JP6689374B2 - ロータリソレノイドの駆動制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ロータリソレノイドを駆動制御する際に用いて好適なロータリソレノイドの駆動制御方法に関する。

一般に、往復回動性を有するロータリソレノイドは、紙幣を区分けする搬送路切替や光学機器の光路切替等の様々な二位置切換用途に利用されている。このような切替用途に利用されるロータリソレノイドは、動作の信頼性は勿論のこと、高速動作（高速処理）と小型化（薄型化）の相反する性能が要求される場合も少なくない。また、通常、この種のロータリソレノイドには駆動装置が接続され、所定の駆動電圧が設定された駆動パルスが供給されることにより二位置切換のための駆動制御が行われる。

従来、このようなロータリソレノイドを駆動制御するための駆動制御方法としては、既に本出願人が提案した特許文献１で開示されるロータリソレノイドに用いる駆動制御方法が知られている。この駆動制御方法は、シャフトに少なくとも一対の異極を有するマグネット部を設けたマグネットロータ部と、マグネット部の外周面に対向する位置に固定して配した少なくとも一対のヨークを有するステータ部と、コイルボビンに巻回したコイルによりヨークに磁極を発生させるコイルユニット部とを備えるとともに、マグネット部の一部を径方向に突出させて一対のヨーク間に位置させ、かつ各ヨークの周方向における端辺間を変位可能に構成するとともに、周方向における幅を回動範囲に対応させて形成した係合部と、端辺により又はこの端辺の近傍で係合部に当接して当該係合部の位置を規制する一対の規制部とを備えたロータリソレノイドを駆動制御するに際し、コイルに駆動電圧を印加した後、マグネットロータ部が、回動範囲に対応させて形成した係合部に衝突した後、バウンドが減衰し、挙動が安定したタイミングにより駆動電圧の印加を解除するようにしたものである。

特開２０１２−８０７０５号公報

しかし、上述した特許文献１における駆動制御方法をはじめ、ロータリソレノイドを駆動制御する従来の駆動制御方法は、次のような解決すべき課題が存在した。

第一に、少なくとも回動範囲の全範囲にわたって電流を流す制御を行うとともに、係合部に到達した後も挙動が安定するまでの間は電流を流す制御を行うため、コイルの温度上昇による影響が無視できない。即ち、長時間使用を継続した場合、コイルの温度上昇に伴い、コイルの抵抗値が増加し、結果的に、出力トルクの低下や安定性の低下を招く。特に、出力トルクの低下は、応答性の低下及び切換速度に直接影響し、高速切換動作（高速処理）の阻害要因になるとともに、安定性の低下は、一定の出力トルクにより安定した切換処理を行う観点からのマイナス要因になる。

第二に、電力を使用するため、資源節減や地球環境保護などの観点から、消費電力の低減、更には省エネルギー性及び経済性を高めることが要求されるが、基本的な駆動制御は、いわば単純な駆動パルスの供給によるシンプルな制御により行うため、消費電力を低減するには、本来の動作を実現する上での必須要素となる印加電圧を低下させたり通電時間を短くする必要があるなど、改善要素は限られてしまう。したがって、消費電力を低減する観点からは必ずしも十分な考慮がなされているとは言えず、この観点からも更なる改善の余地があった。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決したロータリソレノイドの駆動制御方法の提供を目的とするものである。

本発明に係るロータリソレノイドの駆動制御方法は、上述した課題を解決するため、前後に位置する一対の軸受部３ｆ，３ｒを設けたケーシング２を有する固定体部Ｓｃ及び一対の軸受部３ｆ，３ｒにより回動自在に支持される回動シャフト４を有する可動体部Ｓｍを備えるロータリソレノイド１を駆動制御するに際し、可動体部Ｓｍを、駆動コイル６の通電制御により第一位置Ｘａと第二位置Ｘｂ間における回動角範囲Ｚｍで往復回動可能に構成し、かつ一対の規制ストッパ機構１０ａ，１０ｂによる規制及びマグネット８ａ，８ａｆ…，８ｂ，８ｂｆ…の吸引による一対の自己保持機構１１ａ，１１ｂにより第一位置Ｘａと第二位置Ｘｂに停止可能に構成するとともに、第二位置Ｘｂ（又は第一位置Ｘａ）から第一位置Ｘａ（又は第二位置Ｘｂ）への切換制御時に、駆動コイル６に対して、駆動パルスＰｓに基づく駆動電圧を印加した後、可動体部Ｓｍが回動角範囲Ｚｍの１０〜５０〔％〕における予め設定した中途位置Ｘｐに達したなら駆動電圧の印加を解除する制御を行うことを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、固定体部Ｓｃは、磁性材よりなるケーシング２と、回動シャフト４の軸方向Ｆｓに対して直交する面となるケーシング２の内面２ｆ（又は２ｒ）に固定した空芯コイルを用いた駆動コイル６とを備えて構成できるとともに、可動体部Ｓｍを、一端７ｓ側を回動シャフト４に固定したロータヨーク７と、駆動コイル６に対向する面となるロータヨーク７の他端７ｔ側に位置する対向面７ｐに固定し、かつ当該対向面７ｐの回動方向Ｆｒに沿って配した一対のマグネット８ａｆ，８ｂｆを有するマグネット機構部８とを備えて構成できる。また、固定体部Ｓｃと可動体部Ｓｍは、相互に当接して当該可動体部Ｓｍを規制する規制ストッパ機構１０ａ，１０ｂを兼用することができるとともに、ケーシング２は、第一位置Ｘａと第二位置Ｘｂにおける可動体部Ｓｍを吸引する自己保持機構１１ａ，１１ｂを兼用することができる。なお、この自己保持機構１１ａ，１１ｂには、ケーシング２の一部を突出形成した吸引片部１１ａｓ，１１ｂｓを用いることが望ましい。

他方、可動体部Ｓｍは、可動ブロック部１３ｅに保持された駆動コイル６と、可動ブロック部１３ｅに固定され、かつ駆動コイル６の軸心に対して平行に並べて配した回動シャフト４と、可動ブロック部１３ｅの所定位置に固定した磁性材により形成した被吸引子１６とを備えて構成できるとともに、固定体部Ｓｃは、磁性材により形成したケーシング２と、このケーシング２の内面２ｆ，２ｒに固定し、かつ駆動コイル６の軸方向Ｆｓ端部に対向して配するとともに、可動体部Ｓｍの第一位置Ｘａと第二位置Ｘｂに対応して配した二組のマグネット部８ａ，８ｂを有するマグネット機構部８とを備えて構成できる。この際、マグネット部８ａ，８ｂは、駆動コイル６の軸方向Ｆｓ一端部に対向する、ケーシング２の片側の内面２ｆに配した単一のマグネット８ａｆ，８ｂｆにより構成してもよいし、駆動コイル６の軸方向Ｆｓ両端部にそれぞれ対向する、ケーシング２の相対向する両側の内面２ｆ，２ｒに配した一対のマグネット８ａｆ，８ａｒ，８ｂｆ…により構成してもよい。なお、被吸引子１６は、軸直角の断面積を、駆動コイル６の内側空間における軸直角の断面積に対して、０．１〜１０〔％〕の範囲に選定することが望ましい。

このような手法に基づく本発明に係るロータリソレノイドの駆動制御方法によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１） 第二位置Ｘｂ（又は第一位置Ｘａ）から第一位置Ｘａ（又は第二位置Ｘｂ）への切換制御時に、駆動コイル６に対して、駆動パルスＰｓに基づく駆動電圧を印加した後、可動体部Ｓｍが回動角範囲Ｚｍの１０〜５０〔％〕における予め設定した中途位置Ｘｐに達したなら駆動電圧の印加を解除する制御を行うため、通電時間Ｔｐの大幅な短縮と非通電時間の拡長を図ることができ、結果的に、駆動コイル６の温度上昇（抵抗値上昇）の抑制、更には出力トルク及び安定性の低下を回避できる。これにより、高い応答性を維持しつつ常に必要となる高速切換動作（高速処理）を確保できるとともに、切換動作の安定化を図ることができる。しかも、消費電力の大幅な削減にも寄与できる。

（２） 駆動パルスＰｓに基づく駆動電圧の印加を解除した後における可動体部Ｓｍの変位は等速運動による変位となるため、第一位置Ｘａ（又は第二位置Ｘｂ）で衝突した際の可動体部Ｓｍのバウンドの数と大きさを大きく低減できる。この結果、ロータリソレノイド１自身の低衝撃化（低振動化）及び静音化に寄与できる。

（３） 好適な実施の態様により、固定体部Ｓｃを、磁性材よりなるケーシング２と、回動シャフト４の軸方向Ｆｓに対して直交する面となるケーシング２の内面２ｆ（又は２ｒ）に固定した空芯コイルを用いた駆動コイル６とを備えて構成するとともに、可動体部Ｓｍを、一端７ｓ側を回動シャフト４に固定したロータヨーク７と、駆動コイル６に対向する面となるロータヨーク７の他端７ｔ側に位置する対向面７ｐに固定し、かつ当該対向面７ｐの回動方向Ｆｒに沿って配した一対のマグネット８ａｆ，８ｂｆを有するマグネット機構部８とを備えて構成すれば大型部品となる鉄心を排除できるなど、部品点数の削減を図ることができる。しかも、駆動コイル６の軸心と回動シャフト４の軸心を平行に配することにより、小型化（薄型化）しやすいレイアウト構造にできるため、ロータリソレノイド１全体の小型化、特に、薄型化を容易に実現できるとともに、ロータリソレノイド１全体の軽量化及びコストダウンに寄与できる。加えて、空芯コイルを用いるため、空芯コイルの内側空間における透磁率に比例するインダクタンスを数ｍＨの僅かな大きさにすることができる。この結果、駆動電圧を印加した際には、電流をほぼ瞬時に飽和電流まで立ち上げることができるなど、極めて高い応答性を実現できるため、高速動作、更にはロータリソレノイド１の使用対象機器における生産性や処理速度の向上に貢献できる。

（４） 好適な実施の態様により、固定体部Ｓｃと可動体部Ｓｍに、相互に当接して当該可動体部Ｓｍを規制する規制ストッパ機構１０ａ，１０ｂを兼用させれば、規制ストッパ機構１０ａ，１０ｂを構成する追加部品が不要になるため、部品点数の削減及び組立工数の削減、更には、小型化及びコストダウンを図ることができる。

（５） 好適な実施の態様により、ケーシング２に、第一位置Ｘａと第二位置Ｘｂにおける可動体部Ｓｍを吸引する自己保持機構１１ａ，１１ｂを兼用させれば、自己保持機構１１ａ，１１ｂを構成する追加部品が不要になるため、部品点数の削減及び組立工数の削減、更には小型化及び低コスト化を図ることができる。

（６） 好適な実施の態様により、自己保持機構１１ａ，１１ｂに、ケーシング２の一部を突出形成した吸引片部１１ａｓ，１１ｂｓを用いれば、例えば、ケーシング２の製作時に、プレス成形等により一緒に成形できるため、容易に製作できるとともに、自己保持機構１１ａ，１１ｂの保持性能に係わる最適化も容易かつ柔軟に行うことができる。

（７） 好適な態様により、可動体部Ｓｍを、可動ブロック部１３ｅに保持された駆動コイル６と、可動ブロック部１３ｅに固定され、かつ駆動コイル６の軸心に対して平行に並べて配した回動シャフト４と、可動ブロック部１３ｅの所定位置に固定した磁性材により形成した被吸引子１６とを備えて構成するとともに、固定体部Ｓｃは、磁性材により形成したケーシング２と、このケーシング２の内面２ｆ，２ｒに固定し、かつ駆動コイル６の軸方向Ｆｓ端部に対向して配するとともに、可動体部Ｓｍの第一位置Ｘａと第二位置Ｘｂに対応して配した二組のマグネット部８ａ，８ｂを有するマグネット機構部８とを備えて構成すれば、重量の大きいマグネット部８ａ，８ｂを固定側となるケーシング２の内面２ｆ，２ｒに固定し、可動側となる回動シャフト４に比較的軽量の駆動コイル６を支持するため、可動体部Ｓｍの全体重量を飛躍的に軽量化でき、高い応答性と出力トルクを確保できる。しかも、回動シャフト４に支持される駆動コイル６の軸方向Ｆｓ端部に対向するケーシング２の内面にマグネット部８ａ，８ｂを構成するマグネットを配するため、ケーシング２の内面２ｆ，２ｒの配設スペースが許す限り、当該マグネットのサイズを大きくすることができ、結果的に、必要な性能を確保しつつロータリソレノイド１全体の小型化を実現できる。

（８） 好適な態様により、マグネット部８ａ，８ｂを、駆動コイル６の軸方向Ｆｓ一端部に対向する、ケーシング２の片側の内面２ｆ（又は２ｒ）に配した単一のマグネット８ａｆ，８ｂｆにより構成すれば、必要最少限の部品点数で足りるため、ロータリソレノイド１の小型化及び低コスト化を図る観点から最も有利な形態として実施できる。

（９） 好適な態様により、マグネット部８ａ，８ｂを、駆動コイル６の軸方向Ｆｓ両端部にそれぞれ対向する、ケーシング２の相対向する両側の内面２ｆ，２ｒに配した一対のマグネット８ａｆ，８ａｒ，８ｂｆ…により構成すれば、ケーシング２の片側の内面２ｆにのみマグネット８ａｆと８ｂｆを配する場合に比べ、マグネット数量は２倍になるも、ロータリソレノイド１の応答性と出力トルク及び磁気バランスと安定性を確保する観点から最も有利な形態として実施できる。

（１０） 好適な態様により、被吸引子１６を、軸直角の断面積を、駆動コイル６の内側空間における軸直角の断面積に対して、０．１〜１０〔％〕の範囲に選定すれば、停止時の自己保持力を得る必要な吸引力（保持トルク）を確保し、かつ無用な吸引力を排除する観点から安定した自己保持作用を確実に実現できるとともに、その最適化も容易に行うことができる。

本発明の第一実施形態に係るロータリソレノイドの駆動制御方法を説明するためのフローチャート、 同ロータリソレノイドの駆動制御方法を実施できる駆動装置を駆動制御する制御信号の信号波形図、 同ロータリソレノイドの駆動制御方法を実施できる駆動装置の一例を示す電気系回路図、 同ロータリソレノイドを同駆動装置により駆動した際の比較例を含む時間対駆動電流特性図、 同ロータリソレノイドを同駆動装置により駆動した際の比較例を含む時間対可動体部の回動角特性図、 同時間対可動体部の回動角特性の原理説明図、 同ロータリソレノイドを同駆動装置により駆動した際の比較例を含む可動体部の回動角対出力トルク特性図、 同ロータリソレノイドの図２中Ｃ−Ｃ線位置の断面背面図、 同ロータリソレノイドの断面側面図、 同ロータリソレノイドのケーシングを構成するカバー側の内面を示す固定体部の内部構造図、 同ロータリソレノイドの可動体部を抽出して示す一部断面正面図、 同ロータリソレノイドの分解斜視図、 同ロータリソレノイドの一部抽出拡大図を含む断面平面図、 同ロータリソレノイドの停止時における磁力線分布図、 同ロータリソレノイドの変更例を示す断面側面図、 本発明の第二実施形態に係るロータリソレノイドの図１７中Ｄ−Ｄ線位置の断面背面図、 同ロータリソレノイドの断面側面図、 本発明の第一実施形態及び第二実施形態に係るロータリソレノイドの使用例を示す正面方向からの設置概要図、 同ロータリソレノイドの使用例を示す側面方向からの設置概要図、

１：ロータリソレノイド，２：ケーシング，２ｆ：ケーシングの内面，２ｒ：ケーシングの内面，３ｆ：軸受部，３ｒ：軸受部，４：回動シャフト，６：駆動コイル，７：ロータヨーク，７ｓ：ロータヨークの一端，７ｔ：ロータヨークの他端，７ｆ：対向面，８：マグネット機構部，８ａ：マグネット部，８ｂ：マグネット部，８ａｆ：マグネット，８ｂｆ：マグネット，８ａｒ：マグネット，１０ａ：規制ストッパ機構，１０ｂ：規制ストッパ機構，１１ａ：自己保持機構，１１ｂ：自己保持機構，１１ａｓ：吸引片部，１１ｂｓ：吸引片部，１３ｅ：可動ブロック部，１６：被吸引子，Ｓｃ：固定体部，Ｓｍ：可動体部，Ｘａ：第一位置，Ｘｂ：第二位置，Ｘｐ：中途位置，Ｚｍ：回動角範囲，Ｐｓ：駆動パルス，Ｆｓ：軸方向，Ｆｒ：回動方向

次に、本発明に係る最良実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本発明に係る駆動制御方法を用いて好適な第一実施形態及び第二実施形態に係るロータリソレノイド１について、図８〜図１９を参照して説明する。

第一実施形態

最初に、第一実施形態に係るロータリソレノイド１について、図８〜図１５を参照して説明する。このロータリソレノイド１は、大別して、前後に位置する一対の軸受部３ｆ，３ｒを設けたケーシング２を有する固定体部Ｓｃと、一対の軸受部３ｆ，３ｒにより回動自在に支持される回動シャフト４を有する可動体部Ｓｍとを備える。

固定体部Ｓｃは、図８及び図９に示すケーシング２を備え、このケーシング２は、前面が開放面となる筺体部２ｍと、この筺体部２ｍの開放面を覆う蓋部２ｃにより構成する。この場合、蓋部２ｃの内面が、ケーシング２の前側の内面２ｆとなり、この内面２ｆに対向（対面）する筺体部２ｍの内面が、ケーシング２の後側の内面２ｒとなる。なお、図８に例示するケーシング２の高さ寸法は１６〔ｍｍ〕である。

筺体部２ｍは、冷間圧延鋼板等の軟磁性（磁性材）の鋼板素材を使用し、前面に開放面を設けたボックス状に形成する。この際、飽和磁束密度の高い純鉄やケイ素鋼板を用いれば、板厚をより薄くすることができる。一方、鋼板の厚みを、後述するマグネット８ａｆ（８ｂｆ）の厚みの半分程度（０．５〜２．０〔ｍｍ〕）、即ち、比較的厚めに選定すれば、ヨークとしての磁気回路の飽和を防止できるとともに、飽和による磁束の漏れを低減できる。しかも、可動体部Ｓｍが衝突した際の振動（振幅）を抑制できるため、衝突音の低減にも寄与できる利点がある。

また、筺体部２ｍの内面２ｒ内における上部位置には軸受装着孔を形成し、この軸受装着孔に、リング状に形成した後側の軸受部３ｒを装着する。この場合、可動体部Ｓｍは、前方（蓋部２ｃ側）に吸引されるため、後側の軸受部３ｒには、相対的に大きな応力が付加されないため、軸受部３ｒに対する大きな機械的強度は問われない。したがって、例えば、形成素材として合成樹脂素材を使用できるとともに、軸方向Ｆｓの厚みも薄くすることができる。

一方、蓋部２ｃも、一枚のプレート状に形成する点を除き、筺体部２ｍと同様の素材により形成できる。また、蓋部２ｃの内面２ｆ内における上部位置には装着円孔を形成し、この装着円孔に、リング状をなす前側の軸受部３ｆを装着する。上述したように、可動体部Ｓｍは、磁気回路により前方（蓋部２ｃ側）に吸引されるため、軸受部３ｆの機械的強度は、この応力に対抗するための十分な大きさを確保する。したがって、軸受部３ｆは、金属素材を使用して一体形成し、軸方向Ｆｓの厚みも大きくする。そして、蓋部２ｃに対しては溶接又はカシメ等により強固に固定する。

これにより、筺体部２ｍに蓋部２ｃを組付ける際には、筺体部２ｍの開口縁に突出形成した複数（例示は四つ）のカシメ片部２ｍｐ…を折り曲げ（図１１参照）、蓋部２ｃに形成した凹部２ｃｐ…の位置を押さえ付ければよい。このように、ケーシング２は、筺体部２ｍと蓋部２ｃにより容易に組立てることができ、このケーシング２は、後述するマグネット８ａｆ，８ｂｆからの磁力線が通る磁気回路（磁路）の一部を構成する。

他方、蓋部２ｃは、実質的な固定体部Ｓｃとして機能させるため、蓋部２ｃの内面２ｆ内における下部位置には、絶縁素材（非磁性材）である合成樹脂素材により一体成形した矩形状の固定ブロック部１２を固定する。この場合、図１２に示すように、固定ブロック部１２の取付面には複数のピン形の凸部１２ｐ…を形成し、この凸部１２ｐ…を、蓋部２ｃに形成した凹部２ｆｃ…に挿入する。これにより、蓋部２ｃに対する固定ブロック部１２の位置決めを行うとともに、挿入した凸部１２ｐ…の先端を熱変形させるなどにより固定する。なお、固定ブロック部１２の使用は必須となるものではない。例えば、蓋部２ｃに、電気亜鉛メッキ鋼板等の鋼板を使用し、この鋼板の表面にポリイミド等の絶縁層を設けるとともに、この絶縁層に銅箔パターンを形成した鉄基板を用いれば、後述する駆動コイル６やリード線との電気的接続、或いは温度ヒューズ等の回路部品Ｐｃの実装が、蓋部２ｃの内面２ｆ上で可能になり、組立工数の削減に寄与できる。

また、固定ブロック部１２の中央位置には、空芯コイルを用いた駆動コイル６の内側空間に挿入し、当該駆動コイル６を位置決めして固定するコイル支持凸部１２ｓを一体に突出形成するとともに、固定ブロック部１２における駆動コイル６が位置しない部位には、図１０に示すように、駆動コイル６に接続する一又は二以上の回路部品Ｐｃを保持する部品保持部１４を一体に形成する。部品保持部１４は、チャンネル形に形成することができる。

このように、固定体部Ｓｃに、駆動コイル６を保持する非磁性材よりなる固定ブロック部１２を設ければ、駆動コイル６を、固定ブロック部１２により正確な位置決めを行いつつケーシング２に対して容易に組付けることができる利点がある。さらに、この固定ブロック部１２に部品保持部１４を一体に形成すれば、駆動コイル６に隣接する固定ブロック部１２の所定位置に回路部品Ｐｃを保持（固定）できるため、駆動コイル６から導出されるリード線を含む通電回路上における断線等のトラブルを回避できるとともに、信頼性向上にも寄与できる。

一方、駆動コイル６を用意する。この駆動コイル６は、マグネットワイヤ（軟銅線）を巻回した単一の空芯コイルである。第一実施形態では、図１０に示すように、円形コイルをやや矩形状（台形状）に歪めた形状に構成した。この場合、駆動コイル６は、マグネットワイヤ間の密着強度を確保するため、巻線時に数百〔℃〕の熱風下に晒し、熱融着させることが望ましい。なお、熱融着した駆動コイル６を、厚み方向にプレス成形すれば、導体の占積率、即ち、アンペアターンを大きくすることができる。したがって、ロータリソレノイド１全体の薄型化に寄与できるとともに、さらに、マグネットワイヤとして平角線を使用すれば、アンペアターンをより大きくすることができる。

そして、駆動コイル６は固定ブロック部１２に装着し、接着剤等により固定するとともに、部品保持部１４に回路部品Ｐｃを収容し、接着剤等により固定する。そして、駆動コイル６と回路部品Ｐｃを接続するとともに、導出用のリード線との接続を行えば、蓋部２ｃ側のアッセンブリを得ることができる。なお、例示の回路部品Ｐｃは、駆動コイル６に直列接続した温度ヒューズである。また、回路部品Ｐｃにはリード線（駆動コイル６の引出線）なども含まれる。

他方、可動体部Ｓｍは、ケーシング２に取付けた一対の軸受部３ｆ，３ｒにより回動自在に支持される回動シャフト４を備える。回動シャフト４は、ステンレス素材等の剛性の高い金属素材により形成する。なお、形成素材は、磁性材であるか非磁性材であるかは問わない。磁性材を使用すれば、ロータリソレノイド１における磁気回路の一部として利用できる。

また、回動シャフト４上には、絶縁素材（非磁性材）である合成樹脂素材により一体成形した可動ブロック部１３の一端側を固定する。なお、可動ブロック部１３は、慣性モーメントをできるだけ小さくする観点から合成樹脂素材を用いることが望ましいが、アルミニウムやマグネシウム等の比重の小さい金属素材を用いてもよい。特に、合成樹脂素材として、ナイロン素材等のＰＡ樹脂素材を用いれば、振動吸収効果を得れるとともに、金属素材として、合成樹脂素材と同等の重量を有するマグネシウムを用いれば、高い強度を確保しつつ振動吸収効果も得ることができる。

可動ブロック部１３は、上部に位置する筒形状のブロック上部１３ｕと、このブロック上部１３ｕの軸方向Ｆｓ中央位置から下方に延設した平盤形状のブロック下部１３ｄからなり、このブロック上部１３ｕに、回動シャフト４の中間位置を貫通させた状態で固定する。この場合、圧入又は溶接等により固定できる。なお、ブロック上部１３ｕを固定する回動シャフト４の周面には、ローレット等を形成することにより、固定強度をより高めることが望ましい。

そして、可動ブロック部１３の後面には、この可動ブロック部１３よりもやや小さい相似形状のロータヨーク７を配設する。これにより、ロータヨーク７の一端（上端）７ｓ側が、回動シャフト４に固定される。ロータヨーク７には、冷間圧延鋼板等の軟磁性（磁性材）の鋼板素材を使用し、厚みＬｐが、後述するマグネット８ａｆ，８ｂｆの軸方向Ｆｓにおける厚みＬｍ…の半分程度となる２〔ｍｍ〕程度に選定した一枚のプレートにより形成できる。この場合、ロータヨーク７の厚みＬｐとしては、近接するケーシング２と組合わせた磁気回路を考慮し、一対のマグネット８ａｆ，８ｂｆ間の磁束が最も集中する部分では、飽和させても使用できるように薄肉形成することが望ましい。これにより、磁気回路の効率化を図れるとともに、小型化及び薄肉化にも寄与できる。

さらに、ブロック下部１３ｄに位置するロータヨーク７の他端７ｔ側であって、図９に示すように、駆動コイル６に対向する対向面７ｐには、一対のマグネット８ａｆ，８ｂｆからなるマグネット機構部８を固定する。この場合、各マグネット８ａｆ，８ｂｆは、厚みをＬｍ…に選定した偏平な直方体形状に形成し、対向面７ｐの回動方向Ｆｒ、即ち、旋回方向に沿わせることにより、所定間隔をおいて並べて配する。各マグネット８ａｆ，８ｂｆは、図９に示すように、可動ブロック部１３を貫通し、可動ブロック部１３の前面に露出する。露出する各マグネット８ａｆ，８ｂｆの一方のマグネット面はＮ極、他方のマグネット面はＳ極となる。

マグネット８ａｆ，８ｂｆには、フェライトマグネットや希土類マグネット等を用いることができ、特に、限定されるものではない。一例として、［Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ］マグネットを用いれば、高い空隙磁束密度が得られるため、出力トルクを大きくできるとともに、厚み方向に配向（着磁）すれば、磁気特性を最大限利用することにより、空隙での磁束密度をより高めることができる。また、マグネット８ａｆ，８ｂｆの厚みＬｍを２〜４〔ｍｍ〕程度に選定するとともに、空隙をほぼ２倍となる４〜８〔ｍｍ〕程度に選定すれば、０．５以上のパーミアンス係数を得れるとともに、空隙の磁束密度を０．５〔Ｔ〕以上にすることができる。なお、一対のマグネット８ａｆ，８ｂｆには、単一のマグネットを使用することができ、特に、単一のマグネットの面方向に二極の分割着磁を行う場合も一対のマグネット８ａｆ，８ｂｆに含まれる。

このように、可動体部Ｓｍには、回動シャフト４，可動ブロック部１３，ロータヨーク７及びマグネット８ａｆ，８ｂｆを含むため、これらを組立てることにより可動体部Ｓｍを得てもよいし、可動ブロック部１３を成形する際に、回動シャフト４，ロータヨーク７及びマグネット８ａｆ，８ｂｆを一緒にインサート成形してもよい。このような可動ブロック部１３を設ければ、合成樹脂素材等を利用できる可動ブロック部１３をベースにして、回動シャフト４，ロータヨーク７及びマグネット機構部８を一体化できるため、インサート成形法等により可動体部Ｓｍの製作を容易に行うことができるとともに、回動シャフト４，ロータヨーク７及びマグネット機構部８間の固定強度（剛性）の向上及び位置決め精度の向上を図れる利点がある。

他方、ケーシング２の内部には、可動体部Ｓｍの回動角範囲Ｚｍを規制する一対の規制ストッパ機構１０ａ，１０ｂを設ける。この場合、上述した固定体部Ｓｃと可動体部Ｓｍに、一対の規制ストッパ機構１０ａ，１０ｂを兼用させている。具体的には、図８に示すように、可動体部Ｓｍを構成する可動ブロック部１３の回動方向Ｆｒにおける一方の側面を規制面部１３ａとして形成するとともに、他方の側面を規制面部１３ｂとして形成する。これにより、可動体部Ｓｍが一方（第一位置Ｘａ側）へ回動変位した際には、規制面部１３ａがケーシング２の一方の内面２ａに当接することにより回動変位が規制されるとともに、可動体部Ｓｍが他方（第二位置Ｘｂ側）へ回動変位した際には、規制面部１３ｂがケーシング２の他方の内面２ｂに当接することにより回動変位が規制される。したがって、可動体部Ｓｍ側の一方の規制面部１３ａと固定体部Ｓｃ側の一方の内面２ａが一方の規制ストッパ機構１０ａを構成し、かつ可動体部Ｓｍ側の他方の規制面部１３ｂと固定体部Ｓｃ側の他方の内面２ｂが他方の規制ストッパ機構１０ｂを構成する。

このように、固定体部Ｓｃと可動体部Ｓｍに、相互に当接して当該可動体部Ｓｍの回動角範囲Ｚｍを規制する一対の規制ストッパ機構１０ａ，１０ｂを兼用させれば、規制ストッパ機構１０ａ，１０ｂを構成する追加部品が不要になるため、部品点数の削減及び組立工数の削減、更には、小型化及びコストダウンを図れる利点がある。特に、可動ブロック部１３に、ケーシング２の内面２ａ，２ｂに当接して規制ストッパ機構１０ａ，１０ｂを構成する一対の規制面部１３ａ，１３ｂを設ければ、合成樹脂素材等を利用できる可動ブロック部１３の一部を規制面部１３ａ，１３ｂとして利用できるため、規制ストッパ機構１０ａ，１０ｂを容易に構築できるとともに、可動ブロック部１３の回動角範囲Ｚｍの設定も容易に行うことができる。図１１に、規制ストッパ機構１０ａ，１０ｂにより規制された位置の可動体部Ｓｍを仮想線で示す。したがって、可動体部Ｓｍの回動角範囲Ｚｍは、一対の規制ストッパ機構１０ａ，１０ｂにより規制される範囲となり、一対の規制ストッパ機構１０ａ，１０ｂにより規制される位置が回動角範囲Ｚｍの両端における第一位置Ｘａと第二位置Ｘｂになる。

また、ケーシング２の内部には、第一位置Ｘａと第二位置Ｘｂにおける可動体部Ｓｍを吸引して可動体部Ｓｍの位置を保持する自己保持機構１１ａ，１１ｂを設ける。例示の場合、ケーシング２に、自己保持機構１１ａ，１１ｂを兼用させている。具体的には、図１０及び図１３に示すように、ケーシング２を構成する蓋部２ｃの端辺に一対の切込部２１，２２を形成し、この切込部２１と２２間に形成される短冊状の片部分を内部側へ９０〔°〕折曲させることにより、一方の吸引片部１１ａｓを形成する。これにより、可動体部Ｓｍが第一位置Ｘａ側へ回動変位すれば、一方のマグネット８ａｆが吸引片部１１ａｓに接近し、マグネット８ａｆと吸引片部１１ａｓの吸引作用により、可動体部Ｓｍが第一位置Ｘａに保持される一方の自己保持機構１１ａが構成される。他方の自己保持機構１１ｂも、左右対称となる点を除いて一方の自己保持機構１１ａと同様に構成する。１１ｂｓが他方の自己保持機構１１ｂにおける吸引片部を示す。

したがって、可動体部Ｓｍにはマグネット８ａｆ，８ｂｆを備えるため、ケーシング２側に形成した吸引片部１１ａｓ，１１ｂｓが一対の自己保持機構１１ａ，１１ｂを構成し、ケーシング２が一対の自己保持機構１１ａ，１１ｂを兼用する。このように、ケーシング２に、一対の自己保持機構１１ａ，１１ｂを兼用させれば、自己保持機構１１ａ，１１ｂを構成する追加部品が不要になるため、部品点数の削減及び組立工数の削減、更には小型化及び低コスト化を図れる利点がある。特に、自己保持機構１１ａ，１１ｂを、ケーシング２の一部を突出形成した吸引片部１１ａｓ，１１ｂｓにより構成すれば、例えば、ケーシング２の製作時に、プレス成形等により一緒に成形できるため、容易に製作できるとともに、自己保持機構１１ａ，１１ｂの保持性能に係わる最適化も容易かつ柔軟に行うことができる。

ところで、第一実施形態によるロータリソレノイド１は、空芯コイル（駆動コイル６）を使用するなど、比較的シンプルな構成となるため、細部のディメンションが重要な要素として機能する。以下に、各部のディメンションに係わる特に重要な要素について、図１３を参照して説明する。

まず、マグネット８ａｆと吸引片部１１ａｓ間の軸方向Ｆｓにおける最短距離Ｌｓ、具体的には、第一位置Ｘａにおける可動体部Ｓｍのマグネット８ａｆと吸引片部１１ａｓ間の最短距離Ｌｓを、軸方向Ｆｓにおけるマグネット８ａｆの厚みＬｍよりも小さく選定するとともに、マグネット８ｂｆと吸引片部１１ｂｓ間の軸方向Ｆｓにおける最短距離Ｌｓ、具体的には、第二位置Ｘｂにおける可動体部Ｓｍのマグネット８ｂｆと吸引片部１１ｂｓ間の最短距離Ｌｓを、軸方向Ｆｓにおけるマグネット８ｂｆの厚みＬｍよりも小さく選定する。このような条件を選定すれば、この選定条件下において、自己保持機構１１ａ，１１ｂを構成する際の十分な自己保持機能を確保できるとともに、その最適化も容易に行える利点がある。

また、マグネット８ａｆと吸引片部１１ａｓを、軸方向Ｆｓにおいて相互にオーバーラップしない位置関係に配するとともに、マグネット８ｂｆと吸引片部１１ｂｓを、軸方向Ｆｓにおいて相互にオーバーラップしない位置関係に配する。具体的には、軸方向Ｆｓにおける、マグネット８ａｆと吸引片部１１ａｓ間に、隙間Ｌｇ（Ｌｇ＞０）が生じるように選定するとともに、マグネット８ｂｆと吸引片部１１ｂｓ間に、隙間Ｌｇが生じるように選定する。このような位置条件を選定すれば、この位置関係において、マグネット８ａｆ，８ｂｆと吸引片部１１ａｓ，１１ｂｓの吸引力のベクトルバランスを最適化できるため、自己保持機構１１ａ，１１ｂによる良好な自己保持機能を確保できる利点がある。

さらに、第一位置Ｘａにおけるロータヨーク７の回動方向Ｆｒの端部とケーシング２の内面２ａ間の最短距離Ｌｙ，及び第一位置Ｘａにおけるマグネット８ａｆの回動方向Ｆｒの端部とケーシング２の内面２ａ間の最短距離Ｌｉを、軸方向Ｆｓにおけるマグネット８ａｆの厚みＬｍよりも小さく選定するとともに、第二位置Ｘｂにおけるロータヨーク７の回動方向Ｆｒの端部とケーシング２の内面２ｂ間の最短距離Ｌｙ，及び第二位置Ｘｂにおけるマグネット８ｂｆの回動方向Ｆｒの端部とケーシング２の内面２ｂ間の最短距離Ｌｉを、軸方向Ｆｓにおけるマグネット８ｂｆの厚みＬｍよりも小さく選定する。このような条件を選定すれば、本発明に係るロータリソレノイド１の磁気回路を構築する観点から最適な形態として実施できるため、かかる選定条件下のディメンションにより良好な磁気特性を確保できる利点がある。

加えて、ロータヨーク７とこのロータヨーク７に対面するケーシング２の内面２ｒ間の距離Ｌａは、この内面２ｒにおける当該ケーシング２の厚みＬｃよりも小さく選定する。このように選定すれば、ロータヨーク７とケーシング２を補完し合う一体の磁路として機能させることができるため、磁気漏れなどを可及的に抑制できる良好な磁気回路を構築できる利点がある。

次に、第一実施形態によるロータリソレノイド１の製造方法について、図１２を参照して説明する。

図１２は、第一実施形態によるロータリソレノイド１の分解斜視図を示す。図１２から明らかなように、各部品類は、軸方向Ｆｓに沿った組付けが可能である。

まず、蓋体２ｃのアッセンブリは、蓋体２ｃの上部位置に形成した装着円孔に、外面側から、軸方向Ｆｓに沿って軸受部３ｆを嵌め込み、溶接又はカシメ等により固定（装着）する。また、蓋体２ｃの内面２ｆに、固定ブロック部１２を軸方向Ｆｓに沿って組付け、複数の凸部１２ｐ…を凹部２ｆｃ…に挿入した後、凸部１２ｐ…の先端を熱変形させるなどにより固定する。さらに、固定ブロック部１２のコイル支持凸部１２ｓに、駆動コイル６の内側空間を軸方向Ｆｓから組み込むとともに、部品保持部１４に、回路部品Ｐｃを軸方向Ｆｓから組み込む。これにより、蓋体２ｃのアッセンブリを得ることができる。

一方、可動体部Ｓｍのアッセンブリは、前述したように、インサート成形法により一体成形してもよいし、通常の組付方式により製作してもよい。組付方式の場合には、樹脂成形品となる可動ブロック部１３の裏面に、軸方向Ｆｓからロータヨーク７の組付けを行うとともに、この後、可動ブロック部１３の表面側からマグネット８ａｆ及び８ｂｆをそれぞれ軸方向Ｆｓに沿って組付けることができる。また、可動ブロック部１３には、軸方向Ｆｓから回動シャフト４を挿入して固定する。これにより、可動体部Ｓｍのアッセンブリを得ることができる。

他方、筺体部２ｍの上部位置に形成した装着円孔には、内面側から、軸方向Ｆｓに沿って軸受部３ｒを装着する。この後、軸受部３ｒに、軸方向Ｆｓから、可動体部Ｓｍの回動シャフト４を、後端側から挿入するとともに、回動シャフト４の前端側を、蓋部２ｃに固定した軸受部３ｆに、内面側から軸方向Ｆｓに沿って挿入する。そして、筺体部２ｍに突出形成した四つのカシメ片部２ｍｐ…を折り曲げ（カシメ）、蓋部２ｃの凹部２ｃｐ…を押さえ付けて固定すれば、図８及び図９に示す第一実施形態によるロータリソレノイド１を得ることができる。

このように、ロータリソレノイド１の組立（製造）を行う場合、各部品類を軸方向Ｆｓに沿って組付けが可能になるため、製造工程の完全自動化もきわめて容易に行うことができるなど、製造コストの低減に寄与できる。

よって、このような第一実施形態によるロータリソレノイド１によれば、固定体部Ｓｃに駆動コイル６を備えるとともに、可動体部Ｓｍに、一端７ｓ側を回動シャフト４に固定したロータヨーク７と、駆動コイル６に対向する面となるロータヨーク７の他端７ｔ側に位置する対向面７ｐに固定し、かつ対向面７ｐの回動方向Ｆｒに沿って配した一対のマグネット８ａｆ，８ｂｆを有するマグネット機構部８とを備える基本構成により構築するため、大型部品となる鉄心を排除できるなど、部品点数の削減を図れるとともに、駆動コイル６の軸心と回動シャフト４の軸心を平行に配することにより、小型化（薄型化）しやすいレイアウト構造にできるため、ロータリソレノイド１全体の小型化、特に、薄型化を容易に実現できるとともに、ロータリソレノイド１全体の軽量化及びコストダウンに寄与できる。

また、駆動コイル６を用いるため、駆動コイル６の内側空間における透磁率に比例するインダクタンスを数ｍＨの僅かな大きさにすることができる。この結果、駆動電圧を印加した際には、電流をほぼ瞬時に飽和電流まで立ち上げることができるなど、極めて高い応答性を実現できるため、高速動作、更にはロータリソレノイド１の使用対象機器における生産性や処理速度の向上に貢献できる。

他方、図１５には、第一実施形態に係るロータリソレノイド１の変更例を示す。図１５に示す変更例は、図９に示したロータリソレノイド１に対して、軸方向Ｆｓにおける部品配列の前後を反転させたものである。

即ち、図９に示した実施形態は、前方となる蓋部２ｃの内面２ｆに駆動コイル６を固定し、この後方に、マグネット８ａｆ，８ｂｆを有する可動体部Ｓｍを配したものである。したがって、可動体部Ｓｍは、前方に吸引され、前方の軸受部３ｆに、吸引による応力が作用することになる。このため、軸受部３ｆの機械的強度を高める必要があるとともに、反面、後側の軸受部３ｒの機械的強度は、低く抑えることができる。

これに対して、図１５に示す変更例は、後方となる筺体部２ｍの内面２ｒに駆動コイル６を固定し、この前方に、マグネット８ａｆ，８ｂｆを有する可動体部Ｓｍを配したものである。したがって、この場合、可動体部Ｓｍは、後方に吸引され、後方の軸受部３ｒに吸引による応力が作用することになる。このため、後側の軸受部３ｒの機械的強度を高くする必要があり、変更例では、後側の軸受部３ｒにも、前側の軸受部３ｆと同じものを組付けたものである。なお、前側の軸受部３ｆには、内部側の応力は付加されないが、作用端としての外部側の負荷が付与される。このため、変更例であっても軸受部３ｆを簡略化することはできないが、反面、応力の分布が前後に平均的に分散できる利点がある。その他、図１５における細部の構造は、図９に示した実施形態と同じである。このため、図１５に示した変更例において、図９と同一部分には同一符号を付し、その構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。

第二実施形態

次に、第二実施形態に係るロータリソレノイド１について、図１６及び図１７を参照して説明する。

第二実施形態に係るロータリソレノイド１は、図９に示したロータリソレノイド１に対して、マグネット機構部８をケーシング２側に取付けることにより固定体部Ｓｃを構成し、駆動コイル６を回動シャフト４側に取付けることにより可動体部Ｓｍを構成したものである。

具体的には、可動体部Ｓｍを、可動ブロック部１３ｅに保持された駆動コイル６と、可動ブロック部１３ｅに固定され、かつ駆動コイル６の軸心に対して平行に並べて配した回動シャフト４と、可動ブロック部１３ｅの所定位置に固定した磁性材により形成した被吸引子１６とを備えて構成するとともに、他方、固定体部Ｓｃを、磁性材により形成したケーシング２と、このケーシング２の内面２ｆ，２ｒに固定し、かつ駆動コイル６の軸方向Ｆｓ端部に対向して配するとともに、可動体部Ｓｍの第一位置Ｘａと第二位置Ｘｂに対応して配した二組のマグネット部８ａ，８ｂを有するマグネット機構部８とを備えて構成したものである。

このように構成すれば、重量の大きいマグネット部８ａ，８ｂを固定側となるケーシング２の内面２ｆ，２ｒに固定し、可動側となる回動シャフト４に比較的軽量の駆動コイル６を支持するため、可動体部Ｓｍの全体重量を飛躍的に軽量化でき、高い応答性と出力トルクを確保できる。しかも、回動シャフト４に支持される駆動コイル６の軸方向Ｆｓ端部に対向するケーシング２の内面にマグネット部８ａ，８ｂを構成するマグネットを配するため、ケーシング２の内面２ｆ，２ｒの配設スペースが許す限り、当該マグネットのサイズを大きくすることができ、結果的に、必要な性能を確保しつつロータリソレノイド１全体の小型化を実現できる。

また、図１６及び図１７に例示するマグネット機構部８は、マグネット部８ａ…を構成するに際し、駆動コイル６の軸方向Ｆｓ両端部にそれぞれ対向する、ケーシング２の相対向する両側の内面２ｆ，２ｒに配した一対のマグネット８ａｆと８ｂｆ…により構成したものである。即ち、一方のマグネット部８ａを、相対向する一対のマグネット８ａｆ，８ａｒにより構成するとともに、他方のマグネット部８ｂを、相対向する一対のマグネット８ｂｆ，８ｂｒにより構成したものである。なお、マグネット８ｂｒは、ケーシング２の内面２ｒに固定し、かつケーシング２の内面２ｆに固定したマグネット８ａｆに対向して配するため、図面には現れていない。

このように構成すれば、ケーシング２の片側の内面２ｆにのみマグネット８ａｆと８ｂｆを配する場合に比べ、マグネット数量は２倍になるも、ロータリソレノイド１の応答性と出力トルク及び磁気バランスと安定性を確保する観点から最も有利な形態として実施できる利点がある。

他方、マグネット機構部８を構成するに際し、図示を省略したが、図９に示した第一実施形態と同様に、駆動コイル６の軸方向Ｆｓ一端部に対向する、ケーシング２の片側の内面２ｆ（又は２ｒ）に配した単一のマグネット８ａｆ，８ｂｆのみにより構成することも可能である。この場合には、必要最少限の部品点数で足りるため、ロータリソレノイド１の小型化及び低コスト化を図る観点から最も有利な形態として実施できる利点がある。

一方、被吸引子１６とマグネット機構部８（マグネット部８ａ，８ｂ）は、マグネット機構部８の吸引による一対の自己保持機構１１ａ，１１ｂを構成する。この場合、被吸引子１６は、軸直角の断面積を、駆動コイル６の内側空間における軸直角の断面積に対して、０．１〜１０〔％〕の範囲に選定することが望ましい。このように選定することにより、停止時の自己保持力を得る必要な吸引力（保持トルク）を確保し、かつ無用な吸引力を排除する観点から安定した自己保持作用を確実に実現できるとともに、その最適化も容易に行うことができる。

なお、図１６及び図１７中、１３ｅａは、規制ストッパ機構１０ａを構成する可動ブロック部１３ｅに一体形成した規制面部を示すとともに、１３ｅｂは、規制ストッパ機構１０ｂを構成する可動ブロック部１３ｅに一体形成した規制面部を示す。また、６２ｓ，６２ｔは、駆動コイル６からの一対の導出リード線を示すとともに、６１ｓ，６１ｔは、この導出リード線６２ｓ，６２ｔを保持する可動ブロック部１３ｅに形成した保持スリット部を示す。その他、基本的な構成は第一実施形態で示したロータリソレノイド１と同様に構成できるため、図１６及び図１７において、図８及び図９と同一部分（同一機能部分）には同一符号を付してその構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。

基本動作及び使用方法

次に、第一実施形態及び第二実施形態に係るロータリソレノイド１の基本動作及び使用方法について、図１〜図７（図１４）を参照して説明する。なお、例示する図１〜図７（図１４）は、第一実施形態によるロータリソレノイド１に適用した場合を示す。

図３は、ロータリソレノイド１に用いて好適な駆動装置３０の一例を示す。図３中、符号６は駆動コイルであり、この場合には回路部品（温度ヒューズ等）Ｐｃも含まれる。また、ロータリソレノイド１には、駆動コイル６からの二本のリード線が導出するため、各リード線を駆動装置３０に接続する。この駆動装置３０は、二本のリード線に接続する駆動回路３１、この駆動回路３１に直流電力（ＤＣ／２４〔Ｖ〕）を供給する直流電源３２、この駆動回路３１に第一切換パルスＰａ及び第二切換パルスＰｂを付与する切換パルス生成部３３、この切換パルス生成部３３に接続して第一切換パルスＰａ及び第二切換パルスＰｂのＯＦＦ時間（終了時間）を調整する調整部３４を備える。

駆動回路３１は、二個のＰＮＰトランジスタＱ１，Ｑ２、四個のＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６、四個のダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４、八個の抵抗素子Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４…Ｒ８を備え、図３に示す結線により電気系回路を構成する。これにより、切換パルス生成部３３に、制御信号（制御指令）Ｃｃが付与されれば、これに基づき、ＮＰＮトランジスタＱ３のベースには、図２（ａ）に示す第一切換パルスＰａが付与されるとともに、ＮＰＮトランジスタＱ５のベースには図２（ｂ）に示す第二切換パルスＰｂが付与される。この結果、駆動コイル６の両端には、図２（ｃ）に示す駆動パルスＰｓが印加される。この駆動パルスＰｓは、第一切換パルスＰａと、正負極性を反転させた第二切換パルスＰｂを加えたパルス波形に対して、大きさを除いて一致する波形となる。

これにより、第一切換パルスＰａがＯＮになれば、駆動コイル６に正方向電流Ｉｉ〔Ａ〕が流れる。この結果、駆動コイル６は正方向に励磁され、フレミングの左手の法則によりローレンツ力による通電トルクＴｆｄが発生するため、可動体部Ｓｍは、第二位置Ｘａおけるマグネット８ｂと吸引片部１１ｂｓ間による保持トルクＴｆｃに打ち勝ち、第一位置Ｘａ側へ回動を開始する。この後、通電トルクＴｆｄは増加し、中央位置で最大トルクとなる。さらに、通電を継続すれば、通電トルクＴｆｄにより加速が行われ、ほぼ最高速の状態で第一位置Ｘａに到達する。即ち、第一位置Ｘａに切換わる。なお、第一位置Ｘａでは、磁気回路の影響により磁束密度が小さくなるため、通電トルクＴｆｄの大きさも小さくなる。

他方、第二切換パルスＰｂがＯＮになれば、駆動コイル６に逆方向電流−Ｉｉ〔Ａ〕が流れる。この結果、駆動コイル６が逆方向に励磁され、フレミングの左手の法則によるローレンツ力が発生し、上述した第一位置Ｘａ側へ回動変位する場合と同様の作用により、可動体部Ｓｍは、第二位置Ｘｂ側に変位し、第二位置Ｘｂに切換わる。

図１４は、正方向電流Ｉｉが解除され、自己保持機構１１ａの自己保持機能により、可動体部Ｓｍが第一位置Ｘａに停止しているときの磁気回路における磁力線Ｆｆ…を点線矢印で示している。

この場合、マグネット８ａのＮ極からの磁力線Ｆｆ…は、ケーシング２内の空間及び蓋部２ｃを通して他方のマグネット８ｂのＳ極に到達する。なお、蓋部２ｃはこの蓋部２ｃに一体形成した吸引片部１１ａｓが含まれる。また、蓋部２ｃ内を通った磁力線Ｆｆ…は、筺体部２ｍを通るとともに、筺体部２ｍとロータヨーク７間の空隙を通った後、ロータヨーク７を通してマグネット８ａのＳ極に到達する。一方、マグネット８ｂのＮ極からの磁力線Ｆｆ…は、ロータヨーク７を通してマグネット８ａのＳ極に到達するとともに、ロータヨーク７と筺体部２ｍ間の空隙を通った後、筺体部２ｍを通り、さらに、筺体部２ｍから、筺体部２ｍとロータヨーク７間の空隙を通った後、ロータヨーク７を通してマグネット８ａのＳ極に到達する。また、筺体部２ｍを通った磁力線Ｆｆ…は、蓋部２ｃを通り、ケーシング２内の空間を通った後、マグネット８ｂのＳ極に到達する。

このように、駆動コイル６が励磁されていない状態であっても、マグネット８ａの回動方向Ｆｒにおける先端部と吸引片部１１ａｓは、最短距離Ｌｓ（図１３参照）により近接し、磁性材で形成された吸引片部１１ａｓとマグネット８ａは吸引される。また、図８及び図１１に示すように、規制ストッパ機構１０ａによる規制、即ち、可動体部Ｓｍにおける可動ブロック部１３の規制面部１３ａがケーシング２の内面２ａに当接して位置が規制される。この結果、可動体部Ｓｍは、規制ストッパ機構１０ａ及び自己保持機構１１ａにより、第一位置Ｘａに保持される。同様に、可動体部Ｓｍが、第二位置Ｘｂに変位した際も同様の作用により、第二位置Ｘｂに保持される。

以上、駆動装置３０を用いた第一実施形態に係るロータリソレノイド１の基本動作について説明したが、例示の駆動装置３０は、第二実施形態に係るロータリソレノイド１にも同様に用いることができる。

特に、第二実施形態の場合には、軸方向Ｆｓにおける磁気吸引力を大幅に小さくできるため、軸受部３ｆ，３ｒと可動体部Ｓｍ側との摩擦を大幅に低減することが可能になり、駆動パルスＰｓが解除された後、速やかに（滑らかに）第一位置Ｘａ（又は第二位置Ｘｂ）に到達させることができる。また、第二実施形態の場合、駆動コイル６の内側空間に磁性材を挿入することになるが、被吸引子１６の軸直角の断面積を、駆動コイル６の内側空間における軸直角の断面積に対して、０．１〜１０〔％〕の範囲に選定すれば、最大でも、インダクタンスの上昇は５０〔％〕程度となるため、この条件を満たす場合には、後述するように、実質的に空芯コイルとみなすことができる。

他方、第一実施形態及び第二実施形態に係るロータリソレノイド１は、使用方法の一例として図１６及び図１７に示す二位置の切換装置として利用できる。

図１６及び図１７は、搬送路５１を搬送される紙幣Ｍｏを、第一通路５２又は第二通路５３に振り分ける紙幣振分装置５０の概要を示す。この紙幣振分装置５０は、搬送路５１，第一進入路５２及び第二進入路５３の三路の分岐部に、ロータリソレノイド１を設置するとともに、このロータリソレノイド１の回動シャフト４に、フラッパユニット４１を取付けたものである。なお、フラッパユニット４１は、プラスチック素材等により、できるだけ軽量に形成することが望ましい。また、フラッパユニット４１は、回動シャフト４の先端に同軸的に取付けた基部４１ｍと、この基部４１ｍの軸方向に離間して設けた一対のフラッパ部４１ｆ，４１ｆを備える。

これにより、図１６中、フラッパ部４１ｆ，４１ｆを、反時計方向へ回動変位させた実線で示す位置（第一位置Ｘａ）に切換えれば、搬送路５１と第一進入路５２が接続されるため、搬送路５１を搬送される紙幣Ｍｏは、矢印Ｆｃ方向となる第一進入路５２に進入させることができる。また、フラッパ部４１ｆ，４１ｆを、時計方向へ回動変位させた仮想線で示す位置（第二位置Ｘｂ）に切換えれば、搬送路５１と第二進入路５３が接続されるため、搬送路５１を搬送される紙幣Ｍｏは、矢印Ｆｃｅ方向となる第二進入路５３に進入させることができる。

ところで、ロータリソレノイド１を、このような紙幣振分装置５０のフラッパユニット４１の切換用途に使用する場合、ロータリソレノイド１には、ある程度の出力トルクに基づく安定かつ確実な切換を行う信頼性の確保が求められる。また、これに加えて、限られた設置スペースに配設する必要があるため、できるだけ小型コンパクト化を図るとともに、処理数量をできるだけ高める必要があることから高速処理（高速切換動作）も要求される。しかも、電力を使用するため、基本的には、消費電力の低減、更には省エネルギー性及び経済性の改善も求められる。

したがって、第一実施形態及び第二実施形態に係るロータリソレノイド１は、機械的構造からのアプローチにより、かかる要求に応えることができるとともに、さらに、次に述べる制御的手法、即ち、本発明に係る駆動制御方法からのアプローチによってもかかる要求に応えることができる。

駆動制御方法

次に、第一実施形態及び第二実施形態によるロータリソレノイド１に用いて好適な本発明に係る駆動制御方法について、図１〜図７を参照して説明する。なお、例示する図１〜図７は、第一実施形態によるロータリソレノイド１に適用する場合を示している。

最初に、本発明に係る駆動制御方法の理解を容易にするため、従来からの一般的な駆動制御方法について説明する。

図４は、図２（ａ）に示す第一切換パルスＰａにより、駆動コイル６に、図２（ｃ）に示す駆動パルスＰｓの正側パルスＰｐが付与されたときの時間〔ｍｓ〕に対する正方向電流Ｉｉ〔Ａ〕の変化特性を示している。第一実施形態に係るロータリソレノイド１は、駆動コイル６を用いて固定体部Ｓｃを構成するため、前述したように、駆動コイル６のインダクタンスは、当該駆動コイル６の内側空間の透磁率に比例する、数ｍＨ程度の僅かな大きさに設定することができる。

したがって、正側パルスＰｐに基づく駆動電圧が印加された場合、図４に示す正方向電流Ｉｉのように、ほぼ瞬時に飽和電流（例示は１．０〔Ａ〕）まで立ち上げることができるなど、極めて高い応答性を実現できる。

図４には、駆動コイル６の背面に鉄板を重ねたときの電流の特性曲線をＩｉｐで示す。
また、駆動コイル６の空芯部分の約半分に鉄心を挿入したときの電流の特性曲線をＩｓｓで示す。さらに、駆動コイル６の内側に、内側空間を満たす鉄心を挿入したときの電流の特性曲線をＩｓｍで示す。図４から明らかなように、特に、特性曲線Ｉｉｐは、高速応答を満たす観点からは、特性曲線Ｉｉと同等の特性を得ることができる。したがって、空芯コイルを用いた駆動コイル６とは、空芯コイルに対して、磁性材を全く付加しない場合のみならず、空芯コイルの背面に鉄板を重ねて使用する場合も含む概念である。

なお、第二実施形態に係る図１６及び図１７に示したロータリソレノイド１の場合、駆動コイル６の内側空間に被吸引子１６（鉄心）を挿入することになるが、内側空間の面積の１０〔％〕以下を占める面積の小型鉄心コアを挿入した場合のインダクタンスは、空芯コイルの背面に鉄板を重ねた場合とほぼ同等或いはそれ以下となり、この場合の電流の特性曲線はＩｉｐとほぼ同じになる。したがって、この場合もかかる条件を満たす限りにおいて空芯コイルを用いた駆動コイル６と見做すことができる。

一方、正側パルスＰｐの通電時間Ｔｐは、次のようになる。図２（ｃ）に仮想線で示した通電時間Ｔｒは、公知の一般的な通電時間であり、第二位置Ｘｂから第一位置Ｘａまでの回動角範囲Ｚｍの全範囲で通電する場合を示している。したがって、この場合、正側パルスＰｐを印加し、第二位置Ｘｂの可動体部Ｓｍが回動変位により第一位置Ｘａに到達した後、安定したタイミングで正側パルスＰｐの印加を解除する、いわば全通電制御による駆動制御方法となる。

これに対して、本実施形態に基づく駆動制御方法は、中途までの経過時間により制御する、いわば初期通電制御に基づく駆動制御方法となる。図２に実線で示した正側パルスＰｐの通電時間Ｔｐが、本発明に基づく駆動制御方法による制御となる。この場合、通電時間Ｔｐは、正側パルスＰｐを印加し、第二位置Ｘｂの可動体部Ｓｍの回動位置が中途位置、具体的には、第二位置Ｘｂから第一位置Ｘａまでの回動角範囲Ｚｍを１００〔％〕とした場合、可動体部Ｓｍが第二位置Ｘｂから当該回動角範囲Ｚｍの１０〜５０〔％〕回動変位した中途位置Ｘｍ（中途タイミング）で正側パルスＰｐをＯＦＦにするものである。

以下、本実施形態に係る具体的な駆動制御方法について、図２〜図７を参照しつつ図１に示すフローチャートに従って説明する。

図５は、本実施形態に係るロータリソレノイド１を、駆動装置３０により駆動した際の比較例を含む時間〔ｍｓ〕に対する可動体部Ｓｍの回動角〔°〕の変化特性図、図６は、時間〔ｍｓ〕に対する可動体部Ｓｍの回動角〔°〕の変化特性の原理説明図、図７は、可動体部Ｓｍが回動変位した際の回動角〔°〕に対する出力トルク〔Ｎ・ｍ〕の変化特性図をそれぞれ示す。

まず、図示を省略した電源スイッチをＯＮにする（ステップＳ１）。なお、ロータリソレノイド１における可動体部Ｓｍは第二位置Ｘｂに停止、即ち、第二位置Ｘｂで自己保持状態にあるものとする。また、切換パルス生成部３３には、図３に示す制御信号（制御指令）Ｃｃが付与されるものとする（ステップＳ２）。

制御信号Ｃｃが付与されることにより、まず、図２（ａ）に示す第一切換パルスＰａがＮＰＮトランジスタＱ３のベースに付与される（ステップＳ３）。これにより、図２（ｃ）に示す駆動パルスＰｓ（正側パルスＰｐ）に基づく駆動電圧が駆動コイル６に印加される。この結果、駆動コイル６に正方向電流Ｉｉ〔Ａ〕が流れ、駆動コイル６は正方向に励磁される（ステップＳ５，Ｓ６）。駆動コイル６の正方向励磁により、フレミングの左手の法則によりローレンツ力による通電トルクＴｆｄが発生するため、可動体部Ｓｍは、第二位置Ｘａおけるマグネット８ｂと吸引片部１１ｂｓ間による保持トルクＴｆｃに打ち勝ち、第一位置Ｘａ側へ回動を開始する（ステップＳ７）。

これにより、図５に実線で示す変化特性Ｘｉのように、第二位置Ｘｂから第一位置Ｘａまでの中途位置、即ち、予め設定した中途位置Ｐｘに到達したなら正側パルスＰｐをＯＦＦにする（ステップＳ８，Ｓ９）。例示する中途位置Ｐｘにおける回動角は、概ね４．３〔°〕程度であり、回動角範囲Ｚｍの概ね２２〔％〕である。この中途位置Ｐｘは、時間的に概ね４〔ｍｓ〕となり、通電時間Ｔｐに対応する。そして、この中途位置Ｐｘで駆動コイル６の励磁を解除しても、可動体部Ｓｍは、慣性力（慣性モーメント）により、そのまま回動変位を継続する（ステップＳ１０）。また、第一位置Ｘａに近付けば、マグネット８ａと吸引片部１１ａｓとの吸引作用により、第一位置Ｘａまで変位する（ステップＳ１１）。これにより、可動体部Ｓｍが第一位置Ｘａに到達すれば、規制ストッパ機構１０ａにより回動変位が規制されるとともに、自己保持機構１１ａにより吸引され、目的の第一位置Ｘａで停止する（ステップＳ１２，Ｓ１３）。なお、中途位置Ｐｘの検出は、スイッチ類を含むセンサにより直接的に検出してもよいし、経過時間等により間接的に検出してもよい。

この際、可動体部Ｓｍの回動変位は、図５に示す変化特性Ｘｉのように、中途位置Ｐｘからは直線的変位、即ち、等速運動となる。したがって、第一位置Ｘａにおいて若干のバウンドを生じるとしても、バウンドの数と大きさは低減され、図５に示すように、概ね１３〔ｍｓ〕程度で第一位置Ｘａに保持される。なお、通電時間Ｔｐは、電流Ｉｉの応答時定数（例示は、０．５〔ｍｓ〕）の四倍以上を確保することが望ましい。これにより、飽和電流の９８〔％〕以上の電流を確保できるため、最大トルクに近いところまで加速することができる。

なお、図５に仮想線で示す変化特性Ｘｒは従来からの一般的な駆動制御を行う場合の駆動パルスを示す。この場合、ロータリソレノイド１の駆動コイル６を、上述した全通電制御（図２（ｃ）の通電時間Ｔｒ）により励磁するため、可動体部Ｓｍは、第二位置Ｘｂにおけるマグネット８ｂと吸引片部１１ｂｓの吸引作用に基づく保持トルクＴｆｃを超えたトルク分により加速され、図５に仮想線で示す変化特性Ｘｒのように、概ね８〔ｍｓ〕の時間をかけて第二位置Ｘｂから第一位置Ｘａに到達するとともに、バウンドを二回ほど繰り返し、概ね１２〔ｍｓ〕後に自己保持される。この場合、可動体部Ｓｍが回動変位する範囲は、回動角範囲Ｚｍとなり、例示は２０〔°〕である。また、第一位置Ｘａに到達後は、駆動コイル６の焼損を回避するため、概ね２０〔ｍｓ〕の経過後に励磁を解除するとともに、この後は、概ね８０〔ｍｓ〕以上の期間にわたって非通電を維持する。この全通電制御に用いる第一切換パルスが図２（ａ）に示す仮想線Ｐａｒとなる。

この際、可動体部Ｓｍの回動変位は、図５に示す変化特性Ｘｒのように、二次関数による加速度的変位となる。このため、第一位置Ｘａに到達し、規制面部１３ａがケーシング２の内面２ａに衝突した際には大きなバウンドを生じることから、このバウンドがある程度収まった時点で保持状態に移行する。したがって、保持状態後、一定時間をおいて正側パルスＰｐをＯＦＦにする制御を行っている。なお、第一位置Ｘａに到達する際には、電圧抑制制御やブレーキパルス制御等によりバウンドをできるだけ抑制しているが、ある程度のバウンドは避けられない。

そして、設置した機器等による処理が継続する場合には、図２（ｃ）に示す駆動パルスＰｓ（負側パルスＰｎ）が印加され、正側パルスＰｐと同様の作用により、可動体部Ｓｍは、第一位置Ｘａから第二位置Ｘｂへ回動変位し、第二位置Ｘｂ側に切換えられるとともに、以上の処理が繰り返し実行される（ステップＳ１４，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５…）。
そして、目的の処理が全て終了すれば、電源スイッチをＯＦＦにする（ステップＳ１４，Ｓ１５）。

このように、本実施形態に係る制御方法を行っても、可動体部Ｓｍの回動変位にかかる時間は、通常の全通電制御を行う場合とほとんど変わらないが、通電時間Ｔｐは、概ね１／５まで短縮できるとともに、消費電力も１／５にすることができる。

また、例示の場合、電流の応答時定数は０．５〔ｍｓ〕となるため、消費電力が１／５になれば、駆動コイル６の温度上昇も１／５になる。したがって、通電時間Ｔｒが２０〔ｍｓ〕（ディーティ比２０％）となる全通電制御時における駆動コイル６の温度上昇が１００〔℃〕の場合、通電時間Ｔｐが４〔ｍｓ〕（ディーティ比４％）となる初期通電制御時における駆動コイル６の温度上昇は、概ね２０〔℃〕に抑えられる。

駆動コイル６の温度上昇を２０〔℃〕に抑えることができれば、抵抗値の上昇は約８〔％〕に留まるため、焼損等のトラブルが生じる虞れがないのみならず、出力トルクの低下は無視できる程度の微小レベルになり、しかも、構成もシンプル化することができる。なお、出力トルクの低下については、定電圧回路により駆動し、駆動コイル６の温度上昇が１００〔℃〕の場合、出力トルクは、抵抗値に反比例するため、抵抗値は４０〔％〕上昇し、かつ出力トルクは７０〔％〕程度となる。

さらに、第一切換パルスＰａをＯＦＦ（解除）するタイミングの範囲としては、図６に示すように、第二位置Ｘｂからの回動角が、回動角範囲Ｚｍの１０〜５０〔％〕に達したタイミングが望ましい。図５〜図７において、選定できる解除範囲Ｚｅ、即ち、１０〜５０〔％〕の範囲をハッチングにより示している。

この場合、１０〔％〕未満では、開始位置となる第二位置Ｘｂにおける自己保持力の影響が大きく作用するとともに、負荷変動に対する余裕が無くなる。また、５０〔％〕以上では、第一位置Ｘａにおける駆動コイル６の励磁が行われないため、第一位置Ｘａでの自己保持力が小さいなり、バウンドがより大きくなる。したがって、５０〔％〕以上では全通電制御に近くなり、結果的に、通電時間が長くなる。以上の理由により、第二位置Ｘｂからの回動角を１０〜５０〔％〕の範囲から選定することが望ましく、これにより、応答時間の低下を回避しつつ、低消費電力化，低衝撃化及び静音化を実現できる。

図６に示すＰｄは、比較的早い段階となる解除位置を示しており、この解除位置Ｐｄは、回動角範囲Ｚｍの概ね５〔％〕となる。この解除位置Ｐｄで正側パルスＰｐをＯＦＦにした場合、以降における可動体部Ｓｍは、解除位置Ｐｄにおける変化特性Ｘｒの接線となる変化特性Ｋｄに沿って回動変位する。したがって、この変化特性Ｋｄを延長させた第一位置Ｘａにおける到達時刻ｔｄは、概ね１８〔ｍｓ〕となる。この場合、図５に示した全通電制御時の到達時刻ｔｅ（１２〔ｍｓ〕）よりもかなり時間が経過するため、応答性の低下により高速化の要請に応えることはできない。しかも、本来の通電トルクＴｆｄが発生する手前でＯＦＦすることになる。

一方、Ｐｕは、比較的遅い段階となる解除位置を示しており、この解除位置Ｐｕは、回動角範囲Ｚｍの概ね５０〔％〕となる。この解除位置Ｐｕで正側パルスＰｐをＯＦＦにした場合、全通電制御時（変化特性Ｘｒ）とほとんど変わらなくなる。即ち、以降における可動体部Ｓｍは、解除位置Ｐｕにおける変化特性Ｘｒの接線となる変化特性Ｋｕに沿って回動変位する。したがって、この変化特性Ｋｕを延長させた第一位置Ｘａにおける到達時刻ｔｕは、概ね８〔ｍｓ〕となる。この場合、全通電制御時と類似するが、第一位置Ｘａでは、通電されていない状態での衝突となるため、より不安定化することが想定される。なお、Ｐｍは、解除位置ＰｄとＰｕの中間に位置する解除位置を示すとともに、Ｋｍは、解除位置Ｐｍにおける接線となる変化特性を示す。

他方、第一位置Ｘａにおけるマグネット８ａと吸引片部１１ａｓ間の吸引作用で発生する保持トルクＴｆｃは、用途等に応じて任意に設定し得るが、実施形態に係る制御方法を用いる場合、駆動コイル６の通電時に発生する通電トルクＴｆｄの１０〜５０〔％〕に設定することが望ましい。第一位置Ｘａにおける通電トルクＴｆｄを、最大トルク（通電トルクＴｆｄ）が生じる中央位置の５０〜８０〔％〕にするには、確実に起動させる必要があり、このためには、保持トルクＴｆｃを中央位置における最大時の通電トルクＴｆｄに対して５０〔％〕以下にすることが望ましい。また、振動などの影響を回避し、非通電時における確実な自己保持力を確保するためには、通電トルクＴｆｄの１０〔％〕以上にすることが望ましい。

図７には、保持トルクＴｆｃを１０〔％〕と５０〔％〕に設定した場合の変化特性を示している。図７中、Ｔｉは、保持トルクＴｆｃを通電トルクＴｆｄの５０〔％〕に設定し、かつ１０〜５０〔％〕の設定範囲Ｚｅの中でＯＦＦにしたときの出力トルク（通電トルク＋保持トルク）の変化特性を示す。なお、図７には、比較例として、図５の特性曲線Ｘｒに対応した一般的な駆動パルスを全区間にわたって付与した場合であって、保持片部１１ａｓに基づく保持トルクが無い場合の変化特性Ｔｒ，保持トルクを駆動コイル６の通電時に発生するトルクの１０〔％〕に設定した場合の当該保持トルクの変化特性Ｔｈｓ，保持トルクを駆動コイル６の通電時に発生するトルクの５０〔％〕に設定した場合の当該保持トルクの変化特性Ｔｈｍ，変化特性Ｔｒと変化特性Ｔｈｓを加えた特性Ｔｒｓ，変化特性Ｔｒと変化特性Ｔｈｍを加えた特性Ｔｒｍ，をそれぞれ示す。

正側パルスＰｐによる動作を中心に説明したが、図２（ｃ）に示す負側パルスＰｎを印加し、第一位置Ｘａの可動体部Ｓｍを第二位置Ｘｂに切換える場合も、基本的な動作は、正側パルスＰｐの場合と同じになる。

以上、最良実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，細部の手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

例えば、本発明に係る駆動制御方法を適用できるロータリソレノイド１として、第一実施形態（変更例を含む）及び第二実施形態を例示したが、これらの実施形態に限定されるものではなく、様々な形態のロータリソレノイド、特に、基本形態として、前後に位置する一対の軸受部３ｆ，３ｒを設けたケーシング２を有する固定体部Ｓｃ及び一対の軸受部３ｆ，３ｒにより回動自在に支持される回動シャフト４を有する可動体部Ｓｍを備えるとともに、可動体部Ｓｍを、駆動コイル６の通電制御により第一位置Ｘ１と第二位置Ｘ２間における回動角範囲Ｚｍで往復回動可能に構成し、かつ一対の規制ストッパ機構１０ａ，１０ｂによる規制及びマグネット８ａ，８ｂの吸引による一対の自己保持機構１１ａ，１１ｂにより第一位置Ｘａと第二位置Ｘｂに停止可能に構成した各種ロータリソレノイド１に適用可能である。また、設定する中途位置Ｘｐは、具体的な位置により直接設定してもよいし、位置に対応する時間により間接的に設定してもよい。また、可動体部Ｓｍが停止位置に接近した際に、必要により、電圧抑制制御やブレーキパルス制御等の公知の停止制御を組合わせることも可能である。一方、固定体部Ｓｃと可動体部Ｓｍには、相互に当接して当該可動体部Ｓｍの回動角範囲Ｚｍを規制する一対の規制ストッパ機構１０ａ，１０ｂを兼用させた場合を示したが、規制ストッパ部１０ａ，１０ｂを別途設ける場合を排除するものではないし、ケーシング２の外部に突出した回動シャフト４に設ける場合を排除するものではない。また、可動体部Ｓｍに、回動シャフト４に固定することによりロータヨーク７及びマグネット部８を保持する非磁性材よりなる可動ブロック部１３を設けた場合を示したが、この可動ブロック部１３を使用しない場合を排除するものではない。さらに、固定ブロック部１２に、駆動コイル６に接続する一又は二以上の回路部品Ｐｃを保持する部品保持部１４を設けた場合を例示したが、設けるか否かは任意である。一方、ケーシング２に、回動角範囲Ｚｍの両端位置Ｘａ，Ｘｂにおいて可動体部Ｓｍに対する吸引作用により当該可動体部Ｓｍの位置を保持する自己保持機構１１ａ，１１ｂを兼用させた場合を示したが、別途の部品を取り付ける場合を排除するものではない。

本発明に係る駆動制御方法は、貨幣や紙幣等の区分け機能、郵便物等の仕分け機能、印刷物の搬送路切替機能、光路切替機能等の各種切換機能を備える各種機器類における二位置の切換用アクチュエータの駆動制御をはじめ、各種ロータリソレノイドを駆動制御する際に利用できる。

Claims (9)

1. 前後に位置する一対の軸受部を設けたケーシングを有する固定体部及び前記一対の軸受部により回動自在に支持される回動シャフトを有する可動体部を備えるロータリソレノイドを駆動制御するロータリソレノイドの駆動制御方法において、前記可動体部を、駆動コイルの通電制御により第一位置と第二位置間における回動角範囲で往復回動可能に構成し、かつ一対の規制ストッパ機構による規制及びマグネットの吸引による一対の自己保持機構により前記第一位置と前記第二位置に停止可能に構成するとともに、前記第二位置（又は前記第一位置）から前記第一位置（又は前記第二位置）への切換制御時に、前記駆動コイルに対して、駆動パルスに基づく駆動電圧を印加した後、前記可動体部が前記回動角範囲の１０〜５０〔％〕における予め設定した中途位置に達したなら前記駆動電圧の印加を解除する制御を行うことを特徴とするロータリソレノイドの駆動制御方法。
2. 前記固定体部は、磁性材よりなるケーシングと、前記回動シャフトの軸方向に対して直交する面となる前記ケーシングの内面に固定した空芯コイルを用いた駆動コイルとを備えて構成するとともに、前記可動体部を、一端側を前記回動シャフトに固定したロータヨークと、前記駆動コイルに対向する面となる前記ロータヨークの他端側に位置する対向面に固定し、かつ当該対向面の回動方向に沿って配した一対のマグネットを有するマグネット機構部とを備えて構成することを特徴とする請求項１記載のロータリソレノイド。
3. 前記固定体部と前記可動体部は、相互に当接して当該可動体部を規制する前記規制ストッパ機構を兼用することを特徴とする請求項１記載のロータリソレノイド。
4. 前記ケーシングは、前記第一位置と前記第二位置における前記可動体部を吸引する前記自己保持機構を兼用することを特徴とする請求項１記載のロータリソレノイド。
5. 前記自己保持機構は、前記ケーシングの一部を突出形成した吸引片部を備えることを特徴とする請求項１又は４記載のロータリソレノイド。
6. 前記可動体部は、可動ブロック部に保持された駆動コイルと、前記可動ブロック部に固定され、かつ前記駆動コイルの軸心に対して平行に並べて配した前記回動シャフトと、前記可動ブロック部の所定位置に固定した磁性材により形成した被吸引子とを備えて構成するとともに、前記固定体部は、磁性材により形成したケーシングと、このケーシングの内面に固定し、かつ前記駆動コイルの軸方向端部に対向して配するとともに、前記可動体部の前記第一位置と前記第二位置に対応して配した二組のマグネット部を有するマグネット機構部とを備えて構成することを特徴とする請求項１記載のロータリソレノイド。
7. 前記マグネット部は、前記駆動コイルの軸方向一端部に対向する、前記ケーシングの片側の内面に配した単一のマグネットにより構成することを特徴とする請求項６記載のロータリソレノイド。
8. 前記マグネット部は、前記駆動コイルの軸方向両端部にそれぞれ対向する、前記ケーシングの相対向する両側の内面に配した一対のマグネットにより構成することを特徴とする請求項６記載のロータリソレノイド。
9. 前記被吸引子は、軸直角の断面積を、前記駆動コイルの内側空間における軸直角の断面積に対して、０．１〜１０〔％〕の範囲に選定することを特徴とする請求項６記載のロータリソレノイド。

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