JPH08228466A - アクチュエータ - Google Patents
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- JPH08228466A JPH08228466A JP7056686A JP5668695A JPH08228466A JP H08228466 A JPH08228466 A JP H08228466A JP 7056686 A JP7056686 A JP 7056686A JP 5668695 A JP5668695 A JP 5668695A JP H08228466 A JPH08228466 A JP H08228466A
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
- H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
- H02K41/035—DC motors; Unipolar motors
- H02K41/0352—Unipolar motors
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F7/00—Magnets
- H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
- H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
- H01F7/14—Pivoting armatures
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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- H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
- H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
- H01F7/1638—Armatures not entering the winding
- H01F7/1646—Armatures or stationary parts of magnetic circuit having permanent magnet
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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- H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
- H01F7/121—Guiding or setting position of armatures, e.g. retaining armatures in their end position
- H01F7/122—Guiding or setting position of armatures, e.g. retaining armatures in their end position by permanent magnets
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- Electromagnetism (AREA)
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
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- Electromagnets (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 反力を得るためのスプリングのような部品を
要しないアクチュエータを得ること。 【構成】 少なくとも１つの副エアーギャップ８−１又
は８−２を介して対向する２つの磁極片３−１，３−２
が主エアーギャップ５を形成し、前記２つの磁極片は磁
気抵抗部４−１，４−２を介して磁気的に連結するため
の磁路と接続し、前記磁路内には起磁力源を有し、前記
主エアーギャップ内には駆動軸と一体に移動する永久磁
石よりなる移動子６を配設した。
要しないアクチュエータを得ること。 【構成】 少なくとも１つの副エアーギャップ８−１又
は８−２を介して対向する２つの磁極片３−１，３−２
が主エアーギャップ５を形成し、前記２つの磁極片は磁
気抵抗部４−１，４−２を介して磁気的に連結するため
の磁路と接続し、前記磁路内には起磁力源を有し、前記
主エアーギャップ内には駆動軸と一体に移動する永久磁
石よりなる移動子６を配設した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はスプリングなしでコイル
電流に応じて位置を制御できるアクチュエータに関す
る。
電流に応じて位置を制御できるアクチュエータに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、コイル電流に応じて位置を制御
するものとして、ロータリソレノイドがある。この種の
ロータリソレノイドは対向する磁極片の間に永久磁石か
らなる回転子を配設し、電流に応じて生じる起磁力源か
らの磁束を利用して回転子を回転させる基本構成を有し
ている。
するものとして、ロータリソレノイドがある。この種の
ロータリソレノイドは対向する磁極片の間に永久磁石か
らなる回転子を配設し、電流に応じて生じる起磁力源か
らの磁束を利用して回転子を回転させる基本構成を有し
ている。
【０００３】この場合、回転子を任意の位置に制御する
ためには、回転子位置に比例した反力を発生するスプリ
ングを組合せることにより、コイル電流に応じた発生ト
ルクとスプリングの反力のバランスによって停止位置を
決めている。
ためには、回転子位置に比例した反力を発生するスプリ
ングを組合せることにより、コイル電流に応じた発生ト
ルクとスプリングの反力のバランスによって停止位置を
決めている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来装置によれば
スプリング等のメカニカルな部品を必要とし、その結
果、振動及び作動摩耗等の信頼性の問題がある。本発明
は上記課題を解決するためになされたものであり、スプ
リングのようなメカニカルな部品を削減して、信頼性の
あるアクチュエータを提供することを目的としている。
スプリング等のメカニカルな部品を必要とし、その結
果、振動及び作動摩耗等の信頼性の問題がある。本発明
は上記課題を解決するためになされたものであり、スプ
リングのようなメカニカルな部品を削減して、信頼性の
あるアクチュエータを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の［請求項１］に
係るアクチュエータは、少なくとも１つの副エアーギャ
ップを介して対向する２つの磁極片の間に主エアーギャ
ップを形成し、前記２つの磁極片は夫々磁気抵抗部を介
して磁気的に連結するための磁路と接続し、前記磁路内
には起磁力源を有し、前記主エアーギャップ内には駆動
軸と一体に移動する永久磁石よりなる移動子を配設し
た。
係るアクチュエータは、少なくとも１つの副エアーギャ
ップを介して対向する２つの磁極片の間に主エアーギャ
ップを形成し、前記２つの磁極片は夫々磁気抵抗部を介
して磁気的に連結するための磁路と接続し、前記磁路内
には起磁力源を有し、前記主エアーギャップ内には駆動
軸と一体に移動する永久磁石よりなる移動子を配設し
た。
【０００６】本発明の［請求項２］に係るアクチュエー
タは、１つの副エアーギャップをはさんで設けた２つの
磁極片が、対応して設けた突出片の間で主エアーギャッ
プを形成し、前記２つの磁極片同士を磁気的に連結する
磁路と、前記磁路内に設けた磁気抵抗部と少なくとも１
つの起磁力源を有し、前記エアーギャップ内には駆動部
材と一体に移動する永久磁石よりなる移動子を配設し
た。
タは、１つの副エアーギャップをはさんで設けた２つの
磁極片が、対応して設けた突出片の間で主エアーギャッ
プを形成し、前記２つの磁極片同士を磁気的に連結する
磁路と、前記磁路内に設けた磁気抵抗部と少なくとも１
つの起磁力源を有し、前記エアーギャップ内には駆動部
材と一体に移動する永久磁石よりなる移動子を配設し
た。
【０００７】本発明の［請求項３］に係るアクチュエー
タは、１つの副エアーギャップを介して対向する２つの
磁極片を設け、前記磁極片の他端に磁気抵抗部を介在さ
せることにより長方形に折曲した磁路を形成し、前記折
曲した磁路に囲まれた直線状の空間内に永久磁石からな
る移動子を配設すると共に、前記磁路内には少なくとも
１つの起磁力源を設けた。
タは、１つの副エアーギャップを介して対向する２つの
磁極片を設け、前記磁極片の他端に磁気抵抗部を介在さ
せることにより長方形に折曲した磁路を形成し、前記折
曲した磁路に囲まれた直線状の空間内に永久磁石からな
る移動子を配設すると共に、前記磁路内には少なくとも
１つの起磁力源を設けた。
【０００８】
【作用】本発明の［請求項１］に係るアクチュエータ
は、主エアーギャップ間に永久磁石からなる移動子を移
動自在に配設すると共に、主エアーギャップの両側に副
エアーギャップを設けている。したがって電磁コイルに
通電しないときは回転子のＮから出た磁束は夫々両側に
ある磁極片を経由してＳ極に戻り、図１に示す位置に停
止し、安定な状態を保っている。電磁コイルに通電する
と、ここで発生する起磁力は磁路内にある磁気抵抗であ
るエアーギャップ及び副エアーギャップ内に蓄えられ、
これらのエネルギーを最小とする位置に移動子が停止す
る。そしてこの蓄えられたエネルギーが反力の源となっ
てスプリングと同様に機能する。
は、主エアーギャップ間に永久磁石からなる移動子を移
動自在に配設すると共に、主エアーギャップの両側に副
エアーギャップを設けている。したがって電磁コイルに
通電しないときは回転子のＮから出た磁束は夫々両側に
ある磁極片を経由してＳ極に戻り、図１に示す位置に停
止し、安定な状態を保っている。電磁コイルに通電する
と、ここで発生する起磁力は磁路内にある磁気抵抗であ
るエアーギャップ及び副エアーギャップ内に蓄えられ、
これらのエネルギーを最小とする位置に移動子が停止す
る。そしてこの蓄えられたエネルギーが反力の源となっ
てスプリングと同様に機能する。
【０００９】本発明の［請求項２］に係るアクチュエー
タは、主エアーギャップ内を駆動部材と共に永久磁石か
らなる移動子を移動させるものであって、基本的な動作
そのものは［請求項１］と同様である。又、副エアーギ
ャップ及び磁気抵抗部内に蓄えられた磁気エネルギーを
減少する方向での反力がスプリングとしての機能をはた
す。
タは、主エアーギャップ内を駆動部材と共に永久磁石か
らなる移動子を移動させるものであって、基本的な動作
そのものは［請求項１］と同様である。又、副エアーギ
ャップ及び磁気抵抗部内に蓄えられた磁気エネルギーを
減少する方向での反力がスプリングとしての機能をはた
す。
【００１０】本発明の［請求項３］に係るアクチュエー
タは、磁路を直線状とし、これによって囲まれた空間に
永久磁石からなる移動子を設けたものであり、基本的な
動作は［請求項１］，［請求項２］と同様である。
タは、磁路を直線状とし、これによって囲まれた空間に
永久磁石からなる移動子を設けたものであり、基本的な
動作は［請求項１］，［請求項２］と同様である。
【００１１】
【実施例】以下、図面を参照して実施例を説明する。図
１は本発明の［請求項１］に係るアクチュエータの一実
施例の構成図である。図１において、１はアクチュエー
タ本体であり、磁路２と両方の磁極片３−１，３−２と
の間には磁気抵抗部であるエアーギャップ４−１，４−
２が設けられる。
１は本発明の［請求項１］に係るアクチュエータの一実
施例の構成図である。図１において、１はアクチュエー
タ本体であり、磁路２と両方の磁極片３−１，３−２と
の間には磁気抵抗部であるエアーギャップ４−１，４−
２が設けられる。
【００１２】磁極片３−１と３−２との間には主エアー
ギャップ５が設けられ、前記主エアーギャップの両側に
は副エアーギャップ８−１，８−２が設けられる。主エ
アーギャップ内には永久磁石よりなる回転子６が配設さ
れ、シャフト７を介して回転する構成を有している。９
は電磁コイル（起磁力源）である。
ギャップ５が設けられ、前記主エアーギャップの両側に
は副エアーギャップ８−１，８−２が設けられる。主エ
アーギャップ内には永久磁石よりなる回転子６が配設さ
れ、シャフト７を介して回転する構成を有している。９
は電磁コイル（起磁力源）である。
【００１３】次に作用について説明する。先ず、電磁コ
イル９が非通電の状態であれば、磁路２を通る磁束はな
く、回転子のＮ極からの磁束は磁極片３−１，３−２内
を図示のようにＳ極へ向って磁束の流れを形成してい
る。
イル９が非通電の状態であれば、磁路２を通る磁束はな
く、回転子のＮ極からの磁束は磁極片３−１，３−２内
を図示のようにＳ極へ向って磁束の流れを形成してい
る。
【００１４】この場合の磁束は、主エアーギャップを経
由しているため、回転子６の両側にある副エアーギャッ
プ８−１，８−２内の磁束は存在しない。即ち、この状
態が磁気的に最も安定しており、回転子６はこの位置で
停止する。
由しているため、回転子６の両側にある副エアーギャッ
プ８−１，８−２内の磁束は存在しない。即ち、この状
態が磁気的に最も安定しており、回転子６はこの位置で
停止する。
【００１５】次に電磁コイルに通電すると、起磁力源９
からの磁束は磁路２，磁気抵抗４−１，副エアーギャッ
プ８−１又は８−２，磁極片３−２，磁気抵抗４−２，
磁路２の経路に流れる。したがってこの起磁力は磁路内
の磁気抵抗であるエアーギャップ４−１，４−２及び副
エアーギャップ８−１，８−２内に磁気エネルギーとし
て蓄えられる。したがって、これらのエネルギーが最小
となる位置に永久磁石からなる回転子６が回転して止ま
る。
からの磁束は磁路２，磁気抵抗４−１，副エアーギャッ
プ８−１又は８−２，磁極片３−２，磁気抵抗４−２，
磁路２の経路に流れる。したがってこの起磁力は磁路内
の磁気抵抗であるエアーギャップ４−１，４−２及び副
エアーギャップ８−１，８−２内に磁気エネルギーとし
て蓄えられる。したがって、これらのエネルギーが最小
となる位置に永久磁石からなる回転子６が回転して止ま
る。
【００１６】このとき永久磁石からなる回転子の回転に
よるエネルギーも、前記エアーギャップ内に蓄積され
る。本実施例によれば、従来のロータリソレノイドがス
プリングに力学的エネルギーを蓄えて停止位置を決定し
ていたのに対して、エアーギャップに磁気的エネルギー
として蓄えることにより、スプリングの機能を達成す
る。なお、蓄えるエネルギーはエアーギャップの幅ｔと
磁路の断面積ｌによって決定できる。
よるエネルギーも、前記エアーギャップ内に蓄積され
る。本実施例によれば、従来のロータリソレノイドがス
プリングに力学的エネルギーを蓄えて停止位置を決定し
ていたのに対して、エアーギャップに磁気的エネルギー
として蓄えることにより、スプリングの機能を達成す
る。なお、蓄えるエネルギーはエアーギャップの幅ｔと
磁路の断面積ｌによって決定できる。
【００１７】図２は本発明の［請求項２］に係るアクチ
ュエータの一実施例の構成図である。図２において、図
１と同一機能部分については同一符号を付す。本実施例
では磁極片３−１，３−２を円弧状にして中間部分に１
つの副エアーギャップ８を設けたものであり、前記磁極
片で囲まれた内部に突出片１０を円弧状の曲率に合せて
設け、前記円弧状の磁極片３−１，３−２と突出片１０
との間にできた空間４（主エアーギャップ）内を移動子
１１を動かすようにしている。勿論、移動子１１は図示
しない駆動部材と共に移動する。
ュエータの一実施例の構成図である。図２において、図
１と同一機能部分については同一符号を付す。本実施例
では磁極片３−１，３−２を円弧状にして中間部分に１
つの副エアーギャップ８を設けたものであり、前記磁極
片で囲まれた内部に突出片１０を円弧状の曲率に合せて
設け、前記円弧状の磁極片３−１，３−２と突出片１０
との間にできた空間４（主エアーギャップ）内を移動子
１１を動かすようにしている。勿論、移動子１１は図示
しない駆動部材と共に移動する。
【００１８】次に作用について説明する。図２は電磁コ
イル９の電流が０の場合を示す。この場合は移動子１１
からの磁束は図に示されるように流れて、副エアーギャ
ップ８内には流れない。この状態は安定状態であり、移
動子１１はこの位置に停止する。
イル９の電流が０の場合を示す。この場合は移動子１１
からの磁束は図に示されるように流れて、副エアーギャ
ップ８内には流れない。この状態は安定状態であり、移
動子１１はこの位置に停止する。
【００１９】図３は移動子１１に対して反力が作用する
ことを説明する図である。即ち、電磁コイル９の電流を
０とし、移動子１１を図３の位置に移動した場合で説明
する。この場合は、移動子１１からの磁束は図のように
副エアーギャップ８内を通り、ここに磁気エネルギーを
蓄える。したがって副エアーギャップ８内の磁気エネル
ギーが減少する方向（実線矢印）へトルクが発生する。
そしてこのトルクがスプリングと同等の機能を有してい
る。
ことを説明する図である。即ち、電磁コイル９の電流を
０とし、移動子１１を図３の位置に移動した場合で説明
する。この場合は、移動子１１からの磁束は図のように
副エアーギャップ８内を通り、ここに磁気エネルギーを
蓄える。したがって副エアーギャップ８内の磁気エネル
ギーが減少する方向（実線矢印）へトルクが発生する。
そしてこのトルクがスプリングと同等の機能を有してい
る。
【００２０】図４は電磁コイルの電流を所定値にした場
合を説明する図である。ここで電磁コイルの電流を所定
値にすると、副エアーギャップ８内を流れる磁束が磁気
抵抗であるエアーギャップ４側へ流れる。その結果、副
エアーギャップ８内の磁気エネルギーが０となって、安
定状態となる。本実施例によれば生産面で駆動軸の形状
が作りにくい問題があるが、移動子の移動範囲を広く設
定できる。
合を説明する図である。ここで電磁コイルの電流を所定
値にすると、副エアーギャップ８内を流れる磁束が磁気
抵抗であるエアーギャップ４側へ流れる。その結果、副
エアーギャップ８内の磁気エネルギーが０となって、安
定状態となる。本実施例によれば生産面で駆動軸の形状
が作りにくい問題があるが、移動子の移動範囲を広く設
定できる。
【００２１】図５は変形例であって、エアーギャップに
代えて永久磁石１２を図示極性に入れたものである。
又、図６は更に他の変形例をであり、エアーギャップに
代えて磁路１３を細くし、実質的に磁気抵抗を大とした
ものである。図５の変形例によれば、電磁コイルの非通
電時に移動子のバランス位置が設定可能となる。永久磁
石自体が磁気抵抗の役割もはたす。又、図６の変形例に
よれば、連結磁路を一体として製造が可能である。
代えて永久磁石１２を図示極性に入れたものである。
又、図６は更に他の変形例をであり、エアーギャップに
代えて磁路１３を細くし、実質的に磁気抵抗を大とした
ものである。図５の変形例によれば、電磁コイルの非通
電時に移動子のバランス位置が設定可能となる。永久磁
石自体が磁気抵抗の役割もはたす。又、図６の変形例に
よれば、連結磁路を一体として製造が可能である。
【００２２】図７は本発明の［請求項３］に係るアクチ
ュエータの一実施例の構成図である。図７において、図
１と同一機能部分については同一符号を付した。本実施
例では全体構成を直動形にしたものである。したがって
磁極片３−１，３−２の間に副エアーギャップ８を１個
設け、電磁コイル９を設けた磁路２−１と磁極片３−１
との間に磁気抵抗部であるエアーギャップを介在させた
ものである。
ュエータの一実施例の構成図である。図７において、図
１と同一機能部分については同一符号を付した。本実施
例では全体構成を直動形にしたものである。したがって
磁極片３−１，３−２の間に副エアーギャップ８を１個
設け、電磁コイル９を設けた磁路２−１と磁極片３−１
との間に磁気抵抗部であるエアーギャップを介在させた
ものである。
【００２３】次に作用について説明する。先ず、電磁コ
イル９に電流が流れていないとき、磁路は移動子１１の
Ｎ極からＳ極へ磁極片３−１を介して形成される。この
場合、副エアーギャップ８には磁束は流れず、前記図１
の場合と同様に安定状態であり、したがって移動子１１
はこの位置に停止している。
イル９に電流が流れていないとき、磁路は移動子１１の
Ｎ極からＳ極へ磁極片３−１を介して形成される。この
場合、副エアーギャップ８には磁束は流れず、前記図１
の場合と同様に安定状態であり、したがって移動子１１
はこの位置に停止している。
【００２４】移動子１１を矢印方向に移動させるために
は、電磁コイル９に電流を流す。この場合、移動子１１
が所定位置にて停止することを図８によって説明する。
ここでは、電磁コイル９の電流を０とし、移動子１１を
外力にて図示位置に動かした場合を考える。
は、電磁コイル９に電流を流す。この場合、移動子１１
が所定位置にて停止することを図８によって説明する。
ここでは、電磁コイル９の電流を０とし、移動子１１を
外力にて図示位置に動かした場合を考える。
【００２５】この状態では磁極片３−２を介して副エア
ーギャップ８及びエアーギャップ４を介して図示のよう
に磁束が流れる。この時、副エアーギャップ８に蓄えら
れたエネルギーは、これを減らす方向、即ち、移動子１
１を左側に戻そうとする反力として働く。つまりこの反
力がスプリングの作用として動作する。
ーギャップ８及びエアーギャップ４を介して図示のよう
に磁束が流れる。この時、副エアーギャップ８に蓄えら
れたエネルギーは、これを減らす方向、即ち、移動子１
１を左側に戻そうとする反力として働く。つまりこの反
力がスプリングの作用として動作する。
【００２６】更に電磁コイル電流を所定値にすると、図
９に示されるように副エアーギャップ８を流れる磁束が
全てエアーギャップ４側を流れる。その結果、副エアー
ギャップ８内の磁気エネルギーが０となって安定状態と
なる。
９に示されるように副エアーギャップ８を流れる磁束が
全てエアーギャップ４側を流れる。その結果、副エアー
ギャップ８内の磁気エネルギーが０となって安定状態と
なる。
【００２７】以上、図７，図８，図９による説明はいか
にして反力ができてスプリングとしての作用を発生する
かを説明したが、いずれにしても移動子１１を移動させ
るには、あくまでも電磁コイル９に電流を流して作動さ
せることは当然のことである。
にして反力ができてスプリングとしての作用を発生する
かを説明したが、いずれにしても移動子１１を移動させ
るには、あくまでも電磁コイル９に電流を流して作動さ
せることは当然のことである。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば磁
気回路中にエアーギャップを設けるのみで、スプリング
のようなメカニカルな部品を削減できる、信頼性のある
アクチュエータを提供できる。
気回路中にエアーギャップを設けるのみで、スプリング
のようなメカニカルな部品を削減できる、信頼性のある
アクチュエータを提供できる。
【図１】本発明によるアクチュエータの一実施例の構成
図。
図。
【図２】本発明によるアクチュエータの他の実施例の構
成図。
成図。
【図３】図２の動作説明図。
【図４】図２の動作説明図。
【図５】図２の変形例図。
【図６】図２の変形例図。
【図７】本発明の他の実施例の構成図。
【図８】図７の動作説明図。
【図９】図７の動作説明図。
【符号の説明】１ アクチュエータ本体 ２，２−１ 磁路 ３，３−１，３−２ 磁極片 ４，４−１，４−２ 磁気抵抗部５ 主エアーギャップ ６ 移動子（回転子） ７ シャフト ８，８−１，８−２ 副エアーギャップ ９ 電磁コイル １０ 突出片 １１ 移動子 １２ 永久磁石
Claims (3)
- 【請求項１】 少なくとも１つの副エアーギャップを介
して対向する２つの磁極片が主エアーギャップを形成
し、前記２つの磁極片は磁気抵抗部を介して磁気的に連
結するための磁路と接続し、前記磁路内には起磁力源を
有し、前記主エアーギャップ内には駆動軸と一体に移動
する永久磁石よりなる移動子を配設したことを特徴とす
るアクチュエータ。 - 【請求項２】 １つの副エアーギャップをはさんで設け
た２つの磁極片が、対応して設けた突出片の間で主エア
ーギャップを形成し、前記２つの磁極片同士を磁気的に
連結する磁路と、前記磁路内に設けた磁気抵抗部と少な
くとも１つの起磁力源を有し、前記エアーギャップ内に
は駆動部材と一体に移動する永久磁石よりなる移動子を
配設したことを特徴とするアクチュエータ。 - 【請求項３】 １つの副エアーギャップを介して対向す
る２つの磁極片を設け、前記磁極片の他端に磁気抵抗部
を介在させることにより長方形に折曲した磁路を形成
し、前記折曲した磁路に囲まれた直線状の空間内に永久
磁石からなる移動子を配設すると共に、前記磁路内には
少なくとも１つの起磁力源を設けたことを特徴とするア
クチュエータ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05668695A JP3280536B2 (ja) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | アクチュエータ |
| EP96301175A EP0729218B1 (en) | 1995-02-21 | 1996-02-20 | Actuator |
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