DE19535156B4 - Schwingmotor - Google Patents

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Shigeru Yotsukaido Tagami
Kazuo Yotsukaido Akimoto
Masaki Yotsukaido Tanaka
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    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K33/16Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with polarised armatures moving in alternate directions by reversal or energisation of a single coil system
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    • H02K1/272Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/2726Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of a single magnet or two or more axially juxtaposed single magnets

Abstract

Schwingmotor, umfassend
einen Spulenkörper (1) mit einem nach außen offenen Abschnitt (1a) zur Aufnahme einer auf den Spulenkörper (1) gewickelten Spule (2) sowie einer durchgehenden, zentralen Öffnung, die auf einer Stirnseite des Spulenkörpers (1) einen vergrößerten Querschnittsbereich aufweist,
einen Rotor (4), der drehbar in dem vergrößerten Querschnittsbereich des Spulenkörpers (1) angeordnet ist, wobei
der Rotor (4) einen zylindrischen Permanentmagneten (4b) aufweist, der auf seinem Umfang mit zwei Polen (A, B) magnetisiert ist, deren Zentren einen Magnetisierungswinkel größer als 90°, aber kleiner als 180° einschließen und sich in oder direkt angrenzend an den vergrößerten Querschnittsbereich des Spulenkörpers (1) befinden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schwingmotor mit einem Rotor, der eine Schwingbewegung ausführt.
  • Herkömmlicherweise ist ein Motor bekannt, in dem einer Spule Energie zugeführt wird, so daß sie als Elektromagnet dient und eine magnetische Kraft auf einen Rotor mit einem Magneten ausübt, um den Rotor in Schwingung zu versetzen. In einem solchen Motor wird ein Permanentmagnet, der mit zwei oder vier Polen magnetisiert ist, verwendet. Eine 180°-Magnetisierung, in der zwei Pole bei Positionen entlang der Mittellinie des Rotors lokalisiert sind, ist in dem Fall der Magnetisierung mit zwei Polen, und eine 90°-Magnetisierung in dem Fall der Magnetisierung mit vier Polen normalerweise durchgeführt worden.
  • Eines der Probleme, das dem oben genannten bekannten Motor inhärent ist, ist es, eine hohe Ausgangsleistung effizient zu erhalten, während der Leistungsverbrauch so gering wie möglich ist. Beispielsweise offenbart die ungeprüfte japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung JP 93-70168 U eine Anordnung, in der eine magnetische Kraft, die durch eine Spule und einen in den Windungen der Spule lokalisierten Rotor hervorgerufen wird, effektiv verwendet wird, um eine hohe Ausgangsleistung zu erhalten. Allerdings kann diese Anordnung, da sie die Lager in einem Spulenkörper anbringen muß, den Rotor nicht genau halten, und demgemäß ist es schwierig, diesen Motor in der Praxis zu verwenden. Somit hat das Bedürfnis bestanden, einen Motor zu entwickeln, der effizient eine hohe Ausgangsleistung mit einem einfachen Aufbau erzeugen kann.
  • Ein anderes Problem ist es, daß der Motor weiter durch ein magnetisches Feld außerhalb des Motors, wenn es vorhanden ist, beeinflußt wird, und demgemäß die Bewegung des Motors unstabil wird. Dies ist insbesondere in dem Fall beachtlich, in dem ein Motor verwendet wird, der einen Rotor hat, der mit mehr als vier Polen magnetisiert ist. Andererseits ergibt sich ein Problem dahingehend, dass der Motor andere Elemente im Außenraum desselben während des Betriebs des Motors magnetisch beeinflusst. In diesem Fall ist der Ort, an dem der Motor installiert werden kann, beschränkt.
  • Die US 5 334 893 A offenbart einen Schwingmotor, bei dem der Rotor einen zylindrischen Permanentmagneten aufweist, der auf seinem Umfang mit zwei Polen magnetisiert ist, deren Zentren einen Magnetisierungswinkel größer als 90° und kleiner als 180° einschließen. Jedoch differiert die sonstige Gestaltung des magnetischen Kreises erheblich von dem hier gezeigten.
  • Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schwingmotor zu schaffen, der einen relativ einfachen Aufbau hat, der effizient eine hohe Ausgangsleistung erzeugen kann und der kaum durch externe magnetische Kräfte beeinflusst wird, während er selbst kaum Elemente außerhalb des Motors magnetisch beeinflusst.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Schwingmotor gemäß Anspruch 1 oder 2.
  • Durch diese Anordnung kann eine große Ausgangsleistung effizient durch eine Antriebsspannung, die geringer als die herkömmlich erforderliche ist, erhalten werden. Weiter beeinflusst der Schwingmotor durch diese Anordnung kaum den Außenraum des Motors magnetisch und wird kaum durch ein externes magnetisches Feld beeinflusst.
  • Weiter liegen in dem Fall, in dem ein Rotor mit einem Permanentmagneten, der mit vier magnetischen Polen magnetisiert ist, verwendet wird, zwei dieser vier Pole von der Mitte des Rotors entfernt und in der Nähe der oben genannten Spule und haben einen Magnetisierungswinkel, der größer als 90°, aber kleiner als 180° ist, die verbleibenden zwei der vier Pole haben eine magnetische Leistungsfähigkeit, die schwächer als die der zwei Pole ist, die in der Nähe der Spule liegen.
  • Durch diesen Aufbau kann die Herstellung des Permanentmagneten erleichtert werden.
  • Weiterhin kann ein aus magnetischem Material bestehendes Joch an dem Spulenkörper befestigt werden.
  • In diesem Fall kann eine höhere Ausgangsleistung effizient erhalten werden.
  • Außerdem kann der Schwingmotor in einer Fokussiereinrichtung einer Kamera verwendet werden, so daß ein Objektiveinstellelement durch den Schwingmotor durch eine Sperrklinke zum Einstellen des Brennpunkts verschoben wird. Die Einrichtung, die mit kleinen Schritten genau fokussieren kann, kann mit niedrigem Energieverbrauch betrieben werden, und eine Beeinflussung von magnetischen Feldern kann kaum durch andere Elemente, wie beispielsweise einen Sektoröffnungsmotor, bewirkt werden.
  • Im folgenden wird die Erfindung näher anhand von in der Zeichnung dargestellten vorzugsweisen Ausführungsformen erläutert. In der Zeichnung zeigen:
  • 1 eine Draufsicht in Schnittform, die einen Schwingmotor in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 2 eine Draufsicht, die die erste Ausführungsform darstellt;
  • 3 eine Seitenansicht in Schnittform, die die erste Ausführungsform, an der ein Gehäuse angebracht ist, darstellt;
  • 4 eine erklärende Ansicht, um das Magnetfeld eines bekannten Schwingmotors zu zeigen;
  • 5 eine erklärende Ansicht, um das Magnetfeld des Schwingmotors gemäß der vorliegenden Erfindung zu zeigen;
  • 6 eine Draufsicht in Schnittform, die eine zweite Ausführungsform darstellt;
  • 7 eine Draufsicht, die die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 8 eine Seitenansicht in Schnittform, die die zweite Ausführungsform, an der ein Gehäuse angebracht ist, darstellt;
  • 9 eine erklärende Ansicht, die die Äquipotentiallinien an der Position eines Rotors in einem Zustand darstellt, in dem der Permanentmagnet entfernt ist;
  • 10 eine erklärende Ansicht, die einen Zustand darstellt, in dem ein Joch an der in 9 gezeigten Anordnung angebracht ist;
  • 11 eine Draufsicht in Schnittform, die eine dritte Ausführungsform darstellt; und
  • 12 eine Vorderansicht, die eine Kamera darstellt, in der die zweite Ausführungsform integriert ist.
  • Eine erste Ausführungsform eines Schwingmotors gemäß der vorliegenden Erfindung ist in den 1 bis 3 gezeigt.
  • Bezugnehmend auf 1, die eine Querschnittsansicht ist, die die wesentlichen Teile dieses Schwingmotor darstellt, ist eine Vertiefung 1a in der äußeren Peripherie eines aus Plastik bestehenden Spulenkörpers 1 gebildet und eine Spule (Windungen) sind in dieser Vertiefung aufgewickelt. Wie in 2 gezeigt, ist ein Paar Anschlußbauteile 1b an einem Endabschnitt des Spulenkörpers 1 vorgesehen und an elektrisch leitenden, aus Metall oder dgl. bestehenden Stiften 3 entsprechend an demselben befestigt, und weiterhin sind zwei Enden der Spule 2 entsprechend an die Stifte 3 angeschlossen. Diese Stifte 3 sind mit einer Stromversorgungseinrichtung, die nicht gezeigt ist, verbunden, um die Spule 2 durch die Stifte 3 mit Energie zu versorgen. Ein Rotor 4 ist drehbar an einer Position in der Nähe des einen Endabschnittes des Spulenkörpers 1 vorgesehen. Dieser Rotor 4 umfaßt eine Mittelwelle 4a aus Metall und einen Permanentmagneten 4b, wie beispielsweise einen gesinterten Samariumkobalt-(Sm-Co) oder einen Plastikmagneten (Pla-Mag). Ein Rotor 4, der mit zwei Polen magnetisiert ist, wird als Rotor 4 gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet und die magnetisierten Positionen A, B desselben liegen von der Mitte des Rotors entfernt in Richtung zu der Seite der Spule 2, wobei ein Magnetisierungswinkel größer als 90°, aber kleiner als 180° ist. Insbesondere sind, wie in 1 gezeigt, die Positionen A, B beider Pole in Richtung der Spule verschoben, so daß sie in den hohlen Abschnitt des Spulenkörpers 1 treten, und der Magnetisierungswinkel beträgt in dieser Ausführungsform ungefähr 120°. Es wird angemerkt, daß in dem Fall einer Schwierigkeit in der Magnetisierung bei einem Magnetisierungswinkel von 120° für einen tatsächlich kreisförmigen Rotor ein nichtmagnetischer Teil (der nicht als Magnet dient) auf der der Spule gegenüberliegenden Position, von der Spule entfernt, vorgesehen ist, um so eine Magnetisierung bei einem Magnetisierungswinkel von 120° zu liefern. Im Fall des Schwingmotors tritt keine Beeinträchtigung des Betriebes auf, sogar wenn der Rotor auf der von der Spule entfernten Seite keine Magnetisierung aufweist. Bezugnehmend auf 3 (Längsschnittansicht) ist ein solcher Zustand gezeigt, in dem der Spulenkörper 1 und die Spule 2, die in den 1 und 2 gezeigt sind, in einem Gehäuse vorgesehen sind. Das heißt, daß der Spulenkörper 1 vertikal zwischen einem oberen und unteren Gehäuseteil 5, 6 eingeklemmt ist, und die Mittenwelle 4a des Rotors 4 in Lagern 5a, 6a eingepaßt ist, so daß der Rotor drehbar gehaltert ist.
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform dient die Spule 2, wenn sie durch die in den Figuren nicht gezeigte Energieversorgungseinrichtung durch die Stifte 3 mit Energie versorgt wird, als Elektromagnet. Die Wirkungspunkte zwischen dem Rotor 4 und der Spule 2 befinden sich in der Nähe der Punkte X, Y, wo die Positionen A, B der Pole des Permanentmagneten 4b und der Spule 2 einander benachbart sind. Demgemäß empfängt der Permanentmagnet 4b, wenn ein Strom in einer bestimmten Richtung der Spule 2 zugeführt wird, an der Polposition A eine Anziehungskraft von dem Wirkungspunkt X und an der Polposition B eine abstoßende Kraft von dem Wirkungspunkt Y, so daß der Rotor 4 zur Drehung neigt. Weiter empfängt der Permanentmagnet 4b, wenn ein Strom in die entgegengesetzte Richtung zugeführt wird, an der Position A von dem Wirkungspunkt X eine abstoßende Kraft und an der Polposition B von dem Wirkungspunkt Y eine anziehende Kraft, so daß sich der Rotor 4 in umgekehrter Richtung dreht. Demgemäß wiederholt der Rotor 4, wenn die Richtung, in der der Strom der Spule 2 zugeführt wird, alternierend geändert wird, eine Schwingungsbewegung. In dieser Ausführungsform liegt die Schwingungsbewegung in einem Bereich von ± 5°.
  • Wie oben beschrieben, ist in dem Schwingmotor gemäß der vorliegenden Erfindung der Permanentmagnet 4b des Rotors 4 mit zwei Polen an den Positionen A, B magnetisiert, welche von der Mitte des Rotors 4 entfernt in der Nähe der Spule 2 liegen, die Polpositionen A, B sind benachbart zu der Spule 2, so daß ein Drehmoment zum Rotieren des Rotors 4 effektiv durch eine magnetische Kraft, die durch die Spule 2 erzeugt wird, bewirkt werden kann, und demgemäß eine höhere Ausgangsleistung erhalten werden kann, sogar wenn die zugeführte Energie geringer ist. Der Grund dieser Tatsache wird im folgenden unter Bezugnahme auf die 4 und 5 erklärt.
  • 4 zeigt ein Magnetfeldmuster in dem Fall eines herkömmlichen Motors, der in dem Gehäuse vorgesehen ist, d.h. in dem Fall, in dem ein Permanentmagnet 103 mit zwei Polen 101, 102 bei einem Winkel von 180° magnetisiert ist, wobei die Pole auf einer Mittellinie des Rotors 100 (Linie durch das Zentrum des Rotors 100) angeordnet sind. Bezugnehmend auf 4(a) sind Äquipotentiallinien (von denen jede durch Verbinden von Positionen, bei denen das magnetische Feld gleiche Intensität hat, mit Intervallen von 100 Oe erhalten wird), um den Rotor 100 und den Spulenkörper 104 gezeigt. Demgemäß kann man sehen, daß die Intensität des Magnetfeldes umso schwacher wird, je größer die Entfernung von dem Rotor 100 und dem Spulenkörper 104 ist, aber die Intensität umso stärker wird, je kürzer die Entfernung von denselben ist.
  • Weiter ist die Richtung und die Intensität des Magnetfeldes innerhalb des Rotors 100 durch die Pfeile dargestellt. Ein magnetisches Feld, das von einem Pol 101 zu dem anderem Pol 102 gerichtet ist, liegt in dem Permanentmagneten 103 vor. Da die Magnetisierung bei einem Winkel von 180° in dieser Ausführungsform verwendet wird, wird ein Magnetfeld, das von der linken zur rechten Seite dieser Figur gerichtet ist, parallel zur Spule erzeugt. Andererseits wird ein Magnetfeld außerhalb des Spulenkörpers 104 entlang der Kontur desselben erzeugt, wenn eine Spule 105 mit Energie versorgt wird. Bezugnehmend auf 4(b), die eine vergrößerte Ansicht ist, kann in dieser Ausführungsform, da die Richtung des in dem Permanentmagneten 103 erzeugten Magnetfeldes und die des Magnetfeldes außerhalb des Spulenkörpers 104 einen Winkel bilden, bei dem sie im wesentlichen parallel zueinander sind, kein Drehmoment in der Umgebung der Wirkungspunkte X, Y effektiv von der magnetischen Kraft erhalten werden. Das heißt, der Grund, warum der Motor ein Drehmoment empfängt, ist wie folgt: Falls kein Permanentmagnet anwesend ist, wird ein magnetisches Feld entlang des Spulenkörpers erzeugt, wenn die Spule mit Energie versorgt wird. Wenn der Permanentmagnet allerdings vorhanden ist, interferiert das magnetische Feld mit einem magnetischen Feld des Permanentma gneten, um so eine Magnetostriktion in dem Magnetfeld zu erzeugen, und demgemäß ein Prozeß, mit der die Magnetostriktion auszugleichen ist, bewirkt wird. Eine derartige Kraft zum Ausgleichen der Magnetostriktion dient als Rotationsdrehmoment. Im übrigen wird, wie 4(b) zeigt, falls die Richtung des Magnetfeldes (das so dargestellt ist, als ob kein Permanentmagnet vorhanden wäre), das durch Energieversorgung der Spule 105 im wesentlichen parallel mit der Richtung des spezifischen Magnetfeldes des Permanentmagneten erzeugt wird, eine geringere Magnetostriktion in Richtung des magnetischen Feldes bewirkt. Demgemäß ist eine Kraft zum Ausgleichen dieser Magnetostriktion klein und als Ergebnis ist das Rotationsdrehmoment klein.
  • Unterdessen zeigt 5 einen Zustand eines magnetischen Feldes des Schwingmotors gemäß der vorliegenden Erfindung. Durch Vergleichen der in 5(a) gezeigten Äquipotentiallinien, mit denen, die in 4(a) gezeigt sind, sieht man, daß die in 5(a) gezeigten Äquipotentiallinien in der Umgebung des Spulenkörpers dichter sind, aber bei einer Position, die von dem Spulenkörper entfernt liegt, geringer sind. Durch Vergleichen der Äquipotentiallinien, die eine magnetische Feldstärke von 500 Oe anzeigen, sieht man, daß die Äquipotentiallinie in dieser Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung (5) merklich näher an dem Spulenkörper als in dem bekannten Beispiel (4) liegt. Das heißt, daß das Magnetfeld, wenn der bekannte Motor angetrieben wird, sogar bis zu einer Position, die in relativ großer Entfernung zu dem Motor liegt, erzeugt wird. Unterdessen ist zu sehen, daß das Magnetfeld gemäß der vorliegenden Erfindung nur in der Umgebung des Motors während des Betriebes desselben erzeugt wird. Demgemäß ist der magnetische Einfluß auf Elemente außerhalb des Motors während des Betriebes des Motors in der vorliegenden Erfindung geringer als in dem bekannten Aufbau. Weiter beeinflußt, in dem Fall, in dem ein externes Magnetfeld außerhalb des Motors vorhanden ist, das externe magnetische Feld den Betrieb eines Motors. Der bekannte Motor erzeugt ein magnetisches Feld in einem weiten Bereich um den Motor während seines Betriebes. Andererseits überlagert sich, da der Motor gemäß der vorliegenden Erfindung konzentrisch ein Magnetfeld in einem engen Bereich um den Motor während des Betriebs desselben erzeugt, das externe Magnetfeld kaum damit und beeinflußt den Betrieb des Motors kaum, es sei denn, es ist zu nahe an dem Motor angebracht. Somit beeinflußt der Motor gemäß der vorliegenden Erfindung das Äußere des Motors nicht magnetisch und ist kaum einer magnetischen Beeinflussung von außen ausgesetzt, wodurch es möglich ist, einen stabilen Betrieb durchzuführen.
  • Weiter erstreckt sich, angesichts des magnetischen Feldes in dem in 5 gezeigten Rotor, da er mit einem Winkel von 120° magnetisiert ist, ein magnetisches Bogenfeld von einem Pol A zu einem anderen Pol B (es ersteckt sich nicht durch die Mittelachse). Das heißt, daß, wie in 5(b) gezeigt, das magnetische Feld in Gebieten um die Polpositionen A, B im wesentlichen radial davon erzeugt wird. Demgemäß kann, da die Richtung des Magnetfeldes, das entlang der Kontur des Spulenkörpers bei Energieversorgung der Spule erzeugt wird, und die Richtung des magnetischen Feldes in dem Permanentmagneten an den Wirkungspunkten X, Y des Rotors und der Spule einen Winkel bildet, der in der Nähe eines rechten Winkels zwischen diesen liegt, ein Rotationsdrehmoment für den Rotor effizient aus der magnetischen Kraft, die durch die Spule erzeugt wird, erhalten werden. Das heißt, daß, wie in 5(b) gezeigt, die Magnetostriktion größer wird, da die Richtung des magnetischen Feldes (so dargestellt ist, als ob kein Permanentmagnet vorhanden wäre), das durch Energieversorgung der Spule erzeugt wird, und die Richtung des magnetischen Feldes, das der Permanentmagnet erzeugt, einen Winkel, der in der Nähe eines rechten Winkels liegt, bilden. Demgemäß wird die Kraft zum Ausgleichen dieser Magnetostriktion so groß, daß ein großes Rotationsdrehmoment erhalten werden kann. Übrigens werden, wie durch die Zweipunkt-Strich-Linie in 5(b) gezeigt, die Entfernungen zwischen den Wirkungspunkten X, Y und den Polpositionen C, D größer und die Richtung des magnetischen Feldes der Spule ist nahezu pa rallel mit der des Permanentmagnetens, und demgemäß wird die Ausgangsleistung niedriger.
  • Insbesondere ist, entsprechend den von dem Anmelder durchgeführten Versuchen, die niedrigste Betriebsspannung (diejenige Spannung, die zumindestens erforderlich ist, um die Bewegung des Rotors zu bewirken, da der Rotor nicht bei einer Spannung betrieben wird, die geringer als diese niedrigste Betriebsspannung ist) für den Motor gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Magnetisierungswinkel von 120° um ungefähr 40% niedriger als bei einem herkömmlichen Motor mit der Magnetisierung bei einem Winkel von 180°. Das heißt, daß der Schwingmotor gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Spannung, die um ungefähr 40% niedriger als für einen bekannten Motor ist, getrieben werden kann.
  • Die 6 bis 8 zeigen eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der einzige Unterschied der zweiten Ausführungsform zur ersten Ausführungsform, die in den 1 bis 3 gezeigt ist, ist ein Joch 7; alle anderen Komponenten der zweiten Ausführungsform sind dieselben wie die der ersten Ausführungsform. Demgemäß wird die Erklärung derselben, abgesehen von dem Joch 7, abgekürzt.
  • Das Joch 7 besteht aus einem Basisteil 7a, der an dem Bodenteil 1c des Spulenkörpers 1 befestigt ist, Verlängerungsteilen 7b, die sich von dem Basisteil 7a erstrecken und einem Kernteil 7c, das in den hohlen Abschnitt 1d des Spulenkörpers 1 eingesetzt ist.
  • Bei dieser mit dem Joch 7 versehenen Anordnung wird verhindert, daß eine magnetische Kraft, die von der Spule 2 erzeugt wird, in den Außenraum des Motors entweicht, und der Rotor kann effizient betrieben werden. Insbesondere zeigt 9 die Äquipotentiallinien (die durch Verbinden von Punkten bei Intervallen von 50 Oe erhalten werden) an der Position des Rotors in der ersten Ausführungsform ohne Joch 7, und 10 zeigt Äquipo tentiallinien an der Position des Rotors und das Muster des magnetischen Feldes innerhalb des Jochs in der zweiten Ausführungsform, die das Joch 7 aufweist. Es ist offensichtlich aus dem Vergleich der Äquipotentiallinien bei 300 Oe, daß die Intensität des Magnetfeldes in der zweiten Ausführungsform höher ist. In der Umgebung des Zentrums der Spule ist die Intensität des Magnetfeldes in der ersten Ausführungsform ungefähr 350 Oe, wohingegen sie in der zweiten Ausführungsform ungefähr 450 Oe ist. Somit kann eine größere magnetische Kraft in der zweiten Ausführungsform erhalten werden, und demgemäß kann das Rotationsdrehmoment um ungefähr 30% erhöht werden. Es wird angemerkt, daß die 9 und 10 die Äquipotentiallinien in dem Fall zeigen, in dem der Rotor nicht vorhanden ist, und es demgemäß möglich ist, den Fall, in dem kein Joch vorgesehen ist, mit dem Fall, in dem ein Joch vorgesehen ist, zu vergleichen.
  • Weiter hat dieser Schwingmotor keine statisch stabile Position, so daß die Position während der Aberregung nicht gleichbleibend, sondern unbehindert ist. Das heißt, daß, da die Entfernung zwischen den Polpositionen und dem Jochverlängerungsteil groß ist und da ein Magnet mit einer geringeren magnetischen Kraft verwendet werden kann, während die Ausgabeleistungseffizienz so hoch, wie oben beschrieben, ist, die Kraft zum Halten des Rotors bei einer vorbestimmten Position während der Aberregung niedrig im Vergleich zu bekannten Motoren ist. Demgemäß wird kein Widerstand in dem Fall erzeugt, in dem die mit dem Motor im Eingriff stehenden Zahnräder schnell zum Zurücksetzen beim Anhalten des Motors gedreht werden.
  • 11 zeigt eine dritte Ausführungsform. In dieser Ausführungsform wird ein Rotor 8 mit einem Permanentmagneten 8a, der mit vier Polen magnetisiert ist, verwendet. Außerdem ist der Aufbau mit Ausnahme des Rotors 8 derselbe, wie in der ersten Ausführungsform, und demgemäß wird die Erklärung derselben abgekürzt.
  • In der ersten und zweiten Ausführungsform wird ein Rotor, der mit zwei Polen magnetisiert ist, verwendet. Die Herstellung eines Magneten, der mit zwei Polen magnetisiert ist, wobei die Positionen einseitig sind, ist sehr schwierig. Demgemäß, um die Herstellung zu erleichtern, verwendet die dritte Ausführungsform einen Permanentmagneten 8a, der, wie in 11 gezeigt, mit vier Polen magnetisiert ist. Damit derselbe Effekt, wie in der ersten und zweiten Ausführungsform erhalten werden kann, liegen von den vier Polen die Positionen E, F von zwei Polen von der Mitte des Rotors entfernt und in der Nähe der Spule und haben Magnetisierungswinkel, die größer als 90°, aber kleiner als 180° sind, d.h., daß diese Polpositionen im wesentlichen dieselben sind, wie die Polpositionen A, B in der ersten und zweiten Ausführungsform. Weiter befinden sich die verbleibenden zwei Polpositionen G, H entfernt von der Mitte des Rotors und entfernt von der Spule und sind symmetrisch zu den Polpositionen E, F. Weiter ist vorgesehen, daß diese zwei Pole G, H magnetische Kräfte bewirken, die erheblich schwächer als die der Pole E, F sind. Demgemäß kann in der dritten Ausführungsform durch das Vorsehen der Pole G, H die Herstellung des Permanentmagneten 8a erheblich erleichtert werden. Weiter beeinträchtigen die Pole G, H, da sie im Vergleich zu den Polen E, F schwache magnetische Kräfte hervorrufen, die Bewegung des Rotors nicht, und weder werden Elemente außerhalb des Motors magnetisch beeinflußt, noch werden sie durch ein Magnetfeld außerhalb des Motors beeinflußt. Dadurch können dieselben Wirkungen, wie sie in der ersten und zweiten Ausführungsform erhalten wurden, erhalten werden.
  • 12 zeigt die wesentlichen Teile einer Verschlußeinrichtung in einer Kamera, in der die zweite Ausführungsform integriert ist.
  • Bezugnehmend auf 12 hat eine Verschlußbodenplatte 11 einen feststehenden Linsen- bzw. Objektivfassungsteil 11a zur Halterung einer Linsen- bzw. Objektivfassung. Innenschraubengewinde sind in die innere Peripherie des feststehenden Fassungsteils 11a geschnitten, der im Eingriff mit einem Außenschraubengewinde, das auf der Objektivfassung gebildet ist, steht. Somit wird die Objektivfassung in Richtung der optischen Achse in Verbindung mit einer Drehung, die im folgenden erklärt wird, bewegt, um so die fokale Position zu ändern.
  • Um die Objektivfassung zu drehen, ist ein Objektiveinstellring 12 drehbar auf der äußeren Peripherie des feststehenden Objektivfassungsteils 11a vorgesehen. Der Objektiveinstellring 12 hat einen Vorsprung, der nicht gezeigt ist, und der mit einem Eingriffsteil der Objektivfassung in Eingriff steht, und demgemäß wird die Objektivfassung zusammen mit dem Objektiveinstellring 12 gedreht. Der Objektiveinstellring 12 wird im Uhrzeigersinn durch eine Feder 13 getrieben.
  • Weiter ist der Objektiveinstellring 12 an seinem äußeren peripheren Teil mit einer Zahnstange 12a ausgebildet, die mit einem Zahnrad 15a einer Sperrklinke 15 durch ein Zwischenzahnrad 14 in Eingriff steht. Die Sperrklinke 15 kann auf der Verschlußbodenplatte 11 gedreht werden. Eine Mehrzahl von Klauen 15b sind auf der äußeren Peripherie der Sperrklinke 15 mit gleicher Teilung gebildet. Ein Anker 16 wird integral mit dem Rotor eines Schwingmotors M der vorliegenden Erfindung, wie er oben genannt ist, hin- und herbewegt bzw. schwingungsförmig bewegt und ist auf demselben mit einem Paar von Sperrklauen 16a, 16b gebildet, die so angepaßt sind, daß sie alternierend mit den Klauen 15b der Sperrklinke 15 ineinandergreifen. Positionen, bei denen die Sperrklauen 16a, 16b mit den Sperrklauen 15b der Sperrklinke 15 in Eingriff stehen, werden voneinander durch die Hälfte der Teilung der Klauen 15b verschoben. Das heißt, daß, wenn der Anker 16 von der Positionen, in der die Schließklaue 16a mit den Klauen 15b im Eingriff steht, in die Position, in der die Schließklaue 16b mit den Klauen 15b im Eingriff steht, gedreht wird, die Sperrklinke 15 durch das Zwischenzahnrad 14 um einen Winkel, der der Hälfte der Teilung der Klauen 15b entspricht, aufgrund des Antriebs der Feder 13 gedreht wird.
  • Die Sperrklinke 15 steht mit einem Schließelement, das nicht gezeigt ist, in einem anfänglichen Objektivzustand im Eingriff. Wenn ein Antriebsring 17 im Uhrzeigersinn gedreht wird, werden die Eingriffe gelöst. Der Antriebsring 17 ist drehbar auf der äußeren Peripherie des feststehenden Fassungsteils 11a der Verschlußbodenplatte 11 vorgesehen. Der Antriebsring 17 hat eine Zahnstange 17a, die in ein Zahnrad eines Rotors 18a eines Antriebsmotors 18 eingreift, so daß sie normal und in entgegengesetzter Richtung drehbar ist. Ein Stift 17b auf dem Antriebsring 17 steht mit einem Eingriffsteil 12b des Objektiveinstellrings 12 im Eingriff, und demgemäß ist der Objektiveinstellring 12 so ausgebildet, daß er entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht werden kann, wobei er die Zwangskraft der Feder 13 überwindet. Wenn der Antriebsring 17 im Uhrzeigersinn gedreht wird, steht er mit einem Sektorring, der nicht gezeigt ist, im Eingriff, so daß er integral mit dem Sektorring gedreht wird. Der Antriebsmotor 18 ist so angeordnet, daß der Rotor 18a drehbar in einem Spalt, der zwischen einem Paar von Statoren 18b definiert ist, lokalisiert ist, und demgemäß wird der Rotor 18a gedreht, wenn Energie von einer nicht gezeigten Energiequelle zugeführt wird.
  • Als nächstes wird die oben beschriebene Ausführungsform erklärt. Wenn ein Verschlußknopf in den anfänglichen Zustand gedrückt wird, wird dem Schwingmotor M zuerst Energie zugeführt, und demgemäß greifen die Verschlußklauen 16b des Ankers 16 in eine der Klauen 15b der Sperrklinke 15 ein, die deshalb gesperrt wird. Dann wird dem Motor 18 Energie zugeführt, so daß der Antriebsring 17 im Uhrzeigersinn gedreht wird, und dann plötzlich gestoppt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Objektiveinstellring 12 eingeklinkt, wobei er die Feder 13 überwindet, da der Anker 16 die Sperrklinke 15 sperrt. Danach wird, wenn dem Schwingmotor M Energie zugeführt wird, der Anker 16 gegen den Uhrzeigersinn gedreht, so daß die Schließklaue 16b des Ankers 16 von der Klaue 15b der Sperrklinke 15 gelöst wird, und die Energieversorgung wird so durchgeführt, daß die Hin- und Herbewegung alternierend in einer Richtung durchgeführt wird, in der die Schließklaue 16a und die nächste Klaue 15b miteinander im Eingriff stehen. Bei diesem Betrieb wird der Objektiveinstellring 12 und die Sperrklinke 15 aufgrund der Zwangskraft der Feder 13 um einen Winkel gedreht, der der Hälfte der Teilung der Klauen 15b entspricht. Nachfolgend werden, wenn dem Schwingmotor M in ähnlicher Weise Energie zugeführt wird, so daß der Anker 16 in entgegengesetzter Richtung gedreht wird, der Objektiveinstellring 12 und die Sperrklinke 15 ähnlich zu dem oben beschriebenen Betrieb gedreht. Um den Objektiveinstellring 12 in eine vorbestimmte fokale Position zu drehen, wird der Anker 16 um eine derselben entsprechende Zyklusanzahl geschwenkt. Wenn der Objektiveinstellring 12 eine vorbestimmte Fokalposition erreicht, wird dem Schwingmotor M Energie zugeführt, um so das Einrasten oder Sperren der Schließklauen 16a oder 16b und der Klauen 15b beizubehalten. Es wird angemerkt, daß eine Spannung zur Energiezuführung niedriger als die zum Schwenken des Ankers 16 ist, d.h., daß nur eine Spannung angelegt wird, die erforderlich ist, um zu verhindern, daß die Schließklauen 16a oder 16b sich von den Klauen 15b lösen.
  • Nachdem der Objektiveinstellring bei der vorbestimmten fokalen Position lokalisiert ist, wird der Antriebsring 17 weiter im Uhrzeigersinn gedreht, und demgemäß wird der nicht gezeigte Sektorring integral mit dem Antriebsring 17 gedreht. Wenn der Sektorring gedreht wird, wird ein Sektor 19 so gedreht, daß ein Objektivöffnungsteil 11b zur Belichtung geöffnet wird. Wenn ein vorbestimmter Belichtungswert erhalten worden ist, wird der Antriebsring 17 gegen den Uhrzeigersinn gedreht, und demgemäß wird der Sektorring und der Sektor 19 in entgegengesetzter Richtung gedreht, um den Objektivöffnungsteil 11b abzuschirmen. Somit ist der Belichtungsbetrieb abgeschlossen. Sogar zu diesem Zeitpunkt wird dem Schwingmotor M noch Energie in Form einer Spannung zugeführt, die hinreichend ist, um zu verhindern, daß sich die Sperrklauen 16a oder 16b und die Klauen 15b voneinander lösen.
  • Der Antriebsring 17 wird kontinuierlich weitergedreht, und wenn der Antriebsring 17 mit dem Eingriffsteil 12b des Linsenein stellrings 12 im Eingriff steht, wird der Schwingmotor M aberregt, so daß sich die Sperrklinke 15 von dem Anker 16 löst. Weiter dreht dann, nachdem der Antriebsring 17 mit dem Eingriffsteil 12b des Linseneinstellrings 12 in Eingriff steht, der Antriebsring 17 den Objektiveinstellring 12 gegen den Uhrzeigersinn, wobei die Zwangskraft der Feder 13 überwunden wird. Der Objektiveinstellring 12 wird durch den Antriebsring 17 bis zu einer Position gedreht, die seinen ursprünglichen Zustand übersteigt, und danach wird, wenn ein Schließteil der Sperrklinke 15 durch ein Schließelement gesperrt wird, der Objektiveinstellring 12 durch das Schließelement gesperrt, wobei die Zwangskraft der Feder 13 überwunden wird. Dann wird der Objektivantriebsring 17 wiederholt im Uhrzeigersinn gedreht und an seiner ursprünglichen Position angehalten. Somit wird eine Serie von Betriebsschritten abgeschlossen.

Claims (3)

  1. Schwingmotor, umfassend einen Spulenkörper (1) mit einem nach außen offenen Abschnitt (1a) zur Aufnahme einer auf den Spulenkörper (1) gewickelten Spule (2) sowie einer durchgehenden, zentralen Öffnung, die auf einer Stirnseite des Spulenkörpers (1) einen vergrößerten Querschnittsbereich aufweist, einen Rotor (4), der drehbar in dem vergrößerten Querschnittsbereich des Spulenkörpers (1) angeordnet ist, wobei der Rotor (4) einen zylindrischen Permanentmagneten (4b) aufweist, der auf seinem Umfang mit zwei Polen (A, B) magnetisiert ist, deren Zentren einen Magnetisierungswinkel größer als 90°, aber kleiner als 180° einschließen und sich in oder direkt angrenzend an den vergrößerten Querschnittsbereich des Spulenkörpers (1) befinden.
  2. Schwingmotor, umfassend einen Spulenkörper (1) mit einem nach außen offenen Abschnitt (1a) zur Aufnahme einer auf den Spulenkörper (1) gewickelten Spule (2) sowie einer durchgehenden, zentralen Öffnung, die auf einer Stirnseite des Spulenkörpers (1) einen vergrößerten Querschnittsbereich aufweist, einen Rotor (8), der drehbar in dem vergrößerten Querschnittsbereich des Spulenkörpers (1) angeordnet ist, wobei der Rotor (8) einen zylindrischen Permanentmagneten (8a) aufweist, der auf seinem Umfang mit vier Polen (E, F, G, H) in zwei Polpaaren magnetisiert ist, wobei Zentren eines ersten Polpaares (E, F) einen Magnetisierungswinkel größer als 90°, aber kleiner als 180° einschließen und sich in oder direkt angrenzend an den vergrößerten Querschnittsbereich des Spulenkörpers (1) befinden, und wobei Zentren eines zweiten Polpaares (G, H), die einen Magnetisierungswinkel größer als 90°, aber kleiner als 180° einschließen, auf der dem Spulenkörper (1) abgewandten Seite des Rotors (8) ausgebildet sind und eine magnetische Kraft aufweisen, die schwächer ist als die des ersten Polpaares (E, F).
  3. Schwingmotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein aus magnetischem Material bestehendes Joch (7) in der zentralen Öffnung des Spulenkörpers (1) angeordnet ist.
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