JPH0723555A - アクチュエータとその使用方法 - Google Patents

アクチュエータとその使用方法

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JPH0723555A
JPH0723555A JP5183207A JP18320793A JPH0723555A JP H0723555 A JPH0723555 A JP H0723555A JP 5183207 A JP5183207 A JP 5183207A JP 18320793 A JP18320793 A JP 18320793A JP H0723555 A JPH0723555 A JP H0723555A
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JP
Japan
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actuator
pole
case
mover
iron core
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JP5183207A
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English (en)
Inventor
Mikiro Yamaguchi
幹郎 山口
Yoshio Koide
好夫 小出
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Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 超小型の走行玩具に搭載可能に小型,軽量に
形成され、動作角が比較的広く、給電のない場合には中
立位置に確実に保持される安価なアクチュエータを提供
する。 【構成】 ケース2と、その内部に固定されN極突出部
6およびS極突出部7を有する二極の固定子永久磁石3
と、中心に収納され巻線14を巻回する二極の可動子鉄
心8と、可動子鉄心8に一体的に形成されるアーム部1
2等からなり、巻線に双極性の駆動電流を入力をするこ
とにより約±45°までアーム部12を回動することが
出来る。また、N極突出部6とS極突出部7の復元磁力
により給電のない場合には可動子鉄心8は中立位置に保
持される。アーム部12を小型飛行機玩具の補助翼,昇
降舵,水平舵等の往復移動機構部に連結することにより
それ等を自由に回動することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、走行玩具等に搭載可能
な小型,小出力の直流アクチュエータに係り、所定角度
だけ正逆方向に回動自在で、かつ自動中心復帰が可能な
アクチュエータおよび当該アクチュエータの使用方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、無線操縦される走行玩具の直流
モータやアクチュエータとしては軽量で、かつ安価なも
のが必要である。特に走行玩具の往復移動機構部の動力
源として使用されるアクチュエータは所望の往復移動角
度だけ正逆方向に回動すると共に、電圧が印加されない
場合には中立位置に自動復帰するものが必要である。従
来、使用されている模型飛行機の電動アクチュエータ
は、出力も高く、かつ重量のあるもので超小型の走行玩
具に適したものは開発されていない。
【0003】本発明に関連する直近の公知技術として特
開昭64−1463号公報に開示する三位置アクチュエ
ータがある。このアクチュエータは、ケース内に収納さ
れるリング状のマグネットと、該マグネット内に配置さ
れ中心から放射状に3方向に突出する軸部および二又の
突出部からなるコアと、前記軸部の突出端側に一体的に
形成される幅広の翼部と、軸部に巻回されるコイルと、
前記コアをケースに枢支する回転軸に当接係合し、コイ
ルに正逆の駆動電流を給電するブラシ等から構成され
る。マグネットにはN極,S極の組合せからなる永久磁
極部が4箇所形成され、該コアは正逆の給電時に所定角
度だけ回動すると共に、給電しない場合には中立位置に
自動復帰するように形成される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】特開昭64−1463
号公報のアクチュエータは所定角度だけ正逆方向にリニ
ア回動し、かつ中心に自動復帰するが次のような問題点
がある。すなわち、前記したようにこのアクチュエータ
は三方向に等間隔に突出する軸部と突出部を有する三極
構造であり、それ等に対応するマグネットを配設する構
造のため大きな動作角度で回動させることが難しい。小
型飛行機等の走行玩具の場合の舵調整は少なくとも30
°位の動作角度が必要になり、前記アクチュエータでは
難しい。また、このアクチュエータの場合、マグネット
の磁極配置構造が複雑でその分だけ高価なものになる。
【0005】本発明は、前記の問題点を解決すると共
に、無線操縦される超小型の走行玩具等に搭載可能な小
型,軽量で、かつ安価なアクチュエータを提供すること
を目的とする。また、この簡便なアクチュエータを走行
玩具の往復移動機構部に適用する使用方法を提供するこ
とを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するために、駆動電流の極性により正逆方向に切り
換えられ、電流量に応じてリニアに回動変位する直流の
アクチュエータであって、開口部を有するケースと、該
ケース内に相対向して配置されケース中心側に向かって
突出する突出部を互いに形成するN,S極の固定子永久
磁石と、前記ケースの中心部に収納され当該ケースに枢
支される可動子鉄心と、該可動子鉄心に巻回され駆動電
流を供給するリード線に連結される巻線を設けてなるア
クチュエータを構成するものである。また、更に具体的
には可動子鉄心にアーム部を設け、対象物との連結の便
宜を図ると共に、可動子鉄心を複数個共通のケース内に
収納してコンパクト化と用途の拡大の多様化を図るよう
にしている。また、当該アクチュエータを三次元空間を
走行する走行玩具の往復移動機構部と連結し、当該走行
玩具の操縦制御を行う使用方法を特徴としている。ま
た、更に、具体的には走行玩具の往復移動機構部として
小型飛行機のエルロン,エレベータ,ラダーを選定し、
それ等の正逆移動制御を当該アクチュエータを用いて行
う使用方法を特徴とするものである。
【0007】
【作用】当該アクチュエータの巻線側に駆動電流が供給
されると、可動子鉄心がその電流量に比例した分だけリ
ニアに回動変位する。駆動電流の大きさ及び極性を予め
ジョイスティック等の入力子と関連させて決めておくこ
とにより、所望の角度および方向に可動子鉄心を回動さ
せることが出来る。本発明の場合、固定子として一対の
N極,S極が対向配置されているため可動子鉄心の動作
角を大きくとることが出来る。また、給電がない場合に
は固定子永久磁石に形成される突出部に集中する磁束に
より回動位置にあった可動子鉄心は中立位置に自動復帰
される。本発明はケースと二極の固定子永久磁石および
単純構造の二極の可動子鉄心等から構成されるため小
型,軽量に形成される。一方、このアクチュエータを例
えば小型飛行機玩具のエルロン,エレベータ,ラダー等
に連結することによりこれ等の角度調整が遠隔操作で
き、小型飛行機を自在に飛行させることが出来る。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明
する。図1は本実施例のアクチュエータ横断面図、図2
は図1の軸断面図、図3は本実施例の可動子鉄心の構造
を示す斜視図、図4乃至図6は本実施例の動作を説明す
る説明用断面図、図7は単一の固定子永久磁石に複数個
(図示は3個)の可動子鉄心を配置した実施例を示す斜
視図、図8は本実施例を小型飛行機玩具の操舵に適用し
た実施例を示す構成図、図9は前記小型飛行機玩具の概
要斜視図、図10は本実施例のアクチュエータを無線制
御するための送信部,受信部および駆動部を示す構成
図、図11は駆動部に形成される正逆回路を示す回路
図、図12は送信パルスデータとそれによるアクチュエ
ータ動作角の変化を示す線図である。
【0009】まず、本実施例のアクチュエータ1の全体
構造を図1乃至図3により説明する。ケース2は薄板を
成型した密閉箱体状のものからなり、図の上方側には適
宜な広さの開口部2aが形成される。N極4とS極5か
らなる固定子永久磁石3はケース2の内壁に固定されて
相対向して配設される。また、N極4とS極5には互い
に対向してN極突出部6とS極突出部7が形成される。
なお、N極突出部6およびS極突出部7はN極4および
S極5と一体的に形成されてもよく、また、別体の鉄板
を固着したものでもよい。
【0010】可動子鉄心8は図3に示すように上下の鍔
部9,10とその間を連結する柱部11を一体的に形成
した横断面I形状のものからなり、本実施例では上方の
鍔部9には図の上方に向かって突出するアーム部12が
形成される。なお、アーム部12の先端には取付孔13
が穿孔される。
【0011】巻線14は可動子鉄心の柱部11に巻回さ
れ、図2に示すように2本のリード線が連結される。リ
ード線は後に説明するドライバに連結する。なお、リー
ド線には正逆回路37(図11)を介し給電方向を切替
えられる駆動電流が給電される。
【0012】可動子鉄心8の柱部11のほぼ中央には回
動軸15が固定される。回動軸15は図2に示すように
軸受16,17を介してケース2に枢着される。
【0013】図4乃至図6により本実施例の動作を説明
する。図4に示すように、N極4とS極5にはN極及び
S極突出部6,7が形成されているため磁束はN極突出
部6とS極突出部7間に集中し、強い磁力が図示のよう
にN極4からS極5に向かって常時発生する。N極及び
S極突出部6,7間に配置される可動子鉄心8には前記
の磁束の集中により常時復元力が作用する。また、N極
及びS極突出部6,7間の磁力線の中心が可動子鉄心8
の回転中心を通るため可動子鉄心8は復元力により図5
の中立位置に保持される。可動子鉄心8に巻回される巻
線14に正方向の駆動電流を流すと図5に示すように
方向に可動子鉄心8は回動する。その回動角度は駆動電
流量に比例する。一方、巻線14に逆方向の駆動電流を
流すと方向に回動する。以上のように、可動子鉄心8
は給電により正逆方向に回動自在となり、その回動角度
は入力される電流量を制御することにより自由に変える
ことが出来る。図6に示すように、可動子鉄心8の回動
によりアーム部12は回動する。一方、巻線14の給電
を停止すると、前記したように可動子鉄心8はN極及び
S極突出部6,7の磁束の影響を直接受けるため自動的
に中立位置に戻る。
【0014】図7は一対のN極4とS極5間に3個の可
動子鉄心8,8,8を配置したものである。勿論、N極
4とS極5は共通のケース(図略)内に固定される。3
個の可動子鉄心8,8,8はそれぞれ回動軸15に枢着
され、それぞれ別個に自由に回動する。各可動子鉄心
8,8,8には図略の巻線とアーム部12が巻回および
固定される。以上の構造においてそれぞれの可動子鉄心
8,8,8の巻線に給電される駆動電流量を変えること
により、単一のケースから露出しているアーム部12,
12,12の回動角度を互いに独立的に変化させること
が出来る。
【0015】図8は図9に示す小型飛行機40(玩具
用)を本実施例のアクチュエータ1により走行制御する
方法を示す構成図である。まず、図9において小型飛行
機40の機頭側にはプロペラ41を回転する直流モータ
36が配置される。胴体42の前寄りの中間部には主翼
43が設けられ、主翼43には補助翼(エルロン)44
が設けられている。また、胴体42の後方には水平尾翼
45と垂直尾翼46が設けられ、これ等には昇降舵(エ
レベータ)47と方向舵(ラダー)48がそれぞれ付設
される。
【0016】図8に示すように、本実施例では単一のケ
ース2内に3個の可動子鉄心8,8,8を有するアクチ
ュエータ1が使用される。図9に示した小型飛行機40
には前記アクチュエータ1が搭載されると共に、受信部
25(図8),駆動部(図略)および電池49等が搭載
される。受信部25には図略の送信部からの電波がアン
テナを介し入力される。アクチュエータ1の1つのアー
ム部12の取付孔13にはロッド50の一端側が連結さ
れ、その他端側は主翼43のエルロン44に連結され
る。また、2つ目のアーム部12はロッド51を介して
水平尾翼45のエレベータ47に連結され、3つ目のア
ーム部12はロッド52を介しラダー48にそれぞれ連
結される。また、図8に示すように、受信部25側とア
クチュエータ1のそれぞれの可動子鉄心8の巻線(図
略)および直流モータ36とはリード線を介してそれぞ
れ連結される。
【0017】操縦者側の送信部から伝送された電波は受
信部25で受信される。この電波に含まれる操縦情報に
基づきアクチュエータ1および直流モータ36は駆動制
御され回動および回転される。可動子鉄心8の回動によ
りアーム部12が所定角度だけ回動するためその動作角
分だけロッド50,51,52が往復動される。それに
より、エルロン44,エレベータ47およびラダー48
が回動し小型飛行機40は上昇,下降,方向変換され
る。勿論、左右のエルロン44,エレベータ47を独立
に操作することにより旋回等も自由に行われる。また、
直流モータ36の回転速度を制御することにより、小型
飛行機は通常走行,急速昇降,停止等が自由に行われ
る。
【0018】最後に、参考として図10に無線操縦によ
りアクチュエータ1を駆動する送受信構造の一例を示
す。送信部18は、正逆のリニア信号を入力する2軸ジ
ョイスティック19と、入力信号を例えばPWMにより
パルスデータに変換するコンピュータ(CPU)20
と、高周波発振部21の高周波とPWMパルスデータを
混合し振幅変調する振幅変調部22と、高周波増幅器2
3および送信用のアンテナ24等から構成される。
【0019】一方、受信部25は、受信用のアンテナ2
6と、高周波同調・増幅器27,局部発振器28,ミキ
サ29,中間周波数増幅器30と、受信したパルスデー
タの抽出を行う振幅検波部31と、PWMデコーダ(C
PU)32と、コントローラ33等とから構成される。
【0020】駆動部34はアクチュエータ1及び直流モ
ータ36側に所定の極性の駆動電流正逆を給電するドラ
イバ35と、それに連結される直流モータ36と本実施
例のアクチュエータ1等からなる。
【0021】図11はドライバ35に設けられた正逆回
路37を示す。正逆回路37はPNPタイプのトランジ
スタT1,T2と、NPNタイプのトランジスタT3
4,T5,T6および電池からなる一般的なHブリッジ
回路である。正回転制御線38にパルス信号が入力され
ると本実施例のアクチュエータ1が正方向に回動する。
また、逆回転制御線39にパルス信号が入力されると逆
回動する。
【0022】図12は本実施例のアクチュエータ1の回
動制御を行う具体的方法を示す。ジョイスティック19
(図10)の操作により正逆のリニア入力があると前記
した送信部18からリニアに変調されたPWMパルスデ
ータが送られる。それにより、図示のようにアクチュエ
ータ1はPWMパルスデータのパルス幅に応じた回動位
置まで回動変位される。PWMパルスデータのパルス幅
を変化させることによりアクチュエータ1の可動子鉄心
8のアーム部12は正逆方向に約±45°程度の範囲に
わたって回動することが出来る。なお、ケース2の開口
部2aはアーム部12が±45°回動しても干渉しない
大きさに形成される。
【0023】以上の説明において、アクチュエータを図
示の構造のものとしたが、詳細構造については図示のも
のに限定しない。また、走行玩具は小型飛行機に限定す
るものではなく、アクチュエータを操作する送信部およ
び受信部の構造も図示のものに限定するものではない。
また、可動子鉄心の形状やアーム部の形状,数も実施例
のものに限定するものではない。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、次のような顕著な効果
を奏する。 1)アクチュエータを小型,軽量に形成できるため、例
えば超小型の走行玩具に搭載することが出来る。 2)入力される駆動電流の大きさに見合う角度だけ可動
子鉄心を回動することが出来、正逆方向の切替えも自由
に行われる。また、給電のない場合には中立位置に確実
に保持されるため小型飛行機のエルロン,エレベータ,
ラダー等の往復移動機構部の動力源として最適である。 3)超小型の走行玩具に特に適用出来るため、公園や小
スペースの広場でも自由に走行させることが出来る。ま
た、1個のアクチュエータで複数個の可動部を独立に動
作することが可能なため部品点数の削除が出来る。 4)従来のアクチュエータに較べて安価であり、かつ動
作角も大きいため各種の走行玩具に適用される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明におけるアクチュエータの一実施例の横
断面図。
【図2】図1の軸断面図。
【図3】実施例の可動子鉄心の斜視図。
【図4】本実施例にかかるアクチュエータの作用動作を
説明するための説明用横断面図。
【図5】本実施例の作用動作の説明用断面図。
【図6】本実施例の作用動作の説明用断面図。
【図7】複数の可動子鉄心を備えた本発明にかかるアク
チュエータの他の実施例を示す斜視図。
【図8】本実施例にかかるアクチュエータを小型飛行機
玩具に適用した場合を示す構成図。
【図9】図8における小型飛行機玩具の概要斜視図。
【図10】本実施例のアクチュエータを無線遠隔操縦す
るための送受信構造を示す構成図。
【図11】受信側のアクチュエータの駆動部に設けられ
る正逆回路の一例を示す回路図。
【図12】送信部の入力信号およびそのPWM変調され
たパルスデータとそれに基づくアクチュエータの動作角
との関係を示す線図。
【符号の説明】
1 アクチュエータ 2 ケース 2a 開口部 3 固定子永久磁石 4 N極 5 S極 6 N極突出部 7 S極突出部 8 可動子鉄心 9 鍔部 10 鍔部 11 柱部 12 アーム部 13 取付孔 14 巻線 15 回動軸 16 軸受 17 軸受 18 送信部 19 2軸ジョイスティック 20 コンピュータ(CPU) 21 高周波発振部 22 振幅変調部 23 高周波増幅器 24 アンテナ 25 受信部 26 アンテナ 27 高周波同調・増幅器 28 局部発振器 29 ミキサ 30 中間周波数増幅器 31 振幅検波部 32 PWMデコーダ(CPU) 33 コントローラ 34 駆動部 35 ドライバ 36 直流モータ 37 正逆回路 38 正回転制御線 39 逆回転制御線 40 小型飛行機 41 プロペラ 42 胴体 43 主翼 44 補助翼(エルロン) 45 水平尾翼 46 垂直尾翼 47 昇降舵(エレベータ) 48 方向舵(ラダー) 49 電池 50 ロッド 51 ロッド 52 ロッド

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 駆動電流の極性により正逆方向に切り換
    えられ、電流量に応じてリニアに回動変位する直流のア
    クチュエータであって、開口部を有するケースと、該ケ
    ース内に相対向して配置されケース中心側に向かって突
    出する突出部を互いに形成するN,S極の固定子永久磁
    石と、前記ケースの中心部に収納され当該ケースに枢支
    される可動子鉄心と、該可動子鉄心に巻回され駆動電流
    を供給するリード線に連結される巻線を設けることを特
    徴とするアクチュエータ。
  2. 【請求項2】 前記可動子鉄心が、前記開口部から突出
    するアーム部を一体的に備えるものである請求項1のア
    クチュエータ。
  3. 【請求項3】 前記可動子鉄心が、前記固定子永久磁石
    を配置するケース内に複数個配置されてなる請求項1又
    は2のアクチュエータ。
  4. 【請求項4】 請求項1のアクチュエータにより三次元
    空間を走行する走行玩具の往復移動機構部を駆動するこ
    とを特徴とするアクチュエータの使用方法。
  5. 【請求項5】 前記走行玩具が小型飛行機からなり、前
    記往復移動機構部が当該飛行機の主翼の補助翼(エルロ
    ン)と水平尾翼の昇降舵(エレベータ)および垂直尾翼
    の方向舵(ラダー)であり、これ等はアクチュエータの
    可動子鉄心のアーム部とロッドを介して連結されるもの
    である請求項4のアクチュエータの使用方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020016885A (ko) * 2002-02-06 2002-03-06 송창준 회전 솔레노이드 구동부와 체크 플레이트 홀 날개를구비한 비행체 및 부상력 발생 방법
KR100618351B1 (ko) * 2005-05-27 2006-09-01 정동택 날갯짓 구동장치
JP2007104853A (ja) * 2005-10-07 2007-04-19 Tamagawa Seiki Co Ltd トルカ構造

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