JPH05116520A - アクチユエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電機子を固定し、界磁用永久磁石を回転させ
て多段階の回動位置にもたらすようにしたアクチュエー
タの該永久磁石の回動先の停止位置精度を向上する。 【構成】 ４の整数倍の数の永久磁石のセグメント４
ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄからなるロータと、その１．５倍
の数の電磁石コイル９〜１４からなるステータと、該コ
イルに対する通電切換手段とを具備し、該ロータの回動
後の停止先で該セグメントの磁極反転部５ａ，５ｃに対
向するステータ開口部８ｇ，８ｊの両側のコイル９，１
０，１２，１３に前記セグメントを吸引する磁界を発生
するように通電切換手段を接続し、一方の反転部５ａの
両側のセグメント４ａ，４ｂを各起点にして隣接する二
つのセグメント４ａ，４ｄ；４ｂ，４ｃを対とし、各対
における二つのセグメントの円周方向長さを１１：７〜
１０：８程度の比で異ならしめたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車両用ショックアブ
ソーバの減衰力を多段階に切換えることができる減衰力
可変サスペンション等に用いるアクチュエータに関し、
特にフィードバック系を用いず多段階に回動角度を設定
するアクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用減衰力可変ショックアブソーバ用
アクチュエータとしては、従来、例えば図１２に示す実
公昭６２−２４８５０号公報に記載されているようなも
のがある。これはアクチュエータの出力軸５６に固定さ
れた棒状の永久磁石５７と、この永久磁石の両端の外側
で相互に円周方向に離間して配置され、かつ上記出力軸
５６に関して対称の位置に相互に対向して設けられた複
数対の電磁石５８ａ，５８ｂ；５９ａ，５９ｂ；６０
ａ，６０ｂを有するステータとを備え、この複数対の電
磁石の一対をスイッチ６２で選択して励磁することによ
り永久磁石５７を吸引し、出力軸５６を所定位置へ回動
させるようにしたものが知られている。なお、出力軸５
６の回動位置に応じて減衰作用をするオイルが通る制限
通路の面積が段階的に変えられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のアクチュエータ
は上記のように複数対の電磁石のうち永久磁石停止先の
一対の電磁石を励磁させて永久磁石を吸引停止させるよ
うになっているので、停止位置付近でのトルク減少とア
クチュエータの出力軸の回動に対する摩擦抵抗のため停
止位置に正確に停止しないという問題があった。

【０００４】この発明は上記問題点を解決するためにな
されたもので、永久磁石の停止位置精度を向上させるこ
とができ、例えば減衰力可変ショックアブソーバ内のオ
イル通路面積を高精度に切換えることのできるアクチュ
エータを得ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係るアクチュ
エータは、ハウジング内に回転可能に装着された４ｎ
（ｎは整数）の極数を有する永久磁石を、隣接するＮ極
とＳ極からなる極対を周方向角度比で１１：７〜１０：
８程度の値で交互に配置し、永久磁石の回動後の停止先
で永久磁石の磁極反転部に対向するステータ開口部両側
のコイルに各々永久磁石を吸引する磁界を発生するよう
にしたものである。

【０００６】

【作用】この発明においては、永久磁石回動後の停止先
で、永久磁石の磁極反転部中心とステータ開口部中心が
ずれて停止したとき、ステータ磁極と永久磁石磁極の同
極部が反発し、異極部が吸引して永久磁石磁極反転部中
心とステータ開口部中心が合致するよう回転トルクが作
用する。また、永久磁石の隣接するＮ極とＳ極からなる
極対を周方向角度比を１：１から１１：７〜１０：８に
ずらすことにより出力トルクのピークがなくなり永久磁
石回転角度に対して台形状の出力トルク波形となる。

【０００７】

【実施例】以下、図１乃至図８によってこの発明の一実
施例を説明する。図１および図２は減衰力可変ショック
アブソーバのオイル通路面積切換ロッドを回転調整する
ためのアクチュエータの構造を示す。このアクチュエー
タのハウジング１には中心部に軸受２が固定され、この
固定軸受２の外周には回転可能にリング状の永久磁石４
を保持するヨーク３が支承されている。図２に示すよう
に、上記永久磁石４は円周方向角度が１００°〜１１０
°のＮ極４ａおよびＳ極４ｂと円周方向角度が８０°〜
７０°のＮ極４ｃおよびＳ極４ｄの磁極とを含んでい
る。また、Ｎ極とＳ極の接する部分には磁極反転部５ａ
〜５ｄが形成されている。６は上記ヨーク３の中心に設
けた出力軸である。この出力軸６に固定されたピン７が
上記ヨーク３の溝３ａに係合することによって上記永久
磁石４、ヨーク３および出力軸６が一体的に回転する。
この出力軸６に減衰力可変ショックアブソーバの切換ロ
ッドが連結されている。一方ハウジング１には前記永久
磁石４の外周から径方向に離間してステータ８が固定さ
れている。このステータ８には、円周方向に等ピッチで
相互に離間した６個の突極部８ａ〜８ｆとその離間部で
ある開口部８ｇ〜８ｌが形成され、それぞれの突極部８
ａ〜８ｆに第１から第６のコイル９〜１４が巻装される
ことによって６個の電磁石が構成されている。また上記
コイル９〜１４は図３に示すように、相互に対向する第
１の突極部８ａと第４の突極部８ｄに巻装された第１お
よび第４のコイル９，１２が直列に接続され、同様に第
２の突極部８ｂと第５の突極部８ｅの第２および第５の
コイル１０，１３および第３の突極部８ｃと第６の突極
部８ｆの第３および第６のコイル１１，１４が各々直列
に接続されている。そして図４〜図７に示すように第
１、第２および第３の各コイル９，１０，１１は通電切
換手段１６、ヒューズ１７、イグニッションスイッチ１
８を介してバッテリ１９に接続されている。通電切換手
段１６は第１〜第３の可動接点１５ａ，１５ｂ，１５ｃ
を有する選択スイッチ１５を備えている。この選択スイ
ッチ１５はショックアブソーバの減衰力をハードＨ、ミ
ディアムＭおよびソフトＳの各モードに切換えるための
選択を行うものであって、第１の可動接点１５ａは３個
の固定接点１５ｄ，１５ｅ，１５ｆに、第２の可動接点
１５ｂは別の３個の固定接点１５ｇ，１５ｈ，１５ｉ
に、第３の可動接点１５ｃはさらに別の３個の固定接点
１５ｊ，１５ｋ，１５ｌに切換可能で、これら３個の可
動接点１５ａ〜１５ｃが連動して切換わるよう構成され
ている。ここで選択スイッチ１５は３個の可動接点１５
ａ〜１５ｃが図４に示すように第１の固定接点１５ｄ，
１５ｇ，１５ｊに切換えられているときソフトモードＳ
となり、可動接点１５ａ〜１５ｃが図５に示すように第
２の固定接点１５ｅ，１５ｈ，１５ｋに切換えられてい
るときハードモードＨとなり、可動接点１５ａ〜１５ｃ
が図６に示すように第３の固定接点１５ｆ，１５ｉ，１
５ｌに切換えられているときミディアムモードＭとな
る。なお図４〜図６中の溝２０は出力軸６の回転角度を
示す。通電切換手段１６の上記第１の可動接点１５ａは
前記第１のコイル９に、第２の可動接点１５ｂは第２の
コイル１０に、第３の可動接点１５ｃは第３のコイル１
１にそれぞれ接続されている。そして、第１の可動接点
１５ａに対する第２の固定接点１５ｅ、第２の可動接点
１５ｂに対する第３の固定接点１５ｉおよび第３の可動
接点１５ｃに対する第１の固定接点１５ｊはヒューズ１
７、イグニッションスイッチ１８を介してバッテリ１９
のプラス端子に接続されている。また、第１の可動接点
１５ａに対する第１の固定接点１５ｄ、第２の可動接点
１５ｂに対する第２の固定接点１５ｈおよび第３の可動
接点１５ｃに対する第３の固定接点１５ｌはバッテリ１
９のマイナス端子に接続されている。また、第１の可動
接点１５ａに対する第３の固定接点１５ｆ，第２の可動
接点に対する第１の固定接点１５ｇおよび第３の可動接
点１５ｃに対する第２の固定接点１５ｋは何れにも接続
されず、オープンとされている。

【０００８】ここで、例えば図４に示すソフトモードＳ
から図５に示すハードモードＨに切換えると、通電切換
手段１６により各可動接点１５ａ，１５ｂ，１５ｃがそ
れぞれ第２の固定接点１５ｅ，１５ｈ，１５ｋに接続さ
れる。そして電流はイグニッションスイッチ１８、ヒュ
ーズ１７、固定接点１５ｅ、第１の可動接点１５ａ，第
１のコイル９、第４のコイル１２、第５のコイル１３、
第２のコイル１０、第２の可動接点１５ｂ、固定接点１
５ｈを順に流れる。かくしてステータ８の第１の突極部
８ａおよび第４の突極部８ｄはＮ極となり、第２および
第５の突極部８ｂ，８ｅはＳ極となる。ソフトモードＳ
からハードモードＨへの切換開始時、すなわち永久磁石
４の位置がソフトモードＳで、通電状態がハードモード
Ｈになった時の状態を図７に示す。このとき第１および
第４の突極部８ａ，８ｄのＮ極と永久磁石４のＮ極４
ａ，４ｃが反発し、また、第２および第５の突極部８
ｂ，８ｅのＳ極と永久磁石４のＮ極４ａ，４ｃが吸引
し、Ｓ極４ｂ，４ｄが反発することにより、永久磁石４
に右回りの回転トルクが発生し、それによって永久磁石
４およびこれと一体に出力軸６が右回転する。そして図
５に示すように永久磁石４のＳ極４ｂ，４ｄと第１およ
び第４の突極部８ａ，８ｄのＮ極が対向し、永久磁石４
のＮ極４ａ，４ｃと第２および第５の突極部８ｂ，８ｅ
のＳ極とが対向する位置で吸引によって永久磁石４が停
止する。このとき永久磁石４が慣性によって過回転する
と、永久磁石４のＳ極４ｂ，４ｄと第２および第５の突
極部８ｂ，８ｅのＳ極が接近または対向する部分が発生
して反発し、反対に永久磁石４のＮ極４ａ，４ｂと第２
および第５の突極部８ｂ，８ｅのＳ極と対向する部分が
減少し、永久磁石４のＳ極４ｂ，４ｄと第１および第４
の突極部８ａ，８ｄのＮ極と対向する部分が減少して吸
引するため、永久磁石４に左回りの回転トルクが発生
し、それによって永久磁石４は左回転する。このように
して、永久磁石４の磁極反転部５ａ，５ｃがステータ８
の第１および第２の突極部８ａ，８ｂを離間する開口部
８ｇと第４および第５の突極部８ｄ，８ｅを離間する開
口部８ｊの中心と一致するよう修正力が働く。ところ
で、永久磁石４に発生するトルクは 但し、Ｔ：トルク ｉ：突極部番号（１〜６） φ：突極部を流れる磁束（永久磁石外周面と突極部内周
面の対向する面積とその間の磁束密度Ｂｇの積） θ：回転角 ｎ：各突極部のコイル巻数 Ｉ：各突極部のコイルに流れる電流 Ｄ：永久磁石直径 で与えられる。ここで、半径方向に異方性（図８参照）
を有するリング状の永久磁石４を使用し、１個の磁極の
周方向角度を全て等しく９０°とすれば図１１に示す一
点鎖線のように回転角１５°で出力トルクのピークが発
生し、回転角３０°以上でピークトルクの約１／２のト
ルクとなることが知られている。しかし図８に示すよう
に、永久磁石４の隣接するＮ極４ａとＳ極４ｂからなる
極対の周方向角度を２１０°とし、永久磁石４の隣接す
るＮ極４ｃとＳ極４ｄからなる極対の周方向角度を１５
０°とすれば（空隙磁束密度Ｂｇは図１０に示すように
分布している）、図１１に示す実線の出力トルク波形と
なり、出力トルクのピークがなくなり、ほぼ台形状で回
転角の広範囲角度において大きい出力トルクが得られ
る。なお、点線で示されたカーブは図１２に示す従来例
の出力トルク波形を示す。一例を示すと本発明のアクチ
ュエータでは６０°±６の精度で位置決めできるのに対
し、従来のものでは６０°±１３の精度でしか位置決め
出来ない。また、ミディアムモードＭからソフトモード
Ｓへの切換え、ハードモードＨからソフトモードＳへの
切換え、ハードモードＨからミディアムモードＭへの切
換えも、それぞれの通電切換手段１６が働くことにより
同様の動作で行われる。なお、上記実施例ではリング状
永久磁石の場合について説明したが図９に示すＣ型セグ
メントで構成される永久磁石の場合も同様の効果が得ら
れる。さらに上記実施例では減衰力可変ショックアブソ
ーバの切換のための６０°回動角度切換型アクチュエー
タについて説明したが、この発明はショックアブソーバ
用に限定されるものではなく、永久磁石の極数が８で電
磁石の数が１２の３０°切換型とするなど、永久磁石の
極数が４の整数倍で、電磁石の数が永久磁石数の１．５
倍となる形で種々の切換角度のものとすることができ、
様々な用途に用いることができる。また、上記実施例で
は内側永久磁石回転式のアクチュエータについて説明し
たが、対象とするアクチュエータは外側永久磁石回転式
であっても、また永久磁石とステータが軸方向に対向す
る方式のものであってもよく、上記実施例と同様の効果
を奏する。さらに、上記実施例では通電切換手段を機械
的スイッチを用いたものを説明したが、トランジスタ等
を用いた電子回路で切換えるようにしても同様の効果が
得られる。

【０００９】

【発明の効果】以上のように、この発明によればハウジ
ング内に回転可能に装着された４ｎ（ｎは整数）の極数
を有する永久磁石を隣接するＮ極とＳ極からなる極対を
周方向角度比で１１：７〜１０：８程度の値で交互に配
置し、永久磁石回動後の停止先で永久磁石の磁極反転部
に対向するステータ開口部両側のコイルに各々永久磁石
を吸引する磁界を発生するようにしたので、出力トルク
波形がピークのない台形状となり、永久磁石回転角度の
広範囲な角度において出力トルクを大きくでき、停止位
置精度の高い回転角度調整用アクチュエータが得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のアクチュエータの一実施例を示す断
面図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】図２に示されたコイルの接続図である。

【図４】図２に示されたアクチュエータのための通電切
換手段をソフトモードで示す動作説明図である。

【図５】通電切換手段をハードモードで示す動作説明図
である。

【図６】通電切換手段をミディアムモードで示す動作説
明図である。

【図７】ソフトモードからハードモードへ移る際の動作
説明図である。

【図８】図２に示された永久磁石を詳細に説明するため
の図である。

【図９】永久磁石の他の態様を示す図である。

【図１０】図２に示された永久磁石とステータとの間の
空隙磁束密度の状態を説明するための図である。

【図１１】種々のアクチュエータのトルク特性を比較し
たグラフである。

【図１２】従来のアクチュエータを示す概略図である。

【符号の説明】

１ ハウジング ４ 永久磁石 ８ ステータ ９ コイル １０ コイル １１ コイル １２ コイル １３ コイル １４ コイル １６ 通電切換手段

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【手続補正書】

【提出日】平成４年４月２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングと、このハウジング内に回転
   可能に支承され、４の整数倍の数の極に着磁された永久
   磁石と、この永久磁石の極数の１．５倍の数の突極部お
   よび該突極部間に開口部を有するステータと、各突極部
   に巻装されたコイルと、コイルへの通電を切換える通電
   切換手段を備えたアクチュエータにおいて、永久磁石回
   動後の停止先で前記永久磁石の磁極反転部に対向するス
   テータ開口部の両側のコイルに各々前記永久磁石を吸引
   する磁界を発生するよう前記通電切換手段を接続し、二
   つある前記磁極反転部のうちの一つ反転部の両側の各磁
   極を各起点にして隣接する二つの極を対となし、各対に
   おける二つの極の円周方向長さを１１：７〜１０：８程
   度の比で異ならしめたことを特徴とするアクチュエー
   タ。