JPS63234862A - 電磁アクチユエ−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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、円弧運動を行う電磁アクチュエータに関する
ものである。

（従来の技術） この種のｔ磁アクチュエータには、第３図に示される様
に、一方のステータ磁極２ａからロータ突極１ａ、ｌｃ
を通って他方のステータ磁極２ｂに達する磁路８ａ、８
ｂが発生する。また、この種の電磁アクチュエータには
、電磁アクチュエータが通電されていない時にロータ１
が静止する位置、即ち、安定点ｐが存在する。この安定
点ｐは、ロータ１とステータ２の相対位置が、磁路８ａ
、８ｂを最短とする位置に発生する。

例えば、第３図に示した電磁アクチュエータでは、ロー
タ１が９０度回転する毎に安定点ｐが存在する。第３図
は、ロータ１とステータ２の相対位置が、安定点ｐとな
った様子を描いている。

また、この他にも、第４図に示すような電磁アクチュエ
ータもある。第４図に示す電磁アクチュエータは、ロー
タ１とステータ２の間に安定点ｐが存在しない。なぜな
らば、ロータ１が回転しても、磁路８ａ、８ｂの長さが
変化しないからである。

電磁アクチュエータには、ロータ１が複数の位置で静止
し、さらに、ロータ１が静止した位置で保持力が発生す
ることが好ましい場合がある。このような電磁アクチュ
エータとしては、例えば、車両ドアの自動ロック、及び
、アンロックの駆動源として使用される電磁アクチュエ
ータ等が考えられる。

このような用途では、第４図に示した電磁アクチュエー
タは好ましくない。なぜならば、ロータ１が静止した状
態で保持力が働く安定点ｐが存在しないからである。そ
れゆえに、第４図に示した電磁アクチュエータを用い、
しかもロータ１が静止した位置において保持力を発生さ
せるためには、電力が必要である。

また、このような用途では、第３図に示した電磁アクチ
ュエータも好ましくない。なぜならば、第３図に示した
電磁アクチュエータは、通電によりロータ１が回転する
範囲には安定点ｐが一つしか存在しないからである。そ
れゆえに、第３図に示した電磁アクチュエータを用い、
しかも複数の位置で保持力を発生させるためには、電力
が必要である。

以下、第３図に示した電磁アクチュエータの問題点を第
５図を参照して説明する。説明の都合上、本明細書では
、ロータが反時計回りに回る方向を正、また時計回りに
回転する方向を負と定義する。

第５図において、第３図に示したロータの安定点ｐは×
点で示しである。また、磁路８の長さが変化することに
より、ロータ１とステータ２の間に働く磁気的トルク２
０１は実線で示しである。

先ず、電磁アクチュエータが通電されていない場合を説
明する。

ロータｌが安定点ｐから正方向に回転すると、磁路８ａ
、８ｂが引き延ばされる。それゆえに、ロータ１には、
磁路８ａ、８ｂを短くする方向に磁気的トルク２０１が
加わる。即ち、ロータ１には負方向の保持力が加わる。

同様にして、ロータ１が安定点ｐから負方向に回転した
場合、ロータ１には、正方向の保持力が加わる。

このように、ロータ１が安定点ｐから外れた場合、ロー
タ１には安定点ｐに戻そうとする方向の保持力が加わる
。

次に、電磁アクチュエータに通電した場合を説明する。

第５図において、電機子コイル４．５．６．７が正方向
に通電された時、ロータ１とステータ２の間に働く電磁
的トルク２０２は実線で示しである。また、電機子コイ
ル４．５．６．７が負方向に通電された時、ロータｌと
ステータ２の間に働く電磁的トルク２０３も実線で示し
である。

電磁アクチュエータが通電されると、電機子コイル４．
５．６．７が磁力を発生する。それゆえに、ロータ１に
は、電機子コイル４．５．６．７の通電方向によって定
まる方向に電磁的トルク２０２．２０３が加わる。電磁
的トルク２０２．２０３は、ロータ１の回転角が電機子
コイル４．６の開角αの１／２に近づくと急激に減少す
る。なぜならば、電機子コイル４．６を通過する磁束の
変化が急激に減少するからである。

この結果、ロータ１は正負いずれか一方の方向に回転を
始め、磁気的トルク２０１と電磁的トルク２０２．２０
３がバランスする位置、即ち、電機子コイル４．６の開
角αの約１／２まで回転して静止する。

しかし、電磁アクチュエータへの通電を断てば、ロータ
１には磁気的トルク２０１のみが働くことになり、ロー
タは再び安定点ｐに向かって回転してしまう。

（発明が解決しようとする問題点） このように、従来の電磁アクチュエータでは、ロータ１
を複数の位置に静止させ、しかもその位置で保持力を作
用させるためには、電機子コイル４．５．６．７に通電
し続けなければならないという問題点がある。

そこで、本発明では、ロータを複数の位置に静止させる
ことができ、しかも、保持力の発生に電力を必要としな
い電磁アクチュエータを構成することを技術的課題とす
る。

〔発明の構成〕 （問題点を解決するための手段） 前述した技術的課題を達成するために講じた技術的手段
は、ロータとステータを有する電磁アクチュエータにお
いて、永久磁石を備えた界磁と；電機子コイルと；該電
機子コイルの開角の中に形成された複数の突極と；を設
けたことである。

（作用） 前述した技術的手段によれば、電磁アクチュエータは複
数の突極を備えているので、磁気的な安定点が複数存在
する。

また、複数の突極は電機子コイルの開角の中に形成され
ているので、電機子コイルへ通電することによってロー
タを回転させ、複数の安定点の中から一つを選んでロー
タを静止させることができる。

さらに、磁気的な安定点では保持力が働くので、ロータ
を静止し続けるための電力は不要である。

よって、前述した技術的手段によれば、ロータを複数の
位置に静止させることができ、しかも、保持力の発生に
電力を必要としない電磁アクチュエータを構成すること
ができる。

（実施例） 以下、図面に基づいて、本発明の一実施例を説明する。

なお、図中、従来と同じ構成要素には、同一の符号を付
す。

第１図は、本実施例の電磁アクチュエータを描いた軸直
角方向の断面図である。本実施例の電磁アクチュエータ
では、ステータ２が界磁を、ロータ１が電機子を、それ
ぞれ構成している。

ステータ２は、ステータヨーク３とステータ磁極２ａ、
２ｂを備える。円筒状のステータヨーク３の内周面には
、ステータ磁極２ａ、２ｂが貼り付けられている。ステ
ータ磁極２ａ、２ｂのロータ１に対向する面には、それ
ぞれＮ極とＳ極が着磁されている。また、ステータヨー
ク３にはシャフト９が回転可能に軸支されている。ステ
ータ磁極２ａ、２ｂの内周側には、ロータ１が配設され
ている。ロータ１はシャフト９に固定されており、ステ
ータ２と同軸になっている。

ロータ１は、ロータヨーク１０と二つの電機子コイル１
１．１２を備える。二つの電機子コイル１１．１２は、
同時に通電されるようになっている。また、二つの電機
子コイル１１．１２は、同じ方向の電磁的トルクを発生
するように巻回されている。

ロータヨーク１０には、四つの突極１３．１４．１５．
１６が形成されている。四つの突極１３．１４．１５．
１６は、ロータヨーク１０の開角βの中央部を削って形
成したものである。

以下、第２図を参照して前述した構成の電磁アクチュエ
ータの動作を説明する。

本実施例の電磁アクチュエータには、二つの安定点Ｐ１
、Ｐ２が存在する。説明の都合上、本実施例では、突極
１４．１６がステータ磁極２　ａ　％２ｂの境界に対向
する時を安定点Ｐ１、また、突極１３．１５がステータ
磁極２ａ、２ｂの境界に対向する時を安定点Ｐ２と定義
する。

第２図において、この二つの安定点Ｐ１、Ｐ２は、・点
で示しである。また、ロータ１とステータ２の間に働（
磁気的トルク１０１は実線で示しである。

先ず、電磁アクチュエータが通電されていない場合を説
明する。

ロータ１に形成された四つの突極１３．１４．１５．１
６の内、突極１３．１６、または、突極１４．１５がス
テータ磁極２ａ、２ｂの境界に対向する時、ロータ１と
ステータ２の間に形成される磁路８ａ、８ｂが最も短く
なり、安定点Ｐ１、Ｐ２が形成される。

従って、ロータ１が安定点Ｐ１、Ｐ２から正方向、また
は、負方向に回転すると、磁路８ａ、８ｂは引き伸ばさ
れ、ロータ１を安定点Ｐ１に引き戻そうとする方向に磁
気的トルク１０１が発生する。この結果、安定点Ｐ１、
Ｐ２では、ロータ１に保持力が加わる。

次に、電磁アクチュエータに通電した場合を説明する。

第２図において、電機子コイル１１．１２が正方向に通
電されたことによりロータ１とステータ２の間に働く電
磁的トルク１０２は実線で示しである。また、電機子コ
イル１１．１２が負方向に通電されたことによりロータ
１とステータ２の間に働く電磁的トルク１０３も実線で
示しである。

電磁アクチュエータが通電されると、ロータ１には、電
機子コイル１１．１２の通電方向によつて定まる方向に
電磁的トルク１０２．１０３が加わる。この電磁的トル
ク１０２．１０３は、電機子コイル１１．１２を通過す
る磁束の変化が無くなる位置、即ち、ロータ１の回転角
度が電機子コイル開角βの１／２に近づくと急激に減少
する。

それゆえに、電磁アクチュエータが通電されるとロータ
ｌは正負いずれか一方の方向に回転を始め、磁気的トル
ク１０１と電磁的トルク１０２．１０３がバランスする
位置、即ち、電機子コイル開角βの約１／２まで回転し
て静止する。

そして、その後に電磁アクチュエータへの通電を断てば
、ロータ１は磁気的トルク１０１によって回転し、二つ
の安定点Ｐ１、Ｐ２のどちらか一方に静止する。

よって、本実施例の電磁アクチュエータは、電機子コイ
ル１１．１２へ通電することにより、ロータ１の位置を
安定点Ｐ１から安定点Ｐ２へ、または、安定点Ｐ２から
安定点Ｐ１へと、交互に移動させることができる。なぜ
ならば、本実施例においては、電機子コイル開角βの中
に、二つの突極１４．１５が設けられており、電磁的ト
ルク１０２．１０３が作用する範囲に、二つの安定点Ｐ
１、Ｐ２が存在するからである。

また、本実施例の電磁アクチュエータは、安定点Ｐ１、
Ｐ２においてロータ１に保持力が作用する。従って、ロ
ータ１を複数の位置で静止させるために、電機子コイル
１１．１２に通電し続ける必要はない。

さらに、本実施例の電磁アクチュエータは、ロータ１の
位置を移動させるために、ロータ１が安定点Ｐ１、Ｐ２
のほぼ中間位置を通過するまで通電すればよい。なぜな
らば、ロータ１が安定点Ｐ１、Ｐ２のほぼ中間位置を通
過すれば、ロータ１は磁気的トルク１０１によって回転
し、安定点Ｐ１、Ｐ２に達するからである。従って、本
実施例の電磁アクチュエータは、ロータ１の位置を移動
させるための電力が少なくてすむ。

本実施例においては、安定点を二つ有する例のみを紹介
したが、特に安定点の数は二つである必要はない。安定
点の数を増加させるには、電機子コイルの開角の中に存
在する突極の数を増加させればよい。

また、本実施例においては、突極をロータに形成した例
のみを紹介したが、突極はステータに形成してもよい。

その場合には、ロータに界磁を、ステータに電機子を、
それぞれ形成する。

〔発明の効果〕

本発明は、ロータとステータを有する電磁アクチュエー
タにおいて、永久磁石を備えた界磁と；電機子コイルと
；該電機子コイルの開角の中に形成された複数の突極と
；を設けた電磁アクチュエータである。

従って、ロータを複数の位置に静止させることができ、
しかも、保持力の発生に電力を必要としない電磁アクチ
ュエータを構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の電磁アクチュエータの軸直角方向の
断面図である。 第２図は、第１図に示した電磁アクチュエータのロータ
に加わるトルクの特性図である。 第３図、第４図は、従来の電磁アクチュエータの軸直角
方向の断面図である。 第５図は、第３図に示した電磁アクチュエータのロータ
に加わるトルクの特性図である。 ｌ・・・ロータ（ロータ） ｌａ、ｌｂ、ｌｃ、ｌｄ・−・ｏ−夕突極２・・・ステ
ータ（ステータ） ２ａ、　　２ｂ・・・ステータ磁極（界磁）３・・・ス
テータヨーク ４．５，６．７・・・電機子コイル ８ａ、８ｂ・・・磁路 ９・・・シャフト １０・・・ロータヨーク １１．１２・・・電機子コイル（電機子コイル）１３．
１４，１５．１６・・・突極（突極）１００．２００・
・・磁気的トルク １０１．２０１・・正方向通電時の電磁的トルク１０２
．２０２・・負方向通電時の電磁的トルクα、β・・・
電機子コイル開角 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ロータとステータを有する電磁アクチュエータにおいて
   、 永久磁石を備えた界磁と； 電機子コイルと； 該電機子コイルの開角の中に形成された複数の突極と； を備える電磁アクチュエータ。