JP2007244153A

JP2007244153A - 磁気浮上アクチュエータモータ

Info

Publication number: JP2007244153A
Application number: JP2006066127A
Authority: JP
Inventors: Wen-Ja Jang; 文嘉張
Original assignee: TDK Taiwan Corp
Current assignee: TDK Taiwan Corp
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2006-03-10
Publication date: 2007-09-20

Abstract

【課題】磁気浮上アクチュエータモータの提供。
【解決手段】一種の磁気浮上アクチュエータモータ、台に磁気素子および励磁アクチュエータを設け、台の中心部をくり抜き、外側にコイルを巻き付けて、磁気素子は台の中心部のくり抜いた自由端の開口部に取付け、自由に上下移動可能とする。励磁アクチュエータは励磁後一定時間に磁界強度を維持する特性があるため、コイルは通電により、磁束を発生しアクチュエータを磁化させ、磁界強度を発生し、磁気素子と引き付けまたは反発の働きで作動する。電流を切断した後も、なおバランス点の位置に維持される。これにより、電気を間歇に供給し省電力が図れるほか、構造が単純で、組立コスト低いことを実現できる。
【選択図】図２

Description

本発明は一種の磁気浮上アクチュエータモータ、特に一種の励磁素子をモータアクチュエータ軸の構造に関わるもので、省電力、部品点数少ない、構造単純の特長を有する。

携帯電話、デジタルカメラなど小型消費製品は小型音声コイルモータ(ＶＣＭ)を短距離のアクチュエータモータに使用されている。主にコンパクトのほか、廉価などの長所を有するため、磁気ヘッド／光学読み書きヘットの上下移動するアクチュエータ、カメラの自動焦点合わせ(Ａｕｔｏｆｏｃｕｓ)アクチュエータまたはカメラレンズのズーム(Ｚｏｏｍ)アクチュエータなどに適する。

図１に示すものは、公知技術のカメラの自動焦点合わせ用音声コイルモータ(ＶＣＭ)の側視断面表示図である。公知技術の音声コイルモータ１００の軸心に作動部１１０を設け、レンズ９５を乗せて、作動部１１０の外周にコイル１１５を巻き付け、音声コイルモータ１００の外部に磁石１２０を設ける。軸心の作動部１１０のコイル１１５は通電後に磁場極性を発生し、外部に備える磁石１２０に対する反発または引きつけにより、作動部１１０を上下に移動する効果を実現する。

さらに、コイルに流れる電流の大きさにより、作動部の作動距離を制御できる。しかしながら、組立部品が多く、組立コストが高いほか、音声コイルモータの作動はコイルに頼るため、電力消費が大きい。カメラ、携帯電話などの小型装置にとって、克服の難しい課題である。

本発明者は公知技術の音声コイルモータについて、鋭意に研究し、改良を繰り返した結果、一種の斬新な磁気浮上アクチュエータモータを考案した。モータの作動部に励磁素子を使用し、通電による励磁で励磁素子に磁場を発生させた後、電源供給を中断することにより、励磁素子と外部に備える磁石は一定の時間にバランスをとった場所を維持されるため、省電力および構造単純の目的を実現できる。

前記の目的を実現するため、本発明の磁気浮上アクチュエータは主に台、一つ以上の磁気素子および励磁アクチュエータより構成する。台は中心部をくり抜いた円筒形状とし、外周にコイルを巻きつける。磁気素子は台の中心部のくり抜き自由端開口部に設け、励磁アクチュエータを台の中心部のくり抜き空間に設けて、上下に自由移動可能とする。励磁アクチュエータ材料の特性は励磁後に、一定の時間に磁界強度を維持できる。よって、コイルを通電させたとき、磁束を発生し励磁アクチュエータを励磁した上、磁界強度を発生し、磁気素子と引きつけまたは反発して作動する。電源を切った後もなおバランスをとった場所で一定の時間に維持されるため、省電力および構造単純の目的を実現できる一定の時間に磁界強度を維持する。これにより、電気を間歇的に供給し省電力のほか、構造単純、組立コストを軽減できる。

請求項１の発明は、台、一つ以上の磁気素子及び励磁アクチュエータを包含し、
台はその中心部をくり抜いて、外側にコイルを巻き付けて、
一つ以上の磁気素子を台の中心部くり抜き空間の自由端開口部に設けて、
励磁素材を用いた励磁アクチュエータは台の中心部のくり抜き空間に設けて、上下移動を可能とし、その特性は励磁後一定の時間に磁界強度が維持されて、コイルの通電により、磁束を発生し励磁アクチュエータは励磁され、磁界強度を発生し、磁気素子を引きつけまたは反発して作動し、電源を切った後もなお一定の時間にバランスをとった場所を維持できることを特徴とする一種の磁気浮上アクチュエータモータとしている。
請求項２の発明は、請求項１記載の磁気浮上アクチュエータモータにおいて、台は円筒形状を特徴とする磁気浮上アクチュエータモータとしている。
請求項３の発明は、請求項１記載の磁気浮上アクチュエータモータにおいて、磁気素子は２枚を設け、それぞれ台の中心部くり抜き空間の上下端開口部に設けることを特徴とする磁気浮上アクチュエータモータとしている。
請求項４の発明は、請求項１記載の磁気浮上アクチュエータモータにおいて、励磁アクチュエータにレンズをねじ込むためのネジ山を設けることを特徴とする磁気浮上アクチュエータモータとしている。
請求項５の発明は、請求項１記載の磁気浮上アクチュエータモータにおいて、磁気素子は磁石であることを特徴とする磁気浮上アクチュエータモータとしている。
請求項６の発明は、請求項１記載の磁気浮上アクチュエータモータにおいて、磁気素子は電気磁石であることを特徴とする磁気浮上アクチュエータモータとしている。
請求項７の発明は、請求項１記載の磁気浮上アクチュエータモータにおいて、台の中心部くり抜き空間に一つ以上の案内溝を設け、励磁アクチュエータ上に案内棒を突き出して設け、案内棒は案内溝に納めて上下に滑り移動し、励磁アクチュエータの移動方向を案内することを特徴とする磁気浮上アクチュエータモータとしている。
請求項８の発明は、請求項１記載の磁気浮上アクチュエータモータにおいて、励磁アクチュエータの磁界強度は時間経過により消磁されるため、励磁アクチュエータを長時間に一定の位置に維持させるときは、電流を間歇に供給し励磁することを特徴とする磁気浮上アクチュエータモータとしている。
請求項９の発明は、請求項１記載の磁気浮上アクチュエータモータにおいて、励磁アクチュエータと磁気素子の作動により、バランスをとった場所の制御の方程式を維持でき、励磁アクチュエータは電流を切断したときの磁界強度(ｍ)、時間(ｔ)の関数ｍ(ｔ)は、外部磁界強度Ｄｅｃａｙにより励磁アクチュエータの作動移動量ＤはＤ(ｄ(ｍ(ｔ))/ｄｔ)それぞれに設定し、
仮に、励磁アクチュエータの許容位置変移量が、
Ｄ_optical=Ｄ(ｄ(ｍ(ｔ))/ｄｔI ｔ=Ｔ_holding) 、そのうち、Ｔ_holdingは電流通電必要のない時間を示し、
仮に、励磁アクチュエータの作動位置はバランス場所からＦＮ(ｍ)のとき、ｍ、ｍ１、ｍ２は励磁アクチュエータ、上部磁石と下部磁石の磁場強度を示し、以下の算式より算出する、
Ｆ_N(ｍ)=Ｆ_S(ｍ)+Ｗ_C、
→（μ_o/４π）×（ｍ×ｍ₁/（ｈ-Ｌ-Ｚ）²）＝（μ_o/４π）×(ｍ×ｍ₂/Ｚ²)+Ｗ_c、

→Ｚ≡Ｚ(ｍ(ｔ))、
→Ｄ≡Ｄ(ｄ(ｍ(ｔ))/ｄｔ)、
ことを特徴とする磁気浮上アクチュエータモータとしている。

一種の磁気浮上アクチュエータモータ、台に磁気素子および励磁アクチュエータを設け、台の中心部をくり抜き、外側にコイルを巻き付けて、磁気素子は台の中心部のくり抜いた自由端の開口部に取付け、自由に上下移動可能とする。励磁アクチュエータは励磁後一定時間に磁界強度を維持する特性があるため、コイルは通電により、磁束を発生しアクチュエータを磁化させ、磁界強度を発生し、磁気素子と引き付けまたは反発の働きで作動する。電流を切断した後も、なおバランス点の位置に維持される。これにより、電気を間歇に供給し省電力が図れるほか、構造が単純で、組立コスト低いことを実現できる。

図２に示すものは、本発明の立面表示図であり、図３は本発明の立面分解図である。本発明の磁気浮上アクチュエータモータ１０は主に中心部をくり抜いた円筒形状の台１１を設け、その外周部にコイル１２巻き付け、励磁アクチュエータ１３を台１１中心部くり抜き空間に設けて、上下に自由活動可能とする。アクチュエータ１３はプラスチック磁石などの材質を使用し、励磁特性を有する。励磁部材を磁場に置き、励磁により磁場を発生させる。ただし、恒久的に励磁するではなく、一定の時間を経過した後に消磁する。

励磁アクチュエータ１３も円筒形状を設け、内周面に雌ねじ山を設け、カメラレンズなどの負荷部材をねじ込む。台１１の上下開口部に磁石または電気磁石などの磁気素子１４を設け、磁気素子１４は環状で中心部をくり抜き、その直径は励磁アクチュエータ１３に類似する。

台１１の中心部くり抜きの内周面に一つ以上の案内溝１１１を設け、励磁アクチュエータ１３上に案内棒１３１を突き出して設ける。案内棒１３１は案内溝１１１に収容され、上下自由に滑り移動し、励磁アクチュエータ１３の移動方向を案内する。

図４、図５および図６に示すものは、本発明の磁気浮上アクチュエータモータの動作態様の側視断面表示図である。図４に示すとおり、コイル１２は通電されないとき、励磁アクチュエータ１３は磁場を発生しないため、台１１の底部に位置する。そして、コイル１２を通電させたとき、電流によりコイル１２に磁束を発生し、この磁束により、励磁アクチュエータ１３を励磁し、磁界強度を発生するため、台１１の上下端に備える磁気素子１４を誘導し作動する（図５）。

そして、コイル１２の電流を切断したとき、励磁アクチュエータ１３は励磁により磁界強度を有するため、上下端の磁気素子１４を誘導し、一定のバランスをとった場所に維持できる。このバランス場所は、自動焦点合わせ位置であっても良い（図６）。

励磁アクチュエータ１３は励磁部材のため、磁界強度は時間経過により消磁される。よって、アクチュエータ１３は長時間に一定の位置を維持させるには、電流を間歇的に供給し励磁することができる。公知技術の音声コイルモータは引き続きに同じ電流を供給することによって、同じ位置が維持されることに対して、本発明は電気消費量を大幅に軽減できる。

さらに、励磁部材の磁界強度と磁場の方向は外部の磁束による励磁で変更できるため、本発明はコイル１２の電流と方向を変更し、励磁アクチュエータ１３を励磁し、励磁アクチュエータ１３の作動移動位置を変更できる。このため、本発明は公知技術の音声コイルモータに比べて、より精密に制御できる。なお、制御の方程式は以下のとおり説明する。
励磁アクチュエータ１３は電流を切断したときの磁界強度(ｍ)、時間ｍの関数ｍ(ｔ)、外部磁界強度Ｄｅｃａｙにより励磁アクチュエータ１３の作動移動量ＤをＤ(ｄ(ｍ(ｔ))/ｄｔ)それぞれに設定する。
仮に、励磁アクチュエータ１３の許容位置変移量が、
Ｄ_optical=Ｄ(ｄ(ｍ(ｔ))/ｄｔI ｔ=Ｔ_holding)。そのうち、Ｔ_holdingは電流通電必要のない時間を示す。

図６に示すとおり、励磁アクチュエータ１３の作動位置はバランス場所からＦＮ(ｍ)、ＦＳ(ｍ),Ｗ_Cのとき。そのうち、ｍ，ｍ１，ｍ２はそれぞれ励磁アクチュエータ１３、上部磁石と下部磁石の磁界強度を示し、以下の算式より算出する。
Ｆ_N(ｍ)=Ｆ_S(ｍ)+Ｗ_C、
→（μ_o/４π）×（ｍ×ｍ₁/（ｈ-Ｌ-Ｚ）²）＝（μ_o/４π）×(ｍ×ｍ₂/Ｚ²)+Ｗ_c、

→Ｚ≡Ｚ(ｍ(ｔ))、
→Ｄ≡Ｄ(ｄ(ｍ(ｔ))/ｄｔ)。

前記の算式により、励磁アクチュエータ１３の作動移動位置を精密に制御できる。その上、引き続きに電流供給必要がないため、電気消費量は公知技術の音声コイルモータに比べて、大幅に軽減できる。

公知技術の音声コイルモータ側視断面表示図である。本発明の磁気浮上アクチュエータモータの立面表示図である。本発明の磁気浮上アクチュエータモータの立面分解図である。本発明の磁気浮上アクチュエータモータ動作態様の側視断面表示図である。本発明の磁気浮上アクチュエータモータ動作態様の側視断面表示図である。本発明の磁気浮上アクチュエータモータ動作態様の側視断面表示図である。

符号の説明

１００音声コイルモータ
９５レンズ
１１０作動部
１１５コイル
１２０磁石
１０磁気浮上アクチュエータモータ
１１台
１１１案内溝
１２コイル
１３励磁アクチュエータ
１３１案内棒
１４磁気素子

Claims

台、一つ以上の磁気素子及び励磁アクチュエータを包含し、
台はその中心部をくり抜いて、外側にコイルを巻き付けて、
一つ以上の磁気素子を台の中心部くり抜き空間の自由端開口部に設けて、
励磁素材を用いた励磁アクチュエータは台の中心部のくり抜き空間に設けて、上下移動を可能とし、その特性は励磁後一定の時間に磁界強度が維持されて、コイルの通電により、磁束を発生し励磁アクチュエータは励磁され、磁界強度を発生し、磁気素子を引きつけまたは反発して作動し、電源を切った後もなお一定の時間にバランスをとった場所を維持できることを特徴とする一種の磁気浮上アクチュエータモータ。
請求項１記載の磁気浮上アクチュエータモータにおいて、台は円筒形状を特徴とする磁気浮上アクチュエータモータ。
請求項１記載の磁気浮上アクチュエータモータにおいて、磁気素子は２枚を設け、それぞれ台の中心部くり抜き空間の上下端開口部に設けることを特徴とする磁気浮上アクチュエータモータ。
請求項１記載の磁気浮上アクチュエータモータにおいて、励磁アクチュエータにレンズをねじ込むためのネジ山を設けることを特徴とする磁気浮上アクチュエータモータ。
請求項１記載の磁気浮上アクチュエータモータにおいて、磁気素子は磁石であることを特徴とする磁気浮上アクチュエータモータ。
請求項１記載の磁気浮上アクチュエータモータにおいて、磁気素子は電気磁石であることを特徴とする磁気浮上アクチュエータモータ。
請求項１記載の磁気浮上アクチュエータモータにおいて、台の中心部くり抜き空間に一つ以上の案内溝を設け、励磁アクチュエータ上に案内棒を突き出して設け、案内棒は案内溝に納めて上下に滑り移動し、励磁アクチュエータの移動方向を案内することを特徴とする磁気浮上アクチュエータモータ。
請求項１記載の磁気浮上アクチュエータモータにおいて、励磁アクチュエータの磁界強度は時間経過により消磁されるため、励磁アクチュエータを長時間に一定の位置に維持させるときは、電流を間歇に供給し励磁することを特徴とする磁気浮上アクチュエータモータ。
請求項１記載の磁気浮上アクチュエータモータにおいて、励磁アクチュエータと磁気素子の作動により、バランスをとった場所の制御の方程式を維持でき、
励磁アクチュエータは電流を切断したときの磁界強度(ｍ)、時間(ｔ)の関数ｍ(ｔ)は、外部磁界強度Ｄｅｃａｙにより励磁アクチュエータの作動移動量ＤはＤ(ｄ(ｍ(ｔ))/ｄｔ)それぞれに設定し、
仮に、励磁アクチュエータの許容位置変移量が、
Ｄ_optical=Ｄ(ｄ(ｍ(ｔ))/ｄｔI ｔ=Ｔ_holding) 、そのうち、Ｔ_holdingは電流通電必要のない時間を示し、
仮に、励磁アクチュエータの作動位置はバランス場所からＦＮ(ｍ)のとき、ｍ、ｍ１、ｍ２は励磁アクチュエータ、上部磁石と下部磁石の磁場強度を示し、以下の算式より算出する、
Ｆ_N(ｍ)=Ｆ_S(ｍ)+Ｗ_C、
→（μ_o/４π）×（ｍ×ｍ₁/（ｈ-Ｌ-Ｚ）²）＝（μ_o/４π）×(ｍ×ｍ₂/Ｚ²)+Ｗ_c、

→Ｚ≡Ｚ(ｍ(ｔ))、
→Ｄ≡Ｄ(ｄ(ｍ(ｔ))/ｄｔ)、
ことを特徴とする磁気浮上アクチュエータモータ。