JPH0595662A - アクチユエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】コイル通電回路のインダクタンスを微小にする
ことにより出力部材の速動性に富む。 【構成】出力部材８のコイル取付け部８ｃ，８ｄに永久
磁石６，７に対応した個数のコイル部９，１０を配設し
且つ隣合う同士で互い違いの電流方向での通電により隣
合う同士で永久磁石６，７の磁束と電流との間で発生す
る力の方向が同方向で且つコイル通電回路の総合インダ
クタンスが小さくなるように複数個のコイル１１，１２
を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、例えば自動車のドア
ロックの開閉用駆動源として利用される直動式のアクチ
ュエータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４ないし図６は、自動車のドアロック
の開閉用駆動源として利用されるアクチュエータを例示
するものであって、図示するアクチュエータ５０は、円
筒形状をなし磁性体製で磁路形成用のヨーク５１の図４
中において下端縁に略円盤形状で中央にコア挿入用孔５
２ａを設けた磁性体製で磁路形成用のボトム５２が固定
してあり、前記ヨーク５１の図４中において上端縁に
は、略円盤形状で中央にコア挿通用孔５３ａを設けた磁
性体製で磁路形成用のトップ５３が固定してある。

【０００３】また、前記ボトム５２のコア挿入用孔５２
ａには、円柱形状をなし磁性体製で磁路形成用のコア５
４の基端側が組付けてあり、コア５４の先端側がトップ
５３のコア挿通用孔５３ａに通してある。

【０００４】そして、前記ヨーク５１の内周側には、ヨ
ーク５１の軸方向に沿って離間させた円筒形状のマグネ
ット５５，５６が夫々固定してあり、これらマグネット
５５，５６の各々内側がＳ極そして外側がＮ極になる方
向に着磁してある。

【０００５】そしてまた、前記各マグネット５５，５６
とコア５４のあいだには、円柱形状をなし磁性体製の巻
き枠部５７ａを備えた出力部材５７が配設してあり、前
記巻き枠部５７ａの先端寄りがトップ５３のコア挿通用
孔５３ａとコア５４のあいだに挿通してある。

【０００６】前記出力部材５７には、トップ５３から図
４中の上方側に突出した巻き枠部５７ａの先端に負荷連
結部５７ｂが設けてあり、この負荷連結部５７ｂに図示
しないドアロック等の負荷を連結するようになってい
る。

【０００７】そしてさらに、前記出力部材５７の巻き枠
部５７ａには、この巻き枠部５７ａの軸方向に沿って離
間させたリード線巻き付け部５７ｃ、５７ｄが設けてあ
り、前記各リード線巻き付け部５７ｃ、５７ｄには、同
一方向のコイル状に巻数Ｎ１，Ｎ２で巻き付けたコイル
部５８，５９を有するコイル６０，６１が配設してあっ
て、前記各コイル部５８，５９の端部５８ａ，５８ｂ，
５９ａ，５９ｂに外部ターミナル６２，６３，６４，６
５が接続してある。

【０００８】このような構造をなすアクチュエータ５０
において、前記各外部ターミナル６２，６３，６４，６
５を介し各コイル６０，６１に対して図中に示す方向で
同電位の電流を供給すると、マグネット５５のＮ極→ヨ
ーク５１→トップ５３→コア５４→巻き枠部５７ａ→マ
グネット５５のＳ極を通るマグネット５５の磁力φ５５
とマグネット５６のＮ極→ヨーク５１→ボトム５２→コ
ア５４→巻き枠部５７ａ→マグネット５６のＳ極を通る
マグネット５６の磁束φ５６に対してのコイル６０，６
１の図示の電流方向によりフレミングの左手の法則によ
る力が発生し、出力部材５７を復帰位置ａから出力位置
ｂまで出力移動させるので、出力部材５７の負荷連結部
５７ｂに連結した負荷を駆動させる。

【０００９】また、この状態で、前記各外部ターミナル
６２，６３，６４，６５を介し各コイル６０，６１に対
して図中に示す方向とは逆の方向で同電位の電流を供給
すると、マグネット５５のＮ極→ヨーク５１→トップ５
３→コア５４→巻き枠部５７ａ→マグネット５５のＳ極
を通るマグネット５５の磁束φ５５とマグネット５６の
Ｎ極→ヨーク５１→ボトム５２→コア５４→巻き枠部５
７ａ→マグネット５６のＳ極を通るマグネット５６の磁
力φ５６に対してのコイル６０，６１の前記とは逆の電
流方向により出力部材５７を出力位置ｂから復帰位置ａ
まで戻り移動させるので、出力部材５７の負荷連結部５
７ｂに連結した負荷を復帰させる。

【００１０】ここで、前記一方側のコイル６０が巻数Ｎ
１であり且つ他方側のコイル６１が巻数Ｎ２であること
から、一方側のコイル６０への通電により発生する磁束
に対する磁路のパーミアンスをＰ１とし且つ他方側のコ
イル６１への通電により発生する磁束に対する磁路のパ
ーミアンスをＰ２とすると、コイル６０に通電すること
によってコイル６０に発生する誘起電圧Ｅ１の値は、

【００１１】

【００１２】となり、コイル６９に通電することによっ
てコイル６１に対して作用する誘起電圧Ｅ２の値は、

【００１３】

【００１４】となり、コイル６１に通電することによっ
てコイル６１に発生する誘起電圧Ｅ３の値は、

【００１５】

【００１６】となり、コイル６１に通電することによっ
てコイル６０に対して作用する誘起電圧Ｅ４の値は、

【００１７】

【００１８】となり、コイル通電回路全体の誘起電圧Ｅ
５０の値は、 Ｅ５０＝Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３＋Ｅ４ となるので、コイル６０，６１の巻数が同一とすると、 Ｎ１＝Ｎ２＝Ｎ となり、コイル６０，６１への通電により発生する磁束
に対する磁路のパーミアンスが同一とすると、 Ｐ１＝Ｐ２＝Ｐ となるので、誘起電圧Ｅ５０の値は、

【００１９】

【００２０】となり、コイル通電回路全体のインダクタ
ンスＬ５０の値は、 Ｌ５０＝４Ｎ^２Ｐ となる。

【００２１】そして、図５に示すように、コイル通電回
路のインダクタンスＬ５０と抵抗Ｒがある状態で、タイ
ムコンスタント（Ｌ／Ｒ）は、比較的大きな値となるた
め、ゆるやかに設定値Ｉ５０に達するものとなり、図６
に示すように、力はフレミングの左手の法則が電流に比
例するから、移動変位もゆるやかなものとなって所定の
ストロークｓｔ５０を得るための時間ｔ５０は比較的長
くなる。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した従
来のアクチュエータ５０においては、マグネット５５，
５６の各々内側がＳ極そして外側がＮ極になる方向に着
磁してあり、コイル６０，６１に同方向の電流を流すこ
とによって出力部材５７を出力移動・復帰移動させる構
造を有するものであるので、一方側のコイル６０への通
電により一方側のコイル６０に発生する誘起電圧Ｅ１
と、一方側のコイル６０への通電による誘導によって他
方側のコイル６１に作用する誘起電圧Ｅ２と、他方側の
コイル６１への通電により他方側のコイル６１に発生す
る誘起電圧Ｅ３と、他方側のコイル６１への通電による
誘導によって一方側のコイル６０に作用する誘起電圧Ｅ
４との和からなるコイル通電回路の大きな誘起電圧が発
生しており、この大きな誘起電圧が出力部材５７の移動
を遅くしていることから、速動性に欠けるという問題点
があり、この問題点を解決することが課題となってい
た。

【００２３】

【発明の目的】そこでこの発明は上記した従来の課題に
鑑みてなされたもので、速動性に富むアクチュエータを
提供することを目的としている。

【００２４】

【課題を解決するための手段】この発明に係わるアクチ
ュエータは、永久磁石によって発生する磁束とコイル通
電時に発生する磁束を通すヨークと、前記ヨークの内周
側でヨークの軸方向に沿って隣合う同士の円筒状の厚み
方向に互いに逆極性になるように着磁した偶数個の永久
磁石と、前記永久磁石に対応したコイル取付け部を有す
るとともに前記永久磁石に備えた出力部材移動部内で移
動して負荷を駆動する出力部材と、前記出力部材の内周
側で永久磁石によって発生する磁束とコイル通電時に発
生する磁束を通すコアと、前記出力部材のコイル取付け
部に永久磁石に対応した個数のコイル部を配設し且つ隣
合う同士で互い違いの電流方向での通電により隣合う同
士で永久磁石の磁束と電流との間で発生する力の方向が
同方向で且つコイル通電回路の総合インダクタンスが小
さくなるように複数個のコイルを備えた構成としたこと
を特徴としており、上記したアクチュエータの構成によ
り従来の課題を解決するための手段としたものである。

【００２５】

【作用】この発明に係わるアクチュエータは、各コイル
の隣合う同士に互い違いの電流方向で通電を行うことに
より、各コイルにより発生する逆起電力が隣り合うコイ
ル同士で打ち消されるため、永久磁石の極性を同一方向
に配置し且つコイルに同一方向の電流を流すことによっ
て出力部材を出力移動・復帰移動させるものと比べて、
コイル通電回路のインダクタンスが微小になるので、出
力部材の移動に際し、電流の立上りすなわち力の立上り
が速くなり、出力部材を俊敏に作動させるものとなる。

【００２６】

【実施例】以下、この発明によるアクチュエータの一実
施例を図１ないし図３に基づいて説明する。

【００２７】すなわち、図示するアクチュエータ１は、
円筒形状をなし磁性体製で磁路発生用のヨーク２の図１
中において下端縁に略円盤形状で中央にコア挿入用孔３
ａを設けた磁性体製で磁路形成用のボトム３が固定して
あり、前記ヨーク２の図１中において上端縁には、略円
盤形状で中央にコア挿通用孔４ａを設けた磁性体製で磁
路形成用のトップ４が固定してある。

【００２８】また、前記ボトム３のコア挿入用孔３ａに
は、円柱形状をなし磁性体製で磁路形成用のコア５の基
端側が組付けてあり、コア５の先端側がトップ４のコア
挿通用孔４ａに通してある。

【００２９】そして、前記ヨーク２の内周側には、ヨー
ク２の軸方向に沿って離間させた円筒形状で２個の永久
磁石６，７が夫々固定してあり、これら永久磁石６，７
のうちの図１中において上側である一方側の永久磁石６
の内側がＳ極そして外側がＮ極に着磁してあり、図１中
において下側である他方側の永久磁石７の内側がＮ極そ
して外側がＳ極に着磁してある。

【００３０】そしてまた、前記各永久磁石６，７の内周
側には、前記ヨーク２に対して同軸状の出力部材移動部
６ａ，７ａが形成してあり、これら出力部材移動部６
ａ，７ａとコア５のあいだには、円柱形状をなし磁性体
製の巻き枠部８ａを備えた出力部材８が配設してあり、
前記巻き枠部８ａの先端寄りがトップ４のコア挿通用孔
４ａとコア５のあいだに挿通してある。

【００３１】前記出力部材８には、トップ４から図４中
の上方側に突出した巻き枠部８ａの先端寄りに負荷連結
部８ｂが設けてあり、この負荷連結部８ｂに図示しない
ドアロック等の負荷を連結するようになっている。

【００３２】そしてさらに、前記出力部材８の巻き枠部
８ａには、この巻き枠部８ａの軸方向に沿って前記各永
久磁石６，７に対応させて離間した２箇所のコイル取付
け部８ｃ、８ｄが設けてあり、前記各コイル取付け部８
ｃ、８ｄには、同一方向のコイル状に巻数Ｎ３，Ｎ４で
巻き付けたコイル部９，１０を有する励磁用コイル（コ
イル）１１，１２が配設してあって、前記各コイル部
９，１０の端部９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂに外部ター
ミナル１３，１４，１５、１６が接続してある。

【００３３】さらにまた、前記各外部ターミナル１３，
１４，１５，１６には、コントローラ１７が接続してあ
り、コントローラ１７は図示しないスイッチング回路か
らの出力側の信号を受けて外部ターミナル１３，１６か
ら外部ターミナル１４，１５に向けて所定の励磁電流を
流し、前記スイッチング回路からの復帰側の信号を受け
て外部ターミナル１４，１６から外部ターミナル１３，
１６に向けて所定の励磁電流を流すようになっている。

【００３４】このような構造をなすアクチュエータ１に
おいて、図１に示す出力部材８の復帰の状態から前記ス
イッチング回路からの出力信号を受けてコントローラ１
７により外部ターミナル１３，１６から外部ターミナル
１４，１５に向けて所定の励磁電流を流すると、一方側
の永久磁石６のＮ極→ヨーク２→トップ４→コア５→出
力部材８の巻き枠部８ａ→一方側の永久磁石６のＳ極を
通る一方側の永久磁石６の磁束φ６に対し一方側のコイ
ル１１に対して外部ターミナル１３から外部ターミナル
１４に向けて流した電流の方向すなわち図１中に示す方
向に流れた電流方向と、他方側の永久磁石７のＮ極→巻
き枠部８ａ→コア５４→ボトム３→ヨーク２→他方側の
永久磁石７のＳ極を通る他方側の永久磁石７の磁束φ７
に対し他方側のコイル１２に対して外部ターミナル１６
から外部ターミナル１５に向けて流した電流の方向すな
わち図１中に示す方向に流れた電流方向とにより出力部
材８を図１中において復帰位置Ａから出力位置Ｂまで出
力移動させるので、出力部材８の負荷連結部８ｂに連結
した負荷を駆動させる。

【００３５】また、この状態で、前記スイッチング回路
からの復帰信号を受けてコントローラ１７により外部タ
ーミナル１４，１５から外部ターミナル１３，１６に向
けて所定の励磁電流を流すると、一方側のマグネット６
のＮ極→ヨーク２→トップ４→コア５→出力部材８の巻
き枠部８ａ→一方側の永久磁石６のＳ極を通る一方側の
永久磁石６の磁束φ６に対し一方側のコイル１１に対し
て外部ターミナル１４から外部ターミナル１３に向けて
流した電流の方向すなわち図１中に示す方向に流れた電
流方向と、他方側の永久磁石７のＮ極→巻き枠部８ａ→
コア５４→ボトム３→ヨーク２→他方側の永久磁石７の
Ｓ極を通る他方側の永久磁石７の磁束φ７に対し他方側
のコイル１２に対して外部ターミナル１５から外部ター
ミナル１６に向けて流した電流の方向すなわち図１中に
示す方向に流れた電流方向とにより出力部材８を図１中
において出力位置Ｂから復帰位置Ａまで戻し移動させる
ので、出力部材８の負荷連結部８ｂに連結した負荷を復
帰させる。

【００３６】ここで、前記一方側のコイル１１が巻数Ｎ
３であり且つ他方側のコイル１２が巻数Ｎ４であること
から、一方側のコイル１１に対する磁路のパーミアンス
をＰ３とし且つ他方側のコイル１２に対する磁路のパー
ミアンスをＰ４とすると、一方側のコイル１１に通電す
ることによってこの一方側のコイル１１に発生する誘起
電圧Ｅ５の値は、

【００３７】

【００３８】となり、他方側のコイル１１に通電するこ
とによって他方側のコイル１２に対して作用する誘起電
圧Ｅ６の値は、他方側のコイル１２において永久磁石７
の極性が永久磁石６とは逆であり且つコイル１２への電
流方向が逆であるので、

【００３９】

【００４０】となり、他方側のコイル１２に通電するこ
とによってこの他方側のコイル１２に発生する誘起電圧
Ｅ７の値は、

【００４１】

【００４２】となり、他方側のコイル１２に通電するこ
とによって一方側のコイル１１に作用する誘起電圧Ｅ８
の値は、発生する磁束の方向がコイル１１に通電した時
に生じる磁束の向きと逆方向であるので、

【００４３】

【００４４】となり、コイル通電回路全体の誘起電圧Ｅ
９の値は、 Ｅ９＝Ｅ５＋Ｅ６＋Ｅ７＋Ｅ８ となるので、コイル１１，１２の巻数が同一とすると、 Ｎ３＝Ｎ４＝Ｎ０ となり、コイル１１，１２に有するパーミアンスが同一
とすると、 Ｐ３＝Ｐ４＝Ｐ０ となることから、誘起電圧Ｅ９の値は、 Ｅ９＝０ となり、コイル通電回路全体のインダクタンスＬ２の値
は、 Ｌ２＝０ となって、コイル通電回路全体のインダクタンスが微小
となる。

【００４５】そして、図２に示すように、コイル通電回
路のインダクタンスＬ２と抵抗Ｒがある状態でのタイム
コンスタント（Ｌ／Ｒ）は、電流Ｉの立上がりが矩形状
で設定値Ｉ１に到達するものとなり、図３に示すよう
に、力は、図２に示す電流Ｉに比例したものであるた
め、図６に示したものと比較して短い時間ｔ１で設定ス
トローク値ｓｔ０に到達するものとなる。

【００４６】これにより、前記スイッチング回路からの
出力信号を受けてコントローラ１６により外部ターミナ
ル１２，１５から外部ターミナル１３，１４に向けて所
定の励磁電流が流れた際に、コイル通電回路のインダク
タンスが小さい状態で出力部材８を移動させるものとな
る。

【００４７】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明に係
わるアクチュエータは上述した構成を有するものである
ことから、各コイルの隣合う同士に互い違いの電流方向
で通電を行うことにより、各コイルにより発生する逆起
電力が隣り合うコイル同士で打ち消されるため、永久磁
石の極性を同一方向に配置し且つコイルに同一方向の電
流を流すことによって出力部材を出力移動・復帰移動さ
せるものと比較して、コイル通電回路のインダクタンス
が微小になるので、出力部材の移動に際し、電流の立上
りすなわち力の立上りが速くなり、出力部材を俊敏に作
動させることができることにより速動性に優れるという
優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係わるアクチュエータの一実施例の
縦断側面図である。

【図２】図１に示したアクチュエータにおいての電流と
経過時間との関係を示すグラフである。

【図３】図１に示したアクチュエータにおいてのストロ
ークと経過時間との関係を示すグラフである。

【図４】従来のアクチュエータの縦断側面図である。

【図５】図４に示したアクチュエータにおいての電流と
経過時間との関係を示すグラフである。

【図６】図４に示したアクチュエータにおいてのストロ
ークと経過時間との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ アクチュエータ ２ ヨーク ５ コア ６，７ 永久磁石 ６ａ，７ａ 出力部材移動部 ８ 出力部材 ８ｃ，８ｄ コイル取付け部 ９，１０ コイル部 １１，１２ コイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長 島 秀 雄 神奈川県横浜市戸塚区東俣野町1760番地 自動車電機工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 永久磁石によって発生する磁束とコイル
   通電時に発生する磁束を通すヨークと、前記ヨークの内
   周側でヨークの軸方向に沿って隣合う同士の円筒状の厚
   み方向に互いに逆極性になるように着磁した偶数個の永
   久磁石と、前記永久磁石に対応したコイル取付け部を有
   するとともに前記永久磁石に備えた出力部材移動部内で
   移動して負荷を駆動する出力部材と、前記出力部材の内
   周側で永久磁石によって発生する磁束とコイル通電時に
   発生する磁束を通すコアと、前記出力部材のコイル取付
   け部に永久磁石に対応した個数のコイル部を配設し且つ
   隣合う同士で互い違いの電流方向での通電により隣合う
   同士で永久磁石の磁束と電流との間で発生する力の方向
   が同方向で且つコイル通電回路の総合インダクタンスが
   小さくなるように複数個のコイルを備えたことを特徴と
   するアクチュエータ。