JPH11103567A - 回転アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造が容易であり、製造工程の時間を短縮す
ることのできる回転アクチュエータを提供する。 【解決手段】 回転アクチュエータ１０は、シート２５
に永久磁石２３ａ、２４ａを接着固定してロータコア２
２に巻付け、シート２５の一端と他端とを接合すること
により、ロータ２０が作製される。このため、ロータ２
０の製造工程を自動化することができ、製造工程の時間
を短縮することができるので、製造コストを低減するこ
とができる。さらに、永久磁石２３ａ、２４ａによる磁
極が切替わる磁極切替わり部２７においてシート２５の
接合部２５ａを形成するので、ロータ２０の外周の磁束
密度が周方向で変動しない。したがって、ロータ２０の
外周の磁束密度、ならびにステータ４０の内周面に対す
るロータ２０の外周の磁束方向がほぼ均一になり、ロー
タ２０に働くトルクをロータ２０の回転範囲内でほぼ一
定にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転アクチュエー
タに関し、特に流量制御弁等に用いられる回転アクチュ
エータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、特開平６−６９６４号公報に
開示されているように、円弧状の磁石を用いた回転アク
チュエータが知られている。特開平６−６９６４号公報
に開示される回転アクチュエータは、例えば内燃機関の
吸気流量制御弁等の弁装置のアクチュエータとして用い
られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、円弧状磁石
は通常、切削などの工程を要するため加工に手間がかか
り、また材料が無駄になる部分が多いためコストがかか
る。そこで、複数の平板状磁石をロータ本体の外周に配
列して全体としてＮ極又はＳ極のひとつの磁極を形成
し、ロータを構成することが考えられる。

【０００４】しかしながら、ロータコアの外周に複数の
平板状磁石を接着剤等により固定してロータの磁極を形
成する回転アクチュエータでは、ロータが回転すること
による遠心力、ロータの回転方向の変更時に生じる慣性
力、あるいは平板状磁石に働く磁力によりロータコアか
ら平板状磁石が脱落する恐れがある。このような平板状
磁石の脱落を防止するため、ロータコアに装着した平板
状磁石を円筒状に形成されたカバーで覆いロータコアか
ら平板状磁石が脱落することを防止するものが知られて
いる。

【０００５】上記のように、円筒状のカバーを平板状磁
石の外側に設けた回転アクチュエータにおいては、製造
時、ロータコアと円筒状のカバーを組付けた後、ロー
タコアと円筒状のカバーとの隙間に平板状磁石を差し込
む方法、あるいはロータコアの外周に平板状磁石を接
着固定した後、平板状磁石の外側に円筒状のカバーを設
ける方法が知られている。

【０００６】以上述べたあるいはの製造方法では、
製造工程の自動化が困難であるため、製造に時間がかか
るという問題があった。本発明は、このような問題を解
決するためになされたものであり、製造が容易であり、
製造工程の時間を短縮することのできる回転アクチュエ
ータを提供することを目的とする。

【０００７】本発明の他の目的は、ロータに働くトルク
をロータの回転範囲内でほぼ一定にすることができる回
転アクチュエータを提供することにある。本発明のさら
に他の目的は、永久磁石の大きさや数量を増大させるこ
となくトルク発生角を拡大することのできる回転アクチ
ュエータを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
回転アクチュエータによると、ロータは、ロータコア
と、このロータコアの外周に配設した複数の永久磁石
と、この複数の永久磁石の外側に巻付けられる外壁板と
を有する。このため、外壁板に複数の永久磁石を固定し
てロータコアに巻付け、外壁板の両端を接合することに
より、ロータを製造することができる。したがって、ロ
ータの製造工程を自動化することができ、製造工程の時
間を短縮することができる。さらに、複数の永久磁石の
外側に外壁板を巻付けるので、ロータコアから永久磁石
が脱落するのを防止することができる。さらにまた、複
数の永久磁石による磁極が切替わる磁極切替わり部にお
いて外壁板の両端を接合するので、ロータコアとステー
タとの間の磁束に乱れが発生することがなく、ロータ外
周の磁束密度が周方向で変動しない。したがって、ロー
タ外周の磁束密度、ならびにステータの内周面に対する
ロータ外周の磁束方向がほぼ均一になり、ロータに働く
トルクをロータの回転範囲内でほぼ一定にすることがで
きる。

【０００９】本発明の請求項２記載の回転アクチュエー
タによると、外壁板は薄板であるので、ロータの製造
時、容易に外壁板を複数の永久磁石の外側ならびにロー
タコアに巻付けることができる。したがって、ロータの
製造工程の時間を短縮することができ、製造コストを低
減することができる。さらに、外壁板は磁性体よりなる
ので、外壁板が永久磁石によりロータ中心に対しほぼ放
射状に磁化され、永久磁石間に隙間がある場合、その隙
間に対応する位置にある外壁板も磁化される。したがっ
て、ロータ外周の磁束密度、ならびにステータの内周面
に対するロータ外周の磁束方向がほぼ均一になり、ロー
タに働くトルクをロータの回転範囲内でほぼ一定にする
ことができる。

【００１０】本発明の請求項３記載の回転アクチュエー
タによると、永久磁石の間に突起が設けられるので、複
数の永久磁石が構成する永久磁石群がロータコア上で占
める範囲が比較的拡大される。このため、突起を設けず
に同一磁力を発生する同一寸法の永久磁石を同一数量用
いた場合に比べて広い範囲のトルク発生角を得ることが
できる。したがって、永久磁石の大きさや数量を増大さ
せることなくトルク発生角を拡大することができる。

【００１１】本発明の請求項４記載の回転アクチュエー
タの製造方法によると、外壁板に複数の永久磁石を固定
し、複数の永久磁石を固定した外壁板をロータコアに巻
付け、複数の永久磁石を固定した外壁板の両端を接合す
る。このため、ロータの製造工程を自動化することがで
き、製造工程の時間を短縮することができるので、製造
コストを低減することができる。さらに、予め磁化して
おいた磁石を外壁板に固定すればよいので、外壁板が磁
性体の場合、容易に磁石を外壁板に固定することができ
る。したがって、ロータの製造工程の時間をさらに短縮
することができ、製造コストをさらに低減することがで
きる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
複数の実施例を図面に基づいて説明する。 （第１実施例）本発明の第１実施例による回転アクチュ
エータを図１および図２に示す。図１に示す回転アクチ
ュエータ１０は例えば内燃機関のスロットル装置のアク
チュエータとして用いられる。

【００１３】図１に示すロータ２０、ステータ４０、コ
イル部としての一対のソレノイド部５０および５５によ
り回転アクチュエータ１０が構成されている。図２に示
すように、ロータ２０は、スロットル装置のスロットル
軸２１に圧入固定したロータコア２２と、ロータコア２
２の外周面に固定された永久磁石群２３、２４と、永久
磁石群２３、２４の外周を覆い永久磁石群２３、２４に
巻付けられている外壁板としての例えば鉄板等の強磁性
材料製のシート２５とからなる。

【００１４】各永久磁石群２３、２４はそれぞれ複数の
平板状の永久磁石２３ａ、２４ａで構成されている。永
久磁石２３ａ、２４ａは、ロータコア２２側の角が面取
りされており、それぞれ斜面２３ｂ、２４ｂが形成され
ている。永久磁石２３ａ、２４ａは、一方向に平行に着
磁されており、永久磁石群２３と永久磁石群２４とにお
いてロータコア２２に対し着磁方向を反対にして固定さ
れている。これにより、ロータ２０にＮ、Ｓの二極が形
成されている。第１実施例では、４枚の永久磁石２３ａ
を有する磁石群によりひとつの磁極が形成され、他方の
４枚の永久磁石２４ａを有する磁石群により他方の磁極
が形成される。永久磁石２３ａ、２４ａは、ネオジム
系、サマリウム−コバルト系等の高い磁力を発生するい
わゆる希土類の永久磁石を用いることが望ましいが、フ
ェライト系磁石のような他の永久磁石を用いることもで
きる。

【００１５】複数の永久磁石２３ａ、２４ａは、突起２
６によって間隔をあけて配列されている。突起２６の周
方向の幅は、永久磁石２３ａ、２４ａのロータ周方向の
幅よりも小さく、突起２６の径方向の厚さは、永久磁石
２３ａ、２４ａの径方向の厚さよりも小さい。突起２６
は、複数の永久磁石２３ａ、２４ａのそれぞれの斜面２
３ｂ、２４ｂに接している。

【００１６】シート２５は、厚みが１．０ｍｍ以下であ
る薄板である。シート２５の周方向の両端は、磁極切替
わり部２７において接合され、接合部２５ａを形成して
いる。磁極切替わり部２７は、永久磁石群２３、２４に
よるロータ２０の磁極が切替わる部分であり、永久磁石
群２３と永久磁石群２４との間のロータ外周部分に相当
する。ロータ２０は、外周に２箇所の磁極切替わり部２
７を有するのであるが、上記２箇所の磁極切替わり部２
７のいずれにシート２５の接合部２５ａを形成してもよ
い。

【００１７】図１に示すステータ４０は、磁性体からな
る薄板をスロットル軸２１の軸方向に積層して形成され
ており、収容孔４０ａにロータ２０を回動自在に収容し
ている。ステータ４０はロータ２０を取り囲む周上にお
いて切れ目のないスロットレスに構成されている。ソレ
ノイド部５０、５５はそれぞれ鉄心５１、５６にコイル
５２、５７を巻回して形成されており、ステータ４０に
圧入固定されている。コイル５２、５７にはコネクタ６
０に埋設したターミナル６１、６２からそれぞれ制御電
流が供給される。コイル５２および５７に通電すること
によりステータ４０は励磁され、ステータ４０にＮ極と
Ｓ極の二極が生成される。永久磁石群２３、２４により
生成されたロータ２０側の極が、通電により生成される
ステータ４０側の極に吸引されることにより、ロータ２
０を回動させるトルクが発生する。

【００１８】リターンスプリング１１は、一方の端部を
ロータコア２２に固定し、他方の端部をねじ１２に固定
し、スロットル軸２１をスロットル装置の閉弁方向に付
勢している。次に、回転アクチュエータ１０の製造方法
について図３および図４に基づいて説明する。

【００１９】 図３に示すように、予め２つの角を面
取りして斜面２３ｂ、２４ｂを形成し、所要の方向に磁
化しておいた永久磁石２３ａ、２４ａを斜面２３ｂ、２
４ｂが形成された上面部２３ｃ、２４ｃを上にしてシー
ト２５にエポキシ系接着剤等により接着固定する。この
とき、永久磁石２３ａ、２４ａは予め磁化されているの
で、容易にシート２５上に永久磁石２３ａ、２４ａを配
置することができる。永久磁石群２３はシート２５の一
端２５ｂ側に配置され、永久磁石群２４はシート２５の
他端２５ｃ側に配置される。隣り合う永久磁石２３ａ、
２４ａの間隔は、それぞれロータコア２２の突起２６の
周方向の幅と同一か、もしくは突起２６の周方向の幅よ
りもわずかに長くなっている。

【００２０】 図４に示すように、永久磁石２３ａ、
２４ａを接着固定したシートをロータコア２２に巻付
け、永久磁石２３ａ、２４ａとロータコア２２とをエポ
キシ系接着剤等により接着固定する。このとき、永久磁
石２３ａ、２４ａの上面部２３ｃ、２４ｃはロータコア
２２の磁石接着部２２ａに接着され、斜面２３ｂ、２４
ｂは突起２６に接する。永久磁石２３ａ、２４ａに斜面
２３ｂ、２４ｂを形成しておくことにより、永久磁石２
３ａ、２４ａを接着固定したシートをロータコア２２に
巻付け易くなる。

【００２１】 図５に示すように、シート２５の一端
２５ｂと他端２５ｃとを溶接等により接合し、接合部２
５ａを形成する。このとき、接合部２５ａが周方向外側
に突出すると、組付け後、ロータ２０と図１に示すステ
ータ４０とのエアギャップが不均一になり、通電時、ロ
ータ２０の回転角度によりロータ２０に働くトルクに変
動が生じる。このため、図５に示すように、一端２５ｂ
と他端２５ｃとを突合わせて接合部２５ａを形成する
か、あるいは一端２５ｂと他端２５ｃとを周方向内側に
凹ませて接合部を形成する。一端２５ｂと他端２５ｃと
を周方向内側に凹ませて接合部を形成した場合、接合部
がロータコア２２に接触しないよう注意を要する。接合
部がロータコア２２に接触すると、漏れ磁束が生じ、全
体のトルク発生量が低下する。

【００２２】 上記の〜で作製したロータ２０の
ロータコア２２を図２に示すように、スロットル軸２１
に圧入固定し、ステータ４０ならびにソレノイド部５
０、５５等を組付け、図１に示す回転アクチュエータ１
０が得られる。本発明の第１実施例では、回転アクチュ
エータ１０は、シート２５に永久磁石２３ａ、２４ａを
接着固定してロータコア２２に巻付け、シート２５の一
端２５ｂと他端２５ｃとを接合することにより、ロータ
２０が作製される。このため、ロータ２０の製造工程を
自動化することができ、製造工程の時間を短縮すること
ができるので、製造コストを低減することができる。ま
た、永久磁石２３ａ、２４ａの外側に磁性体からなるシ
ート２５を巻付けるので、ロータコア２２から永久磁石
２３ａ、２４ａが脱落するのを防止することができ、シ
ート２５が永久磁石２３ａ、２４ａによりロータ２０の
回転中心に対し放射状に磁化される。さらに、永久磁石
２３ａ、２４ａによる磁極が切替わる磁極切替わり部２
７においてシート２５の接合部２５ａを形成するので、
ロータコア２２とステータ４０との間の磁束に乱れが発
生することがなく、ロータ２０の外周の磁束密度が周方
向で変動しない。したがって、ロータ２０の外周の磁束
密度、ならびにステータ４０の内周面に対するロータ２
０の外周の磁束方向がほぼ均一になり、ロータ２０に働
くトルクをロータ２０の回転範囲内でほぼ一定にするこ
とができる。

【００２３】さらにまた第１実施例では、永久磁石２３
ａ、２４ａの間に突起２６を設けるので、永久磁石群２
３、２４がロータコア２２上で占める範囲が比較的拡大
される。このため、突起を設けずに同一磁力を発生する
同一寸法の永久磁石を同一数量用いた場合に比べて広い
範囲のトルク発生角を得ることができる。したがって、
永久磁石の大きさや数量を増大させることなくトルク発
生角を拡大することができる。

【００２４】（第２実施例）本発明の回転アクチュエー
タを内燃機関のスロットル装置のアクチュエータとして
用いた第２実施例を図６および図７に示す。第１実施例
と実質的に同一部分に同一符号を付す。回転アクチュエ
ータ１００のロータ３０は、スロットル装置のスロット
ル軸３１に圧入固定したロータコア３２と、ロータコア
３２の外周面に固定された永久磁石群３３、３４と、永
久磁石群３３、３４の外周を覆い永久磁石群３３、３４
に巻付けられている外壁板としての強磁性材料製のシー
ト３５とからなる。

【００２５】第２実施例では、８枚の永久磁石３３ａを
有する磁石群によりひとつの磁極が形成され、他方の８
枚の永久磁石３４ａを有する磁石群により他方の磁極が
形成される。シート３５の周方向の両端は、永久磁石群
３３、３４によるロータ３０の磁極が切替わる磁極切替
わり部３７において接合され、接合部３５ａを形成して
いる。また第２実施例では、リターンスプリングを用い
ることなく電磁力のみでロータ３０を両方向に回動駆動
する構成となっている。

【００２６】第１実施例においては、トルク発生角を拡
大するために永久磁石２３ａ、２４ａの間に突起２６を
設けたが、第２実施例においては、図６および図７に示
すように、突起を設けず、周方向の幅が第１実施例より
も小さな寸法の永久磁石３３ａ、３４ａを第１実施例よ
りも多くの数量用いることにより、広い範囲のトルク発
生角を得ることができる。さらに第２実施例において
は、比較的小さな寸法法の永久磁石３３ａ、３４ａを比
較的多くの数量用いることにより、ロータ３０の外周面
の形状がステータ４０の内周面に対応した曲面に近づく
ので、ロータ３０とステータ４０との周方向におけるエ
アギャップの差が小さくなる。したがって、ロータ３０
の回転範囲内でロータ３０に働くトルクがほぼ一定にな
るので、ロータ３０の回転角度および回転速度を高精度
に制御することができる。

【００２７】上記複数の実施例では、内燃機関のスロッ
トル装置に本発明の回転アクチュエータを適用したが、
あらゆる用途の流量制御弁に本発明の回転アクチュエー
タを適用できるのはもちろんのことである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による回転アクチュエータ
を示す正面図である。

【図２】本発明の第１実施例のロータを示す平面図であ
る。

【図３】本発明の第１実施例のロータの製造方法を説明
するための斜視図である。

【図４】本発明の第１実施例のロータの製造方法を説明
するための斜視図である。

【図５】本発明の第１実施例のロータを示す斜視図であ
る。

【図６】本発明の第２実施例による回転アクチュエータ
を示す正面図である。

【図７】本発明の第２実施例のロータを示す平面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 回転アクチュエータ ２０ ロータ ２２ ロータコア ２３、２４ 永久磁石群 ２３ａ、２４ａ 永久磁石 ２５ シート（外壁板） ２５ａ 接合部 ２６ 突起 ２７ 磁極切替わり部 ５０、５５ ソレノイド部（コイル部）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロータコア、前記ロータコアの外周に配
   設した複数の永久磁石、および前記複数の永久磁石の外
   側に巻付けられ、前記複数の永久磁石による磁極が切替
   わる磁極切替わり部において両端が接合される外壁板を
   有するロータと、 前記ロータの外周に位置するステータと、 前記ステータに装着され、通電中に発生する磁気力によ
   り前記ロータを回転させるコイル部と、 を備えることを特徴とする回転アクチュエータ。
2. 【請求項２】 前記外壁板は、磁性体よりなる薄板であ
   ることを特徴とする請求項１記載の回転アクチュエー
   タ。
3. 【請求項３】 前記永久磁石の間に突起が設けられるこ
   とを特徴とする請求項１または２記載の回転アクチュエ
   ータ。
4. 【請求項４】 請求項１、２または３記載の回転アクチ
   ュエータを製造する方法であって、 前記外壁板に前記複数の永久磁石を固定する工程と、 前記複数の永久磁石を固定した外壁板を前記ロータコア
   に巻付ける工程と、 前記複数の永久磁石を固定した外壁板の両端を接合する
   工程と、 を含むことを特徴とする回転アクチュエータの製造方
   法。