方向を示すもので、(a)は９ｇ-９ｃ間に
通電した場合の概略線断面図、(b)は９ｈ-９ｄ間に通電
した場合の概略線断面図である。銅板３ｃが図１５(a)
に示すように左よりに位置する場合は、リード線９ｃに
GND（０V）、９ｇに正電圧（＋V）を印加して、電流(I)
を矢印方向に流すことにより、紙面上、手前方向に力を
発生させる。そして銅板３ｃが図１５(b)に示す位置付
近に到達するとリード線９ｄにGND（０Ｖ）、９ｈに正
電圧（＋Ｖ）を印加して、手前側、右斜め方向に力(F)
を発生させる。このように電圧を印加するリード線を変
更することにより、可動子部材１が公転するように力を
発生させることができる。
【００３３】[第１２の実施形態]図１６は本発明の公転
式アクチュエータをスクロールポンプの駆動源として使
用した場合の実施形態の要部の構成を示す概略断面図で
ある。図１７は本実施形態のスクロール部の分解斜視図
である。図１６、図１７に示すように、本アクチュエー
タをスクロールポンプの駆動源として使用する場合、公
転運動が必要な可動スクロール１２の一部または全てを
起磁力をもつ希土類系またはフェライト系の永久磁石、
またはプラスチックマグネット、または電磁鋼板や電磁
軟鉄のような磁性材料を用いて構成し、アクチュエータ
の可動子部材１としてダイレクトに駆動する構成とする
ことができる。これにより余分な伝達機構や駆動源であ
るモータをスクロールポンプの下に取付ける必要がない
ので、ポンプ全体の薄型化が実現できる。
【００３４】[第１３の実施形態]図１８は本発明の公転
式アクチュエータをスクロールポンプの駆動源として上
下に二機使用した場合の実施形態の要部の構成を示す概
略断面図である。かかる構造とすることにより、可動ス
クロール１１ａ及び１１ｂを同時に駆動することが可能
となる。そして、可動スクロール１１ｂを可動スクロー
ル１１ａと比較して半周期分だけ遅らせることにより、
可動スクロール１１ａと１１ｂの中心間の相対距離を常
に可動スクロールの公転半径の２倍とすることが可能と
なる。このことは逆に空気を圧縮するために必要な可動
スクロールの公転半径の１/２の公転半径で可動スクロ
ール１１ａと１１ｂを公転駆動させるだけで、空気を圧
縮することが可能となる。また、可動スクロール１１ａ
および１１ｂの重心移動による振動は、お互いが相殺し
合うこととなる。これらより、振動や騒音が低減が可能
となる。
【００３５】
【発明の効果】以上のように、請求項１または請求項２
記載の公転式アクチュエータの発明にあっては、自転拘
束機構により自転が拘束された可動部材が、所定の公転
半径で公転運動をすることにより駆動する公転式アクチ
ュエータにおいて、前記公転軌道面上、又は、前記公転
軌道面と平行な平面上に電流が流れる少なくとも一つの
通電面を形成し、前記通電面に対して磁界が垂直方向に
形成され、前記電流と前記磁界とにより生ずる電磁力に
より、前記電流を変化させることで所定の偏心軸を中心
とする偏心公転運動を行うことを特徴とするので公転軸
と電磁力の発生に係る磁束が平行であるため可動部と固
定部のギャップ変動が原理的に存在せず、また、その
為、ギャップ長を実用上最も有利な範囲内で充分小さく
設計できるため、高速回転にも対応できるという従来の
公転式アクチュエータでは実現できなかった優れた効果
を奏するものである。
【００３６】請求項３記載の公転式アクチュエータの発
明にあっては、請求項１または請求項２記載の公転式ア
クチュエータにおいて、少なくとも磁石と、前記磁石か
ら発生する磁束が着磁する固定子と、前記磁石と前記固
定子との間に介在する磁束と直交する平面内で前記通電
面を流れる前記電流と前記磁束により形成された磁界に
より生ずる電磁力により前記固定子の中心から偏心した
前記偏心軸を中心とする偏心公転運動をする可動部材と
を備え、前記可動部材と前記磁石の磁極とを相対する様
に配設したことを特徴とするので機構上、軸方向の力が
発生せず、振動等が小さいという優れた効果を奏する。
【００３７】請求項４記載の公転式アクチュエータの発
明にあっては、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
の公転式アクチュエータにおいて前記可動部材の全部ま
たは一部の材質が磁性体であることを特徴とするので、
磁気抵抗が小さくなり、磁束の漏れが減少するため磁気
効率が良いという優れた効果を奏する。
【００３８】請求項５記載の公転式アクチュエータの発
明にあっては、請求項４記載の公転式アクチュエータに
おいて、前記可動部材を構成する磁性体に対し、前記固
定子が常時、前記公転軌道面と直交するように近接、着
磁する着磁面を有することを特徴とするので、可動子部
材と固定子鉄心間のギャップ長を一定にすることができ
磁気効率が良い。可動子鉄心が所定の半径で公転運動す
る際に、可動子鉄心に対する固定子鉄心の着磁が常時、
前記公転軌道面と直交する方向のみから行なわれるた
め、固定子鉄心との間のギャップ長を短く、且つほぼ一
定として磁束の漏れを低減できることから磁気効率の改
善を図ることができるという優れた効果を奏する。更
に、可動子鉄心の外径を充分大きくし、公転運動中、常
時、固定子鉄心上端の着磁面の全面での着磁を確保する
ことで、上記効果を最大化できる。
【００３９】請求項６記載の公転式アクチュエータの発
明にあっては、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載
の公転式アクチュエータにおいて前記磁石の前記可動部
材と相対する面上に両磁極を有し、前記磁束が該面上の
一の磁極に着磁し、前記同一面上の他の一の磁極を経由
して前記固定子に流入する磁気回路を形成し、前記磁石
の前記両磁極を有する面の反対側の面から前記磁束が外
部空間に漏洩しないことを特徴とするので、前記磁石の
前記両磁極を有する面の反対側の面に更に、固定子鉄心
が不要となり公転式アクチュエータを薄型化できるとい
う優れた効果を奏する。
【００４０】請求項７記載の公転式アクチュエータの発
明にあっては、請求項３乃至請求項６のいずれかに記載
の公転式アクチュエータにおいて、前記磁石の前記可動
部材と相対する磁極面を前記通電面の最大公転領域より
大きくして、前記可動部材と相対し、その全面が常時前
記通電面と正対する前記磁極面より小さく、且つ、通電
面の最大公転領域よりも広い上面を有する様に形成した
磁性体を前記磁極面上に配置するので磁束が集中して前
記通電面における磁束密度が非常に高くなり、出力とし
て得られるトルクが向上するという優れた効果を奏す
る。
【００４１】請求項８記載の公転式アクチュエータの発
明にあっては、請求項２記載の公転式アクチュエータに
おいて少なくとも磁石と、前記磁石から発生する磁束が
着磁する固定子と、前記磁石と前記固定子との間に介在
する磁束と直交する平面内で前記通電面を流れる前記電
流と前記磁束により形成された磁界により生ずる電磁力
により前記固定子の中心から偏心した偏心軸を中心とす
る偏心公転運動をする可動部材とを備え、前記可動部材
の一部もしくは全体が前記磁石で構成され、前記通電面
と前記可動部材上の前記磁石の磁極とを相対する様に配
設したことを特徴とするので通電面自体は公転しないた
め、電源から通電面に電気を供給する結線が簡単とな
り、更に、公転による配線の疲労等の問題もなくなるた
め電源配線の長寿命化を図ることができるという優れた
効果を奏する。
【００４２】請求項９記載の公転式アクチュエータの発
明にあっては、請求項３記載の公転式アクチュエータに
おいて可動部材と固定子間にバネを挿入することを特徴
とするのでバネの共振を利用することにより、本発明の
公転式アクチュエータの出力エネルギーの有効活用を図
ることができるいう優れた効果を奏する。
【００４３】請求項１０記載の公転式アクチュエータの
発明にあっては、請求項９記載の公転式アクチュエータ
において前記バネの先にベアリングを付加することを特
徴とするので公転運動する可動子部材に対してバネは常
に垂直となり、バネの疲労等による劣化を低減し、本発
明の公転式アクチュエータの長寿命化を図ることができ
るという優れた効果を奏する。
【００４４】請求項１１記載の公転式アクチュエータの
発明にあっては、請求項１乃至請求項１０のいずれかに
記載の公転式アクチュエータにおいて前記通電面を金属
面状体とすることを特徴とするので通電面を複数の導線
で構成するのに比較して導電部の断面積を大きくできる
ため，ジュール熱の発生によるエネルギー損失が低減で
き、全体としてのエネルギー効率を向上することができ
るという優れた効果を奏する。
【００４５】請求項１２記載の公転式アクチュエータの
発明にあっては、請求項１乃至請求項１１のいずれかに
記載の公転式アクチュエータにおいて、相互に絶縁性を
保持しつつ積層した相互に異なる通電方向に対応した前
記通電面を複数枚有し、前記相互に異なる通電方向に対
応した前記通電面に対し、各々対応する位相差を有する
交流電流成分を通電させることにより、前記積層した相
互に異なる通電方向に対応した前記通電面に、前記位相
差を有する交流電流成分の経時変化に対応して発生する
電磁力の和の方向が、経時的に円運動を行なうことを特
徴とするので電磁力を公転運動の進行方向に効率よく得
ることができるため、軌道拘束機構に働く負荷を低減で
き高速回転が可能であるという優れた効果を奏する。
【００４６】請求項１３記載の公転式アクチュエータの
発明にあっては、請求項１１記載の公転式アクチュエー
タにおいて、前記金属板に複数の電極を設け、順次、通
電に係る前記電極を変更することで前記金属板上の電流
の流れる方向を制御することを特徴とするので前記通電
面を１枚の金属板で構成でき、公転式アクチュエータの
薄型化に寄与し得るという優れた効果を奏する。
【００４７】請求項１４記載の公転式アクチュエータの
発明にあっては、請求項１乃至請求項１３のいずれかに
記載の公転式アクチュエータにおいて、前記可動部材に
渦巻き状の羽を有する可動スクロールを結合させ、前記
可動スクロールと固定スクロールとを渦巻き部にて互い
に組み合わせて、前記可動スクロールを前記偏心軸の周
りに一定の半径で公転させることにより、前記両スクロ
ールの組み合わせにより形成される密閉空間を渦巻き部
の外側から中心側へと移動させて前記密閉空間の容積を
逐次縮小させて圧縮するスクロール型ポンプを構成する
ことを特徴とするので、伝達機構や駆動源であるモータ
をスクロールポンプの下に取付ける必要がなく、スクロ
ールポンプ全体の薄型化に寄与し得るという優れた効果
を奏する。
【００４８】請求項１５記載の公転式アクチュエータの
発明にあっては、請求項１乃至請求項１３のいずれかに
記載の公転式アクチュエータにおいて、前記可動部材に
渦巻き状の羽を有する可動スクロールを結合させ、前記
二個の可動スクロールを渦巻き部にて互いに組み合わせ
て、前記両可動スクロールを前記偏心軸の周りに一定の
半径で相互に反対方向に公転させることにより、前記両
スクロールの組み合わせにより形成される密閉空間を渦
巻き部の外側から中心側へと移動させて前記密閉空間の
容積を逐次縮小させて圧縮するスクロール型ポンプを構
成することを特徴とするので各々の公転式アクチュエー
タの公転半径を小さくすることができ、また、双方の可
動スクロールの重心移動による振動は、相互に相殺し合
うこととなるので振動や騒音の低減に寄与し得るという
優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の公転式アクチュエータの実施形態の要
部の構成を示す概略断面図である。
【図２】本発明の公転式アクチュエータの実施形態にお
ける通電面の構成例を示す斜視図である。
【図３】本発明の公転式アクチュエータの実施形態にお
ける永久磁石の磁界の発生方向を示す斜視図である。
【図４】本発明の公転式アクチュエータの異なる実施形
態の要部の構成を示す概略断面図である。
【図５】本発明の公転式アクチュエータの更に異なる実
施形態の要部の構成を示す概略断面図である。
【図６】本発明の公転式アクチュエータの第４の実施形
態の要部の構成を示す概略断面図である。
【図７】本発明の公転式アクチュエータの第４の実施形
態における永久磁石の磁極の構成例を示す斜視図であ
る。
【図８】本発明の公転式アクチュエータの第５の実施形
態の要部の構成を示す概略断面図である。
【図９】本発明の公転式アクチュエータの第６の実施形
態の要部の構成を示す概略断面図である。
【図１０】本発明の公転式アクチュエータの第７の実施
形態の要部の構成を示す概略断面図である。
【図１１】本発明の公転式アクチュエータの第８の実施
形態の要部の構成を示すもので、(a)は概略縦断面図、
(b)は(a)におけるAでの概略線断面図である。
【図１２】本発明の公転式アクチュエータの第９の実施
形態の要部の構成を示すもので、(a)は概略縦断面図、
(b)は(a)におけるAでの概略線断面図である。
【図１３】本発明の公転式アクチュエータの実施形態に
おける通電面の異なる構成例を示す斜視図である。
【図１４】本発明の公転式アクチュエータの通電面の更
に異なる構成例による実施形態の要部の構成を示すもの
で、(a)は概略縦断面図、(b)は(a)におけるAでの概略線
断面図である。
【図１５】図１４(b)に示す通電面の構成例における電
磁力の発生方向を示すもので、(a)は９ｇ-９ｃ間に通電
した場合の概略線断面図、(b)は９ｈ-９ｄ間に通電した
場合の概略線断面図である。
【図１６】本発明の公転式アクチュエータをスクロール
ポンプの駆動源として使用した場合の実施形態の要部の
構成を示す概略断面図である。
【図１７】本発明の公転式アクチュエータをスクロール
ポンプの駆動源として使用した場合の実施形態のスクロ
ール部の分解斜視図である。
【図１８】本発明の公転式アクチュエータをスクロール
ポンプの駆動源として上下に二機使用した場合の実施形
態の要部の構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１ 可動部材 ２ 永久磁石 ３ 通電面 ４ 偏心軸 ５ 固定子 ６ 着磁面 ７ 圧縮バネ ８ ベアリング ９ リード線 １０ 吐出口 １１ 可動スクロール １２ 固定スクロール １３ 空気吐出用パイプ
フロントページの続き (72)発明者 北野 斉 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 鹿田 善一 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Ｆターム(参考） 3H039 AA03 AA12 BB28 CC32 5H641 BB17 BB18 BB19 GG02 GG03 GG07 GG12 GG24 HH02 HH03 HH05 HH06 HH14 HH16 JA15 JA20

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 自転拘束機構により自転が拘束された可
    動部材が、所定の公転半径で公転運動をすることにより
    駆動する公転式アクチュエータにおいて、前記公転軌道
    面上に電流が流れる少なくとも一つの通電面を形成し、
    前記通電面に対して磁界が垂直方向に形成され、前記電
    流と前記磁界とにより生ずる電磁力により、前記電流を
    変化させることで所定の偏心軸を中心とする偏心公転運
    動を行うことを特徴とする公転式アクチュエータ。
  2. 【請求項２】 自転拘束機構により自転が拘束された可
    動部材が、所定の公転半径で公転運動をすることにより
    駆動する公転式アクチュエータにおいて、前記公転軌道
    面と平行な平面上を電流が流れる少なくとも一つの通電
    面を形成し、前記通電面に対して磁界が垂直方向に形成
    され、前記電流と前記磁界とにより生ずる電磁力によ
    り、前記電流を変化させることで所定の偏心軸を中心と
    する偏心公転運動を行うことを特徴とする公転式アクチ
    ュエータ。
  3. 【請求項３】 少なくとも磁石と、前記磁石から発生す
    る磁束が着磁する固定子と、前記磁石と前記固定子との
    間に介在する磁束と直交する平面内で前記通電面を流れ
    る前記電流と前記磁束により形成された磁界により生ず
    る電磁力により前記固定子の中心から偏心した前記偏心
    軸を中心とする偏心公転運動をする可動部材とを備え、
    前記可動部材と前記磁石の磁極とを相対する様に配設し
    たことを特徴とする請求項１または請求項２記載の公転
    式アクチュエータ。
  4. 【請求項４】 前記可動部材の全部または一部の材質が
    磁性体であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の
    いずれかに記載の公転式アクチュエータ。
  5. 【請求項５】 前記可動部材を構成する磁性体に対し、
    前記固定子が常時、前記公転軌道面と直交するように近
    接、着磁する着磁面を有することを特徴とする請求項４
    記載の公転式アクチュエータ。
  6. 【請求項６】 前記磁石の前記可動部材と相対する面上
    に両磁極を有し、前記磁束が該面上の一の磁極に着磁
    し、前記同一面上の他の一の磁極を経由して前記固定子
    に流入する磁気回路を形成し、前記磁石の前記両磁極を
    有する面の反対側の面から前記磁束が外部空間に漏洩し
    ないことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか
    に記載の公転式アクチュエータ。
  7. 【請求項７】 前記磁石の前記可動部材と相対する磁極
    面を前記通電面の最大公転領域より大きくして、前記可
    動部材と相対し、その全面が常時前記通電面と正対する
    前記磁極面より小さく、且つ、通電面の最大公転領域よ
    りも広い上面を有する様に形成した磁性体を前記磁極面
    上に配置することを特徴とする請求項３乃至請求項６の
    いずれかに記載の公転式アクチュエータ。
  8. 【請求項８】 少なくとも磁石と、前記磁石から発生す
    る磁束が着磁する固定子と、前記磁石と前記固定子との
    間に介在する磁束と直交する平面内で前記通電面を流れ
    る前記電流と前記磁束により形成された磁界により生ず
    る電磁力により前記固定子の中心から偏心した偏心軸を
    中心とする偏心公転運動をする可動部材とを備え、前記
    可動部材の一部もしくは全体が前記磁石で構成され、前
    記通電面と前記可動部材上の前記磁石の磁極とを相対す
    る様に配設したことを特徴とする請求項２記載の公転式
    アクチュエータ。
  9. 【請求項９】 前記可動部材と固定子間にバネを挿入す
    ることを特徴とする請求項３記載の公転式アクチュエー
    タ。
  10. 【請求項１０】 前記バネの先にベアリングを付加する
    ことを特徴とする請求項９記載の公転式アクチュエー
    タ。
  11. 【請求項１１】 前記通電面を金属面状体とすることを
    特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の
    公転式アクチュエータ。
  12. 【請求項１２】 相互に絶縁性を保持しつつ積層した相
    互に異なる通電方向に対応した前記通電面を複数枚有
    し、前記相互に異なる通電方向に対応した前記通電面に
    対し、各々対応する位相差を有する交流電流成分を通電
    させることにより、前記積層した相互に異なる通電方向
    に対応した前記通電面に、前記位相差を有する交流電流
    成分の経時変化に対応して発生する電磁力の和の方向
    が、経時的に円運動を行なうことを特徴とする請求項１
    乃至請求項１１のいずれかに記載の公転式アクチュエー
    タ。
  13. 【請求項１３】 前記金属板に複数の電極を設け、順
    次、通電に係る前記電極を変更することで前記金属板上
    の電流の流れる方向を制御することを特徴とする請求項
    １１記載の公転式アクチュエータ。
  14. 【請求項１４】 前記可動部材に渦巻き状の羽を有する
    可動スクロールを結合させ、前記可動スクロールと固定
    スクロールとを渦巻き部にて互いに組み合わせて、前記
    可動スクロールを前記偏心軸の周りに一定の半径で公転
    させることにより、前記両スクロールの組み合わせによ
    り形成される密閉空間を渦巻き部の外側から中心側へと
    移動させて前記密閉空間の容積を逐次縮小させて圧縮す
    るスクロール型ポンプを構成することを特徴とする請求
    項１乃至請求項１３のいずれかに記載の公転式アクチュ
    エータ。
  15. 【請求項１５】 前記可動部材に渦巻き状の羽を有する
    可動スクロールを結合させ、前記二個の可動スクロール
    を渦巻き部にて互いに組み合わせて、前記両可動スクロ
    ールを前記偏心軸の周りに一定の半径で相互に反対方向
    に公転させることにより、前記両スクロールの組み合わ
    せにより形成される密閉空間を渦巻き部の外側から中心
    側へと移動させて前記密閉空間の容積を逐次縮小させて
    圧縮するスクロール型ポンプを構成することを特徴とす
    る請求項１乃至請求項１３のいずれかに記載の公転式ア
    クチュエータ。
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