JP5953545B2 - Rotary solenoid - Google Patents
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Description
本発明は、ロータリソレノイドに関し、特に回転力を得るために永久磁石を用いないロータリソレノイドに関する。 The present invention relates to a rotary solenoid, and more particularly to a rotary solenoid that does not use a permanent magnet to obtain a rotational force.
ロータリソレノイドにおいては、回転力を得るために幅広く利用されている永久磁石を敢えて用いないことによって小型化や軽量化を図っている製品がある。すなわち、永久磁石は、ロータなどと共に大きな容積を占める部品であり、また比較的重量が大きい部品でもある。さらに、ロータなどに用いる磁性材よりも脆い部品であるので、割れや欠けを防止することを考慮した構造にする必要もある。したがって、永久磁石を用いずに回転力を得られるようにすることは、ロータリソレノイドの小型化や軽量化を図る上で大きなポイントとなる。 Some rotary solenoids are designed to be smaller and lighter by not using a permanent magnet that is widely used to obtain rotational force. That is, the permanent magnet is a component that occupies a large volume together with the rotor and the like, and is also a component that is relatively heavy. Furthermore, since it is a brittle part than the magnetic material used for a rotor etc., it is necessary to make it the structure which considered preventing a crack and a chip. Therefore, making it possible to obtain a rotational force without using a permanent magnet is a major point in reducing the size and weight of the rotary solenoid.
以下に、永久磁石を用いていないロータリソレノイドの従来技術ついて説明する。図9は、従来技術に係るロータリソレノイドの構造を示す図であり、(a)は斜視図、(b)は断面図である。図9において、110はロータリソレノイド、111、112、113及び114は固定磁極、115、116、117、118、119、120及び121は延出部、122はロータ、123、124、125及び126は延在部、127はロータ、128、129、130及び131は延在部、132は駆動軸、133は径大部、134 は径小部、135はコイル、136はボビン、137はケースである。 Below, the prior art of the rotary solenoid which does not use a permanent magnet is demonstrated. FIG. 9 is a view showing a structure of a rotary solenoid according to the prior art, in which (a) is a perspective view and (b) is a cross-sectional view. In FIG. 9, 110 is a rotary solenoid, 111, 112, 113 and 114 are fixed magnetic poles, 115, 116, 117, 118, 119, 120 and 121 are extended parts, 122 is a rotor, 123, 124, 125 and 126 are Extension part, 127 is a rotor, 128, 129, 130 and 131 are extension parts, 132 is a drive shaft, 133 is a large diameter part, 134 is a small diameter part, 135 is a coil, 136 is a bobbin, and 137 is a case. .
図9は、特開2008−166347公報に開示されているロータリソレノイドを示している。ロータリソレノイド110は、コイル135へ通電すると、駆動軸132の径大部133と端部に接するように設けたロータ122の延在部123、124、125及び126と、固定磁極111の延出部115、固定磁極112の延出部116、固定磁極113の延出部116及び固定磁極114の延出部118との間に吸引力を生じる。同様に、径大部133の径小部134側の端部に接するように設けたロータ127の延在部128、129、130及び131と、固定磁極111の延出部119、固定磁極112の延出部120、固定磁極113の図に現れない延出部及び固定磁極114の延出部121との間にも吸引力を生じる。このような吸引力を生じると、ロータ122の延在部123と固定磁極111の延出部115とが接近する方向に回転し、各延在部と各延出部との間に磁気的平衡状態を生じる位置まで回転する。
FIG. 9 shows a rotary solenoid disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2008-166347. When energized to the
以上の構成によれば、比較的簡素な構造でロータリソレノイド110を製造することができるので、コスト的に有利で省スペース化を実現でき、さらに量産性に優れる。また、ロータ122及び127の回転トルクが大きくなるとともに、駆動軸132に対する作動および停止の制御動作が正確であり、信頼性も同時に得られる。
According to the above configuration, the
しかしながら、以上の構成では、磁気抵抗を抑えるために固定磁極111、112、113及び114の肉厚を一定程度確保する必要があるが、ケース137の肉厚を含めるとあまり小型化できないと言える。また、製造時には、固定磁極111、112、113及び114の間にボビン136を挟み込んだ状態で、かつ、径小部134側にロータ127を圧入した駆動軸132をボビン136の中空部に挿入した状態でケース137に挿入する必要があるので、作業者に高い技能が要求される。また、外部からの振動によって固定磁極111、112、113及び114ががたつかないようにするためには、固定磁極111、112、113及び114がボビン136の弾性力によってケース137に強く押し付けられるようにする必要がある。しかし、このように構成すると、固定磁極111、112、113及び114からボビン136を変形させる力が加わるので、場合によってはボビン136の中空部の周側面と駆動軸132の径大部133とが接触することになる。
However, in the above configuration, it is necessary to secure a certain thickness of the fixed
本発明は、上記課題を解決するために、回転力を得るために永久磁石を用いないロータリソレノイドにおいて、小型化を図れると共に大きな回転トルクが得られ、組立が簡単なロータリソレノイドを提供することを目的とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a rotary solenoid that does not use a permanent magnet to obtain a rotational force, can be reduced in size, can obtain a large rotational torque, and can be easily assembled. Objective.
請求項1に記載の発明は、ロータと、該ロータに直接的又は間接的に固定されたシャフトと、前記ロータの近傍に配置されたコイルと、前記ロータ及び前記コイルを収納すると共に略筒状に形成されたケースとを備えたロータリソレノイドにおいて、前記ロータは、前記シャフトの中心軸から放射状に延びるように形成された複数個の磁極部と、前記ケースは、磁性材で形成されると共に、複数個の前記磁極部と同数の開口部がそれぞれの前記磁極部に対向する部位に形成され、複数個の前記開口部の周辺領域がコイルへの通電時に複数個の前記磁極部をそれぞれ吸引する固定磁極部としてなされていることを特徴とするロータリソレノイドである。 The invention according to claim 1 includes a rotor, a shaft directly or indirectly fixed to the rotor, a coil disposed in the vicinity of the rotor, the rotor and the coil, and a substantially cylindrical shape. In the rotary solenoid provided with a case, the rotor has a plurality of magnetic pole portions formed so as to extend radially from a central axis of the shaft, and the case is made of a magnetic material, The same number of openings as the plurality of magnetic poles are formed at portions facing each of the magnetic poles, and the peripheral area of the plurality of openings attracts the plurality of magnetic poles when the coil is energized. It is a rotary solenoid characterized by being made as a fixed magnetic pole part.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記シャフトは、非磁性材で形成され、さらに、略筒状に形成されると共に、前記シャフトが挿入され、かつ、前記ロータが固定された補助磁極を備えていることを特徴とするロータリソレノイドである。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the shaft is formed of a non-magnetic material, is further formed in a substantially cylindrical shape, and the shaft is inserted therein, and the rotor Is a rotary solenoid characterized by comprising an auxiliary magnetic pole fixed.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の発明において、さらに、前記シャフトの中心軸から放射状に延びるように形成された複数個の磁極部が形成された別のロータを備え、前記ロータと前記別のロータとは、互いの間に前記コイルが介在するように配置されていることを特徴とするロータリソレノイドである。 The invention according to claim 3 is the rotor according to claim 1 or 2, further comprising a plurality of magnetic pole portions formed so as to extend radially from the central axis of the shaft. The rotor and the another rotor are arranged so that the coil is interposed between them.
請求項4に記載の発明は、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の発明において、さらに、前記ケースの前記シャフトの先端側の開口部を閉止する第1の蓋と、前記ケースの前記シャフトの基端側の開口部を閉止する第2の蓋と、前記第1の蓋と前記第2の蓋とにそれぞれ固定された第1の軸受と第2の軸受とを備え、
前記シャフトは、前記第1の軸受及び前記第2の軸受によって回転可能に支持されていることを特徴とするロータリソレノイドである。
The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, further comprising: a first lid that closes an opening on the tip side of the shaft of the case; A second lid that closes an opening on the proximal end side of the shaft of the case; a first bearing and a second bearing that are respectively fixed to the first lid and the second lid;
The shaft is a rotary solenoid that is rotatably supported by the first bearing and the second bearing.
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の発明において、さらに、前記第2の蓋に基端部が固定され、先端部に緩衝材を設けたストッパを少なくとも1つ備えていることを特徴とするロータリソレノイドである。 The invention according to claim 5 is the invention according to claim 4, further comprising at least one stopper having a base end fixed to the second lid and provided with a cushioning material at the tip. A rotary solenoid characterized by the following.
請求項1に記載の発明によれば、ケースの開口部の周辺領域を固定磁極として利用するので、ケースの肉厚を従来技術に係るロータリソレノイドの固定磁極の肉厚と同等にすれば、固定磁極を別個設ける必要がなく、このような厚さにしても、従来技術に係るロータリソレノイドのケースの肉厚分だけ小型化を図ることができる。したがって、小型化を図れると共に大きなトルクが得られ、部品点数が削減できるので組立も簡単になる。 According to the first aspect of the present invention, since the peripheral region of the opening of the case is used as the fixed magnetic pole, if the thickness of the case is equal to the thickness of the fixed magnetic pole of the rotary solenoid according to the prior art, the fixed There is no need to provide magnetic poles separately, and even with such a thickness, the size of the case of the rotary solenoid according to the prior art can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the size and obtain a large torque, and the number of parts can be reduced, so that the assembly is simplified.
請求項2に記載の発明によれば、補助磁極を備えることによってシャフトを非磁性にすることができる。したがって、ロータからシャフトに、シャフトからシャフトに接続した負荷装置の機構に、さらに負荷装置の機構のうちケースの開口部に対向する部分からロータに一巡する寄生的磁気回路を生じず、コイルへの通電によって生じる磁束線をトルクの生成により効率的に利用することができる。 According to the second aspect of the invention, the shaft can be made nonmagnetic by providing the auxiliary magnetic pole. Therefore, a parasitic magnetic circuit that goes around the rotor from the rotor device to the shaft, the mechanism of the load device connected from the shaft to the shaft, and the portion of the load device mechanism that faces the opening of the case does not occur. Magnetic flux lines generated by energization can be efficiently utilized by generating torque.
請求項3に記載の発明によれば、ロータを2つ備える構造である上に、コイルとロータとをできる限り接近させた構造であるので、大きなトルクを得ることができ、さらにコイルへの通電によって生じる磁束線を回転力の生成により効率的に利用することができる。 According to the third aspect of the present invention, since the structure is provided with two rotors and the coil and the rotor are made as close as possible, a large torque can be obtained and the coil is energized. The magnetic flux lines generated by can be efficiently used by generating the rotational force.
請求項4に記載の発明によれば、第1の軸受と第2の軸受とが第1の蓋と第2の蓋とにそれぞれ固定されているので、固定磁極によって軸受を固定する構造よりもロータリソレノイドの小型化を図ることが容易になる。 According to invention of Claim 4, since the 1st bearing and the 2nd bearing are each being fixed to the 1st lid | cover and the 2nd lid | cover, rather than the structure which fixes a bearing with a fixed magnetic pole. It becomes easy to reduce the size of the rotary solenoid.
請求項5に記載の発明によれば、シャフトの基端側の蓋にストッパが位置するので、シャフトの先端側の蓋に他装置への固定のためのねじ孔を形成する際にストッパのねじ孔が干渉することがない。 According to the fifth aspect of the present invention, since the stopper is positioned on the base end side cover of the shaft, the screw of the stopper is formed when the screw hole for fixing to the other device is formed in the cover on the tip end side of the shaft. The holes do not interfere.
まず、本発明の第1の実施の形態に係るロータリソレノイドの全体構成について説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態に係るロータリソレノイドを示す図(1)であり、(a)はシャフトの軸方向の断面図、(b)はA−A線断面図である。図1において、10はロータリソレノイド、20はケース、20aは先端部、20bは基端部、20cは中間部、22は開口部、22aは配線用開口部、24、25及び26は開口部、30、31及び32は固定磁極部、33及び34は段差部、35a及び35cはねじ孔、36は第1ロータ、38及び39は磁極部、41は第2ロータ、42、43及び44は磁極部、45、46及び47はエアギャップ、48はストッパ、49は緩衝ゴム、50は補助磁極、51a及び51bは小径部、52は大径部、53及び54は段差部、55はシャフト、55aは先端部、55bは基端部、56は第1蓋、57は凹陥部、58は第2蓋、59は凹陥部、60及び61はボールベアリング、62はスプリング、63は下地板、64はカバー、65はボビン、66はコイル、67及び68はスペーサ、70a及び70bはリード線、71は保護チューブである。また、図2は、本発明の第1の実施の形態に係るロータリソレノイドを示す図(2)であり、(c)は右側面図、(d)は正面図である。図2において、21は開口部、21aは配線用開口部、27及び29は固定磁極部、35b及び35dはねじ孔、69aはボルトであり、その他の符号は図1と同じものを示す。さらに、図3は、本発明の第1の実施の形態に係るロータリソレノイドを示す図(2)であり、(c)は左側面図、(d)は背面図である。図3において、23は開口部、23aは配線用開口部、28は固定磁極部、69bはボルトであり、その他の符号は図1と同じものを示す。 First, the overall configuration of the rotary solenoid according to the first embodiment of the present invention will be described. 1A and 1B are views (1) showing a rotary solenoid according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a sectional view in the axial direction of a shaft, and FIG. 1B is a sectional view taken along line AA. . In FIG. 1, 10 is a rotary solenoid, 20 is a case, 20a is a distal end portion, 20b is a proximal end portion, 20c is an intermediate portion, 22 is an opening portion, 22a is an opening portion for wiring, 24, 25 and 26 are opening portions, 30, 31 and 32 are fixed magnetic pole portions, 33 and 34 are stepped portions, 35a and 35c are screw holes, 36 is a first rotor, 38 and 39 are magnetic pole portions, 41 is a second rotor, and 42, 43 and 44 are magnetic pole portions. 45, 46 and 47 are air gaps, 48 is a stopper, 49 is a shock absorbing rubber, 50 is an auxiliary magnetic pole, 51a and 51b are small diameter portions, 52 is a large diameter portion, 53 and 54 are step portions, 55 is a shaft, 55a Is a distal end portion, 55b is a base end portion, 56 is a first lid, 57 is a recessed portion, 58 is a second lid, 59 is a recessed portion, 60 and 61 are ball bearings, 62 is a spring, 62 is a base plate, and 64 is Cover, 65 is Down, 66 coils, 67 and 68 spacers, 70a and 70b are lead wires, 71 is a protective tube. FIG. 2 is a diagram (2) showing the rotary solenoid according to the first embodiment of the present invention, in which (c) is a right side view and (d) is a front view. In FIG. 2, 21 is an opening, 21a is a wiring opening, 27 and 29 are fixed magnetic poles, 35b and 35d are screw holes, 69a is a bolt, and the other symbols are the same as those in FIG. 3 is a view (2) showing the rotary solenoid according to the first embodiment of the present invention, (c) being a left side view, and (d) being a rear view. In FIG. 3, 23 is an opening, 23a is an opening for wiring, 28 is a fixed magnetic pole, 69b is a bolt, and other symbols are the same as those in FIG.
本発明の第1の実施の形態に係るロータリソレノイド10の概略について説明する。ロータリソレノイド10は、2つのロータに3極ずつ、計6極の磁極が形成されている。ケース20は、ロータリソレノイドとしての構成品を収納する筐体としての機能と、第1ロータ36及び第2ロータ41の回転力を生成する機能を併せ持っている。すなわち、図1(b)に示すように、ロータリソレノイド10は、永久磁石を備えていない。ケース20の内部に配置された第1ロータ36と第2ロータ41とは、シャフト55の先端側と基端側からコイル66を巻回したボビン65を間に置くように配置されている。また、後述するように、第2ロータ41の磁極部42、43及び44と固定磁極部30、31及び32との間隙は、エアギャップ45、46及び47よりも著しく小さいので、コイル66への通電時には、磁極部42、43及び44と固定磁極部30、31及び32との間に強い吸引力を生じる。これは、第1ロータ36についても同様であるが、これらの吸引力はシャフト55の回転力となる。シャフト55は補助磁極50の中空部を貫通した状態で嵌合されており、第1ロータ36及び第2ロータ41は、補助磁極50を介してシャフト55に支持されている。シャフト55は、第1蓋56に嵌合されたボールベアリング60と第2蓋58に嵌合されたボールベアリング61によって支持されている。
An outline of the
続けて各構成品について説明する。ケース20は、磁性材によって略円筒形状に形成されている。また、図1に示すように、第1ロータ36及び第2ロータ41の回転力を生成する固定磁極としての役割を持っているので、磁気抵抗などを考慮して一般的なケースよりも肉厚に形成されている。さらに、図2及び図3に示すように、シャフト55の軸方向において第1ロータ36と第2ロータ41とに対応する位置に、開口部21、22及び23と開口部24、25及び26を形成している。開口部21、22及び23は、ケース20の周方向に並ぶように、かつ、互いに等間隔となるように形成されている。開口部21、22及び23の周辺領域のうち、これらの開口部の間隙となる領域は、固定磁極部27、28及び29となる。すなわち、固定磁極部27、28及び29は、シャフト55の軸方向において第1ロータ36に対応する位置にあるので、ケース20の内部において後述する第1ロータ36の3つの磁極に対向しており、コイル66への通電時にはこれら3つの磁極を吸引する。同様に、開口部24、25及び26もケース20の周方向に並ぶように、かつ、互いに等間隔となるように形成されており、これらの開口部の間隙となる領域は、固定磁極部30、31及び32となる。固定磁極部30、31及び32は、シャフト55の軸方向において第2ロータ41に対応する位置にあるので、コイル66への通電時にはこれら3つの磁極を吸引する。
Next, each component will be described. The
さらに、第1ロータ36及び第2ロータ41について説明する。図4は、本発明の第1の実施の形態に係るロータを示す図であり、(a)は正面図、(b)は左側面図、(c)は右側面図である。図4において、37は磁極部、40は開口部であり、その他の符号は図1と同じものを示す。なお、第1ロータ36と第2ロータ41とは同一の形状及び大きさを持っており、第1ロータ36を示している図4の記載と図4に関する以下の説明はすべて第2ロータ41に共通する。
Further, the
図4に示すように、第1ロータ36は、磁極部37、38及び39が中心から等間隔で放射状に、かつ、同一形状で延びており、磁極部37、38及び39と固定磁極部27、28及び29との間に生じる吸引力によって回転する。第1ロータ36の中心部には、補助磁極50を嵌合するための開口部40が形成されている。また、補助磁極50を嵌合する際の破断を防止するために、開口部40の周辺領域を所定以上の幅となるように形成している。なお、磁極部の形状は、この実施の形態で示したものに限られるものではなく、必要となるトルクや回転角に応じて適宜変更することが可能である。また、後述するように、ロータの磁極数は、2極又は4極以上としてもよい。第2ロータ41も、図1(b)に示すように、磁極部42、43及び44と固定磁極部30、31及び32との間に生じる吸引力によって回転する。以上のように、2つのロータをコイル66が間に介在するように設けたことによって、コイル66への通電時に生成される磁束線をより多く磁気回路内に取り込んで効率的に回転力に変換することができる。
As shown in FIG. 4, in the
次に、補助磁極50について説明する。補助磁極50は、第1ロータ36及び第2ロータ41と、ケース20と共にコイル66を取り囲むように設けられており、コイル66への通電時に磁気回路を構成するものである。また、図1(a)に示すように、端部よりの部分を相対的に計が小さい小径部51a及び51bとし、中央寄りの部分を大径部52としている。小径部51aと小径部51bとは、第1ロータ36と第2ロータ41とをそれぞれ嵌合する部分である。なお、第1ロータ36と第2ロータ41を大径部52との境界である段差部53と段差部54まで圧入することによって圧入位置の位置決めが簡単にできる。大径部52にはボビン66が挿入されているが、補助磁極50の回転を妨げることがないように、ボビン66との間に所定の間隙を確保できる径としている。
Next, the auxiliary
シャフト55は、補助磁極50の中空部を貫通した状態で嵌合されており、非磁性材で形成されている。磁性材のシャフトを用いた場合には、例えば負荷装置のリンク機構などがロータリソレノイドに非常に接近していると、磁束線がシャフトからシャフトに接続したリンク機構を流れ、さらにリンク機構からケースの開口部を介してロータ、ロータからシャフトへ流れる寄生的磁気回路を生じるが、この実施の形態のロータリソレノイドではこのような寄生的磁気回路を生じることがない。したがって、磁束線をトルクの生成により効率的に利用することができる。また、シャフト55の先端部近傍の部分はボールベアリング60によって回転可能に支持され、シャフト55の基端部近傍の部分はボールベアリング61によって支持されている。したがって、ボールベアリング60は第1蓋56に嵌合され、ボールベアリング61は第2蓋58に嵌合されているので、シャフト55は2つの蓋によってしっかり支持されており、中心軸のぶれを生じることがない。さらに、シャフト55を支持するこれらの軸受をそれぞれ別個の蓋の中空部に嵌合しているので、ケース20の内部に軸受を収納するスペースが不要であり、ロータリソレノイドの小型化に寄与する構造と言える。なお、シャフト55は、ボールベアリングに代えて、ニードルベアリングやドライベアリングなど他の軸受で支持してもよい。
The
第1蓋56と第2蓋58とは、ケース20の両端部にそれぞれ嵌合されており、内周面の端部近傍に形成された段差部のところまで圧入されている。また、第1蓋56と第2蓋58の内側面には、中央にシャフト55を貫通するための開口部を形成した凹陥部57と凹陥部59がそれぞれ形成されており、前述のように、ボールベアリング60とボールベアリング61とが内側から嵌合されている。なお、ケース20などの寸法のばらつきに対応して、回転する構成要素のがたつきを防止するために、補助磁極50とボールベアリング60との間隙、補助磁極50とボールベアリング61との間隙にはそれぞれスペーサ67及び68を設けている。
The
また、第2蓋58の外側面には下地板63が設けられており、さらには下地板63にはスプリング62の一端部が固定されている。スプリング62は、ぜんまい型のスプリングであり、他端部はシャフトに固定されており、シャフト55を元の位置まで回転復帰させる。さらに、下地板63には、スプリング62を覆うカバー64が設けられている。なお、下地板63とカバー64とは、図3(f)のボルト69a及び69bによって第2蓋58に固定されている。また、第2蓋58の下地板63に隠れる部分には、ストッパ48が設けられている。ストッパ48は、ボルト状に形成されており、第2蓋58に形成されたねじ孔にねじ込まれており、先端部にはリング状の緩衝ゴム49が設けられており、第2ロータ41の磁極部43に当接することによって第2ロータ41の回転を規制する。
A
ボビン65は、コイル66を構成するコイルワイヤが巻回されており、また前述のように第1ロータ36と第2ロータ41との間に、これらのロータに接触しない状態で介在している。さらに、ボビン65は、ケース20に押し込まれた状態で設けられており、ケース20によって保持されている。また、前述のように、第1ロータ36、第2ロータ41及び補助磁極50には接しておらず、これらの回転する構成要素の回転を妨げることがない。くわえて、コイル66は、コイルワイヤの端部がリード線71a及び71bに接続されており、開口部21の近傍に設けた配線用開口部21aを介して外部へ導出されている。なお、この実施の形態では、ボビン65の巻胴部においてコイルワイヤの端部とリード線71a及び71bとを接続する構成としているが、例えば、ボビン65の鍔部の開口部又はスリットからコイルワイヤの端部を導出し、この導出した端部をリード線71a及び71bと接続させ、さらに第1ロータ36の磁極の間を通過して、第1蓋56に形成した開口部から外部へ導出するようにしてもよい。この場合、後述する配線用開口部21a、22a及び23aは設ける必要がない。
The
また、リード線71a及び71bのコイルワイヤ側の端部には保護チューブ71に挿通されており、保護チューブ71が配線用開口部21aに軽く締め付けられた状態となっている。配線用開口部21aは、開口部21の近傍に形成した小孔である。このように、開口部21の近傍に形成すると、リード線71a及び71bを配線用開口部21aから導き出すときに、開口部21から工具を挿入してリード線71a及び71bをつかみ、リード線71a及び71bの先端部を配線用開口部21aに向けて動かすことができるので、配線作業が容易になるという利点がある。また、開口部22と開口部23とにも、それぞれ配線用開口部22aと配線用開口部23aを形成しているので、リード線71a及び71bは3方向から導出することが可能である。なお、この実施の形態では、配線用開口部21aを開口部21の近傍に設けているが、コイルの構成などに応じて適宜形成位置を変更する、たとえば開口部24側に形成してもよい。また、1つのみ形成するようにしてもよい。
Further, end portions of the lead wires 71a and 71b on the coil wire side are inserted into the
さらに、本発明の第1の実施の形態に係るロータリソレノイドの回転状態について説明する。図5は、本発明の第1の実施の形態に係るロータリソレノイドの回転状態を示す断面図であり、(a)は回転前の状態、(b)は回転後の状態を示す。図5に置いて用いた符号は、すべて図1と同じものを示す。 Furthermore, the rotational state of the rotary solenoid according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the rotation state of the rotary solenoid according to the first embodiment of the present invention, where (a) shows a state before rotation and (b) shows a state after rotation. Reference numerals used in FIG. 5 are the same as those in FIG.
コイル66に通電していない状態においては、図5(a)に示すように、第2ロータ41の磁極43がスプリング62に付勢されてストッパ48の緩衝ゴム49に対して押し付けられている。コイル66に通電すると、補助磁極50から第1ロータ36へ流れ、さらに第1ロータ36からケース20、ケース20から第2ロータ41へと流れ、第2ロータ41から補助磁極50へ戻る磁気回路を生成する。このとき、第1ロータ36及び第2ロータ41とケース20との間にはエアギャップを縮小するような吸引力が働く。すなわち、第2ロータ41の磁極43には、最も接近している固定磁極部31に対して吸引される力が働き、図5(b)において第2ロータ41を右回転させる。磁極42及び44にも同様に右回転させる力が働く。第1ロータ36の各磁極にも同じ方向へ回転させる力が働くので、シャフト55も右回転する。所定角度回転したところで、磁極42がストッパ48の緩衝ゴム49に当接して回転が停止する。コイル66への通電を停止すると、スプリング62の付勢力で図5(a)に示す位置に復帰する。
In a state where the
以上のように、本発明の第1の実施の形態に係るロータリソレノイド10は、ケース20の、シャフト55の軸方向において第1ロータ36と第2ロータ41とに対応する位置に、開口部21、22及び23と開口部24、25及び26を形成することによって、ケース20に固定磁極部27、28及び29と固定磁極部30、31及び32とを設け、コイル66への通電時に、第1ロータ36の磁極部37、38及び39と第2ロータ41の磁極部42、43及び44とをそれぞれ吸引する構成としたので、固定磁極を別個設ける必要がなく、ケース20を従来技術による固定磁極と同じ厚さにしても、従来技術に係るロータリソレノイドのケースの肉厚分だけ小型化を図ることができる。したがって、小型化を図れると共に大きな回転トルクが得られ、部品点数が削減できるので組立も簡単になる。また、コイル66を間に置くように2つのロータを設けたので、トルクを増大することもできる。さらに、補助磁極50を設けて、第1ロータ36及び第2ロータ41をシャフトではなく補助磁極50に嵌合しているので、シャフト55を磁性材で形成する必要がない。したがって、ケース20に開口部を設けても寄生的な磁気回路を生成することを防止できる。くわえて、開口部21の近傍に配線用開口部21aを形成し、リード線71a及び71bをケース20の外部へ導き出すときに、開口部21を利用することができるので、リード線71a及び71bの導出工程が非常に簡単なものとなる。また、ボールベアリング60及び61を第1蓋56及び第2蓋58に嵌合しているので、ケース20の内部に軸受を収納するスペースが不要である。さらに、第2蓋58にストッパ48を設けたので、第1蓋56側に負荷装置に固定するためのねじ孔を設ける際に、ストッパを避けて配置する必要がない。
As described above, the
さらに、本発明の第2の実施の形態に係るロータリソレノイドについて説明する。図6は、本発明の第2の実施の形態に係るロータリソレノイドの回転状態を示す断面図であり、(a)は磁極の先端が広いロータを用いた状態の断面図、(b)は磁極の先端が狭いロータを用いた状態の断面図を示す。図6において、72はケース、73及び74は開口部、75及び76は固定磁極部、77はロータ、78及び79は磁極部、80は中央部、81及び82はエアギャップ、83はロータ、84及び85は磁極部であり、その他の符号は図1と同じものを示す。なお、図6においては、一方のロータのみ記載し、他方のロータの記載を省略しているが、他方のロータは一方のロータと同一の形状及び大きさである。
Furthermore, a rotary solenoid according to a second embodiment of the present invention will be described. 6A and 6B are cross-sectional views showing a rotating state of a rotary solenoid according to the second embodiment of the present invention, in which FIG. 6A is a cross-sectional view showing a state in which a rotor having a wide magnetic pole tip is used, and FIG. Sectional drawing of the state using the rotor with the narrow tip of is shown. In FIG. 6, 72 is a case, 73 and 74 are openings, 75 and 76 are fixed magnetic pole parts, 77 is a rotor, 78 and 79 are magnetic pole parts, 80 is a central part, 81 and 82 are air gaps, 83 is a rotor,
本発明の第2の実施の形態に係るロータリソレノイドは、本発明の第1の実施の形態に係るロータリソレノイドの2つのロータが3極ずつの計6極の磁極を備えているのに対し、2極ずつの計4極としている。すなわち、図6(a)に示すように、ロータ77は、磁極部78と磁極部79を備えており、それぞれ固定磁極部75と固定磁極部76とに吸引される。また、2極としたので、エアギャップ81及び82はケース72に周方向において幅が広くなっており、第1の実施の形態に係るロータリソレノイドよりも回転角度を大きく設定することが可能である。なお、ロータ77の中央部80a及び80bは、補助磁極53の圧入時に亀裂や欠けを生じることを防止するために、一定程度の肉厚を確保することが必要である。また、図6(a)では、ロータ77の磁極78及び79が先端側に向かって扇状に拡がるように形成し、回転角度を大きく設定しやすい形状としているが、これらの磁極の形状は必要となる回転角やトルクに応じて適宜変更できる。すなわち、図6(b)に示すように、ロータ83の磁極84及び85は、先端側に向かって幅が狭くなるように形成した例であり、このように磁極の形状を変更できる。
In the rotary solenoid according to the second embodiment of the present invention, the two rotors of the rotary solenoid according to the first embodiment of the present invention are provided with a total of six magnetic poles, each having three poles. There are 4 poles, 2 poles each. That is, as shown in FIG. 6A, the
くわえて、本発明の第3の実施の形態に係るロータリソレノイドについて説明する。図7は、本発明の第3の実施の形態に係るロータリソレノイドの回転状態を示す断面図であり、(a)は回転前の状態、(b)は回転後の状態を示す。図7において、86はケース、87、88、89及び90は固定磁極部、91、92、93及び94は開口部、95はロータ、96、97、98及び99は磁極部、100、101、102及び103は凹部、104、105、106及び107はエアギャップであり、その他の符号は図1と同じものを示す。なお、図7においては、一方のロータのみ記載し、他方のロータの記載を省略しているが、他方のロータは一方のロータと同一の形状及び大きさである。
In addition, a rotary solenoid according to a third embodiment of the present invention will be described. FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views showing a rotation state of a rotary solenoid according to the third embodiment of the present invention, where FIG. 7A shows a state before rotation, and FIG. 7B shows a state after rotation. In FIG. 7, 86 is a case, 87, 88, 89 and 90 are fixed magnetic pole portions, 91, 92, 93 and 94 are openings, 95 is a rotor, 96, 97, 98 and 99 are magnetic pole portions, 100, 101,
本発明の第3の実施の形態に係るロータリソレノイドは、本発明の第1の実施の形態に係るロータリソレノイドの2つのロータが3極ずつの計6極の磁極を備えているのに対し、4極ずつの計8極としている。すなわち、ロータ95は、磁極部96、磁極部97、磁極部98と磁極部99とを備えており、それぞれ固定磁極部87、固定磁極部88、固定磁極部89と固定磁極部90とに吸引される。なお、この実施の形態では、4極としたことによって、エアギャップ104、105、106及び107のケース86の周方向における幅が小さくなっており、ストッパを設置するスペースである凹部100、101、102及び103も小さくなっている。したがって、この実施の形態に係るロータリソレノイドでは、設定可能な最大回転角が第1の実施の形態に係るものよりも相当小さくなる。
In the rotary solenoid according to the third embodiment of the present invention, the two rotors of the rotary solenoid according to the first embodiment of the present invention are provided with a total of 6 magnetic poles, 3 poles each. There are 8 poles, 4 poles each. That is, the
以上に説明した実施の形態に係るロータリソレノイドは、ケースに対して開口部を形成しているので、このままの状態で使用する場合には防塵性に問題を生じる場合がある。そこで、防塵性という課題を解決した変形例について説明する。図8は、ケースに保護テープを巻回した状態を示す右側面図である。図8において、108は保護テープであり、その他の符号は図2と同じものを示す。
Since the rotary solenoid according to the embodiment described above forms an opening with respect to the case, there may be a problem in dustproofness when used in this state. Therefore, a modified example that solves the problem of dustproofness will be described. FIG. 8 is a right side view showing a state where the protective tape is wound around the case. In FIG. 8,
図8に示すように、ケース20の周側面の全体に対して保護テープ108を部分的に重なり合うように巻回している。なお、保護チューブ71の部位では保護テープ108を切断して保護チューブ71を取り出す開口部を設けている。このような対策を施すことによって、ケース20に開口部を形成していないロータリソレノイドに準じた防塵性を得ることができる。また、保護テープ108を巻回するので、ロータなどの可動部に対する絶縁性を向上することもできる。
As shown in FIG. 8, the
なお、本発明は以上に説明した内容に限定されるものではなく、例えば、薄型ロータリソレノイドとして構成するために、ロータを1つのみ設けるように構成してもよい。また、ストッパを2個以上設けてもよい。さらに、特開2008−166347公報に開示されているロータリソレノイドのように、ストッパを設けない構成としてもよい。また、シャフトが補助磁極を貫通する構成とせずに、シャフトの基端部を補助磁極の凹陥部に嵌合する構成にしてもよい。このように、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限りにおいて種々の変形を加えることが可能である。 In addition, this invention is not limited to the content demonstrated above, For example, in order to comprise as a thin rotary solenoid, you may comprise only one rotor. Two or more stoppers may be provided. Furthermore, it is good also as a structure which does not provide a stopper like the rotary solenoid currently disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 2008-166347. Moreover, you may make it the structure which fits the base end part of a shaft to the recessed part of an auxiliary magnetic pole, without setting it as the structure which a shaft penetrates an auxiliary magnetic pole. Thus, various modifications can be made without departing from the scope described in each claim.
10 ロータリソレノイド
20 ケース
20a 先端部
20b 基端部
20c 中間部
21 開口部
21a 配線用開口部
22 開口部
22a 配線用開口部
23 開口部
23a 配線用開口部
24 開口部
25 開口部
26 開口部
27 固定磁極部
28 固定磁極部
29 固定磁極部
30 固定磁極部
31 固定磁極部
32 固定磁極部
33 段差部
34 段差部
35a ねじ孔
35b ねじ孔
35c ねじ孔
35d ねじ孔
36 第1ロータ
37 磁極部
38 磁極部
39 磁極部
40 開口部
41 第2ロータ
42 磁極部
43 磁極部
44 磁極部
45 エアギャップ
46 エアギャップ
47 エアギャップ
48 ストッパ
49 緩衝ゴム
50 補助磁極
51a 小径部
51b 小径部
52 大径部
53 段差部
54 段差部
55 シャフト
55a 先端部
55b 基端部
56 第1蓋
57 凹陥部
58 第2蓋
59 凹陥部
60 ボールベアリング
61 ボールベアリング
62 スプリング
63 下地板
64 カバー
65 ボビン
66 コイル
67 スペーサ
68 スペーサ
69a ボルト
69b ボルト
70a リード線
70b リード線
71 保護チューブ
72 ケース
73 開口部
74 開口部
75 固定磁極部
76 固定磁極部
77 ロータ
78 磁極部
79 磁極部
80 中央部
81 エアギャップ
82 エアギャップ
83 ロータ
84 磁極部
85 磁極部
86 ケース
87 固定磁極部
88 固定磁極部
89 固定磁極部
90 固定磁極部
91 開口部
92 開口部
93 開口部
94 開口部
95 ロータ
96 磁極部
97 磁極部
98 磁極部
99 磁極部
100 凹部
101 凹部
102 凹部
103 凹部
104 エアギャップ
105 エアギャップ
106 エアギャップ
107 エアギャップ
108 保護テープ
110 ロータリソレノイド
111 固定磁極
112 固定磁極
113 固定磁極
114 固定磁極
115 延出部
116 延出部
117 延出部
118 延出部
119 延出部
120 延出部
121 延出部
122 ロータ
123 延在部
124 延在部
125 延在部
126 延在部
127 ロータ
128 延在部
129 延在部
130 延在部
131 延在部
132 駆動軸
133 径大部
134 径小部
135 コイル
136 ボビン
137 ケース
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotary solenoid 20 Case 20a Tip part 20b Base end part 20c Intermediate part 21 Opening part 21a Wiring opening part 22 Opening part 22a Wiring opening part 23 Opening part 23a Wiring opening part 24 Opening part 25 Opening part 26 Opening part 27 Fixing Magnetic pole portion 28 Fixed magnetic pole portion 29 Fixed magnetic pole portion 30 Fixed magnetic pole portion 31 Fixed magnetic pole portion 32 Fixed magnetic pole portion 33 Stepped portion 34 Stepped portion 35a Screw hole 35b Screw hole 35c Screw hole 35d Screw hole 36 First rotor 37 Magnetic pole portion 38 Magnetic pole portion 39 Magnetic pole part 40 Opening part 41 Second rotor 42 Magnetic pole part 43 Magnetic pole part 44 Magnetic pole part 45 Air gap 46 Air gap 47 Air gap 48 Stopper 49 Buffer rubber 50 Auxiliary magnetic pole 51a Small diameter part 51b Small diameter part 52 Large diameter part 53 Step part 54 Stepped portion 55 Shaft 55a Tip portion 55b Base end portion 56 First lid 57 Recessed portion 58 First 2 Lid 59 Recessed part 60 Ball bearing 61 Ball bearing 62 Spring 63 Base plate 64 Cover 65 Bobbin 66 Coil 67 Spacer 68 Spacer 69a Bolt 69b Bolt 70a Lead wire 70b Lead wire 71 Protective tube 72 Case 73 Opening portion 74 Opening portion 75 Fixed magnetic pole Part 76 fixed magnetic pole part 77 rotor 78 magnetic pole part 79 magnetic pole part 80 central part 81 air gap 82 air gap 83 rotor 84 magnetic pole part 85 magnetic pole part 86 case 87 fixed magnetic pole part 88 fixed magnetic pole part 89 fixed magnetic pole part 90 fixed magnetic pole part 91 opening Portion 92 opening 93 opening 94 opening 95 rotor 96 magnetic pole portion 97 magnetic pole portion 98 magnetic pole portion 99 magnetic pole portion 100 concave portion 101 concave portion 102 concave portion 103 concave portion 104 air gap 105 air gap 106 air gap 107 air gap 10 Protective tape 110 Rotary solenoid 111 Fixed magnetic pole 112 Fixed magnetic pole 113 Fixed magnetic pole 114 Fixed magnetic pole 115 Extension part 116 Extension part 117 Extension part 118 Extension part 119 Extension part 120 Extension part 121 Extension part 122 Rotor 123 Extension Part 124 extension part 125 extension part 126 extension part 127 rotor 128 extension part 129 extension part 130 extension part 131 extension part 132 drive shaft 133 large diameter part 134 small diameter part 135 coil 136 bobbin 137 case
Claims (5)
前記ロータは、前記シャフトの中心軸から放射状に延びるように形成された複数個の磁極部と、
前記ケースは、磁性材で形成されると共に、複数個の前記磁極部と同数の開口部がそれぞれの前記磁極部に対向する部位に形成され、複数個の前記開口部の周辺領域がコイルへの通電時に複数個の前記磁極部をそれぞれ吸引する固定磁極部としてなされていることを特徴とするロータリソレノイド。 A rotor, a shaft directly or indirectly fixed to the rotor, a coil disposed in the vicinity of the rotor, and a case that accommodates the rotor and the coil and is formed in a substantially cylindrical shape. In rotary solenoid,
The rotor includes a plurality of magnetic pole portions formed to extend radially from the central axis of the shaft;
The case is formed of a magnetic material, and the same number of openings as the plurality of magnetic pole portions are formed at portions facing the magnetic pole portions, and a peripheral region of the plurality of openings is connected to the coil. A rotary solenoid characterized by being formed as a fixed magnetic pole portion that attracts each of the magnetic pole portions when energized.
さらに、略筒状に形成されると共に、前記シャフトが挿入され、かつ、前記ロータが固定された補助磁極を備えていることを特徴とする請求項1に記載のロータリソレノイド。 The shaft is formed of a nonmagnetic material,
2. The rotary solenoid according to claim 1, further comprising an auxiliary magnetic pole formed in a substantially cylindrical shape, into which the shaft is inserted, and to which the rotor is fixed.
前記ロータと前記別のロータとは、互いの間に前記コイルが介在するように配置されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のロータリソレノイド。 Furthermore, another rotor formed with a plurality of magnetic pole portions formed to extend radially from the central axis of the shaft,
The rotary solenoid according to claim 1, wherein the rotor and the other rotor are arranged so that the coil is interposed between the rotor and the other rotor.
前記シャフトは、前記第1の軸受及び前記第2の軸受によって回転可能に支持されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のロータリソレノイド。 Furthermore, a first lid for closing the opening on the distal end side of the shaft of the case, a second lid for closing the opening on the proximal end side of the shaft of the case, the first lid, A first bearing and a second bearing respectively fixed to the second lid;
The rotary solenoid according to any one of claims 1 to 3, wherein the shaft is rotatably supported by the first bearing and the second bearing.
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