JPH0356010Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は所定の角度範囲にわたつてトルクを出
力するロータリソレノイドに関する。

〔従来の技術〕

界磁コイルを正逆方向に励磁して被吸引極を有
するマグネツトロータを所定角度範囲にわたつて
正逆回転させるロータリソレノイド（以下、ソレ
ノイドと記す）は知られている。

従来のソレノイドを第７図及び第８図に示す。
第７図に示すソレノイド７０は筒状のヨーク７１
の内周面に一対のヨーク歯部７２，７３を中心方
向へ突出させ、その先端に異なる磁極が生じるよ
うに、各ヨーク歯部７２，７３に界磁コイル７
４，７５を巻回するとともに、このヨーク歯部７
２，７３の内方にマグネツトロータ７６を回動自
在に配したものである。なお、７７は当該ロータ
７６の回動軸に取付けた回動角規制アーム、７８
はそのストツパである。他方、第８図に示すソレ
ノイド８０は円筒形に形成した巻枠８１の内周面
に複数のスロツト８３…を設け、このスロツト８
３…に取付位置を変えた複数の界磁コイル８２…
を取付けるとともに、この界磁コイル８２…の内
方にマグネツトロータ８４を回動自在に配してな
る。なお、８５は７７と同じ回動角規制アーム、
８６は７８と同じストツパである。いずれも、界
磁コイルを励磁することにより、磁極を発生さ
せ、この磁極とマグネツトロータの被吸引極間に
おける吸引及び反発作用によつてマグネツトロー
タを所定角度範囲にわたつて回動させるものであ
る。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかし、上述したソレノイド７０，８０は次の
ような問題点がある。まず、いずれも磁界は界磁
コイルの軸心方向に発生するため、原理上界磁コ
イルを二組以上必要とするとともに、ヨーク歯部
等の幾何学的構造が複雑となり、小型化、低コス
ト化の要請に応えることが困難である。また、コ
イルの巻回に際し、特殊な内巻専用機を必要とす
る等巻回作業が容易でなく、しかも巻線占積率が
悪くなる。

さらにまた、前者のような双安定型有極ソレノ
イド７０は通常軟磁性体で形成するヨーク歯部を
有し、また、このヨーク歯部の幾何学的位置は固
定である。一方、非通電時にはマグネツトロータ
がヨーク歯部に吸引され、かつ回動角規制アーム
がストツパに係止して停止する。したがつて、回
動角範囲を変更する場合には非通電時において最
大でない吸引力により停止してしまい、通電を解
除するタイミング如何によつてはマグネツトロー
タがバウンドしたり、回動速度、位置決めの点で
不安定となる。なお、この弊害を無くすため、マ
グネツトロータの形状を必要に応じて加工するよ
うにしてもよいが、莫大なコストアツプを生じ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は上述した従来技術に存在する問題点を
解決したソレノイドの提供を目的とするもので、
以下に示すソレノイドによつて達成される。

即ち、本考案に係るソレノイド１は界磁コイル
２と、この界磁コイル２を覆うヨーク３と、この
ヨーク３の内方に回動自在に配したマグネツトロ
ータ５を備えてなる。そして、特に界磁コイル２
は回動軸６に対し同心巻するとともに、ヨーク３
は界磁コイル２の両端面２ａ，２ｂ及び外周面２
ｃを覆うヨーク本体部７を有し、かつ当該両端面
２ａ，２ｂ覆うヨーク本体部７の各端板部３ax，
３bxから界磁コイル２の内周面２ｄに折曲延出
して相対向する異極を形成する一対のヨーク歯部
８，９を備える。また、マグネツトロータ５は上
記回動軸６に固定して当該ヨーク歯部８，９の内
方に配し、かつこのヨーク歯部８，９に対応する
被吸引極５Ｎ，５Ｓを有する。なお、本考案は最
適な実施形態によつてヨーク３を軸方向へ分割
し、分割された各ヨークメンバ３ａ，３ｂを回動
軸６の周方向へ相対変位させることができる。

〔作用〕

次に、本考案の作用について説明する。

本考案に係るソレノイド１は界磁コイル２を励
磁することによつて、可動軸６の軸方向に磁界が
発生する。そして、磁界は界磁コイル２の回りを
覆うヨーク３で形成される磁路を通り、ヨーク歯
部８又は９の一方にＮ極が、また他方にＳ極が発
生する。よつて、ヨーク歯部８，９とマグネツト
ロータ５の被吸引極５Ｎ，５Ｓ間における吸引及
び反発作用が生じて回動軸６は回動する。なお、
各ヨークメンバ３ａ，３ｂを相対変位させれば、
各ヨーク歯部８，９間のギヤツプＰ１，Ｐ２を変
更でき、これにより、非通電状態での最大吸引力
（最大保持力）の発生位置を変更することができ
る。

〔実施例〕

以下には本考案に係る好適な実施例を図面に基
づき詳細に説明する。第１図は本考案の第一実施
例に係るソレノイドの分解斜視図、第２図は同ソ
レノイドの縦断面図、第３図は同ソレノイドの軸
方向からみた磁極及び回動規制機構の構成図、第
４図ａ，ｂは同ソレノイドにおける各ヨークの相
対位置を変更した状態の磁極の関係を示す図、第
５図は第４図におけるマグネツトロータの位置と
非通電時吸引力の関係を示す図、第６図は本考案
の第二実施例に係るソレノイドの縦断面図であ
る。

まず、第一実施例に係るソレノイド１の構造に
ついて説明する。

第１図において、１０はロータユニツトであ
り、中心の回動軸６と、この回動軸６の中間部に
一体に取付けたマグネツトロータ（以下、ロータ
と記す）５からなる。ロータ５は軸に垂直な断面
形状を小判形に形成し、その長手方向端部に一方
がＮ極、他方がＳ極になる180度間隔の被吸引極
５Ｎ，５Ｓを設ける。この場合、ロータ５全体を
永久磁石で形成してもよいし、また、別体に形成
したロータの両端に永久磁石を接着剤等で固着し
てもよい。なお、永久磁石の両先端に同形の磁性
材を貼り付けることにより、磁束通過を良好にで
きる。

一方、１１はコイルユニツトであり、前記ロー
タ５の周面に沿つたチヤンネルを備えるコイルボ
ビン１２と、このボビン１２に巻回した界磁コイ
ル２からなり、界磁コイル２は回動軸６に対し同
心巻されている。

また、３ａは第一ヨークメンバであり、３ｂは
第二ヨークメンバである。各ヨークメンバ３ａと
３ｂはそれぞれ上記コイルユニツト１１の両端側
から挟み、全体を覆う格好で組み付けるもので、
両者は全く同一形状に形成できる。つまり、第一
ヨークメンバ３ａはコイルボビン１２の一方の端
部、つまりコイル２の一方の端面２ａを覆うリン
グ状の端板部３axと、この端板部３axの外周縁
部から直角に折曲延出し、コイル２の外周面２ｃ
半分を覆う筒板部３ayを備えるとともに、この
内周縁部の一部から直角に折曲延出したヨーク歯
部８を備える。このヨーク歯部８の幅は回動軸６
を中心にして160度以内の略半円筒形に形成する
ことが望ましく、その外周面は前記ボビン１２の
内周面に沿い重なる。よつて、ヨーク歯部８は組
付けた際に同様に形成した第二ヨークメンバ３ｂ
のヨーク歯部９に対し第３図のような異極間にお
ける所定のギヤツプＰ１，Ｐ２を生じる。なお、
ヨーク歯部８の高さは第二ヨークメンバ３ｂの端
板部３bxに対し第２図のような所定のクリアラ
ンスＳを生じるように形成する。なお、３byは
筒板部を示す。また、このような各ヨークメンバ
３ａ，３ｂはプレス型による絞りによつて容易に
形成できる。

また、第１図において、１３，１４は前記回動
軸６を回動自在に支持する軸受である。一方の軸
受１３は第一ヨークメンバ３ａの端板部３axの
内周縁部に圧入して固定し、他方の軸受１４も１
３と同様に形成し、第二ヨークメンバ３ｂへ圧入
して固定する。また、１５は全体を覆う円筒形の
ケースである。なお、端面側のケースは前記端板
部３ax，３bxが兼用することになる。

さらに、外部には第３図に示す180度未満の回
動角度範囲を定めるストツパ２０，２１を配設
し、また回動軸６には当該ストツパ２０，２１に
係止する回動角規制アーム２２を取付けて回動角
規制機構を構成する。

次に、ソレノイド１全体の組付方法を説明す
る。

まず、各ヨークメンバ３ａ及び３ｂの内側に軸
受１３及び１４をそれぞれ圧入する。そして、各
軸受１３及び１４に回動軸６の両端を挿入すると
ともに、各ヨークメンバ３ａ，３ｂによりコイル
ユニツト１１とこの中空部に配したロータ５の両
端側を挟み、さらにケース１５にヨークメンバ３
ａと３ｂを圧入すれば、第２図のソレノイド１を
得る。このように、組付は極めて容易である。な
お、この際各ヨークメンバ３ａと３ｂにおける筒
板部３ayと３byの縁部は全周にわたつて当接す
る。また、各ヨークメンバ３ａ，３ｂは回動軸６
の周方向に対し相対変位させ、ヨーク歯部８と９
のギヤツプＰ１，Ｐ２の大きさを変更することが
できる。第４図ａはギヤツプＰ１を小さく、同図
ｂはギヤツプＰ１を大きくした場合を示す。な
お、この変更に際し、ギヤツプＰ１を予め設定し
て組立を行つてもよいし、また、組立後に例えば
ネジ等の締緩自在の固定手段で調整できるように
してもよい。

次に、ソレノイド１の機能について説明する。
まず、非通電状態ではロータ５の吸引作用によつ
て第３図のようにアーム２２がストツパ２０又は
２１のいずれかに安定に係止している。したがつ
て、この状態で界磁コイル２に通電し、ヨーク歯
部８，９にそれぞれ対向するロータ５の被吸引極
５Ｎ，５Ｓに対し異極となる磁極を発生させれ
ば、前記ストツパ２０，２１の位置選定によつて
デツトポイントが回避されているため、ロータ５
とヨーク歯部８，９間の吸引及び反発作用によつ
てロータ５は回動し、他方側のストツパ２０又は
２１にアーム２２が係止するまで回動する。とこ
ろで、ソレノイドの用途によつてストツパ２０，
２１の位置を変更して回動角範囲を変える場合に
おいて、例えば回動角範囲を大きくする場合には
第４図ｂのようにギヤツプＰ１を広げ、非通電時
におけるロータ５に対して最大吸引力が作用する
ように各ヨークメンバ３ａ，３ｂの位置設定を行
えばよい。これによつて、動作が安定かつ確実に
行われ、停止位置の選定自由度も飛躍的に大きく
できる。第５図は非通電時の自然停止位置におけ
ロータ５の位置と吸引力（保持力）の関係を示
す。

次に、第６図を参照して第二実施例について説
明する。なお、第６図において第２図と同一部分
について同一符号を付し、その構成を明確にする
とともに、その詳細な説明は省略する。

第二実施例と第一実施例は次の点において異な
る。まず、ヨーク３の分割において、第二実施例
では円筒形のケース部３１と、このケース部３１
の両端開口を塞ぐ円盤状のカバー部３２，３３に
よつて構成し、このカバー部３２，３３の内面に
ヨーク歯部８，９を突出形成した。なお、ケース
部３２とカバー部３２，３３の組付けは次のよう
になる。まず、端部内周面を若干大径にして段差
を設けたケース部３２の当該端部に、外周面内側
を若干大径に突出させてフランジ部を設けたカバ
ー部３２，３３を挿入し、第６図のようにケース
部３１の端縁を中心側をカシメればよい。一方、
カバー部３２，３３には軸受３４，３５を取付け
るが、この場合、軸受３４，３５の外周面内側に
フランジ部を形成してカバー部３２，３３の内面
に嵌合し、組み付けた際にロータ５と当該軸受３
４間、及びロータ５と軸受３５間における回動軸
６にカラー３６，３７を入れることにより、軸受
３４，３５、それにロータ５の位置規制を行うよ
うにした。このように構成する第二実施例は組立
が容易で、より低コスト化を達成できる。

以上、実施例について詳細に説明したが本考案
はこのような実施例に限定されるものではない。
例えばロータ５の形状は円柱形等の任意の形状で
形成できるとともに、ヨーク３の形状も任意に形
成することができ、その極数も必要によつて４極
以上に設定することができる。また、インナロー
タ型を例示したが回動軸６を固定し、ヨーク側を
回転できるようにしたアウタロータ型に構成して
もよい。さらにまた、ストツパ２０，２１、アー
ム２２は他の同機能を有する任意の構成でよく、
又付設場所も任意である。その他細部の構成、形
状、配置、数量、素材等において本考案の要旨を
逸脱しない範囲で任意に変更実施できる。

〔考案の効果〕

このように本考案は回動軸に対し同心巻した界
磁コイルを備えて構成したため、次のような著効
を得る。

単一の同心巻コイルにより、無駄なスペース
を無くすことができ、また、ヨークもプレス型
で容易に形成できるため、小型軽量、低コスト
化に資するとともに、特に、薄型のソレノイド
を実現できるとともに、製作容易のため、量産
性に優れる。

最適な実施形態によつてヨーク歯部の異極間
ギヤツプの大きさを変更すれば、非通電時のロ
ータ停止位置における吸引力（保持力）を最大
に設定でき、安定かつ確実な動作が保証され
る。また、停止位置の選定自由度も飛躍的に高
めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図：本考案の第一実施例に係るソレノイド
の分解斜視図、第２図：同ソレノイドの縦断面
図、第３図：同ソレノイドの軸方向からみた磁極
及び回動規制機構の構成図、第４図ａ，ｂ：同ソ
レノイドにおける各ヨークの相対位置を変更した
状態の磁極の関係を示す図、第５図：第４図にお
けるロータの位置と非通電時吸引力の関係を示す
図、第６図：本考案の第二実施例に係るソレノイ
ドの縦断面図、第７図，第８図：従来例に係るロ
ータリソレノイドの構成図。 尚図面中、１……ロータリソレノイド、２……界
磁コイル、２ａ，２ｂ……端面、２ｃ……外周
面、２ｄ……内周面、３……ヨーク、３ａ，３ｂ
……ヨークメンバ、３ax，３bx……端板部、５
……マグネツトロータ、５Ｎ，５Ｓ……被吸引
極、６……回動軸、７……ヨーク本体部、８，９
……ヨーク歯部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 〔１〕 回動軸に対し同心巻きした界磁コイル
   と、前記界磁コイルの両端面および外周面を覆
   うヨーク本体部を有し、かつ前記両端面を覆う
   ヨーク本体部の各端板部から界磁コイルの内周
   面に折曲延出して相対向する異極を形成する一
   対のヨーク歯部を有するヨークと、前記回動軸
   に固定して各ヨーク歯部の内方に配し、かつ前
   記ヨーク歯部に対応する被吸引極を有するマグ
   ネツトロータを備えてなるロータリソレノイ
   ド。 〔２〕 前記ヨークは軸方向へ分割して回動軸の
   周方向へ相対変位可能な複数のヨークメンバに
   より構成し、前記各ヨーク歯部間のギヤツプを
   変更できるようにしたことを特徴とする実用新
   案登録請求の範囲第１項記載のロータリソレノ
   イド。