[发明专利]旋转螺线管

说明书

技术领域

本发明涉及一种使输出轴在一定角度范围反复转动的旋转螺线管。

背景技术

以往，以输出轴为中心在一定角度范围反复转动的旋转螺线管用作产业用机械的驱动源。作为该种旋转螺线管，例如已知一种在输出轴的转动方向上隔着空隙而对置配置磁铁和电磁线圈的所谓径向气隙结构的旋转螺线管（参照专利文献1）。然而，该径向气隙结构的旋转螺线管的形状由于电磁线圈的配置等关系而不得不变大，因此存在成本上升的倾向。

针对该问题，近几年提出一种在与输出轴平行的方向上隔着空隙来配置磁铁和电磁线圈的所谓轴向气隙结构的旋转螺线管（参照专利文献2）。该轴向气隙结构的旋转螺线管中，将以极性不同的方式并排的2个磁铁配置成与在中心配置有主磁极的电磁线圈在轴向对置，在2个磁铁的与电磁线圈相反的一侧隔着空隙配置由磁性体构成的摆动磁轭（后磁轭），这是一种有利于小型化的结构。

在轴向气隙结构的旋转螺线管中，通过对电磁线圈进行通电，摆动部分向一个方向转动，其一部分接触到限制部，从而限制摆动部分的移动。若以前述方向的相反方向对电磁线圈进行通电，则摆动部分向相反方向转动并接触到其他限制部，从而移动被限制。因此，若控制对电磁线圈的通电，则能够使输出轴在一定角度范围反复转动。并且，当阻断对电磁线圈的通电时，摆动部分通过磁铁的磁吸引力而自我保持在与限制部接触的位置。

在该种旋转螺线管中，根据用途既要求小型化又要求适当的自我保持力和动作速度的特性，且通常使用高价的稀土类烧结材料作为使用的磁铁。

图17为表示以往的轴向气隙结构的旋转螺线管的剖视图，对非通电时的自我保持状态下的磁通路径进行说明。旋转螺线管的框体200包括上壳体201、下壳体202及以包围上壳体201和下壳体202之间的周围的方式配置的侧面壳体203，这些壳体由磁性体构成。支承在上壳体201和下壳体202之间的输出轴204的作为其输出端的上部从上壳体201导出。在框体200内，在输出轴204中靠近上壳体201的位置安装有平行于与输出轴204正交的面的摆动磁轭205。在该摆动磁轭205的末端侧（旋转自由端侧）的位置，利用未图示的非磁性保持架等安装有两个磁铁206、207。两个磁铁206、207在与输出轴204的轴向平行的上下方向被磁化，且分别以互不相同的磁极朝下侧的方式并排放置，并且，两个磁铁206、207隔着气隙与摆动磁轭205对置。

在摆动磁轭205的末端侧的下方设置有将主磁极208配置在中心的环形电磁线圈209，主磁极108的下端部支承在下壳体202且与其磁耦合。在侧面壳体203的与磁铁206、207对应的高度位置，以与摆动磁轭205的转动方向正对的方式安装有限制部210、211。

当为这种结构的旋转螺线管时，在图17所示的状态下若通过对电磁线圈209通电将主磁极208励磁成其上部成为N极，则由于其中一个（右侧）磁铁206的与电磁线圈209对置的下表面为N极，因此在其中一个磁铁206中产生磁斥力从而对摆动磁轭205作用有转动力，摆动磁轭205以使其中一个磁铁206远离主磁极208的方式转动。在该转动过程中，作用于其中一个磁铁206的斥力随着摆动磁轭205的转动而逐渐减少，相反，在另一个（左侧）磁铁207中，下表面的S极对主磁极208的吸引力逐渐增大，因此摆动磁轭205的转动持续进行到其一部分与限制部210抵接。

若从另一个磁铁207与电磁线圈209的主磁极208对置的状态，向前述方向的相反方向对电磁线圈209通电而以主磁极208的上部成为S极的方式对电磁线圈209进行励磁，则摆动磁轭205向所述方向的相反方向转动，再次成为图17的状态。摆动磁轭205的转动完成之后，即使停止对电磁线圈209的通电，由于某一磁铁206、207磁吸引主磁极208，因此可以保持摆动磁轭205的转动位置。

图17中的箭头表示磁通的流动。从其中一个磁铁206的N极出来的磁通的磁路主要为经由主磁极208并经过下壳体202及侧面壳体203并从空气中回到另一个磁铁207的S极的路径r1、以及进入侧面壳体203的磁通从上壳体201以其中一个磁铁206的上部的摆动磁轭205为目标从空气中返回的路径r2。

在该情况下，由于任一路径r1、路径r2均具有较长的空隙，因此磁通需通过该空气区域，因而磁阻变大。并且，由于摆动磁轭205与磁铁206、207之间设有气隙，因此此处也产生较大的磁阻。另外，在对电磁线圈209进行通电时，也构成类似的磁回路。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利3240351号公报