JPS61229308A

JPS61229308A - ロ−タリソレノイド装置

Info

Publication number: JPS61229308A
Application number: JP7007885A
Authority: JP
Inventors: Itsuki Ban; 伴　五紀
Original assignee: Secoh Giken Co Ltd
Current assignee: Secoh Giken Co Ltd
Priority date: 1985-04-04
Filing date: 1985-04-04
Publication date: 1986-10-13
Anticipated expiration: 2009-04-13
Also published as: JPH0628208B2

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】イド装置に関するものである。

周知のリラクタンス型のロータリソレノイドは、出力ト
ルクが大きく、マグネットを使用しないので、構成が簡
素化される特徴がある。しかし次に述べる欠点がある。

リラクタンス型の場合には、作動時に大きい機械音を発
生し、又回転の初期において回転トルクが大きく、末期
においては著しく小さくなる欠点がある。父上記した作
動音の発生を小さくする為に、回転子を内転型としたこ
とも知られている。この装置は、回転子の径が小さい為
に出力トルクが小さく、又構成が錯雑となシ高価となり
、広い用途が見出せない現状にある。又出力トルクの平
坦性がないので、サーボ装置を付加することが困難とな
っている。

出力トルクを平坦とする為に，磁極と突極の形状を変更
する先行技術もいくつか知られているが、構成よりみて
量産性がなく、従って実用化が困難となる欠点を有して
いる。

本発明装置は、上述した欠点を除去したことに特徴を有
するものである。

上述し九特徴を有するリラクタンス型の本発明装置を実
施例について、その詳細を説明する。

第１図は、本発明装置を側方よりみた外観の図面、第２
図は、第７図の点線ｌで示す断面をＢ方向よシみた断面
図である。

第１，２図は同一部材を同一記号で示しであるので、第
１，２図と併せてその構成を説明する。

第１図において、記号６で示すものは、第２図で断面が
示されているように、カップ状の鉄粉若しくは珪素鋼板
の焼結体により作られた磁性体回転子である。

外周円筒の内側には、突極６ａ，ｔ．ｂが設けられてい
るが、この詳細については、第３図につき後述する。

第１図の記号３１ｌで示すものは、第２図に断面を示す
ように、回転子６と同じ材質で作られた円環状の磁性体
である。

第１図の記号３ｂで示すものも同じく円環状の磁性体で
、前者とともに固定子となるものである。

外周円筒の内側には、突極６ａ，ｘｈが設けられている
が、その詳細については、第３図につき後述する。

固定子３ｍ，３４の中央円孔は、第２図の記号７で示す
点で圧接され、磁気的に結合されている。

円環状磁性体３ａ，３ｂの対向面内には、励磁コイル／
Ｑが装着されている。

円環状磁性体３ａの外側は折曲されて、磁極Ｑｇ，ダＣ
が作られている。又円環状磁性体３ｂの外側にも同じ手
段により磁極４１Ａ，　ｌＩｄが作られている。・第１
図の磁極ｑａ，ｌＩ４及び磁極Ｑｅ’，ダｄは重なって
同じ位相の位置にある。

第２図において、磁極が点線で示しであるのは、断面図
で磁極を表示できないので、その形状を明確とする為に
点線で図示したものである。

第２図の記号９は、負荷／／及び増速歯車（例えばスタ
ーギアであるが、回転軸により直接に負荷が駆動できる
ときＫは不要である。）が収納されている筐体の右側の
側板である。筐体祉省略して図示していない６円環状磁
性体３＠は、ビスｔａ、ｇｂにより側板？に固定されて
いる。

固定子３ｃＬ、３ｂの中央円孔には、金属円筒−が圧入
されている。回転軸ｌには、ボール溝／Ｕα、／２ｂが
円周上に設けられ、これにリテーナ（図示せず）を介し
て、スチールボール／３６゜／３　ｂ　、・・・が挿入
されている。

スチールボール１３１１　、　／３　ｂ　、・・・は、
円筒−トポール溝ｌコα、／コｂの間に介在してボール
ベアリングを構成している。かかるボールベアリングは
、図示するように、全く同じ構成のものが左側に設けら
れている。

回転＋６の中央部は、回転軸ｌと固着しているので、回
転子６は回動自在に支持されている。

このときに、突極１．ｔｌ、Ａｈと磁極ｑ　ａ　；　ｌ
ＩＡ。

１ｉｅ、ＱｃＬとの対向面の空隙は小さい種出力トルク
が大きくなるので、５０ミクロン位とされている。

回転軸ｌは左右に移動できるように支持されているが、
右方への移動は、回転軸ｌが、ダストカバーＳ＜当接す
ることにより、左方への移動は、図示していないが、増
速歯車１０若しくは負荷／／ＩＩＣ設けた抑止機構によ
り抑止されている。

ダストカバー５は、カップ状のプラスチック成型体で、
その開口部はビスにより、側板９に密着して固定されて
いる。

突極Ａｌｌ、＆Ａと磁極Ｑ　ａ　、　ｌＩｂ　、　・・
・との対向面の空隙は僅少なので、この空隙に空気中の
塵埃が入ると回転不能となる。ダストカバー５は、と、
Ｍを除去する為のものである。

負荷／／の収納された筐体の側板９を利用してダストカ
バー！どともに塵埃の混入を防止しているが、側板デを
独立に使用してもよい。このときには、側板９の中央空
孔９＋１に、塵埃の侵入を防止するシール装置（グリス
のようなもの）が必要となる。

突極Ａ＆、＆Ａの巾はｑｏ度で等しいピッチで配設され
ている。磁極ｌＩ６．！。も巾がほぼ９０度で等しいピ
ッチで配設されている。磁極４ＬＡ。

Ｑｄは同じ位相の位置にある。

突極、磁極は軸対称の位置にあることが必要である。こ
れは互いの吸引力を打消す為である。

突極の数を増加することができるが、実用的にはＱ度の
巾でダ個までである。

第１，２図の記号７ｇ、７ｂで示すものは、突出部でビ
ス孔ｇｃ、ざｄにはビスざａ、ｔｂが螺着されるもので
ある。

磁極４１ｇ、グｂ、・・・と突極Ａｒｔ、Ａｈの対向面
の空隙は前述・したように！θミクロン位であるが、こ
の空隙長を保持して量産することにはいくつかの困難を
伴々うものである。又空隙長が小さくなる種出力トルク
が増加するので、空隙長が小さいことが望ましい。

本発明装置が、上述した目的が達成できる理由を次に説
明する。円筒コの内径は、３ミクロ／位の精度で加工さ
れる。円環状磁性体ｊａ。

３Ａはともに、鉄の焼結体により作られ、円筒−の外・
側に圧入され、記号７部で衝合される。

このときに、励磁コイル／ｌを枠巻してから固化された
ものが、図示の位置に装着される。

次に１円筒コを円柱状の支軸に嵌合し、これを回転しな
がら、外側部即ち磁極１１ａ、ｌｌｂ。

・・・を研磨することにより、円筒−の内面と磁極面ま
での長さの精度を３ミクロン以内の公差に仕上げること
ができる。この場合に同時に複数個の固定子を、同じ支
軸に固定して研磨することができるので量産性がある。

回転子６を回転軸／に固定した後に１回転軸ｌを回転し
ながら、突極ａａ、＆ｂの内側を研磨して、回転軸１の
外周面と突極６ｅ１．６ｂの磁極との対向面までの長さ
をｒミグ０フ位の精度に仕上げることができる。回転軸
ｌのボール溝（ｔ、Ｚ　ａ　、ｔコＡ）の深さ及びスチ
ールボール１３ｇ　、　／、７　Ａの径の精度は周知の
手段により数ミクロンの公差に仕上げることも容易であ
る。

上述した工作手段より理解されるように、量産時におい
ても、突極と磁極の対向面をｇｏミクロン±１０ミクロ
ンの空隙長を保持して作ることができる特徴がある。

円筒ｕｌ／（はボール溝がないの！、固定子ｊ　ａ。

３ｂと回転子６との組立作業は容易となる。

円筒二の内側に、摺動軸承を圧入して回転軸ｌを支持す
る場合においても上述した工作手段により、空隙長を所
定の小さい値に保持することができるものである。

次に第３図につき、本発明装置の出力トルクについて説
明する。

第３図は、前述した突極６ａ、６Ａ及び磁極ダα、ｑｂ
、・・・の展開図である。

固定子３ｍには、磁極Ｑｃ、’Ｉａが、又固定子３ｂに
は、磁極１７ｈ、ｌｌｄが設けられている。

第２図の励磁・イー？、通電されると、突極ＡＭ、４Ａ
は、それぞれ磁極ｑα、ダｂ及び磁極’Ｉｅ、Ｑｄに吸
引されて、回転子６は矢印Ｃ方向に駆動されて回転する
。突極６ａの右端は磁極ｅａ、　４Ｉｈの左端と少し重
なっている。突極６ｂと磁極ダｅ、　ｌＩｄについても
事情は同じである。回転子６若しくは第２図の負荷／ｌ
にｈパックスプリングが掛けられて、矢印り方向に駆動
力が作用している。しかし両者のいずれかに設けた抑止
機構により、図示の位置で回転子６は停止しているもの
である。

点線Ｅで示す点よシ上側の突極Ａｌｌ、ＡＡは、それぞ
れ磁極４１１１．４１６と対向し、点線Ｆで示す点より
下側の突極６ａ、６ｈは、それぞれ磁極ｌＩｈ、ダｄと
対向している。

磁極１１ｇ、　４Ｉｅと突極Ａａ、ＡＡの点線Ｅよシ上
の部分の対向部による出力トルクは、各対向面が矩形と
なっているので、第９図のグラフのトルク曲線／Ａ　ｍ
のようになる。

磁極４Ｉｂ、ダｄと突極Ａｌｌ、ＡＡの点線Ｆより下の
部分の対向面に、よる出力トルクは、各対向面はくさび
型となっているので、回転の初期はトルクが小さく、末
期が大きくなシ、第９図のグラフのトルク曲線／Ａ　Ａ
のようになる。次にその理由を説明する。　　　　　　
　　　　　　　　１７突極１．ａと磁極ダｂの対向部は
くさび型とな　　がり、回転の進行とともに、矢印Ｇで
示す斜め方向（回転方向に対して）の磁力線が増加して
、−子１恥 □て事情は全く同じである。　　　　　　　　　　　　が両
者のトルクの合成トルクが曲線／Ａ　ｂとなるものであ
る。　　　　　　　　　　　　　　　　　　ノ出力トル
クｌＡ　＆　、　／Ａ　Ａの合成トルクはトルク　　な
曲線／７となり、平坦な特性となる。点線／ｇα、　　
の／ｌ　ｂの間の矢印Ｉｔの部分のみを利用すると平坦
　　く部のみを使用できる特徴がある。　　　　　　　
　が第３図の点線７３　ａ　、　／！ｒｂに示すように
、突極Ａａ、ＡＡの下側の斜面部を曲線として変更す　
　展ると、トルク曲線／１．　Ａの形状は変更され、又
逆　　展に点線ｌＳα、　／ｊ　Ａを下側に膨出せしめ
ると、曲　　な線／ｌ、　ｂの形状は反対方向に変更さ
れる。

の平坦性を更に良好とすることができる効果ある。

突極ｔａ、ｔ、ｂの斜面部は、第２図の突極６、＆ｂの
断面図より推察されるように、回転基の左側即ち開口部
に設けられている。従つ、回転子６を鉄粉の焼結体で作
るときに製作容易となる効果がある。

本発明装置は、周知の内転型のロータリンレイドに比較
して、出力トルクが著しく太きくる特徴がある。突極６
α、６６と回転軸ｌと間の距離が、同一外型のものであ
っても太きとれるからである。又偏平に構成できる特徴
ある。

第５図は、変形された突極Ａａ、ｂｂのみの開園である
。磁極ｌＩａ、ｊｉｂ、・・・は第３図の開園に示した
ものなので省略して図示していい。

矢印Ｃ方向に、突極６ａ、ＡＡが回転すると、りの減少
が防止される。従って出力トルクは、第９図のグラフの
トルク曲線１９のようになり、平坦性が保持される効果
がある。

上述した場合に、矢印〃の方向の長さは磁極ｑα、ｑｂ
、・・・の巾即ち回転方向と垂直方向の巾となっている
ので、対応する突極６α、６ｂの巾は、図示のように小
さくなっていることが特徴である。上述したように突極
中を磁極中よシ小さくする代りに、その逆としても同じ
目的が達成される。

かかる構成の断面図が、第６図に示されている。

第６図は、回転子６の上半分及び磁極Ｑａ。

４１ｂのみが示され、下半分が省略されているが、下半
分も全く同じ構成となっているものである。

突極６ａの巾は、回転子基の円筒部の巾と同一となり、
対向する磁極Ｑａ、　ｔＩ４の巾（点線評ａと２Ｑ　Ａ
の間の長さ）より大きくされている。

突極４ａと磁極グα、ｌＩｂ間の斜め方向の磁力線によ
り、出力トルクの平坦性が保持されることは、第５図の
場合と全く同様である。第７図に示す制御回路により、
出力トルクの特性を変更することもできる。第２図にお
いて、回転子基の外周部には、プラスチックマグネツ）
　２／αが貼着され、回転子基の径方向に磁化され、こ
れに対向して、ダストカバー３の空孔には、ホール素子
２１が埋設されている。

回転子基の回転とともに、ホール出力が増加するように
、マグネット：１７ａは磁化されている。

ホール素子：ｌ／は、第り図で同一記号で示され、その
出力は増巾回路コクにより増巾され、トランジスタ２乙
のペース入力となっている。

回転子基の回転とともに、励磁コイルｉａの通電電流は
増加するように構成すると、第９図のグラフのトルク曲
線〃を点線ｕｇのように変更することができて、平坦な
トルク特性となる。

マグネットコ／ａの磁化の程度を変更することにより、
トルク曲線二ａは任意に変更できる効果がある。

尚この場合には、突極、磁極はともに対向面は矩形とな
り、同じ巾となっている。記号ｘｇ。

ｘｈは電源圧負極である。

・前述したように、本発明装置は、出力トルクを平坦と
することができ、従ってサーボ装置を付加できるので、
例えば自動車のキャブレータのサーボ弁の開閉を行なう
ことにより有効な技術手段を提供できるものである。

かかる装置は、出力トルクがｑキログラムセンチメート
ル、バックスプリングが２キログラムセンチメートル、
サーボ弁の開閉角は１０度位を必要とする。

全体の大きさは、径が１，０　ミＩＪメートル、厚さが
Ｘミ＋）メートル位で所要の出力トルクが得られる。従
って小型偏平軽量となる特徴がある。

第２図の増速歯車ＩＯは、−〜／、ｊ倍の増速歯車が必
要となる。

第ｇ図につき、上述したサーボ回路の説明をする。第２
図につき説明したように、マグネットλ／αが回転子基
とともに回転したときに、ホール素子２ノのホール出力
が漸増若しくは漸減するように、磁化の強さが調整され
ている。

従ってホール出力は位置検知出力となるものである。で
きるだけホール出力は直線性があるように磁化の強さを
調整することがよい。

ホール素子コｌの代りに、　１０〜ｍターン位の空心の
コイルを使用し、これに対向するマグネットコ／ｇの代
りに、その位置に、回転子基の面に、くさび型の凹部を
円周面にそって設けると、回転子基の回転とともに誘導
損失が変化する。コイルには発振回路により、ｌメガサ
イクル位の交流が通電されている。回転体６が回転して
、コイルと対向する空孔の巾が大きい程電流値は減少す
る。この電流を整流平滑化することにより位置検知出力
を得ることができる。

第を図は、かかる位置検知信号により、前述したサーボ
弁即ち第２図の回転子６の回転角を制御する回路である
。

設定値の電気信号を出力する回路が記号３？で示されて
いる。

記号帖は上述した位置検知信号を出力する回路である。

位置検知信号は、サーボ弁の開角が大きくなるに従って
大きい信号となるようにされている。又励磁コイル／９
の通電電流が増大すると、サーボ弁の開角は大きくなる
ように構成されている。

回路３９より設定値がオペアンプ３１１に入力されると
、このときにサーボ弁の開角が小さすぎた状態とすると
、回路ψの出力は小さいので、トランジスタ３７のベー
ス電流が大きく、サーボ弁の開角は増加し、オペアンプ
３ｇの２つの入力がほぼ等しくなったときＫ、回転トル
クとパックスプリングのトルクがバランスして停止し、
回路３９の出力に対応したサーボ弁の開角となるもので
ある。従って所定値の定速走行を持続することができる
。電源入力の停止その他の事故のときには、出力トルク
が消滅して、バックスプリングによりサーボ弁は復帰し
て、燃料と空気の流入を断つので安全である。このとき
に第２図の駆動部分は殆んど負荷とならないので、急速
な復帰作用の行なわれる効果がある。

以上の各実施例につき説明したように、本発明装置によ
れば、冒頭において述べた目的が達成されて効果著しき
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の側面図、第２図は、同じくその
断面図、第３図は、突極と磁極の展開図、第９図は、出
力トルクのグラフ、第Ｓ図は、突極と磁極の他の実施例
の展開図、第６図は、他の実施例の断面図、第を図及び
第を図は、励磁コイルの通電制御回路図をそれぞれ示す
。ｌ・・・回転軸、　　コ・・・金属円筒、　　Ｊ　、ａ
。３ｂ・・・円環状磁性体（固定子）、　　４Ｉａ、　４
１ｈ、ｌｌｅ、’Ｉｄ・・・磁極、　　６・・・回転子
１、Ａａ、ＡＡ−・・突極、　　　７Ｇ、りｂ　−・・
突出部。Ｓ１１．ざす、ざｃ、ｔｄ・・・ビス及びビス孔、５・
・・ダストカバー、　　　９・・・側板、１０・・・増
速歯車、　　ｌ／・・・負荷、　　ｔｓａｉａｂ・・・
ボール溝、　　／３１１　、　／Ｊ　Ａ・・・スチール
ポール、／ダ・・・励磁コイル、　　２１１Ｉ・・・マ
グネット、コ／　・・−ホール素子、　　／Ａ　ａ　、
　／Ａ　Ａ　、　／？　、　／Ａ　ａ　。／９，２２．Ｌｌｍ・・・トルク曲線、　　　Ｇ、Ｈ，
Ｘ）ａ。ｒ　Ａ　、　ｌ　６　、　ｊｉｂ　ｄ・・・磁力線、　
　おａ、とｂ・・・電源圧負極、　　２４．．７ｔ・・
・トランジスタ、コア・・・増巾回路、　　ψ・・・位
置検知信号発生装置、３９・・・定速°走行の為の指令
電気信号の発生装置、３ｇ・・・オペアンプ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）負荷の収納された筐体と、該筐体の側板若しくは
独立した側板に固着されるとともに、中央部に円孔が設
けられ、外円周部に、所定の巾で等しいピッチで突出し
て配設された第１の磁極を設けた固定子となる第１の円
環状磁性体と、中央部の円孔が前記した円孔と同一の径
で、該円孔部において第１の円環状磁性体と圧接固着さ
れ、外円周部に、所定の巾で等しいピッチで突出して、
第１の磁極と同位相の位置で配設された第２の磁極を設
けた固定子となる第２の円環状磁性体と、第１、第２の
円環状磁性体の円孔の内部に軸承を介して回動自在に支
持されるとともに、１端が前記した側板の空孔を介して
負荷に連結され、他端には、磁性体よりなるカップ状の
回転子の底面の中央部が固着された回転軸と、該回転子
の円筒内面にそって第１の磁極ならびに第２の磁極と僅
かな空隙を介して対向し、第１、第２の磁極と同じ数及
び同じピッチ及び所定の巾で突出して配設された磁性体
よりなる突極と、前記した負荷若しくは回転子に設けら
れた復帰装置による復帰力により、回転子が回転したと
きに、突極と磁極の端部が若干の巾だけ重なって対向し
た位置で回転を抑止し、反対方向の回転のときには、突
極と磁極の重なる対向部が増大するようにされた抑止機
構と、固定子及び回転子を内部に収納し、開口部の全周
が前記した側板に密着固定されたカップ状のダストカバ
ーと、第１、第２の円環状磁性体の対向面の内部に装着
された励磁コイルならびに該励磁コイルの通電制御回路
とより構成されたことを特徴とするロータリソレノイド
装置。
（２）第１、第２の円環状磁性体の中央円孔に嵌着され
た金属円筒と、回転軸の円周面にそって設けた２本のボ
ール溝と、該ボール溝と金属円筒間を転動するスチール
ポールと、回転軸の軸方向の移動を抑止する機構とより
構成されたことを特徴とする第（１）項記載の特許請求
の範囲のロータリソレノイド装置。
（３）突極と磁極との対向面において、その回転、方向
と同一方向で回転トルクに寄与する洩れ磁束ならびに回
転方向と合致しない斜め方向の洩れ磁束を発生せしめて
、回転子の回転の初期と末期の回転トルクの差を小なら
しめるように、突極と磁極の回転方向と垂直方向の対向
面の巾より突極若しくは磁極の巾を大きく構成したこと
を特徴とする第（１）項記載の特許請求の範囲のロータ
リソレノイド装置。