JPH0733585Y2

JPH0733585Y2 - ロータリアクチュエータ

Info

Publication number: JPH0733585Y2
Application number: JP1987156333U
Authority: JP
Inventors: 俊彰山本; 敦朗高見
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1987-10-13
Filing date: 1987-10-13
Publication date: 1995-07-31
Anticipated expiration: 2002-10-13
Also published as: JPH0161878U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案はロータ軸方向を扁平形状に形成したロータリア
クチュエータに関する。

（従来の技術）従来、ロータリアクチュエータの一例として第４図に示
すようにロータ軸方向を扁平形状に形成したいわゆる軸
方向空隙型扁平モータが知られている。

この軸方向空隙型扁平モータは、４個のコイル１を同心
円状に配設した略円板状のステータ２と、シャフト３を
介してステータ２に軸支され、かつステータ２の対向面
に永久磁石４を配設した略円板状のロータ５とを備えて
いる。この軸方向空隙型扁平モータは、コイル１に電流
の供給を受け、この結果発生する電磁力によってロータ
５が回転し、この回転力をシャフト３を介して外部出力
している。

（考案が解決しようとする問題点）ところで、回転子を所定ピッチ毎に回転するようにした
いわゆるステッピングモータが、現在、OA機器等に多用
されてきている。一方、配置スペース上ステッピングモ
ータを収納できる箇所が例えば扁平領域に限定されるこ
とがある。そして、ステッピングモータの多用化に伴な
ってこのような制約を受ける機会が多くなり、この改善
策として上述した軸方向空隙型扁平モータをステッピン
グモータとして機能させて利用することが考えられてい
る。

しかしながら、上述した軸方向空隙型扁平モータではス
テータ２側に磁性体のポールピースを有しておらず、コ
イル１が空心になっているため、無通電自己保持トルク
が発生せず、この結果、ステッピングモータとして使う
ことができなかった。

なお、無通電自己保持トルクを持たせてステッピングモ
ータとして使用できるようにするため、モータを第５図
あるいは第６図のように構成することが考えられる（実
開昭61−120245号公報参照）。

すなわち、第５図に示すモータは、固定子鉄心11に凸部
12を形成し、凸部12にコイル13を巻付ける一方、回転子
鉄心14側に突出してポールピース15を設けている。ま
た、第６図に示すモータは、第５図のモータにおける回
定子鉄心14の磁束分布の片寄りを改善するために、回定
子鉄心14側に位置するポールピース15の対向面16を略く
さび状に形成してなっている。そして、第５図，第６図
それぞれのモータは、無通電時にポールピース15に残留
磁気を保持し、回転子鉄心14に対して無通電自己保持ト
ルクを発生するようにしていた。

しかしながら、この場合、回定子鉄心14に凸部12を介し
て単にポールピース15を設けただけである。このため、
このモータの無通電自己保持トルクは、第７図に実線20
で示すように、破線21で示す目標値にくらべ大きく変動
する。この結果、通電して通電トルクを発生しても回転
子鉄心14が静止状態から脱出できなくなってしまうとい
う問題点があった。

本考案は、上記事情に鑑みてなされたもので、扁平領域
にも収納でき、しかも適正な無通電自己保持トルクを有
してステッピングモータの機能を合わせもち、かつ通電
時に静止状態から容易に脱出できるロータリアクチュエ
ータを提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）上記の目的を達成するための本考案の構成を、実施例に
対応する第１図，第２図（Ａ）を用いて説明すると、本
考案は、シャフト46方向を扁平形状に形成し、ステータ
70側に設けた複数のコイル39内に、ヨーク（ステータ側
磁性体）36から延びる凸部38をロータ47のマグネット48
側に臨ませて挿入し、ステータ70におけるロータ47のマ
グネット48に対向する側に、各凸部38に連結されるポー
ルピース41と、ポールピース41より薄い厚さに形成さ
れ、かつポールピース41をリング状に接続するブリッジ
部42とからなる補助磁路形成部材40を配置したことを特
徴とする。

（作用）本考案は、上記構成によって、ポールピースを通過する
磁束の一部がブリッジ部を通る、即ちブリッジ部が余剰
な磁束の磁路となって無通電自己保持トルクを小さい値
に抑えるので通電すると静止状態から容易に脱出する。

（実施例）以下、本考案の一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

第１図は本実施例のロータリアクチュエータを示す断面
図であり、31は取付具32に保持されたハウジングであ
る。ハウジング31は、ベース33と、略円筒形状を成し、
ベース33に被せられてベース33との間に空洞部34を形成
する蓋部35とを備えている。

空洞部34に面した蓋部35にはヨーク36をボルト37で取付
けてある。ヨーク36は略円板状を成しており、同心円状
に４箇所凸部38を形成している。凸部38はコイル39を巻
き付けてあり、コイル39に電流を供給することによって
磁界を発生するようにしており、当該部が磁極部381を
構成している。

凸部38の下端面には略ドーナツ形状の補助磁路形成部材
40がネジ止め固定されている。補助磁路形成部材40は、
第２図（Ａ）に示すように凸部38に固定される所定厚さ
の４個のポールピース41と、ポールピース41より薄い厚
さｔの４個のブリッジ部42とを備え、ブリッジ部42でポ
ールピース41を接続して、略ドーナツ形状を成してい
る。この場合、補助磁路形成部材40は一体に構成してあ
る。このため、個々にポールピースを設ける場合にくら
べ加工性が高まり、また、組付けを手早く完了すること
ができる。なお、本発明は補助磁路形成部材40を一体に
構成することに限定されるものではなく、磁性体を用い
れば別体で構成してもよい。また、ブリッジ部42とポー
ルピース41との接続部43は、本実施例では第２図（Ｂ）
に示すように曲率半径Ｒの曲面に成っている。そして、
曲率半径Ｒを磁性部材42の厚さｔの３倍以上に設定して
いる。この結果、ポールピース41とブリッジ部42とが磁
束分布上なだらかに接続されロータ47（後述）の回転に
伴うトルク変動が緩和されることになる。

なお、本実施例では上述したヨーク36,凸部38,コイル39
および補助磁路形成部材40などでステータ70を構成して
いる。

略円板形状をなすヨーク36の中心にはスラストベアリン
グ44を配設し、また、ベース33には空洞部35に面してメ
タルベアリング45を配設してある。そして、スラストベ
アリング44とメタルベアリング45との間に、非磁性のシ
ャフト46を回転自在に設けている。シャフト46にはヨー
ク36に対向して略円板状のロータ47が取付けてある。ロ
ータ47は、シャフト46に固着した円板形状のロータ本体
部471と、ロータ本体部471にシャフト46を中心として同
心円状に取付けられた複数個の平板状のマグネット48と
から成っている。ロータ本体部471のベース33側の所定
の位置にはストッパピン49を突出して取付けてある。一
方、このストッパピンに対応する位置のベース33には約
120°の円弧状の溝50が形成されており、ストッパピン4
9でロータ47の回転端が位置決めされるようになってい
る。

また、ベース33には２本のアウトプットシャフト51,52
が設けてある。このアウトプットシャフト51,52はギヤ
を介してシャフト46に接続しており、シャフト46の回転
に連動して回転するようになっている。

以上のように構成されたロータリアクチュエータではコ
イル39が順次通電されこの通電によって磁極部381に磁
界を発生し、この磁界によってマグネット48が吸引力を
受けてロータ47がステップ的に回転し、その回転力がア
ウトプットシャフト51,52から出力される。そして、コ
イル39への通電が停止されて無通電状態になっても、磁
極部381にポールピース41を配設していることにより、
ポールピース41に残留磁気が保持され、その結果、無通
電自己保持トルクが発生する。このため、ステッピング
モータとしての機能を有することになる。一方、ポール
ピース41を通過する磁束の一部はブリッジ部42に漏れ
る。この結果、無通電自己保持トルクは軽減され、第３
図に実線22で示すようにその変動は小さくなり、第７図
に破線20で示した目標値に近似するようになる。このよ
うに無通電自己保持トルクの変動が小さく抑えられるた
め、通電されると静止状態から容易に脱出することがで
きる。

また、本実施例ではブリッジ部42とポールピース41との
接続部43を厚さｔの３倍以上の曲率半径Ｒの曲面で形成
しているため、ロータ47が回転したときトルク変動が生
じても磁束分布が徐々に変化して、トルク変動を緩和で
きるという効果を有する。

また、本実施例では無通電自己保持トルクが回転角０度
付近で第３図に示すように右上りの特性となるので、第
７図に示す従来例と異なって回転動作が安定するという
効果を有する。

（考案の効果）本考案は、ロータ軸方向を扁平形状に形成しているので
扁平領域への収納が可能であり、しかもステータにおけ
るロータのマグネット側にステータ側磁性体の凸部に連
結されるポールピースを配設して無通電自己保持トルク
を発生するのでステッピングモータの機能を有すること
ができ、さらにポールピースをポールピースより薄いブ
リッジ部でリング状に接続しており、ポールピースを通
過する磁束の一部がブリッジ部を通るので、無通電自己
保持トルクを目標値に近づけられることとなり、通電時
に静止状態から容易に脱出することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例のロータリアクチュエータを
示す断面図、第２図（Ａ）は同ロータリアクチュエータ
の補助磁路形成部材を示す斜視図、第２図（Ｂ）は同補
助磁路形成部材の接続部の形状を示す模式図、第３図は
同ロータリアクチュエータの無通電自己保持トルクを示
す特性図、第４図は従来のロータリアクチュエータの一
例の軸方向空隙型扁平モータを示す断面図、第５図は従
来の他のロータリアクチュエータを示す展開図、第６図
は従来のさらにその他のロータリアクチュエータを示す
展開図、第７図は同ロータリアクチュエータの無通電自
己保持トルクを示す特性図である。 40…補助磁路形成部材、41…ポールピース、42…ブリッ
ジ部、43…接続部、47…ロータ、70…ステータ、381…
磁極部。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】ロータ軸方向を扁平形状に形成したロータ
リアクチュエータにおいて、ステータ側に設けた複数の
コイル内に、ステータ側磁性体から延びる凸部をロータ
のマグネット側に臨ませて挿入し、ステータにおけるロ
ータのマグネットに対向する側に、前記各凸部に連結さ
れるポールピースと、ポールピースより薄い厚さに形成
され、かつポールピースをリング状に接続するブリッジ
部とからなる補助磁路形成部材を配置したことを特徴と
するロータリアクチュエータ。