JP3734049B2 - 電磁アクチュエータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低速で高トルクを発生する電磁アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、回転軸を低速で回転させる電磁アクチュエータとして、偏心差動遊星機構のクランク軸の両端部を支持する二つの固定部材に、同一歯数の二つの内歯歯車を設け、二つの固定部材の間に固定部材に設けた内歯歯車と僅かに歯数が異なる内歯歯車を有する回転部材を設け、クランク軸のクランクピンに、固定部材に設けた内歯歯車と噛み合い、かつ回転部材に設けた内歯歯車にも噛み合うピニオンを支持し、固定部材のピニオンに対向する面に複数個のコイルよりなる固定子を設け、ピニオンの側面には固定子に対向する電磁軟鉄からなり、放射状の溝で構成した回転子を設けてある。
このような構成により、固定子を励磁することにより、ピニオンを回転し、ピニオンに噛み合う固定部材と回転部材の内歯歯車の歯数の差に応じた回転数で回転部材を減速して回転するものが開示されている（例えば、特開昭６３−２２４６４９号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来技術では、ピニオンがクランク軸のクランクピンに支持されているため、ピニオンに設けた回転子がクランク軸を支持する固定部材に対して揺動し、固定子との間の径方向の相対位置が常に変動するため、トルクの変動や本体に振動が生じると共に、構造が複雑で製造コストが高くなるという問題があった。
本発明は、構造が簡単で、安定したトルクが得られる電磁アクチュエータを提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明は、固定部材に固定された固定内歯歯車と、歯数が前記固定内歯歯車と僅かに異なる回転内歯歯車と、前記固定内歯歯車および前記回転内歯歯車の両方に噛み合う遊星歯車と、前記固定部材の外歯歯車に対向する面に設けられた固定子と、前記外歯歯車に設けられ、かつ前記固定子に軸方向空隙を介して対向する永久磁石とを備えた電磁アクチュエータにおいて、前記外歯歯車の内部に前記永久磁石が、前記外歯歯車の軸方向両端面に磁極が露出するように配置され、前記固定子が前記永久磁石の両端に配置されたものである。また、固定部材に固定された固定内歯歯車と、歯数が前記固定内歯歯車と僅かに異なる回転内歯歯車と、前記固定内歯歯車および前記回転内歯歯車の両方に噛み合う遊星歯車と、前記固定部材の外歯歯車に対向する面に設けられた固定子と、前記外歯歯車に設けられ、かつ前記固定子に軸方向空隙を介して対向する永久磁石とを備えた電磁アクチュエータにおいて、前記回転内歯車は、前記回転内歯歯車の軸方向にそれぞれ設けられた前記固定内歯歯車の間から、径方向外側に露出した構造としたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施例について説明する。図１は本発明の実施例を示す側断面図、図２はそのＡ−Ａ断面に沿う正断面図である。図において、１は互いに対向する二つの円板状の固定部材で、二つの支持部材１１を介してベース１２に固定されている。２は回転軸２１に固定された外歯歯車で、ステンレス鋼あるいはチタンやアルミ合金のような非磁性金属または硫化モリブデンのような潤滑性を備えたナイロンなどの抗張力樹脂を含む非磁性材料から構成され、固定部材１の中央に設けたピボット軸受１３を介して支持されている。２２は回転軸２１と同心円上の軸方向端面に磁極を有する永久磁石２２で、例えば、ＳｍＣｏやＮｄＦｅＢのような希土類からなり、外歯歯車２の両端面に磁極を露出させて、円周方向に等間隔に複数の磁極が配列するようにして埋め込んであり、外歯歯車２と永久磁石２２とにより回転子２０を形成してある。３は固定部材１の永久磁石２２に軸方向空隙を介して対向するように設けた固定子で、磁極部３１に固定子コイル３２を巻回して構成してあり、磁極部３１は外歯歯車２の永久磁石２２に空隙を介して対向するようにしてある。４は両方の固定部材１の外周にそれぞれ軸受４１を介して回転し得るように支持された支持円板、５は外歯歯車２に噛み合う３個の遊星歯車で、支持円板４の円周を３等分した位置にピボット軸受４２を介してそれぞれ支持されている。６は各遊星歯車５と噛み合う二つの固定内歯歯車で、ベース１２に固定されている。７は固定内歯歯車６と僅かに歯数が異なるが、同じモジュールを持ち、かつ遊星歯車５と噛み合うように転位された歯車からなる回転内歯歯車で、固定内歯歯車５と共に、各遊星歯車５と噛み合わせてある。すなわち、遊星歯車５と固定内歯歯車６と回転内歯歯車７間のかみ合い中心距離は等しくなるように、さらに、遊星歯車５とのかみ合い率を、固定内歯車６と回転内歯車７との歯数差だけ変えるように、固定内歯歯車５を転位させる。このようにして外歯歯車２の回転は遊星歯車５を介して固定内歯歯車６および回転内歯歯車７に伝達され、回転内歯歯車７から出力される。回転内歯歯車７の外周には、外部にトルクを伝達するために、Ｖ溝７１を形成し、Ｖベルトを巻回するようにしてある。
【０００６】
ここで上記構成の電磁アクチュエータの動作を説明する。
固定子コイル３２により固定子３を励磁すると、永久磁石２２を設けた外歯歯車２は回転軸２１を軸として回転する。外歯歯車２が回転すると、遊星歯車５は固定内歯歯車６と噛み合って、自転しながら固定内歯歯車６の内側を公転する。このとき、回転内歯歯車７も遊星歯車５に噛み合っているが、固定内歯歯車６と僅かに歯数が異なるため、固定内歯歯車６の歯数と回転内歯歯車７の歯数との差に応じた回転数で回転内歯歯車７が減速されて回転する。
この場合、外歯歯車２は回転軸２１と同心円上の軸方向端面に磁極を有する永久磁石２２を備えているので、永久磁石２２に対向する固定子３を励磁することににより外歯歯車２は偏心することなく回転する。したがって、トルクの変動や本体に振動が生じることがない。
なお、上記実施例では外歯歯車に永久磁石を埋め込んだ例について説明したが、外歯歯車の材質を希土類などの高磁束密度を有する永久磁石で構成して、円周方向に複数の磁極が異極になるように着磁し、遊星歯車はステンレス鋼、チタンあるいはアルミ合金などの非磁性金属、あるいは潤滑性を備えた樹脂などの非磁性材料で構成してもよい。
これにより、潤滑油を必要としない、寿命の長い超小形の電磁アクチュエータを構成することができる。
【０００７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、外歯歯車に回転軸と同心円上の軸方向端面に磁極を有する永久磁石を備えて、固定部材に設けた固定子を励磁することにより外歯歯車を偏心することなく回転するようにしてあるので、クランク軸のような加工の難しい要素がなく、構造が簡単で、安定したトルクが得られる電磁アクチュエータを提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例を示す側断面図である。
【図２】 本発明の実施例を示すＡ−Ａ断面に沿う正断面図である。
【符号の説明】
１：固定部材、１１：支持部材、１２：ベース、１３、４２：ピボット軸受、２：外歯歯車、２０：回転子、２１：回転軸、２２：永久磁石、３：固定子、３１：磁極部、３２：固定子コイル、４：支持円板、４１：軸受、５：遊星歯車、６：固定内歯歯車、７：回転内歯歯車、７１：Ｖ溝

Claims (3)

1. 固定部材に固定された固定内歯歯車と、歯数が前記固定内歯歯車と僅かに異なる回転内歯歯車と、前記固定内歯歯車および前記回転内歯歯車の両方に噛み合う遊星歯車と、前記固定部材の外歯歯車に対向する面に設けられた固定子と、前記外歯歯車に設けられ、かつ前記固定子に軸方向空隙を介して対向する永久磁石とを備えた電磁アクチュエータにおいて、
   前記外歯歯車の内部に前記永久磁石が、前記外歯歯車の軸方向両端面に磁極が露出するように配置され、前記固定子が前記永久磁石の両端に配置されたことを特徴とする電磁アクチュエータ。
2. 前記遊星歯車は、両端を鋭角に形成され、前記固定部材にピボット軸受が配置され、前記遊星歯車が支持されたことを特徴とする請求項１記載の電磁アクチュエータ。
3. 固定部材に固定された固定内歯歯車と、歯数が前記固定内歯歯車と僅かに異なる回転内歯歯車と、前記固定内歯歯車および前記回転内歯歯車の両方に噛み合う遊星歯車と、前記固定部材の外歯歯車に対向する面に設けられた固定子と、前記外歯歯車に設けられ、かつ前記固定子に軸方向空隙を介して対向する永久磁石とを備えた電磁アクチュエータにおいて、
   前記回転内歯車は、前記回転内歯歯車の軸方向にそれぞれ設けられた前記固定内歯歯車の間から、径方向外側に露出した構造としたことを特徴とする電磁アクチュエータ。

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