JPH044743A - ロータリアクチュエータ - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は、電磁ソレノイドを利用したロータリンレノイ
ドに関し、特に回動範囲が１８０度以下のものに関する
。

「従来の技術」 従来のロータリアクチュエータには、特開昭５４−３４
０１３号に示すように、回動軸に直径方向に着磁された
永久磁石を固定してロータとし、ステータは互いに１８
０度の対向する位置に突極状の磁極を配置したものがあ
った。この種のロータリアクチュエータでは、円筒状で
外周面に軸方向にスロットが形成されたコイルボビンに
固定巻線を軸方向に巻回し、その外周に円筒状のヨーク
を嵌挿してステータとしていた。そして、固定巻線への
通電方向（極性）を変えることによりヨークから内周側
に突出した磁極の極性を切換え、永久磁石からなるロー
タを回動するようにしていた。

埜な、ロータの回動範囲を制約するため、２つのストッ
パを設けていた。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、上記従来のロータリアクチュエータでは
、ステータの固定巻線が空芯コイルとなるため、空隙長
が長くなり、磁気抵抗が太きくなって磁束密度が小さく
なり、コイル電流に比較して回動トルクが小さくなると
いう問題点があった。

また、円筒状コイルボビンの軸方向のスロットに固定巻
線を巻回する必要があるため、巻線機の構造が複雑にな
り組み立てが繁雑になるという問題点があった。

さらに、リード線の取り出しがコイルエンドとなるスロ
ット間の中空部からになるため、コイル端末とリード線
との結線が難しく、組み立てが繁雑になるという問題点
があった。また、コイル端末とリード線との結線部にお
いて、リード線を粘着テープで保持するだけのため、リ
ード線の保持力が弱いという問題点があった。

さらに、回動軸の回動範囲を規制するストッパが２本あ
るなめ、部品点数が多くなるとともに、回動位置の精度
を確保することが難しいという問題点があった。

本発明は上記の問題点を解決するためなされたものであ
り、その目的とするところは、固定巻線による起磁力を
有効利用して出力トルクのより大きなロータリアクチュ
エータを提供することにある。また、コイルボビンへの
固定巻線の巻回が容易で、コイル端末とリード線との接
続及び保持を容易かつ確実に行うことができるロータリ
アクチュエータを提供することにある。さらに、回動軸
の回動運動範囲の精度を向上させることを目的とする。

「課題を解決するための手段Ｊ 上記の目的を達成するため、本発明では実施例図面第１
図に例示するように、非磁性体で形成された略円筒形状
のコイルボビン１３と、そのコイルボビン］３に円筒状
に巻回された固定巻線１４と、前記コイルボビン１３に
その内周面の一部をなすように固着された一対の湾曲板
状の爪型磁極２６．２７と、その各爪型磁極２６．２７
の軸方向の一方の端部２６Ａ、２７Ａが前記コイルボビ
ン１３の互いに巽なった端面に露出するようにされてい
ることと、前記爪型磁極２６．２７の露出した端部２６
Ａ、２７Ａに密着して前記コイルボビン１３の外側を覆
う継鉄をなす部材３，６．８と、その継鉄をなす部材３
，６．８に支承され前記コイルボビン１３の中空芯部に
挿通された回動軸４１と、その回動軸４１に固着され直
径方向に着磁された円筒形状の永久磁石４２と、を備え
ることを特徴とするロータリアクチュエータが提供され
る。

また前記ロータリアクチュエータは、前記コイルボビン
１３の端面部に環状？１１１５を形成し、該環状ｆｆ１
１５の内周！’１６又は外周壁１７の少なくとも一方の
壁面に凹凸部２１．２２を設けると共に、該凹凸部２］
、２２の両側の位１の外周壁に切欠き２３．２４を設け
、上記環状溝１５を前記固定巻線１４とリード線１１と
の接続部とすることができる。

また前記ロータリアクチュエータは、前記回動軸４１に
固定され反作用端が二又に岐れたレバー９と、該レバー
９の二又部４５．４６の内側が当接して回動軸４】の回
動範囲を規制する一個のストッパ７とを備えるようにす
ることができる。

「作用」 上記のように構成されたロータリアクチュエータでは、
固定巻線１４に通電するとコイルボビン１３の内周面で
相対向する一対の爪型磁極２６゜２７がＮ極又はＳ極に
励磁される。２つの爪型磁極２６．２７の極性は固定巻
線１４の通電の極性により切換えられる。固定巻線１４
の起磁力による磁路はコイルボビン１３の一方の端面部
からコイル内側の爪型磁極２６を軸方向に進み、次いで
爪型磁極２６の円筒面から直径方向に転じ、エアギャッ
プを介して永久磁石４２内を通過し、対向する爪型磁極
２７の内周面から再び軸方向に進んで、コイルボビン１
３の他の端面に至り、次いでコイル外側の継鉄をなす部
材３内を軸方向に通過して、元のコイルボビン１３の端
面部に戻る閉磁路をなす。

コイルボビン１３の端面部に環状溝１５を形成したもの
では、環状溝１５の壁面の凹凸部２１゜２２によりリー
ド線１１が握持され保持′される。

外周壁１７の切欠き２３．２４は、外周壁１５の凹凸部
２１．２２に対応する部分に弾性を与えリード線１１の
保持を確実にする。

反作用端が二又に岐れたレバー９を回動軸４１に固定し
たものでは、１個のストッパ７が二又部４５．４６のい
ずれかの内側に当接し、回動軸４］の回動範囲を１８０
度以下の所定値に規制する。

「実施例」 本発明の実施例について図面を参照し説明する。

第１図はロータリアクチュエータの分解斜視図であり、
第２図は組み上げた状態を示す平面図、第３図は正面図
、第４図は縦断面図、第５図は横断面図である。

このロータリアクチュエータ１は、ブラケット２が溶接
されたケース体３．コイルユニット４゜ロータ５．軸受
６．ストッパ７が設けられた上部プレート８．及びレバ
ー９を主な要素とする。

ケース体３は底のある円筒形状をした磁性体からなる部
材であり、継鉄（ヨーク）の機能を果たす部材である。

ケース体３の上端縁にはリード線１１取出しのための切
欠き１２が設けられている。

ケース体３の中にコイルユニット４が嵌挿され組み込ま
れる。コイルユニット４は樹脂で形成された略円筒状の
コイルボビン１３に、細い線輪からなる固定巻線１４を
円筒状に巻回して構成される部材である。

第６図はコイルユニット４の一部を破断して示す斜視図
である。樹脂で形成されるコイルボビン１３の上端面部
には、環状溝】５が一体に成形されている。この環状溝
１５はリード線１１を案内するためのものであり、リー
ド線１１と固定巻線１４との接続部として用いられる。

環状溝１５を構成する内周壁１６の円周上の２箇所に、
凹凸部２１．２１“が設けられている。また、外周壁１
７にも内周壁の凹凸部２１．２１’に対応する位置に凹
凸部２２，２２°が設けられ、その凹凸部２２゜２２゛
の両側の外周壁１７が一部切欠かれて切欠き部２３．２
４．２３’、２４′が設けられている。

リード線１１は環状溝１５内に挿入され、内周壁１６と
外周壁１７の凹凸部２１，２２．２１′２２′に挾まれ
て保持される。

コイルボビン１３の内周面には一対の湾曲板状の爪型磁
極２６．２７が固着されている。第７図は一対の爪型磁
極２６．２７を示す斜視図である。

この爪型磁極２６．２７は、コイルボビン１３の内周面
に相当する円筒面の一部分である時三角形の形状をした
湾曲板状の部材である。２つの爪型′Ｍｉ極２６，２７
は全く同一の形状をなし、互いに」二下を逆にして組み
合わされる。そして、一方の爪型磁極２６は幅広の端部
２６Ａがコイルボビン１３の上端面に露出するように固
着され５他方の爪型磁極２７の幅広の端部２７Ａはコイ
ルボビン１３の下端面に露出するように固着される。

これらコイルボビン１３の両端面に露出した幅広の端部
２６Ａ、２７Ａは、コイルユニット４をケース体３内に
組込んだ際に、それぞれ軸受６のフランジ部６Ａ及びケ
ース体３の底壁に接触し、磁束の経路を構成する。すな
わち、ケース体３゜上部プレート８．軸受６のフランジ
部６Ａは磁束経路を構成する継鉄をなす部材である。

第８図はコイルユニット４を示す平面図である。

環状溝１５のリード線取出し口２８から挿入された一対
のリード線１１は、それぞれ１本ずつ左右に分かれ環状
溝１５内に挿入される。左右に分かれたリード線１１Ａ
、ＩＩＢは環状溝１５壁面の凹凸部２１，２２．２１’
、２２’により押圧され挟持される。リード線１１Ａ、
１１Ｂと固定巻線１４の線輪端末３１．３１’とは結線
部３２．３２”で接続される。

再び第１図及び第４図を参照し説明する。ロータ５は回
動軸４１とその回動軸４１に固着された円筒状の永久磁
石４２からなる。永久磁石４２は直径方向に着磁され軸
方向には一様に着磁されている。従って、永久磁石４２
側周の円筒面のうち、回動軸４１を中心として互いに１
８０度離れた部分がそれぞれＮ極とＳ極を示している。

回動軸４１は軸受６の内輪部に圧入され一体とされる。

軸受６と一体となったロータ５はコイルユニット４の中
芯部に挿入され、軸受６のフランジ部６Ａがコイルボビ
ン１３の上端面に当接するように組み立てられる。軸受
６の上方から円板状の上部プレート８が組み込まれケー
ス体３の蓋がなされる。上部プレート８には上方に突出
した円柱状のストッパ７が設けられている。上部プレー
ト８の中心孔４７から上方に突出した回動軸４１の先端
部には、第２図にも示すように、レバー９が固定される
。このレバー９はロータリアクチュエータの出力を他に
伝えるためのものであり、その反作用端側が二又に分岐
している。そして、二又部４５．４６の内側に上部プレ
ート８に設けられたストッパ７が位置するようにされ、
レバー９及び回動軸４１は二又部４５．４６の内側がス
トッパ７に当接するまでの約４５度の角度範囲で回動可
能である。

以上の構成に基づき作動について第４図を参照し説明す
る。固定巻線１４に電流を流すと、例えばコイルボビン
１３の上端面がＮ極に、下端面がＳ極になるような起磁
力が生ずる。この起磁力により上部プレート８からケー
ス体３の側周壁を下方に進み、ケース体３の底壁から図
面右側の爪型磁極２７を上方に進み、円筒状の永久磁石
４２を直径方向に横断して、他方の爪型磁極２６に至り
、さらに爪型磁極２６を上方に進んで軸受６のフランジ
部６Ａを経由して上部プレート８に戻る閉磁路Ａが形成
される。この閉磁路Ａにより、図面右側の爪型磁極２７
の内周面はＮ極に、図面左側の爪型磁極２６の内周面は
Ｓ極にそれぞれ励磁される。このため永久磁石４２のＳ
極は図面右側の爪型磁極２７にＮ極は図面左側の爪型磁
極２６にそれぞれ吸引され、回動軸４１及びレバー９は
例えば反時計回転方向に回転される。そして、ストッパ
７にレバー９の二又部４５．４６の一方４５が当接した
位置で停止する。また固定巻！１４への通電方向を逆に
すれば、図面左側の爪型磁極２６がＳ極に、右側の爪型
磁極２７がＮ極にそれぞれ励磁され、回動軸４１及びレ
バー９は時計方向に回転する。そして、レバー９の二又
部４５．４６の他方４６がストッパ７に当接した位置で
停止する。

以上説明したように、本実施例ではコイルボビン１３に
円筒状に固定巻ａ！１４の線輪を巻回するようにしてい
る。このため、従来の軸方向に巻回する方式に比べて、
固定巻線１４の巻回作業が極めて容易になる。また巻回
数を多くすることができ、コイルユニット４の体積に比
べて固定巻線の起磁力を大きくとることができる。さら
に、円筒状の固定巻線１４が空心とならず、内径部に一
対の爪型磁極２６．２７が挿入される構造であるため、
前に述べたようにステータロータ間の僅かなエアギャッ
プ部を除いて磁性体内を通過する閉磁路Ａを構成するこ
とができる。このため、磁束密度を高くすることができ
、固定巻線１４の起磁力を有効に利用して回動軸４１の
出力トルクをより大きくすることができる。

また、回動軸４１及びレバー９の回動端の位置を１本の
ストッパ７で規制しているため、回動範囲を決める構造
が簡単になると共に、回動運動範囲が二又部４５．４６
の角度だけで決まり、極めて精度が高くなる。

さらに、コイルボビン１３の上端面にリード線１１の収
容部となる環状溝１５を設け、環状渭１５の内外周壁１
６．１７の凹凸部２１，２２゜２１．２２’によりリー
ド線１１を押圧して保持するようにしているので、リー
ド線１１が凹凸部２１．２２．２１°、２２゛に確実に
押さえ込まれ、組み込み時のリード線１１の引張り強度
が増加する。さらに外壁１７の凹凸部２２，２２°の前
後に設けた切欠き２３，２４．２３’、２４’は、外周
壁１７の凹凸部２２．２２’にばね性を持たせリード線
１１の押圧保持をより確実にする。

「発明の効果」 本発明は、上記の構成を有し、コイルボビンの内周面に
固着された湾曲板形状の爪型磁極を有するものであるか
ら、組付の容易なコイルボビンに円筒状に巻回された固
定巻線を用いながら全経路のほとんどが磁性体内を通過
する閉磁路を形成することができ、固定巻線による起磁
力を有効に利用して、より大きな出力トルクを発生する
ことができるという優れた効果がある。

また、コイルボビンの端面部に環状溝を設けたものにお
いては、リード線の保持が確実になり、かつ、リード線
と固定巻線の線輪端末との接続が容易になるという効果
がある。

さらに、レバーに二又部を設けたものにおいては、スト
ッパが１つで済み構造が簡単になるとともに、回動範囲
の精度が向上するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図はロータリアクチ
ュエータの分解斜視図、第２図は平面図、第３図は正面
図、第４図は縦断面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ線断面
図、第６図はコイルボビンの一部を破断して示す斜視図
、第７図は一対の爪型磁極を示す斜視図、第８図はコイ
ルユニットを示す平面図である。 ３１１．ケース体（継鉄をなす部材）、　７２１．スト
ッパ、　９８０．レバー、　１３．、、コイルボビン、
１４、、、固定巻線、　１５．、、環状溝、　２１，２
２、凹凸部、　２Ｂ、２４．、、切欠き、　２６　２７
．。 、爪型磁極、４１　、、、回動軸、４２．、、永久磁石
、４５．４６．、、二又部。 第２図 巨剪杢 第３図 第 図 第 図 第 図 第 図 ７Ａ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　非磁性体で形成された略円筒形状のコイルボビンと
   、 そのコイルボビンに円筒状に巻回された固定巻線と、 前記コイルボビンにその内周面の一部をなすように固着
   された一対の湾曲板状の爪型磁極と、その各爪型磁極の
   軸方向の一方の端部が前記コイルボビンの互いに異なっ
   た端面に露出するようにされていることと、 前記爪型磁極の露出した端部に密着して前記コイルボビ
   ンの外側を覆う継鉄をなす部材と、その継鉄をなす部材
   に支承され前記コイルボビンの中空芯部に挿通された回
   動軸と、 その回動軸に固着され直径方向に着磁された円筒形状の
   永久磁石と、 を備えることを特徴とするロータリアクチュエータ。 ２　請求項１記載のロータリアクチュエータにおいて、
   前記コイルボビンの端面部に環状溝を形成し、該環状溝
   の内周壁又は外周壁の少なくとも一方の壁面に凹凸を設
   けると共に、該凹凸部の両側の位置の外周壁に切欠きを
   設け、上記環状溝を前記固定巻線とリード線との接続部
   としたことを特徴とするロータリアクチュエータ。 ３　請求項１記載のロータリアクチュエータにおいて、
   前記回動軸に固定され反作用端が二又に岐れたレバーと
   、該レバーの二又部の内側に当接して回動軸の回動範囲
   を規制する一個のストッパと、を備えることを特徴とす
   るロータリアクチュエータ。