JPS62181658A - 磁気アクチユエ−タ - Google Patents

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４図Ａは従来の磁気アクチュエータの平面図、第４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ｌ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５図Ａ、第５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１頭部側縁を互い
に近接させて取り付けられている。前記の各ステータコ
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１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／１．　ａ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４図Ｂにおいて、６は給電用のリート線
を示す。また１図示省略の例えば読取。

記録ヘットのような被駆動体は前記のフランジ部に装着
される。

−に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１〜ルク）が作
用する。このコギングトルクは、第６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Ｏとした時、こ
の角度０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（０＝ｏ）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原因となる
。ところが、前記の０＝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１−ルクの変動成分によりＯ＝ｏの
近傍で大きく変化する。

本出願人は上記の問題を解決するものとして、特願昭６
０−２５０４２６号において平滑電機子を具えた磁気ア
クチュエータにつき開示した。

この磁気アクチュエータは、第７図に示すように、同形
同大の扇面状の偶数部の永久磁石１２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
１３と、前記永久磁石１２と同形同大の平面形状で永久
磁石と同一数のコイル１４をトロイダルに巻回され軟鉄
からなる環板状の鉄心１５と、前記磁路板１３および鉄
心１５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＃ｉ１１とを有することを特徴
とする。

以下、上記の磁気アクチュエータにつき説明する。第７
図は前記開示の４ポール型の磁気アクチュエータ全体の
側面図、第８図はその電機子の平面図、第９図は第８図
■−■線における断面図、第１０図は前記の例の固定子
の平面図、第１１図は第１０図ｘｔ−ｘｔ線における断
面図である。

第７図に示すようしこ前記開示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、軟鉄からなり環板状で後に説明
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４Ｗ成する。

第８図、第９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１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
て駆動軸１１に可回動に支持されている。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１０図、第１１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、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１２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
図では単にコイル１４、永久磁石１２としであるのを、
第１２図では説明の便宜上コイル１４□〜１４４、永久
磁石１２１〜１２、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１４．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１２□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１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１４１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く電機子円周方
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。

上記構成の前記開示のアクチュエータにおいては、ｆｆ
１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１３図に示したように安定したもの
となる。

上記構成の特願昭６０−２５０４２６号開示の磁気アク
チュエータは、前記説明したようにコギングトルクを低
下させることができ、安定した運転が可能であるが次の
ような問題がある。すなおち、平滑電機子にコイルをト
ロイダルに巻回しているため、コイルの巻回成型が困難
である。特に、平滑電機子の径が小さい場合には、電機
子外周で線間に隙間を、内周で線の重りを生じ易く整列
巻を実現するには高度の技術を必要とした。

［発明の目的］ 本発明は上記の事情に基づきなされたもので、上記開示
の特願昭６０−２５０４２６号開示の磁気アクチュエー
タと同様の特性を示し、しかも電機子のコイルの巻回、
成型が容易な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］ 本発明の磁気アクチュエータは、同形同大の長方形平面
形状の永久磁石を極性が交互となるように各辺近傍に担
持させた正方形上の磁路板と、長方形状の部材を組み立
てて構成された枠状の電機子鉄心と、前記各部材に巻回
され隣接するもの同士互いに逆巻とされたコイルと、前
記磁路板および電機子鉄心を貫通し、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７図〜第１１図と同一部分には同一符号を付した第１
図は本発明一実施例の分解斜視図、第２図はこの実施例
の作動を説明するための線図、第３図は他の実施例の要
部の断面図である。まず、第１図において電機子鉄心１
５は一端が隅を切り落とした形状、他端が他側面に垂直
とされた形状の４箇の鉄心部材１５ａを、垂直とされた
端面を他の部材の隅を切り落とした端部の側面に当接し
て４角枠状に構成されている。而して、電機子コイル１
４は、鉄心部材１５ａを電機子鉄心１５に組み上げる前
に各鉄心部材に巻回されている。各コイル１４が隣接す
るもの同士逆巻とされていることは特願昭６０−２５０
４２６号開示のものと同様である。電機子鉄心１５．コ
イル１４は電機：Ｆ−１６を構成する。また、磁路板１
３は電機子鉄心１５に見合った大きさの正方形状とされ
、その各辺近傍には相隣るものが異極となるようにそれ
ぞれ長方形の形状を有する永久磁石１２が取り付けられ
ている。磁路板１３、永久磁石１２はステータ１７を構
成する。而して、対向する永久磁石間の中心線間の距離
はコイル１４の軸間距離に合致させである。なお、コイ
ル１４は直列に接続され図示省略のリード線から給電さ
れる。

第１図においては簡略化のため省略したが、前記の特願
昭６０−２５０４２６号に開示したように、電機子また
は磁路板の何れか一方を駆動軸に固定し、他方を駆動軸
に対してフリーに支持させる。

上記４Ｗ成の本発明磁気アクチュエータにおいては、前
記説明したように特願昭６０−２５０４２６号開示の磁
気アクチュエータと同様にしてコギングトルク力Ｏとな
り、安定した推進１−ルクを得ることができる。しかも
、コイル１４の巻回は′電機子鉄心の部材Ｌ５ａを組み
立てる前に、各部材１５ａに対してなされるから、組み
立てた後のコイルがトロイダル巻であっても、コイルの
巻回成型に何等の内鑵もなく、容易に整列巻のコイルと
することができる。

第１図に示した実施例においては、電機子と対向する磁
路板は１箇とされている。この構成の磁気アクチュエー
タにあっては、永久磁石とコイル間に作用する磁気的吸
引力、反発力により軸方向力すなおち、スラスト力が発
生する。このスラスト力の発生を防止するには、第２図
に示すように同一構成の磁路板をもう１箇準備し、それ
等の担持する各永久磁石が同極同士対向するようにして
、各磁路板をそれぞれ電機子の各面に対向させて設置す
る。このようにすれば、前記の磁気的吸引力または反発
力は相殺され、スラスト力の発生は防止される。

［発明の効果コ 上記から明かなように、本発明においては平滑電機子を
使用してコギングトルクの低減を図りながら、コイルの
トロイダル巻によるコイル巻回成型の困難性を排除する
ことができるので、特性の優れた磁気アクチュエータを
低コストで製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の一部省略分解斜視図、図は前
記従来の磁気アクチュエータのコギングトルクを示す線
図、第６図は本出願人の出願に係る特願昭６０−２５０
４２６号開示の磁気アクチュエータの側面図、第７図は
その電機子の平面図５第８図は第７図■−■線における
断面図、第９図はその磁路板の平面図、第１０図は第９
図Ｘ−Ｘ線における断面図、第１１図はその電機子およ
び磁路板の関係を転回状態で示す図、第１２図はその推
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　１５ａ・・・・・
・部材１６・・・・・・電機子　　　　１７・・・・・
・ステータ第　／　図 μ 第３ＤＡ ■　７図　　　　　　　　第　８　図 第１／図 笥／２図 第７図 ｊ １２　　１％ｊ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 同形同大の長方形平面形状の永久磁石を極性が交互とな
   るように各辺近傍に担持させた正方形状の磁路板と、長
   方形状の部材を組み立てて構成された枠状の電機子鉄心
   と、前記各部材に巻回され隣接するもの同士互いに逆巻
   とされたコイルと、前記磁路板および電機子鉄心を貫通
   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
   。