(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定半径の公転が自在とされた可動部材と、自転が拘束されている上記可動部材に磁気力を作用させて可動部材の公転駆動を行う複数のコイルと、励磁するコイルもしくはコイルの励磁方向を切り換える通電制御部とを備えている公転式アクチュエータであって、上記通電制御部はブラシと該ブラシが接触する整流子とからなるとともに公転運動を行う上記可動部材の動きにて上記切り換え駆動がなされる整流子機構であることを特徴とする公転式アクチュエータ。
【請求項２】
可動部材に整流子片を設けて可動部材そのものを整流子としていることを特徴とする請求項１記載の公転式アクチュエータ。
【請求項３】
可動部材に各コイルに夫々電気的接続された複数の整流子片を設けるとともに、可動部材の支持部材側に、各コイル毎に用意した複数の給電用ブラシを設けていることを特徴とする請求項２記載の公転式アクチュエータ。
【請求項４】
可動部材に設けた整流子片とコイルとの間の電気的接続をコイルに接続されて可動部材に接触するブラシで行っていることを特徴とする請求項２または３記載の公転式アクチュエータ。
【請求項５】
コイルに接続されたブラシは可動部材の外周面に接触していることを特徴とする請求項４記載の公転式アクチュエータ。
【請求項６】
コイルに接続されて可動部材に接触するブラシ及び電源に接続されて可動部材に接触するブラシが可動部材の軸方向に付勢されて配設されて可動部材の一面に接触していることを特徴とする請求項２〜４のいずれかの項に記載の公転式アクチュエータ。
【請求項７】
可動部材の外周面に整流子片を設けるとともに、コイルに接続されて上記整流子片に接触するブラシと、このブラシの動きを規制するストッパーとを設けて、励磁するコイルもしくはコイルの励磁方向の切り換えをストッパーとブラシとで行っていることを特徴とする請求項２記載の公転式アクチュエータ。
【請求項８】
可動部材はその表面に２つの同心円状の整流子片を備えるとともに各整流子片は夫々複数の突起パターン部と被給電用広面積パターン部とを備えて、電源に接続されたブラシが被給電用広面積パターン部に常時接触しており、コイルに接続されたブラシが上記突起パターン部に可動部材の公転運動に応じて接触していることを特徴とする請求項２記載の公転式アクチュエータ。
【請求項９】
複数の給電用ブラシを一体に形成していることを特徴とする請求項３記載の公転式アクチュエータ。
【請求項１０】
ブラシが可動部材に設けられており、可動部材の支持部材側に可動部材の公転に伴って円運動を行うブラシが接触する平面状整流子が設けられていることを特徴とする請求項１記載の公転式アクチュエータ。
【請求項１１】
整流子は可動部材の公転運動を受けて自転を行うものであることを特徴とする請求項１記載の公転式アクチュエータ。
【請求項１２】
整流子は可動部材の公転軌道拘束部材を兼ねていることを特徴とする請求項１１記載の公転式アクチュエータ。
【請求項１３】
可動部材の公転運動を受けて自転を行う整流子が複数設けられており、これら整流子が可動部材の異なる位置に係合していることを特徴とする請求項１１または１２記載の公転式アクチュエータ。
【請求項１４】
単一の整流子の外周面に各コイルに接続されたブラシが接触する正負各極用の整流子片を設けていることを特徴とする請求項１１または１２記載の公転式アクチュエータ。
【請求項１５】
単一の整流子の外周面に各コイルに接続されたブラシが接触する正負各極用の整流子片と、各コイルに接続されたブラシ間の短絡用整流子片とを設けていることを特徴とする請求項１１または１２または１４記載の公転式アクチュエータ。
【請求項１６】
ブラシは整流子との接触部分がスリット状に形成されていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかの項に記載の公転式アクチュエータ。
【請求項１７】
所定半径の公転が自在とされた可動部材と、自転が拘束されている上記可動部材に磁気力を作用させて可動部材の公転駆動を行わせる公転式アクチュエータであって、可動部材を支持する支持部材に配設されて可動部材の周縁部に磁束を通す磁石と、可動部材の周縁部に配設されているとともにブラシとの接触で電源に常時接続されている導体とを備えて、可動部材の公転の動きによる上記磁束と鎖交する上記導体の相対位置変化で上記磁気力を得ていることを特徴とする公転式アクチュエータ。
【請求項１８】
可動部材は導体を周縁部に備えた薄板が積層されたものとして形成されていることを特徴とする請求項１７記載の公転式アクチュエータ。
【請求項１９】
可動部材がスクロールポンプの可動スクロール駆動用であることを特徴とする請求項１〜１８のいずれかの項に記載の公転式アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は可動部材に公転運動を行わせる公転式アクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般のモータは、特公昭６３−３３３８２号公報に示されているステップモータのように可動部材に自転を行わせるものであるが、特開平８−２０５５１５号公報や特開平６−３１９２５１号公報に示された可変空隙型モータのように、可動部材に公転運動を行わせるものも存在している。磁界を移動させることで公転自在に支持されている可動部材に公転運動を行わせるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような公転式アクチュエータにおいては、可動部材の公転の動きに合わせて磁気力の作用方向が変わるように磁界を移動させるわけであるが、従来は可動部材の公転位置を検出して磁界を移動させる（励磁するコイルを切り換える）ための信号発生器等の電気回路を用いていたことから、部品点数が多くてコストが高くなっている。
【０００４】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、その目的とするところは低コストで製作することができる公転式アクチュエータを提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明は、所定半径の公転が自在とされた可動部材と、自転が拘束されている上記可動部材に磁気力を作用させて可動部材の公転駆動を行う複数のコイルと、励磁するコイルもしくはコイルの励磁方向を切り換える通電制御部とを備えている公転式アクチュエータであって、上記通電制御部はブラシと該ブラシが接触する整流子とからなるとともに公転運動を行う上記可動部材の動きにて上記切り換え駆動がなされる整流子機構であることに特徴を有している。
【０００６】
この場合、可動部材に整流子片を設けて可動部材そのものを整流子とすると、さらに部品数を削減することができる。
【０００７】
この時、可動部材に各コイルに夫々電気的接続された複数の整流子片を設けるとともに、可動部材の支持部材側に、各コイル毎に用意した複数の給電用ブラシを設けたり、可動部材に設けた整流子片とコイルとの間の電気的接続をコイルに接続されて可動部材に接触するブラシで行ったりすることができ、さらにコイルに接続されたブラシは可動部材の外周面に接触させるようにしてもよい。また、コイルに接続されて可動部材に接触するブラシ及び電源に接続されて可動部材に接触するブラシは可動部材の軸方向に付勢されて配設されて可動部材の一面に接触させてもよい。
【０００８】
このほか、可動部材の外周面に整流子片を設けるとともに、コイルに接続されて上記整流子片に接触するブラシと、このブラシの動きを規制するストッパーとを設けて、励磁するコイルもしくはコイルの励磁方向の切り換えをストッパーとブラシとで行うようにしてもよい。
【０００９】
可動部材の表面に２つの同心円状の整流子片を設けるとともに各整流子片は夫々複数の突起パターン部と被給電用広面積パターン部とを備えたものとし、電源に接続されたブラシが被給電用広面積パターン部に常時接触し、コイルに接続されたブラシが上記突起パターン部に可動部材の公転運動に応じて接触するものであってもよい。
【００１０】
複数の給電用ブラシを備えるものでは、これらブラシを一体に形成してもよい。
【００１１】
また、ブラシを可動部材に設けて、可動部材の支持部材側に可動部材の公転に伴って円運動を行う上記ブラシが接触する平面状整流子を設けたものとしてもよい。
【００１２】
このほか、可動部材の公転運動を受けて自転を行う整流子を設けたものとしてもよく、この場合の整流子は可動部材の公転軌道拘束部材を兼ねたものとすることができる。
【００１３】
可動部材の公転運動を受けて自転を行う整流子を複数設けるとともに、これら整流子を可動部材の異なる位置に係合させるならば、可動部材の自転拘束機構も整流子に兼ねさせることができる。
【００１４】
単一の整流子の外周面に各コイルに接続されたブラシが接触する正負各極用の整流子片を設けるようにしたり、単一の整流子の外周面に各コイルに接続されたブラシが接触する正負各極用の整流子片と、各コイルに接続されたブラシ間の短絡用整流子片とを設けてもよい。
【００１５】
いずれにしても、ブラシは整流子との接触部分をスリット状に形成したものが好適である。
【００１６】
そして本発明に係る公転式アクチュエータは、所定半径の公転が自在とされた可動部材と、自転が拘束されている上記可動部材に磁気力を作用させて可動部材の公転駆動を行わせる公転式アクチュエータであって、可動部材を支持する支持部材に配設されて可動部材の周縁部に磁束を通す磁石と、可動部材の周縁部に配設されているとともにブラシとの接触で電源に常時接続されている導体とを備えて、可動部材の公転の動きによる上記磁束と鎖交する上記導体の相対位置変化で上記磁気力を得ていることに他の特徴を有している。この場合も可動部材の公転の動きで磁気力の作用方向の切り換えを直接行うことになる。
【００１７】
この時の可動部材は導体を周縁部に備えた薄板が積層されたものとして形成されたものを好適に用いることができる。
【００１８】
また、可動部材はスクロールポンプの可動スクロール駆動用に好適に用いることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、図１〜図３に示す公転式アクチュエータは、上下一対のハウジング２，５と、下部ハウジング２上に固定したステータ４、そしてハウジング２，５に対して所定半径での公転を行うように駆動される円盤状の可動部材３とからなり、上記ステータ４は、同心円上に等間隔で配設された複数（図示例では８個）の固定鉄心４０と、各固定鉄心４０に夫々巻回されているコイル４１〜４８と、コイル４１〜４８への通電を切り換える通電制御手段とからなるもので、上記可動部材３はその公転に際して自転は行わないものとなっている。
【００２０】
可動部材３の支持構造について説明すると、上記下部ハウジング２の中央部には軸２０がその軸回りの回転が自在となるように配設されているとともに、この軸２０が偏心した位置に備えている軸孔に、可動部材３の一面から突出する軸３１が回転自在に遊嵌されており、これ故に、可動部材３は上記軸孔１２の偏心量を半径とする旋回（公転）が自在となっている。軸２０は可動部材３の公転半径拘束部材として機能しているものである。
【００２１】
また、下部ハウジング２と可動部材３との間には、オルダムリング６が配設されている。可動部材３の一面に設けたキー溝にスライド自在に係合するキーをオルダムリング６が一面に備えているために、オルダムリング６に対して可動部材３が１自由度の移動が可能となっており、さらにオルダムリング６は他面に上記キーと直交するキーを備えて該キーを下部ハウジング２に設けたキー溝にスライド自在に係合させて、下部ハウジング２に対してオルダムリング６が１自由度の移動が可能となっている。このために、可動部材３は下部ハウジング２に対してオルダムリング６を介して２自由度の移動が可能な状態で保持されて自転について拘束されており、この結果、上記軸２０による案内を受けて可動部材３が公転する時、可動部材３は自転を行うことがないものである。
【００２２】
次に通電制御手段について説明すると、これは可動部材３の上面側に一体に設けた整流子７と、上部ハウジング５に配設した正電位供給用のブラシ８１〜８８及び負電位供給用（グランド接続用）のブラシ９１〜９８とからなるもので、上記整流子７は、可動部材３の上面側に放射状に並ぶ複数本（図示例では８本）の整流子片７０を備えており、これら整流子片７０は夫々隣接する位置にあるコイル４１〜４８の各一端に可撓リード線２９によって接続されている。なお、該整流子７は、セラミックや樹脂等の絶縁材料と、銅、アルミニウム、銀等の整流子片７０を構成する導電材料で形成してある。
【００２３】
また、各コイル４１〜４８の他端は、対向する位置にあるコイル４１〜４８の他端に接続されており、このために図示例のものにおいては、コイル４１はコイル４５と、コイル４２はコイル４６と短絡しており、固定鉄心４０は８極であるものの４相となっている。また、コイル４１〜４８の巻装方向は電流が流れた際に上記短絡されている２つのコイル（たとえばコイル４１，４５）のうちの一方が巻回された固定鉄心４０の上歯がＳ極、下歯がＮ極となる時、他方が巻回された固定鉄心４０の上歯がＮ極、下歯がＳ極となるようにしてある。
【００２４】
上部ハウジング５に配設しているとともに直流電源Ｖに夫々接続してある正電位供給用ブラシ８１〜８８は、円環状に配設しているとともにばね８９によって整流子７側へと付勢してあり、グランドに夫々接続してある負電位供給用ブラシ９１〜９８も、円環状に配設しているとともにばね９９によって整流子７側へと付勢してあるが、これら８個のブラシ８１〜８８及び８個のブラシ９１〜９８は、隣接位置にある最大３個が上記整流子片７０に接触するとともに、可動部材３の公転に伴って、整流子片７０と接触するものが移行していくようにしてある。
【００２５】
すなわち、図１に示す位置に可動部材３がある時、正電位供給用ブラシ８８，８１，８２が整流子片７０と接触し、負電位供給用ブラシ９４，９５，９６が整流子片７０と接触していることから、短絡されているコイル４８，４４と、コイル４１，４５と、コイル４２，４６に直流電源が供給される。この状態から可動部材３が４５°公転すれば、図３に示すように、整流子片７０には正電位供給用ブラシ８１，８２，８３と、負電位供給用ブラシ９５，９６，９７が接触して、短絡されているコイル４１，４５と、コイル４２，４６と、コイル４３，４７に直流電源が供給される。可動部材３の公転に伴い、直流電源が供給されるコイル４１〜４８が順次ずれていくものである。
【００２６】
一方、固定鉄心４０の上下に対向している上歯と下歯との間に周縁部を位置させる可動部材３は、その周縁部がたとえば上面側がＳ極、下面側がＮ極となるように着磁された永久磁石で形成されており、上記コイル４１〜４８への直流電源の供給による励磁に伴い、短絡されている対のコイルが巻回されているとともに対向位置にある２つの固定鉄心４０，４０との間には、一方側で吸引力、他方側で反発力が働くものであり、この磁気力により可動部材３は公転駆動され、そして該公転により、整流子７とブラシ８１〜８８，９１〜９８は励磁されるコイル４１〜４８を順次切り換えていく。図１中のばね２８は、可動部材３（整流子７）をブラシ８１〜８８，９１〜９８側に向けて軸方向付勢することで可動部材３の軸方向位置を拘束するためのものである。
【００２７】
ところで、上記のものでは、公転運動を行う可動部材３に設けた整流子７の整流子片７０とコイル４１〜４８との間の接続を可撓リード線２９によって行っていることから、可撓リード線２９の曲げ破壊の点で耐久性に問題を有している。図４〜図７はこの点に鑑み、各コイル４１〜４８の一端に夫々２個ずつのブラシ５１，５１〜５８，５８を接続して、可動部材３の表面及び裏面の各全面に位置する整流子片７１，７２に可動部材３の外周面において接触させることができるようにするとともに、上部ハウジング５と下部ハウジング２には、整流子片７１，７２に直流電源Ｖを常時接続するブラシ８０，９０を配置し、さらには可動部材３の公転に伴って上面側のブラシ５１〜５８と整流子片７１及び下面側のブラシ５１〜５８と整流子片７２との間の接触が切りかわるように、図５(b)に示すように、ばね５９による付勢でのブラシ５１，５１〜５８，５８の突出量を制限するストッパー２７を設けている。
【００２８】
なお、このものにおいても、対向位置にあるコイル同士（たとえばコイル４１，４５同士）を短絡していることから、コイル４１の一端に接続した２個のブラシ５１，５１のうち、一方はコイル４３と同位置に、他方は対向位置（コイル４７の位置）に配設してある。そして、図６に示すように、電流がブラシ８０から整流子片７１とブラシ５１とを通じてコイル４１，４５に流れる時、さらにブラシ５５から整流子片７２とブラシ９０を通じてグランドへと流れるものである。図７は上記状態から可動部材３が４５°公転した状態を示しており、コイル４１〜４８への電流供給が順次切りかわっていく点では、図１〜図３に示した例と同じである。
【００２９】
図８に他例を示す。これは図１及び図２に示したものと同様に放射状に配した整流子片７０を有している整流子７を備えたものにおいて、整流子片７０を一端を整流子７の外周面に至らせるとともに、各コイル４１〜４８の一端に接続したブラシ５１〜５８を整流子７の外周面に常時接触させているもので、上部ハウジング５には、図１に示した配置のブラシ８１〜８８，９１〜９８を設けてある。ブラシ８１から整流子片７０とブラシ５１を通じてコイル４１に電流が流れる時、コイル４１に短絡されたコイル４５を経てブラシ５５から整流子片７０とブラシ９５へとさらに電流が流れる。
【００３０】
図９及び図１０に別の例を示す。これは可動部材３に直流電源Ｖに接続されたブラシ８０，９０を設けるとともに、下部ハウジング２上に２組の整流子７，７を設けたもので、各整流子７は放射状に配された複数本（図示例では８本）の整流子片７０を備えた平面状のものとなっている。そして、各コイル４１〜４８の一端がこれら２組の整流子７，７の整流子片７０に接続され、コイル４１〜４８の他端は対向するコイル同士で短絡されており、さらに２組の整流子７，７において、コイル４１〜４８が接続された整流子７０の配置が逆位置となるようにしてあることから、２つのブラシ４０，５０を有しているだけであるにもかかわらず、図１０に示すように、コイル４８，４１，４２及びこれらに短絡されたコイル４４，４５，４６に電流が供給されている状態から、可動部材３が９０°公転すれば、コイル４２，４３，４４とコイル４６，４７，４８に電流が供給される状態となり、可動部材３の公転に伴い、コイル４１〜４８への電流供給は順次切りかわっていく。
【００３１】
図１１に示すものでは、整流子７として、上部ハウジング５によって軸回り回転が自在とされた２つのものを用いている。これら整流子７，７は、可動部材３から突設された軸３７，３７を受ける偏心孔を備えているために、可動部材３が１回の公転を行う時に１回の自転を行うものであり、直流電源Ｖに接続されたブラシ８０，９０が常時接触するリング状の整流子片７１（または７２）と、この整流子片７１（７２）に接続された円弧状の整流子片７０とを外周面に備えている。そしてこれら整流子７，７の各外周には、各コイル４１〜４８の一端に接続されているブラシ５１〜５８，５１〜５８が夫々等間隔で配設されている。なお、２つの整流子７，７では、整流子片７０，７０の配置位置を１８０°ずらしてある。（整流子片７０，７０の配置位置は同じとし、コイルの一端に接続した２つのブラシ５１〜５８，５１〜５８の配置位置を逆としてもよい。）
可動部材３の公転に伴って整流子７，７が自転を行うものであり、この自転により、整流子片７０に接触するブラシ５１〜５８，５１〜５８が順次変化していくことから、コイル４１〜４８への電流供給が順次切りかわり、これによって可動部材３の公転駆動がなされるものである。この場合の整流子７は、信頼性の高い回転式アクチュエータで用いられている整流子機構とほぼ同じ構造となっていることから、高い信頼性及び寿命向上を容易に得ることができる。
【００３２】
ここにおいて、可動部材３の公転を受けて整流子７に自転を行わせるための構成であるが、これは可動部材３の公転軌道の拘束を行うための前記軸２０と可動部材３との間の構成と全く同じであり、このために、軸２０が無くとも整流子７，７によって可動部材３の公転軌道拘束を行うことができる。図１３はこの点に着目して、可動部材３の上下に夫々配した整流子７に公転軌道拘束部材としての役割も持たせることで、軸２０を排除したものである。
【００３３】
また、図１１に示したもののように、可動部材３の異なるところに係合して可動部材３の公転で自転を行う２つの整流子７，７を配置する時、これら整流子７，７は可動部材３の自転を防ぐ機能も果たすことになる。このために、図１４に示すように、軸２０だけでなく、オルダムリング６も無くしたものとすることができる。
【００３４】
図１５及び図１６に他例を示す。これは可動部材３の公転を受けて整流子７が自転を行うようにしている点で上記の例と同じであるが、ここでは整流子７を一つだけとし、該整流子７の外周面に、ブラシ８０が常時接触するリング状の整流子片７１と、ブラシ９０が常時接触するリング状の整流子片７２と、これら２つの整流子片７１，７２に夫々電気的に接続されているとともに、同一外周上で周方向位置をずらしたところに位置する２つの円弧状の整流子片７０，７０を設けて、各コイル４１〜４８の一端が接続されたブラシ５１〜５８を、整流子片７０，７０の外周位置に等間隔で配置してある。なお、各コイル４１〜４８の他端は対向位置にあるもの同士を接続してある。
【００３５】
図１６は、一方の整流子片７０にブラシ５２，５３，５４が接触するとともに他方の整流子片７０にブラシ５６，５７，５８が接触してコイル４２，４３，４４とこれらの対向位置にあるコイル４６，４７，４８とに夫々電流が流れている状態から、可動部材３が９０°、１８０°及び２７０°公転した時の各コイル４１〜４８（ブラシ５１〜５８）と整流子片７０，７０の接触切換状態を示している。一つの整流子７だけで各コイル４１〜４８への電流供給を制御することができるために、部品点数を少なくすることができるものである。
【００３６】
図１７〜図１９に示すものは、基本的構成は上記図１５及び図１６に示したものと同じであるが、ここでは整流子７として、整流子７１，７２と２つの円弧状整流子片７０，７０に加えて、整流子片７０，７０と同一円周上に位置する整流子片７３を設けたもので、整流子片７０は隣接位置にある２つのブラシ５１〜５８に同時に接触する長さを有し、整流子片７３は隣接位置にある３つのブラシ５１〜５８に同時に接触する長さを有するものとして、ブラシ５２，５３に一方の整流子片７０が接触している時、ブラシ５７，５８に他方の整流子片７０が接触し、さらにブラシ５４，５５，５６に整流子片７３が接触してこれらブラシ５４，５５，５６間を整流子片７３が短絡するようにしてある。なお、この状態では、一方の整流子片７０にブラシ５２を介してコイル４２とこれに短絡されたコイル４６とに電流ｉ１が流れるとともに、ブラシ５６と整流子片７３とブラシ５４、そしてブラシ５８と他方の整流子片７０を通じて、コイル５４とこれに短絡されたコイル５８にも電流ｉ１が流れ、一方の整流子片７０にブラシ５３を接触させたコイル４３に流れる電流ｉ２はコイル４３に短絡されたコイル４７にも流れる。
【００３７】
コイル間の短絡用の整流子片７３を設けることで、可動部材３の４５°毎の公転につれて、直列に接続された４つのコイルに電流が流れる状態と、直列に接続された２つのコイルに電流が流れる状態、電流が流れない状態が漸次切りかわっていくようにしているとともに、この時、任意の１相のコイルに印加される電圧が、図１８(b)に示すように、正弦波状にステップ変化するようにしていることから、高い効率を得ることができるものである。
【００３８】
図２０は、図８に示したものの他例を示すもので、各コイル４１〜４８の一端に接続されたブラシ５１〜５８と、直流電源Ｖに接続されたブラシ８１〜８８，９１〜９８のすべてを下部ハウジング２の上面側に配置して、可動部材３の下面側に設けた整流子７に摺動接触させている。上記の各ブラシを付勢するばね５９，８９，９９が図１等に示したばね２８を兼ねるようにしたものである。
【００３９】
なお、整流子７における整流子片７０は、ブラシ８１〜８８，９１〜９８との間で電路の開閉を行うことから、ここではブラシ５１〜５８が接触する付近を他の部分よりも大きくして、可動部材３の公転位置にかかわらず、整流子片７０とブラシ５１〜５８とが常時接触するようにしている。ブラシ５１〜５８側を大きくすることで、常時接触状態を得るようにしてもよい。
【００４０】
また、ここでのブラシ８１〜８８及びブラシ９１〜９８は、図２１に示すように、夫々リング状導電部材から軸方向に突出する突部として設けることにより、複数のブラシ８１〜８８及びブラシ９１〜９８を夫々１部品として形成することができ、部品点数の削減を図ることができる。
【００４１】
さらには、可動部材３上に設ける整流子７として、図２２に示すように、リング状であって、外周側に複数本の突部を突出させた整流子片７１と、該整流子片７１の外周側に位置するリング状であって、内周側に複数本の突部を突出させた整流子片７２とを備えたものとして、各整流子片７１，７２に直流電源Ｖに接続されたブラシ８０，９０が常時接触する広面積部７５，７６を設け、さらにコイル４１〜４８の各一端に接続されたブラシ５１〜５８と上記整流子片７１，７２の突部との接触状態が可動部材３の公転につれて切り換えられるようにすることでも、直流電源Ｖに接続したブラシに関する部品数を少なくすることができる。ちなみに、図２２(a)に示す状態では、ブラシ５８，５１，５２が整流子片７１に接触し、ブラシ５４，５５，５６が整流子片７２に接触しており、この状態から可動部材３が４５°公転した図２２(b)に示す状態では、ブラシ５１，５２，５３が整流子片７１に接触し、ブラシ５５，５６，５７が整流子片７２に接触している。
【００４２】
以上の各例では、可動部材３として、その周縁部に永久磁石を備えたものを用いたが、図２３に示すように、ハウジング２，５側に永久磁石Ｍ１，Ｍ２を配置して、この永久磁石Ｍ１，Ｍ２間の磁束が可動部材３の周縁部を通るようにするとともに、可動部材３の表面に歯車状の導体パターンを有する電気回路３３を設け、この電気回路３３にブラシ８０，９０を通じて直流電源Ｖを常時供給するようにしてもよい。無端環状をなす電気回路３３の対向する２箇所には、給電部３４，３４を設けて、ブラシ８０，９０は可動部材３の公転位置に拘わらず給電部３４，３４に接触しているようにしてある。
【００４３】
ハウジング２，５に設けた永久磁石Ｍ１，Ｍ２はリング状であり、図２４に示すように、周方向においてＮ極とＳ極とが交互に並ぶように着磁してあるとともに、導体のパターンが歯車状となっている電気回路３３は、可動部材３の公転位置に応じて永久磁石Ｍ１，Ｍ２間の磁束を横切る部位の位置を相対変化させていくとともに、フレミングの左手の法則に従って発生する公転駆動力Ｆの方向を変化させて可動部材３を公転させるために、このものにおいても、可動部材３の公転動作自体によって駆動力Ｆの方向が切り換えられていく。
【００４４】
この場合の可動部材３は、図２５に示すように、夫々電気回路３３を有している薄板３５を積層したものとしておくとともに、各薄板３５上の電気回路３３を導電性のピン３６で電気的に接続したものとしておくと、より効率の高いものを得ることができる。
【００４５】
なお、上記の各例におけるブラシ５１〜５８またはブラシ８０〜８８またはブラシ９０〜９８は、図２６に示すように、複数本のスリットを備えた多点接触型のものとしておくことで、接触抵抗を低減させることができる。
【００４６】
図２７は上記構成のアクチュエータをスクロールポンプの駆動源として用いた場合を示しており、ここでは上部ハウジング（固定スクロール）５に設けた渦巻き状のラップ２６が形成された面に対向する可動部材３の表面に渦巻き状態のラップ３４を形成して、可動部材３自体が可動スクロールを構成するものとし、両ラップ２６，３４が重なるように両者を組み合わせて、公転運動を所定の回転方向において可動部材３が行う時、上部ハウジング（固定スクロール）５のラップ２６と可動部材３のラップ３４とによって閉じられた空間が外周側から中心側へとその容積を漸次小さくしつつ移動させるために、上部ハウジング５の外周側に設けた吸い込み口（図示せず）から吸い込んだ流体を、中心部に設けた吐出口（図示せず）から吐出する。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、所定半径の公転が自在とされた可動部材と、自転が拘束されている上記可動部材に磁気力を作用させて可動部材の公転駆動を行う複数のコイルと、励磁するコイルもしくはコイルの励磁方向を切り換える通電制御部とを備えている公転式アクチュエータにおいて、上記通電制御部はブラシと該ブラシが接触する整流子とからなるとともに公転運動を行う上記可動部材の動きにて上記切り換え駆動がなされる整流子機構であるために、低コストで磁気力の作用方向を漸次切り換えて可動部材を公転させることができる。
【００４８】
この場合、可動部材に整流子片を設けて可動部材そのものを整流子とすると、さらに部品数を削減することができる。
【００４９】
この時、可動部材に各コイルに夫々電気的接続された複数の整流子片を設けるとともに、可動部材の支持部材側に、各コイル毎に用意した複数の給電用ブラシを設けることができる。
【００５０】
また、可動部材に設けた整流子片とコイルとの間の電気的接続をコイルに接続されて可動部材に接触するブラシで行うと、公転を行う可動部材上の整流子片とコイルとの間の電気的接続について耐久性の高いものを得ることができる。
【００５１】
さらにコイルに接続されたブラシは可動部材の外周面に接触させることで、ブラシと可動部材の整流子片との常時接触状態を簡便に得ることができるとともに、ブラシが可動部材から離れてしまうことによる放電現象を少なくすることができる。
【００５２】
コイルに接続されて可動部材に接触するブラシ及び電源に接続されて可動部材に接触するブラシは可動部材の軸方向に付勢されて配設されて可動部材の一面に接触させると、可動部材を軸方向に付勢する軸方向拘束機構を代用させることができる。
【００５３】
このほか、可動部材の外周面に整流子片を設けるとともに、コイルに接続されて上記整流子片に接触するブラシと、このブラシの動きを規制するストッパーとを設けて、励磁するコイルもしくはコイルの励磁方向の切り換えをストッパーとブラシとで行うようにしても、簡単に通電するコイルの切り換えを行うことができる。
【００５４】
可動部材の表面に２つの同心円状の整流子片を設けるとともに各整流子片は夫々複数の突起パターン部と被給電用広面積パターン部とを備えたものとし、電源に接続されたブラシが被給電用広面積パターン部に常時接触し、コイルに接続されたブラシが上記突起パターン部に可動部材の公転運動に応じて接触するものであってもよい。電源に接続されたブラシの数を最小にすることができる。
【００５５】
複数の給電用ブラシを備えるものでは、これらブラシを一体に形成することで、部品点数を減らすことができる。
【００５６】
また、ブラシを可動部材に設けて、可動部材の支持部材側に可動部材の公転に伴って円運動を行う上記ブラシが接触する平面状整流子を設けたものとしても、ブラシの本数を少なくすることができ、低コストで磁気力の作用方向を漸次切り換えて可動部材を公転させることができる。
【００５７】
このほか、可動部材の公転運動を受けて自転を行う整流子を設けたものとすれば、回転式アクチュエータで実績の高い整流子機構とほぼ同じ構造を用いることができるために、信頼性及び寿命を高めることができる。
【００５８】
この場合の整流子は可動部材の公転軌道拘束部材を兼ねたものとすることで、さらに部品点数を少なくすることができる。
【００５９】
可動部材の公転運動を受けて自転を行う整流子を複数設けるとともに、これら整流子を可動部材の異なる位置に係合させるならば、可動部材の自転拘束機構も整流子に兼ねさせることができるために、さらに部品点数を少なくすることができる。
【００６０】
単一の整流子の外周面に各コイルに接続されたブラシが接触する正負各極用の整流子片を設けるならば、整流子の数を少なくすることができて、部品点数を削減することができ、さらに単一の整流子の外周面に各コイルに接続されたブラシが接触する正負各極用の整流子片と、各コイルに接続されたブラシ間の短絡用整流子片とを設ければ、コイルに負荷する電圧を多段に切り換えることが可能となり、正弦波状の電圧供給が可能となって効率を良くすることができる。
【００６１】
いずれにしても、ブラシは整流子との接触部分をスリット状に形成したものが接触抵抗の軽減の点で好適である。
【００６２】
そして本発明に係る公転式アクチュエータは、所定半径の公転が自在とされた可動部材と、自転が拘束されている上記可動部材に磁気力を作用させて可動部材の公転駆動を行わせる公転式アクチュエータであって、可動部材を支持する支持部材に配設されて可動部材の周縁部に磁束を通す磁石と、可動部材の周縁部に配設されているとともにブラシとの接触で電源に常時接続されている導体とを備えて、可動部材の公転の動きによる上記磁束と鎖交する上記導体の相対位置変化で上記磁気力を得ていることに他の特徴を有している。この場合も可動部材の公転の動きで磁気力の作用方向の切り換えを直接行うことができて、低コストで提供することができる。
【００６３】
この時の可動部材は導体を周縁部に備えた薄板が積層されたものとして形成されたものを用いると、より効率の高いものを得ることができる。
【００６４】
また、可動部材はスクロールポンプの可動スクロール駆動用に用いると、可動部材に可動スクロールを一体化させることができるために小型のスクロールポンプを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示すもので、(a)は平面図、(b)は断面図である。
【図２】  (a)は同上の部分拡大断面図、(b)は整流子の平面図である。
【図３】同上の可動部材が４５°公転した状態を示す平面図である。
【図４】他例の平面図である。
【図５】  (a)は同上の断面図、(b)は同上の部分拡大断面図である。
【図６】  (a)(b)は同上の動作を示す平面図と底面図である。
【図７】  (a)(b)は同上の４５°公転した状態の動作を示す平面図と底面図である。
【図８】さらに他例の断面図である。
【図９】別の例を示すもので、(a)は断面図、(b)は部分拡大断面図である。
【図１０】  (a)(b)は同上の整流子機構の動作を示す説明図である。
【図１１】他の実施の形態の一例を示すもので、(a)は断面図、(b)は部分平面図、(c)は整流子片とブラシの配置を示す斜視図である。
【図１２】  (a)(b)は同上の整流子機構の動作を示す説明図である。
【図１３】同上の他例の断面図である。
【図１４】同上の更に他例の断面図である。
【図１５】同上の別の例を示すもので、(a)は断面図、(b)は整流子片とブラシの配置を示す斜視図である。
【図１６】同上の整流子機構の動作を示す説明図である。
【図１７】同上のさらに別の例を示すもので、(a)は整流子機構の水平断面図、(b)はＡ−Ａ線断面図、(c)はＢ−Ｂ線断面図である。
【図１８】  (a)は同上の整流子片とブラシの配置を示す斜視図、(b)はコイルに印加される電圧の変化を示すタイムチャートである。
【図１９】同上の整流子機構の動作を示す説明図である。
【図２０】他例を示すもので、(a)は断面図、(b)は底面図である。
【図２１】  (a)(b)は夫々ブラシの他例の斜視図である。
【図２２】更に他例を示すもので、(a)は可動部材上の整流子片とブラシとを示す底面図、(b)は同上の可動部材が４５°公転した状態を示す底面図である。
【図２３】さらに他の実施の形態の一例を示しており、(a)は断面図、(b)は可動部材上の電解回路を示す平面図である。
【図２４】同上の動作説明図である。
【図２５】同上の可動部材の他例の断面図である。
【図２６】ブラシの具体構造の一例を示すもので、(a)は断面図、(b)は平面図である。
【図２７】可動スクロールポンプの断面図である。
【符号の説明】
３  可動部材
７  整流子
８１〜８８  ブラシ
９１〜９８  ブラシ
【図１】
0003815193.tif 000002
【図２】
0003815193.tif 000003
【図３】
0003815193.tif 000004
【図４】
0003815193.tif 000005
【図５】
0003815193.tif 000006
【図６】
0003815193.tif 000007
【図７】
0003815193.tif 000008
【図８】
0003815193.tif 000009
【図９】
0003815193.tif 000010
【図１０】
0003815193.tif 000011
【図１１】
0003815193.tif 000012
【図１２】
0003815193.tif 000013
【図１３】
0003815193.tif 000014
【図１４】
0003815193.tif 000015
【図１５】
0003815193.tif 000016
【図１６】
0003815193.tif 000017
【図１７】
0003815193.tif 000018
【図１８】
0003815193.tif 000019
【図１９】
0003815193.tif 000020
【図２０】
0003815193.tif 000021
【図２１】
0003815193.tif 000022
【図２２】
0003815193.tif 000023
【図２３】
0003815193.tif 000024
【図２４】
0003815193.tif 000025
【図２５】
0003815193.tif 000026
【図２６】
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【図２７】
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