特許 7658830 ロータリソレノイド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-31

(45)【発行日】2025-04-08

(54)【発明の名称】ロータリソレノイド

(51)【国際特許分類】

   H01F 7/08 20060101AFI20250401BHJP

   H02K 33/16 20060101ALI20250401BHJP

【ＦＩ】

H01F7/08 B

H02K33/16 B

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2021122922

(22)【出願日】2021-07-28

(65)【公開番号】P2023018718

(43)【公開日】2023-02-09

【審査請求日】2024-03-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000108627

【氏名又は名称】タカノ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088579

【弁理士】

【氏名又は名称】下田 茂

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】北村 将志

【審査官】古河 雅輝

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６０－１７６４５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２０５３４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０９５１８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２５８２３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１７８２０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２７７７００（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４７９５９２９（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｆ ７／０６－ ７／１７

Ｈ０２Ｋ ３３／００－３３／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒形のヨーク本体部，このヨーク本体部の内周面から中心方向に１８０〔゜〕対向して突出する一対のコア部，及び各コア部に巻回したコイル部を有するステータ部と、ケーシング部の端面部の中心位置で回動自在に支持されたマグネットロータ部とを備えるロータリソレノイドにおいて、前記コア部の外郭部に装着し、かつ前記コイル部を巻回したコイルボビンを設け、前記ヨーク本体部の内周面と前記コア部の磁気的接続面の間を、前記コア部を固定する位置を選定し、かつ前記コイルボビンを形成する合成樹脂素材を充填して充填樹脂部を設けた空隙部を介して磁気的に接続するとともに、当該空隙部の間隔を、前記マグネットロータ部に対して設定した回動角度範囲における角度に対する非通電時の回転トルク特性が、前記空隙部が無いときの回転トルク特性に対して回転トルクの方向が逆方向になるように設定したことを特徴とするロータリソレノイド。

【請求項2】

前記回動角度範囲は、±３０〔゜〕以内に設定することを特徴とする請求項１記載のロータリソレノイド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ステータ部に通電することによりマグネットロータ部を所定の回動角度範囲で変位させるロータリソレノイドに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、筒形のヨーク本体部，このヨーク本体部の内周面から中心方向に１８０〔゜〕対向して突出する一対のコア部，及び各コア部に巻回したコイル部を有するステータ部と、ケーシング部の端面部の中心位置で回動自在に支持されたマグネットロータ部とを備えるロータリソレノイドとしては、特許文献１に記載されるソレノイド及び特許文献２に記載されるロータリソレノイド装置が知られている。

【0003】

同文献１のソレノイドは、筒形のケーシングと、このケーシングの開口部を閉塞する端面カバーと、ケーシングに収容するコイルボビンと、このコイルボビンに巻装した一又は二以上のコイルと、コイルボビンに装着してコイルから導出されるワイヤ端部を接続する一又は二以上のピン端子と、コイルの通電により変位するマグネットを有する可動部とを備えたソレノイドであって、特に、コイルボビンに設けた貫通孔部と、この貫通孔部に対して一端開口から挿通させた際に、ワイヤ接続部に対してワイヤ端部を接続可能な中途位置及びワイヤ接続部がコイルボビンにおけるバリア部により遮蔽される最終位置に止めることができる中間取付部を有するとともに、最終位置では貫通孔部の他端開口から突出するピン本体部を有してなるピン端子とを備えて構成したものである。

【0004】

また、同文献２のロータリソレノイド装置は、全体の小型コンパクト化を図り、無用な設置スペースが取られてしまう不具合を解消するとともに、部品点数の削減により、コストダウン及び組立性（組付性）の向上を図ることを目的としたものであり、具体的には、ロータリソレノイド本体のシャフトに作用部材を取付けて構成したロータリソレノイド装置において、作用部材を板材より形成し、この板材に規制孔部を設けるとともに、ロータリソレノイド本体の一方の端面部に、規制孔部に係合して作用部材の回動変位範囲を規制する規制突起部を設けて構成したものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１２－ ３９８０４号公報

【文献】特開２００１－２５８２３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、上述した従来のロータリソレノイド（ソレノイド，ロータリソレノイド装置）は、図１０に示すように、基本的な構成として、ステータ部Ｍｓを構成するヨーク部２は、筒形のヨーク本体部２ｍの内周面２ｍｉから中心方向に１８０〔゜〕対向して突出する一対のコア部２ｃｐ，２ｃｑにより構成するとともに、ヨーク本体部２ｍとコア部２ｃｐ，２ｃｑ間は、磁気抵抗を低減する観点から密着（又は一体形成）する構成を備える。そして、駆動時には、コア部２ｃｐ，２ｃｑに巻回したコイル３ｐ，３ｑに、順方向又は逆方向に通電して固定磁極Ｎ又はＳを発生させるとともに、マグネットロータ部Ｍｒを一方側又は他方側に回動させることにより、このマグネットロータ部Ｍｒに一体のストッパ１２ｓを、回動角度範囲を規制する一方の規制部１２ｐ（第一位置Ｘ１）又は他方の規制部１２ｑ（第二位置Ｘ２）に当接させていたため、従来のロータリソレノイドにおいては、次のような解決すべき課題も存在した。

【0007】

第一に、切換可能な位置数は二位置に限定される。図９は、上述した従来のロータリソレノイドの回転トルクＴｒを示す。図１０の第一位置Ｘ１にストッパ１２ｓが当接した状態で通電を解除した場合、即ち、非通電時の場合、回転トルクＴｒは、ストッパ１２ｓを第一位置Ｘ１に保持する方向に吸引する回転トルクＴｒが生じるとともに、同様に、第二位置Ｘ２にストッパ１２ｓが当接した状態で通電を解除した場合、ストッパ１２ｓを第二位置Ｘ２に保持する方向に吸引する回転トルクＴｒが生じるため、切換可能な位置数は二位置となる。したがって、第三位置で停止させるためには、二台のロータリソレノイドを組合わせる必要があるなど、全体のコストアップ、更には機構の大型化を招く難点があった。

【0008】

第二に、回転トルクＴｒは、起動時に低く、他方、終端時に高くなるため、ロータリソレノイドの使用電圧は、マグネットロータの起動時の低い回転トルクに依存する。したがって、回転トルクを補うために印加電圧を高く設定する必要があり、この設定が省エネルギ化を促進する上での阻害要因になっているとともに、加えて、ロータリソレノイドの発熱要因、更には回転トルク特性の不安定化の一因になる。しかも、終端付近におけるマグネットロータの加速は大きくなるため、終端の停止時には、大きな衝撃力が発生するとともに、負荷の大きさやストッパ機構の構造により、この衝撃力に伴う反力がマグネットロータ及び軸受を介してステータ部側に伝達され、ロータリソレノイド全体の耐久性を低下させる要因となる難点があった。

【0009】

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決したロータリソレノイドの提供を目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明に係るロータリソレノイド１は、上述した課題を解決するため、筒形のヨーク本体部２ｍ，このヨーク本体部２ｍの内周面２ｍｉから中心方向に１８０〔゜〕対向して突出する一対のコア部２ｃｐ，２ｃｑ，及び各コア部２ｃｐ，２ｃｑに巻回したコイル部３ｐ，３ｑを有するステータ部Ｍｓと、ケーシング部４の端面部４ｓ，４ｔの中心位置で回動自在に支持されたマグネットロータ部Ｍｒとを備えるロータリソレノイドを構成するに際して、コア部２ｃｐ，２ｃｑの外郭部に装着し、かつコイル部３ｐ，３ｑを巻回したコイルボビン１１ｐ，１１ｑを設け、ヨーク本体部２ｍの内周面２ｍｉとコア部２ｃｐ，２ｃｑの磁気的接続面２ｃｐｏ，２ｃｑｏの間を、コア部２ｃｐ，２ｃｑを固定する位置を選定し、かつコイルボビン１１ｐ，１１ｑを形成する合成樹脂素材Ｒを充填して充填樹脂部１１ｆｐ，１１ｆｑを設けた空隙部Ｇｓを介して磁気的に接続するとともに、当該空隙部Ｇｓの間隔Ｌｇを、マグネットロータ部Ｍｒに対して設定した回動角度範囲Ｚｒにおける角度に対する非通電時の回転トルク特性Ｐｉが、空隙部が無いときの回転トルク特性Ｐｏに対して回転トルクＴｒの方向が逆方向になるように設定したことを特徴とする。

【0011】

この場合、発明の好適な態様により、マグネットロータ部Ｍｒの回動角度範囲Ｚｒは±３０〔゜〕以内に設定することができる。

【発明の効果】

【0012】

このような構成を有する本発明に係るロータリソレノイド１によれば、次のような顕著な効果を奏する。

【0013】

（１） ヨーク本体部２ｍの内周面２ｍｉとコア部２ｃｐ，２ｃｑの磁気的接続面２ｃｐｏ，２ｃｑｏの間を、空隙部Ｇｓを介して磁気的に接続するとともに、当該空隙部Ｇｓの間隔Ｌｇを、マグネットロータ部Ｍｒに対して設定した回動角度範囲Ｚｒにおける角度に対する非通電時の回転トルク特性Ｐｉが、空隙部が無いときの回転トルク特性Ｐｏに対して回転トルクＴｒの方向が逆方向になるように設定したため、非通電状態では回動角度範囲Ｚｒにおける回転トルクが０となる角度の中間位置で停止させることができる。これにより、停止位置の位置数を三位置、即ち、回動角度範囲Ｚｒの一端位置，他端位置，中間位置の三位置に設定することができる。この結果、停止位置を増やすための追加のロータリソレノイドは不要となり、大幅なコスト削減及び全体機構の大型化を回避することができる。

【0014】

（２） 起動時における印加電圧を低く設定することができるため、消費電力の低減化による省エネルギ化を促進できるとともに、発熱の抑制、更には回転トルク特性の安定化を図ることができる。しかも、終端付近におけるマグネットロータ部Ｍｒの加速を低減できるため、終端の停止時に発生する衝撃力を抑制できるとともに、この衝撃力に伴う反力がマグネットロータ部Ｍｒ及び軸受孔部を有する端面部４ｓ，４ｔを介してステータ部Ｍｓ側に伝達されるのを低減できるため、ロータリソレノイド１全体の耐久性を高めることができる。

【0015】

（３） コイル部３ｐ，３ｑを構成するに際し、コア部２ｃｐ，２ｃｑの外郭部に装着するコイルボビン１１ｐ，１１ｑに巻回して構成したため、コア部２ｃｐ，２ｃｑとコイル部３ｐ，３ｑを絶縁する本来の絶縁機能に加え、ヨーク本体部２ｍとコア部２ｃｐ，２ｃｑ間における空隙部Ｇｓを介在させた位置決めを確実に行うことができる。これにより、信頼性の高いロータリソレノイド１を容易に得ることができる。

【0016】

（４） 空隙部Ｇｓを、コイルボビン１１ｐ，１１ｑによりコア部２ｃｐ，２ｃｑを固定する位置を選定して形成したため、コイルボビン１１ｐ，１１ｑに対する形状変更等により対応できる。これにより、精度の高い空隙部Ｇｓを容易に形成することができる。

【0017】

（５） 空隙部Ｇｓに、コイルボビン１１ｐ，１１ｑを形成する合成樹脂素材Ｒを充填して充填樹脂部１１ｆｐ，１１ｆｑを設けたため、コイルボビン１１ｐ，１１ｑのインサート成形等により一緒に成形できる。これにより、空隙部Ｇｓの間隔Ｌｇを安定に維持できるとともに、金型変更等を行うことなくコイルボビン１１ｐ，１１ｑの一部として容易に成形することができる。

【0018】

（６） 好適な態様により、マグネットロータ部Ｍｒの回動角度範囲Ｚｒを±３０〔゜〕以内に設定すれば、本発明の有効な回動角度範囲Ｚｒをカバーできるため、実施する観点から本発明の作用効果を享受できる安定性及び信頼性の高いロータリソレノイド１を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の好適実施形態に係るロータリソレノイドの一部抽出拡大断面図を含む断面背面図、

【図2】同ロータリソレノイドの断面平面図、

【図3】同ロータリソレノイドの図２中の上方から見たコイルボビンの側面図、

【図4】同ロータリソレノイドの空隙部の間隔をパラメータとした非通電時における回動角度範囲対回転トルク特性図、

【図5】同ロータリソレノイドの空隙部の間隔を０．５〔ｍｍ〕に設定したときの非通電時と０．５〔Ａ〕通電時の回動角度範囲（±３０〔゜〕）対回転トルク特性図、パラメータとした非通電時における回動角度範囲対回転トルク特性図、

【図6】同ロータリソレノイドの正面側から見た一方の停止位置の作用説明図、

【図7】同ロータリソレノイドの正面側から見た中間位置における停止位置の作用説明図、

【図8】同ロータリソレノイドの正面側から見た他方の停止位置の作用説明図、

【図9】従来技術に係るロータリソレノイドの非通電時と０．５〔Ａ〕通電時の回動角度範囲（±３０〔゜〕）対回転トルク特性図、

【図10】従来技術に係るロータリソレノイドの一部抽出拡大断面図を含む断面正面図、

【発明を実施するための形態】

【0020】

次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

【0021】

まず、本実施形態に係るロータリソレノイド１の全体の構成について、図１－図３を参照して具体的に説明する。

【0022】

ロータリソレノイド１は、主要構成として、ヨーク本体部２ｍ、コア部２ｃｐ，２ｃｑ、コイル部３ｐ，３ｑ、ケーシング部４、マグネットロータ部Ｍｒ、コイルボビン１１ｐ，１１ｑを備える。

【0023】

この場合、筒形のヨーク本体部２ｍ，このヨーク本体部２ｍの内周面２ｍｉから中心方向に突出する一対のコア部２ｃｐ，２ｃｑ及び各コア部２ｃｐ，２ｃｑに巻回したコイル部３ｐ，３ｑはステータ部Ｍｓを構成する。ヨーク本体部２ｍは、図２に示すように、ケーシング部４の一部を構成するため、ケーシング部４は、このヨーク本体部２ｍ，このヨーク本体部２ｍの前端開口を閉塞する前端カバー（端面部）４ｓ及びこのヨーク本体部２ｍの後端開口を閉塞する後端カバー（端面部）４ｔにより構成する。このため、ヨーク本体部２ｍは、本来のヨーク本体部２ｍの機能に加えてケーシング部４の一部を兼ねている。ヨーク本体部２ｍは、炭素鋼素材等を用いて筒形に形成する。また、図２に示すように、前端カバー４ｓはヨーク本体部２ｍの前端開口に嵌め込むことにより閉塞するため、全体を円盤状に一体形成するとともに、後端カバー４ｒも、ヨーク本体部２ｍの後端開口に嵌め込むことにより閉塞するため、全体を円盤状に一体形成する。

【0024】

さらに、前端カバー４ｓの中央位置には、後述するマグネットロータ部Ｍｒにおける駆動シャフト５ｓの前側を支持する軸受孔部２１を設けるとともに、後端カバー４ｔの中央位置には、マグネットロータ部Ｍｒにおける駆動シャフト５ｓの後側を支持する軸受孔部２２を設ける。前端カバー４ｓ及び後端カバー４ｔには、それぞれ軸受機能と絶縁機能が求められるため、絶縁性及び耐熱性を有し、かつ摺動性の高い潤滑性樹脂素材等により形成することが望ましい。

【0025】

一方、ヨーク本体部２ｍの内周面２ｍｉから中心方向に１８０〔゜〕対向して突出する一対のコア部２ｃｐ，２ｃｑを備え、少なくとも、ヨーク本体部２ｍ，一対のコア部２ｃｐ，２ｃｑは、それぞれ独立した三部品として用意する。そして、本発明に従って、ヨーク本体部２ｍの内周面２ｍｉとコア部２ｃｐ，２ｃｑの磁気的接続面２ｃｐｏ，２ｃｑｏの間は、図１及び図２に示すように、空隙部Ｇｓを介して磁気的に接続する。この場合、一対のコア部２ｃｐ，２ｃｑの外郭部には合成樹脂素材Ｒにより形成したコイルボビン１１ｐ，１１ｑをそれぞれ装着し、このコイルボビン１１ｐ，１１ｑ上に、コイル部３ｐ，３ｑを巻回構成する。また、ヨーク本体部２ｍの内周面２ｍｉに対向するコア部２ｃｐ，２ｃｑの磁気的接続面２ｃｐｏ，２ｃｑｏに位置する各コイルボビン１１ｐ，１１ｑは、ヨーク本体部２ｍの内周面２ｍｉに沿って延出形成する。

【0026】

この際、コア部２ｃｐの先端に位置するコイルボビン１１ｐの先端部位とコア部２ｃｑの先端に位置するコイルボビン１１ｑの先端部位は近接するため、コイルボビン１１ｐの先端部位とコイルボビン１１ｑの先端部位は、それぞれ連結片部１１ｊｕ，１１ｊｄを介して一体形成するとともに、この連結片部１１ｊｕ，１１ｊｄにより形成した段差部によりコア部２ｃｐ，２ｃｑの先端に当接する位置決め機能を持たせている。これにより、コイルボビン１１ｐと１１ｑは、全体を連続したボビンユニット１１として一体成形することができる。なお、ボビンユニット１１は、難燃性の高い絶縁性合成樹脂素材（例えば、シンジオタクチックポリスチレン等）により全体を一体形成することが望ましい。

【0027】

これにより、ボビンユニット１１に、各コア部２ｃｐ，２ｃｑを装着又はインサート成形により組付けるとともに、この状態で、各コイルボビン１１ｑ，１１ｑに対して、自動巻線機を用いて銅線等のマグネットワイヤＷを巻回することができる。このように、コイル部３ｐ，３ｑを構成するに際し、コア部２ｃｐ，２ｃｑの外郭部に装着するコイルボビン１１ｐ，１１ｑに巻回して構成すれば、コア部２ｃｐ，２ｃｑとコイル部３ｐ，３ｑを絶縁する本来の絶縁機能に加え、ヨーク本体部２ｍとコア部２ｃｐ，２ｃｑ間における空隙部Ｇｓを介在させた位置決めを確実に行うことができるため、信頼性の高いロータリソレノイド１を容易に得ることができる。

【0028】

また、この状態のボビンユニット１１は、そのままヨーク本体部２ｍの内部に挿入して組付けすることができる。組付けた際には、図１に示すように、ヨーク本体部２ｍの内周面２ｍｉに対して、ボビンユニット１１の周方向における四つのほぼ等間隔の外郭部位の外面が面接触し、径方向の位置決めが行われる。さらに、上述した連結片部１１ｊｕ，１１ｊｄとコイルボビン１１ｐ，１１ｑの形状により、コア部２ｃｐ，２ｃｑに対する径方向の位置決めが行われるため、前述した空隙部Ｇｓの間隔Ｌｇを容易に設定できる。このように、空隙部Ｇｓを、コイルボビン１１ｐ，１１ｑによりコア部２ｃｐ，２ｃｑを固定する位置を選定して形成すれば、コイルボビン１１ｐ，１１ｑに対する形状変更等により対応できるため、精度の高い空隙部Ｇｓを容易に形成することができる。

【0029】

空隙部Ｇｓは、単なる空気空間として形成してもよいが、図１－図３に示すように、コイルボビン１１ｐ，１１ｑを形成する合成樹脂素材Ｒを充填することにより、充填樹脂部１１ｆｐ，１１ｆｑとして形成してもよい。このように、空隙部Ｇｓに、コイルボビン１１ｐ，１１ｑを形成する合成樹脂素材Ｒを充填して充填樹脂部１１ｆｐ，１１ｆｑを設ければ、コイルボビン１１ｐ，１１ｑのインサート成形等により一緒に成形できるため、空隙部Ｇｓの間隔Ｌｇを安定に維持できるとともに、金型変更等を行うことなくコイルボビン１１ｐ，１１ｑの一部として容易に成形することができる。以上により、ステータ部Ｍｓを構成することができる。

【0030】

他方、マグネットロータ部Ｍｒは、ステンレス素材等の磁性材料により形成した駆動シャフト５ｓと、この駆動シャフト５ｓの中間部に固定した円筒形のマグネット５ｍを備える。マグネット５ｍは径方向における１８０〔゜〕対向位置にＳ極とＮ極を着磁した二極マグネットである。マグネットロータ部Ｍｒは、図１及び図２に示すように、駆動シャフト５ｓの前側が前端カバー４ｓの中央位置に設けた軸受孔部２１により回動自在に支持されるとともに、駆動シャフト５ｓの後側が後端カバー４ｔの中央位置に設けた軸受孔部２２により回動自在に支持される。

【0031】

また、ケーシング部４の外部に位置するマグネットロータ部Ｍｒの前端付近には、マグネットロータ部Ｍｒの回動角度範囲を所定の角度範囲に規制するストッパ機構部１２を配設する。ストッパ機構部１２は、マグネットロータ部Ｍｒに、一端を固定したレバー状のストッパ１２ｓと、このストッパ１２ｓの回動角度範囲を規制する一方側と他方側に配設した一対の規制部１２ｐ，１２ｑからなる。即ち、ストッパ機構部１２は、マグネットロータ部Ｍｒの回動角度範囲を所定の角度範囲に規制する機能を備えており、マグネットロータ部Ｍｒに一端を固定したレバー状のストッパ１２ｓと、このストッパ１２ｓの回動角度範囲を規制する一方側と他方側に配設した一対の規制部１２ｐ，１２ｑからなる。特に、図１におけるストッパ機構部１２は、マグネットロータ部Ｍｒの回動角度範囲Ｚｒを±１５〔゜〕に設定した。

【0032】

次に、本実施形態に係るロータリソレノイド１の要部構成となる空隙部Ｇｓについて、図１－図５を参照して具体的に説明する。

【0033】

前述したように、この種のロータリソレノイドの場合、通常、ヨーク本体部２ｍの内周面２ｍｉとコア部２ｃｐ，２ｃｑの磁気的接続面２ｃｐｏ，２ｃｑｏ間は、密着又は一体形成することにより磁気的なロスを低減している。

【0034】

一方、一定の目的の下に、磁気特性（回転トルク特性）を改善する観点からは変更の余地がある。そこで、今回、空隙部Ｇｓの有無による影響について、その検証を行うとともに、特に、切換位置を三位置に設定する観点、更には省エネルギ性及び耐久性を高める観点から、空隙部Ｇｓの間隔Ｌｇの選定を行った。

【0035】

まず、非通電時の空隙部Ｇｓの有無による影響について検証を行った。この検証はシミュレーションにより行ったものであり、図４は、ロータリソレノイド１の空隙部Ｇｓの間隔Ｌｇをパラメータ、即ち、間隔Ｌｇ〔ｍｍ〕を、「０」，「０．１」，「０．２」，「０．３」，「０．４」，「０．５」として、非通電時の回動角度範囲「－９０～＋９０〔゜〕」における回転トルクＴｒ〔Ｎｍ〕のトルク値を求めた。

【0036】

図４から明らかなように、空隙部Ｇｓの間隔Ｌｇの大きさにより回動角度範囲に対する回転トルク特性が大きく変化する。具体的には、間隔Ｌｇ〔ｍｍ〕が比較的小さいとき、即ち、「０」と「０．１」〔ｍｍ〕の場合、回動角度が「－３０～０〔゜〕」に変化するとき、回転トルクＴｒ〔Ｎｍ〕は、負の値から「０」に変化し、さらに回動角度が「０～３０〔゜〕」に変化するときは、回転トルクＴｒ〔Ｎｍ〕は、０から正の値に変化する。これに対して、間隔Ｌｇ〔ｍｍ〕が比較的大きいとき、即ち、「０．２」，「０．３」，「０．４」，「０．５」〔ｍｍ〕の場合、回動角度が「－３０～０〔゜〕」に変化するとき、回転トルクＴｒ〔Ｎｍ〕は、正の値から「０」に変化し、かつ「０～３０〔゜〕」に変化するときは、回転トルクＴｒ〔Ｎｍ〕は、０から負の値に変化する。

【0037】

図５は、図４の回動角度範囲「－６０～６０〔゜〕」を抽出して示すとともに、間隔Ｌｇ〔ｍｍ〕が、０．５〔ｍｍ〕（本実施形態）の場合と０〔ｍｍ〕（従来技術）を抽出して示す。図５から明らかなように、非通電時の回転トルク特性Ｐｉは、空隙部が無いときの回転トルク特性Ｐｏに対して回転トルクＴｒの方向（作用方向）が逆方向になる。この傾向は、図４に示す結果から間隔Ｌｇ〔ｍｍ〕が大きくなるに従って大きくなる。

【0038】

したがって、例示する本実施形態のロータリソレノイド１の場合、空隙部Ｇｓの間隔Ｌｇ〔ｍｍ〕を「０．５」〔ｍｍ〕に選定すれば、最も効果的と考えられる。なお、「０．３」，「０．４」〔ｍｍ〕の場合も同様の傾向を示しており、少なくとも「０．３」－「０．５」〔ｍｍ〕の範囲での選定も可能である。また、マグネットロータ部Ｍｒの回動角度範囲Ｚｒは±３０〔゜〕以内に設定することが望ましい。このように設定すれば、図５からも明らかなように、本発明の有効な回動角度範囲Ｚｒをカバーできるため、実施する観点から本発明の作用効果を享受できる安定性及び信頼性の高いロータリソレノイド１を得ることができる。図５には、非通電時に加え、０．５〔Ａ〕通電時の場合の回転トルク特性Ｐｄｉを求めたが、回動角度０〔゜〕付近において、０．０４〔Ｎｍ〕の回転トルクが生じる点を除いて、その傾向は非通電時の場合と同じであった。図中、Ｐｄｏは、０．５〔Ａ〕通電時における空隙部が無いときの回転トルク特性を示す。

【0039】

一般的な（従来の）ロータリソレノイドの場合、磁束の流れは、マグネット５ｍ（Ｎ極）→コア部２ｃｐ→ヨーク本体部２ｍ→コア部２ｃｑ→マグネット５ｍ（Ｓ極）が主体となる。これに対して、本実施形態に係る空隙部Ｇｓ（磁気抵抗）を設けたロータリソレノイド１では、マグネット５ｍ（Ｎ極）→コア部２ｃｐ→コア部２ｃｑ→マグネット５ｍ（Ｓ極）に流れる磁束の量を増加させることができる。これにより、ヨーク本体部２ｍｓとコア部２ｃｐ，２ｃｑ間に流れる磁束とのバランス変化により、非通電時の回転トルク特性Ｐｉを変化させることができるものと想定される。

【0040】

次に、本実施形態に係るロータリソレノイド１の動作（作用）について、図６－図８を参照して具体的に説明する。

【0041】

まず、図６に示すように、コイル部３ｐ，３ｑに対して、順方向の通電を行えば、コア部２ｃｐにＳ極が発生し、かつコア部２ｃｑにＮ極が発生する。これにより、マグネット５ｍのＳ極がコア部２ｃｑのＮ極に吸引され、かつマグネット５ｍのＮ極がコア部２ｃｐのＳ極に吸引されるため、マグネットロータ部Ｍｒの回動変位によりストッパ１２ｓが一方の規制部１２ｐに当接する。即ち、第一位置Ｘ１で停止する。

【0042】

一方、この状態で通電を解除、即ち、非通電状態にすれば、図７に示すように、マグネットロータ部Ｍｒの回動変位によりストッパ１２ｓは、一方の規制部１２ｐと１２ｑ間の中間位置で停止する。この場合、図５に示す回転トルク特性Ｐｉに従って、コア部２ｃｐ，２ｃｑの作用により、マグネットロータ部ＭｒのＮ極はコア部２ｃｐから離れる方向に変位するとともに、マグネットロータ部ＭｒのＳ極はコア部２ｃｑから離れる方向に変位し、回転トルクＴｒが０となる中間位置、即ち、第三位置Ｘ３で停止する。

【0043】

さらに、この状態で、コイル部３ｐ，３ｑに対して、図６に示した通電方向（順方向）に対して逆方向の通電を行えば、図８に示すように、コア部２ｃｐにＮ極が発生し、かつコア部２ｃｑにＳ極が発生する。これにより、マグネット５ｍのＳ極がコア部２ｃｐのＮ極に吸引され、かつマグネット５ｍのＮ極がコア部２ｃｑのＳ極に吸引されるため、マグネットロータ部Ｍｒの回動変位によりストッパ１２ｓが他方の規制部１２ｑに当接する。即ち、第二位置Ｘ２で停止する。

【0044】

なお、第一位置Ｘ１から第二位置Ｘ２に直接切換えたり、第二位置Ｘ２から第一位置Ｘ１に直接切換える場合には、従来のロータリソレノイドと同様に、通電方向を非通電状態にすることなく、順方向から直ちに逆方向へ切換え、又は逆方向から直ちに順方向へ切換えればよく、従来の場合と同様、二位置切換を行うことができる。

【0045】

このように、本実施形態に係るロータリソレノイド１によれば、基本構成として、ヨーク本体部２ｍの内周面２ｍｉとコア部２ｃｐ，２ｃｑの磁気的接続面２ｃｐｏ，２ｃｑｏの間を、空隙部Ｇｓを介して磁気的に接続するとともに、当該空隙部Ｇｓの間隔Ｌｇを、マグネットロータ部Ｍｒに対して設定した回動角度範囲Ｚｒにおける角度に対する非通電時の回転トルク特性Ｐｉが、空隙部が無いときの回転トルク特性Ｐｏに対して回転トルクＴｒの方向が逆方向になるように設定したため、非通電状態では回動角度範囲Ｚｒにおける回転トルクＴｒが０となる回動角度の中間位置で停止させることができる。これにより、停止位置の位置数を三位置、即ち、回動角度範囲Ｚｒの一端位置（第一位置Ｘ１），他端位置（第二位置Ｘ２），中間位置（第三位置Ｘ３）の三位置に設定することができる。この結果、停止位置を増やすための追加のロータリソレノイドは不要となり、大幅なコスト削減及び全体機構の大型化を回避することができる。

【0046】

また、起動時における印加電圧を低く設定することができるため、消費電力の低減化による省エネルギ化を促進できるとともに、発熱の抑制、更には回転トルク特性の安定化を図ることができる。しかも、終端付近におけるマグネットロータ部Ｍｒの加速を低減できるため、終端の停止時に発生する衝撃力を抑制できるとともに、この衝撃力に伴う反力がマグネットロータ部Ｍｒ及び軸受孔部を有する端面部４ｓ，４ｔを介してステータ部Ｍｓ側に伝達されるのを低減できるため、ロータリソレノイド１全体の耐久性を高めることができる。

【0047】

以上、好適実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値等において、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。

【0048】

例えば、本発明において、ヨーク本体部２ｍの内周面２ｍｉから中心方向に１８０〔゜〕対向して突出する一対のコア部２ｃｐ，２ｃｑは、一組の意味であり、二組以上を含む場合を排除するものではない。また、実施形態では、空隙部Ｇｓの間隔Ｌｇとして、０．５〔ｍｍ〕に設定した場合を示したが、図４に示すように、例示の場合、「０．３」，「０．４」〔ｍｍ〕の間隔Ｌｇであっても同様の効果を得れることを確認できる。換言すれば、「０．２」〔ｍｍ〕以上であれば、任意の間隔Ｌｇを選択することが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0049】

本発明に係るロータリソレノイドは、ステータ部に通電することによりマグネットロータ部を所定の回動角度範囲で変位させる機能を有する各種タイプのロータリソレノイドに利用することができる。

【符号の説明】

【0050】

１：ロータリソレノイド，２ｍ：ヨーク本体部，２ｍｉ：ヨーク本体部の内周面，２ｃｐ：コア部，２ｃｑ：コア部，２ｃｐｏ：磁気的接続面，２ｃｑｏ：磁気的接続面，３ｐ：コイル部，３ｑ：コイル部，４：ケーシング部，４ｓ：端面部，４ｔ：端面部，１１ｐ：コイルボビン，１１ｑ：コイルボビン，１１ｆｐ：充填樹脂部，１１ｆｑ：充填樹脂部，１２：ストッパ機構部，Ｍｓ：ステータ部，Ｍｒ：マグネットロータ部，Ｇｓ：空隙部，Ｌｇ：空隙部の間隔，Ｚｒ：回動角度範囲，Ｘｃ：中央位置，Ｔｒ：回転トルク，Ｐｉ：空隙部を設定した際の非通電時の回転トルク特性，Ｐｏ：空隙部が無いときの非通電時の回転トルク特性，Ｒ：合成樹脂素材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】