JP2000341922A - アクチュエータの回動力補助機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の磁極に着磁された永久磁石回転子を有
する、アクチュエータにおいて、初期回動力や、保持力
の向上を可能にした回動力補助機構を提供する。 【解決手段】 ボンデッドマグネットにより一体成形さ
れ、複数の磁極に着磁された回転子と、前記回転子の周
面に対向した磁極部と折曲部とを有する一対の軟磁性材
料からなるヨークと、折曲部に挿入されるコイルと、連
結ヨークとを有する小型化に適したアクチュエータにお
いて、軟磁性部材であるコイルバネを、前記回転子と一
体成形された出力ピンと前記コイルバネとの間の隙間
が、駆動方向に沿って序々に小さくなる様に配置し、コ
イルバネの線径の変更等により回動力の調整を容易にし
た、回動力補助機構。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カメラ用シャッタ
等の小型精密機器、ゲーム機、施錠装置など、コンパク
トに纏めなくてはならない機器において有効な、ボンデ
ッドマグネットよりなる回転子と、前記回転子と一体的
に形成された出力ピンとを備えたアクチュエータに於い
て、通電により発生する回動力及び保持力を補助する為
のアクチュエータの回動力補助機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数の磁極を有するボンデッドマ
グネットよりなる回転子と、前記回転子と一体的に形成
された出力ピンと、前記回転子を中央にして両側からヨ
ーク磁極部を対向配置し、それぞれのヨーク折曲部にコ
イルを挿入してなる板状の軟磁性材料よりなる１対のヨ
ークとを有するアクチュエータは、小型になればなる
程、励起して駆動させるためのコイルの占めるスペース
も同様に小さくなり、その結果コイル通電により発生す
る回動力及び保持力も減少してしまっていた。その結
果、減少した回動力及び保持力を補助する必要が生じ、
前記回転子の着磁角度を変更したり、板状の軟磁性材料
よりなる前記ヨークの磁極部と前記回転子との空隙を狭
くしたり、軟磁性部材である電磁軟鉄棒よりなるピンを
設ける等の方法が採用されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、複数の
磁極を有するボンデッドマグネットよりなる前記回転子
の着磁角度を変更したり、板状の軟磁性材料よりなる前
記ヨーク磁極部と前記回転子との空隙を狭くしたりする
構成によっても、さらなるアクチュエータの小型化の進
展に伴って、前述の変更のみでは大きな効果が期待でき
なくなっていた。その為、板状の軟磁性材料よりなる前
記ヨーク磁極部と前記回転子との空隙を狭くする構成
と、前記回転子の着磁角度を変更する構成とを併用して
対応することになるが、これによれば、狭い空隙の為、
組み立てが困難となることに加えて、回動に不具合を生
じる問題や、駆動入力の減少のため初動しない問題や、
保持力不足のため外部衝撃による誤動作の問題等々が発
生する結果となっていた。

【０００４】一方、軟磁性部材である電磁軟鉄棒よりな
るピンを別に設ける構成を採用してアクチュエータの駆
動の為の入力の減少を補助して、回動力及び保持力を向
上させる構成を採用すると、磁気特性の良い前記電磁軟
鉄棒よりなるピンを使用しているため、前記出力ピンが
近ずいた所で、前記出力ピンと前記ピンとの空間の磁気
抵抗が部分的に小さくなり、その結果、回動力及び保持
力が部分的に強く成り過ぎる反面、前記出力ピンと前記
ピンとの距離が遠い位置では、空間の磁気抵抗が大きい
為に初期回動力が弱いと言った問題が発生し、アクチュ
エータの小型化に伴う回動力及び保持力の減少を補助す
るといった要請からすると、その効果は部分的かつ、問
題の多いものであった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決し、目
的を達成するために本発明のアクチュエータの回動力補
助機構は、ボンデッドマグネットよりなる複数の磁極を
有する回転子と、前記回転子と一体的に形成された出力
ピンと、前記回転子を中央にして両側からヨーク磁極部
を対向配置し、それぞれのヨーク折曲部にコイルを挿入
してなる板状の軟磁性材料よりなる１対のヨークと、を
有しているアクチュエータにおいて、前記回転子の回動
力及び保持力を補助する為の軟磁性部材が、前記回転子
の回動方向に沿って、前記出力ピンと前記軟磁性部材間
との隙間が序々に小さくなるように構成された別部材と
して設けられていることを特徴とするアクチュエータの
回動力補助機構との構成をとることにより達成される。

【０００６】請求項２に記載の発明によれば、前記アク
チュエータの回動力補助機構が、軟磁性部材であるコイ
ルバネにより構成され、前記回転子の回動方向に沿って
前記出力ピンと前記軟磁性部材であるコイルバネとの間
の隙間が序々に小さくなるように構成されており、か
つ、バネの弾性力が前記アクチュエータの回動力及び保
持力よりも強く設定されていることを特徴とするアクチ
ュエータの回動力補助機構との構成をとることにより達
成される。

【０００７】請求項３に記載の発明によれば、前記アク
チュエータの回動力補助機構が、軟磁性部材である板片
により構成され、前記回転子の回動方向に沿って前記出
力ピンと前記軟磁性部材である板片との間の隙間が序々
に小さくなるように構成されていることを特徴とするア
クチュエータの回動力補助機構との構成をとることによ
り達成される。

【０００８】上述した構成により、前記アクチュエータ
のコイルに通電して前記回転子の回動をさせる時、回動
力及び保持力が部分的に強く成り過ぎるといった問題も
なく、円滑な回動を維持したまま、回動力及び保持力の
減少を補助することが可能となるため、少ない駆動入力
でも初動しない問題や、保持力不足からの衝撃等による
誤動作の問題の無い、小型アクチュエータを得ることが
でき、さらに、前記回転子と前記ヨーク磁極部との空隙
も比較的大きくとれるため、組み立ても容易となった。
又、軟磁性を有する前記コイルバネの弾性力が、前記回
転子の回動力及び保持力よりも強く設定されているた
め、前記コイルバネの端部が、前記回転子の出力ピンに
引きつけられて回動を停止させる等の問題も無い。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な第１の実
施形態を図１〜図４により説明する。図１は、回動力補
助機構を有するアクチュエータを備えたカメラ用シャッ
タ装置の組み立て図、図２は、回動力補助機構を有する
アクチュエータを備えたカメラ用シャッタ装置の表側平
面図、図３は、回動力補助機構を有するアクチュエータ
を備えたカメラ用シャッタ装置の裏側平面図、図４は、
回動力補助機構を有するアクチュエータを備えたカメラ
用シャッタ装置のＡ−Ａ断面図である。本発明の好適な
第２の実施形態を図５により説明する。図５は、回動力
補助機構を有するアクチュエータを備えたカメラ用シャ
ッタ装置の裏側平面図である尚、全図を通じて同一符号
は同一対称物を示す。

【００１０】先ず、第１の実施形態について説明する。
図１においてシャッタ地板１には、軸受けシャフト１
ａ、支柱１ｂ、出力窓１ｃ、スプリングピン１ｄ、及び
１対のピン孔１ｅが、取り付けられている。シャフト１
ａ、及び支柱１ｂは、地板１にかしめ等の方法により別
部材で取りつけても良いし、合成樹脂等により地板と一
体成形にて構成しても良い。回転子２は、希土類マグネ
ットを磁性粉として混入したエポキシ樹脂等による、所
謂ボンデッドマグネットと呼称される樹脂成形品であ
り、回転子２と一体に成形された貫通孔２ｂと平行に延
伸した出力ピン２ａとを有しており、貫通孔２ｂと出力
ピン２ａの中心を結ぶ線を分割線として、図２に図示さ
れた様に２極着磁されている。さらに、回転子２は、シ
ャッタ地板１に設けられた軸受けシャフト１ａに貫通孔
２ｂが、出力窓１ｃに出力ピン２ａが、各々、配設挿入
され、軸受けシャフト１ａを中心にして所定の範囲を回
動自在となる構成となっている。

【００１１】１対の軟磁性材料よりなるヨーク３には、
ヨーク折曲部３ａ、ヨーク磁極部３ｂ、位置決め孔３
ｃ、及び位置決め溝３ｄがプレスにより、各々加工され
ており、コイル４がヨーク折曲部３ａに、ボビン孔４ａ
を貫通して挿入される。さらに、図示のように樹脂によ
り成形されたモータ枠５には、１対のピン５ａ、１対の
ピン５ｂ、１対の角穴５ｃ、円孔５ｄ、及び１対の取付
穴５ｅが一体に形成されており、コイル４の挿入された
各々１対のヨーク３は、その位置決め孔３ｃがピン５ｂ
により、位置決め溝３ｄがピン５ａにより位置決めされ
た後、回転子２を中央にして円周部の両側からヨーク磁
極部３ｂを対向配置するように、シャッタ地板１に取付
られる。同時に、ピン５ａがピン孔１ｅにより、円孔５
ｄが軸受けシャフト１ａの先端により位置決めされた
後、角穴５ｃを貫通して挿入される連結ヨーク折曲部６
ａを有する連結ヨーク６が取付られ、ビス１１により固
定される。ここで、図１から明らかなように、コイル４
に形成されたボビン孔４ａには、図面の上方向から連結
ヨーク折曲部６ａが、下方向からヨーク折曲部３ａが、
各々挿入されている。

【００１２】軟磁性コイルバネ７は、コイルバネであ
り、ピアノ線、硬鋼線、バネ用炭素鋼オイルテンパー
線、やステンレス鋼線等の軟磁性バネ材料を特性に応じ
て使いわけており、図１に図示されているように図面上
最下方から取り付けられ、図３に図示のように設置され
る。図３に図示された軟磁性コイルバネ７は、バネ溝８
内に収納されており、スプリングピン１ｄにコイル部が
挿入され、バネ端部５ｂがバネ溝８により構成された壁
に支えられ、もう一方のバネ折曲部７ａが出力窓１ｃに
より構成された壁にバネの弾性力により支えられてい
る。

【００１３】同様に図３には、回転子２と一体成形され
た出力ピン２ａの回動する様子が、その初期位置を示し
ている破線による図と、保持位置を示している実線の図
とにより示されており、前記回転子の回動方向に沿って
前記出力ピンと前記軟磁性部材であるコイルバネとの間
の隙間が序々に小さくなるように構成されている。ここ
で、前述の回動方向とは、出力ピン２ａが破線による図
から実線による図に移動する方向をいっている。図４に
は、軟磁性コイルバネ７と、回転子２と一体成形された
出力ピン２ａとの厚み方向の位置関係が示されている。

【００１４】図３及び図４から明らかな様に、回転子２
は、シャッタ地板１に設けられた軸受シャフト１ａによ
り軸支され、対向するヨーク磁極部３ｂと適切な空隙を
持って、回動可能となるように構成されている。軟磁性
材料であるヨーク３と連結ヨーク６は、コイル４に形成
されたボビン孔４ａ内で連結され、磁気的に一体となっ
ている為、コイル４への通電により、一対であるヨーク
磁極部３ｂに各々異なる極が誘起することとなる。ここ
で、コイルへの通電により、一対であるヨーク磁極部３
ｂに誘起した異なる極がつくった磁場による磁界の強さ
Ｈと、ボンデッドマグネットよりなる２極着磁された回
転子２による磁気モーメントＭとが相互作用をする結
果、双方のベクトルの方向が所定のトルク角θをなすよ
うに構成されている為にＴ＝Ｍ・Ｈｓｉｎθの数式で表
現されるトルクが発生し、回転子２が回動する。

【００１５】前述の単純な数式から明らかなように、ト
ルクＴを大きくするには、磁気モーメントＭを大きくす
るか、界磁の強さＨを大きくするか、θを出来るだけ９
０度に近ずけること等の方法により達成されることが分
かる。ここで、磁気モーメントＭを大きくするには、強
い特性の永久磁石を使用すること（通常は、ＢＨｍａｘ
の特性値の大きな永久磁石）により達成され、界磁の強
さＨを大きくするには、通常、入力を大きくすること
や、空隙を小さくすることにより達成されるのである
が、強い特性の永久磁石にも限界があり、入力を大きく
することは、コイルを大きくすることに繋がるので小型
化とは矛盾する内容となり、さらに空隙を小さくするこ
とは、組み立てと回動の動作を困難にする内容であり問
題があった。

【００１６】図３には、回転子２と一体成形された出力
ピン２ａの回動する様子が、その初期位置を示している
破線による図と、保持位置を示している実線の図とによ
り示されている。前述したように、コイル４への通電に
よりヨーク磁極部３ｂに誘起した磁界の強さＨと、ボン
デッドマグネットよりなる２極着磁された回転子２の磁
気モーメントＭとの相互作用により、回転子２が回動
し、実線による図示の保持力位置迄、出力ピン２ａが回
動し、同時に出力ピン２ａに連動した図示しないシャッ
タ絞り羽根が、閉止の位置から開放の位置へと駆動され
る。バネ溝８内に収納されており固定される方向に付勢
されている軟磁性コイルバネ７の弾性力が、回転子２の
回動力を生じせしめるヨーク磁極部３ｂに誘起した磁界
の強さＨによる磁気的吸引力や、磁気モーメントＭによ
る磁気的吸引力より大きく設定されている為に、回転子
２の回動に際してコイル４に通電してヨーク３を励起し
てもバネ端部７ｂ及びバネ折曲部７ａは、固定された位
置から動くこともなく安定している。

【００１７】ここで、回転子２は、希土類マグネットを
磁性粉として混入したエポキシ樹脂等による、所謂ボン
デッドマグネットと呼称される樹脂成形品であり、回転
子２と一体に成形された貫通孔２ｂと平行に延伸した出
力ピン２ａとを有しており、両方の中心を結ぶ線を分割
線として、図２に図示された様に２極着磁されている
為、回転子２や、特に出力ピン２ａの近くに軟磁性材料
が有ると、磁気的吸引力の影響を強く受けることとな
る。例えば、バネ折曲部７ａの位置に、図示しない磁気
特性の良い電磁軟鉄棒よりなるピンをシャッタ地板１に
設けた孔に挿入した場合には、出力ピン２ａの初期位置
が前記電磁軟鉄棒よりなるピンから遠く離れている為
に、空間の離間距離に比例する量である磁気抵抗が大き
くなり、入力を磁気抵抗で除した値の２乗に比例する磁
気的吸引力も小さく、初期回動力への影響は小さい反
面、実線にて示された保持の位置であるバネ折曲部７ａ
の位置に設けた電磁軟鉄棒よりなるピンに近くなると、
空間の磁気抵抗が小さくなるので、磁気的吸引力も大き
く、回動力への影響や、保持力も極めて大きなものとな
っていた。この為、前述の電磁軟鉄棒よりなるピンで
は、初期回動力への寄与が少なく部分的である反面、前
述の動作と逆の動作をアクチュエータにさせようとする
と、出力ピン２ａとバネ折曲部７ａとの保持力が強すぎ
るので引き離すには、より大きな電力をコイル４へ通電
する必要が生じてしまい、発熱や小型化の要請から極め
て不都合であった。

【００１８】しかし、本発明に係る第１の実施形態にお
いて使用している軟磁性部材は、コイルバネであり、通
常、ピアノ線、硬鋼線、バネ用炭素鋼オイルテンパー
線、やステンレス鋼線を特性に応じて使いわけており、
それらは、いずれも炭素を多く含んでいる為、磁気特性
のあまり良くないものである。従って、出力ピン２ａの
実線に示された保持の位置に於ける、バネ折曲部７ａと
の磁気的吸引力による保持力は、さほど大きくならない
が、衝撃による誤動作を防止するには十分な保持力が得
られるようになっている。さらに、軟磁性コイルバネ７
のコイル部の影響や、バネ折曲部７ａに向かってバネの
フック部が伸びている形状効果により、前記回転子の回
動方向に沿って出力ピン２ａと軟磁性コイルバネ７との
間の隙間が序々に小さくなるように構成されており、前
記空間の磁気抵抗は、バネ折曲部７ａに向かって序々に
小さくなるようになっている為、磁気的吸引力による初
期回動力を含む回動力も序々に大きくなり回動力の向上
がなされ、適切な回動力補助機構を提供することとな
る。この時、コイルバネ７の線形を変えたり、フック部
の形状を変えることにより初期回動力や保持力を調節す
るようにすることも可能である。

【００１９】図５に図示のように、軟磁性板９と出力ピ
ン２ａとの間の空間の磁気抵抗が、バネ折曲部７ａに向
かって序々に小さく成るように構成されていれば、軟磁
性コイルバネ７ではなく板片形状をした軟磁性材料であ
る直線状又は、曲げ部を有する別の軟磁性部材９を、シ
ャッタ地板１に設けた長溝１０に挿入する様な構成をと
っても良い。又、長溝端１０ａの保持力発生位置にて、
出力ピン２ａと軟磁性部材９である板片との間に適当な
空隙を置く構造にすれば、軟磁性材料として磁気特性の
良い電磁軟鉄板を使用することも可能となる上、初期位
置に於ける磁気的吸引力による初期回動力を含む回動力
の向上と、保持力発生位置に於ける適切な保持力の発生
との双方の特性の向上が達成される。さらに、軟磁性部
材９である板状バネ材料をも、同様の構成で同じ用途に
使用出来ることや、板状バネ材料の位置や形状や厚み、
及び材料特性によって回動力と保持力を調整出来ること
は、前述した内容と同様に明らかである。

【発明の効果】以上の説明のように本発明によれば、従
来ボンデッドマグネットよりなる複数の磁極を有する回
転子と、前記回転子の周面に対向して配設される１対の
軟磁性材料よりなるヨーク磁極部とを有する小型アクチ
ュエータにおいて、小型化の限界の為、回転子の着磁角
度を変えたり、回転子とヨーク磁極部との空隙を小さく
する方法では、狭い空隙の為、組み立てが困難となるこ
とに加えて、回動に不具合を生じる問題や、駆動入力の
減少のため初動しない問題や、保持力不足のため外部衝
撃による誤動作の問題等の発生を解決し、単純な軟磁性
部材であるコイルバネを、前記回転子の回動方向に沿っ
て、前記出力ピンと前記軟磁性部材間との隙間が序々に
小さくなるように配置する構成により、初期回動力を含
む回動力を向上しかつ、保持力の向上をも可能にした小
型アクチュエータの回動力補助機構を提供し、さらにコ
イルバネの線形を変えることや、フック部の形状を変え
ることで、その回動力及び、保持力の調整を容易にした
効果は、非常に大きいものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施形態の回動力補助機構
を有するアクチュエータを備えたカメラ用シャッタ装置
の組み立て図

【図２】本発明に係る第１の実施形態の回動力補助機構
を有するアクチュエータを備えたカメラ用シャッタ装置
の表側平面図

【図３】本発明に係る第１の実施形態の回動力補助機構
を有するアクチュエータを備えたカメラ用シャッタ装置
の裏側平面図

【図４】本発明に係る第１の実施形態の回動力補助機構
を有するアクチュエータを備えたカメラ用シャッタ装置
のＡ−Ａ断面図

【図５】本発明に係る第２の実施形態の回動力補助機構
を有するアクチュエータを備えたカメラ用シャッタ装置
の裏側平面図

【符号の説明】

１ シャッタ地板 ４ａ ボビン孔
１０ａ 長溝端 １ａ 軸受シャフト ５ モータ枠
１１ ビス １ｂ 支柱 ５ａ ピン１ １ｃ 出力窓 ５ｂ ピン２ １ｄ スピリング用ピン ５ｃ 角孔 １ｅ ピン孔 ５ｄ 円孔 ２ 回転子 ５ｅ 取付孔 ２ａ 出力ピン ６ 連結ヨーク ２ｂ 貫通孔 ６ａ 連結ヨーク折曲部 ３ ヨーク ７ 軟磁性コイルバネ ３ａ ヨーク折曲部 ７ａ バネ折曲部 ３ｂ ヨーク磁極部 ７ｂ バネ端部 ３ｃ 位置決め孔 ８ バネ溝 ３ｄ 位置決め溝 ９ 軟磁性板 ４ コイル １０ 長溝

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボンデッドマグネットよりなる複数の磁
   極を有する回転子と、前記回転子と一体的に形成された
   出力ピンと、前記回転子を中央にして両側からヨーク磁
   極部を対向配置し、それぞれのヨーク折曲部にコイルを
   挿入してなる板状の軟磁性材料よりなる１対のヨーク
   と、を有しているアクチュエータにおいて、前記回転子
   の回動力及び保持力を補助する為の軟磁性部材が、前記
   回転子の回動方向に沿って、前記出力ピンと前記軟磁性
   部材間との隙間が序々に小さくなるように構成された別
   部材として設けられていることを特徴とするアクチュエ
   ータの回動力補助機構。
2. 【請求項２】 前記アクチュエータの回動力補助機構
   が、軟磁性部材であるコイルバネにより構成され、前記
   回転子の回動方向に沿って前記出力ピンと前記軟磁性部
   材であるコイルバネとの間の隙間が序々に小さくなるよ
   うに構成されており、かつ、バネの弾性力が前記アクチ
   ュエータの回動力及び保持力よりも強く設定されている
   ことを特徴とするアクチュエータの回動力補助機構。
3. 【請求項３】 前記アクチュエータの回動力補助機構
   が、軟磁性部材である板片により構成され、前記回転子
   の回動方向に沿って前記出力ピンと前記軟磁性部材であ
   る板片との間の隙間が序々に小さくなるように構成され
   ていることを特徴とするアクチュエータの回動力補助機
   構。