JP2007174794A - 電磁アクチュエータ - Google Patents

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Abstract

【課題】出力ピンを有した回転子を収容している固定子枠に対し、筒状ヨークの取付け作業が、極めて好適に行えるようにした電磁アクチュエータを提供すること。
【解決手段】回転子6は、永久磁石製の本体部6aと、合成樹脂製の回転軸部6b,腕部6c,出力ピン6dで構成されている。第1固定子枠7と第2固定子枠8は、回転子6を収容し、それらに形成された環状凹溝にコイル9を巻回した後、第1コイル枠7の筒状部7aに筒状のヨーク10を嵌装することによって、電磁アクチュエータがユニット化されている。そして、第1固定子枠7の閉塞壁7bには、規制面7e,7fが垂直に形成されている。また、ヨーク10には、閉塞壁7bの一部を覆う覆い部10c,10dが形成されていて、その端面が規制面7e,7fと接するようになっている。
【選択図】 図3

Description

本発明は、永久磁石を有している回転子を、所定の角度範囲内でだけ往復回転させるようにし、該回転子と一体的に回転する出力ピンによって、被駆動部材を駆動するようにした電磁アクチュエータに関する。
本発明で対象としている電磁アクチュエータは、下記の特許文献1に記載されているタイプのものである。即ち、この種の電磁アクチュエータは、筒状部の一端を閉塞壁で塞いでいる形状の固定子枠と、その筒状部の他端を塞ぐようにしたもう一つの固定子枠との間で収容室を構成し、その収容室内に、永久磁石を有する回転子を配置しているが、その回転子は、一体的に回転する出力ピンを有していて、その出力ピンを収容室外において被駆動部材に連結させるようになっている。また、上記の二つの固定子枠の外側には、両者にわたって一連となるように環状凹溝が形成されており、そこにコイルを巻回したあと、上記の筒状部の外側に、略円筒形をしたヨークを嵌装させている。そして、回転子は、そのコイルに対する電流の供給方向に対応した方向へ、所定の角度範囲内でだけ回転させられるようになっているが、コイルに電流が供給されていないときの停止状態は極めて不安定なものになってしまう。そこで、特許文献1に記載の構成では、上記の筒状部に4本の鉄ピンを取り付け、上記のヨークには切欠部や窓部などの欠損部を設けることによって、停止状態の安定化を図っている。
また、特許文献1に記載されている電磁アクチュエータの回転子は、その回転軸と出力ピンが合成樹脂製であるが、この種の電磁アクチュエータの回転子には、出力ピンも永久磁石製としたり、固定子枠に設けられた軸に対して回転可能に取り付けられるようにしたものも知られている。更に、特許文献1に記載されている電磁アクチュエータの回転子には、出力ピンが一つだけ設けられているが、二つ設けるようにしたものも知られている。
そして、特許文献1においては、カメラに内蔵される絞り装置の駆動源として使用されているが、周知のように、この種の電磁アクチュエータは、シャッタ装置,フィルタ装置,バリア装置などの駆動源として用いることもできるほか、携帯電話やパソコンなどの情報端末機器に内蔵される小型のカメラの場合には、レンズのテレとワイドとの切換用駆動源としても用いることが可能である。また、施錠装置など、カメラ関係以外の各種の小型装置の駆動源としても用いることが可能である。
特開2001−75143号公報
ところで、特許文献1に記載されているような略円筒形をしているヨークは、製作時において、環状凹溝にコイルを巻回したあと固定子枠に嵌合させ、接着等によって固定子枠に固定するようにしている。このとき、ヨークに形成されている欠損部は、上記したように、コイルに電流が供給されていないときの回転子の停止状態を安定化させるためのものであるから、固定子枠の所定の位置に対向させる必要がある。ところが、ヨークは、略円筒形をしていて、固定するまでは、固定子枠に対して回転可能であることから、一旦、固定子枠に対して欠損部を正確に位置決めしたとしても、接着等の固定作業中に固定子枠との相対位置がずれ易く、固定作業が極めて面倒であった。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、特許文献1に記載されているタイプの電磁アクチュエータの製作時において、固定子枠に対するヨークの取付け作業が、極めて好適に行えるようにした電磁アクチュエータを提供することである。
上記の目的を達成するために、本発明は、筒状部と該筒状部の一端を塞いだ閉塞壁とを有している第1固定子枠と、前記筒状部の他端を塞ぎ前記第1固定子枠との間に収容室を構成した第2固定子枠と、永久磁石を有していて回転軸を前記閉塞壁に垂直にし前記収容室内に配置されている回転子と、前記閉塞壁の中央部を通り前記二つの固定子枠の外周にわたって一連に形成されている環状凹溝に巻回された少なくとも一つのコイルと、前記回転子と一体であって前記収容室外に延伸して前記回転軸と平行になるように形成されている少なくとも一つの出力ピンと、筒状をしていて前記第1固定子枠の外側に嵌装されており前記コイルと対向しない位置に前記回転子の回転軸と平行な二つの切断縁を有した欠損部を少なくとも一つ形成しているヨークと、を備えた電磁アクチュエータにおいて、前記閉塞壁の外部には、前記環状凹溝の両側の少なくとも一方に前記閉塞壁に対して垂直な規制面を形成し、前記ヨークには、前記閉塞壁の一部を覆い、その端面を前記規制面に接触させ得る覆い部を設けるようにする。
その場合、前記規制面が、前記環状凹溝に平行となるようにして形成された所定の長さの平面であり、前記端面も平面として所定の長さに形成されているようにすると、製作上、好ましいものとなる。また、前記筒状部は、前記環状凹溝の両側の少なくとも一方に平面形状部を有した筒状に形成されており、前記ヨークは、該平面形状部に対応する部位が平面状に形成されていて、そこに前記欠損部が形成されているようにすると、コイルへの非通電時における回転子の停止状態を好適に維持することが可能になる。
本発明の電磁アクチュエータによれば、特許文献1に記載されているタイプの電磁アクチュエータにおいて、第1固定子枠の閉塞壁に形成された環状凹溝の両側の少なくとも一方に、閉塞壁に対して垂直な規制面を形成し、ヨークには、その閉塞壁の一部を覆い、その端面を上記の規制面に接触させ得る覆い部を設けたので、第1固定子枠に対してヨークを取り付ける際、ヨークに形成されている欠損部を第1固定子枠の所定の位置に対向させて固定する作業が極めて好適に行える。
本発明の実施の形態を、図示した実施例によって説明する。上記したように、本発明の電磁アクチュエータは、各種の小型製品の駆動源として採用することの可能なものであるが、そのような小型製品の代表的なものに、単独で製品化されるカメラや、携帯電話,パソコンなどの情報端末機器に内蔵されるカメラに組み込まれる各種のコンポーネントがある。そこで、実施例は、それらのコンポーネントの一つであるレンズシャッタ装置として構成したものである。また、周知のように、レンズシャッタ装置の場合には、同じ構成のものを、銀塩フィルムカメラに採用することも、デジタルカメラ(情報端末機器などに内蔵されるカメラも含む)に採用することも可能であるが、実施例の作動については、デジタルカメラに採用された場合で説明する。尚、図1は、シャッタ羽根の全開状態(初期状態)を示した実施例の平面図であり、図2は、図1の背面から見た平面図である。また、図3は、実施例における構成部材の重なり関係を分かり易く示した断面図であり、図4は、実施例に用いられているヨークの斜視図である。更に、図5は、実施例に用いられているヨークの変形例を示した斜視図である。
先ず、本実施例の構成から説明する。シャッタ地板1は、合成樹脂製の比較的厚い板部材であり、図1から分かるように、中央部には被写体光路を規制するための円形の開口部1aを形成している。また、図1においては形状が分かりにくいが、開口部1aの右下方位置に長孔1bが形成されている。図2において一部を破断して示したカバー板2は、シャッタ地板1と略同じ外形をしており、上記の開口部1aと重なる位置に、開口部1aよりも直径の大きな開口部2aを形成している。また、このカバー板2には、長孔2bのほか、孔2c,2d,2eが形成されていているが、それらのうち、長孔2bは、上記の長孔1bと重なる位置に、長孔1bと略同じ形状に形成されている。そして、シャッタ地板1は、そのフック部1cをカバー板2の外周縁に掛け、ビス3によってカバー板2を取り付けており、カバー板2との間に羽根室を構成している。
図2に示されているように、シャッタ地板1の羽根室側の面には、上記のフック部1cのほか、二つの軸1d,1eと、四つのストッパ部1f,1g,1h,1iが設けられていて、軸1d,1eは、それらの先端を上記の孔2c,2dに挿入し、ストッパ部1iは、その先端を上記の孔2eに挿入している。そして、羽根室内には2枚のシャッタ羽根4,5が配置されている。そのうち、シャッタ地板1側に配置されているシャッタ羽根4は、長孔4aを有していて、上記の軸1dに回転可能に取り付けられており、カバー板2側に配置されているシャッタ羽根5は、長孔5aを有していて、上記の軸1eに回転可能に取り付けられている。尚、カバー板2には、図3に示されているように、羽根室側に突き出た突起2fが形成されていて、シャッタ羽根5の姿勢を水平に保たせるようにしているが、図2ではその突起2fの図示を省略してある。
シャッタ地板1の羽根室外の面には、電磁アクチュエータが取り付けられている。この電磁アクチュエータの回転子6は、特許文献1に記載の回転子と実質的に同じ構成をしており、円筒形をした本体部6aは、永久磁石製であるが、その本体部6aに一体成形された回転軸部6bと、本体部6aから径方向へ張り出すように形成された腕部6cと、腕部6cの先端に回転軸部6bと平行になるようにして形成された出力ピン6dとは、合成樹脂製である。そして、本体部6aの永久磁石は、特許文献1に記載されている回転子と同様に、径方向に2極に着磁されている。尚、本実施例の回転子6は、このように構成されているが、本発明の回転子は、このような構成に限定されず、この種の電磁アクチュエータに採用されている、上記したような周知の種々な回転子であっても差し支えない。
このような回転子6は、第1固定子枠7と第2固定子枠8との間に構成された収容室内に配置されている。そのうち、第1固定子枠7は、筒状部7aと、その一端を塞いだ閉塞壁7bとによって、全体としてコップ状に形成されており、第2固定子枠8は、平板状をしていて、上記の筒状部7aの他端を塞いでいる。そして、上記の回転子6は、その回転軸となる回転軸部6bを、第1固定子枠7の閉塞壁7bと第2固定子枠8とで軸受けされていて、その出力ピン6dを、収容室外へ延伸させている。尚、本実施例の回転子6は、出力ピン6dを、一つだけ有しているが、二つの被駆動部材を同時に駆動するようにする場合は、上記したように、二つ設けるようにしても差し支えなく、その場合には、周知のように、腕部6cと出力ピン6dに相当する部位を、180度反対側の位置に設けるようにするのが一般的である。
また、第1固定子枠7と第2固定子枠8の外周には、両者の凹溝を合せて一連となる環状凹溝が形成され、そこにコイル9が巻回されているが、この環状凹溝は回転子6の軸受け部を囲むように形成されているため、第1固定子枠7の閉塞壁7bでは、その中央部を通るようにして形成されている。そのため、閉塞壁7bには、図1から分かるように、環状凹溝を形成するために平行な二つの壁部7c,7dが形成されている。そして、本実施例の場合には、壁部7c,7dの長さ方向の中央部を所定の長さにわたって肉厚にし、環状凹溝とは反対側であって、閉塞壁7bに対して垂直に形成された面を規制面7e,7fとしている。
尚、本発明における規制面は、このような態様に限定されず、規制面7e,7fを形成している肉厚部を、例えば壁部7c,7dの全長にわたって形成し、規制面7e,7fを本実施例の場合より長くするようにしてもても構わないし、本実施例のように肉厚部を形成せず、壁部7c,7dの、環状凹溝とは反対側の面を規制面としても構わない。要するに、本発明における規制面は、環状凹溝の外側に面するようにして閉塞壁7bに対して垂直に形成された面であればよいということである。また、後述の説明からも分かるように、規制面7e,7fは必ずしも平面である必要はないが、加工上のことを考慮すると平面であることが好ましい。
このように、第1固定子枠7と第2固定子枠8とで回転子6を軸受けし、環状凹溝にコイル9を巻回した後、第1固定子枠7の筒状部7aに、筒状をしたヨーク10が嵌装されている。このヨーク10は、図4に示されているように、全体として円筒形をしており、その円周部には、対称となる二つの位置に、回転子6の回転軸と平行な二つの切断縁を有しているコ字状をした二つの切欠部10a,10bが形成されている。しかしながら、周知のように、このような切欠部10a,10bは、必ずしも二つ形成する必要はなく、一つでもよい場合がある。また、特許文献1にも記載されているように、このような切欠部10a,10bに代え、回転子6の回転軸と平行な二つの切断縁を有しているロ字状をした窓部を形成するようにしてもよい。いずれにしても、これらの形状の欠損部には、回転子6の回転軸と平行に切断縁の形成されていることが重要であるが、その理由は周知であるため説明を省略する。
ヨーク10の特徴的な形状は、上記の閉塞壁7bの一部を覆うようにして二つの覆い部10c,10dが形成されていることである。そして、それらの覆い部10c,10dの端面は、平面として形成されており、ヨーク10を第1固定子枠7に嵌装したとき、上記の規制面7e,7fに接し得るようになっている。そのため、本実施例の電磁アクチュエータを製作するに際しては、ヨーク10を第1固定子枠7に嵌装するとき、切欠部10a,10bの位置決めが容易であるほか、相対的な動きが好適に制限される(図3において、ヨーク10は上方へしか動けなくなる)ので、接着等によってヨーク10を第1固定子枠7に固定する作業が極めて能率的に行えることになる。
尚、本実施例の場合には、ヨーク10に二つの覆い部10c,10dを設けているが、上記の説明からも分かるように、一方だけでも十分な場合がある。従って、その場合には、第1固定子枠7の閉塞壁7bに形成される規制面7e,7fも一つでよいことになる。また、本実施例の場合には、図1から分かるように、規制面7e,7fが、壁部7c,7dに対して(即ち、環状凹溝に対して)平行になるように形成されているが、所定の角度を持たせて斜めに形成しても差し支えない。但し、その場合には、ヨーク10の覆い部10c,10dもそれに対応した形状にすることが必要になる。更に、ヨーク10は金属製であることから、覆い部10c,10dは、その端面を平面(図1において直線状)に加工することになるが、第1固定子枠7は合成樹脂製であるから、規制面7e,7fを高さの同じ複数の面を有する凹凸状に形成することも可能である。
更に、ここで、ヨーク10の変形例を、図4と同じようにして示した図5を用いて説明する。この変形例のヨーク11は、上記のヨーク10の円筒部の一部を平面形状部11aに変形したものである。そのため、覆い部11eの形状が上記の覆い部10dの形状と異なっており、切欠部11cが平面形状部11aに形成されているほかは、上記のヨーク10と同じであり、切欠部11b,覆い部11dは、上記のヨーク10における切欠部10a,覆い部10cに相当する。この変形例は、このような形状をしているため、切欠部11cが、上記の切欠部10bよりも、回転子6の本体部6aの周面、即ち永久磁石の周面に接近することになって、コイル9への無通電時における回転子6の停止状態の維持が一層効果的に行えるようになる。但し、このヨーク11を採用する場合には、第1固定子枠7の形状も変形させなければならないことは言うまでもない。尚、このことからも分かるように、本発明の第1固定子枠の筒状部は、実施例の筒状部7aのように全体として円筒状をしたものに限定されるものではないし、本発明のヨークも、そこに嵌合させるために最適な筒状をしていればよいことになる。
次に、シャッタ地板1に対する電磁アクチュエータの取付け構成を説明する。本実施例の第2固定子枠8には、図1から分かるように、三つの被取付部8a,8b,8cが形成されている。また、図3から分かるように、第2固定子枠8には、シャッタ地板1側の面に位置決めピン8dと、突起部8eが形成されている。他方、シャッタ地板1には、図3に示されているように、孔1jが形成されており、突起部8eと対応するところには、符号を付けていない回り止め用の浅い溝が形成されている。また、シャッタ地板1には、図1に示されているように、可撓性を有する三つのフック部1k,1m,1nが形成されている。そして、電磁アクチュエータは、先ず、出力ピン6dの先端をシャッタ地板1の長孔1bに挿入しておいてから、突起部8eを、回り止め用の溝に合せるようにして、位置決めピン8dを孔1jに嵌合させ、最後に、フック部1k,1m,1nを被取付部8a,8b,8cに掛けることにより、シャッタ地板1に取り付けられている。そして、シャッタ装置が完成した状態では、出力ピン6dは、シャッタ羽根4,5の長孔4a,5aに嵌合され、その先端をカバー板2の長孔2bに挿入している。
次に、本実施例のシャッタ装置がデジタルカメラに採用された場合の作動を説明する。図1及び図2は、カメラの電源がオン状態になってはいるものの、撮影が行われていない初期状態(撮影待機状態)を示したものである。従って、この状態では、シャッタ羽根4,5が開口部1aを全開にしていて、被写体光が図示していない固体撮像素子に当たっているため、撮影者は、モニターによって、被写体像を観察することが可能になっている。また、周知のように、このとき、回転子6には、本体部6aの磁極部とヨーク10の切欠部10a,10bとの位置関係によって、図1において反時計方向へ回転する力が付与されている。そのため、出力ピン6dは、図2において、シャッタ羽根4を反時計方向へ回転させ、シャッタ羽根5を時計方向へ回転させようとしているが、シャッタ羽根4,5がストッパ部1f,1gに接触していることによって、この停止状態が維持されている。
尚、本実施例の場合には、このような停止状態を維持させることができるようにするために、ヨーク10に欠損部として切欠部10a,10bが形成されているが、それだけでは不十分な場合には、特許文献1に記載されているように、第1固定子枠7に、回転子6の回転軸と平行になるようにして、鉄ピンを適宜な本数だけ埋設するようにしてもよい。そして、仮に本実施例において4本の鉄ピンを埋設する場合には、図1において、壁部7c,7dを肉厚に形成していない部位に埋設することになる。本発明は、そのように構成することを妨げるものではない。
このような初期状態において、撮影者がレリーズボタンを押すと、露光制御回路からの信号によって固体撮像素子に蓄積されていた電荷が放出され、その後、あらたに撮影のための電荷の蓄積が開始(撮影のための露光開始)される。そして、被写体の輝度に対応した所定の時間が経過すると、露光制御回路からの信号によって、コイル9に正方向の通電が行われ、回転子6が、図1において時計方向へ回転させられる。そのため、出力ピン6dは、図2において、シャッタ羽根4を時計方向へ回転させ、シャッタ羽根5を反時計方向へ回転させて、開口部1aの閉じ作動を行わせる。そして、シャッタ羽根4,5は、開口部1aを完全に閉鎖すると、シャッタ羽根4がストッパ1hに当接し、シャッタ羽根5がストッパ1iに当接することによって停止する。
このようにしてシャッタ羽根4,5の閉じ作動が終了すると、固体撮像素子で光電変換された撮像情報が記憶装置に転送される。そして、その転送が終了すると、コイル9に対して、先ほどとは逆方向の通電が行われる。そのため、回転子6は、先ほどとは逆方向へ回転させられ、出力ピン6dによって、シャッタ羽根4を反時計方向へ回転させ、シャッタ羽根5を時計方向へ回転させて、開口部1aの開き作動を行わせる。そして、開口部1aが全開になると、シャッタ羽根4は、ストッパ1fに当接して停止し、シャッタ羽根5はストッパ1gに当接して停止する。その後、コイル9への通電が断たれると、図1及び図2に示された初期状態に復帰したことになる。
尚、本実施例の場合には、環状凹溝に一つのコイル9だけを巻回して、電流の供給方向に対応した方向へ、回転子6を回転させるようにしているが、この種の電磁アクチュエータには、環状凹溝に二つのコイルを巻回し、一方のコイルに通電したときには回転子を一方へ回転させ、他方のコイルに通電したときには回転子を他方へ回転させるようにしたものが知られている。そのため、そのような構成にした場合には、両方のコイルに同時に通電することによって、回転子を途中で停止させるようにすることも可能になるが、本発明の電磁アクチュエータは、そのように構成することを妨げるものではない。
また、本実施例は、本発明の電磁アクチュエータを、2枚のシャッタ羽根4,5を備えたシャッタ装置の駆動源として採用した例であるが、1枚のシャッタ羽根を備えたシャッタ装置の駆動源とすることもできる。また、それらのシャッタ装置の構成を、撮影レンズを保護するためのレンズバリア装置の構成とすることも可能であるし、1枚のシャッタ羽根を備えたシャッタ装置の構成において、そのシャッタ羽根を、円形の絞り開口を有する絞り羽根に代えれば、絞り装置になるし、その絞り開口にNDフィルタを取り付ければ、フィルタ装置にもなる。更に、本実施例の電磁アクチュエータは、このような各種のカメラに内蔵される羽根駆動装置の駆動源として使用できるほか、携帯電話を含む情報端末機器や、TV電話,ドアフォーンなどに内蔵されるレンズの駆動源にも使用することが可能であるし、施錠装置などの駆動源にも使用することが可能である。
シャッタ羽根の全開状態(初期状態)を示した実施例の平面図である。 図1を背面側から見た平面図である。 構成部材の重なり関係を分かり易く示した実施例の断面図である。 実施例に用いられているヨークの斜視図である。 実施例に用いられているヨークの変形例を示した斜視図である。
符号の説明
1 シャッタ地板
1a,2a 開口部
1b,2b,4a,5a 長孔
1c,1k,1m,1n フック部
1d,1e 軸
1f,1g,1h,1i ストッパ部
1j,2c,2d,2e 孔
2 カバー板
2f 突起
3 ビス
4,5 シャッタ羽根
6 回転子
6a 本体部
6b 回転軸部
6c 腕部
6d 出力ピン
7 第1固定子枠
7a 筒状部
7b 閉塞部
7c,7d 壁部
7e,7f 規制面
8 第2固定子枠
8a,8b,8c 被取付部
8d 位置決めピン
8e 突起部
9 コイル
10,11 ヨーク
10a,10b,11b,11c 切欠部
10c,10d,11d,11e 覆い部
11a 平面形状部

Claims (3)

  1. 筒状部と該筒状部の一端を塞いだ閉塞壁とを有している第1固定子枠と、前記筒状部の他端を塞ぎ前記第1固定子枠との間に収容室を構成した第2固定子枠と、永久磁石を有していて回転軸を前記閉塞壁に垂直にし前記収容室内に配置されている回転子と、前記閉塞壁の中央部を通り前記二つの固定子枠の外周にわたって一連に形成されている環状凹溝に巻回された少なくとも一つのコイルと、前記回転子と一体であって前記収容室外に延伸して前記回転軸と平行になるように形成されている少なくとも一つの出力ピンと、筒状をしていて前記第1固定子枠の外側に嵌装されており前記コイルと対向しない位置に前記回転子の回転軸と平行な二つの切断縁を有した欠損部を少なくとも一つ形成しているヨークと、を備えた電磁アクチュエータにおいて、前記閉塞壁の外部には、前記環状凹溝の両側の少なくとも一方に前記閉塞壁に対して垂直な規制面を形成し、前記ヨークには、前記閉塞壁の一部を覆い、その端面を前記規制面に接触させ得る覆い部を設けたことを特徴とする電磁アクチュエータ。
  2. 前記規制面が、前記環状凹溝に平行となるようにして形成された所定の長さの平面であり、前記端面も平面として所定の長さに形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電磁アクチュエータ。
  3. 前記筒状部は、前記環状凹溝の両側の少なくとも一方に平面形状部を有した筒状に形成されており、前記ヨークは、該平面形状部に対応する部位が平面状に形成されていて、そこに前記欠損部が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。
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