(57)【要約】  保持ブロック部５に保持されたコイル６と、保持ブロック部５に固定され、かつコイル６の軸心線Ｌｓに対して平行に並べて配した回動シャフト４と、保持ブロック部５の所定位置に固定した磁性材により形成した被吸引子７とを設けてなる可動体部Ｓｍを備えるとともに、磁性材により形成したケーシング２と、このケーシング２の内面２ｐ，２ｑに固定し、かつコイル６の軸方向Ｆｓ端部に対向して配するとともに、可動体部Ｓｍの旋回範囲Ｚｍの両端位置Ｘａ，Ｘｂに対応して配した二組のマグネット部８ａ，８ｂとを設けてなる固定体部Ｓｃを備える。
2017038283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後に位置する一対の軸受部を設けたケーシングを有する固定体部及び前記一対の軸受部により回動自在に支持される回動シャフトを有する可動体部を備えるロータリソレノイドであって、保持ブロック部に保持されたコイルと、前記保持ブロック部に固定され、かつ前記コイルの軸心線に対して平行に並べて配した前記回動シャフトと、前記保持ブロック部の所定位置に固定した磁性材により形成した被吸引子とを設けてなる前記可動体部を備えるとともに、磁性材により形成したケーシングと、このケーシングの内面に固定し、かつ前記コイルの軸方向端部に対向して配するとともに、前記可動体部の旋回範囲の両端位置に対応して配した二組のマグネット部とを設けてなる前記固定体部を備えることを特徴とするロータリソレノイド。
【請求項２】
前記可動体部は、単一のコイルを備えるとともに、当該コイルにおける巻線両端に接続し、かつ長さを前記旋回範囲における前記可動体部の変位を許容する長さに選定して前記ケーシングの内部に配した一対の導出リード線を備えることを特徴とする請求項１記載のロータリソレノイド。
【請求項３】
前記保持ブロック部は、前記回動シャフトから見て前記コイルに対する１８０〔°〕反対側の部位に、前記導出リード線を保持する保持スリット部を設けてなることを特徴とする請求項２記載のロータリソレノイド。
【請求項４】
前記保持ブロック部は、この保持ブロック部の片面に固定し、かつ前記コイルの巻線両端と前記一対の導出リード線を接続する回路配線部を有するプリント配線基板を備えることを特徴とする請求項２記載のロータリソレノイド。
【請求項５】
前記保持ブロック部は、前記ケーシングの内面に当接して前記旋回範囲の両端位置に対応した位置規制を行う規制ストッパ部を有することを特徴とする請求項１記載のロータリソレノイド。
【請求項６】
前記マグネット部は、前記コイルの軸方向一端部に対向する、前記ケーシングの片側の内面に配した単一のマグネットにより構成することを特徴とする請求項１記載のロータリソレノイド。
【請求項７】
前記ケーシングの前記片側の内面に対向する他側の内面には、当該他側の内面から突出し、前記各マグネットに対向する磁束収集部をそれぞれ設けることを特徴とする請求項６記載のロータリソレノイド。
【請求項８】
前記マグネット部は、前記コイルの軸方向両端部にそれぞれ対向する、前記ケーシングの相対向する両側の内面に配した一対のマグネットにより構成することを特徴とする請求項１記載のロータリソレノイド。
【請求項９】
前記マグネットは、前記ケーシングの内面に吸着固定するとともに、前記ケーシングの内面に一体形成した一又は二以上の位置決め凸部により位置決めすることを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載のロータリソレノイド。
【請求項１０】
前記被吸引子は、前記コイルの内側空間内であって、かつ当該コイルの中央位置よりも前記回動シャフト側に配することを特徴とする請求項１記載のロータリソレノイド。
【請求項１１】
前記被吸引子は、前記一対のマグネットにおける一方のマグネットに対する距離と他方のマグネットに対する距離を異ならせて配することを特徴とする請求項８記載のロータリソレノイド。
【請求項１２】
前記被吸引子は、軸直角の断面積を、前記コイルの内側空間における軸直角の断面積に対して、０．１〜１０〔％〕の範囲に選定することを特徴とする請求項１記載のロータリソレノイド。
【請求項１３】
前記被吸引子は、前記旋回範囲の両端位置で、中心位置が前記マグネットのエッジ部の位置に対して旋回方向における所定範囲に位置するように固定位置を選定することを特徴とする請求項６，８又は１１記載のロータリソレノイド。
【請求項１４】
前記固定体部は、前記ケーシングの内部に位置決めして配設し、かつ一体形成することにより、少なくとも前記導出リード線をガイドするリード線カバーを有する内部フレーム部を備えることを特徴とする請求項１記載のロータリソレノイド。
【請求項１５】
前記内部フレーム部は、前記保持ブロック部における規制ストッパ部に当接して前記旋回範囲の両端位置に対応した位置規制を行う左右一対のブロック規制部を一体に備えることを特徴とする請求項１４記載のロータリソレノイド。
【請求項１６】
前記内部フレーム部は、前記一対の軸受部における一方の軸受部を一体に備えることを特徴とする請求項１４又は１５記載のロータリソレノイド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受部を設けたケーシングを有する固定体部及びこの軸受部に回動自在に支持される回動シャフトを有する可動体部を備えるロータリソレノイドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、前後に一対の軸受部を配したケーシングを有する固定体部及び当該一対の軸受部により回動自在に支持される回動シャフトを有する可動体部を備えるロータリソレノイド、特に、マグネット等を含む可動部位が回動シャフトを支点に旋回するタイプのロータリソレノイドとしては、既に本出願人が提案した特許文献１で開示されるロータリソレノイドが知られている。【０００３】
特許文献１で開示されるロータリソレノイドは、部品点数の削減及び組立工数の低減に基づくコストダウンを図るとともに、全体の小型コンパクト化を図ることを目的としたものであり、具体的には、ケーシングに設けた軸受部により回動自在に支持されるシャフトと、一端側をシャフトに固定し、かつ他端側を自由端にすることにより旋回可能なマグネット部を有する可動体部と、ケーシングに固定し、給電制御されることにより可動体部を吸引又は反発可能な界磁部とを備え、特に、三角形における一つの角部に対応する位置にシャフトを配し、かつ残りの角部に対応する位置にＳ極とＮ極がそれぞれ生じるマグネット部を配した可動体部と、コイル軸方向における一方の端面をマグネット部に対面させて配した単一コイルを有する界磁部と、可動体部が旋回する範囲を所定の範囲に規制する可動体規制部とを備えて構成したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２２７０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述した特許文献１のロータリソレノイドをはじめ、特に、マグネット等を含む可動部位が旋回するタイプとなる従来のロータリソレノイドは、次のような解決すべき課題が存在した。【０００６】
第一に、マグネットが回動シャフトに支持される構成のため、可動体部の全体重量が大きくなり、出力トルクの低下及び応答性の低下を招きやすい。特に、この種のロータリソレノイドは、シャフトの回動範囲が狭いため、出力トルクの低下及び応答性の低下は高速動作を実現する上でのマイナス要因となり、使用機器における生産性等の低下に直接影響する。【０００７】
第二に、出力トルク及び応答性はマグネットのサイズに影響を受けるため、所定の出力トルク及び応答性を確保するには、マグネットのサイズを対応する大きさにする必要があり、ロータリソレノイドの小型化を実現するには限界があるなど、ロータリソレノイド全体の大型化を招きやすい。【０００８】
第三に、可動体部の重量が大きくなることから慣性モーメントが大きくなる。この結果、ケーシングの内部に、可動体部の旋回範囲を規制する可動体規制部を設けた場合、規制時に生じる衝撃音も大きくなる傾向がある。したがって、静音性を高める観点からも更なる改善の余地があった。【０００９】
第四に、従来のロータリソレノイド、即ち、マグネット等を含む可動部位が旋回するタイプでは、固定側に配するコイルの内側空間に磁極を発生させる高透磁率のコアを配設する必要があり、コイルのインダクタンスはひじょうに大きくなる。この結果、駆動電圧を印加しても電流の立ち上がりが遅くなり、この点も応答性の大きな低下要因になる。【００１０】
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決したロータリソレノイドの提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るロータリソレノイド１は、上述した課題を解決するため、前後に位置する一対の軸受部３ｆ，３ｒを設けたケーシング２を有する固定体部Ｓｃ及び一対の軸受部３ｆ，３ｒにより回動自在に支持される回動シャフト４を有する可動体部Ｓｍを備えるロータリソレノイドであって、保持ブロック部５に保持されたコイル６と、保持ブロック部５に固定され、かつコイル６の軸心線Ｌｓに対して平行に並べて配した回動シャフト４と、保持ブロック部５の所定位置に固定した磁性材により形成した被吸引子７とを設けてなる可動体部Ｓｍを備えるとともに、磁性材により形成したケーシング２と、このケーシング２の内面２ｐ，２ｑに固定し、かつコイル６の軸方向Ｆｓ端部に対向して配するとともに、可動体部Ｓｍの旋回範囲Ｚｍの両端位置Ｘａ，Ｘｂに対応して配した二組のマグネット部８ａ，８ｂとを設けてなる固定体部Ｓｃを備えることを特徴とする。【００１２】
また、本発明は、発明の好適な態様により、可動体部Ｓｍには、単一のコイル６を設けるとともに、当該コイル６における巻線両端６ｓ，６ｔに接続し、かつ長さを旋回範囲Ｚｍにおける可動体部Ｓｍの変位を許容する長さに選定してケーシング２の内部に配した一対の導出リード線１１ｓ，１１ｔを設けることができる。一方、保持ブロック部５には、回動シャフト４から見てコイル６に対する１８０〔°〕反対側の部位Ｘｎに、導出リード線１１ｓ，１１ｔを保持する保持スリット部１２ｓ，１２ｔを設けてもよいし、或いは、この保持ブロック部５の片面に固定し、かつコイル６の巻線両端６ｓ，６ｔと一対の導出リード線１１ｓ，１１ｔを接続する回路配線部５ｐｓ，５ｐｔを有するプリント配線基板５ｐを設けてもよい。さらに、保持ブロック部５には、ケーシング２の内面に当接して旋回範囲Ｚｍの両端位置Ｘａ，Ｘｂに対応した位置規制を行う規制ストッパ部１３ａ，１３ｂを設けることができる。【００１３】
さらに、本発明は、発明の好適な態様により、マグネット部８ａと８ｂは、コイル６の軸方向Ｆｓ一端部に対向する、ケーシング２の片側の内面２ｐに配した単一のマグネット８ａｐと８ｂｐにより構成することができる。この際、ケーシング２の片側の内面２ｐに対向する他側の内面２ｑには、当該他側の内面２ｑから突出し、各マグネット８ａｐ，８ｂｐに対向する磁束収集部１４ａ，１４ｂをそれぞれ設けることができる。また、マグネット部８ａと８ｂは、コイル６の軸方向Ｆｓ両端部にそれぞれ対向する、ケーシング２の相対向する両側の内面２ｐ及び２ｑに配した一対のマグネット８ａｐ，８ａｑ，及び８ｂｐ，８ｂｑにより構成することができる。なお、マグネット８ａｐ，８ｂｐ，８ａｑ，８ｂｑは、ケーシング２の内面２ｐ，２ｑに吸着固定するとともに、ケーシング２の内面２ｐ，２ｑに一体形成した一又は二以上の位置決め凸部１５…により位置決めすることができる。さらに、被吸引子７は、コイル６の内側空間内であって、かつ当該コイル６の中央位置よりも回動シャフト４側に配することができるとともに、一対のマグネット８ａｐ，８ａｑ，及び８ｂｐ，８ｂｑにおける一方のマグネット８ａｐ，８ｂｐに対する距離と他方のマグネットに対する距離を異ならせて配することができる。なお、被吸引子７は、軸直角の断面積を、コイル６の内側空間における軸直角の断面積に対して、０．１〜１０〔％〕の範囲に選定するとともに、旋回範囲Ｚｍの両端位置Ｘａ，Ｘｂで、中心位置７ｃがマグネット８ａｐ，８ｂｐ…のエッジ部Ｅａ，Ｅｂ…の位置に対して旋回方向Ｆｒにおける所定範囲Ｚｓに位置するように固定位置を選定することが望ましい。【００１４】
他方、本発明は、発明の好適な態様により、固定体部Ｓｃには、ケーシング２の内部に位置決めして配設し、かつ一体形成することにより、少なくとも導出リード線１１ｓ，１１ｔをガイドするリード線カバー１７ｃを有する内部フレーム部１７を設けることができる。この際、内部フレーム部１７には、保持ブロック部５における規制ストッパ部１３ａ，１３ｂに当接して旋回範囲Ｚｍの両端位置Ｘａ，Ｘｂに対応した位置規制を行う左右一対のブロック規制部１８ａ，１８ｂを一体に設けることができるとともに、一対の軸受部３ｆ，３ｒにおける一方の軸受部３ｒを一体に設けることもできる。
【発明の効果】
【００１５】
このような構成を有する本発明に係るロータリソレノイド１によれば、次のような顕著な効果を奏する。【００１６】
（１）  重量の大きいマグネット８ａｐ，８ｂｐ，８ａｑ，８ｂｑを固定側となるケーシング２の内面２ｐ，２ｑに固定し、可動側となる回動シャフト４に比較的軽量のコイル６を支持するため、可動体部Ｓｍの全体重量を飛躍的に軽量化でき、高い応答性と出力トルクを確保できる。加えて、コイル６の内側空間には、断面積の小さい被吸引子７以外は存在しないため、コイル６の内側空間における透磁率に比例するコイル６のインダクタンスは数ｍＨの僅かな大きさとなり、駆動電圧を印加した際には、電流をほぼ瞬時に飽和電流まで立ち上げることができるなど、極めて高い応答性を実現できる。この結果、高速動作、更には使用機器における生産性等の向上に大きく寄与できる。【００１７】
（２）  回動シャフト４に支持されるコイル６の軸方向Ｆｓ端部に対向するケーシング２の内面にマグネット８ａｐ，８ｂｐ，８ａｑ，８ｂｑを配するとともに、ケーシング２内面２ｐ，２ｑの配設スペースが許す限り、マグネット８ａｐ，８ｂｐ，８ａｑ，８ｂｑのサイズを大きくすることができるため、結果的に、必要な性能を確保しつつロータリソレノイド１全体の小型化を実現できる。【００１８】
（３）  好適な態様により、可動体部Ｓｍに、単一のコイル６を設けるとともに、当該コイル６における巻線両端６ｓ，６ｔに接続し、かつ長さを旋回範囲Ｚｍにおける可動体部Ｓｍの変位を許容する長さに選定してケーシング２の内部に配した一対の導出リード線１１ｓ，１１ｔを設ければ、可動体部Ｓｍが旋回範囲Ｚｍにわたって変位しても、その変位を導出リード線１１ｓ，１１ｔにより容易に吸収できる。これにより、導出リード線１１ｓ，１１ｔを含む電気系統の信頼性を高めることができる。【００１９】
（４）  好適な態様により、保持ブロック部５に、コイル６の位置に対して１８０〔°〕反対側の部位Ｘｎに、導出リード線１１ｓ，１１ｔを保持する保持スリット部１２ｓ，１２ｔを設ければ、コイル６における巻線両端６ｓ，６ｔに接続した導出リード線１１ｓ，１１ｔの中間位置を保持スリット部１２ｓ，１２ｔにより保持できるため、特に、コイル６における巻線両端６ｓ，６ｔと導出リード線１１ｓ，１１ｔの接続部分に付加される応力を阻止し、当該接続部分における断線等を回避できる。【００２０】
（５）  好適な態様により、保持ブロック部５に、この保持ブロック部５の片面に固定し、かつコイル６の巻線両端６ｓ，６ｔと一対の導出リード線１１ｓ，１１ｔを接続する回路配線部５ｐｓ，５ｐｔを有するプリント配線基板５ｐ設ければ、コイル６の巻線両端６ｓ，６ｔと一対の導出リード線１１ｓ，１１ｔを、共に、プリント配線基板５ｐ上に固定できるため、巻線両端６ｓ，６ｔと一対の導出リード線１１ｓ，１１ｔの接続を容易かつ確実に行うことができる。しかも、回路配線部５ｐｓ，５ｐｔにより、一対の導出リード線１１ｓ，１１ｔの導出位置を設定し、一対の導出位置を可及的に離間させることにより、ケーシング２の内部を引き回す導出リード線１１ｓ，１１ｔの湾曲部位における曲率半径をより大きくできるため、可動体部Ｓｍの反復的な回動変位に対する導出リード線１１ｓ，１１ｔや接続部位の耐久性をより高めることができる。さらに、接続部位の確実な固定により、振動等に対する固定強度及び耐久性の向上を図れるとともに、インサート成形等により保持ブロック部５とプリント配線基板５ｐを一体成形する場合であっても成形時の安定性を確保することにより良好な成形を行うことができる。【００２１】
（６）  好適な態様により、保持ブロック部５に、ケーシング２の内面に当接して旋回範囲Ｚｍの両端位置Ｘａ，Ｘｂに対応した位置規制を行う規制ストッパ部１３ａ，１３ｂを設ければ、可動体部Ｓｍの軽量化により慣性モーメントを小さくできるため、ケーシング２の内部に規制ストッパ部１３ａ，１３ｂを設けた場合であっても、衝突時の衝撃音を低減することができ、より静音性を高めることができる。【００２２】
（７）  好適な態様により、マグネット部８ａと８ｂを、コイル６の軸方向Ｆｓ一端部に対向する、ケーシング２の片側の内面２ｐに配した単一のマグネット８ａｐと８ｂｐにより構成すれば、必要最少限の部品点数で足りるため、ロータリソレノイド１の小型化及び低コスト化を図る観点から最も有利な形態として実施できる。【００２３】
（８）  好適な態様により、ケーシング２の片側の内面２ｐに対向する他側の内面２ｑに、当該他側の内面２ｑから突出し、各マグネット８ａｐ，８ｂｐに対向する磁束収集部１４ａ，１４ｂをそれぞれ設ければ、磁束収集部１４ａ，１４ｂによる磁力線の収束作用によりコイル６を通過する磁束密度をより高めることができるため、応答性と出力トルクの更なる向上に寄与できる。【００２４】
（９）  好適な態様により、マグネット部８ａと８ｂを、コイル６の軸方向Ｆｓ両端部にそれぞれ対向する、ケーシング２の相対向する両側の内面２ｐ及び２ｑに配した一対のマグネット８ａｐ，８ａｑ，及び８ｂｐ，８ｂｑにより構成すれば、ケーシング２の片側の内面２ｐにのみマグネット８ａｐと２ｂｐを配する場合に比べ、マグネット数量は２倍になるも、ロータリソレノイド１の応答性と出力トルク及び磁気バランスと安定性を確保する観点から最も有利な形態として実施できる。【００２５】
（１０）  好適な態様により、マグネット８ａｐ，８ｂｐ，８ａｑ，８ｂｑを、ケーシング２の内面２ｐ，２ｑに吸着固定するとともに、ケーシング２の内面２ｐ，２ｑに一体形成した一又は二以上の位置決め凸部１５…により位置決めするようにすれば、マグネット８ａｐ…を取付けるための部品の追加が不要になるため、容易かつ低コストに実施できるとともに、マグネット８ａｐ…の位置決めを正確に行うことができる。加えて、マグネット８ａｐ…とケーシング２の内面２ｐ…が直接面接触するため、良好な磁気回路（磁路）を構成できる。【００２６】
（１１）  好適な態様により、被吸引子７を、コイル６の内側空間内であって、かつ当該コイル６の中央位置よりも回動シャフト４側に配すれば、リニアに変化する被吸引子７による吸引力の変化角度をより大きくできるとともに、両端位置Ｘａ，Ｘｂで吸引力を最大にできるため、安定した自己保持作用を確保できる。【００２７】
（１２）  好適な態様により、被吸引子７を配するに際し、一対のマグネット８ａｐ，８ａｑ，及び８ｂｐ，８ｂｑにおける一方のマグネット８ａｐ，８ｂｐに対する距離と他方のマグネットに対する距離を異ならせて配すれば、回動シャフト４の軸方向Ｆｓに対して適度の力を作用させることができるため、可動体部Ｓｍのガタツキを防止できるとともに、無用な振動や騒音の発生を抑制できる。【００２８】
（１３）  好適な態様により、被吸引子７の軸直角の断面積を、コイル６の内側空間における軸直角の断面積に対して、０．１〜１０〔％〕の範囲に選定すれば、停止時の自己保持力を得る必要な吸引力（保持トルク）を確保し、かつ無用な吸引力を排除する観点から安定した自己保持作用を確実に実現できるとともに、その最適化も容易に行うことができる。【００２９】
（１４）  好適な態様により、被吸引子７の固定位置を選定するに際し、旋回範囲Ｚｍの両端位置Ｘａ，Ｘｂで、中心位置７ｃがマグネット８ａｐ，８ｂｐ…のエッジ部Ｅａ，Ｅｂ…の位置に対して旋回方向Ｆｒにおける所定範囲Ｚｓに位置するように選定すれば、非通電時であっても自己保持力を作用させることができるため、可動体部Ｓｍを両端位置Ｘａ，Ｘｂで停止させることができるとともに、被吸引子７のサイズを小さくし、通電時（移動開始時）に対する影響をより少なくした場合であっても確実に停止させることができる。【００３０】
（１５）  好適な態様により、固定体部Ｓｃに、ケーシング２の内部に位置決めして配設し、かつ一体形成することにより、少なくとも導出リード線１１ｓ，１１ｔをガイドするリード線カバー１７ｃを有する内部フレーム部１７を設ければ、ケーシング２の内部に配する導出リード線１１ｓ，１１ｔの引き回し位置を規制できるため、安定に導くことができるとともに、振動等によるコイル６との干渉及びトラブルを回避し、動作の信頼性を高めることができる。【００３１】
（１６）  好適な態様により、内部フレーム部１７に、保持ブロック部５における規制ストッパ部１３ａ，１３ｂに当接して旋回範囲Ｚｍの両端位置Ｘａ，Ｘｂに対応した位置規制を行う左右一対のブロック規制部１８ａ，１８ｂを一体に設ければ、保持ブロック部５の変位は内部フレーム部１７との衝突により規制されるため、内部フレーム部１７の形状や素材を選定することにより、衝突時の衝撃吸収によるバウンドの低減及び騒音の低減を図ることができる。【００３２】
（１７）  好適な態様により、内部フレーム部１７に、一対の軸受部３ｆ，３ｒにおける一方の軸受部３ｒを一体に設ければ、別途の軸受部３ｒが不要となるため、部品点数の削減によるコスト低減及び製作性の向上に寄与できるとともに、軸受部３ｒを内部フレーム部１７の他の機能部位（例えば、ブロック規制部１８ａ，１８ｂ）に対して、正確に位置決めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の好適実施形態に係るロータリソレノイドの断面正面図、
【図２】同ロータリソレノイドの断面側面図、
【図３】同ロータリソレノイドの配線系統を示す断面正面図、
【図４】同ロータリソレノイドに備えるマグネットの取付構造を抽出して示す断面側面図、
【図５】同ロータリソレノイドの外観正面図、
【図６】同ロータリソレノイドのマグネットと被吸引子の関係を説明するための原理構成図、
【図７】同ロータリソレノイドの磁気回路を説明するための模式的断面側面図、
【図８】同ロータリソレノイドの磁気回路を説明するための模式的断面平面図、
【図９】同ロータリソレノイドの作用説明図、
【図１０】同ロータリソレノイドの通電開始からの時間に対する電流の大きさの応答波形図、
【図１１】同ロータリソレノイドの可動体部の回動角度に対する出力トルクの変化特性図、
【図１２】本発明の変更実施形態に係るロータリソレノイドの配線系統を示す断面正面図、
【図１３】本発明の他の変更実施形態に係るロータリソレノイドの断面正面図、
【図１４】本発明の他の変更実施形態に係るロータリソレノイドの断面平面図、
【図１５】図１４の変更例に係るロータリソレノイドの断面平面図、
【図１６】本発明の他の変更実施形態に係るロータリソレノイドの図１７中Ｃ１６−Ｃ１６線における断面正面図、
【図１７】同ロータリソレノイドの断面側面図、
【図１８】同ロータリソレノイドに備える保持ブロック部を構成するプリント配線基板の正面図、
【図１９】同ロータリソレノイドに備える筺体部に内部フレーム部を組付けた状態を示す断面正面図、
【図２０】同ロータリソレノイドに備える内部フレーム部の外観斜視図、
【符号の説明】
【００３４】
１：ロータリソレノイド，２：ケーシング，２ｐ：ケーシングの内面，２ｑ：ケーシングの内面，３ｆ：軸受部，３ｒ：軸受部，４：回動シャフト，５：保持ブロック部，５ｐ：プリント配線基板，５ｐｓ：回路配線部，５ｐｔ：回路配線部，６：コイル，６ｓ：巻線端，６ｔ：巻線端，７：被吸引子，７ｃ：中心位置，８ａ：マグネット部，８ｂ：マグネット部，８ａｐ：マグネット，８ｂｐ：マグネット，８ａｑ：マグネット，８ｂｑ：マグネット，１１ｓ：導出リード線，１１ｔ：導出リード線，１２ｓ：保持スリット部，１２ｔ：保持スリット部，１３ａ：規制ストッパ部，１３ｂ：規制ストッパ部，１４ａ：磁束収集部，１４ｂ：磁束収集部，１５…：位置決め凸部，１７：内部フレーム部，１７ｃ：リード線カバー，１８ａ：ブロック規制部，１８ｂ：ブロック規制部，Ｘｎ：コイルの位置に対して１８０〔°〕反対側の部位，Ｘａ：旋回範囲の端位置（一端位置），Ｘｂ：旋回範囲の端位置（他端位置），Ｓｃ：固定体部，Ｓｍ：可動体部，Ｌｓ：軸心線，Ｆｓ：コイルの軸方向，Ｆｒ：旋回方向，Ｚｍ：旋回範囲，Ｅａ：マグネットのエッジ部，Ｅｂ：マグネットのエッジ部
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
次に、本発明に係る最良実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。【００３６】
まず、本実施形態に係るロータリソレノイド１の全体構成について、図１〜図６を参照して具体的に説明する。【００３７】
このロータリソレノイド１は、大別して、前後に位置する一対の軸受部３ｆ，３ｒを設けたケーシング２を有する固定体部Ｓｃと、一対の軸受部３ｆ，３ｒにより回動自在に支持される回動シャフト４を有する可動体部Ｓｍとを備えている。【００３８】
この場合、可動体部Ｓｍは、図１及び図２に示すように、絶縁素材である合成樹脂素材により一体成形した保持ブロック部５を備え、この保持ブロック部５は、上部に配した筒形状のブロック上部５ｕと、このブロック上部５ｕの軸方向Ｆｓ中央位置から下方に延設した平盤形状のブロック下部５ｄからなる。【００３９】
そして、ブロック上部５ｕに回動シャフト４の中間位置を貫通させた状態に固定するとともに、ブロック下部５ｄに単一のコイル６及び磁性材により形成した被吸引子７を配する。したがって、保持ブロック部５に対する、回動シャフト４，コイル６及び被吸引子７の組付は、合成樹脂素材により保持ブロック部５を成形する際に、インサート成形法により一体成形することができる。これにより、コイル６は、保持ブロック部５に保持され、かつ被吸引子７は、保持ブロック部５の所定位置に固定されるとともに、回動シャフト４は、保持ブロック部５に固定され、かつコイル６の軸心線Ｌｓに対して平行に並べて配される構造となる可動体部Ｓｍが構成される。【００４０】
一方、固定体部Ｓｃは、図１及び図２に示すように、磁性材（望ましくは軟磁性材）により形成したケーシング２を備え、このケーシング２は、前面が開放面となる筺体部２ｍと、この筺体部２ｍの開放面を覆う蓋体部２ｃにより構成する。これにより、蓋体部２ｃの内面がケーシング２の内面２ｑとなり、この内面２ｑに対向（対面）する筺体部２ｍの内面がケーシング２の内面２ｐとなる。【００４１】
この筺体部２ｍと蓋体部２ｃは、後述する二組のマグネット部８ａ，８ｂからの磁力線が通る磁気回路（磁路）を構成するため、設計，コスト及び重量が許容される範囲で、できるだけ肉厚を大きくすることが望ましい。例示の場合、通常のケーシングの１．５倍程度となる１．５〔ｍｍ〕厚に選定した。なお、図１に示すケーシング２の高さ寸法は３５〔ｍｍ〕である。本実施形態に係るロータリソレノイド１は、構造面及び性能面からの小型化が可能となるため、その分、ケーシング２の肉厚を大きくすることが可能となる。この結果、磁路断面積を大きくすることができ、磁路に係わる磁気的損失を小さくできるとともに、機械的強度（剛性）を高めることができる。しかも、後述する静音性の向上にも寄与できる。【００４２】
そして、ケーシング２の内面２ｐ，２ｑには、可動体部Ｓｍの旋回範囲Ｚｍの両端位置Ｘａ，Ｘｂ（図９参照）に対応し、かつコイル６の軸方向Ｆｓ端部に対向して配した二組のマグネット部８ａ，８ｂを固定する。この場合、図６（図８）に示すように、一方のマグネット部８ａは、ケーシング２の内面２ｐに固定したマグネット８ａｐとケーシング２の内面２ｑに固定したマグネット８ａｑにより構成するとともに、他方のマグネット部８ｂは、ケーシング２の内面２ｐに固定したマグネット８ｂｐとケーシング２の内面２ｑに固定したマグネット８ｂｑにより構成する。これにより、マグネット部８ａと８ｂは、コイル６の軸方向Ｆｓ両端部にそれぞれ対向する、ケーシング２の相対向する両側の内面２ｐ及び２ｑに配した一対のマグネット８ａｐ，８ａｑ，及び８ｂｐ，８ｂｑにより構成される。このように構成すれば、ケーシング２の片側の内面２ｐにのみマグネット８ａｐと２ｂｐを配する場合に比べ、マグネット数量は２倍になるも、ロータリソレノイド１の応答性と出力トルク及び磁気バランスと安定性を確保する観点から最も有利な形態として実施できる利点がある。【００４３】
また、一つのマグネット８ａｐは、ケーシング２の内面２ｐに対して、次のように固定することができる。まず、マグネット８ａｐは、図３及び図４に示すように、偏平な直方体形に形成し、一つの角部をスライス形状にすることにより、傾斜した規制面８ｘを形成する。マグネット８ａｐは、最も大きな面積を有する二つの対峙する面の一方がＮ極に、他方がＳ極にそれぞれ着磁される。したがって、規制面８ｘを設けることにより、表裏を反対に取付けてしまう製造上のミスを防止することができる。【００４４】
そして、マグネット８ａｐを、ケーシング２の内面２ｐに固定するに際しては、内面２ｐにマグネット８ａｐを直接吸着させて固定する。この際、ケーシング２の内面２ｐには、図３及び図４に示すように、三つの位置決め凸部１５…を一体形成する。この位置決め凸部１５…は、図４に示すように、ケーシング２を製作する際に、プレス成形等により容易に設けることができる。三つの位置決め凸部１５…のうち、一つ目の位置決め凸部１５はマグネット８ａｐの規制面８ｘに係止させ、二つ目の位置決め凸部１５はマグネット８ａｐの底辺部８ｙに係止させ、三つ目の位置決め凸部１５はマグネット８ａｐの縦辺部８ｚに係止させる。この三つ目の位置決め凸部１５は、マグネット８ａｐの隣に並べて配するマグネット８ｂｐに共用する。図５は、ケーシング２の外面に現れる各位置決め凸部１５…を示している。【００４５】
このように、マグネット８ａｐをケーシング２の内面２ｐに固定するに際し、マグネット８ａｐを、ケーシング２の内面２ｐに、直接吸着させて固定するとともに、ケーシング２の内面２ｐ，２ｑに一体形成した一又は二以上の位置決め凸部１５…により位置決めするようにすれば、マグネット８ａｐ…を取付けるための部品の追加が不要になるため、容易かつ低コストに実施できるとともに、マグネット８ａｐ…の位置決めを正確に行うことができ、加えて、マグネット８ａｐ…とケーシング２の内面２ｐ…が直接面接触するため、良好な磁気回路（磁路）を構成できる利点がある。【００４６】
以上、マグネット８ａｐをケーシング２の内面２ｐに固定する手順について説明したが、他のマグネット８ｂｐをケーシング２の内面２ｐに固定する場合も、図３に示すように、マグネット８ａｐに対して左右対称になる点を除いて同様に行うことができる。また、他のマグネット８ａｑ，８ｂｑをケーシング２における他方の内面２ｑに固定する場合も、マグネット８ａｐ，８ｂｐをケーシング２の内面２ｐに固定する場合と同様に固定することができる。【００４７】
一方、前述した可動体部Ｓｍにおける保持ブロック部５は、固定体部Ｓｃとの関係で、次の点を考慮して構成する。まず、ブロック下部５ｄの左右に、それぞれケーシング２の内面に当接して旋回範囲Ｚｍの両端位置Ｘａ，Ｘｂに対応した位置規制を行う規制ストッパ部１３ａ，１３ｂを設ける。本実施形態に係るロータリソレノイド１は、可動体部Ｓｍにコイル６を配するため、可動体部Ｓｍの軽量化を図ることができ、慣性モーメントを小さくできる。この結果、ケーシング２の内部に規制ストッパ部１３ａ，１３ｂを設けた場合であっても、衝突時の衝撃音を低減することができ、より静音性を高めることができる。特に、前述したように、ケーシング２の肉厚を大きくしたことに伴い、規制ストッパ部１３ａ，１３ｂが衝突するケーシング２の剛性が高まることと相俟って、極めて高い静音性を確保できる。【００４８】
保持ブロック部５に被吸引子７を設けるに際しては次の点を考慮する。まず、被吸引子７は、丸棒状に形成したピン部材を使用し、端面（例示は、径１．７〔ｍｍ〕）が各マグネット８ａｐ…の磁極面に対して平行となるように配する。なお、この場合、ピン部材の中間位置に段差を形成することにより、保持ブロック部５からの抜止めを図ることができる。【００４９】
さらに、被吸引子７を配するに際し、一対のマグネット８ａｐ，８ａｑ，及び８ｂｐ，８ｂｑにおける一方のマグネット８ａｐ，８ｂｐに対する距離と他方のマグネットに対する距離を異ならせる。即ち、図２及び図６に示すように、被吸引子７を、一方のマグネット８ａｐ（８ｂｐ）側に対して、より近づけた位置に配する。このように配すれば、回動シャフト４の軸方向Ｆｓに対して適度の力を作用させることが可能になるため、可動体部Ｓｍのガタツキを防止できるとともに、無用な振動や騒音の発生を抑制できる利点がある。【００５０】
被吸引子７の端面の大きさ、即ち、被吸引子７の軸直角の断面積は、コイル６の内側空間における軸直角の断面積に対して、０．１〜１０〔％〕の範囲に選定する。このように選定すれば、停止時の自己保持力を得る必要な吸引力（保持トルク）を確保し、かつ無用な吸引力を排除する観点から安定した自己保持作用を確実に実現できるとともに、その最適化も容易に行うことができる。より具体的には、被吸引子７の吸引トルクを、コイル６の通電時のトルクに対して、概ね５〜５０〔％〕にすることにより揺動及び静止（吸引による自己保持）が可能になる。したがって、被吸引子７の吸引トルクが下限となる５〔％〕であれば、被吸引子７の軸直角の断面積を、０．１〜１〔％〕に選定することが望ましいとともに、上限となる５０〔％〕であれば、被吸引子７の軸直角の断面積を、１〜１０〔％〕に選定することが望ましい。【００５１】
なお、断面積の比率が、０．１〔％〕未満の場合、被吸引子７の断面積が過小になるため、吸引力が不足し、必要な保持トルクを確保できないとともに、断面積の比率が、１０〔％〕を越えた場合、被吸引子７の断面積がマグネット８ａｐ…の面積に近付き、軸方向Ｆｓの吸引力が過大になるため、吸引力による旋回方向（揺動方向）の保持トルクの寄与が小さくなり、保持状態が不安定となる。【００５２】
また、被吸引子７は、コイル６の内側空間内であって、かつ当該コイル６の中央位置よりも回動シャフト４側に配する。なお、中央位置は軸直角の方向であって、回動シャフト４からの放射方向及び旋回方向における中央位置を意味する。このように配すれば、リニアに変化する被吸引子７による吸引力の変化角度をより大きくできるとともに、両端位置Ｘａ，Ｘｂで吸引力を最大にできるため、安定した自己保持作用を確保できる。なお、コイル６の中央位置よりも外側に配した場合、旋回範囲Ｚｍが狭くなるとともに、旋回開始時のトルク不足（コイル６により発生するトルクから被吸引子７による吸引トルクを引いたトルク（起動時のトルクに相当）が小さくなりすぎる不具合を生じる。【００５３】
例示（図１）の場合、被吸引子７の径を１〜２〔ｍｍ〕に選定し、回動シャフト４の中心に対して径方向１０〔ｍｍ〕の位置に配すれば、０．００５〜０．０２〔Ｎｍ〕の保持トルクを得ることができる。
さらに、被吸引子７の固定位置を選定するに際しては、図６（図９）に示すように、可動体部Ｓｍの旋回範囲Ｚｍの両端位置Ｘａ，Ｘｂで、中心位置７ｃがマグネット８ａｐ，８ｂｐ…のエッジ部Ｅａ，Ｅｂ…の位置に対して旋回方向Ｆｒにおける所定範囲Ｚｓに位置するように選定する。例示の場合、所定範囲Ｚｓは被吸引子７の直径寸法とほぼ同じである。このように選定すれば、非通電時であっても自己保持力を作用させることができるため、可動体部Ｓｍを両端位置Ｘａ，Ｘｂで停止させることができるとともに、被吸引子７のサイズを小さくし、通電時（移動開始時）に対する影響をより少なくした場合であっても確実に停止させることができる。【００５４】
一方、可動体部Ｓｍには、コイル６の巻線両端６ｓ，６ｔに接続し、かつ長さを旋回範囲Ｚｍにおける可動体部Ｓｍの変位を許容する長さに選定することによりケーシング２の内部に配した一対の導出リード線１１ｓ，１１ｔを設ける。これにより、可動体部Ｓｍが旋回範囲Ｚｍにわたって変位しても、導出リード線１１ｓ，１１ｔはその変位を容易に吸収できるため、導出リード線１１ｓ，１１ｔを含む電気系統の信頼性を高めることができる。したがって、導出リード線１１ｓ，１１ｔの長さは、当該変位を許容する十分な長さを選定することが望ましい。なお、Ｊｓ，Ｊｔは、巻線両端６ｓ，６ｔと導出リード線１１ｓ，１１ｔの接続部を示している。この場合、接続部ＪｓとＪｔが位置する保持ブロック部５の部位には、段差を形成し、接続部ＪｓとＪｔが接触しないよう離間距離を確保することが望ましい。【００５５】
また、導出リード線１１ｓ，１１ｔを配するに際し、図２及び図３に示すように、保持ブロック部５（ブロック上部５ｕ）におけるコイル６に対して１８０〔°〕反対側の部位Ｘｎに、導出リード線１１ｓ，１１ｔを保持する保持スリット部１２ｓ，１２ｔを設ける。これにより、コイル６における巻線両端６ｓ，６ｔに接続した導出リード線１１ｓ，１１ｔの中間位置を保持スリット部１２ｓ，１２ｔにより保持できるため、特に、コイル６における巻線両端６ｓ，６ｔと導出リード線１１ｓ，１１ｔの接続部分に付加される応力を阻止し、当該接続部分における断線等を回避できる。【００５６】
一方、図３において、符号１７ｃは、ゴム素材或いは合成樹脂素材等の絶縁素材により形成した導出リード線１１ｓ，１１ｔをガイドするリード線カバーであり、このリード線カバー１７ｃは、ケーシング２の内部に配する内部フレーム部１７の一形態として位置付けられる。したがって、導出リード線１１ｓ，１１ｔは、このリード線カバー１７ｃの内部を通して、ケーシング２の外部に導出される。このようなリード線カバー１７ｃを形成した内部フレーム部１７を設ければ、ケーシング２の内部に配する導出リード線１１ｓ，１１ｔの引き回し位置を規制できるため、安定に導くことができるとともに、振動等によるコイル６との干渉及びトラブルを回避し、動作の信頼性を高めることができる利点がある。【００５７】
次に、本実施形態に係るロータリソレノイド１の機能（作用）について、図７〜図１１を参照して説明する。【００５８】
本実施形態に係るロータリソレノイド１における可動体部Ｓｍの旋回範囲Ｚｍ、即ち、停止位置となる左右の両端位置ＸａとＸｂ間の角度（旋回範囲Ｚｍ）は、図９に示すように、概ね２０〔°〕に設定した。したがって、可動体部Ｓｍの停止位置となる一端位置Ｘａでは、可動体部Ｓｍの規制ストッパ部１３ａがケーシング２の内面に当接し、可動体部Ｓｍの他方の停止位置となる他端位置Ｘｂでは、可動体部Ｓｍの規制ストッパ部１３ｂがケーシング２の内面に当接する。このようなロータリソレノイド１は、その往復回動性を利用した二位置の切換アクチュエータとして利用できる。【００５９】
最初に、非通電時の作用について説明する。非通電時には、コイル６に電流が流れないため、可動体部Ｓｍの自己保持力により、一端位置Ｘａ又は他端位置Ｘｂの一方で停止している。【００６０】
即ち、図６に示すように、一端位置Ｘａ側には、マグネット８ａｐ及び８ａｑが配され、他端位置Ｘｂ側には、マグネット８ｂｐ及び８ｂｑが配されるとともに、可動体部Ｓｍの旋回方向中央位置には、被吸引子７が固定されるため、可動体部Ｓｍが一端位置Ｘａに位置するときは、可動体部Ｓｍの被吸引子７がマグネット８ａｐ（及び８ａｑ）のエッジ部Ｅａ付近に位置し、マグネット８ａｐ（及び８ａｑ）の磁気吸引力により被吸引子７が吸引されるとともに、規制ストッパ部１３ａがケーシング２の内面に当接して停止する。また、可動体部Ｓｍが他端位置Ｘｂに位置するときは、可動体部Ｓｍの被吸引子７がマグネット８ｂｐ（及び８ｂｑ）のエッジ部Ｅｂ付近に位置し、マグネット８ｂｐ（及び８ｂｑ）の磁気吸引力により被吸引子７が吸引されるとともに、規制ストッパ部１３ｂがケーシング２の内面に当接して停止する。【００６１】
図１１に、Ｔｏで示す特性線は非通電時における可動体部Ｓｍの回動角度（旋回範囲Ｚｍ）に対する出力トルクの大きさを示している。非通電時の停止時における出力トルクは、概ね０．０２〔Ｎｍ〕程度となる。なお、Ｔｏｒで示す特性線は、特許文献１で示したロータリソレノイドを本実施形態に係るロータリソレノイド１と同程度のディメンションとしたときの同様の特性線を示している。【００６２】
次に、正方向通電時及び負方向通電時の作用について説明する。今、ロータリソレノイド１は、負方向通電時の後、一端位置Ｘａで停止している状態を想定する。【００６３】
まず、この状態において、正方向通電を行えば、コイル６に正方向の電流が流れる。一方、ケーシング２の内面２ｐ，２ｑに固定したマグネット８ａｐ，８ａｑ，８ｂｐ，８ｂｑによる磁力線は、図７及び図８に、複数の点線矢印Ｆｍ…で示すように、ケーシング２の内部を通過するとともに、マグネット８ａｐとマグネット８ａｑ間の空間を通過し、かつマグネット８ｂｐとマグネット８ｂｑ間の空間を通過する。この際、マグネット８ａｐとマグネット８ａｑ間の磁力線の方向は、マグネット８ａｑからマグネット８ａｐに至る方向となり、マグネット８ｂｐとマグネット８ｂｑ間の磁力線の方向は、マグネット８ａｐとマグネット８ａｑ間とは反対方向となるマグネット８ｂｐからマグネット８ｂｑに至る方向となる。【００６４】
この結果、マグネット８ａｐとマグネット８ａｑ間の磁力線の影響を大きく受けるコイル６の巻線部位に、フレミングの左手の法則によるローレンツ力が発生し、コイル６、即ち、可動体部Ｓｍは、一端位置Ｘａから他端位置Ｘｂに変位する。他端位置Ｘｂでは、規制ストッパ部１３ｂがケーシング２の内面に当接して停止する。この後、通電を解除しても前述した可動体部Ｓｍの自己保持力により他端位置Ｘｂで停止する。【００６５】
図１０は、通電の開始からの時間〔ｓｅｃ〕に対する電流Ｉｉ〔Ａ〕の大きさの応答波形を示している。同図から明かなように、駆動電圧を印加した時点、即ち、時間０〔ｓｅｃ〕時点から、電流Ｉｉはほぼ瞬時に飽和電流まで立ち上げることを確認できる。なお、図中、Ｉｒ〔Ａ〕は、特許文献１で示したロータリソレノイドを本実施形態に係るロータリソレノイド１と同程度のディメンションとしたときの同様の応答波形を示している。【００６６】
このように、本実施形態に係るロータリソレノイド１では、コイル６の内側空間に、断面積の小さい被吸引子７以外は存在しないため、コイル６の内側空間における透磁率に比例するコイル６のインダクタンスは数ｍＨの僅かな大きさとなる。この結果、駆動電圧を印加した際には、電流はほぼ瞬時に飽和電流まで立ち上がり、極めて高い応答性を実現できる。加えて、可動体部Ｓｍの全体重量は飛躍的に軽量化されるため、高い応答性と出力トルクを確保できるなど、高速動作、更には使用機器における生産性等の向上に大きく寄与できる。【００６７】
他方、この状態において、負方向通電を行えば、コイル６に負方向の電流が流れる。この結果、マグネット８ｂｐとマグネット８ｂｑ間の磁力線の影響を大きく受けるコイル６の巻線部位に、上述したフレミングの左手の法則によるローレンツ力が、正方向通電時に対して反対方向に発生し、コイル６、即ち、可動体部Ｓｍは、他端位置Ｘｂから一端位置Ｘａに変位する。一端位置Ｘａでは、規制ストッパ部１３ａがケーシング２の内面に当接して停止する。この後、通電を解除しても前述した可動体部Ｓｍの自己保持力により一端位置Ｘａで停止する。【００６８】
図１１に、コイル６の仕様を異ならせた二つの特性線ＴｓとＴｍを示す。Ｔｓ，Ｔｍはいずれも通電時における可動体部Ｓｍの回動角度に対する出力トルクの大きさを示す。例示するコイル６の仕様は次のとおりである。
線径    巻数    巻線抵抗    電流    電圧    ＡＴ
〔φ〕  〔Ｔ〕    〔Ω〕    〔Ａ〕  〔Ｖ〕
Ｔｓ：   0.12    648       45        0.53     24    345.6
Ｔｍ：   0.14    460       21        1.14     24    525.7【００６９】
なお、図１１におけるＴｓｒ，Ｔｍｒで示す特性線は、特許文献１で示したロータリソレノイドを本実施形態に係るロータリソレノイド１と同程度のディメンションとしたときの同様の特性線を示している。即ち、Ｔｓｒにおけるロータリソレノイドの外形サイズ，電流，電圧を、Ｔｓと同じに設定し、Ｔｍｒにおけるロータリソレノイドの外形サイズ，電流，電圧を、Ｔｍと同じに設定したことを意味する。【００７０】
よって、このような本実施形態に係るロータリソレノイド１によれば、基本的な構成として、保持ブロック部５に保持されたコイル６と、保持ブロック部５に固定され、かつコイル６の軸心線Ｌｓに対して平行に並べて配した回動シャフト４と、保持ブロック部５の所定位置に固定した磁性材により形成した被吸引子７とを設けてなる可動体部Ｓｍを備えるとともに、磁性材により形成したケーシング２と、このケーシング２の内面２ｐ，２ｑに固定し、かつコイル６の軸方向Ｆｓ端部に対向して配するとともに、可動体部Ｓｍの旋回範囲Ｚｍの両端位置Ｘａ，Ｘｂに対応して配した二組のマグネット部８ａ，８ｂとを設けてなる固定体部Ｓｃを備えるため、重量の大きいマグネット８ａｐ，８ｂｐ，８ａｑ，８ｂｑを固定側となるケーシング２の内面２ｐ，２ｑに固定し、可動側となる回動シャフト４に比較的軽量のコイル６を支持するため、可動体部Ｓｍの全体重量を飛躍的に軽量化でき、高い応答性と出力トルクを確保できる。加えて、コイル６の内側空間には、断面積の小さい被吸引子７以外は存在しないため、コイル６のインダクタンスは僅かな大きさとなり、駆動電圧を印加した際には、電流をほぼ瞬時に飽和電流まで立ち上げることができるなど、極めて高い応答性を実現できる。この結果、高速動作、更には使用機器における生産性等の向上に大きく寄与できる。また、回動シャフト４に支持されるコイル６の軸方向Ｆｓ端部に対向するケーシング２の内面にマグネット８ａｐ，８ｂｐ，８ａｑ，８ｂｑを配するとともに、ケーシング２内面２ｐ，２ｑの配設スペースが許す限り、マグネット８ａｐ，８ｂｐ，８ａｑ，８ｂｑのサイズを大きくすることができるため、結果的に、必要な性能を確保しつつロータリソレノイド１全体の小型化を実現できる。【００７１】
次に、本発明の変更実施形態に係るロータリソレノイド１について、図１２〜図２０を参照して説明する。【００７２】
図１２に示す変更実施形態は、図３に示した実施形態に対して基本形態は同じになるが、リード線カバー１７ｃの内部に配した一方の導出リード線１１ｔにヒューズ３１を接続したものである。したがって、他の構成は、図３に示した実施形態と同じである。このように、マグネット８ａｐ…の下方には、空間ができるため、導出リード線１１ｓ，１１ｔの引き回しに利用できるとともに、必要に応じて各種の付属素子や回路（補正素子等）の配設に利用することができる。【００７３】
図１３に示す変更実施形態は、導出リード線１１ｓ，１１ｔと規制ストッパ部１３ａ，１３ｂを異ならせたものである。即ち、この変更実施形態では、導出リード線１１ｓ，１１ｔを構成するに際し、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）３２を用いた。なお、３３は、このＦＰＣ３２と外部の導出リード線（１１ｓ，１１ｔ）を接続するためのコネクタを示す。また、規制ストッパ部１３ａ，１３ｂは、図１に示した実施形態では、ケーシング２の側面に位置する内面に当接させたが、変更実施形態に係る規制ストッパ部１３ａ，１３ｂは、形成位置を変更し、ケーシング２の上面部２ｍａ，２ｍｂの内面に当接させるようにしたものである。いずれも、図１に示した実施形態と同様の機能を持たせることができる。【００７４】
図１４及び図１５に示す変更実施形態は、マグネット部８ａと８ｂを変更したものである。即ち、図２に示した実施形態は、二組のマグネット部８ａ及び８ｂをそれぞれ一対のマグネット８ａｐと８ａｑ及び８ｂｐと８ｂｑにより構成し、可動体部Ｓｍの両側に位置する内面２ｐと２ｑにそれぞれ固定することにより、可動体部Ｓｍを、いわば両側から挟むように固定したものであるが、図１４に示す変更実施形態では、片側の内面２ｐのみにマグネット８ａｐ及び８ｂｐを固定したものである。このように、マグネット部８ａと８ｂを、コイル６の軸方向Ｆｓ一端部に対向する、ケーシング２の片側の内面２ｐに配した単一のマグネット８ａｐと８ｂｐにより構成すれば、必要最少限の部品点数で足りるため、ロータリソレノイド１の小型化及び低コスト化を図る観点から最も有利な形態として実施できる。また、各マグネット８ａｐ及び８ｂｐの厚さを大きくできるため、前述したリード線カバー１７ｃを配設するスペースをより広く確保できる。【００７５】
また、図１５は、図１４の変更例を示す。図１５に示す変更例は、図１４に示した変更実施形態に対して、ケーシング２の片側の内面２ｐに対向する他側の内面２ｑに、当該他側の内面２ｑから突出し、各マグネット８ａｐ，８ｂｐに対向する磁束収集部１４ａ，１４ｂをそれぞれ設けたものである。これにより、磁束収集部１４ａ，１４ｂによる磁力線の収束作用によりコイル６を通過する磁束密度をより高めることができるため、応答性と出力トルクの更なる向上に寄与できる。【００７６】
その他、図１４及び図１５における他の構造は、図１〜図４に示した実施形態と同じである。なお、図１２〜図１５に示した変更実施形態において、図１〜図６と同一部分には同一符号を付し、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。【００７７】
図１６〜図２０に示す変更実施形態は、保持ブロック部５の変更形態を示すとともに、
ケーシング２の内部に、内部フレーム部１７を設けた変更形態を示す。なお、全体の基本構成は、図１４及び図１５に示したマグネット８ａｐ及び８ｂｐを片側の内面にのみ配したタイプとなる。【００７８】
この場合、保持ブロック部５は、図１７及び図１８に示すように、この保持ブロック部５の片面にプリント配線基板５ｐを固定したものであり、合成樹脂素材により保持ブロック部５を成形する際に、インサート成形により、保持ブロック部５とプリント配線基板５ｐを一体に構成できる。プリント配線基板５ｐは、図１８に示すように、基板面におけるコイル６の巻線両端６ｓ，６ｔを接続しやすい位置に、巻線側ランド部２１ｓ，２１ｔをそれぞれ設けるとともに、導出リード線１１ｓ，１１ｔを接続する導出側ランド部２２ｓ，２２ｔを左右方向であって相互にできるだけ離間した位置に設ける。そして、巻線側ランド部２１ｓと導出側ランド部２２ｓ間に導電パターン部２３ｓを設けて回路配線部５ｐｓを構成するとともに、巻線側ランド部２１ｔと導出側ランド部２２ｔ間に導電パターン部２３ｔを設けて回路配線部５ｐｔを構成する。【００７９】
これにより、コイル６の巻線両端６ｓ，６ｔを巻線側ランド部２１ｓ，２１ｔにそれぞれ半田付け等により接続できるとともに、一対の導出リード線１１ｓ，１１ｔを導出側ランド部２２ｓ，２２ｔにそれぞれ半田付け等により接続できる。したがって、このようなプリント配線基板５ｐを設ければ、コイル６の巻線両端６ｓ，６ｔと一対の導出リード線１１ｓ，１１ｔを、共に、プリント配線基板５ｐ上に固定できるため、巻線両端６ｓ，６ｔと一対の導出リード線１１ｓ，１１ｔの接続を容易かつ確実に行うことができる。【００８０】
しかも、回路配線部５ｐｓ，５ｐｔにより、一対の導出リード線１１ｓ，１１ｔの導出位置を設定し、一対の導出位置を可及的に離間させることにより、ケーシング２の内部を引き回す導出リード線１１ｓ，１１ｔの湾曲部位における曲率半径をより大きくできるため、可動体部Ｓｍの反復的な回動変位に対する導出リード線１１ｓ，１１ｔや接続部位の耐久性をより高めることができる。さらに、接続部位の確実な固定により、振動等に対する固定強度及び耐久性の向上を図れるとともに、インサート成形等により保持ブロック部５とプリント配線基板５ｐを一体成形する場合であっても成形時の安定性を確保することにより良好な成形を行える利点がある。【００８１】
他方、内部フレーム部１７は、図２０に示すように、全体を合成樹脂素材により一体成形し、矩形の枠型形状に形成する。特に、外面は、図１９に示すように、ケーシング２における筺体部２ｍの内部に位置決めして配設（嵌合）できるように形状選定する。そして、内部フレーム部１７の下フレームメンバ及び左右フレームメンバを利用して、導出リード線１１ｓ，１１ｔをガイドするリード線カバー１７ｃを形成する。このリード線カバー１７ｃは、図３に示したリード線カバー１７ｃと同一の機能を持たせる。したがって、この内部フレーム部１７は、その一部をリード線カバー１７ｃに兼用し、ケーシング２の内部に配する導出リード線１１ｓ，１１ｔの引き回し位置を規制できるため、安定に導くことができるとともに、振動等によるコイル６との干渉及びトラブルを回避し、動作の信頼性を高めることができるという基本的な効果を享受できる。【００８２】
また、内部フレーム部１７の左フレームメンバ及び右フレームメンバを利用することにより、保持ブロック部５における規制ストッパ部１３ａ，１３ｂに当接して旋回範囲Ｚｍの両端位置Ｘａ，Ｘｂに対応した位置規制を行うブロック規制部１８ａ，１８ｂをそれぞれ一体に形成する。このようなブロック規制部１８ａ，１８ｂを一体に形成すれば、図１９に示すように、保持ブロック部５の変位は内部フレーム部１７との衝突により規制されるため、内部フレーム部１７の形状や素材を選定することにより、衝突時の衝撃吸収によるバウンドの低減及び騒音の低減を図れる利点がある。【００８３】
さらに、内部フレーム部１７の上フレームメンバを利用することにより、一対の軸受部３ｆ，３ｒにおける一方の軸受部３ｒを一体に形成する。このように構成すれば、内部フレーム部１７の一部を軸受部３ｒに兼用できるため、別途の軸受部３ｒが不要となる。これにより、部品点数の削減によるコスト低減及び製作性の向上に寄与できるとともに、軸受部３ｒを内部フレーム部１７の他の機能部位（例えば、ブロック規制部１８ａ，１８ｂ）に対して正確に位置決めできる利点がある。その他、図１６〜図２０に示した変更実施形態において、図１〜図１５と同一部分には同一符号を付し、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。【００８４】
以上、最良実施形態及び変更実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。【００８５】
例えば、単一のコイル６を設けた場合を示したが、二以上のコイルを組合わせることによりコイル６として構成してもよい。また、コイル６における巻線両端６ｓ，６ｔに接続し、かつ長さを旋回範囲Ｚｍにおける可動体部Ｓｍの変位を許容する長さに選定してケーシング２の内部に配した一対の導出リード線１１ｓ，１１ｔを設ける構成を例示したが、ケーシング２に、表裏に貫通する接続端子部を配設し、この接続端子部に対して、ケーシング２の内部側から巻線両端６ｓ，６ｔを接続するとともに、外部側から導出リード線１１ｓ，１１ｔを接続するなど、他の接続形態を排除するものではない。さらに、保持ブロック部５に、規制ストッパ部１３ａ，１３ｂを設けた場合を示したが、規制ストッパ部１３ａ，１３ｂは別途設けてもよいし、ケーシング２の外部に突出した回動シャフト４に設ける場合を排除するものではない。一方、マグネット８ａｐ，８ｂｐ，８ａｑ，８ｂｑは、ケーシング２の内面２ｐ，２ｑに吸着固定するとともに、ケーシング２の内面２ｐ，２ｑに一体形成した三つの位置決め凸部１５…により位置決めする場合を示したが、矩形枠状に形成した一つの位置決め凸部１５であってもよいし、二つ又は四つ以上の位置決め凸部１５…を設ける場合を排除するものではない。なお、マグネット８ａｐ…をケーシング２の内面２ｐ…に固定するに際しては、そのまま吸着固定してもよいし、必要により接着剤等を付加してもよい。また、可動体部Ｓｍをインサート成形法により一体成形した場合を示したが、一部品として一体成形した保持ブロック部５に対して、コイル６，回動シャフト４及び被吸引子７をそれぞれ組付ける形態であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明に係るロータリソレノイドは、貨幣や紙幣等の区分け機能、郵便物等の仕分け機能、印刷物の搬送路切替機能、光路切替機能等の各種切換機能を備える各種機器類における二位置の切換えを行う切換アクチュエータとして利用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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