JP2000331825A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価で、かつ構造を簡素化する。 【解決手段】 励磁巻線２が巻回されたコイルボビン６
の嵌挿孔６ａに鉄心３が嵌合固定され、この鉄心３の上
端に永久磁石５が対向するように設けられている。永久
磁石５はレバー６を介して鉄心４の延在する方向の中心
線Ｇ−Ｇと直交する線Ｇ′−Ｇ′上に位置する枢軸４を
揺動中心として揺動自在に支持されている。永久磁石５
の永久磁石５の矢印Ａ−Ｂで示す揺動方向の両端部にＮ
極、Ｓ極がそれぞれ着磁されている。そして、鉄心３の
永久磁石５の揺動方向の幅Ｌは、永久磁石５の幅ｌより
も大きく形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定のストローク
を往復動する可動子を備え、レバーやバルブ等を動作さ
せるアクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のアクチュエータとしては、エン
コーダ付きのモータを駆動源として減速歯車機構を介し
て可動子を移動させるものがある。モータを正方向また
は逆方向に回転させることにより可動子を往復動させる
とともに、エンコーダを介してモータの回転数を制御す
ることによって、可動子のストローク量を変えるもので
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のアクチュエータは、エンコーダ付きで、かつ正
方向、逆方向に回転可能なモータを必要とするために高
価になるとともに、減速歯車機構を必要とするために構
造も複雑になるという問題があった。

【０００４】本発明は上記した従来の問題に鑑みなされ
たものであり、その第１の目的は安価にしたことにあ
る。また、第２の目的は構造を簡素化したことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明に係るアクチュエータは、励磁巻線が巻回され
た鉄心と、この鉄心の端面に対向し鉄心の延在方向と直
交する方向に揺動するように支持された永久磁石とから
なり、この永久磁石の揺動中心を前記鉄心の延在方向の
中心線を含む面上に設けるとともに、永久磁石の揺動方
向の両端側にＮ極、Ｓ極を設け、前記永久磁石の揺動方
向の幅に対して鉄心の幅を大きくしたものである。した
がって、励磁巻線に通電し鉄心の端面がＮ極に磁化され
ると、このＮ極は鉄心の端面の両端において磁気抵抗が
最小になる。このため、永久磁石のＳ極が着磁された一
方端側が鉄心の端面の一方端のＮ極に吸引され、永久磁
石のＮ極が着磁された他方端側が鉄心の端面の他方端の
Ｎ極と反発し合い、永久磁石は鉄心の一方端側に揺動す
る。また、励磁巻線に逆方向の通電を行うと、鉄心の端
面がＳ極に磁化されるので、永久磁石は鉄心の他方側に
揺動する。さらに、励磁巻線への通電量を変えることに
より、鉄心の端面の両端による吸引力および反発力が変
わるので、可動子の揺動量が変わる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図１は本発明に係るアクチュエータ
を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側
面図、（ｄ）は要部を拡大して示す詳細図、（ｅ）は同
じく励磁巻線に電流を通電する回路図、図２ないし図５
は動作を説明する図である。同図において、全体を符号
１で示すものはアクチュエータであって、励磁巻線２に
よって励磁される磁性材によって角柱状に形成された鉄
心３と、可動子としての永久磁石５とによって概ね構成
されている。この永久磁石５は、鉄心３の上端に対向す
るように枢軸４を揺動中心として図中矢印Ａ−Ｂ方向に
揺動自在に支持されている。

【０００７】６は合成樹脂によって角筒状に形成された
コイルボビンであって、中心には嵌挿孔６ａが形成さ
れ、上下端に一対の鍔６ｂ，６ｂが一体に形成されてい
る。このコイルボビン６の胴部には上述した励磁巻線２
が巻回され、嵌挿孔６ａには、鉄心３が圧入によって嵌
合し固定されている。永久磁石５は左右の端部５ａ，５
ｂにＮ極とＳ極がそれぞれ形成されるように着磁され、
この永久磁石５は背面部中央に取り付けられたレバー７
を介して枢軸４に揺動自在に支持されている。

【０００８】この枢軸４は上述した鉄心３の延在方向の
中心線Ｇ−Ｇと直交する線Ｇ′−Ｇ′上に位置付けられ
ている。換言すれば、枢軸４は中心線Ｇ−Ｇを含む面上
に位置付けられている。鉄心３の下端には、永久磁石５
の矢印Ａ−Ｂで示す揺動方向にこの鉄心３を挟むように
一体に形成された一対のヨーク８，８が設けられてい
る。そして、本発明の特徴は、鉄心３の永久磁石５の揺
動方向の幅Ｌが、永久磁石５の幅ｌよりも大きく形成さ
れている点にある。同図（ｅ）において、９は励磁巻線
３に電流を通電する直流電源であって、この直流電源９
による電流の方向は、連動動作する一対のスイッチ１０
ａ，１０ｂを切り替えることにより、正方向と逆方向に
通電されるように構成されている。１１は可変抵抗器で
あって、この可変抵抗器１１を操作することにより、励
磁巻線３への通電量が可変できるように構成されてい
る。

【０００９】次に、このような構成のアクチュエータに
おける永久磁石の動作を説明する。図１において、励磁
巻線２に通電がなされていない状態、すなわち無通電状
態においては、鉄心３は励磁巻線２によって励磁される
ことはない。したがって、鉄心３の永久磁石５に対向す
る上端部の左右端３ａ，３ｂは、永久磁石５のＮ極とＳ
極とによってＳ極とＮ極とにそれぞれ磁化される。この
ため、永久磁石５と鉄心３の上端部とは吸引し合い、永
久磁石５は鉄心３の上端部の中央に対向した状態、すな
わち枢軸４を揺動中心として揺動していない中立位置に
保持される。

【００１０】次に、図２に示すように、励磁巻線２に小
さな電流を通電すると、この励磁巻線２によって、鉄心
３の上端部がＳ極に、一対のヨーク８，８の上端部がＮ
極になるようにそれぞれ励磁される。Ｓ極が形成された
鉄心３の上端部は、鉄心３と共に磁束を形成するヨーク
８に近接する両端３ａ，３ｂにおいて最も磁気抵抗が小
さくなる。したがって、鉄心３の上端部がＳ極となるよ
うに励磁されることにより、これと対向する永久磁石５
のＮ極側となる左端部５ａが、鉄心３の上端部の左端３
ａに吸引される。同時に、永久磁石５のＳ極側となる右
端部５ｂが、鉄心３の上端部の右端３ｂと反発し合う。
このため、永久磁石５は枢軸４を回動中心として図中矢
印Ａ方向に回動する。このとき、鉄心３の左端３ａに発
生する吸引力および鉄心３の右端３ｂに発生する反発力
は、永久磁石５との距離の２乗に反比例するので、励磁
巻線２に通電する電流が小さい図２の場合には、吸引力
および反発力が充分でなく、永久磁石５の移動量は小さ
く、レバー６は角度αだけ回動する。（以下、この永久
磁石５が同図に示すように傾動した状態を第１の姿勢と
いう）

【００１１】さらに、励磁巻線２に大きな電流を通電す
ると、鉄心３の上端部の左端３ａのＳ極による吸引力
と、鉄心３の上端部の右端３ｂのＳ極による反発力が増
加するので、図３に示すように、永久磁石５の移動量は
大きくなり、レバー６は角度βだけ回動する。（以下、
この永久磁石５が同図に示すように傾動した状態を第２
の姿勢という）

【００１２】次に、図４に示すように、励磁巻線２に逆
方向の小さな電流を通電すると、この励磁巻線２によっ
て、鉄心３の上端部がＮ極となるように励磁され、一対
のヨーク８，８の上端部がＳ極となるように励磁され
る。鉄心３の上端部にＳ極となるように励磁されること
により、これと対向する永久磁石５のＳ極側となる右端
部５ｂが、鉄心３の上端部の右端部３ｂに吸引される。
同時に、永久磁石５のＮ極側となる左端部５ａが、鉄心
３の上端部の左端３ａと反発し合う。このため、永久磁
石５は枢軸４を回動中心として図中矢印Ｂ方向に回動す
る。励磁巻線２に通電する電流が小さい図４の場合に
は、吸引力および反発力が充分でなく、永久磁石５の移
動量は小さく、レバー６は角度αだけ回動する。（以
下、この永久磁石５が同図に示すように傾動した状態を
第３の姿勢という）

【００１３】さらに、励磁巻線２に大きな電流を通電す
ると、鉄心３の上端部の右端３ｂのＮ極による吸引力
と、鉄心３の上端部の左端３ａのＮ極による反発力とが
増加するので、図５に示すように、永久磁石５の移動量
は大きくなり、レバー６は角度βだけ回動する。（以
下、この永久磁石５が同図に示すように傾動した状態を
第４の姿勢という）

【００１４】励磁巻線２への通電を解除すると、励磁巻
線２による鉄心５への励磁が消磁され、鉄心３の上端部
の左右端３ａ，３ｂには、永久磁石５の左右端５ａ，５
ｂのＮ極とＳ極とによってＳ極とＮ極とがそれぞれ磁化
されるので、永久磁石５の左端部５ａが鉄心３の上端部
の右端部３ａに吸引される。したがって、永久磁石５は
枢軸４を回動中心として図中矢印Ａ方向に回動し、図１
に示すように、永久磁石５が鉄心３の上端部の中央に対
向した状態の中立位置に保持される。

【００１５】このように、鉄心３が１個であるにもかか
わらず、励磁巻線２を無通電状態としたり、励磁巻線２
への通電方向を変えたり、通電量を変えることにより、
可動子としての永久磁石５の移動方向と移動量を自在に
変えることができ、永久磁石５を中立位置、第１ないし
第４の姿勢に位置付けることができる。したがって、従
来のように高価なモータを必要としないので安価とな
る。また、主に、励磁巻線２、鉄心３および永久磁石５
によって構成されているので、部品点数が削減されて構
造が簡素化されるとともに、小型化を図ることができ
る。

【００１６】なお、本実施の形態においては、レバー６
を鉄心３の延在方向と直交する方向に設け、永久磁石５
を水平方向に揺動させるようにしたが、永久磁石５の枢
軸４を鉄心３の上方に設け、永久磁石５を鉄心３の上方
に吊り下げるようにして支持してもよい。すなわち、枢
軸４が鉄心３の延在する方向の中心線Ｇ−Ｇを含む面上
にあればよい。また、鉄心３に一体形成したヨーク８，
８を設けたが、所定の磁束が得られるならば、必ずしも
ヨーク８，８を設ける必要はない。また、アクチュエー
タとして説明したが、励磁巻線２への通電を継続して第
１ないし第４の姿勢を保持することによって、各種レバ
ーの切替や接点の開閉を行う電磁石装置としても使用で
きる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、１
個の鉄心と１個の永久磁石とによって構成されているこ
とにより、部品点数が削減されて装置が簡素化されると
ともに、装置の小型化が図れ、かつ安価となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るアクチュエータを示し、（ａ）
は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は
要部を拡大して示す詳細図、（ｅ）は励磁巻線に電流を
通電する回路図である。

【図２】 本発明に係るアクチュエータに小さな電流を
通電したときの動作を示すもので、（ａ）は正面図、
（ｂ）は平面図である。

【図３】 本発明に係るアクチュエータに大きな電流を
通電したときの動作を示すもので、（ａ）は正面図、
（ｂ）は平面図である。

【図４】 本発明に係るアクチュエータに逆方向に電流
を通電したときの動作を示すもので、（ａ）は正面図、
（ｂ）は平面図である。

【図５】 本発明に係るアクチュエータに逆方向に大き
な電流を通電したときの動作を示すもので、（ａ）は正
面図、（ｂ）は平面図である。

【符号の説明】

１…アクチュエータ、２…励磁巻線、３…鉄心、４…枢
軸、５…永久磁石、６…コイルボビン、７…レバー、８
…ヨーク、９…直流電源、１１…可変抵抗器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 励磁巻線が巻回された鉄心と、 この鉄心の端面に対向し鉄心の延在方向と直交する方向
   に揺動するように支持された永久磁石とからなり、 この永久磁石の揺動中心を前記鉄心の延在方向の中心線
   を含む面上に設けるとともに、永久磁石の揺動方向の両
   端側にＮ極、Ｓ極を設け、 前記永久磁石の揺動方向の幅に対して鉄心の幅を大きく
   したことを特徴とするアクチュエータ。