JP3246585B2 - 揺動形アクチュエータ - Google Patents
揺動形アクチュエータInfo
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- JP3246585B2 JP3246585B2 JP32113694A JP32113694A JP3246585B2 JP 3246585 B2 JP3246585 B2 JP 3246585B2 JP 32113694 A JP32113694 A JP 32113694A JP 32113694 A JP32113694 A JP 32113694A JP 3246585 B2 JP3246585 B2 JP 3246585B2
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- arm
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、小形かつ小電力で高
出力化が可能な、ソレノイド方式の揺動形アクチュエー
タに関する。
出力化が可能な、ソレノイド方式の揺動形アクチュエー
タに関する。
【０００２】
【従来の技術】図１６は従来例を説明するための説明図
である。すなわち、軸２２の回りに回動（揺動）可能な
可動部としての平板状のアーマチュア２１、永久磁石２
５の各磁極面を挟み固定部として設けられる各ヨーク２
３，２４、アーマチュア２１を揺動させる駆動源として
のボビン２６に巻かれたコイル２７などから成ってい
る。ここに、アーマチュア２１の上端部に設けられた孔
２８は、アーマチュア２１の揺動を図示されない他の部
材に伝達するために利用される。
である。すなわち、軸２２の回りに回動（揺動）可能な
可動部としての平板状のアーマチュア２１、永久磁石２
５の各磁極面を挟み固定部として設けられる各ヨーク２
３，２４、アーマチュア２１を揺動させる駆動源として
のボビン２６に巻かれたコイル２７などから成ってい
る。ここに、アーマチュア２１の上端部に設けられた孔
２８は、アーマチュア２１の揺動を図示されない他の部
材に伝達するために利用される。
【０００３】いま、永久磁石２５の右側面がＮ極、左側
面がＳ極であるとし、コイル２７の励磁電流が零のとき
は、例えば図１６（イ）のように、アーマチュア２１は
ヨーク２３の上端部に、また、下端部はヨーク２４の右
下側の対向部にそれぞれ吸引される。このとき、反時計
回りに回動して接極し、図示の状態に位置決めされるこ
とになる。ヨーク２３の上端部からアーマチュア２１と
ヨーク２４を通る矢印は、永久磁石２５による磁束の流
れを示している。
面がＳ極であるとし、コイル２７の励磁電流が零のとき
は、例えば図１６（イ）のように、アーマチュア２１は
ヨーク２３の上端部に、また、下端部はヨーク２４の右
下側の対向部にそれぞれ吸引される。このとき、反時計
回りに回動して接極し、図示の状態に位置決めされるこ
とになる。ヨーク２３の上端部からアーマチュア２１と
ヨーク２４を通る矢印は、永久磁石２５による磁束の流
れを示している。
【０００４】この状態で、アーマチュア２１の上端部が
Ｎ極となるようにコイル２７に励磁電流が流れると、図
１６（ロ）のように、アーマチュア２１はその下端部が
ヨーク２３の下端部に、また、その上端部はヨーク２４
の右側の上端部にそれぞれ吸引され、時計方向に回転し
て接極し、図示の状態に位置決めされる。ヨーク２３の
下端部からアーマチュア２１とヨーク２４を通る矢印
は、永久磁石２５による磁束の流れを示している。
Ｎ極となるようにコイル２７に励磁電流が流れると、図
１６（ロ）のように、アーマチュア２１はその下端部が
ヨーク２３の下端部に、また、その上端部はヨーク２４
の右側の上端部にそれぞれ吸引され、時計方向に回転し
て接極し、図示の状態に位置決めされる。ヨーク２３の
下端部からアーマチュア２１とヨーク２４を通る矢印
は、永久磁石２５による磁束の流れを示している。
【０００５】図１７に図１６の磁気回路の電気的等価回
路図を示す。同図において、Ｈｍｇは永久磁石２５の起
磁力、Ｒｍｇはその内部磁気抵抗、Ｈｃはコイル２７の
起磁力、Ｒ９はアーマチュア２１とヨーク２３の上端部
の空隙磁気抵抗、Ｒ１０はアーマチュア２１とヨーク２
３の下端部の空隙磁気抵抗、Ｒ１１はアーマチュア２１
とヨーク２４の右上端部の空隙磁気抵抗、Ｒ１２はアー
マチュア２１とヨーク２４の右下側の対向部の空隙磁気
抵抗をそれぞれ示している。
路図を示す。同図において、Ｈｍｇは永久磁石２５の起
磁力、Ｒｍｇはその内部磁気抵抗、Ｈｃはコイル２７の
起磁力、Ｒ９はアーマチュア２１とヨーク２３の上端部
の空隙磁気抵抗、Ｒ１０はアーマチュア２１とヨーク２
３の下端部の空隙磁気抵抗、Ｒ１１はアーマチュア２１
とヨーク２４の右上端部の空隙磁気抵抗、Ｒ１２はアー
マチュア２１とヨーク２４の右下側の対向部の空隙磁気
抵抗をそれぞれ示している。
【０００６】図１６（イ）の状態で、アーマチュア２１
を通る磁束をφｍｇとすると、図１７の実線矢印で示す
経路から、 φｍｇ＝Ｈｍｇ／（Ｒｍｇ＋Ｒ９＋Ｒ１２） が得られる。ここで、上式に示す磁気抵抗Ｒ９，Ｒ１２
はＲｍｇに比べて極めて小さいので、上式は、 φｍｇ≒Ｈｍｇ／Ｒｍｇ となる。
を通る磁束をφｍｇとすると、図１７の実線矢印で示す
経路から、 φｍｇ＝Ｈｍｇ／（Ｒｍｇ＋Ｒ９＋Ｒ１２） が得られる。ここで、上式に示す磁気抵抗Ｒ９，Ｒ１２
はＲｍｇに比べて極めて小さいので、上式は、 φｍｇ≒Ｈｍｇ／Ｒｍｇ となる。
【０００７】次に、図１６（イ）の状態から図１６
（ロ）の状態に変化させるための、磁気抵抗Ｒ９に流す
べき磁束をφｃとすると、図１７に点線矢印で示す経路
から、 φｃ＝｛Ｈｃ／（Ｒ９＋Ｒ１１）｝＋｛Ｈｃ／（Ｒｍｇ
＋Ｒ９＋Ｒ１２）｝≒（Ｈｃ／Ｒ１１）＋（Ｈｃ／Ｒｍ
ｇ） となり、図１６（イ）から（ロ）への状態変化を生じさ
せるには、φｃ＞φｍｇなる条件が成立する必要があ
る。つまり、 Ｈｃ＞Ｈｍｇ・Ｒ１１／（Ｒｍｇ＋Ｒ１１） と表わされる。
（ロ）の状態に変化させるための、磁気抵抗Ｒ９に流す
べき磁束をφｃとすると、図１７に点線矢印で示す経路
から、 φｃ＝｛Ｈｃ／（Ｒ９＋Ｒ１１）｝＋｛Ｈｃ／（Ｒｍｇ
＋Ｒ９＋Ｒ１２）｝≒（Ｈｃ／Ｒ１１）＋（Ｈｃ／Ｒｍ
ｇ） となり、図１６（イ）から（ロ）への状態変化を生じさ
せるには、φｃ＞φｍｇなる条件が成立する必要があ
る。つまり、 Ｈｃ＞Ｈｍｇ・Ｒ１１／（Ｒｍｇ＋Ｒ１１） と表わされる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】したがって、Ｈｃを大
きくするためには、コイル２７の直径，長さを大きくす
る必要があるだけでなく、アーマチュア２１の各ヨーク
２３，２４との対向部の磁気抵抗は小さくする、つまり
対向部の面積を大きくする必要がある。このことは、コ
イル２７の直径，長さとアーマチュア２１の長さを長く
すること、さらには空隙部の磁気抵抗を小さくするため
に、当接する対向面積を大きくすることを示している。
つまり、図１６の如き構成では、励磁電流が大きくなり
装置全体が大形化するという問題があることになる。し
たがって、この発明の課題は励磁電流を小さくし、装置
の小形化を図ることにある。
きくするためには、コイル２７の直径，長さを大きくす
る必要があるだけでなく、アーマチュア２１の各ヨーク
２３，２４との対向部の磁気抵抗は小さくする、つまり
対向部の面積を大きくする必要がある。このことは、コ
イル２７の直径，長さとアーマチュア２１の長さを長く
すること、さらには空隙部の磁気抵抗を小さくするため
に、当接する対向面積を大きくすることを示している。
つまり、図１６の如き構成では、励磁電流が大きくなり
装置全体が大形化するという問題があることになる。し
たがって、この発明の課題は励磁電流を小さくし、装置
の小形化を図ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】 かかる課題を解決する
ため、請求項１の発明では、コイルを巻回されるボビン
と、このボビンの中心孔に挿通される軸体およびこの軸
体の両端よりそれぞれ直交する方向に延びるアームを持
つアーマチュアとの両側に、このアーマチュアの軸方向
に延びる平板状の磁性材料からなりその一方の対角線上
の各端部にアーマチュアのアームと接触するかぎ形アー
ムを持つ第１のヨークと、アーマチュアのアームと接触
するかぎ形アームの取り付け位置が前記第１ヨークと１
８０度異なり、アーマチュアの軸方向に延びる第２ヨー
クとの間に永久磁石を介在させて組み立てた組立部材を
それぞれ配置し、前記アーマチュアのアームとヨークの
アームとの間の磁気的な吸引，反発作用と前記コイルに
流す電流とを利用して、アーマチュアをその中心軸の回
りに回動可能にしたことを特徴としている。請求項１の
発明では、前記組立部材の一方を、４隅にそれぞれかぎ
形アームを持つ平板状の磁気的絶縁材料から構成するこ
とができる（請求項２の発明）。
ため、請求項１の発明では、コイルを巻回されるボビン
と、このボビンの中心孔に挿通される軸体およびこの軸
体の両端よりそれぞれ直交する方向に延びるアームを持
つアーマチュアとの両側に、このアーマチュアの軸方向
に延びる平板状の磁性材料からなりその一方の対角線上
の各端部にアーマチュアのアームと接触するかぎ形アー
ムを持つ第１のヨークと、アーマチュアのアームと接触
するかぎ形アームの取り付け位置が前記第１ヨークと１
８０度異なり、アーマチュアの軸方向に延びる第２ヨー
クとの間に永久磁石を介在させて組み立てた組立部材を
それぞれ配置し、前記アーマチュアのアームとヨークの
アームとの間の磁気的な吸引，反発作用と前記コイルに
流す電流とを利用して、アーマチュアをその中心軸の回
りに回動可能にしたことを特徴としている。請求項１の
発明では、前記組立部材の一方を、４隅にそれぞれかぎ
形アームを持つ平板状の磁気的絶縁材料から構成するこ
とができる（請求項２の発明）。
【００１０】 請求項３の発明では、コイルを巻回され
るボビンと、このボビンの中心孔に挿通される軸体およ
びこの軸体の両端よりそれぞれ直交する方向に延びるア
ームを持つアーマチュアとの両側に、このアーマチュア
の軸方向に延びる平板状の磁性材料からなりその一方の
対角線上の一方の端部にはアーマチュアのアームと接触
するかぎ形アーム、他方の端部にはアーマチュアのアー
ムと接触するＬ字形アームをそれぞれ持つ第１のヨーク
と、アーマチュアのアームと接触するかぎ形アームの取
り付け位置が第１ヨークと１８０度異なり、アーマチュ
アの軸方向に延びる第２ヨークとの間に永久磁石を介在
させて組み立てた組立部材をそれぞれ配置し、前記アー
マチュアのアームとヨークのアームとの間の磁気的な吸
引，反発作用と前記コイルに流す電流および前記アーマ
チュアと係合する復帰ばねの復元力を利用して、アーマ
チュアをその中心軸の回りに回動可能にしたことを特徴
としている。この請求項３の発明では、前記アーマチュ
アの軸体およびその両端に回転軸と直交する方向に延び
るアームを一体化し、平板状の磁性材料から構成するこ
とができ（請求項４の発明）、または、前記アーマチュ
アの両端に突起を設け、この突起にブッシュを挿入して
回転軸受とすることができる（請求項５の発明）。
るボビンと、このボビンの中心孔に挿通される軸体およ
びこの軸体の両端よりそれぞれ直交する方向に延びるア
ームを持つアーマチュアとの両側に、このアーマチュア
の軸方向に延びる平板状の磁性材料からなりその一方の
対角線上の一方の端部にはアーマチュアのアームと接触
するかぎ形アーム、他方の端部にはアーマチュアのアー
ムと接触するＬ字形アームをそれぞれ持つ第１のヨーク
と、アーマチュアのアームと接触するかぎ形アームの取
り付け位置が第１ヨークと１８０度異なり、アーマチュ
アの軸方向に延びる第２ヨークとの間に永久磁石を介在
させて組み立てた組立部材をそれぞれ配置し、前記アー
マチュアのアームとヨークのアームとの間の磁気的な吸
引，反発作用と前記コイルに流す電流および前記アーマ
チュアと係合する復帰ばねの復元力を利用して、アーマ
チュアをその中心軸の回りに回動可能にしたことを特徴
としている。この請求項３の発明では、前記アーマチュ
アの軸体およびその両端に回転軸と直交する方向に延び
るアームを一体化し、平板状の磁性材料から構成するこ
とができ（請求項４の発明）、または、前記アーマチュ
アの両端に突起を設け、この突起にブッシュを挿入して
回転軸受とすることができる（請求項５の発明）。
【００１１】
【作用】各ヨークのかぎ形アームと、アーマチュアの各
アームとを磁気的に吸引，反発させ、可動子としてのア
ーマチュアをボビンを軸受として回動可能となるよう構
成する、つまり、コイルを軸回りに配置できるようにし
て巻数を多くすることにより、コイル励磁電流を低減し
得るようにする。また、外ヨーク，内ヨークにそれぞれ
かぎ形アームを交互に持たせることにより、磁気回路に
おいて永久磁石を並列に配置することを可能とし、かつ
アーマチュアアームとヨークのかぎ形アームとの当接面
積を大きくして空隙部の磁気抵抗を低減し得るように
し、一層低励磁電流化と高出力化を可能とする。また、
外ヨーク，内ヨークおよび永久磁石からなる組立部材
を、４隅にかぎ形アームを持つ平板状の磁気的絶縁材料
で置換することで、より一層構造を簡単にすることがで
きる。
アームとを磁気的に吸引，反発させ、可動子としてのア
ーマチュアをボビンを軸受として回動可能となるよう構
成する、つまり、コイルを軸回りに配置できるようにし
て巻数を多くすることにより、コイル励磁電流を低減し
得るようにする。また、外ヨーク，内ヨークにそれぞれ
かぎ形アームを交互に持たせることにより、磁気回路に
おいて永久磁石を並列に配置することを可能とし、かつ
アーマチュアアームとヨークのかぎ形アームとの当接面
積を大きくして空隙部の磁気抵抗を低減し得るように
し、一層低励磁電流化と高出力化を可能とする。また、
外ヨーク，内ヨークおよび永久磁石からなる組立部材
を、４隅にかぎ形アームを持つ平板状の磁気的絶縁材料
で置換することで、より一層構造を簡単にすることがで
きる。
【００１２】
【実施例】図１はこの発明の実施例を示す斜視図、図２
はその正面図、図３はアーマチュアを示す斜視図、図４
はアーマチュアを示す側面図、図５は磁気組立部材を示
す分解図、図６は動作原理を説明するための原理説明図
である。アーマチュア１は図３，図４に示すように、磁
性材料の軸部１ａと、この軸部１ａの端部に中心軸と直
交する方向に延びるアーム１ｂ，１ｃを一体化して構成
される。このアーマチュア１は図１，図４に示すよう
に、コイル９が巻かれたボビン８の中心孔に挿通され、
このボビン８を軸受として回動可能に構成されている。
はその正面図、図３はアーマチュアを示す斜視図、図４
はアーマチュアを示す側面図、図５は磁気組立部材を示
す分解図、図６は動作原理を説明するための原理説明図
である。アーマチュア１は図３，図４に示すように、磁
性材料の軸部１ａと、この軸部１ａの端部に中心軸と直
交する方向に延びるアーム１ｂ，１ｃを一体化して構成
される。このアーマチュア１は図１，図４に示すよう
に、コイル９が巻かれたボビン８の中心孔に挿通され、
このボビン８を軸受として回動可能に構成されている。
【００１３】アーマチュア１に対応する磁気組立部材は
図５に示すように、磁性材料からなる外ヨーク５，内ヨ
ーク６と、永久磁石７とから構成される。外ヨーク５と
内ヨーク６にはその対角線位置の一方にそれぞれかぎ形
アーム５ａ〜５ｄ、６ａ〜６ｄを有しており、外ヨーク
５と内ヨーク６との間には永久磁石７が挟持される。な
お、このような磁気組立部材が、アーマチュア１とボビ
ン８の両側に図１または図２のように、１対配置して構
成される。そして、図２に示すように、アーマチュア１
のアーム１ｂの右面とかぎ形アーム６ｂが当接するとき
は、これに対応するアーマチュア１のアーム１ｂの左面
とかぎ形アーム６ａとが当接するようになっている。
図５に示すように、磁性材料からなる外ヨーク５，内ヨ
ーク６と、永久磁石７とから構成される。外ヨーク５と
内ヨーク６にはその対角線位置の一方にそれぞれかぎ形
アーム５ａ〜５ｄ、６ａ〜６ｄを有しており、外ヨーク
５と内ヨーク６との間には永久磁石７が挟持される。な
お、このような磁気組立部材が、アーマチュア１とボビ
ン８の両側に図１または図２のように、１対配置して構
成される。そして、図２に示すように、アーマチュア１
のアーム１ｂの右面とかぎ形アーム６ｂが当接するとき
は、これに対応するアーマチュア１のアーム１ｂの左面
とかぎ形アーム６ａとが当接するようになっている。
【００１４】その動作原理について、図６を参照して説
明する。いま、永久磁石７ａの右側面がＮ極、永久磁石
７ｂの左側面がＮ極とすると、これらの永久磁石による
磁束は同図に矢印で示すように、１つはかぎ形アーム６
ａからアーム１ｂを経て軸１ａを通り、他方の端部でア
ーム１ｃからかぎ形アーム５ｃを通り、永久磁石７ａの
Ｓ極面に戻るルートを形成する。もう１つは永久磁石７
ｂからアーム６ｂを経てアーム１ｂ，軸１ａへと流れ、
他方の端部でアーム１ｃからかぎ形アーム５ｄを通り、
永久磁石７ｂのＳ極面に戻るルートを形成する。
明する。いま、永久磁石７ａの右側面がＮ極、永久磁石
７ｂの左側面がＮ極とすると、これらの永久磁石による
磁束は同図に矢印で示すように、１つはかぎ形アーム６
ａからアーム１ｂを経て軸１ａを通り、他方の端部でア
ーム１ｃからかぎ形アーム５ｃを通り、永久磁石７ａの
Ｓ極面に戻るルートを形成する。もう１つは永久磁石７
ｂからアーム６ｂを経てアーム１ｂ，軸１ａへと流れ、
他方の端部でアーム１ｃからかぎ形アーム５ｄを通り、
永久磁石７ｂのＳ極面に戻るルートを形成する。
【００１５】次に、以上のように流れた磁束とは逆向き
の磁束が流れるように、コイル９に励磁電流を流すと、
図６に破線矢印で示す磁束が増大し、一方の端部ではか
ぎ形アーム５ａとアーム１ｂ、かぎ形アーム５ｂとアー
ム１ｂが吸引し、他方の端部ではかぎ形アーム６ｃとア
ーム１ｃ、かぎ形アーム６ｄとアーム１ｃが吸引し、こ
れらが互いに当接するまで、アーマチュア１が同図の左
側に回動する。次に、コイル９に上記とは逆向きの励磁
電流を流せば、アーマチュア１は同図の右側に回動し、
図示の位置で安定することになる。したがって、このよ
うな動作を繰り返すことにより、アーマチュア１を揺動
させることが可能となる。なお、コイル９に流す励磁電
流は、アーマチュア１の回動を促すトリガとして作用す
るものであるから、或る方向から他の方向へと回動させ
た後には、励磁電流は通常は遮断されることになる。
の磁束が流れるように、コイル９に励磁電流を流すと、
図６に破線矢印で示す磁束が増大し、一方の端部ではか
ぎ形アーム５ａとアーム１ｂ、かぎ形アーム５ｂとアー
ム１ｂが吸引し、他方の端部ではかぎ形アーム６ｃとア
ーム１ｃ、かぎ形アーム６ｄとアーム１ｃが吸引し、こ
れらが互いに当接するまで、アーマチュア１が同図の左
側に回動する。次に、コイル９に上記とは逆向きの励磁
電流を流せば、アーマチュア１は同図の右側に回動し、
図示の位置で安定することになる。したがって、このよ
うな動作を繰り返すことにより、アーマチュア１を揺動
させることが可能となる。なお、コイル９に流す励磁電
流は、アーマチュア１の回動を促すトリガとして作用す
るものであるから、或る方向から他の方向へと回動させ
た後には、励磁電流は通常は遮断されることになる。
【００１６】このように、軸１ａの回りにコイル９を巻
回し、アーマチュアとヨークとの磁気的吸引，反発部
分、すなわち対応する各アーム部と各かぎ形アーム部と
が、コイル９の軸線方向と直角な位置に配置されている
ため、コイル９の巻線数を多くすることができ、その結
果、コイルに流す励磁電流を低く抑えることができる。
また、外ヨーク，内ヨークがそれぞれかぎ形アームを交
互に持つことで、アーマチュアアームとヨークかぎ形ア
ームの当接する面積を大きくできるため、空隙部の磁気
抵抗を低減することが可能となり、より一層低励磁電流
化を促進でき、高出力化を図ることができる。
回し、アーマチュアとヨークとの磁気的吸引，反発部
分、すなわち対応する各アーム部と各かぎ形アーム部と
が、コイル９の軸線方向と直角な位置に配置されている
ため、コイル９の巻線数を多くすることができ、その結
果、コイルに流す励磁電流を低く抑えることができる。
また、外ヨーク，内ヨークがそれぞれかぎ形アームを交
互に持つことで、アーマチュアアームとヨークかぎ形ア
ームの当接する面積を大きくできるため、空隙部の磁気
抵抗を低減することが可能となり、より一層低励磁電流
化を促進でき、高出力化を図ることができる。
【００１７】図７はこの発明の他の実施例を示す斜視図
である。これは、外ヨーク５，内ヨーク６および永久磁
石７ａからなる磁気組立部材は片側だけに配置し，他方
には４隅にかぎ形アームを持ち平板状の磁気的絶縁材料
からなる背板１０を配置し、磁束は永久磁石７ａのみで
形成するようにした点が特徴である。こうすることで、
図１に示すものよりも構成を簡単にすることが可能とな
る。
である。これは、外ヨーク５，内ヨーク６および永久磁
石７ａからなる磁気組立部材は片側だけに配置し，他方
には４隅にかぎ形アームを持ち平板状の磁気的絶縁材料
からなる背板１０を配置し、磁束は永久磁石７ａのみで
形成するようにした点が特徴である。こうすることで、
図１に示すものよりも構成を簡単にすることが可能とな
る。
【００１８】しかし、図１，図７に示すものには下記
（１）〜（３）のような問題があり、まだ改良の余地が
残されている。 （１）各ヨークからアームが対角線上に１対ずつ配置さ
れているため、アーマチュアを回転させるにはコイルに
流す励磁電流を、図示されないそれ専用の電気回路を用
いて反転させる必要がある。また、コイルに流す励磁電
流は回動を促すトリガ電流であるため、専用の外部スイ
ッチ（１回押すと１パルスが出るパルススイッチ）を必
要とする。
（１）〜（３）のような問題があり、まだ改良の余地が
残されている。 （１）各ヨークからアームが対角線上に１対ずつ配置さ
れているため、アーマチュアを回転させるにはコイルに
流す励磁電流を、図示されないそれ専用の電気回路を用
いて反転させる必要がある。また、コイルに流す励磁電
流は回動を促すトリガ電流であるため、専用の外部スイ
ッチ（１回押すと１パルスが出るパルススイッチ）を必
要とする。
【００１９】（２）特に図１に示すアーマチュアは、揺
動の中心となる軸とアーマチュアアームからなってお
り、これらの部品をカシメ等により別途組み立てなけれ
ばならない。また、軸とアーマチュアアームが別部材で
あることから、これらの間に存在する空隙が磁気回路上
での抵抗となり、磁気回路の効率を低下させる。
動の中心となる軸とアーマチュアアームからなってお
り、これらの部品をカシメ等により別途組み立てなけれ
ばならない。また、軸とアーマチュアアームが別部材で
あることから、これらの間に存在する空隙が磁気回路上
での抵抗となり、磁気回路の効率を低下させる。
【００２０】（３）アーマチュアはその中心軸を、ボビ
ンを軸受として揺動可能となるように構成していること
から、軸受部が１ヵ所となっており、アーマチュアが揺
動する際のアンバランスから、ボビンの軸受部が摩耗す
るおそれがある。なお、長寿命化するとボビンが大型化
し、装置全体が大型化する。また、これに伴ってコイル
の巻回数が減少し、高出力化が阻害されることになる。
ンを軸受として揺動可能となるように構成していること
から、軸受部が１ヵ所となっており、アーマチュアが揺
動する際のアンバランスから、ボビンの軸受部が摩耗す
るおそれがある。なお、長寿命化するとボビンが大型化
し、装置全体が大型化する。また、これに伴ってコイル
の巻回数が減少し、高出力化が阻害されることになる。
【００２１】図８はこのような観点にもとづく実施例を
示す正面図、図９は同じくその斜視図、図１０はアーマ
チュアを示す構成図、図１１は磁気組立部材の分解構成
図、図１２はアクチュエータの正面部における磁路と全
体の磁束線の説明図、図１３は負荷−吸引力特性図、図
１４は動作原理説明図、図１５は軸受構造を示す斜視図
である。以下、これらの図を参照して説明する。
示す正面図、図９は同じくその斜視図、図１０はアーマ
チュアを示す構成図、図１１は磁気組立部材の分解構成
図、図１２はアクチュエータの正面部における磁路と全
体の磁束線の説明図、図１３は負荷−吸引力特性図、図
１４は動作原理説明図、図１５は軸受構造を示す斜視図
である。以下、これらの図を参照して説明する。
【００２２】図８，図９に示すように、この実施例によ
るアクチュエータも基本的にはアーマチュア１、連結部
２、連結用孔３、回転軸４、外ヨーク５、内ヨーク６、
永久磁石７、ボビン８およびコイル９などから構成され
ている。アーマチュア１は図１０，図１１等から明らか
なようにボビン８の中心孔に挿通される軸体、およびそ
の両端に回転軸と直交する方向に延びるアーム部を持つ
１枚の平板状の磁性材料から成り、コイル９が巻かれた
ボビン８の孔部に挿通されている。また、前記アーマチ
ュア１の軸体と、その両端に回転軸と直交する方向に延
びるアームとは、ここでは一体化されている。なお、図
１０（イ）はアーマチュアの側面図、同（ロ）は斜視図
を示す。
るアクチュエータも基本的にはアーマチュア１、連結部
２、連結用孔３、回転軸４、外ヨーク５、内ヨーク６、
永久磁石７、ボビン８およびコイル９などから構成され
ている。アーマチュア１は図１０，図１１等から明らか
なようにボビン８の中心孔に挿通される軸体、およびそ
の両端に回転軸と直交する方向に延びるアーム部を持つ
１枚の平板状の磁性材料から成り、コイル９が巻かれた
ボビン８の孔部に挿通されている。また、前記アーマチ
ュア１の軸体と、その両端に回転軸と直交する方向に延
びるアームとは、ここでは一体化されている。なお、図
１０（イ）はアーマチュアの側面図、同（ロ）は斜視図
を示す。
【００２３】アーマチュア１に対応する磁気組立部材は
図１１に示すように、磁性材料の外ヨーク５，内ヨーク
６および永久磁石７から構成される。外ヨーク５と内ヨ
ーク６には、一方の対角線の一方の端部にはかぎ形アー
ム５ａ，５ｂおよび６ａ，６ｂが、その他端部にはＬ字
形アーム５ａ１，５ｂ１および６ａ１，６ｂ１がそれぞ
れ設けられており、外ヨーク５と内ヨーク６との間には
永久磁石７ａ，７ｂが配置されている。
図１１に示すように、磁性材料の外ヨーク５，内ヨーク
６および永久磁石７から構成される。外ヨーク５と内ヨ
ーク６には、一方の対角線の一方の端部にはかぎ形アー
ム５ａ，５ｂおよび６ａ，６ｂが、その他端部にはＬ字
形アーム５ａ１，５ｂ１および６ａ１，６ｂ１がそれぞ
れ設けられており、外ヨーク５と内ヨーク６との間には
永久磁石７ａ，７ｂが配置されている。
【００２４】このような磁気組立部材は、図９，図１１
に示すように、アーマチュア１とボビン８の両側に１組
ずつ（１対）配置して構成される。そして、例えば図１
２（ロ）のように、アーマチュア１の左面とヨークかぎ
形アーム５ａとが当接するときは、これに対応するアー
マチュア１の右面とヨークかぎ形アーム５ｂとが当接す
るようになっている。なお、図１２（イ）はアクチュエ
ータ正面における磁路Ｌを示している。
に示すように、アーマチュア１とボビン８の両側に１組
ずつ（１対）配置して構成される。そして、例えば図１
２（ロ）のように、アーマチュア１の左面とヨークかぎ
形アーム５ａとが当接するときは、これに対応するアー
マチュア１の右面とヨークかぎ形アーム５ｂとが当接す
るようになっている。なお、図１２（イ）はアクチュエ
ータ正面における磁路Ｌを示している。
【００２５】その動作について主として図１２を参照し
て説明する。いま、永久磁石７ａの左側面がＮ極、永久
磁石７ｂの右側面がＮ極とすると、これらの永久磁石に
よる磁束は図１２に矢印Ｌで示すように、１つはかぎ形
アーム５ａからアーマチュア１を通り、他方の端部でア
ーマチュア１からかぎ形アーム６ａを通り、永久磁石７
ａのＳ極面へ戻るルートを形成する。もう１つは永久磁
石７ｂからかぎ形アーム５ｂ、アーマチュア１を経て他
端部でアーマチュア１からかぎ形アーム６ｂを通り、永
久磁石７ｂのＳ極面へ戻るルートを形成することにな
る。
て説明する。いま、永久磁石７ａの左側面がＮ極、永久
磁石７ｂの右側面がＮ極とすると、これらの永久磁石に
よる磁束は図１２に矢印Ｌで示すように、１つはかぎ形
アーム５ａからアーマチュア１を通り、他方の端部でア
ーマチュア１からかぎ形アーム６ａを通り、永久磁石７
ａのＳ極面へ戻るルートを形成する。もう１つは永久磁
石７ｂからかぎ形アーム５ｂ、アーマチュア１を経て他
端部でアーマチュア１からかぎ形アーム６ｂを通り、永
久磁石７ｂのＳ極面へ戻るルートを形成することにな
る。
【００２６】ここで、以上のように流れる磁束が永久磁
石７のみによる磁束の場合、アーマチュア１に発生する
吸引力は図１３に示すように、復帰ばね１５（図１４参
照）による負荷Ｂを下回るように磁気回路を構成する。
コイル９に図１２に示した通過磁束Ｌが増大される方向
に励磁電流を流すと、アーマチュア１に発生する吸引力
は図１３に励磁時吸引力Ｃで示すように復帰ばね１５に
よる負荷Ｂを上回るようになり、図１４（ロ）に示すコ
イル励磁時の状態までアーマチュア１が回動する。
石７のみによる磁束の場合、アーマチュア１に発生する
吸引力は図１３に示すように、復帰ばね１５（図１４参
照）による負荷Ｂを下回るように磁気回路を構成する。
コイル９に図１２に示した通過磁束Ｌが増大される方向
に励磁電流を流すと、アーマチュア１に発生する吸引力
は図１３に励磁時吸引力Ｃで示すように復帰ばね１５に
よる負荷Ｂを上回るようになり、図１４（ロ）に示すコ
イル励磁時の状態までアーマチュア１が回動する。
【００２７】次に、コイル９への励磁電流を切ると、ア
ーマチュア１に発生する吸引力は低下して吸引力Ｃから
吸引力Ａへと移行し、再び復帰ばね１５による負荷Ｂを
下回り、図１４（イ）に示すコイル無励磁時の状態に戻
る。このように、コイル９へ流す励磁電流をオン／オフ
することで、上述の動作が繰り返されることになり、そ
の結果、アーマチュア１が揺動する。
ーマチュア１に発生する吸引力は低下して吸引力Ｃから
吸引力Ａへと移行し、再び復帰ばね１５による負荷Ｂを
下回り、図１４（イ）に示すコイル無励磁時の状態に戻
る。このように、コイル９へ流す励磁電流をオン／オフ
することで、上述の動作が繰り返されることになり、そ
の結果、アーマチュア１が揺動する。
【００２８】図１５は軸受構造を示す組立図である。す
なわち、アーマチュア１の両端に突起を設け、この突起
に例えば非磁性体のブッシュを挿入して回転軸４を形成
し、この回転軸４がケース１１，１２の軸受１１ａ，１
２ａと合わさり、回転可能とされている。なお、図１５
（イ）は上部ケース、同（ロ）はアクチュエータ本体
部、同（ハ）は下部ケースをそれぞれ示している。
なわち、アーマチュア１の両端に突起を設け、この突起
に例えば非磁性体のブッシュを挿入して回転軸４を形成
し、この回転軸４がケース１１，１２の軸受１１ａ，１
２ａと合わさり、回転可能とされている。なお、図１５
（イ）は上部ケース、同（ロ）はアクチュエータ本体
部、同（ハ）は下部ケースをそれぞれ示している。
【００２９】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、各ヨークのか
ぎ形アームと、アーマチュアの各アームとを磁気的に吸
引，反発させ、可動子としてのアーマチュアをボビンを
軸受として回動可能となるよう構成した、つまり、コイ
ルを軸回りに配置できるようにしたので巻数を多くする
ことができ、その結果、コイル励磁電流を低減すること
が可能となる。また、外ヨーク，内ヨークにそれぞれか
ぎ形アームを交互に持つようにしたことで、磁気回路に
おいて永久磁石を並列に配置することが可能となり、か
つアーマチュアアームとヨークのかぎ形アームとが当接
する部分の面積を大きくできるため、空隙部の磁気抵抗
を低減することが可能となり、一層低励磁電流化と高出
力化を図ることができるという利点が得られる。なお、
請求項２の発明のように、外ヨーク，内ヨークおよび永
久磁石からなる組立部材の一方を、磁気的絶縁材料から
なり４隅にかぎ形アームを持つ背板で置換することで、
より一層簡単な構造にすることができる。
ぎ形アームと、アーマチュアの各アームとを磁気的に吸
引，反発させ、可動子としてのアーマチュアをボビンを
軸受として回動可能となるよう構成した、つまり、コイ
ルを軸回りに配置できるようにしたので巻数を多くする
ことができ、その結果、コイル励磁電流を低減すること
が可能となる。また、外ヨーク，内ヨークにそれぞれか
ぎ形アームを交互に持つようにしたことで、磁気回路に
おいて永久磁石を並列に配置することが可能となり、か
つアーマチュアアームとヨークのかぎ形アームとが当接
する部分の面積を大きくできるため、空隙部の磁気抵抗
を低減することが可能となり、一層低励磁電流化と高出
力化を図ることができるという利点が得られる。なお、
請求項２の発明のように、外ヨーク，内ヨークおよび永
久磁石からなる組立部材の一方を、磁気的絶縁材料から
なり４隅にかぎ形アームを持つ背板で置換することで、
より一層簡単な構造にすることができる。
【００３０】また、請求項３の発明のように、アーマチ
ュアのアームとヨークのアームとの間の磁気的な吸引，
反発作用とコイルに流す電流、さらに復帰ばねの復元力
とを利用して、アーマチュアをその回転軸の回りに回動
可能にすることで、励磁電流を反転させるための電気回
路、および励磁電流をパルス状にするための外部スイッ
チを不要とすることができ、装置全体のコストを低減す
ることが可能となる。さらに、請求項４の発明の如く、
アーマチュアの軸体およびその両端に回転軸と直交する
方向に延びるアームを一体化し、平板状の磁性材料から
構成することで、軸体とアームを別々に加工する煩雑さ
を回避できるだけでなく、接合部の空隙による磁気抵抗
の増大を防ぐことが可能となる。その結果、磁気回路の
効率向上による装置の小型化が図れるだけでなく、接合
部が無くなって強度が増大し寿命が延びるという利点も
ある。加えて、請求項５の発明のように、アーマチュア
の両端に突起を設け、この突起に非磁性体のブッシュを
挿入して回転軸受を形成することで、軸受部の磨耗を防
いで長寿命化を図ることが可能となり、安定な動作によ
る信頼性の向上にも役立てることができる。
ュアのアームとヨークのアームとの間の磁気的な吸引，
反発作用とコイルに流す電流、さらに復帰ばねの復元力
とを利用して、アーマチュアをその回転軸の回りに回動
可能にすることで、励磁電流を反転させるための電気回
路、および励磁電流をパルス状にするための外部スイッ
チを不要とすることができ、装置全体のコストを低減す
ることが可能となる。さらに、請求項４の発明の如く、
アーマチュアの軸体およびその両端に回転軸と直交する
方向に延びるアームを一体化し、平板状の磁性材料から
構成することで、軸体とアームを別々に加工する煩雑さ
を回避できるだけでなく、接合部の空隙による磁気抵抗
の増大を防ぐことが可能となる。その結果、磁気回路の
効率向上による装置の小型化が図れるだけでなく、接合
部が無くなって強度が増大し寿命が延びるという利点も
ある。加えて、請求項５の発明のように、アーマチュア
の両端に突起を設け、この突起に非磁性体のブッシュを
挿入して回転軸受を形成することで、軸受部の磨耗を防
いで長寿命化を図ることが可能となり、安定な動作によ
る信頼性の向上にも役立てることができる。
【図１】この発明の第１実施例を示す全体斜視図であ
る。
る。
【図２】図１の正面図である。
【図３】アーマチュアを示す斜視図である。
【図４】アーマチュアを示す側面図である。
【図５】磁気組立部材を示す分解図である。
【図６】動作原理を説明するための原理説明図である。
【図７】この発明の第２実施例を示す全体斜視図であ
る。
る。
【図８】この発明の第３実施例を示す正面図である。
【図９】この発明の第３実施例を示す斜視図である。
【図１０】この発明の第３実施例のアーマチュア部を示
す構成図である。
す構成図である。
【図１１】この発明の第３実施例の磁気組立部材を示す
分解図である。
分解図である。
【図１２】この発明の第３実施例における磁路，磁束説
明図である。
明図である。
【図１３】この発明の第３実施例の動作原理を説明する
負荷−吸引力特性図である。
負荷−吸引力特性図である。
【図１４】この発明の第３実施例の動作原理図である。
【図１５】この発明の第３実施例の軸受構造を示す組立
図である。
図である。
【図１６】従来例を説明するための説明図である。
【図１７】図１６の磁気回路の電気的等価回路図を示
す。
す。
１…アーマチュア、１ａ…アーマチュア軸、１ｂ，１ｃ
…アーマチュアアーム、２…連結部、３…連結用孔、４
…回転軸、５…外ヨーク、５ａ〜５ｄ…外ヨークかぎ形
アーム、５ａ１，５ｂ１…外ヨークＬ字形アーム、６…
内ヨーク、６ａ〜６ｄ…内ヨークかぎ形アーム、６ａ
１，６ｂ１…内ヨークＬ字形アーム、７，７ａ，７ｂ…
永久磁石、８…ボビン、９…コイル、１０…背板、１１
…下部ケース、１２…上部ケース、１１ａ，１２ａ…軸
受、１５…復帰ばね。
…アーマチュアアーム、２…連結部、３…連結用孔、４
…回転軸、５…外ヨーク、５ａ〜５ｄ…外ヨークかぎ形
アーム、５ａ１，５ｂ１…外ヨークＬ字形アーム、６…
内ヨーク、６ａ〜６ｄ…内ヨークかぎ形アーム、６ａ
１，６ｂ１…内ヨークＬ字形アーム、７，７ａ，７ｂ…
永久磁石、８…ボビン、９…コイル、１０…背板、１１
…下部ケース、１２…上部ケース、１１ａ，１２ａ…軸
受、１５…復帰ばね。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−226258（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−36006（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−61310（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−158679（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02K 33/00 H01F 7/08
Claims (5)
- 【請求項１】 コイルを巻回されるボビンと、このボビ
ンの中心孔に挿通される軸体およびこの軸体の両端より
それぞれ直交する方向に延びるアームを持つアーマチュ
アとの両側に、このアーマチュアの軸方向に延びる平板
状の磁性材料からなりその一方の対角線上の各端部にア
ーマチュアのアームと接触するかぎ形アームを持つ第１
のヨークと、アーマチュアのアームと接触するかぎ形ア
ームの取り付け位置が前記第１ヨークと１８０度異な
り、アーマチュアの軸方向に延びる第２ヨークとの間に
永久磁石を介在させて組み立てた組立部材をそれぞれ配
置し、前記アーマチュアのアームとヨークのアームとの
間の磁気的な吸引，反発作用と前記コイルに流す電流と
を利用して、アーマチュアをその中心軸の回りに回動可
能にしたことを特徴とする揺動形アクチュエータ。 - 【請求項２】 前記組立部材の一方を、４隅にそれぞれ
かぎ形アームを持つ平板状の磁気的絶縁材料から構成す
ることを特徴とする請求項１に記載の揺動形アクチュエ
ータ。 - 【請求項３】 コイルを巻回されるボビンと、このボビ
ンの中心孔に挿通される軸体およびこの軸体の両端より
それぞれ直交する方向に延びるアームを持つアーマチュ
アとの両側に、このアーマチュアの軸方向に延びる平板
状の磁性材料からなりその一方の対角線上の一方の端部
にはアーマチュアのアームと接触するかぎ形アーム、他
方の端部にはアーマチュアのアームと接触するＬ字形ア
ームをそれぞれ持つ第１のヨークと、アーマチュアのア
ームと接触するかぎ形アームの取り付け位置が第１ヨー
クと１８０度異なり、アーマチュアの軸方向に延びる第
２ヨークとの間に永久磁石を介在させて組み立てた組立
部材をそれぞれ配置し、前記アーマチュアのアームとヨ
ークのアームとの間の磁気的な吸引，反発作用と前記コ
イルに流す電流および前記アーマチュアと係合する復帰
ばねの復元力を利用して、アーマチュアをその中心軸の
回りに回動可能にしたことを特徴とする揺動形アクチュ
エータ。 - 【請求項４】 前記アーマチュアの軸体およびその両端
に回転軸と直交する方向に延びるアームを一体化し、平
板状の磁性材料から構成することを特徴とする請求項３
に記載の揺動形アクチュエータ。 - 【請求項５】 前記アーマチュアの両端に突起を設け、
この突起にブッシュを挿入して回転軸受とすることを特
徴とする請求項３に記載の揺動形アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32113694A JP3246585B2 (ja) | 1994-02-17 | 1994-12-26 | 揺動形アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-20675 | 1994-02-17 | ||
| JP2067594 | 1994-02-17 | ||
| JP32113694A JP3246585B2 (ja) | 1994-02-17 | 1994-12-26 | 揺動形アクチュエータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07284262A JPH07284262A (ja) | 1995-10-27 |
| JP3246585B2 true JP3246585B2 (ja) | 2002-01-15 |
Family
ID=26357642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32113694A Expired - Fee Related JP3246585B2 (ja) | 1994-02-17 | 1994-12-26 | 揺動形アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3246585B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6049501B2 (ja) * | 2013-02-28 | 2016-12-21 | 日本電産コパル株式会社 | 電磁アクチュエータ |
-
1994
- 1994-12-26 JP JP32113694A patent/JP3246585B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07284262A (ja) | 1995-10-27 |
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