JP2665313B2 - 反力発生装置 - Google Patents

反力発生装置

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JP2665313B2 JP6084626A JP8462694A JP2665313B2 JP 2665313 B2 JP2665313 B2 JP 2665313B2 JP 6084626 A JP6084626 A JP 6084626A JP 8462694 A JP8462694 A JP 8462694A JP 2665313 B2 JP2665313 B2 JP 2665313B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、人や機械によって回動
操作される所定の操作部材へ回転反力を与えるための反
力発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、この種の装置が用いられたも
のの一つとして、例えば、車の運転状態を模擬したドラ
イブゲーム機がある。即ち、このようなドライブゲーム
機では、遊技者が実際の車両に模したステアリングホイ
ール（以下、単にステアリングという）を回動操作する
ことによってゲーム画面上の車を左右に移動させるよう
にしているため、ステアリングに回転反力を与えて、遊
技者に対し実際の車両走行に近い操作感覚を提供できる
ようにしている。
【０００３】そこで、このようなドライブゲーム機のス
テアリングに回転反力を与えるための装置としては、例
えば、特開平２−９８３９２号公報や特開平２−１１４
９８２号公報に開示されているように、スプリングの付
勢力を用いたものがある。また、例えば、特開平２−２
７１３８２号公報や特開平４−２３２８２９号公報や特
開平４−９２６９１号公報に開示されているように、直
流モータの回転出力によってステアリングに反力を与え
るものも提案されている。
【０００４】一方、例えば、人が筋力を鍛えるために使
用されるトレーニング機においても、人が回動操作する
アーム等にスプリングの付勢力によって反力を与えるよ
うにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スプリ
ングの付勢力によって反力を発生させる装置では、ドラ
イブゲーム機のステアリングやトレーニング機のアーム
を元の位置に復帰させる、といった単純な反力しか与え
ることができず、しかも、スプリングの付勢力が経時変
化によって低下してしまうという問題があった。
【０００６】一方、直流モータの回転力によって反力を
発生させる装置では、直流モータの回転方向やトルクを
適宜制御することにより、多彩な反力を発生させること
ができるものの、反力の方向を変化させるためには、そ
の都度、直流モータへ供給する電流の方向を変化させな
ければならず、制御回路や制御方法が複雑になってしま
うという問題があった。
【０００７】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
のであり、耐久性に優れ、しかも簡単な構成で、操作部
材へ回転反力を与えることができる反力発生装置を提供
することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】即ち、上記目的を達成す
るためになされた請求項１に記載の本発明は、回動操作
される所定の操作部材へ回転反力を与えるための反力発
生装置であって、交流電流の供給により回転磁界を発生
する複数のコイルが巻装された固定子，永久磁石が取り
付けられた回転子，及び該回転子の中心から外部に伸び
た回転軸を有する交流モータと、該交流モータの各コイ
ルへ所定の直流電流を供給して前記回転軸を所定の角度
位置に保持する駆動手段と、を備え、前記操作部材を前
記交流モータの回転軸に固定したこと、を特徴とする反
力発生装置を要旨としている。
【０００９】また、請求項２に記載の本発明は、請求項
１に記載の反力発生装置において、前記駆動手段が、前
記交流モータの少なくとも１つのコイルへ供給する直流
電流を所定時間毎に交互に変化させること、を特徴とす
る反力発生装置を要旨としている。
【００１０】また更に、請求項３に記載の本発明は、請
求項１又は請求項２に記載の反力発生装置において、前
記交流モータの回転子には、前記永久磁石が該回転子の
外周面に該回転子の軸方向に対して斜めに取り付けられ
ているか、或いは、前記固定子に設けられた極歯が、前
記回転子の軸方向に対して斜めに形成されていること、
を特徴とする反力発生装置を要旨としている。
【００１１】
【作用及び発明の効果】上記のように構成された請求項
１に記載の反力発生装置においては、交流モータの回転
軸に操作部材が固定されており、駆動手段が、交流モー
タの各コイルへ所定の直流電流を供給して回転軸を所定
の角度位置に保持する。
【００１２】つまり、請求項１に記載の反力発生装置に
おいては、交流モータの各コイルへ交流電流を供給する
のではなく、直流電流を供給して、固定子側に一定方向
の磁界を発生させ、その磁界と回転子の永久磁石との間
に働く電磁吸引力により、回転子、延いては回転軸に固
定された操作部材を、所定の角度位置に停止させるよう
にしている。
【００１３】そして、この状態で操作部材が何れかの方
向に回動操作されると、固定子側の磁界と回転子側の磁
気軸との角度が増加して、回転子に停止位置へ戻る方向
のトルクが発生するため、このトルクによって操作部材
に回転反力が加わることとなる。
【００１４】尚、コイルに供給する直流電流の値を変え
れば、それに応じて固定子側に発生する磁界の方向も変
化するため、回転子の停止位置を変化させることができ
る。このように、請求項１に記載の反力発生装置によれ
ば、交流モータの各コイルに一定の直流電流を供給する
だけで、操作部材に往復方向の反力を与えることができ
る。また、交流モータは、直流モータのように整流子と
ブラシといった機械的摺動部を持たないため、装置の耐
久性を向上させることができる。
【００１５】次に、請求項２に記載の反力発生装置で
は、請求項１に記載の反力発生装置において、駆動手段
が、交流モータの少なくとも１つのコイルへ供給する直
流電流を所定時間毎に交互に変化させるようにしてい
る。つまり、上述したように、コイルへ供給する直流電
流の値を変化させると、それに応じて回転子の吸引され
る停止位置が変化するため、請求項２に記載の反力発生
装置においては、少なくとも１つのコイルへ供給する直
流電流を所定時間毎に交互に変化させることにより、操
作部材を所定時間毎に往復動させるようにしている。
【００１６】そして、例えば、当該装置を上述したドラ
イブゲーム機のステアリングに適用すれば、車両が悪路
走行をした際にステアリングが左右に取られるような感
覚を遊技者に与えたり、ステアリングの振動により当該
ゲームの終了を遊技者に報知することができる。また、
当該装置を上述したトレーニング機のアームに適用すれ
ば、トレーニングを行う者に対して適度なバイブレーシ
ョンを与えことができるようになる。尚、上記所定時間
は一定の時間に限らず、直流電流を変化させる過程で、
例えば、１秒，３秒，０．５秒といった具合いに変化さ
せてもよい。
【００１７】次に、請求項３に記載の反力発生装置にお
いては、交流モータの回転子の外周面に、永久磁石を回
転子の軸方向に対して斜めに取り付けるようにするか、
或いは、固定子側の極歯を回転子の軸方向に対して斜め
に形成するようにしている。そして、このように構成さ
れた請求項３に記載の反力発生装置によれば、回転子の
周面方向（回転子の回転方向）における永久磁石の端部
側縁と、固定子側でコイルにより励磁されて磁極となる
極歯とが、空間的に平行ではなくなる。
【００１８】よって、固定子側に発生した磁界の磁極位
置と永久磁石との相対位置が若干変化した際にでも、永
久磁石において固定子側の磁極位置に面する部分の面積
は小さくなるため、回転子に十分なトルクを発生させる
ことができる。しかも、このとき、固定子側の磁極位置
に対向する永久磁石の面積は除々に変化することとなる
ため、永久磁石が何れかの極歯へ急に引き付けられて回
転子のトルクが大小変化してしまう所謂トルクリップル
の発生が抑制されて、回転子に滑らかなトルクを発生さ
せることができる。
【００１９】つまり、永久磁石の面積をただ単に大きく
設定すると、固定子側の磁極位置と永久磁石との相対位
置が若干変化しただけでは、固定子側の磁界と永久磁石
との間に電磁吸引力だけが生じて、回転子に十分で且つ
滑らかなトルクを発生させることができなくなる。よっ
て、駆動手段がコイルへ一定の直流電流を供給している
際に操作部材が少しだけ回動操作された場合、或いは逆
に、駆動手段の方がコイルへ供給する直流電流を少しだ
け変化させた場合に、操作部材に十分で且つ滑らかな反
力を与えることができなくなる可能性がある。
【００２０】一方、永久磁石の面積をただ単に小さく設
定すると、今度は回転子側の磁力自体が弱くなるため、
回転子に発生するトルクが小さくなって操作部材に十分
な反力を与えることができなくなる。尚、回転子に磁力
の大きな永久磁石を小さい面積で取り付けることも考え
られるが、この場合にはコストが高くなってしまう。
【００２１】これに対して請求項３に記載の反力発生装
置によれば、比較的大きな面積の永久磁石を回転子に取
り付けても、固定子側の磁極位置と永久磁石との相対位
置が変化すれば、固定子側の磁極位置に対向する永久磁
石の面積は小さくなるため、操作部材が少しだけ回動操
作された場合、或いは、駆動手段の方がコイルへ供給す
る直流電流を少しだけ変化させた場合にでも、操作部材
に十分な回転反力を与えることができるようになり、し
かも、このとき、固定子側の磁極位置に対向する永久磁
石の面積は除々に変化することとなるため、操作部材に
滑らかな回転反力を与えることができるのである。
【００２２】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面と共に説明す
る。まず、図１は、本発明が適用された反力発生装置２
の構成を表す構成図である。本実施例の反力発生装置２
は、車の運転状態を模擬した図示しないドライブゲーム
機において、ゲーム画面上の車を左右に移動させるため
に遊技者が回動操作するステアリング４へ直接的に回転
反力を与えるものであり、図１に示すように、３相交流
モータ（以下、単に交流モータという）６と、交流モー
タ６を制御する駆動手段としての制御装置８と、から構
成されている。
【００２３】交流モータ６は、ドライブゲーム機におい
てゲーム画面の下部に固定されており、交流モータ６の
回転軸６ａは、遊技者が着座する運転席側へ突出してい
る。そして、その回転軸６ａの先端にステアリング４が
固定されている。また、制御装置８は、後述するよう
に、ドライブゲーム機を制御する制御コンピュータから
の指令に応じて、交流モータ６へ電流を供給する。
【００２４】次に、本実施例で使用した交流モータ６の
構造について、図２〜図５を用いて説明する。まず、図
２に示すように、交流モータ６は、回転軸６ａを回転自
在に支持するケース１０と、ケース１０の開口部１０ａ
を回転軸６ａを挿通した状態で閉じるための蓋１１と、
ケース１０の内周面に固定された固定子１２と、回転軸
６ａの外周に固定された鉄製の回転子１４と、回転子１
４の外周面に取り付けられた一対の永久磁石１６，１８
（１８は図示されず）と、を備えている。尚、回転軸６
ａは、ケース１０に設けられた軸受部１９ａと蓋１１に
設けられた軸受部１９ｂとを介して回転自在に支持され
ている。
【００２５】ここで、回転軸６ａのステアリング４側と
は反対の端部付近、即ち蓋１１から突出した側の端部付
近には、突起部２０が形成されており、その突起部２０
にはネジ２２が螺入されている。そして、蓋１１の端面
には、突起部２０及びネジ２２を覆うように円形のキャ
ップ２４がネジ止めされており、そのキャップ２４の所
定位置にはネジ２６が螺入されている。つまり、回転軸
６ａが所定角度まで回転すると、ネジ２２とネジ２６と
が当接し、これによって回転軸６ａの回転範囲を規制す
るようにしている。
【００２６】一方、固定子１２には、交流モータ６の断
面構造を模式的に表した図３に示すように、合計２４本
の極歯Ｋが形成されていると共に、空間的に１２０°ず
つずれたＵ相，Ｖ相，Ｗ相からなる周知の３相コイル２
８が巻装されている。そして、回転子１４の外周面に
は、極歯Ｋに面する側がＳ極で回転子１４側がＮ極であ
る永久磁石１６と、極歯Ｋに面する側がＮ極で回転子１
４側がＳ極である永久磁石１８とが対向して取り付けら
れている。尚、図３及び後述する図８において、永久磁
石１６に付した「Ｓ」の符号、及び永久磁石１８に付し
た「Ｎ」の符号は、夫々、極歯Ｋに面する側の極を表し
ている。
【００２７】つまり、交流モータ６は、３相コイル２８
の各コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）に図４に示す如く位相
が１２０°ずつずれた交流電圧Ｕ，Ｖ，Ｗを印加すると
（即ち、位相が１２０°ずつずれた交流電流を流す
と）、固定子１２に回転磁界が発生して、その回転磁界
と永久磁石１６，１８との間に働く電磁吸引力により回
転子１４が回転する、所謂同期形の交流サーボモータと
同一の構造を備えている。
【００２８】しかしながら、本実施例の交流モータ６
は、その使用上及び構造上、以下の３点が、通常の交流
サーボモータとは異なっている。 （１）まず、通常の交流サーボモータのように３相コイ
ル２８の各コイルへ交流電流を流すのではなく、後述す
るように、制御装置８が３相コイル２８の各コイルへ直
流電圧を供給して各コイルに直流電流を流すようにして
おり、これによって固定子１２側に一定方向の磁界を発
生させ、その磁界と永久磁石１６，１８との間に働く電
磁吸引力により、回転子１４、延いては回転軸６ａに固
定されたステアリング４を、所定の角度位置に停止させ
るようにしている。
【００２９】尚、ステアリング４は、交流モータ６の各
コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）に、夫々、図４に示すＵ
１，Ｖ１，Ｗ１の値の直流電圧を印加したときに、回転
子１４（回転軸６ａ）が停止する角度位置において、ま
っすぐな状態（つまり、ゲーム画面上の車が直進する状
態）となるように、回転軸６ａに固定されている。そし
て、以下、この角度位置を１８０°の停止角度という。
【００３０】（２）次に、通常の交流サーボモータで
は、３相コイルを構成する各コイルの直流抵抗値は２Ω
程度であるのに対し、本実施例の交流モータ６では、各
コイルの直流抵抗値を２４Ω程度にまで大きく設定し
て、直流電流を流してもコイルが溶断しないようにして
いる。
【００３１】（３）また、図５に示すように、本実施例
の交流モータ６では、永久磁石１６，１８を回転子１４
の外周面に沿ったひし形に形成して、永久磁石１６，１
８が回転子１４の軸方向に対して斜めに取り付けられる
ようにしている。尚、図５（Ａ）は、回転子１４を上か
ら表した図であり、図５（Ｂ）は、回転子１４を図５
（Ａ）における右側から表した側面図であり、図５
（Ｃ）は、回転子１４を図５（Ａ）における下側から表
した側面図である。また、図５（Ｂ），（Ｃ）では、回
転軸６ａを省略している。そして、図５において１６
ａ，１６ｂ，１８ａ，１８ｂは、夫々、永久磁石１６，
１８の斜めに形成された側縁を示している。
【００３２】次に、このような交流モータ６の３相コイ
ル２８へ直流電圧を供給する制御装置８について、図６
を用いて説明する。尚、図６は、制御装置８の構成を表
すブロック図である。図６に示すように、制御装置８
は、ドライブゲーム機の交流電源３０から供給される電
圧を直流電圧に整流する整流回路３２と、整流された直
流電圧を平滑する平滑用コンデンサ３４と、外部から入
力される信号のデューティ比に応じた直流電圧を交流モ
ータ６の各コイル２８（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）に供給する
駆動回路３６と、ドライブゲーム機を制御する制御コン
ピュータから、交流モータ６の回転軸６ａを停止させる
角度（以下、この角度を停止角度という）を示す停止角
度データを入力し、そのデータから停止角度を検出する
停止角度検出回路３８と、制御コンピュータからモータ
の運転指令を受けると、停止角度検出回路３８により検
出された停止角度に対応する３相の各直流電圧を選択し
（図４参照）、その電圧値を夫々示す波形データを出力
する３相波形データ出力回路４０と、３相波形データ出
力回路４０からの波形データが示す電圧値に応じたデュ
ーティ比の信号を出力して、駆動回路３６に交流モータ
６の各コイル２８へ停止角度検出回路３８で検出された
停止角度に応じた直流電圧を供給させるＰＷＭ変調回路
４２と、停止角度検出回路３８，３相波形データ出力回
路４０，及びＰＷＭ変調回路４２へ作動電圧を供給する
電源回路４４と、から構成されている。
【００３３】ここで、このように構成された反力発生装
置２の作用について図１、図７及び図８を用いて説明す
る。尚、図７は、ドライブゲーム機の制御コンピュータ
が制御装置８に対して出力する、モータの運転指令と停
止角度データとの一例を表すタイムチャートである。ま
た図８は、回転反力の発生を説明する説明図である。
【００３４】まず、ドライブゲーム機に電源が供給され
ると、制御コンピュータは１８０°の停止角度データを
出力し、更に、遊技者がドライブゲーム機にコインを投
入する等して遊技を開始すると、制御コンピュータは制
御装置８に対して、モータ運転指令を出力する（図７に
おけるｔ0 ）。
【００３５】すると、制御装置８では、停止角度検出回
路３８が、制御コンピュータから指令された停止角度が
１８０°の停止角度であることを検出すると共に、３相
波形データ出力回路４０が、１８０°の停止角度に対応
する３相の各直流電圧（図４におけるＵ１，Ｖ１，Ｗ
１）を選択して、その電圧値を夫々示す波形データを出
力する。そして、ＰＷＭ変調回路４２が、その波形デー
タに応じたデューティ比の信号を駆動回路３６に出力
し、駆動回路３６が、交流モータ６の各コイル２８（Ｕ
相，Ｖ相，Ｗ相）へ、夫々、直流電圧Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１
を供給する。
【００３６】そして、このように、交流モータ６の各コ
イル２８へ、１８０°の停止角度に対応した直流電圧Ｕ
１，Ｖ１，Ｗ１が供給されると、図８に示すように、固
定子１２の上下方向に磁界が発生し、その磁界と永久磁
石１６，１８との電磁吸引力によって、ステアリング４
が図１に示す如くまっすぐな状態に保持される。
【００３７】ここで、例えば、遊技者がゲーム画面上の
車を左に移動させるべくステアリング４を反時計廻りに
回動操作すると、図８に示すように、回転子１４が矢印
Ｆの方向に回動するため、固定子１２側の磁界方向Ｘと
回転子１４側の磁気軸Ｙとの角度θが増加して、回転子
１４に１８０°の停止角度へ戻る方向のトルクτが発生
する。そして、このトルクτによってステアリング４に
回転反力が加わるため、遊技者は、実際の車両に近い操
作感覚で遊技を楽しむことができる。
【００３８】その後、ゲーム画面上において、遊技者の
操作する車が壁等に衝突すると、制御コンピュータは、
図７におけるｔ1 〜ｔ9 に示すように、制御装置８に対
して１２０°の停止角度データと２４０°の停止角度デ
ータとを所定時間（例えば、０．２秒）毎に交互に出力
する。
【００３９】すると、制御装置８の駆動回路３６は、交
流モータ６の各コイル２８へ、夫々、１２０°の停止角
度に対応した直流電圧Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２と、２４０°の
停止角度に対応した直流電圧Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３とを交互
に供給することとなる。尚、直流電圧Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２
と直流電圧Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３とは、図４に示すように、
交流電圧Ｕ，Ｖ，Ｗにおいて電圧Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に対
し、夫々、６０°ずつ遅角・進角した時点での電圧値で
ある。
【００４０】そして、このように交流モータ６の各コイ
ル２８へ、直流電圧Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２と直流電圧Ｕ３，
Ｖ３，Ｗ３とが交互に供給されると、固定子１２に発生
する磁界の方向が、図８に示した磁界方向Ｘに対して６
０°ずつ交互に変化するため、各磁界方向と回転子１４
側の磁気軸とのずれにより、回転子１４には１８０°の
停止角度を中心として左右交互にトルクが発生する。
【００４１】よって、図１に示すように、ステアリング
４は左右交互に往復動することとなるため、遊技者はス
テアリング４が急激に振動するような感覚を覚えて、車
が壁等に衝突したことを認識することとなる。そしてそ
の後、ゲームが終了すると、制御コンピュータが、制御
装置８に対してモータの運転停止を指令する（図７にお
けるｔ10）。すると、３相波形データ出力回路４０が波
形データの出力を停止するため、ＰＷＭ変調回路４２及
び駆動回路３６の動作が停止して、交流モータ６への電
圧供給、即ち通電が停止することとなる。
【００４２】以上説明したように、本実施例の反力発生
装置２においては、交流モータ６の各コイル２８へ交流
電流を供給するのではなく直流電流を流すようにして、
通常時に、固定子１２側に一定方向の磁界を発生させ、
その磁界と回転子１４の永久磁石１６，１８との間に働
く電磁吸引力により、ステアリング４を、１８０°の停
止角度に停止させるようにしている。そして、この状態
で遊技者がステアリング４を回動操作すると、回転子１
４に１８０°の停止角度へ戻る方向のトルクが発生する
ため、このトルクによってステアリング４に回転反力を
加えるようにしている。
【００４３】従って、本実施例の反力発生装置２によれ
ば、交流モータ６の各コイル２８に一定の直流電圧（電
流）を供給するといった簡単な構成で、ステアリング４
に往復方向の反力を与えることができ、しかも、交流モ
ータ６は、直流モータのように整流子とブラシといった
機械的摺動部を持たないため、装置の耐久性を向上させ
ることができる。
【００４４】また、本実施例の反力発生装置２では、交
流モータ６の各コイル２８へ供給する直流電圧の値を所
定時間毎に交互に変化させることにより、ステアリング
４を強制的に往復動させるようにしている。従って、ド
ライブゲーム機の遊技者に対し、ステアリング４が急激
に振動するような感覚を与えて、車が壁等に衝突した際
の操作感覚を提供することができる。
【００４５】また更に、本実施例の反力発生装置２に使
用した交流モータ６では、図５に示したように、永久磁
石１６，１８を回転子１４の外周面に沿ったひし形に形
成して、永久磁石１６，１８を回転子１４の軸方向に対
して斜めに取り付けるようにしている。
【００４６】そして、このように構成された本実施例の
反力発生装置２によれば、永久磁石１６，１８の軸方向
の側縁１６ａ，１６ｂ，１８ａ，１８ｂが斜めになって
いるため、図８に示すように、固定子１２側に発生した
磁界の磁極位置（図８においては、点線で示す位置）と
永久磁石１６，１８との相対位置が若干変化した際にで
も、永久磁石１６，１８において固定子１２側の磁極位
置に面する部分（図８においては、側縁１６ａ，１８ａ
の部分）の面積が小さくなって、回転子１４に十分なト
ルクを発生させることができる。しかも、このとき、固
定子１２側の磁極位置に対向する永久磁石１６，１８の
面積は除々に変化することとなるため、永久磁石１６，
１８が何れかの極歯Ｋへ急に引き付けられて回転子１４
のトルクが大小変化してしまう所謂トルクリップルの発
生が抑制されて、回転子１４に滑らかなトルクを発生さ
せることができる。
【００４７】つまり、永久磁石１６，１８の面積をただ
単に大きく設定すると、固定子１２側の磁極位置と永久
磁石１６，１８との相対位置が若干変化しただけでは、
固定子１２側の磁界と永久磁石１６，１８との間に電磁
吸引力だけが生じて、回転子１４にトルクを発生させる
ことができなくなる。よって例えば、１８０°の停止角
度付近ではステアリング４に回転反力を与えることがで
きなくなり、ステアリング４の所謂遊びが大きくなって
しまう。一方、永久磁石１６，１８の面積をただ単に小
さくすると、今度は回転子１４側の磁力自体が弱くなる
ため、回転子１４に発生するトルクが小さくなってステ
アリング４に十分な反力を与えることができなくなる。
【００４８】これに対して本実施例の反力発生装置２で
は、比較的大きな面積の永久磁石１６，１８を回転子１
４に取り付けても、固定子１２側の磁極位置と永久磁石
１６，１８との相対位置が変化すれば、固定子１２側の
磁極位置に対向する永久磁石１６，１８の面積は小さく
なるため、遊技者がステアリング４を１８０°の停止角
度から少しだけ回動操作した場合、或いは、制御装置８
の方がコイル２８に供給する電圧を少しだけ変化させた
場合にでも、ステアリング４に十分な回転反力を与える
ことができ、しかも、固定子１２側の磁極位置に対向す
る永久磁石１６，１８の面積は除々に変化することとな
るため、回転子１４に滑らかなトルクを発生させること
ができるのである。
【００４９】ここで、上記実施例では、永久磁石１６，
１８を回転子１４の外周面に沿ったひし形に形成した
が、例えば、図９に示すように、回転子１４の外周面に
沿った略半円筒形の永久磁石４６ａ〜４６ｄ，４８ａ〜
４８ｄを、夫々、所定角度（例えば１０°）ずつずらし
て回転子１４の外周面に取り付けるようにしていもよ
い。尚、図９（Ａ）は、回転子１４を上から表した図で
あり、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）におけるＢ−Ｂ方向の
断面図であり、図９（Ｃ）は、回転子１４を図９（Ａ）
における下側から表した側面図である。また、図９
（Ｃ）では、回転軸６ａを省略している。
【００５０】そして、このように構成しても、永久磁石
４６ａ〜４６ｄ，４８ａ〜４８ｄは、全体として回転子
１４の軸方向に対し斜めに取り付けられることとなるた
め、上述した実施例と同様に、ステアリング４に対して
常に十分で且つ滑らかな回転反力を与えることができ
る。
【００５１】また、このように、永久磁石を回転子１４
の軸方向に対し斜めに取り付けるのではなく、固定子１
２の極歯Ｋを回転子１４の軸方向に対して斜めに形成す
るように構成しても、同様の効果を得ることができる。
尚、上述した実施例の反力発生装置２は、ドライブゲー
ム機のステアリング４に回転反力を与えるのであった
が、本発明の反力発生装置は、人や機械によって回動操
作される様々な部材に適用することができる。
【００５２】例えば、ドライブゲーム機のアクセルペダ
ルを交流モータ６の回転軸６ａに固定するように構成す
れば、そのアクセルペダルに回転反力を与えることがで
きる。また、人が筋力を鍛えるためのトレーニング機に
設けられて人が回動操作するアームを、交流モータ６の
回転軸６ａに固定するように構成すれば、スプリングや
ゴム等の機械的な付勢部材を用いることなく、アームに
反力を与えることができる。そしてこの場合に、交流モ
ータ６の各コイル２８へ供給する電力をボリュームによ
って調節可能に構成しておけば、トレーニングする者
が、筋力トレーニングのレベルを無段階に設定すること
ができるようになる。
【００５３】また更に、人によって直接的に回動操作さ
れる部材でなく、例えば、リンク機構等によって間接的
に回動操作される部材を交流モータ６の回転軸６ａに固
定するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例の反力発生装置の構成を表す構成図で
ある。
【図２】 反力発生装置を構成する交流モータの構造を
説明する説明図である。
【図３】 交流モータの断面構造を模式的に表す説明図
である。
【図４】 交流モータの３相コイルに印加する電圧値を
説明する説明図である。
【図５】 交流モータの回転子に取り付けられた永久磁
石の形状を説明する説明図である。
【図６】 交流モータに電流を供給する制御装置の構成
を表すブロック図である。
【図７】 制御装置に入力されるモータ運転指令と停止
角度データとを表すタイムチャートである。
【図８】 回転反力の発生を説明する説明図である。
【図９】 他の実施例の永久磁石の形状を説明する説明
図である。
【符号の説明】
２…反力発生装置 ４…ステアリング ６…交流モ
ータ ６ａ…回転軸 ８…制御装置 １０…ケース １２…固定子
１４…回転子 １６，１８，４６ａ〜４６ｄ，４８ａ〜４８ｄ…永久磁
石 １６ａ，１６ｂ，１８ａ，１８ｂ…側縁 ２８…３相
コイル ３０…交流電源 ３２…整流回路
３６…駆動回路 ３８…停止角度検出回路 ４０…３相波形データ出力
回路 ４２…ＰＷＭ変調回路

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回動操作される所定の操作部材へ回転反
    力を与えるための反力発生装置であって、 交流電流の供給により回転磁界を発生する複数のコイル
    が巻装された固定子，永久磁石が取り付けられた回転
    子，及び該回転子の中心から外部に伸びた回転軸を有す
    る交流モータと、 該交流モータの各コイルへ所定の直流電流を供給して前
    記回転軸を所定の角度位置に保持する駆動手段と、 を備え、前記操作部材を前記交流モータの回転軸に固定
    したこと、 を特徴とする反力発生装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の反力発生装置におい
    て、 前記駆動手段が、前記交流モータの少なくとも１つのコ
    イルへ供給する直流電流を所定時間毎に交互に変化させ
    ること、 を特徴とする反力発生装置。
  3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の反力発生
    装置において、 前記交流モータの回転子には、前記永久磁石が該回転子
    の外周面に該回転子の軸方向に対して斜めに取り付けら
    れているか、 或いは、前記固定子に設けられた極歯が、前記回転子の
    軸方向に対して斜めに形成されていること、 を特徴とする反力発生装置。
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