JP2003189575A - 電磁アクチュエータ - Google Patents
電磁アクチュエータInfo
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Abstract
作動範囲の中間位置において磁気的付勢力によりロータ
を停止させる。 【解決手段】N極及びS極に着磁され所定の作動範囲を
回動するロータ10、磁路を形成するヨーク20、励磁
用のコイル30、ヨークの両端部においてロータ10の
外周面に対向するように形成されかつコイル30への通
電時に互いに異なる磁極を生じる第1磁極部121及び
第2磁極部122を備え、第1磁極部121及び第2磁
極部122は、非通電の状態において、作動範囲の両端
位置及び中間位置の3箇所にロータを停止させるように
磁気的付勢力を生じる複数の磁極片121a,121
b,122a,122bを有する。これにより、ロータ
は作動範囲の中間位置でも停止できる。
Description
回転駆動力を発生する電磁アクチュエータに関し、特
に、カメラ用のシャッタ装置あるいは絞り装置等の駆動
源として適用される電磁アクチュエータに関する。
極(N極及びS極)に着磁されて所定の角度(作動範
囲)を往復動自在なロータ、ロータの外周面に対向する
ように配置された磁極部をもつヨーク、ヨークに巻回さ
れた励磁用のコイル等を備えたものが知られている。そ
して、ロータは、非通電時に作動範囲の一端(初期位
置)にて停止し、通電時に作動範囲の他端(最大回転位
置)まで回転し、非通電あるいは逆通電により一端に復
帰し、あるいは、他端にて非通電とされても磁気的吸引
力により他端にて停止する。すなわち、ロータは、作動
範囲の両端位置(2箇所の位置)において停止するもの
である。
電磁アクチュエータをカメラのシャッタ羽根及び絞り羽
根の駆動源として適用する場合、例えば、ロータを作動
範囲の途中まで回転させて絞り羽根を作動させようとす
ると、ロータを途中で停止させるための複雑な停止機構
等が必要になり、部品点数の増加による高コスト化、装
置の大型化等を招くことになる。
であり、その目的とするところは、複雑な停止機構等を
採用せずに、構造の簡略化、低コスト化等を図りつつ、
ロータを作動範囲の両端以外の途中においても停止させ
ることができる電磁アクチュエータを提供することにあ
る。
ータは、外周面を二分するようにN極及びS極に着磁さ
れ所定の作動範囲を回動して駆動力を出力するロータ
と、磁路を形成するヨークと、励磁用のコイルと、ヨー
クの両端部においてロータの外周面に対向するように形
成されかつコイルへの通電時に互いに異なる磁極を生じ
る第1磁極部及び第2磁極部とを備えた電磁アクチュエ
ータであって、上記第1磁極部及び第2磁極部は、非通
電の状態において、作動範囲の両端位置及び途中位置の
3箇所の位置に停止させるべく、ロータに対し磁気的付
勢力を生じる複数の磁極片を有する、ことを特徴として
いる。この構成によれば、複数の磁極片が及ぼす磁気的
付勢力により、ロータは作動範囲の両端位置及び途中位
置の3箇所に停止させられる。
タを両端位置に保持するべくストッパに向けて付勢する
磁気的付勢力を生じるように、かつ、ロータを途中位置
に保持するべく拮抗する磁気的付勢力を生じるように、
形成されている、構成を採用できる。この構成によれ
ば、両端位置への位置決めを磁気的付勢力と対峙するス
トッパで規制し、途中位置への位置決めを拮抗する磁気
的付勢力のみにより規制するため、構造の簡略化を行な
いつつ、3箇所での位置決めが可能となる。
部とは、ロータの回転中心線と直交する直線に対して線
対称に形成されている、構成を採用できる。この構成に
よれば、途中位置は、作動範囲の中間位置に対応するた
め、作動角度をθとするとき、ロータをθ/2の角度位
置に停止させることができる。
が途中位置にあるとき、ロータの両磁極の境界部分近傍
において一方の磁極に対向する第1境界側磁極片と、他
方の磁極の磁極中心近傍に対向する第1中心側磁極片と
を有し、第2磁極部は、ロータが途中位置にあるとき、
ロータの両磁極の境界部分近傍において一方の磁極に対
向する第2境界側磁極片と、他方の磁極の磁極中心近傍
に対向する第2中心側磁極片とを有する、構成を採用で
きる。この構成によれば、ロータが途中位置(中間位
置)にあるとき、第1境界側磁極片及び第2境界側磁極
片が一方の磁極に対して拮抗する(逆向きのトルクを生
じる)磁気的付勢力を及ぼし、かつ、第1中心側磁極片
及び第2中心側磁極片が他方の磁極に対して拮抗する
(逆向きのトルクを生じる)磁気的付勢力を及ぼす。こ
れにより、ロータは、磁気的付勢力だけで途中位置(中
間位置)に停止できる。
する制御手段を有し、制御手段は、ロータを途中位置に
停止させる際に、両端位置に停止させる際の通電時間よ
りも短いパルス通電を行なう、構成を採用できる。この
構成によれば、ロータの回転動作を微調整できるため、
ロータを途中位置(中間位置)に確実に停止させること
ができる。
て、添付図面を参照しつつ説明する。図1ないし図4
は、本発明に係る電磁アクチュエータの一実施形態を示
すものであり、図1は構成図、図2ないし図4は動作説
明図である。この電磁アクチュエータは、図1に示すよ
うに、外周面を二分するようにN極及びS極に着磁され
たロータ10、磁路を形成するヨーク20、ヨーク20
に対しボビン30aを介して巻回された励磁用のコイル
30等を備えている。
状をなす着磁部11、着磁部11の回転中心から突出し
て形成された腕部12、腕部12に一体的に形成されて
外部に駆動力を伝える駆動ピン12aを有する。そし
て、ロータ10は、腕部12がストッパ40に当接して
時計回りの回転が規制される一端位置(例えば、初期位
置θo)と、腕部12がストッパ50に当接して反時計
回りの回転が規制される他端位置(例えば、最大回転位
置θmax)との間の所定の角度(作動角度θ)を作動
範囲として、往復動(回動)するように支持されてい
る。
り(それぞれ180°にて)二分される一方の半体がN
極に着磁され、他方の半体がS極に着磁されている。そ
して、それぞれの磁極中心Pn,Psにて磁力が最も大
きく、両磁極の境界部分Pb1,Pb2にて磁力が最も
小さくなっている。
形状に形成され、その両端部において、ロータ10の外
周面に対向するように形成された第1磁極部21及び第
2磁極部22を有する。第1磁極部21は、ロータ10
に向けて突出した第1境界側磁極片21a及び第1中心
側磁極片21bを有する。第2磁極部22は、ロータ1
0に向けて突出した第2境界側磁極片22a及び第2中
心側磁極片22bを有する。第1磁極部21と第2磁極
部22(すなわち、第1境界側磁極片21a及び第1中
心側磁極片21bと第2境界側磁極片22a及び第2中
心側磁極片22b)とは、ロータ10の回転中心線Cと
直交する直線Lに対して線対称となるように形成されて
いる。
1磁極部21及び第2磁極部22がロータ10に及ぼす
磁気的付勢力について説明すると、先ず、図2(a)に
示すように、ロータ10が一端位置(初期位置θo)に
あるとき、第2境界側磁極片22aが磁極中心Pnを引
き付け、かつ、第1中心側磁極片21bが磁極中心Ps
を引き付ける。すなわち、第1磁極部21及び第2磁極
部22は、ロータ10に対して共に時計回りの磁気的付
勢力を及ぼす。したがって、ロータ10は、ストッパ4
0により時計回りの回転が規制されて、一端位置θoに
位置決め(保持)される。
動範囲の途中位置である中間位置θm(=θ/2)にあ
るとき、第1境界側磁極片21aは、両磁極の境界部分
Pb1の近傍において一方の磁極(N極)と対向した位
置にあり、反時計回りに磁極中心Pnを引き付ける。一
方、第2境界側磁極片22aは、両磁極の境界部分Pb
2の近傍において一方の磁極(N極)と対向した位置に
あり、時計回りに磁極中心Pnを引き付ける。また、第
1中心側磁極片21bは、他方の磁極(S極)の磁極中
心Ps近傍に対向した位置にあり、時計回りに磁極中心
Psを引き付ける。一方、第2中心側磁極片22bは、
他方の磁極(S極)の磁極中心Ps近傍に対向した位置
にあり、反時計回りに磁極中心Psを引き付ける。
す磁気的付勢力と第2境界側磁極片22aが及ぼす磁気
的付勢力とはお互いに拮抗した関係にあり、又、第1中
心側磁極片21bが及ぼす磁気的付勢力と第2中心側磁
極片22bが及ぼす磁気的付勢力とはお互いに拮抗した
関係にある。したがって、ロータ10は、回転すること
なく、中間位置θmに停止して位置決め(保持)され
る。
端位置(最大回転位置θmax)にあるとき、第1境界
側磁極片21aが磁極中心Pnを引き付け、かつ、第2
中心側磁極片22bが磁極中心Psを引き付ける。すな
わち、第1磁極部21及び第2磁極部22は、ロータ1
0に対して共に反時計回りの磁気的付勢力を及ぼす。し
たがって、ロータ10は、ストッパ50により反時計回
りの回転が規制されて、他端位置θmaxに位置決めさ
れる。
は、図3に示すように、第1境界側磁極片21a及び第
2境界側磁極片22aの占有角度をθ1、第1中心側磁
極片21b及び第2中心側磁極片22bの占有角度をθ
2、第1境界側磁極片21aと第1中心側磁極片21b
及び第2境界側磁極片22aと第2中心側磁極片22b
とがなす中心角をθ3で表すと、θ1が25°〜35°
の範囲好ましくは約30°であり、θ2が25°〜35
°の範囲好ましくは約30°であり、θ3が57.5°
〜90°の範囲好ましくは約80°である。また、図3
に示すように、ロータ10が中間位置θmにあるとき、
第1境界側磁極片21a及び第2境界側磁極片22aの
端面と境界部分Pb1,Pb2を通る直線とのなす角度
をθ4で表すと、θ4が0°〜5°好ましくは約2°で
ある。
て、図4及び図5に基づき説明する。先ず、非通電の状
態で、ロータ10は、図4(a)に示すように、一端位
置(初期位置θo)に位置している。このとき、第2境
界側磁極片22aが一方の磁極(N極)の磁極中心Pn
を引き付け、かつ、第1中心側磁極片22bが他方の磁
極(S極)の磁極中心Psを引き付けており、ロータ1
0は時計回りの磁気的付勢力によりストッパ40に当接
し停止している。
されると、図4(b)に示すように、第1境界側磁極片
21a及び第1中心側磁極片21bにS極が発生し、第
2境界側磁極片22a及び第2中心側磁極片22bにN
極が発生する。これにより、第1中心側磁極片21b及
び第2境界側磁極片22aには反発力が生じ、第2中心
側磁極片22bには吸引力が生じる。したがって、ロー
タ10は反時計回りに回転し始める。
る際の通電時間よりも短いパルス通電を行なうことで、
図4(c)に示すように、ロータ10を中間位置θmま
で回転させる。そして、ロータ10が中間位置θmに達
した時点であるいは直前に通電を断つと、図4(d)に
示すように、第1磁極部21及び第2磁極部22に発生
していた磁極が消滅し、第1磁極部21及び第2磁極部
22は、前述したようにロータ10に対し逆向きに拮抗
する磁気的付勢力を及ぼす。これにより、ロータ10は
中間位置θmに位置決めされて停止する。
10が中間位置θmに停止した状態から、再びコイル3
0が同一の向きに通電されると、図5(b)に示すよう
に、第1境界側磁極片21a及び第1中心側磁極片21
bにS極が発生し、第2境界側磁極片22a及び第2中
心側磁極片22bにN極が発生する。これにより、第1
境界側磁極片21a及び第2中心側磁極片22bには吸
引力が生じ、第1中心側磁極片21b及び第2境界側磁
極片22aには反発力が生じる。したがって、ロータ1
0は反時計回りに回転し始める。
2がストッパ50に当接すると、ロータ10は反時計回
りの回転が規制され、他端位置(最大回転位置θma
x)に位置決めされる。この通電に際しては、中間位置
θmにロータ10を移動させる際の通電時間よりも長い
パルス通電を行なうことで、ロータ10を素早く移動さ
せることができる。
後、コイル30への通電を断つと、図5(d)に示すよ
うに、第1磁極部21及び第2磁極部22に発生してい
た磁極が消滅し、第1磁極部21及び第2磁極部22
は、前述したようにロータ10に対して共に反時計回り
の磁気的付勢力を及ぼす。したがって、ロータ10は、
ストッパ50により反時計回りの回転が規制されて、他
端位置θmaxに位置決めされた状態にて保持される。
行なうと、第1磁極部21にN極が発生し第2磁極部2
2にS極が発生して、第2ロータ10は時計回りに回転
し、前述同様の拮抗する磁気的付勢力により中間位置θ
mに位置決めされて停止し、続いて前述同様の通電を行
なうと、一端位置θoに位置決めされて停止する。
磁気的付勢力を及ぼす第1磁極部21(第1境界側磁極
片21a及び第1中心側磁極片21b)と第2磁極部2
2(第2境界側磁極片22a及び第2中心側磁極片22
b)を設けたことにより、ロータ10を作動範囲の両端
位置θo,θmax及び中間位置θmの3箇所の位置で
停止させることができる。
載されるカメラ用シャッタ装置を示すものであり、駆動
源として前述の電磁アクチュエータが用いられている。
この装置は、図6に示すように、露光用の開口部100
aを形成する地板100、地板100に配置された電磁
アクチュエータ110、開口部100aを開閉するシャ
ッタ羽根120、開口部100aを所定の口径に絞る絞
り羽根130、コイル30への通電を制御する制御部
(制御手段)等を備えている。電磁アクチュエータ11
0は、地板100に設けられたストッパ(不図示)によ
り作動範囲の両端位置θo,θmaxで停止させられる
以外は、前述同様の構成をなすものであるため、ここで
の説明は省略する。
に、第1シャッタ羽根121及び第2シャッタ羽根12
2の2枚羽根からなり、両者が協働して開口部100a
を開閉する。図7(a)に示すように、第1シャッタ羽
根121は、支持孔121a、長孔121b,遮蔽部1
21cを有する。第2シャッタ羽根122は、支持孔1
22a、長孔122b,遮蔽部122cを有する。そし
て、第1シャッタ羽根121及び第2シャッタ羽根12
2は、図8ないし図10に示すように、地板100の支
軸101,102が支持孔121a,122aに挿入さ
れて揺動自在となっている。また、長孔121b,12
2bには、ロータ10の駆動ピン12aが挿入されてい
る。
に、支持孔131、駆動ピン12aが遊挿される連結孔
132、所定の口径をなす絞り孔133を有する。そし
て、絞り羽根130は、図8ないし図10に示すよう
に、支軸101が支持孔131に挿入されて揺動自在と
なっており、又、スプリング140の一端部141が縁
部134に掛止されて、時計回りに回転するように付勢
されている。
し図10に基づいて説明する。先ず、待機状態におい
て、ロータ10は、ストッパに当接して、図2(a)に
示す一端位置(初期位置θo)に停止している。このと
き、図8に示すように、駆動ピン12aは、長孔121
a,122a及び連結孔132の下側縁部132aを介
して、シャッタ羽根120及び絞り羽根130を開放位
置に位置付けている。
部が絞りを行なうと判断した場合、制御部はコイル30
に対して通電時間が比較的短いパルス通電を行なう。こ
れにより、ロータ10は、図2(b)に示す中間位置θ
mまで回転して停止する。このとき、駆動ピン12aが
反時計回りに移動することで、図9に示すように、シャ
ッタ羽根120は開口部100aの近傍まで移動し、
又、絞り羽根130は開口部100aを絞る位置に移動
してストッパ103に当接し停止する。
た後、第1磁極部21(第1境界側磁極片121a、第
1中心側磁極片121b)及び第2磁極部22(第2境
界側磁極片122a、第2中心側磁極片122b)が及
ぼす拮抗する磁気的付勢力のみで保持される。
御部がコイル30に対して同じ向きで通電時間が比較的
長いパルス通電を行なう。これにより、ロータ10は、
図2(c)に示す他端位置(最大回転位置θmax)ま
で反時計回りに回転し、ストッパに当接して位置決めさ
れ停止する。
移動することで、図10に示すように、シャッタ羽根1
20は開口部100aを閉鎖する位置まで移動する。ま
た、駆動ピン12aは連結孔132の内部を上側縁部1
32bに当接しない位置まで自由に移動するため、スト
ッパ103に当接した状態にある絞り羽根130は、開
口部100aを絞る位置にそのまま保持される。このシ
ャッタ羽根120の閉動作により、1回の撮影が完了す
る。
きで通電時間が比較的長いパルス通電を行なうことによ
り、ロータ10は、図2(c)に示す他端位置(最大回
転位置θmax)から、中間位置θmを通過して、一端
位置(初期位置θo)まで戻り停止する。この動作に伴
なって、シャッタ羽根120及び絞り羽根130は、図
8に示すように開放位置まで移動する。その後、次の撮
影に向けて待機することになる。
場合、コイル30に通電時間が比較的長いパルス通電を
行なうことで、ロータ10は、図2(a)に示す一端位
置(初期位置θo)から図2(c)に示す他端位置(最
大回転位置θmax)まで素早く回転する。このとき、
シャッタ羽根120及び絞り羽根130は、図10に示
す閉鎖位置及び絞り位置まで移動する。これにより、1
回の撮影が完了する。
て、絞り動作を行なわせるにあたり、磁気的付勢力だけ
でロータ10を中間位置θmに停止させることができる
ため、機械的な停止機構が不要になり、装置が簡略化さ
れる。その結果、装置の小型化、低コスト化、軽量化等
を行なうことができる。
ータの一部をなす第1磁極部21及び第2磁極部22と
して、直線Lに対して線対称な配置構成を示したが、こ
れに限定されるものではなく、ロータ10を途中位置で
停止させるような磁気的付勢力を生じさせることができ
る限り、非対称な配置構成を採用してもよい。また、ス
トッパ40、50の位置を調整して、作動範囲(作動角
度θ)を相対的に移動させることにより、中間位置θm
がθ/2ではなく作動範囲の途中位置(θm>θ/2、
あるいは、θm<θ/2)に対応するようにしてもよ
い。
ュエータによれば、ロータの外周面に対向して形成され
かつコイルへの通電時に互いに異なる磁極を生じる第1
磁極部及び第2磁極部を、非通電の状態において、作動
範囲の両端位置及び途中位置の3箇所にロータを停止さ
せるように磁気的付勢力を生じる複数の磁極片としたこ
とにより、両端位置に加えて、特別な機械的停止機構を
用いることなく、磁気的付勢力だけでロータを途中位置
に停止させることができる。これにより、この電磁アク
チュエータを、シャッタ羽根及び絞り羽根を備えたカメ
ラのシャッタ装置等の駆動源として用いることで、装置
の簡略化、低コスト化、軽量化、小型化等を行なうこと
ができる。
を示す概略構成図である。
電状態で停止する位置を示すものであり、(a)はロー
タが一端位置(初期位置)にある状態を示す図、(b)
はロータが中間位置(途中位置)にある状態を示す図、
(c)はロータが他端位置(最大回転位置)にある状態
を示す図である。
置関係を示す図である。
のであり、(a)ないし(d)は、一端位置(初期位
置)から中間位置まで移動する際の状態図である。
のであり、(a)ないし(d)は、中間位置から他端位
置(最大回転位置)まで移動する際の状態図である。
メラ用シャッタ装置を示す概略構成図である。
絞り羽根を示す平面図である。
位置にある状態を示す平面図である。
平面図である。
開口部を閉鎖した位置にある状態を示す平面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 外周面を二分するようにN極及びS極に
着磁され所定の作動範囲を回動して駆動力を出力するロ
ータと、磁路を形成するヨークと、励磁用のコイルと、
前記ヨークの両端部において前記ロータの外周面に対向
するように形成されかつ前記コイルへの通電時に互いに
異なる磁極を生じる第1磁極部及び第2磁極部と、を備
えた電磁アクチュエータであって、 前記第1磁極部及び前記第2磁極部は、非通電の状態に
おいて、前記作動範囲の両端位置及び途中位置の3箇所
の位置に停止させるべく、前記ロータに対し磁気的付勢
力を生じる複数の磁極片を有する、ことを特徴とする電
磁アクチュエータ。 - 【請求項2】 前記複数の磁極片は、前記ロータを前記
両端位置に保持するべくストッパに向けて付勢する磁気
的付勢力を生じるように、かつ、前記ロータを前記途中
位置に保持するべく拮抗する磁気的付勢力を生じるよう
に、形成されている、ことを特徴とする請求項1記載の
電磁アクチュエータ。 - 【請求項3】 前記第1磁極部と前記第2磁極部とは、
前記ロータの回転中心線と直交する直線に対して線対称
に形成されている、ことを特徴とする請求項1又は2に
記載の電磁アクチュエータ。 - 【請求項4】 前記第1磁極部は、前記ロータが前記途
中位置にあるとき、前記ロータの両磁極の境界部分近傍
において一方の磁極に対向する第1境界側磁極片と、他
方の磁極の磁極中心近傍に対向する第1中心側磁極片
と、を有し、 前記第2磁極部は、前記ロータが前記途中位置にあると
き、前記ロータの両磁極の境界部分近傍において一方の
磁極に対向する第2境界側磁極片と、他方の磁極の磁極
中心近傍に対向する第2中心側磁極片と、を有する、こ
とを特徴とする請求項3記載の電磁アクチュエータ。 - 【請求項5】 前記コイルへの通電を制御する制御手段
を有し、 前記制御手段は、前記ロータを前記途中位置に停止させ
る際に、前記両端位置に停止させる際の通電時間よりも
短いパルス通電を行なう、ことを特徴とする請求項1な
いし4いずれかに記載の電磁アクチュエータ。
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2001
- 2001-12-14 JP JP2001381705A patent/JP3854142B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2006098515A (ja) * | 2004-09-28 | 2006-04-13 | Nidec Copal Corp | カメラ用絞り装置 |
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