JP3589324B2

JP3589324B2 - アクチュエータ

Info

Publication number: JP3589324B2
Application number: JP28664195A
Authority: JP
Inventors: 哲朗連
Original assignee: Mikuni Corp
Current assignee: Mikuni Corp
Priority date: 1995-10-06
Filing date: 1995-10-06
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2015-10-06
Also published as: JPH09100739A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンへの供給空気量を制御するスロットルアクチュエータ用として、又、アイドル・スピード・コントロール（ＩＳＣ）用として好適なアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
コイル電流に応じて位置を変化させるものとして、例えばロータリソレノイドがあり、出願人も各種のものを既に提案している（特願平７−５６６８６号）。この種のものの基本的な考え方を図４を用いて説明する。
【０００３】
図４（ａ）に示されるように、対向する磁極片１，２の間に永久磁石からなる回転子３を配設し、電流に応じて生じる起磁力源４からの磁束を利用して回転子３を回転させる基本構成を有している。
【０００４】
又、回転子３は磁極片１，２で囲まれた主エアーギャップ５に設けられ、前記主エアーギャップの両側には副エアーギャップ６−１，６−２が設けられる。７はヨークであって各磁極片同士を接続している。８は磁気抵抗部材である。
【０００５】
そして、起磁力源のコイルが非通電時には、図４（ａ）の位置にて停止している。この理由は副エアーギャップ６−１，６−２の磁束が零であるときが最も安定であるからである。なお、回転子３からの磁束は図のようにＮからＳへ戻る閉磁路を形成している。
【０００６】
次に、コイル励磁をすると、図４（ｂ）に示される磁束ができ、回転子３を図のように回転する。励磁方向を変えれば、この逆方向にも回転する。ここで回転角度は最大で５０度程度であるため、コイルの通電方向を反対にすれば、１００度程度までは回転は可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
通常バルブの制御には９０度の回転が必要であるから、通電方向の正逆転によりバルブの要求制御範囲は満足することができる。しかしコイルのドライバ回路によって電流方向を切替えるか、あるいは正転用のコイルと反転用のコイルの２つのコイルを用意しなければならない。この場合は非通電時は中立位置、即ち、バルブ開度が半開状態となる。
【０００８】
一方、感温アクチュエータにおいては、温度感知は感温磁性材の飽和磁束密度変化を利用する。よって、感温磁性材が磁気飽和を生じる状態まで磁界を印加した状態から、感温アクチュエータとしての機能が得られる（図５参照）。
【０００９】
このため、励磁コイルに所定の電流値以上を通電した状態で使用することとなるため、制御範囲が狭いと言う問題があった。又、所定の電流値以下ではロータが大きく回転してしまい、応動感知精度が悪化してしまう。
【００１０】
又、この種の従来例として、例えばＵＳＰ４１０３１９１号があるが、本ＵＳＰはロータの対向位置にマグネットを配置し、マグネットの吸引力を利用したものであり、マグネットの位置をその都度移動することを要する。しかもロータとマグネットの相対位置関係によるトルク変動が急峻であって、トルクの緩やかな変化に対応する処理には不向きである。
【００１１】
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、励磁コイルの通電方向が一方向で、かつコイルの非通電時のフェールセーフが可能であると共に、感温アクチュエータとしての使用時の温度感知精度の高いアクチュエータを提供することを目的としている。
【００１２】
【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、対向する２つの磁極片を有する第１，第２の副エアーギャップにて囲まれた空間によって主エアーギャップを形成し、前記主エアーギャップ内には駆動軸と一体になって回転する永久磁石からなる回転子を配設し、前記第１の副エアーギャップ側には磁気抵抗部材を介在して連結する第１の連結磁路を設けると共に、当該第１の連結磁路には起磁力源を備えて前記回転子に駆動力を付与するアクチュエータにおいて、前記第２の副エアーギャップ側には永久磁石を介在して連結する第２の連結磁路を設けて閉磁路を形成した。
【００１３】
したがってコイルが非励磁である常時は、第２連結磁路にある永久磁石によって移動体を反時計方向に付勢しておき、コイルの励磁の程度によって移動体を中立状態とし、更なる励磁によって時計方向に付勢すれば、一方向の励磁のみでフェールセーフを考慮した弁の開閉が可能となる。
【００１４】
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、前記第１の連結磁路に設けた磁気抵抗部材の一部に感温磁性材を配置した。このようにすれば感温アクチュエータとしての機能が得られるばかりか、制御範囲が広くかつ温度感知制度も高くなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明のアクチュエータの実施の形態を示す図である。図１において、図４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。なお、図１の特徴部分は磁極片の一方に永久磁石（連結部マグネット）９を設ける点である。
【００１６】
次に作用について説明する。コイル４の非通電時は、連結部マグネット９からの磁束が移動体（回転子）３を通ってループを形成し、その結果、移動体（回転子）３は図示のように反時計方向に移動（回転）する。これが図１（ａ）である。
【００１７】
コイル４が通電されると、コイル４にて生成される磁束は連結マグネット９を経由して磁極片とヨークの周縁を一巡するループを形成する。したがって移動体（回転子）は中立位置をとり移動体（回転子）のＮ極からの磁束はＳ極へ戻るループを形成する。これが図１（ｂ）である。
【００１８】
更にコイル起磁力（電流）を増加すると、移動体（回転子）３と第１連結磁路のコイル内を通るループも形成され、移動体（回転子）は更に回転する。これが図１（ｃ）である。
【００１９】
又、磁気抵抗部に感温磁性部材を配置したときも中立位置（連結部マグネットが無い状態での）では、十分な磁界が発生して広開度の移動体（回転子）制御が可能となり、不飽和の不安定な領域を使用しないですむ。
【００２０】
これらの状態の特性を示したのが図２であり、従来例に比して一方向の電流のみで、広開度の移動体（回転子）の制御が実現でき、非通電時にバルブは閉弁状態になる。
【００２１】
図３は従来例と本願のものとの効果上の差異を示す図である。図は横軸に電流をとり、縦軸に回転角をとって示したものである。従来例は電流の方向を変えて所定回転角を得ていたのに対し、本願のものは一方向の電流で所定回転角が得られることがわかる。
【００２２】
更にに言えば、本願のものは移動体（回転子）の回転特性が平行移動するだけで、回転角／電流は変化せず、コイルの電流に比例した回転量が得られる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば２つの副エアーギャップを介して２つの磁極片にて主エアーギャップを形成し、前記主エアーギャップ内には駆動軸と一体に移動する永久磁石からなる移動体を設けると共に、２つの磁極片を介して連結する第１の連結磁路に励磁コイルを設け、２つの磁極片を永久磁石を介して第２の連結磁路とするようにしたので、励磁コイルの非通電時にはフェールセーフが可能となり、励磁コイル電流は一方向のみでよいばかりか、感温アクチュエータの感温感知精度も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアクチュエータの実施の形態を示す図。
【図２】本発明の効果を示す特性図。
【図３】本発明と従来例との効果上の差異を示す特性図。
【図４】従来のアクチュエータを示す図。
【図５】従来のアクチュエータの特性図。
【符号の説明】
１，２磁極片
３回転子
４起磁力源
５主エアーギャップ
６副エアーギャップ
７ヨーク
８磁気抵抗部
９永久磁石（連結部マグネット）

Claims

対向する２つの磁極片を有する第１，第２の副エアーギャップにて囲まれた空間によって主エアーギャップを形成し、前記主エアーギャップ内には駆動軸と一体になって回転する永久磁石からなる回転子を配設し、前記第１の副エアーギャップ側には磁気抵抗部材を介在して連結する第１の連結磁路を設けると共に、当該第１の連結磁路には起磁力源を備えて前記回転子に駆動力を付与するアクチュエータにおいて、前記第２の副エアーギャップ側には永久磁石を介在して連結する第２の連結磁路を設けて閉磁路を形成したことを特徴とするアクチュエータ。
請求項１記載のアクチュエータにおいて、前記第１の連結磁路に設けた磁気抵抗部材の一部に感温磁性材を配置したことを特徴とするアクチュエータ。