JPH0570379B2 - - Google Patents

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JPH0570379B2
JPH0570379B2 JP15511290A JP15511290A JPH0570379B2 JP H0570379 B2 JPH0570379 B2 JP H0570379B2 JP 15511290 A JP15511290 A JP 15511290A JP 15511290 A JP15511290 A JP 15511290A JP H0570379 B2 JPH0570379 B2 JP H0570379B2
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JP
Japan
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involute
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pair
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JP15511290A
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JPH0449839A (ja
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Shigetaka Ooki
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IGARASHI DENKI SEISAKUSHO KK
Original Assignee
IGARASHI DENKI SEISAKUSHO KK
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  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、出力軸に回転力が直接に発生するよ
うにした電磁石式のロータリーアクチユエータ、
特に、電磁作用が働らくギヤツプ面を、インボリ
ユート曲線で形成した双方向出力のロータリーア
クチユエータに関する。
[従来の技術] 電磁作用が働らくギヤツプ面を、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号おもつて、すでに出願している。
第3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2、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4図に示す状態では、固定鉄心03と可動鉄
心010との間の空隙013には空間がなく、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となつてい
る。
固定鉄心03のインボリユート曲線からなる内
周面03aは、可動鉄心010の可動範囲と等し
いか、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、可動鉄心01
0の回転角度にかかわらず、対向面全域に亘って
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] 上記した従来のロータリーアクチユエータは、
回転力の作用する方向が一定であり、電磁石のギ
ヤツプの広がる方向に対しては、通常、バネ力を
作用させている。
また、両方向に駆動力を必要とする場合は、同
一構造のロータリーアクチユエータ1対を、出力
の回転方向を逆向きに、出力軸を直列に連結して
利用している。
しかし、復帰にバネを利用すると、駆動出力
が、バネによる復帰力の分だけ余分に必要とな
り、また、吸引位置の終端でその位置を保持する
には、駆動電力を持続させるか、またはロツク手
段が必要となる。
1対のものを逆向きに使用すると、軸方向の寸
法が大となり、小型化が困難となる。
[課題を解決するための手段] 本発明においては、以下のようにして、上記課
題を解決する。
電磁石における固定鉄心と可動鉄心との間の空
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、同一基礎円に対す
る拡径方向が、互いに逆向きのインボリユート曲
線からなる周面を1対もつ可動鉄心と、可動鉄心
における1対のインボリユート曲線からなる周面
と対向し、対向するもの同士が、同じ基礎円と同
じ拡径方向をもつインボリユート曲線からなる端
面を1対有し、かつ対面する可動鉄心と固定鉄心
のインボリユート曲線の端面同士の一方が接触す
る状態にあるとき、他方のインボリユート曲線の
端面同士の対面部分には間隔を設けるように、可
動鉄心と固定鉄心の各インボリユート曲線を有す
る端面相互の相対位置が定められている固定鉄心
と、可動鉄心と固定鉄心の各インボリユート曲線
の周面が対向している2箇所の空隙部分に、磁束
を発生させるようにして固定鉄心に巻回された、
少なくとも2つのコイルと、各コイルの発生した
磁束を、常に一定の磁気抵抗で可動鉄心に連結す
るための磁路を形成する中間磁路形成ヨーク部材
とを備えることを特徴としている。
また、上記可動鉄心を、1対のインボリユート
曲線の周面を磁極の双対とする永久磁石となすこ
とを特徴としている。
[作用] 1つの可動鉄心に、異なる回転方向のトルクを
発生させて、回転軸を双方向に駆動する。
可動鉄心を永久磁石にすると、励磁コイルの電
流方向によって回転方向を選択できる。また、可
動鉄心の停止位置では、永久磁石の磁着力によつ
て、可動鉄心の自由回転がロツクされる。
[実施例] 第1図及び第2図は、本発明の一実施例を示す
もので、以下図面に基づいて説明する。
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
反対の所に、回転軸2と同心の基礎円(図示略)
をもち、かつ同一基礎円に対する拡径方向が互い
に逆向きの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のいずれか一方、例えばインボリユート端面
7a,7bの小径段部10,10の間の弧面8の
所に、ストツパ9が設けられている。
ストツパ9は、小径段部10,10に当接し
て、ロータ3の回転範囲を規制する。
ストツパ9の下端部は、ケース5の底面5aに
固着されている。
ステータ4は、第2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を嵌装してなる同一形状のもの
1対を、回転軸2を挟んで、左右対称(鏡像関
係)に、かつ外側の鉄心脚15,16を、突き合
わせて組み立ててある。
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における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として組み付けられた固定鉄心
11の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左右に
鏡像関係で対称になつて、ロータ3における可動
鉄心6のインボリユート端面7a,7bと整合し
ている。
ステータ4を納めたケース5は、軟鉄等の強磁
性体からなり、E型固定鉄心11の外側の鉄心脚
14,15の断面積の不足を補うため、または外
側の鉄心脚14,15に代わる磁路を形成するた
めの、ヨーク部材とすることもできる。
ロータ3のインボリユート端面7a,7bと、
テータ4のインボリユート端面17,17が対向
する部分には、ロータ3とステータ4の間に電磁
作用の働く空隙18が形成される。
ステータ4における固定鉄心11の外周面は、
ケース5の内面に密着して設けられ、このケース
5の底面5aの中央は、ロータ3の回転軸2の下
方に設けた拡径段部2aの下面と、回転はする
が、磁気抵抗は小さい状態で、磁気結合してあ
る。
拡径段部2aの上方は、可動鉄心6の下面中央
と磁気結合してある。その結果、可動鉄心6の中
央部6aは、固定鉄心11のインボリユート端面
17と反対磁極、即ちE型固定鉄心11の外側の
鉄心脚15,16、及びそれと磁気的に同等の部
分に磁気結合している。
第2図において、実線で示されるロータ3は、
左側の固定鉄心11のインボリユート端面17と
可動鉄心6のインボリユート端面7aが空隙18
をゼロに密着している時の状態を示し、その際、
に右側の可動鉄心6のインボリユート端面7b
は、固定鉄心11のインボリユート端面17に密
着した状態から、ロータ3の所要出力回転角度に
相当する角度だけ、反時計回りに回転させて、双
方のインボリユート端面7b,17間に、所要の
大きさの空隙18を生じている。
この実線図示のロータ3の位置は、時計回りに
駆動するときの始動開始位置である。
また、仮想線図示のロータ3は、反時計回りに
駆動するときの始動開始位置である。
ロータ3を駆動するには、空隙18が開いてい
る側の固定鉄心11のコイル14に電流を流す。
1対のコイル14,14に交互に電流を流すこ
とにより、ロータ3は、双方向に駆動される。
この駆動の際に、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の大きさが等距離で変化する。即ち空隙1
8の大きさは変化しても、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、平行感覚で変化する。
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の磁束分布は平均してい
る。
上記第1図及び第2図に示すロータリーアクチ
ユエータ1は、ロータ3の可動鉄心6を、永久磁
石とすることにより、双方向駆動は上記実施例と
同様にでき、別の作用効果を得るものを提供でき
る。
なお、構造は第1図及び第2図とまつたく同一
であるので、図示は省略する。
可動鉄心6の磁化方向は、1対のインボリユー
ト端面7a,7bを、それぞれ磁極の双対をなす
S極、N極となるようにする。
ロータ3の駆動時には、空隙18が開いている
方は、吸引作用が働くように、また空隙18が閉
じていう方は、反発作用が働くように、各対応コ
イル14の励磁電流方向を選択し、両方のコイル
14,14には、同時に電流を流す。
これにより、ロータ3の可動鉄心6は、両方の
インボリユート端面7a,7bに同一方向の回転
力を受けて、回転軸2は、バランスのよいモーメ
ントを発生する。
また、ロータ3が、いずれか一方の安定位置で
停止しているとき、空隙18がゼロの可動鉄心6
における永久磁石の極は、固定鉄心11に磁着し
て、ロータ3の自由回転をロツクする。
このロツク作用は、ロータ3の両方向の回転停
止位置で発揮され、このロツク作用を行う力は、
永久磁石から得られるので、無電源でかつ永久的
である。
[発明の効果] 1つの可動鉄心に、異なる回転方向のトルクを
発生して、回転軸を双方に駆動する。
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、鏡像関係に対
称に組み合わせて使用するので、構造が簡単で組
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すること
により、ロータ3の回転角度にかかわらず、空隙
18面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。
可動鉄心を永久磁石にすると、励磁コイルの電
流方向で回転方向が選択できるので、回転方向に
かかわらず、1対のコイルを同時に励磁に使用で
き、コイルの利用効率が高くなる。
また、可動鉄心は、双方の安定位置で、永久磁
石の磁着力によつて、可動鉄心の自由回転がロツ
クされている。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の一実施例を示すもので、第1図
は、本発明のロータリーアクチユエータの中央縦
断面図、第2図は、第1図の−線横断平面
図、第3図は、本出願人による従来のロータリー
アクチユエータの中央縦断面図、第4図は、第3
図の−線横断平面図である。 1……ロータリーアクチユエータ、2……回転
軸、2a……拡径段部、3……ロータ、4……ス
テータ、5……ケース、6……可動鉄心、6a…
…中央部、7a,7b……インボリユート端面、
8……弧面、9……ストツパ、10……小径段
部、5a……底面、11……E型固定鉄心、12
……中央の鉄心脚、13……巻枠、14……コイ
ル、15,16……外側の鉄心脚、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との間の
    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、 同一基礎円に対する拡径方向が、互いに逆向き
    のインボリユート曲線からなる周面を1対もつ可
    動鉄心と、 可動鉄心における1対のインボリユート曲線か
    らなる周面と対向し、対向するもの同士が、同じ
    基礎円と同じ拡径方向をもつインボリユート曲線
    からなる端面を1対有し、かつ対面する可動鉄心
    と固定鉄心のインボリユート曲線の端面同士の一
    方が接触する状態にあるとき、他方のインボリユ
    ート曲線の端面同士の対面部分には間隔を設ける
    ように、可動鉄心と固定鉄心の各インボリユート
    曲線を有する端面相互の相対位置が定められてい
    る固定鉄心と、 可動鉄心と固定鉄心の各インボリユート曲線の
    周面が対向している2箇所の空隙部分に、磁束を
    発生させるようにして固定鉄心に巻回された、少
    なくとも2つのコイルと、 各コイルの発生した磁束を、常に一定の磁気抵
    抗で可動鉄心に連結するための磁路を形成する中
    間磁路形成ヨーク部材 とを備えることを特徴とする双方向駆動ロータリ
    ーアクチユエータ。 2 可動鉄心が、1対のインボリユート曲線の周
    面を磁極の双対とする永久磁石である請求項1記
    載の双方向駆動ロータリーアクチユエータ。
JP15511290A 1990-06-15 1990-06-15 双方向駆動ロータリーアクチュエータ Granted JPH0449839A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15511290A JPH0449839A (ja) 1990-06-15 1990-06-15 双方向駆動ロータリーアクチュエータ

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15511290A JPH0449839A (ja) 1990-06-15 1990-06-15 双方向駆動ロータリーアクチュエータ

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JPH0449839A JPH0449839A (ja) 1992-02-19
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JP15511290A Granted JPH0449839A (ja) 1990-06-15 1990-06-15 双方向駆動ロータリーアクチュエータ

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JP2007195280A (ja) * 2006-01-17 2007-08-02 Tamagawa Seiki Co Ltd 2極vrソレノイド有限角モータ構造

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JPH0449839A (ja) 1992-02-19

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