JP2000187862A - アクチュエータ - Google Patents
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- JP2000187862A JP2000187862A JP10363234A JP36323498A JP2000187862A JP 2000187862 A JP2000187862 A JP 2000187862A JP 10363234 A JP10363234 A JP 10363234A JP 36323498 A JP36323498 A JP 36323498A JP 2000187862 A JP2000187862 A JP 2000187862A
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- coil
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- actuator
- ring
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 磁束の使用効率が高く、消費電力が低い、
携帯用音響用光アクチュエータの提供。 【解決手段】 ラジアル着磁したリング形状のラジアル
磁石を用い、その外周にコイルを軸対称配置することに
よって、コイル及びリング磁石のそれぞれの全周わたっ
て、磁石及びコイルの互いの磁束が、対抗する面全てに
亘って相互作用をもつ構成をとることにより、エネルギ
ーロス問題解決する。又同心円的構成で成り立っている
ので、自動組立に於いて、非常に簡便でありコスト低減
にも寄与する。
携帯用音響用光アクチュエータの提供。 【解決手段】 ラジアル着磁したリング形状のラジアル
磁石を用い、その外周にコイルを軸対称配置することに
よって、コイル及びリング磁石のそれぞれの全周わたっ
て、磁石及びコイルの互いの磁束が、対抗する面全てに
亘って相互作用をもつ構成をとることにより、エネルギ
ーロス問題解決する。又同心円的構成で成り立っている
ので、自動組立に於いて、非常に簡便でありコスト低減
にも寄与する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンパクトディス
クＣＤ，ミニディスクＭＤ，ＤＶＤ等、光を使って記
憶、読出しを行う音響又はコンピュータ周辺機器など
で、光の焦点合わせやトラッキング等を行う、ソレノイ
ドコイル、ラジアルリング磁石を利用した単純構造であ
りながら、ｘ、ｙ、ｚ３軸方向に、例えばレンズ等を可
動できる構造アクチュエータ等に関するものである。
クＣＤ，ミニディスクＭＤ，ＤＶＤ等、光を使って記
憶、読出しを行う音響又はコンピュータ周辺機器など
で、光の焦点合わせやトラッキング等を行う、ソレノイ
ドコイル、ラジアルリング磁石を利用した単純構造であ
りながら、ｘ、ｙ、ｚ３軸方向に、例えばレンズ等を可
動できる構造アクチュエータ等に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の磁石とコイルからなるアクチュエ
ータ、例えば音響用光アクチュエータの構成は、その駆
動力を発生させる磁石とコイルの全磁束密度を有効利用
出来ない構成になっているので、消費電流の節約を要求
するポータブル音響機器においては、重要な課題であ
る。
ータ、例えば音響用光アクチュエータの構成は、その駆
動力を発生させる磁石とコイルの全磁束密度を有効利用
出来ない構成になっているので、消費電流の節約を要求
するポータブル音響機器においては、重要な課題であ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図４は、従来の音響用
アクチュエータで、図４（ａ）は上面図であり、磁石支
持８０に磁石３０が接続され、磁石支持８０をソレノイ
ドコイル２０が互いに離間して配置されている。そし
て、レンズ４０が板場バネ５０を介して駆動される。こ
こで磁束線７０は、磁石３０の片側しか使用されていな
い。
アクチュエータで、図４（ａ）は上面図であり、磁石支
持８０に磁石３０が接続され、磁石支持８０をソレノイ
ドコイル２０が互いに離間して配置されている。そし
て、レンズ４０が板場バネ５０を介して駆動される。こ
こで磁束線７０は、磁石３０の片側しか使用されていな
い。
【０００４】例えば図４に示した従来方式のCD、MDなど
の音響用光アクチュエータに於いて、光の焦点や位置を
制御するアクチュエータに於いて、磁石とコイルの電磁
力を利用した方式が主流であるが、その場合少なくとも
２個の角片状の磁石をヨークに貼り付け、それによる磁
束とコイルに流した電流とのフレミング電磁力を利用し
た制御方式である。その方式の構成上、コイルに流す電
流効率が半減する構成にならざるを得ず、駆動方式も複
雑形状に成らざるを得ない構造であるので、利用上の消
費電力の低減と、組立状の煩雑さ故のコストアップを回
避することが課題である。
の音響用光アクチュエータに於いて、光の焦点や位置を
制御するアクチュエータに於いて、磁石とコイルの電磁
力を利用した方式が主流であるが、その場合少なくとも
２個の角片状の磁石をヨークに貼り付け、それによる磁
束とコイルに流した電流とのフレミング電磁力を利用し
た制御方式である。その方式の構成上、コイルに流す電
流効率が半減する構成にならざるを得ず、駆動方式も複
雑形状に成らざるを得ない構造であるので、利用上の消
費電力の低減と、組立状の煩雑さ故のコストアップを回
避することが課題である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、磁石をリング形状のラジアル磁石とし、その磁石の
着磁方向を、例えば外周をＮ極、内周をＳ極としたラジ
アル着磁を行い、その外周にコイルを軸対称配置するこ
とによって、コイル及びリング磁石のそれぞれの全周わ
たって、磁石及びコイルの互いの磁束が、対抗する面全
てに亘って相互作用をもつ構成をとることにより、従来
タイプのコイル半分のみが駆動力に寄与し、残り半分の
電流が利用されない構造に比べ、明らかにエネルギーロ
ス問題解決が出来る。又同心円的構成で成り立っている
ので、自動組立に於いて、非常に簡便でありコスト低減
にも寄与する。課題解決の詳細手段を以下に説明する。
に、磁石をリング形状のラジアル磁石とし、その磁石の
着磁方向を、例えば外周をＮ極、内周をＳ極としたラジ
アル着磁を行い、その外周にコイルを軸対称配置するこ
とによって、コイル及びリング磁石のそれぞれの全周わ
たって、磁石及びコイルの互いの磁束が、対抗する面全
てに亘って相互作用をもつ構成をとることにより、従来
タイプのコイル半分のみが駆動力に寄与し、残り半分の
電流が利用されない構造に比べ、明らかにエネルギーロ
ス問題解決が出来る。又同心円的構成で成り立っている
ので、自動組立に於いて、非常に簡便でありコスト低減
にも寄与する。課題解決の詳細手段を以下に説明する。
【０００６】
【発明の実施の形態】これによって、組立の簡素化とコ
イル電流と磁束とから成るアクチュエータへの電磁力の
効率向上即ち省エネルギーの作用がある。
イル電流と磁束とから成るアクチュエータへの電磁力の
効率向上即ち省エネルギーの作用がある。
【０００７】
【実施例】以下に、本発明の実施例の構成を図に基づい
て説明する。図１（ａ）は最外周にコイルホールダーに
ソレノイドコイル２を支持させ、その内側にラジアル着
磁されたラジアル配向磁石３がレンズ４をその内側に保
持し、その磁石３とレンズ４がｘ、ｙ、ｚ３軸方向に可
動できる形態にした、リング板バネで、コイル支持体と
磁石並びにレンズ可動部を連結したアクチュエータ構造
になっている。駆動コイルと磁石の働き、移動方向の関
係は以下のようになる。ソレノイドコイルから発生する
磁束は、図２（ａ）で示した様に、ソレノイドコイル２
の中心ではｚ軸方向に磁化の向きが生じ、少なくともそ
のコイルの長さの範囲内では磁束をベクトルで表現した
場合には、磁束線７は、中心と同じZ方向のベクトル成
分が圧倒的に多い状態になっている。それに対して、図
２（ｂ）で示した様に、ラジアル磁石３は、リングの厚
み方向に放射状に磁化されているので、磁束の流れはリ
ングの外周表面から外に向かって生じ、それが上下に分
かれリングの内周表面に戻るように流れる。したがって
このコイルとラジアル磁石を、本発明のように組み合わ
せ、コイルに電流を流すと、磁石とコイルの間に図２
（ｃ）に示した様にリングの周囲一様に、磁束密度の粗
密が生じ、その粗密によって、コイル２を固定した場合
には、磁石への回転力を伴わない状態で、磁石リング全
体が均一な力でZ軸方向の一方向、例えば図の矢印の方
向或いは反対方向に並進力が働く。この力はたとえ、コ
イルと磁石の中心が全く一致し、且つ構成部品の形状も
対称であっても、その電流の正逆に関係無く、力のつり
あいは原理的に生じることがなく常に中心から外へZ軸
に沿って力が働く。一方、従来よく使われていた構成で
あるが、図３で示した磁石の磁化方向が円柱（又は円
板、円筒）の軸方向にある場合は、コイルと磁石の磁化
方向が一致するため、図３（ｂ）で示した様に、中点位
置（Z軸の原点）では図中の上下方向の力がバランス
し、ゼロになる。即ち、磁石は静止状態にある。従っ
て、磁石を動かしたい場合には、中点位置から外れた位
置に原点を置く必要がある。この場合、可動方向によっ
ては中点位置を通過するので駆動力の働かない点を通過
することになり、制御が複雑になる不具合がある。その
ためにホールセンサー等によって位置検知をする必要も
生じることもある。またこの構成の場合は、磁石とコイ
ルの磁束の方向が相反している場合は、必然的に磁石に
回転力が働くので、磁石の支持方法にその回転を抑える
のに必要な剛性と可動に必要な滑りを確保する機構が必
要である。一方、本発明の構成においては、磁石軸とコ
イル軸が偏芯した場合、互いの面が近づいたところは
ｘ、ｙ面内に働く磁気的な反発力が強くなり、離れたと
ころは弱くなるので、自然にフィードバックがかかり、
常に中心軸に戻り、Z軸方向にのみ力が働くと言う非常
に有利な利点も備えている。これらの電磁力による動き
を妨げることなく、支持する方法として図１（ｃ）に示
した板バネ５、平板バネによるのが簡便で組立調整の非
常に少ない方式である。これも磁石にz軸方向の力のみ
で、回転力が働かないことから、１枚の薄板から図１
（ｃ）ような形状に打ち抜いたものでも充分有効になる
ものである。本バネの形状は、中心のリングが磁石及び
レンズホールダーに固定され、外周のリングがコイルホ
ールダーに固定されている。従って、可動はこれらの２
つの大小リングを結ぶ３つのバネリングの部分の弾性変
形によって行われる。可動距離はこの３つのバネリング
の長径の長さに依存するので、おおきな移動距離はとれ
ず、数ミリ程度である。又このバネリングは、Z軸方向
への移動に寄与するのみならず、前述した３個のコイル
によるxy面方向の移動に対しても対応できる。このバネ
リングの形状は円又は楕円が打ち抜きでの作製の難易度
の観点から好ましい。又磁石の強さやコイル電流のみな
らず、このバネリングの幅や厚みが駆動力の大小にも影
響するので、設計に考慮する必要がある。実際には、幅
０．６ｍｍ、厚み２０μｍのバネ特性をもつステンレス
材を用いた。磁石サイズは、外径１０ｍｍ、内径８ｍ
ｍ、高さ１．５ｍｍで、そのラジアル磁石特性BHmax=24
MGOeであり、着磁もラジアル着磁である。コイル電流は
１．５V、５０ｍAで±１ｍｍの移動が可能であった。
て説明する。図１（ａ）は最外周にコイルホールダーに
ソレノイドコイル２を支持させ、その内側にラジアル着
磁されたラジアル配向磁石３がレンズ４をその内側に保
持し、その磁石３とレンズ４がｘ、ｙ、ｚ３軸方向に可
動できる形態にした、リング板バネで、コイル支持体と
磁石並びにレンズ可動部を連結したアクチュエータ構造
になっている。駆動コイルと磁石の働き、移動方向の関
係は以下のようになる。ソレノイドコイルから発生する
磁束は、図２（ａ）で示した様に、ソレノイドコイル２
の中心ではｚ軸方向に磁化の向きが生じ、少なくともそ
のコイルの長さの範囲内では磁束をベクトルで表現した
場合には、磁束線７は、中心と同じZ方向のベクトル成
分が圧倒的に多い状態になっている。それに対して、図
２（ｂ）で示した様に、ラジアル磁石３は、リングの厚
み方向に放射状に磁化されているので、磁束の流れはリ
ングの外周表面から外に向かって生じ、それが上下に分
かれリングの内周表面に戻るように流れる。したがって
このコイルとラジアル磁石を、本発明のように組み合わ
せ、コイルに電流を流すと、磁石とコイルの間に図２
（ｃ）に示した様にリングの周囲一様に、磁束密度の粗
密が生じ、その粗密によって、コイル２を固定した場合
には、磁石への回転力を伴わない状態で、磁石リング全
体が均一な力でZ軸方向の一方向、例えば図の矢印の方
向或いは反対方向に並進力が働く。この力はたとえ、コ
イルと磁石の中心が全く一致し、且つ構成部品の形状も
対称であっても、その電流の正逆に関係無く、力のつり
あいは原理的に生じることがなく常に中心から外へZ軸
に沿って力が働く。一方、従来よく使われていた構成で
あるが、図３で示した磁石の磁化方向が円柱（又は円
板、円筒）の軸方向にある場合は、コイルと磁石の磁化
方向が一致するため、図３（ｂ）で示した様に、中点位
置（Z軸の原点）では図中の上下方向の力がバランス
し、ゼロになる。即ち、磁石は静止状態にある。従っ
て、磁石を動かしたい場合には、中点位置から外れた位
置に原点を置く必要がある。この場合、可動方向によっ
ては中点位置を通過するので駆動力の働かない点を通過
することになり、制御が複雑になる不具合がある。その
ためにホールセンサー等によって位置検知をする必要も
生じることもある。またこの構成の場合は、磁石とコイ
ルの磁束の方向が相反している場合は、必然的に磁石に
回転力が働くので、磁石の支持方法にその回転を抑える
のに必要な剛性と可動に必要な滑りを確保する機構が必
要である。一方、本発明の構成においては、磁石軸とコ
イル軸が偏芯した場合、互いの面が近づいたところは
ｘ、ｙ面内に働く磁気的な反発力が強くなり、離れたと
ころは弱くなるので、自然にフィードバックがかかり、
常に中心軸に戻り、Z軸方向にのみ力が働くと言う非常
に有利な利点も備えている。これらの電磁力による動き
を妨げることなく、支持する方法として図１（ｃ）に示
した板バネ５、平板バネによるのが簡便で組立調整の非
常に少ない方式である。これも磁石にz軸方向の力のみ
で、回転力が働かないことから、１枚の薄板から図１
（ｃ）ような形状に打ち抜いたものでも充分有効になる
ものである。本バネの形状は、中心のリングが磁石及び
レンズホールダーに固定され、外周のリングがコイルホ
ールダーに固定されている。従って、可動はこれらの２
つの大小リングを結ぶ３つのバネリングの部分の弾性変
形によって行われる。可動距離はこの３つのバネリング
の長径の長さに依存するので、おおきな移動距離はとれ
ず、数ミリ程度である。又このバネリングは、Z軸方向
への移動に寄与するのみならず、前述した３個のコイル
によるxy面方向の移動に対しても対応できる。このバネ
リングの形状は円又は楕円が打ち抜きでの作製の難易度
の観点から好ましい。又磁石の強さやコイル電流のみな
らず、このバネリングの幅や厚みが駆動力の大小にも影
響するので、設計に考慮する必要がある。実際には、幅
０．６ｍｍ、厚み２０μｍのバネ特性をもつステンレス
材を用いた。磁石サイズは、外径１０ｍｍ、内径８ｍ
ｍ、高さ１．５ｍｍで、そのラジアル磁石特性BHmax=24
MGOeであり、着磁もラジアル着磁である。コイル電流は
１．５V、５０ｍAで±１ｍｍの移動が可能であった。
【０００８】
【発明の効果】ソレノイドコイルの中にラジアル着磁し
たラジアル配向磁石を置くことによって、磁石とコイル
の両方の磁束密度の全てがロスすることなく相互作用す
るので、コイル電流少なくなり、且つ、駆動力の方向が
Z軸のみで、回転力が働かないため、回転止めの機構が
要らず、板バネ等非常に簡単な移動支持機構でアクチュ
エータが構成されることが、本発明の効果である。
たラジアル配向磁石を置くことによって、磁石とコイル
の両方の磁束密度の全てがロスすることなく相互作用す
るので、コイル電流少なくなり、且つ、駆動力の方向が
Z軸のみで、回転力が働かないため、回転止めの機構が
要らず、板バネ等非常に簡単な移動支持機構でアクチュ
エータが構成されることが、本発明の効果である。
【図1】本発明のソレノイドコイルとラジアル磁石を組
み合わせたレンズアクチュエータの構成図である。
み合わせたレンズアクチュエータの構成図である。
【図２】ソレノイドコイルとラジアル磁石の磁束線の流
れ図である。
れ図である。
【図3】本発明の磁石とコイルの両方の磁束の和を表し
た磁束線の流れ図である。
た磁束線の流れ図である。
【図4】従来のCDのレンズアクチュエータの構成図であ
る。
る。
１ ソレノイドコイルの支持及びヨーク ２ ソレノイドコイル ３ ラジアル磁石 ４ レンズ ５ 板バネ ６ ｘｙ移動用コイル ７ 磁束線 ８ 磁石支持及びヨーク
【手続補正書】
【提出日】平成１１年１月７日（１９９９．１．７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図４は、従来の音響用
アクチュエータで、図４（ａ）は上面図であり、磁石支
持８０に磁石３０が接続され、磁石支持８０をソレノイ
ドコイル２０が互いに離間して配置されている。そし
て、レンズ４０が板状バネ５０を介して駆動される。こ
こで磁束線７０は、ソレノイドコイル２０の半分しか作
用していない。
アクチュエータで、図４（ａ）は上面図であり、磁石支
持８０に磁石３０が接続され、磁石支持８０をソレノイ
ドコイル２０が互いに離間して配置されている。そし
て、レンズ４０が板状バネ５０を介して駆動される。こ
こで磁束線７０は、ソレノイドコイル２０の半分しか作
用していない。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、磁石をリング形状のラジアル磁石とし、その磁石の
着磁方向を、例えば外周をＮ極、内周をＳ極としたラジ
アル着磁を行い、その外周にコイルを軸対称配置するこ
とによって、コイル及びリング磁石のそれぞれの全周わ
たって、磁石及びコイルの互いの磁束が、対抗する面全
てに亘って相互作用をもつ構成をとることにより、従来
タイプのコイル半分のみが駆動力に寄与し、残り半分の
電流が利用されない構造に比べ、明らかにエネルギーロ
ス問題の解決が出来る。又同心円的構成で成り立ってい
るので、自動組立に於いて、非常に簡便でありコスト低
減にも寄与する。課題解決の詳細手段を以下に説明す
る。
に、磁石をリング形状のラジアル磁石とし、その磁石の
着磁方向を、例えば外周をＮ極、内周をＳ極としたラジ
アル着磁を行い、その外周にコイルを軸対称配置するこ
とによって、コイル及びリング磁石のそれぞれの全周わ
たって、磁石及びコイルの互いの磁束が、対抗する面全
てに亘って相互作用をもつ構成をとることにより、従来
タイプのコイル半分のみが駆動力に寄与し、残り半分の
電流が利用されない構造に比べ、明らかにエネルギーロ
ス問題の解決が出来る。又同心円的構成で成り立ってい
るので、自動組立に於いて、非常に簡便でありコスト低
減にも寄与する。課題解決の詳細手段を以下に説明す
る。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】
【実施例】以下に、本発明の実施例の構成を図に基づい
て説明する。図１（ａ）は最外周のコイルホールダーに
ソレノイドコイル２を支持させ、その内側のラジアル着
磁されたラジアル配向磁石３がレンズ４をその内側に保
持し、その磁石３とレンズ４がｘ、ｙ、ｚ３軸方向に可
動できる形態にした、リング板バネで、コイル支持体と
磁石並びにレンズ可動部を連結したアクチュエータ構造
になっている。駆動コイルと磁石の働き、移動方向の関
係は以下のようになる。ソレノイドコイルから発生する
磁束は、図２（ａ）で示した様に、ソレノイドコイル２
の中心ではｚ軸方向に磁化の向きが生じ、少なくともそ
のコイルの長さの範囲内では磁束をベクトルで表現した
場合には、磁束線７は、中心と同じZ方向のベクトル成
分が圧倒的に多い状態になっている。それに対して、図
２（ｂ）で示した様に、ラジアル磁石３は、リングの厚
み方向に放射状に磁化されているので、磁束の流れはリ
ングの外周表面から外に向かって生じ、それが上下に分
かれリングの内周表面に戻るように流れる。したがって
このコイルとラジアル磁石を、本発明のように組み合わ
せ、コイルに電流を流すと、磁石とコイルの間に図２
（ｃ）に示した様にリングの周囲一様に、磁束密度の粗
密が生じ、その粗密によって、コイル２を固定した場合
には、磁石への回転力を伴わない状態で、磁石リング全
体が均一な力でz軸方向の一方向、例えば図の矢印の方
向或いは反対方向に並進力が働く。この力はたとえ、コ
イルと磁石の中心が全く一致し、且つ構成部品の形状も
対称であっても、その電流の正逆に関係無く、力のつり
あいは原理的に生じることがなく常に中心から外へZ軸
に沿って力が働く。一方、従来よく使われていた構成で
あるが、図３で示した磁石の磁化方向が円柱（又は円
板、円筒）の軸方向にある場合は、コイルと磁石の磁化
方向が一致するため、図３（ｂ）で示した様に、中点位
置（Z軸の原点）では図中の上下方向の力がバランス
し、ゼロになる。即ち、磁石は静止状態にある。従っ
て、磁石を動かしたい場合には、中点位置から外れた位
置に原点を置く必要がある。この場合、可動方向によっ
ては中点位置を通過するので駆動力の働かない点を通過
することになり、制御が複雑になる不具合がある。その
ためにホールセンサー等によって位置検知をする必要も
生じることもある。またこの構成の場合は、磁石とコイ
ルの磁束の方向が相反している場合は、必然的に磁石に
回転力が働くので、磁石の支持方法にその回転を抑える
のに必要な剛性と可動に必要な滑りを確保する機構が必
要である。一方、本発明の構成においては、磁石軸とコ
イル軸が偏芯した場合、互いの面が近づいたところは
ｘ、ｙ面内に働く磁気的な反発力が強くなり、離れたと
ころは弱くなるので、自然にフィードバックがかかり、
常に中心軸に戻り、Z軸方向にのみ力が働くと言う非常
に有利な利点も備えている。これらの電磁力による動き
を妨げることなく、支持する方法として図１（ｃ）に示
した板バネ５、平板バネによるのが簡便で組立調整の非
常に少ない方式である。これも磁石にz軸方向の力のみ
で、回転力が働かないことから、１枚の薄板から図１
（ｃ）ような形状に打ち抜いたものでも充分有効になる
ものである。本バネの形状は、中心のリングが磁石及び
レンズホールダーに固定され、外周のリングがコイルホ
ールダーに固定されている。従って、可動はこれらの２
つの大小リングを結ぶ３つのバネリングの部分の弾性変
形によって行われる。可動距離はこの３つのバネリング
の長径の長さに依存するので、おおきな移動距離はとれ
ず、数ミリ程度である。又このバネリングは、Z軸方向
への移動に寄与するのみならず、前述した３個のコイル
によるxy面方向の移動に対しても対応できる。このバネ
リングの形状は円又は楕円が打ち抜きでの作製の難易度
の観点から好ましい。又磁石の強さやコイル電流のみな
らず、このバネリングの幅や厚みが駆動力の大小にも影
響するので、設計に考慮する必要がある。実際には、幅
０．６ｍｍ、厚み２０μｍのバネ特性をもつステンレス
材を用いた。磁石サイズは、外径１０ｍｍ、内径８ｍ
ｍ、高さ１．５ｍｍで、そのラジアル磁石特性BHmax=24
MGOeであり、着磁もラジアル着磁である。コイル電流は
１．５V、５０ｍAで±１ｍｍの移動が可能であった。
て説明する。図１（ａ）は最外周のコイルホールダーに
ソレノイドコイル２を支持させ、その内側のラジアル着
磁されたラジアル配向磁石３がレンズ４をその内側に保
持し、その磁石３とレンズ４がｘ、ｙ、ｚ３軸方向に可
動できる形態にした、リング板バネで、コイル支持体と
磁石並びにレンズ可動部を連結したアクチュエータ構造
になっている。駆動コイルと磁石の働き、移動方向の関
係は以下のようになる。ソレノイドコイルから発生する
磁束は、図２（ａ）で示した様に、ソレノイドコイル２
の中心ではｚ軸方向に磁化の向きが生じ、少なくともそ
のコイルの長さの範囲内では磁束をベクトルで表現した
場合には、磁束線７は、中心と同じZ方向のベクトル成
分が圧倒的に多い状態になっている。それに対して、図
２（ｂ）で示した様に、ラジアル磁石３は、リングの厚
み方向に放射状に磁化されているので、磁束の流れはリ
ングの外周表面から外に向かって生じ、それが上下に分
かれリングの内周表面に戻るように流れる。したがって
このコイルとラジアル磁石を、本発明のように組み合わ
せ、コイルに電流を流すと、磁石とコイルの間に図２
（ｃ）に示した様にリングの周囲一様に、磁束密度の粗
密が生じ、その粗密によって、コイル２を固定した場合
には、磁石への回転力を伴わない状態で、磁石リング全
体が均一な力でz軸方向の一方向、例えば図の矢印の方
向或いは反対方向に並進力が働く。この力はたとえ、コ
イルと磁石の中心が全く一致し、且つ構成部品の形状も
対称であっても、その電流の正逆に関係無く、力のつり
あいは原理的に生じることがなく常に中心から外へZ軸
に沿って力が働く。一方、従来よく使われていた構成で
あるが、図３で示した磁石の磁化方向が円柱（又は円
板、円筒）の軸方向にある場合は、コイルと磁石の磁化
方向が一致するため、図３（ｂ）で示した様に、中点位
置（Z軸の原点）では図中の上下方向の力がバランス
し、ゼロになる。即ち、磁石は静止状態にある。従っ
て、磁石を動かしたい場合には、中点位置から外れた位
置に原点を置く必要がある。この場合、可動方向によっ
ては中点位置を通過するので駆動力の働かない点を通過
することになり、制御が複雑になる不具合がある。その
ためにホールセンサー等によって位置検知をする必要も
生じることもある。またこの構成の場合は、磁石とコイ
ルの磁束の方向が相反している場合は、必然的に磁石に
回転力が働くので、磁石の支持方法にその回転を抑える
のに必要な剛性と可動に必要な滑りを確保する機構が必
要である。一方、本発明の構成においては、磁石軸とコ
イル軸が偏芯した場合、互いの面が近づいたところは
ｘ、ｙ面内に働く磁気的な反発力が強くなり、離れたと
ころは弱くなるので、自然にフィードバックがかかり、
常に中心軸に戻り、Z軸方向にのみ力が働くと言う非常
に有利な利点も備えている。これらの電磁力による動き
を妨げることなく、支持する方法として図１（ｃ）に示
した板バネ５、平板バネによるのが簡便で組立調整の非
常に少ない方式である。これも磁石にz軸方向の力のみ
で、回転力が働かないことから、１枚の薄板から図１
（ｃ）ような形状に打ち抜いたものでも充分有効になる
ものである。本バネの形状は、中心のリングが磁石及び
レンズホールダーに固定され、外周のリングがコイルホ
ールダーに固定されている。従って、可動はこれらの２
つの大小リングを結ぶ３つのバネリングの部分の弾性変
形によって行われる。可動距離はこの３つのバネリング
の長径の長さに依存するので、おおきな移動距離はとれ
ず、数ミリ程度である。又このバネリングは、Z軸方向
への移動に寄与するのみならず、前述した３個のコイル
によるxy面方向の移動に対しても対応できる。このバネ
リングの形状は円又は楕円が打ち抜きでの作製の難易度
の観点から好ましい。又磁石の強さやコイル電流のみな
らず、このバネリングの幅や厚みが駆動力の大小にも影
響するので、設計に考慮する必要がある。実際には、幅
０．６ｍｍ、厚み２０μｍのバネ特性をもつステンレス
材を用いた。磁石サイズは、外径１０ｍｍ、内径８ｍ
ｍ、高さ１．５ｍｍで、そのラジアル磁石特性BHmax=24
MGOeであり、着磁もラジアル着磁である。コイル電流は
１．５V、５０ｍAで±１ｍｍの移動が可能であった。
Claims (7)
- 【請求項１】 ラジアル・リング磁石、ソレノイド状コ
イル及びアクチュエータ可動部のガイド又はスプリング
からなり、前記ソレノイド状コイルの電流と前記ラジア
ル磁石の磁束間の電磁力を駆動源とするアクチュエー
タ。 - 【請求項２】 アクチュエータ部にレンズを固定し、光
のフォーカシングを制御する請求項１記載のアクチュエ
ータ。 - 【請求項３】 ソレノイドコイルの内側にラジアル着磁
されたラジアル配向磁石を配置し、前記ラジアル配向磁
石のさらに内側にレンズを保持し、前記レンズが前記ソ
レノイドと前記ラジアル配向磁石の共通中心軸方向に沿
って動くアクチュエータ。 - 【請求項４】 前記ラジアル磁石と前記レンズを一体と
した可動部分を、３軸ｘ、ｙ、ｚ方向に動く一体型の平
面スプリングで保持した請求項１乃至３いずれか１項記
載のアクチュエータ。 - 【請求項５】 前記ソレノイドコイルと前記ラジアル・
リング磁石の間に、レンズをｘｙ平面方向に可動させる
うる３個のコイルを、ソレノイドコイルの軸方向にたい
して直角方向で、ラジアルリング磁石の磁化方向に沿っ
た方向に向けて、且つ同一円上に３個等配されている請
求項１乃至４いずれか１項記載のアクチュエータ。 - 【請求項６】 前記平面スプリングの形状が、２つの同
心円平面リングの間を３個等配の小リングで結んだ構成
からなる請求項４記載のアクチュエータ。 - 【請求項７】 ３個等配の前記平面スプリングの前記小
リングの位置と３個のｘ、ｙ駆動コイルの位置を一致さ
せた請求項６記載のアクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10363234A JP2000187862A (ja) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10363234A JP2000187862A (ja) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | アクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000187862A true JP2000187862A (ja) | 2000-07-04 |
Family
ID=18478834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10363234A Pending JP2000187862A (ja) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000187862A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6856469B2 (en) | 2002-12-04 | 2005-02-15 | Sankyo Seiki Mfg. Co., Ltd. | Lens driving device |
| US7440201B2 (en) | 2003-04-16 | 2008-10-21 | Nidec Sankyo Corporation | Lens driving device and portable equipment with camera |
| WO2009040745A1 (en) * | 2007-09-26 | 2009-04-02 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Objective driving unit for an optical device |
-
1998
- 1998-12-21 JP JP10363234A patent/JP2000187862A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6856469B2 (en) | 2002-12-04 | 2005-02-15 | Sankyo Seiki Mfg. Co., Ltd. | Lens driving device |
| US7440201B2 (en) | 2003-04-16 | 2008-10-21 | Nidec Sankyo Corporation | Lens driving device and portable equipment with camera |
| WO2009040745A1 (en) * | 2007-09-26 | 2009-04-02 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Objective driving unit for an optical device |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20040106 |
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