JP2009005569A - アクチュエータ及びコイル枠 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化を抑制しつつ出力が向上したアクチュエータを提供する。
【解決手段】電磁アクチュエータ１は、励磁用のコイル４０と、回動可能に支持されたロータ２０と、ロータ２０を回動させるための磁力を作用させると共に並設された脚部１１ａ、１１ｂを有するステータ１０と、コイル４０が巻回され脚部１１ａ、１１ｂに装着された第１コイル枠３０ａ及び第２コイル枠３０ｂとを備え、第１コイル枠３０ａ及び第２コイル枠３０ｂは、コイル４０が巻回される胴体部３１ａ、３１ｂと、胴体部３１ａ、３１ｂのそれぞれ両端部に形成された鍔部３２ａ、３３ａ、３２ｂ、３３ｂとを有し、第１コイル枠３０ａ及び第２コイル枠３０ｂは、連結部である薄肉部３６により、折り曲げ可能に連結されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、アクチュエータ及びコイル枠に関する。

アクチュエータは、励磁用のコイル、回動可能に支持されたロータ、ロータに磁力を作用させるステータ、コイルが巻回されるコイル枠などから構成されるものが知られている（特許文献１参照）。

特開２００１−６１２６８号公報

このようなアクチュエータに採用されるコイル枠は、一般的にボビン状に形成され、ステータの脚部にこのコイル枠が装着される構成となっている。
ところで、このようなアクチュエータの出力を増大させるためには、コイル枠に巻回されるコイルの巻数を増大させることにより可能である。しかしながら、コイルの巻き数を増大させると、コイル枠の長さやコイルの厚みが増しコイル枠スペースの増加により、アクチュエータが大型化する。

そこで、本発明は、大型化を抑制しつつ出力が向上したアクチュエータ及びコイル枠を提供することを目的とする。

上記目的は、励磁用のコイルと、回動可能に支持されたロータと、前記ロータを回動させるための磁力を作用させると共に並設された第１及び第２脚部を有するステータと、前記コイルが巻回される胴体部と前記胴体部の両端部に形成された一対の鍔部とを有した第１及び第２コイル枠とを備え、前記第１脚部に前記第１コイル枠を前記第２脚部に前記第２コイル枠を装着し、前記第１及び第２コイル枠は、折り曲げ可能な連結部により連結されている、ことを特徴とするアクチュエータによって達成できる。
この構成により、コイル枠は、折り曲げ可能な連結部により連結されているので、コイル枠の全長を短くすることができ、大型化を抑制しつつコイルの巻数を増大させることができる。これにより、出力が向上したアクチュエータを提供できる。

上記構成において、前記胴体部は、前記ステータの第１及び第２脚部の外周面の半周以下を覆うように形成されている、構成を採用できる。
この構成により、コイルの巻径を小さくすることができ、大型化を抑制しつつコイルの巻数を増大させることができる。

上記構成において、前記胴体部は、直方体状に形成された前記第１及び第２脚部の一側面を覆うように形成されている、構成を採用できる。
この構成により、さらにコイルの巻径を小さくすることができ、大型化を抑制しつつコイルの巻数を増大させることができる。

上記構成において、前記胴体部は、前記第１及び第２脚部の間に挟まれない位置に形成されている、構成を採用できる。
この構成により、胴体部に巻回されたコイルが、第１又は第２脚部との干渉を抑制でき、大型化を抑制しつつコイルの巻数を増大させることができる。

上記構成において、前記鍔部には、前記胴体部に巻回された前記コイルの位置ずれを防止する凹部が形成されている、構成を採用できる。
この構成により、コイルの位置ずれを防止できる。

上記構成において、前記コイル枠は、前記ステータに装着されない状態において互いの伸長方向が前記並設方向に並ぶ状態から同一直線上に並ぶ状態へと折り曲げ可能に連結されている、構成を採用できる。
この構成により、コイルを巻回する行程において、第１及び第２胴体部が同一直線上に並ぶ状態で前記第１及び第２胴体部にコイルを巻回することにより、コイルの巻回作業性が向上する。

上記構成において、前記コイルは、前記第１及び第２コイル枠に巻回される一本のコイル線であり、前記第１及び第２コイル枠の一方のコイル枠に前記コイルの一端を絡ませる第１端子部が他方のコイル枠に前記コイルの他端を絡ませる第２端子部が形成されている、構成を採用できる。
これにより、第１及び第２コイル枠の製造コストが抑制できる。

上記構成において、前記コイルは、前記第１コイル枠の一方の鍔部から前記第２コイル枠側の他方の鍔部の方向に巻回され、前記連結部を跨ぐように前記第２コイル枠に巻回される、構成を採用できる。
これにより、コイルの断線が防止できる。

上記目的は、励磁用のコイルが巻回される胴体部と前記胴体部の両端部に形成された一対の鍔部とを有した第１及び第２コイル枠とを備え、前記一対の鍔部にはステータの脚部を挿入するための挿入孔が形成され、前記胴体部は、前記脚部の外周面の半周以下を覆うように形成され、前記第１及び第２コイル枠は連結部により連結されており、前記ステータに装着されない状態において互いの伸長方向が同一直線上に並ぶ状態に折り曲げ可能である、ことを特徴とするコイル枠によって達成できる。
この構成により、ステータの１つの脚部にだけコイル枠を装着する必要がないのでコイル枠の全長を短くすることができ、大型化を抑制しつつコイルの巻数を増大させることができる。また第１及び第２胴体部が同一直線上に並ぶ状態で前記第１及び第２胴体部にコイルを巻回することにより、コイルの巻回作業性が向上したコイル枠を提供できる

上記構成において、前記コイルは、前記第１及び第２コイル枠に巻回される一本のコイル線であり、前記第１コイル枠の一方の鍔部から前記第２コイル枠側の他方の鍔部の方向に巻回され、前記連結部を跨ぐように前記第２コイル枠に巻回され、前記第１及び第２コイル枠の一方のコイル枠に前記コイルの一端を絡ませる第１端子部が、他方のコイル枠に前記コイルの他端を絡ませる第２端子部が形成されている、構成を採用できる。
これにより、励磁用のコイルの断線を防止でき、また第１及び第２コイル枠の製造コストを抑制できる。

本発明によれば、大型化を抑制しつつ出力が向上したアクチュエータ及びコイル枠を提供できる。

以下、本発明に係る一実施形態を図面を参照して説明する。図１は、実施形態に係る電磁アクチュエータの構成を示した図である。本電磁アクチュエータ１は、ステータ１０、ロータ２０、コイル枠３０（第１及び第２コイル枠）、コイル４０などから構成される。

ステータ１０は、Ｕ字状に形成されており、同一方向に延びる並設された脚部１１ａ（第１脚部）、１１ｂ（第２脚部）を有し、脚部１１ａ、１１ｂの先端には、それぞれ磁極部１２ａ、１２ｂが形成されている。磁極部１２ａ、１２ｂは、ロータ２０の外周面と対向する。

ロータ２０は、その外周面にＮ極及びＳ極が交互に４極に着磁されている。また、ロータ２０の中心には、ロータ２０を回動可能に支持するための軸（不図示）が挿入される軸孔２１が形成されている。

脚部１１ａ、１１ｂには、コイル枠３０が装着されている。コイル枠３０の胴体部３１ａ、３１ｂには、それぞれステータ１０の脚部１１ａ、１１ｂと共に巻回されるように、励磁用のコイル４０が巻回されている。コイル４０は、一本のコイル線により形成されている。

コイル４０への通電により、磁極部１２ａ、１２ｂはそれぞれ互いに異なる極性に励磁され、ロータ２０に対して磁力を作用する。この作用により、ロータ２０は所定の角度を回動する。

次に、コイル枠３０について詳しく説明する。
図２は、コイル枠３０の斜視図である。コイル枠３０は、樹脂により形成されている。図２に示すように、コイル枠３０は、互いに並列するように構成された第１コイル枠３０ａと第２コイル枠３０ｂとで形成されている。第１コイル枠３０ａは胴体部３１ａと、胴体部３１ａの両端部に形成された鍔部３２ａ、３３ａなどから構成され、第２コイル枠３０ｂは胴体部３１ｂと、胴体部３１ｂの両端部に形成された鍔部３２ｂ、３３ｂなどから構成される。

胴体部３１ａ、３１ｂは、それぞれ、ステータ１０の脚部１１ａ、１１ｂの伸長方向(装着方向)と同一方向に延びるように形成されている。胴体部３１ａ、３１ｂは、従来のコイル枠のように、筒状に形成されておらず、それぞれステータ１０の脚部１１ａ、１１ｂの外周面の一部に沿うように形成され、直方状に形成されている脚部１１ａ、１１ｂの一側面を覆うように形成されている。換言すれば、胴体部３１ａ、３１ｂは、それぞれ脚部１１ａ、脚部１１ｂの外周面の半周以下を覆うように形成されている。また、胴体部３１ａ、３１ｂは、胴体部３１ａ、３１ｂの伸長方向に垂直な平面による断面がＩ字状に形成されている。

また、鍔部３２ａ、３２ｂには、それぞれ、脚部１１ａ、１１ｂが貫通する挿入孔３４ａ、３４ｂが形成されている。また、同様に鍔部３３ａ、３３ｂにも、それぞれ脚部１１ａ、１１ｂが貫通する挿入孔３５ａ、３５ｂが形成されている。挿入孔３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂは、脚部１１ａ、脚部１１ｂの形状に対応するように、矩形状に形成されている。

第１コイル枠３０ａの鍔部３３ａの側端部には、上方に向けて端子部３７ａが、また第２コイル枠３０ｂの鍔部３３ｂの側端部には、同様に端子部３７ｂが立設されている。端子部３７ａ、３７ｂは、それぞれコイル４０の一端と他端とが絡められる。また、鍔部３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂには、それぞれ凹部３８ａ、凹部３８ｂが形成されている。凹部３８ａ、凹部３８ｂは、それぞれ胴体部３１ａ、胴体部３１ｂよりも外側に形成されており、縦方向に凹面状に形成されている。

鍔部３２ａ、３２ｂは、一枚の板状に一体に形成されており、その中央部には、縦方向に沿うように連結部である、薄肉部３６が形成されている。薄肉部３６は、鍔部３２ａの後端面と、鍔部３２ｂの後端面とが対向するように、折り曲げ可能に薄肉状に形成されている。従って、コイル枠３０は、図２に示すように、第１コイル枠３０ａの鍔部３２ａと、第２コイル枠３０ｂの鍔部３２ｂとが、薄肉部３６を介して連結するように形成されている。またステータ１０に装着されない状態において図２に示すように、第１コイル枠３０ａと第２コイル枠３０ｂは、連結部である薄肉部３６により、脚部１１ａ及び１１ｂの並設方向に並ぶ状態から、図３に示すように互いの伸長方向が同一直線上に並ぶ状態へと折り曲げ可能に連結されている。

次に、コイル枠３０にコイル４０を巻回する行程について説明する。
図３は、コイル枠３０にコイル４０を巻回する行程についての説明図である。まず、コイル枠３０を、胴体部３１ａ、３１ｂが横方向に並んだ状態、つまり脚部１１ａ及び１１ｂの並設方向に並ぶ状態（図２に示した状態）から、鍔部３２ａの後端面と鍔部３２ｂの後端面とが向き合うように薄肉部３６を介してコイル枠３０ａと第２コイル枠３０ｂの互いの伸長方向が同一直線上に並ぶ状態へと折り曲げる。尚、薄肉部３６を介して鍔部３２ａ、３２ｂを折り曲げると、薄肉部３６は、図２に示した状態に復元しようとする。

薄肉部３６を介して鍔部３２ａ、鍔部３２ｂが互いに向き合うように折り曲げると、挿入孔３５ｂ、３４ｂ、３４ａ、３５ａは、図３に示すように、一直線状に並ぶ状態となる。また、胴体部３１ａ、３１ｂも同様に、同一直線状に並ぶ状態となる。この状態で、挿入孔３５ｂ、３４ｂ、３４ａ、３５ａに、ステータ１０の脚部１１ａ、脚部１１ｂの形状に対応する巻き線治具９８を挿入する。巻き線治具９８を挿入することにより、コイル枠３０は、図３に示した状態で維持される。

次に、胴体部３１ａ及び巻き線治具９８の周囲を覆うようにコイル４０を巻回する。具体的には、コイル４０の一端を第１コイル枠３０ａの鍔部３３aに形成された端子部３７ａに絡ませた状態で、コイル４０を、鍔部３３ａから第２コイル枠３０ｂ側の鍔部３２ａへの方向に巻回し、薄肉部３６を跨ぐようにして、第２コイル枠３０ｂの胴体部３１ｂ及び巻き線治具９８の周囲を覆うように巻回する。そして、コイル４０の他端を端子部３７ｂに絡ませる。薄肉部３６を跨ぐようにしてコイル４０を巻回することにより、第１コイル枠３０ａ及び第２コイル枠３０ｂが脚部１１ａ及び１１ｂの並設方向に並ぶ状態に戻ったとしてもコイル４０に張力が加わることが無いのでコイル４０の断線を防止できる。

また、コイル４０は、自己融着線などの、コイル自身が形状を保持する性質を有している。このため、コイル４０の巻回の終了後に、巻き線治具９８を抜き取ってもコイル４０の形状は保持される。巻き線治具９８を抜き取ると、コイル４０は、所定の空間を有した状態で、胴体部３１ａ、３１ｂの周囲を覆うように筒状に保持される。この空間は、巻き線治具９８によって形成されたものである。

また、凹部３８ａ、３８ｂは、それぞれ胴体部３１ａ、３１ｂの伸長方向でのコイル４０の厚みを逃がすように形成されている。従って、コイル４０は、凹部３８ａ、３８ｂと対向する部分で、胴体部３１ａ、３１ｂの伸長方向での厚みが増して、凹部３８ａ、３８ｂの沿うような形状となる。従って、巻回されたコイル４０は、凹部３８ａ、３８ｂによって、位置ずれが抑制される。特に、コイル４０の巻回行程において、巻き線治具９８を抜き取る際や、その後コイル枠３０にステータ１０を組み付けるまでの間でのコイル４０の位置ずれが抑制される。

次に、コイル４０が巻回された状態で、薄肉部３６を介して、コイル枠３０を元の状態（図２に示した状態）へと戻し、挿入孔３４ａ、３５ａ、及びコイル４０の空間に、脚部１１ａを、挿入孔３４ｂ、３５ｂ、及びコイル４０の空間に、脚部１１ｂをそれぞれ挿入することにより、コイル枠３０に対してステータ１０を組み付けることができる。このようにしてコイル４０の巻回作業は行われる。

前述したように、胴体部３１ａ、３１ｂは、それぞれ脚部１１ａ、１１ｂの外周面の半周以下を覆うように形成されている。このように胴体部３１ａ、３１ｂが形成されていることにより、コイル４０の巻径を小さくすることができる。巻径を小さくすることにより、コイル４０の巻数を増大できるので、アンペアターンを増大させることができる。これにより、大型化を抑制しつつ電磁アクチュエータ１の出力を増大させることができる。

また、コイル枠３０は、脚部１１ａ、１１ｂの双方に一本のコイル４０を巻回することができ、コイル４０の一端及び他端をそれぞれ絡ませるための端子部３７ａ、３７ｂが形成されている。従って、コイルを２本用いて、脚部１１ａ、１１ｂのそれぞれに個別に巻回する場合には、２本のコイルに対応する端子部が４つ必要となるが、本実施例のように、コイル４０は１本のコイル線から形成されているため、端子部は２つあればよく、コイル枠３０の製造コストを抑えることができる。

また、胴体部３１ａ、３１ｂは、脚部１１ａ、１１ｂの間に挟まれない位置に形成されている。即ち、脚部１１ａ、１１ｂの外側の側面に沿うように形成されている。このように形成されていることにより、胴体部３１ａと共に脚部１１ａに巻回されるコイル４０と、胴体部３１ｂと共に脚部１１ｂに巻回されるコイル４０との干渉を防止できる。

また、前述したように、コイル枠３０は、コイル４０を巻回する際において、薄肉部３６を折り曲げることによって、コイル４０の巻回作業性が向上する。

以上本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

上記実施例において、胴体部３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、断面Ｉ字状に形成されているが、脚部１１ａ、１１ｂの隣接する２側面を覆うようにそれぞれ断面Ｌ字状に形成されていてもよい。

上記実施例において、第１コイル枠３０ａと第２コイル枠３０ｂとが連結部である薄肉部３６により折り曲げ可能に連結されている例を示したが、連結部は鍔部３２ａ、３２ｂと同じ厚さで部分的に薄肉部や穴があってもよい。

上記実施例において、第１コイル枠３０ａに端子部３７ａが、第２コイル枠３０ｂに端子部３７ｂが立設され、１本のコイル４０を巻回して使用されるアクチュエータを示したが、第１及び第２コイル枠のそれぞれにコイルの一端及び他端を絡ませる第１及び第２端子部を形成し、それぞれ別のコイル線を巻回し、別のステータに装着して使用してもよい。この場合はコイル枠が１つの部品で構成され、コイルを巻回する行程が効率良く行われるので、大型化を抑制しつつコスト及び組立性に優れる電磁アクチュエータを供給することができる。

実施形態に係る電磁アクチュエータの構成を示した図である。 コイル枠の斜視図である。 コイル枠にコイルを巻回する行程についての説明図である。

符号の説明

１、１ａ 電磁アクチュエータ
１０ ステータ
１１ａ、１１ｂ 脚部
１２ａ、１２ｂ 磁極部
２０ ロータ
２１ 軸孔
３０、３０ｃ コイル枠
３０ａ 第１コイル枠
３０ｂ 第２コイル枠
３１ａ〜３１ｃ 胴体部
３２ａ〜３２ｃ、３３ａ〜３３ｃ 鍔部
３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂ 挿入孔
３６ 薄肉部
３７ａ〜３７ｃ 端子部
３８ａ〜３８ｃ 凹部
４０ コイル

Claims (10)

1. 励磁用のコイルと、回動可能に支持されたロータと、前記ロータを回動させるための磁力を作用させると共に並設された第１及び第２脚部を有するステータと、前記コイルが巻回される胴体部と前記胴体部の両端部に形成された一対の鍔部とを有した第１及び第２コイル枠とを備え、
   前記第１脚部に前記第１コイル枠を、前記第２脚部に前記第２コイル枠を装着し、
   前記第１及び第２コイル枠は、折り曲げ可能な連結部により連結されている、ことを特徴とするアクチュエータ。
2. 前記胴体部は、前記ステータの第１及び第２脚部の外周面の半周以下を覆うように形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記胴体部は、直方体状に形成された前記第１及び第２脚部の一側面を覆うように形成されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
4. 前記胴体部は、前記第１及び第２脚部の間に挟まれない位置に形成されている、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のアクチュエータ。
5. 前記鍔部には、前記胴体部に巻回された前記コイルの位置ずれを防止する凹部が形成されている、ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のアクチュエータ。
6. 前記第１及び第２コイル枠は、前記ステータに装着されない状態において互いの伸長方向が前記並設方向に並ぶ状態から同一直線上に並ぶ状態へと折り曲げ可能に連結されている、ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のアクチュエータ。
7. 前記コイルは、前記第１及び第２コイル枠に巻回される一本のコイル線であり、
   前記第１及び第２コイル枠の一方のコイル枠に前記コイルの一端を絡ませる第１端子部が、他方のコイル枠に前記コイルの他端を絡ませる第２端子部が形成されている、ことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のアクチュエータ。
8. 前記コイルは、前記第１コイル枠の一方の鍔部から前記第２コイル枠側の他方の鍔部の方向に巻回され、前記連結部を跨ぐように前記第２コイル枠に巻回される、ことを特徴とする請求項７に記載のアクチュエータ。
9. 励磁用のコイルが巻回される胴体部と前記胴体部の両端部に形成された一対の鍔部とを有した第１及び第２コイル枠とを備え、
   前記一対の鍔部にはステータの脚部を挿入するための挿入孔が形成され、
   前記胴体部は、前記脚部の外周面の半周以下を覆うように形成され、
   前記第１及び第２コイル枠は連結部により連結されており、前記ステータに装着されない状態において互いの伸長方向が同一直線上に並ぶ状態に折り曲げ可能である、ことを特徴とするコイル枠。
10. 前記コイルは、前記第１及び第２コイル枠に巻回される一本のコイル線であり、前記第１コイル枠の一方の鍔部から前記第２コイル枠側の他方の鍔部の方向に巻回され、前記連結部を跨ぐように前記第２コイル枠に巻回され、
    前記第１及び第２コイル枠の一方のコイル枠に前記コイルの一端を絡ませる第１端子部が、他方のコイル枠に前記コイルの他端を絡ませる第２端子部が形成されている、ことを特徴とする請求項９に記載のコイル枠。

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