(57)【要約】【課題】駆動用コイルが励磁されていないときのロータの停止位置を一定にすることが可能で、かつ、ロータの回動範囲を広げることが可能なアクチュエータを提供する。【解決手段】アクチュエータ１では、駆動用コイル１１が励磁されていないときにロータに作用するトルクをディテントトルクとし、ロータの回動方向の一方向へロータを付勢する付勢用磁石１８と磁性部材１９との間の磁気的吸引力に基づいてロータに作用するトルクを付勢トルクとし、駆動用コイル１１が励磁されたときに駆動用磁石６と極歯１３ｄ、１４ｄとの間に発生する吸引力および反発力に基づいてロータに作用するトルクを励磁トルクとすると、ディテントトルクと付勢トルクとの和がロータの回動方向の一方向へ作用し、かつ、ディテントトルクと付勢トルクと励磁トルクとの和がロータの回動方向の他方向へ作用する範囲でロータが回動するように、ロータの回動範囲が規制されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円筒状に形成される駆動用磁石を有するロータと、前記駆動用磁石の外周面に対向するように配置される複数の極歯および筒状に巻回され複数の前記極歯の外周側に配置される駆動用コイルを有するステータと、前記ロータの回動方向の一方向へ前記ロータを付勢する付勢機構とを備え、
前記付勢機構は、付勢用磁石と、前記付勢用磁石に対向配置され前記付勢用磁石との間で前記ロータを付勢する磁気的吸引力を発生させる対向部材とを備え、
前記付勢用磁石または前記対向部材の一方は、前記ロータに固定され、前記付勢用磁石または前記対向部材の他方は、前記ステータに固定されるとともに、前記付勢用磁石および前記対向部材は、前記駆動用磁石の内周側に配置され、
前記駆動用コイルが励磁されていないときに前記ロータに作用するトルクをディテントトルクとし、前記付勢機構の付勢力に基づいて前記ロータに作用するトルクを付勢トルクとし、前記駆動用コイルが励磁されたときに前記駆動用磁石と前記極歯との間に発生する吸引力および／または反発力に基づいて前記ロータに作用するトルクを励磁トルクとすると、
前記ディテントトルクと前記付勢トルクとの和が前記ロータの回動方向の一方向へ作用し、かつ、前記ディテントトルクと前記付勢トルクと前記励磁トルクとの和が前記ロータの回動方向の他方向へ作用する範囲で前記ロータが回動するように、前記ロータの回動範囲が規制されていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記付勢用磁石と前記対向部材とは、前記ロータの軸方向で対向していることを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記ステータには、前記ロータの軸方向に窪む凹部が形成され、
前記ステータに固定される前記付勢用磁石または前記対向部材の他方の少なくとも一部は、前記凹部に配置されていることを特徴とする請求項２記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記対向部材は、磁性部材であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記ステータは、前記ロータの軸方向の一方側へ延びる複数の前記極歯を有する第１のヨークと、前記ロータの軸方向の他方側へ延びる複数の前記極歯を有する第２のヨークとを備え、
前記ロータは、前記第１のヨークおよび／または前記第２のヨークの複数の前記極歯の間に配置され前記極歯の根本部分に当接する当接部材を備え、
前記極歯の根本部分と前記当接部材とによって、前記ロータの回動範囲を規制する回動範囲規制機構が構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記駆動用磁石は、その円周方向で異なる磁極が隣り合うように着磁され、
前記付勢用磁石は、略円弧状に形成され、
前記対向部材の前記付勢用磁石との対向部は、略扇形状に形成され、
前記ロータに固定される前記付勢用磁石の円周方向における中心位置または前記ロータに固定される前記対向部材の前記対向部の円周方向における中心位置と、前記駆動用磁石の円周方向における磁極の境界線とが円周方向で略一致していることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記駆動用磁石は、その円周方向で異なる磁極が隣り合うように着磁され、
前記付勢用磁石は、略円弧状に形成され、
前記対向部材の前記付勢用磁石との対向部は、略扇形状に形成され、
前記ロータに固定される前記付勢用磁石の円周方向における中心位置または前記ロータに固定される前記対向部材の前記対向部の円周方向における中心位置と、前記駆動用磁石の円周方向における磁極の境界線とが円周方向でずれていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の動作対象物を動作させるためのアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、所定の動作対象物を動作させるためのアクチュエータが広く利用されている。この種のアクチュエータとして、駆動用磁石を有するロータと駆動用コイルを有するステータとを備え、ロータの回動動作を利用して、動作対象物を動作させるロータリーアクチュエータが知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のアクチュエータは、いわゆる単相構造のクローポール型のアクチュエータであり、ステータは、駆動用磁石の外周面に対向するように配置される２本の極歯を備えている。
【０００３】
また、特許文献１に記載のアクチュエータは、ロータの回動範囲を規制する変位拘束手段を備えており、このアクチュエータでは、所定の第１のポジションと第２のポジションとの間でロータが回動するようになっている。また、このアクチュエータでは、駆動用コイルに電流が供給されると、第１のポジションから第２のポジションに向かう一方向へロータを回動させるトルクがロータに作用し、ロータは、第１のポジションから第２のポジションに向かって回動する。一方、駆動用コイルへの電流の供給が停止されると、第２のポジションから第１のポジションに向かう他方向へロータを回動させるディテントトルクが作用し、ロータは、第２のポジションから第１のポジションに向かって回動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１１９０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のアクチュエータでは、ディテントトルクによって、他方向へロータを回動させている。そのため、このアクチュエータでは、駆動用コイルが励磁されていないときのロータの停止位置を一定にすることができる。しかしながら、このアクチュエータでは、他方向へのディテントトルクが作用する範囲で、ロータの回動範囲を規制しなければならない。したがって、ロータの回動範囲が狭くなるおそれがあり、アクチュエータが動作させる動作対象物によっては、動作対象物の動作範囲を確保できない、あるいは、動作対象物の動作に必要な駆動力を確保できないといった問題が生じうる。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、駆動用コイルが励磁されていないときのロータの停止位置を一定にすることが可能で、かつ、ロータの回動範囲を広げることが可能なロータリー型のアクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明のアクチュエータは、略円筒状に形成される駆動用磁石を有するロータと、駆動用磁石の外周面に対向するように配置される複数の極歯および筒状に巻回され複数の極歯の外周側に配置される駆動用コイルを有するステータと、ロータの回動方向の一方向へロータを付勢する付勢機構とを備え、付勢機構は、付勢用磁石と、付勢用磁石に対向配置され付勢用磁石との間でロータを付勢する磁気的吸引力を発生させる対向部材とを備え、付勢用磁石または対向部材の一方は、ロータに固定され、付勢用磁石または対向部材の他方は、ステータに固定されるとともに、付勢用磁石および対向部材は、駆動用磁石の内周側に配置され、駆動用コイルが励磁されていないときにロータに作用するトルクをディテントトルクとし、付勢機構の付勢力に基づいてロータに作用するトルクを付勢トルクとし、駆動用コイルが励磁されたときに駆動用磁石と極歯との間に発生する吸引力および／または反発力に基づいてロータに作用するトルクを励磁トルクとすると、ディテントトルクと付勢トルクとの和がロータの回動方向の一方向へ作用し、かつ、ディテントトルクと付勢トルクと励磁トルクとの和がロータの回動方向の他方向へ作用する範囲でロータが回動するように、ロータの回動範囲が規制されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明のアクチュエータでは、ディテントトルクと付勢トルクとの和がロータの回動方向の一方向へ作用し、かつ、ディテントトルクと付勢トルクと励磁トルクとの和がロータの回動方向の他方向へ作用する範囲でロータが回動するように、ロータの回動範囲が規制されている。そのため、本発明では、駆動用コイルが励磁されていないときには、ロータを、その回動方向の一方向端で停止させ、また、駆動用コイルが励磁されると、ロータを、その回動方向の他方向へ回動させることが可能になる。したがって、本発明では、駆動用コイルが励磁されていないときのロータの停止位置を一定にすることが可能になる。
【０００９】
また、本発明では、ディテントトルクと付勢トルクとの和がロータの回動方向の一方向へ作用していれば、駆動用コイルが励磁されていないときのロータの停止位置を一定にすることが可能になるため、ディテントトルクがロータの回動方向の他方向へ作用している範囲であっても、ディテントトルクと付勢トルクとの和がロータの回動方向の一方向へ作用している範囲まで、ロータの回動範囲を広げることが可能になる。すなわち、本発明では、付勢トルクを利用して、ロータの回動範囲を広げることが可能になる。
【００１０】
また、本発明では、付勢用磁石および対向部材が駆動用磁石の内周側に配置されているため、ロータの軸方向でアクチュエータを小型化すること（すなわち、アクチュエータを薄型化すること）が可能になる。
【００１１】
本発明において、付勢用磁石と対向部材とは、ロータの軸方向で対向していることが好ましい。このように構成すると、付勢用磁石と対向部材とがロータの径方向で対向している場合と比較して、ロータの径方向でアクチュエータを小型化することが可能になる。すなわち、このように構成すると、アクチュエータを薄型化しつつ、かつ、ロータの径方向でアクチュエータを小型化することが可能になる。
【００１２】
本発明において、ステータには、ロータの軸方向に窪む凹部が形成され、ステータに固定される付勢用磁石または対向部材の他方の少なくとも一部は、凹部に配置されていることが好ましい。このように構成すると、アクチュエータをより薄型化することが可能になる。
【００１３】
本発明において、対向部材は、磁性部材であることが好ましい。このように構成すると、対向部材が磁石である場合と比較して、対向部材のコストを低減することが可能になる。
【００１４】
本発明において、ステータは、ロータの軸方向の一方側へ延びる複数の極歯を有する第１のヨークと、ロータの軸方向の他方側へ延びる複数の極歯を有する第２のヨークとを備え、ロータは、第１のヨークおよび／または第２のヨークの複数の極歯の間に配置され極歯の根本部分に当接する当接部材を備え、極歯の根本部分と当接部材とによって、ロータの回動範囲を規制する回動範囲規制機構が構成されていることが好ましい。このように構成すると、極歯の根元部分を利用して回動範囲規制機構を構成することができるため、アクチュエータの構成を簡素化することが可能になる。
【００１５】
本発明において、たとえば、駆動用磁石は、その円周方向で異なる磁極が隣り合うように着磁され、付勢用磁石は、略円弧状に形成され、対向部材の付勢用磁石との対向部は、略扇形状に形成され、ロータに固定される付勢用磁石の円周方向における中心位置またはロータに固定される対向部材の対向部の円周方向における中心位置と、駆動用磁石の円周方向における磁極の境界線とが円周方向で略一致している。
【００１６】
また、本発明において、たとえば、駆動用磁石は、その円周方向で異なる磁極が隣り合うように着磁され、付勢用磁石は、略円弧状に形成され、対向部材の付勢用磁石との対向部は、略扇形状に形成され、ロータに固定される付勢用磁石の円周方向における中心位置またはロータに固定される対向部材の対向部の円周方向における中心位置と、駆動用磁石の円周方向における磁極の境界線とが円周方向でずれていても良い。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明のアクチュエータでは、駆動用コイルが励磁されていないときのロータの停止位置を一定にすることが可能になり、かつ、ロータの回動範囲を広げることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態にかかるアクチュエータの斜視図である。
【図２】図１のＥ−Ｅ断面の断面図である。
【図３】図１に示すアクチュエータの分解斜視図である。
【図４】図１に示すアクチュエータにおけるロータの回動角度と極歯に対する駆動用磁石の配置との関係、ロータの回動角度と付勢用磁石に対する磁性部材の配置との関係を説明するための平面図である。
【図５】図１に示すアクチュエータにおけるロータの回動角度とロータに作用するトルクとの関係を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
（アクチュエータの構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかるアクチュエータ１の斜視図である。図２は、図１のＥ−Ｅ断面の断面図である。図３は、図１に示すアクチュエータ１の分解斜視図である。
【００２１】
本形態のアクチュエータ１は、図１に示すように、扁平形状に形成されている。このアクチュエータ１は、非常に小さくかつ薄く形成されており、たとえば、その縦幅および横幅は１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度であり、その厚さは２ｍｍ程度である。アクチュエータ１は、ロータリーアクチュエータである。また、アクチュエータ１は、いわゆる単相構造のクローポール型のアクチュエータである。このアクチュエータ１は、図１、図２に示すように、ロータ２と、ステータ３と、ロータ２の回動方向の一方向へロータ２を付勢する付勢機構４とを備えている。
【００２２】
ロータ２は、図２、図３に示すように、駆動用磁石６と、回転軸７とを備えている。駆動用磁石６は、円筒状に形成されている。この駆動用磁石６は、扁平な略円筒状に形成されたスリーブ８を介して回転軸７に固定されている。すなわち、回転軸７の外周面にスリーブ８の内周面が固定されており、スリーブ８の外周面に駆動用磁石６の内周面が固定されている。また、駆動用磁石６は、回転軸７の軸方向から見たときに、駆動用磁石６の曲率中心と回転軸７の軸中心とが略一致するように、スリーブ８を介して回転軸７に固定されている。なお、以下の説明では、回転軸７の軸方向の一方側（図１〜図３のＺ１方向側）を上側とし、回転軸７の軸方向の他方側（図１〜図３のＺ２方向側）を下側とする。
【００２３】
回転軸７の下端側は、ステータ３を構成する後述のボビン１２に回転可能に支持されている。また、回転軸７の上端には、アクチュエータ１によって駆動される動作対象物（図示省略）にロータ２の動力を伝達するための伝達板９が固定されている。スリーブ８の下面には、図２に示すように、付勢機構４を構成する後述の磁性部材１９が配置される凹部８ａが上側に向かって窪むように形成されている。
【００２４】
駆動用磁石６の外周面は、４極に着磁されている。すなわち、駆動用磁石６は、円周方向で異なる磁極が隣り合うように着磁されている。具体的には、駆動用磁石６の外周面は、９０°ピッチでＮ極とＳ極とに交互に着磁されている。
【００２５】
伝達板９は、全体として略円板状に形成されている。伝達板９には、動作対象物を連結するための切欠部９ａが伝達板９の外周端から径方向内側に向かって直線状に形成されている。また、伝達板９の外周端から径方向内側に向かう所定の範囲内には、下側に向かってわずかに立ち上がる立上部９ｂが所定の角度範囲で形成されている。立上部９ｂは、略円弧状に形成されている。なお、アクチュエータ１によって駆動される動作対象物は、たとえば、流体の流路を開閉する開閉バルブである。または、アクチュエータ１によって駆動される動作対象物は、たとえば、カメラやその他の光学機器等に内蔵されるレンズ、レンズバリヤ、または、シャッターである。
【００２６】
ステータ３は、駆動用コイル１１と、駆動用コイル１１が巻回されるボビン１２と、ステータコア１３と、ステータケース１４とを備えている。
【００２７】
ボビン１２は、絶縁性を有する樹脂材料で形成されている。このボビン１２は、上下の両端に円板状の鍔部１２ａを有するとともに、下端に底部１２ｂを有する有底円筒状に形成されている。２個の鍔部１２ａの間には、駆動用コイル１１が巻回されている。すなわち、駆動用コイル１１は、略円筒状に巻回されている。駆動用コイル１１を構成する導線の端部は、端子１５に電気的に接続されている。
【００２８】
底部１２ｂの中心側は、底部１２ｂの外周側よりも厚みの厚い肉厚部１２ｃとなっている。肉厚部１２ｃの中心には、回転軸７の下端側を支持するための貫通孔１２ｄが形成されている。また、肉厚部１２ｃの上面の中心には、回転軸７の支持範囲を広げるための筒部１２ｅが上側へ突出するように形成されている。肉厚部１２ｃの上面には、付勢機構４を構成する後述の付勢用磁石１８が配置される凹部１２ｆが下側に窪むように形成されている。本形態の凹部１２ｆは、底部１２ｂの中心（すなわち、回転軸７の軸中心）を曲率半径の中心とする略半円弧状に形成されている。
【００２９】
肉厚部１２ｃの上面は、カバー部材１６によって覆われている。カバー部材１６は、円板状に形成される円板部１６ａと、円板部１６ａの外周端から下方向へ突出する円筒状の突出部１６ｂとを備えている。円板部１６ａの中心には、筒部１２ｅが挿入される貫通孔が形成されている。また、円板部１６ａの下面には、後述の付勢用磁石１８が配置される凹部１６ｃが形成されている。凹部１６ｃは、凹部１２ｆと同様に、円板部１６ａの中心（すなわち、回転軸７の軸中心）を曲率半径の中心とする略半円弧状に形成されている。
【００３０】
カバー部材１６は、肉厚部１２ｃの上面に固定されている。具体的には、肉厚部１２ｃの上面と円板部１６ａの下面とが当接するように、かつ、肉厚部１２ｃの外周面と突出部１６ｂの内周面とが当接するように、カバー部材１６は、肉厚部１２ｃの上面に固定されている。また、凹部１２ｆ、１６ｃが上下方向で重なるように、カバー部材１６は、肉厚部１２ｃの上面に固定されている。
【００３１】
底部１２ｂの外周側部分には、ステータケース１４に形成される後述の極歯１４ｄの根元側が配置される配置孔１２ｇ（図３参照）が底部１２ｂを貫通するように形成されている。配置孔１２ｇは、後述の極歯１４ｄの形成位置に対応するように、１８０°ピッチで２箇所に形成されている。
【００３２】
ステータコア１３は、軟磁性材料で形成されている。また、ステータコア１３は、円板状に形成された底部１３ａと円筒状に形成された筒部１３ｂとを備える略有底円筒状に形成されている。上側に配置される底部１３ａの中心部には、上下方向に貫通する貫通孔１３ｃが形成されている。底部１３ａの内周側には、下側へ向かって立ち上がる２本の極歯１３ｄが形成されている。具体的には、貫通孔１３ｃの縁には、底部１３ａの中心に向かってわずかに突出する突出部１３ｅが形成されており、突出部１３ｅの径方向内側端から極歯１３ｄが下側へ延びるように形成されている。突出部１３ｅは、極歯１３ｄの根本部分を構成している。２本の極歯１３ｄは、１８０°ピッチで形成されている。すなわち、突出部１３ｅは、１８０°ピッチで形成されている。また、極歯１３ｄは、その曲率中心と回転軸７の軸中心とが略一致する略円弧状に形成されている。極歯１３ｄの内周面は、駆動用磁石６との対向面となっており、略矩形状に形成されている。
【００３３】
ステータケース１４は、軟磁性材料で形成されている。また、ステータケース１４は、略正方形の板状に形成されている。ステータケース１４の中心には、上下方向に貫通する貫通孔１４ｃが形成されている。また、ステータケース１４の内周側には、上側に向かって立ち上がる２本の極歯１４ｄが形成されている。具体的には、貫通孔１４ｃの縁には、ステータケース１４の中心に向かってわずかに突出する突出部１４ｅが形成されており、突出部１４ｅの径方向内側端から極歯１４ｄが上側へ延びるように形成されている。突出部１４ｅは、極歯１４ｄの根本部分を構成している。２本の極歯１４ｄは、１８０°ピッチで形成されている。すなわち、突出部１４ｅは、１８０°ピッチで形成されている。また、極歯１４ｄは、その曲率中心と回転軸７の軸中心とが略一致する略円弧状に形成されている。極歯１４ｄの内周面は、駆動用磁石６との対向面となっており、略矩形状に形成されている。本形態では、極歯１３ｄと極歯１４ｄとは、同形状に形成されている。
【００３４】
ステータコア１３とステータケース１４とは、駆動用コイル１１が巻回されたボビン１２の鍔部１２ａを上下方向から挟むように互いに固定されている。また、ステータコア１３とステータケース１４とは、極歯１３ｄと極歯１４ｄとがアクチュエータ１の円周方向に略９０°ピッチで交互に配置されるように互いに固定されている。また、ステータコア１３とステータケース１４とは、ステータコア１３の筒部１３ｂの下端とステータケース１４の上面とが当接するように互いに固定されており、ステータコア１３とステータケース１４とによって閉じた磁気回路が構成されている。ステータコア１３とステータケース１４とが固定された状態では、ボビン１２の内周側に、極歯１３ｄ、１４ｄが配置されている。すなわち、駆動用コイル１１は、極歯１３ｄ、１４ｄの外周側に配置されている。また、ステータケース１４の貫通孔１４ｃの内側には、ボビン１２の底部１２ｂの下端側が配置されている。
【００３５】
極歯１３ｄ、１４ｄは、駆動用磁石６の外周面と所定の隙間を介して対向している。また、伝達板９の立上部９ｂは、ステータコア１３の突出部１３ｅの間に配置されている。図１に示すように、アクチュエータ１の円周方向において、立上部９ｂと突出部１３ｅとの間には所定の隙間Ｇ１、Ｇ２が形成されている。また、アクチュエータ１の円周方向における立上部９ｂの端面９ｃ、９ｄと、アクチュエータ１の周方向における突出部１３ｅの端面１３ｆ、１３ｇとは当接可能になっている。本形態では、立上部９ｂと突出部１３ｅとによって、ステータ３に対するロータ２の回動範囲を規制する回動範囲規制機構１７（図１参照）が構成されている。
【００３６】
なお、本形態では、ステータコア１３は、第１のヨークであり、ステータケース１４は、第２のヨークである。また、伝達板９の立上部９ｂは、極歯１３ｄの根本部分に当接する当接部材である。
【００３７】
付勢機構４は、いわゆる磁気バネであり、付勢用磁石１８と、付勢用磁石１８との間でロータ２を付勢する磁気的吸引力を発生させる対向部材としての磁性部材１９とを備えている。付勢用磁石１８と、磁性部材１９とは、上下方向で対向している。
【００３８】
付勢用磁石１８は、略半円弧状に形成されている。この付勢用磁石１８は、凹部１２ｆ、１６ｃの中に配置されており、凹部１２ｆ、１６ｃに固定されている。また、上下方向から見たときに、略半円弧状に形成される付勢用磁石１８の曲率中心と回転軸７の軸中心とが略一致するように、付勢用磁石１８が配置されている。付勢用磁石１８は、上面に形成される磁極と下面に形成される磁極とが異なる磁極となるように上下方向で着磁されている。また、付勢用磁石１８の上面は、２極に着磁されている。具体的には、円周方向における付勢用磁石１８の上面の略中心位置をＮ極とＳ極との境界線として、付勢用磁石１８の上面が２極に着磁されている。
【００３９】
磁性部材１９は、軟磁性材料で形成されている。この磁性部材１９は、平板状に形成されている。また、磁性部材１９は、略扇形状に形成される２個の扇形状部１９ａ、１９ｂと、２個の扇形状部１９ａ、１９ｂを繋ぐ略円弧状の２個の連結部１９ｃとから構成されている。扇形状部１９ａ、１９ｂおよび連結部１９ｃは、その曲率中心が一致するように形成されている。また、扇形状部１９ａの中心角α１（図４（Ａ）参照）および扇形状部１９ｂの中心角α２（図４（Ａ）参照）は、１８０°よりも小さくなっている。たとえば、中心角α１は、約１２０°となっている。
【００４０】
磁性部材１９は、スリーブ８の下面に形成された凹部８ａに固定されており、磁性部材１９は、駆動用磁石６の内周側に配置されている。また、上下方向から見たときに、扇形状部１９ａ、１９ｂおよび連結部１９ｃの曲率中心と回転軸７の軸中心とが略一致するように、磁性部材１９が配置されている。なお、図２に示すように、本形態では、磁性部材１９の厚みは、凹部８ａの深さよりも薄くなっており、磁性部材１９は、スリーブ８の下面から飛び出ていない。
【００４１】
ロータ２とステータ３とが組み合わされた状態では、扇形状部１９ａの下面と付勢用磁石１８の上面とが上下方向で対向しており、扇形状部１９ａの下面と付勢用磁石１８の上面との間には、磁気的吸引力が発生している。また、付勢用磁石１８は、図２に示すように、駆動用磁石６の内周側に配置されている。本形態の扇形状部１９ａは、付勢用磁石１８と対向する対向部である。
【００４２】
（ロータに作用するトルクとロータの回動範囲との関係）
図４は、図１に示すアクチュエータ１におけるロータ２の回動角度と極歯１３ｄ、１４ｄに対する駆動用磁石６の配置との関係、および、ロータ２の回動角度と付勢用磁石１８に対する磁性部材１９の配置との関係を説明するための平面図である。図５は、図１に示すアクチュエータ１におけるロータ２の回動角度とロータ２に作用するトルクとの関係を説明するためのグラフである。
【００４３】
以下の説明では、図４における時計回りの回転方向を時計方向ＣＷとし、図４における反時計回りの回転方向を反時計方向ＣＣＷとする。また、時計方向ＣＷでロータ２に作用するトルクを「正」のトルクとし、反時計方向ＣＣＷでロータ２に作用するトルクを「負」のトルクとする。また、駆動用コイル１１が励磁されていないとき（駆動用コイル１１に電流が供給されていないとき）にロータ２に作用するトルクをディテントトルクＴ１とし、駆動用コイル１１が励磁されたとき（駆動用コイル１１に電流が供給されたとき）に駆動用磁石６と極歯１３ｄ、１４ｄとの間に発生する吸引力および反発力に基づいてロータ２に作用するトルクを励磁トルクＴ２とし、付勢機構４の付勢力（すなわち、付勢用磁石１８と扇形状部１９ａとの間に生じる磁気的吸引力）に基づいてロータ２に作用するトルクを付勢トルクＴ３とし、ディテントトルクＴ１と励磁トルクＴ２と付勢トルクＴ３との和をホールディングトルクＴ４とする。
【００４４】
上述のように、円筒状に形成された駆動用磁石６では、円周方向において９０°ピッチでＮ極とＳ極とが交互に着磁されている。また、極歯１３ｄと極歯１４ｄとは、アクチュエータ１の円周方向に９０°ピッチで交互に配置されている。また、略半円弧状に形成された付勢用磁石１８の上面は、円周方向における略中心位置を磁極の境界線として、２極に着磁されている。
【００４５】
本形態では、図４に示すように、駆動用磁石６に形成される４つの磁極の境界線のうちの１つの境界線ＤＬ１と、磁性部材１９の扇形状部１９ａの円周方向における中心位置とがアクチュエータ１の円周方向において略一致するように、駆動用磁石６および磁性部材１９がスリーブ８に固定されている。また、図４に示すように、１つの極歯１３ｄの反時計方向ＣＣＷの端面１３ｈとこの極歯１３ｄに反時計方向ＣＣＷで隣接する極歯１４ｄの時計方向ＣＷの端面１４ｈとの円周方向における中間位置と、付勢用磁石１８に形成される磁極の境界線ＤＬ２とが円周方向で略一致するように、極歯１３ｄ、１４ｄおよび付勢用磁石１８が配置されている。
【００４６】
図４（Ａ）に示すように、アクチュエータ１の円周方向において、駆動用磁石６の外周面の各磁極の中心と極歯１３ｄ、１４ｄの中心とが略一致しているときのロータ２の回動角度を０°とすると、ロータ２の回動角度が０°であるときのディテントトルクＴ１は０になる。また、本形態では、ロータ２の回動角度が０°であるときには、端面１３ｈと端面１４ｈとの円周方向における中間位置と、扇形状部１９ａの円周方向における中心位置と、境界線ＤＬ１、ＤＬ２とが円周方向において一致する。
【００４７】
回動角度０°の位置からロータ２が時計方向ＣＷに回転すると、ロータ２の回動角度が約３５°になるまでは、図５に示すように、ロータ２に負のディテントトルクＴ１が作用する。また、図５に示すように、回動角度０°の位置からロータ２が時計方向ＣＷに回転すると、ロータ２の回動角度が０°から９０°の範囲では、ロータ２に負の付勢トルクＴ３が作用する。また、図５に示すように、駆動用コイル１１が励磁されると（具体的には、駆動用磁石６の外周面の各磁極と、各磁極に対向する極歯１３ｄ、１４ｄとが同極になるように、駆動用コイル１１に電流が供給されると）、ロータ２に正の励磁トルクＴ２が作用する。
【００４８】
本形態では、ディテントトルクＴ１と付勢トルクＴ３との和をトルクＴ５とすると、負のトルクＴ５が常にロータ２に作用し、かつ、正のホールディングトルクＴ４が常にロータ２に作用する範囲で、ロータ２が回動する。すなわち、立上部９ｂと突出部１３ｅとによって構成される回動範囲規制機構１７は、トルクＴ５が反時計方向ＣＣＷへ常に作用し、かつ、ホールディングトルクＴ４が時計方向ＣＷへ常に作用する範囲でロータ２が回動するように、ロータ２の回動範囲を規制している。
【００４９】
具体的には、本形態の回動範囲規制機構１７は、回動角度θ１（図４（Ｂ）参照）から回動角度θ２（図４（Ｃ）参照）の範囲でロータ２が回動するように、ロータ２の回動範囲を規制している。すなわち、図４（Ｂ）に示すように、ロータ２の回動角度がθ１となるときに、反時計方向ＣＣＷにおける立上部９ｂの端面９ｄと、２個の突出部１３ｅのうちの一方の突出部１３ｅの、時計方向ＣＷにおける端面１３ｇとが当接し、かつ、図４（Ｃ）に示すように、ロータ２の回動角度がθ２となるときに、時計方向ＣＷにおける立上部９ｂの端面９ｃと、２個の突出部１３ｅのうちの他方の突出部１３ｅの、反時計方向ＣＣＷにおける端面１３ｆとが当接するように、立上部９ｂおよび突出部１３ｅが形成されている。なお、回動角度θ１は、たとえば、２２°程度であり、回動角度θ２は、たとえば、６２°程度である。すなわち、ロータ２の回動角度は、たとえば、約４０°である。
【００５０】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、回動範囲規制機構１７は、トルクＴ５が反時計方向ＣＣＷへ常に作用し、かつ、ホールディングトルクＴ４が時計方向ＣＷへ常に作用する範囲でロータ２が回動するように、ロータ２の回動範囲を規制している。そのため、駆動用コイル１１が励磁されていないときには、立上部９ｂの端面９ｄと、２個の突出部１３ｅのうちの一方の突出部１３ｅの端面１３ｇとが当接しており、ロータ２は、回動角度θ１で停止している。また、駆動用コイル１１が励磁されると、立上部９ｂの端面９ｃと、２個の突出部１３ｅのうちの他方の突出部１３ｅの端面１３ｆとが当接する回動角度θ２まで、ロータ２は、回動する。
【００５１】
このように、本形態では、駆動用コイル１１が励磁されていないときに、ロータ２は、回動角度θ１で停止している。すなわち、本形態では、駆動用コイル１１が励磁されていないときのロータ２の停止位置を一定にすることができる。そのため、アクチュエータ１の使用開始時にロータ２を原点復帰させる等の初期設定動作が不要になり、アクチュエータ１によって駆動される動作対象物の使用開始に要する時間を短縮することが可能になる。また、停電等の不測の電源遮断が生じた場合に、ロータ２を一定位置に停止させて、動作対象物を常にフェールセーフ状態にすることが可能になる。また、駆動用コイル１１が励磁されていないときのロータ２の停止位置を一定にすることができるため、アクチュエータ１によって駆動される動作対象物が開閉バルブであれば、電源オフ時に、開閉バルブを閉状態にすることが可能になる。したがって、アクチュエータ１によって駆動される動作対象物が開閉バルブであれば、電源オフ時に液漏れしないバルブ装置を構成することが可能になる。
【００５２】
また、本形態では、ディテントトルクＴ１が時計方向ＣＷへ作用する範囲であっても、ディテントトルクＴ１と付勢トルクＴ３との和であるトルクＴ５が反時計方向ＣＣＷへ作用する範囲でロータ２の回動範囲を規制すれば、駆動用コイル１１が励磁されていないときにロータ２を回動角度θ１で停止させることができるため、付勢トルクＴ４を利用して、ロータ２の回動範囲を広げることができる。
【００５３】
本形態では、付勢用磁石１８および磁性部材１９は、駆動用磁石６の内周側に配置されている。そのため、本形態では、上下方向でアクチュエータ１を小型化すること（すなわち、アクチュエータ１を薄型化すること）が可能になる。特に本形態では、付勢用磁石１８は、凹部１２ｆ、１６ｃの中に配置され、磁性部材１９は、凹部８ａの中に配置されているため、アクチュエータ１をより薄型化することが可能になる。また、本形態では、付勢用磁石１８と磁性部材１９とが上下方向で対向している。そのため、付勢用磁石１８と磁性部材１９とが径方向で対向している場合と比較して、ロータ２の径方向でアクチュエータ１を小型化することが可能になる。すなわち、本形態では、アクチュエータ１を薄型化しつつ、かつ、径方向でアクチュエータ１を小型化することが可能になる。
【００５４】
本形態では、伝達板９の立上部９ｂと、ステータコア１３の突出部１３ｅとによって、ステータ３に対するロータ２の回動範囲を規制する回動範囲規制機構１７が構成されている。そのため、ロータ２を回動させるために必要な極歯１３ｄの根元部分となる突出部１３ｅを利用して、ロータ２の回動範囲を規制することができる。したがって、アクチュエータ１の構成を簡素化することが可能になる。
【００５５】
本形態では、付勢用磁石１８と磁性部材１９とによって、ロータ２を付勢する磁気的吸引力を発生させている。そのため、付勢用磁石１８と、この付勢用磁石１８に対向配置される磁石とによって、ロータ２を付勢する磁気的吸引力を発生させる場合と比較して、アクチュエータ１のコストを低減することが可能になる。
【００５６】
（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。
【００５７】
上述した形態では、トルクＴ５が反時計方向ＣＣＷへ常に作用し、かつ、ホールディングトルクＴ４が時計方向ＣＷへ常に作用する範囲でロータ２が回動するように、ロータ２の回動範囲が規制されている。この他にもたとえば、トルクＴ５が時計方向ＣＷへ常に作用し、かつ、ホールディングトルクＴ４が反時計方向ＣＣＷへ常に作用する範囲でロータ２が回動するように、ロータ２の回動範囲が規制されても良い。
【００５８】
上述した形態では、立上部９ｂと突出部１３ｅとによって、ロータ２の回動範囲を規制する回動範囲規制機構１７が構成されている。この他にもたとえば、ステータケース１４の突出部１４ｅと、ロータ２の所定の部位とによって、ロータ２の回動範囲を規制する回動範囲規制機構が構成されても良い。また、ステータ３側に所定のストッパが形成され、このストッパに当接する当接部が伝達板９等に形成されるとともに、このストッパと当接部とによって、ロータ２の回動範囲を規制する回動範囲規制機構が構成されても良い。
【００５９】
上述した形態では、付勢用磁石１８は、ステータ３側の凹部１２ｆ、１６ｃに固定され、磁性部材１９は、ロータ２側の凹部８ａに固定されている。この他にもたとえば、磁性部材１９がステータ３側に固定され、付勢用磁石１８がロータ２側に固定されても良い。この場合には、たとえば、駆動用磁石６の境界線ＤＬ１と付勢用磁石１８の境界線ＤＬ２とが円周方向で略一致するように、駆動用磁石６および付勢用磁石１８がロータ２側に固定され、扇形状部１９ａの円周方向における中心位置と、極歯１３ｄの端面１３ｈと極歯１４ｄの端面１４ｈとの円周方向における中間位置とが円周方向で略一致するように、極歯１３ｄ、１４ｄおよび磁性部材１９が配置される。なお、境界線ＤＬ１と境界線ＤＬ２とが円周方向でずれるように、駆動用磁石６および付勢用磁石１８がロータ２側に固定されても良いし、扇形状部１９ａの円周方向における中心位置と、極歯１３ｄの端面１３ｈと極歯１４ｄの端面１４ｈとの円周方向における中間位置とが円周方向でずれるように、極歯１３ｄ、１４ｄおよび磁性部材１９が配置されても良い。
【００６０】
上述した形態では、付勢用磁石１８との間でロータ２を付勢する磁気的吸引力を発生させる対向部材は、磁性部材１９である。この他にもたとえば、対向部材は、磁石であっても良い。また、上述した形態では、付勢用磁石１８と磁性部材１９とが上下方向で対向しているが、付勢用磁石１８と磁性部材１９とが径方向で対向しても良い。
【００６１】
上述した形態では、駆動用磁石６の境界線ＤＬ１と、扇形状部１９ａの円周方向における中心位置とが円周方向において略一致するように、駆動用磁石６および磁性部材１９がスリーブ８に固定されている。この他にもたとえば、境界線ＤＬ１と、扇形状部１９ａの円周方向における中心位置とが円周方向においてずれていても良い。この場合には、境界線ＤＬ１と、扇形状部１９ａの円周方向における中心位置とのずれ量に応じて、極歯１３ｄの端面１３ｈと極歯１４ｄの端面１４ｈとの円周方向における中間位置と、付勢用磁石１８の境界線ＤＬ２とが円周方向においてずれる。
【００６２】
上述した形態では、付勢用磁石１８は、略半円弧状に形成され、扇形状部１９ａの中心角α１は、たとえば、約１２０°となっているが、付勢用磁石１８の形状や扇形状部１９ａの中心角α１は、任意に変更することが可能である。
【００６３】
上述した形態では、ステータ３は、４本の極歯１３ｄ、１４ｄを備えている。この他にもたとえば、ステータ３は、２本の極歯を備えていても良いし、６本以上の偶数本の極歯を備えていても良い。すなわち、ステータ３は、２ｎ（ｎは、１以上の整数）本の極歯を備えていれば良い。極歯の数が多い場合には、励磁トルクＴ２は大きくなるが、ロータ２の回動範囲は狭くなる。一方、極歯の数が少ない場合には、ロータ２の回動範囲は広くなるが、励磁トルクＴ２は小さくなる。したがって、動作対象物を駆動するために必要なトルクや動作対象物の動作範囲等に応じて、ステータ３に形成される極歯の数を適切な数に設定すれば良い。なお、ステータ３に形成される極歯の数と、駆動用磁石６の外周面に着磁される磁極の数は、同じであっても良いし、異なっていても良い。
【００６４】
上述した形態では、極歯１３ｄ、１４ｄの、駆動用磁石６との対向面は略矩形状に形成されている。この他にもたとえば、極歯１３ｄ、１４ｄの、駆動用磁石６との対向面は、略台形状に形成されても良いし、略三角形状に形成されても良い。極歯１３ｄ、１４ｄの、駆動用磁石６との対向面が略矩形状である場合、または、略台形状である場合、あるいは、略三角形状である場合には、この順番で励磁トルクＴ２はしだいに小さくなっていくが、ロータ２の回動範囲はしだいに広くなっていく。また、アクチュエータ１の周方向における極歯１３ｄ、１４ｄの幅を広くするにしたがって、励磁トルクＴ２はしだいに小さくなっていくが、ロータ２の回動範囲はしだいに広くなっていく。
【００６５】
上述した形態では、ステータケース１４は、略正方形の板状に形成されているが、ステータケース１４は、ステータコア１３と同様の略有底円筒状に形成されても良い。この場合には、ステータコア１３の筒部１３ｂの下端とステータケース１４の筒部の上端との継ぎ目が駆動用コイル１１の外周側に配置されるように、ステータコア１３とステータケース１４とが互いに固定される。
【００６６】
上述した形態では、駆動用コイル１１はボビン１２に巻回されている。この他にもたとえば、ステータコア１３およびステータケース１４の表面、または、駆動用コイル１１の表面に所定の絶縁処理を行って、ボビン１２を使用せずに、ステータコア１３やステータケース１４に直接、空芯状に巻回された駆動用コイル１１を固定しても良い。この場合には、駆動用コイル１１の巻線占績率を高めることができる。なお、この場合には、付勢用磁石１８を固定するための部材が別途、設けられる。
【００６７】
上述した形態では、駆動用コイル１１を構成する導線の端部は、端子１５に電気的に接続されているが、駆動用コイル１１を構成する導線の端部は、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）に電気的に接続されても良い。また、上述した形態では、ボビン１２に回転軸７が回転可能に支持されているが、回転軸７を回転可能に支持する軸受が別途、設けられても良い。また、上述した形態では、回転軸７の下端側のみが支持されているが、回転軸７の上端側と下端側とが支持されても良い。
【符号の説明】
【００６８】
１  アクチュエータ
２  ロータ
３  ステータ
４  付勢機構
６  駆動用磁石
９  伝達板
９ｂ  立上部（当接部材）
１１  駆動用コイル
１２ｆ、１６ｃ  凹部
１３  ステータコア（第１のヨーク）
１３ｄ  極歯
１３ｅ  突出部（極歯の根本部分）
１４  ステータケース（第２のヨーク）
１４ｄ  極歯
１７  回動範囲規制機構
１８  付勢用磁石
１９  磁性部材（対向部材）
１９ａ  扇形状部（対向部）
ＣＷ  時計方向（ロータの回動方向の他方向）
ＣＣＷ  反時計方向（ロータの回動方向の一方向）
ＤＬ１  磁極の境界線
Ｔ１  ディテントトルク
Ｔ２  励磁トルク
Ｔ３  付勢トルク
【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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