CN100495873C - 电磁致动器 - Google Patents

Abstract

一种电磁致动器(1)，其包括转子(2)和定子(3)，将线圈(4、5)缠绕在该定子(3)周围，所述线圈布置成面对该转子(2)的外周部分。所述定子大致为字母C形，并且所述转子(2)设置成使该转子(2)的旋转轴(21)位于被定子(3)包围的空间内。当将虚拟基线(BL)设定为穿过所述旋转轴(21)的位置并将定子(3)分成左右侧时，所述定子的两个端部(11、12)的每一个形成在以旋转轴的位置作为中心(CT)的基线(BL)两侧的预定角度范围内。在该电磁致动器(1)中，由于所述端部(11、12)布置在预定范围内，因此能够不受阻碍地将线圈有效缠绕在定子上。

Description

电磁致动器

技术领域

本发明大体上涉及用于光学装置(例如，照相机)中的小型电磁致动器，更具体地，涉及一种电磁致动器，其具有这样形状的定子，其中在制造过程中可有效地缠绕线圈并且可保持该电磁致动器的性能。

背景技术

容置在自动调焦照相机中的快门装置例如通过电磁致动器驱动。近年来，照相机的尺寸和重量以显著速度减小。这就有必要提供小型且高精度的电磁致动器。专利文献1公开了具有两个线圈的电磁致动器，这两个线圈围绕固定元件(定子)设置并同时被励磁以使转动元件(转子)旋转。

图4是示意性表示专利文献1中公开的电磁致动器100的平面图。具有等腰梯形形状的定子103围绕转子101布置。定子103包括三个磁极104、105和106。第一线圈108和第二线圈109分别设置在左侧和右侧。通过控制供应给线圈108和109的电流方向以改变磁场方向而使由永磁体制成的转子101旋转。通过设置在左侧和右侧的线圈108和109使第三磁极106励磁。特别地，第三磁极106具有靠近转子101的突出部分107。突出部分107使得在无磁场(无电流)时转子101的北极(或南极)定位成与该突出部分107相对应。

专利文献1：日本专利申请特开平2—2382号公报

发明内容

本发明要解决的问题

上述专利文献1中公开的电磁致动器100以这样的方式构成，即，定子103几乎围绕转子101的整个外周。因此，该致动器具有期望的结构，这是因为线圈108和109产生的磁通很难泄漏，这样传输给转子101的磁通足以获得增强的转动力。

然而，在上述电磁致动器100的制造中存在缺陷。如图4所示，定子103设置成围绕转子101的外周，该定子具有设置在其左侧和右侧的线圈108和109。在实际制造过程中，使线圈直接缠绕具有这种形状的定子是不可能的。因此，为了制造上述电磁致动器100，例如，可拆开地形成定子103，同时单独制备线圈108和109。于是，需要另外的过程来组装它们。在上述电磁致动器100的制造过程中，需要比传统致动器更多的部件，这使得组装操作复杂并且增加了工时。

如上所述，考虑到电磁致动器的性能，电磁致动器100是理想的电磁致动器。然而，考虑到制造，其存在这样的问题，即，增加了部件数量从而使制造过程变得复杂，因而导致制造成本增加。

因此，本发明的目的是提供一种电磁致动器，其具有这样的结构，其中可保持该电磁致动器的性能并且可提高制造过程中的效率。

解决问题的方法

上述目的可通过这样一种电磁致动器来实现，该电磁致动器包括转子和定子，将线圈缠绕在该定子周围以面对该转子的外表面部分。所述定子为C形；所述转子布置成使其旋转轴位于被所述定子包围的空间内；并且当将虚拟基线设定为穿过所述旋转轴的中心并使所述定子分成左右两侧时，所述定子的两端分别形成在相对于作为中心的所述旋转轴从所述虚拟基线15度到90度的范围内，所述定子包括分别布置在两端上的第一磁极和第二磁极，并且还包括布置在该第一磁极和第二磁极之间的中间位置的第三磁极；并且所述线圈包括：第一线圈，该第一线圈缠绕在所述第一磁极和所述第三磁极之间的位置周围；第二线圈，该第二线圈缠绕在所述第二磁极和所述第三磁极之间的位置周围。

根据本发明，当在制造过程中通过使用绕线装置将线圈缠绕在定子周围时，定子的端部(可成为障碍)布置在从15度到90度的范围内。因此可没有问题地将线圈有效缠绕在定子周围。还可以将定子的端部设置成具有更宽的角度范围，从而在将所述端部设成磁极的情况下能够保持所述电磁致动器的最初性能。因此，根据本发明，可提供能够被有效制造的电磁致动器，同时保持该电磁致动器最初提供的性能。

当使用绕线装置将线圈线缠绕在定子周围时，上述角度范围设定成使定子的端部不会成为障碍的最大范围。此外优选地，所述定子包括抑制线圈错位或解体(disintegration)的肩部。通过这种定子，当将线圈缠绕在定子周围时可将线圈定位在给定位置，并且缠绕的线圈可稳固地保持在给定位置处。

发明效果

如上所述，根据本发明，可提供一种电磁致动器，其中可提高制造效率并且可保持该电磁致动器最初提供的性能。

附图说明

图1是表示根据本发明实施例的电磁致动器的主要元件的视图；

图2(A)和图2(B)示意性地表示如何将线圈缠绕在定子周围；

图3是具有更优选形状的定子的立体图；以及

图4是示意性地表示传统的电磁致动器的平面图。

具体实施方式

现在将参照附图给出对根据本发明实施例的快门装置的描述。

图1是表示根据本发明实施例的电磁致动器1的主要元件的视图。电磁致动器1包括转子2和定子3。转子2可沿两个方向旋转地布置在电磁致动器1的中央。定子3布置成面对转子2的外表面。转子2具有柱状形状，并且横截面为圆形。定子3为C形平面形状并且一体形成。定子3形成为关于几何中心线的基线BL(其穿过转子2的中心)大致对称。转子2的旋转轴21设置在被C形定子3包围的空间内，且转子2容置在该空间内部。

这里，C形不仅指看起来像字母C的形状，而且指例如圆形、椭圆形或多边形的封闭形状，使其一部分裂开以开口。这里，电磁致动器1在图1中以这样的方式示出，即，定子3的开口侧，即端部11和12布置在该定子的上侧。

转子2具有包括两个北磁极和两个南磁极在内的四个磁极。转子2是永磁体，以将相同极性定位成彼此面对并可绕旋转轴21沿两个方向转动地设置的方式磁化该永磁体。上述C形的两个端部11和12形成为面对转子2的外表面。端部11和12分别用作第一磁极11和第二磁极12。在第一磁极11和第二磁极12之间的中间位置布置第三磁极13。

考虑到生产效率而形成电磁致动器1中的定子3。对这点进行描述。如果第一磁极11和第二磁极12设置成以较大面积面对所述外周，就有可能如图4所示的传统电磁致动器那样有效地利用从线圈施加的磁通。然而，如上所述，如果第一磁极11和第二磁极12宽于给定宽度，则线圈就不能直接缠绕在定子3周围。这会引起制造效率急剧降低的问题。因此，在电磁致动器1中，考虑到制造效率而规定定子3的形状，同时保持电磁致动器希望的性能。

在电磁致动器1的制造中，线圈4和5缠绕在定子3的左侧和右侧。换言之，第一线圈4缠绕在第一磁极11和第三磁极13之间，而第二线圈5缠绕在第二磁极12和第三磁极13之间。以这样的方式来构造电磁致动器1中的定子3，即，第一磁极11和第二磁极12(它们也用作所述端部)在制造过程中不构成障碍。

参照图1对定子3的形状进行详细描述。磁极(两个端部)11和12形成在以旋转轴21的中心CT为中心的两侧的给定角度内。这里，上述给定角度例如在从基线BL沿两个方向从15度到90度的范围内。所述形状规定成使磁极11和12位于上述范围内。该角度范围表示在制造过程中，在缠绕线圈4和5的同时不会出现问题并且可有效进行缠绕过程的最大范围。

图1所示的定子3具有45度的角α和75度的角β。角α由基线BL以及端部11和12的较近侧形成。角β由基线BL以及端部11和12的较远侧形成。在定子3中，角α和角β都位于相对于基线BL从15度到90度的范围内。该范围条件对设置在左侧和右侧的端部11和12是相同的。因此，角(β—α)产生了磁极宽度。如有需要，该宽度可根据施加给转子2的磁通量来配置。距基线BL的给定角度范围相当宽，为15度到90度。因此可保持足够的必要磁通。

这里，将参照图2(A)和图2(B)对在制造过程中线圈4和5缠绕在定子3周围的情形进行描述。图2(A)和图2(B)示意性地表示如何缠绕第一线圈4和第二线圈5。更具体地，图2(A)表示缠绕线圈4的情况。图2(B)表示缠绕线圈5的情况。在这些附图中，局部示出了绕线装置。定子3在给定位置固定到绕线装置的固定夹具51上。在供应铜线55的同时，供线嘴52绕旋转中心MC旋转。通过该操作，首先，将第一线圈4缠绕在定子3的左侧周围，如图2(A)所示。随后，将第二线圈5缠绕在定子3的右侧周围，如图2(B)所示。

如在附图中可以看出，在缠绕用于线圈的铜线55的同时，有必要不会使转子2的磁极11和12与铜线55产生干涉。若磁极11和12的宽度太大，就不能通过使用绕线装置(未示出)而将线圈缠绕在定子3周围。考虑这一点，这就是在电磁致动器1中定子3具有上述形状的原因。对于包括在电磁致动器1内的定子3，可通过使用绕线装置高速缠绕线圈，从而有效地进行制造。

再次参照图1对包括在电磁致动器1内的其它元件进行描述。当第一线圈4通电(active)时，第一磁极11被励磁。当第二线圈5通电时，第二磁极12被励磁。另一方面，第三磁极13通过第一线圈4和第二线圈5两者被励磁。因此，所述励磁表现为第一线圈4和第二线圈5二者的导电状态的组合。

此外，用虚线表示电流控制电路25，其连接到电磁致动器1中的第一线圈4和第二线圈5上。根据本发明的当前实施例，从电流控制电路25供应电流以使第一线圈4和第二线圈5励磁。在电流供应中有两种模式。在第一模式，从电流控制电路25供应电流以使第一线圈4和第二线圈5励磁，并且通过改变对各线圈的电流供应方向来控制转子2的驱动状态。在该第一模式，存在两种状态，其中第一磁极11和第二磁极12被励磁成相同极性和不同极性。若第一磁极11和第二磁极12被激励成相同极性，则导致第三磁极13的极性强于这些极性。相反的是，若第一磁极11和第二磁极12被激励成不同极性，则第三磁极13中的磁化被抵消，导致无磁化状态。

在第二模式，从电流控制电路25供应电流以励磁第一线圈4和第二线圈5中的任一个，并且通过改变其电流供应方向来控制转子2的驱动状态。在该第二模式，仅第一线圈11或第二线圈12被励磁，并且通过改变其电流供应方向可将极性改变为相反极性。在该第二模式，第三磁极13被激励成与已被励磁的第一磁极或第二磁极相反的极性。

在所述第一模式，以第一线圈4和第二线圈5被励磁的两相激励状态控制转子2的驱动。同时，在所述第二模式，以第一线圈4或第二线圈5被励磁的单相激励状态控制转子2的驱动。

图3是具有更优选形状的定子3的立体图。在图3中，与图1中相同的元件和构造具有相同的附图标记。定子3中的第一磁极11和第二磁极12形成为面对着转子2(未示出)的周面，并形成为纵向长以对应于转子2的较长侧的长度。定子3包括在其两侧的臂部31和32，并且臂部31和32连接至基部35。第三磁极13布置在基部35的中央。第三磁极13也与第一磁极11和第二磁极12相同形成为纵向长。

在定子3中，将线圈4和5缠绕在臂部31和32周围以使第一至第三磁极励磁。在相应臂部的后端上设置有肩部33和34，从而将线圈4和5定位成防止线圈4和5的错位或解体。如此设置的肩部33和34实现了这样的结构，其中缠绕在臂部31和32周围的线圈4和5确实定位并保持在给定位置。在磁极11至13的顶部上形成有凹陷部37至39。根据当前实施例的电磁致动器1结合成顶部和底部均设有壳体的模块。凹陷部37至39用于设置并定位这些壳体。

如上所述，所述磁极以这样的方式设置在电磁致动器1的端部上，即，在制造过程中其位置不会造成问题，从而能够实现有效的制造过程。而且，形成磁极的范围可配置成足够宽以保持该电磁致动器的性能。

尽管以上已对优选实施例进行了描述，然而本发明并不限于上述实施例，在不偏离本发明的范围的情况下，可做出其它实施例、变型和改进。本发明可应用于线圈缠绕在其周围的任何定子。尽管已对具有四个磁极的转子2的结构进行了示例性描述，然而也可应用其它结构。

Claims (3)

1、一种电磁致动器，其包括转子和定子，将线圈缠绕在该定子周围以面对该转子的外表面部分，该电磁致动器的特征在于：

所述定子为C形；

所述转子布置成使其旋转轴位于被所述定子包围的空间内；

当将虚拟基线设定为穿过所述旋转轴的中心并使所述定子分成左右两侧时，所述定子的两端分别形成在相对于作为中心的所述旋转轴从所述虚拟基线15度到90度的范围内；

所述定子包括分别布置在两端上的第一磁极和第二磁极，并且还包括布置在该第一磁极和第二磁极之间的中间位置的第三磁极；并且

所述线圈包括：第一线圈，该第一线圈缠绕在所述第一磁极和所述第三磁极之间的位置周围；第二线圈，该第二线圈缠绕在所述第二磁极和所述第三磁极之间的位置周围。

2、根据权利要求1所述的电磁致动器，其特征在于，所述定子包括抑制所述线圈错位或解体的肩部。

3、根据权利要求1或2所述的电磁致动器，其特征在于，所述定子形成为关于所述虚拟基线对称。

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