JPH0715938A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】低消費電力化及びコンパクト化を図ることを目
的とする。 【構成】磁石１２を備え、一軸線の周りで回転可能なロ
ータＲと、前記ロータＲの磁石１２と対向して配置さ
れ、ロータＲを予め定められた位置に停止させる位置決
め磁石２２と、前記位置決め磁石２２と対向しない位置
で、かつ、前記ロータＲの磁石１２に対向して配置され
る１つの磁極片１８と、前記１つの磁極片１８を励磁
し、前記位置決め磁石２２の磁力と磁極片１８の磁力と
の釣合によりロータＲを回転させる励磁コイル２１とを
備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアクチュータに係り、詳
しくは弁を開閉制御するアクチュータに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、本出願人は、特開平４−３５５６
５１号公報に示すアクチュエータを既に提案している。
このアクチュエータ及び該アクチュエータを制御する制
御回路を図７，図８に示す。

【０００３】例えば、図８に示すトランジスタ８０ａ，
８０ｂのみをオンすると、バッテリー８１からアクチュ
エータ７９の励磁コイル８２ａ，８２ｂに実線にて示す
電流Ｉａが流れる。そのため、図７に示すように、磁極
片８３ａにはＮ極が発生し、磁極片８３ｂにはＳ極が発
生する。すると、ロータ８４における磁石８５のＳ極が
磁石８６ａのＮ極と磁極片８３ａのＮ極との中間にバラ
ンスし、磁石８５のＮ極が磁石８６ｂのＳ極と磁極片８
３ｂのＳ極との中間にバランスする。従って、図９
（ｂ）に示すように、ロータ８４に設けられた開閉弁８
７は磁石８６ａ，８６ｂに対し直交した状態となる。

【０００４】一方、トランジスタ８０ｃ，８０ｄをのみ
をオンすると、バッテリー８１からアクチュエータ７９
の励磁コイル８２ａ，８２ｂに点線にて示す電流Ｉｂが
流れる。そのため、図７に示すように、磁極片８３ａに
は（Ｓ）極が発生し、磁極片８３ｂには（Ｎ）極が発生
する。すると、ロータ８４における磁石８５の（Ｓ）極
が磁石８６ａのＮ極と磁極片８３ｂの（Ｎ）極との中間
にバランスし、磁石８５の（Ｎ）極が磁石８６ｂのＳ極
と磁極片８３ａの（Ｓ）極との中間にバランスする。従
って、図９（ｃ）に示すように、ロータ８４に設けられ
た開閉弁８７は磁石８６ａ，８６ｂに対し平行した状態
となる。

【０００５】そのため、上記の構成により開閉弁８７は
９０°回動制御することができ、この開閉弁８７を図示
しないパイプ内に配設すれば、パイプを開閉制御するこ
とができる。

【０００６】又、トランジスタ８０ａ〜８０ｄをオフさ
せれば、磁極片８３ａ，８３ｂには極が発生しない。そ
のため、ロータ８４における磁石８５のＳ極が磁石８６
ａのＮ極と対向し、該ロータ８４における磁石８５のＮ
極が磁石８６ｂのＳ極と対向する。従って、図９（ａ）
に示すように、開閉弁８７は左斜めとなった状態とな
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、開閉弁
８７の開閉制御を行い、パイプ内の全開・全閉制御を行
う場合、いずれかのトランジスタ８０ａから８０ｄをオ
ンして常に励磁コイル８２ａ，８２ｂを励磁しなければ
ならず、消費電力の増加に繋がるという問題がある。

【０００８】又、ロータ８４を回動させるための励磁コ
イル８２ａ，８２ｂ、磁石８６ａ，８６ｂがそれぞれ一
対必要となり、アクチュエータ７９が大型化してしまう
という問題がある。

【０００９】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は低消費電力化及びコンパ
クト化を図ることができるアクチュエータを提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するため、磁石を備え、一軸線の周りで回転可能なロ
ータと、前記ロータの磁石と対向して配置され、ロータ
を予め定められた位置に停止させる位置決め磁石と、前
記位置決め磁石と対向しない位置で、かつ、前記ロータ
の磁石に対向して配置される１つの磁極片と、前記１つ
の磁極片を励磁し、前記位置決め磁石の磁力と磁極片の
磁力との釣合によりロータを回転させる励磁コイルとを
備えたことをその要旨とする。

【００１１】

【作用】励磁コイルが消磁されている場合には、位置決
め磁石の磁力とロータにおける磁石の磁力とのバランス
により該ロータが予め定められた位置に停止する。そし
て、励磁コイルを励磁すると磁極片に磁力が発生し、こ
の磁力及び位置決め磁石の磁力と、ロータにおける磁石
の磁力との釣合により該ロータが回転する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明をパイプの全開・全閉制御を行
うアクチュエータに具体化した一実施例を図１〜図４に
従って説明する。

【００１３】図１に示すように、パイプ１の外部には該
パイプ１内を全開・全閉制御するアクチュエータ２が設
けられている。そして、パイプ１の下部には挿入孔３が
形成され、この挿入孔３を介してパイプ１内にはアクチ
ュエータ２に接続される開閉弁４が配設されている。開
閉弁４には連結軸５が挿通され、その上端がベアリング
６を介してパイプ１に支持されている。又、パイプ１に
設けられたアクチュエータ２の出力軸７が連結軸５の下
端に一体形成されている。

【００１４】従って、アクチュエータ２の出力軸７を回
動させることにより連結軸５を介して開閉弁４が開閉
し、パイプ１内を全開・全閉制御することができるよう
になっている。

【００１５】次に、アクチュエータ２の構成について説
明する。アクチュエータ２の本体部８は上部が開口され
た箱形状を成し、その上部にはパイプ１に当接する蓋体
９が配設されている。又、本体部８内はに上下に延びる
出力軸７が配設されている。そして、蓋体９に配設され
たベアリング１０及び本体部８の底面に配設されたベア
リング１１によって出力軸７は回転可能に支持されてい
る。本体部８内における出力軸７の中央には１８０°対
向するＳ，Ｎ極を備えたロータ磁石１２が結合部材１３
を介して取付固定されている。従って、出力軸７とロー
タ磁石１２とによりロータＲが構成されている。

【００１６】ロータ磁石１２と対向するように本体部８
の内周面には積層コア１４が取付固定されている。この
積層コア１４は平面Ｅ字状を成す第１のコア１５ａと、
略平面コ字状を成す第２のコア１５ｂとから構成されて
いる。そして、第１のコア１５ａの両端の接続片１６
ａ，１６ｂが第２のコア１５ｂの接続片１７ａ，１７ｂ
と係合されている。

【００１７】又、第１のコア１５ａの中央に形成された
磁極片１８の先端面はロータ磁石１２と対向するように
形成されている。そして、磁極片１８の縦方向外周には
ボビン１９と、該ボビン１９に巻かれた巻線２０とによ
り構成される励磁コイル２１が装着されている。

【００１８】更に、出力軸７の中心と磁極片１８の幅方
向中央とを結ぶ基準線Ｌ１から出力軸７を中心に反時計
方向へ１３５°位置した第２のコア１５ｂの内側には位
置決め磁石２２が固着されている。この位置決め磁石２
２の先端面はロータ磁石１２と対向するようになってい
る。又、本実施例においては、位置決め磁石２２の表面
側がＳ極となる。

【００１９】そして、磁極片１８には励磁コイル２１の
励磁による磁極が発生しない場合、位置決め磁石２２の
Ｓ極に対してロータ磁石１２のＮ極が対向する。このと
き、出力軸７に連結軸５を介して接続された開閉弁４は
パイプ１の長さ方向と平行になり、パイプ１内を全開す
るようになっている。

【００２０】又、励磁コイル２１における巻線２０の一
端は電源２３の正極に接続されている。そして、励磁コ
イル２１における巻線２０の他端はトランジスタ２４を
介して接地されている。尚、励磁コイル２１には電源２
３に対して逆バイアスとなるフライホイールダイオード
２５が並列に接続されている。

【００２１】従って、トランジスタ２４を図示しない制
御装置によってチョッパ制御を行うと、電流制御された
電流Ｉが矢印にて示す方向に流れる。又、本実施例にお
いてはトランジスタ２４をチョッパ制御して励磁コイル
２１に電流Ｉを流すと、磁極片１８の先端面にはＳ極が
発生するようになっている。更に、トランジスタ２４の
チョッパ制御により励磁コイル２１に流れる電流Ｉを制
御すれば、磁極片１８の磁力を調整することができるよ
うになっている。

【００２２】本実施例においては、トランジスタ２４を
チョッパ制御し、磁極片１８の先端面にＳ極を発生させ
たとき、ロータ磁石１２のＮ極は、位置決め磁石２２の
Ｓ極と磁極片１８のＳ極との中間に位置するようになっ
ている。このとき、出力軸７に接続された開閉弁４はパ
イプ１と直交し、該パイプ１内を全閉するようになって
いる。

【００２３】次に、上記のように構成されたアクチュエ
ータ２の作用について説明する。トランジスタ２４がチ
ョッパ制御されないときは、励磁コイル２１が励磁され
ないため、磁極片１８の先端面には励磁コイル２１の励
磁による磁極が発生しない。従って、位置決め磁石２２
のＳ極とロータ磁石１２のＮ極とが対向し、ロータＲの
位置決めが行われる。このとき、出力軸７に接続された
開閉弁４はパイプ１の長手方向と平行になり、該パイプ
１内を全開状態としている。従って、パイプ１内の流体
が流れることになる。

【００２４】そして、トランジスタ２４をチョッパ制御
すると、励磁コイル２１が励磁されるため、図３に示す
ように、この励磁コイル２１の励磁により磁極片１８の
先端面にＳ極が発生する。

【００２５】すると、ロータ磁石１２のＮ極は位置決め
磁石２２のＳ極の磁力と、磁極片１８のＳ極の磁力との
バランスにより、該位置決め磁石２２と磁極片１８との
中間に停止する。そして、ロータＲが初期状態から９０
°回転するため、出力軸７に接続された開閉弁４は同じ
く９０°回転する。従って、図３に示すように、開閉弁
４はパイプ１に対して直交した状態となり、パイプ１内
を全閉状態とする。そのため、パイプ１内の流体が流れ
なくなる。

【００２６】上記の構成にすれば、１つの位置決め磁石
２２及び１つの励磁コイル２１にてロータＲの回転制御
を行うことができ、開閉弁４の開閉を行わせてパイプ１
内の全開・全閉制御を行うことができる。

【００２７】又、励磁コイル２１が消磁されていると
き、位置決め磁石２２とロータ磁石１２とにより開閉弁
４を全開状態にすることができ、励磁コイル２１を消磁
したとき、磁極片１８の磁力及び位置決め磁石２２の磁
力とロータ磁石１２の磁力との釣合によって開閉弁４を
全閉状態にすることができる。

【００２８】この結果、ロータＲを回転させるための励
磁コイル２１及び位置決め磁石２２がそれぞれ１つにな
るため、アクチュエータ２をコンパクトにすることがで
きる。

【００２９】しかも、励磁コイル２１を励磁する回路構
成も従来とはことなり、簡素化することができ、更に
は、開閉弁４を全閉状態にするときだけトランジスタ２
４をチョッパ制御すればよいので、従来とな異なり、ア
クチュエータ２の低消費電力化を図ることができる。

【００３０】本実施例においては、基準線Ｌ１から１３
５°の所に位置決め磁石２２を設けたが、基準線から１
０５°〜１６５°回転した位置に位置決め磁石２２を設
けることも可能である。この場合、磁極片１８が励磁さ
れたときの磁力と位置決め磁石２２の磁力との釣合によ
りロータＲを回転させ、開閉弁４によりパイプ１内を全
閉状態とするようにトランジスタ２４のチョッパ制御を
行う必要がある。

【００３１】図５に示すように、基準線Ｌ１から出力軸
７を中心に時計方向へ９０°回動した位置における第２
のコア１５ｂの内周面にはロータＲのロータ磁石１２と
対向するように第１の補助極３０を一体形成してもよ
い。

【００３２】つまり、励磁コイル２１が消磁された状態
においては、磁極片１８と位置決め磁石２２との磁気回
路により該磁極片１８の先端面にＮ極が発生する。この
Ｎ極の発生によりロータ磁石１２のＳ極が若干引き寄せ
られてしまう。すると、励磁コイル２１の消磁状態にお
けるロータＲの停止位置精度が低下して、開閉弁４によ
りパイプ１内を全開状態にすることができなくなってし
まう。

【００３３】この第１の補助極３０を形成すると、位置
決め磁石２２と第１の補助極３０との磁気回路により、
該第１の補助極３０の先端面にＮ極を発生させることが
できる。従って、第１の補助極３０のＮ極の磁力と磁極
片１８のＮ極の磁力とにより、ロータ磁石１２のＳ極を
第１の補助極３０と磁極片１８との中間に位置させるこ
とができる。この結果、ロータ磁石１２のＮ，Ｓ極は右
斜め４５°の位置に位置決めすることができるので、開
閉弁４によってパイプ１内を全開状態にすることができ
る。

【００３４】尚、位置決め磁石２２の磁力や位置決め磁
石２２と磁極片１８の磁気回路の長さ、位置決め磁石２
２と第１の補助極３０の磁気回路の長さによって磁極片
１８及び第１の補助極３０の磁力が変化する。これらの
兼ね合いにより、ロータ磁石１２のＮ，Ｓ極は右斜め４
５°の位置にを停止させるため、基準線Ｌ１から時計方
向に６０°〜１３５°の間に第１の補助極３０を形成し
てもよい。

【００３５】更に、図６に示すように、出力軸７の中心
と位置決め磁石２２の幅方向中心を通る基準線Ｌ２から
時計方向へ４５°回転した位置における第２のコア１５
ｂの内周面にはロータ磁石１２と対向する第２の補助極
３１を一体形成する。同様に、基準線Ｌ２から反時計方
向へ４５°回転した位置における第２のコア１５ｂの内
周面にはロータ磁石１２と対向する第３の補助極３２を
一体形成する。

【００３６】そして、励磁コイル２１の消磁状態におい
て、この第２及び第３の補助極３１，３２の先端面には
位置決め磁石２２によりＳ極が発生する。そのため、ロ
ータ磁石１２のＮ極は位置決め磁石２２、第２及び第３
の補助極３１，３２の磁力によって安定した位置に固定
され、該ロータ磁石１２のＳ極は磁極片１８、第１の補
助極３０の磁力により安定した位置に固定される。

【００３７】尚、第２の補助極３１は必要に応じて基準
線Ｌ２から時計方向へ１５°〜７５°の範囲内に設ける
ことも可能である。更に、第３の補助極３２も必要に応
じて基準線Ｌ２から反時計方向へ１５°〜７５°の範囲
内に設けることも可能である。

【００３８】更に、本実施例においては、励磁コイル２
１が励磁されたとき、開閉弁４によりパイプ１内を全閉
状態としたが、励磁コイル２１が励磁されたとき開閉弁
４によりパイプ１内を全開状態とするように構成するこ
とも可能である。

【００３９】又、位置決め磁石２２の先端面をＳ極とし
たが、Ｎ極とすることも可能であるが、この場合、励磁
コイル２１の励磁により磁極片１８にＮ極が発生するよ
うに構成する必要がある。

【００４０】更に、エンジンにおける吸気管内の空気の
逆流を防止したり、流量を調整するアクチュエータとし
て使用することができる。

【００４１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、低
消費電力化及びコンパクト化を図ることができる優れた
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るアクチュエータをパイプに取り付
けた状態を示す断面図である。

【図２】図１におけるＸ−Ｘ線断面図である。

【図３】励磁コイルの励磁によりロータを回動させた状
態を示す説明図である。

【図４】励磁コイルを励磁するための制御回路である。

【図５】第１の補助極を設けたアクチュエータの別例を
示す断面図である。

【図６】第１の補助極に加え第２及び第３の補助極を設
けたアクチュエータの別例である。

【図７】従来のアクチュエータの断面図である。

【図８】従来におけるアクチュエータの励磁コイルを励
磁する電気回路図である。

【図９】（ａ）は消磁状態における開閉弁の状態を示
し、（ｂ）は励磁状態における開閉弁の状態を示し、
（ｃ）は励磁状態における開閉弁の状態を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１２…磁石、１８…磁極片、２１…励磁コイル、２２…
位置決め磁石、Ｒ…ロータ

フロントページの続き (72)発明者 杉江 信彦 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装 株式会社内 (72)発明者 野村 由利夫 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装 株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁石を備え、一軸線の周りで回転可能な
   ロータと、 前記ロータの磁石と対向して配置され、ロータを予め定
   められた位置に停止させる位置決め磁石と、 前記位置決め磁石と対向しない位置で、かつ、前記ロー
   タの磁石に対向して配置される１つの磁極片と、 前記１つの磁極片を励磁し、前記位置決め磁石の磁力と
   磁極片の磁力との釣合によりロータを回転させる励磁コ
   イルとを備えたことを特徴とするアクチュエータ。