JPH0733585Y2 - Rotary actuator - Google Patents

Rotary actuator

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JPH0733585Y2
JPH0733585Y2 JP1987156333U JP15633387U JPH0733585Y2 JP H0733585 Y2 JPH0733585 Y2 JP H0733585Y2 JP 1987156333 U JP1987156333 U JP 1987156333U JP 15633387 U JP15633387 U JP 15633387U JP H0733585 Y2 JPH0733585 Y2 JP H0733585Y2
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JP
Japan
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rotor
pole piece
rotary actuator
energized
stator
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俊彰 山本
敦朗 高見
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Toyota Motor Corp
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Description

【考案の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本考案はロータ軸方向を扁平形状に形成したロータリア
クチュエータに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention relates to a rotary actuator having a flat shape in the axial direction of a rotor.

(従来の技術) 従来、ロータリアクチュエータの一例として第4図に示
すようにロータ軸方向を扁平形状に形成したいわゆる軸
方向空隙型扁平モータが知られている。
(Prior Art) Conventionally, as an example of a rotary actuator, a so-called axial gap type flat motor having a flat rotor axial direction as shown in FIG. 4 has been known.

この軸方向空隙型扁平モータは、4個のコイル1を同心
円状に配設した略円板状のステータ2と、シャフト3を
介してステータ2に軸支され、かつステータ2の対向面
に永久磁石4を配設した略円板状のロータ5とを備えて
いる。この軸方向空隙型扁平モータは、コイル1に電流
の供給を受け、この結果発生する電磁力によってロータ
5が回転し、この回転力をシャフト3を介して外部出力
している。
This axial air gap type flat motor is axially supported by the stator 2 via a shaft 3 and a substantially disk-shaped stator 2 in which four coils 1 are concentrically arranged, and the permanent surface is opposite to the stator 2. A substantially disk-shaped rotor 5 having a magnet 4 is provided. In this axial gap type flat motor, a current is supplied to the coil 1 and the rotor 5 is rotated by the electromagnetic force generated as a result, and this rotational force is externally output via the shaft 3.

(考案が解決しようとする問題点) ところで、回転子を所定ピッチ毎に回転するようにした
いわゆるステッピングモータが、現在、OA機器等に多用
されてきている。一方、配置スペース上ステッピングモ
ータを収納できる箇所が例えば扁平領域に限定されるこ
とがある。そして、ステッピングモータの多用化に伴な
ってこのような制約を受ける機会が多くなり、この改善
策として上述した軸方向空隙型扁平モータをステッピン
グモータとして機能させて利用することが考えられてい
る。
(Problems to be Solved by the Invention) By the way, so-called stepping motors in which a rotor is rotated at predetermined pitches are now widely used in office automation equipment and the like. On the other hand, the place where the stepping motor can be housed in the arrangement space may be limited to, for example, the flat region. As the stepping motors are used more frequently, there are more opportunities to be subjected to such restrictions, and it is considered that the axial gap type flat motors described above are used as the stepping motors as a measure for improvement.

しかしながら、上述した軸方向空隙型扁平モータではス
テータ2側に磁性体のポールピースを有しておらず、コ
イル1が空心になっているため、無通電自己保持トルク
が発生せず、この結果、ステッピングモータとして使う
ことができなかった。
However, in the above-described axial air gap type flat motor, the pole piece of the magnetic material is not provided on the stator 2 side, and the coil 1 is in the air core, so no non-energized self-holding torque is generated, and as a result, It could not be used as a stepping motor.

なお、無通電自己保持トルクを持たせてステッピングモ
ータとして使用できるようにするため、モータを第5図
あるいは第6図のように構成することが考えられる(実
開昭61−120245号公報参照)。
In order to give a non-energized self-holding torque so that the motor can be used as a stepping motor, it is conceivable to configure the motor as shown in FIG. 5 or FIG. 6 (see Japanese Utility Model Laid-Open No. 61-120245). .

すなわち、第5図に示すモータは、固定子鉄心11に凸部
12を形成し、凸部12にコイル13を巻付ける一方、回転子
鉄心14側に突出してポールピース15を設けている。ま
た、第6図に示すモータは、第5図のモータにおける回
定子鉄心14の磁束分布の片寄りを改善するために、回定
子鉄心14側に位置するポールピース15の対向面16を略く
さび状に形成してなっている。そして、第5図,第6図
それぞれのモータは、無通電時にポールピース15に残留
磁気を保持し、回転子鉄心14に対して無通電自己保持ト
ルクを発生するようにしていた。
That is, the motor shown in FIG.
12 is formed and the coil 13 is wound around the convex portion 12, while the pole piece 15 is provided so as to protrude toward the rotor core 14 side. Further, in the motor shown in FIG. 6, in order to improve the deviation of the magnetic flux distribution of the rotor core 14 in the motor of FIG. 5, the facing surface 16 of the pole piece 15 located on the rotor core 14 side is substantially wedged. It is formed into a shape. Each of the motors shown in FIGS. 5 and 6 retains the residual magnetism in the pole piece 15 when it is not energized to generate a non-energized self-holding torque for the rotor core 14.

しかしながら、この場合、回定子鉄心14に凸部12を介し
て単にポールピース15を設けただけである。このため、
このモータの無通電自己保持トルクは、第7図に実線20
で示すように、破線21で示す目標値にくらべ大きく変動
する。この結果、通電して通電トルクを発生しても回転
子鉄心14が静止状態から脱出できなくなってしまうとい
う問題点があった。
However, in this case, the pole piece 15 is simply provided on the rotor core 14 via the convex portion 12. For this reason,
The non-energized self-holding torque of this motor is shown by the solid line in FIG.
As shown by, changes greatly compared with the target value shown by the broken line 21. As a result, there is a problem in that the rotor core 14 cannot be escaped from the stationary state even if the energization torque is generated by energizing.

本考案は、上記事情に鑑みてなされたもので、扁平領域
にも収納でき、しかも適正な無通電自己保持トルクを有
してステッピングモータの機能を合わせもち、かつ通電
時に静止状態から容易に脱出できるロータリアクチュエ
ータを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and can be housed in a flat area, has a proper non-energizing self-holding torque, has the function of a stepping motor, and easily escapes from a stationary state when energized. An object of the present invention is to provide a rotary actuator that can be used.

(問題点を解決するための手段) 上記の目的を達成するための本考案の構成を、実施例に
対応する第1図,第2図(A)を用いて説明すると、本
考案は、シャフト46方向を扁平形状に形成し、ステータ
70側に設けた複数のコイル39内に、ヨーク(ステータ側
磁性体)36から延びる凸部38をロータ47のマグネット48
側に臨ませて挿入し、ステータ70におけるロータ47のマ
グネット48に対向する側に、各凸部38に連結されるポー
ルピース41と、ポールピース41より薄い厚さに形成さ
れ、かつポールピース41をリング状に接続するブリッジ
部42とからなる補助磁路形成部材40を配置したことを特
徴とする。
(Means for Solving the Problems) The structure of the present invention for achieving the above object will be described with reference to FIGS. 1 and 2 (A) corresponding to the embodiment. 46 directions are flattened and stator
In the plurality of coils 39 provided on the 70 side, the protrusions 38 extending from the yoke (stator-side magnetic body) 36 are provided with the magnets 48 of the rotor 47.
The pole piece 41, which is inserted into the stator 70 and faces the magnet 48 of the rotor 47 in the stator 70, is connected to each convex portion 38, and is formed to be thinner than the pole piece 41, and the pole piece 41. The auxiliary magnetic path forming member 40 including the bridge portion 42 that connects the two in a ring shape is arranged.

(作用) 本考案は、上記構成によって、ポールピースを通過する
磁束の一部がブリッジ部を通る、即ちブリッジ部が余剰
な磁束の磁路となって無通電自己保持トルクを小さい値
に抑えるので通電すると静止状態から容易に脱出する。
(Operation) According to the present invention, with the above configuration, a part of the magnetic flux passing through the pole piece passes through the bridge portion, that is, the bridge portion serves as a magnetic path for excess magnetic flux, and the non-energized self-holding torque is suppressed to a small value. Easily escape from rest when energized.

(実施例) 以下、本考案の一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。
(Embodiment) An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

第1図は本実施例のロータリアクチュエータを示す断面
図であり、31は取付具32に保持されたハウジングであ
る。ハウジング31は、ベース33と、略円筒形状を成し、
ベース33に被せられてベース33との間に空洞部34を形成
する蓋部35とを備えている。
FIG. 1 is a sectional view showing a rotary actuator of this embodiment, and 31 is a housing held by a fixture 32. The housing 31 forms a substantially cylindrical shape with the base 33,
And a lid portion 35 which covers the base 33 and forms a cavity portion 34 between the lid portion 35 and the base 33.

空洞部34に面した蓋部35にはヨーク36をボルト37で取付
けてある。ヨーク36は略円板状を成しており、同心円状
に4箇所凸部38を形成している。凸部38はコイル39を巻
き付けてあり、コイル39に電流を供給することによって
磁界を発生するようにしており、当該部が磁極部381を
構成している。
A yoke 36 is attached to the lid 35 facing the cavity 34 with bolts 37. The yoke 36 has a substantially disc shape, and four convex portions 38 are formed concentrically. A coil 39 is wound around the convex portion 38, and a magnetic field is generated by supplying an electric current to the coil 39, and this portion constitutes a magnetic pole portion 381.

凸部38の下端面には略ドーナツ形状の補助磁路形成部材
40がネジ止め固定されている。補助磁路形成部材40は、
第2図(A)に示すように凸部38に固定される所定厚さ
の4個のポールピース41と、ポールピース41より薄い厚
さtの4個のブリッジ部42とを備え、ブリッジ部42でポ
ールピース41を接続して、略ドーナツ形状を成してい
る。この場合、補助磁路形成部材40は一体に構成してあ
る。このため、個々にポールピースを設ける場合にくら
べ加工性が高まり、また、組付けを手早く完了すること
ができる。なお、本発明は補助磁路形成部材40を一体に
構成することに限定されるものではなく、磁性体を用い
れば別体で構成してもよい。また、ブリッジ部42とポー
ルピース41との接続部43は、本実施例では第2図(B)
に示すように曲率半径Rの曲面に成っている。そして、
曲率半径Rを磁性部材42の厚さtの3倍以上に設定して
いる。この結果、ポールピース41とブリッジ部42とが磁
束分布上なだらかに接続されロータ47(後述)の回転に
伴うトルク変動が緩和されることになる。
A substantially donut-shaped auxiliary magnetic path forming member is formed on the lower end surface of the convex portion 38.
40 is fixed with screws. The auxiliary magnetic path forming member 40 is
As shown in FIG. 2A, the bridge portion is provided with four pole pieces 41 having a predetermined thickness fixed to the convex portion 38 and four bridge portions 42 having a thickness t smaller than the pole piece 41. The pole piece 41 is connected at 42 to form a substantially donut shape. In this case, the auxiliary magnetic path forming member 40 is integrally formed. Therefore, the workability is improved as compared with the case where the pole pieces are individually provided, and the assembling can be completed quickly. It should be noted that the present invention is not limited to integrally forming the auxiliary magnetic path forming member 40, and may be a separate body if a magnetic body is used. The connecting portion 43 between the bridge portion 42 and the pole piece 41 is shown in FIG.
As shown in, the curved surface has a radius of curvature R. And
The radius of curvature R is set to three times or more the thickness t of the magnetic member 42. As a result, the pole piece 41 and the bridge portion 42 are gently connected in the magnetic flux distribution, and the torque fluctuation due to the rotation of the rotor 47 (described later) is alleviated.

なお、本実施例では上述したヨーク36,凸部38,コイル39
および補助磁路形成部材40などでステータ70を構成して
いる。
In the present embodiment, the yoke 36, the convex portion 38, and the coil 39 described above are used.
The stator 70 is constituted by the auxiliary magnetic path forming member 40 and the like.

略円板形状をなすヨーク36の中心にはスラストベアリン
グ44を配設し、また、ベース33には空洞部35に面してメ
タルベアリング45を配設してある。そして、スラストベ
アリング44とメタルベアリング45との間に、非磁性のシ
ャフト46を回転自在に設けている。シャフト46にはヨー
ク36に対向して略円板状のロータ47が取付けてある。ロ
ータ47は、シャフト46に固着した円板形状のロータ本体
部471と、ロータ本体部471にシャフト46を中心として同
心円状に取付けられた複数個の平板状のマグネット48と
から成っている。ロータ本体部471のベース33側の所定
の位置にはストッパピン49を突出して取付けてある。一
方、このストッパピンに対応する位置のベース33には約
120°の円弧状の溝50が形成されており、ストッパピン4
9でロータ47の回転端が位置決めされるようになってい
る。
A thrust bearing 44 is arranged at the center of the yoke 36 having a substantially disc shape, and a metal bearing 45 is arranged in the base 33 so as to face the cavity 35. A non-magnetic shaft 46 is rotatably provided between the thrust bearing 44 and the metal bearing 45. A substantially disk-shaped rotor 47 is attached to the shaft 46 so as to face the yoke 36. The rotor 47 includes a disc-shaped rotor main body 471 fixed to the shaft 46, and a plurality of flat plate-shaped magnets 48 concentrically attached to the rotor main body 471 about the shaft 46. A stopper pin 49 is attached so as to project at a predetermined position on the base 33 side of the rotor body 471. On the other hand, the base 33 at the position corresponding to this stopper pin has about
A 120 ° arc-shaped groove 50 is formed, and the stopper pin 4
At 9, the rotating end of the rotor 47 is positioned.

また、ベース33には2本のアウトプットシャフト51,52
が設けてある。このアウトプットシャフト51,52はギヤ
を介してシャフト46に接続しており、シャフト46の回転
に連動して回転するようになっている。
The base 33 has two output shafts 51 and 52.
Is provided. The output shafts 51, 52 are connected to the shaft 46 via gears, and rotate in association with the rotation of the shaft 46.

以上のように構成されたロータリアクチュエータではコ
イル39が順次通電されこの通電によって磁極部381に磁
界を発生し、この磁界によってマグネット48が吸引力を
受けてロータ47がステップ的に回転し、その回転力がア
ウトプットシャフト51,52から出力される。そして、コ
イル39への通電が停止されて無通電状態になっても、磁
極部381にポールピース41を配設していることにより、
ポールピース41に残留磁気が保持され、その結果、無通
電自己保持トルクが発生する。このため、ステッピング
モータとしての機能を有することになる。一方、ポール
ピース41を通過する磁束の一部はブリッジ部42に漏れ
る。この結果、無通電自己保持トルクは軽減され、第3
図に実線22で示すようにその変動は小さくなり、第7図
に破線20で示した目標値に近似するようになる。このよ
うに無通電自己保持トルクの変動が小さく抑えられるた
め、通電されると静止状態から容易に脱出することがで
きる。
In the rotary actuator configured as described above, the coil 39 is sequentially energized to generate a magnetic field in the magnetic pole portion 381 by this energization, and the magnet 48 receives an attractive force by this magnetic field to rotate the rotor 47 in a stepwise manner. Force is output from the output shafts 51 and 52. Then, even if the coil 39 is de-energized and becomes de-energized, by disposing the pole piece 41 in the magnetic pole portion 381,
The residual magnetism is retained in the pole piece 41, and as a result, non-energized self-holding torque is generated. Therefore, it has a function as a stepping motor. On the other hand, a part of the magnetic flux passing through the pole piece 41 leaks to the bridge portion 42. As a result, the non-energized self-holding torque is reduced and the third
As indicated by the solid line 22 in the figure, the variation becomes small, and the variation approximates to the target value indicated by the broken line 20 in FIG. In this way, the fluctuation of the non-energized self-holding torque is suppressed to a small level, so that it is possible to easily escape from the stationary state when energized.

また、本実施例ではブリッジ部42とポールピース41との
接続部43を厚さtの3倍以上の曲率半径Rの曲面で形成
しているため、ロータ47が回転したときトルク変動が生
じても磁束分布が徐々に変化して、トルク変動を緩和で
きるという効果を有する。
Further, in this embodiment, since the connecting portion 43 between the bridge portion 42 and the pole piece 41 is formed by a curved surface having a radius of curvature R which is three times or more the thickness t, torque fluctuation occurs when the rotor 47 rotates. Also has an effect that the magnetic flux distribution is gradually changed and the torque fluctuation can be alleviated.

また、本実施例では無通電自己保持トルクが回転角0度
付近で第3図に示すように右上りの特性となるので、第
7図に示す従来例と異なって回転動作が安定するという
効果を有する。
Further, in the present embodiment, the non-energized self-holding torque has a characteristic in the upper right direction as shown in FIG. 3 in the vicinity of the rotation angle of 0 degree, so that the rotating operation is stabilized unlike the conventional example shown in FIG. Have.

(考案の効果) 本考案は、ロータ軸方向を扁平形状に形成しているので
扁平領域への収納が可能であり、しかもステータにおけ
るロータのマグネット側にステータ側磁性体の凸部に連
結されるポールピースを配設して無通電自己保持トルク
を発生するのでステッピングモータの機能を有すること
ができ、さらにポールピースをポールピースより薄いブ
リッジ部でリング状に接続しており、ポールピースを通
過する磁束の一部がブリッジ部を通るので、無通電自己
保持トルクを目標値に近づけられることとなり、通電時
に静止状態から容易に脱出することが可能となる。
(Effect of the Invention) Since the present invention is formed in a flat shape in the axial direction of the rotor, it can be housed in a flat area, and is connected to the protrusion of the stator side magnetic body on the magnet side of the rotor of the stator. Since a pole piece is arranged to generate non-energized self-holding torque, it can have the function of a stepping motor. Furthermore, the pole piece is connected in a ring shape with a bridge portion thinner than the pole piece and passes through the pole piece. Since a part of the magnetic flux passes through the bridge portion, the non-energized self-holding torque can be brought close to the target value, and it becomes possible to easily escape from the stationary state when energized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本考案の一実施例のロータリアクチュエータを
示す断面図、第2図(A)は同ロータリアクチュエータ
の補助磁路形成部材を示す斜視図、第2図(B)は同補
助磁路形成部材の接続部の形状を示す模式図、第3図は
同ロータリアクチュエータの無通電自己保持トルクを示
す特性図、第4図は従来のロータリアクチュエータの一
例の軸方向空隙型扁平モータを示す断面図、第5図は従
来の他のロータリアクチュエータを示す展開図、第6図
は従来のさらにその他のロータリアクチュエータを示す
展開図、第7図は同ロータリアクチュエータの無通電自
己保持トルクを示す特性図である。 40…補助磁路形成部材、41…ポールピース、42…ブリッ
ジ部、43…接続部、47…ロータ、70…ステータ、381…
磁極部。
FIG. 1 is a sectional view showing a rotary actuator of an embodiment of the present invention, FIG. 2 (A) is a perspective view showing an auxiliary magnetic path forming member of the rotary actuator, and FIG. 2 (B) is the auxiliary magnetic path. Fig. 3 is a schematic diagram showing the shape of the connecting portion of the forming member, Fig. 3 is a characteristic diagram showing the non-energized self-holding torque of the rotary actuator, and Fig. 4 is a cross section showing an axial gap type flat motor as an example of a conventional rotary actuator. FIG. 5 is a development view showing another conventional rotary actuator, FIG. 6 is a development view showing another conventional rotary actuator, and FIG. 7 is a characteristic view showing non-energized self-holding torque of the rotary actuator. Is. 40 ... Auxiliary magnetic path forming member, 41 ... Pole piece, 42 ... Bridge part, 43 ... Connection part, 47 ... Rotor, 70 ... Stator, 381 ...
Magnetic pole part.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】ロータ軸方向を扁平形状に形成したロータ
リアクチュエータにおいて、ステータ側に設けた複数の
コイル内に、ステータ側磁性体から延びる凸部をロータ
のマグネット側に臨ませて挿入し、ステータにおけるロ
ータのマグネットに対向する側に、前記各凸部に連結さ
れるポールピースと、ポールピースより薄い厚さに形成
され、かつポールピースをリング状に接続するブリッジ
部とからなる補助磁路形成部材を配置したことを特徴と
するロータリアクチュエータ。
1. In a rotary actuator having a flat shape in the axial direction of a rotor, a plurality of coils provided on the stator side are inserted with convex portions extending from a magnetic material on the stator side facing the magnet side of the rotor. An auxiliary magnetic path is formed on the side of the rotor facing the magnet of the rotor, which includes a pole piece connected to each of the convex portions and a bridge portion formed to be thinner than the pole piece and connecting the pole pieces in a ring shape. A rotary actuator in which members are arranged.
JP1987156333U 1987-10-13 1987-10-13 Rotary actuator Expired - Lifetime JPH0733585Y2 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE2932490A1 (en) * 1978-09-25 1980-04-03 Exxon Research Engineering Co STEPPER MOTOR AND METHOD FOR PRODUCING IT

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