JP2007104844A - 電磁アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】 回転軸の軸方向の厚さを薄くすることにより小型化された電磁アクチュエータを提供する。
【解決手段】 第２のカバー１５には、回転軸１７の支持部１５ｅの周辺に基板１６を載置する段部１５ｆと、ロータ１１の一部が入る凹部１５ｄとが設けられている。また、コイル１３ａ，１３ｂの上側部分が入る逃げ孔である貫通孔１５ａ，１５ｂを第２のカバーに形成する。基板１６が貫通孔１５ａ，１５ｂを覆うように配置してもよい。また、ステータ１２には、基板１６が設けられる面に凹部１２ｄ，１２ｅが形成され、該凹部にコイルが巻回されるよう形成されてもよい。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電磁アクチュエータに関する。

カメラ等の小型の携帯用電子機器に搭載された電磁アクチュエータとしてステッピングモータが用いられることが多い。このようなステッピングモータとしては厚さが薄いものが望まれている。

かかるステッピングモータの一例としては、例えば特許文献１に示すように、Ｕ字状に形成された一対のステータにコイルを設けたものがある。
特開２００１−０６１２６８号公報

しかしながら、上述した特許文献１のようなステッピングモータをケースにより保護する場合には、ケースの厚さにより、ステッピングモータ全体の回転軸の軸方向の厚さが厚くなってしまうという問題があった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、回転軸の軸方向の厚さを薄くすることにより小型化された電磁アクチュエータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の電磁アクチュエータは回転軸を中心として回転するロータと、該ロータに対向するステータと、該ステータに巻回されたコイルと、該コイルが接続される導体部を有する基板と、前記回転軸を支持するカバーとを備えた電磁アクチュエータであって、
前記カバーには、前記回転軸の支持部の周辺を当該支持部よりも凹ませた段部が設けられ当該段部に前記基板が配置されていることを特徴とする。

前記カバーには、前記支持部に前記ロータの一部が入る凹部が設けられてもよい。

また、前記カバーには、前記段部に前記コイルの一部が入る逃げ孔が形成されるようにしてもよい。

また、前記基板が前記逃げ孔を塞ぐように配置されるようにしてもよい。

また、前記ステータには、前記基板が配置される側の面に凹部が形成され、該凹部にコイルが巻回されていてもよい。

本発明によれば、カバーに段部を設けることにより小型化された電磁アクチュエータを提供することができる。また、貫通孔を設けた場合は、基板により貫通孔が塞がれるため、電磁アクチュエータ内部にゴミ等が入り込むことがない。

本発明の実施の形態に係る電磁アクチュエータについて、以下図面を参照して説明する。電磁アクチュエータ１０は、永久磁石型(ＰＭ(Permanent Magnet)型)のステッピングモータであり、ロータが回転運動することによりロータに取り付けた駆動対象を回転運動させるものである。

電磁アクチュエータ１０は、図１〜図３に示すように、ロータ１１と、ステータ１２と、コイル１３と、一対のカバー（ケース）１４，１５と、コイル１３が電気的に接続される導体部を有する基板１６とを備えている。

ロータ１１は、ステータ１２との間の磁力により発生する回転トルクによって、回転軸１７を中心にして回転運動をするものである。ロータ１１は、例えば希土類・鉄系等の磁石材料により形成され、小径の円筒状または円板状に形成されている。また、ロータ１１の中央には回転軸１７がロータ１１と一体的に形成されている。なお、回転軸１７は、ロータ１１とは別個に形成して、ロータ１１の中央に貫通させて取り付けるようにしてもよい。

ロータ１１は、回転方向に交互に極性が異なる複数の磁極を有している。これらの磁極は、ロータ１１の回転方向に等間隔に設けられている。

ステータ１２は、励磁されたコイル１３の磁束をロータ１１の着磁された磁極へと導くためのものである。ステータ１２は、例えば軟磁性材料から形成される。ステータ１２は、図４に示すように、Ｃ字状に形成されている。ステータ１２のＣ字状に形成された両端部分がフック状（鉤状）となっており、それぞれコイル１３に通電されることにより磁化される磁極である極歯１２ａ，１２ｂを構成している。また、ステータ１２の中央部分も凸状に形成され、コイル１３に通電されることにより磁化される磁極である極歯１２ｃを構成している。ステータ１２は３極のステータを構成する。

ステータ１２の３つの極歯１２ａ，１２ｂおよび１２ｃは、ロータ１１に設けられた磁極に対向するように配置される。

コイル１３は、正極性または負極性の電流が印加されて励磁されることによりステータ１２を磁化するものである。コイル１３は、ステータ１２の極歯１２ａ及び極歯１２ｃの間のコイル巻回部１２ｄと、極歯１２ｂ及び極歯１２ｃとの間のコイル巻回部１２ｅにそれぞれ巻回されるコイル１３ａ，１３ｂにより構成されている。なお、コイル１３ａ，１３ｂは、すでに巻回されたものをステータ１２に挿入して取り付けるようにしてもよい。

コイル１３ａ，１３ｂは、コイルボビンを用いずにステータ１２のコイル巻回部１２ｄ，１２ｅに直接巻回されるので、コイルボビンの厚み分、コイルの直径を小さくできる。つまり、電磁アクチュエータ１０の回転軸１７方向の厚さを薄くすることができる。また、コイル巻回部１２ｄ，１２ｅは、基板１６が設けられる第２のカバー１５側の面に凹部が形成されている（図４参照。）。このため、コイル１３は第２のカバー１５側の方が低くなっている。その分、第２のカバー１５の凹部１５ｆをロータ軸方向の第１のカバー１４側に近づけることができる。このため、第２のカバー１５の凹部１５ｆ上に基板１６が設けられて、基板１６分の厚みが増えても、電磁アクチュエータ１０全体の厚みが増えることはない。

カバー１４，１５は、ロータ１１やコイル１３が巻回されたステータヨーク１２等を挟持して保護するためのものである。また、ロータ１１の回転軸１７を支持してロータ１１を回転可能にするものである。図１及び図２において基板１６側が配置される側を上側とすると、第１のカバー１４は、下側カバーである。また、第２のカバー１５は上側カバーである。第１のカバー１４と第２のカバーは互いに組み合わされることによって、ロータ１１等を支持する。

第１のカバー１４には、ステータ１２に巻回されたコイル１３の下側部分（第１のカバー１４側の一部）が入る逃げ孔である貫通孔１４ａ，１４ｂが形成されている。また、第１のカバー１４には、第２のカバー１５に結合させるための複数の凸部１４ｃと、ステータ１２を取り付けるための凸部１４ｄと、支持部である回転軸１７が貫通する回転軸用孔１４ｅとが形成されている。貫通孔１４ａと貫通孔１４ｂは、回転軸用孔１４ｅを中心にして対向する位置に形成されている。貫通孔１４ａ，１４ｂは、コイル１３ａ，１３ｂの下側部分を収容できるように、コイル１３の下側部分に接触しない範囲で最小限の大きさに形成されている。また、貫通孔１４ａ，１４ｂの縁は、巻回されたコイル１３の下側部分の曲面に合わせて、テーパ状に形成されている。

第２のカバー１５には、回転軸１７を回転可能に支持する支持部である支持穴１５ｅと、支持穴１５ｅの周辺には、基板１６が格納される段部１５ｆが設けられている。また、第２のカバー１５には、ロータ１１の上部(回転軸１７を支持する第２の保護カバー１５側の一部)が入る凹部１５ｄが形成されている。段部１５ｆは、ステータ１２を覆うように形成され、凹部１５ｄは、ロータ１１を覆うように形成されている。第２のカバー１５に基板１６が配置されても、基板１６の配置される場所は、段部１５ｆとなっているので、第２のカバー１５の厚さを超えることはない。このため、図３に示すように、基板１６を設けても、電磁アクチュエータ１０全体の回転軸１７の軸方向の厚さは厚くならない。

また、第２のカバー１５の段部１５ｆには、ステータ１２に巻回されたコイル１３の上側部分（第２のカバー１５側の一部）が入る逃げ孔である貫通孔１５ａ，１５ｂが形成されている。貫通孔１５ａと貫通孔１５ｂは、支持穴１５ｅを中心にして対向する位置に形成されている。貫通孔１５ａ，１５ｂは、コイル１３の上側部分が入るように、コイル１３の上側部分に接触しない範囲で最小限の大きさに形成されている。また、貫通孔１５ａ，１５ｂの縁は、巻回されたコイル１３の上側部分の曲面に合わせて、テーパ状に形成されている。また、第２のカバー１５には、第１のカバー１４の凸部１４ｃが嵌合する複数の凹部１５ｃが形成されている。

基板１６は、端子板であり、コイル１３が結線されるランドと他のプリント基板と導通させるためのランドとが形成されている。コイル１３が結線されるランドと他のプリント基板と導通させるためのランドとは、基板１６上で結線されており、他のプリント基板から電力が供給されると他の基板と導通するランドを介してコイル１３に通電できる。基板１６は、図３に示すように、第２のカバー１５の段部１５ｆの上側(ロータ１１側と逆側)に粘着剤を介して接着される。基板１６は、端子板ではなく、他の回路部品も設けられたプリント基板であってもよい。

基板１６は、貫通孔１５ａ，１５ｂを覆うように第２のカバー１５の段部１５ｆ上に配置される。基板１６を貫通孔１５ａ，１５ｂを覆うように配置することにより、貫通孔１５ａ，１５ｂを通じてゴミ、埃等の異物が入ってくることを防止できる。また、基板１６は、Ｕ字状(腕状)に形成されており第２のカバー１５の凹部１５ｄを避けて配置されているので、図３に示すように、プリント基板を配置することによっても、電磁アクチュエータ１０全体の回転軸１７の軸方向の厚さは厚くならない。

この電磁アクチュエータ１０を組み立てるには、ロータ１１の回転軸１７の一方の先端を第１のカバー１４の回転軸用孔１４ｅに挿入して、ロータ１１の回転軸１７の他方の先端を第２のカバー１５の支持穴１５ｅに挿入する。また、同時に、コイル１３が巻回されたステータ１２の凹部１２ｆに第１のカバー１４の凸部１４ｄを嵌合させて、ロータ１１及びステータ１２を第１のカバー１４及び第２のカバー１５の間に配置する。

そして、基板１６が接着された第２のカバー１５の凹部１５ｃに、第１のカバー１４の凸部１４ｃを挿入し接着またはカシメにより第１のカバー１４と第２のカバー１５とを固定し、コイル１３を基板１６のランドに結線することにより、電磁アクチュエータ１０は容易に組み立てることができる。

この電磁アクチュエータ１０は、コイル１３ａ及びコイル１３ｂに正極性の電流または負極性の電流を加えて励磁することにより、磁化されたステータ１２の極歯１２ａ〜１２ｃと、ロータ１１の各磁極との間に、吸引力または反発力を生じさせて、ロータ１１に回転トルクを発生させ、ロータ１１を回転させる。

この電磁アクチュエータ１０を用いたセクタの駆動装置について、図３を参照して説明する。このセクタの駆動装置は、カメラのシャッタに用いられる。セクタの駆動装置４０は、駆動レバー３０を備えた電磁アクチュエータ１０と、一対のセクタ３１(３１ａ，３１ｂ)とを備えている。

駆動レバー３０は、ロータ１１の駆動力をセクタ３１に伝達する伝達部である。駆動レバー３０は、回転軸１７に取り付けられる。駆動レバー３０は、ロータ１１の回転に伴って回転軸１７を中心として回転する。一対のセクタ３１は、駆動レバー３０により駆動されることにより不図示のシャッタ開口を開閉する。一対のセクタ３１は、第１のセクタ３１ａと第２のセクタ３１ｂにより構成されている。駆動レバー３０は、第１のセクタ３１ａ及び第２のセクタ３１ｂの駆動レバー用孔３１１ａ、３１１ｂに挿嵌されている。

このセクタ３１の駆動装置４０では、例えばロータ１１を図３において反時計回り方向に回転させると、駆動レバー３０を介して第１のセクタ３１ａが反時計回り方向に回転する。そして第２のセクタ３１ｂは駆動レバー３０を介して時計回り方向に回転する。このように、第１のセクタ３１ａおよび第２のセクタ３１ｂが互いに接近する方向に回転することによって、シャッタ開口が閉じられる。

そして、ロータ１１を時計回り方向に回転させると、駆動レバー３０を介して第１のセクタ３１ａが時計回り方向に回転する。第２のセクタ３１ｂは駆動レバー３０を介して反時計回り方向に回転する。このように第１のセクタ３１ａおよび第２のセクタ３１ｂが互いに離れる方向に回転することによって、シャッタ開口が開かれる。このように、セクタの駆動装置４０では、第１のセクタ３１ａ，第２のセクタ３１ｂの駆動が行われる。

ここで、セクタの駆動装置４０において電磁アクチュエータ１０を制御するための制御回路について図５を用いて説明する。制御部５０は、図５に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５１とメモリ５２とドライバ５３とを備えている。ＣＰＵ５１は、電磁アクチュエータ１０全体の制御や演算処理を行うものである。メモリ５２には、電磁アクチュエータ１０を制御するためのプログラムや制御情報が格納されている。ドライバ５３は、ＣＰＵ５１からの制御信号に応じて、コイル１３ａ，１３ｂに、正極性又は負極性の駆動電流をパルス状に通電し、励磁する。ＣＰＵ５１には、操作ボタン５４が接続されている。

操作ボタン５４が押されると、ＣＰＵ５１は、電磁アクチュエータ１０を駆動するために正極性の電流又は負極性の電流の出力をドライバ５３に指示する。ドライバ５３は、指示に従って、電磁アクチュエータ１０のコイル１３ａ，１３ｂに正極性の電流または負極性の電流を通電する。このように電磁アクチュエータ１０のコイル１３ａ，１３ｂに通電制御して、電磁アクチュエータ１０のロータ１１を時計回り方向または反時計回り方向に回動させることによって、セクタ３１ａ，３１ｂが駆動され、シャッタの駆動が行われる。

本実施の形態の電磁アクチュエータでは、第２のカバー１５の一部が段部１５ｆとなっており、この段部１５ｆに基板１６を設けるので、基板１６を設けても電磁アクチュエータ１０全体としては回転軸１７の軸方向の厚さは厚くならない。

また、本実施の形態の電磁アクチュエータでは、第２のカバー１５の凹部１５ｄがロータ１１の上部（基板１６側）を受容するようにし、かつ、凹部１５ｄを避けてＵ字状の基板１６を第２のカバー１５の段部１５ｆ上に配置するようにしたので、小型の電磁アクチュエータとすることができる。

また、本実施形態の駆動装置では、上述した電磁アクチュエータを備えるようにしたので、小型化することができる。

以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、本実施形態では、第２のカバー１５に段部１５ｆを設けたが、第１のカバー１４に設けてもよいし、第１,２の各カバーに設けてもよい。また、段部１５ｆは外周縁まで同じ厚さに設けられているが、外周縁部に凹部１５ｄと同じ高さのリブが設けられていてもよい。第１のカバー１４及び第２のカバー１５のいずれにもそれぞれ貫通孔１４ａ，１４ｂ及び貫通孔１５ａ，１５ｂを形成する例について説明したが、第１のカバー１４及び第２のカバー１５のうちいずれか一方のみに貫通孔を形成するようにしてもよい。

また、本実施の形態では、二つのコイル１３ａ，１３ｂが巻回された３極のステータ１２の例について説明したが、一つのコイルが巻回された２極のステータについても本発明を適用することはできる。この場合には、第１のカバー１４及び第２のカバー１５の少なくともいずれか一方に形成する貫通孔は一つずつでよい。
また、一つのコイルが巻回された２極のステータを複数備えた電磁アクチュエータにも本発明を適用することができる。この場合には、それぞれのステータに巻回されたコイルの数に応じた貫通孔が第１のカバー１４及び第２のカバー１５の少なくともいずれか一方に形成される。
また、一つのステータに巻回されるコイルの数は３つ以上でもよく、コイルの数に応じた貫通孔が第１のカバー１４及び第２の保護カバー１５の少なくともいずれか一方に形成される。

また、本実施形態では、第２のカバー１５に、ロータ１１の一部分が入る凹部１５ｄを形成する例について説明したが、必ずしも凹部１５ｄを形成する必要はない。

また、本実施形態では、Ｕ字状に形成された基板１６を用いる例について説明したが、第２のカバー１５に凹部１５ｄを形成しない場合には、必ずしも基板１６をＵ字状に形成する必要はなく、また、凹部１５ｄを形成する場合であっても、凹部１５ｄを避け、かつ、貫通孔１５ａ，１５ｂを覆うような形状であれば必ずしもＵ字状に形成する必要はない。

また、本実施形態では、基板１６を貫通孔１５ａ，１５ｂを覆うように配置するようにしたが、貫通孔を形成しない保護カバー側に配置するようにしてもよい。

また、本実施形態では、貫通孔１４ａ，１４ｂ及び貫通孔１５ａ，１５ｂの縁をテーパ状に形成する例について説明したが、例えばコイル１３の巻回した形状が曲面でない場合等には、必ずしもテーパ状に形成する必要はない。

また、本実施形態では、第２のカバー１５に回転軸１７が支持される基板１６側に凸である有底の支持穴１５ｅを形成する例について説明したが、支持穴１５ｅではなく貫通孔を形成してもよい。

また、本実施形態では、電磁アクチュエータ１０がステッピングモータである例について説明したが、ステッピングモータに限らず、例えば度決め部材を設けて回転をある範囲内に限定した揺動モータとして適用することができる。

また、本実施形態では、電磁アクチュエータ１０をカメラのシャッタ駆動装置に用いる例について説明したが、これに限らず、例えば、カメラの絞り装置や携帯電話の振動発生装置等に用いることも可能であり、コピー機、ファクシミリ、プリンタ等に用いることも可能である。

本発明の実施形態に係る電磁アクチュエータの構成を表す分解斜視図である。 図１に示した電磁アクチュエータの全体構成を表す斜視図である。 図２に示した電磁アクチュエータを備えた駆動装置の断面図である。(電磁アクチュエータについては図２のＡ−Ａ’線での矢視断面図である。) 図１に示した電磁アクチュエータが備えるステータの構成を表す斜視図である。 本発明の実施形態に係る電磁アクチュエータを制御するための制御回路のブロック図である。

符号の説明

１０ 電磁アクチュエータ
１１ ロータ
１２ ステータ
１２ａ〜１２ｃ 磁極（極歯）
１３ コイル
１４ 第１のカバー
１４ａ，１４ｂ 逃げ孔（貫通孔）
１５ 第２のカバー
１５ａ，１５ｂ 逃げ孔（貫通孔）
１５ｄ 凹部
１５ｆ 段部
１６ 基板
１７ 回転軸
３０ 駆動レバー
３１ａ，３１ｂ セクタ
４０ 駆動装置

Claims (5)

1. 回転軸を中心として回転するロータと、該ロータに対向するステータと、該ステータに巻回されたコイルと、該コイルが接続される導体部を有する基板と、前記回転軸を支持するカバーとを備えた電磁アクチュエータであって、
   前記カバーには、前記回転軸の支持部の周辺を当該支持部よりも凹ませた段部が設けられ、当該段部に前記基板が配置されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。
2. 請求項１において、前記カバーには、前記支持部に前記ロータの一部が入る凹部が設けられていることを特徴とする電磁アクチュエータ。
3. 請求項１または２において、前記カバーには、前記段部に前記コイルの一部が入る逃げ孔が形成されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。
4. 請求項３において、前記基板が前記逃げ孔を塞ぐように配置されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項において、前記ステータには、前記基板が配置される側の面に凹部が形成され、該凹部にコイルが巻回されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。
   

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