(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトの中間部にマグネットを有するマグネットロータと、鉄芯部を覆うコイルボビンにコイルを巻回したステータを備える回転電機において、前記シャフトに対して両側から装着し、対向させることによりコイルボビンを構成するとともに、コイルを巻回するコイル巻回部が前記マグネットの外周面よりも径方向中心側へオーバラップした形状を有する一対のボビン半体部と、一対のボビン半体部間に装着する鉄芯部を備えることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記鉄芯部は、プレート部材を折曲形成することにより、前記マグネットの外周面に対面する磁極部及びこの磁極部の中間部から径方向外方に突出するコア本体部を一体に設けた複数の鉄芯分割部を備えることを特徴とする請求項１記載の回転電機。
【請求項３】
前記ボビン半体部は、前記シャフトを支持する軸受が係合する軸受係合部及び前記鉄芯部の端部が係合する鉄芯係合部を有することを特徴とする請求項１記載の回転電機。
【請求項４】
ロータリソレノイドに適用することを特徴とする請求項１記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超小型のロータリソレノイドやモータ等に用いて好適な回転電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、マグネットロータを所定の角度範囲にわたって回動変位させるロータリソレノイドは、例えば、特開平１０−３３６９３０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、シャフトの中間部にマグネットを有するマグネットロータと、鉄芯部（ヨーク）を有するコイルボビンにコイルを巻回したステータを備え、コイルを励磁又は励磁解除することにより、マグネットロータを所定の角度範囲にわたって回動変位させることができる。なお、マグネットロータの回動角度範囲は、シャフトに取付けた作用部材を規制する前後一対のストッパにより設定できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来のロータリソレノイド（回転電機）は、次のような問題点があった。
【０００５】
第一に、マグネットロータは、リング状に形成されるコイルボビンの内側空間に収容されるため、当該内側空間の径はマグネットロータの最外径よりも大きくなり、コイル収容空間（コイル巻数）が制約されるとともに、小型コンパクト化を図るにも限界がある。
【０００６】
第二に、鉄芯部に磁性体で形成した複雑な形状のコア部を必要とするなど、部品コスト及び製造コストを含む全体のコストアップを招く。
【０００７】
第三に、ステータ（鉄芯部）に対するマグネットロータの同軸性を高めることが容易でないため、特性及び品質のバラツキを生じやすい。
【０００８】
本発明は、このような従来の技術に存在する課題を解決したものであり、コイル収容空間を効率的に確保して小型コンパクト化（超小型化）、さらには全体のコストダウンを実現できるとともに、特性及び品質の均一性を高めることができる回転電機の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び実施の形態】
本発明は、シャフト３の中間部にマグネット４を有するマグネットロータ２と、鉄芯部６を覆うコイルボビン７にコイル８ｉ，８ｊを巻回したステータ５を備える回転電機１（ロータリソレノイド１ｓ）を構成するに際して、シャフト３に対して両側から装着し、対向させることによりコイルボビン７を構成するとともに、コイル８ｉ，８ｊを巻回するコイル巻回部９ｐｉ，９ｐｊ，９ｑｉ，９ｑｊがマグネット４の外周面４ｆよりも径方向中心側へオーバラップした形状を有する一対のボビン半体部７ｐ，７ｑと、一対のボビン半体部７ｐと７ｑ間に装着する鉄芯部６を備えることを特徴とする。
【００１０】
この場合、好適な実施の形態により、鉄芯部６は、プレート部材Ｐ…を折曲形成することにより、マグネット４の外周面４ｆに対面する磁極部１１ｉ，１１ｊ及びこの磁極部１１ｉ，１１ｊの中間部から径方向外方に突出するコア本体部１２ｉ，１２ｊを一体に設けた複数の鉄芯分割部６ｉ，６ｊを備えて構成できる。また、ボビン半体部７ｐ，７ｑには、シャフト４を支持する軸受２０ｐ，２０ｑが係合する軸受係合部１３ｐ，１３ｑ及び鉄芯部６の端部が係合する鉄芯係合部１４ｐｉ，１４ｐｊ，１４ｑｉ，１４ｑｊを設けることができる。
【００１１】
これにより、ボビン半体部７ｐ，７ｑは、マグネットロータ２のシャフト３に両側から装着してコイルボビン７を構成するため、コイルボビン７の一部であるコイル巻回部９ｐｉ，９ｐｊ，９ｑｉ，９ｑｊをマグネット４の外周面４ｆよりも径方向中心側へオーバラップさせることができ、もって、コイルボビン７とシャフト３間のデッドスペースをコイル収容空間のために有効利用できる。また、鉄芯部６は、プレート部材Ｐ…を折曲形成した鉄芯分割部６ｉ…を用いるため、低コストに実施できるとともに、さらに、ボビン半体部７ｐ…に、シャフト３を支持する軸受２０ｐ…が係合する軸受係合部１３ｐ…及び鉄芯部６（鉄芯分割部６ｉ…）の端部が係合する鉄芯係合部１４ｐｉ，１４ｐｊ…を設ければ、マグネットロータ２に対するボビン半体部７ｐ…（コイルボビン７）及び鉄芯分割部６ｉ…（鉄心部６）の位置決めを容易かつ正確に行うことができ、これらの同軸性を高めることができる。
【００１２】
【実施例】
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。
【００１３】
まず、本実施例に係る超小型のロータリソレノイド１ｓ（回転電機１）の構成について、図１〜図８を参照して説明する。
【００１４】
最初に、ロータリソレノイド１ｓに使用する構成部品について説明する。２は、マグネットロータであり、シャフト３の中間部に、周方向へ二極に着磁したマグネット４を取付けて構成する。
【００１５】
７ｐ，７ｑは、マグネットロータ２のシャフト３に対して両側から装着し、対向させることによりコイルボビン７を構成する一対のボビン半体部である。一方のボビン半体部７ｐは、シャフト３を支持する軸受２０ｐが係合（嵌合）する軸受係合部１３ｐと、コイル８ｉ，８ｊを巻回するコイル巻回部９ｐｉ，９ｐｊと、鉄芯分割部６ｉ，６ｊの端部が係合（嵌合）する鉄芯係合部１４ｐｉ，１４ｐｊを備える。この場合、軸受係合部１３ｐは、係合孔部２１ｐ及び軸対称に配した一対の係合凹部２２ｐ…を有する。また、シャフト３に装着した際に、コイル巻回部９ｐｉ，９ｐｊがマグネット４の外周面４ｆよりも径方向中心側へオーバラップした形状、望ましくは、図１（図４）に示すように、コイル巻回部９ｐｉ，９ｐｊにおけるコイル収容空間がマグネット４の外周面４ｆよりも径方向中心側へ入り込む形状に形成する。これにより、ボビン半体部７ｐとシャフト３間のデッドスペースをコイル収容空間のために有効利用できる。さらに、マグネット４に対する接触面（干渉面）には、図５（図７参照）に示すリング状の突条部１５ｐを形成する。これにより、マグネット４とボビン半体部７ｐ間の接触面積が小さくなり、マグネットロータ２の円滑な回転が確保される。なお、他方のボビン半体部７ｑもボビン半体部７ｐと同一のものを用いる。ボビン半体部７ｑにおいて、１３ｑは軸受係合部、９ｑｉ，９ｑｊはコイル巻回部、１４ｑｉ，１４ｑｊは鉄芯係合部、２１ｑは係合孔部、２２ｑ…は係合凹部、１５ｑは突条部をそれぞれ示す。
【００１６】
２０ｐ，２０ｑは、軸受であり、低摩擦係数素材により一体成形する。一方の軸受２０ｐは、係合孔部２１ｐに係合する筒状の軸受本体部２５ｐと、係合凹部２２ｐ…に係合する位置決め部２６ｐ…を有する。なお、他方の軸受２０ｑも軸受２０ｐと同一のものを用いる。軸受２０ｑにおいて、２５ｑは軸受本体部、２６ｑ…は位置決め部をそれぞれ示す。
【００１７】
６は、鉄芯部であり、二つの鉄芯分割部６ｉ，６ｊを備える。各鉄芯分割部６ｉ，６ｊは同一であり、鉄芯分割部６ｉ（６ｊ）は、図８に示すように、一定の厚さを有するプレート部材Ｐ…を折曲形成することにより、マグネット４の外周面４ｆに対面する磁極部１１ｉ（１１ｊ）及びこの磁極部１１ｉ（１１ｊ）の中間部から径方向外方に突出するコア本体部１２ｉ（１２ｊ）を一体に設ける。
【００１８】
さらに、３１は筒形の外部ケース、３２は外部ケース３１の前端を閉塞する前カバー部、３６は外部ケース３１の後端を閉塞する後カバー部である。この場合、前カバー部３２は、中央に軸受２０ｐが挿入する挿入孔３３を有するとともに、この挿入孔３３の両側に取付用ねじ孔３４，３５を有する。また、後カバー部３６は、中央に軸受２０ｑが挿入する挿入孔３７を有するとともに、この挿入孔３７の両側にリード線の挿通孔３８，３９を有する。
【００１９】
次に、本実施例に係るロータリソレノイド１ｓの組立方法について、各図を参照して説明する。
【００２０】
まず、シャフト３の中間部にマグネット４を取付けたマグネットロータ２を用意する。そして、このマグネットロータ２のシャフト３に対して、両側からボビン半体部７ｐと７ｑをそれぞれ装着する。この際、各ボビン半体部７ｐと７ｑは、鉄芯係合部１４ｐｉ…と１４ｑｉ…同士を相対向させ、ボビン半体部７ｐと７ｑ間に鉄芯分割部６ｉ，６ｊを介在させる。この場合、図２に示すように、鉄芯分割部６ｉの両端を鉄芯係合部１４ｐｉと１４ｑｉにそれぞれ嵌合させるとともに、鉄芯分割部６ｊの両端を鉄芯係合部１４ｐｊと１４ｑｊにそれぞれ嵌合させる。これにより、ボビン半体部７ｐ，７ｑと鉄芯分割部６ｉ，６ｊは、周方向，径方向及び軸方向にそれぞれ位置決めされる。なお、ボビン半体部７ｐと７ｑの対向面は当接させる。
【００２１】
次に、この状態で自動巻線機にセットし、繰出されるワイヤにより、コイルボビン７のコイル巻回部９ｐｉにコイル８ｉを巻回するとともに、コイル巻回部９ｐｊにコイル８ｊを巻回する。コイル８ｉ，８ｊの巻線工程が終了したなら、コイル８ｉから導出されるワイヤ始端にリード線４１を接続するとともに、コイル８ｊから導出されるワイヤ終端にリード線４２を接続する。
【００２２】
一方、軸受２０ｐを圧入（挿入）した前カバー部３２を用意し、当該軸受２０ｐにシャフト３の一端（前側）を挿通させるとともに、用意した外部ケース３１の中にコイルボビン７側を収容する。そして、前カバー部３２を外部ケース３１の一方の端部に圧入する。また、軸受２０ｑを圧入（挿入）した後カバー部３６を用意し、当該軸受２０ｑにシャフト３の他端（後側）を挿通させるとともに、挿通孔３８，３９に各リード線４１，４２をそれぞれ挿通させた後、後カバー部３６を外部ケース３１の他方の端部に圧入する。
【００２３】
以上の組立工程により、ロータリソレノイド１ｓの組立が完了する。なお、本実施例に係るロータリソレノイド１ｓの基本的な原理は、公知の二極ロータリソレノイドと同じである。したがって、例えば、シャフト３に作用部材を取付けるとともに、この作用部材を規制する前後一対のストッパを設けることにより回動角度範囲を設定すれば、ロータリソレノイド１ｓに対する通電制御を行うことにより、作用部材を第一の位置と第二の位置へ選択的に回動変位させることができる。
【００２４】
このように、本実施例に係るロータリソレノイド１ｓは、シャフト３に対して両側から装着し、対向させることによりコイルボビン７を構成するとともに、コイル８ｉ，８ｊを巻回するコイル巻回部９ｐｉ，９ｐｊ，９ｑｉ，９ｑｊがマグネット４の外周面４ｆよりも径方向中心側へオーバラップした形状を有する一対のボビン半体部７ｐ，７ｑを用いたため、コイルボビン７とシャフト３間のデッドスペースをコイル収容空間のために有効利用（効率利用）でき、小型コンパクト化（超小型化）を図れるとともに、コイル８ｉ，８ｊの巻数を増加させることにより高性能化を図れる。また、鉄芯部６は、プレート部材Ｐ…を折曲形成した二つの鉄芯分割部６ｉ，６ｊにより構成したため、鉄芯部６を容易かつ低コストに得ることができる。さらに、ボビン半体部７ｐ，７ｑには、軸受２０ｐ，２０ｑが係合する軸受係合部１３ｐ，１３ｑ及び鉄芯部６が係合する鉄芯係合部１４ｐｉ，１４ｐｊ，１４ｑｉ，１４ｑｊを設けたため、マグネットロータ２に対するボビン半体部７ｐ…（コイルボビン７）及び鉄芯分割部６ｉ…（鉄心部６）の位置決めを容易かつ正確に行うことができ、これにより、これらの同軸性を高めることができるとともに、特性及び品質の均一性を高めることができる。
【００２５】
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，材料，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。例えば、回転電機１として、ロータリソレノイド１ｓを例示したが、モータ等にも同様に適用することができる。また、二極のロータリソレノイド１ｓを例示したが、任意の極数により実施可能である。
【００２６】
【発明の効果】
このように、本発明に係る回転電機は、シャフトに対して両側から装着し、対向させることによりコイルボビンを構成するとともに、コイルを巻回するコイル巻回部がマグネットロータにおけるマグネットの外周面よりも径方向中心側へオーバラップした形状を有する一対のボビン半体部と、一対のボビン半体部間に装着する鉄芯部を備えるため、次のような顕著な効果を奏する。
【００２７】
（１）  コイルボビンとシャフト間のデッドスペースをコイル収容空間のために有効利用（効率利用）できる。したがって、小型コンパクト化（超小型化）を実現できるとともに、コイルの巻数を増加させることにより、高性能化を図ることができる。
【００２８】
（２）  好適な実施の形態により、鉄芯部を、プレート部材を折曲形成した複数の鉄芯分割部により構成すれば、鉄芯部を容易かつ低コストに得ることができるため、全体のコストダウンを図ることができる。
【００２９】
（３）  好適な実施の形態により、ボビン半体部に、シャフトを支持する軸受が係合する軸受係合部及び鉄芯部の端部が係合する鉄芯係合部を設ければ、マグネットロータに対するボビン半体部及び鉄芯分割部の位置決めを容易かつ正確に行うことができるとともに、これらの同軸性を高めることができ、もって、特性及び品質の均一性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【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側面断面図、
【図２】同ロータリソレノイドの正面断面図、
【図３】同ロータリソレノイドの平面断面図、
【図４】同ロータリソレノイドの構成部品を示す一部断面分解図、
【図５】同ロータリソレノイドにおけるボビン半体部の正面図、
【図６】同ロータリソレノイドにおけるボビン半体部の背面図、
【図７】同ロータリソレノイドにおけるボビン半体部の一部破断側面図、
【図８】同ロータリソレノイドにおける鉄芯分割部の正面図、
【符号の説明】
１        回転電機
１ｓ      ロータリソレノイド
２        マグネットロータ
３        シャフト
４        マグネット
４ｆ      マグネットの外周面
５        ステータ
６        鉄芯部
６ｉ      鉄芯分割部
６ｊ      鉄芯分割部
７        コイルボビン
７ｐ      ボビン半体部
７ｑ      ボビン半体部
８ｉ      コイル
８ｊ      コイル
９ｐｉ    コイル巻回部
９ｐｊ    コイル巻回部
９ｑｉ    コイル巻回部
９ｑｊ    コイル巻回部
１１ｉ    磁極部
１１ｊ    磁極部
１２ｉ    コア本体部
１２ｊ    コア本体部
１３ｐ    軸受係合部
１３ｑ    軸受係合部
１４ｐｉ  鉄芯係合部
１４ｐｊ  鉄芯係合部
１４ｑｉ  鉄芯係合部
１４ｑｊ  鉄芯係合部
２０ｐ    軸受
２０ｑ    軸受
Ｐ…      プレート部材
【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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