JP3666669B2 - 感温アクチュエータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、環境あるいは特定機器の温度変化を検知して駆動力を発生する感温アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
制御対象よっては、環境あるいは機器の温度変化に応じてその応動条件を変化させたい場合がある。例えば自動車に搭載するアイドリング・スピード・コントローラ（以下、ＩＳＣと称す）がある。この場合、自動車のアイドリング状態にあっては、その吸入空気量はエンジン温度によって影響を受ける。
【０００３】
したがって必要とする位置に温度検知素子を取り付け、各温度検知素子からの検出信号を集めて制御条件を得るようにしている。即ち、エンジン温度が高ければバイパス空気量を小さくし、逆にエンジン温度が低ければバイパス空気量を大きくしている。
【０００４】
要するに、ＩＳＣ用の弁体は低温時に大きなストロークを要求され、高温時には暴走対策として閉弁位置の近くで、小さなストロークしか移動しない仕様が要求される。図１５はＩＳＣの弁体制御用のロータリアクチュエータの要求特性であり、横軸に温度Ｔ［℃］を、又、縦軸にストローク［ｄｅｇ］をとって示したものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した制御を行なおうとすれば、測定を必要とする位置毎に対応して複数の温度検知素子を必要とし、かつ温度条件を加味した制御回路としなければならず、構造的な複雑さに加えて信頼性及びコストアップの問題がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で温度に応じて前記ストローク特性の得られる感温アクチュエータを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る感温アクチュエータは、磁性材を用いて閉磁路を形成した固定子と、前記固定子の閉磁路内の開口にあって回転自在に設けられた永久磁石よりなる回転子と、前記固定子と回転子とを磁気的に連結するために、前記固定子と接続して互いに前記閉磁路内の中心位置に向って突出して設けられた複数の磁極片５，６，７，８と、前記磁極片の内の少なくとも一対の対峙する磁極片は各回転子側対向面に夫々感温磁性材９，10を設けた。
【０００７】
本発明の請求項２に係る感温アクチュエータは、請求項１において、固定子の磁路を切欠いて間隙11を設けると共に、前記磁路内には起磁力源12を設けた。
【０００８】
本発明の請求項３に係る感温アクチュエータは、磁性材を用いて形成した閉磁路を２ａ，２ｂ，２ｃに３分割した固定子と、前記固定子の閉磁路内の開口にあって回転自在に設けられた永久磁石よりなる回転子と、前記分割された固定子と回転子とを磁気的に連結するために、前記固定子に接続して設けられた複数の磁極片５，６，７，８と、前記分割した夫々の固定子２ａ，２ｂ間の磁路内に感温磁性材13を設けると共に、前記磁路内の夫々の固定子２ｂと２ｃ間の磁路内にエアーギャップ14を設けた。
【０００９】
本発明の請求項４に係る感温アクチュエータは、請求項３において、磁路内には起磁力源12を設けた。
【００１０】
本発明の請求項５に係る感温アクチュエータは、磁性材を用いて形成した閉磁路を２ａ，２ｂ，２ｃに３分割した固定子と、前記固定子の閉磁路内の開口にあって回転自在に設けられた永久磁石よりなる回転子と、前記分割された固定子と回転子とを磁気的に連結するために、前記固定子に接続して夫々前記閉磁路内の中心に向けて設けられた複数の磁極片５，６，７，８と、前記分割された固定子２ａ，２ｂ間にあって互いに閉磁路内の中心に向い所定距離をおいて突出する２つの磁極片７と８との間の位置に感温磁性材15を設けると共に、分割された夫々の固定子２ｂと２ｃとの間にエアーギャップ14を設けた。
【００１１】
本発明の請求項６に係る感温アクチュエータは、請求項５において、固定子２ａと２ｂとの間の磁路内には起磁力源12を設けた。
【００１２】
本発明の請求項７に係る感温アクチュエータは、磁性材を用いて形成した閉磁路をその中心線を境にして左右に２ａ，２ｂとして２分割した固定子と、前記固定子と一体になった複数の磁極片が突出して形成された開口内にあって回転自在に設けられた永久磁石よりなる回転子と、前記固定子と回転子とを磁気的に連結するために、前記２分割された各固定子に接続して夫々前記開口内の回転子位置に向けて設けられた複数の磁極片５−１，６−１，７−１，８−１と、前記２分割した中心線が各固定子２ａ，２ｂと接する一方の位置には、閉磁路を切欠いて設けた間隙と、前記中心線が各固定子２ａ，２ｂと接する他方の位置には固定磁路を切欠いて設けた間隙に感温磁性材15を介在させることにより閉磁路を形成し、前記各磁極片５−１，７−１は互いに対峙して設けた一方の１対とすると共に、前記各磁極片６−１，８−１は互いに対峙して設けた他方の１対とし、前記一方の１対と前記他方の一対との回転子への各対向面の面積を異ならせた。
【００１３】
本発明の請求項８に係る感温アクチュエータは、磁性材を用いて形成した閉磁路に感温磁性材15を介在させた固定子と、前記固定子に設けた電磁コイル12と、前記固定子内の左右に偏倚して設けた開口20，20−１内にあって回転自在に設けられた永久磁石からなる回転子と、前記固定子と回転子とを磁気的に連結するために固定子と一対となって前記開口内の回転子位置に向けて設けられた複数の磁極片５−２，７−２，６−２，８−２と、前記回転子と電磁コイルより発生する磁束とから回転子に回転力を発生する感温アクチュエータにおいて、前記各磁極片５−２，７−２は互いに対峙して設けた一方の１対とすると共に、前記各磁極片６−２，８−２は互いに対峙して設けた他方の１対とし、前記一方の１対と前記他方の１対との回転子への対向面の面積を異ならせた。
【００１４】
本発明の請求項９に係る感温アクチュエータは、磁性材を用いて形成した閉磁路からなる固定子と、前記固定子の磁路内の開口にあって回転自在に設けられた永久磁石よりなる回転子と、前記固定子と回転子とを磁気的に連結するために、前記固定子に接続して夫々前記閉磁路内の回転子位置に向けて設けられた複数の磁極片５，６，７，８と、前記磁極片の内の１対の対峙する前記磁極片にキュリー温度の異なる複数個の感温磁性材９ａ，９ｂ，９ｃ及び１０ａ，１０ｂ，１０ｃを設けた。
【００１５】
本発明の請求項10に係る感温アクチュエータは、磁性材を用いて形成した閉磁路を２ａ，２ｂ，２ｃとに３分割した固定子と、前記固定子と一体になった複数の磁極片が突出して形成された開口内にあって回転自在に設けられた永久磁石よりなる回転子と、前記各固定子と回転子とを磁気的に連結するために、前記固定子に接続して夫々開口内の回転子位置に向けて設けられた複数の磁極片５−１，６−１，７−１，８−１と、前記分割された各固定子２ａ，２ｂ間にあって閉磁路を切欠いて設けた間隙と、前記２つの固定子２ａ，２ｂと残りの固定子２ｃとは互いに感温磁性材15ａ，15ｂを介在させることにより閉磁路を形成すると共に、前記接続された閉磁路には起磁力源12を設け、前記各磁極片５−１，７−１は互いに対峙して設けた一方の１対とすると共に、前記各磁極片６−１，８−１は互いに対峙して設けた他方の１対とし、前記一方の１対と前記他方の１対との回転子への対向面の面積を異ならせた。
【００１６】
本発明の請求項11に係る感温アクチュエータは、磁性材を用いて形成した閉磁路を２ａ，２ｂ，２ｃとに３分割した固定子と、前記固定子２ａはその両端に第１，第２の磁極片を夫々有して第１の１対とし、固定子２ｂは前記固定子２ａとの間に第１の感温磁性材１５ａを介在させて一体とすると共に前記固定子２ｂの端部を第３の磁極片とし、前記固定子２ｃは前記固定子２ａとの間に第２の感温磁性材 15 ｂを介在させて一体とすると共に前記固定子２ｃの端部を第４の磁極片とし、前記第３，第４の各磁極片を夫々有して第２の１対とし、前記第１の１対及び第２の１対とで囲まれた開口内には回転自在に設けられた永久磁石よりなる回転子を有し、前記固定子２ｃと２ａとの間及び前記固定子２ａと２ｂとの間には夫々第１，第２の各間隙を設けた。
【００１７】
本発明の請求項12に係る感温アクチュエータは、請求項11において、固定子２ａの磁路内には起磁力源12を設けた。
【００１８】
本発明の請求項13に係る感温アクチュエータは、請求項11において、固定子２ａの磁路内に磁気バランスのための補償部21を設けた。
【００１９】
本発明の請求項14に係る感温アクチュエータは、請求項13において、補償部はエアーギャップ14−１とした。
【００２１】
【作用】
本発明の［請求項１］，［請求項２］に係る感温アクチュエータは、低温時には感温磁性材は透磁率が大であって磁束を通し易い。したがって磁極片５，８を通る磁束と磁極片６，７を通る磁束とは等しい。しかし高温時には感温磁性材９，１０の透磁率が減少するため、回転子は左回転し閉弁方向に移動する。
【００２２】
本発明の［請求項３］，［請求項４］に係る感温アクチュエータは、低温時には透磁率が大であるため、磁極片５，７を通る磁束が磁極片６，８を通る磁束より大きい。しかし、高温時には感温磁性材の透磁率が小となり、感温磁性材部は空気中と同じになる。しかもエアーギャップｌ2 が感温磁性材の幅ｌ1 より小であるため、磁束は磁極片６，８を通るものが大となり、結果として回転子は左回転し閉弁方向に移動する。
【００２３】
本発明の［請求項５］，［請求項６］に係る感温アクチュエータは、低温時に感温磁性材１５は透磁率が大であるため、回転子からの磁束は磁極片５，７を通り易い。したがって回転子４は磁極片５，７を通る中心線側に傾斜している。しかし高温時には感温磁性材１５の透磁率が小となって磁極片５，７側を通る磁束は小となり、結果として磁極片６，８を通る中心線側に回転する。
【００２４】
本発明の［請求項７］，［請求項８］に係る感温アクチュエータは、低温時に感温磁性材の透磁率が大であるため、磁束は磁極片５−１，（５−２），７−１，（７−２）を通り易く、したがってロータは中心線ｄ側に回転している。しかし高温時には感温磁性材１５の透磁率が小となり、磁極片５−１，（５−２），７−１，（７−２）を通る磁束が小となる。したがって結果としてロータは中心線ｃ側へ回転する。
【００２５】
本発明の［請求項９］，［請求項１０］に係る感温アクチュエータは、低温時には感温磁性材９，１０の透磁率が大のため、磁極片５，７と磁極片６，８を通る磁束はバランスしている。高温時には感温磁性材９，１０の透磁率が小となるため、磁束は磁極片６，８側へ移り、その結果、ロータは閉弁方向へ回転する。このとき、感温磁性材９ａ，９ｂ，９ｃ，１０ａ，１０ｂ，１０ｃの温度特性の異なるものを組合せることにより、要求特性を高精度に合わすことができる。
【００２６】
本発明の［請求項１１］，［請求項１２］に係る感温アクチュエータは、低温時には感温磁性材は透磁率が大であって磁束を通し易い。したがって磁極片５，８を通る磁束と磁極片６，７を通る磁束とは等しい。しかし高温時には感温磁性材１５ａ，１５ｂの透磁率が減少するため、磁束の通路は磁極片５，７にかたより回転子は右回転し閉弁方向に移動する。
【００２７】
本発明の［請求項１３］，［請求項１４］に係る感温アクチュエータは、磁路内に磁気バランスのための補償部（エアーギャップ）を設けているため、これを調整することにより接合ギャップに生じる磁気抵抗分が補償できる。
【００２８】
本発明の［請求項１５］に係る感温アクチュエータは、予め感温磁性材と固定子との間に所定のエアーギャップを設けているため、磁路内の補償部（エアーギャップ）との間での加工精度の困難性がなくなる。
【００２９】
【実施例】
以下図面を参照して実施例を説明する。
図１は本発明の［請求項１］に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図である。図１において、１は感温アクチュエータ本体であり、ヨーク２と、シャフト３と一体になったロータ磁石４と、ヨークとロータ磁石を磁気的に連結する磁極片５，６，７，８より構成されている。
【００３０】
ここで磁極片５と７及び６と８は対応した位置に設けられ、なかんずく、一方の磁極片５と７にはロータ磁石４の対向位置に負特性の感温磁性材９，１０を設ける。なお、感温磁性材とは温度に応じて透磁率が急激に変化するもので、温度の上昇につれて透磁率の増加するもの（正特性）と減少するもの（負特性）とがあるが、ここでは負特性のものを使用している。
【００３１】
次に作用について説明する。
本実施例では感温磁性材は負特性のものを使用している。したがって低温時には透磁率が大であるため、各磁極片５，７と６，８とは同等の磁束を通すため、ロータ磁石から出る磁束（実線）は、磁極片６からヨーク，磁極片７を通って戻るループと、磁極片５からヨーク，磁極片８を通って戻るループが対称となり、ロータ磁石４は中心に位置する。
【００３２】
又、高温時には感温磁性材の透磁率が減少するため、磁極片５，７を通る磁束が減少し、磁極片６、８を通る磁束が増大する。よってロータ磁石４は磁極片６、８へ引き寄せられる方向にトルクを生じ、ロータ磁石４は実線矢印方向に回転する。なお、温度が感温磁性材のキュリー温度に達すると常磁性に変わるため、それ以上に温度を上昇しても回転しない。この時の回転量は、感温磁性材の磁極片内の占有面積にて決まるため容易に設定できる。
【００３３】
図２は本発明の［請求項２］に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図である。図２において図１と同一部分及び相当部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施例では磁極片７，８の間でヨーク２を切除して間隙（エアーギャップ）１１をつくると共に、ヨークには起磁力源１２を設けたものである。その他の構成は図１と同様である。
【００３４】
次に作用について説明する。
この場合、基本的には起磁力源１２のコイルによって発生する磁束は、磁極片６から磁極片８を通るループ（ロータ磁石を閉弁方向に作用する）と、磁極片５から磁極片７を通るループ（ロータ磁石を開弁方向に作用する）を生成する。
【００３５】
したがって、高温時に感温磁性材の飽和磁束密度が低下すれば、磁極片５から磁極片７を通る磁束が減り、コイルによる開弁方向の作用が小さくなってＩＳＣの要求仕様を満足する。なお、感温磁性材の取付面積（占有面積）を変えることにより、温度変化に対応するロータの回転量を決定できるので、要求特性を得るための設計が容易である。
【００３６】
図３は本発明の［請求項３］に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図である。図３において図１，図２と同一部分及び相当部分に対して同一符号を付して説明を省略する。本実施例はヨーク２ａと２ｂとの間に感温磁性材１３を設けると共に、ヨーク２ｂと２ｃとの間にエアーギャップ１４を設けた。この場合、前記感温磁性材の幅ｌ1 とエアーギャップｌ2 との関係をｌ1 ＞ｌ2 とすることにより、特性変化ができる。
【００３７】
次に作用について説明する。
低温時は感温磁性材１３はヨーク２と同等の磁束を通すため、ロータ磁石４からの磁束は磁極片５からヨーク２ａ，感温磁性材１３，ヨーク２ｂ，磁極片７を通って戻るループが強く、磁極片６から磁極片８へ向う磁束はエアーギャップ１４を通るため弱い。その結果ロータ磁石４は中心線（磁極片５と磁極片６の間の線）より開弁側に回転する。
【００３８】
高温時は感温磁性材の飽和磁束密度が低下し、温度が感温磁性材のキュリー温度に達すると常磁性に変わり、感温磁性材部は空気が存在するのと同じとなる。この場合、ｌ1 ＞ｌ2 に設定すれば、エアーギャップ14の方が感温磁性材の部分より磁気抵抗が小さくなる。したがって磁極片５，７を通る磁束が減少し、磁極片６，８を通る磁束が増加する。その結果、ロータ磁石４は磁極片６，８側へ引き寄せられる方向にトルクが発生し、ロータ磁石４は中心線より閉弁方向に回転する。
【００３９】
図４は本発明の［請求項４］に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図である。図４において図３と同一部分及び相当部分に対しては同一符号を付して説明を省略する。本実施例では起磁力源１２を設けたものであり、その他の構成は図３と同様である。
【００４０】
先ず、起磁力源１２のコイルで発生する磁束は、磁極片６から磁極片８を通るループ（ロータ磁石を閉弁方向に作用する）と、磁極片５から磁極片７を通るループ（ロータ磁石を開弁方向に作用する）を生成する。そして高温時に感温磁性材の飽和磁束密度が低下すれば、磁極片５から磁極片７を通る磁束が減る。この場合、コイルによる開弁方向への作用が小さくなり、ＩＳＣの要求仕様を満足する。
【００４１】
図５は本発明の［請求項５］に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図である。図５において図３と同一部分及び相当部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施例と図３との相違点は、感温磁性材１５の設置位置を磁極片７と８との間としたことである（因みに図３では感温磁性材の設置位置は磁極片５と８との間である。）。
【００４２】
作用について説明すると、低温時は感温磁性材１５はヨーク２と同等に磁束を通すため、ロータ磁石４からの磁束は磁極片５からヨーク２ａ，感温磁性材１５，ヨーク２ｂ，磁極片７を通って戻るループが強い。なんとなれば磁極片６からヨーク２ｃへ向うループはエアーギャップ１４を通ることになるからである。その結果ロータ磁石は中心線より開弁側に回転する。
【００４３】
一方、高温時は感温磁性材１５の飽和磁束密度が低下するため、温度が感温磁性材のキュリー温度に達すると感温磁性材は常磁性に変わる。即ち、感温磁性材部は空気が存在するのと同じになり、この部分は大きな磁気抵抗となる。この場合、エアーギャップ１４の幅ｌ2 と感温磁性材１５の幅ｌ1 との間にはｌ1 ＞ｌ2 の関係がある。そこで磁極片５，７を通る磁束が減少し、バランス位置が中心線側に移動する。但し、エアーギャップ１４があるため磁極片６，８を通る磁束ループより、磁極片５，７を通る磁束ループの方が強く、中心点より閉弁側までは移動しない。
【００４４】
図６は本発明の［請求項６］に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図である。図６において図５と同一部分及び相当部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施例では起磁力源１２を設けたものであり、その他の構成は図５と同様である。
【００４５】
先ず、起磁力源１２のコイルで発生する磁束は、磁極片６から８を通るループ（ロータ磁石を閉弁方向に作用する）と、磁極片５から７を通るループ（ロータ磁石を開弁方向に作用する）を生成する。しかし、高温時に感温磁性材１５の飽和磁束密度が低下すれば、コイルが作り出す磁束が減少する。したがってコイルのオン・オフによるロータ磁石のストロークは減少し、ＩＳＣの要求特性を満足する。
【００４６】
図７は本発明の［請求項７］に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図である。図７において感温アクチュエータ本体１は感温磁性材１５を挾持する形でヨーク２ａ，２ｂを一体とし、更に感温磁性材の部分を磁路とするため、Ｔ形を有する空間１６を穿ってある。
【００４７】
５−１，７−１は対向面の広い磁極片で一対をなし、同じく６−１，８−１は対向面を狭くした磁極片で一対をなしている。４はロータ磁石で円形をなし、シャフト３を支点に回転する。なお、図からわかるように、ロータ磁石４の位置は磁極片５，７と磁極片６，８のロータ磁石４への対向面の割合で定まる。
【００４８】
図７において実線は低温時の磁路であり、点線は高温時の磁路である。次に作用説明であるが、低温時は感温磁性材１５はヨーク２と同等に磁束を通すため、ロータ磁石４からの磁束は磁極片５からヨーク２ａ，感温磁性材１５，ヨーク２ｂ，磁極片７−１を通って戻るループが強く、ロータ磁石４の中心線が磁極片５−１，７−１間の中心線ｄの位置でバランスする。
【００４９】
次に高温時は感温磁性材の飽和磁束密度が低下する。そして温度が感温磁性材のキュリー温度に達すると、感温磁性材は常磁性に変わってこの部分は空気が存在するのと同じとなり、磁束を通しにくくなる。この場合、磁極片５，８を通る磁束と、磁極片６，７を通る磁束が対称なループを形成してバランスする（図７の点線）。よってロータ磁石４の中心線はｃの位置となる（やゝ左回転する）。
【００５０】
図８は本発明の［請求項８］に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図である。図８において１２は起磁力源であり、ヨーク２ａと２ｂとの間に感温磁性材を設けてある。１７は空間であり、その下方には連結部材１８，１９にて接続された構成を有し、そこに設けた開口２０内にはシャフト３に取付けた回転子４が回転可能に設けられている。
【００５１】
なお、回転子４の周囲は斜め両側面（左右）に広い開口２０，２０−１があり、それに対応する斜め両側面には狭い間隙２１が設けられる。したがって狭い間隙２１に対応した部分５−２，７−２は面積の広い磁極片となり、６−２，８−２は面積の狭い磁極片となる。
【００５２】
したがってコイルで発生する磁束は、磁極片６−２から８−２を通るループ（ロータ磁石を閉弁方向に作用する）と、磁極片５−２から７−２を通るループ（ロータ磁石を開弁方向に作用する）を生成する。高温時に感温磁性材１５の飽和磁束密度が低下すれば、磁極片６−２から８−２を通るループと磁極片５−２から７−２を通る磁束のループとの両方の磁束が減り、コイルの励磁時のロータのストロークが小さくなって、ＩＳＣの要求仕様を満足する。ヨーク２ａ，２ｂを連結している部材１８，１９は加工，組立のため必要がある。なお、磁気回路としては、断面積を小さく設定しているので影響はない。
【００５３】
図９は本発明の［請求項９］に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図である。図９において図１と同一部分及び相当部分には同一符号を付して説明を省略する。図９の特徴部は感温磁性材９をキュリー温度の異なるもの、即ち、本実施例ではキュリー温度の低いものから順に９ａ，９ｂ，９ｃ及び１０ａ，１０ｂ，１０ｃとして組合せたものである。なお、感温磁性材は磁極片の一部に設けたものである。
【００５４】
したがって作用としては、先ず低温時は感温磁性材９ａ，９ｂ，９ｃ，１０ａ，１０ｂ，１０ｃは磁極片６，８と同等に磁束を通すため、ロータ磁石４から出る磁束は、磁極片６からヨーク，磁極片８を通って戻るループと、磁極片５からヨーク，磁極片８を通って戻るループが対称となり、ロータ磁石４は中心に位置する。
【００５５】
感温磁性材は温度が上昇すると飽和磁束密度が低下し、感温磁性材のキュリー温度に達すると常磁性に変わって、空気と同じレベルの磁束を通す状態となる。キュリー温度の異なる感温磁性材９ａ，９ｂ，９ｃ，１０ａ，１０ｂ，１０ｃを組み合わせることにより、温度上昇に伴なう磁極片５，７を通る磁束が減少の特性を任意に設定することができる。磁極片５，７を通る磁束の減少により、ロータ磁石４は磁極片６，８へ引き寄せられる方向にトルクが生じ、ロータ磁石４は回転する。この回転特性は精密に設定できる。
【００５６】
図１０は本発明の［請求項１０］に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図である。図１０において図７と同一部分及び相当部分に対しては同一符号を付して説明を省略する。本実施例ではヨーク２ａ，２ｃ間に感温磁性材１５ａを配置し、ヨーク２ｂ，２ｃ間に感温磁性材１５ｂを配置する。磁極片５，７と６，８のロータ磁石４への対向面の割合でロータ位置が定まる。
【００５７】
したがって作用としては、低温時は感温磁性材はヨーク２と同等に磁束を通すので、ロータ磁石４から出る磁束は、磁極片５−１からヨーク２ａ，感温磁性材１５ａ，ヨーク２ｃ，感温磁性材１５ｂ，ヨーク２ｂ，磁極片７−１を通って戻るループが強く、ロータ磁石４の中心線が磁極片５−１，７−１間の中心線ｄの位置でバランスする。
【００５８】
温度が上昇すると感温磁性材の飽和磁束密度が低下する。ここで温度が感温磁性材のキュリー温度に達すると感温磁性材は常磁性に変わって、感温磁性材部は空気が存在するのと同じとなり、磁気を通しにくくなる。そこで磁極片５−１，８−１を通る磁束と、磁極片６−１，７−１を通る磁束が対称なループを形成してバランスする。よって、ロータ磁石４の中心線は中心線ｃの位置となる。このとき、各感温磁性材のキュリー点温度，厚さ，断面積を選ぶと、精密にロータの回転特性が得られる。起磁力源１２によりロータのコントロールができる。
【００５９】
図１１は本発明の［請求項１１］，［請求項１２］に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図である。図11において固定子２ａは一対の磁極片５，７を有し、かつ中央位置には間隙１１ａ，１１ｂを設けてある。他の一対の磁極片６，８は分離して設けた固定子２ｂ，２ｃに設けられている。即ち、固定子は２ａ，２ｂ，２ｃのように３分割されている。
【００６０】
そして感温磁性材１５ａは固定子２ａと２ｂで挾持された形で固定子と一体になり、同じく感温磁性材１５ｂは固定子２ａと２ｃで挾持された形で固定子と一体になっている。１２は起磁力源であり、空間１６を介して上方に設けた磁路に接続されている（［請求項１２］）。
【００６１】
本発明の［請求項１１］，［請求項１２］に係る感温アクチュエータは、低温時には感温磁性材は透磁率が大であるため磁束を通し易い。したがって磁極片５，８を通る磁束と磁極片６，７を通る磁束とは等しい。しかし高温時には感温磁性材１５ａ，１５ｂの透磁率が減少するため、回転子は右回転して閉弁方向に移動する。なお、起磁力源が付加されているために、より一層動作が確実となる。
【００６２】
図１２は本発明の［請求項１３］に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図である。図１２において図１１と同一部分及び相当部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施例ではロータ磁石４を常時中心に位置させるようにしたものである。即ち、感温磁性材と固定子間の接合において生じる接合ギャップに原因して接合部に磁気抵抗が存在するため、低温時にロータ磁石４が中心より開側に少し回転した状態になることがある。
【００６３】
この開側に回転した分を補正するための手段として、接合ギャップの磁気抵抗に応じた磁気抵抗部（補償部と称する）２１を設けたものである。本実施例の場合、磁路内に丸い穴を穿ってその径の大小程度により、所望の補償量を得るようにしたものである。
【００６４】
図１３は本発明の［請求項１４］に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図である。図１３において図１２と同一部分及び相当部分については同一符号を付して説明を省略する。本実施例では補償部として磁路中にエアーギャップ１４−１を設けたものである。本実施例ではギャップ長の調整により、所望の補償量を得ようとするものである。
【００６５】
図１４は本発明の［請求項１５］に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図である。図１４において図１３と同一部分及び相当部分には同一符号を付して説明を省略する。接合ギャップは微小であるため、これを補償するためのエアーギャップ１４−１も小さくならざるを得ない。
【００６６】
そしてこのような加工は難しく、又、バラツキも生じる。したがって予め感温磁性材１５ａ，１５ｂと対応する固定子２ａ−１，２ｃとの間に所定のギャップ１８−１，１８−２を設けることにより、補償用のギャップの加工を容易にし、接合ギャップの影響を少なくするようにしたものである。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば負特性の感温磁性材を使い、低温時にロータのストロークが大きく移動し、高温時に閉弁付近で小さなストロークしか移動しない感温アクチュエータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の請求項１に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図。
【図２】本発明の請求項２に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図。
【図３】本発明の請求項３に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図。
【図４】本発明の請求項４に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図。
【図５】本発明の請求項５に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図。
【図６】本発明の請求項６に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図。
【図７】本発明の請求項７に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図。
【図８】本発明の請求項８に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図。
【図９】本発明の請求項９に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図。
【図１０】本発明の請求項10に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図。
【図１１】本発明の請求項11，請求項12に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図。
【図１２】本発明の請求項13に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図。
【図１３】本発明の請求項14に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図。
【図１４】ＩＳＣの弁体性制御用のロータリアクチュエータの特性図。
【産業上の利用分野】
本発明は、環境あるいは特定機器の温度変化を検知して駆動力を発生する感温アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
制御対象よっては、環境あるいは機器の温度変化に応じてその応動条件を変化させたい場合がある。例えば自動車に搭載するアイドリング・スピード・コントローラ（以下、ＩＳＣと称す）がある。この場合、自動車のアイドリング状態にあっては、その吸入空気量はエンジン温度によって影響を受ける。
【０００３】
したがって必要とする位置に温度検知素子を取り付け、各温度検知素子からの検出信号を集めて制御条件を得るようにしている。即ち、エンジン温度が高ければバイパス空気量を小さくし、逆にエンジン温度が低ければバイパス空気量を大きくしている。
【０００４】
要するに、ＩＳＣ用の弁体は低温時に大きなストロークを要求され、高温時には暴走対策として閉弁位置の近くで、小さなストロークしか移動しない仕様が要求される。図１５はＩＳＣの弁体制御用のロータリアクチュエータの要求特性であり、横軸に温度Ｔ［℃］を、又、縦軸にストローク［ｄｅｇ］をとって示したものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した制御を行なおうとすれば、測定を必要とする位置毎に対応して複数の温度検知素子を必要とし、かつ温度条件を加味した制御回路としなければならず、構造的な複雑さに加えて信頼性及びコストアップの問題がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で温度に応じて前記ストローク特性の得られる感温アクチュエータを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る感温アクチュエータは、磁性材を用いて閉磁路を形成した固定子と、前記固定子の閉磁路内の開口にあって回転自在に設けられた永久磁石よりなる回転子と、前記固定子と回転子とを磁気的に連結するために、前記固定子と接続して互いに前記閉磁路内の中心位置に向って突出して設けられた複数の磁極片５，６，７，８と、前記磁極片の内の少なくとも一対の対峙する磁極片は各回転子側対向面に夫々感温磁性材９，10を設けた。
【０００７】
本発明の請求項２に係る感温アクチュエータは、請求項１において、固定子の磁路を切欠いて間隙11を設けると共に、前記磁路内には起磁力源12を設けた。
【０００８】
本発明の請求項３に係る感温アクチュエータは、磁性材を用いて形成した閉磁路を２ａ，２ｂ，２ｃに３分割した固定子と、前記固定子の閉磁路内の開口にあって回転自在に設けられた永久磁石よりなる回転子と、前記分割された固定子と回転子とを磁気的に連結するために、前記固定子に接続して設けられた複数の磁極片５，６，７，８と、前記分割した夫々の固定子２ａ，２ｂ間の磁路内に感温磁性材13を設けると共に、前記磁路内の夫々の固定子２ｂと２ｃ間の磁路内にエアーギャップ14を設けた。
【０００９】
本発明の請求項４に係る感温アクチュエータは、請求項３において、磁路内には起磁力源12を設けた。
【００１０】
本発明の請求項５に係る感温アクチュエータは、磁性材を用いて形成した閉磁路を２ａ，２ｂ，２ｃに３分割した固定子と、前記固定子の閉磁路内の開口にあって回転自在に設けられた永久磁石よりなる回転子と、前記分割された固定子と回転子とを磁気的に連結するために、前記固定子に接続して夫々前記閉磁路内の中心に向けて設けられた複数の磁極片５，６，７，８と、前記分割された固定子２ａ，２ｂ間にあって互いに閉磁路内の中心に向い所定距離をおいて突出する２つの磁極片７と８との間の位置に感温磁性材15を設けると共に、分割された夫々の固定子２ｂと２ｃとの間にエアーギャップ14を設けた。
【００１１】
本発明の請求項６に係る感温アクチュエータは、請求項５において、固定子２ａと２ｂとの間の磁路内には起磁力源12を設けた。
【００１２】
本発明の請求項７に係る感温アクチュエータは、磁性材を用いて形成した閉磁路をその中心線を境にして左右に２ａ，２ｂとして２分割した固定子と、前記固定子と一体になった複数の磁極片が突出して形成された開口内にあって回転自在に設けられた永久磁石よりなる回転子と、前記固定子と回転子とを磁気的に連結するために、前記２分割された各固定子に接続して夫々前記開口内の回転子位置に向けて設けられた複数の磁極片５−１，６−１，７−１，８−１と、前記２分割した中心線が各固定子２ａ，２ｂと接する一方の位置には、閉磁路を切欠いて設けた間隙と、前記中心線が各固定子２ａ，２ｂと接する他方の位置には固定磁路を切欠いて設けた間隙に感温磁性材15を介在させることにより閉磁路を形成し、前記各磁極片５−１，７−１は互いに対峙して設けた一方の１対とすると共に、前記各磁極片６−１，８−１は互いに対峙して設けた他方の１対とし、前記一方の１対と前記他方の一対との回転子への各対向面の面積を異ならせた。
【００１３】
本発明の請求項８に係る感温アクチュエータは、磁性材を用いて形成した閉磁路に感温磁性材15を介在させた固定子と、前記固定子に設けた電磁コイル12と、前記固定子内の左右に偏倚して設けた開口20，20−１内にあって回転自在に設けられた永久磁石からなる回転子と、前記固定子と回転子とを磁気的に連結するために固定子と一対となって前記開口内の回転子位置に向けて設けられた複数の磁極片５−２，７−２，６−２，８−２と、前記回転子と電磁コイルより発生する磁束とから回転子に回転力を発生する感温アクチュエータにおいて、前記各磁極片５−２，７−２は互いに対峙して設けた一方の１対とすると共に、前記各磁極片６−２，８−２は互いに対峙して設けた他方の１対とし、前記一方の１対と前記他方の１対との回転子への対向面の面積を異ならせた。
【００１４】
本発明の請求項９に係る感温アクチュエータは、磁性材を用いて形成した閉磁路からなる固定子と、前記固定子の磁路内の開口にあって回転自在に設けられた永久磁石よりなる回転子と、前記固定子と回転子とを磁気的に連結するために、前記固定子に接続して夫々前記閉磁路内の回転子位置に向けて設けられた複数の磁極片５，６，７，８と、前記磁極片の内の１対の対峙する前記磁極片にキュリー温度の異なる複数個の感温磁性材９ａ，９ｂ，９ｃ及び１０ａ，１０ｂ，１０ｃを設けた。
【００１５】
本発明の請求項10に係る感温アクチュエータは、磁性材を用いて形成した閉磁路を２ａ，２ｂ，２ｃとに３分割した固定子と、前記固定子と一体になった複数の磁極片が突出して形成された開口内にあって回転自在に設けられた永久磁石よりなる回転子と、前記各固定子と回転子とを磁気的に連結するために、前記固定子に接続して夫々開口内の回転子位置に向けて設けられた複数の磁極片５−１，６−１，７−１，８−１と、前記分割された各固定子２ａ，２ｂ間にあって閉磁路を切欠いて設けた間隙と、前記２つの固定子２ａ，２ｂと残りの固定子２ｃとは互いに感温磁性材15ａ，15ｂを介在させることにより閉磁路を形成すると共に、前記接続された閉磁路には起磁力源12を設け、前記各磁極片５−１，７−１は互いに対峙して設けた一方の１対とすると共に、前記各磁極片６−１，８−１は互いに対峙して設けた他方の１対とし、前記一方の１対と前記他方の１対との回転子への対向面の面積を異ならせた。
【００１６】
本発明の請求項11に係る感温アクチュエータは、磁性材を用いて形成した閉磁路を２ａ，２ｂ，２ｃとに３分割した固定子と、前記固定子２ａはその両端に第１，第２の磁極片を夫々有して第１の１対とし、固定子２ｂは前記固定子２ａとの間に第１の感温磁性材１５ａを介在させて一体とすると共に前記固定子２ｂの端部を第３の磁極片とし、前記固定子２ｃは前記固定子２ａとの間に第２の感温磁性材 15 ｂを介在させて一体とすると共に前記固定子２ｃの端部を第４の磁極片とし、前記第３，第４の各磁極片を夫々有して第２の１対とし、前記第１の１対及び第２の１対とで囲まれた開口内には回転自在に設けられた永久磁石よりなる回転子を有し、前記固定子２ｃと２ａとの間及び前記固定子２ａと２ｂとの間には夫々第１，第２の各間隙を設けた。
【００１７】
本発明の請求項12に係る感温アクチュエータは、請求項11において、固定子２ａの磁路内には起磁力源12を設けた。
【００１８】
本発明の請求項13に係る感温アクチュエータは、請求項11において、固定子２ａの磁路内に磁気バランスのための補償部21を設けた。
【００１９】
本発明の請求項14に係る感温アクチュエータは、請求項13において、補償部はエアーギャップ14−１とした。
【００２１】
【作用】
本発明の［請求項１］，［請求項２］に係る感温アクチュエータは、低温時には感温磁性材は透磁率が大であって磁束を通し易い。したがって磁極片５，８を通る磁束と磁極片６，７を通る磁束とは等しい。しかし高温時には感温磁性材９，１０の透磁率が減少するため、回転子は左回転し閉弁方向に移動する。
【００２２】
本発明の［請求項３］，［請求項４］に係る感温アクチュエータは、低温時には透磁率が大であるため、磁極片５，７を通る磁束が磁極片６，８を通る磁束より大きい。しかし、高温時には感温磁性材の透磁率が小となり、感温磁性材部は空気中と同じになる。しかもエアーギャップｌ2 が感温磁性材の幅ｌ1 より小であるため、磁束は磁極片６，８を通るものが大となり、結果として回転子は左回転し閉弁方向に移動する。
【００２３】
本発明の［請求項５］，［請求項６］に係る感温アクチュエータは、低温時に感温磁性材１５は透磁率が大であるため、回転子からの磁束は磁極片５，７を通り易い。したがって回転子４は磁極片５，７を通る中心線側に傾斜している。しかし高温時には感温磁性材１５の透磁率が小となって磁極片５，７側を通る磁束は小となり、結果として磁極片６，８を通る中心線側に回転する。
【００２４】
本発明の［請求項７］，［請求項８］に係る感温アクチュエータは、低温時に感温磁性材の透磁率が大であるため、磁束は磁極片５−１，（５−２），７−１，（７−２）を通り易く、したがってロータは中心線ｄ側に回転している。しかし高温時には感温磁性材１５の透磁率が小となり、磁極片５−１，（５−２），７−１，（７−２）を通る磁束が小となる。したがって結果としてロータは中心線ｃ側へ回転する。
【００２５】
本発明の［請求項９］，［請求項１０］に係る感温アクチュエータは、低温時には感温磁性材９，１０の透磁率が大のため、磁極片５，７と磁極片６，８を通る磁束はバランスしている。高温時には感温磁性材９，１０の透磁率が小となるため、磁束は磁極片６，８側へ移り、その結果、ロータは閉弁方向へ回転する。このとき、感温磁性材９ａ，９ｂ，９ｃ，１０ａ，１０ｂ，１０ｃの温度特性の異なるものを組合せることにより、要求特性を高精度に合わすことができる。
【００２６】
本発明の［請求項１１］，［請求項１２］に係る感温アクチュエータは、低温時には感温磁性材は透磁率が大であって磁束を通し易い。したがって磁極片５，８を通る磁束と磁極片６，７を通る磁束とは等しい。しかし高温時には感温磁性材１５ａ，１５ｂの透磁率が減少するため、磁束の通路は磁極片５，７にかたより回転子は右回転し閉弁方向に移動する。
【００２７】
本発明の［請求項１３］，［請求項１４］に係る感温アクチュエータは、磁路内に磁気バランスのための補償部（エアーギャップ）を設けているため、これを調整することにより接合ギャップに生じる磁気抵抗分が補償できる。
【００２８】
本発明の［請求項１５］に係る感温アクチュエータは、予め感温磁性材と固定子との間に所定のエアーギャップを設けているため、磁路内の補償部（エアーギャップ）との間での加工精度の困難性がなくなる。
【００２９】
【実施例】
以下図面を参照して実施例を説明する。
図１は本発明の［請求項１］に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図である。図１において、１は感温アクチュエータ本体であり、ヨーク２と、シャフト３と一体になったロータ磁石４と、ヨークとロータ磁石を磁気的に連結する磁極片５，６，７，８より構成されている。
【００３０】
ここで磁極片５と７及び６と８は対応した位置に設けられ、なかんずく、一方の磁極片５と７にはロータ磁石４の対向位置に負特性の感温磁性材９，１０を設ける。なお、感温磁性材とは温度に応じて透磁率が急激に変化するもので、温度の上昇につれて透磁率の増加するもの（正特性）と減少するもの（負特性）とがあるが、ここでは負特性のものを使用している。
【００３１】
次に作用について説明する。
本実施例では感温磁性材は負特性のものを使用している。したがって低温時には透磁率が大であるため、各磁極片５，７と６，８とは同等の磁束を通すため、ロータ磁石から出る磁束（実線）は、磁極片６からヨーク，磁極片７を通って戻るループと、磁極片５からヨーク，磁極片８を通って戻るループが対称となり、ロータ磁石４は中心に位置する。
【００３２】
又、高温時には感温磁性材の透磁率が減少するため、磁極片５，７を通る磁束が減少し、磁極片６、８を通る磁束が増大する。よってロータ磁石４は磁極片６、８へ引き寄せられる方向にトルクを生じ、ロータ磁石４は実線矢印方向に回転する。なお、温度が感温磁性材のキュリー温度に達すると常磁性に変わるため、それ以上に温度を上昇しても回転しない。この時の回転量は、感温磁性材の磁極片内の占有面積にて決まるため容易に設定できる。
【００３３】
図２は本発明の［請求項２］に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図である。図２において図１と同一部分及び相当部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施例では磁極片７，８の間でヨーク２を切除して間隙（エアーギャップ）１１をつくると共に、ヨークには起磁力源１２を設けたものである。その他の構成は図１と同様である。
【００３４】
次に作用について説明する。
この場合、基本的には起磁力源１２のコイルによって発生する磁束は、磁極片６から磁極片８を通るループ（ロータ磁石を閉弁方向に作用する）と、磁極片５から磁極片７を通るループ（ロータ磁石を開弁方向に作用する）を生成する。
【００３５】
したがって、高温時に感温磁性材の飽和磁束密度が低下すれば、磁極片５から磁極片７を通る磁束が減り、コイルによる開弁方向の作用が小さくなってＩＳＣの要求仕様を満足する。なお、感温磁性材の取付面積（占有面積）を変えることにより、温度変化に対応するロータの回転量を決定できるので、要求特性を得るための設計が容易である。
【００３６】
図３は本発明の［請求項３］に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図である。図３において図１，図２と同一部分及び相当部分に対して同一符号を付して説明を省略する。本実施例はヨーク２ａと２ｂとの間に感温磁性材１３を設けると共に、ヨーク２ｂと２ｃとの間にエアーギャップ１４を設けた。この場合、前記感温磁性材の幅ｌ1 とエアーギャップｌ2 との関係をｌ1 ＞ｌ2 とすることにより、特性変化ができる。
【００３７】
次に作用について説明する。
低温時は感温磁性材１３はヨーク２と同等の磁束を通すため、ロータ磁石４からの磁束は磁極片５からヨーク２ａ，感温磁性材１３，ヨーク２ｂ，磁極片７を通って戻るループが強く、磁極片６から磁極片８へ向う磁束はエアーギャップ１４を通るため弱い。その結果ロータ磁石４は中心線（磁極片５と磁極片６の間の線）より開弁側に回転する。
【００３８】
高温時は感温磁性材の飽和磁束密度が低下し、温度が感温磁性材のキュリー温度に達すると常磁性に変わり、感温磁性材部は空気が存在するのと同じとなる。この場合、ｌ1 ＞ｌ2 に設定すれば、エアーギャップ14の方が感温磁性材の部分より磁気抵抗が小さくなる。したがって磁極片５，７を通る磁束が減少し、磁極片６，８を通る磁束が増加する。その結果、ロータ磁石４は磁極片６，８側へ引き寄せられる方向にトルクが発生し、ロータ磁石４は中心線より閉弁方向に回転する。
【００３９】
図４は本発明の［請求項４］に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図である。図４において図３と同一部分及び相当部分に対しては同一符号を付して説明を省略する。本実施例では起磁力源１２を設けたものであり、その他の構成は図３と同様である。
【００４０】
先ず、起磁力源１２のコイルで発生する磁束は、磁極片６から磁極片８を通るループ（ロータ磁石を閉弁方向に作用する）と、磁極片５から磁極片７を通るループ（ロータ磁石を開弁方向に作用する）を生成する。そして高温時に感温磁性材の飽和磁束密度が低下すれば、磁極片５から磁極片７を通る磁束が減る。この場合、コイルによる開弁方向への作用が小さくなり、ＩＳＣの要求仕様を満足する。
【００４１】
図５は本発明の［請求項５］に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図である。図５において図３と同一部分及び相当部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施例と図３との相違点は、感温磁性材１５の設置位置を磁極片７と８との間としたことである（因みに図３では感温磁性材の設置位置は磁極片５と８との間である。）。
【００４２】
作用について説明すると、低温時は感温磁性材１５はヨーク２と同等に磁束を通すため、ロータ磁石４からの磁束は磁極片５からヨーク２ａ，感温磁性材１５，ヨーク２ｂ，磁極片７を通って戻るループが強い。なんとなれば磁極片６からヨーク２ｃへ向うループはエアーギャップ１４を通ることになるからである。その結果ロータ磁石は中心線より開弁側に回転する。
【００４３】
一方、高温時は感温磁性材１５の飽和磁束密度が低下するため、温度が感温磁性材のキュリー温度に達すると感温磁性材は常磁性に変わる。即ち、感温磁性材部は空気が存在するのと同じになり、この部分は大きな磁気抵抗となる。この場合、エアーギャップ１４の幅ｌ2 と感温磁性材１５の幅ｌ1 との間にはｌ1 ＞ｌ2 の関係がある。そこで磁極片５，７を通る磁束が減少し、バランス位置が中心線側に移動する。但し、エアーギャップ１４があるため磁極片６，８を通る磁束ループより、磁極片５，７を通る磁束ループの方が強く、中心点より閉弁側までは移動しない。
【００４４】
図６は本発明の［請求項６］に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図である。図６において図５と同一部分及び相当部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施例では起磁力源１２を設けたものであり、その他の構成は図５と同様である。
【００４５】
先ず、起磁力源１２のコイルで発生する磁束は、磁極片６から８を通るループ（ロータ磁石を閉弁方向に作用する）と、磁極片５から７を通るループ（ロータ磁石を開弁方向に作用する）を生成する。しかし、高温時に感温磁性材１５の飽和磁束密度が低下すれば、コイルが作り出す磁束が減少する。したがってコイルのオン・オフによるロータ磁石のストロークは減少し、ＩＳＣの要求特性を満足する。
【００４６】
図７は本発明の［請求項７］に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図である。図７において感温アクチュエータ本体１は感温磁性材１５を挾持する形でヨーク２ａ，２ｂを一体とし、更に感温磁性材の部分を磁路とするため、Ｔ形を有する空間１６を穿ってある。
【００４７】
５−１，７−１は対向面の広い磁極片で一対をなし、同じく６−１，８−１は対向面を狭くした磁極片で一対をなしている。４はロータ磁石で円形をなし、シャフト３を支点に回転する。なお、図からわかるように、ロータ磁石４の位置は磁極片５，７と磁極片６，８のロータ磁石４への対向面の割合で定まる。
【００４８】
図７において実線は低温時の磁路であり、点線は高温時の磁路である。次に作用説明であるが、低温時は感温磁性材１５はヨーク２と同等に磁束を通すため、ロータ磁石４からの磁束は磁極片５からヨーク２ａ，感温磁性材１５，ヨーク２ｂ，磁極片７−１を通って戻るループが強く、ロータ磁石４の中心線が磁極片５−１，７−１間の中心線ｄの位置でバランスする。
【００４９】
次に高温時は感温磁性材の飽和磁束密度が低下する。そして温度が感温磁性材のキュリー温度に達すると、感温磁性材は常磁性に変わってこの部分は空気が存在するのと同じとなり、磁束を通しにくくなる。この場合、磁極片５，８を通る磁束と、磁極片６，７を通る磁束が対称なループを形成してバランスする（図７の点線）。よってロータ磁石４の中心線はｃの位置となる（やゝ左回転する）。
【００５０】
図８は本発明の［請求項８］に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図である。図８において１２は起磁力源であり、ヨーク２ａと２ｂとの間に感温磁性材を設けてある。１７は空間であり、その下方には連結部材１８，１９にて接続された構成を有し、そこに設けた開口２０内にはシャフト３に取付けた回転子４が回転可能に設けられている。
【００５１】
なお、回転子４の周囲は斜め両側面（左右）に広い開口２０，２０−１があり、それに対応する斜め両側面には狭い間隙２１が設けられる。したがって狭い間隙２１に対応した部分５−２，７−２は面積の広い磁極片となり、６−２，８−２は面積の狭い磁極片となる。
【００５２】
したがってコイルで発生する磁束は、磁極片６−２から８−２を通るループ（ロータ磁石を閉弁方向に作用する）と、磁極片５−２から７−２を通るループ（ロータ磁石を開弁方向に作用する）を生成する。高温時に感温磁性材１５の飽和磁束密度が低下すれば、磁極片６−２から８−２を通るループと磁極片５−２から７−２を通る磁束のループとの両方の磁束が減り、コイルの励磁時のロータのストロークが小さくなって、ＩＳＣの要求仕様を満足する。ヨーク２ａ，２ｂを連結している部材１８，１９は加工，組立のため必要がある。なお、磁気回路としては、断面積を小さく設定しているので影響はない。
【００５３】
図９は本発明の［請求項９］に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図である。図９において図１と同一部分及び相当部分には同一符号を付して説明を省略する。図９の特徴部は感温磁性材９をキュリー温度の異なるもの、即ち、本実施例ではキュリー温度の低いものから順に９ａ，９ｂ，９ｃ及び１０ａ，１０ｂ，１０ｃとして組合せたものである。なお、感温磁性材は磁極片の一部に設けたものである。
【００５４】
したがって作用としては、先ず低温時は感温磁性材９ａ，９ｂ，９ｃ，１０ａ，１０ｂ，１０ｃは磁極片６，８と同等に磁束を通すため、ロータ磁石４から出る磁束は、磁極片６からヨーク，磁極片８を通って戻るループと、磁極片５からヨーク，磁極片８を通って戻るループが対称となり、ロータ磁石４は中心に位置する。
【００５５】
感温磁性材は温度が上昇すると飽和磁束密度が低下し、感温磁性材のキュリー温度に達すると常磁性に変わって、空気と同じレベルの磁束を通す状態となる。キュリー温度の異なる感温磁性材９ａ，９ｂ，９ｃ，１０ａ，１０ｂ，１０ｃを組み合わせることにより、温度上昇に伴なう磁極片５，７を通る磁束が減少の特性を任意に設定することができる。磁極片５，７を通る磁束の減少により、ロータ磁石４は磁極片６，８へ引き寄せられる方向にトルクが生じ、ロータ磁石４は回転する。この回転特性は精密に設定できる。
【００５６】
図１０は本発明の［請求項１０］に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図である。図１０において図７と同一部分及び相当部分に対しては同一符号を付して説明を省略する。本実施例ではヨーク２ａ，２ｃ間に感温磁性材１５ａを配置し、ヨーク２ｂ，２ｃ間に感温磁性材１５ｂを配置する。磁極片５，７と６，８のロータ磁石４への対向面の割合でロータ位置が定まる。
【００５７】
したがって作用としては、低温時は感温磁性材はヨーク２と同等に磁束を通すので、ロータ磁石４から出る磁束は、磁極片５−１からヨーク２ａ，感温磁性材１５ａ，ヨーク２ｃ，感温磁性材１５ｂ，ヨーク２ｂ，磁極片７−１を通って戻るループが強く、ロータ磁石４の中心線が磁極片５−１，７−１間の中心線ｄの位置でバランスする。
【００５８】
温度が上昇すると感温磁性材の飽和磁束密度が低下する。ここで温度が感温磁性材のキュリー温度に達すると感温磁性材は常磁性に変わって、感温磁性材部は空気が存在するのと同じとなり、磁気を通しにくくなる。そこで磁極片５−１，８−１を通る磁束と、磁極片６−１，７−１を通る磁束が対称なループを形成してバランスする。よって、ロータ磁石４の中心線は中心線ｃの位置となる。このとき、各感温磁性材のキュリー点温度，厚さ，断面積を選ぶと、精密にロータの回転特性が得られる。起磁力源１２によりロータのコントロールができる。
【００５９】
図１１は本発明の［請求項１１］，［請求項１２］に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図である。図11において固定子２ａは一対の磁極片５，７を有し、かつ中央位置には間隙１１ａ，１１ｂを設けてある。他の一対の磁極片６，８は分離して設けた固定子２ｂ，２ｃに設けられている。即ち、固定子は２ａ，２ｂ，２ｃのように３分割されている。
【００６０】
そして感温磁性材１５ａは固定子２ａと２ｂで挾持された形で固定子と一体になり、同じく感温磁性材１５ｂは固定子２ａと２ｃで挾持された形で固定子と一体になっている。１２は起磁力源であり、空間１６を介して上方に設けた磁路に接続されている（［請求項１２］）。
【００６１】
本発明の［請求項１１］，［請求項１２］に係る感温アクチュエータは、低温時には感温磁性材は透磁率が大であるため磁束を通し易い。したがって磁極片５，８を通る磁束と磁極片６，７を通る磁束とは等しい。しかし高温時には感温磁性材１５ａ，１５ｂの透磁率が減少するため、回転子は右回転して閉弁方向に移動する。なお、起磁力源が付加されているために、より一層動作が確実となる。
【００６２】
図１２は本発明の［請求項１３］に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図である。図１２において図１１と同一部分及び相当部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施例ではロータ磁石４を常時中心に位置させるようにしたものである。即ち、感温磁性材と固定子間の接合において生じる接合ギャップに原因して接合部に磁気抵抗が存在するため、低温時にロータ磁石４が中心より開側に少し回転した状態になることがある。
【００６３】
この開側に回転した分を補正するための手段として、接合ギャップの磁気抵抗に応じた磁気抵抗部（補償部と称する）２１を設けたものである。本実施例の場合、磁路内に丸い穴を穿ってその径の大小程度により、所望の補償量を得るようにしたものである。
【００６４】
図１３は本発明の［請求項１４］に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図である。図１３において図１２と同一部分及び相当部分については同一符号を付して説明を省略する。本実施例では補償部として磁路中にエアーギャップ１４−１を設けたものである。本実施例ではギャップ長の調整により、所望の補償量を得ようとするものである。
【００６５】
図１４は本発明の［請求項１５］に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図である。図１４において図１３と同一部分及び相当部分には同一符号を付して説明を省略する。接合ギャップは微小であるため、これを補償するためのエアーギャップ１４−１も小さくならざるを得ない。
【００６６】
そしてこのような加工は難しく、又、バラツキも生じる。したがって予め感温磁性材１５ａ，１５ｂと対応する固定子２ａ−１，２ｃとの間に所定のギャップ１８−１，１８−２を設けることにより、補償用のギャップの加工を容易にし、接合ギャップの影響を少なくするようにしたものである。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば負特性の感温磁性材を使い、低温時にロータのストロークが大きく移動し、高温時に閉弁付近で小さなストロークしか移動しない感温アクチュエータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の請求項１に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図。
【図２】本発明の請求項２に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図。
【図３】本発明の請求項３に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図。
【図４】本発明の請求項４に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図。
【図５】本発明の請求項５に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図。
【図６】本発明の請求項６に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図。
【図７】本発明の請求項７に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図。
【図８】本発明の請求項８に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図。
【図９】本発明の請求項９に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図。
【図１０】本発明の請求項10に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図。
【図１１】本発明の請求項11，請求項12に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図。
【図１２】本発明の請求項13に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図。
【図１３】本発明の請求項14に係る感温アクチュエータの一実施例の構成図。
【図１４】ＩＳＣの弁体性制御用のロータリアクチュエータの特性図。
Claims (14)
- 磁性材を用いて閉磁路を形成した固定子と、前記固定子の閉磁路内の開口にあって回転自在に設けられた永久磁石よりなる回転子と、前記固定子と回転子とを磁気的に連結するために、前記固定子と接続して互いに前記閉磁路内の中心位置に向って突出して設けられた複数の磁極片５，６，７，８と、前記磁極片の内の少なくとも一対の対峙する磁極片は各回転子側対向面に夫々感温磁性材９， 10を設けたことを特徴とする感温アクチュエータ。
- 請求項１記載の感温アクチュエータにおいて、固定子の磁路を切欠いて間隙11を設けると共に、前記磁路内には起磁力源12を設けたことを特徴とする感温アクチュエータ。
- 磁性材を用いて形成した閉磁路を２ａ，２ｂ，２ｃに３分割した固定子と、前記固定子の閉磁路内の開口にあって回転自在に設けられた永久磁石よりなる回転子と、前記分割された固定子と回転子とを磁気的に連結するために、前記固定子に接続して設けられた複数の磁極片５，６，７，８と、前記分割した夫々の固定子２ａ，２ｂ間の磁路内に感温磁性材13を設けると共に、前記磁路内の夫々の固定子２ｂと２ｃ間の磁路内にエアーギャップ14を設けたことを特徴とする感温アクチュエータ。
- 請求項３記載の感温アクチュエータにおいて、磁路内には起磁力源12を設けたことを特徴とする感温アクチュエータ。
- 磁性材を用いて形成した閉磁路を２ａ，２ｂ，２ｃに３分割した固定子と、前記固定子の閉磁路内の開口にあって回転自在に設けられた永久磁石よりなる回転子と、前記分割された固定子と回転子とを磁気的に連結するために、前記固定子に接続して夫々前記閉磁路内の中心に向けて設けられた複数の磁極片５，６，７，８と、前記分割された固定子２ａ，２ｂ間にあって互いに閉磁路内の中心に向い所定距離をおいて突出する２つの磁極片７と８との間の位置に感温磁性材15を設けると共に、分割された夫々の固定子２ｂと２ｃとの間にエアーギャップ14を設けたことを特徴とする感温アクチュエータ。
- 請求項５記載の感温アクチュエータにおいて、固定子２ａと２ｂとの間の磁路内には起磁力源12を設けたことを特徴とする感温アクチュエータ。
- 磁性材を用いて形成した閉磁路をその中心線を境にして左右に２ａ，２ｂとして２分割した固定子と、前記固定子と一体になった複数の磁極片が突出して形成された開口内にあって回転自在に設けられた永久磁石よりなる回転子と、前記固定子と回転子とを磁気的に連結するために、前記２分割された各固定子に接続して夫々前記開口内の回転子位置に向けて設けられた複数の磁極片５−１，６−１，７−１，８−１と、前記２分割した中心線が各固定子２ａ，２ｂと接する一方の位置には固定磁路を切欠いて設けた間隙と、前記中心線が各固定子２ａ，２ｂと接する他方の位置には固定磁路を切欠いて設けた間隙に感温磁性材15を介在させることにより閉磁路を形成し、前記各磁極片５−１，７−１は互いに対峙して設けた一方の１対とすると共に、前記各磁極片６−１，８−１は互いに対峙して設けた他方の１対とし、前記一方の１対と前記他方の一対との回転子への各対向面の面積を異ならせたことを特徴とする感温アクチュエータ。
- 磁性材を用いて形成した閉磁路に感温磁性材15を介在させた固定子と、前記固定子に設けた電磁コイル12と、前記固定子内の左右に偏倚して設けた開口20 ， 20 −１内にあって回転自在に設けられた永久磁石からなる回転子と、前記固定子と回転子とを磁気的に連結するために固定子と一対となって前記開口内の回転子位置に向けて設けられた複数の磁極片５−２，７−２，６−２，８−２と、前記回転子と電磁コイルより発生する磁束とから回転子に回転力を発生する感温アクチュエータにおいて、前記各磁極片５−２，７−２は互いに対峙して設けた一方の１対とすると共に、前記各磁極片６−２，８−２は互いに対峙して設けた他方の１対とし、前記一方の１対と前記他方の１対との回転子への対向面の面積を異ならせたことを特徴とする感温アクチュエータ。
- 磁性材を用いて形成した閉磁路からなる固定子と、前記固定子の磁路内の開口にあって回転自在に設けられた永久磁石よりなる回転子と、前記固定子と回転子とを磁気的に連結するために、前記固定子に接続して夫々前記閉磁路内の回転子位置に向けて設けられた複数の磁極片５，６，７，８と、前記磁極片の内の１対の対峙する前記磁極片にキュリー温度の異なる複数個の感温磁性材９ａ，９ｂ，９ｃ及び１０ａ , １０ｂ , １０ｃを設けたことを特徴とする感温アクチュエータ。
- 磁性材を用いて形成した閉磁路を２ａ，２ｂ，２ｃとに３分割した固定子と、前記固定子と一体になった複数の磁極片が突出して形成された開口内にあって回転自在に設けられた永久磁石よりなる回転子と、前記各固定子と回転子とを磁気的に連結するために、前記固定子に接続して夫々開口内の回転子位置に向けて設けられた複数の磁極片５−１，６−１，７−１，８−１と、前記分割された各固定子２ａ，２ｂ間にあって閉磁路を切欠いて設けた間隙と、前記２つの固定子２ａ，２ｂと残りの固定子２ｃとは互いに感温磁性材15ａ，15ｂを介在させることにより閉磁路を形成すると共に、前記接続された閉磁路には起磁力源12を設け、前記各磁極片５−１，７−１は互いに対峙して設けた一方の１対とすると共に、前記各磁極片６−１，８−１は互いに対峙して設けた他方の１対とし、前記一方の１対と前記他方の１対との回転子への対向面の面積を異ならせたことを特徴とする感温アクチュエータ。
- 磁性材を用いて形成した閉磁路を２ａ，２ｂ，２ｃに３分割した固定子と、前記固定子２ａはその両端に第１，第２の磁極片を夫々有して第１の１対とし、固定子２ｂは前記固定子２ａとの間に第１の感温磁性材１５ａを介在させて一体とすると共に前記固定子２ｂの端部を第３の磁極片とし、前記固定子２ｃは前記固定子２ａとの間に第２の感温磁性材１５ｂを介在させて一体とすると共に前記固定子２ｃの端部を第４の磁極片とし、前記第３，第４の各磁極片を夫々有して第２の１対とし、前記第１の１対及び第２の１対とで囲まれた開口内には回転自在に設けられた永久磁石よりなる回転子を有し、前記固定子２ｃと２ａとの間及び前記固定子２ａと２ｂとの間には夫々第１，第２の各間隙を設けたことを特徴とする感温アクチュエータ。
- 請求項 11 記載の感温アクチュエータにおいて、固定子２ａの磁路内には起磁力源12を設けたことを特徴とする感温アクチュエータ。
- 請求項 11 記載の感温アクチュエータにおいて、固定子２ａの磁路内に磁気バランスのための補償部21を設けたことを特徴とする感温アクチュエータ。
- 請求項 13 記載の感温アクチュエータにおいて、補償部はエアーギャップ14 −１であることを特徴とする感温アクチュエータ。
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