(57)【要約】      （修正有）【課題】従来のロータリーソレノイドは２つの励磁コイルを直列接続したものであり１つの励磁コイルで回転するようにする。【解決手段】通電時固定子３ａの２ヶ所の凸部がＮ極、固定子３ｂの２ヶ所の凸部がＳ極となるようにする。固定子３ａと固定子３ｂ間に設けられているロータの永久磁石８ａ・８ｂは固定子３ａの２ヶ所の凸部と反発し、永久磁石９ａ・９ｂは固定子３ｂの２ヶ所の凸部と反発し回転する。又、吸引片１０ａ・１０ｂは固定子３ａと３ｂ間で閉磁路を成すために、固定子に吸引され回転する。永久磁石による反発力と吸引片による吸引力の２通りの力が回転力となり強い回転力が得られる。反時計方向に回転させるには、反時計方向に少々（角度Ｐ１°）回転させて通電すると反時計方向に回転し、時計方向に回転させるには時計方向に少々（角度Ｐ３°）回転させて通電すると時計方向に回転する。【選択図】図１−Ｃ
2005286283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状、又は角筒形状のフレームの片面が覆われた（覆われた片面を以降フレームの底と言う）フレームの底と相対向するフレームの端面を覆うためのフロントフレームを有し、かつ回転軸に対して円心巻きした、励磁用コイルを有し、励磁用コイルの内周面には折曲延出して対向する２つの凸部を有する磁極用固定子が相対向して配置されフレームの底とフロントフレームに固定され異極を形成している。
又、固定子と固定子の間には少々のギャップを設けたロータが回転軸を同心に配置されている。ロータには磁極の異なる永久磁石が各々２つと閉磁路を形成するための吸引片２つが設けられている。
励磁コイルに通電時には各々磁極用固定子とロータの永久磁石が同じ磁極を成し各々が反発して発生する回転力と、閉磁路用の吸引片が、閉磁路を形成するために発生する吸引回転力を利用したロータリーソレノイド。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ロータに永久磁石を配したロータリーソレノイドに関するのものである。
【背景技術】
【０００２】  従来のロータリーソレノイドの例とすれば図９、図１０に示すロータリーソレノイドがある。
図９、図１０に示すロータリーソレノイドは回転軸２１が軸受２２と軸受２３によって支えられ回転軸２１には永久磁石２４が固定されている。その永久磁石２４はＮ極とＳ極が両端に配されている。ヨーク２５には形成した一対のヨーク歯部２６と２７が対向して設けられておりヨーク歯部２６と２７の中心には少々のギャップを設けて永久磁石２４が配されている。
かつ、ヨーク歯部２６と２７に於けるコイル巻回部２８、２９には励磁用コイル３０と３１が巻回されコイル３０とコイル３１は直列接続されているロータリーソレノイドである。
このロータリーソレノイドは図９に示す元位置から、ヨーク歯部２６がＮ極となる様、又、ヨーク歯部２７がＳ極になる様、励磁用コイル３０と３１に通電すると、ヨークは磁化され、ヨーク歯部２６はＮ極となり、ヨーク歯部２７はＳ極となる。
図９に於いて回転軸２１が時計の回転方向に少々回転した位置にて、励磁用コイル３０、３１に通電すると永久磁石２４のＮ極とヨーク歯部２６のＮ極は反発し、又、永久磁石２４のＳ極とヨーク歯部２７のＳ極も反発し、時計方向に約５０°〜６０°程回転する。又、時計の回転方向と逆の方向に少々の回転した位置にて通電すると逆の方向に５０°〜６０°程回転する。以上が従来のロータリーソレノイドである。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  従来のロータリーソレノイドは２つの励磁用コイルを直列接続した構造であり、そのコイルの巻回部が特殊な形状をしているため、一般的なコイル巻線機は使用できず、特殊なコイル巻線機を使用する必要がある。そのためコイル巻線は非能率となり、高コストとなる。
又、回転軸の回転力を強くするためには励磁コイルの起磁力を強くする必要があるが、コイル巻回部のスペースが少なく、起磁力を強くするためにはコイル抵抗を少なくして電流を多く流さなければならない。そのため励時コイルの発熱が高くなり、通電時間と通電間隔は限られ、さらに消費電力も多くなる。目的としているロータリーソレノイドは回転軸に対して円心巻き励磁コイル１つで発熱も少なく、消費電力の少ない安価なロータリーソレノイドを提供することを目的としている。
【課題を解決する為の手段】
【０００４】  フレームの片面が覆われた（覆われた片面を以降フレームの底と言う）円筒形状のフレームの底と相対向するフレームの端面を覆うためのフロントフレームを有し、かつ回転軸に対し円心巻きした励磁用コイルを有する。励磁用コイルの内周面には折曲延出して相対する２つの凸部を有する磁極用固定子がフレームの底とフロントフレームに相対向して配され、各々固定され異極を形成している。固定子と固定子の間には少々のギャップを設けたロータが回転軸を同心に配置され、回転軸とロータは固定され一体を形成している。ロータの回転軸は軸受けに挿入されており、そのロータの外周円の片側の端にはＮ極となる永久磁石が各々１つづつ相対位置に配され、逆側の端にもＳ極となる永久磁石が各々１つづつ相対位置に配されている。Ｎ極の永久磁石とＳ極の永久磁石は同一線上に配されており、外周円の永久磁石と永久磁石中間点の位置には閉磁用の吸引片がロータの端から端まで配され、吸引片も又各々相対位置の円周上に配されている。２つの相対する固定子の２ヶ所の凸部の内側は円弧形状になっており、ロータの外周円とは少々のギャップを設けてある。
励磁用コイルは回転軸に対し円心巻きしたものであり、固定子の外周円を案内としてフレームに挿入されている。励磁用コイルの通電に当たっては、ロータのＮ極側の固定子はＮ極となり、ロータがＳ極側の固定子はＳ極となるよう通電する。固定子とロータの永久磁石が反発して回転軸は回転する。又、吸引片はＮ極側固定子とＳ極側固定子間で閉磁路を形成する時の吸引力を回転力に利用したものであり、永久磁石の反発力と吸引力の吸引回転力が相乗効果となり強い回転力が得られる。
【作用】
【０００５】  このような構成のロータリーソレノイドは時計方向の回転は、ロータの位置を時計方向に少々回して通電すれば時計方向に回転し反時計方向に少々回して通電すれば反時計方向に回転する。通電を止めるとロータの永久磁石が固定子の円弧形状の凸部に吸引され元位置に戻る。
【実施例】
【０００６】  本発明の実施例について説明する。図面の同一記号のものは同じ部材である。同一記号のものは同じ作用をする部材なのでその重複した説明は省略する。図１−Ａ、図１−Ｂは外観を示す図であり、図１−Ａは平面図、図１−Ｂは正面図である。【０００７】  図１−Ｃは図１−ＢのＢ−Ｂ′矢視断面図であり図１−Ｄは図１−ＡのＡ−Ａ′矢視断面図である。図１−Ｅは図１−ＢのＣ−Ｃ′矢視断面図である。【０００８】  本発明の構成について図２をもって説明する。図２は構成部品の立体図である軸受支持体４ａは固定子３ａの中心の穴に圧入やカシメ等により固定されており軸受５ａは軸受支持体４ａの中心の穴に圧入されている。この固定子はフロントフレーム２の中心の穴に同心でビス等で止められている。又軸受支持体４ｂは固定子３ｂの中心の穴に圧入又はカシメ等で止められ固定されている。
軸受５ｂは軸受支持体４ｂの中心の穴に圧入されている。この固定子はフレーム１の中心の穴に同心でビス等で止められ固定している。
１はフレーム、材質は磁性材料（例：軟鋼板）、２はフロントフレーム、材質は磁性材料（例：軟鋼板）、３ａ・３ｂは固定子、材質は磁性材料（例：軟鋼板）、４ａ・４ｂは軸受支持体、材質は非磁性体（例：黄銅）、５ａ・５ｂは軸受（例：ベアリング、ドライベアリング等）【０００９】  固定子３ａ・３ｂの各々の凸部内周面は円弧形状となっており、ロータ外周円の径とは少々のギャップを設けロータが回転しても固定子３ａ・３ｂに接触しない構造である。【００１０】  図２のロータの部品の配置は図４−Ａ、図４−Ｂ、図４−Ｃ、図４−Ｄで表わしている。
図４−Ａは平面図、図４−Ｂは図４−ＡのＤ−Ｄ′矢視断面図、図４−Ｃは図４−ＡのＥ−Ｅ′失視断面図、図４−Ｄは下面図である。
円柱形状のロータの中心には回転軸７が配されており、そのロータの外周円片側の端には永久磁石８ａと永久磁石８ｂが相対した位置に配され外周円側がＮ極となっている。又、逆側の端には永久磁石９ａと９ｂも相対した位置に配されて外周円上がＳ極となっている。
永久磁石８ａと９ａ、永久磁石８ｂと９ｂには適当な間隔が設けてあり、各々が閉磁路を形成しないようにしてある。又、永久磁石８ａと９ａ、永久磁石８ｂと９ｂは同一線上になる様配されている。なお永久磁石は全て外周円と同一の円弧形状となっている。
吸引片１０ａと１０ｂは図４−Ａ、図４−Ｃ、図４−Ｄに表記してあるように、永久磁石と永久磁石の中間点の位置に配され、円柱形状のロータの端面から逆側の端面までの長さを有している。なお吸引片１０ａと１０ｂは相対向しており、外周円上と同じ円弧形状となっている。又回転軸７は非磁性材料でできている。
回転軸７と永久磁石８ａ・８ｂ、９ａ・９ｂと吸引片１０ａ・１０ｂは樹脂１１で一体形成され固定し、一体を成している。
７は回転軸・材質は非磁性体（例：ＳＵＳ３０４）。８ａ・８ｂは永久磁石、材質例は湿式異方性フェライト磁石。９ａ・９ｂは永久磁石、材質例は湿式異方性フェライト磁石。１０ａ・１０ｂは吸引片、材質は磁性体（例：軟鋼板）。１１は成形樹脂。【００１１】  励磁用コイルのボビン６ｂのボビンのツバは円形であり中心の穴は固定子１０ａ・１０ｂの外周の径より少々大きく、コイル６ａは円心巻きされている。又、ボビンのツバの外径はフレーム１の内周円の径より少々小さく、励磁コイル（６ａ・６ｂ）は固定子８ａ・８ｂの外周円を案内としてフレーム１に挿入されている。
６ａはコイル
６ｂはボビン  材質は樹脂【００１２】  図３のロータは吸引片１０が円環体（トーラス）柱の形状のものであり、材質は磁性体である。
永久磁石８ａ・８ｂ、９ａ・９ｂを配する位置は同じであり。材質も同じである。
このロータは図４−Ａ、図４−Ｂ、図４−Ｃ、図４−Ｄのロータと働きは同じである。参考のため表記した本発明は【００１０】項の樹脂で一体成形したロータを用いて説明する。【００１３】  各部品の配置は図１−Ｃ、図１−Ｄに表わしているが、ロータの樹脂で成形された円柱部の全長は、軸受５ａと５ｂの間隔より少々短くロータの回転が容易な構造となっている。【００１４】  無通電時の固定子とロータの位置関係について図１−Ｄと図１−Ｅを用いて説明する。ロータの永久磁石８ａ・８ｂは固定子３ａの２ヶ所の凸部に、永久磁石９ａ・９ｂは固定子３ｂの２ヶ所の凸部に永久磁石により吸引回転し、永久磁石は固定と相対向した位置（図１−Ｅの位置）で止まっている。【００１５】  励磁コイル６ａに通電した時の反時計方向への回転について図１−Ｃ、図１−Ｄ、図５−Ａ、図５−Ｂを用いて説明する図５−Ａ、図５−Ｂは図１−ＢのＣ−Ｃ′矢視説明用断面図である。
励磁コイル６ａに通電した場合の磁路はフロントフレーム２とフレーム１を介して固定子３ａと固定子３ｂ間に形成される、通電に際しては固定子３ａはＮ極に固定子３ｂはＳ極になるよう通電する。
図５−Ａは反時計方向に回転する時のスタート位置であり少々（角度Ｐ１°）反時計方向に回転させた状態で通電することにより反時計方向に回転する。固定子３ａの２ヶ所の凸部はＮ極、固定子３ｂの２ヶ所の凸部はＳ極となる。ロータの永久磁石８ａ・８ｂはＮ極であり、永久磁石９ａ・９ｂはＳ極である。それにより反発回転力が発生し反時計方向に回転する。
又、ロータに相対向して設けられている吸引片１０ａと１０ｂは、磁極を形成している固定子３ａの２ヶ所の凸部（Ｎ極）と固定子３ｂの２ヶ所の凸部（Ｓ極）間に於いて閉磁路形成する時発生する吸引回転力を利用するためのものである。吸引片１０ａ、１０ｂは反時計方向に少々（角度Ｐ１°）回転している状態で、励磁コイルに通電すると、反時計方向に吸引回転する。図５−Ｂはロータの回転力が０となる回転位置であり、回転角度Ｐ２で表わしている。通電を止めるとロータの永久磁石８ａ・８ｂ、９ａ・９ｂの磁力により元の位置に戻る。【００１６】  図６−Ａは時計方向に回転する時の図１−ＢのＣ−Ｃ′矢視説明用断面図であり少々（角度Ｐ３°）時計方向に回転させた状態で通電することにより時計方向に回転する図６−Ｂはロータの回転力が０となる回転位置であり回転角度Ｐ４°で表わしている。回転力の発生、回転理由、元の位置に戻る理由については反時計方向の説明と同じため省くが、このように永久磁石の反発力と吸引片の吸引回転力が相乗効果となり強い回転力が得られる。【００１７】  図１−Ａ、図７−Ｂ、図７−Ｃは角筒形状のオープンフレームのもので図７−Ａは平面図、図７−Ｂは正面図、図７−Ｃは右側面図である。
フレーム１とフロントフレーム２が異なるだけで作用は同じため説明は省略する。参考形状として表記した。【００１８】  図８は本発明のロータリーソレノイドの回転力と回転角度を表わしたグラフである。
【本発明の効果】
【００１９】  本発明のロータリーソレノイドは円心巻回したコイル１つでよく、かつ巻回部のスペースを多く取れることにより起磁力を強くすることが出来る。
それにより、励磁コイルの発熱を低くでき、消費電力も少なくてすむ。
又、通電時間と通電間隔を長くすることもでき、回転力も強くすることができ、応用範囲も広くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１−Ａ】本発明装置の外観、平面図
【図１−Ｂ】本発明装置の外観、正面図
【図１−Ｃ】図１−ＢのＢ−Ｂ′断面図
【図１−Ｄ】図１−ＡのＡ−Ａ′断面図
【図１−Ｅ】図１−ＢのＣ−Ｃ′断面図
【図２】本発明装置の構成部品の立体図
【図３】本発明装置の吸引片を１つにした場合のロータ立体図〔参考〕
【図４−Ａ】本発明装置のロータの平面図
【図４−Ｂ】図４−ＡのＤ−Ｄ′断面図
【図４−Ｃ】図４−ＡのＥ−Ｅ′断面図
【図４−Ｄ】本発明装置のロータの下面図
【図５−Ａ】本発明装置のロータの反時計方向回転時の説明用断面図
【図５−Ｂ】本発明装置のロータの反時計方向回転後の説明用断面図
【図６−Ａ】本発明装置のロータの時計方向回転時の説明用断面図
【図６−Ｂ】本発明装置のロータの時計方向回転後の説明用断面図
【図７−Ａ】本発明の角筒形状のオープンフレームを使用した時の平面図（参考）
【図７−Ｂ】本発明の角筒形状のオープンフレームを使用した時の正面図（参考）
【図７−Ｃ】本発明の角筒形状のオープンフレームを使用した時の右側面図（参考）
【図８】本発明の回転力と回転角度の関係を表わしたグラフ
【図９】従来のロータリーソレノイドの平面図
【図１０】従来のロータリーソレノイドの平面図図９のＦ−Ｆ′断面図
【符号の説明】
１              フレーム
２              フロントフレーム
３ａ、３ｂ      固定子
４ａ、４ｂ      軸受支持体
５ａ、５ｂ      軸受
６ａ            コイル
６ｂ            ボビン
７              回転軸
８ａ、８ｂ      永久磁石
９ａ、９ｂ      永久磁石
１０ａ、１０ｂ  吸引片
１１            成形樹脂
２１            従来のソレノイドの回転軸
２２            従来のソレノイドの軸受
２３            従来のソレノイドの軸受
２４            従来のソレノイドの永久磁石
２５            従来のソレノイドのヨーク
２６            従来のソレノイドのヨーク歯部
２７            従来のソレノイドのヨーク歯部
２８            従来のソレノイドのコイル巻回部
２９            従来のソレノイドのコイル巻回部
３０            従来のソレノイドのコイル
３１            従来のソレノイドのコイル
【図１−Ａ】
2005286283.tif 000003
【図１−Ｂ】
2005286283.tif 000004
【図１−Ｃ】
2005286283.tif 000005
【図１−Ｄ】
2005286283.tif 000006
【図１−Ｅ】
2005286283.tif 000007
【図２】
2005286283.tif 000008
【図３】
2005286283.tif 000009
【図４−Ａ】
2005286283.tif 000010
【図４−Ｂ】
2005286283.tif 000011
【図４−Ｃ】
2005286283.tif 000012
【図４−Ｄ】
2005286283.tif 000013
【図５−Ａ】
2005286283.tif 000014
【図５−Ｂ】
2005286283.tif 000015
【図６−Ａ】
2005286283.tif 000016
【図６−Ｂ】
2005286283.tif 000017
【図７−Ａ】
2005286283.tif 000018
【図７−Ｂ】
2005286283.tif 000019
【図７−Ｃ】
2005286283.tif 000020
【図８】
2005286283.tif 000021
【図９】
2005286283.tif 000022
【図１０】
2005286283.tif 000023