JPH038077Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、コイルの励磁によつてロータマグネ
ツトを任意の一定角度回転させるロータリアクチ
ユエータのステータに関する。

（従来の技術） 従来、例えば、特許出願公開昭58−83574号公
報に開示されたロータリアクチユエータは、第９
図に示すように２相４極のパルスモータ構成とな
つている。ロータマグネツト５１はＮ極、Ｓ極に
着磁され、その円周に沿つて配設された極歯５２
Ａ，５２Ｂには、コイル５３が励磁されたときに
磁極が発生し、また、極歯５４Ａ，５４Ｂには、
コイル５５が励磁されたときに磁極が発生する。
コイル５３には、スイツチ５６が接続され、コイ
ル５４には、スイツチ５７が接続されて外部から
コイル５３，５４に通電される励磁電流をON，
OFFする。

第９図において、極歯５２Ａ，５２Ｂ，５４
Ａ，５４Ｂは模式的に図示されているが、これを
具体的な形状で示したもの第１０図、および、第
１１図である。第１０図に示す極歯の形状は基端
部の巾が広く、先端になるに従つて狭くなるよう
に形成されており、極歯５２Ａと極歯５２Ｂはカ
ツプ状に形成された一方のステータ５２に180度
のピツチで形成され、また極歯５４Ａと極歯５４
Ｂは他方のステータ５４に180度のピツチで形成
される。前記ステータ５２とステータ５４を噛合
わせることによつて極歯５２Ａ，５２Ｂ，５４
Ａ，５４Ｂは第１０図に示すように第９図のＰ，
Ｑ，Ｒ，Ｓに対応した90度ピツチで等間隔に配設
される。なお、第１１図は極歯形状を矩形にした
場合の例を示しており、極歯５２Ａ，５２Ｂ，５
４Ａ，５４Ｂは第１０図と同様に90度ピツチで等
間隔に配置されている。

励磁用電源６１とコイル５３，５５の共通端子
口Ｗを接続した状態でスイツチ５６，５７を
ON、することによつて極歯５２Ａ，５４Ｂ、に
Ｎ極、極歯５２Ｂ，５４ＡにＳ極が発生し、ロー
タマグネツト５１との間にトルクが発生して図よ
り45゜時計方向に回転した位置でバランスされ停
止する。ここで、抵抗器５８，５９の電流割合を
変えることにより、ロータマグネツト５１は時計
方向もしくは反時計方向に回転し、トルクのバラ
ンスした位置で停止する。（例えば、コイル５３
の電流がコイル５５の電流より電流割合が大きい
と時計方向に、コイル５５の電流がコイル５３の
電流より電流割合が大きいと反時計方向に回転す
る。） （考案が解決しようとする問題点） 前記コイル５３，５５に通電された励磁電流を
スイツチ５６，５７をOFFして遮断した場合、
ロータマグネツト５１はデイテントトルクによつ
て安定点に復元回復するが、第１２図のデイテン
トトルク特性に示すように安定点が90度制御範囲
に２点、例えばＰ点、Ｑ点が存在する。従つて、
コイル５３，５５の励磁電流が同時遮断された場
合に、ロータマグネツト５１は、Ｐ点、もしくは
Ｑ点のどちらかに安定するかは不明である。その
ため、例えばＰ点を安定点にしたい場合は、スイ
ツチ５７をOFFするタイミングをスイツチ５６
をOFFするタイミングより遅らせることによつ
て極歯５４Ａ，５４Ｂに磁極を発生させておき、
ロータマグネツト５１がＰ点に安定停止した状態
で、スイツチ５７をOFFする必要がある。しか
しながら、このタイミングでスイツチ５６，５７
をOFFするためには別にタイミング回路が必要
となり、また、断線等の電気的異常状態を検出し
た場合の異常発生時に、制御電源を即時遮断する
回路構成にした場合においては、前記タイミング
回路が機能しなくなるため、前記理由によつてロ
ータマグネツト５１の安定点を規定することがで
きなくなり、異常復帰時の制御開始点がどちらで
あるかを判定するための電気回路が必要となり、
全体の電気回路を複雑にするという問題があつ
た。

そこで本考案は以上の問題を解決するためにス
テータに形成される極歯の配列間隔を不等間隔に
して僅小間隔部をロータマグネツトのデイテント
トルクによる復元力で戻る安定点として、安定点
を１箇所に定めることを、その解決すべき技術的
課題とするものである。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点解決のための技術的手段は、異なつ
た間隔で複数の極歯を内径面の円周上に形成した
同一形状のカツプ形磁性部材を噛合対向させたカ
ツプ状ステータと、該カツプ状ステータの外径面
と内径面との間の空間に同一方向に二重に巻装さ
れ、一方の巻き終り端部と他方の巻き始め端部と
を接続し、この接続端部をコモン端子とするとと
もに、一方の巻き初め端部と他方の巻終り端部と
のそれぞれを励磁制御端子とし、上記励磁制御端
子とコモン端子との間に励磁電流が通電されたと
き、前記複数の極歯に磁極を発生させるコイル
と、前記カツプ状ステータの内径部に回転可能に
装着され、ラジアル方向にＮ極、Ｓ極が交互に着
磁されたロータマグネツトとを備えたロータリア
クチユエータにおいて、前記極歯に磁極を発生さ
せたときの隣接する異極の相対する端面間の間隔
を僅少にしてそれぞれの端面を前記ロータマグネ
ツトの軸方向に平行に形成するとともに、隣接す
る同極の相対する端面の間隔が前記異極端面間隔
より大きくなるように前記極歯を形成し、且つ上
記それぞれの極歯の先端を、先絞り形状にするこ
とである。

（作用） カツプ状ステータの内部に設けられたコイルに
励磁電流が通電されると、カツプ状ステータに形
成された極歯に磁極が発生し、ロータマグネツト
との間にトルクが発生してロータマグネツトが極
歯の発生磁力度合に応じた回転角度だけ時計方
向、もしくは、反時計方向に回転する。この状態
でコイルの励磁電流が遮断されると、ロータマグ
ネツトはデイテントトルクによつて安定点に復元
回転するが、ロータマグネツトはロータマグネツ
トの着磁極による磁力線の透過効率が良い僅小な
端面間隔を有する隣接極歯の中心を安定点として
復元回転するために、ロータマグネツトの±90度
回転範囲においては安定点が一箇所となり常に同
じ位置にロータマグネツトを戻す作用をする。

（実施例） 次に、本考案の一実施例を第１図〜第４図に従
つて説明する。

第１図は、ロータリアクチユエータ１の断面を
示したもので、ハウジング２とカバー３で形成さ
れたスペースにボビン４に巻かれた中間タツプ付
コイル５を配設したカツプ状のステータ６を装着
し、ステータ６の内周部にシヤフト７と一体にな
つたロータマグネツト８を軸受９，１０で支持さ
せたものである。

第２図は第１図に示したロータリアクチユエー
タ１の構造分解図である。この中で、ステータ６
は同一形状のステータ部材１１および１２を噛合
対向させて構成したもので、ステータ部材１１に
は極歯１１Ａおよび１１Ｂが形成され、ステータ
部材１２には極歯１２Ａおよび１２Ｂが形成され
る。極歯１１Ａ，１１Ｂおよび極歯１２Ａ，１２
Ｂは、ステータ部材１１と１２を対向噛合させた
とき不等間隔になるように形成される。

第３図および第４図は、前記極歯１１Ａ，１１
Ｂ，１２Ａ，１２Ｂの形状例を展開図で示したも
のである。第３図に示した極歯のうち、異極同志
の極歯間隔、この場合は極歯１１Ａ，１２Ａ間お
よび極歯１１Ｂと１２Ｂ間の間隔ａを狭く、同極
同志の極歯間隔、この場合は極歯１１Ａと１１Ｂ
間および極歯１２Ａと１２Ｂの間隔ｂを広くする
とともに、異極同志の相対する極歯端面は、第３
図および第４図に示す極歯共、ロータマグネツト
８の軸方向に一致させ、同極同志の相対する極歯
端面は、第３図の場合には、ロータマグネツト８
の軸方向に一致させず、第４図の場合には、ロー
タマグネツト８の軸方向に一致させたものであ
る。すなわち、異極同志の相対する極歯端面間隔
を僅小にし、かつ、端面をロータマグネツト８の
軸方向に必ず一致させたことが特徴である。

次に、本実施例の作用を説明する。

前記第３図もしくは第４図に示すような極歯を
形成したカツプ状のステータ６の内周部に配設さ
れたロータマグネツト８は、ロータマグネツト８
自体の磁力により安定点に戻ろうとする力、デイ
テントトルクが発生する。この状態を示したのが
第５図に示すデイテントトルク特性図である。第
５図に示すデイテントトルク特性図に示すよう
に、ロータマグネツト８のデイテントトルクが０
になる点、すなわち、安定点は僅小な極歯間隔ａ
を有する隣接極歯の中心Ａ点となる。この理由
は、ロータマグネツト８から発生した磁力線の性
質が、前記広い極歯間隔ｂより僅小な極歯間隔ａ
の方を通過しやすいためである。従つて、本実施
例の場合は制御範囲を±90度とした場合、前記従
来のロータリアクチユエータの第１２図に示した
デイテントトルク特性図の安定点Ｐ点、Ｑ点２点
から、Ａ点１点に安定点を制限することができ
る。

また、デイテントトルクの大きさは、極歯形状
によつて異なるが、第３図に示すような極歯形状
の方が第４図に示す極歯形状よりデイテントトル
クが大であることが実験によつて確認されてい
る。この状態を示したものが第５図の実線および
破線である。実線は、第３図に示す極歯形状の場
合のデイテントトルクを示し、破線は、第４図に
示す極歯形状の場合のデイテントトルクを示した
ものである。第３図に示す極歯形状の場合のデイ
テントトルクが第４図に示す極歯形状の場合のデ
イテントトルクより大きいのは、極歯の先端を絞
ることにより、磁力が集中しやすいためと推定さ
れる。

次に本実施例のロータリアクチユエータ１の基
本作用について第６図〜第８図に従つて説明す
る。

第６図は、第１図および第２図に示したロータ
リアクチユエータ１の構成を模型的に示したもの
である。コイル５が外部の励磁電源６０から励磁
電流を通電されたときに、極歯１１Ａ，１１Ｂ，
１２Ａ，１２Ｂに磁極が発生し、ロータマグネツ
ト８の間にトルクが発生してロータマグネツト８
が時計方向、もしくは反時計方向に回転する。ス
イツチSW１およびスイツチSW２はコイル５に
通電する励磁電流の方向を決定するもので、スイ
ツチSW１もしくはスイツチSW２の投入によつ
て、極歯に発生する磁極が変化し、ロータマグネ
ツト８の回転方向が決定される。

尚、前記ステータ６を励磁するためのコイル５
は、カツプ状の一対のステータ６の外径部と内径
部との間の空間に嵌合される１個のボビン４に巻
かれ、その巻き方法は、第６図に示すように、２
本のコイル５を同時に、且つ同一方向に巻き、一
方のコイルの巻き始め端と他方のコイルの巻き終
り端とを接続し、これをコモン線として中間タツ
プ用リード線に接続するとともに、上記一方のコ
イルの巻き終わり端と、他方のコイルの巻き始め
端とのそれぞれを、それぞれのスイツチSW１，
SW２を介して励磁用電源（バツテリ）６０に接
続している。そのため、第６図に示した模式的な
磁気回路は、第１図の構成によるロータリアクチ
ユエータの磁気回路と等価になる。

スイツチSW１，SW２が共にOFFの場合、Ｎ
極、Ｓ極に着磁されているロータマグネツト８は
デイテントトルクによつて、第６図に示す位置に
停止している。

次に、スイツチSW１がON、スイツチSW２が
OFFの場合、第７図に示すように、極歯１１Ａ
および１１Ｂに電磁力Niが発生し、極歯１２Ａ
および１２Ｂに電磁力Siが発生すると、ロータマ
グネツト８との間に時計方向のトルクが発生し、
デイテントトルクとの釣合状態となる角度θの点
まで回転して停止する。

今度は、スイツチSW１をOFF、スイツチSW
２をONにした場合、第８図に示すように、極歯
１１Ａおよび１１Ｂに電磁力Siが発生し、極歯１
２Ａおよび１２Ｂに電磁力Niが発生してロータ
マグネツト８との間に反時計方向のトルクが発生
する。その結果、ロータマグネツト８は、デイテ
ントトルクとの釣合状態となる角度−θの点まで
回転して停止する。

ロータマグネツト８が前記角度θ、もしくは、
−θまで回転して停止した状態から、スイツチ
SW１およびスイツチSW２をOFFにすると、極
歯の発生磁極はなくなり、デイテントトルクのみ
となつてロータマグネツト８は第６図に示す状態
に復帰する。

ロータマグネツト８のシヤフト７に例えばバル
ブ等を取付け、ロータマグネツト８がデイテント
トルクのみによつて安定点に戻つた状態でバルブ
の開度が安全側になるようにセツトすることによ
つて、電気回路に異常が発生した場合に通電を停
止してもバルブを安全側に復帰させることができ
る。

（考案の効果） 以上のように本考案によれば、ロータリアクチ
ユエータの±90度制御角度範囲内においてロータ
マグネツトのデイテントトルクによつて復帰する
安定点を一点に定めることができ、電気制御上の
安全回路を付加することなくフエールセーフ制御
することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の構成を示す断面
図、第２図はその分解図、第３図および第４図は
極歯形状図、第５図〜第８図は実施例の作用説明
図、第９図〜第１２図は従来の技術を示す説明図
である。 １……ロータリアクチユエータ、２……ハウジ
ング、３……カバー、４……ボビン、５……コイ
ル、６……ステータ、７……シヤフト、８……ロ
ータマグネツト、９，１０……軸受、１１Ａ，１
１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ……極歯。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 異なつた間隔で複数の極歯を内径面の円周上に
   形成した同一形状の２個のカツプ形磁性部材を対
   向させることにより前記それぞれのカツプ形磁性
   部材の極歯が無接触状態で対向状に噛み合うよう
   に位置するとともに、その対向する極歯間隔が同
   一カツプ形磁性部材の極歯間隔に比較してかなり
   僅少になるように形成されたステータと、前記ス
   テータの外径部と内径部との間の空間に嵌合され
   た１個のボビンに、同一方向に、且つ二重に巻装
   され、二重巻装のうちの一方の巻き始め端と他方
   の巻き終り端とを接続し、これをコモン線として
   中間タツプ用リード線に接続されるとともに、上
   記一方の巻き終わり端と、他方の巻き始め端との
   それぞれを励磁電流通電用のリード線に接続され
   るコイルと、前記ステータの内径部に、シヤフト
   を介して回転可能に装着され、外周面にはラジア
   ル方向にＮ極、Ｓ極が交互に着磁されたロータマ
   グネツトとを備えたロータリアクチユエータにお
   いて、前記対向する極歯の相対する端面は前記ロ
   ータマグネツトの軸方向に平行になるように形成
   される一方、上記対向極歯の相対する端面の反対
   側端面のそれぞれは、先端部に近ずくに従つて極
   歯が細くなるようにテーパ状に形成されたことを
   特徴とするロータリアクチユエータのステータ。