JP2007037261A - 電磁アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】、磁気反発力増加分してもコイル磁気効率力アップをコイルサイズを大きくすることなく達成でき、低コストで工作することができるレーダ駆動用電磁アクチュエータを提供する。
【解決手段】支持台に回転可能に支持された被駆動部材と、この被駆動部材を駆動する電磁駆動機構を備えた電磁アクチュエータにおいて、電磁駆動機構には被駆動部材に固定された可動部材と、この可動部材に対向して設置された固定部材とを備え、可動部材には被駆動部材の可動方向に着磁された第１の永久磁石を設けるとともに、固定部材には磁束を発生させる筒状コイルと、この筒状コイルの内径に挿入された棒状鉄心部と、筒状コイルの外周部分を取り囲むコイル外囲部とを有するコアと、このコアの棒状鉄心部の上端部に配置され、第１の永久磁石に対して可動方向で反発するように着磁された第２の永久磁石を設けた。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば自動車に搭載されるレーダの反射ミラーを駆動するのに使用される比較的小型の電磁アクチュエータに関するものである。

従来のレーダ駆動用電磁アクチュエータは、例えば特許文献１に示されるように、可動部材９ａ，９ｂに設置された第１の永久磁石１１ａ，１１ｂが、固定部材１０ａ，１０ｂに設置された第２の永久磁石１２ａ，１２ｂの反発力と、コイル１５ａ，１５ｂとコア１４ａ，１４ｂによる電磁石の反発力、または吸引力によって駆動されるように構成することによって、反射ミラー１を揺動し、第１の永久磁石１１ａ，１１ｂに対向して第２の永久磁石１２ａ，１２ｂおよびコア１４ａ，１４ｂが配置されていることにより、可動部への配線が無いので耐久性が向上でき、質量の大きい可動コイルや可動コアが無いので可動部材９ａ，９ｂを軽量化できる。

特開２００４−７８８２号公報（図１）

従来のレーダ駆動用電磁アクチュエータは以上のように構成されているので、第１の永久磁石１１ａ，１１ｂと第２の永久磁石１２ａ，１２ｂ間の反発磁気力を大きくできる為、揺動角を大きく設定した場合でも、コイル１５ａ，１５ｂに励磁電流を与え発生させる電磁力に対して反発磁気力が保持され吸着することなく被駆動部材１が正確に揺動駆動される。
また、上記の反発磁気力の増加分は、コイル１５ａ，１５ｂの巻回数と線径を大きくし、励磁電流も増加させる事で充分な駆動力を得る事ができるとしている。
しかし、第１の永久磁石１１ａ，１１ｂと第２の永久磁石１２ａ，１２ｂ間の反発磁気力を大きくすることは、コイル１５ａ，１５ｂの電磁力効率を向上させることになり、巻回数と線径を増加させ、結果的にコイルのサイズ及びレーダ駆動用電磁アクチュエータ全体のサイズを大きくすることにつながる。

この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、磁気反発力増加分によるコイル磁気効率力アップをコイルサイズを大きくすることなく達成でき、低コストで工作することができる電磁アクチュエータを提供することを目的とする。

この発明は、支持台に回転可能に支持された被駆動部材と、この被駆動部材を駆動する電磁駆動機構を備えた電磁アクチュエータにおいて、上記電磁駆動機構には上記被駆動部材に固定された可動部材と、この可動部材に対向して設置された固定部材とを備え、上記可動部材には上記被駆動部材の可動方向に着磁された第１の永久磁石を設けるとともに、上記固定部材には磁束を発生させる筒状コイルと、この筒状コイルの内径に挿入された棒状鉄心部と、上記筒状コイルの外周部分を取り囲むコイル外囲部とを有するコアと、このコアの棒状鉄心部の上端部に配置され、上記第１の永久磁石に対して上記可動方向で反発するように着磁された第２の永久磁石を設けたものである。

この発明の電磁アクチュエータによれば、コイルサイズをアップさせず、コイル励磁電流も増加させる事なく充分な駆動力を得られ、被駆動部材を正確に駆動でき、装置の性能の向上が図られる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施の形態１によるレーダ駆動用電磁アクチュエータを示す断面図、図２は電磁アクチュエータの励磁回路図、図３は電磁アクチュエータの特性図である。
図において、この電磁アクチュエータは、被駆動部材として例えば自動車に搭載されるレーダの反射ミラー１を駆動するものである。

このレーダは、自動車の周辺を監視するのに使用されるレーダであり、電波を自動車の周辺に発射して、その反射波から自動車の周辺の障害物などを検知する。
また、このレーダは、光を自動車の周辺に照射し、その反射光によって自動車の周辺を監視するように構成することもできる。
何れにせよ、反射ミラー１は電波または光を自動車の周辺に向けて発射し、また、その反射波を受信するために使用され、電波、または光の照射方向を変更するために、その向きまたは角度が変化される。

反射ミラー１は、重力や外乱振動などに影響されないように、その中央部の重心近傍に支点２を設け、この支点２を中心に揺動可能に支持されている。
支点２はベアリング３で回転可能に支持された回転軸４で構成されており、この回転軸４を中心にして、反射ミラー１が回転可能に支持される。ベアリング３はプレート５上に載置された支持台６に固定されている。支持台６上には、反射ミラー１の位置を検出するための位置センサ７が付設されている。この位置センサ７は、例えば磁気を利用した磁気センサ、または光を利用した光センサで構成されている。

図１の電磁アクチュエータにおいては、反射ミラー１の左右両側に一対の電磁駆動機構８Ａ，８Ｂが設けられている。
第１の電磁駆動機構８Ａは、反射ミラー１の支点２の右側に配置され、その右端部を駆動し、また第２の電磁駆動機構８Ｂは反射ミラー１の支点２の左側に配置され、その左端部を駆動する。
これらの電磁駆動機構８Ａ，８Ｂは互いに同じ構成を有し、それぞれ可動部材９ａ，９ｂと固定部材１０ａ，１０ｂを有している。

各電磁駆動機構８Ａ，８Ｂの各可動部材９ａ，９ｂは、被駆動部材である反射ミラー１に取り付けられた可動側の第１の永久磁石１１ａ，１１ｂを有する。この第１の永久磁石１１ａ，１１ｂは円柱状に作られた磁石であり、可動方向に着磁されており、上側がＳ極、下側がＮ極に着磁され、Ｓ極側を反射ミラー１に接合して取り付けられている。
これに対して、Ｎ極側を反射ミラー１に接合するように構成してもよい。

電磁駆動機構８Ａ，８Ｂの各固定部材１０ａ，１０ｂは、各可動部材９ａ，９ｂに対向して配置される。この各固定部材１０ａ，１０ｂは、支持台６を載せたプレート５の左右両側上に固定される。このプレート５は磁性材料及び非磁性材料で、例えば鉄板で作られている。
各固定部材１０ａ，１０ｂは、固定側の第２の永久磁石１２ａ，１２ｂを有する。この第２の永久磁石１２ａ，１２ｂは、例えば円柱状に作られた磁石であり、可動方向に着磁されており、上側がＮ極、下側がＳ極に着磁されている。尚、第２の永久磁石１２ａ，１２ｂは、リング状に作られた磁石でもよい。

この各電磁駆動機構８Ａ，８Ｂの第２の永久磁石１２ａ，１２ｂは、各電磁駆動機構８Ａ，８Ｂの可動側の各第１の永久磁石１１ａ，１１ｂと対向する位置に配置されている。
そして可動側の第１の永久磁石１１ａ，１１ｂのＮ極が反射ミラー１に接合されるように構成される場合には、固定側の第２の永久磁石１２ａ，１２ｂもそれに合わせて、上側がＳ極、下側がＮ極に着磁される。

各電磁駆動機構８Ａ，８Ｂの固定部材１０ａ，１０ｂは、さらに樹脂で作られたボビン１３ａ，１３ｂ、磁性体で作られたコア１４ａ，１４ｂ、およびコイル１５ａ，１５ｂを有する。ボビン１３ａ，１３ｂは、第２の永久磁石１２ａ，１２ｂとプレート５の間に設けられ、内側にコア１４ａ，１４ｂを保持する。
このコア１４ａ，１４ｂは、中心部に円柱状の棒状鉄心部１６ａ，１６ｂを有しコイル１５ａ,１５ｂの外周部分を取り囲む円筒状のコイル外囲部１４ｃ,１４ｄで構成された構造であり、第１の永久磁石１１ａ，１１ｂのＮ極とプレート５の間に配置され、コア１４ａ，１４ｂの中心部上端には、円柱状の第２の永久磁石１２ａ，１２ｂが設置され、第２の永久磁石１２ａ，１２ｂとコア１４ａ，１４ｂが同心状に固定されている。
尚、コア１４ａ，１４ｂは、上端に段部を有する円形断面の棒状鉄心部を有する構造としてもよい。
ボビン１３ａ，１３ｂはコア１４ａ，１４ｂの外周に巻枠１７ａ，１７ｂを有し、この巻枠１７ａ，１７ｂにコイル１５ａ，１５ｂが巻回されている。
なお１８ａ，１８ｂは、コイル１５ａ，１５ｂに対する接続リード線であり、コイル１５ａ，１５ｂはこれらの接続リード線１８ａ，１８ｂを経て、励磁回路に接続される。
以上の各構成部品の中心軸は、図１に図示される各電磁駆動機構８Ａ、８Ｂの各中心軸８Ｃに整列して配置されている。
なお、各電磁駆動機構８Ａ、８Ｂの各中心軸８Ｃとは、第１及び第２の永久磁石１１ａ，１２ａ及び１１ｂ，１２ｂによる静止時の磁気反発力の作用方向（左右の磁気バランス作用方向）における中心軸をいう。

各電磁駆動機構８Ａ，８Ｂの各固定部材１０ａ，１０ｂは、それぞれの可動部材９ａ，９ｂに対して第１，第２の２つの磁気力Ｆ１，Ｆ２を加えた磁気力Ｆ０を与える。
第１の磁気力Ｆ１は、第１の永久磁石１１ａ，１１ｂのＮ極と第２の永久磁石１２ａ，１２ｂのＮ極が向き合っているために、可動部材９ａ，９ｂを固定部材１０ａ，１０ｂから引き離す方向に発生する反発磁気力である。
この反発磁気力は、第１の永久磁石１１ａ，１１ｂ、第２の永久磁石１２ａ，１２ｂが永久磁石であるために、常時一定の磁気力である。

各固定部材１０ａ，１０ｂから対応する各可動部材９ａ，９ｂに対して与えられる第２の磁気力Ｆ２は、コイル１５ａ，１５ｂによって発生される電磁力である。コイル１５ａ，１５ｂは、コア１４ａ，１４ｂの中心軸から棒状鉄心部１６ａ，１６ｂ及びコイル１５ａ,１５ｂの外囲部１４ｃ、１４ｄに効率よく磁束を発生させ、この磁束に基づいて可動部材９ａ，９ｂに与えられる磁気力Ｆ２は、コイル１５ａ，１５ｂに流れる励磁電流の方向と大きさに対応して、その電磁力の方向と大きさが制御される。
コイル１５ａ，１５ｂにある方向の励磁電流を流せば、このコイル１５ａ，１５ｂによる磁気力Ｆ２は、第２の永久磁石１２ａ，１２ｂと同方向に、すなわち可動部材９ａ，９ｂを固定部材１０ａ，１０ｂから引き離す方向に可動部材９ａ，９ｂに与えられ、その強さはその励磁電流の大きさに比例する。

コイル１５ａ，１５ｂの励磁電流の方向を上記と逆にすれば、コイル１５ａ，１５ｂによる磁気力Ｆ２は、第２の永久磁石１２ａ，１２ｂによる反発力とは逆に、可動部材９ａ，９ｂを固定部材１０ａ，１０ｂに吸引する方向の電磁力となり、その大きさは励磁電流に比例する。
第２の永久磁石１２ａ，１２ｂによる反発方向の磁気力Ｆ１の方向を正方向とすると、加算された磁気力Ｆ０はＦ０＝Ｆ１±Ｆ２となり、コイル１５ａ，１５ｂの励磁電流の方向と大きさを変えることによって、加算磁気力Ｆ０を幅広く制御することができる。
反射ミラー１は、各電磁駆動機構８Ａ，８Ｂからの加算磁気力Ｆ０のバランスで、その向きまたは角度が制御される。

また、第１の永久磁石１１ａ，１１ｂに対向して、第２の永久磁石１２ａ，１２ｂおよびコア１４ａ，１４ｂが配置されていることも重要である。
即ち、第２の永久磁石１２ａ，１２ｂによる磁束と、コイル１５ａ，１５ｂによる電磁石の磁束をより有効に第１の永久磁石１１ａ，１１ｂに与えて、励磁電流による制御性能を向上させることができる。
また、揺動角を大きくした場合、可動部材９ａ，９ｂと固定部材１０ａ，１０ｂの距離が小さくなる側のコイル１５ａ，１５ｂによる磁気力Ｆ２は、第２の永久磁石１２ａ，１２ｂによる反発力とは逆の吸引する方向の電磁力が大きくなるが、第２の永久磁石１２ａ，１２ｂの反発力により、第１の永久磁石１１ａ，１１ｂとコア１４ａ，１４ｂが吸着することがなく、揺動角を大きくしても、反射ミラー１を正確に駆動できる。

図２は電磁駆動機構８Ａ，８Ｂの各コイル１５ａ，１５ｂに対する励磁回路を示す。
この励磁回路は、一対のスイッチング回路１９，２０を有し、これらの各スイッチング回路１９，２０は直流電源の正極端子Ｅ１と負極端子Ｅ２の間にそれぞれ接続されている。
負極端子Ｅ２はアース電位とされている。スイッチング回路１９は、一対のスイッチ素子Ｔ_ｒ１，Ｔ_ｒ２を含み、これらのスイッチ素子Ｔ_ｒ１，Ｔ_ｒ２は例えばＮＰＮ形のパワートランジスタで構成される。

スイッチ素子Ｔ_ｒ１のコレクタは正極端子Ｅ１に接続され、そのエミッタはスイッチング回路１９の出力端子２１に接続されている。
スイッチ素子Ｔ_ｒ２のコレクタは、出力端子２１に、またそのエミッタは負極端子Ｅ２にそれぞれ接続されている。スイッチング回路２０は一対のスイッチ素子Ｔ_ｒ３，Ｔ_ｒ４を含み、これらはＮＰＮ形パワートランジスタで構成される。

スイッチ素子Ｔ_ｒ３のコレクタは正極端子Ｅ１に、そのエミッタはスイッチング回路２０の出力端子２２にそれぞれ接続されている。
又、スイッチング素子Ｔ_ｒ４のコレクタは出力端子２２に、またそのエミッタは負極端子Ｅ２にそれぞれ接続されている。
更に、スイッチ素子Ｔ_ｒ１〜Ｔ_ｒ４として、パワーＦＥＴとよばれる電界効果トランジスタを使用することもできる。

電磁駆動機構８Ａ，８Ｂの各コイル１５ａ，１５ｂは、スイッチング回路１９の出力端子２１と、スイッチング回路２０の出力端子２２との間に、互いに直列に接続されており、互いに関連して制御される。
スイッチ素子Ｔ_ｒ２，Ｔ_ｒ３がオフとなり、スイッチ素子Ｔ_ｒ１，Ｔ_ｒ４がオンとなった第１の状態では、各コイル１５ａ，１５ｂに、出力端子２１から出力端子２２に向かって、各コイル１５ａ，１５ｂに直列に電流が流れ、逆にスイッチ素子Ｔ_ｒ１，Ｔ_ｒ４がオフとなり、スイッチ素子Ｔ_ｒ２，Ｔ_ｒ３がオンとなった第２の状態では、出力端子２２から出力端子２１に向かって、各コイル１５ａ，１５ｂに電流が流れる。
各コイル１５ａ，１５ｂの励磁特性は、各コイル１５ａ，１５ｂにおいてＰで示した部分が正極を示しており、各コイル１５ａ，１５ｂは互いに逆方向にコイルが巻回されている。

このため、直列接続された各コイル１５ａ，１５ｂに流れる電流によって、電磁駆動機構８Ａ，８Ｂの一方側、例えば電磁駆動機構８Ａのコイル１５ａが、その第２の永久磁石１２ａと同極性となり、その可動部材９ａに反発力（＋Ｆ２）を与えるときには、他方の電磁駆動機構８Ｂのコイル１５ｂは、その第２の永久磁石１２ｂとは逆極性となり、その可動部材９ｂに吸引力（−Ｆ２）を与える。この場合、電磁駆動機構８Ａの加算磁気力はＦ０＝Ｆ１＋Ｆ２、電磁駆動機構８Ｂの加算磁気力はＦ０＝Ｆ１−Ｆ２となる。

第１の永久磁石１１ａ，１１ｂと第２の永久磁石１２ａ，１２ｂとを接近させると、過大な反発力がえられるので、コイル１５ａ，１５ｂによる電磁力Ｆ２の大きさは、磁気力Ｆ１の大きさより小さい範囲で調整される。
したがって、各電磁駆動機構８Ａ，８Ｂはともに、可動部材９ａ，９ｂに反発力を与える範囲で調整される。例えばスイッチ素子Ｔ_ｒ１，Ｔ_ｒ４がオンとなる第１の状態において、一方の電磁駆動機構８Ａの加算磁気力Ｆ０＝Ｆ１＋Ｆ２が、第２の永久磁石１２ａによる反発力Ｆ１を増大させるときには、他方の電磁駆動機構８Ｂの加算磁気力Ｆ０＝Ｆ１−Ｆ２は、その第２の永久磁石１２ｂから発生する可動部材９ｂへの反発力Ｆ１を減少させるように調整される。

図１に示した電磁アクチュエータにおいて、第１の電磁駆動機構８Ａによる反発力が増大し、第２の電磁駆動機構８Ｂによる反発力が減少すると、反射ミラー１は回転軸４を中心に、反時計方向に回動される。
このとき、第１の電磁駆動機構８Ａの第１の永久磁石１１ａと第２の永久磁石１２ａおよびコア１４ａの間隔が大きくなるので、磁気力Ｆ１，Ｆ２の各反発力の絶対値は小さくなる。
反対に第２の電磁駆動機構８Ｂの、第１の永久磁石１１ｂと第２の永久磁石１２ｂおよびコア１４ｂの間隔が小さくなるので、Ｆ１の反発力，Ｆ２の吸引力の各絶対値は大きくなる。
これによって、電磁駆動機構８Ａの加算磁気力Ｆ０＝Ｆ１＋Ｆ２と、電磁駆動機構８Ｂの加算磁気力Ｆ０＝Ｆ１−Ｆ２が釣合うようになる角度まで反射ミラー１は回動する。

この回動角度は、コイル１５ａ，１５ｂに流れる励磁電流により一次的に決定されるので、コイル１５ａ，１５ｂに流れる励磁電流を制御することにより、反射ミラー１の揺動角度を制御できる。
このときの特性を図３に示す。図３に示すように、コイル１５ａ，１５ｂに流れる励磁電流の増加に伴って、反射ミラー１の揺動角がリニアに増加している。スイッチ素子Ｔ_ｒ２，Ｔ_ｒ３がオンとなる第２の状態では、逆方向の調整が行われ、反射ミラー１は時計方向に回動される。いずれにせよ、反射ミラー１は、２つの電磁駆動機構８Ａ，８Ｂのコイル１５ａ，１５ｂに流れる励磁電流によって、その向きまたは角度が調整される。

各電磁駆動機構８Ａ，８Ｂのコイル１５ａ，１５ｂの励磁電流の大きさは、例えば各スイッチ素子Ｔ_ｒ１〜Ｔ_ｒ４のオン時間比率を変化させることによって調整される。
例えばスイッチ素子Ｔ_ｒ１，Ｔ_ｒ４がオンする第１の状態において、その単位時間にこれらのスイッチ素子Ｔ_ｒ１，Ｔ_ｒ４がオンする比率を変化すると、そのオン時間比率に応じた大きさの励磁電流が各コイル１５ａ，１５ｂに供給される。同様に、スイッチ素子Ｔ_ｒ２，Ｔ_ｒ３がオンとなる第２の状態において、これらのスイッチ素子Ｔ_ｒ２，Ｔ_ｒ３の単位時間当りのオン時間比率を調整することにより、励磁電流の大きさが変えられる。
これらのオン時間比率の調整は、各スイッチ素子各Ｔ_ｒ１〜Ｔ_ｒ４のベースへの駆動パルスの幅を変えることによって行われる。

本実施形態による電磁アクチュエータは、一対の電磁駆動機構８Ａ，８Ｂの各コイル１５ａ，１５ｂの励磁電流により、反射ミラー１の揺動角度を制御するものであり、オープン制御で制御可能であるが、電磁アクチュエータを高速で駆動する場合には、位置センサ７からの信号によってコイル１５ａ，１５ｂに流れる励磁電流をフィードバック制御することもできる。このフィードバック制御は、各スイッチ素子Ｔ_ｒ１〜Ｔ_ｒ４のベース駆動電流を制御することによって行われる。

又、電磁駆動機構８Ａ，８Ｂの各コイル１５ａ，１５ｂは、スイッチング回路１９の出力端子２１と、スイッチング回路２０の出力端子２２との間に、互いに直列に接続された場合について説明したが、電磁駆動機構８Ａ，８Ｂの各コイル１５ａ，１５ｂは、スイッチング回路１９の出力端子２１と、スイッチング回路２０の出力端子２２との間に、互いに並列に接続してもよい。

更に、電磁駆動機構８Ａ，８Ｂの各コイル１５ａ，１５ｂは、互いに独立して励磁される場合であってもよい。また、上記の電磁アクチュエータでは、１つの被駆動部材（反射ミラー１）を、一対の電磁駆動機構８Ａ，８Ｂで駆動するものについて説明したが、駆動機構の数を変更してもよい。
例えば、被駆動部材がベアリング３で揺動可能に支持されたものを、球面軸受を用いることによって、あらゆる方向に揺動可能に構成し、その支点２を通る２軸上に、支点２の両側に合計４つの電磁駆動機構を配置するようにしてもよい。

以上のように本実施形態に係るレーダ駆動用電磁アクチュエータによれば、支持台６に回転可能に支持された被駆動部材と、この被駆動部材を駆動する電磁駆動機構８Ａ，８Ｂを備えた電磁アクチュエータにおいて、電磁駆動機構８Ａ，８Ｂには被駆動部材に固定された可動部材９ａ，９ｂと、この可動部材９ａ，９ｂに対向して設置された固定部材１０ａ，１０ｂとを備え、可動部材９ａ，９ｂには被駆動部材の可動方向に着磁された第１の永久磁石１１ａ，１１ｂを設けるとともに、固定部材１０ａ，１０ｂには磁束を発生させる筒状コイル１５ａ，１５ｂと、この筒状コイル１５ａ，１５ｂの内径に挿入された棒状鉄心部１６ａ，１６ｂと、筒状コイル１５ａ，１５ｂの外周部分を取り囲むコイル外囲部１４ｃ，１４ｄとを有するコア１４ａ，１４ｂと、このコア１４ａ，１４ｂの棒状鉄心部１６ａ，１６ｂの上端部に配置され、第１の永久磁石１１ａ，１１ｂに対して上記可動方向で反発するように着磁された第２の永久磁石１２ａ，１２ｂを設けた構造としたので、磁気回路を効率的に構成して可動部材９ａ、９ｂの第１の永久磁石１１ａ，１１ｂに影響する磁気力を大きくすることができる。
よって、揺動角を大きく設定する場合や第１の永久磁石１１ａ，１１ｂと第２の永久磁石１２ａ，１２ｂ間の設定距離を小さくする場合、第１の永久磁石１１ａ，１１ｂと第２の永久磁石１２ａ，１２ｂ間の磁気反発力が大きくなっても、コイル１５ａ,１５ｂの巻回数と線径を増加させることなく対応できる為、コイルサイズをアップさせず、コイル励磁電流も増加させる事なく充分な駆動力を得られ、被駆動部材を正確に駆動できる。
また、コア１４ａ，１４ｂは、上端に段部を有する円形断面の棒状鉄心部１６ａ，１６ｂとコイル１５ａ,１５ｂの外囲部１４ｃ,１４ｄで構成された構造である為、位置センサ７が磁気を利用した磁気センサで構成される場合、コイル１５ａ,１５ｂから発生する漏洩磁界をシールドする効果を有し、反射ミラー１の駆動時におけるコイル１５ａ,１５ｂからの磁界影響をなくすことができるため、装置の性能の向上が図られる。

実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２によるレーダ駆動用電磁アクチュエータを示す断面図である。第２の永久磁石１２ｃ，１２ｄの磁極方向中心軸１２ｅは電磁駆動機構８Ａ，８Ｂの中心軸８Ｃと偏心して配置されている。

先ず本実施形態である第２の永久磁石１２ｃ，１２ｄが電磁駆動機構の各中心軸８Ｃから偏心されて配置されている場合の特性を図４及び図５で説明する。
図５は図４から反射ミラー１に設置されて可動する第１の永久磁石と固定部材である第２の永久磁石で構成される磁気反発力について図示の左側である電磁駆動機構８Ｂについて記述する。

Ａ．本実施形態の第２の永久磁石１２ｂの偏心がなく、反射ミラー１が揺動していない場合。
第１の磁気力である前述のＦ１は、第１の永久磁石１１ｂのＮ極と第２の永久磁石１２ｂのＮ極が対向して電磁駆動機構の中心軸８Ｃ上で向き合っているため、可動部材９ｂを固定部材１０ｂから引き離す方向に発生する反発磁気力は、ある一定の磁気力で反射ミラー１を水平に保持している。

Ｂ．本実施形態の第２の永久磁石１２ｂの偏心がなく、反射ミラー１が揺動した場合。
反射ミラー１が揺動した場合、反射ミラー１の第１の永久磁石１１ｂは、支点２を中心に反射ミラー１の揺動角と同等の傾きをもって第２の永久磁石１２ｂに接近する。
この時の第１の永久磁石位置が１１ｇであり、磁気力はＮ極磁極底面から垂直に延びた矢印１１ｈであり、揺動していない時の磁気力１１ｆに対して磁気力が大きくなり、第２の永久磁石１２ｂに及ぼす磁気力成分は１１ｋとなる。
これは、揺動角が大きくなるほど第１の永久磁石１１ｂが、電磁駆動機構の中心軸８Ｃから支点２方向(中心軸側の内側)に移動することになり、固定部材である第２の永久磁石１２ｂに作用する磁気力は上記の回転移動がない場合に比べ相対的に減少することになる。

Ｃ．本実施形態である第２の永久磁石１２ｂが偏心し、反射ミラー１が揺動した場合。
第１の永久磁石１１ｂの回転特性は、上記第２の永久磁石１２ｂの偏心がない場合と同等であり、反射ミラー１が揺動した場合、反射ミラー１の第１の永久磁石１１ｂは、第２の永久磁石１２ｂに接近する。この時第１の永久磁石１１ｇの第２の永久磁石に及ぼす磁気力成分は１１ｋとなる。この磁気力中心１１ｋに第２の永久磁石位置を回転中心である支点２側に偏心させた１２ｄ位置は、第１と第２の永久磁石から構成される反発磁気力を増加させる方向となる。
またその反対に第２の永久磁石位置を回転中心である支点２側から遠ざけて偏心させた場合は第１と第２の永久磁石１１ｂ，１２ｂから構成される反発磁気力を減少させる方向となる。
上述の第２の永久磁石１２ｂが回転中心から遠ざかる方向に偏心した場合、第１と第２の永久磁石１１ｂ，１２ｂ間の磁気反発力減少に加え、第２の永久磁石１２ｂが偏心して配置されたことによりコイル１５ｂの中心位置も同様にずれることになる。よって、コイル１５ａ，１５ｂによって発生される電磁力である第２の磁気力Ｆ２の電磁力は第１の永久磁石に影響しやすくなるため磁気力の効率化を二重に高めることできる。

よって、本実施形態２の図４のように第２の永久磁石１２ｃ，１２ｄの磁極方向中心軸１２ｅが、電磁駆動機構の中心軸８Ｃと回転中心である支点２との基準距離を長くさせるように偏心して配置されている場合、揺動角を更に大きく設定すると、電磁駆動機構の中心軸８Ｃ上にある第１の永久磁石１１ａ，１１ｂの磁極中心軸と第２の永久磁石１２ａ，１２ｂの磁極中心軸が偏心していない場合に比べ、反発磁気力Ｆ１の減少が生じ、コイル１５ａ，１５ｂによる第２の磁気力Ｆ２を第１の磁気力Ｆ１と相対させると増加する方向となるため、コイル１５ａ,１５ｂの巻回数と線径を増加させることなく対応できる。
よってコイルサイズアップをさせず、コイル励磁電流も増加させる事なく充分な駆動力を得られ、被駆動部材１を正確に駆動でき、装置の性能の向上が図られる。
よってコイルサイズアップをさせず、コイル励磁電流も増加させる事なく充分な駆動力を得られ、被駆動部材である反射ミラー１を正確に駆動できでき、装置の性能の向上が図られる。
なお、電磁駆動機構の中心軸８Ｃと回転中心である支点２との基準距離は、主に可動部材である反射ミラー１のサイズによって決定される値であるが、装置全体のサイズや個々の構成部品のサイズによっても制約を受ける。

実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３によるレーダ駆動用電磁アクチュエータを示す断面図である。第１の永久磁石１１ｃ，１１ｄの磁極方向中心軸は電磁駆動機構８Ａ，８Ｂの中心軸８Ｃに対して回転中心である支点２方向に偏心して配置されている。

前述の第一の磁気力Ｆ１である第１の永久磁石１１ｃ，１１ｄと第２の永久磁石１２ａ，１２ｂ間に発生する反発磁気力は、反射ミラー１が揺動した場合、反射ミラー１の第１の永久磁石１１ｃ，１１ｄは、支点２を中心に反射ミラー１の揺動角と同等の傾きをもって第２の永久磁石１２ｂ，１２ｃに接近する。第１の永久磁石１１ｃ，１１ｄは、支点２を中心に反射ミラー１と回転するため、揺動しない場合に比べ磁石位置は、更に回転中心よりに移動することになる。これは、実施形態２で説明した第２の永久磁石が回転中心から遠ざかる方向に偏心した場合と反発磁気力作用は類似しているが、本実施の場合、
揺動角と同等の変化をする第１の永久磁石１１ｃ，１１ｄの回転中心である支点２からのストロークを直接変化させることができるため磁気反発力の感度調整が容易である。
また、第１の永久磁石１１ｃ，１１ｄと コイル１５ａ，１５ｂとの位置は直接対向していないため、コイル１５ａ，１５ｂで発生される電磁力の影響を受けにくく、第１の磁気力Ｆ１である第１の永久磁石１１ｃ，１１ｄと第２の永久磁石１２ａ，１２ｂ間に発生する反発磁気力のみを効果的に変化させることができる。

よって、本実施形態３の第１の永久磁石１１ｃ，１１ｄの磁極方向中心軸１１ｅが、電磁駆動機構の中心軸８Ｃと回転中心である支点２との基準距離を短くさせ偏心して配置されている場合、揺動角を更に大きく設定すると、電磁駆動機構の中心軸８Ｃ上にある第１の永久磁石１１ｃ，１１ｄ磁極中心軸と第２の永久磁石１２ａ，１２ｂの磁極中心軸が偏心していない場合に比べ、反発磁気力Ｆ１の減少が生じ、コイル１５ａ，１５ｂによる第２の磁気力Ｆ２を第１の磁気力Ｆ１と相対させると増加する方向となるため、コイル１５ａ,１５ｂの巻回数と線径を増加させることなく対応できる。
よってコイルサイズアップをさせず、コイル励磁電流も増加させる事なく充分な駆動力を得られ、被駆動部材である反射ミラー１を正確に駆動できる。

以上のように本実施形態に係るレーダ駆動用電磁アクチュエータによれば、第１の永久磁石１１ｃ，１１ｄの磁極方向中心軸は電磁駆動機構の中心軸８Ｃに対して回転中心である支点２方向に偏心して配置されているので、揺動角と同等の変化をする第１の永久磁石１１ｃ，１１ｄの回転中心である支点２からのストロークを直接変化させることができるため磁気反発力の感度調整が容易である。よってコイル１５ａ,１５ｂの巻回数と線径を増加させることなく対応でき、コイルサイズアップをさせず、コイル励磁電流も増加させる事なく充分な駆動力を得られ、被駆動部材１を正確に駆動でき、装置の性能の向上が図られる。

実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４によるレーダ駆動用電磁アクチュエータを示す断面図である。コア１４ｃ、１４ｄの中心軸１４ｅは電磁駆動機構８Ａ，８Ｂの中心軸８Ｃに対して、回転中心である支点２側に偏心して配置されており、また、第１の永久磁石１１ａ，１１ｂと コア１４ｃ，１５ｄとの位置は直接対向していないため、前述の第１の磁気力Ｆ１である第１の永久磁石１１ａ，１１ｂと第２の永久磁石１２ａ，１２ｂ間に発生する反発磁気力には直接影響を与えない。そのためコイル１５ａ，１５ｂで発生される電磁力である第２の磁気力Ｆ２のみを効果的に変化させることができる。
揺動角が大きくなると第１の永久磁石１１ｂが、電磁駆動機構の中心軸８Ｃから支点２方向(中心軸側の内側)に移動することは上述であるが、コア１４ｃ、１４ｄの中心軸は電磁駆動機構の中心軸８Ｃに対して、回転中心である支点２側に位置していることは、コイル１５ａ，１５ｂによって発生される電磁力である第２の磁気力Ｆ２の作用点を第１の永久磁石１１ａ，１１ｂの重心付近に近づけることになり、第１の永久磁石に磁気力を効率よく与えることができる。

よって、本実施形態４のコア１４ｃ，１４ｄの磁極方向中心軸１４ｅが、電磁駆動機構の中心軸８Ｃと回転中心である支点２との基準距離を短くさせるように偏心して配置されている場合、揺動角を更に大きく設定すると、電磁駆動機構の中心軸８Ｃ上にあるコア１４ｃ，１４ｄの中心軸が偏心していない場合に比べ、磁気力Ｆ２の増加が生じ、コイル１５ａ，１５ｂによる第２の磁気力Ｆ２を第１の磁気力Ｆ１と相対させると増加する方向となるため、コイル１５ａ,１５ｂの巻回数と線径を増加させることなく対応できる。
よってコイルサイズアップをさせず、コイル励磁電流も増加させる事なく充分な駆動力を得られ、被駆動部材である反射ミラー１を正確に駆動できる。

以上のように本実施形態に係るレーダ駆動用電磁アクチュエータによれば、コア１４ｃ、１４ｄの中心軸は電磁駆動機構の中心軸８Ｃに対して、回転中心である支点２側に偏心して配置されているので、前述の第１の磁気力Ｆ１である第１の永久磁石１１ａ，１１ｂと第２の永久磁石１２ａ，１２ｂ間に発生する反発磁気力には直接影響を与えない。そのためコイル１５ａ，１５ｂで発生される電磁力である第２の磁気力Ｆ２のみを効果的に変化させることができる。また偏心させる為にコアのみの形状変更(鍵型等)、若しくは位置移動で可能なので設計的な効率が図れるのは勿論、装置の性能の向上が図られる。

実施の形態５．
図７はこの発明の実施の形態５によるレーダ駆動用電磁アクチュエータを示す断面図である。コイル１５ｃ、１５ｄの中心軸１５ｅは電磁駆動機構８Ａ，８Ｂの中心軸８Ｃに対して、回転中心である支点２側に偏心して配置されており、また、第１の永久磁石１１ａ，１１ｂと コイル１５ｃ、１５ｄとの位置は直接対向していないため、前述の第１の磁気力Ｆ１である第１の永久磁石１１ａ，１１ｂと第２の永久磁石１２ａ，１２ｂ間に発生する反発磁気力には直接影響を与えない。そのためコイル１５ａ，１５ｂで発生される電磁力である第２の磁気力Ｆ２のみを効果的に変化させることができる。
揺動角が大きくなると第１の永久磁石１１ｂが、電磁駆動機構の中心軸８Ｃから支点２方向(中心軸側の内側)に移動することは上述であるが、コイル１５ｃ、１５ｄの中心軸は電磁駆動機構の中心軸８Ｃに対して、回転中心である支点２側に位置していることは、コイル１５ａ，１５ｂによって発生される電磁力である第２の磁気力Ｆ２の作用点を第１の永久磁石１１ａ，１１ｂの重心付近に近づけることになり、第１の永久磁石に磁気力を効率よく与えることができる。またコイル位置自体を電磁駆動機構の中心軸８Ｃから偏心させる事は、コイル１５ａ，１５ｂによって発生される電磁力である第２の磁気力Ｆ２の位置を変更することであり、実施の形態４のコア偏心に比べ効果的に作用させる事ができる。

よって、本実施形態５のコイル１５ｃ、１５ｄの磁極方向中心軸が、電磁駆動機構の中心軸８Ｃと回転中心である支点２との基準距離を短くさせるように偏心して配置されている場合、揺動角を更に大きく設定すると、電磁駆動機構の中心軸８Ｃ上にあるコイル１５ｃ、１５ｄの中心軸が偏心していない場合に比べ、磁気力Ｆ２の増加が生じ、コイル１５ａ，１５ｂによる第２の磁気力Ｆ２を第１の磁気力Ｆ１である磁気反発力と相対させると増加する方向となるため、コイル１５ｃ,１５ｄの巻回数と線径を増加させることなく対応できる。
よってコイルサイズアップをさせず、コイル励磁電流も増加させる事なく充分な駆動力を得られ、被駆動部材である反射ミラー１を正確に駆動できる。

以上のように本実施形態に係るレーダ駆動用電磁アクチュエータによれば、コイル１５ｃ、１５ｄの中心軸１５ｅは電磁駆動機構の中心軸８Ｃに対して、回転中心である支点２側に偏心して配置されているので、コイル位置自体を電磁駆動機構の中心軸８Ｃから偏心させる事は、コイル１５ａ，１５ｂによって発生される電磁力である第２の磁気力Ｆ２の位置を変更することであり、実施の形態４のコア偏心に比べ効果的に作用させる事ができる。またコイル自体の変更は必要なく位置決め位置のみの対応で可能であり、装置の性能の向上が図られる。

尚、上記実施の形態２乃至５において、コア１４ａ，１４ｂは実施の形態１の中心部に円柱状の棒状鉄心部１６ａ，１６ｂを有し、コイル１５ａ,１５ｂの外囲部１４ｃ,１４ｄで構成された構造にしてもよいし、特許文献１と同様に上端に段部を有する円形断面の棒状鉄心でも良く、第２の第２の永久磁石１２ａ，１２ｂの形状はそれとカップリングするリング形状でもよい。

この発明の実施の形態１によるレーダ駆動用電磁アクチュエータを示す断面図である。 電磁アクチュエータの励磁回路図である。 電磁アクチュエータの特性図である。 この発明の実施の形態２によるレーダ駆動用電磁アクチュエータを示す断面図である。 この発明の実施の形態２によるレーダ駆動用電磁アクチュエータの動作を説明するための要部断面図である。 この発明の実施の形態３によるレーダ駆動用電磁アクチュエータを示す断面図で この発明の実施の形態４によるレーダ駆動用電磁アクチュエータを示す断面図である。 この発明の実施の形態５によるレーダ駆動用電磁アクチュエータを示す断面図である。

符号の説明

１ 反射ミラー、２ 支点、６ 支持台、８Ａ，８Ｂ 電磁駆動機構、９ａ，９ｂ 可動部材、１０ａ，１０ｂ 固定部材、１１ａ，１１ｂ 第１の永久磁石、１２ａ，１２ｂ 第２の永久磁石、１４ａ，１４ｂ コア、１５ａ，１５ｂ コイル、１６ａ，１６ｂ 棒状鉄心部、１１ｅ 第１の永久磁石の磁極方向中心軸、１２ｅ 第２の永久磁石の磁極方向中心軸、１４ｅ コアの中心軸、１５ｅ コイルの磁極方向中心軸。

Claims (6)

1. 支持台に回転可能に支持された被駆動部材と、この被駆動部材を駆動する電磁駆動機構を備えた電磁アクチュエータにおいて、
   上記電磁駆動機構には上記被駆動部材に固定された可動部材と、この可動部材に対向して設置された固定部材とを備え、
   上記可動部材には上記被駆動部材の可動方向に着磁された第１の永久磁石を設けるとともに、
   上記固定部材には磁束を発生させる筒状コイルと、この筒状コイルの内径に挿入された棒状鉄心部と、上記筒状コイルの外周部分を取り囲むコイル外囲部とを有するコアと、このコアの棒状鉄心部の上端部に配置され、上記第１の永久磁石に対して上記可動方向で反発するように着磁された第２の永久磁石を設けた
   ことを特徴とする電磁アクチュエータ。
2. 支持台に回転可能に支持された被駆動部材と、この被駆動部材を駆動する電磁駆動機構を備えた電磁アクチュエータにおいて、
   上記電磁駆動機構には上記被駆動部材に固定された可動部材と、この可動部材に対向して設置された固定部材とを備え、
   上記可動部材には可動方向に着磁された第１の永久磁石を設けるとともに、
   上記固定部材には第１の永久磁石に対して上記可動方向で反発するように着磁された第２の永久磁石及びこの第２の永久磁石と協働して作用するようにコア内に磁束を発生させるコイルを設置し、
   上記第２の永久磁石の磁極方向中心軸を上記電磁駆動機構の中心軸と偏心して配置した
   ことを特徴とする電磁アクチュエータ。
3. 支持台に回転可能に支持された被駆動部材と、この被駆動部材を駆動する電磁駆動機構を備えた電磁アクチュエータにおいて、
   上記電磁駆動機構には上記被駆動部材に固定された可動部材と、この可動部材に対向して設置された固定部材とを備え、
   上記可動部材には可動方向に着磁された第１の永久磁石を設けるとともに、
   上記固定部材には第１の永久磁石に対して上記可動方向で反発するように着磁された第２の永久磁石及びこの第２の永久磁石と協働して作用するようにコア内に磁束を発生させるコイルを設置し、
   上記第１の永久磁石の磁極方向中心軸を上記電磁駆動機構の中心軸と偏心して配置した
   ことを特徴とする電磁アクチュエータ。
4. 支持台に回転可能に支持された被駆動部材と、この被駆動部材を駆動する電磁駆動機構を備えた電磁アクチュエータにおいて、
   上記電磁駆動機構には上記被駆動部材に固定された可動部材と、この可動部材に対向して設置された固定部材とを備え、
   上記可動部材には可動方向に着磁された第１の永久磁石を設けるとともに、
   上記固定部材には第１の永久磁石に対して上記可動方向で反発するように着磁された第２の永久磁石及びこの第２の永久磁石と協働して作用するようにコア内に磁束を発生させるコイルを設置し、
   上記コアの中心軸を上記電磁駆動機構の中心軸と偏心して配置した
   ことを特徴とする電磁アクチュエータ。
5. 支持台に回転可能に支持された被駆動部材と、この被駆動部材を駆動する電磁駆動機構を備えた電磁アクチュエータにおいて、
   上記電磁駆動機構には上記被駆動部材に固定された可動部材と、この可動部材に対向して設置された固定部材とを備え、
   上記可動部材には可動方向に着磁された第１の永久磁石を設けるとともに、
   上記固定部材には第１の永久磁石に対して上記可動方向で反発するように着磁された第２の永久磁石及びこの第２の永久磁石と協働して作用するようにコア内に磁束を発生させるコイルを設置し、
   上記コイルの磁界方向の中心軸を上記電磁駆動機構の中心軸と偏心して配置した
   ことを特徴とする電磁アクチュエータ。
6. 上記コアは磁束を発生させる筒状コイルの内径に挿入された棒状鉄心部と、上記筒状コイルの外周部分を取り囲むコイル外囲部とを有することを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一つに記載の電磁アクチュエータ。

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