JPS62110471A

JPS62110471A - 磁気アクチユエ−タ

Info

Publication number: JPS62110471A
Application number: JP25042685A
Authority: JP
Inventors: Akiyasu Kasahara; 笠原　夫保; Tamotsu Takahashi; 保高橋; Shiro Hasegawa; 志朗長谷川; Takeshi Moriyama; 毅森山; Takashi Joko; 上甲　隆
Original assignee: Showa Electric Wire and Cable Co
Current assignee: SWCC Corp
Priority date: 1985-11-08
Filing date: 1985-11-08
Publication date: 1987-05-21

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］本発明は磁気アクチュエータに係り、特にトルクの変動
成分（コギングトルク）を低減させた平滑電機子を具え
た磁気アクチュエータに係る。

［発明の技術的背景とその問題点コ第８図Ａは従来の磁気アクチュエータの平面図。

第８図Ｂはその一部を断面で示す正面図である。

これ等の図において、磁気アクチュエータは以下に示す
形状のステータヨーク１を有する。すなわち、ステータ
ヨーク１は、円板の周縁を一部切欠した形状の基部１ａ
と、その−面に同心的に突出された円板部１ｂと、基部
１ａ中心の開口ＩＣに連なる内腔を有し、後に説明する
ロータの回転軸を貫通させるベアリングハウジング１ｄ
とを一体成形して構成されている。さらに、円板部１ｂ
には、第９図Ａ、第９図Ｂに詳細を示すように、頂角６
０″の扇面状の頭部２ａおよびその面心に位置する円筒
状の胴部２ｂを有する６箇のステータコア２が、それ等
の胴部の先端を円板部１ｂに当接させ、頭部側縁を互い
に近接させて取り付けられている。前記の各人テニタコ
アにはそれぞれステータコイル３が巻回されている。

一方、ロータ４はベアリングハウジング１ｄ内に装着し
たベアリング１ｅにより可回動に支持された回転軸４ａ
と、円板状で前記の回転軸に同心的に固着されその一面
中央に同心的に設けられたフランジ部４ｂと、このフラ
ンジ部に嵌着された円板状のロータヨーク４Ｃとを有す
る。

ロータヨーク４Ｃの前記ステータコアに対向する面には
、頂角６０°で厚さ方向に磁化した扇面状の６箇の永久
磁石５がその極性を交互にして取り付けられている。

なお、前記の第８図Ｂにおいて、６は給電用のリード線
を示す。また、図示省略の例えば読取、記録ヘッドのよ
うな被駆動体は前記のフランジ部に装着される。

上記構成の従来の磁気アクチュエータにおいて、次のよ
うな問題がある。すなわち、まず無励磁状態で考える。

無励磁で静止している状態では、ステータコア２の扇面
状の頭部２ａがロータ４の同一形状の永久磁石５と正面
対向しているとき、磁力線がステータコア２の上面に垂
直であり、最も安定している状態である。この状態から
、次位にある永久磁石が前記のステータコアの頭部と正
面対向し、且つ先の永久磁石が次位のステータコアと正
面対向する次の安定点まで、ロータ４を回転させる。す
ると、ロータ４の永久磁石５の面心がステータコア２の
頭部２ａの面心から離れるにつれ、磁力線は前記の上面
に対して傾斜することとなり、ロータ４を旧位置に戻そ
うとする力すなわち復元力（コギングトルク）が作用す
る。このコギングトルクは、第１０図に示すように磁極
間中心がステータコア面心となす角度θとした時、この
角度θの変化に伴い変化する。すなわち、磁極間中心が
前記面心を通過する（θ＝０）際に、コギングトルクは
十から−に大きく変化し著しい制御外乱のとなる。とこ
ろが、前記のθ＝０の近傍は励磁時の発生トルクレベル
が最も高い状態であるから、その箇所を動作中心点とす
ることが望ましいが、この場合前記のコギングトルクが
制御上の支障となる。また、アクチュエータの推進トル
クもコギングトルクの変動成分によりθ＝Ｏの近傍で大
きく変化する。

［発明の目的コ本発明は上記の事情に基づきなされたもので、推進トル
クの著しい低下を招くことなく、コギングトルクを極度
に低減させた磁気アクチュエータを得ることを目的とし
ている。

［発明の概要コ本発明の磁気アクチュエータは、同形同大の扇面状の偶
数箇の永久磁石を極性が交互となるように円周方向に等
配して担持させた円板状の磁路板と、前記永久磁石と同
形同大の平面形状で永久磁石と同一数のコイルをトロイ
ダルに巻回され軟鉄からなる原板状の鉄心と、前記磁路
板および鉄心を同心的に貫通しそれ等の何れか一方に固
着され他方には遊嵌された駆動軸とを有することを特徴
とする。

［発明の実施例］第１図は本発明一実施例の４ポール型の磁気アクチュエ
ータ全体の側面図、第２図はその電機子の平面図、第３
図は第２図■−■線における断面図、第４図は前記実施
例の固定子の平面図、第５図は第４図■−■線における
断面図である。

第１図に示すように本発明の磁気アクチュエータは、磁
性材料からなり円板状で後に説明するような形状の４箇
の永久磁石１２を担持し、永久磁石１２を対向させて駆
動軸１１に軸方向に間隔をおいて同心的に固着された１
対の磁路板１３と、軟鉄からなり原板状で後に説明する
構成の４箇のコイル１４をトロイダルに巻回され、前記
各磁路板間において駆動軸１１に可回動に支持された電
機子鉄心１５とを有する。なお、永久磁石１２、磁路板
１３は固定子１６を、コイル１４、電機子鉄心１５は電
機子１７をそれぞれ構成する。

第２図、第３図は電機子１７のみを取り出して示す。コ
イル１４は４箇ともその平面形状を同形同大の扇面状と
され、円周方向に等配してトロイダルに巻回されている
。而して、巻回方向は隣接するもの同士が逆向きとなる
ようにしである。なお、鉄心１５の外周面には前記各コ
イルの間隙に位置して、非磁性材料からなり径方向に突
出した支持部１８が接着剤により接着して設けられてい
る。支持部１８は被駆動体を取り付けるのに使用するも
のである。上記構成の電機子１７は、コイル１４内周の
形成する円形開口内に嵌入させた図示省略の軸受によっ
てｙｊＡ！ｔ！ｌＪ軸１１に可回動軸支１されている。

また、各コイルは直列に接続され、直列の始端および終
端にあるコイルの図示しないリード線から給電される。

第４図、第５図は固定子１６の一方のみを取り出して示
す。磁性材料からなり一方の面に前記コイルと同形同大
の平面形状を有する４箇の永久磁石１２を１円周方向に
等配して担持させた１対の円板状の磁路板１３は、永久
磁石１２を対向させて駆動軸１１に同心的に固着されて
いる。なお、永久磁石は隣接するもの同士が異極性とな
るようにしである。

第６図は前記の電機子１７のコイル１４、固定子１６の
永久磁石１２間の関係を展開して直線的に示す図である
。この図につき前記実施例の作動を説明する。前記各回
では単にコイル１４、永久磁石１２としであるのを、第
６図では説明の便宜上コイル１４□〜１４い永久磁石１
２１〜１２４としである。

ここで、各永久磁石と各コイルとが正面対向した状態で
考える。前記のように永久磁石１２□〜１２４は隣接す
るもの同士が異極性とされている。

そのため１例えば永久磁石１２□Ｎ極からの磁束はコイ
ル１４１を横断し電機子鉄心１５を通り。

鉄心内で２つに分流し隣接するコイル１４□〜１４４を
横断し、同じく隣接する永久磁石１２□〜１２４のＳ極
に入り、磁路板１３を通過して永久磁石１２１のＳ極に
戻る。つまり、どの永久磁石においても正面対向するコ
イル、永久磁石、両側に隣接するコイル、永久磁石を通
る磁束のループが成立する。而して、隣接する磁束のル
ープにおける磁束の流は逆方向である。従って、コイル
１４□においては磁束の流は下向き、コイル１４□にお
いては上向き、コイル１４．においては下向き、コイル
１４．においては゛上向きとなる。ところが、前記した
ように、各コイルは隣接したもの同士逆方向の巻回とさ
れているので、各コイルにおいて発生するコイル軸方向
（電機子円周方向）の電磁力は同一方向となり、電機子
１７にはトルクが発生することとなる。電流の印加方向
を変更すれば当然逆方向のトルクとなる。

上記構成の本発明磁気アクチュエータにおいては、電機
子鉄心１５が閉ループ状とされており、電機子鉄心１５
に独立した極が形成されないためコギングトルクを生じ
るおそれはない。従って、その推進トルクは第７図に示
したように安定したものとなる。

なお、本発明は上記実施例に限定されない。例えば、極
数は例示の４極のみでなく任意の偶数極数とすることが
できる。また、前記実施例では電機子と固定子との間に
作用する推力を相殺させるため、電機子の両側に固定子
を設けているが推力について考慮する必要がない場合に
は、固定子は１箇だけでよい。さらに、可動側を前記実
施例における固定子のように永久磁石を有するものとし
。

固定側を前記実施例における電機子のようにコイルを有
するものとしてもよい。

［発明の効果］上記から明らかなように、本発明においてはコギングト
ルクの発生はないから、制御外乱による制御上の支障は
ない。また、コイル、永久磁石の形状に特種な変更を加
えていないから、推進トルクの低下を生じることはない
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の側面図、第２図は前記実施例
の電機子の平面図、第３図は第２図ｍ−■線における断
面図、第４図は前記実施例の固定子の平面図、第５図は
第４図■−■線における断面図、第６図は前記実施例の
電機子および回転子を展開状態で示す図、第７図は前記
実施例の推進トルクを示す線図、第８図Ａは従来の磁気
アクチュエータの平面図、第８図Ｂはその一部を断面で
示す正面図、第９図Ａはその要部の正面図、第９図Ｂは
前記要部の平面図、第１０図はそのコギングトルクおよ
び推進トルクを示す線図である。１１・・・・・・駆動軸　　　１２・・・・・・永久磁
石１３・・・・・・磁路板　　　１４・・・・・・コイ
ル１５・・・・・・電機子鉄心　１６・・・・・・ステ
ータ１７・・・・・・電機子ｌ７城第４図　　　　第５図第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

同形同大の扇面状の偶数箇の永久磁石を極性が交互とな
るように円周方向に等配して担持させた円板状の磁路板
と、前記永久磁石と同形同大の平面形状で永久磁石と同
一数のコイルをトロイダルに巻回され軟鉄からなる環板
状の鉄心と、前記磁路板および鉄心を同心的に貫通しそ
れ等の何れか一方に固着され他方には遊嵌された駆動軸
とを有することを特徴とする磁気アクチュエータ。