JPH04217852A - 冗長フォースモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直線軸力を発生させる
電気ソレノイドに関し、特に、駆動電流に比例する割合
に短い変位を発生させるフォースモータと呼ばれる種類
の電気ソレノイドに関する。

【０００２】

【従来の技術】ソレノイドは、励起電流の方向に関して
変化しない作動方向を一般に特徴とするものである。即
ち、直流電流源の極性が反転しても、ソレノイドは同じ
方向の軸方向運動を行わせる。フォースモータは、該フ
ォースモータのアーマチュアの運動がコイルの電流の方
向により制御されることとなる様に永久磁石磁界を使っ
てソレノイドのエアギャップに予めバイアスをかけてお
く点でソレノイドと区別される。電流の極性が反転する
とフォースモータのアーマチュアの変位の方向が反転す
る。

【０００３】重量、サイズ、コスト及び電力消費の効率
が第１の考慮対象である高性能航空機のバルブ・スプー
ルを駆動するためにフォースモータがしばしば使用され
る。従って、高磁力を生じさせることに伴う損失をなる
べく少なくし、通常はソレノイドの鉄より高い相対コス
トを有する永久磁石のサイズをできるだけ小さくするの
が有利である。本願の図１は、説明を容易にするために
構造を単純化した従来のフォースモータを示す。ステー
タ１０は、取り付けブラケット１２と、磁束進行の経路
となる鉄心とを包含する。アーマチュア１４は出力シャ
フト１６に取り付けられて、該シャフトと共に動く。ス
テータ取り付け台には、実線の矢２０により示されてい
る。ステータ及びアーマチュアを通る磁束流を生成する
永久磁石１８が包含されている。磁石１８からのこの磁
束は、エアギャップ２２及び２４を横断して反対方向に
進む。コイル２６及び２８が設けられ、同方向にエアギ
ャップ２２及び２４を横断する点線の矢３０により示さ
れている磁束流経路を提供するように巻かれている。従
来技術のフォースモータは、一方向の電流がコイル２６
及び２８に提供されるときにはシャフト１６により出力
運動を提供し、反対の電流がコイル２６及び２８に提供
されるときには出力シャフトを反対方向に運動させる。 この運動方向は、図１に示されている様に、永久磁石１
８により生成される磁束（実線の矢２０で示されている
）が、コイルに生成される磁束流（点線の矢３０で示さ
れている）と同方向にエアギャップ２２を横断するが、
逆方向にエアギャップ２４を横断するということに起因
する。これに起因して、エアギャップ２２ではエアギャ
ップ２４でよりも大きな引力が存在することとなり、従
って、アーマチュアは左側ステータ部分の方へ引きつけ
られて出力シャフトを左へ動かす。明らかに、両方のコ
イル２６及び２８の電流を反転させれば、点線の矢３０
で示されている、コイルにより生成される磁束流経路の
方向は両方のエアギャップ２２及び２４について反転す
る。永久磁石１８は、図示されている様にステータ組立
体に取り付けることもでき、或いはアーマチュアの一部
としても良い。

【０００４】コイルにより生成される磁束流を（コイル
を別様に巻き、或いは単に直流電流源の極性を反転させ
ることにより）反転させるならば、磁束流はエアギャッ
プ２４を横断して累積的になり、そしてエアギャップ２
２を横断して差動的となり、その結果、アーマチュアは
右へ運動し、その結果として出力シャフトは右へ動く。 エアギャップ２２及び２４は、磁束がエアギャップを貫
通し、その結果としてステータ及びアーマチュア間に軸
方向の引力を発生させる作用エアギャップと呼ばれる。 従来技術のフォースモータはもう一つのエアギャップ３
２も持っており、このエアギャップは、半径方向の磁束
流中の非作用エアギャップと呼ぶことのできるものであ
る。よって、ステータとアーマチュアとの間に引力があ
っても、フォースモータの軸方向即ち、作用方向の力を
増大させる結果とはならない。磁束流を最大にする（エ
アギャップを最小にする）ために、この寸法はなるべく
小さくされる（磁束流経路の磁気抵抗を最小にする）が
、ステータとアーマチュアとの相対運動を考慮して、充
分な隙間を維持しなければならない。

【０００５】従来技術の他のフォースモータが図２に示
されている。図２のモータ３４はシャフト及びアーマチ
ュア組立体４４を中心とする環状の４個のコイル３６、
３８、４０、４２を利用しており、該組立体は軸方向に
右又は左に滑動可能である。いずれか一つのコイルに給
電すると、『レーン』と呼ばれる磁束線が生成され、４
個のコイルの全てに給電すると４個のレーンが生成され
る。スペーサ４６、４８及び心出しスプリング５０、５
２は、シャフト及びアーマチュア組立体４４を作用エア
ギャップ５４及び５６との関係で心出しし且つコイル３
６、３８、４０、４２から一定距離離隔させておくのに
役立つ。永久磁石５８、６０は、極片６２、６４とスペ
ーサ４６、４８との間に位置し、両方の北極片が互いに
対向して静磁束経路６６、６８（実線）を発生させてい
る。コイル３６、３８、４０、４２が全て並列に給電さ
れて、その全てが磁束経路７０（点線）を生成させると
き、エアギャップ５４を横断する永久磁石磁束経路６８
とコイル生成磁束経路７０との累積効果の故に、シャフ
ト及びアーマチュア組立体４４は左へ移動させられる。 コイル３６、３８、４０、４２の電気的極性が反転する
と、コイル生成磁束経路７０が反対方向（図示せず）に
向けられて、エアギャップ５６を横断する静磁束経路６
６に累積的に加わり、シャフト及びアーマチュア組立体
４４を右へ移動させる。

【０００６】図２のモータの、図１のモータに優る主な
利点は、図２モータには３レベルの冗長性が組み込まれ
ているのに図１のモータには一つもないという点である
。図２のモータのコイルの一つ、二つ、又は三つが故障
しても、該コイルが並列駆動装置に電気的に接続されて
いるならば、残りのコイルがシャフトと、付随のスプー
ル・バルブとを効果的に駆動することができる。一方、
図１のモータは、２個の直列接続のコイルを持っている
だけで、余分の冗長性レベルを提供することはできない
。

【０００７】

【発明が解決しよとする課題】図２のモータには幾つか
の欠点がある。第１に、各コイルの磁気回路が同じコア
構造を共有しているので、一つのコイルの動作不良によ
る電圧変動に起因して、他のコイルに望ましくない電圧
が発生して不安定な誤動作を引き起こすことがある。第
２に、短絡したコイルにより生成された熱が隣のコイル
に伝わって性能を劣化させたり他のコイル不調を生じさ
せたりすることがある。第３に、一端の単一の励起コイ
ルが励起されると、非対称磁束がそれぞれのエアギャッ
プに生じて、コイル極性に応じてそれぞれのエアギャッ
プを通してアーマチュアに非対称的引力が作用する結果
となることがある。第４に、コイルを積み重ねて冗長性
安全係数を高めると、モータの長さと重量とが、特にス
ペース及び重量が貴重である航空機においては、大きく
なり過ぎて使用できなくなる。第５に、図２のモータは
、作用エアギャップと磁石との間に磁気的に柔らかい物
質を使用するので、ギャップ中の磁束経路の境界が不明
瞭となる。従って、多レーン故障時に移動部材に対称的
移動力を提供すると共に、コイルの短絡又は開路の場合
に全てのレーンを電気的に且つ磁気的に孤立させる、数
層の冗長性を有する多レーンフォースモータが求められ
ている。

【０００８】本発明の目的は、電気的に且つ磁気的に独
立した複数のレーンを有するフォースモータを提供する
ことである。本発明の他の目的は、フォースモータのレ
ーンを、各レーンが他のレーンにより生成された熱から
実際上絶縁されることとなる様な物理的構造に配置する
ことである。本発明の他の目的は、対称的磁束を生成し
、従って、故障したレーンの数や位置に関わらずいずれ
の方向にも対称的引力をアーマチュアに作用させること
のできる多レーンフォースモータを提供することである
。本発明の他の目的は、モータの長さを短縮するために
、軸方向に又は一線にコイルを積み重ねるのではなくて
コイルを可動シャフトの周囲に環状に積み重ねるフォー
スモータを提供することである。本発明の他の目的は、
作用エアギャップと磁石との間に磁気的に柔らかい物質
を必要とせず、よって境界のはっきりした磁束を該エア
ギャップに生じさせ、その結果として効率を高めるフォ
ースモータを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的及びそ
の他の目的は、本発明により、軸方向に可動の中央シャ
フトの周囲に環状に磁気レーンを配置したフォースモー
タを提供することにより達成されるが、ここで該シャフ
トはアーマチュアに結合され、該アーマチュアも、該モ
ータの各レーンを形成する２個のコイルの間に位置する
ギャップの中で該シャフトと共に軸方向に動く。１レー
ン当たり３個の永久磁石が使用され、該永久磁石は、該
モータのハウジングに固着されて、該アーマチュアと付
随の磁性材料とを通る静磁束経路の組を生成する。各レ
ーンのコイルは、給電されたとき、２方向のうちの一つ
の方向の磁束経路を生成し、それは、１方向においては
、作用エアギャップを飛び越えてアーマチュア及びシャ
フトを１方向に引っ張る。一方、該コイルが逆極性に励
起されたときには、生成された磁束は方向を逆転させて
該静磁束と結合して該アーマチュア及びシャフトを他方
向に動かす。好適な実施例では、本発明の中央シャフト
の周囲に四辺形（　“ｑｕａｄ”）に配置された４個の
磁気レーンは電気的にも磁気的にも独立しており、従っ
て、各レーンにおけるコイル短絡やコイル開路の効果は
、残りの３個のレーンに対して何の影響も与えない。そ
の結果、対称的で、安定な引力をシャフトに対して軸方
向に作用させる３レベルの安全冗長性を持ったフォース
モータが得られる。

【００１０】

【実施例】図３ないし図６は、本発明の一実施例の種々
の断面を示す。図３は、ハウジング１２２を貫通してピ
ン１１２により端部においてシャフト端部１１４に固着
されたシャフト１１０を示す。各シャフト端部１１４は
、スプリングカバー１２０を貫通するボルト１１８によ
りスプリング板１１６に固着されている。図４に示され
ているように、スプリング板１１６は、シャフト１１０
に対して整合・心出し作用をする半径方向に伸びるアー
ムを有し、該アームはコア及びスプリングボルト１２４
によりハウジング１２２の外周付近で確保されている。 シャフト１１０の両端部にスプリング板１１６があるの
で、シャフト１１０は、外部から軸力を受けていないと
きには静止平衡位置に保持される。

【００１１】再び図３を参照すると、アーマチュア１２
８はピン１２６によりシャフト１１０の中点に固着され
ている。好適な実施例では、アーマチュア１２８は、２
％バナジウム、４９％コバルト及び４９％鉄の高透磁率
組成から成るが、これは炭素鋼よりも単位面積当たり多
くの磁束を運ぶものとして当該技術分野で周知になって
いるものである。図５及び図８の（ａ）に示されている
ように、アーマチュア１２８は、モータの各レーンにつ
き一つのアームが延びている『クローバーの葉』の形を
持っている。図８の（ｂ）に示されているように、本発
明の好適な実施例では、各アームの外側部分は段差のあ
る厚み１２９を有し、ここで磁束経路はアーマチュア１
２８から出入りする。

【００１２】再び図３を参照すると、モータのハウジン
グ１２２は、リングギャップ１３４により分離されたス
テータ部分１３０、１３２から成っており、その全てが
、好適な実施例では低炭素鋼から成ってる。図３に示さ
れているように、これらの構成要素は、組立時には、小
さなダウエル１３６と、より大きなスリーブダウエル１
３８とを使って整合させられる。スリーブダウエル１３
８は、これらの要素がシャフト１１０及びアーマチュア
１２８の周囲に組み立てられるときに離ればなれになら
ぬようにしっかりと保持する。ハウジング１２２の一端
部はカバー１４０により囲まれ、他端部はアルミニウム
取り付けフランジ１４２に固着されている。

【００１３】ハウジング１２２内には弧状の永久磁石１
４４及び棒状の永久磁石１４６があり、これらは、図５
及び図７の（ａ）に示されている位置でエポキシ樹脂に
よりリングギャップ１３４にしっかりと接着されて、一
方の側に開口部を有するトーラスの形状の実質的に閉じ
た磁界を形成する。該磁石は、既知の如何なる永久磁石
材料から成っていても良いけれども、好適な実施例では
サマリウムコバルトから成る。該モータの各レーンにつ
き２個の棒状磁石１４６と１個の弧状磁石１４４とがあ
る。棒状磁石１４６を追加して固着させるために、その
各々が、各弧状磁石１４４の端部に切り込まれた隆起の
中に連結される。また、ステンレススチールの磁石保護
部材１４８が各棒状磁石１４６の端部の上に置かれ、図
７の（ｂ）に示されているようにワイヤ案内筒１５０に
より固着されている。

【００１４】アーマチュア１２８の各アームは、図５に
示されているように、非作用エアギャップ１５１により
磁石１４４、１４６から分離されている。図６に示され
ているように、各レーンに一つずつ、４組のコイル組立
体１５２がある。図３に示されているように、各コイル
組立体１５２は２個のコイル１５４及び１５５から成っ
ており、これらは、随伴するコイルコア１５６に巻かれ
、アーマチュア１２８の随伴するアームの両側に位置す
る。磁石１４４、１４６はリングギャップ１３４に配置
されている。コイルコア１５６は、アーマチュア１２８
と同じく、好ましくは２％バナジウム、４９％コバルト
、及び４９％鉄から成る。図３に示されているように、
コイルコア１５６はコアボルト１５８によりステータ部
分１３０、１３２に固着されている。

【００１５】各コイル組立体１５２の個々のコイル１５
４及び１５５は、ワイヤ案内筒１５０に収容されたワイ
ヤ１６０により電気的に直列接続されているので、給電
されたときには、両方のコイル１５４及び１５５により
生成された磁束２１０は同じ方向に向けられる、即ち、
コイルコア１５６を通りアーマチュア１２８を通り、そ
してアーマチュア１２８及びコイルコア１５６間でアー
マチュアの両側に位置する作用エアギャップ１６２を横
断する方向に向けられる。アーマチュア１２８及び磁石
１４４、１４６に面するコイル１５４及び１５５の端部
は非磁性アルミニウム・フランジ１６４で覆われており
、コイル１５４及び１５５の外側端部は、低炭素鋼から
成る磁気透過性のフランジ１６６で覆われている。

【００１６】図４、図５及び図６は、図３と相まって、
本発明のモータのレーンの環状構成を示す。図４は、シ
ャフト１１０、シャフト端部１１４、スプリングカバー
１２０、スプリング板１１６のアーム及びアルミニウム
取り付けフランジ１４２を示す端面図である。図５は、
アーマチュア１２８、棒磁石１４６、弧状磁石１４４１
シャフト１１０、及び、アーマチュア１２８をシャフト
１１０と固定するピン１２６を強調する内部断面図であ
る。

【００１７】図６は、モータの他の断面の内部断面図で
あり、単独のコイル組立体１５２内の個々のコイル１５
４を示す。コイル１５４は、電流の極性に応じて両方の
コイルを通して同じ方向の磁束流を生成するために、コ
イル１５５（図示せず）と電気的に直列に接続され且つ
同じ方向に巻かれている。図６は、リングギャップ１３
４の内向き半径方向アームを明らかに示す。ワイヤ案内
筒１５０も、リングギャップ１３４の内向き半径方向ア
ームの端部に切り欠かれて示されている。

【００１８】図７の（ａ）は、リングギャップ１３４の
端断面図であり、８個の棒状磁石１４６と４個の弧状磁
石１４４との位置を示す。棒状磁石１４６及び弧状磁石
１４４はリングギャップ１３４にエポキシ樹脂で接着さ
れて示されており、棒状磁石１４６は、弧状磁石１４４
の端部と連結して磁石１４４、１４６とリングギャップ
１３４との間にエアポケットを形成するために、端部に
切り込まれたノッチを有するものとして示されている。 シャフト１１０に密接した棒状磁石１４６の端部は、磁
石保護部材１４８で覆われて示されている。棒状磁石１
４４がエポキシ樹脂で接着されているリングギャップ１
３４の半径方向内向きに伸びるアームは、各磁石保護部
材１４８の穴を貫通して延在すると共に、それぞれの各
端部に穿設された穴を有する。図７（ｂ）に示されてい
るようにコイル組立体１５２のためのワイヤ（図示せず
）　を内蔵するワイヤ案内筒１５０がこの穴に挿入され
ており、これも、棒状磁石１４６を弧状磁石１４４に対
して確実に保持するのに役立つ。

【００１９】図８の（ａ）はアーマチュア１２８及びシ
ャフト１１０から成る組立体の端面図である。図８の（
ａ）及び図８の（ｂ）は、アーマチュア１２８のアーム
の構成における段状欠刻１２９を示し、これは、図３に
示されている作用エアギャップ１６２を通る好適な磁束
経路を可能にするものである。図８の（ｂ）は、シャフ
ト１１０をアーマチュア１２８に確実に結合するハウ・
ピン（ｈｏｗ　　ｐｉｎ）１２６も示す。図３のコイル
コア１５６に隣接するアーマチュア１２８のアームは、
コイルコア１５６及びステータ部分１３０及び１３２と
同じく、それらの内側部分の整合のための穴を持ってい
る。

【００２０】図９は、無給電位置にある本発明のフォー
スモータの１レーンの一部を示しており、アーマチュア
１２８は該モータの一つのレーンにおいてコイル組立体
１５２の対向するコイル１５４及び１５５の中間に滑動
可能に配置されている。各レーンの１個の弧状磁石１４
４及び２個の棒状磁石１４６（図９には示さず）　は、
各レーンに静止磁束経路（実線の矢）２００を生じさせ
る。各レーンにおいて全ての極性が同じでなければなら
ないことを除いて、磁石の極性は差異を生じさせない。 換言すると、与えられたレーンの弧状磁石１４４及び２
個の棒状磁石１４６は、全て、その北極がそのレーンの
軸に関して半径方向外向き又は半径方向内向きとなって
いなければならない。４個のレーンについての磁石１４
４、１４６の極の極性は同一でなくてもよいが、その理
由は、１つの磁石１４４、１４６の極の極性が逆になる
と、その一つのレーンのコイル組立体１５２の極性も他
のレーンのコイル組立体１５２の極性から逆転させられ
るならば、他のレーンと同じ方向のアーマチュア１２８
及びシャフト１１０の運動を生じさせることがあるから
である。

【００２１】与えられたレーンにおいて、図９の下部に
示されているように、磁石１４４、１４６の組の北極が
外方を向いていれば、静止磁束経路２００が生じて、こ
れにより磁束線は磁石１４４、１４６の北極端を出て、
モータのハウジング１２２の両端に向かって流入し、そ
のレーンに付随するコイルコア１５６に戻って流入し、
アーマチュア１２８の両側の２個の作用エアギャップ１
６２を横断し、アーマチュア１２８を通り、そのレーン
部に付随する非作用エアギャップ１５１を通り、そして
そのレーンの磁石１４４、１４６の南極端に戻って流入
する。この位置において、シャフト１１０の両側にある
スプリング板１１６は、各レーンのコイル組立体１５２
を構成するコイル１５４の中心にシャフト１１０及びア
ーマチュア１２８の組立体を直接保持しようとする。こ
の静止磁束経路２００の説明は、モータの４個のレーン
の全てについて同様である。

【００２２】図１０は給電されたフォースモータの１レ
ーンの一部を示し、ここでアーマチュア１２８は給電励
起されたコイル生成磁束経路２１０（　点線の矢）　と
結合した図９の静止磁束経路２００の加算効果により右
へ引きつけられるが、この磁束経路２１０は、右側の作
用エアギャップ１６２を横断する静止磁束経路２００（
　実践の矢）　を強化してアーマチュア１２８を右へ引
き寄せる。左側のコイルコア１５６を通る静止磁束経路
２００は残っているけれども、左側の作用エアギャップ
１６２を横断してアーマチュア１２８及びシャフト１１
０に及ぼす引き寄せ効果は、左側の給電励起されたコイ
ル１５４により生成された、反対方向に流れる磁束経路
２１０により少なくとも部分的に相殺される。従って、
左側の作用エアギャップ１６２を横断する正味の引力は
減少し、右側の作用エアギャップ１６２を横断する引力
は、生成された磁束経路２１０と、そのギャップを横断
する静止磁束経路２００との正味の和により増大する。 図１０は実際の変位を示さないが、その効果は、アーマ
チュア１２８の右への正味の引き寄せ及び変位である。 極の極性の反転は、逆の状況を引起し、右側の作用エア
ギャップ１６２を横断する磁束経路は相殺され、左側の
作用エアギャップ１６２を横断する磁束経路は加わり合
ってアーマチュア１２８を左へ引き寄せる。

【００２３】本発明の好適な実施例においてはコイル組
立体１５２のコイル１５４及び１５５は、図６に示され
ているように三角形である。三角形のコイル１５４及び
１５５は同じワイヤ巻回数の円形コイルよりも小さな体
積を占めるので、より大きな円形コイル又はより大きな
電流により得られるのと同じ量の磁束を生成することが
できる。三角形のコイル１５４及び１５５は、コイル間
の死領域を縮小させるので、渦電流の発生及びヒステリ
シス損失を減少させ、従ってモータの全体としての性能
を向上させる。以上、目下最も実用的で好都合な実施例
と考えられているものと関連させて発明を説明したが、
本発明は、開示した実施例に限定されるものではなく、
反対に、特許請求の範囲の欄の記載内容に包含される種
々の変形及び同等構成を含むものであることが理解され
なければならない。

【００２４】

【発明の効果】本発明のモータは、モータに動力を与え
る独立の磁気レーンを供給することにより数レベルの冗
長性を設けなければならない厳しい航空機用のフォース
モータを提供するために設計されたものである。一つの
レーンにより生成される電気的及び磁気的力線及び場は
他のいずれのレーンに対しても何らの効果も及ぼさない
ので、各レーンが独立している。対照的に、図２の従来
技術のモータは、４個のコイルの全てが同じ構造及び磁
気回路を共有している。図２の従来例では、一つのレー
ンの短絡したコイルからの熱が容易に他のコイルに伝わ
って追加の故障を生じさせ及び／又はコイル又はレーン
の性能を劣化させる。しかし、本発明の『四辺形』構成
とされたレーンは構造的に且つ磁気的に独立しているの
で、短絡したコイルから生じた熱は、そのコイルを内蔵
するレーンに含まれ、与えられたレーンのコイルが他の
レーンのコイルに電圧を誘起することが防止される。

【００２５】本発明の他の利点は、その本来高い磁気減
衰特性に関係したものである。本発明のモータは磁気的
に柔らかい物質を間に置かず直接アーマチュアと相対す
る磁石を使うので、最大の磁気的運動減衰作用を提供す
る鋭く収束した、境界のはっきりした磁場中でアーマチ
ュアが運動することとなる。磁石から発してアーマチュ
アに入る磁力線は、間に透過性の磁性物質があった場合
よりも硬い。従って、磁力線は、アーマチュアが前後に
運動する際に、曲げに対する抵抗が大きく、運動を高度
に減衰させる。

【００２６】他の利点は、本発明におけるアーマチュア
の『クローバーの葉』（　４個のアーム）　デザインが
モータに発生する力及び動力に非常に低い運動質量を提
供することである。その結果、自然周波数応答、即ち、
コイル極性の往復反転に応答して航空機のスプールバル
ブ（　これは、きわどい航空機制御では毎秒数百回作動
させることが必要となることがある）　を開閉できる速
さを意味する周波数応答、が非常に速いモータとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術の一般的なフォースモータにおける磁
束流の略図である。

【図２】線型４レーンの従来技術フォースモータにおけ
る磁束流の略図である。

【図３】図４の断面Ａ−Ａに沿う本発明のフォースモー
タの側断面図であり、ここで上側断面は一レーンの中心
を通る断面であり、下側断面はレーン間の断面を示す。

【図４】本発明のフォースモータの端面図である。

【図５】本発明のフォースモータの端断面図であり、ア
ーマチュア及び磁石を示す。

【図６】本発明のフォースモータの端断面図であり、コ
イルの端部を示す。

【図７】（ａ）の部分は、本発明のフォースモータの磁
石組立体の端面図であり、（ｂ）の部分は、（ａ）の部
分の断面Ａ−Ａに沿う本発明のフォースモータの磁石組
立体の側断面図である。

【図８】（ａ）部分は、本発明のフォースモータのアー
マチュア及びシャフトの端面図であり、（ｂ）の部分は
、（ａ）の部分の断面Ａ−Ａに沿う本発明のフォースモ
ータのアーマチュア及びシャフトの側断面図である。

【図９】北極が外方を向いている磁石により生成された
静磁束線を示す本発明のフォースモータの一レーンの一
部の単純化した一部断面略側図である。

【図１０】アーマチュア（　アーマチュアはシフトされ
て示されてはいない）　を右へ引っ張るコイルにより生
成された磁束の追加を示す、本発明のフォースモータの
一レーンの一部の単純化した一部略側面図である。

【符号の説明】

１１０　　中央シャフト １２８　　アーマチュア １５４，１５５　　コイル １６２　　作用エアギャップ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　軸方向の動作軸を有する冗長フォース
   モータであって、ステータ組立体を含むハウジングであ
   って、前記ステータ組立体はコイルコアの複数の対から
   成るハウジングと、前記軸方向に可動なシャフトを包含
   し、複数のアーマチュア部分を有するアーマチュアであ
   って、各部分は前記軸方向に二つの側を有し、コイルコ
   アの前記対の各々は、一つのコアが付随の各アーマチュ
   ア部分の各側に配置されており、各前記コイルコアの端
   部と、その付随のアーマチュア部分とは、前記軸方向に
   二つの作用エアギャップを画定するアーマチュアと、前
   記アーマチュア部分の各々に付随する前記作用エアギャ
   ップを通る静止磁束を生成する静止バイアス手段と、複
   数の励起可能なコイル手段とから成っており、前記コイ
   ル手段の各々は、前記アーマチュア部分の一つに付随す
   る前記作用エアギャップを通して電磁束を生成する手段
   を構成し、前記静止バイアス手段磁束及び前記励起可能
   コイル手段磁束のうちの一方は、一つのアーマチュア部
   分に付随する前記の２個の作用エアギャップを通して同
   じ軸方向に延在し、前記静止バイアス手段磁束及び前記
   励起可能コイル手段磁束のうちの他方は前記の一つのア
   ーマチュア部分に付随する前記の二つの作用エアギャッ
   プを通して逆向き軸方向に延在し、前記の一つのアーマ
   チュア部分における前記励起可能コイル手段磁束は、他
   のアーマチュア部分の前記励起可能コイル手段磁束によ
   り生成される磁束から独立していることを特徴とするフ
   ォースモータ。
2. 【請求項２】　　各前記コイル手段は、電気的に直列接
   続された２個のコイルから成ることを特徴とする請求項
   １に記載のフォースモータ。
3. 【請求項３】　　各前記コイル手段を構成する両方の前
   記コイルが同じ方向に巻かれていることを特徴とする請
   求項２に記載のフォースモータ。
4. 【請求項４】　　動作の軸を有するフォースモータであ
   って、更にステータ及び４対のコイルコアを備えるハウ
   ジングと、軸方向に可動なシャフトを含むアーマチュア
   であって、４個のアーマチュア部分を有し、付随の各ア
   ーマチュア部分の両側にコイルコアが配置され、各コイ
   ルコアの端部と、その付随のアーマチュア部分とは作用
   エアギャップを画定するアーマチュアと、前記作用エア
   ギャップを通る複数の静止磁束経路を生成する４個の永
   久磁石手段であって、各永久磁石手段は、前記アーマチ
   ュア部分のそれぞれの一つに付随し、前記アーマチュア
   部分の前記の一つに付随する前記作用エアギャップを通
   して逆向き軸方向の磁束経路を生成する様になっている
   永久磁石手段と、４個のコイル手段とからなっており、
   各コイル手段は、コイルコアの対と付随のアーマチュア
   部分とに付随しており、前記コイル手段の各々は、更に
   、少なくとも一つの電気的に励起される磁束経路を生成
   する手段を備えており、これにより、前記の電気的に励
   起される磁束経路の方向は、前記の付随のコイル手段を
   通って流れる電流の極性に依存し、各アーマチュア部分
   及びその付随のコイルコアの作用エアギャップを横断し
   て同じ軸方向であることを特徴とするフォースモータ。
5. 【請求項５】　　各コイル手段に付随する前記の電気的
   に励起される磁束経路は、電気的に且つ磁気的に独立し
   ていることを特徴とする請求項４に記載のフォースモー
   タ。
6. 【請求項６】　　前記コイル手段は前記シャフトの周囲
   に環状に配置されており、前記コイル手段内の前記の電
   気的に励起される磁束経路は、並列に作用して、軸方向
   の磁気力を前記アーマチュアに作用させることを特徴と
   する請求項５に記載のフォースモータ。
7. 【請求項７】　　動作の軸を有するフォースモータであ
   って、第１部分と後部分とから成るステータ組立体、複
   数のコイルコア、及び前記ステータ組立体の前記部分の
   間に位置するリングギャップ組立体を更に備えるハウジ
   ングと、前記ハウジングの中心に位置し、二つの軸方向
   のいずれにも滑動することのできる中央シャフトと、前
   記シャフトの中間部分に固定されたアーマチュアであっ
   て、前記シャフトから前記リングギャップの外側部分へ
   半径方向外方に延在する複数の部分を有し、各前記アー
   マチュア部分と、前記アーマチュア部分の側に位置する
   付随のコイルコアとは作用エアギャップの対を画定する
   様になっているアーマチュアと、半径方向において前記
   リングギャップの内方に且つ前記アーマチュア部分の外
   方に位置するバイアス手段であって、前記バイアス手段
   及び各前記アーマチュア部分は、付随の非作用エアギャ
   ップを画定し、前記バイアス手段は各アーマチュア部分
   について二つの静止磁束経路を生成し、前記経路は、前
   記バイアス手段から発して、前記リングギャップの外側
   部分と、前記ステータの外側部分と、前記アーマチュア
   部分に付随する前記コイルコアとを通り、前記アーマチ
   ュア部分に付随する前記作用エアギャップを横断し、前
   記アーマチュア部分を通り、前記アーマチュア部分に付
   随する前記非作用エアギャップを横断して前記バイアス
   手段に戻る様になっているバイアス手段と、それぞれの
   軸が前記シャフトの周囲に環状に且つ平行に配置された
   複数のコイル手段であって、各コイル手段と各前記アー
   マチュア部分とは１対１に対応しているコイル手段とか
   ら成っており、各前記コイル手段は、更に、２個の要素
   コイル手段から成っており、該要素コイル手段は、それ
   ぞれのアーマチュア部分の両側で基部に近い方に配置さ
   れて、各アーマチュア部分に付随する前記コイルコアを
   囲んで、電気的に励起される磁束経路を生成する様にな
   っており、この磁束経路は、前記バイアス手段と、前記
   リングギャップの外側部分と、前記ステータの外側部分
   と、前記アーマチュア部分に付随する前記コイルコアと
   を通り、前記アーマチュア部分に付随する前記作用エア
   ギャップを横断し、前記アーマチュア部分を通り、前記
   アーマチュア部分に付随する前記非作用エアギャップを
   横断して前記バイアス手段まで延在し、これにより、前
   記の電気的に励起される磁束経路の方向は、前記要素コ
   イルを通って流れる電流の極性に依存することとなるこ
   とを特徴とするフォースモータ。
8. 【請求項８】　　前記モータは４個の前記コイル手段を
   内蔵し、前記コイル手段は各前記コイル手段について電
   気的に且つ磁気的に独立している前記の電気的に励起さ
   れる磁束経路を生成することを特徴とする請求項７に記
   載のフォースモータ。
9. 【請求項９】　　前記バイアス手段は複数の永久磁石か
   ら成ることを特徴とする請求項７に記載のフォースモー
   タ。
10. 【請求項１０】　　各前記コイル手段に付随する前記要
    素コイル手段は電気的に直列に接続されていることを特
    徴とする請求項９に記載のフォースモータ。