JPH079586Y2 - ３位置回転制御用アクチユエータ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、自動車の減衰力可変型緩衝器等に使用して好
適な３位置回転制御用アクチユエータに関する。

〔従来の技術〕

従来から、自動車の走行状況に応じて車体のシヨツク，
振動等を吸収緩和したり、走行時の安定性を向上させる
ため、シヨツクアブソーバの減衰力を調整することが行
われており、その制御装置として第８図〜第10図に示す
如く構成された３位置回転制御用アクチユエータが知ら
れている。すなわち、このアクチユエータ１は、自動車
の車体に設けられた取付部２に２本のボルト３とナツト
４とで共締め固定されたベースプレート5Aおよびカバー
5Bとからなるケース５と、このケース５の内部に回転自
在に配設されたロータ６と、ロータ６の外周に同軸配置
されたステータ７と、ロータ軸８の一端に直結された出
力軸９等で概ね構成されている。ロータ６は、前記ロー
タ軸８と、ロータ軸８の外周に嵌合された径方向に着磁
された環状の永久磁石10とで構成されている。前記ステ
ータ７は永久磁石10の外径より十分大きな内径を有する
リング状に形成されてカバー5B内に固定され、内周面に
はそれぞれ中心方向に向つて延在し永久磁石10の周面と
近接対向する４つの突極からなるステータコア11A,11B,
11C,11D（第10図）が周方向に略等配されて一体に突設
されており、これらのステータコア11A〜11Dにそれぞれ
コイルA₁，A₂，B₁，B₂が同一巻数にて巻回されている。
永久磁石10を挾んで互いに対向する一組のコイルA₁，A₂
は電源12にスイツチ13を介して直列接続される一方、も
う一組のコイルB₁，B₂は電源14にスイツチ15を介して直
列されており、またこれらコイルB₁，B₂間にはさらに電
源16とスイツチ17の直列回路が接続されている。但し、
電源14と16の極性は逆向きとされる。

このような構成からなるアクチユエータ１の動作につい
て説明すると、正常な走行時においては第10図に示すよ
うにスイツチ13のみが閉成し電源12によるコイルA₁，A₂
への通電が行われることにより、ロータ６を中点位置、
すなわちＸ位置に停止させている。この時、、ステータ
コア11A,11BはそれぞれＮ極とＳ極に磁化されており、
永久磁石10のＳ極がステータコア11Aに、Ｎ極がステー
タコア11Bに、これら両者間の磁気的吸引力によりそれ
ぞれ対向している。

走行状況の変化に伴い制御回路部からの信号によりスイ
ツチ13をOFFにし、スイツチ15をONにすると、電源12に
よるコイルA₁，A₂への通電が停止する代りに、電源14に
よるコイルB₁，B₂への通電が行われ、ステータコア11D
をＮ極に，ステータコア11CをＳ極にそれぞれ磁化す
る。すると、ロータ６は永久磁石10とステータコア11C,
11D間の磁気的吸引力により異極同士が近接対向するよ
う第10図時計方向に回転し、或る角度、例えば60°回転
すると不図示のストツパに当接してその位置（Ｙ位置）
に停止する。一方、第10図に示す中点位置Ｘに停止して
いる状態においてスイツチ13をOFFにし、スイツチ17をO
Nにすると、電源12によるコイルA₁，A₂への通電が停止
し、電源16によるコイルB₁，B₂への通電が行われ、ステ
ータコア11C,11DをそれぞれＮ極とＳ極に磁化するた
め、ロータ６を第10図反時計方向に回転させ、或る角
度、例えば60°回転すると、不図示のストツパに当接し
てその位置（Ｚ位置）に停止する。

このようにしてロータ６がスイツチ13,15,17の切換え操
作に応じて回転すると、出力軸９もロータ６と一体に回
転するため、その回転角度と方向に応じたシヨツクアブ
ソーバの減衰力調整が行われる。

この場合、アクチユエータ１は、Ｘ→Y,X→Z,Y→X,Z→
X,Y→Z,Z→Ｙの６種類の作動パターンを有している。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、第11図はこのような従来の３位置回転制御用
アクチユエータにおける、特に永久磁石10として高性能
永久磁石を使用した場合の回転角度とトルク特性の関係
を示す図である。同図において、曲線Ａは永久磁石10の
デイテントトルク（コイルA₁，A₂，B₁，B₂に通電しない
場合の永久磁石10自身の吸引トルク）、曲線Ｂはコイル
A₁，A₂に通電時のトルク、曲線ＣはコイルB₁，B₂に通電
時のトルク、曲線Ｄはトルク曲線A,Bを合成した起動ト
ルク、曲線Ｅはトルク曲線A,Cを合成した起動トルクで
ある。

ここで、高性能永久磁石10を使用した場合、ステータ７
の各ステータコア11A〜11Dがそれぞれ独立しているた
め、該永久磁石10のデイテントトルクＡが非常に大きく
なり、そのためコイルA₁，A₂またはB₁，B₂の通電時にお
ける起動トルクD,Eに大きな影響を及ぼし、デイテント
トルクＡの負側ピーク位置イにて大きなトルクの落ち込
みロが発生する。したがつて、安定した起動トルクが得
られず、ロータ６に回転ムラが生じるという問題があつ
た。

そこで、このような問題を解決する手段としてフエライ
トなどの磁束密度の低い永久磁石を使うと、デイテント
トルクの影響を小さくすることができるが、その場合は
全体の起動トルクそのものが低くなるという問題を生じ
る。

本考案は上述したような問題点を解決し、比較的簡単な
構成で高性能永久磁石のデイテントトルクの影響を小さ
くすることができ、通常時の起動トルクを安定させ得る
ようにした３位置回転制御用アクチユエータを提供する
ことを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は上記目的を達成するために、各ステータコアに
１対１で対応する磁極をもち、各磁極間を幅狭の連結部
によつて連結することにより全体を一体化された磁気リ
ングをステータコアの内周に嵌め込み固定したものであ
る。

〔作用〕

本考案においてステータコアの内周に嵌め込まれた磁気
リングは各ステータコアに１対１で対応する磁極をも
ち、磁極間が幅狭の連結部によつて連結されることによ
り、連続した磁気回路を形成するためロータの回転角度
による磁気抵抗の差を小さくする。

〔実施例〕

以下、本考案を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本考案に係る３位置回転制御用アクチユエータ
の一実施例を示す縦断面図、第２図は第１図II−II線断
面図、第３図（ａ），（ｂ）は磁気リングの側面図と平
面図、第４図はステータとコイルの平面図、第５図は同
ステータとコイルの側面図、第６図はステータの平面図
である。なお、図中第８図〜第10図と同一構成部品、部
分に対しては同一符号を以て示し、その説明を省略す
る。これらの図において、ロータ６を収納するケース５
は、２分割形成されることによりステータ７を挾持し止
めねじ19によつて一体的に結合された上ケース5aおよび
下ケース5bとで構成され、かつ上ケース5aの外周面対称
位置に設けた２つの取付部18がボルト３とナツト４によ
り車体側取付部２に強固に固定されている。前記上ケー
ス5aは外形状を平面視楕円形とされることにより、中点
位置Ｘ方向の両側面がそれぞれ平坦面21a,21b（第１
図）とされ、この平坦面21a,21bに前記取付部18がそれ
ぞれ一体に設けられている。各取付部18は平面視半月状
に形成されて適宜な板厚を有し、その中央部に一部切欠
き開放されたＣ字形の嵌合孔22（第４図）がそれぞれ貫
通形成され、この嵌合孔22に円筒状のゴムマウント23
（第１図）の小径部23aが嵌合保持され、軸方向の移動
および抜けを防止されている。ゴムマウント23の中心孔
にはスリーブ24が嵌合され、このスリーブ24に前記ボル
ト３が挿通されている。そしてケース５の外周面適宜箇
所には第２図に示すようにコードクランプ26が設けられ
ている。なお、下ケース5bも上ケース5aと同じ楕円径の
外形状を有している。

前記ロータ６は、一端を軸受30によつて回転自在に軸支
されたロータ軸８と、このロータ軸８の外周にマグネツ
トプツシユ31を介して嵌合固定された筒状の永久磁石10
とで構成され、またロータ軸８の他端側には第１図の出
力軸33が同軸接続されると共にこのロータ軸８の回転を
第２の出力軸34に伝達するセクタギヤ35が嵌合固定され
ている。前記永久磁石10はデイテントトルクの大きい高
性能永久磁石からなり、直径方向に着磁されている。前
記セクタギヤ35は軸受36によつて回転自在に軸支され、
歯車部35Aとは反対側周面には第１図および第２図に示
すように径方向に延在するアーム部35Bを一体に有し、
かつその先端部で車体側取付部２に対向する面にはスト
ツパピン37が一体に突設されている。前記上ケース5aの
内部には左右一対のダンパー38が前記ストツパピン37に
対応して、ロータ６の中点位置（Ｘ位置）より左右に60
°ずつそれぞれ回転した位置、すなわちＹ位置とＺ位置
にダンパーホルダ39を介して固定されている。したがつ
て、ロータ６が中点位置Ｘより第２図反時計方向に60°
回転すると、ストツパピン37が右側のダンパー38に当接
してＹ位置に停止し、中点位置Ｘから時計方向に60°回
転すると、左側のダンパー（図示せず）に当接してＺ位
置に停止する。

前記第２図の出力軸34は第１の出力軸33の近傍に平行に
配設され、その内端に軸受40,41によつて軸支された歯
車42が嵌合固定されており、この歯車42は前記セクタギ
ヤ35の歯車部35Aと常時噛合している。また、歯車42は
前記歯車部35Aと同一の外形を有し、これによつてロー
タ６の回転に伴い第２の出力軸34を第１の出力軸33と同
一角度で反対方向に回転させる。

第２図中X,Y,Zは第１の出力軸33の停止位置、X₁，Y₁，Z
₁は第２の出力軸34の停止位置で、正常状態においては
第1,第２の出力軸33,34が中点位置X,X₁にそれぞれ停止
している。

なお、本実施例は２つの出力軸33,34を用いてシヨツク
アブソーバ等の被制御機器の空気圧と油圧とを同時に制
御するように構成したアクチユエータについて示した
が、これに限らず第８図〜第10図に示した従来構造と同
様、一つの出力軸のみを備えたものであつてもよいこと
は勿論である。

前記ロータ６の外周に配設された環状のステータ７は、
前記上ケース5aと同様な外形状を有することにより第６
図に示すように楕円形を呈し、その内側に４つのステー
タコア11A〜11Dが90°ずつずれて中心方向に突設されて
いる。この場合、ステータ７の各円弧部50a,50bの内側
面中央に対向して突設された一対のステータコア11A,11
Bと、ステータ７の各平坦部50c,50dの内側面中央に対向
してそれぞれ突設され前記ステータコア11A,11Bと直交
する他の一対のステータコア11C,11Dの長さl_A，l_B（第
４図）は異なり、l_A＞l_Bに設定されている。また、各ス
テータコア11A〜11Dとロータ６との距離はすべて等し
く、ステータコア11A,11Bに対するコイルA₁，A₂の巻数
はl_A＞l_Bによりステータコア11C,11Dに対するコイル
B₁，B₂の巻数より多い。

このように構成した理由は、コイルA₁，A₂に通電してロ
ータ６を中点位置Ｘに停止させている場合、永久磁石10
の磁極がステータコア11A,11Bと対向して互いに吸引し
合つているため、トルクを生じずロータ６を安定に停止
し得るからである。一方、コイルB₁，B₂を通電励磁した
場合は、セクタギヤ35のストツパピン37がダンパー38に
当接してＹ位置もしくはＺ位置に強制的に停止されてい
るため、トルクは零にならず、ある有限の値を有する。
したがつて、コイルB₂，B₂の通電による磁気的吸引力は
コイルA₁，A₂による磁気的吸引力より小さくてすみ、換
言すればステータコア11C,11Dの長さl_Bを短かくするこ
とができ、これによりアクチユエータの取付部18方向の
幅を短縮化し得るものである。

さて、前記ステータ７の内側には第３図に示す磁気リン
グ60が、各ステータコア11A〜11Dの先端面に内接固定さ
れて配設されている。磁気リング60は前記永久磁石10の
デイテントトルクを低下させるためのもので、電磁軟鉄
等の強磁性体材料によつて両端開放の筒状に形成され
て、溝幅l_Cを有する４つの長孔61a〜61dが周方向に等配
されて該リング60の軸線方向に形成されることにより、
その隣り合う長孔間の円弧部分62a〜62dがそれぞれ磁極
を形成し、前記各ステータコア11A〜11Dの先端面に密接
している。このような磁極を構成する各円弧部分62a〜6
2dは、各長孔61a〜61dの長手方向両端部にそれぞれ設け
た幅狭の連結部64a,64bによつて一連に連結されること
により、全体として磁気リング60を構成している。前記
長孔61a〜61dの溝幅l_Cは、コイルA₁，A₂とコイルB₁，B₂
による起動トルク特性を有利にするため、 に設定されている。

但し、Ｒは磁気リングの内径、Ｓはステータコアの先端
部幅である。

また、各磁極間を連結している連結部64a,64bの幅l_A，l
_Bについては、通電時の磁束が、この部分にて早く飽和
するように、また加工，組立上一定の強度と保つよう
に、2t≧l_A≧0.5t,2t≧l_B≧0.5t（但し、ｔは磁気リン
グの板厚）に設定されている。そして、磁気リング60の
一端面で連結部64aに対応する箇所には切欠凹部65がそ
れぞれ凹設されており、この切欠凹部65は第１図に示す
ように下側ケース56の軸受保持部の外周に一体に設けた
係合突起69とそれぞれ係合し、これによつて磁気リング
60の廻り止めを図つている。なお、磁気リング60のステ
ータ７からの抜けは第４図に示すように各コイルA₁，
A₂，B₁，B₂のコイルボビン67に一体に設けた係合突起68
によつて防止している。

第７図は上記構成からなるアクチユエータにおけるロー
タ６の回転角度とトルク特性の関係を示す図である。同
図において、曲線A₁は永久磁石10のデイテントトルク、
曲線B₁はコイルA₁，A₂に通電時のトルク、C₁はコイル
B₁，B₂に通電時のトルク、D₁はトルク曲線A₁とB₁を合成
した起動トルク、E₁はトルク曲線A₁とC₁を合成した起動
トルクである。そこで、第７図と第11図によるデイテン
トトルクを比較すると、磁気リング60を用いた本考案に
よるアクチユエータにおいては、ロータ６の永久磁石と
して高性能永久磁石を用いた場合でもそのデイテントト
ルクA₁が、同じ高性能永久磁石を用いた従来のアクチユ
エータにおけるデイテントトルクＡと比較して略半分程
度まで小さくなることが理解されるであろう。これは磁
気リング60を用いた効果によるもので、永久磁石10の磁
極がステータコア11A,11Bと対向している時の磁気抵抗
と、ロータ６の回転により永久磁石10の磁極がステータ
コア11A,11Bと対向しなくなつた時の磁気抵抗との差が
大きいのに対して、磁気リング60を介在させると、ステ
ータコア11A,11Bによる磁極の周方向範囲があたかも広
がつて磁気抵抗差が小さくなり、これによりデイテント
トルクA₁を小さくし得るからである。

このように磁気リング60によりデイテントトルクA₁が小
さくなると、コイルA₁，A₂またはB₁，B₂への通電時にお
ける起動トルクD₁，E₁への影響が少なく、デイテントト
ルクA₁の負側ピーク位置におけるトルクの落ち込みを小
さく抑えることができ、結果として通電時の起動トルク
を安定させることができるものである。

なお、通電時において磁気リング60への磁束のリークに
よりトルク値B₁，C₁を下げる虞れがあるが、この点につ
いては上述した通り長孔61a〜61cの溝幅l_Cと、連結部64
a,64bの幅l_A，l_Bを最適値に設定することで十分対処し
得る。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案に係る３位置回転制御用アク
チユエータによれば、永久磁石からなるロータの外周に
複数個の突極からなるステータコアを設け、さらに各ス
テータコアに１対１で対応する磁極をもち、各磁極間を
幅狭の連結部によつて一連に連結した磁気リングを前記
ステータコアの内周に密接するよう固定したので、永久
磁石のデイテントトルクを小さくすることができ、その
ため高性能永久磁石の使用を可能にすると共に通電時の
起動トルクを安定化させることができ、ロータの回転ム
ラを軽減防止し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す縦断面図、第２図は第
１図II−II線断面図、第３図（ａ），（ｂ）は磁気リン
グの側面図と平面図、第４図はステータとコイルの平面
図、第５図は同ステータとコイルの側面図、第６図はス
テータの平面図、第７図は本考案におけるロータの回転
角度とトルク特性との関係を示す図、第８図は従来のア
クチユエータの断面図、第９図は同アクチユエータの一
部破断斜視図、第10図はコイルの結線図、第11図は従来
のアクチユエータによる回転角度とトルク特性との関係
を示す図である。 ６……ロータ、７……ステータ、８……ロータ軸、９…
…出力軸、10……永久磁石、11A〜11D……ステータコ
ア、60……磁気リング、61a〜61d……長孔、62a〜62d…
…磁極、64a,64b……連結部、A₁，A₂，B₁，B₂……コイ
ル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 稲垣 兼太郎 埼玉県行田市富士見町１丁目４番地１ ジ エコー株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−180561（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−110946（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−185476（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】永久磁石を含む回転自在なロータの外周に
   環状のステータを配設し、このステータの内周にそれぞ
   れコイルを巻回してなる複数個の突極からなるステータ
   コアを突設し、前記コイルへの通電を切換えることによ
   り前記ロータを３位置に回転制御するようにしたアクチ
   ユエータにおいて、前記各ステータコアに１対１で対応
   する磁極をもち、また各磁極間を幅狭の連結部によつて
   連結することにより全体を一体化された磁気リングを前
   記ステータコアの内周に嵌め込み固定したことを特徴と
   する３位置回転制御用アクチユエータ。