JPH118963A - 安定化静磁気トルクによる電気アクチュエーター、及びそのアクチュエーターを設けられた絞り弁装置 - Google Patents
安定化静磁気トルクによる電気アクチュエーター、及びそのアクチュエーターを設けられた絞り弁装置Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F16K1/22—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members with pivoted discs or flaps with axis of rotation crossing the valve member, e.g. butterfly valves
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 電気的アクチュエーターが透磁性固定子体と
制限された回転の角φを通して固定子体に対して回転で
きる永久磁性回転子体17とを具えている。固定子体は回
転子体へ静磁気トルクＴMSを及ぼし且つ回転子体へ電磁
トルクＴEMを及ぼすための電気的付勢手段を具えてい
る。ＴEMは付勢手段を通る電流の値Ｉに実質的に比例し
且つφの第１関数に従ってφに依存し、一方でＴMSはφ
の第２関数に従ってφに依存する。この電気的アクチュ
エーターを改善する。 【解決手段】 前記の第１関数は前記の第２関数と大幅
に異なり、一方ＴEMとＴMSとの合成のＴR が予め決めら
れた値Ｉに対して零である、回転子体の平衡の各位置に
対して、φが減少する場合にＴR が正値を有し且つＩが
一定の間にφが増大する場合にＴR が負値を有すること
が真である。この方法において、平衡の位置は安定であ
り且つＩの予め決められた値により各々決められる。
制限された回転の角φを通して固定子体に対して回転で
きる永久磁性回転子体17とを具えている。固定子体は回
転子体へ静磁気トルクＴMSを及ぼし且つ回転子体へ電磁
トルクＴEMを及ぼすための電気的付勢手段を具えてい
る。ＴEMは付勢手段を通る電流の値Ｉに実質的に比例し
且つφの第１関数に従ってφに依存し、一方でＴMSはφ
の第２関数に従ってφに依存する。この電気的アクチュ
エーターを改善する。 【解決手段】 前記の第１関数は前記の第２関数と大幅
に異なり、一方ＴEMとＴMSとの合成のＴR が予め決めら
れた値Ｉに対して零である、回転子体の平衡の各位置に
対して、φが減少する場合にＴR が正値を有し且つＩが
一定の間にφが増大する場合にＴR が負値を有すること
が真である。この方法において、平衡の位置は安定であ
り且つＩの予め決められた値により各々決められる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、透磁性の固定子体
と制限された回転の角だけ回転の軸線の回りで固定子体
に対して回転できる永久磁性回転子体とを具えている、
電気的アクチュエーターに関するもので、固定子体は回
転子体に電磁トルクを及ぼすための電気的付勢手段を具
えており、前記の電磁トルクは付勢手段を通る電流の値
に実質的に比例しており、且つ回転の角の第１関数に従
って固定子体に対する回転子体の回転の角に依存してお
り、固定子体は回転の角の第２関数に従って回転の角に
依存する回転子体への静磁気トルクを更に及ぼす。
と制限された回転の角だけ回転の軸線の回りで固定子体
に対して回転できる永久磁性回転子体とを具えている、
電気的アクチュエーターに関するもので、固定子体は回
転子体に電磁トルクを及ぼすための電気的付勢手段を具
えており、前記の電磁トルクは付勢手段を通る電流の値
に実質的に比例しており、且つ回転の角の第１関数に従
って固定子体に対する回転子体の回転の角に依存してお
り、固定子体は回転の角の第２関数に従って回転の角に
依存する回転子体への静磁気トルクを更に及ぼす。
【０００２】本発明はまた、内燃機関の空気取り入れ口
に使用するための絞り弁装置にも関連しており、その絞
り弁装置は、絞り弁ハウジング、空気取り入れ口へ接続
できる空気通路、空気通路内で回転できるように絞り弁
ハウジング内に軸支された絞り弁、及び絞り弁を回転す
るための電気的アクチュエーターを具えている。
に使用するための絞り弁装置にも関連しており、その絞
り弁装置は、絞り弁ハウジング、空気取り入れ口へ接続
できる空気通路、空気通路内で回転できるように絞り弁
ハウジング内に軸支された絞り弁、及び絞り弁を回転す
るための電気的アクチュエーターを具えている。
【０００３】
【従来の技術】冒頭文節に述べられた種類の電気的アク
チュエーター及び絞り弁装置は、国際特許出願公開明細
書第WO-A-95/34903 号から既知である。この既知の絞り
弁装置の絞り弁は、既知のアクチュエーターによって空
気通路内で回転できる。この既知のアクチュエーターの
固定子体は、回転子体へ付加的な静磁気トルクを及ぼす
補助永久磁石を設けられている。前記の付加的な静磁気
トルクの影響のもとで、この既知のアクチュエーターの
回転子体と、その回転子体へ結合された絞り弁とは、電
流が付勢手段へ供給されない場合には静止位置へ推進さ
れる。電流が付勢手段へ供給された場合には、回転子体
と絞り弁とが、その付勢手段により及ぼされた電磁トル
クの影響のもとで、動作位置へ回転の軸線の回りで制限
された回転の角だけ回転される。この既知のアクチュエ
ーターはその付勢手段を通る電流を制御するための電子
制御ユニットを設けられている。その制御ユニットは、
固定子体に対する回転子体の回転の角の実際の値を測定
するためのセンサを具えたフィードバック制御ループを
設けられている。その制御ユニットは更に、回転の角の
所望の値に対応する入力信号を受け取るための電気的入
力端子を具えている。この制御ユニットは、回転の角の
実際の値が回転の角の所望の値と等しくするように、付
勢手段を通る電流を制御する。
チュエーター及び絞り弁装置は、国際特許出願公開明細
書第WO-A-95/34903 号から既知である。この既知の絞り
弁装置の絞り弁は、既知のアクチュエーターによって空
気通路内で回転できる。この既知のアクチュエーターの
固定子体は、回転子体へ付加的な静磁気トルクを及ぼす
補助永久磁石を設けられている。前記の付加的な静磁気
トルクの影響のもとで、この既知のアクチュエーターの
回転子体と、その回転子体へ結合された絞り弁とは、電
流が付勢手段へ供給されない場合には静止位置へ推進さ
れる。電流が付勢手段へ供給された場合には、回転子体
と絞り弁とが、その付勢手段により及ぼされた電磁トル
クの影響のもとで、動作位置へ回転の軸線の回りで制限
された回転の角だけ回転される。この既知のアクチュエ
ーターはその付勢手段を通る電流を制御するための電子
制御ユニットを設けられている。その制御ユニットは、
固定子体に対する回転子体の回転の角の実際の値を測定
するためのセンサを具えたフィードバック制御ループを
設けられている。その制御ユニットは更に、回転の角の
所望の値に対応する入力信号を受け取るための電気的入
力端子を具えている。この制御ユニットは、回転の角の
実際の値が回転の角の所望の値と等しくするように、付
勢手段を通る電流を制御する。
【０００４】この既知のアクチュエーターの欠点は、回
転子体が電磁トルクの影響のもとで回転され得る動作位
置が非常に低い安定性を有することである。その結果、
この既知のアクチュエーターは、例えば絞り弁に及ぼさ
れる外部負荷の影響のもとで生じ得る回転子体の所望の
回転の角の外乱を回避するために、比較的複雑な制御ユ
ニット、特にディジタル制御ユニットを設けられねばな
らない。
転子体が電磁トルクの影響のもとで回転され得る動作位
置が非常に低い安定性を有することである。その結果、
この既知のアクチュエーターは、例えば絞り弁に及ぼさ
れる外部負荷の影響のもとで生じ得る回転子体の所望の
回転の角の外乱を回避するために、比較的複雑な制御ユ
ニット、特にディジタル制御ユニットを設けられねばな
らない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】既知の電気的アクチュ
エーター及び絞り弁装置の欠点が回避される、冒頭文節
に述べられた種類の電気的アクチュエーター及び絞り弁
装置を提供することが、本発明の目的である。
エーター及び絞り弁装置の欠点が回避される、冒頭文節
に述べられた種類の電気的アクチュエーター及び絞り弁
装置を提供することが、本発明の目的である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明よると、電気的ア
クチュエーターはこの目的のために、第１関数が第２関
数と大幅に異なり、一方電流の予め決められた値が維持
される間回転の角が増大する場合に電磁トルクと静磁気
トルクとの合計が負値を有し、且つ前記の電流の予め決
められた値が維持される間回転の角が減少する場合に前
記の電磁トルクと静磁気トルクとの合計が正値を有する
ことが、電流が前記の予め決められた値を有し且つ前記
の電磁トルクと静磁気トルクとの合計が実質的に零であ
る、回転子体の平衡の各位置に対して真であることを特
徴としている。
クチュエーターはこの目的のために、第１関数が第２関
数と大幅に異なり、一方電流の予め決められた値が維持
される間回転の角が増大する場合に電磁トルクと静磁気
トルクとの合計が負値を有し、且つ前記の電流の予め決
められた値が維持される間回転の角が減少する場合に前
記の電磁トルクと静磁気トルクとの合計が正値を有する
ことが、電流が前記の予め決められた値を有し且つ前記
の電磁トルクと静磁気トルクとの合計が実質的に零であ
る、回転子体の平衡の各位置に対して真であることを特
徴としている。
【０００７】本発明によると、絞り弁装置はこの目的の
ために、そこに用いられる電気的アクチュエーターが本
発明による電気的アクチュエーターであることを特徴と
している。
ために、そこに用いられる電気的アクチュエーターが本
発明による電気的アクチュエーターであることを特徴と
している。
【０００８】電磁トルクがそれに従って回転の角に依存
する第１関数と、静磁気トルクがそれに従って回転の角
に依存する第２関数とが大幅に異なるので、回転子体の
平衡の位置、すなわち電磁トルクと静磁気トルクとの和
がそこで実質的に零である、固定子体に対する回転子体
の回転の角は、付勢手段を通る電流の値により決められ
る。更にその上、平衡の前記の位置を決定する電流の値
が維持される間回転の角が増大する場合は、電磁トルク
と静磁気トルクとの和が負値を有し、且つその電流の値
が維持される間回転の角が減少する場合は、前記の和が
正値を有することが回転子体の平衡の各位置に対して保
持するので、回転子体は、例えば回転子体への外部負荷
の影響のもとで平衡の位置が妨害される場合に、電磁ト
ルクと静磁気トルクとの合成トルクの影響のもとで平衡
の位置へ推進される。それ故に、電磁トルクと静磁気ト
ルクとの合成トルクが回転子体の平衡の各位置における
安定化特性を有する。回転子体の平衡の各位置は電流の
予め決められた値により決められ、且つ電磁トルクと静
磁気トルクとの合成トルクが平衡の各位置において安定
化特性を有するので、本発明による電気的アクチュエー
ターは、例えば、回転子体の回転の角を制御するための
簡単なアナログ制御ユニットのような、比較的簡単な制
御ユニットにより充分満足に動作できる。
する第１関数と、静磁気トルクがそれに従って回転の角
に依存する第２関数とが大幅に異なるので、回転子体の
平衡の位置、すなわち電磁トルクと静磁気トルクとの和
がそこで実質的に零である、固定子体に対する回転子体
の回転の角は、付勢手段を通る電流の値により決められ
る。更にその上、平衡の前記の位置を決定する電流の値
が維持される間回転の角が増大する場合は、電磁トルク
と静磁気トルクとの和が負値を有し、且つその電流の値
が維持される間回転の角が減少する場合は、前記の和が
正値を有することが回転子体の平衡の各位置に対して保
持するので、回転子体は、例えば回転子体への外部負荷
の影響のもとで平衡の位置が妨害される場合に、電磁ト
ルクと静磁気トルクとの合成トルクの影響のもとで平衡
の位置へ推進される。それ故に、電磁トルクと静磁気ト
ルクとの合成トルクが回転子体の平衡の各位置における
安定化特性を有する。回転子体の平衡の各位置は電流の
予め決められた値により決められ、且つ電磁トルクと静
磁気トルクとの合成トルクが平衡の各位置において安定
化特性を有するので、本発明による電気的アクチュエー
ターは、例えば、回転子体の回転の角を制御するための
簡単なアナログ制御ユニットのような、比較的簡単な制
御ユニットにより充分満足に動作できる。
【０００９】本発明による電気的アクチュエーターの特
別の実施例は、固定子体が回転子体へ付加的な静磁気ト
ルクを及ぼすための補助永久磁石を具えていることを特
徴としている。回転子体へ固定子体により及ぼされる静
磁気トルクは、付勢手段へ電流が供給されない場合に、
静止位置へ回転子体を推進する。前記の静止位置におい
て、回転子体は、例えば、前記の静止位置における回転
子体へ及ぼされる静磁気トルクにより決められる力によ
り機械的掛止部に対して寄り掛かる。回転子体がそれに
より静止位置へ推進され且つ静止位置において機械的掛
止部に対して寄り掛かる力は、補助磁石の付加的な静磁
気トルクにより増加されるので、回転子体への外部負荷
の影響のもとで生じ得る、回転子体の静止位置の外乱は
できるだけ回避される。補助磁石の付加的な静磁気トル
クは、電磁トルクと静磁気トルクとの合成トルクの安定
化特性を損じない。
別の実施例は、固定子体が回転子体へ付加的な静磁気ト
ルクを及ぼすための補助永久磁石を具えていることを特
徴としている。回転子体へ固定子体により及ぼされる静
磁気トルクは、付勢手段へ電流が供給されない場合に、
静止位置へ回転子体を推進する。前記の静止位置におい
て、回転子体は、例えば、前記の静止位置における回転
子体へ及ぼされる静磁気トルクにより決められる力によ
り機械的掛止部に対して寄り掛かる。回転子体がそれに
より静止位置へ推進され且つ静止位置において機械的掛
止部に対して寄り掛かる力は、補助磁石の付加的な静磁
気トルクにより増加されるので、回転子体への外部負荷
の影響のもとで生じ得る、回転子体の静止位置の外乱は
できるだけ回避される。補助磁石の付加的な静磁気トル
クは、電磁トルクと静磁気トルクとの合成トルクの安定
化特性を損じない。
【００１０】本発明による電気的アクチュエーターの特
別の実施例は、回転子体が直径方向に磁化された円筒状
永久磁石を具え、一方固定子体が回転子体の両側に直径
方向に対向している２個の磁極片を具えて、第１関数は
cos(φ）関数と実質的に対応し且つ第２関数は-sin(2
φ) 関数に実質的に対応し、ここでφは固定子体に対す
る回転子体の回転の角であることを特徴としている。こ
のcos(φ）関数は円筒状の直径方向に磁化された永久磁
石を有する回転子体と、回転子体に対して直径方向に対
向した２個の磁極片を有する固定子体とを有する、電気
的アクチュエーターの電磁トルクの特性であり、ここで
回転子体の磁極が固定子体の磁極片間に延在する仮想対
称面内に置かれる位置においてφ＝０°である。-sin(2
φ) 関数に従って回転の角に依存する静磁気トルクを有
する電気的アクチュエーターは、電磁トルクと静磁気ト
ルクとの合成トルクが安定化特性を有する回転の角の比
較的広い領域の値を提供するので、その電気的アクチュ
エーターは比較的広い運転領域を有する。特に、ほとん
ど−90度からほとんど＋90度までの安定な動作領域が前
記の-sin(2φ) 関数により達成され得て、一対一の関係
が電流の値と全動作領域を通して回転子体の平衡の位置
との間に存在している。
別の実施例は、回転子体が直径方向に磁化された円筒状
永久磁石を具え、一方固定子体が回転子体の両側に直径
方向に対向している２個の磁極片を具えて、第１関数は
cos(φ）関数と実質的に対応し且つ第２関数は-sin(2
φ) 関数に実質的に対応し、ここでφは固定子体に対す
る回転子体の回転の角であることを特徴としている。こ
のcos(φ）関数は円筒状の直径方向に磁化された永久磁
石を有する回転子体と、回転子体に対して直径方向に対
向した２個の磁極片を有する固定子体とを有する、電気
的アクチュエーターの電磁トルクの特性であり、ここで
回転子体の磁極が固定子体の磁極片間に延在する仮想対
称面内に置かれる位置においてφ＝０°である。-sin(2
φ) 関数に従って回転の角に依存する静磁気トルクを有
する電気的アクチュエーターは、電磁トルクと静磁気ト
ルクとの合成トルクが安定化特性を有する回転の角の比
較的広い領域の値を提供するので、その電気的アクチュ
エーターは比較的広い運転領域を有する。特に、ほとん
ど−90度からほとんど＋90度までの安定な動作領域が前
記の-sin(2φ) 関数により達成され得て、一対一の関係
が電流の値と全動作領域を通して回転子体の平衡の位置
との間に存在している。
【００１１】本発明による電気的アクチュエーターの別
の実施例は、磁極片がそれぞれ第１溝と第２溝とを具
え、それらの溝はそれぞれの磁極片で中心に設けられ、
且つ回転子体の両側で直径方向に対向しており、一方磁
極片は回転子体の両側で直径方向に対向している第３溝
と第４溝とにより相互に分離され、第１、第２、第３、
及び第４溝は実質的に等しい幅を有し、一方第１及び第
２溝の両側での磁極片の各々と回転子体との間に存在す
るギャップの幅は、第３及び第４溝の両側での前記のギ
ャップの幅より大幅に大きいことを特徴としている。前
記の第１、第２、第３、及び第４溝を有し、且つ磁極片
と回転子体との間に前記の異なるギャップ幅を有する固
定子体を設けることにより、静磁気トルクがそれに従っ
て回転の角に依存する-sin(2φ) 関数が、非常に簡単且
つ実際的な方法で達成される。
の実施例は、磁極片がそれぞれ第１溝と第２溝とを具
え、それらの溝はそれぞれの磁極片で中心に設けられ、
且つ回転子体の両側で直径方向に対向しており、一方磁
極片は回転子体の両側で直径方向に対向している第３溝
と第４溝とにより相互に分離され、第１、第２、第３、
及び第４溝は実質的に等しい幅を有し、一方第１及び第
２溝の両側での磁極片の各々と回転子体との間に存在す
るギャップの幅は、第３及び第４溝の両側での前記のギ
ャップの幅より大幅に大きいことを特徴としている。前
記の第１、第２、第３、及び第４溝を有し、且つ磁極片
と回転子体との間に前記の異なるギャップ幅を有する固
定子体を設けることにより、静磁気トルクがそれに従っ
て回転の角に依存する-sin(2φ) 関数が、非常に簡単且
つ実際的な方法で達成される。
【００１２】本発明による電気的アクチュエーターの更
に別の実施例は、磁極片がそれぞれ第１溝と第２溝とを
具えており、それらの溝はそれぞれの磁極片内で中心に
設けられ、且つ回転子体の両側で直径方向に対向してお
り、一方それらの磁極片は回転子体の両側で直径方向に
対向している第３溝及び第４溝により相互に分離され
て、第１及び第２溝の幅は第３及び第４溝の幅よりも大
幅に大きいことを特徴としている。前記の異なる溝幅を
有する前記の第１、第２、第３、及び第４溝を有する固
定子体を設けることにより、静磁気トルクがそれに従っ
て回転の角に依存する-sin(2φ) 関数が、非常に簡単且
つ実際的な方法で達成される。
に別の実施例は、磁極片がそれぞれ第１溝と第２溝とを
具えており、それらの溝はそれぞれの磁極片内で中心に
設けられ、且つ回転子体の両側で直径方向に対向してお
り、一方それらの磁極片は回転子体の両側で直径方向に
対向している第３溝及び第４溝により相互に分離され
て、第１及び第２溝の幅は第３及び第４溝の幅よりも大
幅に大きいことを特徴としている。前記の異なる溝幅を
有する前記の第１、第２、第３、及び第４溝を有する固
定子体を設けることにより、静磁気トルクがそれに従っ
て回転の角に依存する-sin(2φ) 関数が、非常に簡単且
つ実際的な方法で達成される。
【００１３】本発明による電気的アクチュエーターの特
別の実施例は、第１補助永久磁石が第１溝内に収容さ
れ、且つ第２補助永久磁石が第２溝内に収容されて、第
１及び第２補助永久磁石は等しい方向に磁化されてお
り、且つ付加的な静磁気トルクは-cos(φ) 関数に実質
的に従って回転の角に依存することを特徴としている。
第１溝と第２溝とに補助磁石を収容することにより、補
助磁石が固定子体内に簡単且つ実際的な方法で収容され
ることが達成される。-sin(2φ) 関数に従った静磁気ト
ルクが、電流が付勢手段へ供給されない場合に、φ＝０
°において回転子体の平衡の位置に帰着する。 -cos
(φ) 関数に従って付加的な静磁気トルクにより前記の
静磁気トルクを増大することが、付勢手段へ電流が供給
されない場合に生じる回転子体の平衡の位置がφ＝−90
°及びφ＝０°の間に置かれることを達成する。補助磁
石が適切な強度を与えられた場合には、機械的掛止部が
φ＝−90°及びφ＝０°の間に設けられ得て、それが付
勢手段へ電流が供給されない場合に回転子体がそれに対
してしっかりと推進される回転子体の静止位置を定義す
る。予め決められたしきい値よりも大きい値を有する電
流が付勢手段へ供給された場合には、回転子体が動作位
置へ静止位置から回転され、回転子体の回転の角が電流
の増大によりに更に増大し、且つ一体一の関係が、電流
の値と、電磁トルク、静磁気トルク、及び付加的な静磁
気トルクの合成トルクがそこでアクチュエーターの全動
作領域を通して零である回転の角との間に存在する。
別の実施例は、第１補助永久磁石が第１溝内に収容さ
れ、且つ第２補助永久磁石が第２溝内に収容されて、第
１及び第２補助永久磁石は等しい方向に磁化されてお
り、且つ付加的な静磁気トルクは-cos(φ) 関数に実質
的に従って回転の角に依存することを特徴としている。
第１溝と第２溝とに補助磁石を収容することにより、補
助磁石が固定子体内に簡単且つ実際的な方法で収容され
ることが達成される。-sin(2φ) 関数に従った静磁気ト
ルクが、電流が付勢手段へ供給されない場合に、φ＝０
°において回転子体の平衡の位置に帰着する。 -cos
(φ) 関数に従って付加的な静磁気トルクにより前記の
静磁気トルクを増大することが、付勢手段へ電流が供給
されない場合に生じる回転子体の平衡の位置がφ＝−90
°及びφ＝０°の間に置かれることを達成する。補助磁
石が適切な強度を与えられた場合には、機械的掛止部が
φ＝−90°及びφ＝０°の間に設けられ得て、それが付
勢手段へ電流が供給されない場合に回転子体がそれに対
してしっかりと推進される回転子体の静止位置を定義す
る。予め決められたしきい値よりも大きい値を有する電
流が付勢手段へ供給された場合には、回転子体が動作位
置へ静止位置から回転され、回転子体の回転の角が電流
の増大によりに更に増大し、且つ一体一の関係が、電流
の値と、電磁トルク、静磁気トルク、及び付加的な静磁
気トルクの合成トルクがそこでアクチュエーターの全動
作領域を通して零である回転の角との間に存在する。
【００１４】
【発明の実施の形態】図面を参照して以下に本発明をも
っと詳細に説明しよう。
っと詳細に説明しよう。
【００１５】図１に示された本発明による絞り弁装置
は、中空空気通路３及びフランジ５を有する絞り弁ハウ
ジング１を具え、それによって絞り弁装置が図に示され
ていない内燃機関の空気入口又はマニホルドへ接続され
得る。この絞り弁装置は更に、空気通路３を通って直径
方向に延びている軸９上に取り付けられているディスク
状絞り弁７を具えている。軸９は絞り弁ハウジング１の
フランジ５内に回転可能に軸支されているので、その絞
り弁７は空気通路３内で回転できる。その絞り弁７が回
転される場合に、空気通路３の開口部と内燃機関の燃焼
室への空気流とが変更される。
は、中空空気通路３及びフランジ５を有する絞り弁ハウ
ジング１を具え、それによって絞り弁装置が図に示され
ていない内燃機関の空気入口又はマニホルドへ接続され
得る。この絞り弁装置は更に、空気通路３を通って直径
方向に延びている軸９上に取り付けられているディスク
状絞り弁７を具えている。軸９は絞り弁ハウジング１の
フランジ５内に回転可能に軸支されているので、その絞
り弁７は空気通路３内で回転できる。その絞り弁７が回
転される場合に、空気通路３の開口部と内燃機関の燃焼
室への空気流とが変更される。
【００１６】絞り弁７は本発明による電気的アクチュエ
ーター11によって空気通路３内で回転できる。このアク
チュエーター11は、絞り弁ハウジング１のアクチュエー
ターハウジング15内に取り付けられた透磁性固定子体1
3、及び回転の軸線19の回りで固定子体13に対して回転
できるように軸９へ取り付けられた永久磁性回転子体17
を具えている。図2A及び2Bが示すように、回転子体17は
直径方向に磁化され且つ北極Ｎと南極Ｓとを有する円筒
状永久磁石21を具えている。固定子体13はＵ字状であり
且つ例えば焼結された鉄、又は磁性鋼積層物のような、
高い透磁性を有する材料で作られている。Ｕ字状固定子
体13はベース27により相互接続されている２個のアーム
23、25を具えている。固定子体13は更に固定子体13のベ
ース27の回りに巻かれ且つそれにより支えられている電
気的コイル31を有する電気的付勢手段29を具えている。
固定子体13のアーム23は磁極片33を設けられ、且つ固定
子体13のアーム25は磁極片35を設けられ、磁極片33、35
は回転子体17の両側で直径方向に対向している。
ーター11によって空気通路３内で回転できる。このアク
チュエーター11は、絞り弁ハウジング１のアクチュエー
ターハウジング15内に取り付けられた透磁性固定子体1
3、及び回転の軸線19の回りで固定子体13に対して回転
できるように軸９へ取り付けられた永久磁性回転子体17
を具えている。図2A及び2Bが示すように、回転子体17は
直径方向に磁化され且つ北極Ｎと南極Ｓとを有する円筒
状永久磁石21を具えている。固定子体13はＵ字状であり
且つ例えば焼結された鉄、又は磁性鋼積層物のような、
高い透磁性を有する材料で作られている。Ｕ字状固定子
体13はベース27により相互接続されている２個のアーム
23、25を具えている。固定子体13は更に固定子体13のベ
ース27の回りに巻かれ且つそれにより支えられている電
気的コイル31を有する電気的付勢手段29を具えている。
固定子体13のアーム23は磁極片33を設けられ、且つ固定
子体13のアーム25は磁極片35を設けられ、磁極片33、35
は回転子体17の両側で直径方向に対向している。
【００１７】図2A及び2Bが更に示すように、磁極片33が
回転子体17に対向する湾曲面37を有し、一方磁極片35が
回転子体17に対向する湾曲面39を有して、それらの湾曲
面37及び39が回転子体17を部分的に取り囲んでいる。ギ
ャップ41が湾曲面37と回転子体17との間に存在し、一方
ギャップ43が湾曲面39と回転子体17との間に存在してい
る。第１溝45が磁極片33の湾曲面37内で中心に設けら
れ、一方第２溝47が磁極片35の湾曲面39内で中心に設け
られて、第１溝45と第２溝47とは回転子体17の両側で直
径方向に対向している。更にその上、磁極片33、35は相
互に付勢手段29から離れた回転子体17の側に置かれた第
３溝49により、及び付勢手段29と対向する回転子体17の
側に置かれた第４溝51により分離され、第３溝49と第４
溝51とは回転子体17の両側で直径方向に対向している。
図2Aに示されたように、第１溝45、第２溝47、第３溝4
9、及び第４溝51は実質的に等しい溝幅ＷS を有する。
更にその上、磁極片33と回転子体17との間にあるギャッ
プ41は第１溝45の両側上に延在し且つギャップ幅Ｗ1 を
有する第１部分53と、第１部分53と第３溝49との間に延
在し且つギャップ幅Ｗ2 を有する第２部分55、及び第１
部分53と第４溝51との間に延在し且つまたギャップ幅Ｗ
2 を有する第３部分57を有し、第１部分53のギャップ幅
Ｗ1 は第２部分55と第３部分57とのギャップ幅Ｗ2 より
も大幅に大きい。同様にして、磁極片35と回転子体17と
の間にあるギャップ43は第２溝47の両側上に延在し且つ
ギャップ幅Ｗ1 を有する第１部分59と、第１部分59と第
３溝49との間に延在し且つギャップ幅Ｗ2 を有する第２
部分61、及び第１部分59と第４溝51との間に延在し且つ
またギャップ幅Ｗ2 を有する第３部分63を有している。
図2A及び2Bが更に示すように、第１補助永久磁石65が第
１溝45内に収容され、且つ第２補助永久磁石67が第２溝
47内に収容されている。補助磁石65、67は同じ方向に磁
化されて、第１補助磁石65は回転子体17と対向する南極
Ｓと回転子体17から離れた北極Ｎとを有し、且つ第２補
助磁石67は回転子体17と対向する北極Ｎと回転子体17か
ら離れた南極Ｓとを有している。
回転子体17に対向する湾曲面37を有し、一方磁極片35が
回転子体17に対向する湾曲面39を有して、それらの湾曲
面37及び39が回転子体17を部分的に取り囲んでいる。ギ
ャップ41が湾曲面37と回転子体17との間に存在し、一方
ギャップ43が湾曲面39と回転子体17との間に存在してい
る。第１溝45が磁極片33の湾曲面37内で中心に設けら
れ、一方第２溝47が磁極片35の湾曲面39内で中心に設け
られて、第１溝45と第２溝47とは回転子体17の両側で直
径方向に対向している。更にその上、磁極片33、35は相
互に付勢手段29から離れた回転子体17の側に置かれた第
３溝49により、及び付勢手段29と対向する回転子体17の
側に置かれた第４溝51により分離され、第３溝49と第４
溝51とは回転子体17の両側で直径方向に対向している。
図2Aに示されたように、第１溝45、第２溝47、第３溝4
9、及び第４溝51は実質的に等しい溝幅ＷS を有する。
更にその上、磁極片33と回転子体17との間にあるギャッ
プ41は第１溝45の両側上に延在し且つギャップ幅Ｗ1 を
有する第１部分53と、第１部分53と第３溝49との間に延
在し且つギャップ幅Ｗ2 を有する第２部分55、及び第１
部分53と第４溝51との間に延在し且つまたギャップ幅Ｗ
2 を有する第３部分57を有し、第１部分53のギャップ幅
Ｗ1 は第２部分55と第３部分57とのギャップ幅Ｗ2 より
も大幅に大きい。同様にして、磁極片35と回転子体17と
の間にあるギャップ43は第２溝47の両側上に延在し且つ
ギャップ幅Ｗ1 を有する第１部分59と、第１部分59と第
３溝49との間に延在し且つギャップ幅Ｗ2 を有する第２
部分61、及び第１部分59と第４溝51との間に延在し且つ
またギャップ幅Ｗ2 を有する第３部分63を有している。
図2A及び2Bが更に示すように、第１補助永久磁石65が第
１溝45内に収容され、且つ第２補助永久磁石67が第２溝
47内に収容されている。補助磁石65、67は同じ方向に磁
化されて、第１補助磁石65は回転子体17と対向する南極
Ｓと回転子体17から離れた北極Ｎとを有し、且つ第２補
助磁石67は回転子体17と対向する北極Ｎと回転子体17か
ら離れた南極Ｓとを有している。
【００１８】動作中に、機械的トルクＴR が回転子体17
へ及ぼされる。機械的トルクＴR は電流が電気的コイル
31へ供給された場合に回転子体17上へ付勢手段29により
及ぼされる電磁トルクＴEMと、回転子体17上へ固定子体
13の透磁性材料により及ぼされる静磁気トルクＴMS、及
び回転子体17上へ補助永久磁石65、67により及ぼされる
付加的な静磁気トルクＴMMを具えている。直径方向に磁
化された回転子体17とその回転子体17の両側で直径方向
に対向する２個の磁極片33、35との使用の結果として、
電磁トルクＴEMは付勢手段29を通る電流の値Ｉと実質的
に比例し、且つ付勢手段29を通る電流の値Ｉに実質的に
従った固定子体13に対する回転子体17の回転の角φに依
存し、且つcos(φ) 関数に実質的に従った固定子体13に
対する回転子体17の回転の角φに依存しており、ここで
回転子体17の磁極が磁極片33、35間に延在する仮想対称
面69に置かれた位置においてφ＝０°であり、且つここ
で図2A及び2Bに示されたように、回転子体17の北極Ｎが
磁極片35と対向する場合にはφ＞０°である。実質的に
等しい幅ＷS を有する４個の溝45、47、49、51、及び第
１溝45と第２溝47との両側上でギャップ幅Ｗ1 を且つ第
３溝49と第４溝51との両側上で大幅に小さいギャップ幅
Ｗ2 を有するギャップ41、43の使用の結果として、静磁
気トルクＴMSは-sin(2φ) に実質的に従って回転の角φ
に依存する。更にその上、付加的な静磁気トルクＴ
MMは、補助磁石65、67が回転子体17に対して直径方向に
対向する第１溝45と第２溝47との中に収容されていると
言う事実の結果として、 -cos(φ) 関数に実質的に従っ
て回転の角φに依存している。更にその上、電磁トルク
ＴEM、静磁気トルクＴMS、及び付加的な静磁気トルクＴ
MMの合成されたトルクＴR は次のうに解釈する。すなわ
ち
へ及ぼされる。機械的トルクＴR は電流が電気的コイル
31へ供給された場合に回転子体17上へ付勢手段29により
及ぼされる電磁トルクＴEMと、回転子体17上へ固定子体
13の透磁性材料により及ぼされる静磁気トルクＴMS、及
び回転子体17上へ補助永久磁石65、67により及ぼされる
付加的な静磁気トルクＴMMを具えている。直径方向に磁
化された回転子体17とその回転子体17の両側で直径方向
に対向する２個の磁極片33、35との使用の結果として、
電磁トルクＴEMは付勢手段29を通る電流の値Ｉと実質的
に比例し、且つ付勢手段29を通る電流の値Ｉに実質的に
従った固定子体13に対する回転子体17の回転の角φに依
存し、且つcos(φ) 関数に実質的に従った固定子体13に
対する回転子体17の回転の角φに依存しており、ここで
回転子体17の磁極が磁極片33、35間に延在する仮想対称
面69に置かれた位置においてφ＝０°であり、且つここ
で図2A及び2Bに示されたように、回転子体17の北極Ｎが
磁極片35と対向する場合にはφ＞０°である。実質的に
等しい幅ＷS を有する４個の溝45、47、49、51、及び第
１溝45と第２溝47との両側上でギャップ幅Ｗ1 を且つ第
３溝49と第４溝51との両側上で大幅に小さいギャップ幅
Ｗ2 を有するギャップ41、43の使用の結果として、静磁
気トルクＴMSは-sin(2φ) に実質的に従って回転の角φ
に依存する。更にその上、付加的な静磁気トルクＴ
MMは、補助磁石65、67が回転子体17に対して直径方向に
対向する第１溝45と第２溝47との中に収容されていると
言う事実の結果として、 -cos(φ) 関数に実質的に従っ
て回転の角φに依存している。更にその上、電磁トルク
ＴEM、静磁気トルクＴMS、及び付加的な静磁気トルクＴ
MMの合成されたトルクＴR は次のうに解釈する。すなわ
ち
【数１】 ＴR ＝ＴEM＋ＴMS＋ＴMM ＝ｋEM×Ｉ×cos(φ) −ｋMS× sin(2φ) −ｋMM×cos(φ) ＝ｋEM×cos(φ) ×｛Ｉ−ｋMM／ｋEM−２×ｋMS／ｋEM×sin(φ) ｝ ……（１） ここでｋEM、ｋMS及びｋMMは、回転子体17、固定子体1
3、補助磁石65、67、及び付勢手段29の形状、寸法、及
び物理的と材料特性とにより決められる一定の正の係数
である。
3、補助磁石65、67、及び付勢手段29の形状、寸法、及
び物理的と材料特性とにより決められる一定の正の係数
である。
【００１９】補助永久磁石65、67の使用は次の効果を有
する。式（１）の結果として、アクチュエーター11の非
付勢状態において、ここで電流が付勢手段29へ供給され
ず、アクチュエーター11が補助磁石65、67を設けられな
かった場合、すなわちｋMMが０であった場合には、結果
として生じるトルクＴR はφ＞０°に対して負で且つφ
＜０°に対して正となる。それ故に、ｋMMが０であった
場合には、φ＝０°がアクチュエーター11の非付勢状態
における回転子体17の平衡の位置であろう。補助磁石6
5、67が用いられるので、アクチュエーター11の非付勢
状態における回転子体17の平衡の位置は、回転の角φ＝
-sin-1（ｋMM／２ｋMS）に対応して、且つφ＝−90°と
φ＝０°との間に置かれる。図１が示すように、回転子
体17はアクチュエーターハウジング15へ取り付けられて
いる機械的掛止部73と協働するためのスタッド71を設け
られている。スタッド71と機械的掛止部73とは、スタッ
ド71が機械的掛止部73に対してその中に置かれる回転子
体17の静止位置において、回転の角φ0 ＞-sin-1（ｋMM
／２ｋMS）であって、且つ図2Aに示されるように例え
ば、−50°におけるように、φ0 はφ＝−90°とφ＝０
°との間に置かれるような方法で相互に配置される。こ
の方法においては、回転子体17は、アクチュエーター11
の非付勢状態における補助磁石65、67の付加的な静磁気
トルクの影響のもとで前記の静止位置φ0 へ推進され
る。補助磁石65、67は例えば、ｋMM＞２ｋMSのような適
切な強度を与えられる。この方法においては、回転子体
17とその回転子体17へ結合された絞り弁７とが、電流が
付勢手段29へ供給されない場合に、静止位置において機
械的掛止部73に対してしっかりと押しつけられる。例え
ば、絞り弁７上に及ぼされる変動流力の結果として生じ
得る静止位置における回転子体17と絞り弁７との振動
は、かくして可能なかぎり予防される。
する。式（１）の結果として、アクチュエーター11の非
付勢状態において、ここで電流が付勢手段29へ供給され
ず、アクチュエーター11が補助磁石65、67を設けられな
かった場合、すなわちｋMMが０であった場合には、結果
として生じるトルクＴR はφ＞０°に対して負で且つφ
＜０°に対して正となる。それ故に、ｋMMが０であった
場合には、φ＝０°がアクチュエーター11の非付勢状態
における回転子体17の平衡の位置であろう。補助磁石6
5、67が用いられるので、アクチュエーター11の非付勢
状態における回転子体17の平衡の位置は、回転の角φ＝
-sin-1（ｋMM／２ｋMS）に対応して、且つφ＝−90°と
φ＝０°との間に置かれる。図１が示すように、回転子
体17はアクチュエーターハウジング15へ取り付けられて
いる機械的掛止部73と協働するためのスタッド71を設け
られている。スタッド71と機械的掛止部73とは、スタッ
ド71が機械的掛止部73に対してその中に置かれる回転子
体17の静止位置において、回転の角φ0 ＞-sin-1（ｋMM
／２ｋMS）であって、且つ図2Aに示されるように例え
ば、−50°におけるように、φ0 はφ＝−90°とφ＝０
°との間に置かれるような方法で相互に配置される。こ
の方法においては、回転子体17は、アクチュエーター11
の非付勢状態における補助磁石65、67の付加的な静磁気
トルクの影響のもとで前記の静止位置φ0 へ推進され
る。補助磁石65、67は例えば、ｋMM＞２ｋMSのような適
切な強度を与えられる。この方法においては、回転子体
17とその回転子体17へ結合された絞り弁７とが、電流が
付勢手段29へ供給されない場合に、静止位置において機
械的掛止部73に対してしっかりと押しつけられる。例え
ば、絞り弁７上に及ぼされる変動流力の結果として生じ
得る静止位置における回転子体17と絞り弁７との振動
は、かくして可能なかぎり予防される。
【００２０】図１が示すように、回転子体17と絞り弁７
との静止位置は、空気通路３の開口部が最小である絞り
弁７のいわゆるアイドリング位置とわずかに異なる、空
気通路３内の絞り弁７のいわゆるリンプホーム位置と対
応する。例えば、絞り弁装置の電気的エネルギー供給が
不足した場合に生じる絞り弁７のリンプホーム位置にお
いて、空気通路３の開口部が内燃機関の燃焼室に向かう
小さい空気流を許容するので、エンジンの緊急運転はま
だ可能である。機械的掛止部73は機械的に調節できるの
で、絞り弁７のリンプホーム位置において空気通路３を
通る空気流は調節できる。
との静止位置は、空気通路３の開口部が最小である絞り
弁７のいわゆるアイドリング位置とわずかに異なる、空
気通路３内の絞り弁７のいわゆるリンプホーム位置と対
応する。例えば、絞り弁装置の電気的エネルギー供給が
不足した場合に生じる絞り弁７のリンプホーム位置にお
いて、空気通路３の開口部が内燃機関の燃焼室に向かう
小さい空気流を許容するので、エンジンの緊急運転はま
だ可能である。機械的掛止部73は機械的に調節できるの
で、絞り弁７のリンプホーム位置において空気通路３を
通る空気流は調節できる。
【００２１】-sin(2φ) に実質的に従って回転の角に依
存する静磁気トルクＴMSは次の影響を有している。アク
チュエーター11が静磁気トルクＴMSを与えられない場合
に、すなわちｋMSが零であった場合には、式（１）から
当然ＴR ＝ｋEM×cos(φ) ×（Ｉ−ｋMM／ｋEM）と言う
ことになる。それ故に、ｋEMが零であった場合には、Ｔ
R は−90°と＋90°との間のφのすべての値に対して、
Ｉ＞ｋMM／ｋEMに対して正値を、且つＩ＜ｋMM／ｋEMに
対して負値を有するはずで、すなわち回転体17はＩ＞ｋ
MM／ｋEMに対して位置φ＝＋90°内へ、且つＩ＜ｋMM／
ｋEMに対して静止位置φ0 内へ推進されるだろう。この
状況において、φ＝φ0 とφ＝＋90°との間の回転子体
17の安定な位置は、アクチュエーター11が、例えば付勢
手段29を通る電流の値Ｉを制御するための進歩したディ
ジタル制御ユニットのような、比較的複雑な制御ユニッ
トを設けられた場合にのみ達成され得た。本発明による
アクチュエーターは-sin(2φ) 関数に実質的に従って回
転の角φに依存する静磁気トルクＴMSを与えられるの
で、式（１）から当然
存する静磁気トルクＴMSは次の影響を有している。アク
チュエーター11が静磁気トルクＴMSを与えられない場合
に、すなわちｋMSが零であった場合には、式（１）から
当然ＴR ＝ｋEM×cos(φ) ×（Ｉ−ｋMM／ｋEM）と言う
ことになる。それ故に、ｋEMが零であった場合には、Ｔ
R は−90°と＋90°との間のφのすべての値に対して、
Ｉ＞ｋMM／ｋEMに対して正値を、且つＩ＜ｋMM／ｋEMに
対して負値を有するはずで、すなわち回転体17はＩ＞ｋ
MM／ｋEMに対して位置φ＝＋90°内へ、且つＩ＜ｋMM／
ｋEMに対して静止位置φ0 内へ推進されるだろう。この
状況において、φ＝φ0 とφ＝＋90°との間の回転子体
17の安定な位置は、アクチュエーター11が、例えば付勢
手段29を通る電流の値Ｉを制御するための進歩したディ
ジタル制御ユニットのような、比較的複雑な制御ユニッ
トを設けられた場合にのみ達成され得た。本発明による
アクチュエーターは-sin(2φ) 関数に実質的に従って回
転の角φに依存する静磁気トルクＴMSを与えられるの
で、式（１）から当然
【数２】 φTR=0＝ sin-1｛（Ｉ×ｋEM−ｋMM) ／２ｋMS） ……（２） に対して電磁トルクＴEMと、静磁気トルクＴMS、及び付
加的な静磁気トルクＴMMの合成されたＴR が零であると
言うことになる。式（２）に従って、ＴR ＝０である回
転の角φTR=0は付勢手段29を通る電流の値Ｉの関数であ
る。式（２）に従ったφTR=0とＩとの間の関係がφ0 ＜
φ＜＋90°に対して図3Aに示され、且つ回転の角φの値
のこの範囲内で１対１の関係であり、すなわち図3Aに示
された範囲Ｉ0 ＜Ｉ＜ＩMAX 内の付勢手段29を通る電流
の各々予め決められた値Ｉが、電磁トルクＴEMと、静磁
気トルクＴMS、及び付加的な静磁気トルクＴMMの合成さ
れたＴR が零である、固定子体13に対する回転子体17の
平衡の位置φを定義する。
加的な静磁気トルクＴMMの合成されたＴR が零であると
言うことになる。式（２）に従って、ＴR ＝０である回
転の角φTR=0は付勢手段29を通る電流の値Ｉの関数であ
る。式（２）に従ったφTR=0とＩとの間の関係がφ0 ＜
φ＜＋90°に対して図3Aに示され、且つ回転の角φの値
のこの範囲内で１対１の関係であり、すなわち図3Aに示
された範囲Ｉ0 ＜Ｉ＜ＩMAX 内の付勢手段29を通る電流
の各々予め決められた値Ｉが、電磁トルクＴEMと、静磁
気トルクＴMS、及び付加的な静磁気トルクＴMMの合成さ
れたＴR が零である、固定子体13に対する回転子体17の
平衡の位置φを定義する。
【００２２】式（１）から当然
【数３】 δＴR ／δφ＝（ｋMM−Ｉ×ｋEM) sin(φ) −２ｋMS｛１−２sin2 (φ) ｝ ……（３） 式（２）から当然次の関係が回転子体17の平衡の位置に
おいて適合すると言うことになる。
おいて適合すると言うことになる。
【数４】 ｋMM−Ｉ×ｋEM＝−２ｋMS×sin(φ) ……（４） 式（３）に式（４）を代入の後に、次の式が回転子体17
の平衡の位置に適合することが結果として起こる。
の平衡の位置に適合することが結果として起こる。
【数５】 （δＴR ／δφ）TR=0＝−２ｋMS｛１−２sin2 (φ) ｝ ……（５） 範囲φ0 ＜φ＜＋90°において１−２sin2 (φ) ＞０で
あるから、範囲φ0 ＜φ＜＋90°において（δＴR ／δ
φ）TR=0＜０と言うことが結果として起こり、すなわ
ち、例えば回転子体17に及ぼされる外部負荷の結果とし
て回転の角φが増加し且つ前記の予め決められた値Ｉが
維持される場合にＴR が負値を有し、且つそのような外
部負荷の結果として回転の角φが減少し且つ前記の予め
決められた値Ｉが維持される場合にＴR が正値を有する
ことが、付勢手段29を通る電流の予め決められた値Ｉに
対してＴR ＝０である、回転子体17の平衡の各位置に対
して真である。その結果、回転子体17は、平衡の位置が
外部負荷の影響のもとで妨害される場合に、合成された
ＴR の影響のもとで平衡の位置内へ推進し返される。か
くして、-sin(2φ) 関数に従ってφに依存する静磁気ト
ルクＴMSを含む合成されたＴR は、範囲φ0 ＜φ＜＋90
°内で回転子体17の平衡のどの位置においても安定化す
る特性を有している。
あるから、範囲φ0 ＜φ＜＋90°において（δＴR ／δ
φ）TR=0＜０と言うことが結果として起こり、すなわ
ち、例えば回転子体17に及ぼされる外部負荷の結果とし
て回転の角φが増加し且つ前記の予め決められた値Ｉが
維持される場合にＴR が負値を有し、且つそのような外
部負荷の結果として回転の角φが減少し且つ前記の予め
決められた値Ｉが維持される場合にＴR が正値を有する
ことが、付勢手段29を通る電流の予め決められた値Ｉに
対してＴR ＝０である、回転子体17の平衡の各位置に対
して真である。その結果、回転子体17は、平衡の位置が
外部負荷の影響のもとで妨害される場合に、合成された
ＴR の影響のもとで平衡の位置内へ推進し返される。か
くして、-sin(2φ) 関数に従ってφに依存する静磁気ト
ルクＴMSを含む合成されたＴR は、範囲φ0 ＜φ＜＋90
°内で回転子体17の平衡のどの位置においても安定化す
る特性を有している。
【００２３】回転子体17の平衡の位置は付勢手段29を通
る電流の値Ｉにより決められ、且つ合成されたＴR は平
衡の各位置において安定化する特性を有するので、本発
明による電気的アクチュエーター11は、固定子体13に対
して回転子体17の角φを制御するための、例えば簡単な
アナログ制御ユニット75のような、比較的簡単な制御ユ
ニットにより申し分なく動作できる。制御ユニット75が
図１に図式的に示されて且つ図１に示されていない内燃
機関の例えば電子式モータ管理システムから、回転の角
の所望の値に対応する電気的入力信号ｕφを受け取るた
めの第１の電気的入力端子77を具えている。制御ユニッ
ト75は更に、軸９の回転と軸９へ結合された絞り弁７と
の実際の角を測定するために、絞り弁ハウジング１へ取
り付けられたセンサー81から、回転の角の実際の値に対
応する電気的入力信号ｕM を受け取るための第２の電気
的入力端子79を具えている。制御ユニット75は付勢手段
29を通る電流の値Ｉに比例し、且つ図１に示されない増
幅器へ供給される電気的出力信号ｕI を供給するための
電気的出力端子83を具えている。
る電流の値Ｉにより決められ、且つ合成されたＴR は平
衡の各位置において安定化する特性を有するので、本発
明による電気的アクチュエーター11は、固定子体13に対
して回転子体17の角φを制御するための、例えば簡単な
アナログ制御ユニット75のような、比較的簡単な制御ユ
ニットにより申し分なく動作できる。制御ユニット75が
図１に図式的に示されて且つ図１に示されていない内燃
機関の例えば電子式モータ管理システムから、回転の角
の所望の値に対応する電気的入力信号ｕφを受け取るた
めの第１の電気的入力端子77を具えている。制御ユニッ
ト75は更に、軸９の回転と軸９へ結合された絞り弁７と
の実際の角を測定するために、絞り弁ハウジング１へ取
り付けられたセンサー81から、回転の角の実際の値に対
応する電気的入力信号ｕM を受け取るための第２の電気
的入力端子79を具えている。制御ユニット75は付勢手段
29を通る電流の値Ｉに比例し、且つ図１に示されない増
幅器へ供給される電気的出力信号ｕI を供給するための
電気的出力端子83を具えている。
【００２４】本発明による電気的アクチュエーター11の
動作は次のようである。付勢手段29へ電流が供給されな
い場合には、回転子体17は静止位置φ0 にあり、且つ絞
り弁７は上に論じられたようにリンプホーム位置にあ
る。図2A及び3Aに示された例においては、φ0 ＝−50°
である。電流が付勢手段29へ供給される場合には、回転
子体17はＩ＜Ｉ0 である限り静止位置φ0 に留まり、Ｉ
0 はそれに対して静止位置φ0 においてＴR ＝０である
しきい値である。Ｉ＞Ｉ0 の場合に、回転子体17は式
（２）に実質的に従って付勢手段29を通る電流の値Ｉに
より決められる平衡の位置φTR=0に向かって回転の制限
された角だけ合成されたＴR の影響のもとで回転され
る。平衡の位置φTR=0は電流の値Ｉが増大される場合に
増大されるのに対して、電流の値Ｉが減少される場合に
平衡の位置φTR=0は減少される。図１、2A及び3Aに示さ
れた例においては、値φ＝−40°は空気通路３の開口部
がそこで最小である絞り弁７のアイドリング位置に対応
する。それ故に、値φ＝＋50°は空気通路３の開口部が
そこで最大である絞り弁７のいわゆる完全絞り弁位置に
対応する。Ｉ＝Ｉ1 に対して達成されるこの完全絞り弁
位置は、また図3Aに示されている。絞り弁装置は完全絞
り弁位置で回転子体17と絞り弁７との回転を制限するた
めの別の機械的掛止部を設けられ得ることは注目され
る。図3Bは範囲−50°＜φ＜＋50°内のＩ0 ＜Ｉ＜Ｉ1
に対する合成されたＴR と回転の角φとの間の関係を示
している。
動作は次のようである。付勢手段29へ電流が供給されな
い場合には、回転子体17は静止位置φ0 にあり、且つ絞
り弁７は上に論じられたようにリンプホーム位置にあ
る。図2A及び3Aに示された例においては、φ0 ＝−50°
である。電流が付勢手段29へ供給される場合には、回転
子体17はＩ＜Ｉ0 である限り静止位置φ0 に留まり、Ｉ
0 はそれに対して静止位置φ0 においてＴR ＝０である
しきい値である。Ｉ＞Ｉ0 の場合に、回転子体17は式
（２）に実質的に従って付勢手段29を通る電流の値Ｉに
より決められる平衡の位置φTR=0に向かって回転の制限
された角だけ合成されたＴR の影響のもとで回転され
る。平衡の位置φTR=0は電流の値Ｉが増大される場合に
増大されるのに対して、電流の値Ｉが減少される場合に
平衡の位置φTR=0は減少される。図１、2A及び3Aに示さ
れた例においては、値φ＝−40°は空気通路３の開口部
がそこで最小である絞り弁７のアイドリング位置に対応
する。それ故に、値φ＝＋50°は空気通路３の開口部が
そこで最大である絞り弁７のいわゆる完全絞り弁位置に
対応する。Ｉ＝Ｉ1 に対して達成されるこの完全絞り弁
位置は、また図3Aに示されている。絞り弁装置は完全絞
り弁位置で回転子体17と絞り弁７との回転を制限するた
めの別の機械的掛止部を設けられ得ることは注目され
る。図3Bは範囲−50°＜φ＜＋50°内のＩ0 ＜Ｉ＜Ｉ1
に対する合成されたＴR と回転の角φとの間の関係を示
している。
【００２５】前述の電気的アクチュエーター11において
は、静磁気トルクＴMSがそれに従って回転の角φに依存
する-sin(2φ) 関数は、固定子体13に第１溝45、第２溝
47、第３溝49、第４溝51、及びギャップ41と43とを設け
ることにより、非常に簡単且つ実際的な方法で達成され
る。図４は本発明による電気的アクチュエーター85の第
２実施例を示し、それはまた-sin(2φ) 関数に実質的に
従う回転の角φに依存する静磁気トルクＴMSを与えられ
る。図４においては、前述のアクチュエーター11の部分
に対応する電気的アクチュエーター85の部分が対応する
参照符号により示されている。この電気的アクチュエー
ター85においては、第１溝87が磁極片33の湾曲面37内で
中心に設けられ、且つ第２溝89が磁極片35の湾曲面39内
で中心に設けられ、第１溝87と第２溝89とは回転子体17
の両側で直径方向に対向しており且つ等しい幅ＷS1を有
している。第１補助永久磁石91が第１溝87内に収容さ
れ、一方第２溝89内に第２補助永久磁石93が収容され
て、補助磁石91、93は前述のアクチュエーター11の補助
磁石65、67が磁化される方向と一致する方向に磁化され
ている。更にその上、このアクチュエーター85の磁極片
33、35は、付勢手段29から離れた回転子体17の側に置か
れた第３溝95により、及び付勢手段29と対向する回転子
体17の側に置かれた第４溝97により、相互に分離されて
おり、第３溝95と第４溝97とは回転子体17の両側で直径
方向に対向しており且つ等しい幅ＷS2を有している。図
４に示されたように、第１溝87と第２溝89との幅ＷS1は
第３溝95と第４溝97との幅ＷS2よりも大幅に大きい。湾
曲面37と回転子体17との間に実質的に均一なギャップ幅
ＷG を有するギャップ99が存在し、一方湾曲面39と回転
子体17との間にギャップ99のギャップ幅と等しい、実質
的に均一なギャップ幅ＷG を有するギャップ101 が存在
している。静磁気トルクＴMSがそれに従って回転の角に
依存する-sin(2φ) 関数は、電気的アクチュエーター85
の固定子体13が、前記の異なる溝幅ＷS1とＷS2とを有す
る第１溝87、第２溝89、第３溝95、及び第４溝97を設け
られると言う非常に簡単且つ実際的な方法で達成され
る。更にその上、このアクチュエーター85は、前記のア
クチュエーター11の電磁トルクに対応する電磁トルク、
及び前記のアクチュエーター11の付加的な静磁気トルク
に対応する付加的な静磁気トルクを与えられる。
は、静磁気トルクＴMSがそれに従って回転の角φに依存
する-sin(2φ) 関数は、固定子体13に第１溝45、第２溝
47、第３溝49、第４溝51、及びギャップ41と43とを設け
ることにより、非常に簡単且つ実際的な方法で達成され
る。図４は本発明による電気的アクチュエーター85の第
２実施例を示し、それはまた-sin(2φ) 関数に実質的に
従う回転の角φに依存する静磁気トルクＴMSを与えられ
る。図４においては、前述のアクチュエーター11の部分
に対応する電気的アクチュエーター85の部分が対応する
参照符号により示されている。この電気的アクチュエー
ター85においては、第１溝87が磁極片33の湾曲面37内で
中心に設けられ、且つ第２溝89が磁極片35の湾曲面39内
で中心に設けられ、第１溝87と第２溝89とは回転子体17
の両側で直径方向に対向しており且つ等しい幅ＷS1を有
している。第１補助永久磁石91が第１溝87内に収容さ
れ、一方第２溝89内に第２補助永久磁石93が収容され
て、補助磁石91、93は前述のアクチュエーター11の補助
磁石65、67が磁化される方向と一致する方向に磁化され
ている。更にその上、このアクチュエーター85の磁極片
33、35は、付勢手段29から離れた回転子体17の側に置か
れた第３溝95により、及び付勢手段29と対向する回転子
体17の側に置かれた第４溝97により、相互に分離されて
おり、第３溝95と第４溝97とは回転子体17の両側で直径
方向に対向しており且つ等しい幅ＷS2を有している。図
４に示されたように、第１溝87と第２溝89との幅ＷS1は
第３溝95と第４溝97との幅ＷS2よりも大幅に大きい。湾
曲面37と回転子体17との間に実質的に均一なギャップ幅
ＷG を有するギャップ99が存在し、一方湾曲面39と回転
子体17との間にギャップ99のギャップ幅と等しい、実質
的に均一なギャップ幅ＷG を有するギャップ101 が存在
している。静磁気トルクＴMSがそれに従って回転の角に
依存する-sin(2φ) 関数は、電気的アクチュエーター85
の固定子体13が、前記の異なる溝幅ＷS1とＷS2とを有す
る第１溝87、第２溝89、第３溝95、及び第４溝97を設け
られると言う非常に簡単且つ実際的な方法で達成され
る。更にその上、このアクチュエーター85は、前記のア
クチュエーター11の電磁トルクに対応する電磁トルク、
及び前記のアクチュエーター11の付加的な静磁気トルク
に対応する付加的な静磁気トルクを与えられる。
【００２６】前述の電気的アクチュエーター11及び85に
おいては、電磁トルクＴEMが付勢手段29を通る電流の値
Ｉと実質的に比例し、且つcos(φ) 関数に実質的に従う
回転の角φに依存するのに対して、静磁気トルクＴMSは
-sin(2φ) 関数に実質的に従う回転の角φに依存する。
本発明はまた電磁トルクがこのアクチュエーターの付勢
手段を通る電流の値に実質的に比例し、且つ回転の角の
第１関数に従ってこのアクチュエーターの固定子体に対
する回転子体の回転の角に依存する電気的アクチュエー
ター、及び静磁気トルクが回転の角の第２関数に従って
回転の角に依存する電気的アクチュエーターをカバーす
ることは注目される。本発明によると、付勢手段を通る
電流の予め決められた値により各々決められる、固定子
体に対する回転子体の平衡の安定な位置は、前記の第１
関数が前記の第２関数と大幅に異なり、一方回転の角が
増大する場合に電磁トルクと静磁気トルクとの結果が負
値を有し、且つ回転の角が減少する場合に電磁トルクと
静磁気トルクとの結果が正値を有することが、平衡の各
位置に対して真である場合に、そのようなアクチュエー
ターにおいて達成される。前述のcos(φ) 及び-sin(2
φ) 関数と異なっているそのような第１及び第２関数
は、回転子体、固定子体、及び付勢手段の適切な形状、
適切な寸法、及び適切な物理的及び材料の特性により達
成され得る。そのような代わりの第１及び第２関数の一
例は、〔１−｛２φ／π｝2 〕と実質的に一致する第１
関数及び−φ×〔１−｛２φ／π｝2 〕と実質的に一致
する第２関数である。
おいては、電磁トルクＴEMが付勢手段29を通る電流の値
Ｉと実質的に比例し、且つcos(φ) 関数に実質的に従う
回転の角φに依存するのに対して、静磁気トルクＴMSは
-sin(2φ) 関数に実質的に従う回転の角φに依存する。
本発明はまた電磁トルクがこのアクチュエーターの付勢
手段を通る電流の値に実質的に比例し、且つ回転の角の
第１関数に従ってこのアクチュエーターの固定子体に対
する回転子体の回転の角に依存する電気的アクチュエー
ター、及び静磁気トルクが回転の角の第２関数に従って
回転の角に依存する電気的アクチュエーターをカバーす
ることは注目される。本発明によると、付勢手段を通る
電流の予め決められた値により各々決められる、固定子
体に対する回転子体の平衡の安定な位置は、前記の第１
関数が前記の第２関数と大幅に異なり、一方回転の角が
増大する場合に電磁トルクと静磁気トルクとの結果が負
値を有し、且つ回転の角が減少する場合に電磁トルクと
静磁気トルクとの結果が正値を有することが、平衡の各
位置に対して真である場合に、そのようなアクチュエー
ターにおいて達成される。前述のcos(φ) 及び-sin(2
φ) 関数と異なっているそのような第１及び第２関数
は、回転子体、固定子体、及び付勢手段の適切な形状、
適切な寸法、及び適切な物理的及び材料の特性により達
成され得る。そのような代わりの第１及び第２関数の一
例は、〔１−｛２φ／π｝2 〕と実質的に一致する第１
関数及び−φ×〔１−｛２φ／π｝2 〕と実質的に一致
する第２関数である。
【００２７】本発明はまた回転子体へ付加的な静磁気ト
ルクを及ぼすための補助磁石を設けられない電気的アク
チュエーターをカバーすることが更に注目される。前述
のように、補助磁石はアクチュエーターの付勢されない
条件における回転子体の平衡の位置を最良にするために
用いられ、且つ電磁トルクと静磁気トルクとの結果の安
定化する特性を損じない。
ルクを及ぼすための補助磁石を設けられない電気的アク
チュエーターをカバーすることが更に注目される。前述
のように、補助磁石はアクチュエーターの付勢されない
条件における回転子体の平衡の位置を最良にするために
用いられ、且つ電磁トルクと静磁気トルクとの結果の安
定化する特性を損じない。
【００２８】本発明による電気的アクチュエーターはま
た、軸の角度位置が一定又は可変基準値へ制御されねば
ならない他の装置にも適用され得る。この電気的アクチ
ュエーターは、例えば、化学プラント及び発電所におけ
るサーボ運転される弁において、又は航空機の制御平面
を偏らせるための装置において用いられ得る。このアク
チュエーターは変速機無しで、いわゆるプライムアクチ
ュエーターとして用いられ得て、その場合にはそのアク
チュエーターが、前述の本発明の実施例におけるよう
に、あるいは回転運動をもう一つの回転運動へ、又は線
形運動へ変換するための変速機と一緒に、回転されねば
ならない本体を直接駆動し、前記の直線運動の場合には
本体の線形位置がその電気的アクチュエーターにより正
確に制御され得る。
た、軸の角度位置が一定又は可変基準値へ制御されねば
ならない他の装置にも適用され得る。この電気的アクチ
ュエーターは、例えば、化学プラント及び発電所におけ
るサーボ運転される弁において、又は航空機の制御平面
を偏らせるための装置において用いられ得る。このアク
チュエーターは変速機無しで、いわゆるプライムアクチ
ュエーターとして用いられ得て、その場合にはそのアク
チュエーターが、前述の本発明の実施例におけるよう
に、あるいは回転運動をもう一つの回転運動へ、又は線
形運動へ変換するための変速機と一緒に、回転されねば
ならない本体を直接駆動し、前記の直線運動の場合には
本体の線形位置がその電気的アクチュエーターにより正
確に制御され得る。
【図１】内燃機関の空気取り入れ口に用いられる、本発
明による絞り弁装置を図式的に示している。
明による絞り弁装置を図式的に示している。
【図２】図2Aは付勢されない状態における、図１の絞り
弁装置に適用される、本発明による電気的アクチュエー
ターの第１実施例の断面図であり、図2Bは付勢された状
態における図2Aの電気的アクチュエーターを示してい
る。
弁装置に適用される、本発明による電気的アクチュエー
ターの第１実施例の断面図であり、図2Bは付勢された状
態における図2Aの電気的アクチュエーターを示してい
る。
【図３】図3Aは図2Aの電気的アクチュエーターにおける
電流と平衡の位置との間の関係を示しており、図3Bは図
2Aの電気的アクチュエーターにおける、電流と、回転の
角と、電磁トルク、静磁気トルク、及び付加的な静磁気
トルクの合成トルクとの間の関係を示している。
電流と平衡の位置との間の関係を示しており、図3Bは図
2Aの電気的アクチュエーターにおける、電流と、回転の
角と、電磁トルク、静磁気トルク、及び付加的な静磁気
トルクの合成トルクとの間の関係を示している。
【図４】図１の絞り弁装置に適用される、本発明による
電気的アクチュエーターの第２実施例の断面図である。
電気的アクチュエーターの第２実施例の断面図である。
３ 中空空気通路 ５ フランジ ７ ディスク状絞り弁 ９ 軸 11 電気的アクチュエーター 13 透磁性固定子体 15 アクチュエーターハウジング 17 永久磁性回転子体 19 回転の軸線 21 円筒状永久磁石 23，25 アーム 27 ベース 29 電気的付勢手段 31 電気的コイル 33，35 磁極片 37，39 湾曲面 41，43 ギャップ 45 第１溝 47 第２溝 49 第３溝 51 第４溝 53 第１部分 55 第２部分 57 第３部分 59 第１部分 61 第２部分 63 第３部分 65 第１補助永久磁石 67 第２補助永久磁石 69 仮想対称面 71 スタッド 73 機械的掛止部 75 簡単なアナログ制御ユニット 77 第１の電気的入力端子 79 第２の電気的入力端子 81 センサー 83 電気的出力端子 85 電気的アクチュエーター 87 第１溝 89 第２溝 91 第１補助永久磁石 93 第２補助永久磁石 95 第３溝 97 第４溝 99, 101 ギャップ Ｉ 付勢手段を通る電流の値 Ｎ 北極 Ｓ 南極 ＴR 機械的トルク ＴEM 電磁トルク ＴMS 静磁気トルク ＴMM 付加的な静磁気トルク ｕφ 回転の角の所望の値に対応する電気的入力信号 ｕM 回転の角の実際の値に対応する電気的入力信号 ｕI 増幅器へ供給される電気的出力信号 ＷS1，ＷS2 溝幅 ＷS 溝幅 Ｗ1, Ｗ2 ギャップ幅 ＷG ギャップ幅 φ 回転子体の回転の角 φ0 静止位置 φTR=0 ＴR ＝０である回転の角すなわち平衡の位置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 590000248 Ｇｒｏｅｎｅｗｏｕｄｓｅｗｅｇ １, 5621 ＢＡ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ， Ｔｈ ｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ
Claims (7)
- 【請求項１】 透磁性の固定子体と制限された回転の角
だけ回転の軸線の回りで固定子体に対して回転できる永
久磁性回転子体とを具えている、電気的アクチュエータ
ーであって、固定子体は回転子体に電磁トルクを及ぼす
ための電気的付勢手段を具えており、前記の電磁トルク
は付勢手段を通る電流の値に実質的に比例しており、且
つ回転の角の第１関数に従って固定子体に対する回転子
体の回転の角に依存しており、固定子体は回転の角の第
２関数に従って回転の角に依存する回転子体へ静磁気ト
ルクを更に及ぼす電気的アクチュエーターにおいて、 第１関数が第２関数と大幅に異なり、一方電流の予め決
められた値が維持される間回転の角が増大する場合に電
磁トルクと静磁気トルクとの合計が負値を有して、且つ
前記の電流の予め決められた値が維持される間回転の角
が減少する場合に前記の電磁トルクと静磁気トルクとの
合計が正値を有することが、電流が前記の予め決められ
た値を有し且つ前記の電磁トルクと静磁気トルクとの合
計が実質的に零である、回転子体の平衡の各位置に対し
て真であることを特徴とする電気的アクチュエーター。 - 【請求項２】 請求項１記載の電気的アクチュエーター
において、固定子体が回転子体へ付加的な静磁気トルク
を及ぼすための補助永久磁石を具えていることを特徴と
する電気的アクチュエーター。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の電気的アクチュエ
ーターにおいて、回転子体が直径方向に磁化された円筒
状永久磁石を具え、一方固定子体が回転子体の両側で直
径方向に対向している２個の磁極片を具えて、第１関数
はcos(φ）関数と実質的に対応し且つ第２関数は-sin(2
φ) 関数に実質的に対応し、ここでφは固定子体に対す
る回転子体の回転の角であることを特徴とする電気的ア
クチュエーター。 - 【請求項４】 請求項３記載の電気的アクチュエーター
において、磁極片がそれぞれ第１溝と第２溝とを具え、
それらの溝はそれぞれの磁極片で中心に設けられ、且つ
回転子体の両側で直径方向に対向しており、一方磁極片
は回転子体の両側で直径方向に対向している第３溝と第
４溝とにより相互に分離され、第１、第２、第３、及び
第４溝は実質的に等しい幅を有し、一方第１及び第２溝
の両側での磁極片の各々と回転子体との間に存在するギ
ャップの幅は、第３及び第４溝の両側での前記のギャッ
プの幅より大幅に大きいことを特徴とする電気的アクチ
ュエーター。 - 【請求項５】 請求項３記載の電気的アクチュエーター
において、磁極片がそれぞれ第１溝と第２溝とを具えて
おり、それらの溝はそれぞれの磁極片内で中心に設けら
れ、且つ回転子体の両側で直径方向に対向しており、一
方それらの磁極片は回転子体の両側で直径方向に対向し
ている第３溝及び第４溝により相互に分離されて、第１
及び第２溝の幅は第３及び第４溝の幅よりも大幅に大き
いことを特徴とする電気的アクチュエーター。 - 【請求項６】 請求項２に依存する場合の請求項４又は
５記載の電気的アクチュエーターにおいて、第１補助永
久磁石が第１溝内に収容され、且つ第２補助永久磁石が
第２溝内に収容されて、第１及び第２補助永久磁石は等
しい方向に磁化されており、且つ付加的な静磁気トルク
は -cos(φ) 関数に実質的に従って回転の角に依存する
ことを特徴とする電気的アクチュエーター。 - 【請求項７】 内燃機関の空気取り入れ口に用いるため
の絞り弁装置であって、該絞り弁装置は、絞り弁ハウジ
ング、前記空気取り入れ口へ接続できる空気通路、空気
通路内で回転できるように絞り弁ハウジング内に軸支さ
れた絞り弁、及び絞り弁を回転するための電気的アクチ
ュエーターを具えている絞り弁装置において、前記の電
気的アクチュエーターが請求項１〜６のいずれか１項記
載の電気的アクチュエーターであることを特徴とする絞
り弁装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP97201271 | 1997-04-28 | ||
| DE97201271:0 | 1997-04-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH118963A true JPH118963A (ja) | 1999-01-12 |
Family
ID=8228270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10116608A Abandoned JPH118963A (ja) | 1997-04-28 | 1998-04-27 | 安定化静磁気トルクによる電気アクチュエーター、及びそのアクチュエーターを設けられた絞り弁装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH118963A (ja) |
| KR (1) | KR19980081760A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4829049A (en) * | 1985-08-01 | 1989-05-09 | Mitsubishi Chemical Industries Limited | Transfer sheet for heat sensitive transfer recording |
| WO2017144031A1 (en) * | 2016-02-24 | 2017-08-31 | Rieter Cz S.R.O. | Electromagnetic device for eliminating a yarn loop when winding yarn on a cross-wound bobbin on a spinning machine at a constant speed of the yarn production |
| US10793392B2 (en) | 2016-02-24 | 2020-10-06 | Rieter Cz S.R.O. | Electromagnetic device for eliminating a yarn loop when winding yarn on a cross-wound bobbin on a spinning machine at a constant speed of the yarn production |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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