JPH02164662A - Manual torque amplification device - Google Patents

Manual torque amplification device

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Publication number
JPH02164662A
JPH02164662A JP63317629A JP31762988A JPH02164662A JP H02164662 A JPH02164662 A JP H02164662A JP 63317629 A JP63317629 A JP 63317629A JP 31762988 A JP31762988 A JP 31762988A JP H02164662 A JPH02164662 A JP H02164662A
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JP
Japan
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torque
cylinder
motor
spring
rotating shaft
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Application number
JP63317629A
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Japanese (ja)
Inventor
Itsuki Ban
伴 五紀
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Secoh Giken Co Ltd
Original Assignee
Secoh Giken Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To simplify the constitution and improve safety during shutting off the power, etc., by forming a manual torque amplification device better suited for an electric power handle, etc., so that it drives load by a reluctance type motor. CONSTITUTION:The upper end of an elastic bar spring (torsion spring) 18 is fixed to the lower end of a rotary shaft 4a of a manual handle 4 of a mini car, and the upper end of a rotary shaft 5 of a reluctance type motor S is fitted on the lower end of the spring 18. A substrate of the motor S is fixed to a body, and the rotary shaft 5 is interlocked with and connected to a steering means of a wheel C or a load through a reduction gear (not shown). The motor S has a rotor 1 provided with salient-poles 1a, 1b,... and a fixed armature 16 provided with magnetic poles 16a, 16b,... opposed to the above salient -poles, and exciting coils 17a, 17b,... are wound respectively around each magnetic pole 16a, 16b,... when exciting currents are fed to the exciting coils 17a, 17b,... in response to load or driving torque, auxiliary steering force can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 小型自動車の電動・ξワハンドルに利用される。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] Used in electric/ξ-way handles of small cars.

その他、化学工場の大型の流量制御弁の開閉の手動ハン
ドル等の手動ハンドルを回転して、大きい負荷を駆動す
る場合に利用される。
In addition, it is used to drive a large load by rotating a manual handle, such as a manual handle for opening and closing a large flow control valve in a chemical factory.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

小型自動車の電動−ξワハンドルが知られている。 2. Description of the Related Art Electrically powered ξ-wheel handles for small vehicles are known.

〔本発明が解決しようとしている課題〕上述した電動パ
ワI・ンドルの欠点を説明する。
[Problems to be Solved by the Present Invention] The drawbacks of the above-mentioned electric power I/Handle will be explained.

第1の欠点 直流電動機を減速歯車を使用して、大きい駆動トルクを
得て、このトルクにより、手動ノ・ンPルの駆動トルク
を軽減しているので、電動機が事故により停止したとき
に、手動/・ンPルの操作が不可能となる。減速歯車が
増速歯車となり、駆動される直流電動機はマグネットを
使用しているので、コギングトルクがあり、手動ノ・ン
Pルの駆動に著しく大きいトルクが必要となるからであ
る。
First disadvantage: The DC motor uses a reduction gear to obtain a large drive torque, and this torque reduces the drive torque of the manual engine, so when the motor stops due to an accident, Manual operation becomes impossible. This is because the reduction gear becomes a speed increase gear and the driven DC motor uses a magnet, so there is cogging torque, and a significantly large torque is required to drive the manual knob.

この欠点を除去する為に、大型の電磁クラックを挿入し
て、電動機が停止したときに、電動機と減速歯車装置を
切離す装置が付加されている。
In order to eliminate this drawback, a device has been added that inserts a large electromagnetic crack to separate the motor from the reduction gear when the motor stops.

第2の欠点 上述した電磁クラッチが設けられていても、減速歯車等
の機械的な事故により1回転不能となったときに、手動
ノ・ンrルの操作が不可能となる。
Second Disadvantage: Even if the electromagnetic clutch described above is provided, the manual throttle cannot be operated when the reduction gear is unable to rotate once due to a mechanical accident.

第3の欠点 駆動系の負荷トルクの検出が必要となるが、手動ハンド
ルから負荷までの部材は、すべて回転しているので、電
気的に負荷トルクを検出する装置も同期して回転してい
る。
Third disadvantage: It is necessary to detect the load torque of the drive system, but since all the members from the manual handle to the load are rotating, the device that electrically detects the load torque also rotates synchronously. .

従って、摺動接点を利用して負荷トルクの検出信号をと
り出している必要がある。
Therefore, it is necessary to take out the load torque detection signal using a sliding contact.

摺動接点は、事故が多く信頼性がなく、装置も錯雑とな
る欠点がある。
Sliding contacts have the disadvantage that they are prone to many accidents, are unreliable, and require complicated equipment.

第弘の欠点 電動機の回転速度が大きい為に、応答性が劣化し、手動
ハンドルの早い操作に対応することができない。
Disadvantages of the No. 1 Hiro: Because the rotational speed of the electric motor is high, the responsiveness deteriorates, making it impossible to respond to rapid operation of the manual handle.

第弘の欠点 使用する部材が多く、大型高価となる。Daihiro's drawbacks Many parts are used, making it large and expensive.

上述した第1.〜第弘の欠点を除去することが、解決し
ようとしている課題である。
First mentioned above. The problem we are trying to solve is to eliminate the drawbacks of ~Daihiro.

〔課題を解決する為の手段〕[Means to solve problems]

第1の手段。 First means.

リラクタンス型電動機の回転子により、負荷をダイレク
トドライブ若しくは、これと同じ効果のある駆動をして
いるので、第1の欠点が除去される。
Since the rotor of the reluctance motor directly drives the load or drives it with the same effect, the first drawback is eliminated.

第2の手段。Second means.

減速歯車を使用しないので、第2の欠点が除去される。Since no reduction gear is used, the second disadvantage is eliminated.

第3の手段。Third means.

第3図(a)(b)に示す円環19の矢印Q2 a 、
 22 bの方向の移動によりトルク検出を行なってい
るので、移動量は、円筒/7.棒状の・ζネ/ざの回転
とは無関係に検出できる。
Arrow Q2 a of the ring 19 shown in FIGS. 3(a) and (b),
Since torque is detected by movement in the direction of 22 b, the amount of movement is cylinder/7. It can be detected regardless of the rotation of the rod-shaped ・ζ-ne/za.

往復動の量を、し・ζ−20若しくはコイルrにより電
気信号に変換することができる。
The amount of reciprocating motion can be converted into an electrical signal by ζ-20 or coil r.

従って、第3の欠点が除去される。Therefore, the third drawback is eliminated.

第Vの手段。Measures V.

減速歯車を使用しないダイレクトドライブ機構とすると
、電動機の回転子の速度は、ハンドル(第3図(a)の
記号弘)と同期している。
In the case of a direct drive mechanism that does not use a reduction gear, the speed of the rotor of the electric motor is synchronized with the handle (symbol Hiroshi in FIG. 3(a)).

従って、第Vの欠点が除去される。又これに相似した手
段であれば同じ作用がある。
Therefore, the Vth defect is eliminated. Also, any means similar to this will have the same effect.

第弘の手段。Hiro's means.

装置の構成が簡素化される。The configuration of the device is simplified.

従って、第弘の欠点が除去される。Therefore, the drawbacks of No. 1 are eliminated.

〔作用〕[Effect]

第1の手段による作用。 Effect by the first means.

リラクタンス型の電動機の回転子により、負荷を駆動し
ているので、電源が事故により断たれた場合、又は設定
速度を越えて・ぞワ/・ンドルが不要になったときでも
、供電な自動的に断つ手段を除去できる。
Since the load is driven by the rotor of a reluctance motor, even if the power is cut off due to an accident, or if the set speed is exceeded and the wheel is no longer needed, the power will be automatically supplied. The means of cutting off can be removed.

いかなる事故があっても、回転子と手動・・ンドルは自
由に回転できるので、ハンドル操作の安全性を確保でき
る作用がある。
Even in the event of an accident, the rotor and manual handle can rotate freely, ensuring safe steering operation.

第2の手段による作用。Action by second means.

電磁クラッチを除去することができ、又減速歯車による
事故が防止される。
The electromagnetic clutch can be removed and accidents caused by reduction gears can be prevented.

第3の手段による作用。Action by third means.

第3図(aHb)の円環iqの矢印2.L a 、 2
.Z bの方向の移動量を検出して、し・ζ−20若し
くはコイル♂により電気信号に変換しているので、正逆
転の電気信号が区別して得られ、又コイル了の使用によ
り、無接点化できる。
Arrow 2 of circular ring iq in FIG. 3 (aHb). La, 2
.. Since the amount of movement in the direction of Z b is detected and converted to an electrical signal by ζ-20 or coil ♂, forward and reverse electrical signals can be obtained separately, and by using the coil end, non-contact can be converted into

手動ハンドルの回転と無関係に、円墳/テの移動量が検
出できる。
The amount of movement of the round tomb/te can be detected regardless of the rotation of the manual handle.

棒状のノ々ネ/ざが折損した場合には、円筒17の回l
Th勧ぐ iミかゲム荷が粗動されるので、・・ンドル操作に大き
い不都合を生ずることはない。
If the rod-shaped nose/piece breaks, turn the cylinder 17.
Since the load is roughly moved, there will be no major inconvenience to the handle operation.

第グの手段による作用。Action by means of No.

電動機の回転子によるダイレクトドライブ若しくは、相
似した手段なので、回転速度は、手動ハンドルと同じで
ある。従って、回転速度がおそく慣性が小さく、ハンド
ル操作の応答性が良好となるO 第jの手段による作用。
Since it is a direct drive by the rotor of an electric motor or similar means, the rotation speed is the same as that of a manual handle. Therefore, the rotational speed is slow, the inertia is small, and the responsiveness of steering wheel operation is improved.

構成が簡素化されているので、小型化ができ、又廉価と
なる。故障の発生も少なくなる。
Since the configuration is simplified, it can be made smaller and less expensive. The occurrence of failures is also reduced.

〔実施例〕〔Example〕

次に、第1図以下につき本発明による実施例の詳細を説
明する。各図面中の同一記号のものは同一部材なので、
重複した説明は省略する。
Next, details of an embodiment according to the present invention will be explained with reference to FIG. 1 and subsequent figures. Items with the same symbol in each drawing are the same parts, so
Duplicate explanations will be omitted.

第1図は、本発明に使用されるコ相のリラクタンス型電
動機の回転子の突極と固定電機子の磁極と励磁コイルの
平面図である。以降の角度表示はすべて電気角とする。
FIG. 1 is a plan view of the salient poles of the rotor, the magnetic poles of the fixed armature, and the excitation coil of a co-phase reluctance type electric motor used in the present invention. All angles shown below are in electrical angles.

第1図において、記号lは回転子で、その突極/a、/
b、・・・の巾は110度、それぞれは31.0度の位
相差で等しいピッチで配設されている。他の点線で示す
部分にも同じ構成の突極が配設されているが省略して図
示していない。
In FIG. 1, the symbol l is a rotor whose salient poles /a, /
The width of b, . . . is 110 degrees, and they are arranged at equal pitches with a phase difference of 31.0 degrees. Salient poles having the same configuration are also provided in other portions indicated by dotted lines, but are not shown in the drawings.

回転子lは、珪素鋼板を積層した周知の手段により作ら
れている。固定電機子16には、磁極/Aa。
The rotor 1 is made by known means of laminating silicon steel plates. The fixed armature 16 has a magnetic pole /Aa.

/6b + /6 c r・・・/6hが、それ等の巾
が等しく、等しい離間角で配設されている。
/6b + /6 cr.../6h have the same width and are arranged at equal angles apart.

第1図の展開図が第2図に同一記号で示されている。第
2図は、第1図の半周部だけが示されている。即ち機械
角で/♂0度までが示されているものである。他の半周
も同一の構成となっている。
The exploded view of FIG. 1 is shown in FIG. 2 with the same symbols. In FIG. 2, only the half circumference of FIG. 1 is shown. That is, mechanical angles up to /♂0 degrees are shown. The other half circles have the same configuration.

磁極/Aa、/Ab、・・・の磁路開放端には、歯a−
/、a−2,・・・b−/、b−2,・・・が配設され
ている。第1図では、これ等の歯は、磁極/Aaのもの
以外は省略して点線で示されている。
At the open end of the magnetic path of the magnetic poles /Aa, /Ab,..., there are teeth a-
/, a-2, . . . b-/, b-2, . . . are arranged. In FIG. 1, these teeth are shown in dotted lines, with those other than the magnetic pole /Aa omitted.

第2図の磁極/6bの歯は、記号1)−/、b−2゜b
−jとして示されている。
The teeth of magnetic pole/6b in Fig. 2 are symbol 1)-/, b-2゜b
−j.

各歯の巾は110度で歯間の距離もiro度となってい
る。
The width of each tooth is 110 degrees, and the distance between the teeth is also iro degrees.

磁極/Aa 、 /At) T・・・、//;hには、
それぞれ励磁コイル/ 7 a e / 7 b *・
・・、/7hが捲着される。
Magnetic pole /Aa, /At) T..., //;h,
Excitation coil / 7 a e / 7 b *・
..., /7h is wound.

記号夕は、回転子lの回転軸で、図示しない軸受に支持
されている。
The symbol y is the rotating shaft of the rotor 1, which is supported by a bearing (not shown).

第1図の記号2は、電機子/6の外周に嵌着した基板で
、上述した軸受は基板λに設けられている。
The symbol 2 in FIG. 1 is a board fitted on the outer periphery of the armature/6, and the above-mentioned bearing is provided on the board λ.

空孔、2a、Jb、・・・は、基板2を本体にビスによ
り締着する為のものである。
The holes 2a, Jb, . . . are for fastening the substrate 2 to the main body with screws.

電機子16は、珪素鋼板を積層する周知の手段により作
られている。第2図のコイル♂a、/bは、(11O+
90)度離間して、突極/ a 、 / b 、 ”・
の側面に対向している。コイルIa、rbは、突極の位
置を検出する位置検知素子となるものである。
The armature 16 is made by known means of laminating silicon steel plates. Coils ♂a, /b in Fig. 2 are (11O+
90) degrees apart, the salient poles / a , / b , ”・
facing the side of The coils Ia and rb serve as position detection elements that detect the position of the salient pole.

コイルにa、J’bはjミリメートル径で100ターン
位の空心のものである。
The coils a and J'b are air-core with a diameter of j millimeters and about 100 turns.

第≠図(b)に、コイル♂a、ffbより、位置検知信
号を得る為の装置が示されている。第≠図(b)におい
て、コイル♂a、了す、抵抗/4’ a * /≠b、
/弘c、/vaはブリッジ回路となっている。記号7a
は発振回路で、その出力周波数はl−5メガサイクル位
となっている。
Figure ≠(b) shows a device for obtaining position detection signals from coils ♂a and ffb. In Fig. ≠(b), coil ♂a, resistance/4'a*/≠b,
/Hiroc and /va are bridge circuits. symbol 7a
is an oscillation circuit whose output frequency is about 1-5 megacycles.

コイルlra、ざbは空心コイルで、固定電機子側に固
定され、第2図の突極/a、/b、・・・に対向すると
、渦流損失の為に、そのインピーダンスが小さくなり、
抵抗/弘aの電圧降下が大きくなる。
Coils lra and zab are air-core coils fixed to the fixed armature side, and when they face the salient poles /a, /b, etc. in Fig. 2, their impedance becomes small due to eddy current loss.
The voltage drop across the resistor/hiroa increases.

コイルざaが突極に対向すると、ダイオードタC,コン
デンサ10cよりなるローパスフィルタにより平滑化さ
れた電気信号が、オペアンプllbの+端子に入力され
る。
When the coil za faces the salient pole, an electrical signal smoothed by a low-pass filter consisting of a diode C and a capacitor 10c is input to the + terminal of the operational amplifier llb.

抵抗/44bの電圧降下も、ダイオ−ryd、コンデン
サlOdよりなるローパスフィルタにより直流化された
電気信号がオペアンプ//cの十端子に入力される。コ
イルfaが、突極に対向しないときに、ブリッジ回路が
平衡するように調整されているので、このときにオペア
ンプ//1)の出力はない。
The voltage drop across the resistor /44b is also converted into a direct current by a low-pass filter consisting of a diode ryd and a capacitor lOd, and an electrical signal is input to the ten terminal of the operational amplifier //c. Since the bridge circuit is adjusted so as to be balanced when the coil fa does not face the salient pole, there is no output from the operational amplifier //1) at this time.

コイル!aが突極に対向すると、オペアンプ//bの出
力は、/♂0度の巾の矩形波の出力となり、この信号が
第2図のタイムチャートで、曲線!;Oa。
coil! When a faces the salient pole, the output of the operational amplifier //b becomes a rectangular wave with a width of /♂0 degrees, and this signal is shown in the time chart of Figure 2 as a curve! ;Oa.

5にlb、・・・として示されている。この信号は、端
子15aより出力される。
5 as lb,... This signal is output from terminal 15a.

反転回路を介する端子15bの出力信号も矩形波で/ざ
0度の巾となり、第r図で曲線!;2a、32b 。
The output signal of the terminal 15b via the inverting circuit is also a rectangular wave with a width of 0 degrees, and a curve in figure r! ;2a, 32b.

・・・とじて示されている。尚抵抗/弘dの電圧降下も
...It is shown closed. Also, the voltage drop of the resistor/Hirod.

ダイオードとコンデンサよりなるローノξスフイルタを
介して、オペアンプ//b、//cの一端子に入力され
ている。
The signal is input to one terminal of the operational amplifiers //b and //c via a Rono ξ filter consisting of a diode and a capacitor.

コイルrbが突極に対向したときにも同様に、抵抗/弘
すの電圧降下が平滑直流化されて、オペアンプ//Cの
十端子の入力となっているので、オペアンプ//Cのハ
イレベルの端子15cの出力は、第r図の曲線!/a、
j/b、・・・となり、又反転回路を介する端子/jd
の出力は、曲[jja 、j、7b 、・・・となる。
Similarly, when the coil rb faces the salient pole, the voltage drop across the resistor/Hirosu is smoothed to direct current and becomes the input to the ten terminals of the operational amplifier//C, so the high level of the operational amplifier//C The output of terminal 15c of is the curve ! in figure r. /a,
j/b, . . . and the terminal /jd via the inverting circuit.
The output is the song [jja, j, 7b, . . .

端子/jaの出力と端子15dの出力の重畳する部分を
アンド回路により得ると、第♂図の曲線!Qa。
If we obtain the overlapping portion of the output of terminal /ja and the output of terminal 15d using an AND circuit, we get the curve shown in Figure ♂! Qa.

job、・・・で示す位置検知信号となる。同様な手段
により、端子/jaと/jcの出力及び端子/jbと端
子15c及び端子15bと15dの出力より、それぞれ
第2図の曲線jja 、 !fjb 、 ”・及び曲線
!Aa、3Ab。
The position detection signals are shown as job, . . . . By similar means, from the outputs of terminals /ja and /jc, the outputs of terminals /jb and terminals 15c, and terminals 15b and 15d, the curves jja, ! fjb, ”・and curve !Aa, 3Ab.

・・・及び曲線j7a 、 j7b 、・・・の位置検
知信号が得られる。
... and position detection signals of curves j7a, j7b, ... are obtained.

上述した位置検知信号により、励磁コイルの通電制御が
行なわれるものであるが、詳細については後述する。
The above-mentioned position detection signal is used to control the energization of the excitation coil, and the details will be described later.

第2図は、第1図の突極、磁極、励磁コイルの展開図で
あるが、半周分だけが表示されている。
FIG. 2 is a developed view of the salient poles, magnetic poles, and excitation coil of FIG. 1, but only half the circumference is shown.

第1図と第2図を用いて、回転原理な説明する。The principle of rotation will be explained using FIGS. 1 and 2.

励磁コイル/7b 、 /7f 、/7c 、 /7g
が通電されると、突極/d、/θ、/f、・・・、及び
突極/g。
Excitation coil /7b, /7f, /7c, /7g
When energized, salient poles /d, /θ, /f, . . . and salient poles /g.

/h、/1.・・・が吸引されて、矢印A方向に回転す
る。
/h, /1. ... is attracted and rotates in the direction of arrow A.

90度回転すると、励磁コイル/7b、/7fの通電が
停止され、励磁コイル/7d、/7hが通電されるので
、突極と磁極の歯によるトルクが発生する。
When rotated by 90 degrees, the excitation coils /7b and /7f are de-energized and the excitation coils /7d and /7h are energized, so that torque is generated by the teeth of the salient poles and the magnetic poles.

磁極のN、S記号は、図示の状態より90度回転する励
磁極性を示すもので磁極/Ab、/AcはN極。
The N and S symbols of the magnetic poles indicate excitation polarity rotated by 90 degrees from the illustrated state, and the magnetic poles /Ab and /Ac are N poles.

磁極/Af、/6gはS極となる。かかる極性の出化は
、磁束の洩れによる反トルクを小さくする為である。励
磁される磁極の順序は、 90度の回転とともに、磁極
/l、 b 、 /Af 、 /Ac 、 16g−+
磁極/6c。
The magnetic poles /Af and /6g become S poles. The purpose of this change in polarity is to reduce the counter torque caused by leakage of magnetic flux. The order of the magnetic poles to be excited is: with a rotation of 90 degrees, the magnetic poles /l, b, /Af, /Ac, 16g-+
Magnetic pole/6c.

16g、、/Ad 、/Ah−+i極/Ad 、 /6
h 、 /6a 、 /Ae→磁極/6 a 、 /A
 e 、 /A b 、 /A f 、→となり、矢印
入方向に回転子lIJ′−駆動される2相の電動機とな
る。
16g, /Ad, /Ah-+i pole/Ad, /6
h, /6a, /Ae→magnetic pole /6a, /A
e, /A b , /A f , →, resulting in a two-phase electric motor whose rotor is driven in the direction of the arrow.

駆動トルクは、歯a−/、a−コ* a ”−j + 
b−/ 、b−u 、 1>−J 、−・・と突極/ 
a 、 / b 、 ・・・間の磁気吸引力により得ら
れるので、歯の数に比例した大きい出力トルクが得られ
る。
The driving torque is tooth a-/, a-co* a ”-j +
b-/ , b-u , 1>-J , --... and salient pole/
Since it is obtained by the magnetic attractive force between a, / b, ..., a large output torque proportional to the number of teeth can be obtained.

歯の磁束が飽和するまでは、励磁電流の次乗に比例する
出力トルクが得られることは、この種の電動機の常識で
あるが、実測によると、飽和後は、励磁電流に正比例し
た出力トルクとなるので、更に大きい出力トルクが得ら
れる。出力トルクを大さ(すると回転速度が降下するが
、後述する通電制御回路によると、降下が抑止される。
It is common knowledge for this type of motor that until the tooth magnetic flux is saturated, the output torque is proportional to the second power of the excitation current, but according to actual measurements, after saturation, the output torque is directly proportional to the excitation current. Therefore, even larger output torque can be obtained. The output torque is increased (then the rotational speed decreases, but the decrease is suppressed by the energization control circuit described later).

従って1本実施例の電動機によると、ダイレクト1ライ
ブのパワハンドルの駆動源として有効な手段が供与され
るものである。
Therefore, according to the electric motor of this embodiment, an effective means is provided as a driving source for a direct one-live power handle.

本実施例はλ相であるが、同様な手段により3相のリラ
クタンス型の電動機を構成しても目的が達成される。本
実施例は、内転型であるが、外転型とすると更に大きい
出力トルクが得られる。
Although this embodiment uses a λ phase motor, the object can also be achieved by configuring a three-phase reluctance motor using similar means. Although this embodiment uses an internal rotation type, an even larger output torque can be obtained by using an external rotation type.

リラクタンス型の電動機は、次に述べる欠点がある。Reluctance type electric motors have the following drawbacks.

第1に、第6図のタイムチャートの曲11il!≠3で
示すように、突極が磁極の歯に対向し始める初期はトル
クが著しく太き(、末期では小さくなる。従って合成ト
ルクも大きいりゾルトルクを含む欠点がある。かかる欠
点を除去するには、次の手段によると有効である。
First, the song 11il in the time chart in Figure 6! As shown by ≠ 3, the torque is extremely large at the beginning when the salient pole begins to oppose the teeth of the magnetic pole (and becomes smaller at the end. Therefore, there is a drawback that the resultant torque is also large and includes sol torque.To eliminate this drawback, is valid by the following means:

第7図は、突極/aと磁極/Aaの歯a−/との間の磁
気吸引力の発生する状態を図示したもので他の突極と磁
極の歯も同じ構成とされているので、突極/aと歯a−
/について、その出力トルクの説明をする。
Figure 7 illustrates the state in which magnetic attractive force is generated between the salient pole /a and the tooth a-/ of the magnetic pole /Aa, and since the other salient poles and the teeth of the magnetic pole have the same configuration, , salient pole/a and tooth a-
For /, the output torque will be explained.

突極/aを矢印A方向に駆動するトルクは、矢印E及び
点線矢印Fで示す磁束である。この大きさは、突極/a
と歯a−/の対向面積が小さいとき即ち初期は大きく、
末期では小さくなる。従って出力トルクは非対称となる
。例えば、第6図の曲線弘3のようになる。しかし矢印
G、Hで示す磁力線は、初期は少なく、末期が多(なる
ので、両者の対向の初期より末期の方がトルクが増大す
る。
The torque that drives the salient pole /a in the direction of arrow A is the magnetic flux shown by arrow E and dotted arrow F. This size is the salient pole/a
When the opposing area of and tooth a-/ is small, that is, initially large,
In the final stage, it becomes smaller. Therefore, the output torque becomes asymmetrical. For example, the curve becomes like the curve 3 in FIG. However, the lines of magnetic force indicated by arrows G and H are small at the beginning and many at the end, so the torque increases more at the end than at the beginning when the two face each other.

従って、出力トルク曲線はけば対称形となり、第6図の
点線tAJaの曲線となる。
Therefore, the output torque curve becomes symmetrical, and becomes the curve indicated by the dotted line tAJa in FIG.

他の突極と磁極の歯との間にも同じ手段が採用されてい
るので、出力トルクも対称形となる。第2に効率が劣化
する欠点がある。
Since the same means is adopted between the other salient poles and the teeth of the magnetic pole, the output torque is also symmetrical. Second, there is a drawback that efficiency deteriorates.

励@電流曲線は、第6図において、曲線軸のようになる
The excitation@current curve looks like the curve axis in FIG.

通電の初期は、電機子コイルのインダクタンスにより電
流値は小さく、中央部は逆起電力により、更に小さくな
る。末期では、逆起電力が小さいので、急激に上昇し、
曲Mlのようになる。この末期のピーク値は、起動時の
電流値と等しい。この区間では、出力トルクがないので
、ジュール損失のみとなり、効率を大巾に減少せしめる
欠点がある。曲?tMψ2はiro度の巾となっている
ので、磁気エネルギは点線弘2aのように放電し、これ
が反トルクとなるので更に効率が劣化する。
At the beginning of energization, the current value is small due to the inductance of the armature coil, and becomes even smaller in the center due to the back electromotive force. In the final stage, the back electromotive force is small, so it rises rapidly,
It becomes like the song Ml. This final peak value is equal to the current value at startup. In this section, since there is no output torque, there is only a joule loss, which has the disadvantage of greatly reducing efficiency. song? Since tMψ2 has a width of iro degrees, the magnetic energy is discharged as shown by the dotted line 2a, and this becomes a counter torque, further degrading the efficiency.

第3に、出力トルクを大きくすると、即ち突極と磁極の
歯の数を増加し、励磁電流を増加すると、回転速度が著
しく小さ(なる欠点がある。
Thirdly, when the output torque is increased, that is, when the number of teeth of the salient poles and magnetic poles is increased and the excitation current is increased, there is a drawback that the rotational speed becomes extremely small.

一般に、リラクタンス型の電動機では、出力トルクを増
大するには、第1図、第2図の磁極の歯と突極の数を増
加し、又両者の対向空隙を小さくすることが必要となる
。このときに回転数をT9T要値に保持すると、i他/
A a 、 /6 b 、・・・に蓄積される磁気エネ
ルギにより、励磁電流の立上り傾斜が相対的にゆるくな
り、又通電が断たれても、磁気エネルギによる放電電流
が消滅する時間が相対的に延長され、従って、大きい反
トルクが発生する。
Generally, in a reluctance type electric motor, in order to increase the output torque, it is necessary to increase the number of teeth and salient poles of the magnetic poles shown in FIGS. 1 and 2, and to reduce the gap between them. At this time, if the rotation speed is maintained at the required value of T9T, i etc./
Due to the magnetic energy accumulated in A a , /6 b , ..., the rising slope of the excitation current becomes relatively gentle, and even if the current is cut off, the time it takes for the discharge current due to magnetic energy to disappear is relatively short. Therefore, a large counter torque is generated.

かかる事情により、励磁電流値のピーク値は小さ(なり
、反トルクも発生するので、回転速度が小さい値となる
5、 上述した欠点を除去する手段を第j図の実施例につき説
明する。第j図の回路は、第3図(a)(b)(c)の
・ξワハンPルの態動源となる電動機Sの制御回路とな
るので、先に第3図(a)(bHc)の説明をする。
Due to these circumstances, the peak value of the excitation current value becomes small (and counter torque is also generated, so the rotational speed becomes a small value. The circuit in Figure j is the control circuit for the electric motor S, which is the source of the behavior of the . Explain.

第3図(a)において、記号グは、小型自動車の手動ハ
ンドルを示し、その回転軸グaは、本体の軸受≠bによ
り回動自在に支持されている。
In FIG. 3(a), symbol G indicates a manual steering wheel of a small automobile, and its rotating shaft a is rotatably supported by a bearing≠b of the main body.

回転軸グaの下端には、金属円筒/7の上部底面の中央
部が固定され、円筒17と回転軸≠aは同期回転する。
The center part of the upper bottom surface of the metal cylinder/7 is fixed to the lower end of the rotating shaft a, and the cylinder 17 and the rotating shaft ≠a rotate synchronously.

回転軸弘a下端には、ステンレス弾性体の棒状のバネ(
捩り・ζネ)/ざの上端が固定される。
A rod-shaped spring made of stainless steel elastic material is attached to the lower end of the rotating shaft.
Twisting/ζne)/The upper end of the za is fixed.

棒状のノ々ネ/ざの下端には、電動機S(第1,2図に
示すもの)の回転軸jの上端が嵌着されている。電動@
Sの基板コは、本体に固定され、回転軸jは点lsBで
示すように、減速歯車(図示せず)を介して負荷となる
車輪Cを周知の手段により駆動して、方向を変更してい
る。
The upper end of a rotating shaft j of an electric motor S (shown in FIGS. 1 and 2) is fitted into the lower end of the rod-shaped groove. electric@
The board S is fixed to the main body, and the rotating shaft j is changed in direction by driving a wheel C serving as a load via a reduction gear (not shown) by known means, as shown by point lsB. ing.

負荷Cとしては、他に例えば大型の流体弁としても本発
明を実施することができる。
As the load C, the present invention can also be implemented using a large fluid valve, for example.

金属円環lテの詳細が第3図(1,)に示されている。Details of the metal ring are shown in FIG. 3 (1,).

第3図(b)において、円ffl/qの中央空孔には、
棒状のバネ/ざの下端が遊嵌され、第3図(c)に示す
ように突出部/ざa、/ざbが設けられる。突出部/ざ
a。
In Fig. 3(b), the central hole of circle ffl/q has the following:
The lower end of the rod-shaped spring/socket is loosely fitted, and protrusions/sockets a and b are provided as shown in FIG. 3(c). Projection/Za.

71bは、円環lqの中央空孔に、長手方向に設けた案
内溝と嵌合し、円m/?は、棒バネ/ざと同期回転する
が、矢印22a若しくは)Zbの方向に滑動するように
構成されている。
71b fits into the guide groove provided in the longitudinal direction in the center hole of the ring lq, and the circle m/? rotates in synchronization with the bar spring, but is configured to slide in the direction of arrow 22a or )Zb.

円環19の外周面にそって斜溝/qa、/9bが図示の
ように設けられ、円筒17に締着された案内ビン/7a
、/7bの端部が摺接するように構成されている。
Diagonal grooves /qa, /9b are provided along the outer peripheral surface of the ring 19 as shown in the figure, and the guide pin /7a is fastened to the cylinder 17.
, /7b are configured so that the ends thereof slide into contact with each other.

上述した構成なので、棒状のバネ/どの下端と円筒/7
が同期回転しているときには、円環/qの矢印u a 
、 J、2 bの移動はない。しかし両者の回転に差が
あると、差に比例して円環lqは矢印:ua若しくはn
bの方向に移動する。
Since the configuration is as described above, the lower end of the rod-shaped spring and the cylinder/7
is rotating synchronously, the arrow u a of the ring /q
, J, 2 There is no movement of b. However, if there is a difference in the rotation of the two, the ring lq will change to the arrow: ua or n in proportion to the difference.
Move in direction b.

従って、ハンドル弘を左右に回転したときに、負荷Cの
所要トルクに比例して、棒状の・Sネ/ざが捩れるので
、円環/9は、矢印:12a若しくは22bの方向に移
動する。
Therefore, when the handlebar is rotated from side to side, the rod-shaped S/S twists in proportion to the required torque of the load C, so the ring/9 moves in the direction of arrow: 12a or 22b. .

第3図(a)のしA−xoは、本体の支軸20aにより
自由に回転ができるように支持され、左端は円環/qの
下面に当接し5図示しないスプリングにより矢印り方向
に弾撥されている。
The wheel A-xo in FIG. 3(a) is supported by a support shaft 20a of the main body so as to be freely rotatable, and its left end is in contact with the lower surface of the ring /q, and is elasticized in the direction of the arrow by a spring (not shown). It has been repelled.

記号21は抵抗箱で、しA −2oが、矢印P方向に回
動することに対応して、抵抗が変化するように構成され
ている。
Reference numeral 21 denotes a resistance box, which is constructed so that its resistance changes in response to the rotation of A-2o in the direction of arrow P.

この抵抗が、第5図の抵抗33a、33bで、レノ々−
20の回動に比例し7て、摺動子36が摺動するように
なっている。
These resistors are resistors 33a and 33b in FIG.
The slider 36 slides in proportion to the rotation of the slider 20.

次に第5図について説明する。Next, FIG. 5 will be explained.

第5図において、励磁コイルに、Mは、第1図の励磁コ
イル/7a、/7e及び/7c、/7gをそれぞれ示し
、2組の励磁コイルは、直列若しくは並列に接続されて
いる。
In FIG. 5, M indicates the excitation coils /7a, /7e, /7c, /7g in FIG. 1, respectively, and the two sets of excitation coils are connected in series or in parallel.

励磁コイルに、Mの両端には、それぞれトランジスタ2
弘a、J4’b及び評θ、2弘fが挿入されている。励
磁コイルL、Nは、それぞれ第1図の励磁コイル/7b
、/7f及び励磁コイル/7d、/7hの直列若しくは
並列接続体となって、トランジスタ2弘c、2弘d、コ
弘g、Jthにより通電制御が行なわれている。
Transistors 2 are connected to the excitation coil and to both ends of M.
Hiroa, J4'b and evaluation θ, 2hirof are inserted. Excitation coils L and N are excitation coils/7b in Fig. 1, respectively.
, /7f and excitation coils /7d, /7h are connected in series or in parallel, and energization control is performed by transistors 2hiroc, 2hirod, kohirog, and Jth.

端子30h 、 30b 、30c 、30dには、第
g図の位置検知信号曲線5μa、lb、・・・及び曲線
33a、33b、−・・及び曲線!A a 、 3;A
 b 、 −、及び曲#1lj7a。
The terminals 30h, 30b, 30c, 30d are provided with the position detection signal curves 5μa, lb, . . . and the curves 33a, 33b, . Aa, 3;A
b, -, and song #1lj7a.

57b、・・・が、それぞれ入力されている。57b, . . . are respectively input.

W16図に、端子JOa 、 30b 、 30c 、
 30dに入力される位置検知信号曲線5弘a 、jj
a 、、、tAa 、j7aが、第g図と同一記号で示
されている。
In figure W16, terminals JOa, 30b, 30c,
Position detection signal curve 5hiroa, jj input to 30d
a, , tAa, and j7a are indicated by the same symbols as in Fig. g.

オペアンプJ/aの出力が7・イレベルのときには。When the output of operational amplifier J/a is 7.

端子30a、 30b 、 30c 、 JOdの入力
は、オア回路2ざa、コざbI2ざc、2gd及びアン
ド回路27a、27b 、27c 、27dを介して、
トランジスタ評a、、Wb、・・・24’hの導通制御
をしている。
The inputs of the terminals 30a, 30b, 30c, and JOd are input through OR circuits 2a, 2gd, and AND circuits 27a, 27b, 27c, and 27d.
The conduction of transistors a, Wb, . . . 24'h is controlled.

オペアンプj/aの出力がローレベルとなると、ベルと
なるので、トランジスタ2’Aa、2弘す、・・・2弘
りの導通制御の位相が変化して逆転するものであるが、
詳細については後述する。
When the output of the operational amplifier j/a becomes low level, it becomes a bell, so the phase of the conduction control of the transistors 2'Aa, 2'Aa, 2'Aa, 2'Aa, 2'Aa, 2'Aa, 2'Aa, 2'Aa, etc. changes and is reversed.
Details will be described later.

記号23 a 、 23 bは直流電源の正負端子であ
る。
Symbols 23a and 23b are positive and negative terminals of the DC power supply.

オペアンプ、7/aの出力がハイレベルのときに、端子
30thに、曲線、惇aの電気信号が入力されると、ト
ランジスタ211a、JIlbが導通し、励磁コイルに
は、第6図の点線??aのように励磁電流が増大する。
When the output of the operational amplifier 7/a is at a high level, when the electrical signal of the curve A is input to the terminal 30th, the transistors 211a and JIlb become conductive, and the excitation coil is connected to the dotted line in FIG. ? The excitation current increases as shown in a.

オペアンプ31bの子端子の入力電圧をVとすると、励
磁電流に比例する抵抗ツの電圧降下即ちオペアンプJ/
bの一端子の入力電圧がVを越えると、出力がローレベ
ルに転化し、アンド回路コアaの下側の入力もローレベ
ルとなるので、トランジスタ2弘aは不導通となる。
If the input voltage at the child terminal of the operational amplifier 31b is V, then the voltage drop across the resistor 2 proportional to the excitation current, that is, the operational amplifier J/
When the input voltage at one terminal of b exceeds V, the output changes to low level and the lower input of AND circuit core a also becomes low level, so transistor 2-a becomes non-conductive.

励磁コイルKに蓄積された磁気エネルギは、トランジス
タ2弘す、ダイオ−t’jja、抵抗易を介して放電さ
れて、放?!電流が減少する。この曲線が点線37bで
示されている。
The magnetic energy stored in the excitation coil K is discharged through the transistor 2, the diode t'jja, and the resistor, and is released. ! Current decreases. This curve is shown by the dotted line 37b.

所定値まで降下すると、オペアンプJ/l)のヒステリ
シス特性により、出力が再びノ・イレペルに転化して、
トランジスタコQaが導通する。従って、励磁電流は再
び増大し、設定値まで増大すると、再びオペアンプ31
bの出力がローレベルとなり、トランジスタ21Ats
が不導通となり、励磁電流は減少する。
When it drops to a predetermined value, the hysteresis characteristic of the operational amplifier (J/l) causes the output to change to normal again.
Transistor Qa becomes conductive. Therefore, the excitation current increases again, and when it increases to the set value, the operational amplifier 31
The output of b becomes low level, and the transistor 21Ats
becomes non-conductive, and the excitation current decreases.

かかるサイクルを繰返すチヨノ・2回路が構成されてい
る。端子、?□aの曲#卦aの入力信号が消滅すると、
連続して端子3010より、曲線ガaの入力信号がある
ので、アンド回路2fb、オア回路2ざす。
Two circuits are configured to repeat this cycle. Terminal? □ Song a # When the input signal of C a disappears,
Since there is a continuous input signal of curve GA from terminal 3010, AND circuit 2fb and OR circuit 2 are connected.

アンド回路J7bを介して、トランジスタ2’Ac、2
’tdが導通されて、励磁コイルLの通電が開始される
。このときに、励磁コイルKに蓄積された磁気エネルギ
は、ダイオード25 b 、 B aを介して、コンデ
ンサ停を充電する。
Through the AND circuit J7b, the transistors 2'Ac, 2
'td is made conductive, and energization of the exciting coil L is started. At this time, the magnetic energy accumulated in the excitation coil K charges the capacitor via the diodes 25b and Ba.

コンデンサ碑は、小容量のものなので、充電電圧は急速
に上昇し、ダイオ−1刀がある為に、コンデンサ停の充
電エネルギは電源側に流入することなく、励磁コイルL
の磁気エネルギに転化される。従って、励磁コイルにの
磁気エネルギの放電電流は、点線37cに示すように急
速に降下する。
Since the capacitor has a small capacity, the charging voltage rises rapidly, and since there is one diode, the charging energy of the capacitor does not flow into the power supply side and is transferred to the excitation coil L.
is converted into magnetic energy. Therefore, the discharge current of magnetic energy in the exciting coil rapidly drops as shown by the dotted line 37c.

又同時に、電源電圧より数倍の電圧が印加されている励
磁コイルLの電流の立上りも急速となり。
At the same time, the current in the exciting coil L, to which a voltage several times higher than the power supply voltage is applied, also rises rapidly.

点線31r已に示すように電流が増大する。The current increases as shown by the dotted line 31r.

設定値まで増大したときの、オペアンプ31bのチョッ
・ぐ作用は、励磁コイルにの場合と全く同様に行なわれ
る。このチョッパ脈流電流は点線3ざとして示され、脈
流は省略して図示されている。
When the voltage increases to the set value, the chopping action of the operational amplifier 31b is performed in exactly the same way as in the case of the excitation coil. This chopper pulsating current is shown as three dotted lines, and the pulsating current is omitted from the illustration.

ダイオードnにより、励磁コイルにの蓄積磁気エネルギ
を励磁コイルLの磁気エネルギに急速に転化しているこ
とが特徴である。
The feature is that the magnetic energy stored in the excitation coil is rapidly converted into the magnetic energy of the excitation coil L by the diode n.

コンデンサ蒋は必ずしも必要なものではない。Capacitor Chiang is not necessarily necessary.

次に端子300に曲線−96aの電気信号が入力される
と、励磁コイルMの電流は、同様な事情で点線3qで示
すようになる。
Next, when the electric signal of curve -96a is input to the terminal 300, the current of the exciting coil M becomes as shown by the dotted line 3q under the same circumstances.

次に端子30dに曲線j7aの電気信号が入力されると
、励磁コイルNは点線りで示す通電が行なわれる。オペ
アンプJ/l)によるチョツ・ン作用も行なわれて、励
V&電流は設定値となる、チョツ・を作用による脈流部
分は省略して図示されている。
Next, when the electric signal of the curve j7a is input to the terminal 30d, the excitation coil N is energized as indicated by the dotted line. A pulsating action by the operational amplifier J/l) is also performed, and the excitation V&current becomes the set value.The pulsating flow portion due to the chotting action is omitted in the illustration.

面一わjaと−S6 a及び曲線5Aaとj7aの境界
部において、通電されている励磁コイルより、次に通電
されるべき励磁コイルに対する磁気エネルギの転換は、
ダイオード力がある為に急速に行なわれる特徴がある。
At the boundary between the planes ja and -S6a and the curves 5Aa and j7a, the conversion of magnetic energy from the energized excitation coil to the next excitation coil to be energized is as follows:
It has the characteristic of being carried out rapidly due to the presence of diode power.

励磁電流の降下部(例えば点線37c)の巾力神5度を
越えると反トルクとなり、高速度とすることが不可能と
なり、又効率が劣化する。立上り部の巾が大きくなると
出力トルクが減少する。
When the width of the excitation current drop portion (for example, dotted line 37c) exceeds 5 degrees, anti-torque occurs, making it impossible to achieve high speed and deteriorating efficiency. As the width of the rising portion increases, the output torque decreases.

本発明装置では、降下部の巾が小さく、従って第2図の
突極/a、/b、・・・の巾が小さくても低速化するこ
とが避けられる効果がある。
In the device of the present invention, the width of the descending portion is small, so even if the widths of the salient poles /a, /b, . . . in FIG.

突極の数が多くなるので、出力トルクを増大せしめるこ
とができ、しかも低速化が防止される作用がある。
Since the number of salient poles increases, the output torque can be increased, and furthermore, there is an effect of preventing a decrease in speed.

第6図の矢印弘/aの巾だけ通電されるので、最も効率
の良好な部分のみの通電となる。前述したように、 i
to度の巾即ち矢印弘lの巾だけ通電すると効率が劣化
し低速の電動機となる不都合がある。
Since only the width of the arrow Hiroshi/a in FIG. 6 is energized, only the most efficient portion is energized. As mentioned above, i
If the current is applied only for the width of 0 degrees, that is, the width of the arrow, the efficiency will deteriorate and the motor will run at a low speed.

ダイオ−F′nの為に、電源電圧が低く、例えばバッテ
リの電源の場合にも使用することができる作用がある。
Because of the diode F'n, the power supply voltage is low, so that it can be used even when powered by a battery, for example.

オペアンプ3/aの出力がローレベルのときには。When the output of operational amplifier 3/a is low level.

アンド回路J?e 、 29f 、 2’/g 、 2
9hの下側の入力がハイレベルとなるので、端子30a
、30bの入力信号により、それぞれ励磁・イ〜p、d
z通電制御され、端子30c、30tlの入力信号によ
り、それぞれ励磁コイルJζ足ケー通電制御されて、電
動機を逆転せしめることができる。
AND circuit J? e, 29f, 2'/g, 2
Since the lower input of 9h becomes high level, terminal 30a
, 30b, excitation, i~p, d, respectively.
The energization of the excitation coils Jζ and K is controlled by input signals to the terminals 30c and 30tl, respectively, and the motor can be reversed.

第5図において、記号1+5a、弘jb、3tAは基準
電圧で、正負の端子を示している。
In FIG. 5, symbols 1+5a, Hirojb, and 3tA are reference voltages and indicate positive and negative terminals.

抵抗33a、、j3bは摺勢抵抗で、第3図(a)の抵
抗箱21に収納され、レノ々−〃が、矢印P方向に回動
することにより、摺動子、?6が左右に摺動するように
4成されている。
The resistors 33a, . . . , j3b are sliding force resistors, which are housed in the resistance box 21 shown in FIG. 6 is made up of 4 so that it can slide left and right.

第3図Ca>の手動ハンドルlを自aXの停車中に右廻
りに回転し始めると、負荷Cは著しく大きいので、円筒
17のみが回転し、棒状のバネ15は捩れる6にって、
案内ビン/7a 、 t7b (第3図(b))が、斜
溝/γa、/?bにそって滑動するので、円Tjliq
は、矢印、72aの方向に降下する。レノ々−Jは、反
時計方向に回動するので、第5図の摺動子3tは、中性
点Rより左方に移動する。
When the manual handle l in Fig. 3 Ca> starts to rotate clockwise while the vehicle aX is stopped, the load C is extremely large, so only the cylinder 17 rotates and the rod-shaped spring 15 is twisted.
The guide bins /7a, t7b (Fig. 3(b)) have oblique grooves /γa, /? Since it slides along b, the circle Tjliq
descends in the direction of arrow 72a. Since the reno-J rotates counterclockwise, the slider 3t in FIG. 5 moves to the left of the neutral point R.

従って、オペアンプJ/ aの十端子の入力電圧は一端
子(アースレベル)より大きくなり、オペアンプJ/a
の出力はハイレベルに転化するので、正転のモードに転
化される。同時に、抵抗33bによ−る電圧降下は、絶
対値回路(整流回路)3コにより整流されて、オペアン
プJ/cの十端子に入力されるO 手動・・ンrル弘に加えられる手動トルクが設定値を越
えると、オペアンプJ/cの十洩子の入力電圧が、一端
子の基準電圧、?μを越えるように構成されているので
、オペアンプJ/cの正の出力は、急速に上昇する。従
って、オペアンプ31b(誤差増巾回路となっている。
Therefore, the input voltage at the ten terminals of the operational amplifier J/a is higher than the one terminal (earth level), and the input voltage of the operational amplifier J/a
Since the output of is converted to high level, the mode is converted to normal rotation mode. At the same time, the voltage drop across the resistor 33b is rectified by three absolute value circuits (rectifier circuits) and input to the terminal of the operational amplifier J/c. exceeds the set value, the input voltage of the ten-rotor of the operational amplifier J/c becomes the reference voltage of one terminal, ? Since the positive output of the operational amplifier J/c is configured to exceed μ, the positive output of the operational amplifier J/c rises rapidly. Therefore, the operational amplifier 31b (functions as an error amplification circuit).

)の十端子の入力電圧を上昇せしめる。) to increase the input voltage of terminal 10.

従って、前述したように、チョッパ回路による励磁コイ
ルの電流が対応して増大し、出力トルクが増大するので
、第3図(a)の電動機Sの回転子lが回転して、円!
/?も同期回転して、円環19を矢印zbの方向に上昇
せしめる。
Therefore, as described above, the current in the exciting coil due to the chopper circuit increases correspondingly, and the output torque increases, so that the rotor l of the electric motor S in FIG. 3(a) rotates and rotates in a circle!
/? The ring 19 also rotates synchronously to raise the ring 19 in the direction of the arrow zb.

このときに、回転@jにより負荷Cは駆動され。At this time, the load C is driven by the rotation @j.

車輪は所望の方向に向きを変え始めるが、このときに回
転軸jの回動により、円環lqも回動し、この同町方向
は1円環lqが上昇復帰する方向となっているので、出
力トルクは減少するサーボ作用がある。従って1手動ハ
ンドル≠に必要なトルクは小さい設定値となり、手動ハ
ンドル弘の右廻りの回動角に対応した車輪の向きに変更
することができる。
The wheel begins to turn in the desired direction, but at this time, due to the rotation of the rotating shaft j, the ring lq also rotates, and this same direction is the direction in which the ring lq returns to the upward direction. There is a servo action that reduces the output torque. Therefore, the torque required for one manual handle≠ becomes a small set value, and the direction of the wheel can be changed to correspond to the clockwise rotation angle of the manual handle.

その後の手動ハンドル弘の左右の回動に対応して、車輪
の向きが変更され、手動ハンドル弘の所要トルクは小さ
(なる。軽いハンドル操作のできる)ξワハンドルとな
る。
In response to the subsequent left and right rotation of the manual handle Hiroshi, the direction of the wheel is changed, and the required torque of the manual handle Hiroshi becomes small (which allows for light steering operation).

端子、1140基準電圧を変更することにより1手動ハ
ンドル≠の所要トルクを変更することができる。
By changing the terminal, 1140 reference voltage, the required torque of 1 manual handle can be changed.

手動ハンドル弘を急速に回転したときに、オペアンプ3
1aの出力電圧が急上昇し、励磁電流も急速に増大して
、電動機Sが焼損する場合がある。
When the manual handle is rotated rapidly, operational amplifier 3
The output voltage of 1a increases rapidly, the excitation current also increases rapidly, and the motor S may burn out.

かかる不都合を防止する為に、ツェナーダイオード33
が設けられ、オペアンプ、?/cの出力電圧が。
In order to prevent such inconvenience, the Zener diode 33
Is there an op amp? /c output voltage.

所定値を越えると、ツェナーダイオード33が導通して
、励磁電流が所定値以下で運転されるようになっている
。手動ハンドル≠を左廻りに回動すると、円環19は矢
印u bの方向に上昇し、レバー20は時計方向に回動
するので、摺動子36は右方に中性点Rを越えて移動し
、点#36aの位置となる。
When the predetermined value is exceeded, the Zener diode 33 becomes conductive, and the excitation current is operated at a predetermined value or less. When the manual handle ≠ is rotated counterclockwise, the ring 19 rises in the direction of the arrow ub, and the lever 20 rotates clockwise, so the slider 36 moves to the right beyond the neutral point R. It moves to the position of point #36a.

従って、オペアンプJ/aの十端子の入力電圧は、一端
子のそれより低くなり、オペアンプj/aの出力がロー
レベルとなるので、電動機Sは逆転する。
Therefore, the input voltage at the ten terminals of the operational amplifier J/a becomes lower than that at the one terminal, and the output of the operational amplifier j/a becomes a low level, so that the motor S rotates in reverse.

絶対値回路32による抵抗、?jaの電圧降下は正電圧
となるので、車輪は逆方向に向きが変えられる。
Resistance by absolute value circuit 32, ? Since the voltage drop across ja becomes a positive voltage, the wheels are turned in the opposite direction.

このときのサーボ作用は右廻りの場合と全(同様で、そ
の作用効果も又同様である。
The servo action at this time is the same as in the case of clockwise rotation, and the effect is also the same.

以上の説明より判るように、本発明装置はトルク増巾装
置となるものである。
As can be seen from the above description, the device of the present invention serves as a torque amplification device.

第3図(a)の棒状のバネ/ざには、繰返し歪が発生す
るので、折損する事故が稀に発生する。このとぎにハン
ドル操作が不可能となることは許されな(So 第3図(b)の斜溝/qa 、 /9 bの長さを図示
のように設定された長さとすることにより、上述した不
都合が除去される。
Since repeated strain occurs in the rod-shaped spring shown in FIG. 3(a), accidents such as breakage rarely occur. It is not acceptable for the handle to become impossible to operate at this point. The inconvenience caused will be removed.

即ち、手動・・ンドル弘を左右に回動すると、案内ピン
/7a、/7bの端部が斜溝/qa、/9bの端部と当
接するので、円環/デ2回転軸jを介して負荷Cを直接
に駆動することができる。従って、通常のハンドル操作
とすることができる。
In other words, when the manual rotation is rotated left and right, the ends of the guide pins /7a and /7b come into contact with the ends of the diagonal grooves /qa and /9b, so can directly drive the load C. Therefore, the handle can be operated normally.

このときに、電動機Sが通電されていると、手動ハンド
ル≠の回動に対応して、車輪も向きを変えるが、サーメ
作用が不完全となるので、棒状のバネ15の折損を検知
して、電動機Sの印加電圧を断つことが好まし〜・。
At this time, if the electric motor S is energized, the wheel will also change direction in response to the rotation of the manual handle, but since the thermal action will be incomplete, breakage of the rod-shaped spring 15 will be detected. , it is preferable to cut off the voltage applied to the electric motor S.

事故により、電動機Sの通電が断たれたときには、案内
ピン/7a、/7bが、斜溝/?a、/qbの端部に当
接することにより、ノ・ンドル操作ができるので運(に
支障を生ずることがない。棒状のバネlざは、板)々ネ
を利用することもできる。
When the electric motor S is de-energized due to an accident, the guide pins /7a, /7b may fall into the diagonal grooves /? By abutting against the ends of a and /qb, the nozzle operation can be performed without causing any trouble.Instead of the rod-shaped springs, plate springs can also be used.

第3図(a)において、電動機Sの回転軸jにより負荷
Cを駆動しているダイレクトドライブ方式となっている
In FIG. 3(a), a direct drive system is used in which a load C is driven by a rotating shaft j of an electric motor S.

リラクタンス型の電動機Sは、前述したように、突極と
磁極の歯を増加することにより、比例して出力トルクが
増大し、低速化が避けられる。
As described above, in the reluctance type electric motor S, by increasing the number of teeth of the salient poles and magnetic poles, the output torque increases proportionally, and a reduction in speed can be avoided.

従って、ダイレクトドライブが採用できるので、周知の
手段のように、減速歯車が不要となり、事故のときに、
ハンドル操作系統より、!動機と減速歯車を電磁クラッ
チより切離す手段が不要となる特徴がある。又、電動機
の回転子の回転速度が小さく、回転慣性も小さいので、
手動ハンドル操作と車輪の向きを変える動作との対応が
速くなる特徴がある。
Therefore, since a direct drive can be adopted, there is no need for a reduction gear as in the well-known means, and in the event of an accident,
From the steering wheel operation system! It has the feature that there is no need for a means to disconnect the drive and reduction gear using an electromagnetic clutch. Also, since the rotation speed of the motor rotor is small and the rotational inertia is small,
The feature is that the correspondence between manual steering wheel operation and the action of changing the direction of the wheels is faster.

上述した対応を差支えない範囲でおそくすることにより
、電動fmsを小型化できる。次にその説明をする。
The electric FMS can be downsized by slowing down the above-mentioned response within a reasonable range. Next, I will explain it.

第3図(a)の回転軸jに歯車を固定し、電動機Sを外
付けとし、電動機Sの回転軸に固定した歯車と上記した
歯車と噛合して、λ対7〜3対1位に減速して駆動する
ことにより目的が達成される。
A gear is fixed to the rotating shaft j in Fig. 3(a), an electric motor S is attached externally, and the gear fixed to the rotating shaft of the electric motor S meshes with the gear mentioned above, so that the ratio of λ to 7 to 3 to 1 is achieved. The objective is achieved by driving at reduced speed.

手動ハンドル弘の回転の2〜3倍の電動機Sの回転とな
るが、慣性抵抗による問題点が除去される。
Although the rotation of the electric motor S is two to three times the rotation of the manual handle, problems caused by inertial resistance are eliminated.

又リラクタンス型の電動機は、界磁マグネット、整流子
、刷子がなく、又減速比の大きい減速歯車がないので、
事故により電動機の通電が停止した場合でも、ハンドル
操作は通常の操作と同じとなり、有効な手段となるもの
である。
In addition, reluctance type electric motors do not have field magnets, commutators, brushes, or reduction gears with large reduction ratios.
Even if the electric motor is de-energized due to an accident, the steering wheel operation remains the same as normal operation, making it an effective means.

次に第μ図(a)につき、円環lqの移動検出の為の他
の手段を説明する。
Next, referring to FIG. μ(a), another means for detecting the movement of the ring lq will be explained.

第3図(b)のコイルgは、径がlOミリメートル位で
100ターン位のもので、円11/9の下端に貼着され
たアルミニューム板に、≠ミリメートル位の空隙を介し
て対向して本体に固定されている。
The coil g in Fig. 3(b) has a diameter of about 10 mm and about 100 turns, and is opposed to an aluminum plate attached to the lower end of the circle 11/9 with a gap of about ≠ mm. is fixed to the main body.

第を図(、)に示すように、lメガサイクル位の交流が
、コイルtに連成されている。記号7は発掘回路(発振
器)である。
As shown in Fig. 1, an alternating current of about 1 megacycle is coupled to the coil t. Symbol 7 is an excavation circuit (oscillator).

アルミニューム板に、コイルざが近づくと、渦#、損失
が増大するので、インピーダンスが低下することを利用
して、円pitの位置検出を行なっている。
When the coil approaches the aluminum plate, the vortex # and the loss increase, so the position of the circular pit is detected by utilizing the decrease in impedance.

コイルr、抵抗3,3a、31oはブリッジ回路となり
、第3図(b)の案内ピン/7a、/7bが、斜溝/q
a、/qbの中央にあるときに平衡して、オペアンプ/
/aの出力端子/Jaの出力がアースレベルにあるよう
に諸常数が設定されている。
Coil r, resistors 3, 3a, and 31o form a bridge circuit, and guide pins /7a and /7b in Fig. 3(b) are connected to diagonal groove /q.
Balanced when at the center of a, /qb, the operational amplifier /
Various constants are set so that the output of the output terminal /Ja of /a is at the ground level.

円fjl/Yが降下すると、コイルrのインピーダンス
が減少し、抵抗3の電斤降下が大きくなるので、端子/
jaの出力は、比例して正の電圧が増大する。
When the circle fjl/Y falls, the impedance of the coil r decreases and the voltage drop of the resistor 3 increases, so the terminal /
The output of ja increases in positive voltage proportionately.

円環19が上昇すると、端子/Jaの負の出力電圧が比
例して増大する。
As the ring 19 rises, the negative output voltage at terminal /Ja increases proportionally.

絶対値回路12により、上述した正負の電圧は、整流し
て端子/3bより出力される。
The above-mentioned positive and negative voltages are rectified by the absolute value circuit 12 and outputted from the terminal /3b.

端子/Jaの出力電圧は、第5図の抵抗33 a 、 
33bと摺動子36より得られる電圧と同じ性質のもの
となり、又端子/3bの出力電圧は、第5図の絶対値回
路32の出力と同じ性質のものとなる。
The output voltage of the terminal /Ja is the resistor 33 a in FIG.
33b and the voltage obtained from the slider 36, and the output voltage of the terminal /3b has the same characteristics as the output of the absolute value circuit 32 shown in FIG.

従って、端子/Ja、/Jbの出力電圧を同じ目的に使
用できるものである。第q図(a)のダイオードタa、
5i’b及びコンデンサ10a、10bはともにローノ
ξスフイルタである。
Therefore, the output voltages of terminals /Ja and /Jb can be used for the same purpose. Diode a in Fig. q (a),
5i'b and capacitors 10a and 10b are both ronos ξ filters.

第2図において、突極/a、/b、・・・の位置検知素
子としてコイルffa、♂bを使用したが、他の位置検
知手段を利用することができる。例えば、回転子/と同
期回転するマグネット回転子を設け、磁気抵抗素子によ
り回転子lの位置検知を行なうことができる。
In FIG. 2, coils ffa and ♂b are used as position detection elements for the salient poles /a, /b, . . . , but other position detection means can be used. For example, it is possible to provide a magnetic rotor that rotates synchronously with the rotor l, and to detect the position of the rotor l using a magnetoresistive element.

高速走行中に、事故によりl相の励磁コイルの通電のみ
となると、電動機Sの回転子は電磁的にロックされ、車
輪の向きも固定される。
During high-speed driving, if only the I-phase excitation coil is energized due to an accident, the rotor of the electric motor S is electromagnetically locked and the orientation of the wheels is also fixed.

かかる不都合を除去する為に、設定速度を越えると、電
源を断つ回路を付設する必要がある。
In order to eliminate this inconvenience, it is necessary to install a circuit that cuts off the power when the set speed is exceeded.

低速時にハンドル操作が困難となっても、運転に大きい
不都合の生ずることはない。この場合に゛電源を切るこ
とにより、通常のハンドル操作を行なうことができる。
Even if it becomes difficult to operate the steering wheel at low speeds, there will be no major inconvenience to driving. In this case, normal steering operation can be performed by turning off the power.

〔効果〕〔effect〕

第1の効果。 First effect.

リラクタンス型の電動機が駆動源となっているので、減
速歯車及び電磁クラッチが不要となり、構成が簡素化さ
れ、小型廉価となる。
Since a reluctance type electric motor is used as the drive source, a reduction gear and an electromagnetic clutch are not required, and the configuration is simplified, making it compact and inexpensive.

第2の効果。Second effect.

駆動系のトルク検出に、第3図(a)に示す機構が採用
されているので、トルクに比例した電気信号の検出が容
易となり、故障の頻度の大きい摺動接点が除去される。
Since the mechanism shown in FIG. 3(a) is adopted to detect the torque of the drive system, it becomes easy to detect an electric signal proportional to the torque, and sliding contacts that frequently fail are eliminated.

第3の効果。Third effect.

電動機の回転速度が低い為に、手動ハンドルの回動に対
する車輪の方向変換の応答性が良好となる。
Since the rotational speed of the electric motor is low, the responsiveness of the direction change of the wheels to the rotation of the manual handle is good.

第≠の効果。Effect of ≠th.

トルク検出の為の棒状の・ぐネ/Iが折損しても自動的
に手動トルクによるハンドル操作に切換えられる。
Even if the rod-shaped gune/I for torque detection breaks, the handle operation can be automatically switched to manual torque.

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

第1図は、本発明装置に使用されるリラクタンス型の電
動機の平面図、第2図は同じ(その突極。 励磁コイル、磁極の歯の展開図、第3図は1本発明装置
の機構の説明図、第1図は、位置検知装置の電気回路図
、第5図は、励磁電流制御回路図、第6図は位置検知信
号、出力トルク、励磁電流のタイムチャート、第7図は
、出力トルクを平坦とする手段の説明図、第r図は、位
置検知信号のタイムチャートをそれぞれ示す。 /、/a、/b、−回転子と突極、  /A 、 /A
a、/Ab、−電機子と磁極、  /7a 、 /7b
 、 −に、L、M、N・・・励磁コイル、   j、
μa・・・回転軸%  a−/、a−1,a−j、t)
−/、t)−J、b−j、・・・歯、  コ・・・基板
、  弘・・・手動ハンrル、  17・・・円筒、 
 /l・・・棒状の、?ネ、弘b・・・軸受、    
/デ・・・円環、   20・・・レノ々−21・・・
抵抗箱、   S・・・電動機、   C・・・負荷、
/7a、/7b−案内ピン、   /9a 、/9b−
・斜溝、/?a、/ざb・・・突出部、   t、♂a
、♂b・・・コイル、  /2 、32−・・絶対値回
路、  //a、//b。 //c 、J/a 、j/b 、3/c−−−オペアン
プ、  7゜7a・・・発振器、  Q? a 、 2
3 b・・・直流電源圧負極、Jqa 、2デb  、
  =−、J9h  、27a  、2ob  、  
−、J7d・・・アンド回路、  21a、2ざす、・
・・、JJd・・・オア回路、  2弘a、2μb、・
・・、、244h・・・トランジスタ、≠2.弘2a 
、、?7a  、、?7b  、j7c  、3g、3
q 、 tAo−・・励磁電流曲線、  ≠3.弘3a
・・・トルク曲線、  5Qa 、50b、−,3/a
 、j/b 、−、!;2a、3;2b 、・・・j、
?a 、3Jb 、−、j4La 、jfb 、=・、
Jja 、jjb 。 −,36a 、job 、 −、j7a 、j7b 、
 ・・・位置検知信号曲線。 渠 2 回 羊 1 回 茶 図(4) 名 θ 図 手続補正書(自発) 平成7年2月27日 「急速に行なわれるUがある。」の記載の次に下記の文
を加入する。 記
Fig. 1 is a plan view of a reluctance type electric motor used in the device of the present invention, Fig. 2 is the same (its salient poles), a developed view of the excitation coil and teeth of the magnetic pole, and Fig. 3 is the mechanism of the device of the present invention. 1 is an electric circuit diagram of the position detection device, FIG. 5 is an excitation current control circuit diagram, FIG. 6 is a time chart of the position detection signal, output torque, and excitation current, and FIG. 7 is an electric circuit diagram of the position detection device. Figure r, an explanatory diagram of the means for flattening the output torque, shows a time chart of the position detection signal, respectively. /, /a, /b, - rotor and salient poles, /A, /A
a, /Ab, - armature and magnetic pole, /7a, /7b
, −, L, M, N... excitation coil, j,
μa... Rotation axis % a-/, a-1, a-j, t)
-/, t) -J, b-j,...teeth, K...board, Hiroshi...manual handle, 17...cylindrical,
/l...rod-shaped? Ne, Hirob...Bearing,
/de...circle, 20...reno-21...
Resistance box, S...motor, C...load,
/7a, /7b-guide pin, /9a, /9b-
・Diagonal groove, /? a, /za b...protrusion, t, ♂a
,♂b...Coil, /2,32-...Absolute value circuit, //a, //b. //c, J/a, j/b, 3/c--- operational amplifier, 7°7a... oscillator, Q? a, 2
3 b...DC power supply voltage negative pole, Jqa, 2 deb,
=-, J9h, 27a, 2ob,
−, J7d...AND circuit, 21a, 2 points,・
..., JJd...OR circuit, 2 hiroa, 2μb,...
..., 244h...Transistor,≠2. Hiro 2a
,,? 7a...? 7b, j7c, 3g, 3
q, tAo--excitation current curve, ≠3. Hiro 3a
...Torque curve, 5Qa, 50b, -, 3/a
,j/b ,-,! ;2a, 3;2b,...j,
? a,3Jb,-,j4La,jfb,=・,
Jja, jjb. -,36a,job,-,j7a,j7b,
...Position detection signal curve. Ditch 2 times Sheep 1 time Tea map (4) Name θ Map procedure amendment (voluntary) February 27, 1995 The following sentence is added next to the statement "There is a U that is rapidly implemented." Record

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)回転軸が軸受により回動自在に支持された手動ハ
ンドルと、該回転軸の端部に底面中央部が固着されると
ともに同軸で同期回転する円筒と、1端が回転軸の前記
した端部に固定され、他端が円筒内部に介在された棒状
のバネと、該バネと同期回転するとともにバネの長手方
向に滑動できるように中央部が遊嵌された円環と、該円
環の外周面が円筒の開口部内周面に遊嵌し、円環外周面
に設けた複数個の斜溝と嵌合する円筒の複数個の突出部
により、バネの歪曲により円環を円筒にそって往復動せ
しめる装置と、往復動する円環の往動量に比例する第1
の電気信号が得られ、復動量に比例した第2の電気信号
が得られる往復動検知装置と、棒状のバネの前記した他
端を駆動する回転軸を備えたリラクタンス型の電動機と
、第1、第2の電気信号により、リラクタンス型の電動
機をそれぞれ正逆転せしる電気回路と、リラクタンス型
の電動機の回転軸により駆動される負荷と、該負荷の駆
動トルクが増加したときの第1、第2の電気信号の増加
量に対応した励磁電流をリラクタンス型電動機の励磁コ
イルに通電して、手動ハンドルの駆動トルクを設定値に
保持する通電制御回路とより構成されたことを特徴とす
る手動トルク増巾装置。
(1) A manual handle whose rotating shaft is rotatably supported by a bearing, a cylinder whose bottom center part is fixed to the end of the rotating shaft and rotates synchronously on the same axis, and a cylinder whose one end is rotatably supported by the rotating shaft. A rod-shaped spring fixed to one end and having the other end interposed inside a cylinder; a circular ring having a center portion loosely fitted therein so as to rotate synchronously with the spring and slide in the longitudinal direction of the spring; and the circular ring. The outer peripheral surface of the cylinder fits loosely into the inner peripheral surface of the opening of the cylinder, and the plurality of protrusions of the cylinder that fit into the plurality of diagonal grooves provided on the outer peripheral surface of the ring cause the ring to be bent along the cylinder due to the distortion of the spring. and a first device proportional to the amount of forward movement of the reciprocating ring.
a reciprocating motion detection device capable of obtaining an electric signal of 1 and a second electric signal proportional to the amount of backward movement; , an electric circuit that rotates a reluctance type electric motor in forward and reverse directions by a second electric signal, a load driven by a rotating shaft of the reluctance type electric motor, and a first electric circuit when the driving torque of the load increases; A manual control device comprising: an energization control circuit that energizes an excitation coil of a reluctance motor with an excitation current corresponding to the amount of increase in the second electric signal to maintain the drive torque of the manual handle at a set value. Torque amplification device.
JP63317629A 1988-12-17 1988-12-17 Manual torque amplification device Pending JPH02164662A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006191709A (en) * 2004-12-28 2006-07-20 Denso Corp Reference position recognition device

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JP2006191709A (en) * 2004-12-28 2006-07-20 Denso Corp Reference position recognition device

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