(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は、駆動用磁石４を有するロータと、駆動用磁石４の外周面に対向するように配置される複数の極歯１３ｄ、１４ｄおよび複数の極歯１３ｄ、１４ｄの外周側に配置される駆動用コイル１１を有するステータとを備えている。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、駆動用コイル１１が励磁されたときに駆動用磁石４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】
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を備え、
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】
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３】
前記付勢機構は、機械式のバネであ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】
前記付勢機構は、板バネであることを特徴とする請求項３記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記付勢機構は、磁気バネであ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６】
前記付勢機構は、前記ロータに固定される付勢用磁石と、前記ステータに固定される磁性部材とを備えることを特徴とする請求項５記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記磁性部材は、前記付勢用磁石の外周面に対向する複数の対向部を備え、
前記対向部の数は、前記ステータが有する前記極歯の数よりも少ないことを特徴とする請求項６記載のアクチュエータ。
【請求項８】
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７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ストッパを備えており、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、駆動用コイルを構成する導線の一端から他端に向かって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ってロータの回動方向の一方向へロータを回動させるトルクがロータに作用し、駆動用コイルを構成する導線の他端から一端に向かって電流が供給されると、第２のポジションから第１のポジションに向かってロータの回動方向の他方向へロータを回動させるトルクがロータに作用する。また、このアクチュエータでは、駆動用コイルへの電流の供給が停止されると、ディテントトルクによって、ロータは、第１のポジションまたは第２のポジションでストッパに当接した状態で停止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１７５４２１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、駆動用コイルへの電流の供給が停止されると、ディテントトルクによって、ロータは、第１のポジションまたは第２のポジションで停止する。すなわち、このアクチュエータでは、駆動用コイルへの電流の供給が停止された瞬間のロータの位置によって、ロータが第１のポジションで停止するのか、または、第２のポジションで停止するのかが変わってしまい、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が一定ではない。
【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な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、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を備え、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、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、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、アクチュエータの使用開始時にロータ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。
【００１０】
また、上記の課題を解決するため、本発明のアクチュエータは、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、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。
【００１１】
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。
【００１２】
また、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ため、アクチュエータの使用開始時にロータ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。
【００１３】
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、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。
【００１４】
本発明において、付勢機構は、たとえば、機械式のバネである。この場合には、付勢機構は、たとえば、板バネである。また、本発明において、付勢機構は、磁気バネであっても良い。この場合には、付勢機構は、ロータに固定される付勢用磁石と、ステータに固定される磁性部材とを備えている。また、この場合には、磁性部材は、付勢用磁石の外周面に対向する複数の対向部を備え、対向部の数は、ステータが有する極歯の数よりも少なくなっている。
【００１５】
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。
【発明の効果】
【００１６】
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る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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。
【図６】図１に示すアクチュエータの変形例１を説明するための分解斜視図である。
【図７】図６に示す伝達板を下側から示す斜視図である。
【図８】変形例１の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。
【図９】図１に示すアクチュエータの変形例２を説明するための分解斜視図である。
【図１０】変形例２にかかるアクチュエータの断面図である。
【図１１】変形例２の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】
【００１８】
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。
【００１９】
（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。
【００２０】
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とを備えている。
【００２１】
ロータ２は、図２、図３に示すように、駆動用磁石４と、回転軸５とを備えている。駆動用磁石４は、円筒状に形成されている。この駆動用磁石４は、円筒状に形成されたスリーブ６を介して回転軸５に固定されている。すなわち、回転軸５の外周面にスリーブ６の内周面が固定されており、スリーブ６の外周面に駆動用磁石４の内周面が固定されている。回転軸５の一端側は、軸受７に回転可能に支持されている。軸受７は、ステータ３が固定されるベース板（図示省略）に固定されている。また、回転軸５の他端には、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８が固定されている。なお、以下の説明では、回転軸５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５の軸方向の他方側（図１〜図３のＺ２方向側）を下側とする。
【００２２】
駆動用磁石４の外周面は、４極に着磁されている。具体的には、駆動用磁石４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。伝達板８は、全体として略円板状に形成されている。伝達板８には、動作対象物を連結するための切欠部８ａが伝達板８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８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８ｂが所定の角度範囲で形成されている。立上部８ｂ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。
【００２３】
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。ボビン１２は、絶縁性を有する樹脂材料で形成されるとともに、上下の両端に円板状の鍔部１２ａを有する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。
【００２４】
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の、駆動用磁石４との対向面は略矩形状に形成されている。
【００２５】
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の、駆動用磁石４との対向面は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。
【００２６】
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。
【００２７】
ロータ２とステータ３とが組み合わされた状態では、極歯１３ｄ、１４ｄは、駆動用磁石４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８の立上部８ｂ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の周方向において、立上部８ｂ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の周方向における立上部８ｂの端面８ｃ、８ｄ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８ｂ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。
【００２８】
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８の立上部８ｂは、極歯１３ｄの根本部分に当接する当接部材である。
【００２９】
（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４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。
【００３０】
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、反時計方向ＣＣＷでロータ２に作用するトルクを「正」のトルクとし、時計方向ＣＷ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４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、ディテントトルクＴ１と励磁トルクＴ２との和をホールディングトルクＴ３とする。
【００３１】
上述のように、駆動用磁石４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。また、極歯１３ｄと極歯１４ｄとは、アクチュエータ１の周方向に９０°ピッチで交互に配置されている。図４（Ａ）に示すように、アクチュエータ１の周方向において、駆動用磁石４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。
【００３２】
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４０°になるまでは（図４（Ｂ）に示す状態になるまでは）、図５に示すように、ロータ２に正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、駆動用コイル１１が励磁されると（具体的には、駆動用磁石４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に負の励磁トルクＴ２が作用する。
【００３３】
本形態では、正のディテントトルクＴ１が常にロータ２に作用し、かつ、負のホールディングトルクＴ３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８ｂ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、ディテントトルクＴ１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Ｔ３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。
【００３４】
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（Ｃ）参照）から回動角度θ２（図４（Ｄ）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（Ｃ）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８ｂの端面８ｄ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（Ｄ）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８ｂの端面８ｃ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８ｂ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、１８°程度であり、回動角度θ２は、たとえば、３５°程度である。すなわち、ロータ２の回動角度は、たとえば、約１７°である。
【００３５】
（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、ディテントトルクＴ１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Ｔ３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８ｂの端面８ｄ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８ｂの端面８ｃ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。
【００３６】
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。
【００３７】
本形態では、伝達板８の立上部８ｂ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。
【００３８】
なお、本形態では、回動角度θ１は、１８°程度であり、回動角度θ２は、３５°程度であるが、本形態では、図５に示すように、ロータ２の回動角度が約１３°〜約４０°の範囲であれば、ディテントトルクＴ１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Ｔ３が時計方向ＣＷへ常に作用する。したがって、本形態では、回動角度θ１を１３°程度とし、回動角度θ２を４０°程度とすることも可能である。ただし、ロータ２の動作の安定性を考慮すると、回動角度θ１を１８°程度とし、回動角度θ２を３５°程度とすることが好ましい。
【００３９】
（アクチュエータの変形例１）
図６は、図１に示すアクチュエータ１の変形例１を説明するための分解斜視図である。図７は、図６に示す伝達板８を下側から示す斜視図である。図８は、変形例１のアクチュエータ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。
【００４０】
アクチュエータ１は、ロータ２を反時計方向ＣＣＷへ付勢する付勢機構を備えていても良い。付勢機構は、たとえば、板バネ２１である。アクチュエータ１が板バネ２１を備えている場合には、たとえば、図６に示すように、ボビン１２には、板バネ２１の一端が係合する係合突起１２ｂが上側に配置される鍔部１２ａの上面に形成されている。また、図７に示すように、伝達板８には、板バネ２１の他端が係合する係合溝８ｅが形成されている。具体的には、伝達板８の外周端から径方向内側に向かって立上部８ｂの一部が切り欠かれることで、係合溝８ｅが形成されている。板バネ２１の付勢力に基づいてロータ２に作用するトルクを付勢トルクＴ４とすると、回動角度０°の位置からロータ２が時計方向ＣＷに回転するにしたがって付勢トルクＴ４はしだいに大きくなる。
【００４１】
板バネ２１は、図６に示すように、係合突起１２ｂに係合される係合部２１ａと、直線状に形成される直線部２１ｂ、２１ｃと、直線部２１ｂ、２１ｃを繋ぐ接続部２１ｄとから構成されている。係合部２１ａは、矩形の渦巻き状に形成されており、その中心に形成される空間が係合突起１２ｂに係合されている。直線部２１ｂは、係合部２１ａからロータ２の径方向の内側に向かって延びるように形成されている。直線部２１ｃの一端側は、係合溝８ｅに係合するようになっており、直線部２１ｃは、係合溝８ｅとの係合部分からロータ２の径方向の内側に向かって延びるように形成されている。直線部２１ｂの延びる方向と直線部２１ｃの延びる方向とは一致しておらず、直線部２１ｃに対して直線部２１ｂは傾斜している。接続部２１ｄは、ロータ２に接触しないように（具体的には、回転軸５に接触しないように）半円弧状に形成されている。このように、板バネ６は、直線状に形成される直線部２１ｂ、２１ｃと半円弧状に形成される接続部２１ｄとを備え、係合突起１２ｂに係合する係合部２１ａから係合溝８ｅに係合する直線部２１ｃの一端側までの距離が比較的長くなるように形成されているため、そのバネ定数を小さくすることが可能になっている。
【００４２】
この変形例１にかかるアクチュエータ１では、ディテントトルクＴ１と付勢トルクＴ４との和であるトルクＴ５が常に正となり、かつ、ディテントトルクＴ１と励磁トルクＴ２と付勢トルクＴ４との和であるホールディングトルクＴ６が常に負となる範囲でロータ２が回動する。すなわち、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Ｔ６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。
【００４３】
具体的には、回動範囲規制機構１７は、図８に示すように、回動角度θ３から回動角度θ４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、ロータ２の回動角度がθ３となるときに、立上部８ｂの端面８ｄ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、かつ、ロータ２の回動角度がθ４となるときに、立上部８ｂの端面８ｃと、２個の突出部１３ｅのうちの他方の突出部１３ｅの端面１３ｆとが当接するように、立上部８ｂおよび突出部１３ｅが形成されている。なお、回動角度θ３は、たとえば、２０°程度であり、回動角度θ４は、たとえば、７０°程度である。すなわち、ロータ２の回動角度は、たとえば、約５０°である。
【００４４】
この変形例１にかかるアクチュエータ１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Ｔ６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ため、上述した形態と同様に、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。また、変形例１にかかるアクチュエータ１では、ディテントトルクＴ１と付勢トルクＴ４との和であるトルクＴ５が反時計方向ＣＣＷへ常に作用していれば、ロータ２の停止位置を一定にす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。
【００４５】
なお、アクチュエータ１は、ロータ２を反時計方向ＣＣＷへ付勢する付勢機構として、板バネ２１に代えて、引張りコイルバネ、圧縮コイルバネまたはネジリコイルバネ等の機械式のバネを備えていても良い。また、アクチュエータ１は、ロータ２を反時計方向ＣＣＷへ付勢する付勢機構として、板バネ２１に代えて、ゴム等の弾性部材を備えていても良い。
【００４６】
（アクチュエータの変形例２）
図９は、図１に示すアクチュエータ１の変形例２を説明するための分解斜視図である。図１０は、変形例２にかかるアクチュエータ１の断面図である。図１１は、変形例２のアクチュエータ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。
【００４７】
上述した変形例１のアクチュエータ１は、ロータ２を反時計方向ＣＣＷへ付勢する付勢機構として、板バネ２１を備えているが、アクチュエータ１は、ロータ２を反時計方向ＣＣＷへ付勢する付勢機構として、磁気バネ３１を備えていても良い。磁気バネ３１は、たとえば、ロータ２に固定される付勢用磁石３２と、ステータ３に固定される磁性部材３３とによって構成されている。
【００４８】
付勢用磁石３２は、扁平な円筒状に形成されている。この付勢用磁石３２は、スリーブ６を介して回転軸５に固定されている。また、付勢用磁石３２は、駆動用磁石４の上側に配置されている。付勢用磁石３２の外周面は、２極に着磁されている。具体的には、付勢用磁石３２の外周面は、１８０°ピッチでＮ極とＳ極とに交互に着磁されている。
【００４９】
磁性部材３３は、軟磁性材料で形成されている。また、磁性部材３３は、略円板状に形成されている。磁性部材３３の中心部には、上下方向に貫通する貫通孔３３ｃが形成されている。磁性部材３３の内周側には、付勢用磁石３２の外周面に対向する対向部としての２個の立上部３３ｄが上側へ向かって立ち上がるように形成されている。具体的には、貫通孔３３ｃの縁には、磁性部材３３の中心に向かってわずかに突出する突出部３３ｅが形成されており、突出部３３ｅの径方向内側端から立上部３３ｄが上側へ延びるように形成されている。突出部３３ｅは、立上部３３ｄの根本部分を構成している。２個の立上部３３ｄは、１８０°ピッチで形成されている。すなわち、突出部３３ｅは、１８０°ピッチで形成されている。また、立上部３３ｄの、付勢用磁石３２との対向面は略矩形状に形成されている。
【００５０】
磁性部材３３は、ステータコア１３の上面に固定されている。また、伝達板８の立上部８ｂは、磁性部材３３の突出部３３ｅの間に配置されている。アクチュエータ１の周方向において、立上部８ｂと突出部３３ｅとの間には所定の隙間が形成されている。また、アクチュエータ１の周方向における立上部８ｂの端面８ｃ、８ｄと、アクチュエータ１の周方向における突出部３３ｅの端面３３ｆ、３３ｇとは当接可能になっている。変形例２にかかるアクチュエータ１では、立上部８ｂと突出部３３ｅ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が構成されている。
【００５１】
付勢用磁石３２と立上部３３ｄとの間に生じる吸引力（すなわち、磁気バネ３１の付勢力）に基づいて、ロータ２に作用するトルクを付勢トルクＴ７とすると、変形例２にかかるアクチュエータ１では、ロータ２の回動範囲において、後述のように、ディテントトルクＴ１と付勢トルクＴ７との和であるトルクＴ８が常に正となるように、付勢用磁石３２および２本の立上部３３ｄが配置されている。なお、付勢用磁石３２の外周面の２極の磁極は、適切な付勢トルクＴ７が得られるように、駆動用磁石４の外周面の４極の磁極に対して適切な位相差をもっている。たとえば、図１１に示す例では、付勢用磁石３２の外周面の２極の磁極は、駆動用磁石４の外周面の４極の磁極に対して２０°の位相差をもっている。
【００５２】
また、変形例２にかかるアクチュエータ１では、ディテントトルクＴ１と付勢トルクＴ７との和であるトルクＴ８が常に正となり、かつ、ディテントトルクＴ１と励磁トルクＴ２と付勢トルクＴ７との和であるホールディングトルクＴ９が常に負となる範囲でロータ２が回動する。すなわち、立上部８ｂと突出部３３ｅとによって構成される回動範囲規制機構は、トルクＴ８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Ｔ９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。
【００５３】
具体的には、立上部８ｂと突出部３３ｅとによって構成される回動範囲規制機構は、図１１に示すように、回動角度θ５から回動角度θ６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、ロータ２の回動角度がθ５となるときに、立上部８ｂの端面８ｄと、２個の突出部３３ｅのうちの一方の突出部３３ｅの、反時計方向ＣＣＷにおける端面３３ｇとが当接し、かつ、ロータ２の回動角度がθ６となるときに、立上部８ｂの端面８ｃと、２個の突出部３３ｅのうちの他方の突出部３３ｅの、時計方向ＣＷにおける端面３３ｆとが当接するように、立上部８ｂおよび突出部３３ｅが形成されている。なお、回動角度θ５は、たとえば、２０°程度であり、回動角度θ６は、たとえば、７０°程度である。すなわち、ロータ２の回動角度は、たとえば、約５０°である。
【００５４】
この変形例２にかかるアクチュエータ１では、トルクＴ８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Ｔ９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ため、変形例１にかかるアクチュエータ１と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
なお、変形例２にかかるアクチュエータ１は、磁性部材３３を備えているが、立上部３３ｄと同様の立上部がステータコア１３に形成されるのであれば、変形例２にかかるアクチュエータ１は、磁性部材３３を備えていなくても良い。また、たとえば、板状またはブロック状に形成されロータ２側またはステータ３側の一方に固定される付勢用磁石と、板状またはブロック状に形成されロータ２側またはステータ３側の他方に固定される磁性部材とによって、ロータ２を反時計方向ＣＣＷへ付勢する磁気バネが構成されても良い。
【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、ディテントトルクＴ１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Ｔ３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、ディテントトルクＴ１が時計方向ＣＷへ常に作用し、かつ、ホールディングトルクＴ３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】
同様に、変形例１にかかるアクチュエータ１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Ｔ６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が、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Ｔ６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。また、変形例２にかかるアクチュエータ１では、トルクＴ８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Ｔ９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が、トルクＴ８が時計方向ＣＷへ常に作用し、かつ、ホールディングトルクＴ９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。
【００５９】
上述した形態では、立上部８ｂ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８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。
【００６０】
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。
【００６１】
なお、ステータ３に形成される極歯の数と、駆動用磁石４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。また、ステータ３に形成される極歯の数が変わる場合には、変形例２のアクチュエータ１において、磁性部材３３に形成される立上部３３ｄの数を変えても良い。たとえば、ステータ３に８本の極歯が形成されるのであれば、磁性部材３３に４個または２個の立上部３３ｄが形成されても良い。なお、ステータ３に形成される極歯の本数と、磁性部材３３に形成される立上部３３ｄの個数との比率は、４：１であることが好ましい。この場合は、ディテントトルクＴ１と常に同一方向の付勢トルクＴ７を得ることができる。
【００６２】
上述した形態では、極歯１３ｄ、１４ｄの、駆動用磁石４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４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４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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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、軸受７とボビン１２とは、別部品となっているが、軸受７とボビン１２とが一体で形成されても良い。また、上述した形態では、回転軸５の下端側のみが軸受７に支持されているが、回転軸５の上端側と下端側とが軸受に支持されても良い。
【符号の説明】
【００６６】
１  アクチュエータ
２  ロータ
３  ステータ
４  駆動用磁石
８  伝達板
８ｂ  立上部（当接部材）
１１  駆動用コイル
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
２１  板バネ（付勢機構、機械式のバネ）
３１  磁気バネ（付勢機構）
３２  付勢用磁石
３３  磁性部材
３３ｄ  立上部（対向部）
ＣＷ  時計方向（ロータの回動方向の一方向）
ＣＣＷ  反時計方向（ロータの回動方向の他方向）
Ｔ１  ディテントトルク
Ｔ２  励磁トルク
Ｔ４、Ｔ７  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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【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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