(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な回転子と少なくとも１つの起磁力源とが磁路を介して一体に組込まれ、前記回転子には反対方向に着磁されたＮ極とＳ極が一体又は別体のマグネットをその周縁上に設けると共に、前記回転子の配設された開口部周縁には３つの磁極片を設けて隣合う２つの磁極片は夫々連結通路で連結された電磁アクチュエータにおいて、前記開口部周縁には外側へ凸部を非対称に設けると共に、前記回転子の作動範囲の両端側に設けた２つの磁極片は前記起磁力源により同極に励磁され、かつ、前記回転子に対向する部分の長さが夫々異なることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
請求項１記載のアクチュエータにおいて、主エアーギャップの外側への凸部の幅及び長さを調整することによりデフォルト位置の設定を可変としたことを特徴とするアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子制御スロットルのコイル非通電時に回転子を所定位置に保持するようにしたアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子制御スロットルは、アクセルペダルの踏み込み量に応じて回転子を回転させ、この回転子と一体になったスロットル・バルブの回動角度を制御することを動作原理としている。この種の電子制御スロットルでは、故障により電磁コイルが非通電状態になったときでも、最小限のスロットル・バルブ開度を確保（デフォルト位置の確保）する必要がある。
【０００３】
この場合、回転子を所定位置に制御する方法として、コイルの非通電状態時に磁気スプリングによる反力を用いて、メカニカルなスプリングを省略する方式が近年各種提案されている。
【０００４】
この種の方式には反力を磁気スプリングで得る特願平７−５６６８６号（イ）や、反力を磁気スプリングで得ると共にデフォルト開度位置付近のみ、補助メカニカルスプリングで行なう特願平９−１１１８５７（ロ）や、磁極を３極として磁路の飽和を防止すると共に、回転子の形状を変形して空間をつくり、かつ回転子の一部分のみにマグネットを設けるようにした特願平１０−６９４１０号（ハ）等が本出願人により既に提案されている。
【０００５】
図５を用いて（ハ）で示される先願について説明する。図５はアクチュエータ本体１を示し、主エアーギャップ５の内部に回転子２が図示しないシャフト中心Ｏを支点として回転するようになっている。そして回転子２は第１の半径ｌ1 を有する第１の円周部分６と、第２の半径ｌ2 を有する第２の円周部分７とを有し、第２の円周部分にマグネット３−１，３−２を設けている。なお、マグネット３−１はＮ極に、３−２はＳ極に着磁されている。
【０００６】
そして回転子２は主エアーギャップ５内を全部専有しているのではなく、偏位した形状を有しており、しかもその周縁の一部にマグネット３−１，３−２を設ける構成としている。したがって主エアーギャップ５内には回転子が存在しない空間４を有している。
【０００７】
上記構成からわかるように、マグネット３−１は磁極片１０，１１に対向して対向部がＮ極であり、マグネット３−２は磁極片１０，１２に対向して対向部がＳ極である。要するに磁極片１０は２つのマグネットに対向し、磁極片１１はマグネット３−１に対向し、磁極片１２はマグネット３−２に対向している。
【０００８】
磁極片とマグネットは通常０．４ｍｍ程度のメカニカルなギャップを介して対向している。そして磁極片１０から磁極片１１，１２へ向う連結磁路１３，１４には、コイル９（起磁力源）がボビン８を介して巻かれている。そして、磁極片１１と１２は連結磁路１５によって連結されている。１９，２０はこの部分にエネルギーを蓄積して、スプリングと同じような反力を得るための磁気ギャップである。
【０００９】
図６によって動作原理を説明する。コイル９を通電すると実線矢印に示すような磁束が発生し、磁極片側には図示した磁極が発生する。即ち、磁極片１１にはＳ極が発生し、マグネット３−１のＮ極と吸引力が生じる。又、磁極片１２にはＳが発生し、マグネット３−２のＳ極と反発力が生じる。
【００１０】
一方、磁極片１０はＮ極が発生し、マグネット３−１と反発力，マグネット３−２と吸引力が発生する。これらの全体としては回転子２を図示矢印Ａ方向に回動させる。ここで通電方向を逆にすると磁極片の極性が反転して、逆転方向のトルクが発生する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術によれば主エアーギャップ５は円形を有し、その内部にある回転子も左右対称であるため、空間４も対称であり、電磁コイル９の非励磁状態（電流値０）では図５の位置に停止する。
【００１２】
しかし、電子制御スロットルでは故障によりコイルが非通電状態になったときでも、リンプホームのためのスロットル・バルブ開度を確保（デフォルト位置の確保）する必要がある。
【００１３】
このデフォルト開度は最適に設定される必要があるが、従来例の（イ），（ハ）ではデフォルト位置の精度が不充分な場合があり、又、デフォルト位置の設定が困難であるという問題があった。更に従来例の（ロ）では構造が複雑で高コストであった。
【００１４】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、デフォルト位置が安定かつ高精度であるばかりか、デフォルト位置の設定が容易で、かつ構造が簡単で低コストなアクチュエータを提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の［請求項１］に係るアクチュエータは、回転可能な回転子と少なくとも１つの起磁力源とが磁路を介して一体に組込まれ、前記回転子には反対方向に着磁されたＮ極とＳ極が一体又は別体のマグネットをその周縁上に設けると共に、前記回転子の配設された開口部周縁には３つの磁極片を設けて隣合う２つの磁極片は夫々連結通路で連結された電磁アクチュエータにおいて、前記開口部周縁には外側へ凸部を非対称に設けると共に、前記回転子の作動範囲の両端側に設けた２つの磁極片は前記起磁力源により同極に励磁され、かつ、前記回転子に対向する部分の長さが夫々異なるよう構成した。
【００１６】
本発明の［請求項２］に係るアクチュエータは、［請求項１］において、主エアーギャップの外側への凸部の幅及び長さを調整することによりデフォルト位置の設定を可変とした。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明によるアクチュエータの実施の形態を示す構成図である。図１において、図５と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態において、構成上の特徴点は主エアーギャップの一部を大きく拡大すると共に、その拡大位置を偏移して設けたことであり、その他の構成は図５と同様である。
【００１８】
ここで主エアーギャップ５はＡ位置を基準にして右廻りに半径ｌ4 でＢ位置に至り、更にＢ位置からＡ位置までは半径ｌ5 となり、ｌ5 ＞ｌ4 の関係を有する。即ち、右廻りでＢ位置からＡ位置まではｌ5 −ｌ4 ＝Δｌだけ半径を大きくした開口部の形状を有している（これを外側への凸部と称し、これによって大きくなった開口部を拡大ギャップと称す）。
【００１９】
又、回転子２はＡ位置から右廻りで半径ｌ2 でＢ位置に至り、更にＢ位置からＡ位置までは半径ｌ1 となって小さくなり、ｌ2 ＞ｌ1 の関係を有する（即ち、これを内側への凹部と称す）。又、３−１はＮ極に着磁されたマグネット、３−２はＳ極に着磁されたマグネットであり、回転子２の周面に固定されている。そして図における各半径はｌ5 ＞ｌ4 ＞ｌ3 ＞ｌ2 ＞ｌ1 の関係を有している。
【００２０】
又、拡大ギャップは左右対称にあるのではなく，点Ｏを通る中心線（図示せず）に対して非対称（偏移）、例えば図１に示すように右側により大とし、左側が小となる構成としている。このことは磁極片１１側ではマグネット３−１（Ｎ極）との対向する部分の長さが大きく、磁極片１２側ではマグネット３−２（Ｓ極）との対向する部分の長さが小さいことを意味している。
【００２１】
９は起磁力源としての電磁コイルであり、ボビン８を介して巻かれている。１０，１１，１２は磁極片で、磁極片１０にはマグネット３−１の一部とマグネット３−２の一部が対向し、磁極片１１にはマグネット３−１の一部が、又、磁極片１２にはマグネット３−２の一部が対向している。そして、１３，１４，１５は連結磁路である。
【００２２】
図１（ｂ）によって動作を説明する。先ず、電磁コイル９の電流が０の場合（コイルの非通電時）は、磁極片１０ではマグネットのＮ極からの磁束が直接Ｓ極に至り、磁極片１１ではマグネットＮ極からの磁束が連結磁路１５を経由して磁極片１２に対向するマグネットＳ極に至ると共に、同じく磁極片１１のＮ極からの磁束は連結磁路１３を経由して磁極片１０のＳ極に至る。
【００２３】
この状態は主エアーギャップの間隔は各マグネット側共にｌ4 −ｌ3 で最も小さいために安定状態となって、回転子は図示位置に停止する。この場合、主エアーギャップの外側への凸部１６と回転子２の内側への凹部１７とがＡ位置及びＢ位置にて揃うため、開口面積１８が最も大となる（なお、上記したように外側へ拡がる凸部によって大きくなったものを拡大ギャップと称す）。そして磁極片について言えば、回転子２の作動範囲の両端側に設けた２つの磁極片１１，１２では、前記した通り回転子に対向する部分の長さを夫々異にしている。即ち、１１側が長く、１２側が短くなっている。
【００２４】
コイル９を通電すると図１（ｃ）の実線矢印に示すような磁束が発生し、各磁極片側には図示した磁極が発生する。即ち、磁極片１１にはＳ極が発生し、マグネット３−１のＮ極と吸引力が生じる。又、磁極片１２にはＳ極が発生し、マグネット３−２のＳ極と反発力が生じる。又、磁極片１０にはＮ極が発生し、マグネット３−２のＳ極と吸引力が生じる。これらの全体として回転子２を図示矢印Ａ方向に回動させる。ここで通電方向を逆にすると磁極片の極性が反転して、逆転方向のトルクが発生する。
【００２５】
次に電磁コイル９に所定値の電流が流れている状態から、故障によって電流値が０になった場合を考える。この場合は電磁コイル９による起磁力源が消失したため、回転子２によるマグネットの起磁力源だけとなる。
【００２６】
したがって電流値に対応して所定角度にあった回転子２は点線矢印方向に戻るが、回転子のマグネット３−２の端部がＢ位置に一致すると、この位置にて停止する。その理由はすでに説明したように回転子２のマグネット３−２がＢ位置を越えて更に右回転を継続すると、回転子に設けたマグネット３−２と主エアーギャップの外側への凸部との間のエアーギャップの幅が大となって、磁気抵抗（リラクタンス）が大となるためである。
【００２７】
本実施の形態によれば、外側への凸部の幅及び凸部の全長を調整することによってリラクタンスを変更でき、回転子のデフォルト位置を精度良く確定できる。
【００２８】
図２は他の実施の形態を示す構成図である、図２において、図１と同一機能部分については同一符号を付して説明を省略する。図２の図１に対する構成上の特徴点は、連結通路１３，１４に磁気ギャップ１９，２０を設けたことであり、その他は図１と同様である。
【００２９】
次に動作について説明する。電磁コイル９に電流が流れているとき、電磁コイルからの磁束による磁気エネルギーは２つの磁気ギャップ１９，２０と拡大ギャップ１８に蓄積される。したがって電磁コイルの電流が０になると、前記蓄えられた磁気エネルギーを最小とするよう磁気スプリングが働いて、図２で示す位置に戻って停止する。なお、停止位置は前記した通りである。
【００３０】
本実施の形態によれば、電磁コイルが非通電時に回転子を磁気スプリングによって所定位置に戻し、この際、回転子は拡大ギャップ位置の手前で停止するため、デフォルト位置の精度が向上する。又、マグネットは回転子周面の一部に設けるため、使用量が少なく安価となる。
【００３１】
図３は更に他の実施の形態を示す構成図である。図３において、図１と同一機能部分については同一符号を付して説明を省略する。図３の図１に対する構成上の特徴点は、磁極片１０と連結磁路１３，１４との接続部に磁気ギャップ２１を設けたものである。なお、磁気ギャップを設ける理由は、前記同様にこの部分に磁気エネルギーを蓄積して、スプリングと同じ効果を付加したものである。本実施の形態によれば、図２と同様な効果が得られる。
【００３２】
図４は更に他の実施の形態を示す構成図である。図４において、図２と同一機能部分については同一符号を付して説明を省略する。図４の図２に対する構成上の特徴点は、主エアーギャップの外部への凸部を段階的にしたことである。本実施の形態によれば、外部への凸部の夫々の段毎の幅及び長さを調整することで回転子のデフォルト位置を精度良く確定できる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば磁極片を３個とすると共に、各磁極片間を連結通路で連結し、主エアーギャップの外側への凸部の幅及び長さを調整することで、デフォルト位置が安定かつ高精度であるばかりか、デフォルト位置の設定が容易で低コストなアクチュエータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるアクチュエータの実施の形態を示す構成図。
【図２】他の実施の形態を示す構成図。
【図３】更に他の実施の形態を示す構成図。
【図４】更に他の実施の形態を示す構成図。
【図５】従来技術を説明する図。
【図６】従来技術の動作を説明する図。
【符号の説明】
１            アクチュエータ本体
２            回転子
３−１，３−２    マグネット
４            空間
５            主エアーギャップ
６            第１の円周部分
７            第２の円周部分
８            ボビン
９            電磁コイル
１０〜１２    磁極片
１３〜１５    連結磁路
１６          外側への凸部
１７          内側への凹部
１８          開口面積
１９〜２１    磁気ギャップ
【図１】
0003894464.tif 000002
【図２】
0003894464.tif 000003
【図３】
0003894464.tif 000004
【図４】
0003894464.tif 000005
【図５】
0003894464.tif 000006
【図６】
0003894464.tif 000007