JP2000050607A - 回転位置制御装置 - Google Patents

回転位置制御装置

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JP2000050607A
JP2000050607A JP10229430A JP22943098A JP2000050607A JP 2000050607 A JP2000050607 A JP 2000050607A JP 10229430 A JP10229430 A JP 10229430A JP 22943098 A JP22943098 A JP 22943098A JP 2000050607 A JP2000050607 A JP 2000050607A
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JP
Japan
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rotor magnet
control device
rotation
electromagnet
position control
Prior art date
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JP10229430A
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English (en)
Inventor
Toshiaki Kawanishi
川西  利明
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 アクチュエータを大型化しない構造の回転位
置制御装置を提供する。 【構成】 回転位置制御装置は、外周面に多極着磁した
円筒形状のロータマグネットと、電気角で90度の位相
差をもってロータマグネットと対向配置したステータと
コイルから成る2個の電磁石と、各コイルに交番電流を
通電することにより正逆回転する2相のPM型ステッピ
ングモータとを備える。そして、所定のコイルへの通電
により決定されるロータマグネットの初期位置を基準と
してロータマグネットの機械角(回転角度)が、ロータ
マグネットの着磁極数をPとして、機械角<(2×36
0°)/Pの条件式範囲に制限するストッパを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カメラ、ビデオカメ
ラ、電子スチルカメラなどに用いられるアクチュエータ
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、PM型のステッピングモータを用
いた多位置制御のアクチュエータとして、特公平7−1
10120号公報や特許第2555586号明細書に記
載のように、2極のマグネットと4極の界磁極内の1対
の界磁極の作る界磁によるロータの1つの安定点と、他
の1対の界磁極の作る正逆界磁による安定点の直前で回
転を阻止して得られる2つの安定点との3位置回転アク
チュエータが提案されている。
【0003】
【発明が解決しよとする課題】しかしながら、上記従来
例のアクチュエータでは、4極の界磁巻線が必要にな
り、構造が複雑でコスト高になる。
【0004】停止位置を2位置以上にするには、さらに
2個の界磁極と界磁巻線と設ける必要がある。このた
め、アクチュエータが大型化し、近年デジタルスチルカ
メラ、ビデオカメラなどに要求される小型のアクチュエ
ータには不向きである。
【0005】したがって、本発明の目的は、アクチュエ
ータを大型化しない構造の回転位置制御装置を提供する
ことにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、第1に、外周面に多極着磁した円筒形状
のロータマグネットと、電気角で360度/P(ここ
で、Pはロータマグネットの着磁極数)の位相差をもっ
てロータマグネットと対向配置したステータとコイルか
ら成る2個の電磁石を具備し、前記各コイルに交番電流
を通電することにより正逆回転する2相のPM型ステッ
ピングモータと、所定のコイルへの通電により決定され
るロータマグネットの初期位置を基準としてロータマグ
ネットの機械角(回転角度)が機械角<(2×360
°)/Pの条件式範囲に制限するストッパを備えたアク
チュエータであることを特徴とする回転位置制御装置を
採用するものである。
【0007】上記構成において、アクチュエータの駆動
源として2相のPM型のステッピングモータを用いて、
マグネットロータの機械角を((2×360°)/P)
以下に制限しているために、所定のコイルへの通電によ
り、初期位置設定が可能である。また、ロータマグネッ
トの着磁極数を任意に設定できるため必要に応じて機械
角が選択可能である。
【0008】本発明は、第2に、上記構成に加えて、ア
クチュエータの制御入力波形をマイクロステップ駆動入
力にしたことである。
【0009】アクチュエータの制御入力波形をマイクロ
ステップ駆動入力にしたので、任意の回転位置に位置制
御できる。
【0010】本発明は、第3に、上記構成の回転位置制
御装置を光量調整装置に用いたことである。
【0011】回転位置制御装置を光量調整装置に用いた
ので、複数の開口部を具備するターレット絞り羽根や、
回動部に連動し絞り開口形状が可変である絞り羽根を位
置制御できる。
【0012】
【実施例】次に、本発明の実施例の位置制御装置を説明
する。
【0013】(実施例1)図1に本発明のアクチュエー
タの原理図を示す。図1において、1は外周面に、例え
ば、4極着磁されたロータマグネットであり、2はロー
タマグネットに固着された回転軸であり、3は回転軸2
に固着されたロータマグネット1と共に旋回するレバー
であり、4は電磁石の一方の磁極となるステータAであ
り、5はステータAを励磁して磁力を発生させる励磁コ
イルA、6はもう一方の電磁石の磁極となるステータB
であり、7はステータBを励磁して磁力を発生させる励
磁コイルBである。
【0014】上記2組の電磁石は電気角で90°の位相
差をもって配置してある。即ち、励磁コイルAと励磁コ
イルBへ90°位相差のある交番電流を流すことにより
発生する回転磁界にロータマグネットが同期して回転す
る2相ステッピングモータを構成している。
【0015】8、9は励磁コイル5に矢印(←)の方向
に通電したときの初期状態を基準として、ロータマグネ
ット1の機械角を((2×360°)/P)以下、(即
ち、この実施例ではP=4であるから、機械角<180
°)の範囲に制限する第1ストッパ、第2ストッパであ
る。
【0016】図2に第1、第2ストッパから励磁コイル
Aに矢印(←)の方向に通電することにより初期位置に
設定できる動作を示す。なお、ロータマグネット1に矢
印で第1、第2ストッパとレバー3が当接する位置関係
を代用する。レバー3が第1ストッパ8に当接している
状態から励磁コイルAに矢印(←)の方向に通電する
と、ステータAに図示のようにN・S極に磁化される
と、図示の回転方向に回転力が生じて初期位置に復帰す
る。この関係はレバー3が第2ストッパ8に当接してい
る状態からも同様である。
【0017】即ち、第1、第2ストッパで規制するロー
タマグネットの機械角が((2×360°)/P)以上
になると、励磁コイルAに矢印(←)に通電しても第
1、第2ストッパから初期状態へ復帰する方向の回転力
は生じず、逆方向に回転力を生じるため、本発明のロー
タマグネット1の機械角を((2×360°)/P)す
る必要がある。
【0018】図3に初期状態から励磁コイルA/Bの通
電により、ロータマグネット1が回転位置を設定する動
作を示す。始めにロータマグネットを初期位置に復帰さ
せるために励磁コイルAに矢印(←)の方向に通電す
る。次に、励磁コイルBに図示の方向に通電するととも
に励磁コイルAの通電をOFFすると、ロータマグネッ
ト1は図示の矢印方向(右、即ち、時計方向)へ回転
し、ステータBの磁極ロータマグネットの磁極が対向し
た位置に停止する。
【0019】次に、励磁コイルAに、図示のように、初
期状態に復帰させるときとは逆方向の通電を行うととも
に励磁コイルBの通電をOFFすると、ロータマグネッ
ト1はさらに図示の矢印方向(右)へ回転し、レバー3
が第2ストッパに当接する位置で停止する。一連の動
作はレバー3が初期状態から第1ストッパに当接する間
も同様である。
【0020】即ち、上記構成によれば、励磁コイルの通
電切換により、簡単に5位置の停止位置を持った回転位
置制御装置が実現できる。なお、図1〜図3に示す実施
例1では、励磁コイルの通電は1相励磁で説明してある
が、1−2相励磁で行えば、さらに停止位置を簡単に増
やすことができる。
【0021】(実施例2)図4は、回転位置制御装置の
アクチュエータである2相のステッピングモータの励磁
コイルA・Bの制御入力をマイクロステップ(疑似正弦
波)駆動入力としたときの通電波形を示す。
【0022】レバー3の初期位置は励磁コイルBがSI
N(正弦波)100%の入力となっているときである。
初期位置に対して電気角θ°回転させるには、図の通電
波形からわかるように励磁コイルAと励磁コイルBの通
電量の比を 励磁コイルA=SIN(θ−90) 励磁コイルB=SIN(θ) で求められる比に設定すれば、レバーの停止位置をほぼ
制御することができる。また、マイクロステップ駆動波
形の分割数は機器の使用状態に応じて選択して決定すれ
ばよい。
【0023】(実施例3)図5、図6は本発明の回転位
置制御装置を光量調整装置に適用した場合の概略構成図
である。図5において、10は2相ステッピングモータ
である。11はステッピングモータの回転軸2に固着さ
れるレバーであり、ステッピングモータ10に設けられ
ている2個のストッパ12とレバー11とでステッピン
グモータは回転位置に規制される。
【0024】上記位置規制範囲は前述の機械角<((2
×360°)/P)に設定されている。ステッピングモ
ータ10の通電入力は端子10aより励磁コイルA、B
に供給され、通電方向は、実施例1と同様である。
【0025】また、複数個の絞り開口部をもったターレ
ット絞り羽根13と初期位置が絞り穴13aの中心と不
図示の光学系の絞り開放径14の中心と合致するように
レバー13と位置合わせされ固着されている。ターレッ
ト絞り羽根13には絞り穴13b、13c、13d、1
3eがステッピングモータの停止位置と対応して配設さ
れているので、光量に応じた絞り穴を不図示のカメラ本
体の露出決定装置からの情報をもとに選択決定できる光
量調整装置を実現できる。
【0026】図6はビデオカメラなどで広く普及してい
る2枚羽根の進退作動により絞り開口面積が可変する絞
り機構の駆動源として本発明の回転位置制御装置を適用
した場合を示す。レバー15に形成されたピン15a、
bと絞り羽根18・17の長溝穴18a、bが作動可能
に嵌合し、レバー15の旋回運動により直進的に進退作
動可能に不図示のガイド機構によりガイドされている。
レバー15の位置規制は、不図示の絞り機構部材に設け
られた2個所のストッパ16により回転位置規制され
る。
【0027】上記位置規制は前述の機械角((2×36
0°)/P)に設定されている。ステッピングモータ1
0の通電入力は端子10aより励磁コイルA、Bに供給
され、通電方法は、実施例2で詳細に説明したとおりで
ある。
【0028】上記構成の光量調整装置では、励磁コイル
への通電により、初期位置が決定され、任意の絞り値は
励磁コイルA、Bの通電方向と通電量の比によって決定
されるので、アナログ絞りに近似した光量調整装置が実
現できる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
外周面に多極着磁した円筒形状のロータマグネットと、
電気角で90度の位相差をもってロータマグネットと対
向配置したステータとコイルから成る2個の電磁石を具
備し、前記各コイルに交番電流を通電することにより正
逆回転する2相のPM型ステッピングモータと、所定の
コイルへの通電により決定されるロータマグネットの初
期位置を基準としてロータマグネットの機械角(回転角
度)が、ロータマグネットの着磁極数をPとして、機械
角<(2×360°)/Pの条件式の範囲に制限するス
トッパを備えているため、所定のコイルへの通電するこ
とにより、初期位置設定が可能である。
【0030】ロータマグネットの着磁極数を任意に設定
できるために必要に応じて機械角が選択可能である。ま
た、アクチュエータの制御入力をマイクロスイッチ(疑
似正弦波)駆動入力としたので、任意の回転位置に位置
制御できる。さらにまた、前記回転位置制御装置を光量
調整装置に用いたので、複数の開口部を具備するターレ
ット絞り羽根や回動部に連動し絞り開口形状が可変にす
る絞り羽根の位置制御ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、実施例1の原理を示す図である。
【図2】図2は、実施例1の初期位置の設定を説明する
ための図である。
【図3】図3は、実施例1の動作を説明するための図で
ある。
【図4】図4は、実施例2の通電波形の関係を示す図で
ある。
【図5】図5は、実施例3のターレット絞りの光量調整
装置の構成図である。
【図6】図6は、実施例3の2枚羽根絞りの光量調整装
置の構成図である。
【符号の説明】
1 ロータマグネット 2 回転軸 3、11、15 レバー 4 ステータA 5 励磁コイルA 6 ステータB 7 励磁コイル 8 第1ストッパ 9 第2ストッパ 10 ステッピングモータ 12、16 ストッパ 13 ターレット 14 絞り開放径 17、18 絞り羽根
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H080 AA19 AA20 AA61 AA64 AA69 5C022 AB12 AC56 AC69 AC74 5H580 AA02 AA04 CA02 CB03 FA35 FB01 FB03 FC08 FD02 FD07 FD16 5H633 BB03 GG02 GG13 GG17 HH03 JA05

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外周面に多極着磁した円筒形状のロータ
    マグネットと、電気角で360度/P(ここで、Pはロ
    ータマグネットの着磁極数)の位相差をもってロータマ
    グネットと対向配置したステータとコイルから成る2個
    の電磁石を具備し、前記各コイルに交番電流を通電する
    ことにより正逆回転する2相のPM型ステッピングモー
    タと、所定のコイルへの通電により決定されるロータマ
    グネットの初期位置を基準としてロータマグネットの機
    械角(回転角度)が機械角<(2×360°)/Pの条
    件式範囲に制限するストッパを備えたアクチュエータで
    あることを特徴とする回転位置制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の回転位置制御装置におい
    て、前記アクチュエータの制御入力波形はマイクロステ
    ップ(疑似正弦波)駆動であることを特徴とする回転位
    置制御装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の回転位置制御装
    置を用いることを特徴とする光量調整装置。
  4. 【請求項4】外周面に多極着磁した円筒形状のロータマ
    グネットと、 該ロータマグネットの外周面に対向して所定の電気角の
    位相差で配置された2つの第1ステータと、該第1ステ
    ータの各々を反対の極に磁化するための第1コイルとか
    ら成る第1電磁石と、 該ロータマグネットの外周面に対向して所定の電気角の
    位相差で配置された2つの第2ステータと、該第2ステ
    ータの各々を反対の極に磁化するための第2コイルとか
    ら成り、前記第1電磁石に対して所定の機械角で配置さ
    れた第2電磁石と、を有し、 各ストッパー位置が前記ロータマグネットの回転領域の
    両端に設定されており、前記ストッパー位置として、前
    記第1電磁石を特定の方向に通電したとき、いずれのス
    トッパー位置からも前記ロータマグネットの回転領域内
    の初期位置に向かって前記ロータマグネットが回転する
    ような位置が選ばれている、ことを特徴とするアクチュ
    エータである回転位置制御装置。
  5. 【請求項5】 請求項4記載の回転位置制御装置におい
    て、前記ロータマグネットを一相励磁で用いる場合、前
    記ロータマグネットが初期位置にあるとき、前記第1電
    磁石の通電を停止し、前記第2電磁石を通電すると、初
    期位置といずれかのストッパ位置との間にある少なくと
    も1つの安定位置に前記ロータマグネットが回転するこ
    とを特徴とする回転位置制御装置。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の回転位置制御装置におい
    て、前記第2電磁石の通電方向によって前記安定位置へ
    の回転方向が決められることを特徴とする回転位置制御
    装置。
  7. 【請求項7】 請求項5記載の回転位置制御装置におい
    て、前記ロータマグネットが前記安定位置にあるとき、
    前記第2電磁石の通電を停止し、前記第1電磁石を前記
    特定の方向に再び通電すると、前記ロータマグネットは
    前記安定位置からストッパー位置に向かって回転するこ
    とを特徴とする回転位置制御装置。
  8. 【請求項8】 請求項4乃至7のいずれか1つに記載の
    回転位置制御装置において、前記アクチュエータの制御
    入力波形はマイクロステップ(疑似正弦波)駆動である
    ことを特徴とする回転位置制御装置。
  9. 【請求項9】 請求項4乃至8のいずれか1つに記載の
    回転位置制御装置を用いることを特徴とする光量調整装
    置。
JP10229430A 1998-07-30 1998-07-30 回転位置制御装置 Abandoned JP2000050607A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002107792A (ja) * 2000-10-03 2002-04-10 Canon Inc 光量調節装置
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JP2013125192A (ja) * 2011-12-15 2013-06-24 Mitsubishi Electric Corp 投射型画像表示装置、可変絞り装置の組み立て方法、可変絞り装置の原点調整方法
CN104617836A (zh) * 2015-02-28 2015-05-13 北京润科通用技术有限公司 一种步进电机启动方法、装置及驱动器
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