(57)【要約】【課題】  ロータリソレノイドにおける径方向の大幅なサイズダウンを図り、全体の小型コンパクト化を図るとともに、部品点数の削減及び全体の構成単純化により、製造工数及び製造コストの大幅な低減を図る。【解決手段】  界磁コイル３にマグネットロータ７のシャフト５を挿通させることにより界磁コイル３とマグネット６を軸方向Ｆｓに隣接させて配設し、かつシャフト５を磁性材により形成して第一ヨーク部２ａとして機能させるとともに、一端がシャフト５に対して磁気的に接続し、かつ他端がマグネット６に対向する磁性材により形成した第二ヨーク部２ｂを配設し、第一ヨーク部２ａと第二ヨーク部２ｂとマグネット６により磁気回路Ｃを形成する。【選択図】  図１
2005175358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨークに界磁コイルを付設したステータと、シャフトにマグネットを付設したマグネットロータとを備えるロータリソレノイドにおいて、界磁コイルにマグネットロータのシャフトを挿通させることにより前記界磁コイルと前記マグネットを軸方向に隣接させて配設し、かつ前記シャフトを磁性材により形成して第一ヨーク部として機能させるとともに、一端が前記シャフトに対して磁気的に接続し、かつ他端が前記マグネットに対向する磁性材により形成した第二ヨーク部を配設し、前記第一ヨーク部と前記第二ヨーク部と前記マグネットにより磁気回路を形成してなることを特徴とするロータリソレノイド。
【請求項２】
前記第二ヨーク部は、ケーシングにおける一端面部とこの一端面部の周縁から軸方向に延設して前記ケーシングにおける周面部の一部を形成する一部周面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３】
前記ケーシングにおける他端面部とこの他端面部の周縁から軸方向に延設して前記ケーシングにおける周面部の残部を形成する残部周面部を有する非磁性材により形成した非磁性ケーシング部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４】
前記界磁コイルを巻回し、かつ少なくとも一方のボビンバリア部が前記ケーシングに対して係止するコイルボビンを備えることを特徴とする請求項２又は３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、ヨークに界磁コイルを付設したステータとシャフトにマグネットを付設したマグネットロータを備えるロータリソレノイドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シャフトが回転するロータリソレノイドは、特開２００１−２５８２３３号公報等で知られている。
【０００３】
この種のロータリソレノイドは、円筒形のヨークの内周面から突出した一対のコアに被せたコイルボビンに界磁コイルを巻回して構成したステータを備えるとともに、シャフトの外周面にマグネットを付設したマグネットロータを備え、このマグネットロータをステータの中心に配してマグネットとコアを対向させて構成したものであり、一対のコア，ヨーク及びマグネットにより形成される磁気回路を有している。これにより、外部にストッパ機構を配してシャフトの回動角度範囲を規制するとともに、界磁コイルに対して正方向又は逆方向の電流を流して励磁すれば、シャフトを規制された角度範囲の一方又は他方に回動変位させることができる。
【特許文献１】特開２００１−２５８２３３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した従来のロータリソレノイドは、次のような問題点があった。
【０００５】
第一に、マグネットの径方向外方に一対のコア及び界磁コイルを配するため、ロータリソレノイドにおける径方向のサイズアップを招くとともに、全体の小型化を図るにも限界がある。
【０００６】
第二に、ヨークから径方向内方に突出した一対のコアを有し、このコアに対して界磁コイルを巻回するため、部品点数の増加及び構造の複雑化により、製造工数及び製造コストの大幅な上昇を招く。
【０００７】
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】
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するため、ヨーク２に界磁コイル３を付設したステータ４と、シャフト５にマグネット６を付設したマグネットロータ７とを備えるロータリソレノイド１を構成するに際して、界磁コイル３にマグネットロータ７のシャフト５を挿通させることにより界磁コイル３とマグネット６を軸方向Ｆｓに隣接させて配設し、かつシャフト５を磁性材により形成して第一ヨーク部２ａとして機能させるとともに、一端がシャフト５に対して磁気的に接続し、かつ他端がマグネット６に対向する磁性材により形成した第二ヨーク部２ｂを配設し、第一ヨーク部２ａと第二ヨーク部２ｂとマグネット６により磁気回路Ｃを形成してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
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。
【００１０】
（１）  界磁コイル３にマグネットロータ７のシャフト５を挿通させることにより界磁コイル３とマグネット６を軸方向Ｆｓに隣接させて配設するため、ロータリソレノイド１における径方向の大幅なサイズダウンを図れるとともに、全体の小型コンパクト化を図れ、特に、超小型ロータリソレノイドも容易に実現することができる。
【００１１】
（２）  従来のような内周面からコアが突出するヨークが不要になるため、部品点数の削減及び全体の構成単純化により、製造工数及び製造コストの大幅な低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係るロータリソレノイド１によれば、最良の形態により、第二ヨーク部２ｂは、ケーシング８における一端面部１１ｓとこの一端面部１１ｓの周縁から軸方向Ｆｓに延設してケーシング８における周面部の一部を形成する一部周面部１１ｆを有する。これにより、第二ヨーク部２ｂはケーシング８の一部を兼用することができる。また、ケーシング８における他端面部１２ｓとこの他端面部１２ｓの周縁から軸方向Ｆｓに延設してケーシング８における周面部の残部を形成する残部周面部１２ｆを有する非磁性材により形成した非磁性ケーシング部８ｒを備える。これにより、非磁性ケーシング部８ｒと第二ヨーク部２ｂが組合わさり、円筒ドラム状のケーシング８を構成することができる。さらに、界磁コイル３を巻回し、かつ少なくとも一方のボビンバリア部１３ｘがケーシング８に対して係止するコイルボビン１３を備える。これにより、コイルボビン１３は、ケーシング８に対して一体化し、コイルボビン１３は、シャフト５の軸受として機能させることができるとともに、ロータリソレノイド１における内部のデッドスペースをほとんど無くすことができる。
【実施例】
【００１３】
次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００１４】
まず、本実施例に係るロータリソレノイド１の構成部品について、図１〜図３を参照して説明する。
【００１５】
１３は、合成樹脂等の非磁性材により一体成形したコイルボビンであり、図３に示すように、円筒状のボビンボディ部１３ｂと、このボビンボディ部１３ｂの両側に鍔状に形成した一対のボビンバリア部１３ｘ，１３ｙを有する。そして、このボビンボディ部１３ｂにコイルワイヤを巻回して界磁コイル３を構成する。また、一方のボビンバリア部１３ｘの周縁部には、径方向に突出した一対の係合凸部２１ｐ，２１ｑを形成し、後述するケーシング８側に係止させる。
【００１６】
８は、ケーシングであり、図３に示す非磁性ケーシング部８ｒと第二ヨーク部２ｂを備える。第二ヨーク部２ｂは、ケーシング８における一端面部１１ｓとこの一端面部１１ｓの周縁から軸方向Ｆｓに延設してケーシング８における周面部の一部を形成する一部周面部１１ｆを有し、磁性ステンレス材等の磁性材により一体形成する。この場合、一端面部１１ｓは、円板状に形成し、中心に、後述するシャフト５が挿通する挿通孔２２を設けるとともに、周縁の所定位置には、切欠状の係合凹部２３を設ける。また、一部周面部１１ｆの周方向における長さは、ケーシング８の周方向長さの１／４程度に選定し、先端には係合凸部２４を設ける。
【００１７】
非磁性ケーシング部８ｒは、ケーシング８における他端面部１２ｓとこの他端面部１２ｓの周縁から軸方向Ｆｓに延設してケーシング８における周面部の残部を形成する残部周面部１２ｆを有し、非磁性ステンレス材等の非磁性材により一体形成する。この場合、他端面部１２ｓは、円板状に形成し、中心に、後述するシャフト５が挿通する挿通孔２５を設けるとともに、周縁の所定位置には、切欠状の係合凹部２６を設ける。また、残部周面部１２ｆの周方向における長さは、ケーシング８の周方向長さの３／４程度に選定し、先端には係合凸部２７を設ける。さらに、残部周面部１２ｆの先端には、軸方向に切欠くことにより、コイルボビン１３のボビンバリア部１３ｘに形成した一対の係合凸部２１ｐ，２１ｑが嵌合して係止する係合凹部２８ｐ，２８ｑを設ける。この際、一方の係合凹部２８ｑは、切欠く深さをより深く形成して、界磁コイル３の両端コイルワイヤを外部に導出する導出口２９を設ける。
【００１８】
５は、丸棒材により形成したシャフトであり、磁性ステンレス材等の磁性材により一体形成することにより第一ヨーク部２ａとして機能させる。この場合、シャフト５は、段差部５ｓを介した大径側と小径側を有する。
【００１９】
６は、マグネットであり、図１及び図２に示すように、所定の厚さを有する円盤における１８０°対向する周縁部分をＤカットした形状（小判形）に形成する。これにより、両側がそれぞれＳ極とＮ極に着磁された２極マグネットとなる。また、中心には、シャフト５の小径側が挿通する挿通孔３１を設ける。
【００２０】
次に、これらの構成部品を用いたロータリソレノイド１の組立方法について、各図を参照して説明する。
【００２１】
まず、シャフト５とマグネット６を用意し、マグネット６の挿通孔３１に、シャフト５の小径側を挿入する。そして、マグネット６を、シャフト５の段差部５ｓに係止させるとともに、接着剤等を用いてシャフト５に固定する。これにより、シャフト５にマグネット６を付設したマグネットロータ７が構成される。また、界磁コイル３を巻回したコイルボビン１３を用意し、ボビンボディ部１３ｂの中心に、シャフト５の小径側を挿通させ、図１に示すように、界磁コイル３とマグネット６を軸方向Ｆｓに隣接させて配設する。
【００２２】
次いで、シャフト５の小径側を、第二ヨーク部２ｂの一端面部１１ｓに設けた挿通孔２２に挿通させるとともに、シャフト５の大径側を非磁性ケーシング部８ｒの他端面部１２ｓに設けた挿通孔２５に挿通させる。これにより、第二ヨーク部２ｂと非磁性ケーシング部８ｒが組合わさり、係合凸部２４と係合凹部２６が嵌合して係止するとともに、係合凹部２３と係合凸部２７が嵌合して係止し、全体が円筒ドラム状のケーシング８となる。したがって、第二ヨーク部２ｂはケーシング８の一部を兼用する。また、シャフト５の両端側は、挿通孔２２及び挿通孔２５にそれぞれ挿通する。この場合、第二ヨーク部２ｂと非磁性ケーシング部８ｒは、接着剤等により固定する。なお、界磁コイル３の両端コイルワイヤは、導出口２９を通して外部に導出させる。
【００２３】
以上により、ロータリソレノイド１の組立が終了する。図１は、完成したロータリソレノイド１を示す。ロータリソレノイド１は、界磁コイル３とマグネット６が軸方向Ｆｓに隣接するとともに、コイルボビン１３がケーシング８に係止して一体化するため、コイルボビン１３は、シャフト５の軸受として機能する。したがって、ロータリソレノイド１における内部のデッドスペースはほとんど無くなる。また、第一ヨーク部２ａ（シャフト５），第二ヨーク部２ｂ及びマグネット６により磁気回路Ｃが形成され、第一ヨーク部２ａ及び第二ヨーク部２ｂは、ヨーク２を構成するとともに、このヨーク２は、コイルボビン１３に巻回した界磁コイル３と共にステータ４を構成する。なお、実施例のロータリソレノイド１は、超小型のロータリソレノイドである。因に、図１に示すロータリソレノイド１の横寸法は３．０〔ｍｍ〕であり、シャフト５を除く縦寸法は４．０〔ｍｍ〕である。
【００２４】
次に、本実施例に係るロータリソレノイド１の動作について、図４及び図５を参照して説明する。
【００２５】
なお、実際の使用時には、図５に示すように、シャフト５の大径側に、このシャフト５から直角方向に突出する係合部材３５を取付けるとともに、ロータリソレノイド１の外部に、この係合部材３５の回動範囲を規制する一対のストッパ３６ａ，３６ｂを配設する。なお、係合部材３５とストッパ３６ａ，３６ｂの位置関係は、図５のようになる。また、マグネット６の磁極（Ｓ極，Ｎ極）は、図４及び図５に示すように着磁されているものとする。
【００２６】
今、界磁コイル３に直流電圧（例えば、５〔Ｖ〕）を印加し、界磁コイル３を正方向に励磁した場合を想定する。第一ヨーク部２ａ，第二ヨーク部２ｂ及びマグネット６は、磁気回路Ｃを形成するため、磁気回路Ｃには、図４に点線で示す磁力線Ｈが通り、第一ヨーク部２ａ（シャフト５）の大径側の先端（上端）にはＳ極が発生するとともに、第二ヨーク部２ｂの一部周面部１１ｆの先端にはＮ極が発生する。この結果、マグネット６のＳ極は、第二ヨーク部２ｂに吸引されるとともに、マグネット６のＮ極は、第二ヨーク部２ｂに対して反発するため、マグネット６は、図５に実線で示す位置に変位する。この際、係合部材３５は、一方のストッパ３６ａに当接して位置規制される。そして、この後、直流電圧の印加を停止し、界磁コイル３の励磁を解除しても、マグネット６のＳ極は、第二ヨーク部２ｂに吸引されるため、その位置が保持される。
【００２７】
他方、この状態において、界磁コイル３に印加する直流電圧の極性を反転させ、界磁コイル３を逆方向に励磁した場合を想定する。これにより、第一ヨーク部２ａ（シャフト５）の大径側の先端（上端）にはＮ極が発生するとともに、第二ヨーク部２ｂの一部周面部１１ｆの先端にはＳ極が発生する。この結果、マグネット６のＮ極は、第二ヨーク部２ｂに吸引されるとともに、マグネット６のＳ極は、第二ヨーク部２ｂに対して反発するため、マグネット６は、矢印Ｆｒ方向へ回動し、図５に仮想線で示すマグネット６ｓの位置まで変位する。この際、係合部材３５は、他方のストッパ３６ｂに当接して位置規制される。そして、この後、直流電圧の印加を停止し、界磁コイル３の励磁を解除しても、マグネット６ｓのＮ極は、第二ヨーク部２ｂに吸引されるため、その位置が保持される。
【００２８】
よって、このような本実施例に係るロータリソレノイド１によれば、界磁コイル３にマグネットロータ７のシャフト５を挿通させることにより界磁コイル３とマグネット６を軸方向Ｆｓに隣接させて配設するため、ロータリソレノイド１における径方向の大幅なサイズダウンを図れる。特に、ロータリソレノイド１における内部のデッドスペースがほとんど無くなり、全体の小型コンパクト化を図れ、実施例のような幅寸法が数ミリメートル程度の超小型ロータリソレノイドも容易に実現することができる。また、従来のような内周面からコアが突出するヨークが不要になるため、部品点数の削減及び全体の構成単純化により、製造工数及び製造コストの大幅な低減を図ることができる。
【００２９】
以上、実施例について詳細に説明したが、本発明は、このような実施例に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量等において、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。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の好適な実施例に係るロータリソレノイドの縦断正面図、
【図２】同ロータリソレノイドの横断平面図、
【図３】同ロータリソレノイドにおける構成部品の分解斜視図、
【図４】同ロータリソレノイドの正面から見た原理図、
【図５】同ロータリソレノイドの平面から見た原理図、
【符号の説明】
【００３１】
１      ロータリソレノイド
２      ヨーク
２ａ    第一ヨーク部
２ｂ    第二ヨーク部
３      界磁コイル
４      ステータ
５      シャフト
６      マグネット
７      マグネットロータ
８      ケーシング
８ｒ    非磁性ケーシング部
１１ｓ  一端面部
１１ｆ  一部周面部
１２ｓ  他端面部
１２ｆ  残部周面部
１３    コイルボビン
１３ｘ  ボビンバリア部
Ｆｓ    軸方向
Ｃ      磁気回路
【図１】
2005175358.tif 000003
【図２】
2005175358.tif 000004
【図３】
2005175358.tif 000005
【図４】
2005175358.tif 000006
【図５】
2005175358.tif 000007