JPH0570378B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、出力軸に直接的に回転力が発生する
ようにした電磁石式のロータリーアクチユエー
タ、特に電磁作用を働かせるギヤツプ面を、イン
ボリユート曲線で形成したロータリーアクチユエ
ータの改良に関する。

［従来の技術］ 電磁作用を働かせるギヤツプ面を、インボリユ
ート曲線で形成した電磁石式のロータリーアクチ
ユエータについては、本出願人が、特許平１−
338650号をもつて、すでに出願している。

第４図は、そのロータリーアクチユエータの一
例を示す縦断面図である。

ロータリーアクチユエータ０１は、円筒形のケ
ース０２の内側両端部に固着された固定鉄心０
３，０３、及び同じくケース０２の内周面中央部
に固着されたコイル０４からなるステータ０５
と、ケース０２の両端面を閉塞する蓋部材０７，
０７の中心における軸受０８，０８により、枢支
された回転軸０６にヨーク軸０９を固嵌するとと
もに、各固定鉄心０３の内面において、ヨーク軸
０９に可動鉄心０１０，０１０を嵌合固着してな
るロータ０１１を備えている。

ケース０２は、固定鉄心０３，０３を磁気結合
するヨーク部材を兼ね、また、両固定鉄心０３，
０３間に挟まれた筒状スペーサ０１２も、ヨーク
部材を兼ねている。

ケース０２，スペーサ０１２及びヨーク軸０９
は、軟鉄等の強磁性体からなつている。

固定鉄心０３および可動鉄心０１０は、珪素鋼
板等の強磁性体の板材を、第５図に示すような形
に打ち抜いて作られる。

第５図に示すロータ０１１の位置では、固定鉄
心０３と可動鉄心０１０との間の空隙０１３には
空隙がなく、両者は密着している。このときの固
定鉄心０３側の境界面を内周面０３ａとし、可動
鉄心０１０側の境界面を外周面０１０ａとする。

この境界面、すなわちギヤツプの大きさが零の
空隙０１３は、回転軸０６の軸心Ｏと同心の基礎
円０１４からなるインボリユート曲線からなつて
いる。

固定鉄心０３のインボリユート曲線からなる内
周面０３ａの回転方向の大きさは、可動鉄心０１
０の可動範囲と等しいが、あるいはそれより若干
大としてある。

固定鉄心０３の内周面０３ａと、可動鉄心０１
０の外周面０１０ａとの対向面同士は、基礎円０
１４を等しくするインボリユート曲線同士をもつ
て常に対面するようにしてある。

その結果、可動鉄心０１０が回転することによ
つて生じる固定鉄心０３との間の空隙０１３は、
固定鉄心０３の内周面０３ａと可動鉄心０１０の
外周面０１０ａが対向するどの位置においても、
空隙０１３の大きさ（ギヤツプ）が常に均一にな
つている。

換言すると、固定鉄心０３の内周面０３ａと、
可動鉄心０１０の外周面０１０ａとの対向面を、
インボリユート曲線で形成すると、空隙０１３は
平行に変化するので、可動鉄心０１０の回転角度
にかかわらず、対向面全域に亘つて磁束密度が均
一となり、局部的な磁気飽和を生じることなく、
効率よく回転トルクを発生する。

［発明が解決しようとする課題］ 回転出力軸に、効率よくトルクを得るには、回
転軸心に、バランスよく偶力に近いモーメントを
発生させることである。

そのために、可動鉄心０１０には、180度反対
側の２か所に、電磁吸引作用を行う空隙０１３が
設けられている。

また、前記従来のロータ０１１では、軸線回り
に巻き線したコイル０４を間にして、ヨーク軸０
９の両端に可動鉄心０１０がそれぞれ設けられて
いる。

そのため、１つのコイル０４の磁路の中に、４
か所の空隙０１３が入ることになり、各空隙０１
３の磁気抵抗にバラツキを生じて、バランスの良
いモーメントの発生を妨げる。

可動鉄心０１０を２個に分けてあるため、組立
時の位相合わせが面倒である。

［課題を解決するための手段］ 本発明においては、電磁石における固定鉄心と
可動鉄心間の空隙を、可動鉄心の回転軸心と同心
をなす基礎円を有するインボリユート曲線で形成
してなるロータリーアクチユエータにおいて、 回転軸を挟んで回転対称に、同一基礎円を有す
るインボリユート曲線からなる周面を２か所に設
けた可動鉄心と、中央鉄心脚の端面を、前記可動
鉄心におけるインボリユート曲線と同一の基礎円
をもつインボリユート曲線に形成し、そのインボ
リユート曲線からなる端面を、回転軸を挟んで回
転対称に配置するとともに、外側鉄心脚の端面を
互いに突き合わせて磁気結合させた１対のＥ型固
定鉄心と、Ｅ型固定鉄心の各中央鉄心脚に嵌着し
たコイルとを備えてなることを特徴とすることに
より、上述の課題は解決される。

［作用］ 中央鉄心脚の端面にインボリユート曲面を形成
したＥ型鉄心の中央鉄心脚に、予め巻枠に巻回し
たコイルを嵌装したもの１対を、互いにインボリ
ユート曲面を逆向きにして外側の鉄心脚の端面を
突き合わせて、磁気結合させることにより、固定
鉄心部分が、非常に簡単に作られる。

また、電磁石の磁路が軸線回りに形成されるの
で、軸線方向にコンパクトにすることができる。

［実施例］ 第１図乃至第３図は、本発明の一実施例を示す
ものである。

ロータリーアクチユエータ１は、中央に回転軸
２を備えるロータ３と、そのロータ３を囲むよう
に、軸線回りに設けられたステータ４と、ロータ
３とステータ４を収納するケース５とからなつて
いる。

ロータ３は、回転軸２の中央部に可動鉄心６を
備え、可動鉄心６は、軸線と直交する方向の断面
形が、第２図のように、回転軸２を挟んで互いに
180度反対の所に、回転対称に、回転軸２と同心
の基礎円（図示略）をもつインボリユート曲線か
らなる１対のインボリユート端面７ａ，７ｂを備
えている。

インボリユート端面７ａ，７ｂの間は、縮径し
た等半径の弧面８になつており、このくびれた弧
面８の部分に、ストツパ９が設けられている。

ストツパ９は、インボリユート端面７ａ，７ｂ
の大径段部１０ａと小径段部１０ｂに当接して、
ロータ３の回転を規制する。

ストツパ９の下端部は、ケース５の底面５ａに
固着してある。

ステータ４は、第３図に示すように、Ｅ型固定
鉄心１１の中央の鉄心脚１２に、巻枠１３に巻線
されたコイル１４を設けてなる、同一形状のもの
１対を、一方を180度回転し、かつ外側の鉄心脚
１５，１６を、突き合わせで磁気結合させたもの
である。

Ｅ型固定鉄心１１の中央の鉄心脚１２の内端に
は、前記可動鉄心６のインボリユート端面７ａ，
７ｂと同一のインボリユート曲線からなるインボ
リユート端面１７が形成されている。

このステータ４に組み立てられたインボリユー
ト端面１７，１７は、回転軸２の軸心を中心に、
インボリユート曲線が回転対称になつて、ロータ
３の可動鉄心６のインボリユート端面７ａ，７ｂ
と整合している。

ロータ３のインボリユート端面７ａ，７ｂとス
テータ４のインボリユート端面１７，１７が対面
する部分は、ロータ３とステータ４の間に吸引作
用の働く空隙１８を形成する。

第２図において、仮想線で示すロータ３の大径
段部１０ａ，１０ａがストツパ９に当接している
始動初期位置において、２つのコイル１４，１４
に磁束の方向が一致するように電流を流すと、空
隙１８が狭まるように、ロータ３は反時計回りに
回転する。

この際、基礎円を同じくするインボリユート曲
線で形成される空隙１８は、ロータ３の回転角度
にかかわらず、対向面全体に亘つて空隙１８の距
離が等距離で変化する。即ち空隙１８の大きさが
変化しても、空隙１８を形成するインボリユート
端面７ａと１７、及び７ｂと１７の対向面間隔
は、全体に平行間隔で変化する。

これによつて、ロータ３がどのような回転角度
にあるときも、空隙１８の磁束分布は平均する。

ステータ４を納めたケース５は、軟鉄等の強磁
性体とすることにより、Ｅ型固定鉄心１１の外側
鉄心脚１４，１５の断面積の不足を補うため、ま
たは外側鉄心脚１４，１５に代わる磁路を形成す
るため等の目的をもつて、ヨーク部材とすること
もできる。

［発明の効果］ 電磁石が形成する磁路が、回転軸２の軸線回り
のみで形成されるので、軸線方向に小型化でき
る。

ステータ４が、Ｅ型固定鉄心１１にコイル１４
を嵌合した同一構造のもの１対を、回転対称に組
み合わせて使用するので、部品の種類は少なくな
り、構造が簡単となり、組立も容易となる。

空隙１８を形成するロータ３とステータ４の鉄
心の各端面に、インボリユート曲線を採用したた
め、ロータ３の回転角度にかかわらず、空隙１８
の磁束分布を平均させて、効率よく回転トルクを
発生させる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のロータリーアクチユエータ
の一実施例の中央縦断面図、第２図は、第１図の
−線横断平面図、第３図は、固定鉄心と可動
鉄心の部分の分解斜視図、第４図は、本出願人の
出願になる従来のロータリーアクチユエータの中
央縦断面図、第５図は、第４図のＶ−Ｖ線横断面
図である。 １……ロータリーアクチユエータ、２……回転
軸、３……ロータ、４……ステータ、５……ケー
ス、６……可動鉄心、７ａ，７ｂ……インボリユ
ート端面、８……弧面、９……ストツパ、１０ａ
……大径段部、１０ｂ……小径段部、５ａ……底
面、１１……Ｅ型固定鉄心、１２……中央脚、１
３……巻枠、１４……コイル、１５，１６……外
側脚、１７……インボリユート端面、１８……空
隙。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電磁石における固定鉄心と可動鉄心間の空隙
   を、可動鉄心の回転軸心と同心をなす基礎円を有
   するインボリユート曲線で形成してなるロータリ
   ーアクチユエータにおいて、 回転軸を挟んで回転対称に、同一基礎円を有す
   るインボリユート曲線からなる周面を２か所に設
   けた可動鉄心と、 中央鉄心脚の端面を、前記可動鉄心におけるイ
   ンボリユート曲線と同一の基礎円をもつインボリ
   ユート曲線に形成し、そのインボリユート曲線か
   らなる端面を、回転軸を挟んで回転対称に配置す
   るとともに、外側鉄心脚の端面を互いに突き合わ
   せて磁気結合させた１対のＥ型固定鉄心と、 Ｅ型固定鉄心の各中央鉄心脚に嵌着したコイル
   とを備えてなることを特徴とするロータリーアク
   チユエータ。