JPH11252889A - アクチュエータ - Google Patents

アクチュエータ

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JPH11252889A
JPH11252889A JP6941098A JP6941098A JPH11252889A JP H11252889 A JPH11252889 A JP H11252889A JP 6941098 A JP6941098 A JP 6941098A JP 6941098 A JP6941098 A JP 6941098A JP H11252889 A JPH11252889 A JP H11252889A
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Tetsuro Muraji
哲朗 連
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 形状を小形にして軽量化すると共に、マグネ
ット材料を減少する。 【解決手段】 回転可能なロータ4−1と少なくとも1
つの起磁力源2とが磁路1を介して一体に組込まれた電
磁アクチュエータにおいて、前記ロータ4−1には反対
方向に着磁されたN極とS極が一体又は別体のマグネッ
ト5−1,5−2をその周縁上に設けると共に、前記ロ
ータの配設された開口部周縁には3つの磁極片9,1
0,11を設けて隣合う2つの磁極片は夫々連結通路1
2,13,15で連結した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コイル電流に応じ
て回転位置を制御でき、例えばスロットル制御,ISC
制御,可変吸気制御等に適用可能なアクチュエータに関
する。
【0002】
【従来の技術】従来技術をスロットル・アクチュエータ
を例に説明する。スロットル・アクチュエータは電流の
大きさに応じた駆動力(起磁力源)に従って、例えば回
転子等の移動体を移動させる必要があり、本出願人は既
に特願平7−56686号,特願平8−140665号
等を提案している。
【0003】以下、図8を用いて従来技術の概要につい
て説明する。図8において(a)は正面図(コイル非通
電時),(b)は平面図,(c)は正面図を中心線で切
って示した側面図,(d)は正面図(コイル通電時)で
ある。図8(a)に示されるように1はヨークであり、
その中央上部に駆動源としてのコイル2を設けている。
【0004】中央のコイル位置の下方には主エアーギャ
ップ3を設け、その内部にはロータ4の周縁にマグネッ
ト5を固着した回転体を回転自在に装着してある。な
お、回転体は図示しないシャフト(回転体の中心位置
にある)を支点に回転する。なお、7はコアである。
【0005】次に作用であるが、コイル2が非励磁状態
ではマグネット5のNからの磁束は両側のヨーク1を経
由してS極に至るため、この状態(図示状態)が安定で
あって図示状態を維持する。又、コイル2が励磁される
とコイル2による磁束図8(d)によって回転体が回転
し、最も安定した回転位置に移動して停止する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来装置によれば
ヨーク材が多い上にマグネット材も多く、全体形状も大
形である。本発明は上記課題を解決するためになされた
ものであり、形状を小形にして軽量化すると共に、マグ
ネット材料を減少させて低コストなアクチュエータを提
供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の[請求項1]に
係るアクチュエータは、回転可能なロータと少なくとも
1つの起磁力源とが磁路を介して一体に組込まれた電磁
アクチュエータにおいて、前記ロータには反対方向に着
磁されたN極とS極が一体又は別体のマグネットをその
周縁上に設けると共に、前記ロータの配設された開口部
周縁には3つの磁極片を設けて隣合う2つの磁極片は夫
々連結通路で連結した。上記構成としたために連結通路
が磁気飽和しにくくなってヨークの断面積が小さくでき
た。
【0008】本発明の[請求項2]に係るアクチュエー
タは、[請求項1]において、3つの磁極片の夫々の位
置関係を適切に選択することでマグネットの不要部分が
できるため、同一性能を確保しつつマグネット使用量を
減少させ、低コスト化が達成できた。
【0009】本発明の[請求項3]に係るアクチュエー
タは、[請求項1]又は[請求項2]において、起磁力
源は各磁極片のいずれか1個所に配置した。
【0010】本発明の[請求項4]に係るアクチュエー
タは、[請求項1]又は[請求項2]又は[請求項3]
において、磁極片と連結通路間の少なくとも1個所に磁
気ギャップを設けた。
【0011】本発明の[請求項5]に係るアクチュエー
タは、[請求項1]又は[請求項2]又は[請求項3]
において、連結通路のいずれか2個所に磁気ギャップを
設けた。
【0012】本発明の[請求項6]に係るアクチュエー
タは、[請求項1]又は[請求項2]又は[請求項3]
において、連結通路に夫々磁気ギャップを設けると共
に、少なくとも1つの磁気ギャップの磁気抵抗が他の磁
気ギャップの磁気抵抗と異なるようにした。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は本発明によるアクチュエー
タの実施の形態を示す構成図であり、図1において、
(a)は正面図(コイル非通電時),(b)は平面図,
(c)は側面図,である。図1において図8と同一部分
については同一符号を付して説明を省略する。本実施の
形態において構成上の特徴は、主エアーギャップ3の内
部全体を回転体で満たすのではなく、空間部分8を残
した形状としたものである。
【0014】即ち、ロータ4−1は回転体の中心0点
を基準にして半径l1 の第1の円周と、同じく半径l2
の第2の円周とで囲まれた形状とし、この第1の円周上
にマグネット5−1,5−2を固着したものである。な
お、マグネット5−1にはN極を着磁し、マグネット5
−2にはS極を着磁している。
【0015】従って、マグネット5−1は磁極片9,1
0に対向し、対向部がN極であり、マグネット5−2は
磁極片9,11に対向し、対向部がS極である。要する
に磁極片9は2つのマグネットに対向し、磁極片10は
マグネット5−1に対向し、磁極片11はマグネット5
−2に対向している。
【0016】磁極片とマグネットは通常0.4mm程度
のメカニカルなギャップを介して対向している。そして
磁極片9から磁極片10,11へ向う連結磁路12,1
3には、コイル2(起磁力源)がボビン14を介して巻
かれている。又、磁極片10と11は連結磁路15によ
って連結されている。
【0017】図2によって動作原理を説明する。コイル
2を通電すると実線矢印に示すような磁束が発生し、磁
極片側には図示した磁極が発生する。即ち、磁極片10
にはS極が発生し、マグネット5−1のN極と吸引力が
生じる。又、磁極片11にはS極が発生し、マグネット
5−2のS極と反発力が生じる。
【0018】一方、磁極片9はN極が発生し、マグネッ
ト5−1と反発力,マグネット5−2と吸引力が発生す
る。これらの全体としては回転体を図示矢印A方向に
回動させる。ここで通電方向を逆にすると磁極片の極性
が反転して、逆転方向のトルクが発生する。
【0019】図3によって本実施の形態では磁気飽和が
生じにくいことを説明する。一般に、マグネットとコイ
ルで構成されるアクチュエータの磁束は、マグネットの
N極から出てコイル電流と鎖交し、マグネットのS極へ
入る磁路を通る。このとき、磁束量はロータ4−1の位
置及びコイル電流によって異なるが、磁束量が最大のと
きに必要なトルクを確保するために、磁気飽和の影響が
生じないだけの磁路断面積を確保しなければならない。
【0020】上記した最大磁束が生じる場合を図3に示
している。この場合、マグネット5−1から出た磁束
は、磁極片10から連結磁路12,磁極片9,マグネッ
ト5−2へ入る磁路と、マグネット5−1から磁極片1
0,連結磁路15,磁極片11,連結磁路13,磁極片
9,マグネット5−2へ入る磁路が形成される。
【0021】なお、図3に示されるマグネットは、1つ
のマグネットをN極とS極に着磁したもので、実質的に
反対方向(N極とS極)に磁化された2つのマグネット
と同じである。そして連結磁路15がない場合を考える
と、マグネット5−1から出た磁束は、磁極片10から
連結磁路12を経由して全てがマグネット5−2は入る
ようになるため、2倍の断面積の磁路が必要であるばか
りか、磁路長も長くなって、重量の点で不利である。連
結磁路13の場合も同様(ロータ4−1の位置が反対側
にあるとき)である。
【0022】従来例図8(d)と比較すれば、本発明の
効果は明らかである。なお、磁極片9と10のマグネッ
ト側及び磁極片9と11のマグネット側は、アクチュエ
ータの作動時に磁気飽和が生ずる形状であれば、連結さ
れていてもよいことは特願平8−140665号で説明
した通りである。本実施の形態によれば、軽量,小形化
及びマグネット材の減少が可能となる。
【0023】図4は他の実施の形態を示す構成図であ
る。本実施の形態では磁極片9と連結磁路12,13と
の接続部に磁気ギャップ16を設けたものである。そし
て磁気ギャップ16はエアーや非磁性材などを充填した
磁気抵抗である。なお、磁気ギャップ16を設ける理由
は、この部分に磁気エネルギーを蓄積して、スプリング
と同じ効果を付加したものである(特願平7−5668
6号)。
【0024】図4の作用であるが、コイル2の非通電時
は、磁束が磁気ギャップ16を通らない状態で安定す
る。即ち、図4のロータ位置の場合、マグネット5−1
からマグネット5−2への磁束が、磁極片9内と磁極片
10から磁極片11を通る状態であるとき安定する。こ
の動作原理は電磁気学の仮想仕事の原理で説明できる。
本実施の形態によれば、軽量,小形化及びマグネット材
の減少が可能であり、かつ反力を得るためのスプリング
のような部品が不要となる。
【0025】図5は更に他の実施の形態を示す構成図で
ある。図5において図1と同一部分については同一符号
を付して説明を省略する。本実施の形態では磁気ギャッ
プを17,18の2個所に設けたものである。即ち、磁
極片9と連結磁路12b,13bを含む磁性部材と、磁
極片10,11と連結磁路12a,13aを含む磁性部
材によって、磁気ギャップ17,18を形成したもので
ある。なお、安定条件は図4の場合と同様であり、その
他の作用も図4と同様である。本実施の形態によれば、
軽量,小形化及びマグネット材の減少が可能であり、か
つ反力を得るためのスプリングのような部品が不要とな
る。
【0026】図6は更に他の実施の形態を示す構成図で
ある。図6において図1と同一部分については同一符号
を付して説明を省略する。本実施の形態では磁気ギャッ
プを19,20の2個所に設けたものである。即ち、1
つ目のギャップ19は連結磁路12を12aと12bと
で分けた19の位置、2つ目のギャップは連結磁路15
を15aと15bとで分けた20の位置である。
【0027】このとき、コイル非通電時には前記各磁気
ギャップ19,20には磁束が流れず、ロータ4−1が
実線B方向に回動した安定状態となる。即ち、マグネッ
ト5−1からの磁束は連結磁路13を経由してマグネッ
ト5−2へ入り、この状態が安定状態だからである。
【0028】前記した図4,図5の場合は、ロータの回
動範囲の真ん中にて安定状態になったのに対し、本実施
の形態では回動範囲の上限又は下限位置に非通電時の安
定状態を実現できる。本実施の形態によれば、このアク
チュエータをバルブ駆動に使用した場合、ノーマル閉,
ノーマル開を実現できる。
【0029】図7は更に他の実施の形態を示す構成図で
ある。本実施の形態では各連結磁路12,13,15に
夫々磁気ギャップ21,22,23を設けると共に、そ
の内の1個所の磁気抵抗を他の1個所の磁気抵抗より小
としたものである。本実施の形態では、磁気ギャップ2
1の磁気抵抗を磁気ギャップ22の磁気抵抗より小とし
たものである。
【0030】この場合は磁気ギャップ21を通る磁束が
多い状態(磁気のエネルギーが系の全体で最小となる状
態)で、非通電時の安定状態が実現できる。本実施の形
態では図示のロータ位置より実線矢印Cの方向にロータ
4−1が回動する。本実施の形態によれば、磁気ギャッ
プ21,22の磁気抵抗の比率に応じて、その非通電時
の安定位置を任意に実現できる。
【0031】例えば自動車用の電制スロットルの場合
は、可動範囲が90degで、非通電時の位置を可動範
囲中心位置から約15deg閉める必要がある。これは
非通電時であっても自動車がエンストや暴走状態になら
ないためである。
【0032】この場合、図3又は図4の実施の形態で可
動範囲を±60degとし、開方向に60deg作動,
閉方向に30deg作動させる使い方と、図7の実施の
形態で可動範囲を±45degとし、中心位置から閉方
向に15degの位置が安定となるように各磁気抵抗を
設定する使い方がある。
【0033】本実施の各形態と図8で示す従来例とを一
瞥すれば明らかなように、重量で−25%、マグネット
の使用量で−20%が達成できた。即ち、本発明では磁
極片を3ケに増やし、夫々を連結通路で連結するように
したので、連結通路が磁気飽和しにくくなったためにヨ
ークの断面積を小さくすることができ、これがヨークの
小形化による軽量化になったこと、及び3つの磁極片の
位置関係を適切に選定することにより、ロータの周縁上
でマグネットの不要な部分ができたことがマグネットの
減少になったこと等が原因となっている。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば磁
極片を3ケに増やすと共に、各磁極片間を連結通路で連
結したため、ヨークの小形化による軽量化とロータ周縁
に設けるマグネットの減少が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるアクチュエータの実施の形態を示
す構成図。
【図2】本発明によるアクチュエータの動作原理を示す
図。
【図3】本実施の形態では磁気飽和が生じないことを示
す図。
【図4】他の実施の形態を示す構成図。
【図5】更に他の実施の形態を示す構成図。
【図6】更に他の実施の形態を示す構成図。
【図7】更に他の実施の形態を示す構成図。
【図8】従来技術を説明する図。
【符号の説明】
1 ヨーク 2 コイル 3 主エアーギャップ 4,4−1 ロータ 5,5−1,5−2 マグネット 回転体 7 コア 8 空間部分 9,10,11 磁極片 12,13,15 連結磁路 14 ボビン 16〜23 磁気ギャップ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転可能なロータと少なくとも1つの起
    磁力源とが磁路を介して一体に組込まれた電磁アクチュ
    エータにおいて、前記ロータには反対方向に着磁された
    N極とS極が一体又は別体のマグネットをその周縁上に
    設けると共に、前記ロータの配設された開口部周縁には
    3つの磁極片を設けて隣合う2つの磁極片は夫々連結通
    路で連結したことを特徴とするアクチュエータ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のアクチュエータにおい
    て、マグネットがロータの周縁上の一部に設けられてい
    ることを特徴とするアクチュエータ。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2記載のアクチュエ
    ータにおいて、起磁力源は各磁極片のいずれか1個所に
    配置したことを特徴とするアクチュエータ。
  4. 【請求項4】 請求項1又は請求項2又は請求項3記載
    のアクチュエータにおいて、磁極片と連結通路間の少な
    くとも1個所に磁気ギャップを設けたことを特徴とする
    アクチュエータ。
  5. 【請求項5】 請求項1又は請求項2又は請求項3記載
    のアクチュエータにおいて、連結通路のいずれか2個所
    に磁気ギャップを設けたことを特徴とするアクチュエー
    タ。
  6. 【請求項6】 請求項1又は請求項2又は請求項3記載
    のアクチュエータにおいて、連結通路に夫々磁気ギャッ
    プを設けると共に、少なくとも1つの磁気ギャップの磁
    気抵抗が他の磁気ギャップの磁気抵抗と異なることを特
    徴とするアクチュエータ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002176759A (ja) * 2000-09-28 2002-06-21 Nidec Copal Electronics Corp 電磁アクチュエータ

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