JPH04133653A - 多段位置制御用アクチュエータ - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、例えば自動車用のサスペンションシステム
において、減衰力調整用およびばね定数調整用に使用さ
れる、回転角位置が多段に制御されるようにした多段位
置制御用アクチュエータに関する。

［従来の技術］ この様なサスペンション制御における減衰力調整用およ
びばね定数調整用等に使用される多段位置制御の行われ
るアクチュエータとしては、例えば４極の界磁極を使用
し、さらに２極の永久磁石を用いて、この永久磁石とコ
ア・ステータによるデイテント力のみて停止制御される
１点と、機械的なストッパ機構により強制的に停止され
る２点とを有するトルクモータ型の３位置回転アクチュ
エータか知られている。しかし、この様な構造ではさら
に細かく回転角位置を設定し、多段位置で停止制御でき
るようにする技術分野で使用するには不向きである。

この様な点を考慮したものとして、例えば特開昭５８−
６８５２８号公報に示されるような装置が考えられてい
る。ここで示された装置は、多段に回転角位置を制御す
る手段として、ステップモータ機構を用いている。ステ
ップモータは、コア・ステータの多極分割構造、並びに
駆動時の２相励磁等の駆動側の複雑な制御によって回転
角位置の制御か可能となっている。

しかし、ステップモータ機構にあっては、アクチュエー
タを駆動させるに際して、ステータを励磁するために２
相励磁方式か採用されるようにしたり、また供給駆動電
圧を各相で位相をすらして供給する等の制御が必要とな
り、その駆動回路か非常に複雑化される。また１度アク
チュエータが誤動作したり、あるいは不動作状態になっ
たりすると、指示する位置に移動させることができない
。

このため、回転停止位置をその都度検出し、フィードハ
ックさせる回路も必要となる。

この様な停止位置のフィードバック制御を行わせるため
には、必然的に位置検出用のセンサが必要となり、制御
駆動回路側に対してもフィードバック回路を設定する必
要が生ずる。すなわち、この様なアクチュエータ機構単
体は必然的に複雑な構成となり、また車両用のサスペン
ション制御に用いる場合には、車両側のシステムにおい
ても複雑な構成が要求され、コストの高騰を招く。

［発明か解決しようとする課題］ この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、特に
位置検出用のセンサ等を用いることなく、簡単な構成で
回転角位置を多段に選定して停止制御できるようにする
ことができ、例えば車両用のサスペンション制御の減衰
力調整、さらにばね定数の調整等の制御か容易に実行さ
れるようにする多段位置制御用アクチュエータを提供し
ようとするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る多段位置制御用アクチュエータは、外周
に複数対の磁極の形成された永久磁石を備えたロータ、
およびこのロータの外周部に小間隙を介して固定設定さ
れ、前記ロータの中心軸を通る直径線に沿って形成され
た複数対のコアを備え、このコアには各対毎にそれぞれ
直列的に接続された巻線が２相に巻装されているもので
、２相に巻装された巻線には逆相の励磁電流が選択的に
供給されるようにしている。

あるいは、前記ロータは１対の磁極を有するように構成
され、前記各対のコアにはそれぞれ１相の巻線が巻装さ
れるようにしている。

［作用］ この様に構成される多段位置制御用アクチュエタにあっ
ては、前記複数対のコアに巻装されている巻線に選択的
に励磁電流を流すことによって、ロータの磁極かこの励
磁された巻線の位置に対応して移動され、ロータの回転
角位置が特定される。

したがって、特に位置検出用のセンサ等を設置すること
のない簡単な構成によって、゛ロータの回転角位置が明
確に設定制御されるものであり、しかもロータの磁極、
あるいは巻線の巻装されるコアの対数に応じて、任意多
段に構成することができる。

［実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図および第２図において、ロータ１１は円筒型に構
成されるもので、その外周部には例えば６極に着磁され
た永久磁石１２が設定される。

この永久磁石１２はロータ１１の中心軸線を通る直径線
によって円周上で均等に分割されてＮ１〜Ｎ３およびＳ
１〜Ｓ３の磁極か形成されている。この永久磁石】２は
、円筒状に形成されたリング１３の外周部に嵌め込まれ
るように、樹脂ボビンと一体にして成形されている。

この様なロータ１１の外周部には、リング１３の中心軸
部挿入設定されるシャフト１４によって中心位置が設定
されるステータ機構が設けられる。すなわち、互いに９
０°異なる直径線に沿って、一対のステータコア１５１
．１５２　、および１Ｂ＋、１Ｂ２が設定され、この各
ステータコア１５１〜１６２のそれぞれロータ１１の外
周に対向する磁極部端面には、それぞれロータ１１の外
周との間に小間隙が形成されている。そして、一方の対
となるステータコア１５１と１５２には、それぞれ第１
の巻線１７１および１７２、さらに第２の巻線１８１お
よび１８２が２相に巻装され、第１の巻線１７１と１７
２の相互、および第２の巻線１８１と１８２の相互は、
それぞれ直列に接続されている。この場合、第１の巻線
１７１および１７２と第２の巻線１８１および１８２と
は逆相となるように巻回されている。

同様に他方の対となるステータコア１６１と１６２には
、それぞれ第１の巻線１９１および１９２、さらに第２
の巻線２０１および２０２かそれぞれ２相に巻装され、
第１の巻線１９１と１９２の相互、および第２の巻線２
０１と２０２の相互は、それぞれ直列に接続されており
、第１の巻線１９１　、１９２と第２の巻線２０＋　、
２０２とは逆相となるように巻回されている。

ここで、対となるステータコア１５１と１５２、および
１６１と１６２にそれぞれ巻回される巻線１７１〜２０
２において、一方の対となる例えばステータコア１５１
および１５２に巻装される巻線１７１と１７２、および
これと逆相にされる巻線１８１と１８２のそれぞれ抵抗
値は、等しく設定される必要がある。このため、巻線１
７１と１７２のワイヤの総長さと、巻線１８１と１８２
のワイヤの総長さとを等しくする必要かある。

このため、例えば第３図の（Ａ）で示すように、ステー
タコア１５１に第１の巻線１７１を３０ターン（ワイヤ
長さ１８００ｍｍ）巻回すると共に、その外周に重ねて
第２の巻線１７２を３５０ターン（ワイヤ長さ２２７５
０■）巻回する。また、対となる他方のステータコア１
５２には、第３図の（Ｂ）で示すように第１の巻線１８
１を３５０ターン（ワイヤ長さ２２０ＱＯｍｍ　）巻回
し、その外周上に第２の巻線１８２を２０ターン（１２
００ｍｍ）巻回する。この結果、第１の巻線１７１と１
７２のワイヤの総延長は２３８００■となり、第２の巻
線１８１と１８２の総延長は２３９５０■となって、は
ぼ等しい抵抗値が設定されるようになる。他方の対とな
るステータコア１．６１および１６２に巻装される巻線
１９１と１９２、および２０１と２０２のそれぞれ総延
長も、同様にほぼ等しい抵抗値が設定されるように構成
する。

この様に対とされるステータコア１５１と１５２および
１ｔｌｉｌと１６２にそれぞれ巻装され、それぞれ直列
に接続される巻線１７１と１７２　（１７）、１８１と
１８２（１８）、１９１　と１９２　（１９）、さらに
２０１と２０２　（２０）には、それぞれ独立的に励磁
電流が供給制御されるもので、その回路は例えば第４図
で示すように構成される。

すなわち、各巻線１７〜２０には電源ライン２１が共通
に接続されるようにすると共に、それぞれトランジスタ
２２１〜２２４を介して接地し、各トランジスタ２２１
〜２２４のオン・オフに対応して、巻線１７〜２０にそ
れぞれ励磁電流が選択的に供給されるようにする。ここ
で、トランジスタ２２１〜２２４のベースは、それぞれ
ＣＰＵ２３から指令の与えられる位相制御回路２４によ
って制御される。

第５図はこのアクチュエータに対する駆動電流の状態を
説明するためのもので、（Ａ）図は第１図でも示した初
期の状態を示し、ロータ１１のＮ１極およびＳ２極がそ
れぞれステータコア１５１および１５２に対向される位
置にあり、大きな吸引力によりデイテントトルクが大き
く、安定してその位置が設定保持される。

この状態からロータ１１を右方向に１ステップ回転（３
０°）の移動を行うときは、第５図の（ａ）の状態のよ
うにステータコア１６１および１６２の第１の巻線１９
１および１９２に励磁電流を与え、コア１、６１をＳ極
、コ’２１Ｂ２をＮ極をそれぞれ発生させ、これにより
ロータ１１のＳ１極およびＮ３極かそれぞれステータコ
ア１Ｂ２および１６１の各磁極に吸引され、Ｎ２極およ
びＳ３極か反発されて、ロータ１１に強力な回転力が発
生する。そして、ロータ１１のＮ３極およびＳ１極が、
それぞれステータコア１６１および１Ｂ２で形成された
磁極に対向する位置で停止され、停止後は強力なデイテ
ントトルクによってその位置が保持される。

また、前記初期の状態から左方向１ステツプ回転させる
場合には、ステータコア１６１および１Ｂ２に巻装され
た第２の巻線２０１および２０２に励磁電流を流せば、
ステータコア１６１はＮ極となると共に、ステータコア
１６２はＳ極となり、ロータ１１のＳ３およびＮ２がそ
れぞれステータコア１６１および１６２で形成される磁
極に対向される位置に回転される。

第５図の（ａ）の状態からロータ１１をさらに１ステツ
プ右同転させる場合は、第５図の（Ｃ）の状態のように
ステータコア１５１および１５２の巻線１７１および１
７２に励磁電流を流せば、ロータ１１のＮ２極およびＳ
３極の中心かステータコア１５１および１．５２を結ぶ
中心線と一致するまで回転する。

この場合、ステータコア１５１および１５２に巻装され
た第２の巻線１８１および１　ｇ　２に電流を流せば、
１ステツプ左方向に回転される。

そして、さらに第５図の（ｂ）および（ｄ）で示される
ように、ステータコア１６１および１６２の第２の巻線
１８１および１８２に電流を流し、またステータコア１
６１および１６２の第２の巻線２０１および２０２に電
流を流せば、コータ１１はさらに１ステツプづつ右方向
に回転されるようになる。

第６図および第７図は、上記のような実施例をさらに具
体化した状態で示すもので、対応する構成部分は第１図
および第２図と同一符号を付して示している。すなわち
、ロータ１１は鉄系焼結で成形されたリング１３の外周
に、樹脂製のボビン３０によって一体的に成形された永
久磁石１２が嵌め込まれている。ボビン３０の下方には
軸嵌入孔３１が形成されているもので、二〇軸嵌入孔３
１には出力軸とされる回転軸３２の一端か嵌め込まれる
。この場合、回転軸３２には直径線上に延長されるビン
３２１が一体的に形成されており、このビン３２１は軸
嵌入孔３１内に形成された係止孔３１１に嵌め込まれ、
回転軸３２がロータ１１と一体的に回転されるようにす
る自在継手が構成されるようにしている。

この様に構成されるロータ１１は、樹脂により成形加工
されたベース部材３５上に設定されるもので、ロータ嵌
め込み部３６がリング状突起によって構成されている。

また、このロータ嵌め込み部３６の中心部には回転軸３
０が貫通される出力孔３７が形成され、さらにロータ嵌
め込み部３Ｂのリング状突起の外周には、環状凹部３８
が形成されている。

ベース部材３５の環状凹部３６内には、コイルスブール
４０が嵌め込み設定される。このコイルスブール４０は
第１図でも示したように２対のステータコア１５１と１
５２および１６１と１６２によって構成されるもので、
樹脂部材４１によって一体成形されている。そして、そ
の中心部にはシャフト１４が設定され、このシャフト１
４がロータ１１の中心孔３９に嵌め込まれるようにする
。ステータコア１５１．１５２．１８１　、１６２にそ
れぞれ巻装される巻線１７１〜２０２の端部は樹脂部材
４１に圧入されるターミナル４２１．４２２、・・・に
それぞれ巻き付けた後、半田付けされる。そして、この
様にベース部材３５にロータ１１並びにコイルスブール
４０か組み込み設定された後は、ヨーク５０が被せられ
、ステータコア１５１〜１６２の磁路が形成されるよう
にする。

これまで説明した実施例にあっては、ロータ１１に２対
のステータコアを設定し、この各ステータコアに対して
、それぞれ逆向きに巻回される第１および第２の巻線を
巻装し、この各巻線に選択的に励磁電流を流し、ロータ
１１の磁極の設定角度に対応した回転角が得られるよう
にした。しかし、ロータ１１をＮ極およびＳ極の１対の
磁極を有する永久磁石によって構成することもできる。

第８図はその実施例を示すもので、Ｎ極およびＳ極の１
対の磁極が設定される永久磁石１２によってロータ１１
か構成される。そして、ヨーク５０の内周に沿い、ロー
タ１１の中心軸線に向けて６対１２個のステータコア５
１１と５１２．５２１と５２２．５３１と５３２．５４
１　と５４２．５５１　と５５２．５６１　と５６２を
等間隔で配置し、そのそれぞれ対となるコアに直列接続
された巻線５７１〜５７６を巻回する。

第９図はこの様に構成されるアクチュエータの制御回路
を示すもので、巻線５７１〜５７６には、それぞれトラ
ンジスタ５８１〜５８６がオン制御されたときに電流が
流されるようにする。これらのトランジスタ５８１〜５
８６は、ＣＰＵ５９からの指令に対応したデコーダ６０
からの信号によってオン・オフ制御される。

第１０図は各巻線５７１〜５７６に対して与えられる駆
動電流をロータ１１の回転角位置との関係で示している
もので、第８図で示したようにロータ１１のＮ極および
Ｓ極がそれぞれステータコア５１１および５１２に対向
される初期位置から、ステータコア５２１および５２２
にＮ極およびＳ極か対面するＡの位置に回転する場合、
第１０図の（Ｂ）でａで示すように目的のコア５２１お
よび５２２に巻装された巻線５７２と、その両側のコア
５１１．５１２および５３１　、５３２に巻装された巻
線５７１および５７３に励磁電流を流すようにする。こ
の様な励磁制御を行うことによって、ロータ１１のＮ極
およびＳ極がそれぞれステータコア５２１および５２２
で構成される磁極部分に直接的に移動される。そして、
さらに第１０図の（Ｂ）です、ｃ、ｄでそれぞれ示すよ
うに巻線５７２〜５７６に対する励磁電流を制御するこ
とによって、ロータ１１は順次回転移動制御され、９０
″の間で４ポジシヨンのどの位置にでも直接的に移動可
能とされる。

この場合、各巻線５７１〜５７６に供給される電流の方
向は常に一定であるか、この様な制約を外して各巻線５
７１〜５７６に供給される電流の方向を正逆切換え制御
可能とすれば、ロータ１１を１８０＠の間で６ポジシヨ
ンで位置制御が可能とされ、さらに多段制御が行えるア
クチュエータを構成できる。

第１１図は３対のステータコア６１１および６１２．６
２１および６２２．６３１および６３２の６極とした場
合を示すもので、各対のステータコア６１１〜６３２に
対して、それぞれ巻線６４１〜６４３を巻装している。

この場合、ロータ１１は前実施例と同様に１対のＮ極お
よびＳ極か設定された永久磁石によって構成される。

これら巻線６４１〜６４３に対しては、第１２図で示す
ようにトランジスタ６５１〜６５３によってそれぞれ独
立的に励磁電流が制御されるもので、トランジスタ６５
１〜６５３はＣＰＵ６６からの指令に対応してデコーダ
６７で制御される。

この巻線６５１〜６４３に対する励磁電流の制御は、第
１３図で示されるように各巻線６５１〜６５３それぞれ
に単独で電流が流されるようにするもので、ロータ１１
を構成する永久磁石の磁極の中心を移動させたいステー
タコア上の巻線に通電することで、ロータ１１を３位置
に直接的に移動制御可能とされる。

［発明の効果コ 以上のようにこの発明に係る多段位置制御用アクチュエ
ータによれば、円周上に配列された複数のステータコア
によるソレノイド機構と、その中心で回転される永久磁
石によるロータの着磁バタンとの組み合わせによって、
回転角位置を多段に設定した位置制御が行えるアクチュ
エータが提供されるもので、例えば自動車用のサスペン
ションシステムにおける減衰力調製、ばね定数の調整等
が、このアクチュエータによって効果的に実行できるよ
うになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る多段位置制御用アク
チュエータを平面から見た断面構成図、第２図は同じく
縦断面構成図、第３図はこのアクチュエータのステータ
コアに巻かれる巻線の状態を説明する図、第４図は駆動
制御回路を示す図、第５図は駆動電流の状態を説明する
もので（Ａ）は巻線を示し、（Ｂ）はその各巻線に対す
る電流の状態を示す図、第６図はこの実施例をより具体
化して示した分解斜視図、第７図は同じく縦断面構成図
、第８図はこの発明の他の実施例を説明する平面から見
た断面構成図、第９図は駆動制御回路を示す図、第１０
図はその駆動電流の状態を説明するもので（Ａ）は巻線
を示し、（Ｂ）はその各巻線に対する電流の状態を示す
図、第１１図は説明するもので（Ａ）は巻線を示し、（
Ｂ）はその各巻線に対する電流の状態を示す図である。 １１・・・ロータ、１２・・・永久磁石、１５１〜１Ｂ
２．５１１〜５Ｂ２．８１１〜６３２・・・ステータコ
ア、１７１〜２０２．５７１〜５７８　、６５１〜６５
３・・・巻線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）外周に等間隔で複数対の磁極を形成する永久磁石
   を含み構成されたロータと、 このロータの外周部に小間隙を介して固定設定され、こ
   のロータの回転中心軸を通る直径線に沿って等間隔で形
   成された複数対のコアと、このコアそれぞれに巻装設定
   され、それぞれ対となる１つの直径線上に配置されたコ
   アでそれぞれ直列に接続され、互いに逆相に電流が供給
   されるようにした２相に巻かれた第１および第２の巻線
   とを具備し、 前記複数対のコアの中の１つの対が選択され、この選択
   された対の第１あるいは第２の巻線に励磁電流が供給さ
   れるようにしたことを特徴とする多段位置制御用アクチ
   ュエータ。（２）回転中心軸を対称にして１対のＮ極お
   よびＳ極が形成される永久磁石を備えたロータと、この
   ロータの外周部に小間隙を介して固定設定され、このロ
   ータの回転中心軸を通る直径線に沿って等間隔で形成さ
   れた少なくとも３対のコアと、 この各対のコア毎にそれぞれ直列接続して巻装した巻線
   とを具備し、 この巻線には順位性をもって励磁電流が供給されるよう
   にしたことを特徴とする多段位置制御用アクチュエータ
   。