JP2014229735A - ロータリソレノイド - Google Patents

Abstract

【課題】トルクを一定に保つ、さらにはトルクの変化率を調整することなどができ、かつ、ケースを大型化する必要がない構成を有するロータリソレノイドを提供する。
【解決手段】上側ロータ１０の第１磁極部１１の先端面１２、第２磁極部１６の先端面１７及び第３磁極部２１の先端面２２、並びに、下側ロータの第１磁極部の先端面、第２磁極部の先端面及び第３磁極部の先端面の一部の領域を、回転する方向に向かって狭くなって行くように、言い換えると、回転しているときに前側となる部分から後ろ側となる部分に向かって幅が逓増するように形成された領域が設けられているので、所定の回転角度範囲においてトルクを一定に保つ、さらにはトルクの増加率若しくは減少率の傾きを調整したり、特定の回転角度においてトルクを増減させたりすることが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロータリソレノイドに関し、特に回転範囲の広い領域において一定のトルクを保つことができるロータリソレノイドに関する。

一般的なロータリソレノイドは、回転可能なロータの近傍にステータを設け、コイルへの通電によって磁束を生成し、この磁束によってロータの先端部がステータに接近するような吸引力を発生させる構成となっている。この吸引力によって、ロータを回転させる。ところで、このようなロータリソレノイドでは、この吸引力によって回転するにしたがって、得られるトルクは次第に小さくなり、回転停止の直前では急激に小さくなる。ロータリソレノイドにおいては、回転範囲の広い領域において一定のトルクを要求されることが多いので、このようなトルクの変化は望ましいものではない。また、負荷装置を接続した状態でトルクが急激に小さくなると、負荷に負けてロータが途中で停止することになる。そこで、通常は、本来ロータが回転できる角度のかなり手前で回転を止めるようなストッパを設け、回転開始からストッパに当接するまでの間の、比較的変化が小さい範囲のトルクを利用している。しかし、この解決手段ではロータの回転角度範囲が小さくなるので、回転角度範囲を小さくすることなしにトルクの変化を抑えるための様々な発明がなされている。

図２０は、従来技術に係るロータリソレノイドの構造を示す断面図である。図２０において、３００はロータリソレノイド、３０１はロータ、３０２は第１磁極部、３０３は凸状曲面、３０４は第２磁極部、３０５は凸状曲面、３０６はシャフト、３０７はステータの第１磁極部、３０８は凹状曲面、３０９はステータの第２磁極部、３１０は凹状曲面である。

図２０は、特開２００６−５１６９公報において開示されている発明である。この発明のロータリソレノイド３００は、第１磁極部３０２と第２磁極部３０４との２極が設けられたロータ３０１を備えている。さらに、ロータ３０１は、中心部を貫通するシャフト３０６によって回転可能に支持されている。また、第１磁極部３０２の先端部にはステータの第１磁極部３０７の先端部が対向し、第２磁極部３０４の先端部にはステータの第２磁極部３０９の先端部が対向している。さらに、第１磁極部３０２の先端部とステータの第１磁極部３０７の先端部とは、互いの曲率中心の位置を離隔させることによって、回転開始から所定回転角に達するまでの間、トルクをほぼ一定に保てるようになされた凸状曲面３０３と凹状曲面３０８とが形成されている。同様に、第２磁極部３０４の先端部とステータの第２磁極部３０９の先端部においても、回転開始から所定回転角に達するまでの間、トルクをほぼ一定に保てるようになされた凸状曲面３０５と凹状曲面３１０とが形成されている。

以上の構成によれば、回転開始から所定回転角に達するまでの間、トルクの変化を抑制できるので、回転開始直後からトルクが減少して行く旧来型のロータリソレノイドよりも、ロータの回転角度範囲を小さくすることなしにトルクの減少を抑えることが可能になる。しかしながら、ロータとステータとの先端部に形成する曲面の曲率中心の位置を異なる位置に設定する必要があるので、これらの曲面の設計やロータリソレノイドの組立に対して高度の技術と技能が必要になる。また、対向する曲面同士の曲率中心の位置を大きく離隔させ、これに加えて対向する曲面同士のエアギャップを大きくすると、さらに一定のトルクが得られる回転角度範囲を大きくできるが、同時にロータリソレノイドのケースも大きく必要がある。ロータリソレノイドにおいては、一定のトルクが得られることと共に小型化も主要な課題となっており、特に小型化が求められる用途にではこの解決手段は好ましいとは言い難い。

特開２００６−５１６９公報

本発明は、上記課題を解決するために、ロータリソレノイドにおいて、一定のトルクを得ることができ、かつ、ケースを大型化する必要がない構成を有するロータリソレノイドを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、回転可能に設けられると共に、ラジアル方向に突出するように形成された複数個の磁極部を備えているロータと、固定的に設けられると共に、前記ロータの前記磁極部と同数であり、かつ、前記ロータの前記磁極部側にそれぞれ突出するように形成された磁極部を備えているステータとを有し、前記ステータの前記磁極部と前記ロータの前記磁極部とは、いずれか一方又は両方の先端面のアキシャル方向の幅が一部又は全部の領域において変化するように形成されていることを特徴とするロータリソレノイドである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、さらに、前記ロータ又は前記ステータに近接して設けられたコイルを有し、前記ロータは、前記先端面のアキシャル方向の幅が一部又は全部の領域において前記コイルに通電したときの回転方向に向かって狭くなって行くように形成されていることを特徴とするロータリソレノイドである。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記ロータは、鍛造によって形成されていることを特徴とするロータリソレノイドである。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記ロータは、磁性の構成板材をアキシャル方向に積層することによって形成されると共に、前記先端面が積層された前記構成板材の端面によって構成されていることを特徴とするロータリソレノイドである。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記ステータは、前記先端面のアキシャル方向の幅が一部又は全部の領域において前記コイルに通電したときの前記ロータの回転方向と逆方向に向かって狭くなって行くように形成されていることを特徴とするロータリソレノイドである。

請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発明において、前記ロータは、中央に貫通孔が形成され、さらに、前記ロータの前記貫通孔を貫通するように設けられたシャフトと、前記ロータの前記磁極部と同数の磁極部を備えると共に、中央に前記シャフトが貫通した貫通孔が形成された別のロータと、固定的に設けられると共に、前記ロータの前記磁極部と同数であり、かつ、前記別のロータの前記磁極部側にそれぞれ突出するように形成された磁極部を備えている別のステータとを有することを特徴とするロータリソレノイドである。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記コイルは、前記ロータと前記別のロータとの間に介在するように配置され、前記ステータと前記別のステータとのいずれか一方又は両方の前記磁極部の外周面側にアキシャル方向に延びる溝が形成されているロータリソレノイドである。

請求項１に記載の発明によれば、ステータの磁極部とロータの磁極部とのいずれか一方又は両方の先端面の回転の中心軸方向の幅が一部又は全部の領域において変化するように形成されているので、例えば回転開始から所定の角度に至るまで、先端面同士の対向面積が逓増するような構成にすることによって、先端面間の磁束の流れを逓増させてトルクを一定に保つことが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、ステータの磁極部とロータの磁極部とのいずれか一方又は両方の先端面同士の対向面積が逓増する構成を極めて容易に実現できる。

請求項３に記載の発明によれば、鍛造用金型でステータの磁極部とロータの磁極部とのいずれか一方又は両方の先端近傍部分を押し潰すことによって、ステータの磁極部とロータの磁極部との先端面同士の対向面積が逓増するような形状に容易に、かつ、同一形状で大量に加工できる。

請求項４に記載の発明によれば、磁極となる部分の幅又は厚さが異なる構成板材を数種類又はそれ以上の種類予め形成しておくことによって、ステータの磁極部とロータの磁極部とのいずれか一方又は両方の先端面同士の対向面積が逓増する構成を極めて容易に実現できる。

請求項５に記載の発明によれば、例えば薄型のロータリソレノイドなど、ロータが非常に薄くて磁極部の先端近傍部分を特定形状に加工する困難性が高く、加工コストも大きくなる場合において、ステータの磁極部とロータの磁極部との先端面同士の対向面積が逓増する構成を容易に実現できる。

請求項６に記載の発明によれば、２組のロータ及びステータを設けることによって、ほぼ２倍のトルクを得ることができる。

請求項７に記載の発明によれば、コイルワイヤ又はリード線をステータ又は別のステータの溝の内部に配線できるので、ロータ及びステータを２組設ける場合にしばしば起きる配線スペースの問題を容易に解決できる。

本発明の第１の実施の形態に係る上側ロータ及び上側ステータを示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る上側ロータを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る上側ステータを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るロータリソレノイドの通電前の状態を示す図であり、（ａ）はＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は縦断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るロータリソレノイドの通電前の状態を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係るロータリソレノイドの通電後の状態を示す図であり、（ａ）はＢ−Ｂ線断面図、（ｂ）は縦断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るロータリソレノイドの通電後の状態を示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係る上側ロータ及び上側ステータを示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係る上側ロータを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る下側ロータを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るロータリソレノイドの通電前の状態を示す図であり、（ａ）はＣ−Ｃ線断面図、（ｂ）は縦断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るロータリソレノイドの通電前の状態を示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係るロータリソレノイドの通電後の状態を示す図であり、（ａ）はＤ−Ｄ線断面図、（ｂ）は縦断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るロータリソレノイドの通電後の状態を示す斜視図である。 本発明の第１及び第２の実施の形態に係るロータリソレノイドと従来型のソレノイドのトルク特性を比較したグラフである。 本発明の第３の実施の形態に係る上側ロータを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る上側ロータ及び上側ステータを示す斜視図である。 本発明の第５の実施の形態に係る上側ロータを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。 本発明の第６の実施の形態に係る上側ロータを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。 従来技術に係るロータリソレノイドの構造を示す断面図である。

まず、本件では、「ラジアル方向」を対象物の中心軸と直交し、かつ、中心軸から離れて行く方向という意味で用いる。また、本件では、「アキシャル方向」を対象物の中心軸と平行となる方向という意味で用いる。次に、本発明の第１の実施の形態に係るロータリソレノイドについて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る上側ロータ及び上側ステータを示す斜視図である。図１において、１０は上側ロータ、１１は第１磁極部、１２は先端面、１３は傾斜曲面、１４は下部平坦面、１５は上部平坦面、１６は第２磁極部、１７は先端面、１８は傾斜曲面、１９は下部平坦面、２０は上部平坦面、２１は第３磁極部、２２は先端面、２３は傾斜曲面、２４は下部平坦面、２５は上部平坦面、２６は貫通孔、３０は上側ステータ、３１は第２磁極部、３２は先端面、３３は第３磁極部、３４は先端面、３５は第１磁極部、３６は先端面、３７は位置決め用突出部、３８は配線用溝、３９は外周面、４０は第１連結部、４１は内周面、４２は第２連結部、４３は内周面、４４は第３連結部、４５は内周面である。また、図２は、本発明の第１の実施の形態に係る上側ロータを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図である。図２において、２７は上面、２８は下面、５０は下側ロータ、５１は第１磁極部、５２は先端面、５３は傾斜曲面、５４は下部平坦面、５５は上部平坦面、５６は第２磁極部、５７は先端面、５８は傾斜曲面、５９は下部平坦面、６０は上部平坦面、６１は第３磁極部、６２は先端面、６３は傾斜曲面、６４は下部平坦面、６５は上部平坦面、６６は貫通孔、６７は上面、６８は下面であり、その他の符号は図１と同じものを示す。なお、上側ロータ１０と下側ロータ５０とは同一形状であり、（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は両者に共通する図である。また、図３は、本発明の第１の実施の形態に係る上側ステータを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。図３において、４６は上面、４７は下面、７０は下側ステータ、７１は第２磁極部、７２は先端面、７３は第３磁極部、７４は先端面、７５は第１磁極部、７６は先端面、７７は位置決め用突出部、７８は配線用溝、７９は外周面、８０は第１連結部、８１は内周面、８２は第２連結部、８３は内周面、８４は第３連結部、８５は内周面、８６は上面、８７は下面であり、その他の符号は図１と同じものを示す。図１５は、本発明の第１及び第２の実施の形態に係るロータリソレノイドと従来型のソレノイドのトルク特性を比較したグラフである。

この実施の形態に係るロータリソレノイドは、ロータ及びステータの形状に最も大きな特徴がある。まず、ロータについて説明する。図１及び図２に示すように、上側ロータ１０は、等間隔となる１２０度間隔でそれぞれ配置され、ラジアル方向（ここでは上側ロータ１０の中心軸から離れて行く方向となる）に延びる第１磁極部１１、第２磁極部１６及び第３磁極部２１の３極の磁極部を備えている。また、図２に示すように、この実施の形態に係るロータリソレノイドは、上側ロータ１０と、これと同一形状の下側ロータ５０を有する。貫通孔２６は、上側ロータ１０においてアキシャル方向（ここでは上側ロータ１０の中心軸と平行な方向となる）に形成されており、後述するシャフトを貫通させる孔である。後述するコイルに通電すると、シャフトを中心として図１及び図２（ａ）において反時計回りとなる方向に回転する。第１磁極部１１の先端面１２、第２磁極部１６の先端面１７及び第３磁極部２１の先端面２２は、貫通孔２６と中心軸を共有する仮想的な円筒の周側面に包含されるように形成されている。すなわち、先端面１２、先端面１７及び先端面２２は、それぞれ貫通孔２６の中心軸から同一距離となる位置に形成されており、貫通孔２６に対してラジアル方向における切断面が円弧状となる面としてなされている。なお、ロータ及びステータの磁極部の数は、３極に限られるものではなく、２極又は４極以上であってもよい。また、中心軸に対して等間隔に配置されるのではなく、特定方向に偏って配置されていてもよい。

さらに、先端面１２、先端面１７及び先端面２２は、一部の領域において、コイルに通電して上側ロータ１０を回転させるときに、この回転する方向に向かって狭くなって行くように形成されている。言い換えると、先端面１２、先端面１７及び先端面２２は、一部の領域において、回転しているときに前側となる部分から後ろ側となる部分に向かってアキシャル方向における幅が逓増するようになされた領域が設けられている。すなわち、第１磁極部１１は、先端面近傍部分の上側を鍛造によって変形させて、緩やかな凹状曲面である傾斜曲面１３と、平坦な下部平坦面１４を形成している。傾斜曲面１３は、下部平坦面１４と上部平坦面１５に対して連続するように、かつ、上部平坦面１５に向かって上り勾配となるように形成されている。つまり、傾斜曲面１３が回転しているときに前側となる下部平坦面１４から、回転しているときに後ろ側となる上部平坦面１５とに連続しているので、先端面１２は、この回転する方向に向かって狭くなるような外形を呈することになる。これは、後述するように、先端面１２が回転する方向に向かって狭くなるように形成することによって、回転開始から所定回転角度となるまでの間、先端面１２と上側ステータ３０との間に流れる磁束量を回転するのにつれて逓増するように構成したことによって、トルクの生成に寄与する磁束の流れの減少を抑え、上側ロータ１０のトルクを一定に保持することを目的としてなされたものである。

下部平坦面１４は、上部平坦面１５と平行な面として形成されている。下部平坦面１４が形成されておらず、傾斜曲面１３が回転時に最も前側となるところまで形成されていると、上側ロータ１０の回転開始時のトルクが小さくなりすぎなるので、一定量のトルクを確保するために設けたものである。上部平坦面１５は、上側ロータ１０の上面２７と同一平面を構成しており、上側ロータ１０のトルクの調整に対してはほとんど寄与しない。なお、傾斜曲面１３、下部平坦面１４及び上部平坦面１５の先端面１２側から見たときの長さや傾斜角度は、ロータリソレノイドに要求させるトルク特性によって適宜変更可能である。例えば、下部平坦面１４を長くするのと同時に、傾斜曲面１３を短くし、かつ、勾配をさらに大きくする、傾斜曲面１３の曲率半径を長くする、あるいは、下部平坦面１４を設けないなど、要求される特性に応じて改変を加えることができる。

第２磁極部１６も第１磁極部１１と同様に、傾斜曲面１８が下部平坦面１９と上部平坦面２０に対して連続するように、かつ、上部平坦面２０に向かって上り勾配となるように形成されている。よって、第２磁極部１６の先端面１７も、上側ロータ１０の回転する方向に向かって狭くなるような外形を呈している。第３磁極部２１も同様に、傾斜曲面２３が下部平坦面２４と上部平坦面２５に対して連続するように、かつ、上部平坦面２５に向かって上り勾配となるように形成されている。よって、第３磁極部２１の先端面２２も、上側ロータ１０の回転する方向に向かって狭くなるような外形を呈している。以上のように形成しているので、上側ロータ１０は、図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、下面２８側が貫通孔２６の開口部を除いて単一の平坦面として形成されているのに対し、上面２７側は所定のトルク特性を得るために第１磁極部１１、第２磁極部１６及び第３磁極部２１に曲面を形成しているので、単一の平坦面とはならない。貫通孔２６は、下側ロータ５０とそれぞれの磁極部の位置を一致させるために、アキシャル方向において円形の一部を切り欠いた断面外形に形成されている。このようにすることによって、これらのロータの中心軸方向から見たときに、互いの磁極同士が完全に重なり合うようにしている。

下側ロータ５０は、シャフトを介して上側ロータ１０と一体的に設けられており、さらに上側ロータ１０と同一形状に形成されている。また、下側ロータ５０は、図２に示すように、第１磁極部５１、第２磁極部５６及び第３磁極部６１の３極の磁極を備えている。第１磁極部５１は、傾斜曲面５３が下部平坦面５４と上部平坦面５５に対して連続するように、かつ、上部平坦面５５に向かって上り勾配となるように形成されている。このように形成したことよって、第１磁極部５１の先端面５２は、下側ロータ５０の回転する方向に向かって狭くなるような外形を呈している。さらに、第２磁極部５６も、傾斜曲面５８が下部平坦面５９と上部平坦面６０に対して連続するように、上部平坦面６０に向かって上り勾配となるように形成され、第３磁極部６１も、傾斜曲面６３が下部平坦面６４と上部平坦面６５に対して連続するように、上部平坦面６５に向かって上り勾配となるように形成されている。したがって、先端面５２、先端面５７及び先端面６２は、それぞれ下側ロータ５０の回転する方向に向かって狭くなるような外形を呈している。また、貫通孔６６の形状も上側ロータ１０の貫通孔２６と同じであり、上面６７及び下面６８も上側ロータ１０の上面２７及び下面２８と同じである。

次に、ステータについて説明する。この実施の形態に係るロータリソレノイドは、上側ロータ１０と下側ロータ５０とに対応して２つのステータを有している。上側ステータ３０は、図１に示すように、概ね円環状の外観を呈しており、内部空間に上側ロータ１０が配置される。また、上側ロータ１０の第１磁極部１１、第２磁極部１６及び第３磁極部２１にそれぞれ対応する第２磁極部３１、第３磁極部３３及び第１磁極部３５の３極が設けられている。図３（ａ）に示すように、第２磁極部３１、第３磁極部３３及び第１磁極部３５は、上側ステータ３０の内周面からその中心軸に向かって突出している。また、第２磁極部３１の先端面３２、第３磁極部３３の先端面３４、及び第１磁極部３５の先端面３６は、それぞれ上側ロータ１０の貫通孔２６と中心軸を共有する仮想的な円筒の周側面に包含されるように形成されている。また、上側ロータ１０の第１磁極部１１、第２磁極部１６及び第３磁極部２１の間にはそれぞれ第１連結部４０、第２連結部４２及び第３連結部４４を設けて３つの磁極部を一体にしている。第１連結部４０、第２連結部４２及び第３連結部４４は、３つの磁極部を一体にすると共に、コイルへの通電によって生成した磁束が周辺空間に漏出して、トルクの発生に寄与しなくなることを防ぐ役割も併せ持つ。

さらに、第１連結部４０、第２連結部４２及び第３連結部４４の内周面４１、内周面４３及び内周面４５はそれぞれ貫通孔２６と中心軸を共有する仮想的な円筒の周側面に包含されるように形成されている。この仮想的な円筒の周側面は、先端面３２、先端面３４及び先端面３６を包含する仮想的な円筒の周側面より径が大きい。さらに、上側ステータ３０の外周面３９には、位置決め用突出部３７と配線用溝３８とが形成されている。位置決め用突出部３７は、上側ロータ１０に対して上側ステータ３０を精確に配置するためのものであり、後述するケースのスリットに挿入される。配線用溝３８は、コイルを構成するコイルワイヤの端部に接続されたリード線をケースの外部に導き出すための通路となる。後述するように、コイルは上側ロータ１０及び上側ステータ３０と、下側ロータ５０及び下側ステータ７０との間、つまり上側ステータ３０の下方に配置される。そこで、上側ステータ３０の下面４７側から上面４６側にリード線を導き出し、かつ、上側ロータ１０の回転を妨げないように上側ステータ３０の外周面３９側に配線用溝３８を形成している。また、配線用溝３８は、第３磁極部３３の外周面３９側の一部を切り欠いた形状に形成されているが、第３磁極部３３を流れる磁束の大半が先端面３４に近い領域を流れるので、磁束の流れをほとんど妨げない。なお、他に配線用の通路がある場合には、配線用溝３８を設けなくてもよい。

下側ステータ７０は、図３に示すように、上側ステータ３０と同一形状であり、また下側ロータ５０の第１磁極部５１、第２磁極部５６及び第３磁極部６１にそれぞれ対応する第２磁極部７１、第３磁極部７３及び第１磁極部７５の３極を設けている。また、第２磁極部７１の先端面７２、第３磁極部７３の先端面７４、及び第１磁極部７５の先端面７６は、それぞれ下側ロータ５０の貫通孔６６と中心軸を共有する仮想的な円筒の周側面に包含されるように形成されている。また、下側ステータ７０の第２磁極部７１、第３磁極部７３及び第１磁極部７５の間にはそれぞれ第１連結部８０、第２連結部８２及び第３連結部８４を設けて３つの磁極を一体にしている。さらに、第１連結部８０、第２連結部８２及び第３連結部８４の内周面８１、内周面８３及び内周面８５はそれぞれ下側ロータ５０の貫通孔６６と中心軸を共有する仮想的な円筒の周側面に包含されるように形成されている。この仮想的な円筒の周側面は、先端面７２、先端面７４及び先端面７６を包含する仮想的な円筒の周側面より径が大きい。さらに、下側ステータ７０の外周面７９には、位置決め用突出部７７と配線用溝７８とが形成されている。位置決め用突出部７７と配線用溝７８との形状や目的は上側ステータ３０と同じである。

続けて、この実施の形態に係るロータリソレノイドの全体構成について説明する。図４は、本発明の第１の実施の形態に係るロータリソレノイドの通電前の状態を示す図であり、（ａ）はＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は縦断面図である。図４において、９０はシャフト、９０ａは基端側突出部、９０ｂは先端側突出部、９１はケース、９２はボビン、９３はコイル、９４はスペーサ、９５及び９６はキャップ、１００はロータリソレノイドであり、その他の符号は図１と同じものを示す。また、図５は、本発明の第１の実施の形態に係るロータリソレノイドの通電前の状態を示す斜視図である。図５において用いた符号は、全て図１及び図４と同じものを示す。さらに、図６は、本発明の第１の実施の形態に係るロータリソレノイドの通電後の状態を示す図であり、（ａ）はＢ−Ｂ線断面図、（ｂ）は縦断面図である。図６において用いた符号は、全て図１及び図４と同じものを示す。くわえて、図７は、本発明の第１の実施の形態に係るロータリソレノイドの通電後の状態を示す斜視図である。図７において用いた符号は、全て図１及び図４と同じものを示す。なお、図５及び図７においては、キャップ９５の記載を省略して、内部構造を表している。

ロータリソレノイド１００は、図５に示すように、磁性材によって略円筒形状に形成されたケース９１の基端側の開口部と先端側の開口部とをキャップ９５とキャップ９６とで閉止している。ケース９１は、略円筒形状に形成されており、また位置決め用突出部３７及び７７を嵌合するために切り込みが形成されている。キャップ９５とキャップ９６とは、中央に開口部がそれぞれ形成されており、シャフト９０の基端側突出部９０ａと先端側突出部９０ｂがこれらの開口部から突出している。コイル９３はボビン９２に巻回されており、ボビン９２は上側ステータ３０と下側ステータ７０とに挟持されている。スペーサ９４は、磁性材で形成されており、上側ロータ１０と下側ロータ５０とを所定間隔で保持すると共に、上側ロータ１０と下側ロータ５０、及びケース９１と共に磁気回路を構成するものである。すなわち、上側ロータ１０と下側ロータ５０とは、シャフト９０に対して、スペーサ９４の上面と下面とに接するように圧入されているので、上側ロータ１０と下側ロータ５０との距離は、スペーサ９４の中心軸方向の長さによって設定される。さらに、ボビン９２の中心軸方向の長さはスペーサ９４の中心軸方向の長さよりも若干短く設定されているので、ボビン９２と上側ロータ１０及び下側ロータ５０との間隙を必要最小限度の距離に精確に設定するとすることが可能である。なお、記載を省略しているが、コイル９３に接続されたリード線は、上側ステータ３０の配線用溝３８を介してキャップ９５の図示していない開口部から外部に導き出されている。

また、コイル９３に通電する前の状態においては、図４（ａ）及び図５に示すように、上側ロータ１０の第１磁極部１１の先端面１２と上側ステータ３０の第１磁極部３５の先端面３６とは、ごく一部の非常に小さな領域のみが対向した状態になっている。同様に、第２磁極部１６の先端面１７と第２磁極部３１の先端面３２と、及び、第３磁極部２１の先端面２２と第３磁極部３３の先端面３４とも、非常に小さな領域のみが対向した状態になっている。図４には図示していないが、下側ロータ５０と下側ステータ７０においても、第１磁極部５１の先端面５２と第１磁極部７５の先端面７６、第２磁極部５６の先端面５７と第２磁極部７１の先端面７２、及び、第３磁極部６１の先端面６２と第３磁極部７３の先端面７４とは、非常に小さな領域のみが対向した状態になっている。

コイル９３に通電すると、上側ロータ１０と上側ステータ３０、及び、下側ロータ５０と下側ステータ７０との間に磁束の流れを生成する。なお、通電時に生成される磁束は、主として対向する先端面同士の間を流れるが、各磁極の先端面以外の面同士、又は、先端面と他の面を流れるものもある。磁束の流れを生成すると、上側ロータ１０と上側ステータ３０、及び、下側ロータ５０と下側ステータ７０との間に吸引力を生じる。この吸引力は、上側ロータ１０及び下側ロータ５０を回転させるトルクとなり、図６及び図７に示すように、上側ロータ１０及び下側ロータ５０を反時計回りに回転させる。上側ロータ１０及び下側ロータ５０の回転に伴ってシャフト９０も回転する。そして、図６等で図示していないロータリソレノイド１００の外部に設けたストッパに当接したところで、これらの回転が規制される。

ところで、上側ロータ１０の先端面１２、先端面１７及び先端面２２、並びに、下側ロータ５０の先端面５２、先端面５７及び先端面６２は、前述した共通する仮想的な円筒の周側面上を回転する。この仮想的な円筒は、上側ステータ３０の先端面３６、先端面３２及び先端面３４、並びに、下側ステータ７０の先端面７６、先端面７２及び先端面７４を包含する仮想的な円筒と中心軸が一致している。したがって、本発明では、ロータとステータとの対向する先端面同士の曲率中心は一致しており、エアギャップは常に一定距離を保っている。一方、上側ロータ１０の先端面１２、先端面１７及び先端面２２、並びに、下側ロータ５０の先端面５２、先端面５７及び先端面６２は、回転しているときに前側となる部分から後ろ側となる部分に向かって幅が逓増するように形成された領域があるので、互いに対向する先端面の面積はこのような構成がないものよりも増加率が大きくなる、言い換えると急増する構成となっている。前述のように、互いに対向する先端面の間を流れる磁束量も急増する。上側ロータ１０と下側ロータ５０、及び、下側ロータ５０と下側ステータ７０との間を流れる磁束は、回転しているときに前側となる部分から後ろ側となる部分に向かって幅が逓増するように形成していないと、上側ロータ１０及び下側ロータ５０が回転するのに従って、回転方向に直交する、又は、回転方向と逆方向の吸引力を生成する割合が増加して行く。

したがって、上側ロータ１０及び下側ロータ５０のトルクも減少して行く。しかし、本発明では、互いに対向する先端面同士の磁束の流れが急増するように構成したので、トルクの生成に寄与する磁束の流れの減少を抑えて、上側ロータ１０及び下側ロータ５０のトルクは所定の回転角度範囲においてほぼ一定に保つことができる。これに対して、特開２００６−５１６９公報では、ロータとステータとの対向する先端面同士の曲率中心同士を離隔することによって、エアギャップを回転中に変化させてトルクを一定に保つようにしているので、両発明の構成は全く異なると言える。ところで、図１５（ｂ）は、この実施の形態に係るロータリソレノイド１００（傾斜型のグラフ）と、磁極部に傾斜曲面を設けないロータリソレノイド（従来型のグラフ）とを比較した実験結果を示すものである。なお、ロータ以外の構成は同じものとしている。図１５（ｂ）から分かるように、この実施の形態に係る上側ロータ１０及び下側ロータ５０の構成によって、回転角度の広い範囲においてほぼ一定のトルクを得られる。

以上のように、本発明の第１の実施の形態に係るロータリソレノイド１００は、上側ロータ１０の第１磁極部１１の先端面１２、第２磁極部１６の先端面１７及び第３磁極部２１の先端面２２、並びに、下側ロータ５０の第１磁極部５１の先端面５２、第２磁極部の先端面５７及び第３磁極部の先端面６２の一部の領域を、回転する方向に向かって狭くなって行くように、言い換えると、先端面１２、回転しているときに前側となる部分から後ろ側となる部分に向かって幅が逓増するように形成された領域が設けられているので、所定の回転角度範囲においてトルクを一定に保つことが可能となる。また、ロータとステータの先端面同士の曲率中心同士を離隔させる手段よりも小型化が容易である。

次に、本発明の第２の実施の形態に係るロータリソレノイドについて説明する。図８は、本発明の第２の実施の形態に係る上側ロータ及び上側ステータを示す斜視図である。図８において、１１０は上側ロータ、１１１は第１ロータ構成板材、１１２は第１磁極部の先端面、１１３は第２磁極部の先端面、１１４は第３磁極部の先端面、１１５は第２ロータ構成板材、１１６は第１磁極部の先端面、１１７は第２磁極部の先端面、１１８は第３磁極部の先端面、１１９は第３ロータ構成板材、１２０は第１磁極部の先端面、１２１は第２磁極部の先端面、１２２は第３磁極部の先端面、１２３は第４ロータ構成板材、１２４は第１磁極部の先端面、１２５は第２磁極部の先端面、１２６は第３磁極部の先端面、１２７は第５ロータ構成板材、１２８は第１磁極部の先端面、１２９は第２磁極部の先端面、１３０は第３磁極部の先端面、１３１は第６ロータ構成板材、１３２は第１磁極部の先端面、１３３は第２磁極部の先端面、１３４は第３磁極部の先端面、１３５は第７ロータ構成板材、１３６は第１磁極部の先端面、１３７は第２磁極部の先端面、１３８は第３磁極部の先端面、１３９は第８ロータ構成板材、１４０は第１磁極部の先端面、１４１は第２磁極部の先端面、１４２は第３磁極部の先端面、１４３、１４４及び１４５は積層先端面、１４６は第１磁極、１４７は第２磁極、１４８は第３磁極、１４９は貫通孔であり、その他の符号は図１と同じものを示す。また、図９は、本発明の第２の実施の形態に係る上側ロータを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図である。図９において、１５０は上面、１５１は下面であり、その他の符号は図８と同じものを示す。さらに、図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る下側ロータを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図である。図１０において、１６０は下側ロータ、１６１は第１ロータ構成板材、１６２は第２ロータ構成板材、１６３は第３ロータ構成板材、１６４は第４ロータ構成板材、１６５は第５ロータ構成板材、１６６は第６ロータ構成板材、１６７は第７ロータ構成板材、１６８は第８ロータ構成板材、１６９は貫通孔、１７０は第１磁極、１７１は第２磁極、１７２は第３磁極、１７３は上面、１７４は下面である。

この実施の形態に係るロータリソレノイドは、本発明の第１の実施の形態に係るロータリソレノイドと同様に、上側ロータ及び下側ロータの磁極部において、先端面の一部の領域を、回転する方向に向かって狭くなって行くように形成している点で共通するが、上側ロータ１１０及び下側ロータ１６０を、多数のロータ構成板材を積層することによって構成している点が異なる。すなわち、図８及び図９に示すように、上側ロータ１１０は、下から順に第１ロータ構成板材１１１、第２ロータ構成板材１１５、第３ロータ構成板材１１９、第４ロータ構成板材１２３、第５ロータ構成板材１２７、第６ロータ構成板材１３１、第７ロータ構成板材１３５及び第８ロータ構成板材１３９を積層することによって形成されている。これらロータ構成板材は、それぞれ３つの磁極に対応する突出部が形成されており、それらの突出部が第１磁極１４６、第２磁極１４７、第３磁極１４８をそれぞれ構成している。また、ロータ構成板材の先端面が磁極の先端面の一部となる。すなわち、第１磁極１４６の積層先端面１４３は、回転方向における幅が狭くなっている、第１ロータ構成板材１１１の第１磁極部の先端面１１２、第２ロータ構成板材１１５の第１磁極部の先端面１１６、第３ロータ構成板材１１９の第１磁極部の先端面１２０、第４ロータ構成板材１２３の第１磁極部の先端面１２４、第５ロータ構成板材１２７の第１磁極部の先端面１２８、第６ロータ構成板材１３１の第１磁極部の先端面１３２、第７ロータ構成板材１３５の第１磁極部の先端面１３６及び第８ロータ構成板材１３９の第１磁極部の先端面１４０によって構成されている。

また、第２磁極１４７の積層先端面１４４は、回転方向における幅が順次狭くなっているところの、第１ロータ構成板材１１１の第２磁極部の先端面１１３、第２ロータ構成板材１１５の第２磁極部の先端面１１７、第３ロータ構成板材１１９の第２磁極部の先端面１２１、第４ロータ構成板材１２３の第２磁極部の先端面１２５、第５ロータ構成板材１２７の第２磁極部の先端面１２９、第６ロータ構成板材１３１の第２磁極部の先端面１３３、第７ロータ構成板材１３５の第２磁極部の先端面１３７及び第８ロータ構成板材１３９の第２磁極部の先端面１４１によって構成されている。さらに、第３磁極１４８の積層先端面１４５は、回転方向における幅が順次狭くなっている、第１ロータ構成板材１１１の第３磁極部の先端面１１４、第２ロータ構成板材１１５の第３磁極部の先端面１１８、第３ロータ構成板材１１９の第３磁極部の先端面１２２、第４ロータ構成板材１２３の第３磁極部の先端面１２６、第５ロータ構成板材１２７の第３磁極部の先端面１３０、第６ロータ構成板材１３１の第３磁極部の先端面１３４、第７ロータ構成板材１３５の第３磁極部の先端面１３８及び第８ロータ構成板材１３９の第３磁極部の先端面１４２によって構成されている。

くわえて、第１ロータ構成板材１１１及び第２ロータ構成板材１１５は、第３ロータ構成板材１１９、第４ロータ構成板材１２３、第５ロータ構成板材１２７、第６ロータ構成板材１３１、第７ロータ構成板材１３５及び第８ロータ構成板材１３９の３倍の厚さに形成されている。以上の８種類のロータ構成板材によって、積層先端面１４３、１４４及び１４５の形状を第１の実施の形態における３つの磁極の先端面に近いものにしている。すなわち、下から上に向かって各ロータ構成板材の先端面の回転方向の幅を順次狭くすることによって、先端面の回転しているときに前側となる端部を階段状に後退させ、傾斜曲面に近似した形状を実現している。貫通孔１４９は、第１の実施の形態における貫通孔２６と同一形状に形成されている。

これに対して、下側ロータ１６０は、上下方向において上側ロータ１１０と線対称な形状となっている。すなわち、図１０に示すように、下側ロータ１６０は、下から順に第１ロータ構成板材１６１、第２ロータ構成板材１６２、第３ロータ構成板材１６３、第４ロータ構成板材１６４、第５ロータ構成板材１６５、第６ロータ構成板材１６６、第７ロータ構成板材１６７、第８ロータ構成板材１６８を積層して形成されており、下側ロータ１６０の上面１７３側が下面１７４側より表面積が大きく、上側ロータ１１０の上面１５０側と下面１５１側とは逆の関係になる。第１磁極１７０、第２磁極１７１及び第３磁極１７２は、上側ロータ１１０の第１磁極１４６、第２磁極１４７、第３磁極１４８と上下方向に線対称であるが、構成は同じであるので、詳細な説明を省略する。貫通孔１６９は、における貫通孔６６と同一形状に形成されている。以上の構成によって、積層したロータ構成板材の階段状の部分が本発明の第１の実施の形態に係る各磁極部の傾斜曲面に近似した形状となる。

さらに、この実施の形態に係るロータリソレノイドの全体構成について説明する。図１１は、本発明の第２の実施の形態に係るロータリソレノイドの通電前の状態を示す図であり、（ａ）はＣ−Ｃ線断面図、（ｂ）は縦断面図である。図１１において、１７５はロータリソレノイドであり、その他の符号は図４及び図９と同じものを示す。また、図１２は、本発明の第２の実施の形態に係るロータリソレノイドの通電前の状態を示す斜視図である。図１２において用いた符号は、全て図１１と同じものを示す。さらに、図１３は、本発明の第２の実施の形態に係るロータリソレノイドの通電後の状態を示す図であり、（ａ）はＤ−Ｄ線断面図、（ｂ）は縦断面図である。図１３において用いた符号は、全て図１１と同じものを示す。くわえて、図１４は、本発明の第１の実施の形態に係るロータリソレノイドの通電後の状態を示す斜視図である。図１４において用いた符号は、全て図１１と同じものを示す。

ロータリソレノイド１７５において、図１１に示すように、上側ロータ１１０及び下側ロータ１６０は、第１の実施の形態に係る上側ロータ１０及び下側ロータ５０と同様にスペーサ９４が介在した状態でシャフト９０を嵌合している。なお、上側ロータ１１０及び下側ロータ１６０は、各ロータ構成板材の間にエアギャップを生じて無用な磁気抵抗を生じることのないように圧接した状態にしてある。コイル９３に通電する前の状態においては、図１１（ａ）及び図１２に示すように、上側ロータ１１０の第１磁極１４６の積層先端面１４３と上側ステータ３０の第１磁極部３５の先端面３６とは、ごく一部の非常に小さな領域のみが対向した状態になっている。同様に、第２磁極１４７の積層先端面１４４と第２磁極部３１の先端面３２と、及び、第３磁極１４８の積層先端面１４５と第３磁極部３３の先端面３４とも、非常に小さな領域のみが対向した状態になっている。図１１には図示していないが、下側ロータ１６０と下側ステータ７０においても、第１磁極１７０と第１磁極部７５、第２磁極１７１と第２磁極部７１、及び、第３磁極１７２と第３磁極部７３とも、非常に小さな領域のみが対向した状態になっている。

コイル９３に通電すると、上側ロータ１１０と上側ステータ３０、及び、下側ロータ１６０と下側ステータ７０との間に磁束の流れを生成する。なお、通電時に生成される磁束は、主として対向する先端面同士の間を流れるが、各磁極の先端面以外の面同士、又は、先端面と他の面を流れるものもある。磁束の流れを生成すると、上側ロータ１１０と上側ステータ３０、及び、下側ロータ５０と下側ステータ７０との間に吸引力を生じる。この吸引力は、上側ロータ１０及び下側ロータ５０を回転させるトルクとなり、図１３及び図１４に示すように、上側ロータ１１０及び下側ロータ１６０を反時計回りに回転させる。上側ロータ１１０及び下側ロータ１６０の回転に伴ってシャフト９０も回転する。そして、図１３等で図示していないロータリソレノイド１００の外部に設けたストッパに当接したところで、これらの回転が規制される。また、図１５（ａ）は、この実施の形態に係るロータリソレノイド１７５（積層型のグラフ）と、磁極部に傾斜曲面を設けないロータリソレノイド（従来型のグラフ）とを比較した実験結果を示すものである。なお、ロータ以外の構成は同じものとしている。図１５（ａ）から分かるように、この実施の形態に係る上側ロータ１１０及び下側ロータ１６０の構成によって、回転角度の広い範囲においてほぼ一定のトルクを得られる。

以上のように、本発明の第２の実施の形態に係るロータリソレノイド１７５は、上側ロータ１１０を、磁極となる部分の幅が異なる第１ロータ構成板材１１１、第２ロータ構成板材１１５、第３ロータ構成板材１１９、第４ロータ構成板材１２３、第５ロータ構成板材１２７、第６ロータ構成板材１３１、第７ロータ構成板材１３５及び第８ロータ構成板材１３９を積層して形成すると共に、下側ロータ１６０を、第１ロータ構成板材１６１、第２ロータ構成板材１６２、第３ロータ構成板材１６３、第４ロータ構成板材１６４、第５ロータ構成板材１６５、第６ロータ構成板材１６６、第７ロータ構成板材１６７、第８ロータ構成板材１６８を積層して形成することによって、ロータ構成板材の階段状の部分が本発明の第１の実施の形態に係るロータリソレノイド１００と同様の作用効果を奏するようにしている。また、予め異なる磁極となる部分の幅が異なる多種類のロータ構成板材を準備することによって、様々なトルク特性を得ることができる。さらに、厚さが異なる２種類又は３種類以上のロータ構成板材を準備すれば、用途に応じたきめ細かなトルク特性を持つロータリソレノイドを提供することが可能となる。くわえて、ロータ構成板材は、プレス加工によって大量に製造できるので、少量、多量のいずれの需要にも容易に応じることができる。

続けて、本発明の第３の実施の形態に係るロータリソレノイドについて説明する。図１６は、本発明の第３の実施の形態に係る上側ロータを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図である。図１６において、１８０は上側ロータ、１８１は中間ロータ構成板材、１８２は下側第１ロータ構成板材、１８３は下側第２ロータ構成板材、１８４は下側第３ロータ構成板材、１８５は下側第４ロータ構成板材、１８６は下側第５ロータ構成板材、１８７は上側第１ロータ構成板材、１８８は上側第２ロータ構成板材、１８９は上側第３ロータ構成板材、１９０は上側第４ロータ構成板材、１９１は上側第５ロータ構成板材、１９２は第１磁極、１９３は第２磁極、１９４は第３磁極、１９５は貫通孔である。

この実施の形態に係るロータリソレノイドは、図１６に示すように、上側ロータ１８０を、中間ロータ構成板材１８１を中心として、下方に向かって下側第１ロータ構成板材１８２、下側第２ロータ構成板材１８３、下側第３ロータ構成板材１８４、下側第４ロータ構成板材１８５、下側第５ロータ構成板材１８６を積層し、上方に向かって上側第１ロータ構成板材１８７、上側第２ロータ構成板材１８８、上側第３ロータ構成板材１８９、上側第４ロータ構成板材１９０、上側第５ロータ構成板材１９１を積層している。これは、上側ロータ１８０は、第２の実施の形態に係る上側ロータ１１０と下側ロータ１６０とを上下逆転した上で一体にしたものに近い構成と言える。なお、第１磁極１９２、第２磁極１９３及び第３磁極１９４の先端面の上下方向の幅は、上面１９６と下面１９７の距離ではなく、当該位置におけるロータ構成板材の厚さの合計になる。例えば、コイルに通電する前にステータに対向している上側ロータ１８０の幅は、下側第５ロータ構成板材１８６と上側第５ロータ構成板材１９１との２枚分の厚さの合計になるが、上側ロータ１８０の回転につれて、４枚分、６枚分と２枚分ずつ増加して行く。また、貫通孔１９５には、他の実施の形態と同様にシャフトが嵌合される。なお、図示していないが下側ロータも同一形状である。また、上側ロータ１８０と下側ロータ以外の構成は、本発明の第１及び第２の実施の形態に係るロータリソレノイドと同じである。

以上のように構成したロータリソレノイドは、第２の実施の形態に係るロータの構成を１つの磁極部につき２個備えているので、ロータを多少厚くする必要があるものの、トルクを一定に保つ機能をさらに向上でき、第２の実施の形態に係るものより強い作用が得られる。

さらに、本発明の第４の実施の形態に係るロータリソレノイドについて説明する。図１７は、本発明の第４の実施の形態に係る上側ロータ及び上側ステータを示す斜視図である。図１７において、２００は上側ロータ、２０１は第１磁極部、２０２は先端面、２０３は第２磁極部、２０４は先端面、２０５は第３磁極部、２０６は先端面、２０７は貫通孔、２１０は上側ステータ、２１１は第１磁極部、２１２は傾斜曲面、２１３は先端面、２１４は第２磁極部、２１５は傾斜曲面、２１６は先端面、２１７は第３磁極部、２１８は傾斜曲面、２１９は先端面、２２０は上面、２２１は外周面、２２２は位置決め用突出部、２２３は第１連結部、２２４は内周面、２２５は第２連結部、２２６は内周面、２２７は第３連結部、２２８は内周面である。

この実施の形態に係るロータリソレノイドは、図１７に示すように、上側ロータ２００の第１磁極部２０１の先端面２０２、第２磁極部２０３の先端面２０４及び第３磁極部２０５の先端面２０６には、傾斜曲面や階段状の部分を形成していない。貫通孔２０７の構成は、第１の実施の形態に係る上側ロータ１０と全く同じである。上側ロータ２００の上面２０８も下面２０９も、完全に平坦な面に形成されている。これに対して、上側ステータ２１０は、第１磁極部２１１、第２磁極部２１４及び第３磁極部２１７の上面側に、傾斜曲面２１２、傾斜曲面２１５及び傾斜曲面２１８をそれぞれ形成している。これらの傾斜曲面を形成したことにより、第１磁極部２１１の先端面２１３、第２磁極部２１４の先端面２１６及び第３磁極部２１７の先端面２１９は、上側ロータ２００の回転方向と反対側に向かって幅が逓減している。なお、第１連結部２２３、第２連結部２２５及び第３連結部２２７の内周面２２４、２２６及び２２８は、他の実施の形態と同様に何も形成していない。また、外周面２２１の位置決め用突出部２２２は他の実施の形態と同様に形成しているが、配線用溝は形成が困難であるので設けていない。なお、下側ロータ及び下側ステータも同一形状に形成されている。また、図１７で示していないシャフト等の構成は、本発明の第１の実施の形態に係るロータリソレノイドと同じである。

以上のように構成したロータリソレノイドは、上側ステータ２１０において、第１磁極部２１１の先端面２１３、第２磁極部２１４の先端面２１６及び第３磁極部２１７の先端面２１９を回転方向と反対側に向かって幅が逓減するように形成したので、互いに対向する先端面の面積はこのような構成がないものよりも増加率が大きくなる、言い換えると急増する構成となっている。また、図示していない下側ステータも同様に構成している。したがって、本発明の第１の実施の形態に係るロータリソレノイドと同様の作用効果を得ることができる。なお、ロータリソレノイドのケース内の空間に余裕がある場合には、第１磁極部２１１の先端面２１３、第２磁極部２１４の先端面２１６及び第３磁極部２１７の上端部が上面２２０よりも上方に突出するように形成してもよい。このように突出させると、磁束の流れの調整効果がさらに高まる。

さらに、本発明の第５の実施の形態に係るロータリソレノイドについて説明する。図１８は、本発明の第５の実施の形態に係る上側ロータを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。図１８において、２３０は上側ロータ、２４１は第１磁極部、２４２は先端面、２４３は傾斜曲面、２４４は下部平坦面、２４５は上部平坦面、２４６は第２磁極部、２４７は先端面、２４８は傾斜曲面、２４９は下部平坦面、２５０は上部平坦面、２５１は第３磁極部、２５２は先端面、２５３は傾斜曲面、２５４は下部平坦面、２５５は上部平坦面、２５６は貫通孔、２５７は上面、２５８は下面、２５９は傾斜曲面である。

上側ロータ２３０は、図１８に示すように、第１磁極部２４１に傾斜曲面２４３、下部平坦面２４４及び上部平坦面２４５、第２磁極部２４６に傾斜曲面２４８、下部平坦面２４９及び上部平坦面２５０、並びに、第３磁極部２５１に傾斜曲面２５３、下部平坦面２５４及び上部平坦面２５５をそれぞれ形成することによって、先端面２４２、先端面２４７及び先端面２５２に回転しているときに前側となる部分から後ろ側となる部分に向かって幅が逓増する領域を設けた点は第１の実施の形態に係る上側ロータ１０と全く同じである。この実施の形態に係るロータリソレノイドは、これに加えて、第１磁極部２４１の回転しているときに後ろ側で、かつ、下面２５８側に傾斜曲面２５９を形成し、先端面２４２の回転しているときに後ろ側となる領域の一部の幅を逆に狭くしている。また、図示していないが、先端面２４７及び先端面２５２にも同様の傾斜曲面を形成して、回転しているときに後ろ側となる領域の幅を逆に狭くしている。なお、上側ロータ２３０の上面２５７側と貫通孔２５６の構成は第１の実施の形態に係る上側ロータ１０と全く同じである。また、下側ロータは、図示していないが、上側ロータ２３０と同一形状である。さらに、その他の構成は第１の実施の形態に係るロータリソレノイド１００と全く同じである。

以上のように構成したロータリソレノイドは、先端面２４２、先端面２４７及び先端面２５２の回転しているときに後ろ側となる領域の一部の幅を逆に急減するようにしたので、上側ロータ２３０のトルクは、回転終了点に近づいたところで急減することになる。以下にこの構成の利点について説明する。ロータリソレノイドの用途によっては、特に静音性が求められるものがある。ロータリソレノイドが発する騒音としては、回転終了にストッパに当接する際の打撃音が最も大きく、この打撃音を逓減することがロータリソレノイドにおける最大の騒音対策と言える。この騒音に対して、ストッパを樹脂で形成するなどの対策が以前から採用されているが、それに加えてこの実施の形態の構成を採用すれば、ストッパに当接する際のトルクが小さくなり十分な静音性を確保できる。したがって、この実施の形態に係るロータリソレノイドは、一定の大きさのトルクを得られる上に、特定の時点から回転停止までにおいてトルクを意図的に急減させることも同時に実現している。

さらに、本発明の第６の実施の形態に係るロータリソレノイドについて説明する。図１９は、本発明の第６の実施の形態に係る上側ロータを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。図１９において、２６０は上側ロータ、２７１は第１磁極部、２７２は先端面、２７３は傾斜曲面、２７４は下部平坦面、２７５は上部第１平坦面、２７６は上部第２平坦面、２７７は第２磁極部、２７８は先端面、２７９は傾斜曲面、２８０は下部平坦面、２８１は上部第１平坦面、２８２は上部第２平坦面、２８３は第３磁極部、２８４は先端面、２８５は傾斜曲面、２８６は下部平坦面、２８７は上部第１平坦面、２８８は上部第２平坦面、２８９は貫通孔、２９０は上面、２９１は下面である。

この実施の形態に係るロータリソレノイドは、図１９に示すように、上側ロータ２６０に第１磁極部２７１、第２磁極部２７７及び第３磁極部２８３を設けている。第１磁極部２７１には、傾斜曲面２７３、下部平坦面２７４に加えて、上部第１平坦面２７５と上部第２平坦面２７６を形成している。同様に、第２磁極部２７７には傾斜曲面２７９、下部平坦面２８０、上部第１平坦面２８１及び上部第２平坦面２８２を形成し、第３磁極部２８３に傾斜曲面２８５、下部平坦面２８６、上部第１平坦面２８７及び上部第２平坦面２８８を形成している。したがって、第１磁極部２７１の先端面２７２、第２磁極部２７７の先端面２７８及び第３磁極部２８３の先端面２８４において、上側ロータ２６０の回転しているときに後ろ側となる領域の一部の幅を階段状に広くなるようにしたので、上側ロータ２６０のトルクは、回転終了点に近づいたところで１段階大きくなる。なお、上側ロータ２６０の貫通孔２８９、上面２９０及び下面２９１の構成は、なお、上側ロータ２６０の上面２９０、下面２９１と貫通孔２８９の構成は第１の実施の形態に係る上側ロータ１０と全く同じである。また、下側ロータは、図示していないが、上側ロータ２６０と同一形状である。さらに、その他の構成は第１の実施の形態に係るロータリソレノイド１００と全く同じである。

以上のように構成したロータリソレノイドは、上側ロータ２６０において、第１磁極部２７１の先端面２７２、第２磁極部２７７の先端面２７８及び第３磁極部２８３の先端面２８４を回転しているときに後ろ側となる領域の一部の幅を階段状に広くなるようにし、図示していない下側ロータも同様に構成している。したがって、この実施の形態に係るロータリソレノイドは、一定の大きさで、かつ、大きさが異なる２つのトルクを段階的に得られるという特徴がある。このような構成は、例えば、ロータリソレノイドを接続した負荷装置のスプリングから加わる反発力が回転終了直前に特に大きくなる場合などにおいて、回転終了点に近づいたところでトルクが１段階大きくなり、負荷装置に押し負けせずに所定速度で回転し続けるので、このような場合に特に適していると言える。

本発明は以上に説明した内容に限定されるものではなく、例えば、本発明の第６の実施の形態に係る上側ロータにおいて、階段状の部分の段数をさらに増やしてもよい。また、ロータ及びステータを１組だけ設けてもよい。さらに、ロータとステータとの双方の磁極部に傾斜曲面を形成するなど、複数の実施の形態における構成を組み合わせてもよい。このこのように、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限りにおいて種々の変形を加えることが可能である。

１０ 上側ロータ
１１ 第１磁極部
１２ 先端面
１３ 傾斜曲面
１４ 下部平坦面
１５ 上部平坦面
１６ 第２磁極部
１７ 先端面
１８ 傾斜曲面
１９ 下部平坦面
２０ 上部平坦面
２１ 第３磁極部
２２ 先端面
２３ 傾斜曲面
２４ 下部平坦面
２５ 上部平坦面
２６ 貫通孔
２７ 上面
２８ 下面
３０ 上側ステータ
３１ 第２磁極部
３２ 先端面
３３ 第３磁極部
３４ 先端面
３５ 第１磁極部
３６ 先端面
３７ 位置決め用突出部
３８ 配線用溝
３９ 外周面
４０ 第１連結部
４１ 内周面
４２ 第２連結部
４３ 内周面
４４ 第３連結部
４５ 内周面
４６ 上面
４７ 下面
５０ 下側ロータ
５１ 第１磁極部
５２ 先端面
５３ 傾斜曲面
５４ 下部平坦面
５５ 上部平坦面
５６ 第２磁極部
５７ 先端面
５８ 傾斜曲面
５９ 下部平坦面
６０ 上部平坦面
６１ 第３磁極部
６２ 先端面
６３ 傾斜曲面
６４ 下部平坦面
６５ 上部平坦面
６６ 貫通孔
６７ 上面
６８ 下面
７０ 下側ステータ
７１ 第２磁極部
７２ 先端面
７３ 第３磁極部
７４ 先端面
７５ 第１磁極部
７６ 先端面
７７ 位置決め用突出部
７８ 配線用溝
７９ 外周面
８０ 第１連結部
８１ 内周面
８２ 第２連結部
８３ 内周面
８４ 第３連結部
８５ 内周面
８６ 上面
８７ 下面
９０ シャフト
９０ａ 基端側突出部
９０ｂ 先端側突出部
９１ ケース
９２ ボビン
９３ コイル
９４ スペーサ
９５ キャップ
９６ キャップ
１００ ロータリソレノイド
１１０ 上側ロータ
１１１ 第１ロータ構成板材
１１２ 第１磁極部の先端面
１１３ 第２磁極部の先端面
１１４ 第３磁極部の先端面
１１５ 第２ロータ構成板材
１１６ 第１磁極部の先端面
１１７ 第２磁極部の先端面
１１８ 第３磁極部の先端面
１１９ 第３ロータ構成板材
１２０ 第１磁極部の先端面
１２１ 第２磁極部の先端面
１２２ 第３磁極部の先端面
１２３ 第４ロータ構成板材
１２４ 第１磁極部の先端面
１２５ 第２磁極部の先端面
１２６ 第３磁極部の先端面
１２７ 第５ロータ構成板材
１２８ 第１磁極部の先端面
１２９ 第２磁極部の先端面
１３０ 第３磁極部の先端面
１３１ 第６ロータ構成板材
１３２ 第１磁極部の先端面
１３３ 第２磁極部の先端面
１３４ 第３磁極部の先端面
１３５ 第７ロータ構成板材
１３６ 第１磁極部の先端面
１３７ 第２磁極部の先端面
１３８ 第３磁極部の先端面
１３９ 第８ロータ構成板材
１４０ 第１磁極部の先端面
１４１ 第２磁極部の先端面
１４２ 第３磁極部の先端面
１４３ 積層先端面
１４４ 積層先端面
１４５ 積層先端面
１４６ 第１磁極
１４７ 第２磁極
１４８ 第３磁極
１４９ 貫通孔
１５０ 上面
１５１ 下面
１６０ 下側ロータ
１６１ 第１ロータ構成板材
１６２ 第２ロータ構成板材
１６３ 第３ロータ構成板材
１６４ 第４ロータ構成板材
１６５ 第５ロータ構成板材
１６６ 第６ロータ構成板材
１６７ 第７ロータ構成板材
１６８ 第８ロータ構成板材
１６９ 貫通孔
１７０ 第１磁極
１７１ 第２磁極
１７２ 第３磁極
１７３ 上面
１７４ 下面
１７５ ロータリソレノイド
１８０ 上側ロータ
１８１ 中間ロータ構成板材
１８２ 下側第１ロータ構成板材
１８３ 下側第２ロータ構成板材
１８４ 下側第３ロータ構成板材
１８５ 下側第４ロータ構成板材
１８６ 下側第５ロータ構成板材
１８７ 上側第１ロータ構成板材
１８８ 上側第２ロータ構成板材
１８９ 上側第３ロータ構成板材
１９０ 上側第４ロータ構成板材
１９１ 上側第５ロータ構成板材
１９２ 第１磁極
１９３ 第２磁極
１９４ 第３磁極
１９５ 貫通孔
１９６ 上面
１９７ 下面
２００ 上側ロータ
２０１ 第１磁極部
２０２ 先端面
２０３ 第２磁極部
２０４ 先端面
２０５ 第３磁極部
２０６ 先端面
２０７ 貫通孔
２０８ 上面
２０９ 下面
２１０ 上側ステータ
２１１ 第１磁極部
２１２ 傾斜曲面
２１３ 先端面
２１４ 第２磁極部
２１５ 傾斜曲面
２１６ 先端面
２１７ 第３磁極部
２１８ 傾斜曲面
２１９ 先端面
２２０ 上面
２２１ 外周面
２２２ 位置決め用突出部
２２３ 第１連結部
２２４ 内周面
２２５ 第２連結部
２２６ 内周面
２２７ 第３連結部
２２８ 内周面
２３０ 上側ロータ
２４１ 第１磁極部
２４２ 先端面
２４３ 傾斜曲面
２４４ 下部平坦面
２４５ 上部平坦面
２４６ 第２磁極部
２４７ 先端面
２４８ 傾斜曲面
２４９ 下部平坦面
２５０ 上部平坦面
２５１ 第３磁極部
２５２ 先端面
２５３ 傾斜曲面
２５４ 下部平坦面
２５５ 上部平坦面
２５６ 貫通孔
２５７ 上面
２５８ 下面
２５９ 傾斜曲面
２６０ 上側ロータ
２７１ 第１磁極部
２７２ 先端面
２７３ 傾斜曲面
２７４ 下部平坦面
２７５ 上部第１平坦面
２７６ 上部第２平坦面
２７７ 第２磁極部
２７８ 先端面
２７９ 傾斜曲面
２８０ 下部平坦面
２８１ 上部第１平坦面
２８２ 上部第２平坦面
２８３ 第３磁極部
２８４ 先端面
２８５ 傾斜曲面
２８６ 下部平坦面
２８７ 上部第１平坦面
２８８ 上部第２平坦面
２８９ 貫通孔
２９０ 上面
２９１ 下面
３００ ロータリソレノイド
３０１ ロータ
２０２ 第１磁極部
３０３ 凸状曲面
３０４ 第２磁極部
３０５ 凸状曲面
３０６ シャフト
３０７ ステータの第１磁極部
３０８ 凹状曲面
３０９ ステータの第２磁極部
３１０ 凹状曲面

Claims (7)

1. 回転可能に設けられると共に、ラジアル方向に突出するように形成された複数個の磁極部を備えているロータと、
   固定的に設けられると共に、前記ロータの前記磁極部と同数であり、かつ、前記ロータの前記磁極部側にそれぞれ突出するように形成された磁極部を備えているステータとを有し、
   前記ステータの前記磁極部と前記ロータの前記磁極部とは、いずれか一方又は両方の先端面のアキシャル方向の幅が一部又は全部の領域において変化するように形成されていることを特徴とするロータリソレノイド。
2. さらに、前記ロータ又は前記ステータに近接して設けられたコイルを有し、
   前記ロータは、前記先端面のアキシャル方向の幅が一部又は全部の領域において前記コイルに通電したときの回転方向に向かって狭くなって行くように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のロータリソレノイド。
3. 前記ロータは、鍛造によって形成されていることを特徴とする請求項２に記載のロータリソレノイド。
4. 前記ロータは、磁性の構成板材をアキシャル方向に積層することによって形成されると共に、前記先端面が積層された前記構成板材の端面によって構成されていることを特徴とする請求項２に記載のロータリソレノイド。
5. 前記ステータは、前記先端面のアキシャル方向の幅が一部又は全部の領域において前記コイルに通電したときの前記ロータの回転方向と逆方向に向かって狭くなって行くように形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のロータリソレノイド。
6. 前記ロータは、中央に貫通孔が形成され、
   さらに、前記ロータの前記貫通孔を貫通するように設けられたシャフトと、
   前記ロータの前記磁極部と同数の磁極部を備えると共に、中央に前記シャフトが貫通した貫通孔が形成された別のロータと、
   固定的に設けられると共に、前記ロータの前記磁極部と同数であり、かつ、前記別のロータの前記磁極部側にそれぞれ突出するように形成された磁極部を備えている別のステータとを有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のロータリソレノイド。
7. 前記コイルは、前記ロータと前記別のロータとの間に介在するように配置され、
   前記ステータと前記別のステータとのいずれか一方又は両方の前記磁極部の外周面側にアキシャル方向に延びる溝が形成されている請求項６に記載のロータリソレノイド。

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