JP2004266150A - Planar electromagnetic actuator - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可動板に備えた駆動コイルに発生する電磁力によりトーションバーに軸支された可動板を回動するプレーナ型電磁アクチュエータに関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】
従来のプレーナ型電磁アクチュエータは、シリコン基板を異方性エッチングして可動板とトーションバーとを一体的に形成し、シリコン基板の固定部に可動板をトーションバーで軸支し、さらに前記可動板の周縁部に沿って良電導性の金属薄膜からなる駆動コイルに静磁界を作用させる静磁界発生手段、例えば永久磁石を設けて構成されている。 (例えば特許文献1)
【0003】
このように構成したプレーナ型電磁アクチュエータの駆動コイルに電流を供給すると、前記静磁界発生手段によって発生する静磁界が、トーションバーの軸方向と平行な可動板の対辺部を流れる駆動コイルの電流に作用して駆動コイルにローレンツ力を発生させ、前記可動板と前記トーションバーを中心に回動させる。この時、前記トーションバーと前記可動板の固有振動数にほぼ等しい周波数の電流が駆動コイルに供給されると、可動板はこの周波数で共振し効率よく回動することになる。
【0004】
図1はプレーナ型電磁アクチュエータを示した図で、(A)は上面図、(B)はA−A’断面図である。可動板1、駆動コイル2、永久磁石3である。図2は駆動コイルの製造工程を示した断面図である。以下、図2により駆動コイルの製造工程について説明する。
(A)可動板1上に良電導性の金属薄膜8を形成する。
(B)金属薄膜8をフォトリソグラフィにより駆動コイル4化する。
(C)駆動コイル4上に絶縁膜5を形成する。
(D)絶縁膜5上に良電導性の金属薄膜8を形成する。
(E)金属薄膜8をフォトリソグラフィにより駆動コイル6化する。
【0005】
従来技術における、プレーナ型電磁アクチュエータにおいては、第1層目駆動コイル4の内端部(コンタクト部)と第2層目駆動コイル6の内端部(コンタクト部)でコンタクトして2層の駆動コイルを一つの駆動コイルにし、駆動コイルの巻き数を2倍にすることで駆動力を確保している。
【0006】
第1層目駆動コイルと第2層目駆動コイルをコンタクトする為に、絶縁膜5を形成しても第1層目駆動コイル4のコンタクト部は露出させている。(不図示)しかし、第1層目駆動コイル4と第2層目駆動コイル6は、コンタクト部以外では絶縁されていなければならない。
【0007】
【特許文献1】
特許公報第2722314号
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
第1層目駆動コイル4上に絶縁膜5を介して第2層目駆動コイル6を形成する際に、第1層目駆動コイル4が絶縁膜から露出してしまうと、第1層目駆動コイル4と第2層目駆動コイル6がコンタクト部以外でショートしてしまう。コンタクト部以外での第1層目駆動コイル4と第2層目駆動コイル6がショートすると、駆動コイルの実質上の巻き数が少なくなり、駆動コイルに発生するローレンツ力が低下する。本発明が解決しようとする課題は、第1層目駆動コイル4のコンタクト部以外が絶縁膜から露出している状態で第2層目駆動コイル6を形成しても第1層目駆動コイル4と第2層目駆動コイル6がコンタクト部以外でショートしないようにする点である。
【0009】
前記第1層目駆動コイル4と第2層目駆動コイル6のショート発生原因は、製造工程にある。すなわち、第1層目駆動コイル4形成後、コイル上面に絶縁膜5を形成し、その上層に第2層目駆動コイル6を形成するが、前記絶縁膜5にピンホールが発生する事があり、ピンホールが第1層目駆動コイル4上の絶縁膜5に発生すると第1層目駆動コイル4と第2層目駆動コイル6がショートしてしまうからである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
平板状の可動板と、該可動板を回動可能に軸支する一対のトーションバーと、前記可動板の少なくとも一方の面に該可動板の周縁に沿って形成された駆動コイルと、前記トーションバーの軸方向と直行する方向で前記可動板の外方部位に配設された一対の静磁界発生手段とを有するプレーナ型電磁アクチュエータであって、前記駆動コイルは積層されており、各層の駆動コイルは隣り合う上下層で重複しないプレーナ型電磁アクチュエータとする。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図3、図4に基づいて説明する。図3、図4は本発明の一実施形態のプレーナ型電磁アクチュエータの駆動コイル部構造を示す断面図である。可動板1上に金属膜で第1層目駆動コイル9を形成し、第1層目駆動コイル9を絶縁する為に絶縁膜5を形成する。絶縁膜5の上層には第1層目駆動コイル9に重複しないように金属膜で第2層目駆動コイル10を形成する。また、第2層目駆動コイル10を保護する為に保護膜7を形成する。本発明のプレーナ型電磁アクチュエータは複数積層された駆動コイルが隣り合う上下層で重複しない構造であるので、図4に示すように、絶縁膜5にピンホール11が発生した事により、第1層目駆動コイル9が露出している状態で第2層目駆動コイル10が形成されても、第1層目駆動コイル9と第2層目駆動コイル10がショートする事はない。ここでは、積層された駆動コイルが2層構造の場合で説明したが、3層以上の複数層が積層された駆動コイルの場合でも上下層で駆動コイルが重複しない構造であれば同様な効果を得ることができる。
【0012】
図5は本発明のプレーナ型電磁アクチュエータの駆動コイル部構造の他の実施形態を示す断面図であり、可動板の両面にそれぞれ2層構造の駆動コイルを形成したものである。このように可動板1の両面に、2層構造の駆動コイルを形成した場合でも同様な効果を得ることができる。
【0013】
本発明は、複数積層された駆動コイルが隣り合う上下層で重複しないようにしているため、従来技術で製造されたプレーナ型電磁アクチュエータの駆動コイルに比べ駆動コイル幅が狭くなる。駆動コイルの断面積が小さくなり抵抗値が大きくなると駆動コイルが発熱し、可動板の回動に悪影響を与えることがある。その為、抵抗値を下げる為には膜を厚くする必要がある。また、積層された駆動コイルの幅が異なる場合は駆動コイルの抵抗値に差が生じるので、駆動コイルの断面積が同じになるよう膜厚を調整する事により従来技術と同様な抵抗値を得る事が可能である。
【0014】
【発明の効果】
本発明により、複数積層された駆動コイルが隣り合う上下層でショートする事を解消する事ができ、可動板の回動に必要なローレンツ力の低下を防ぐ事ができる。さらに、積層駆動コイル形成工程の歩留りを向上することができた。
【0015】
絶縁膜にピンホールが発生しても、駆動コイルが隣り合う上下層でショートすることがないので、絶縁膜の形成作業が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】プレーナ型電磁アクチュエータを示す図で、(A)正面図、(B)A−A’断面図である。
【図2】駆動コイルの製造工程を示す図
【図3】本発明の一実施形態のプレーナ型電磁アクチュエータの駆動コイル部構造を示す断面図
【図4】本発明の一実施形態のプレーナ型電磁アクチュエータの駆動コイル部構造を示す断面図
【図5】本発明のプレーナ型電磁アクチュエータの駆動コイル部の他の実施形態を示す断面図
【符号の説明】
1 可動板
2 駆動コイル
3 永久磁石
4 第1層目駆動コイル
5 絶縁膜
6 第2層目駆動コイル
7 保護膜
8 金属膜
9 第1層目駆動コイル
10 第2層目駆動コイル
11 ピンホール[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a planar-type electromagnetic actuator that rotates a movable plate supported by a torsion bar by an electromagnetic force generated in a drive coil provided on the movable plate.
[0002]
[Prior art]
In a conventional planar electromagnetic actuator, a movable plate and a torsion bar are integrally formed by anisotropically etching a silicon substrate, and the movable plate is supported on a fixed portion of the silicon substrate by a torsion bar. A static magnetic field generating means for applying a static magnetic field to the drive coil made of a highly conductive metal thin film is provided along the peripheral edge of the coil, for example, a permanent magnet is provided. (For example, Patent Document 1)
[0003]
When a current is supplied to the drive coil of the planar electromagnetic actuator configured as described above, the static magnetic field generated by the static magnetic field generating means is changed to the current of the drive coil flowing through the opposite side of the movable plate parallel to the axial direction of the torsion bar. Acting to generate a Lorentz force on the drive coil to rotate the movable coil about the movable plate and the torsion bar. At this time, when a current having a frequency substantially equal to the natural frequency of the torsion bar and the movable plate is supplied to the drive coil, the movable plate resonates at this frequency and rotates efficiently.
[0004]
1A and 1B are views showing a planar type electromagnetic actuator, wherein FIG. 1A is a top view and FIG. 1B is a cross-sectional view along AA ′. The
(A) A metal thin film 8 having good conductivity is formed on the
(B) The metal thin film 8 is formed into a drive coil 4 by photolithography.
(C) An
(D) A highly conductive metal thin film 8 is formed on the
(E) The metal thin film 8 is formed into a
[0005]
In the planar type electromagnetic actuator according to the related art, two-layer drive is performed by making contact at the inner end (contact portion) of the first-layer drive coil 4 and the inner end (contact portion) of the second-
[0006]
In order to contact the first-layer drive coil and the second-layer drive coil, the contact portion of the first-layer drive coil 4 is exposed even if the
[0007]
[Patent Document 1]
Patent Publication No. 2722314
[Problems to be solved by the invention]
When forming the second-
[0009]
The cause of the short circuit between the first-layer drive coil 4 and the second-
[0010]
[Means for Solving the Problems]
A flat movable plate, a pair of torsion bars rotatably supporting the movable plate, a drive coil formed on at least one surface of the movable plate along a peripheral edge of the movable plate, A planar type electromagnetic actuator having a pair of static magnetic field generating means disposed on an outer portion of the movable plate in a direction perpendicular to an axial direction of a bar, wherein the drive coils are stacked, and drive of each layer is performed. The coil is a planar electromagnetic actuator that does not overlap between adjacent upper and lower layers.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4 are cross-sectional views showing the structure of the drive coil unit of the planar electromagnetic actuator according to one embodiment of the present invention. A first-
[0012]
FIG. 5 is a cross-sectional view showing another embodiment of the drive coil structure of the planar electromagnetic actuator of the present invention, in which two-layer drive coils are formed on both surfaces of the movable plate. The same effect can be obtained even when the two-layer drive coil is formed on both surfaces of the
[0013]
According to the present invention, since a plurality of stacked drive coils do not overlap in the adjacent upper and lower layers, the width of the drive coil is narrower than that of a planar-type electromagnetic actuator manufactured by the related art. When the cross-sectional area of the drive coil decreases and the resistance value increases, the drive coil generates heat, which may adversely affect the rotation of the movable plate. Therefore, it is necessary to make the film thicker in order to lower the resistance value. Further, when the width of the stacked drive coils is different, a difference occurs in the resistance value of the drive coil. Therefore, by adjusting the film thickness so that the cross-sectional area of the drive coil becomes the same, the same resistance value as that of the related art is obtained. Things are possible.
[0014]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to eliminate a short circuit between a plurality of stacked drive coils in adjacent upper and lower layers, and to prevent a decrease in Lorentz force required for rotating the movable plate. Further, the yield of the stacked driving coil forming step could be improved.
[0015]
Even if a pinhole occurs in the insulating film, the drive coil does not short-circuit between the adjacent upper and lower layers, so that the operation of forming the insulating film is facilitated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a planar type electromagnetic actuator, in which (A) is a front view and (B) is a cross-sectional view along AA ′.
FIG. 2 is a view showing a manufacturing process of a drive coil; FIG. 3 is a cross-sectional view showing a drive coil structure of a planar type electromagnetic actuator according to one embodiment of the present invention; FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a structure of a drive coil unit of an actuator. FIG. 5 is a cross-sectional view showing another embodiment of a drive coil unit of a planar electromagnetic actuator of the present invention.
REFERENCE SIGNS
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003055980A JP2004266150A (en) | 2003-03-03 | 2003-03-03 | Planar electromagnetic actuator |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2003055980A JP2004266150A (en) | 2003-03-03 | 2003-03-03 | Planar electromagnetic actuator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2004266150A true JP2004266150A (en) | 2004-09-24 |
Family
ID=33119837
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2003055980A Pending JP2004266150A (en) | 2003-03-03 | 2003-03-03 | Planar electromagnetic actuator |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2004266150A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014056132A (en) * | 2012-09-13 | 2014-03-27 | Seiko Epson Corp | Actuator, optical scanner, image display device, and head-mounted display |
CN110186775A (en) * | 2019-06-26 | 2019-08-30 | 哈尔滨理工大学 | Winding insulation radial force simulation method and device when a kind of transformer short-circuit |
-
2003
- 2003-03-03 JP JP2003055980A patent/JP2004266150A/en active Pending
Cited By (3)
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CN110186775B (en) * | 2019-06-26 | 2022-05-27 | 哈尔滨理工大学 | Method and device for simulating radial stress of winding insulation during short circuit of transformer |
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