JP2008178219A - 駆動装置およびレンズ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造の容易化、推進力の向上、および小径化を図ることができる駆動装置を提供する。
【解決手段】互いに位相差を有する２つの螺旋状の着磁パターンが周方向に並べて配置されたマグネット３Ａ，Ｂと、軟磁性材料から形成され、マグネット３Ａ，３Ｂの着磁パターンに沿った磁極部を有し、該マグネット３Ａ，３Ｂに対して軸方向に移動可能に配置されたスライダヨーク５と、マグネット３Ａ，３Ｂにそれぞれ固定され、スライダヨーク５とともにマグネット３Ａ，３Ｂの２つの着磁パターン部位をそれぞれ径方向に挟む位置に配置された第１，第２のステータヨーク１Ａ，１Ｂと、ステータヨーク１Ａ，Ｂにそれぞれ固定され、スライダヨーク５の磁極部のステータヨーク１Ａ，１Ｂと径方向に対向する部位をそれぞれ励磁する第１，第２のコイル２Ａ，２Ｂと、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、リニア駆動式の駆動装置、および該駆動装置を用いたレンズ駆動装置に関する。

カメラに装着されるレンズの移動、工作機械における各種機構の位置決め、自動車に用いるスライド式シートの移動などの各種分野で、リニア駆動式の駆動装置が使用されている。従来のこの種の駆動装置としては、例えば図１４に示す軸移動型モータがある（特許文献１）。

図１４に示すように、この軸移動型モータ４００は、内周面に軸方向に沿って螺旋溝が形成されたモータ軸（不図示）を内部に有するステータ４０３と、モータ軸の螺旋溝に係合するスクリュー部材４１１と、を備える。スクリュー部材４１１は、軸方向に沿って形成された溝４２０にステータ４０３に設けられた回転止め４２１が係合することにより、ステータ４０３に対して回転が規制される。そして、ステータ４０３内のモータ軸の正逆回転に伴い、スクリュー部材４１１を軸方向に往復移動する。

しかし、図１４に示す軸移動型モータ４００では、スクリュー部材４１１とモータ軸とが機械的に接触する構造であり、摩耗や騒音が発生しやすいことから、高速化が難しく、また、摩耗により耐久性に劣るという問題がある。

そこで、図１５に示す駆動装置が提案されている（特許文献２）。

この駆動装置は、図１５に示すように、螺旋状に着磁された着磁部を外周面に有するマグネット５０１と、前記着磁部に倣って形成された凸極状の磁極部５１２を内周面に有するステータ５１１と、を備える。ステータ５１１に巻回されたコイル（不図示）に対する通電を切り替えることにより、回転磁界を発生させ、ステータ５１１に形成された磁極部５１２に倣ってマグネット５０１を直進方向または回転方向に移動させる。これにより、マグネット５０１をステータ５１１に対して非接触で動かすことができるため、摩耗や騒音が少なく高速化を達成することができる。
特開平０６−０７８４９４号公報 特許第３４３４４３０号公報

しかし、上記特許文献２では、ステータ５１１の内周面に、マグネット５０１の着磁部に倣って複雑な形状の磁極部５１２を形成する必要があるため、大量生産に適した加工法での製作は困難であり、低コスト化が難しいという問題がある。また、マグネット５０１の軸方向の長さは、最低でもマグネット５０１の直進移動量分必要であり、直進移動量が大きい場合はマグネット５０１が長軸化する。

ところで、マグネット５０１を製造する際には、マグネット５０１と同程度の長さを持ち、且つマグネット５０１の着磁部と同様の形状の磁極歯を有する着磁ヨークと、該着磁ヨークを励磁するためのコイルとが必要となる。

しかし、着磁ヨークは、マグネット５０１を長軸化し軸方向に対する着磁部の角度（図１５に示すθ）を大きくしていくと、製造が困難になる。特に、螺旋形状の着磁部が側面を一周以上する場合、着磁ヨークにコイルを巻回することが困難となるため、コイルの巻きむら等により着磁のばらつきが生じやすく、トルクむらの発生やコストの増大を引き起こすという問題がある。

また、モータ駆動時のマグネット５０１における力の受ける方向は、図１５に示すｆ（ｆ１とｆ２の合成）の方向である。マグネット５０１を軸方向に沿って直進させる場合、進行方向に対してはその分力であるｆ１の力が推進力となる。マグネット５０１の推進力を大きくするためには、直進方向に対する磁極部５１２のリード角およびマグネット５０１の着磁部のリード角（図１５に示すθ）を大きくする必要がある。

しかし、直進方向に対する角度θを大きくしていくと、磁極部５１２の１極あたりの幅が狭くなり、十分な強度を確保することができなくなるために、モータの駆動効率を上げることが難しくなる。

また、上記理由により、マグネット５０１における長軸化と直進方向に対する角度θの減少とを両立することが困難であるため、モータの駆動効率を上げることが難しい。更に、マグネット５０１とコイルとが径方向に重なる構造であるため、モータの小径化には不利である。

そこで、本発明は、製造の容易化、推進力の向上、および小径化を図ることができる駆動装置、およびレンズ駆動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の駆動装置は、螺旋状に着磁された第１の着磁パターンと、該第１の着磁パターンに対して所定の位相差を有して螺旋状に着磁され、前記第１の着磁パターンと周方向に並べて配置される第２の着磁パターンとを備えたマグネットと、軟磁性材料から形成され、前記マグネットの着磁パターンに沿った磁極部を有し、該マグネットに対して軸方向に移動可能に配置されたスライダヨークと、前記マグネットに固定され、前記スライダヨークとともに前記マグネットの第１の着磁パターン部位を径方向に挟む位置に配置された第１のステータヨークと、前記マグネットに固定され、前記スライダヨークとともに前記マグネットの第２の着磁パターン部位を径方向に挟む位置に配置された第２のステータヨークと、前記第１のステータヨークに固定され、前記スライダヨークの前記磁極部の前記第１のステータヨークと径方向に対向する部位を励磁する第１のコイルと、前記第２のステータヨークに固定され、前記スライダヨークの前記磁極部の前記第２のステータヨークと径方向に対向する部位を励磁する第２のコイルと、を備えることを特徴とする。

本発明のレンズ駆動装置は、請求項１又は２に記載の駆動装置と、該駆動装置の前記スライダヨークの動きに連動してレンズを保持するレンズ保持部を備えることを特徴とする。

本発明によれば、製造の容易化を図ることができるとともに、推進力の向上および小径化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態である駆動装置を説明するための分解斜視図、図２は組立完成状態の駆動装置の軸方向に沿う断面図、図３はマグネットの着磁状態を示す図である。

図１および図２に示すように、この駆動装置は、第１のステータヨーク１Ａ、第２のステータヨーク１Ｂ、第１のコイル２Ａ、第２のコイル２Ｂ、第１のマグネット３Ａ、第２のマグネット３Ｂ、支持バー４、およびスライダヨーク５を備えている。

第１のステータヨーク１Ａは、軟磁性材料から形成され、底部に中心孔を有する有底円筒状の天板部１Ａ２と、天板部１Ａ２の中心孔の反対側の端部に同軸上に連設された略半円筒状の磁極部１Ａ１とを有している。磁極部１Ａ１と天板部１Ａ２とは略同一径とされており、また、磁極部１Ａ１は中心角が１８０°以下とされている。

第２のステータヨーク１Ｂは、軟磁性材料から形成され、底部に中心孔を有する有底円筒状の天板部１Ｂ２と、天板部１Ｂ２の中心孔の反対側の端部に同軸上に連設された略半円筒状の磁極部１Ｂ１とを有している。磁極部１Ｂ１と天板部１Ｂ２とは略同一径とされており、また、磁極部１Ｂ１は中心角が１８０°以下とされている。第２のステータヨーク１Ｂと第１のステータヨーク１Ａは軸方向に互いに対向配置され、且つ磁極部１Ｂ１と磁極部１Ａ１とが周方向に並べて配置される。

第１のコイル２Ａは、導線が環状に巻回されたものであり、スライダヨーク５の磁極部を励磁する。第１のコイル２Ａは、ステータヨーク１Ａ，１Ｂと同軸に配置され、その外径はステータヨーク１Ａ，１Ｂの内径に略等しい寸法に設定されている。

第２のコイル２Ｂは、導線が環状に巻回されたものであり、スライダヨーク５の磁極部を励磁する。第２のコイル２Ｂは、第１のコイル２Ａと同形状であり、抵抗値、巻き数もほぼ等しい。また、第２のコイル２Ｂは、ステータヨーク１Ａ，１Ｂと同軸に配置され、その外径はステータヨーク１Ａ，１Ｂの内径に略等しい寸法に設定されている。

第１のマグネット３Ａは、略半円筒状に形成されており、その外径は第１のコイル２Ａの外径と略同径とされ、内径は第１のコイル２Ａの内径と略同径とされている。また、第１のマグネット３Ａは、中心角が１８０°以下とされている。

第１のマグネット３Ａは、内周面に第１の着磁部を備えている。着磁部のパターンについては後述する。また、第１のマグネット３Ａの外周面は、内周面に比べ弱い着磁分布を有するか、まったく着磁されていないか、あるいは内周面と逆の極性に着磁されているかのいずれかである。

第２のマグネット３Ｂは、略半円筒状に形成されており、その外径は第２のコイル２Ｂの外径と略同径とされ、内径は第２のコイル２Ｂの内径と略同径とされている。また、第２のマグネット３Ｂは、中心角が１８０°以下とされており、第１のマグネット３Ａと周方向に並べて配置される。

第２のマグネット３Ｂは、内周面に第２の着磁部を備えている。着磁部のパターンについては後述する。また、第２のマグネット３Ｂの外周面は、内周面に比べ弱い着磁分布を有するか、まったく着磁されていないか、あるいは内周面と逆の極性に着磁されているかのいずれかである。

支持バー４は、非磁性材料からなる、軸方向に延びる棒状の部材であり、スライダヨーク５の内径部に嵌合することでスライダヨーク５を軸方向へ移動可能に支持する。

ここで、図２に示すように、第１のステータヨーク１Ａの磁極部１Ａ１の内側に第１のコイル２Ａおよび第１のマグネット３Ａを固定する。また、第２のステータヨーク１Ｂの磁極部１Ｂ１の内側に第２のコイル２Ｂおよび第２のマグネット３Ｂを固定する。そして、第１のステータヨーク１Ａの磁極部１Ａ１と第２のステータヨーク１Ｂの磁極部１Ｂ１とが中心軸を挟んで径方向に向き合うように配置する。この状態で、不図示の固定手段によって支持バー４をステータヨーク１Ａ，１Ｂ５と同軸に固定することにより、駆動装置の固定子を構成する。

スライダヨーク５は、軟磁性材料から形成されており、略円筒状をなして、外周部に多条ネジ形状の磁極部５１を有する。また、スライダヨーク５は回転止め５２を有しており、マグネット３Ａ，３Ｂに対しての回転方向の運動が規制されている。スライダヨーク５の軸方向の長さは、少なくとも駆動装置に求められている移動量に、固定子の長さを加えた長さである。スライダヨーク５の磁極部５１の多条ネジの条数は、第１および第２のマグネット３Ａ，３Ｂの極数ｎの半分となっている。

磁極部５１の多条ネジのネジ山部の外径は、第１のマグネット３Ａおよび第２のマグネット３Ｂの内径よりもわずかに小さく設定されている。また、磁極部５１のリード角は、第１のマグネット３ａおよび第２のマグネット３Ｂの内周面に形成された着磁部のリード角と同じに設定されている。

スライダヨーク５の内径は、支持バー４の外径に略等しい寸法に設定されている。これにより、スライダヨーク５は、支持バー４を介してステータヨーク１Ａ，１Ｂに対して軸方向に移動可能に支持される。

スライダヨーク５が支持バー４に支持されると、スライダヨーク５の磁極部５１は第１のマグネット３Ａおよび第２のマグネット３Ｂの着磁面とわずかな空隙を隔てて対向する。これにより、磁気回路の抵抗を安定して小さくすることができ、駆動装置の駆動効率を上げている。

ここで、図３を参照して、第１のマグネット３Ａおよび第２のマグネット３Ｂの着磁部の着磁パターンについて説明する。

図３は、第１のマグネット３Ａおよび第２のマグネット３Ｂを、周方向に展開したものを内周側より見た展開図である。

第１のマグネット３Ａに設けられた第１の着磁部の着磁パターンを説明するために、まず、円筒状の第１の仮想マグネットを考える。この第１の仮想マグネットの内周面は、螺旋状にｎ分割された着磁部となっており、Ｓ極とＮ極が交互に着磁されている。このときのｎはスライダヨーク５の磁極部５１の条数の２倍であり、第１の仮想マグネットの螺旋状着磁部のリード角はスライダヨーク５の磁極部５１のリード角に等しい。

この第１の仮想マグネットを軸方向に沿って分割し、半円筒状に形成したものが第１のマグネット３Ａである。

次に、第２のマグネット３Ｂに設けられた第２の着磁部の着磁パターンを説明するために、円筒状の第２の仮想マグネットを考える。第２の仮想マグネットは第１の仮想マグネットと同様、内周面は螺旋状にｎ分割された着磁部となっており、Ｓ極とＮ極とが交互に着磁されている。このときのｎはスライダヨーク５の磁極部５１の条数の２倍であり、第２の仮想マグネットの着磁部の螺旋のリード角はスライダヨーク５の磁極部５１のリード角に等しい。また、第２の仮想マグネットの着磁部の位相は第１の仮想マグネットの着磁部に対して所定の位相差がつけられている。所定の位相差とは、着磁ピッチの１／４（電気角で９０°）を基本とし、磁気回路同士の干渉を避けるためにその値から数％ずらす場合もある。

この第２の仮想マグネットを軸方向に沿って分割し、半円筒状に形成したものが第２のマグネット３Ｂである。

次に、上記構成の駆動装置においてスライダヨーク５をステータヨーク１Ａ，１Ｂに対して軸方向に移動させる駆動原理を説明する。

まず、第１のコイル２Ａおよび第２のコイル２Ｂに電流を流したときに形成される磁路について説明する。

図４はコイルへの通電によって発生した磁束の流れを説明するための断面図、図５はコイルへの通電によって発生した磁束を周方向に展開して外側より見た展開図であり、紙面に対して垂直に通る磁束を記号を用いて表している。なお、図５ではコイルによって発生する磁束のみを表示するため、第１のマグネット３Ａおよび第２のマグネット３Ｂの図示は省略する。また、図５に示す矢印はコイルに通電する電流を示している。

第１のコイル２Ａに通電すると、アンペールの法則にしたがって図４および図５に示すような磁束が発生する。

図４中、磁束Ａ１として示すループは、スライダヨーク５の磁極部５１、第１のマグネット３Ａ、第１のステータヨーク１Ａの磁極部１Ａ１、第１のステータヨーク１Ａの天板部１Ａ２、スライダヨーク５の磁極部５１と一周する。

また、磁束Ａ２として示すループは、スライダヨーク５の磁極部５１、第２のマグネット３Ｂ、第１のステータヨーク１Ａの天板部１Ａ２、スライダヨーク５の磁極部５１と一周する。

磁束Ａ１は磁束Ａ２に比べて磁気抵抗が大幅に低いため、第１のコイル２Ａによって発生する磁束の大部分は、磁束Ａ１側に集中する。その結果、第１のコイル２Ａに通電することで、スライダヨーク５の磁極部５１が第１のマグネット３Ａと対向する部分を励磁することができる。

同様に、第２のコイル２Ｂに通電すると、アンペールの法則にしたがって図４および図５に示すような磁束が発生する。

図４中、磁束Ｂ１として示すループは、スライダヨーク５の磁極部５１、第２のステータヨーク１Ｂの天板部１Ｂ２、第２のステータヨーク１Ｂの磁極部１Ｂ１、第２のマグネット３Ｂ、スライダヨーク５の磁極部５１と一周する。

また、磁束Ｂ２として示すループは、スライダヨーク５の磁極部５１、第２のステータヨーク１Ｂの天板部１Ｂ２、第１のマグネット３Ａ、スライダヨーク５の磁極部５１と一周する。

磁束Ｂ１は磁束Ｂ２に比べて磁気抵抗が大幅に低いため、第２のコイル２Ｂによって発生する磁束の大部分は、磁束Ｂ１側に集中する。その結果、第２のコイル２Ｂに通電することで、スライダヨーク５の磁極部５１が第２のマグネット３Ｂと対向する部分を励磁することができる。

次に、図６〜図９を参照して、第１のコイル２Ａおよび第２のコイル２Ｂに通電することで励磁されたスライダヨーク５の動作例について説明する。

図６は、第１のコイル２Ａに正通電をしてスライダヨーク５の磁極部５１の第１のマグネット３Ａの対向箇所をＳ極に励磁し、第２のコイル２Ｂに正通電をしてスライダヨーク５の磁極部５１の第２のマグネット３Ｂの対向箇所をＳ極に励磁した状態を示している。

スライダヨーク５のＳ極に励磁された磁極部５１と、第１のマグネット３Ａおよび第２のマグネット３Ｂとの磁気的なバランスにより、図６の位置でスライダヨーク５は安定する。

図７は、第１のコイル２Ａに逆通電をしてスライダヨーク５の磁極部５１の第１のマグネット３Ａの対向箇所をＮ極に励磁し、第２のコイル２Ｂに正通電をしてスライダヨーク５の磁極部５１の第２のマグネット３Ｂの対向箇所をＳ極に励磁した状態を示している。

スライダヨーク５のＮ極およびＳ極に励磁された磁極部５１と、第１のマグネット３Ａおよび第２のマグネット３Ｂとの磁気的なバランスにより、図７の位置でスライダヨークは安定する。図７のスライダヨーク５の位置は、図６の位置からマグネット３Ａ，３Ｂの軸方向ピッチ（図３に示すＳ＝Ｐ／ｓｉｎθ）の１／４だけ進んだ位置である。

図８は、第１のコイル２Ａに逆通電をしてスライダヨーク５の磁極部５１の第１のマグネット３Ａの対向箇所をＮ極に励磁し、第２のコイル２Ｂに逆通電をしてスライダヨーク５の磁極部５１の第２のマグネット３Ｂの対向箇所をＮ極に励磁した状態を示している。

スライダヨーク５のＮ極に励磁された磁極部５１と、第１のマグネット３Ａおよび第２のマグネット３Ｂとの磁気的なバランスにより、図８の位置でスライダヨーク５は安定する。図８のスライダヨーク５の位置は、図６の位置からマグネット３Ａ，３Ｂの軸方向ピッチ（図３に示すＳ＝Ｐ／ｓｉｎθ）の２／４だけ進んだ位置である。

図９は、第１のコイル２Ａに正通電をしてスライダヨーク５の磁極部５１の第１のマグネット３Ａの対向箇所をＳ極に励磁し、第２のコイル２Ｂに逆通電をしてスライダヨーク５の磁極部５１の第２のマグネット３Ｂの対向箇所をＮ極に励磁した状態を示している。

スライダヨーク５のＳ極およびＮ極に励磁された磁極部５１と、第１のマグネット３Ａおよび第２のマグネット３Ｂとの磁気的なバランスにより、図９の位置でスライダヨーク５は安定する。図９のスライダヨーク５の位置は、図６の位置からマグネット３Ａ，３Ｂの軸方向ピッチ（図３に示すＳ＝Ｐ／ｓｉｎθ）の３／４だけ進んだ位置である。

このように、第１のコイル２Ａおよび第２のコイル２Ｂへの通電方向を順次切り替えることにより、スライダヨーク５をマグネット３Ａ，３Ｂの軸方向ピッチの１／４ずつ、ステータヨーク１Ａ，１Ｂに対して軸方向に移動させることができる。

上記のように構成された本実施の形態の駆動装置は、以下に示す効果を奏する。

即ち、本実施の形態によれば、スライダヨーク5の磁極部５１を多条ねじ形状で構成しているため、転造などの大量生産に適した加工法によって、スライダヨーク５を安価に精度良く製造することができる。

また、従来のように軸方向に長いマグネットを用いた場合、駆動装置の移動精度はマグネットの着磁のばらつきによって決定される。しかし、螺旋状のマグネットをばらつきなく着磁させるのは困難であった。これに対し、本実施の形態では、駆動装置の移動精度はスライダヨーク５の磁極部５１の加工精度で決まる。これにより、マグネットの着磁パターンに比べて管理が容易となり、精度良く管理の容易な駆動装置とすることができる。

さらに、従来の駆動装置のように固定子よりも長いマグネットを用いると、駆動装置の外部に磁場が漏れ、外部の機器に悪影響を与えることがあった。これに対し、本実施の形態で用いるマグネット３Ａ，３Ｂは、固定子よりも短く、ステータヨーク１Ａ，１Ｂで覆われているため、外部に漏れる磁束が少なく、外部の機器に与える影響が少ない。

また、本実施の形態では、半円筒形状のマグネット３Ａ，３Ｂを用いている。円筒状のマグネットの内周部を着磁する場合、内周部に着磁ヨークと着磁コイルを設置する必要がある。しかし、着磁ヨークやコイルの大きさは決まっているため、磁石を小径化していくと、その内周部に着磁ヨークと着磁コイルとを設置することができず、ある一定以下の径のマグネットを内周に着磁することは困難である。これに対し、本実施の形態で用いる半円筒形状のマグネット３Ａ，３Ｂでは、開放された側に着磁ヨークと着磁コイルを設置することができ、円筒状のマグネットでは着磁できない小径のマグネットでも製造することができる。

さらに、本実施の形態では、スライダヨーク５の着磁部を多条ねじ形状とすることで、スライダヨーク５の磁極部５１およびマグネット３Ａ，３Ｂのリード角θを大きくすることが容易となる。

さらに、ステータヨーク１Ａ，１Ｂとスライダヨーク５との間に発生する力をＦとすると、軸方向の移動に使われる力の成分はＦｓｉｎθとなる。また、１ステップでの移動量はＰ／（４ｓｉｎθ）である。このため、θは大きければ大きいほど強い力を発生し、１ステップあたりの移動量も小さくできるようになる。

さらに、従来のように、径方向に延びる磁極歯を有するステータを用いる場合、形状が複雑になり、コイルの巻回も不可能になるため、θを大きくするには限界があった。これに対し、本実施の形態のように多条ねじ形状のスライダヨーク５を用いると、磁極部５１にコイルを巻く必要がなく、また、スライダヨーク１Ａ，１Ｂも簡単な形状になるため、θを大きくすることができる。この結果、駆動装置の駆動力を大きくし、分解能を細かくすることが可能となる。

さらに、本実施の形態では、コイル２Ａ，２Ｂとマグネット３Ａ，３Ｂとを同軸上に軸方向に並べて配置している。このため、駆動装置の径方向の大きさを最低で（スライダヨーク５の磁極部５１の厚さ）＋（マグネット３Ａ，３Ｂの厚さ）＋（ステータヨーク１Ａ，１Ｂの厚さ）とすることができ、きわめて径の小さい駆動装置とすることができる。

さらに、本実施の形態では、半円筒形状である第１のマグネット３Ａと第２のマグネット３Ｂとを周方向に並べて配置しているため、円筒形状のマグネットを軸方向に並べる配置に比べ、マグネットの長さの分だけ短軸化することができる。

次に、図１０〜図１３を参照して、本発明の第２の実施の形態である駆動装置について説明する。

図１０は、本発明の第２の実施の形態であるレンズ駆動装置を説明するための分解斜視図、図１１は組立完成状態のレンズ駆動装置の軸方向に沿う断面図である。

図１０および図１１に示すように、このレンズ駆動装置は、第１のステータヨーク１１Ａ、第２のステータヨーク１１Ｂ、第１のコイル１２Ａ、および第２のコイル１２Ｂを備える。また、このレンズ駆動装置は、マグネット１３、支持バー１４Ａ、回転止めバー１４Ｂ、スライダヨーク１５、支持バー嵌合部１６、およびレンズ１７を備える。

第１のステータヨーク１１Ａは、軟磁性材料から形成され、短円筒状の天板部１１Ａ３と、該天板部１１Ａ３の端部から軸方向に延びる一対の磁極部１１Ａ１，１１Ａ２とを有している。磁極部１１Ａ１，１１Ａ２は、中心角が９０°以下の円弧板状に形成されて、天板部１１Ａ３の円周方向に互いに１８０°離間して配置されている。

第２のステータヨーク１１Ｂも同様に軟磁性材料から形成され、短円筒状の天板部１１Ｂ３と、該天板部１１Ｂ３の端部から軸方向に延びる一対の磁極部１１Ｂ１，１１Ｂ２とを有している。磁極部１１Ｂ１，１１Ｂ２は、中心角が９０°以下の円弧板状に形成されて、天板部１１Ｂ３の円周方向に互いに１８０°離間して配置されている。

第１のコイル１２Ａは、銅線が環状に巻回されたものであり、スライダヨーク１５の磁極部１５１を励磁する。第１のコイル１２Ａは、第１のステータヨーク１１Ａと同軸に配置され、その外径はステータヨーク１１Ａの内径と略同径とされている。

第２のコイル１２Ｂも同様に、銅線が環状に巻回されたものであり、スライダヨーク１５の磁極部１５１を励磁する。第２のコイル１２Ｂは、第２のステータヨーク１１Ｂと同軸に配置され、その外径はステータヨーク１２Ｂの内径と略同径とされている。また、第２のコイル１２Ｂおよび第１のコイル１２Ａは、共に形状、巻き数、抵抗が同一とされている。

マグネット１３は、円筒状に形成され、その内外径は第１のコイル１２Ａと略同径とされている。また、マグネット１３は、内周面に着磁部を有しており、外周面は全く着磁されていないか、内周面に比べ弱い着磁分布を有するか、あるいは内周面と逆の極性に着時されているかのいずれかである。なお、マグネット１３の着磁部の着磁パターンについては後述する。

支持バー１４Ａおよび回転止めバー１４Ｂは、いずれも非磁性材料から形成され、軸方向に延びる棒状の部材である。

ここで、第１のステータヨーク１１Ａの磁極部１１Ａ１，１１Ａ２の内側に第１のコイル１２Ａ、およびマグネット１３を固定する。また、第２のステータヨーク１１Ｂの磁極部１１Ｂ１，１１Ｂ２の内側に第２のコイル１２Ｂ、およびマグネット１３を固定する。このとき、第１のステータヨーク１２Ａの磁極部１１Ａ１，１１Ａ２と第２のステータヨーク１２Ｂの磁極部１１Ｂ１，１１Ｂ２とは、円周方向に互いに９０°位相をずらして配置する（図１２参照）。そして、不図示の固定手段によって支持バー１４Ａと回転止めバー１４Ｂをステータヨーク１１Ａ，１１Ｂに固定することにより、駆動装置の固定子を構成する。

スライダヨーク１５は、軟磁性材料から形成されており、略円筒形状をなして、外周部に多条ネジ形状の磁極部１５１が設けられている。スライダヨーク５の軸方向の長さは、少なくとも駆動装置に求められている移動量に固定子の長さを加えた長さとされている。磁極部１５１の多条ネジのネジ山部の外径は、マグネット１３の内径よりもわずかに小径に設定され、磁極部１５１のリード角はマグネット１３の着磁部のリード角と同じに設定されている。

また、スライダヨーク１５には、回転止めバー１４Ｂが嵌合する回転止め部１５２が設けられている。スライダヨーク１５の内周部には、レンズ１７などの光学部材が固定され、これにより、カメラなどのレンズ鏡筒として用いることができる。

支持バー嵌合部１６は、支持バー１４Ａと嵌合する２つの穴を有しており、支持バー１４Ａに沿って軸方向に移動可能とされている。支持バー１４Ａの軸方向長さは、最低でも駆動装置に求められている移動量に固定子の軸方向長さを加えた長さとされている。

そして、スライダヨーク１５の内周部にレンズ１７を固定し、スライダヨーク１５の外周部に支持バー嵌合部１６を固定することで、駆動装置の移動子を構成する。

その際、スライダヨーク１５の外周部に固定子を配置したのちに、支持バー嵌合部１６が固定子を軸方向に挟むようにスライダヨーク１５と支持バー嵌合部１６を固定する。これにより、移動子を固定子に対して軸方向に移動可能に支持している。また、回転止め部１５２に回転止めバー１４Ｂを嵌合することにより、移動子の固定子に対しての回転運動が規制される。

次に、図１２および図１３を参照して、マグネット１３の着磁部の着磁パターンについて説明する。

図１２および図１３に示すように、マグネット１３の内周部には4つの領域１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄが配置され、各領域１３Ａ〜１３Ｄは非着磁部１３Ｅによって区画されている。図１２に示すように、領域１３Ａは第１のステータヨーク１１Ａの磁極部１１Ａ１の内側に配置され、領域１３Ｂは第２のステータヨーク１１Ｂの磁極部１１Ｂ１の内側に配置されている。また、領域１３Ｃは第１のステータヨーク１１Ａの磁極部１１Ａ２の内側に配置され、領域１３Ｄは第２のステータヨーク１１Ｂの磁極部１１Ｂ２の内側に配置されている。

図１３に示すように、それぞれの領域１３Ａ〜１３Ｄは螺旋状の着磁部を有しており、該着磁部にはＳ極とＮ極とが交互に着磁されている。このときの螺旋状の着磁部のピッチ（Ｎ極から次のＮ極までの距離）はスライダヨーク１５の磁極部１５１のピッチと等しく設定されている。また、領域１３Ａ〜１３Ｄの着磁部のリード角はスライダヨーク１５の磁極部１５１のリード角と等しく設定されている。

図１３に示すように、領域１３Ｃは領域１３Ａと同じ位相差であり、領域１３Ｂおよび領域１３Ｄは領域１３Ａに対して所定の位相差をつけて配置される。所定の位相差とは、着磁ピッチの１／４（電気角で９０°）を基本とし、磁気回路同士の干渉を避けるためにその値から数％ずらす場合もある。領域１３Ａおよび領域１３Ｃは、第１の着磁パターンとされ、領域１３Ｂおよび領域１３Ｄは第２の着磁パターンとされる。

なお、第１の着磁パターン、および第２の着磁パターンはそれぞれ３箇所以上に分割可能であるが、その場合は力の発生に関与しない非着磁部１３Ｅの個数が増えてしまう。したがって、第１の着磁パターン、第２の着磁パターンをそれぞれ２箇所に分割して配置するのが望ましい。

次に、第１のコイル１２Ａおよび第２のコイル１２Ｂに通電することで励磁されたスライダヨーク１５の動作例について説明する。

第１のコイル１２Ａに通電すると、スライダヨーク１５の磁極部１５１の第１のステータヨーク１１Ａの磁極部１１Ａ１，１１Ａ２に対向する箇所（図１２のＢ部）が励磁される。励磁する極は、第１のコイル１２Ａへの通電の方向を切り替えることにより選択することができる。

第２のコイル１２Ｂに通電すると、スライダヨーク１５の磁極部１５１の第２のステータヨーク１１Ｂの磁極部１１Ｂ１，１１Ｂ２に対向する箇所（図１２のＡ部）が励磁される。励磁する極は、第２のコイル１２Ｂへの通電の方向を切り替えることにより選択することができる。

ステータヨーク１１Ａ，１１Ｂの磁極部１１Ａ１，１１Ａ２，１１Ｂ１，１１Ｂ２を励磁すると、スライダヨーク１５は対向するマグネット１３の磁気的な安定位置まで移動する。上記第１の実施の形態と同様に、コイルへの通電方向を順次切り替えていくことにより、スライダヨーク１５を固定子に対して軸方向に移動させることができる。

上記のように構成された本実施の形態のレンズ駆動装置は、以下に示す効果を奏する。

即ち、スライダヨーク１５を円筒形状とすることができるので、スライダヨーク１５の内周部にレンズ１７等の光学部品を配置できるほか、センサや他の駆動装置などの部品を用途に応じて配置することができ、装置全体の小型化に役立つ。

また、スライダヨーク１５の内周部にレンズ１７を配置させた場合、同じ厚さのマグネットを利用するとマグネットや磁極部の径は上記第１の実施の形態よりも大きくなる。径が大きくなると、磁極部の螺旋形状のピッチが同じであればリード角を大きくすることができる。前述のように、リード角が大きいと駆動装置の出力を大きくすることができ、分解能を細かくすることができる。

さらに、１つのマグネット１３の内周部に第１の着磁パターンと第２の着磁パターンとを形成しているので、上記第１の実施の形態のように、それぞれの着磁パターンを別のマグネットに形成する場合に比べて部品点数を減らすことができる。これにより、組み立て工数の削減や組み立て誤差による品質のばらつきを減少させることができる。

さらに、マグネット１３の内周部に第１の着磁パターン、第２の着磁パターンをそれぞれ複数設け、回転軸を中心として均等に配置すると、第１のコイル１２Ａに通電したときに発生する力は、スライダヨーク１５の軸線を中心として複数箇所で働く。このため、スライダヨーク１５の傾きなどにつながらず、スムーズな移動を確保することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

例えば、上記第１、第２の実施の形態では、ステータヨーク１１Ａ，１１Ｂの内周側に雄ねじ形状の磁極部を有するスライダヨーク１５を内周側に配置したが、ステータヨークの外周側に雌ねじ形状の磁極部を有するスライダヨークを配置するようにしてもよい。このようにすると、外周着磁のマグネットを利用することができる。外周着磁は内周着磁よりも容易なため、マグネットの小型化、および駆動装置の高効率化に有利である。

また、上記第２の実施の形態では、レンズを駆動する駆動装置を例示したが、これに限定されず、例えば、工作機械の各種機構の位置決め、自動車のスライド式シートなどの駆動装置に本発明を適用することができる。

本発明の第１の実施の形態である駆動装置を説明するための分解斜視図である。 組立完成状態の駆動装置の軸方向に沿う断面図である。 マグネットの着磁状態を説明するための説明図である。 コイルへの通電によって発生した磁束の流れを説明するための断面図である。 コイルへの通電によって発生した磁束を周方向に展開して外側より見た展開図である。 第１のコイル２Ａおよび第２のコイル２Ｂに通電することで励磁されたスライダヨーク５の動作例を説明するための断面図である。 第１のコイル２Ａおよび第２のコイル２Ｂに通電することで励磁されたスライダヨーク５の動作例を説明するための断面図である。 第１のコイル２Ａおよび第２のコイル２Ｂに通電することで励磁されたスライダヨーク５の動作例を説明するための断面図である。 第１のコイル２Ａおよび第２のコイル２Ｂに通電することで励磁されたスライダヨーク５の動作例を説明するための断面図である。 本発明の第２の実施の形態であるレンズ駆動装置を説明するための分解斜視図である。 組立完成状態のレンズ駆動装置の軸方向に沿う断面図である。 組立完成状態のレンズ駆動装置の径方向に沿う断面図である。 マグネット１３の着磁部の着磁パターンを説明するための展開図である。 従来の駆動装置を説明するための斜視図である。 従来の他の駆動装置を説明するための斜視図である。

符号の説明

１Ａ 第１のステータヨーク
１Ｂ 第２のステータヨーク
２Ａ 第１のコイル
２Ｂ 第２のコイル
３Ａ 第１のマグネット
３Ｂ 第２のマグネット
５ スライダヨーク
１１Ａ 第１のステータヨーク
１１Ｂ 第２のステータヨーク
１２Ａ 第１のコイル
１２Ｂ 第２のコイル
１３ マグネット
１５ スライダヨーク
１７ レンズ

Claims (3)

1. 螺旋状に着磁された第１の着磁パターンと、該第１の着磁パターンに対して所定の位相差を有して螺旋状に着磁され、前記第１の着磁パターンと周方向に並べて配置される第２の着磁パターンとを備えたマグネットと、
   軟磁性材料から形成され、前記マグネットの着磁パターンに沿った磁極部を有し、該マグネットに対して軸方向に移動可能に配置されたスライダヨークと、
   前記マグネットに固定され、前記スライダヨークとともに前記マグネットの第１の着磁パターン部位を径方向に挟む位置に配置された第１のステータヨークと、
   前記マグネットに固定され、前記スライダヨークとともに前記マグネットの第２の着磁パターン部位を径方向に挟む位置に配置された第２のステータヨークと、
   前記第１のステータヨークに固定され、前記スライダヨークの前記磁極部の前記第１のステータヨークと径方向に対向する部位を励磁する第１のコイルと、
   前記第２のステータヨークに固定され、前記スライダヨークの前記磁極部の前記第２のステータヨークと径方向に対向する部位を励磁する第２のコイルと、を備える
   ことを特徴とする駆動装置。
2. 前記マグネットは、前記第１の着磁パターンを有する第１のマグネットと、前記第２の着磁パターンを有する第２のマグネットとによって構成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 請求項１又は２に記載の駆動装置と、該駆動装置の前記スライダヨークの動きに連動してレンズを保持するレンズ保持部を備える
   ことを特徴とするレンズ駆動装置。

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