JP3394922B2 - アクチュエータ - Google Patents
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- JP3394922B2 JP3394922B2 JP02226899A JP2226899A JP3394922B2 JP 3394922 B2 JP3394922 B2 JP 3394922B2 JP 02226899 A JP02226899 A JP 02226899A JP 2226899 A JP2226899 A JP 2226899A JP 3394922 B2 JP3394922 B2 JP 3394922B2
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- magnet
- actuator
- magnets
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K26/00—Machines adapted to function as torque motors, i.e. to exert a torque when stalled
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F7/00—Magnets
- H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
- H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
- H01F7/14—Pivoting armatures
- H01F7/145—Rotary electromagnets with variable gap
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
- H02K1/2706—Inner rotors
- H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
- H02K1/2726—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of a single magnet or two or more axially juxtaposed single magnets
- H02K1/2733—Annular magnets
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
- H02K2201/06—Magnetic cores, or permanent magnets characterised by their skew
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- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、単相構造のアクチ
ュエータの構造、特に組立が容易で、ホールディングト
ルクとディテントトルクのバランスが良く、且つ、回転
反復動作が安定したアクチュエータのロータ構造に関す
る。
ュエータの構造、特に組立が容易で、ホールディングト
ルクとディテントトルクのバランスが良く、且つ、回転
反復動作が安定したアクチュエータのロータ構造に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】たとえば単相構成のクローポール型構造
のアクチュエータにおいては、内部にストッパ機構を設
け、コイルを励磁することにより、ロータを反復回転動
作させるアクチュエータの技術がすでに本発明者らによ
り提案されている。この種のアクチュエータにおいて
は、ディテントトルクを確保しながら且つ、回転動作角
度範囲を大きくすることが望まれている。
のアクチュエータにおいては、内部にストッパ機構を設
け、コイルを励磁することにより、ロータを反復回転動
作させるアクチュエータの技術がすでに本発明者らによ
り提案されている。この種のアクチュエータにおいて
は、ディテントトルクを確保しながら且つ、回転動作角
度範囲を大きくすることが望まれている。
【０００３】しかしながら、一般的に、ディテントトル
クを大きくすれば、回転動作角度範囲が狭くなり、逆
に、ディテントトルクを小さくしなければ、回転動作角
度範囲を広くすることができない。すなわち、ディテン
トトルクと回転動作角度範囲は相反する性格を持つもの
である。特に、アクチュエータの小型化のために、焼結
型の磁気異方性（例えば、極異方性）をもつ高性能希土
類磁石（例えば、Nd系磁石、Sm系磁石）使用の場合には
その傾向は著しい。
クを大きくすれば、回転動作角度範囲が狭くなり、逆
に、ディテントトルクを小さくしなければ、回転動作角
度範囲を広くすることができない。すなわち、ディテン
トトルクと回転動作角度範囲は相反する性格を持つもの
である。特に、アクチュエータの小型化のために、焼結
型の磁気異方性（例えば、極異方性）をもつ高性能希土
類磁石（例えば、Nd系磁石、Sm系磁石）使用の場合には
その傾向は著しい。
【０００４】ディテントトルクを確保しながら且つ回転
動作角度範囲を大きくするロータ磁石側の技術として、
例えば、２極の場合、片極（例えばＮ極のみ）の磁極セ
ンタ部に軸方向に沿って溝またはカットを施し、Ｎ極と
Ｓ極との磁気的バランスを崩して拡大する方法がある
（図５参照）。しかし、溝またはカット部の形状（具体
的には溝またはカットの中心角α）の精度を確保するた
めには多くの工程を要し加工が煩雑となる欠点がある。
その理由は焼結磁石の場合、焼き上げた後に磁石外周を
研磨するためであり、磁石外周に溝またはカットがある
場合には、円筒度が確保できないばかりでなく、溝また
はカットの安定した形状維持が困難となるからである。
また、溝またはカットを機械加工すればコストが上がる
欠点がある。
動作角度範囲を大きくするロータ磁石側の技術として、
例えば、２極の場合、片極（例えばＮ極のみ）の磁極セ
ンタ部に軸方向に沿って溝またはカットを施し、Ｎ極と
Ｓ極との磁気的バランスを崩して拡大する方法がある
（図５参照）。しかし、溝またはカット部の形状（具体
的には溝またはカットの中心角α）の精度を確保するた
めには多くの工程を要し加工が煩雑となる欠点がある。
その理由は焼結磁石の場合、焼き上げた後に磁石外周を
研磨するためであり、磁石外周に溝またはカットがある
場合には、円筒度が確保できないばかりでなく、溝また
はカットの安定した形状維持が困難となるからである。
また、溝またはカットを機械加工すればコストが上がる
欠点がある。
【０００５】従って、磁石の加工、精度維持および、コ
ストを考慮すると磁石外周形状は溝又はカットの全くな
い、円筒形状が好ましい。
ストを考慮すると磁石外周形状は溝又はカットの全くな
い、円筒形状が好ましい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
に鑑み、単相構造のアクチュエータにおいて、ディテン
トトルクが十分確保され、且つ回転動作角度範囲も広い
特性を有する、ロータ磁石構造を提供することである。
に鑑み、単相構造のアクチュエータにおいて、ディテン
トトルクが十分確保され、且つ回転動作角度範囲も広い
特性を有する、ロータ磁石構造を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、コイルを巻回したアーマチュアと、前
記コイルの内側に微小間隔に、正逆自在に回転可能に配
置した円筒形状ロータ磁石とからなり、前記コイルの励
磁によってロータを正逆に回転させるとともに、ストッ
パーによってその回転角度範囲を制限する単相構造のア
クチュエータであって、前記ロータの回転角度を制限す
るために第１及び第２のストッパーを設け、前記第１の
ストッパーは、ロータの電気角で０〜９０度の間に、第
２のストッパーはロータの電気角で９０〜１８０度の間
の位置にそれぞれ設け、前記アーマチュアのコイルの励
磁のないときにもディテントトルクによりロータがスト
ッパーの位置に保持されるようになっているアクチュエ
ータであって、 前記円筒形状ロータ磁石は複数の磁石
を、各磁石の磁極どうしが同じ周方向にずらして軸方向
に積層連結し、そのずらした角度は全体として電気角で
１０〜６０度の範囲であるように構成し、それによっ
て、前記ストッパーにかかるディテントトルクを調整す
るようにしたことを特徴とするアクチュエータである。
めに、本発明は、コイルを巻回したアーマチュアと、前
記コイルの内側に微小間隔に、正逆自在に回転可能に配
置した円筒形状ロータ磁石とからなり、前記コイルの励
磁によってロータを正逆に回転させるとともに、ストッ
パーによってその回転角度範囲を制限する単相構造のア
クチュエータであって、前記ロータの回転角度を制限す
るために第１及び第２のストッパーを設け、前記第１の
ストッパーは、ロータの電気角で０〜９０度の間に、第
２のストッパーはロータの電気角で９０〜１８０度の間
の位置にそれぞれ設け、前記アーマチュアのコイルの励
磁のないときにもディテントトルクによりロータがスト
ッパーの位置に保持されるようになっているアクチュエ
ータであって、 前記円筒形状ロータ磁石は複数の磁石
を、各磁石の磁極どうしが同じ周方向にずらして軸方向
に積層連結し、そのずらした角度は全体として電気角で
１０〜６０度の範囲であるように構成し、それによっ
て、前記ストッパーにかかるディテントトルクを調整す
るようにしたことを特徴とするアクチュエータである。
【０００８】また本発明は、アクチュエータが、軟磁性
材から成る一対のほぼ円形ドーナツ状の平板状ヨーク
と、該平板状ヨークの内周縁端から軸方向へ突出し円周
方向に広がりを持って配置された極歯と、前記ヨークの
外周端に前記極歯と同方向へ伸びる円筒状リングとから
構成されているステータヨークと、該ステータヨークの
前記平板状ヨーク、極歯及び円筒リングで形成される環
状凹状のコイル受け内部に設置された絶縁線材を巻回し
て形成したコイルとでアーマチュアを構成し、該ステー
タ両端面に軸受を設けたフランジを有するステータアッ
センブリに、永久磁石ロータより成る界磁用磁石（以
後、「ロータ磁石」という）を設けたロータを該ステー
タの前記極歯と微小間隔で対向させて成る、ロータ磁極
数がＨ（Ｈは偶数）の単相構造のクローポール型アクチ
ュエータであることを特徴とするものである。
材から成る一対のほぼ円形ドーナツ状の平板状ヨーク
と、該平板状ヨークの内周縁端から軸方向へ突出し円周
方向に広がりを持って配置された極歯と、前記ヨークの
外周端に前記極歯と同方向へ伸びる円筒状リングとから
構成されているステータヨークと、該ステータヨークの
前記平板状ヨーク、極歯及び円筒リングで形成される環
状凹状のコイル受け内部に設置された絶縁線材を巻回し
て形成したコイルとでアーマチュアを構成し、該ステー
タ両端面に軸受を設けたフランジを有するステータアッ
センブリに、永久磁石ロータより成る界磁用磁石（以
後、「ロータ磁石」という）を設けたロータを該ステー
タの前記極歯と微小間隔で対向させて成る、ロータ磁極
数がＨ（Ｈは偶数）の単相構造のクローポール型アクチ
ュエータであることを特徴とするものである。
【０００９】また、ロータ磁石外径は３ｍｍ以下で全て
の外径寸法が等しいことを特徴とした。
の外径寸法が等しいことを特徴とした。
【００１０】また、各磁石の軸方向の長さが均等である
ことを特徴とした。
ことを特徴とした。
【００１１】また、各磁石は磁気異方性であり、2 個の
ロータ磁石で構成されていることを特徴とした。
ロータ磁石で構成されていることを特徴とした。
【００１２】また、各磁石どうしの周方向のずらし量は
電気角で10〜60（度）の範囲であることを特徴とした。
電気角で10〜60（度）の範囲であることを特徴とした。
【００１３】また、各磁石どうしの連結部にはロータ磁
石の最外径と等しいか又は、小さい径のスペーサが配さ
れていることを特徴とした。
石の最外径と等しいか又は、小さい径のスペーサが配さ
れていることを特徴とした。
【００１４】また、各磁石とスペーサとが相対する面に
は、該磁石の周方向の位置決めのための1 対以上の突起
と窪みが配設されていることを特徴とした。
は、該磁石の周方向の位置決めのための1 対以上の突起
と窪みが配設されていることを特徴とした。
【００１５】また、分割されたロータ磁石の端面には、
該ロータ磁石の周方向の位置決めのための位置出し用溝
または穴が配設されていることを特徴とした。
該ロータ磁石の周方向の位置決めのための位置出し用溝
または穴が配設されていることを特徴とした。
【００１６】また、分割された複数個のロータ磁石をス
ペーサを介して接着固定する請求甲に記載のアクチュエ
ータにおいて、ロータ磁石の中心穴近傍、または前記ス
ペーサ、またはその両方に接着剤溜りを設けたことを特
徴とする。
ペーサを介して接着固定する請求甲に記載のアクチュエ
ータにおいて、ロータ磁石の中心穴近傍、または前記ス
ペーサ、またはその両方に接着剤溜りを設けたことを特
徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
用いて説明する。
用いて説明する。
【００１８】先ず、本発明の第１の実施の形態を図１で
説明する。図１は本発明を適用した単相のクローポール
構造のアクチュエータの展開斜視図で、ロータ磁石が２
極で、軸方向に２個の磁石を連結させたものを示してい
る。図示した例は、ステータヨークが平板状ヨーク部と
極歯部が一体化された第1のステータヨークと、平板状
ヨーク部と極歯部と円筒状リング部が一体化された第２
のステータヨークとで構成された例である。
説明する。図１は本発明を適用した単相のクローポール
構造のアクチュエータの展開斜視図で、ロータ磁石が２
極で、軸方向に２個の磁石を連結させたものを示してい
る。図示した例は、ステータヨークが平板状ヨーク部と
極歯部が一体化された第1のステータヨークと、平板状
ヨーク部と極歯部と円筒状リング部が一体化された第２
のステータヨークとで構成された例である。
【００１９】アクチュエータ１０は、ロータ１と、アー
マチュア９と、前後のフランジ６、７と、軸受５の４つ
の部分から構成されている。さらにアーマチュア９は第
１のステータヨーク２と、コイルアッシ３と、第２のス
テータヨーク４の３つの部分で構成されている。
マチュア９と、前後のフランジ６、７と、軸受５の４つ
の部分から構成されている。さらにアーマチュア９は第
１のステータヨーク２と、コイルアッシ３と、第２のス
テータヨーク４の３つの部分で構成されている。
【００２０】先ず、ロータ１は、各々周方向２極に着磁
された２個の磁石３０ａと３０ｂを周方向に磁極をずら
した状態で軸方向に直接連結されており、スリーブ２２
を介して回転軸２１に同心を出して固定される。磁石３
０ａ、３０ｂとスリーブ２２と回転軸２１の固定は本実
施の形態では接着により行われている。
された２個の磁石３０ａと３０ｂを周方向に磁極をずら
した状態で軸方向に直接連結されており、スリーブ２２
を介して回転軸２１に同心を出して固定される。磁石３
０ａ、３０ｂとスリーブ２２と回転軸２１の固定は本実
施の形態では接着により行われている。
【００２１】アーマチュア９は、第1 のステータヨーク
２と、コイルアッシ３と、第２のステータヨーク４とで
構成されており、第１のステータヨーク２はほぼドーナ
ツ形状の平板状ヨーク２３とこのヨーク２３の内周端か
ら、本実施の形態では軸方向に突出し、周方向に広がり
を持った１個の極歯２５とが一体的に構成されている。
この第１のステータヨーク２の極歯２５は、具体的に
は、本実施例では円板状軟磁性鋼板（純鉄または亜鉛メ
ッキ鋼板）の中心部を軸方向に垂直に抜き起こして形成
している。なお、平板状ヨーク２３には第２のステータ
ヨーク４に対する周方向の位置関係を決めるための位置
決め用突起２４が設けられている。
２と、コイルアッシ３と、第２のステータヨーク４とで
構成されており、第１のステータヨーク２はほぼドーナ
ツ形状の平板状ヨーク２３とこのヨーク２３の内周端か
ら、本実施の形態では軸方向に突出し、周方向に広がり
を持った１個の極歯２５とが一体的に構成されている。
この第１のステータヨーク２の極歯２５は、具体的に
は、本実施例では円板状軟磁性鋼板（純鉄または亜鉛メ
ッキ鋼板）の中心部を軸方向に垂直に抜き起こして形成
している。なお、平板状ヨーク２３には第２のステータ
ヨーク４に対する周方向の位置関係を決めるための位置
決め用突起２４が設けられている。
【００２２】コイルアッシ３は樹脂製ボビン２９（樹脂
の材質は例えば、液晶ポリマ）にコイル２８を巻回した
ものであり、本実施例ではボビン２９の鍔部には端子２
７を挿入した端子台２６が一体的に樹脂成形されてい
る。なお、この端子台２６は第2のステータヨーク４の
リング３１の上端縁に設けた切り欠き１０に嵌まり込む
構造になっている。
の材質は例えば、液晶ポリマ）にコイル２８を巻回した
ものであり、本実施例ではボビン２９の鍔部には端子２
７を挿入した端子台２６が一体的に樹脂成形されてい
る。なお、この端子台２６は第2のステータヨーク４の
リング３１の上端縁に設けた切り欠き１０に嵌まり込む
構造になっている。
【００２３】第２のステータヨーク４も、ほぼ円板形状
の平板状ヨーク２３とこのヨーク２３の内周端から軸方
向に突出し周方向に広がりを有する極歯２５とが一体的
に構成されている点では第１のステータヨーク２と同じ
であるが、第２のステータヨーク４はさらに平板状ヨー
ク２３の外周端に軸方向に極歯２５と平行にリング３１
が深絞りにより一体的に付加されている点が異なる。な
お、先に述べたように第２のステータヨーク４には、リ
ング３１に位置出し用切り欠き１０が設けられ、第1 の
ステータヨーク２の極歯２５と第２のステータヨーク４
の極歯２５が電気角で１８０度の位相差を成すように周
方向の位置合せと、コイルアッシ３の端子台２６の収納
ができるようになっている。
の平板状ヨーク２３とこのヨーク２３の内周端から軸方
向に突出し周方向に広がりを有する極歯２５とが一体的
に構成されている点では第１のステータヨーク２と同じ
であるが、第２のステータヨーク４はさらに平板状ヨー
ク２３の外周端に軸方向に極歯２５と平行にリング３１
が深絞りにより一体的に付加されている点が異なる。な
お、先に述べたように第２のステータヨーク４には、リ
ング３１に位置出し用切り欠き１０が設けられ、第1 の
ステータヨーク２の極歯２５と第２のステータヨーク４
の極歯２５が電気角で１８０度の位相差を成すように周
方向の位置合せと、コイルアッシ３の端子台２６の収納
ができるようになっている。
【００２４】アーマチュア９の内部にロータ１を挿入
し、前後フランジ６、７の中心穴３２に軸受５をそれぞ
れ取付け、軸受５で回転自在にロータ１を支持するよう
に組立てる。ワッシャ８はロータ１の磁石３０ａ、３０
ｂと極歯２５の軸方向の位置合わせと軸方向遊びの調整
用である。
し、前後フランジ６、７の中心穴３２に軸受５をそれぞ
れ取付け、軸受５で回転自在にロータ１を支持するよう
に組立てる。ワッシャ８はロータ１の磁石３０ａ、３０
ｂと極歯２５の軸方向の位置合わせと軸方向遊びの調整
用である。
【００２５】なお、前後フランジ６、７と軸受５との固
定並びに前後フランジ６、７と第１、第２ステータヨー
ク２、４への固定は本実施の形態では接着で行なわれる
が、機械的カシメ、溶接、樹脂一体モールド等で行って
もよい。
定並びに前後フランジ６、７と第１、第２ステータヨー
ク２、４への固定は本実施の形態では接着で行なわれる
が、機械的カシメ、溶接、樹脂一体モールド等で行って
もよい。
【００２６】次に単相のクローポール構造のアクチュエ
ータの動作原理とそのトルク特性について説明する。
ータの動作原理とそのトルク特性について説明する。
【００２７】図２はその動作原理を示すための説明図で
あり、図３、４にそのトルク特性を示した。図２（ａ）
はユニファイラ巻きでバイポーラ駆動の例を示し、図２
（ｂ）はバイファイラ巻きでユニポーラ駆動の例を示し
ているが、どちらも同様な原理であるので、以下図２
（ａ）を参照して説明する。
あり、図３、４にそのトルク特性を示した。図２（ａ）
はユニファイラ巻きでバイポーラ駆動の例を示し、図２
（ｂ）はバイファイラ巻きでユニポーラ駆動の例を示し
ているが、どちらも同様な原理であるので、以下図２
（ａ）を参照して説明する。
【００２８】図２（ａ）はステータ部を代表するコイル
２８とロータ部を代表するロータ磁石３０を示してい
る。なお、ロータ磁石３０のＮ、Ｓ極のニュートラル位
置は周方向にずらした磁石３０ａ、３０ｂの合成した位
置を表しているものとする。
２８とロータ部を代表するロータ磁石３０を示してい
る。なお、ロータ磁石３０のＮ、Ｓ極のニュートラル位
置は周方向にずらした磁石３０ａ、３０ｂの合成した位
置を表しているものとする。
【００２９】コイル２８にはＡ端子からＩ1電流を流す
場合とＢ端子からＩ2電流を流す場合の２モードがあ
る。先ず電流Ｉ1によりコイルを励磁すれば、ロータ磁
石に近いＢ端はＮ極に励磁される。このためロータ磁石
のＳ極側がコイルＢ端に吸引され、その結果としてＣＷ
方向のトルクが働き、ロータ磁石のＳ極がコイルＢ端に
対向した状態（図２（ａ）のロータ磁石の状態から９０
度CW方向に回転）で停止する。
場合とＢ端子からＩ2電流を流す場合の２モードがあ
る。先ず電流Ｉ1によりコイルを励磁すれば、ロータ磁
石に近いＢ端はＮ極に励磁される。このためロータ磁石
のＳ極側がコイルＢ端に吸引され、その結果としてＣＷ
方向のトルクが働き、ロータ磁石のＳ極がコイルＢ端に
対向した状態（図２（ａ）のロータ磁石の状態から９０
度CW方向に回転）で停止する。
【００３０】一方、電流Ｉ2によりコイルを励磁すれ
ば、逆に、ロータ磁石に近いＢ端はＳ極に励磁される。
このためロータ磁石のＮ極がコイルＢ端に吸引され、結
果としてＣＣＷ方向のトルクが働き、ロータ磁石のＮ極
がコイルＢ端に対向した状態（図２（ａ）のロータ磁石
の状態から９０度CCW 方向に回転）で停止する。このよ
うに、ロータ磁石の回転を規制するものがなければ、こ
のアクチュエータは原理的には励磁により１８０度（±
９０度）の反復回転動作をする。
ば、逆に、ロータ磁石に近いＢ端はＳ極に励磁される。
このためロータ磁石のＮ極がコイルＢ端に吸引され、結
果としてＣＣＷ方向のトルクが働き、ロータ磁石のＮ極
がコイルＢ端に対向した状態（図２（ａ）のロータ磁石
の状態から９０度CCW 方向に回転）で停止する。このよ
うに、ロータ磁石の回転を規制するものがなければ、こ
のアクチュエータは原理的には励磁により１８０度（±
９０度）の反復回転動作をする。
【００３１】ところが、本発明ではクローポール構造の
ため無励磁時のディテントトルクが存在する。従って、
摩擦トルクを無視すれば、合成トルクはディテントトル
クと励磁トルク（本発明では定格電流でコイルを励磁し
た時発生するトルクを「定格トルク」と呼びその最大値
をＴrateと表す）のベクトル和となる。これらのトルク
関係を表したのが図３および図４である。図３と図４は
第１の実施の形態の典型的なトルク特性であり、ディテ
ントトルク（但し、正弦波近似とし、最大値をＴｄとし
た）は定格トルク（正弦波近似とし、最大値をＴrateと
した）の半分、すなわちＴｄ＝Ｔrate／２のトルク特性
例を示している。
ため無励磁時のディテントトルクが存在する。従って、
摩擦トルクを無視すれば、合成トルクはディテントトル
クと励磁トルク（本発明では定格電流でコイルを励磁し
た時発生するトルクを「定格トルク」と呼びその最大値
をＴrateと表す）のベクトル和となる。これらのトルク
関係を表したのが図３および図４である。図３と図４は
第１の実施の形態の典型的なトルク特性であり、ディテ
ントトルク（但し、正弦波近似とし、最大値をＴｄとし
た）は定格トルク（正弦波近似とし、最大値をＴrateと
した）の半分、すなわちＴｄ＝Ｔrate／２のトルク特性
例を示している。
【００３２】図３および図４では横軸がロータとステー
タの相対角度差θ（図では「角度」と表現）を、縦軸が
そのときのトルク値（図では「トルク」と表現）を示し
たグラフである。説明の都合上、正トルクをＣＷ方向、
負トルクをＣＣＷ方向として図２（ａ）のロータ回転方
向と対応させている。なお、図３において、実線は合成
トルクカーブ（但し、電流は図２のＩ1方向）、破線は
定格トルクカーブ（電流方向は同じくＩ1方向）、一点
鎖線はディテントトルクカーブを示している。図４は図
３に電流の向きＩ2の場合も重ねて表現されている。図
３より、角度θが０〜１８０度（１８０〜３６０度）で
あれば、電流Ｉ1による合成トルクは正（負）となり、
ＣＷ（ＣＣＷ）方向のトルクを発生し、ロータ磁石はＣ
Ｗ（ＣＣＷ）方向に回転し、トルクが０となるθ＝１８
０（θ＝１８０）度の位置で停止する。図４からＩ2電
流による合成トルクは、角度θが０〜１８０度（１８０
〜３６０度）であれば、負（正）となり、ＣＣＷ（Ｃ
Ｗ）方向のトルクを発生し、ロータ磁石はＣＣＷ（Ｃ
Ｗ）方向に回転しトルク０のθ＝０（θ＝３６０度＝０
度）度の位置で停止する。このことは図２の説明と合致
する。
タの相対角度差θ（図では「角度」と表現）を、縦軸が
そのときのトルク値（図では「トルク」と表現）を示し
たグラフである。説明の都合上、正トルクをＣＷ方向、
負トルクをＣＣＷ方向として図２（ａ）のロータ回転方
向と対応させている。なお、図３において、実線は合成
トルクカーブ（但し、電流は図２のＩ1方向）、破線は
定格トルクカーブ（電流方向は同じくＩ1方向）、一点
鎖線はディテントトルクカーブを示している。図４は図
３に電流の向きＩ2の場合も重ねて表現されている。図
３より、角度θが０〜１８０度（１８０〜３６０度）で
あれば、電流Ｉ1による合成トルクは正（負）となり、
ＣＷ（ＣＣＷ）方向のトルクを発生し、ロータ磁石はＣ
Ｗ（ＣＣＷ）方向に回転し、トルクが０となるθ＝１８
０（θ＝１８０）度の位置で停止する。図４からＩ2電
流による合成トルクは、角度θが０〜１８０度（１８０
〜３６０度）であれば、負（正）となり、ＣＣＷ（Ｃ
Ｗ）方向のトルクを発生し、ロータ磁石はＣＣＷ（Ｃ
Ｗ）方向に回転しトルク０のθ＝０（θ＝３６０度＝０
度）度の位置で停止する。このことは図２の説明と合致
する。
【００３３】次に本発明の重要な特性であるディテント
トルクと反復回転動作範囲とストッパの関係について説
明する。
トルクと反復回転動作範囲とストッパの関係について説
明する。
【００３４】再度、図４を用いてディテントトルクと反
復回転動作範囲とストッパの関係について説明する。図
で仮に、θ1とθ2の位置にストッパ１、ストッパ２があ
り、ロータはこのθ1とθ2の範囲内でのみ反復動作可能
な状態にセットされていると仮定すれば、アクチュエー
タは以下の動作をする。
復回転動作範囲とストッパの関係について説明する。図
で仮に、θ1とθ2の位置にストッパ１、ストッパ２があ
り、ロータはこのθ1とθ2の範囲内でのみ反復動作可能
な状態にセットされていると仮定すれば、アクチュエー
タは以下の動作をする。
【００３５】コイル無励磁時にはロータがθ3〜θ1（θ
2〜θ3）の間にあればディテントトルクは正（負）とな
るので、ロータはＣＷ（ＣＣＷ）方向のトルクによりス
トッパ１（２）のθ1（θ2）位置で止まって保持され
る。この状態で電流Ｉ2（Ｉ1）を流し続ければ、ロータ
は正のディテントトルクに打ち勝ってＣＣＷ（ＣＷ）方
向のトルクを発生して、ストッパ２（ストッパ１）のθ
2（θ1）の位置で止まる。もちろん、電流Ｉ2（Ｉ1）方
向の励磁時間が短く、ロータがθ3に到達する前に電流
が遮断されれば、ロータは正（負）のディテントトルク
によって、初期位置θ1（θ2）に戻ることになる。
2〜θ3）の間にあればディテントトルクは正（負）とな
るので、ロータはＣＷ（ＣＣＷ）方向のトルクによりス
トッパ１（２）のθ1（θ2）位置で止まって保持され
る。この状態で電流Ｉ2（Ｉ1）を流し続ければ、ロータ
は正のディテントトルクに打ち勝ってＣＣＷ（ＣＷ）方
向のトルクを発生して、ストッパ２（ストッパ１）のθ
2（θ1）の位置で止まる。もちろん、電流Ｉ2（Ｉ1）方
向の励磁時間が短く、ロータがθ3に到達する前に電流
が遮断されれば、ロータは正（負）のディテントトルク
によって、初期位置θ1（θ2）に戻ることになる。
【００３６】電流Ｉ2（Ｉ1）を十分長い時間流し続け、
ロータをストッパ２（ストッパ１）のθ2（θ1）で停止
した後励磁を切れば、負のディテントトルクによりロー
タはこの位置に保持され続ける。この状態でさらに、電
流Ｉ1（Ｉ2）方向の電流に切替えれば、ロータは負のデ
ィテントトルクに打ち勝って逆に、ＣＷ（ＣＣＷ）方向
のトルクを発生して、ストッパ１（ストッパ２）のθ1
（θ2）の位置に戻って止まる。
ロータをストッパ２（ストッパ１）のθ2（θ1）で停止
した後励磁を切れば、負のディテントトルクによりロー
タはこの位置に保持され続ける。この状態でさらに、電
流Ｉ1（Ｉ2）方向の電流に切替えれば、ロータは負のデ
ィテントトルクに打ち勝って逆に、ＣＷ（ＣＣＷ）方向
のトルクを発生して、ストッパ１（ストッパ２）のθ1
（θ2）の位置に戻って止まる。
【００３７】このように本発明はコイルの励磁を切替え
る毎にロータはθ2とθ1の範囲内を反復動作すると同時
に、ディテントトルクを利用し、コイル無励磁のときに
もある一定方向にロータを作用させておくことができる
特徴を有する。もちろん、先に述べたようにコイル励磁
時間を連続的に可変すれば、それに対応してロータの動
作時間は連続的に変わる。
る毎にロータはθ2とθ1の範囲内を反復動作すると同時
に、ディテントトルクを利用し、コイル無励磁のときに
もある一定方向にロータを作用させておくことができる
特徴を有する。もちろん、先に述べたようにコイル励磁
時間を連続的に可変すれば、それに対応してロータの動
作時間は連続的に変わる。
【００３８】この特徴を利用して、例えば、カメラのシ
ャッタ等の駆動に応用すればディテントトルクで常時シ
ャッタを閉じておき、写真を取る（露光をする）ある必
要な時間だけコイルを励磁して開きその後、逆励磁して
シャッタを閉じる。その後は励磁を切ってシャッタ閉状
態をディテントトルクで保持し続けば、省電力という点
で非常に好都合である。もちろん、フィルム露光時間は
アクチュエータの励磁および逆励磁時間に対応したシャ
ッタ開閉時間で任意に調整することができて好都合であ
る。
ャッタ等の駆動に応用すればディテントトルクで常時シ
ャッタを閉じておき、写真を取る（露光をする）ある必
要な時間だけコイルを励磁して開きその後、逆励磁して
シャッタを閉じる。その後は励磁を切ってシャッタ閉状
態をディテントトルクで保持し続けば、省電力という点
で非常に好都合である。もちろん、フィルム露光時間は
アクチュエータの励磁および逆励磁時間に対応したシャ
ッタ開閉時間で任意に調整することができて好都合であ
る。
【００３９】なお、アクチュエータの大きさはカメラの
レンズ鏡筒部に組込み可能なもので、その外形寸法は小
さい必要がある。第１の実施例では直径６mm、長さ５．
１mmの小型サイズであり、そのロータ磁石寸法はわずか
直径２．５mm、長さ３．４mm(２個分で）と小さいもの
である。このような小さいものを軸方向に精度良く複数
個積層するには以下に述べるスペーサや位置出し用突起
および窪み、さらには接着溜りが有効である。
レンズ鏡筒部に組込み可能なもので、その外形寸法は小
さい必要がある。第１の実施例では直径６mm、長さ５．
１mmの小型サイズであり、そのロータ磁石寸法はわずか
直径２．５mm、長さ３．４mm(２個分で）と小さいもの
である。このような小さいものを軸方向に精度良く複数
個積層するには以下に述べるスペーサや位置出し用突起
および窪み、さらには接着溜りが有効である。
【００４０】さて、本発明の特徴は円筒状ロータ磁石を
複数個軸方向に積み上げて構成した点である。図６にそ
のことがわかるロータを第２の実施の形態として示し
た。この実施の形態では３個の磁石３０ａ、３０ｂ、３
０ｃを軸方向に密着して連結し、各磁極を周方向に少し
づつずらした例を示している。こうすることによって、
極異方性を有する円筒状磁石でディテントトルクと励磁
トルクのバランスを取り、その結果として、図５と同じ
効果を持たせることができた。
複数個軸方向に積み上げて構成した点である。図６にそ
のことがわかるロータを第２の実施の形態として示し
た。この実施の形態では３個の磁石３０ａ、３０ｂ、３
０ｃを軸方向に密着して連結し、各磁極を周方向に少し
づつずらした例を示している。こうすることによって、
極異方性を有する円筒状磁石でディテントトルクと励磁
トルクのバランスを取り、その結果として、図５と同じ
効果を持たせることができた。
【００４１】図７に本発明の第３の実施の形態を示す。
この図実施の形態は極異方性を有する２極の同一長さ且
つ同一外径の円筒型磁石２個を軸方向に連結した例を示
したものである。図６の３個の磁石を連結した場合に比
べて使用磁石数が少ないだけ構成が簡単になる特徴があ
る。２個の磁石３０ａ、３０ｂの磁極は周方向に電気角
でε（度）だけずらしてある。なお、図示のではロータ
磁極数が２極であるので、電気角と機械角は等しくな
る。図中の矢印Ｍ1、Ｍ2はそれぞれ、磁石３０ａおよび
３０ｂの磁化容易軸方向を示している。
この図実施の形態は極異方性を有する２極の同一長さ且
つ同一外径の円筒型磁石２個を軸方向に連結した例を示
したものである。図６の３個の磁石を連結した場合に比
べて使用磁石数が少ないだけ構成が簡単になる特徴があ
る。２個の磁石３０ａ、３０ｂの磁極は周方向に電気角
でε（度）だけずらしてある。なお、図示のではロータ
磁極数が２極であるので、電気角と機械角は等しくな
る。図中の矢印Ｍ1、Ｍ2はそれぞれ、磁石３０ａおよび
３０ｂの磁化容易軸方向を示している。
【００４２】図８は本発明の第４の実施の形態を示し
た。この実施の形態も２個の磁石を軸方向に連結するタ
イプであるが、磁石３０ａと３０ｂの連結部にスペーサ
１００がある点で図７の実施の形態とは異なる。スペー
サ１００の外径は磁石外径より小さくすることが好まし
い。
た。この実施の形態も２個の磁石を軸方向に連結するタ
イプであるが、磁石３０ａと３０ｂの連結部にスペーサ
１００がある点で図７の実施の形態とは異なる。スペー
サ１００の外径は磁石外径より小さくすることが好まし
い。
【００４３】図９は本発明の第５の実施の形態を示して
おり、この実施の形態も２個の磁石２個を軸方向に連結
した第４の実施の形態に類似しているが、スペーサ１０
０に磁石３０ａ、３０ｂの周方向の位置出し用突起１０
２、１０３と、スリーブ１０１ａ、１０１ｂが一体的に
付加されている点で第４の実施の形態とは異なる。磁石
３０ａ、３０ｂには前述の突起１０２、１０３に対応す
る穴１０４ａ、１０４ｂが設けられており、これらを組
合わせることにより、磁石３０ａ、３０ｂの周方向のず
れが電気角でε（度）になるように設定されている。つ
まり、磁石３０ａ、３０ｂのニュートラルと位置出し穴
１０４ａまたは１０４ｂと成す角が機械角換算でε／Ｈ
（度）と成るように設定しておけばよい。ここで、Ｈは
磁石３０の磁極数を示す。従って、磁極数Ｈが２の本実
施例では、ε／２(度)となる。また、スリーブ１０１
ａ、１０１ｂの長さＬ４は磁石３０ａ、３０ｂの長さＬ
３より短い方が好ましい。その理由はＬ３＞Ｌ４であれ
ば、はみ出した接着材がロータ磁石３０ａ、３０ｂの中
心穴に留まり、接着溜りの役目をさせることができるか
らである。もちろん、接着作業は回転軸２１（図９では
省略）を通してから行うことが好ましいことは当然であ
る。さもないと、はみ出した接着剤で磁石の穴が塞がっ
てしまう不具合をおこすからである。
おり、この実施の形態も２個の磁石２個を軸方向に連結
した第４の実施の形態に類似しているが、スペーサ１０
０に磁石３０ａ、３０ｂの周方向の位置出し用突起１０
２、１０３と、スリーブ１０１ａ、１０１ｂが一体的に
付加されている点で第４の実施の形態とは異なる。磁石
３０ａ、３０ｂには前述の突起１０２、１０３に対応す
る穴１０４ａ、１０４ｂが設けられており、これらを組
合わせることにより、磁石３０ａ、３０ｂの周方向のず
れが電気角でε（度）になるように設定されている。つ
まり、磁石３０ａ、３０ｂのニュートラルと位置出し穴
１０４ａまたは１０４ｂと成す角が機械角換算でε／Ｈ
（度）と成るように設定しておけばよい。ここで、Ｈは
磁石３０の磁極数を示す。従って、磁極数Ｈが２の本実
施例では、ε／２(度)となる。また、スリーブ１０１
ａ、１０１ｂの長さＬ４は磁石３０ａ、３０ｂの長さＬ
３より短い方が好ましい。その理由はＬ３＞Ｌ４であれ
ば、はみ出した接着材がロータ磁石３０ａ、３０ｂの中
心穴に留まり、接着溜りの役目をさせることができるか
らである。もちろん、接着作業は回転軸２１（図９では
省略）を通してから行うことが好ましいことは当然であ
る。さもないと、はみ出した接着剤で磁石の穴が塞がっ
てしまう不具合をおこすからである。
【００４４】図１０に本実施の第６の実施の形態を示
す。図６（ａ）は磁石を示し、図（ｂ）はスリーブを示
している。図６（ａ）の特徴は磁石３０ａの端面（図に
おいて左端面）に接着溜り４０ａが設けられている例
を、また、図６（ｂ）もスリーブ先端（図において左
端）に接着溜り４０ｂが設けられている例を示してい
る。これらの接着溜りにより、磁石３０ａの周方向の位
置決め（位置決めはスペーサ１００の突起１０２、１０
３で行う）後、ロータ磁石の端面に接着材を充填して接
着強度を十分出すことができると同時に、接着材のはみ
出しもなくすことができる。この接着溜りの形状は図の
ように円筒状ではなくて、やや大きな面取り（Ｃ０．５
〜Ｃ１．５）でも代用できる。また、磁石の中心穴近傍
に接着溜り用の溝を設けてもよい。
す。図６（ａ）は磁石を示し、図（ｂ）はスリーブを示
している。図６（ａ）の特徴は磁石３０ａの端面（図に
おいて左端面）に接着溜り４０ａが設けられている例
を、また、図６（ｂ）もスリーブ先端（図において左
端）に接着溜り４０ｂが設けられている例を示してい
る。これらの接着溜りにより、磁石３０ａの周方向の位
置決め（位置決めはスペーサ１００の突起１０２、１０
３で行う）後、ロータ磁石の端面に接着材を充填して接
着強度を十分出すことができると同時に、接着材のはみ
出しもなくすことができる。この接着溜りの形状は図の
ように円筒状ではなくて、やや大きな面取り（Ｃ０．５
〜Ｃ１．５）でも代用できる。また、磁石の中心穴近傍
に接着溜り用の溝を設けてもよい。
【００４５】図１１はスペーサを用いずに磁石の周方向
の位置出しを行っている本発明の実施の形態を示してい
る。
の位置出しを行っている本発明の実施の形態を示してい
る。
【００４６】各磁石３０ａ、３０ｂの端面に位置出し用
溝を付加したもので、図ではロータ磁石の片端面のニュ
ートラル位置上にＶ溝を施したロータ磁石を用いた例を
示している。ロータ磁石の接着治具（図示せず）で２つ
の磁石の同心を取りつつ、治具片端面からＶ溝１０００
ａを拾ってロータ磁石３０ａの周方向の絶対位置を決
め、さらに、もう一方の端面から他端面のＶ溝１０００
ｂを拾って磁石３０ｂの周方向の絶対位置決めを行い、
着磁治具にセットした時、磁石３０ａ、３０ｂのなす角
度が電気角でε（度）になるように設定して、両Ｖ溝１
０００ａ、１０００ｂに接着剤を注入して、磁石３０
ａ、３０ｂと回転軸２１とを接着固定する。この際、Ｖ
溝１０００ａ、１０００ｂは接着溜りも兼用している。
このように、磁石３０ａ、３０ｂにＶ溝を施しておけ
ば、スペーサを用いることなく精度良く確実にロータ磁
石を構成できる。
溝を付加したもので、図ではロータ磁石の片端面のニュ
ートラル位置上にＶ溝を施したロータ磁石を用いた例を
示している。ロータ磁石の接着治具（図示せず）で２つ
の磁石の同心を取りつつ、治具片端面からＶ溝１０００
ａを拾ってロータ磁石３０ａの周方向の絶対位置を決
め、さらに、もう一方の端面から他端面のＶ溝１０００
ｂを拾って磁石３０ｂの周方向の絶対位置決めを行い、
着磁治具にセットした時、磁石３０ａ、３０ｂのなす角
度が電気角でε（度）になるように設定して、両Ｖ溝１
０００ａ、１０００ｂに接着剤を注入して、磁石３０
ａ、３０ｂと回転軸２１とを接着固定する。この際、Ｖ
溝１０００ａ、１０００ｂは接着溜りも兼用している。
このように、磁石３０ａ、３０ｂにＶ溝を施しておけ
ば、スペーサを用いることなく精度良く確実にロータ磁
石を構成できる。
【００４７】図１２は本発明の更に別の実施の形態を示
し、図１１の実施の形態の変形である。
し、図１１の実施の形態の変形である。
【００４８】図１１の実施の形態ではＶ溝１０００ａ、
１０００ｂはロータの反対面にあり、且つＶ溝は磁石の
ニュートラル軸上にある。しかし、、図１２の実施の形
態では２つの磁石３０ａ、３０ｂのＶ溝は対向する同一
面上にあり、且つＶ溝はニュトラル軸から電気角でε／
２（度）ずれており、これらを図のように同一軸で合わ
せるとロータ磁石の周方向のずれは電気角でεだけずれ
るように設定されている。なお、ピン２０００ａ、２０
００ｂはＶ溝の合わせ面に挿入する位置出し用のピンで
あり、挿入したまま接着等により固定してしまってもよ
いし、位置出しした後ピンを抜いて、この溝に接着材を
入れて固定してもよい。図１２はピンと共に接着固定す
る場合の図を示している。
１０００ｂはロータの反対面にあり、且つＶ溝は磁石の
ニュートラル軸上にある。しかし、、図１２の実施の形
態では２つの磁石３０ａ、３０ｂのＶ溝は対向する同一
面上にあり、且つＶ溝はニュトラル軸から電気角でε／
２（度）ずれており、これらを図のように同一軸で合わ
せるとロータ磁石の周方向のずれは電気角でεだけずれ
るように設定されている。なお、ピン２０００ａ、２０
００ｂはＶ溝の合わせ面に挿入する位置出し用のピンで
あり、挿入したまま接着等により固定してしまってもよ
いし、位置出しした後ピンを抜いて、この溝に接着材を
入れて固定してもよい。図１２はピンと共に接着固定す
る場合の図を示している。
【００４９】図１３は本発明の更に別の実施の形態を示
す。
す。
【００５０】図１３（ａ）はロータ磁石（完成体）を、
図１３（ｂ）はロータ磁石を構成する磁石単体（ワンピ
ース分）を示している。本実施の形態では２個の同一形
状の磁石の接合部がθ度傾斜して加工されており、これ
らを付き合わせて一直線に成るように組み立てると２つ
の磁化容易軸の周方向のずれ量がεになるように設定さ
れている。磁石単体では図１３（ｂ）に示すように、円
筒部３０００ａと傾斜部３０００ｂを組合わせた形状に
加工されている。つまり傾斜部３０００ｂのＸ点（最低
部）とＹ点（最高部）とを結ぶ線と磁石の配向方向Ｍと
の成す角をε／２（図ｂ参照）に設定しておけばよいこ
とになる。このようにすれば、特別な溝や切り欠きをロ
ータ磁石に設けることなく、安定して２つのロータ磁石
の周方向のズレを出すことができる。
図１３（ｂ）はロータ磁石を構成する磁石単体（ワンピ
ース分）を示している。本実施の形態では２個の同一形
状の磁石の接合部がθ度傾斜して加工されており、これ
らを付き合わせて一直線に成るように組み立てると２つ
の磁化容易軸の周方向のずれ量がεになるように設定さ
れている。磁石単体では図１３（ｂ）に示すように、円
筒部３０００ａと傾斜部３０００ｂを組合わせた形状に
加工されている。つまり傾斜部３０００ｂのＸ点（最低
部）とＹ点（最高部）とを結ぶ線と磁石の配向方向Ｍと
の成す角をε／２（図ｂ参照）に設定しておけばよいこ
とになる。このようにすれば、特別な溝や切り欠きをロ
ータ磁石に設けることなく、安定して２つのロータ磁石
の周方向のズレを出すことができる。
【００５１】次に、ロータ１の着磁についてであるが、
各々のロータ磁石を着磁した後、図９、１０、１１、１
２に示すように固定（例えば接着材等で）してもよい
が、着磁後では接着する際、各々の磁石は磁石端面の極
性から互いに反発するので作業がしにくいという欠点が
ある。その場合、図９〜１２で示した方法で、磁石着磁
前に固定しておき、その状態で着磁してもよい。特に極
異方性磁石どうしの場合には、平均的磁化容易軸（着磁
時の磁界を電気角でε／２の方向に合わせることで実
現）方向で磁石を着磁治具にセットして、同時に着磁す
ることが好ましい。この場合、着磁後の周方向のずれ量
がねらいの角度εより小さくなる傾向があるので、着磁
前の周方向のずれ量をねらいのずれ量εよりやや大き目
（電気角で２０〜３０％）に設定しておくことが好まし
い。
各々のロータ磁石を着磁した後、図９、１０、１１、１
２に示すように固定（例えば接着材等で）してもよい
が、着磁後では接着する際、各々の磁石は磁石端面の極
性から互いに反発するので作業がしにくいという欠点が
ある。その場合、図９〜１２で示した方法で、磁石着磁
前に固定しておき、その状態で着磁してもよい。特に極
異方性磁石どうしの場合には、平均的磁化容易軸（着磁
時の磁界を電気角でε／２の方向に合わせることで実
現）方向で磁石を着磁治具にセットして、同時に着磁す
ることが好ましい。この場合、着磁後の周方向のずれ量
がねらいの角度εより小さくなる傾向があるので、着磁
前の周方向のずれ量をねらいのずれ量εよりやや大き目
（電気角で２０〜３０％）に設定しておくことが好まし
い。
【００５２】最後に磁石を軸方向に連結したときの各磁
石の周方向のずれ量について説明する。
石の周方向のずれ量について説明する。
【００５３】磁石の周方向のずらし量を電気角ε（度）
（図７、８参照）を磁極数Ｈが２（個）である場合で種
々実験した結果、磁石のずらし量εは１０〜６０（度）
が適切であることが解った。ずらし量εがあまり小さい
と（１０度以下）ずらした効果がなく、ディテントトル
クが十分低下しないからである。一方、ずらし量εが大
き過ぎると（６０度以上）、磁石突き合わせ端部での
Ｎ、Ｓ極の磁束のキャンセル量が大きく成りすぎる欠点
があると同時に、磁極数が２Ｈ個（Ｈ＝２では４極）の
磁石として振る舞い、図２で述べた動作をしなくなるか
らである。
（図７、８参照）を磁極数Ｈが２（個）である場合で種
々実験した結果、磁石のずらし量εは１０〜６０（度）
が適切であることが解った。ずらし量εがあまり小さい
と（１０度以下）ずらした効果がなく、ディテントトル
クが十分低下しないからである。一方、ずらし量εが大
き過ぎると（６０度以上）、磁石突き合わせ端部での
Ｎ、Ｓ極の磁束のキャンセル量が大きく成りすぎる欠点
があると同時に、磁極数が２Ｈ個（Ｈ＝２では４極）の
磁石として振る舞い、図２で述べた動作をしなくなるか
らである。
【００５４】また、磁石の連結数が２個以上の場合に
も、各々の磁石間での最大のずらし量ε（度）が電気角
で１０から６０（度）を超えない範囲でずらすことが好
ましい。
も、各々の磁石間での最大のずらし量ε（度）が電気角
で１０から６０（度）を超えない範囲でずらすことが好
ましい。
【００５５】実施の形態では磁石の磁極数Ｈが２に限っ
て説明してきたが、本発明はロータ磁極数Ｈが２に限る
ものではない。なお、磁極数がＨ（個）の場合の電気角
θｅ（度）と機械角θｍ（度）との関係は、θｍ＝２θ
ｅ／Ｈ（度）であることは周知の事実である。
て説明してきたが、本発明はロータ磁極数Ｈが２に限る
ものではない。なお、磁極数がＨ（個）の場合の電気角
θｅ（度）と機械角θｍ（度）との関係は、θｍ＝２θ
ｅ／Ｈ（度）であることは周知の事実である。
【００５６】
【発明の効果】本発明によれば、安価な単相構造を持つ
アーマチュア構造で、加工が安価な円筒型磁石を軸方向
に複数個連結して用いることにより、ディテントトルク
と励磁トルクのバランスが取れた回転動作範囲の広いア
クチュエータを構成することができた。
アーマチュア構造で、加工が安価な円筒型磁石を軸方向
に複数個連結して用いることにより、ディテントトルク
と励磁トルクのバランスが取れた回転動作範囲の広いア
クチュエータを構成することができた。
【００５７】また、複数の磁石を軸方向に連結する際ス
ペーサを設け、これにロータ位置決め用突起やスリー
ブ、接着溜りを付加することにより、精度よく、確実に
ロータを組立てることができる効果がある。特に、磁石
連結数が２個の場合には、ロータ磁石端面に溝を設け、
これを用いて周方向の位置出しを行えば、スペーサを用
いずに精度よく簡単にできる。
ペーサを設け、これにロータ位置決め用突起やスリー
ブ、接着溜りを付加することにより、精度よく、確実に
ロータを組立てることができる効果がある。特に、磁石
連結数が２個の場合には、ロータ磁石端面に溝を設け、
これを用いて周方向の位置出しを行えば、スペーサを用
いずに精度よく簡単にできる。
【００５８】
【図１】本発明を適用した単相のクローポール構造のア
クチュエータの展開斜視図である。
クチュエータの展開斜視図である。
【図２】単相のクローポール構造のアクチュエータの動
作原理を示すための説明図であり、（ａ）はユニファイ
ラ巻きでバイポーラ駆動の例、（ｂ）はバイファイラ巻
きでユニポーラ駆動の例を示す。
作原理を示すための説明図であり、（ａ）はユニファイ
ラ巻きでバイポーラ駆動の例、（ｂ）はバイファイラ巻
きでユニポーラ駆動の例を示す。
【図３】本発明の単相のクローポール構造のアクチュエ
ータのトルク特性を示す図である。
ータのトルク特性を示す図である。
【図４】本発明の単相のクローポール構造のアクチュエ
ータのトルク特性を示す図である。
ータのトルク特性を示す図である。
【図５】従来の磁極部を軸方向にカットしたロータ磁石
の例を示す図である。
の例を示す図である。
【図６】本発明の円筒状ロータ磁石の第２の実施の形態
を示す図である。
を示す図である。
【図７】本発明の円筒状ロータ磁石の第３の実施の形態
を示す図である。
を示す図である。
【図８】本発明の円筒状ロータ磁石の第４の実施の形態
を示す図である。
を示す図である。
【図９】本発明の円筒状ロータ磁石の第５の実施の形態
を示す図である。
を示す図である。
【図１０】本発明の円筒状ロータ磁石の第６の実施の形
態を示す図である。
態を示す図である。
【図１１】スペーサを用いずにロータ磁石の周方向の位
置出しを行っている実施の形態を示す図である。
置出しを行っている実施の形態を示す図である。
【図１２】本発明の更に別の実施の形態で図１１の実施
例の変形を示す図である。
例の変形を示す図である。
【図１３】本発明の更に別の実施の形態を示す図であ
る。
る。
１ ロータ
２ ステータヨーク
３ コイルアッシ
４ ステータヨーク
５ 軸受
６ フランジ
７ フランジ
９ アーマチュア
１０ アクチュエータ
２１ 回転軸
２２ スリーブ
２３ 平板状ヨーク
２５ 極歯
２６ 端子台
２７ 端子
２９ ボビン
３０ ロータ磁石
３０ａ 磁石
３０ｂ 磁石
３１ リング
１００ スペーサ
１０１ａ スリーブ
１０１ｂ スリーブ
１０２ 突起
１０３ 突起
１０４ａ 穴
１０４ｂ 穴
１０００ａＶ溝
１０００ｂＶ溝
２０００ａピン
２０００ｂピン
３０００ａ円筒部分
３０００ｂ傾斜部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平11−8963（ＪＰ，Ａ)
特開 昭52−25206（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−140107（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02K 33/16
Claims (9)
- 【請求項１】 コイルを巻回したアーマチュアと、前記
コイル巻回部の内部に微小間隔を介して、正逆自在に回
転可能に配置した円筒形状ロータ磁石とからなり、前記
コイルの励磁によってロータを正逆に回転させるととも
に、ストッパーによってその回転角度範囲を制限する単
相構造のアクチュエータにおいて、 前 記ロータの回転角度を制限するために第１及び第２の
ストッパーを設け、前記第１のストッパーはロータの電
気角で０〜９０度の間に、前記第２のストッパーはロー
タの電気角で９０〜１８０度の間の位置にそれぞれ設
け、前記アーマチュアのコイルの励磁のないときに、前
記角度の範囲内のいずれの角度においても十分なディテ
ントトルクによりロータがストッパーの位置に保持され
るようにしたアクチュエータであって、 前記円筒形状ロータ磁石は複数の磁石を、各磁石の磁極
どうしを同じ周方向にずらして軸方向に積層連結し、そ
のずらした角度は全体として電気角で１０〜６０度の範
囲であるように構成し、それによって、前記ストッパー
にかかるディテントトルクを調整するようにしたことを
特徴とするアクチュエータ。 - 【請求項２】 アクチュエータが、軟磁性材から成る一
対のほぼ円形ドーナツ状の平板状ヨークと、該平板状ヨ
ークの内周縁端から軸方向へ突出し円周方向に広がりを
持って配置された極歯と、前記ヨークの外周端に前記極
歯と同方向へ伸びる円筒状リングとから構成されている
ステータヨークと、該ステータヨークの前記平板状ヨー
ク、極歯及び円筒リングで形成される環状凹状のコイル
受け内部に設置された絶縁線材を巻回して形成したコイ
ルとでアーマチュアを構成し、該ステータ両端面に軸受
を設けたフランジを有するステータアッセンブリに、永
久磁石ロータより成る界磁用磁石（以後、「ロータ磁
石」という）を設けたロータを該ステータの前記極歯と
微小間隔で対向させて成る、ロータ磁極数がＨ（Ｈは偶
数）の単相構造のクローポール型アクチュエータである
請求項１に記載のアクチュエータ。 - 【請求項３】 前記ロータ磁石の外径は３ｍｍ以下で全
ての磁石の外径寸法が等しいことを特徴とした請求項２
に記載のアクチュエータ。 - 【請求項４】 各磁石の軸方向の長さが均等であること
を特徴とした請求項２に記載のアクチュエータ。 - 【請求項５】 各磁石は磁気異方性であり、前記ロータ
磁石が２個の磁石で構成されていることを特徴とした請
求項２に記載のアクチュエータ。 - 【請求項６】 各磁石どうしの連結部にはロータ磁石の
最外径と等しいか又は小さい径のスペーサが配されてい
ることを特徴とした請求項２に記載のアクチュエータ。 - 【請求項７】 各磁石とスペーサとが相対する面には、
該磁石の周方向の位置決めのために１対以上の突起と窪
みが配設されていることを特徴とした請求項６に記載の
アクチュエータ。 - 【請求項８】 前記磁石の端面には周方向の位置決めの
ための位置出し用溝または穴が配設されていることを特
徴とした請求項５に記載のアクチュエータ。 - 【請求項９】 複数個の磁石をスペーサを介して接着固
定する請求項１に記載のアクチュエータにおいて、前記
磁石の中心穴近傍、または前記スペーサ、またはその両
方に接着剤溜まりを設けたことを特徴とするアクチュエ
ータ。
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