JPS59220063A

JPS59220063A - 回転駆動装置

Info

Publication number: JPS59220063A
Application number: JP9233683A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Kawai; 寿河合; Koji Idogaki; 井戸垣　孝治; Ikuo Hayashi; 育生林; Hibiki Hattori; 響服部; Kazuhiro Sakurai; 桜井　計宏
Original assignee: Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 1983-05-27
Filing date: 1983-05-27
Publication date: 1984-12-11

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】発明の技術分野本発明は電磁力を用いた回転駆動装置に関する。

本発明による回転駆動装置１１は、例えば自動車用内燃
機関のアイドル回転数制御（１，Ｓ、Ｃ）に用いられる
電磁バルブの駆動部用等に用いられる。

従来技術と問題点一般に回転部比例ソレノイドにおいては、電磁力とスプ
リングとのバランスにより回転角を制御していた。しか
し、スプリングには、リニア特性を確保するためにその
固定、調整等の問題が付随し、また、耐久性にも限界が
ある。

発明の目的本発明の目的は、上記従来技術の問題点Ｖ？：、＠みメ
カニカルなスプリングを用いずにヨークと回転磁石との
平衡作用全磁気的スプリングを用い且つ特性の調整が容
易に行ない得るようにヨークと回転磁石との間隙全外部
から位置調節全可能ならしめるという着想にもとづき、
比較的簡単な構造であって耐久性のある装置構成となし
得て安定性の高い回転制御を行なわせることができ、特
性の調整が容易に行ない得る回転駆動装置を提供するこ
とにある。

発明の構成本発明においては、磁性材料より成シ閉磁路を形成する
ヨーク、該ヨークに磁束を発生すべく配設されたコイル
手段、前記ヨークによシ規定された空間内に前記ヨーク
と所定の間隔を保って介挿され、前記ヨークの軸方向に
対し所定の角度方向に回転静止位置が規定された回転可
能な永久磁石を具備し、前記コイル手段に所定のデー−
ティ比のノ々ルス電流を印加することによシ前記永久磁
石を所定の角度だけ回転させるようにした回転駆動装置
であって、前記回転特性全変化し得るように前記ヨーク
と前記回転可能な永久磁石との間の間隔を調節し得るよ
うにしたことを特徴とする、回転駆動装置が提供される
。

発明の実施例本発明にもとづ〈実施例について添付図面を参照して下
記に述べる。

第１図は本発明の第１の実施例としての電磁パルプの駆
動部に用いられた回転駆動装置の横断面図、第２図は第
１図の縦断面図、第３図は第１図及び第２図の一部の斜
祝図金示す。また第４図及び第５図は、回転磁石とヨー
ク近傍の詳細を示す図である。以下、第１図〜第５図を
参照して下記に説明する。

１は強磁性体製のケースを示し、同じく強磁性体製のヨ
ーク２と共に閉磁路を形成している。ヨーク２ｔｉ非磁
性体製のボビンプレート５に圧入され、ヨーク２の中央
部にはボビンプレート５と共に貫通穴２０が開けである
。２ａ、２ｂはヨーク２に貫通穴２０を開けた後の残存
部で閉塞部を形成している。２１．２２はヨークスクリ
ューを示しており、強磁性体で形成されておシ、スクリ
ーーを回転することによりヨーク２のヨーク軸方向に摺
動的に移動可能である。４は径方向に二極（Ｎ極及びＳ
極）着磁さ扛た永久磁石で、ヨーク２に開けられた貫通
穴２０内を回転可能に配置しである。２１’、２２’は
ヨークスクリュー２１　、２２の位置によシ形成される
ヨークスクリュー２１゜２２と回転磁石４との空隙部で
ある。３はヨーク２に磁束全発生するコイル３ａ及び３
ｂｋａ称したものであり、ヨーク２の周囲にボビンプレ
ート５をはさんで２カ所に同一方向に分巻されている。

一方のコイル３ａの巻き始め部と他方のコイル３ｂの巻
き終９部とは接続され、ターミナル９ｃに結線され、コ
イル３ａの巻き終りはターミナル９ｂへ、コイル３ｂの
巻き始めはターミナル９Ｃへと結線されている（第６図
）。１０はステンレス製のシャフトを示し、回転磁石４
を固定し、パルプロータ１１と一体となっている。１２
はアルミニウム類のパルプハウジングを示し、ネソ６，
７によりボビンプレート５と一体に固定され、またケー
ス１にもかしめ固定されている。シャツトコ０は、パル
プハウジング１２に圧入されている軸受１９によシ軸支
されている。パルプロータ１１は、パルプハウジング１
２に圧入固定されたステンレス製のパルプブツシュ１３
と僅かなりリアランスを保って回転可能にさ九ており、
パルプハウジング１２に固定された係止具１４とパルプ
ロータ１１に設けられた長円弧状の溝１５とによ多回転
範囲が規制される。１６は制御流体の入力ポー１示すＡ
イブでアヤ、エンドプレート２３に固定され、エンドプ
レート２３はパルプハウソング１２にネソこまれ密着固
定されている。１７．１８は制御流体の出カフぐイブを
示し、パルプハウジング１２に固定されている。パルプ
ロータ１１は第３図に図示の如く円筒形をしておシ、パ
ルプハウジング１２内に収容されるが、入力バイブ１６
の側が開口している。又パルプロータ１１の円筒の側面
は一部切除された開口１１ａが設けられておシ、１１ｂ
は残存している側壁部を示す。開口１１ａは後述するよ
うに、回転永久磁石４０回転と協働する・々ルプロータ
１１の回転により開口１１ａの開口面積が変化すること
によ９人カッ４イゾ１６から矢印Ｆに沿って入力された
空気全制御して出力バイブ１７に出力するという作用を
有している。

第６図を参照して上述の回転駆動装置の動作を説明する
。２６．２７はＮＰＮ）ランソスタであｐ１各々のコレ
クタ端子は前記コイル３ａ　、　３ｂの端末が結線され
ているターミナル９ａ、９ｂに接続され、エミッタ端子
は共に接地されている。

２９．３０はザーソ吸収用ダイオードでコイル３ａの巻
き始めとコイル２ｂの巻き終りが結線されているターミ
ナル９ｃとともに電源子Ｂに接続されている。２８はイ
ンパークを示し、端子２５に印加されるデユーティ信号
Ｓｄ　ｔｙのＴａ時間はトランジスタ２６が、Ｔｂ時間
はトランジスタ２７がそれぞれ導通するように前記トラ
ンジスタ２６　、２７のペース端子に接続されている。

前記デユーティ信号５ｄｔｙのＴａ時間にはコイル３ａ
ｉＣ電流が流れ、Ｔｂ時間にはコイル３ｂに電流が流れ
て各々ヨーク２に逆方向の磁束を発生する。この実施例
においで、ヨーク２に発生する磁束は（Ｔａ−Ｔｂ　、
）に相当する平均電流に対する平均磁束として考えるこ
とができる。

第７図は第１図、第２図に図示の可動ヨークスクリュ一
部材２１．２２’ｅヨーク２と一体にした構造を示す。

第８図はその時の特性図全示し、横軸を回転角度θ（度
）、縦軸をトルクＴ（Ｋｙ・調）としている。第７図に
おいてコイル３ａ、３ｂに電流を供給しないで回転磁石
４を回転させた場合、磁石４は第８図の曲線Ｃ１の如き
トルクを受ける。

尚、回転角Ｏ０とは永久磁石４ＯＮ極と、通電によジョ
ーク２に生ずるＮ極とが対向する位置を示す。

但し回転角θとトルクＴの方向を同じとする。即ち、ト
ルクＴが正ならば回転角θを増加させるトルクであシ、
トルクＴが負ならば回転角全減少させるトルクである。

従ってトルク曲線が負の傾きをもってトルク零の直線と
交わる位置が回転磁石４０安定静止位量となる。第８図
の曲線Ｃ１の様な特性となるのは、磁路Ａの磁気抵抗が
ヨーク２の貫通穴２０及び空隙２０ａ　、２０ｂ付近を
通る磁路Ｂの磁気抵抗よシ太きい為であシ、空隙２０ａ
。

２０ｂは上記磁気抵抗の差を強調するという効果を奏し
ている。

本発明の特徴は、ヨーク２と回転磁石４の回転位置がこ
れらの電磁力による磁気的スプリング作用によフ平衡が
得られるということ、及びヨークスクリエ−２１，２２
の様に、ヨーク軸にそつだ永久磁石４との空隙２０ａ　
、２０ｂを可変にして調整可能にした事にある。

空隙２０ａ　、２０ｂｆｆｉ大きくすることにより、無
通電時に永久磁石４に働くトルクＴは第８図の曲線Ｃ２
に図示の様に変化し、最大トルク値が曲線Ｃ１よシも太
きくなシかつ負の傾きも大きくなるから、よシ安定性が
増す。逆に空隙２０ａ。

２０ｂ’ｉ小さくするとトルク特性の傾きは小さくなる
。このように無通電時トルク曲線Ｃ２が確立すると、前
述のデー−ティ信号Ｓｄ　ｔｙを与えた場合、ヨーク２
にはデユーティ比に応じた平均磁束が形成される。通電
によるトルクＴは、Ｔ＝Ｍ−Ｈｓｉｎθで与えられる。

Ｍは回転磁石４の磁気モーメントを表わすスカラー量、
Ｈは磁界強度であシ、θは前述の回転角度である。■は
平均電流（平均磁束）に比例する。よって通電時に回転
磁石４に働く実トルクは、前記無通電時のトルクＴ′＝
β・５ｌｎ２θ（βは定数）と通電トルクＴ〃−α・Ｉ
’１ｉｌｌｌｌθ（αは定数）とを合成したものとして
表わさ７′ｔ１Ｔ−α・ｉ−８石θ＋β５ｉｎ２θとな
り、平均電流ｉをパラメータとして第８図の曲線Ｃ３，
Ｃ４の様になる。従って平均電流が−ｉ　（Ａ）のとき
回転磁石４は第８図の角度位置θ、で安定し、＋　ｉ　
（Ａ）の時は０２♀位置で安定する。即ち、平均電流、
換言すればデユーティ比にょシ回転角を制御でき、その
デー−ティ比・回転角特性は横軸をデユーティ比Ｄｔｙ
　（％）、縦軸を回転角度θ（度）とする第９図で表わ
される。デユーティ比５０％の場合線ヨーク２にとって
平均磁束が零とな９、無通電状態と等しい。第９図の如
くデユーティ比にょシ回転角を制御できる為、係止具１
４と長円弧状溝１５とにより、回転角範囲を適切に制御
すること変できる。永久磁石４はシャフト１ｏに固定さ
れ、バルブロータ１１と一体に回転する。従って前記デ
ユーティ信号５ｃｉｔｙに応じて、出力ポート１７゜１
８に対する開口１１ａの開口面積が制御でき、流量を連
続的罠制御できる。この場合、従来のバルブのように機
械的なスプリングにより静止位置に復帰するのではなく
、電磁力により復帰するからいわゆるスプリングレス構
造となっている。

以上述べた様に、ヨークスクリュー２１．２２を用いて
空隙２０ａ　、２０ｂを調整する手段にょリ、同一デー
−ティ比時の安定位置を可変にすることができ、ひいて
は、デユーティ比に対する制御流体の出力を調整できる
。

本発明の実施に際しては以上に述べたものの外、種々の
変形形態を採ることができる。例えばｍ１図〜第５図の
実施例で示したヨーク・スクリュー２１．２２はネジに
てヨーク２内を可動にしているが、例えば第１０図に示
すようにダブル・ナツト３０〜３３′ｆｃ用いてヨーク
２部材よシ磁気抵抗の太＠な部分２０ａ　、２０ｂを調
整可能にすることができる。

発明の効果以上に述べたように本発明によれば、機械的スプリング
によらず磁気的スプリングにより回転制御されるから容
易にリニア特性、再現性が確保でき、比較的簡単な構造
で安定性の高い回転制御を行なわせることができ、また
経年変化も少ないから耐久性が向上し、保守性が向上す
るという効果を奏する。

さらに本発明によれば外部から磁気変数を変化させて回
転特性を変化又は調節することができるという効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての回転駆動装置の横断
面図、第２図は第１図装置の縦断面図、第３図は第１図及び第２図の一部を示す斜視図、第４図
及び第５図は第１図装置の回転磁石近傍の詳細図、第６図は第１図装置の駆動回路図、第７図は本発明の第２の実施例としての回転駆動装置の
横断面図、第８図及び第９図は第１図装置及び第５図装置の特性を
示す特性図、第１０図は本発明の第３の実施例としての回転駆動装置
の横断面図、である。（符号の説明）１・・・ケース、２・・・ヨーク、３ａ、３ｂ・・・コ
イル、４・・・回転永久磁石、５・・・ボビンシレー）
、６．７・・・ネジ、９ａ、９ｂ、９ｃ・・・端子、１
０・・・シャフト、１１・・・バルブルータ、１２・・
・パルプハウジング、１３・・・パルプ２゛ノシー、１
４・・係止Ａ、　１５・・・溝、１６・・・入力バイブ
、１７．１８・・・出力バイブ、１９・・・軸受、２ｏ
・・・貫通穴、２１．２２・・・ヨークスクリー−１２
１’、２２’・・空隙部、２３・・・エンドプレート、
２５・・・端子、２６．２７・・・トランジスタ、２８
・・・インバータ、２９．３０・・・サージ吸収用ダイ
オード。特許出願人株式会社日本自動車部品総合研究所トヨタ自動車株式会社特許出願代理人弁理士　青　木　　　朗弁理士西舘和之弁理士　山　口　昭　之第１図第４図第７１フ第８図０　　　　　　　　９０　　　　　　　　１８０第９図
　　　　　　°（“°°）

Claims

【特許請求の範囲】

１、磁性材料よシ成り閉磁器を形成するヨーク、該ヨー
クに磁束を発生すべく配設されたコイル手段、前記ヨー
クによシ規定された空間内に前記ヨークと所定の間隔を
保って介挿され、前記ヨークの軸方向に対し所定の角度
方向に回転静止位置が規定された回転可能な永久磁石を
具備し、前記コイル手段に所定のデユーティ比のパルス
電流を印加することにより前記永久磁石を所定の角度だ
け回転さぜるよＱ［Ｉ、た回転駆動装置であって、前記
回転特性全変化し得るように前記ヨークと前記回転可能
な永久磁石との間の間隔を調節し得るようにしたこと全
特徴とする、回転ルス動装置。