JP2009189091A - 直線型アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】 直線型アクチュエータの多極磁石の構成を簡略化するとともに、多極磁石を構成する際の作業性を改善し、かつ耐久性を向上する。
【解決手段】 軸方向に複数のＳ極とＮ極が交互に配置された多極磁石１と、この多極磁石１に対して軸方向に相対移動可能に対峙された可動コイル２とを備える直線型アクチュエータであって、多極磁石はロッド状をした等方性磁石材料にＳ極とＮ極を両極とする着磁領域を軸方向にわたって所要のピッチ間隔で複数の領域に形成した多極着磁磁石として構成する。多極磁石の部品点数の削減及び構成の簡略化を図り、軽量化を図り、多極磁石を製造する際の作業性を改善し、かつ接着剤等の劣化が要因となる耐久性を向上する。
【選択図】 図１

Description

本発明は磁石とコイルとで構成され、磁力を利用して直線移動を可能にした直線型アクチュエータに関するものである。

直線型アクチュエータは直線型モータ（リニアモータ）とも称せられるが、磁石によって生じる磁界内に配置したコイルに通電することにより発生する磁力を利用して磁石又はコイルのいずれかを移動させるようにしたものである。例えば、特許文献１には複数の永久磁石を同極同士が互いに対向するように直列配置してＳ極とＮ極を交互に配置した可動子を構成し、この可動子の外周の永久磁石によって生じる磁界領域に固定子としてのコイルを配置したリニアアクチュエータが提案されている。コイルに通流する電流の方向を制御することにより永久磁石の磁界によって所定方向の磁力が発生し、この磁力によって永久磁石、すなわち可動子を直線移動させるものである。このとき永久磁石の同極同士が反発するため隣接する永久磁石を接着している。特許文献２は、永久磁石を固定子とし、コイルを可動子とした直線型アクチュエータであるが、固定子の構成としてブラケットとパイプとの間に複数のリング状の永久磁石を直列状態に挿入し、ナットにて締め付けて隣り合う永久磁石の間を密着させている。また、特許文献３は特許文献１と同様にコイルを固定子とし、永久磁石を可動子とした直線型アクチュエータであるが、可動子としての複数の永久磁石は中心軸の周面に軸方向に一定の間隔をおいて並んで取り付けられている。
特開２００７−２８２４７５号公報 特開平１０−３１３５６６号公報 特表平９−５０２５９７号公報

特許文献１，２に記載の直線型アクチュエータは、いずれも可動子或いは固定子を永久磁石で構成する際に、複数の永久磁石を同極同士を突き合わせた状態で直列に配置する必要があるが、隣接する永久磁石の同極は互いに磁力反発してしまうためこれらを強制的に位置決めして固定するための何らかの固定手段が必要になる。そのため、特許文献１では隣接する永久磁石を接着剤等によって接着しているが、接着する際に接着剤が固まるまで各永久磁石を径方向及び軸方向について位置決め保持しておく必要があり、作業性が極めて悪いとともに、接着力が弱い場合には位置ずれや曲げ変形が生じたり、接着剤の劣化により密接状態がなくなって耐久性の低下という問題が生じる。特許文献２では曲げ強度を保持できる厚さをもつパイプの内部に永久磁石を挿入することで径方向及び軸方向の位置決めを行うとともに、ナットの締め付け力によって隣接する永久磁石の同極を密接させているので作業性、耐久性を改善する上では有効である。しかし、永久磁石の外側に存在するパイプによって永久磁石とその周囲のコイルとを近接させることができなくなり両者間に生じる磁力が低下して直線型アクチュエーテの駆動力が低下してしまう。特許文献３では複数の永久磁石を一定の軸方向間隔をおいて中心軸に接着等により固定しているが、特許文献１，２のように隣接する永久磁石の同極同士を密接状態で固定して直線型アクチュエータを構成する場合には、隣接する永久磁石の磁力反発によって各永久磁石を所定位置に保持しながら接着することが必要であり特許文献１と同様な問題が生じる。また、特許文献３では、永久磁石を等方性磁石によって形成することも開示されているが、形成された等方性磁石を中心軸に対して固定する点においては一軸異方性磁石からなる通常の永久磁石を固定する場合と何ら変わることはなく、前記した作業性や耐久性の問題を解決するものではない。

本発明の目的は、固定子又は可動子としての多極磁石の構成を簡略化するとともに、多極磁石を構成する際の作業性を改善し、かつ耐久性に優れた直線型アクチュエータを提供するものである。

本発明は、軸方向に複数のＳ極とＮ極が交互に配置された多極磁石と、この多極磁石に対して軸方向に相対移動可能に対峙されたコイル体とを備える直線型アクチュエータであって、多極磁石は軸方向にＳ極とＮ極が交互に着磁された一体構成の等方性磁石材料で構成されていることを特徴とする。すなわち、多極磁石はロッド状をした等方性磁石材料にＳ極とＮ極を両極とする着磁領域を軸方向にわたって所要のピッチ間隔で複数の領域に形成した多極着磁磁石として構成している。

また、本発明では、コイル体は前記多極着磁磁石の軸方向に配列されたそれぞれ位相が異なるｕコイル、ｗコイル、ｖコイルからなる３つのコイル（以下、これら３つのコイルを総称して３相コイルと称することもある）で構成されており、当該ｕ，ｗ，ｖの各コイルの軸方向の長さＬはそれぞれ等しくて多極着磁磁石において着磁されたＳ極とＮ極の各着磁領域の軸方向のピッチ間隔３Ｌの１／３の長さであり、またＳ極とＮ極の各着磁領域の軸方向の長さ２Ｌの１／２の長さとすることが好ましい。

本発明によれば、多極磁石を軸方向にＳ極とＮ極が交互に着磁された一体構成の等方性磁石材料で構成しているので、すなわち、ロッド状をした等方性磁石材料にＳ極とＮ極を両極とする着磁領域を軸方向にわたって所要のピッチ間隔で複数の領域に形成した多極着磁磁石として構成しているので、複数の永久磁石を軸方向に配列して機械的に連結した構成の多極磁石に比較して部品点数の削減及び構成の簡略化を図り、さらにはアクチュエータの軽量化も可能になり、これにより多極磁石を構成する際の作業性を改善し、かつ接着剤等の劣化が要因となる耐久性を改善することができる。

本発明において、コイル体は長さ方向に連結された６つのコイルで２つの３相コイルを構成し、これら２つの３相コイルのｕコイル、ｗコイル、ｖコイルがそれぞれ多極着磁磁石の異磁極の着磁領域に対峙するように配列される。あるいは、コイル体は長さ方向に連結された９つのコイルで３つの３相コイルを構成し、これら３つの３相コイルはｕコイル、ｗコイル、ｖコイルが多極着磁磁石の同極性と異極性の着磁領域に対峙されるように配列されてもよい。このように複数の３相コイルで構成することで、アクチュエータの駆動力を複数倍に高めることができる。

次に、本発明の実施例１を図面を参照して説明する。図１（ａ），（ｂ）は本発明の直線型アクチュエータの概念斜視図と概念構成図である。ここでは、円柱ロッド状をした多極着磁磁石１を固定子とし、この多極着磁磁石１の長軸回り方向に対峙するように配置されて当該多極着磁磁石の長さ方向に沿って直線移動する本発明のコイル体としての可動コイル２を可動子として構成した直線アクチュエータとして構成した例を示している。多極着磁磁石１はここでは所要の径寸法及び長さを有する円柱ロッド状をした等方性磁石材料で構成されており、ロッドの軸線に沿った方向、すなわち軸方向に一定の間隔をおいてＳ極とＮ極が交互に着磁されている。すなわち、円柱ロッド状をした無着磁の等方性磁石材料に対して軸方向に所定の間隔で順次着磁処理を行うと、それぞれＳ極とＮ極を両極とする着磁領域が軸方向に所定の間隔で複数配列した状態で形成される。一つの着磁領域ではＳ極とＮ極の各端部の磁力は大きいが、Ｓ極とＮ極の中間領域では磁力が小さくて磁極として実質的に機能しないので、ここでは便宜的に所定以上の磁力を生じる領域をＳ極、またはＮ極として図示している。したがって、この多極着磁磁石は複数のＳ極とＮ極が軸方向に所定のピッチ間隔をおいて交互に配列された構成となり、しかもＮ極では磁力線が多極着磁磁石１のロッド形状の軸線に対して放射方向に向けられ、Ｓ極では磁力線が軸線に対して求心方向に向けられた多極着磁の永久磁石として構成されることになる。

前記可動コイル２は、前記多極着磁磁石１の周囲を囲むようにして多極着磁磁石１のロッド形状の軸線に対して同心の円環状に巻回され、図には表れない直線移動体の一部に支持されている。前記可動コイル２は、ここでは多極着磁磁石１の軸方向に沿って配列されたｕコイル、ｗコイル、ｖコイルの３つのコイルを一体化した３相コイルとして構成されており、図１（ｂ）では説明上ｕ，ｖ，ｗの各コイルはそれぞれ９ターン（９回）だけ巻回されている。そして、ｕ，ｗ，ｖの各コイルのそれぞれの軸方向の長さはＬであり、したがって可動コイル２の全体としての長さは３Ｌとなる。また、ｕ，ｗ，ｖの各コイルの長さＬは前記多極着磁磁石１において着磁されたＳ極とＮ極の各着磁領域の軸方向の着磁ピッチ長３Ｌの１／３に等しく、またＳ極とＮ極のそれぞれの着磁領域の軸方向の長さ２Ｌの１／２に等しくされている。

前記可動コイル２を構成しているｕコイル、ｗコイル、ｖコイルは図２（ａ）に示すように各一端を合一的に接続してＹ結線した上で各他端を電極端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３として図には表れないコントローラを介して３相電源に接続している。コントローラは図２（ｂ）に示すタイミングｔ１〜ｔ６を１周期として各コイルに正、または負の極性の電流を通流するようになっており、これによりｕコイル、ｗコイル、ｖコイルはそれぞれ異なる位相で通電される３相コイルを構成していることになる。

この実施例１の直線型アクチュエータによれば、可動コイルが図１の位置にあるとき、すなわち図３（ａ）の位置にあるときに、可動コイル２のｕコイル、ｗコイル、ｖコイルに対して図２（ｂ）のタイミングｔ１の電流を流すと、ｕコイル及びｖコイルにのみ電流が流され、これら両コイルにおける通流方向と多極着磁磁石１のＳ極とＮ極による磁界とでフレミングの左手の法則により両コイルに右方向の駆動力が発生し、可動コイル２が距離Ｌだけ右方向に移動する。次いで、次に図２（ｂ）のタイミングｔ２の電流を流すと、図３（ｂ）のように、ｗコイル及びｖコイルにのみ電流が流され、これら両コイルにおける通流方向と永久磁石のＮ極による磁界とでフレミングの左手の法則により両コイルに右方向の駆動力が発生し、可動コイル２がさらに距離Ｌだけ右方向に移動する。次に、図２（ｂ）のタイミングｔ３の電流を流すと、図３（ｃ）のように、ｗコイル及びｕコイルにのみ電流が流され、これら両コイルにおける通流方向と多極着磁磁石のＮ極による磁界とでフレミングの左手の法則により両コイルに右方向の駆動力が発生し、可動コイル２がさらに距離Ｌだけ右方向に移動する。したがって、この半周期の通電制御によって可動コイルは距離３Ｌだけ右方向に移動することになる。さらに、図２（ｂ）のタイミングｔ４の電流を流すと、図３（ｄ）のように、ｖコイル及びｕコイルにのみ電流が流され、これら両コイルにおける通流方向と多極着磁磁石のＮ極とＳ極による磁界とでフレミングの左手の法則により両コイルに右方向の駆動力が発生し、可動コイル２がさらに距離Ｌだけ右方向に移動する。同様にしてタイミングｔ５，ｔ６の通電を行うことにより、図示は省略するが３相コイルは更に右方向に移動され、結局タイミングｔ１からｔ６までの１周期で可動コイルは６Ｌだけ右方向に移動することになる。なお、通電制御を図２（ｂ）のタイミングｔ６からｔ１に向けて制御すれば１周期の電流制御で可動コイルを前記と反対に６Ｌだけ左方向に移動することになる。これにより、可動コイル、すなわち可動子を多極着磁磁石１に沿って直線往復移動制御でき、直線型アクチュエータが構成されることになる。

このように実施例１では、固定子としての多極磁石をロッド状をした等方性磁石材料に対して長さ方向に交互の磁極を構成するように着磁を行った多極着磁磁石１で構成しているので、特許文献１〜３のようにそれぞれ個別に着磁されている複数の磁石を機械的に連結して構成した多極磁石に比較すると、１つの磁石材料で構成できるので部品点数を削減し、低コストに製造できるとともに、複数の磁石を連結して一体化させるための構成が不要であり、固定子としての多極磁石の構成を簡略化して小型化・軽量化を図るとともに、構成する際の作業性を改善することができる。また、個別の磁石を接着した場合のような、接着力の低下による位置ずれや曲げ変形が生じたり、接着剤の劣化による耐久性の低下という問題もなく高寿命の直線型アクチュエータが得られる。

また、このように構成した多極着磁磁石１は製造に際しては等方性磁石材料に対して任意のピッチ間隔で着磁を行うことで軸方向に配列したＳ極とＮ極の着磁領域を任意のピッチ間隔で、しかも任意の軸方向の長さ領域に形成することができるようになる。これにより、３相コイルを構成しているｕコイル、ｗコイル、ｖコイルをそれぞれ多極着磁磁石１のＳ極、Ｎ極、及びこれらの間の領域にそれぞれ対峙させる構成が実現でき、前記した直線駆動が可能になる。特に、可動コイル２に既存のコイルを使用するような場合には、可動コイルの規格に合わせて着磁領域やピッチ間隔の長さを適合化した多極磁石を製造することも容易であり、直線型アクチュエータの設計、製造を容易に行うことができる。また、着磁領域やピッチ間隔の長さを任意に設計することで可動子の１ピッチ動作長を任意に設計することが可能な直線型アクチュエータを得ることも可能になる。

ここで、前記可動コイル２のｕコイル、ｗコイル、ｖコイルは、図４（ａ）のようにｕ，ｗ，ｖの各コイルの各端をリング状に接続してデルタ結線した上で各端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を図には表れないコントローラを介して３相電源に接続してもよい。この場合には、図４（ｂ）に示すタイミングｔ１〜ｔ６を１周期として各コイルに正、又は負の極性の電流を通流すれば、図３で説明したと同様に１周期で６Ｌの距離だけ可動コイルを右方向または反対の左方向に直線往復移動制御することが可能である。

図５（ａ）は実施例２の直線型アクチュエータの概念構成図である。多極磁石としての多極着磁磁石１の構成は実施例１と同じである。本発明のコイル体としての可動コイル２Ａについては、可動コイル２Ａを構成している３相コイルは実施例１と同様の３相コイルが軸方向に２つ連結した構成とされている。すなわちそれぞれ３相コイルを構成している各３つのコイルはｕコイル、ｗコイル、ｖコイルのそれぞれの軸方向の長さや巻回数は実施例１と同じであるが、ここでは２つの３相コイルを構成する６つのコイルのうち、２つのｕコイル（ｕ１コイル，ｕ２コイル）、２つのｖコイル（ｖ１コイル，ｖ２コイル）、２つのｗコイル（ｗ１コイル，ｗ２コイル）は軸方向に並べて配列した構成としている。すなわち、図５（ａ）の左から右に向けてｕ１コイル・ｗ１コイル・ｖ１コイル・ｕ２コイル・ｗ２コイル・ｖ２コイルの順に配列した構成となっている。このとき、ｕ，ｗ，ｖの各コイルはそれぞれ多極着磁磁石１のＳ極及びＮ極に対し異極性の磁極に対峙されることになる。その上で、ｕ１コイルとｕ２コイル、ｗ１コイルとｗ２コイル、ｖ１コイルとｖ２コイルをそれぞれ直列接続した上で、図５（ｂ）に示すようにＹ結線し、コントローラを介して電源に接続している。

この実施例２の直線型アクチュエータによれば、可動コイル２Ａの直線移動動作は基本的には図３で説明した実施例１の動作と同じであるが、２つの３相コイルにおける通電はｕ，ｗ，ｖの各コイルの対称配置に伴って対称動作となる。例えば、可動コイル２Ａが図５（ａ）の位置にあるときに、ｕ１コイル、ｕ２コイル、ｗ１コイル、ｗ２コイル、ｖ１コイル、ｖ２コイルに対して図２（ｂ）のタイミングｔ１の電流を流したときには、ｕ１コイルは多極着磁磁石１の一つのＮ極の磁界によって右方向の駆動力が発生し、ｕ２コイルは多極着磁磁石１の別のＳ極の磁界によって右方向の駆動力が発生する。また、同時にｖ１コイルは一つのＳ極の磁界によって右方向の駆動力が発生し、ｖ２コイルは同じＮ極の磁界によって右方向の駆動力が発生する。すなわち、２つの３相コイルを構成している６つのｕ，ｗ，ｖの各コイルの通電によって別のＳ極又はＮ極の磁界によって駆動力が発生することになる。以降のタイミングｔ２〜ｔ６においても同様である。これにより、実施例１と同様にして図２（ｂ）に示したタイミングｔ１からｔ６までの１周期で可動コイル２Ａは６Ｌだけ右方向に移動することになる。タイミングｔ６からｔ１に向けて制御すれば１周期の電流制御で可動コイル２Ａを６Ｌだけ左方向に移動できることも同じである。実施例２では、それぞれのタイミングｔ１〜ｔ６において合計で６つあるｕ，ｗ，ｖコイルのうち４つのコイルにおいて駆動力が生じるので、駆動力が実施例１の２倍の直線型アクチュエータが構成できる。この実施例２の直線型アクチュエータについても、多極着磁磁石１を等方性磁石材料に対して多極着磁を行って構成しているので、部品点数の削減、構成の簡略化及び製造時の作業性を改善し、高寿命で信頼性の高い直線型アクチュエータが構成できる。

ここで、前記可動コイル２Ａのｕ１コイル、ｕ２コイル、ｗ１コイル、ｗ２コイル、ｖ１コイル、ｖ２コイルは、図５（ｃ）のようにデルタ結線した上でコントローラを介して３相電源に接続してもよい。この場合には、ｕコイル、ｗコイル、ｖコイルに対しては、図４（ｂ）に示すタイミングで正、又は負の極性の電流を通流すれば、前述と同様に１周期で６Ｌの距離だけ可動コイルを右方向または左方向に直線往復移動制御することが可能である。

図６（ａ）は実施例３の概念構成図である。多極磁石としての多極着磁磁石１の構成は実施例１と同じである。可動コイル２Ｂについては、可動コイル２Ｂを構成している９つのコイルは３つの３相コイルを軸方向に連結した構成としており、各３相コイルを構成している各３つのｕコイル、ｗコイル、ｖコイルのそれぞれの軸方向の長さや巻回数は実施例１と同じであるが、ここでは３つの３相コイルのそれぞれのｕコイル（ｕ１コイル，ｕ２コイル，ｕ３コイル）、ｖコイル（ｖ１コイル，ｖ２コイル，ｖ３コイル）、ｗコイル（ｗ１コイル，ｗ２コイル，ｗ３コイル）については、ｕ１とｕ２とｕ３，ｗ１とｗ２とｗ３，ｖ１とｖ２とｖ３は軸方向に同じ順序で配列している。すなわち、図の左から右に向けてｕ１コイル・ｗ１コイル・ｖ１コイル・ｕ２コイル・ｗ２コイル・ｖ２コイル・ｕ３コイル・ｗ３コイル・ｖ３コイルの順に配列した構成となっている。これにより、ｕ，ｗ，ｖの各コイルは多極着磁磁石１のＳ極及びＮ極の同極性の磁極に対峙されることになる。その上で、ｕ１コイルとｕ２コイルとｕ３コイル、ｗ１コイルとｗ２コイルとｗ３コイル、ｖ１コイルとｖ２コイルとｖ３コイルはそれぞれ直列接続した上で、図６（ｂ）に示すようにＹ結線して電源に接続している。

この実施例３の直線型アクチュエータによれば、可動コイル２Ｂの直線移動動作は基本的には図３で説明した実施例１の動作と同じであるが、３つの３相コイルを構成している９つのコイルにおける通電方向はコイルの配置に伴って同じあるいは逆になる。例えば、可動コイル２Ｂが図６（ａ）の位置にあるときに、ｕ１〜ｕ３コイル、ｗ１〜ｗ３コイル、ｖ１〜ｖ３コイルに対して図２（ｂ）のタイミングｔ１の電流を流したときには、ｕ１コイルは多極着磁磁石１の一つのＮ極の磁界によって右方向の駆動力が発生し、ｕ２コイルは立設するＳ極の磁界によって、またｕ３コイルは別のＮ極の磁界によってそれぞれ右方向の駆動力が発生する。また、同時にｖ１コイルは一つのＳ極の磁界によって右方向の駆動力が発生し、Ｖ２コイルは隣接するＮ極の磁界によって、またｖ３コイルは別のＳ極の磁界によってそれぞれ右方向の駆動力が発生する。すなわち、３つの３相コイルを構成している９つのコイルのｕ，ｗ，ｖの各コイルの通電によってＳ極又はＮ極の磁界によって駆動力が発生することになる。以降のタイミングｔ２〜ｔ６においても同様である。これにより、実施例１及び実施例２と同様にして図２（ｂ）に示したタイミングｔ１からｔ６までの１周期で可動コイル２Ｂは６Ｌだけ右方向に移動することになる。タイミングｔ６からｔ１に向けて制御すれば１周期の電流制御で可動コイル２Ｂを６Ｌだけ左方向に移動できることも同じである。実施例３では、それぞれのタイミングｔ１〜ｔ６において合計で９つあるｕ，ｗ，ｖコイルのうち６つのコイルでの駆動力が生じるので、駆動力が実施例１の３倍の直線型アクチュエータが構成できる。この実施例３の直線型アクチュエータについても、多極着磁磁石１を等方性磁石材料に対して多極着磁を行って構成しているので、構成の簡略化及び製造時の作業性を改善し、高寿命で信頼性の高い直線型アクチュエータが構成できる。

ここで、前記可動コイルのｕ１コイル、ｕ２コイル、ｕ３コイル、ｗ１コイル、ｗ２コイル、ｗ３コイル、ｖ１コイル、ｖ２コイル、ｖ３コイルは、図６（ｃ）のようにデルタ結線した上でコントローラを介して３相電源に接続してもよい。この場合には、ｕコイル、ｗコイル、ｖコイルに対しては、実施例１と同様に図４（ｂ）に示すタイミングで正、又は負の極性の電流を通流すれば、前述と同様に１周期で６Ｌの距離だけ可動コイルを右方向または左方向に直線往復移動制御することが可能である。

図７は実施例１，２，３のいずれかの直線型アクチュエータをデジタルカメラのレンズ機構に適用した実施例４の概念構成斜視図である。図には表れないカメラボディ内に前群レンズ１１とシャッター機構１３と後群レンズ１２とが光軸上に配置されており、さらに後群レンズ１２の後側に撮像素子１４が配置されている。このレンズ機構ではシャッター機構１３が開動作したときに前群レンズ１１と後群レンズ１２で結像した被写体像を撮像素子１４に結像して撮像を行うものであることは言うまでもない。前群レンズ１１と後群レンズ１２は所要形状及び枚数のレンズを前群レンズ枠１１Ａと後群レンズ枠１２Ａ内にそれぞれ組み込んだ構成であり、それぞれシャッター機構１１から前後に延びる一対（２本）のレンズ枠ガイド１５，１６によって光軸方向に移動可能に支持されている。前群レンズ１１の駆動機構としてここでは実施例１の直線型アクチュエータ１０が用いられている。すなわち、前記シャッター機構１３から前方に向けて円柱ロッド状をした多極着磁磁石１が延長配置され、この多極着磁磁石１を包囲するように配置された可動コイル２が前群レンズ枠１１Ａに固定されている。この可動コイル２は図１に示したようにｕコイル、ｖコイル、ｗコイルからなる３相コイルとして構成されていることは言うまでもなく、各コイルには図には表れない配線によって実施例１と同様な通電制御が行われる。また、前記後群レンズ１２の光軸方向の移動機構として、ここではカメラボディに支持されて図には表れないモータ駆動回路によって回転制御されるステップモータ１７が用いられており、このステップモータ１７の回転軸にリードスクリュー１８が一体に設けられ、このリードスクリュー１８に螺合してリードスクリュー１８の回転に伴って光軸方向に移動する可動ナット１９が後群レンズ枠１２Ａの一部に固定されている。

このレンズ機構では、モータ駆動回路によってステップモータ１７の回転角を制御することによりリードスクリュー１８の回転量が制御され、これに螺合している可動ナット１９がリードスクリュー１８に沿って光軸方向に移動され、この可動ナット１９と一体の後群レンズ枠１２Ａがレンズ枠ガイド１６に沿って光軸方向に移動されるため後群レンズ１１の光軸方向の位置が制御される。また、前群レンズ１１においては、直線型アクチュエータ１０を構成している可動コイル２に対する電流を制御することによって実施例１において説明したように可動コイル２は多極着磁磁石１に対する光軸方向の位置が変化され、可動コイル２と一体の前群レンズ枠１１Ａはレンズ枠ガイド１５に沿って光軸方向に移動されるため前群レンズ１１の光軸方向の位置が制御される。これにより、前群レンズ１１と後群レンズ１２を所望の光軸方向の位置に制御し、レンズ機構のズーム制御やフォーカス制御が行われ、撮像素子１４による撮像が可能になる。

実施例４では、前群レンズ１１の駆動機構として実施例１の構成の直線型アクチュエータ１０を採用しているので、後群レンズ１２の駆動機構のようなステップモータ１７は不要であり、多極着磁磁石１と可動コイル２のみで構成できるので小型軽量化に有利になる。特に、多極着磁磁石１はロッド状をした等方性磁石材料に多極着磁した構成であるので、固定子としての多極着磁磁石の構成を簡略化して小型化・軽量化を図るとともに、構成する際の作業性を改善し、しかも接着力の低下による位置ずれや曲げ変形が生じたり、接着剤の劣化による耐久性の低下という問題もなく信頼性が高く高寿命のレンズ駆動機構が得られる。

実施例１〜４では、多極着磁磁石を固定子とし、コイルを可動子として構成した直線型アクチュエータを示しているが、コイルを固定子とし、多極着磁磁石を可動子として構成した直線アクチュエータを得ることも可能である。このように多極着磁磁石を可動子として構成した場合には、多極着磁磁石を一体構成の等方性磁石材料で構成することで可動子の構成を簡略化及び軽量化することができ、複数の磁石を連結した多極磁石を可動子として構成した従来の直線型アクチュエータに比較して移動応答性にすぐれた直線アクチュエータを得ることが可能になる。

実施例１の直線型アクチュエータの外観図と概念構成図である。 ３相コイルのＹ結線図と通電タイミング図である。 実施例１の直線型アクチュエータの動作を説明する概念図である。 デルタ結線図と通電タイミング図である。 実施例２の直線型アクチュエータの概念構成図とＹ結線図及びΔ結線図である。 実施例３の直線型アクチュエータの概念構成図とＹ結線図及びΔ結線図である。 実施例４のレンズ駆動機構の外観図である。

符号の説明

１ 固定子としての多極磁石（多極着磁磁石）
２，２Ａ，２Ｂ 可動子としての可動コイル（３相コイル）
１０ 直線型アクチュエータ
１１ 前群レンズ
１２ 後群レンズ
１３ シャッター機構
１４ 撮像素子
１５，１６ レンズ枠ガイド
１７ ステップモータ
１８ リードスクリュー
１９ 可動ナット

Claims (9)

1. 軸方向に複数のＳ極とＮ極が交互に配置された多極磁石と、この多極磁石に対して軸方向に相対移動可能に対峙されたコイル体とを備える直線型アクチュエータであって、前記多極磁石は軸方向にＳ極とＮ極が交互に着磁された一体構成の等方性磁石材料で構成されていることを特徴とする直線型アクチュエータ。
2. 前記多極磁石はロッド状をした等方性磁石材料にＳ極とＮ極を両極とする着磁領域を軸方向にわたって所要のピッチ間隔で複数の領域に形成した多極着磁磁石として構成されていることを特徴とする請求項１に記載の直線型アクチュエータ。
3. 前記コイル体は前記多極着磁磁石の軸方向に配列されたそれぞれ位相が異なるｕコイル、ｗコイル、ｖコイルの３つのコイルで構成された３相コイルとして構成されており、当該ｕ，ｗ，ｖの各コイルの軸方向の長さＬはそれぞれ等しくて前記多極着磁磁石において着磁されたＳ極とＮ極の各着磁領域の軸方向のピッチ間隔３Ｌの１／３の長さであり、またＳ極とＮ極の各着磁領域の軸方向の長さ２Ｌの１／２の長さであることを特徴とする請求項２に記載の直線型アクチュエータ。
4. 前記コイル体は長さ方向に連結された６つのコイルからなる２つの３相コイルで構成され、これら２つの３相コイルの前記ｕコイル、ｗコイル、ｖコイルがそれぞれ前記多極着磁磁石の同極性の着磁領域に対峙されるように配列されていることを特徴とする請求項３に記載の直線型アクチュエータ。
5. 前記可動コイル体は長さ方向に連結された９つのコイルからなる３つの３相コイルで構成され、これら３つの３相コイルの前記ｕコイル、ｗコイル、ｖコイルがそれぞれ前記多極着磁磁石の同極性の着磁領域に対峙されるように配列されていることを特徴とする請求項３に記載の直線型アクチュエータ。
6. 前記コイル体のｕコイル、ｗコイル、ｖコイルはＹ字結線あるいはデルタ結線されていることを特徴とする請求項３ないし５のいずれかに記載の直線型アクチュエータ。
7. 前記多極磁石を固定子とし、前記コイル体を可動子として構成したことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の直線型アクチュエータ。
8. 前記多極磁石を可動子とし、前記コイル体を固定子として構成したことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の直線型アクチュエータ。
9. カメラのレンズ駆動機構に適用され、前記多極磁石をカメラのレンズ光軸方向に延長配置し、前記コイル体をレンズ枠に配置したことを特徴とする請求項７に記載の直線型アクチュエータ。
   
   

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