JPH062450Y2

JPH062450Y2 - ロ−タリ−アクチユエ−タ

Info

Publication number: JPH062450Y2
Application number: JP10009585U
Authority: JP
Inventors: 幹雄本間; 二三雄小林
Original assignee: OI SEISAKUSHO CO., LTD.
Current assignee: OI SEISAKUSHO CO., LTD.
Priority date: 1985-07-02
Filing date: 1985-07-02
Publication date: 1994-01-19
Anticipated expiration: 2000-07-02
Also published as: JPS6211367U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、自動車用ドアの施解錠ノブ操作等を電動駆動
するための電動式ロータリーアクチュエータに関する。

（従来の技術）従来の電動式アクチュエータには、コイルに発生した磁
束を、鉄心に集束させて電磁石を形成し、その電磁石の
吸引力によって可動鉄心部を作動する、有鉄心ソレノイ
ド型が多く用いられている。

この有鉄心ソレノイド型のアクチュエータは、作動方向
を両方向とすること、すなわち、引き方向に操作力を加
えかつ、押し方向にも操作力を加えることが困難であ
り、しかも、有鉄心であるため、自動車のドアーの中に
装備しうるような小形偏平構造とすることも困難であ
り、かつ、重量も重たくなる欠点がある。

そこで、本出願人は、上記欠点を解消するべく、無鉄心
型のロータリーアクチュエータを、特願昭60-26190号に
おいて提案している。

この無鉄心型のロータリーアクチュエータは、回転可動
体に固設され、回転軸の軸線方向に磁化方向をもち、そ
の磁化方向に偏平な扇形永久磁石と、回転可動体の回転
軸を枢支する固定ベース部材と、該固定ベース部材にお
いて回転軸と直交する平面に、前記偏平な扇形永久磁石
と対面して固設され、かつ、径方向に延びる複数の導線
パターンを描いたシート状平面コイルを具備し、前記偏
平扇形永久磁石と、前記シート状平面コイルの径方向に
延びた導線に流れる電流との電磁作用によって、回転可
動体を正逆両方向に回転されるようにしたもので、本考
案は、これの改良に関するものである。

（本考案が解決しようとする問題点）本考案に係るロータリーアクチュエータは、正逆両方向
に回転駆動可能であり、そのため、いずれか一方の回転
駆動終了時には、他方への回転駆動可の状態に待機させ
る必要があるとともに、同じ方向へは、オーバードライ
ブを防止する上からも駆動終了時点で、駆動電流を速や
かに遮断する必要がある。

本考案は、上述の問題点に鑑みなされた無鉄心型のロー
タリーアクチュエータを提供するものである。

（問題点を解決するための手段）本考案は、回転可動体に固設され、回転軸の軸線方向に
磁化方向をもち、その磁化方向に偏平な永久磁石と、回
転可動体の回転軸を枢支する固定ベース部材と、該固定
ベース部材において回転軸と直交する平面に、前記永久
磁石と対面して固設され、かつ、一部が径方向に延びる
複数の導線を平面状に巻回されるとともに、極性反転切
替スイッチを介して電源に接続された平面コイルとを具
備し、前記永久磁石と、前記平面コイルに流れる電源と
の電磁作用によって、回転可動体を正逆両方向に回転さ
せるようにしたロータリーアクチュエータにおいて、回
転可動体における永久磁石の外周の外側適所に、永久磁
石が体面から離れることにより、平面コイルへの予め定
めた方向の電流を遮断するストロークエンド検出用のリ
ードスイッチを、その長手方向軸線が前記永久磁石の回
転平面に対して斜めに交差するように設けたことを特徴
としている。

（作用）軸線方向に磁化された永久磁石の回転平面図に対してリ
ードスイッチの長手方向軸線を斜めにして、該リードス
イッチの中央部を交差することにより、リードスイッチ
を高感度に作動させ、かつ、ロータリーアクチュエータ
の軸線方向の寸法を増加させない。

（実施例）図は、本考案の一実施例を示すもので、まずロータリー
アクチュエータの基本構造を説明する。

(1)は回転可動体、(2a)(2b)は扇形永久磁石、(3)は固定
ベース部材、(4)は回転可動体(1)の回転軸、(5)は平面
コイル、(6)は固定部のヨーク部材である。

回転可動体(1)は、それの回転軸(4)の軸線と直交する平
面を持つ、回転軸(4)に固定された回転部のヨーク部材
(7)を備え、その回転部のヨーク部材(7)の平面部におけ
る平面コイル(5)側には、偏平な扇形永久磁石(2a)(2b)
が１８０度の対角線に一対固設されている。

固定ベース部材(3)は、中空内部にロータリーアクチュ
エータの機構を収める偏平なケーシングを兼ねたベース
本体(3a)と、その中空内部の開口部を塞ぐ蓋(3b)とをも
って構成されている。

回転可動体(1)の回転軸(4)は、ベース本体(3a)の底面(3
c)のほぼ中央に設けた軸受孔(3d)と、該軸受孔(3d)に対
応して蓋(3b)に設けたボス孔(3e)とによって、底面(3c)
と軸線を直交して回転自在に枢支され、そのボス孔(3e)
から突出する出力軸(4a)には、出力レバー(8)が固設さ
れている。

ベース本体(3a)の底面(3c)の内側には、円板状の固定部
のヨーク部材(6)が回転不能に固設され、そのヨーク部
材(6)の上面には、プリント配線と同様な技術をもつて
作られたシート状の平面コイル(5)が、回転不能に固設
されている。

扇形永久磁石(2a)(2b)は、第４図に示す如く、回転軸
(4)の軸線方向に磁化されており、例えばその一方の第
１図右側の扇形永久磁石(2a)は、回転部のヨーク部材
(7)側がＳ極、平面コイル(5)側がＮ極になつている。ま
た、他方の扇形永久磁石(2b)の極性は、それと逆になっ
ている。

平面コイル(5)は、第５図に示す如く、径方向に延びる
複数のコイル導線(5a)が設けられ、このコイル導線(5a)
に電流を流すと、コイル導線(5a)と扇形永久磁石(2a)(2
b)の間に、電磁相互作用が働いて、コイル導線(5)に流
れる電流方向に応じて扇形永久磁石(2a)(2b)を正転又は
逆転方向に駆動する。即ち回転可動体(1)は、コイル(5)
に流す電流方向に応じて正転又は逆転する。

本考案は、この回転可動体(1)のストロークエンドを、
扇形永久磁石(2a)(2b)のいずれか一方の回転位置で検出
するようにしたものである。

本考案に係るロータリーアクチュエータは、前述の如
く、正転（第２図時計廻り）、逆転（同反時計廻り）い
ずれの方向にも駆動力を発生して回転しうるため、それ
ぞれの回転方向のストロークエンドは、他方向へ駆動可
の状態になっていなければならない。

そこで、扇形永久磁石(2a)の周面外側に、その扇形永久
磁石(2a)の磁力によつて作動するリードスイッチ(9)(1
0)を設ける。

リードスイッチ(9)(10)は、平面コイル（５）とほぼ同
一平面に設けられた配線基板(11)に固設されている。

配線基板(11)には、リードスイッチ(9)(10)の接続リー
ド線(9a)(9b)及び(10a)(10b)を固設する接続ランド(11
a)が設けられ、その接続ランド(11a)におけるリードス
イッチ(9)(10)の一方のリード線(9a)(10a)が接続される
方には、予め非磁性導電材の接続ピン(12)が立設されて
いる。

リードスイッチ(9)(10)の各リード線(9a)(9b)、(10a)(10
b)は、一方のリード線(9a)(10a)が前記接続ピン(12)の
先端に、他方がそのリード線(9b)(10b)を極力短くして
接続ランド(11a)に接続され、配線基板(11)に固設され
たリードスイッチ(9)(10)の長手方向の軸線は、配線基
板(11)に対して傾斜している。

扇形永久磁石(2a)の回転平面は、配線基板(11)のリード
スイッチ(9)(10)の取付側にあって、その回転平面は、
リードスイッチ(9)(10)のほぼ中央部と交差している。

すなわち、リードスイッチ(9)(10)は、扇形永久磁石(2
a)の回転平面と長手方向軸線を、中央で斜めに交差する
ように設けられている。

またリードスイッチ(9)(10)は、第２図に示す如く、回
転可動体(1)の正転又は逆転時のストロークエンドで
は、いずれか一方が接点を開き、他方は、確実に接点を
閉じているように、扇形永久磁石(2a)の移動範囲の両端
に位置するように設けられている。

例えば、第２図の扇形永久磁石(2a)の図示位置は、時計
廻りに駆動したときのストロークエンドにあって、その
位置では、リードスイッチ(10)は、扇形永久磁石(2a)の
磁界によって接点が閉成るされ、他方のリードスイッチ
(9)は、そのストロークエンドもしくはそれに至る直前
の位置において、扇形永久磁石(2a)の作用磁界から脱出
して、接点が開成するようになっている。

また、扇形永久磁石(2a)の第２図の図示位置から、反時
計廻りに駆動し仮想線で示す位置にあるときのストロー
クエンドでは、扇形永久磁石(2a)がリードスイッチ(9)
を確実に閉成しうる位置あり、かつ、そのときリードス
イッチ(10)は、扇形永久磁石(2a)の磁界から外れて接点
を開成する位置にある。

このように、回転体(1)が時計回りの正転方向に回転し
た後のストロークエンド（第２図実線図示）において
は、第６図の如く、リードスイッチ(9)が開きリードス
イッチ(10)が閉じている。また、回転体(1)が反時計回
りの逆転方向に回転した後のストロークエンド（第２図
仮想線図示）においては、リードスイッチ(9)が閉じリ
ードスイッチ(10)が開いている。

無鉄心形のロータリーアクチュエータにおける扇形永久
磁石(2a)(2b)は、前述の如く、回転軸(4)の軸線方向、
即ち第４図に示す如く磁石の厚み方向に磁化方向をもっ
ている。

このような磁界の方向で、かつ軸線回りに回転する磁石
を、回転方向に移動する磁石の切れ目で、リードスイッ
チを開閉作動（感能）させるには、リードスイッチの長
手方向を、磁界の方向と合致するように、磁石の周面に
接近して設けられる。

即ち、リードスイッチは、それの長手方向両端の両リー
ド線の部分の間の磁界の強さによつてスイッチの開閉動
作が決まり、リード線の一方だけが強い磁界の中にあつ
ても、両方のリード線の部分が同一レベルの磁界にあつ
ても、リードスイッチは感能しないため、磁界の切れ目
に開閉を確実に応答されるには、両方のリード線の部分
を同時に磁界に入れたり、出したりして、リードスイッ
チの長手方向と磁界の方向を合致させるのが通常の使用
形態である。

しかし、無鉄心形のロータリーアクチュエータは、回転
軸(4)の軸線方向に偏平な薄形に構成できるのが特徴で
あるため、上述の如く、リードスイッチを通常の使用形
態で用いると、リードスイッチの長手方向が厚み方向
（軸線方向）に向って、薄型化を計ることが困難にな
る。

そこで、本考案においては、前述の如く、リードスイッ
チ(9)(10)を扇形永久磁石(2a)の回転平面に対して、そ
の長手方向軸線を傾斜させることにより、無鉄心形のロ
ータリーアクチュエータの特徴を損うことなく動作せる
ことができる。

この場合に、扇型永久磁石(2a)(2b)は、扇型の外周弧面
(2a′)(2b′)が比較的大きな弦長（Ｌ_１）をもち、かつ
その弦長（Ｌ_１）は、扇型永久磁石(2a)の回転時におけ
る該当弧面(2a′)(2b′)の移動距離（Ｌ_２）よりも十分
に大きいことから、回転面に対してリードスイッチ(9)
(10)の軸線を傾斜させても、そのリードスイッチ（９）
(10)の両接続リード線(9a)(9b)及び(10a)(10b)を、少な
くとも扇形永久磁石(2a)(2b)の厚みの中心（磁界の中性
点）より上方と下方に突出させて、磁界のＳ極とＮ極に
確実に対応させて、接点の閉成動作を行うことができ
る。

しかし、ストロークエンドの所においては、一方のリー
ド線(9b)又は(10a)が、扇型永久磁石(2a)(2b)の周面(2
a′)(2b′)の所から遠く外れているので、そのリードス
イッチ(9)又は(10)は、接点を閉成できない。

そして、本考案は、この扇型永久磁石(2a)(2b)の磁化方
向が軸線方向の厚み方向であることと、その磁石の移動
する弧面(2a′)(2b′)の弦長（Ｌ_１）がリードスイッチ
(9)(10)の長さにより長いことを、有効に利用して、扇
型永久磁石(9)(10)の回転中に閉成するリードスイッチ
(9)又は(10)の閉成状態を維持している。

また、接続ピン(12)を非磁性体の導電体とすることによ
り、該接続ピン(12)に接続される接続リード線(9a)(10
a)の対応磁極（Ｓ極）を接続基板側の磁極（Ｎ極）から
磁気的に分離して、確実な動作を行なうことができる。

なお、リードスイッチ(9)(10)の接続リード線(9a)(9b)
(10a)(10b)は、導磁性体であって、そのリード線を通し
て磁束を接点の開閉磁界に導く作用がある。

しかし、扇形永久磁石(2a)の磁界が十分に強い場合は、
接続ピン(12)を介さず、直線リード線(9a)(10a)を適当
な長さで折曲して、ランド(11a)へ接続しても、所望の
開閉動作を行うことができる。

第６図は、このリードスイッチ(9)(10)を用いてロータ
リーアクチュエータを制御する制御回路の１例である。

第６図のリードスイッチ(9)(10)の開閉状態は、回転体
(1)が第２図の状態にあるときのもので、回転体(1)は、
逆転方向にのみ回転し得る状態である。

なお、図中、(13)はロータリーアクチュエータ操作用の
極性反転切替スイッチ、(14)は電源、(15)はリードスイ
ッチ(9)又(10)の閉成時に、ダイオード(16)(16)を介し
電源極性に応じて作動する補助リレー、(15a)は補助リ
レー(15)のコイル、(15b)は補助リレー(15)が作動した
とき閉じて平面コイル(5)へ通電する接点である。

極性反転切替スイッチ(13)は、中立位置からいずれか一
方に接続した時、平面コイル(5)に流れる電流の方向
が、扇型永久磁石(2a)(2b)を正転方向に駆動する極性方
向の接続方向を、正転とし、それと逆の電流が流れる接
続方向を逆転としてある。

補助リレー(15)は、それが動作して接点(15b)を閉じる
ことにより、平面コイル(5)へ電流を流すようにするも
ので、この補助リレー(15)の動作が、回転体(1)の動作
を決めている。

補助リレー(15)のコイル(15a)の回路には、逆転方向の
ストロークエンドを検出するリードスイッチ(9)及びダ
イオード(16)の直列回路と、正転方向のストロークエン
ドを検出するリードスイッチ(10)及びダイオード(16)の
直列回路とが、ダイオード(9)(10)の極性を互いに逆向
きにして並列接続されている。

これにより、極性反転切替スイッチ(13)が操作されたと
き、両ダイオード(16)(16)は、引加極性のいずれか一方
を検出し、リードスイッチ(9)(10)は、回転体(1)の位置
を検出し、その際に、回転体(1)の停止位置に対して、
次に駆動しようとする回転体(1)の回転方向に適正な引
加電圧極性であれば、補助リレー(15)が作動して、電源
(14)の電圧を平面コイル(5)に引加する。

さらに、平面コイル(5)に電流を流して、回転対(1)の扇
型永久磁石(2a)(2b)をストロークエンドまで移動する
と、リードスイッチ(9)と(10)は、互いに開閉状態を逆
転する。

回転対(1)の駆動状態からストロークエンドに達したと
きには、リードスイッチ(9)(10)の開閉状態が入れ替わ
るが、その閉じた方に直列接続するダイオード(16)は、
その時極性反転切替スイッチ(13)から引続き引加されて
いる電源(14)の電圧極性に対して逆極性となるので、補
助リレー(15)は、閉じた方のリードスイッチを介して動
作することはない。

このように第６図の制御回路は、回転体（１）が、回転
した方向に対して、その回転方向のストロークエンド
で、自動的に駆動電流を遮断し、かつ次に他方向のみに
駆動電流を流しうるようにするものである。

（考案の効果）以上の如く、回転軸の軸線方向に偏平で薄型の無鉄心形
ロータリーアクチュエータへ、そのロータリーアクチュ
エータにおける軸線方向へ磁化方向をもつ扇形永久磁石
の磁界を利用する磁界の感能部が比較的長寸のリードス
イッチを、ロータリーアクチュエータの軸線方向の寸法
を増加させることなく設置して、当該ロータリーアクチ
ュエータの正転並びに逆転の駆動制御を、オーバードラ
イブすることなく行なうことができる、ロータリーアク
チュエータを提供する。

【図面の簡単な説明】

図は、本考案の一実施例を示すもので、第１図は、本考案に係るロータリーアクチュエータの中
央縦断面図、第２図は、ロータリーアクチュエータの蓋の１部を切欠
して示す平面図、第３図は、第１図におけるIII−III線断面図、第４図は、第２図におけるIV−IV線断面図、第５図は、扇型永久磁石と平面コイルの関係を模式的に
示す平面図、第６図は、本考案に係るリードスイッチを用いたロータ
リーアクチュエータ制御の一例を示す電気回路図であ
る。 (1)回転可動体、(2a)(2b)扇形永久磁石 (3)固定ベース部材、(4)回転軸 (5)平面コイル、(6)(7)ヨーク部材 (8)出力レバー、(9)(10)リードスイッチ (11)配線基板、(12)接続ピン (13)切替スイッチ、(14)電源 (15)補助リレー、(16)ダイオード

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】回転可動体に固設され、回転軸の軸線方向
に磁化方向をもち、その磁化方向に偏平な永久磁石と、
回転可動体の回転軸を枢支する固定ベース部材と、該固
定ベース部材において回転軸と直交する平面に、前記永
久磁石と対面して固設され、かつ、一部が径方向に延び
る複数の導線を平面状に巻回されるとともに、極性反転
切替スイッチを介して電源に接続された平面コイルとを
具備し、前記永久磁石と、前記平面コイルに流れる電流
との電磁作用によって、回転可動体を正逆両方向に回転
させるようにしたロータリーアクチュエータにおいて、回転可動体における永久磁石の外周の外側適所に、永久
磁石が対面から離れることにより、平面コイルへの予め
定めた方向の電流を遮断するストロークエンド検出用の
リードスイッチを、その長手方向軸線が前記永久磁石の
回転平面に対して斜めに交差するように設けたことを特
徴とするロータリーアクチュエータ。