JPH01270762A - 3-position rotary actuator - Google Patents

3-position rotary actuator

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JPH01270762A
JPH01270762A JP10086788A JP10086788A JPH01270762A JP H01270762 A JPH01270762 A JP H01270762A JP 10086788 A JP10086788 A JP 10086788A JP 10086788 A JP10086788 A JP 10086788A JP H01270762 A JPH01270762 A JP H01270762A
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rotor
rotary actuator
rotation
stopper
stator
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JP10086788A
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Muneo Takeuchi
竹内 宗男
Masafumi Tsuruta
政文 鶴田
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Denso Corp
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NipponDenso Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To enhance a driving force and to improve responsiveness by providing a buffer member having large elastic force and a rotation limiting member having small elastic force to a rotation limiter. CONSTITUTION:A 3-position rotary actuator has a rotor 2, a base member 20, a stator 40, a yoke 60, etc. The rotor 2 is composed of a dipoled cylindrical permanent magnet 4, a ring 6, a resin bobbin 8 to be integrally molded. A first stopper 10 and a slit are formed at the bobbin 8, a leaf spring is engaged, the rotor 2 is engaged with the rotor movably engaging part 22 of the member 22 to limit the rotating angle of the rotor 2 in cooperation with a second stopper 24 at the time of rotating. Further, a shaft 50 stood at the center is arranged in the stator 40, cores 42-48 and integrally molded with a resin material 52. The rotor 2 and the stator 40 are associated by engaging the shaft 50 with the shaft engaging hole 9. Thus, the first stopper 10 is brought into contact with the second stopper 24 through a high buffer member.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 (産業上の利用分野) 本発明は、4極の界磁極のうち1対の界磁極の作る界磁
によるロータの1つの安定点と、他の1対の界磁極の作
る正・逆界磁による安定点の直前で回転を阻止して得ら
れる2つの安定点との、3位置を制御可能な3位置回転
アクチュエータに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Purpose of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention aims to stabilize one stable point of the rotor due to the field generated by one pair of field poles among four field poles, and The present invention relates to a three-position rotary actuator that can control three positions, with two stable points obtained by blocking rotation immediately before a stable point due to the positive and negative fields generated by the field poles.

(従来の技vgFI) 従来、ディジタル的に回転位置を制御するものとしては
ステッピングモータが一般的であり、各方面に利用され
ている。しかし、3位置を得る簡単なシステムであフて
もステップモータでは6極の界磁巻線が必要であり、小
型化、軽量化を要求する分野での利用には不向きとなる
(Conventional Technique vgFI) Conventionally, stepping motors have been common as devices for digitally controlling rotational positions, and are used in various fields. However, even if this is a simple system that can obtain three positions, a step motor requires a six-pole field winding, making it unsuitable for use in fields that require miniaturization and weight reduction.

そこで、4極の界磁極を使用するだけで3位置を制御で
きる次のような3位置回転アクチュエータが提案されて
いる。第8図がその3位置回転アクチュエータの動作原
理を説明するための概略説明図である。図示するスイッ
チS1を投入することで4極の界磁極の中で空間的に互
いに相対する1対の界磁極φIA、φIBは反対極性に
励磁される。この状態では、円筒状の永久磁石からなる
ロータRはその磁軸を界磁極φIA、φIBの作る磁束
線と一致して安定し、スイッチS1を開放した後もロー
タRが永久磁石であるからデイテントトルクが発生して
安定状態を維持する(図中の8位置)。
Therefore, the following three-position rotary actuator that can control three positions simply by using four field poles has been proposed. FIG. 8 is a schematic explanatory diagram for explaining the operating principle of the three-position rotary actuator. By turning on the illustrated switch S1, a pair of field poles φIA and φIB spatially opposed to each other among the four field poles are excited to opposite polarities. In this state, the rotor R consisting of a cylindrical permanent magnet is stabilized with its magnetic axis aligned with the magnetic flux lines created by the field poles φIA and φIB, and even after the switch S1 is opened, the rotor R is a permanent magnet, so the rotor R remains stable. Tent torque is generated to maintain a stable state (position 8 in the figure).

この状態からスイッチS1を開放し、スイッチS2を投
入すると、界磁極φIA、φIBに替わって1対の界磁
極φ2A、  φ2Bが励磁(この時の磁界の方向を正
方向とする)される。このため、ロータRには上記Bの
安定位置から反時計方向への回転力が作用し、ロータR
の磁軸と界磁極φ2A、φ2Bの作る磁束線とが一致す
るまで回転しようとする。しかし、ロータRとアクチュ
エータ本体との間には、反時計方向の回転により磁軸と
磁束線とが一致する直前で反時計方向の回転を制限する
回転制限部が用意されており、図中のA位置まで磁軸を
回転させてロータRは停止する。
When the switch S1 is opened from this state and the switch S2 is turned on, a pair of field poles φ2A and φ2B are excited instead of the field poles φIA and φIB (the direction of the magnetic field at this time is the positive direction). Therefore, a counterclockwise rotational force acts on the rotor R from the stable position B, and the rotor R
attempts to rotate until the magnetic axis of and the lines of magnetic flux created by field poles φ2A and φ2B coincide. However, a rotation limiter is provided between the rotor R and the actuator body to limit the counterclockwise rotation just before the magnetic axis and the magnetic flux lines coincide with each other due to the counterclockwise rotation. After rotating the magnetic shaft to position A, the rotor R stops.

ここで回転制限部とは、ロータRから突設される第1制
限部材と、その第1制限部材の回転軌跡上にアクチュエ
ータ本体から突出された第2制限部材とからなり、ロー
タRがA位置まで回転したとき第1制限部材と第2制限
部材とが当接してロータRの回転を阻止する。
Here, the rotation restricting section is composed of a first restricting member protruding from the rotor R, and a second restricting member protruding from the actuator body on the rotation locus of the first restricting member, so that the rotor R is at the A position. When the rotor R is rotated to the maximum, the first restricting member and the second restricting member come into contact with each other to prevent the rotor R from rotating.

スイッチS2に変えてスイッチS3を投入したときロー
タRには時計方向の回転力が作用するが、上記同様の構
成の回転制限部の作用により図中のC位置まで回転して
ロータRは停止する。
When the switch S3 is turned on instead of the switch S2, a clockwise rotational force acts on the rotor R, but due to the action of the rotation limiter having the same configuration as above, the rotor R rotates to position C in the figure and stops. .

この様に、4極の界磁極及び回転制限部を有する簡単な
構成であっても、A、  B、 C13つの位置に制御
できる3位置回転アクチュエータが実現される。この種
の3位置回転アクチュエータは、小型、軽量となる利点
のため、例えば車両用のアクチュエータとして用いられ
ている。
In this way, even with a simple configuration having four field poles and a rotation limiter, a three-position rotary actuator that can be controlled to three positions A, B, and C is realized. This type of three-position rotary actuator has the advantage of being small and lightweight, and is therefore used, for example, as an actuator for vehicles.

(発明が解決しようとする課題) しかし、上記のごとき3位置回転アクチュエー・夕にあ
っても未だに十分なものではなく、次のような課題が未
解決であった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, even with the above three-position rotary actuator, it is still not sufficient, and the following problems remain unsolved.

4極により3つの安定点を得る3位置回転アクチュエー
タは、回転制限部によりロータRの回転を強制的に阻止
して2つの安定位置(第8図のA位置及びC位置)を得
ている。すなわち、この2つの安定位置に3位置回転ア
クチュエータを制御する度に、回転制限部である第1制
限部材と第2制限部材との衝突が発生する。このため、
両制限部材の衝突により発生する衝突音、両制限部材の
機械的な劣化などの問題が発生している。
The 3-position rotary actuator, which obtains three stable points using four poles, forcibly prevents the rotation of the rotor R by the rotation limiter to obtain two stable positions (positions A and C in FIG. 8). That is, every time the three-position rotary actuator is controlled to these two stable positions, a collision occurs between the first limiting member and the second limiting member, which are rotation limiting parts. For this reason,
Problems such as collision noise caused by the collision between the two limiting members and mechanical deterioration of the two limiting members have occurred.

これらの課題を解決するため、ロータRの回転力を低下
させ、両制限部材の衝突力を低減する】′1策が考えら
れる。しかし、3位置回転アクチュエータを利用する対
象の多くは、大きな駆動トルク及び高い応答性を要求す
るため、現実的な解決策とならない。
In order to solve these problems, a possible solution is to reduce the rotational force of the rotor R to reduce the collision force between the two limiting members. However, many of the objects for which three-position rotary actuators are used require large drive torque and high responsiveness, so this is not a practical solution.

また、3位置回転アクチュエータの駆動トルク及び応答
性を低下させることなく上記課題を解決するため、第1
制限部材及び第2制限部材を弾力性に富む材質により形
成する方策がある。しかしこの方策によれば、両制限部
材が当接してから互いの弾力性のために大きく撓み、ロ
ータRの2つの安定位置が高精度に定まらなくなる。こ
れでは、3位置回転アクチュエータとして要求される基
本的性能を失することになる。
In addition, in order to solve the above problem without reducing the drive torque and responsiveness of the 3-position rotary actuator, the first
There is a method of forming the limiting member and the second limiting member from a material with high elasticity. However, according to this measure, after the two limiting members come into contact with each other, they are largely deflected due to their mutual elasticity, and the two stable positions of the rotor R cannot be determined with high precision. In this case, the basic performance required as a three-position rotary actuator will be lost.

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
回転制限部を備えることにより4極により3つの安定点
を得る小型、軽量の3位置回転アクチュエータにおいて
、大きな駆動トルク及び高い応答性を有し、各安定位置
が高精度に決定されると共に、動作音が小さく、耐久性
にも優れた3位置回転アクチュエータを提供することを
目的としている。
The present invention has been made to solve the above problems,
A small, lightweight three-position rotary actuator that has a rotation limiter and has three stable points with four poles.It has large drive torque and high responsiveness, and each stable position can be determined with high precision and can be operated easily. The purpose is to provide a three-position rotary actuator that is low in noise and has excellent durability.

発明の構成 (問題点を解決するための手段) 上記問題点を解決するため、本発明の3位置回転アクチ
ュエータの構成した手段は、 4極の界磁極を有し、空間的に互いに相対する1対の界
磁極が反対極性に励磁されるステータと、該ステータの
界磁に応じて回転するロータと、該ロータが1対の界F
!i1極の作る界磁による安定点から他の1対の界磁極
の作る正・逆界磁による安定点の直前まで回転すること
を許可する回転制限部と、を有する3位置回転アクチュ
エータにおいて、前記回転制限部が、 前記ロータに形成される第1制限部材と、該第1制限部
材に比較して弾力性の高い部材により形成され、前記ロ
ータが前記安定点の直前まで回転したとき前記第1制限
部材と一体となる緩衝部材と、 該緩衝部材に比較して弾力性の低い部材により形成され
、前記ステータに着設されるとともに、前記ロータが前
記安定点の直前まで回転したとき、前記緩衝部材に当接
して前記ロータの回転を制限する第2制限部材と、 を備えることをその要旨としている。
Structure of the Invention (Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the three-position rotary actuator of the present invention has four field poles, one spatially facing each other, a stator in which a pair of field poles are excited to opposite polarities; a rotor that rotates in accordance with the field of the stator;
! The three-position rotary actuator has a rotation limiter that allows rotation from a stable point due to the field generated by the i1 pole to just before a stable point due to the positive and reverse fields generated by the other pair of field poles. The rotation limiting part is formed of a first limiting member formed on the rotor and a member having higher elasticity than the first limiting member, and when the rotor rotates to just before the stable point, the first limiting member a buffer member integrated with the limiting member; and a member having lower elasticity than the buffer member, the buffer member is attached to the stator, and when the rotor rotates just before the stable point, the buffer member The gist thereof includes: a second limiting member that limits rotation of the rotor by coming into contact with the member.

(作用) 本発明の3位置回転アクチュエータにあっては、ロータ
の回転を阻止して2つの安定点を作り出す回転制限部が
、次のような作用をなす第1制限部材、g術部材及び第
2制限部材の3つの部材より構成される。
(Function) In the three-position rotary actuator of the present invention, the rotation restriction portion that prevents rotation of the rotor and creates two stable points has the following functions: Consists of three members: two limiting members.

第1制限部材はロータに形成されるもので、ロータと一
体となり回動する。緩衝部材は、ロータが安定点の直前
まで回転したとき第1制限部材と一体となる作用のもの
で、第1制限部材に比較して弾力性の高い部材により形
成されている。また、第2制限部材はステータに着設さ
れるとともに、ロータが安定点の直前まで回転したとき
に緩衝部材に当接してロータの回転を制限するもので、
その材質は緩衝部材に比較して弾力性の低い部材である
The first limiting member is formed on the rotor and rotates integrally with the rotor. The buffer member functions to become integral with the first limiting member when the rotor rotates just before the stable point, and is formed of a member having higher elasticity than the first limiting member. The second limiting member is attached to the stator and comes into contact with the buffer member when the rotor rotates just before the stable point to limit rotation of the rotor,
The material is a member with lower elasticity than the buffer member.

従フて、本発明の回転制限部にあっては、第1制限部材
と第2制限部材とが、両部材より弾性力の高い緩衝部材
を介して当接することになる。
Therefore, in the rotation restricting portion of the present invention, the first restricting member and the second restricting member come into contact with each other via the buffer member having a higher elastic force than both members.

以下、本発明をより具体的に説明するために実施例を挙
げて説明する。
EXAMPLES Hereinafter, in order to explain the present invention more specifically, examples will be given and explained.

(実施例) 第1図は実施例の3位置回転アクチュエータの分解斜視
図、第2図はそのI−I線断面図、第3図はそのロータ
の入方向矢示図である。
(Embodiment) FIG. 1 is an exploded perspective view of a three-position rotary actuator according to an embodiment, FIG. 2 is a sectional view taken along the line I--I, and FIG. 3 is a view showing the rotor in the direction indicated by the arrow.

3位置回転アクチュエータのロータ2は、2極に着磁さ
れた円筒状の永久磁石4と円環状の鉄系焼結で成形され
たリング6と樹脂ボビン8とからなり、外周に永久磁石
11を、内周にリング6を配置して樹脂ボビン8により
一体形成されている。
The rotor 2 of the three-position rotary actuator consists of a cylindrical permanent magnet 4 magnetized into two poles, a ring 6 molded by annular iron-based sintering, and a resin bobbin 8, and a permanent magnet 11 on the outer periphery. , is integrally formed with a resin bobbin 8 with a ring 6 disposed on the inner periphery.

従ってロータ2は、リング6の内径を内径とし、永久磁
石4の外径を外径とする円筒状の部材となり、中心部に
形成されるリング6の内径に等しい軸嵌人孔9を有する
Therefore, the rotor 2 is a cylindrical member having an inner diameter equal to the inner diameter of the ring 6 and an outer diameter equal to the outer diameter of the permanent magnet 4, and has a shaft-fitting hole 9 formed at the center thereof, which is equal to the inner diameter of the ring 6.

また、樹脂ボビン8の下面に突出して、ロータ2の回転
角度を規制する第1ストッパ部10およびスリット部1
2が一体形成されている。
Also, a first stopper part 10 and a slit part 1 protrude from the lower surface of the resin bobbin 8 and regulate the rotation angle of the rotor 2.
2 are integrally formed.

第1ストッパ部10は、ロータ2の回転を所定角度範囲
に制限するためのもので、略扇状に形成されている。ま
た、第1ストッパ部10を切り欠いて、波型に成形され
た弾性力に冨む板ばねが11が嵌合されている。この様
に構成される第1ストッパ部10及び板ばね11は、後
述するごとくベース部材20に形成されるロータ遊嵌部
22にロータ2が嵌入され、回転するとき、ロータ遊嵌
部22に形成される第2ストッパ部24と作用し合って
、ロータ2の回転角度を制限する。なお、板ばね11は
通常のばね材、例えばリン青銅、ステンレスなどにより
形成されている。
The first stopper part 10 is for restricting the rotation of the rotor 2 within a predetermined angular range, and is formed in a substantially fan shape. Furthermore, a wave-shaped leaf spring 11 having a high elasticity is fitted by cutting out the first stopper part 10. The first stopper portion 10 and the leaf spring 11 configured in this manner are formed in the rotor loosely fitting portion 22 when the rotor 2 is fitted into the rotor loosely fitting portion 22 formed in the base member 20 and rotated as described later. The rotation angle of the rotor 2 is limited by interacting with the second stopper portion 24 . Note that the leaf spring 11 is made of a normal spring material, such as phosphor bronze or stainless steel.

また、樹脂ボビン8の下面中央にある軸嵌人孔9の周壁
に形成されるスリット部12は、3位置回転アクチュエ
ータの出力軸となる回転軸30の一端に圧入されている
ピン32を嵌入してこれに回転力を伝達する、いわゆる
自在継手を構成している。
Further, a slit portion 12 formed in the peripheral wall of the shaft-fitting hole 9 at the center of the lower surface of the resin bobbin 8 is used to fit a pin 32 that is press-fitted into one end of a rotating shaft 30 that serves as the output shaft of the three-position rotary actuator. It constitutes a so-called universal joint that transmits rotational force to this.

ベース部材20には、ロータ2の外形より僅かに大きな
径のロータ遊嵌部22が形成され、ここに上記ロータ2
が遊嵌される。このロータ遊嵌部22には、上記第1ス
トッパ部10に嵌合された板はね11と当接する硬質の
ゴム等で構成される当接部材25を保持する第2ストッ
パ部24が形成されるほか、ロータ遊嵌部22と同心状
でより大径の環状溝26、ロータ遊嵌部22の中央に穿
設され回転軸30が貫通する貫通孔2日が一体成形され
ている。また、全体は略楕円形状をしており、その長径
方向の外周近辺に、組立後の3位置回転アクチュエータ
を被駆動部材に取り付けるボルトを貫通させるボルト孔
29A、29Bが穿設されている。この様に複雑な形状
を要求されるため、ベース部材20は樹脂により構成さ
れている。
A rotor loose fitting portion 22 having a diameter slightly larger than the outer diameter of the rotor 2 is formed in the base member 20, and the rotor 2
is loosely fitted. A second stopper part 24 is formed in the rotor loose fitting part 22 and holds a contact member 25 made of hard rubber or the like that comes into contact with the plate spring 11 fitted to the first stopper part 10. In addition, an annular groove 26 that is concentric with the rotor loosely fitting portion 22 and has a larger diameter, and a through hole that is bored in the center of the rotor loosely fitting portion 22 and through which the rotating shaft 30 passes are integrally molded. Further, the whole has a substantially elliptical shape, and bolt holes 29A and 29B are bored near the outer periphery in the major diameter direction, through which bolts for attaching the assembled three-position rotary actuator to the driven member pass. Since such a complicated shape is required, the base member 20 is made of resin.

ステータ40は、互いに直交する位置に4つのコア42
.44.46.48を配設し、その中央にシャフト50
を立設したものを樹脂部材52により一体成形したもの
であり、コア42〜4日を覆う樹脂52の外周にはコイ
ル42C〜48Cが巻装されている。コイル42C〜4
8Cの巻線端部は、樹脂部材52に圧入されるターミナ
ル42T−4BTに巻き付は後、はんだ付けされている
The stator 40 includes four cores 42 at mutually orthogonal positions.
.. 44, 46, 48 are arranged, and the shaft 50 is placed in the center.
The coils 42C to 48C are wound around the outer periphery of the resin 52 that covers the cores 42 to 4. Coil 42C~4
The end of the winding 8C is wound around the terminal 42T-4BT which is press-fitted into the resin member 52, and then soldered.

上記ロータ2とステータ40は、ロータ2の中心部に穿
設される軸嵌人孔9にシャフト50を嵌入して絹み立て
られるが、この状態でコア42〜48の内周部とロータ
2の外周部には僅かなギャップを有するように予め設計
されている。また、ロータ2の回転をスムースとするた
めにシャフト50には鉄系焼結金属に潤滑油が含浸され
ているものを使用している。
The rotor 2 and stator 40 are assembled by inserting the shaft 50 into the shaft-fitting hole 9 formed in the center of the rotor 2. In this state, the inner circumferential portions of the cores 42 to 48 is designed in advance to have a slight gap around its outer periphery. In order to ensure smooth rotation of the rotor 2, the shaft 50 is made of iron-based sintered metal impregnated with lubricating oil.

ヨーク60は、プレス加工された鉄板により構成されて
いる。ヨーク60には、上記ターミナル42T〜48T
に取り付けられているコイル42C−48Cの端部と外
部の励磁電源とを電気的に接続するリード線62の導入
口となるリード導入口64およびベース部材20を固定
・保持するためのスリット66が形成されている。上記
各部材を第2図に示すように組立後、スリット66の形
成されているヨーク60の下祁を内側に曲げ加工するこ
とでヨーク60とベース部材20とが一体化される。こ
のヨーク60とベース部材20との取付部分(I[−I
I断面)を拡大して示したものが、第4図の拡大断面図
である。図示のようにベース部材20の周面底部はテー
パ部26が形成されているため、スリ・シト66下部の
ヨーク60を内部に曲げ加工するだけでヨーク60とベ
ース部材20との緊密な相克が可能となっている。
The yoke 60 is made of a pressed iron plate. The yoke 60 has the above terminals 42T to 48T.
A lead introduction port 64 serves as an introduction port for a lead wire 62 that electrically connects the ends of the coils 42C to 48C attached to the external excitation power source, and a slit 66 for fixing and holding the base member 20 is provided. It is formed. After assembling the above-mentioned members as shown in FIG. 2, the yoke 60 and the base member 20 are integrated by bending the lower part of the yoke 60, where the slit 66 is formed, inward. The attachment portion between this yoke 60 and the base member 20 (I[-I
The enlarged sectional view of FIG. 4 is an enlarged view of the cross section I. As shown in the figure, since a tapered portion 26 is formed at the bottom of the circumferential surface of the base member 20, the yoke 60 and the base member 20 can be brought into close contact by simply bending the yoke 60 at the bottom of the slot 66 inward. It is possible.

なお、ステータ40とヨーク60との間にはウェーブワ
ッシャ70が設けられており、ステータ40をベース部
材20の方向へ押し付けるように作用している。ステー
タ40の各コイル42C〜48Cとヨーク60との間に
設けられるプレート72は絶縁性のもので、ターミナル
42T〜48Tとヨーク60とを絶縁している。また、
ベース部材20の環状溝26には0リング74が配設さ
れており、ヨーク60とベース部材20とを矧み付けた
ときに両者間に介在し、3位置回転アクチュエータの防
水性を良好に維持している。ベース部材20の底面に着
設される環状のスポンジゴム76も、前記Oリング74
同様に3位置回転アクチュエータの防水性を向上させる
ために設けられたもので、外部からの水の侵入を防止し
ている。
Note that a wave washer 70 is provided between the stator 40 and the yoke 60, and acts to press the stator 40 toward the base member 20. A plate 72 provided between each of the coils 42C to 48C of the stator 40 and the yoke 60 is insulating, and insulates the terminals 42T to 48T from the yoke 60. Also,
An O-ring 74 is disposed in the annular groove 26 of the base member 20, and is interposed between the yoke 60 and the base member 20 when they are put together to maintain good waterproofness of the three-position rotary actuator. are doing. The annular sponge rubber 76 attached to the bottom surface of the base member 20 is also attached to the O-ring 74.
Similarly, it is provided to improve the waterproofness of the three-position rotary actuator, and prevents water from entering from the outside.

次に、3位置回転アクチュエータのコア42〜48を適
宜励磁して、ロータ2を回転駆動したときの、第1スト
ッパ部10、板ばね11及び第2ストッパ部24、当接
部材25の作用につき説明する。
Next, we will discuss the actions of the first stopper section 10, the leaf spring 11, the second stopper section 24, and the abutment member 25 when the rotor 2 is rotationally driven by appropriately exciting the cores 42 to 48 of the three-position rotary actuator. explain.

第5図は、ロータ遊嵌部22に遊嵌しているロータ2を
ベース部材20側から見た図であり、ロータ遊嵌部22
に形成される第2ストッパ部24及び当接部材25を点
線により表している。
FIG. 5 is a view of the rotor 2 loosely fitted in the rotor loosely fitting portion 22, viewed from the base member 20 side.
The second stopper portion 24 and the abutment member 25 formed in the figure are indicated by dotted lines.

第5図(a)は、コア42.46を励磁し、ロータ2を
3つの安定点のうちの中間位置に停止するように駆動し
たときの図面である。このとき、ロータ2の第1ストッ
パ部10及び板はね11は、ロータ遊嵌部22の中で当
接部材25に当接する°ことなく略中間位置にある。
FIG. 5(a) is a diagram when the cores 42 and 46 are excited and the rotor 2 is driven so as to stop at an intermediate position among the three stable points. At this time, the first stopper part 10 and the plate spring 11 of the rotor 2 are at substantially intermediate positions within the rotor loose fitting part 22 without coming into contact with the abutting member 25 .

この安定状態からロータ2を他の安定位置に制御するた
め、コア42.46に替わってコア44゜48を励磁(
このときの方向を正方向とする)したとき、ロータ2と
ロータ遊嵌部22との関係を第5図(b)に示している
。、ロータ2は、実線矢印方向に磁力FGを受は回転す
ると、第1ストッパ部10及び第2ストッパ部24とが
当接し、第2ストッパ部24から受ける荷重FK(点線
矢印)とその回転力FGが平衡したときに停止し、図示
する状態で安定する。
In order to control the rotor 2 from this stable state to another stable position, the cores 44 and 48 are energized (instead of the cores 42 and 46).
The relationship between the rotor 2 and the rotor loose fitting portion 22 is shown in FIG. 5(b) when the direction at this time is defined as the forward direction. When the rotor 2 rotates in the direction of the solid line arrow, the first stopper part 10 and the second stopper part 24 come into contact with each other, and the load FK (dotted line arrow) received from the second stopper part 24 and its rotational force are When the FG reaches equilibrium, it stops and stabilizes in the state shown.

この様なロータ2の駆動を2つの力FG、  FKの平
衡の見地から表したものが第6図であり、ロータ2の板
ばね11と当接部材25とが接触したときからロータ2
の回転が停止する間の、ロータ2の回転角度θとロータ
2の受ける力との関係を示している。なお、図中の点線
は、板ばね11及び当接部材25のそれぞれが、回転角
度θに対して発生する荷重を示したものである。図示す
るように、両者とも回転角度θの増加に伴って発生する
荷重は徐々に大きくなる右上がりの特性を示す。
FIG. 6 shows the drive of the rotor 2 from the viewpoint of the balance between the two forces FG and FK.
It shows the relationship between the rotation angle θ of the rotor 2 and the force received by the rotor 2 while the rotation of the rotor 2 is stopped. Note that the dotted lines in the figure indicate the loads generated by each of the leaf spring 11 and the contact member 25 with respect to the rotation angle θ. As shown in the figure, both exhibit an upward-sloping characteristic in which the load generated gradually increases as the rotation angle θ increases.

しかし、板ばね11の弾性力は当接部材25に比較して
高く、同一回転角度θに対して発生する荷重は小さな(
偵となる。
However, the elastic force of the leaf spring 11 is higher than that of the contact member 25, and the load generated for the same rotation angle θ is small (
Become a detective.

第6図に示すように、ロータ2はコア44,4日により
磁力FGを受けて回転する。この力FCにより回転角度
θが増加すると、初めに弾性力に富む板ばね11が当接
部材25に押されて撓み、それに伴ってロータ2に磁力
PCに対向する荷重FKを発生する。この板ばね11に
よる荷重FKが発生する期間T1は、板ばね11の弾性
力が高いため、回転角度θの増加に対して小さい割合で
増加する。そして、第5図(b)に示すように板ばね1
1がストッパ部10に密着するまで撓むと、次に硬質の
ゴム製である当接部材25が撓み始める。この当接部材
25は弾性力が低いため、回転角度θの増加に対して発
生する荷重は急激に増加する。すなわち、回転角度θの
増加は僅かでも当接部材250発生する荷重は急激に増
加し、磁力FGと平衡する位置(回転角度θT)でロー
タ2は停止する。
As shown in FIG. 6, the rotor 2 is rotated by receiving the magnetic force FG from the cores 44 and 4. When the rotation angle θ increases due to this force FC, the leaf spring 11, which is highly elastic, is first pushed by the contact member 25 and deflects, thereby generating a load FK on the rotor 2 opposing the magnetic force PC. Since the elastic force of the plate spring 11 is high, the period T1 during which the load FK is generated by the plate spring 11 increases at a small rate with respect to an increase in the rotation angle θ. Then, as shown in FIG. 5(b), the leaf spring 1
1 is bent until it comes into close contact with the stopper portion 10, then the contact member 25 made of hard rubber begins to bend. Since this abutment member 25 has a low elastic force, the load generated increases rapidly as the rotation angle θ increases. That is, even if the rotation angle θ increases only slightly, the load generated by the contact member 250 increases rapidly, and the rotor 2 stops at a position (rotation angle θT) where it is balanced with the magnetic force FG.

以上の第1ストッパ部10と第2スト・ンパ部24との
関係は、コア44.48を逆方向に励磁し、ロータ2を
反時計方向に回転させた場合についても同様となる。
The above relationship between the first stopper section 10 and the second stopper section 24 is the same when the cores 44, 48 are excited in the opposite direction and the rotor 2 is rotated counterclockwise.

この様に構成され、動作する本実施例の3位置回転アク
チュエータは、次のような効果が明らかである。
The three-position rotary actuator of this embodiment configured and operated in this manner clearly has the following effects.

まず、3位置回転アクチュエータの基本的構成は、第1
図ないし第2図に示すように、4つの磁極によりロータ
2の回転位置として3つの安定位置を得ることができ、
小型、かつ軽量の3位置アクチュエータである。
First, the basic configuration of the three-position rotary actuator is the first
As shown in Figures 2 and 3, the four magnetic poles provide three stable rotational positions for the rotor 2.
This is a small and lightweight 3-position actuator.

また、3つの安定位置に作動する際に、3位置回転アク
チュエータの作動音は極めて小さく、衝突音が低減され
る。すなわち、3つの安定位置の中央位置にロータ2を
作動させるときには、何ら構成部材間の衝突などは発生
せず、騒音の原因となるものはない。その他の2つの安
定位置にロータ2を作動させると、第5図(b’)に示
すように両ストッパ部の衝突が発生する。しかし、この
衝突の初期において弾力性に富む板ばね11がkJti
材として作用し、回転力は弱められる。従フて、衝突に
よる衝突音は低減され、かつ衝突する部材の衝撃が緩和
され、耐久性の向上などが達成される。
Further, when operating to three stable positions, the operating noise of the three-position rotary actuator is extremely low, and collision noise is reduced. That is, when the rotor 2 is operated at the center position of the three stable positions, no collision occurs between the structural members and there is no cause of noise. When the rotor 2 is operated to the other two stable positions, a collision between the two stopper portions occurs as shown in FIG. 5(b'). However, at the beginning of this collision, the highly elastic leaf spring 11
It acts as a material and the rotational force is weakened. Therefore, the impact noise caused by the collision is reduced, the impact of the colliding members is alleviated, and durability is improved.

更に、本実施例の3位置回転アクチュエータの位置精度
は、板ばね11の存在に拘らず高精度に維持される。ま
ず、第5図(a)の安定位置に制御するとき、3位置回
転アクチュエータは何ら衝突の発生もなく、その位置精
度は通常のステップモータ同様に高精度に決定される。
Furthermore, the positional accuracy of the three-position rotary actuator of this embodiment is maintained at a high level of accuracy regardless of the presence of the leaf spring 11. First, when controlling to the stable position shown in FIG. 5(a), the three-position rotary actuator does not cause any collision, and its position accuracy is determined with high precision similar to that of a normal step motor.

また、両ストッパ部の衝突によフてロータ2の安定位置
が決定される場合(第5図(b))も、第6図を用いて
説明したように、力の平衡する位置にロータ2が安定し
、位置精度は極めて高くなる。しかも、その位置精度は
、磁力FCの変動に対しても極めて良好な安定性を示す
Also, in the case where the stable position of the rotor 2 is determined by the collision between both stopper parts (FIG. 5(b)), as explained using FIG. is stable and positional accuracy is extremely high. Furthermore, the positional accuracy exhibits extremely good stability even against fluctuations in the magnetic force FC.

すなわち、第6図においては説明を簡略化するためにロ
ータ2の受ける磁力FGは一定とり、て説明しているが
、実際には、その大きさは回転角度θにより、ロータ2
を形成する永久磁石4やコア42〜48の励磁回路の経
時変化により僅かに変動する。この関係を第6図に示す
ならば、図中に矢印で示す範囲内で磁力FGが変動する
ことになる。しかし、図からも明らかなように磁力FG
に対抗する@tpcは、回転角度θの僅かな変化により
発生するため、ロータ2の位置精度は板はね11を設け
たことにより何ら低下することなく、当接部材25の弾
性力のみに依存し、これを適宜調節することで所望の精
度に設計することができる。
That is, in order to simplify the explanation in FIG. 6, the magnetic force FG applied to the rotor 2 is assumed to be constant, but in reality, the magnitude varies depending on the rotation angle θ.
It varies slightly due to changes over time in the excitation circuit of the permanent magnet 4 and the cores 42 to 48 forming the core. If this relationship is shown in FIG. 6, the magnetic force FG will vary within the range indicated by the arrow in the figure. However, as is clear from the figure, the magnetic force FG
Since the @tpc that opposes the rotation angle θ is generated by a slight change in the rotation angle θ, the positional accuracy of the rotor 2 does not decrease in any way due to the provision of the plate spring 11, and depends only on the elastic force of the contact member 25. However, by adjusting this as appropriate, it is possible to design with desired precision.

なお、上記実施例では板ばね11をロータ2に形成した
第1ストッパ部10に取り付ける例について説明したが
、何らその様な構成に限定されるものではなく、ベース
部材20側の第2ストッパ部24に板ばねを配置する構
成であってもよい。
Although the above embodiment describes an example in which the leaf spring 11 is attached to the first stopper part 10 formed on the rotor 2, the configuration is not limited to such a structure, and the second stopper part on the base member 20 side A configuration may be adopted in which a leaf spring is disposed at 24.

また、第6図の説明より明らかなように、・ロータ2の
回転角度を高精度に決定するため、最終的にロータ2の
回転を阻止する当接部材25の弾性力は小さく、−万両
ストッパ部の衝突の際の衝撃を吸収するために板ばね1
1の弾性力は大きい必要がある。しかし、この弾性力の
条件を満足するものであれば、その構成は何れでもよい
。例えば、第7図(a)に示すように、ロータ2の第1
ストッパ部10とベース部材20の第2ストツパ訃24
との間に移動自在の弾性力に富むゴム片80を内蔵して
もよい。この様に構成すれば、ゴム片80は第1ストッ
パ部10と第2ストッパ部24との間で移動し、両スト
ッパ部の衝突の際にはその中間に介在して衝撃を吸収す
ることができる。
Furthermore, as is clear from the explanation of FIG. 6, since the rotation angle of the rotor 2 is determined with high precision, the elastic force of the contact member 25 that ultimately prevents the rotation of the rotor 2 is small; A leaf spring 1 is used to absorb the shock when the stopper part collides with the
1 needs to have a large elastic force. However, any configuration may be used as long as it satisfies this elastic force condition. For example, as shown in FIG. 7(a), the first
The second stopper 24 of the stopper part 10 and the base member 20
A movable rubber piece 80 with high elasticity may be built in between. With this configuration, the rubber piece 80 can move between the first stopper part 10 and the second stopper part 24, and when the two stopper parts collide, it can be interposed between them and absorb the impact. can.

更に、第7図(b)に示すように、第2ストッパ部24
の保持する当接部材25を、第1ストッパ部10と当接
する先端部分のみ弾性力を高めた、いわゆる複合材とし
て構成してもよい。この様に複合材を使用すれば、部品
点数が減少するため、製造コスト、品質管理などの面か
ら有利となる。
Furthermore, as shown in FIG. 7(b), the second stopper portion 24
The abutment member 25 held by the abutment member 25 may be configured as a so-called composite material in which only the tip portion that abuts the first stopper portion 10 has increased elasticity. Using composite materials in this way reduces the number of parts, which is advantageous in terms of manufacturing costs, quality control, etc.

発明の効果 以上、実施例を挙げて詳述したように本発明の3位置回
転アクチュエータは、回転制限部に弾性力の大きな緩衝
部材と弾性力の小さな回転制限部材とを有し、ロータの
回転角度は弾性力の小さな回転制限部材により決定し、
衝突の衝撃は弾性力の大きな纏衝部材により吸収する構
成である。
Effects of the Invention As described in detail with reference to embodiments, the three-position rotary actuator of the present invention has a shock absorbing member with a large elastic force and a rotation limiting member with a small elastic force in the rotation limiting portion, and the rotation of the rotor is The angle is determined by a rotation limiting member with small elastic force,
The structure is such that the impact of the collision is absorbed by a binding member with a large elastic force.

従って、4極の磁極により3つの安定位置を得る小型、
軽量の3位置回転アクチュエータとなり、大きな駆動力
、高い応答性を有しつつ、しかも作動音が極めて小さく
、回転制限部の耐久性に優れた3位置回転アクチュエー
タとなる。
Therefore, it is compact and has three stable positions with four magnetic poles.
This is a lightweight 3-position rotary actuator that has large driving force and high responsiveness, has extremely low operating noise, and has an excellent durability of the rotation limiter.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は実施例の3位置回転アクチュエータの分解斜視
図、第2図はそのI−I線断面図、第3図はそのロータ
のへ方向矢示図、第4図はその■−■断面の拡大図、第
5図(a)、(b)は実施例のロータの回転状態を説明
する説明図、第6図はその回転原理を説明するためのロ
ータに作用する力の特性図、第7図(a)、  (b)
は他の実施例のロータの回転制限部の構成説明図、第8
図は従来の3位置回転アクチュエータの動作説明図、を
示している。
Fig. 1 is an exploded perspective view of the 3-position rotary actuator of the embodiment, Fig. 2 is a sectional view taken along the line I-I, Fig. 3 is a view of the rotor in the direction indicated by arrows, and Fig. 4 is a cross section thereof 5(a) and 5(b) are explanatory diagrams for explaining the rotational state of the rotor of the embodiment. FIG. 6 is a characteristic diagram of the force acting on the rotor for explaining the rotation principle. Figure 7 (a), (b)
8 is an explanatory diagram of the configuration of the rotor rotation limiting section of another embodiment.
The figure shows an explanatory diagram of the operation of a conventional three-position rotary actuator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 4極の界磁極を有し、空間的に互いに相対する1対の界
磁極が反対極性に励磁されるステータと、該ステータの
界磁に応じて回転するロータと、該ロータが1対の界磁
極の作る界磁による安定点から他の1対の界磁極の作る
正・逆界磁による安定点の直前まで回転することを許可
する回転制限部と、を有する3位置回転アクチュエータ
において、前記回転制限部が、 前記ロータに形成される第1制限部材と、 該第1制限部材に比較して弾力性の高い部材により形成
され、前記ロータが前記安定点の直前まで回転したとき
前記第1制限部材と一体となる緩衝部材と、 該緩衝部材に比較して弾力性の低い部材により形成され
、前記ステータに着設されるとともに、前記ロータが前
記安定点の直前まで回転したとき、前記緩衝部材に当接
して前記ロータの回転を制限する第2制限部材と、 を備えることを特徴とする3位置回転アクチュエータ。
[Scope of Claims] A stator having four field poles, in which a pair of spatially opposing field poles are excited to opposite polarities, a rotor that rotates in response to the field of the stator; and a rotation limiter that allows the rotor to rotate from a stable point due to the field generated by one pair of field poles to just before a stable point due to the positive and reverse fields generated by the other pair of field poles. In the rotary actuator, the rotation restricting portion is formed of a first restricting member formed on the rotor and a member having higher elasticity than the first restricting member, and the rotor rotates until just before the stable point. a buffer member that becomes integral with the first limiting member when the buffer member is fixed, and a member having lower elasticity than the buffer member, and is attached to the stator, and the rotor rotates until just before the stable point. A three-position rotary actuator comprising: a second limiting member that comes into contact with the buffer member and limits rotation of the rotor when the rotor is rotated.
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