JP2005287139A - 電磁アクチュエータ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】巻線済のコイルの挿入又は巻線が容易な構造を備え、且つ用途に応じて磁極部を形成可能な電磁アクチュエータ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】
電磁アクチュエータ８におけるステータ１のＵ字状の磁心部１１と一対の磁極部１２とを別個に形成し、Ｕ字状の磁心部１１の腕状部１１ａ，１１ａにそれぞれ巻線済のコイル１３を挿入、又はコイルを巻き付けた後、Ｕ字状の磁心部１１の腕状部１１ａ，１１ａの両端面と一対の磁極部１２とをそれぞれ接合させる。磁極部１２に形成された曲面がマグネットロータ５の着磁された外周面と対向するように、ステータ１およびマグネットロータ５をハウジング内に固定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電磁アクチュエータ及びその製造方法に関連する。

従来、電磁アクチュエータにおけるステータの磁心部にコイルを取り付ける際、特に小型の電磁アクチュエータの場合、巻線済のコイルは、磁極部を通じて磁心部へ挿入するという方法が用いられている。この方法において、例えば図５に示すように、ステータ１０１の磁極部１１２は、コイル１０３が挿入可能な程度、磁心部１１１より厚み及び幅が同一又は小さく成形されていた。
特開２００２−６２５６１号公報

上述の技術において、磁極部はコイルを挿入可能な形状、大きさに限定され、用途に応じた形状に構成できない、又は磁極部の周囲にデッドスペースが生じ、小型化を図りにくい等の問題点があった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、巻線済のコイルの挿入又はコイルの巻線が容易なステータを備え、且つ用途に応じてステータの磁極部を形成可能な電磁アクチュエータ及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る電磁アクチュエータは、回動自在に設けられたマグネットロータと、このマグネットロータの外周面に対向する一対の磁極部を有するとともにコイルが巻回されたステータとを備えた電磁アクチュエータにおいて、
前記ステータは、腕状部にそれぞれ巻線済の前記コイルが挿入され又は前記コイルが巻き付けられたＵ字状部を備え、
前記一対の磁極部が、前記Ｕ字状部の腕状部の両端面にそれぞれ接合されることを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る電磁アクチュエータは、
回動自在に設けられたマグネットロータと、このマグネットロータの外周面に対向する一対の磁極部を有するとともにコイルが巻回されたステータとを備えた電磁アクチュエータにおいて、
前記ステータは、
前記一対の磁極部それぞれと一体に形成されるとともに、巻線済の前記コイルがそれぞれ挿入され又は前記コイルがそれぞれ巻き付けられた一対の腕部と、
前記一対の腕部を連結して接合する連結部とを備えることを特徴とする。

また、複数の前記ステータを備えるようにしてもよい。

上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係る電磁アクチュエータの製造方法は、
回動自在に設けられたマグネットロータと、このマグネットロータの外周面に対向する一対の磁極部を有するとともにコイルが巻回されたステータとを備えた電磁アクチュエータの製造方法であって、
Ｕ字状部の腕状部にそれぞれ巻線済の前記コイルが挿入され又は前記コイルが巻き付けられる工程と、
前記Ｕ字状の腕状部の両端面に前記一対の磁極部をそれぞれ接合させて、前記ステータを製造する工程とを有することを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明の第４の観点に係る電磁アクチュエータの製造方法は、
回動自在に設けられたマグネットロータと、このマグネットロータの外周面に対向する一対の磁極部を有するとともにコイルが巻回されたステータとを備えた電磁アクチュエータの製造方法であって、
前記一対の磁極部と一体に形成された一対の腕部にそれぞれ巻線済の前記コイルが挿入され又は前記コイルが巻き付けられる工程と、
前記一対の腕部間と連結部とを接合させ、連結させて前記ステータを製造する工程とを有することを特徴とする。

本発明によれば、巻線済のコイルの挿入又はコイルの巻線が容易なステータを備え、且つステータの磁極部を利用目的に応じて形成可能な電磁アクチュエータ及びその製造方法が実現される。

本発明の実施の形態に係る電磁アクチュエータに関して図を用いて説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電磁アクチュエータにおけるステータ１の構成要素を示す図である。
図１に示すように、ステータ１は、Ｕ字状の磁心部１１と、一対の磁極部１２と、コイル１３とから構成される。

Ｕ字状の磁心部１１は、Ｕ字の形状であり、例えば、断面が方形に成形されたワイヤ状のパーマロイ、パーメンジュール等の磁性材料から形成される。
Ｕ字状の磁心部１１には、腕状部１１ａ，１１ａに巻線済のコイル１３がそれぞれ挿入される。又は、Ｕ字状の磁心部１１の腕状部１１ａ，１１ａそれぞれに、例えばフライヤー式巻線機で直にコイルを巻いても良い。

一対の磁極部１２は、例えばパーマロイ、パーメンジュール等の磁性材料をプレスすることにより形成される。一対の磁極部１２は、後述する図２におけるマグネットロータ５の外周面との対向面がマグネットロータ５の外周面に沿うような曲面でそれぞれ形成され、磁極として機能する。
一対の磁極部１２は、Ｕ字状の磁心部１１よりも厚み及び幅が大きく形成されている。

図２は、ステータ１を備えた電磁アクチュエータ８を示す図である。
まず、図１に示すステータ１のＵ字状の磁心部１１の腕状部１１ａ，１１ａに、それぞれ巻線済のコイル１３を挿入する。この際、コイル１３は、Ｕ字状の磁心部１１の湾曲した部分から、磁極部１２の底面が接合される端までと同じ高さを有する。
又は、Ｕ字状の磁心部１１の腕状部１１ａ，１１ａに、それぞれ巻線機などでコイルを巻き付けてもよい。この際、コイルはＵ字状の磁心部１１の湾曲した部分から、磁極部１２の底面が接合される端まで巻かれる。
次に、二つの磁極部１２の底面と、Ｕ字状の磁心部１１の腕状部１１ａ，１１ａの上面（両端面）とを例えば超音波金属接合により、固相接合させる。そして、このステータ１は、図示しないハウジング内に固定され、マグネットロータ５の回転軸６はハウジング内に軸支される。マグネットロータ５は回転軸６を中心にして回動自在に軸支される。磁極部１２に形成された曲面がマグネットロータ５の着磁された外周面と対向するように、ステータ１およびマグネットロータ５はハウジング内に固定される。

この電磁アクチュエータ８では、コイル１３を励磁して磁極部１２を磁化すると、二つの磁極部１２間の磁力により発生する回転トルクによって、マグネットロータ５は回転軸６を中心にして回動運動する。

このように本実施の形態では、ステータ１のヨークをＵ字状の磁心部１１と二つの磁極部１２とに分割し、Ｕ字状の磁心部１１の腕状部１１ａ，１１ａにコイル１３を取り付けてからＵ字状の磁心部１１と二つの磁極部１２とを接合する構成を採ることによって、ステータ１へのコイルの挿入又は巻き付けが容易になり、電磁アクチュエータ８の製造が容易になる。
また、磁極を構成する磁極部１２をコイル１３の取り付けとは無関係に大きくすることができるので、マグネットロータ５の回転トルクを高くすることができるとともに、磁極部１２の周囲のデッドスペースを削減することも可能となる。
また、磁極部１２の形状の自由度が高まることから、磁極に用途に応じた特性を持たせることも可能になる。

（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る電磁アクチュエータのステータ２の構成要素を示す図である。
第１の実施の形態と異なる点は、コイルが挿入される、又はコイルが巻き付けられる磁心部材が、磁極部材と一体に成形されている点である。
第１の実施の形態と同様の構成を採る部分に関する詳細な説明は同一の符号を付して省略する。

図３に示すように、ステータ２は、一対の腕部２１と、一対の磁極部２２と、連結部２３と、コイル１３とから構成される。

一対の腕部２１は、それぞれ一対の磁極部２２の底面に一体に形成されている。一対の腕部２１には、巻線済のコイル１３がそれぞれ挿入される。又は、巻線機などを用いて、それぞれに直にコイルを巻き付けてもよい。一対の磁極部２２は、磁極として機能する。
一対の腕部２１および一対の磁極部２２は、例えばパーマロイ、パーメンジュール等の磁性材料をプレスすることによって形成される。

連結部２３は、一対の磁極部２２を連結して接合するものである。連結部２３は、例えば、断面が方形に成形されたワイヤ状のパーマロイ、パーメンジュール等の磁性材料から形成される。

図４は、第２の実施の形態に係るステータ２を備えた電磁アクチュエータ９を示す図である。
まず、図３に示す一対の腕部２１に、それぞれコイル１３を挿入する。巻線済のコイル１３は、磁極部２２の底面から腕部２１の端まで同じ高さを有する。
又は、それぞれの腕部２１に直に巻線機などでコイルを巻き付けてもよい。この際、コイルは磁極部２２の底面から、腕部２１の端まで巻かれる。
次に、二つの腕部２１のそれぞれの底面と、連結部２３の上面の両端部分とを例えば超音波金属接合により、固相接合させる。そして、第１の実施の形態と同様にして電磁アクチュエータ９を作製する。

このように本実施の形態では、ステータ２のヨークを、一体に形成された一対の腕部２１および磁極部２２と連結部２３とに分割し、一対の腕部２１にコイル１３を取り付けてから腕部２１と連結部２３とを接合する構成を採ることによってステータ２へのコイル１３の挿入等が容易になり、電磁アクチュエータ９の製造が容易になる等、第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、種々変形、修正、及び応用が可能である。例えば上記各実施形態では、一つの電磁アクチュエータに一つのステータを備えた例について説明したが、一つの電磁アクチュエータに複数のステータを備えるようにしてもよい。

また、上記各実施の形態では、Ｕ字状の磁心部１１と磁極部１２との結合や、腕部２１と連結部２３との結合において、超音波金属接合による固相接合を用いる例について説明したが、固相接合の方法は限定されず、例えば、摩擦攪拌接合法、摩擦圧接法、拡散接合法等を用いてもよい。

第１の実施の形態に係るステータの構成を示す分解斜視図である。 図１に示したステータを備えた電磁アクチュエータを示す平面図である。 第２の実施の形態に係るステータの構成を示す分解斜視図である。 図３に示したステータを備えた電磁アクチュエータを示す平面図である。 従来技術における電磁アクチュエータを示す平面図である。

符号の説明

１，２ ステータ
１３ コイル
５ マグネットロータ
６ 回転軸
８，９ 電磁アクチュエータ
１１ Ｕ字状の磁心部
１１ａ 腕状部
１２，２２ 磁極部
２１ 腕部
２３ 連結部

Claims (5)

1. 回動自在に設けられたマグネットロータと、このマグネットロータの外周面に対向する一対の磁極部を有するとともにコイルが巻回されたステータとを備えた電磁アクチュエータにおいて、
   前記ステータは、腕状部にそれぞれ巻線済の前記コイルが挿入され又は前記コイルが巻き付けられたＵ字状部を備え、
   前記一対の磁極部が、前記Ｕ字状部の腕状部の両端面にそれぞれ接合されることを特徴とする電磁アクチュエータ。
2. 回動自在に設けられたマグネットロータと、このマグネットロータの外周面に対向する一対の磁極部を有するとともにコイルが巻回されたステータとを備えた電磁アクチュエータにおいて、
   前記ステータは、
   前記一対の磁極部それぞれと一体に形成されるとともに、巻線済の前記コイルがそれぞれ挿入され又は前記コイルがそれぞれ巻き付けられた一対の腕部と、
   前記一対の腕部を連結して接合する連結部とを備えることを特徴とする電磁アクチュエータ。
3. 複数の前記ステータを備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁アクチュエータ。
4. 回動自在に設けられたマグネットロータと、このマグネットロータの外周面に対向する一対の磁極部を有するとともにコイルが巻回されたステータとを備えた電磁アクチュエータの製造方法であって、
   Ｕ字状部の腕状部にそれぞれ巻線済の前記コイルが挿入され又は前記コイルが巻き付けられる工程と、
   前記Ｕ字状の腕状部の両端面に前記一対の磁極部をそれぞれ接合させて、前記ステータを製造する工程とを有することを特徴とする電磁アクチュエータの製造方法。
5. 回動自在に設けられたマグネットロータと、このマグネットロータの外周面に対向する一対の磁極部を有するとともにコイルが巻回されたステータとを備えた電磁アクチュエータの製造方法であって、
   前記一対の磁極部と一体に形成された一対の腕部にそれぞれ巻線済の前記コイルが挿入され又は前記コイルが巻き付けられる工程と、
   前記一対の腕部間と連結部とを接合させ、連結させて、前記ステータを製造する工程とを有することを特徴とする電磁アクチュエータの製造方法。

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