JP2010233277A - Electromagnetic transducer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁トランスデューサに関する。 The present invention relates to an electromagnetic transducer.
コイルと永久磁石との間で作用する電磁力を利用して、永久磁石を有する可動部を駆動させるリニア電磁トランスデューサ（可動磁石型のリニアモータ装置）が注目されている（たとえば、特許文献１参照）。 A linear electromagnetic transducer (movable magnet type linear motor device) that drives a movable part having a permanent magnet by using an electromagnetic force acting between a coil and a permanent magnet has attracted attention (for example, see Patent Document 1). ).
上記特許文献１に記載のリニア電磁トランスデューサ（リニアモータによるカーテン開閉装置）は、所定形状の支持体（カーテンレール）の内部上部に設けられ、コイルを複数個並べて構成された固定部と、この固定部に対向した位置に移動可能に設けられ、永久磁石を有して構成された可動部と、を備える。そして、選択されたコイルに通電することで発生する磁界と、可動部の永久磁石との間に働く電磁力により推力を生じさせ、可動部を支持体（カーテンレール）の内側壁に沿って移動させる。こうした可動部にはその移動によって従動的に移動する移動体（カーテンリングとこれに吊持されたカーテン）が連結されており、この移動体の移動（可動部に連動した移動）によりカーテンが開閉されるようになっている。
ところで、こうしたリニア電磁トランスデューサに採用される可動部（上記特許文献１では、多極着磁された永久磁石）は、一般に角型（所定の厚みを有する直方体）の形状のもので構成される。そして、こうした可動部は支持体（カーテンレール）の内側壁と所定の間隔を介して対向した位置に保持される。このため、外力を受けて可動部がその駆動方向に対して左右に傾いた場合には、可動部の角部分が支持体（カーテンレール）の内側壁に接触し、可動部の移動を阻害する力が可動部に働くことがある。これにより、可動部の移動が遅延したりして、可動部を再現よく安定して駆動させることが難しくなる問題が生じる。
By the way, the movable part (in the above-mentioned
これに対して、可動部を再現よく安定して駆動させるために、こうした力を打ち消す分の電流をコイルにさらに印加して可動部の推力を増加させることが考えられるが、リニア電磁トランスデューサの消費電力を増大させてしまうという別の問題が発生することになる。 On the other hand, in order to drive the movable part in a reproducible and stable manner, it may be possible to increase the thrust of the movable part by further applying a current to cancel the force to the coil. Another problem of increasing the power will occur.
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、消費電力の増加が抑制され、駆動信頼性の向上した電磁トランスデューサを提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an electromagnetic transducer in which an increase in power consumption is suppressed and driving reliability is improved.
上記目的を達成するために、本発明に係る電磁トランスデューサは、複数の電流線が所定間隔で形成された基板と、電流線の配列方向に沿って基板上に設けられたガイド枠と、磁極を有する面が電流線と対向して設けられ、電流線上をガイド枠に沿って移動可能に保持された可動部と、を備え、前記可動部は、ガイド枠との対向面がその移動方向に沿って凸状の曲面を有していることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an electromagnetic transducer according to the present invention includes a substrate on which a plurality of current lines are formed at predetermined intervals, a guide frame provided on the substrate along the arrangement direction of the current lines, and a magnetic pole. And a movable portion that is provided to face the current line and is movably held on the current line along the guide frame. The movable portion has a surface facing the guide frame along the moving direction. And has a convex curved surface.
本発明によれば、消費電力の増加が抑制され、駆動信頼性の向上した電磁トランスデュ
ーサが提供される。
According to the present invention, an electromagnetic transducer in which an increase in power consumption is suppressed and driving reliability is improved is provided.
以下、本発明を具現化した実施形態について図面に基づいて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る電磁トランスデューサの一例（リニアモータ装置）である。図１（Ａ）はリニアモータ装置の上面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った概略断面図、図１（Ｃ）は図１（Ａ）のＹ−Ｙ線に沿った概略断面図である。また、図２は図１の電磁トランスデューサを構成する可動部を示し、図２（Ａ）は可動部の斜視図、図２（Ｂ）は可動部の上面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is an example (linear motor device) of an electromagnetic transducer according to a first embodiment of the present invention. 1A is a top view of the linear motor device, FIG. 1B is a schematic cross-sectional view taken along line XX in FIG. 1A, and FIG. 1C is Y- in FIG. 1A. It is a schematic sectional drawing in alignment with Y line. 2 shows a movable portion constituting the electromagnetic transducer of FIG. 1, FIG. 2 (A) is a perspective view of the movable portion, and FIG. 2 (B) is a top view of the movable portion.
第１実施形態の電磁トランスデューサ（リニアモータ装置１００）は、複数個のコイル２が所定間隔で形成された固定部１と、コイル２の配列方向に沿って固定部１上に設けられたガイド枠４と、磁極面（Ｎ極を有する面）がコイル２と対向して設けられ、ガイド枠４に沿って移動可能に保持された可動部５と、を備えている。そして、可動部５は、ガイド枠４と接触する際に線接触（上面から見て点接触）となるように、ガイド枠４の内側壁との対向面がその移動方向に沿った凸状の曲面部５ａとなっている。
The electromagnetic transducer (linear motor device 100) of the first embodiment includes a
具体的には以下の通りである。 Specifically, it is as follows.
固定部１には、図１に示すように、その上面に複数個のコイル２が所定間隔で連続して並べられている。そして、こうした複数個のコイル２を覆うように保護膜３が形成されている。また、固定部１の保護膜３上にはコイル２の配列方向に沿って可動部５の移動をガイドするガイド枠４が設けられている。そして、こうした固定部１は、たとえば、トランスデューサの筐体などに固定されている。各コイル２は、たとえば、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）などの金属材料からなる電流線で構成され、複数個のコイル２は、たとえば、所定方向に直線状に配列して設けられている。そして、各コイル２への印加電流を制御し、選択されたコイル２に発生する磁界と可動部５との間に働く電磁力により、可動部５に対して推力（引力または斥力）が作用するようになっている。
As shown in FIG. 1, a plurality of
可動部５には、フェライトやネオジウムなどの強磁性材料からなる永久磁石（単極磁石）が採用され、図２に示すように、磁石の厚み方向（コイル２に発生する磁界と同一の方向）に着磁され、凸状の曲面部５ａと平面部５ｂとからなる側面を有する薄板状のもので構成されている。ここで、凸状の曲面部５ａとしては、たとえば、円弧（円を形づくる曲線の一部分）により構成される曲面であることがより好ましい。可動部５の大きさは、図１に示すように、およそコイル２つ分の大きさに形成されている。そして、この可動部５の磁極面（Ｎ極を有する面）が固定部１上に配置されたコイル２と対向するように設置されるとともに、可動部５がガイド枠４と接触する場合に線接触（上面から見て点接触）となるように、ガイド枠４の内側壁との対向面がその移動方向に沿った凸状の曲面部５ａとなるように設置されている。そして、このように設置された可動部５は、各コイル２への印加電流を制御することにより、固定部１の保護膜３上をコイル２の配列方向（ガイド枠４の内側壁）に沿って相対移動できるようになっている。
The
なお、固定部１は本発明の「基板」、ガイド枠４は本発明の「ガイド枠」、コイル２は本発明の「電流線」、可動部５は本発明の「可動部」、及び凸状の曲面部５ａは本発明の「凸状の曲面」の一例である。
The
次に第１実施形態に係る電磁トランスデューサ（リニアモータ装置１００）の動作について説明する。 Next, the operation of the electromagnetic transducer (linear motor device 100) according to the first embodiment will be described.
まず、可動部５を駆動すべき方向（たとえば、駆動方向Ａ１）に対して、可動部５の前
方に位置するコイルに可動部５との電磁力が引力として作用する電流を印加するとともに、後方に位置するコイルに可動部５との電磁力が斥力として作用する電流を印加することで、可動部５に対して駆動方向Ａ１への推力を生じさせて駆動する。その後、順次電流を印加するコイルを駆動方向Ａ１に移動させて切り替えていくことで、可動部５に対して駆動方向Ａ１への推力を連続的に生じさせ、可動部５を移動させる。このようにして、可動部５はコイル２上をガイド枠４に沿って移動する。
First, with respect to the direction in which the
本実施形態では、可動部５の、ガイド枠４との対向面が凸状の曲面部５ａとなっているので、外力を受けて可動部５がその駆動方向Ａ１に対して左右に位置ずれして接触する場合には、図３（Ａ）に示すように、可動部５とガイド枠４との接触部分６が線接触となり、従来のように面接触となる場合に比べて、接触時の摩擦力が小さくなる。また、外力を受けて可動部５がその駆動方向Ａ１に対して左右に傾いた状態でガイド枠４と接触する場合には、図３（Ｂ）に示すように、接触部分６ａで線接触（上面から見て点接触）の状態を維持しながら移動することができる。そして、可動部５は、接触した状態でも凸状の曲面部５ａの曲面に沿って回転することにより、図３（Ｂ）の状態（傾いた状態）から図３（Ａ）の状態（通常の状態）に戻ることができる。
In the present embodiment, since the surface of the
本発明の第１実施形態に係る電磁トランスデューサによれば、以下の効果を得ることができる。 According to the electromagnetic transducer according to the first embodiment of the present invention, the following effects can be obtained.
（１）可動部５の、ガイド枠４との対向面を凸状の曲面部５ａとしたことで、外力を受けて可動部５がその駆動方向Ａ１に対して左右に傾いた状態でガイド枠４と接触する場合でも、従来のように可動部の角部分が接触して可動部の移動を阻害する力が働くことはなく、可動部５をスムーズに安定して移動させることができる。これは、可動部５が左右に傾いた状態で接触しても、従来のように突き当たる角部分がないためである。これにより、従来のように可動部の移動を阻害する力を打ち消す分の電流をコイルにさらに印加して可動部の推力を増加させる必要がなくなり、こうした対策による消費電力の増加を抑制することができる。この結果、消費電力の増加が抑制され、駆動信頼性の向上した電磁トランスデューサが提供される。
(1) Since the surface of the
（２）可動部５の、ガイド枠４との対向面をその移動方向に沿った凸状の曲面部５ａとしたことで、外力を受けて可動部５がその駆動方向Ａ１に対して左右に位置ずれして接触しても、可動部５とガイド枠４との接触部分６が線接触となり、従来のように面接触となる場合に比べて、接触時の摩擦力が小さくなる。これにより、従来の摩擦力を打ち消す分の電流をコイルにさらに印加して可動部の推力を増加させる必要がなくなり、消費電力の増加を抑制することができる。この結果、消費電力の増加がさらに抑制された電磁トランスデューサが提供される。
(2) Since the surface of the
（３）可動部５の、ガイド枠４との対向面をその移動方向に沿った凸状の曲面部５ａとしたことで、可動部５が傾いた状態でガイド枠４と接触しても、可動部５とガイド枠４との接触部分６ａが線接触（上面から見て点接触）となる。このため、上記（２）と同様の効果を享受することができる。
(3) Since the surface of the
（４）可動部５の、ガイド枠４との対向面をその移動方向に沿った凸状の曲面部５ａとしたことで、可動部５が傾いた状態でガイド枠４と接触しても、可動部５は、線接触（上面から見て点接触）する状態を維持しながら凸状の曲面部５ａの曲面に沿って、通常の状態（駆動方向Ａ１に対して左右に傾いていない状態）に戻ることができるので、可動部５を安定して移動させることができる。
(4) By making the surface of the
（５）可動部５の曲面部５ａを円弧からなる曲面とした場合には、凸状の曲面部５ａがガイド枠４との接触部分６（あるいは接触部分６ａ）を中心に対称性を有するので、可動
部５が曲面部５ａの曲面に沿ってスムーズに回転しやすくなり、上記（４）の効果をより顕著に享受することができる。
(5) When the
（第２実施形態）
図４は本発明の第２実施形態に係る電磁トランスデューサの一例（振動モータ装置）である。図４（Ａ）は振動モータ装置の上面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った概略断面図、図４（Ｃ）は図４（Ａ）のＹ−Ｙ線に沿った概略断面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 4 shows an example (vibration motor device) of an electromagnetic transducer according to the second embodiment of the present invention. 4A is a top view of the vibration motor device, FIG. 4B is a schematic cross-sectional view taken along line XX of FIG. 4A, and FIG. 4C is Y- It is a schematic sectional drawing in alignment with Y line.
第２実施形態の電磁トランスデューサ（振動モータ装置２００）は、２つのコイル１２が所定の位置に形成された固定部１１と、コイル１２の周囲に沿って固定部１１上に設けられたガイド枠１４と、磁極面（Ｎ極を有する面）がコイル１２と対向して設けられ、ガイド枠１４に沿って移動可能に保持された可動部１５と、を備えている。可動部１５（可動部１５の平面部１５ｂ）にはバネ駆動体１６が連結され、このバネ駆動体１６により可動部１５がガイド枠１４に沿って駆動方向Ａ１およびＡ２の往復運動を行うように構成されている。そして、可動部１５は、ガイド枠１４と接触する際に線接触（上面から見て点接触）となるように、ガイド枠１４の内側壁との対向面がその移動方向に沿った凸状の曲面部１５ａとなっている。
The electromagnetic transducer (vibration motor device 200) of the second embodiment includes a fixed
具体的には以下の通りである。 Specifically, it is as follows.
固定部１１には、図４に示すように、２つのコイル１２が所定の位置に形成され、こうしたコイル１２を覆うように保護膜１３が形成されている。そして、固定部１１の保護膜１３上には２つのコイル１２を取り囲むようにガイド枠１４が設けられている。そして、各コイル１２への印加電流を制御し、コイル１２に発生する磁界と可動部１５との間に働く電磁力により、可動部１５に対して所定方向への推力が作用するようになっている。
As shown in FIG. 4, two
可動部１５は、第１実施形態と同様、コイル１２に発生する磁界と同一の方向（磁石の厚み方向）に着磁され、凸状の曲面部１５ａと平面部１５ｂとからなる側面を有する薄板状の形状のもので構成されている。ここで、凸状の曲面部１５ａとしては、たとえば、円弧により構成される曲面であることがより好ましい。可動部１５の大きさは、図４に示すように、およそコイル１つ分の大きさに形成されている。そして、可動部１５は、磁極面（Ｎ極を有する面）が固定部１１上に配置されたコイル１２と対向するように設置されるとともに、可動部１５がガイド枠１４と接触する場合に線接触（上面から見て点接触）となるように、ガイド枠１４の内側壁との対向面がその移動方向に沿った凸状の曲面部１５ａとなるように設置されている。そして、可動部１５（可動部１５の平面部１５ｂ）は、バネ駆動体１６を介してガイド枠１４と連結されている。
Similar to the first embodiment, the
バネ駆動体１６は、図４に示すように、可動部１５（可動部１５の平面部１５ｂ）の両側に接続されており、可動部１５は、このバネ駆動体１６によりガイド枠１４の内側壁に沿って駆動方向Ａ１およびＡ２の往復運動を行い、定位置に戻ることができるようになっている。
As shown in FIG. 4, the
なお、固定部１１は本発明の「基板」、ガイド枠１４は本発明の「ガイド枠」、コイル１２は本発明の「電流線」、可動部１５は本発明の「可動部」、及び凸状の曲面部１５ａは本発明の「凸状の曲面」の一例である。
The fixed
次に第２実施形態に係る電磁トランスデューサ（振動モータ装置２００）の動作について説明する。 Next, the operation of the electromagnetic transducer (vibration motor device 200) according to the second embodiment will be described.
まず、図４（Ａ）に示した状態で、可動部１５の右側に位置するコイルに可動部１５との電磁力が引力として作用する電流を印加するとともに、左側に位置するコイルに可動部１５との電磁力が斥力として作用する電流を印加することで、可動部１５に対して右側方
向（駆動方向Ａ１）への推力を生じさせて移動させる。その後、可動部１５が右側に移動した状態で、それぞれのコイルに流す電流の向きを切り替え、右側のコイルに斥力として作用する電流を印加し、左側のコイルに引力として作用する電流を印加することで、可動部１５に対して左側方向（駆動方向Ａ２）への推力を生じさせて移動させる。連続的にコイルへの電流の切替制御を行うことで、ガイド枠１４に沿った可動部１５の往復運動が持続し、振動モータとして機能する。なお、バネ駆動体１６の固有振動数に合わせて、可動部１５の往復周波数を制御することにより、バネ駆動体１６を共振させることでき、振動モータとして効率的な振動の発生が可能になる。
First, in the state shown in FIG. 4A, a current that acts as an attractive force of electromagnetic force with the
本発明の第２実施形態に係る電磁トランスデューサによれば、可動部の、ガイド枠との対向面をその移動方向に沿った凸状の曲面部としたことで、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。 According to the electromagnetic transducer according to the second embodiment of the present invention, the surface of the movable portion facing the guide frame is a convex curved surface portion along the moving direction, so that the same effect as in the first embodiment can be obtained. Can be obtained.
（第３実施形態）
図５は本発明の第３実施形態に係る電磁トランスデューサの一例（振動モータ装置）の上面図である。第２実施形態と異なる箇所は、可動部２５として円板（円形の平面板）が採用され、バネ駆動体２６として可動部２５を挟み込むように配置し板バネが採用されていることである。それ以外は第２実施形態と同様である。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a top view of an example (vibration motor device) of an electromagnetic transducer according to a third embodiment of the present invention. A difference from the second embodiment is that a disc (circular flat plate) is adopted as the
第３実施形態の電磁トランスデューサ（振動モータ装置３００）は、第２実施形態と同様、２つのコイル１２が所定の位置に形成された固定部１１と、コイル１２の周囲に沿って固定部１１上に設けられたガイド枠１４と、磁極面（Ｎ極を有する面）がコイル１２と対向して設けられ、ガイド枠１４に沿って移動可能に保持された可動部２５と、を備えている。可動部２５には、コイル１２に発生する磁界と同一の方向（磁石の厚み方向）に着磁された円板が採用され、ガイド枠１４の内側壁との対向面は円周（円を形づくる曲線）からなる曲面部２５ａとなっている。そして、可動部２５は、図５に示すように、板バネからなる２つのバネ駆動体２６に挟み込むように配置され、このバネ駆動体２６により可動部２５が定位置に戻るように構成されている。
As in the second embodiment, the electromagnetic transducer (vibration motor device 300) of the third embodiment includes a fixed
このように構成された電磁トランスデューサは、第２実施形態と同様、各コイル１２への印加電流を制御することにより、ガイド枠１４に沿った可動部２５の往復運動が持続され、振動モータとして動作する。
As in the second embodiment, the electromagnetic transducer configured as described above operates as a vibration motor by controlling the current applied to each
なお、可動部２５は本発明の「可動部」および円周からなる曲面部２５ａは本発明の「凸状の曲面」の一例である。
The
本発明の第３実施形態に係る電磁トランスデューサによれば、第２実施形態と同様の効果に加え、以下の効果を得ることができる。 According to the electromagnetic transducer according to the third embodiment of the present invention, in addition to the same effects as those of the second embodiment, the following effects can be obtained.
（６）可動部２５を円板としたことで、可動部２５が曲面部２５ａの曲面に沿ってスムーズに回転しやすくなるので、上記（５）の効果をさらに顕著に享受することができる。
(6) Since the
（第４実施形態）
次に本発明の電磁トランスデューサを搭載したプリント基板の一例について説明する。図６はプリント基板の斜視図である。図７は本発明の電磁トランスデューサを搭載したプリント基板である。図７（Ａ）は電磁トランスデューサを搭載したプリント基板の斜視図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った概略断面図である。
(Fourth embodiment)
Next, an example of a printed board on which the electromagnetic transducer of the present invention is mounted will be described. FIG. 6 is a perspective view of the printed circuit board. FIG. 7 shows a printed circuit board on which the electromagnetic transducer of the present invention is mounted. FIG. 7A is a perspective view of a printed circuit board on which an electromagnetic transducer is mounted, and FIG. 7B is a schematic cross-sectional view taken along line XX in FIG.
プリント基板３０は、図６に示すように、電子機器（たとえば、携帯電話）の制御を行うための制御素子（ＩＣチップなど）が実装される領域３１と、電磁トランスデューサ（たとえば、第２実施形態の振動モータ装置２００ａ）が形成される領域３２と、を有している。そして、領域３２には、制御素子間を接続するための配線と同一の層に、電磁トラ
ンスデューサを構成する２つのコイル１２が形成されている。
As shown in FIG. 6, the printed
プリント基板３０は、図７に示すように、２層配線構造からなり、各配線（配線１２ａおよびコイル１２）は、固定部（コア部）１１に対して上面側と下面側にそれぞれ形成され、必要に応じてビア部１２ｂを介して電気的に接続されている。そして、各配線（配線１２ａおよびコイル１２）を覆うように保護膜１３が形成されている。本実施形態では、コイル１２として平面コイルを２層重ねて構成することにより、低電流または小面積でも所定の推力（駆動力）を得ることができるようにしている。
As shown in FIG. 7, the printed
そして、こうしたプリント基板３０に対して、第２実施形態の振動モータ装置２００ａが形成されるとともに、振動モータ装置２００ａの動作を制御するためのＩＣチップ３３や、他の電子機器の制御を行うための制御素子（ＩＣチップ３４）がそれぞれ所定の位置に搭載される。これにより、本発明の電磁トランスデューサを一体化して搭載したプリント基板が形成される。
Then, the
本発明の第４実施形態に係る電磁トランスデューサを搭載するプリント基板によれば、対応する電磁トランスデューサに起因する上記（１）〜（５）の効果に加え、以下の効果を得ることができる。 According to the printed board on which the electromagnetic transducer according to the fourth embodiment of the present invention is mounted, in addition to the effects (1) to (5) due to the corresponding electromagnetic transducer, the following effects can be obtained.
（７）本発明の電磁トランスデューサ（振動モータ装置２００ａ）を搭載したことで、モジュール全体（電磁トランスデューサを搭載したプリント基板）としての信頼性が向上する。
(7) By mounting the electromagnetic transducer (
（８）プリント基板３０の２層配線を利用して電磁トランスデューサ（振動モータ装置２００ａ）のコイル１２を設けたことで、プリント基板上に電磁トランスデューサ（振動モータ装置２００ａ）を別途実装する場合に比べて、プリント基板上に電磁トランスデューサを搭載した機器全体の薄型化・軽量化が可能になる。
(8) By providing the
（９）プリント基板３０の２層配線を利用して電磁トランスデューサ（振動モータ装置２００ａ）のコイル１２を設けたことで、固定部（コイルなどを含む固定部）に対応する部分を別途形成する場合に比べて、製造工数を削減することができ、機器全体の低コスト化を図ることができる。
(9) When the
（第５実施形態）
図８は本発明の第５実施形態に係る電磁トランスデューサを形成したプリント基板の一例（減光フィルタアクチュエータ）の構造を示した斜視図である。図９（Ａ）は図８のＸ−Ｘ線に沿った概略断面図、図９（Ｂ）は図８のＹ−Ｙ線に沿った概略断面図である。図１０（Ａ）は電磁トランスデューサを構成する可動部の斜視図、図１０（Ｂ）は可動部の上面図である。
(Fifth embodiment)
FIG. 8 is a perspective view showing the structure of an example of a printed circuit board (a dimming filter actuator) on which an electromagnetic transducer according to a fifth embodiment of the present invention is formed. 9A is a schematic cross-sectional view taken along line XX in FIG. 8, and FIG. 9B is a schematic cross-sectional view taken along line YY in FIG. FIG. 10A is a perspective view of a movable part constituting the electromagnetic transducer, and FIG. 10B is a top view of the movable part.
第５実施形態による減光フィルタアクチュエータ４００は、図９に示すように、半導体レーザ（図示せず）から出射されるレーザ光の光軸方向（Ｂ１方向）に対して、可動部（減光フィルタ４８および永久磁石４５）が垂直な方向（駆動方向Ａ１およびＡ２）の２つの位置（光路上の位置および光路から外れた位置）間を移動するように構成されている。
As shown in FIG. 9, the neutral
減光フィルタアクチュエータ４００は、図８および図９に示すように、開口部（図示せず）を有する樹脂からなる板状の支持部４１と、板状の支持部４１の周囲を囲むように形成される樹脂からなる壁部（ガイド枠を兼ねた壁部）４４と、支持部４１に対して所定の間隔を隔てて配置され、支持部４１の開口部と対向する位置に開口部４７ａを有するプリント基板からなる板状の支持部４７と、支持部４１および支持部４７に挟まれる空間に配
置される可動部（減光フィルタ４８と永久磁石４５からなる可動部：図１０参照）とを備えている。
As shown in FIGS. 8 and 9, the neutral
支持部４７には、開口部４７ａが設けられており、支持部４１の開口部と法線方向（Ｂ１およびＢ２方向）に対して重なり合っている。なお、支持部４１の開口部および開口部４７ａの大きさは、可動部（減光フィルタ４８と永久磁石４５からなる可動部）が通り抜けることができない程度に小さく形成されるとともに、レーザ光のビーム径よりも大きくなるように形成されている。
The
支持部４７には、開口部４７ａを挟んで左右に、可動部（減光フィルタ４８と永久磁石４５からなる可動部）を駆動するための３つのコイル４２ａ〜４２ｃがそれぞれ設けられている。左右それぞれのコイル４２ａ〜４２ｃは直線状に配置されている。なお、可動部を駆動するためのコイルは２つ以上であればよい。また、コイル４２ａ〜４２ｃを支持部４１にも別途配置してもよい。
The
コイル４２ａ〜４２ｃは、図８に示すように、銅からなる平面コイルにより構成されている。たとえば、コイル４２ｂは、図９に示すように、２層の平面コイルが支持部４７の上面上と下面上とに配置され、この２層の平面コイルが電気的に接続されて構成されている。コイル４２ａおよびコイル４２ｃについても同様に、２層の平面コイルが支持部４７の上面上と下面上とに配置されて構成されている。なお、平面コイルを用いることにより、コイル４２ａ〜４２ｃの薄型化を高めることが可能となる。また、平面コイルを２層重ねることにより、低電流または小面積でも所定の駆動力を得ることが可能となる。
As shown in FIG. 8, the
支持部４７の上面上には、図８に示すように、コイル４２ａ〜４２ｃに流れる電流を制御するためのＩＣチップ３３が設けられている。ＩＣチップ３３を支持部４７の上に設けたことにより、コイル４２ａ〜４２ｃとＩＣチップ３３との間の配線を短くすることが可能になるので、減光フィルタアクチュエータ４００の消費電力が大きくなるのを抑制することができる。
As shown in FIG. 8, an
可動部は、図１０に示すように、減光フィルタ４８と左右２つの永久磁石（単極磁石）４５とにより構成されている。減光フィルタ４８は、たとえば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、多結晶シリコン膜などの積層膜により構成され、光吸収層としてレーザ光を吸収する。また、永久磁石４５には、たとえば、ネオジウムボロン磁石が採用される。
As shown in FIG. 10, the movable portion includes a
永久磁石４５は、減光フィルタ４８に対して、減光フィルタ４８のコイル４２ａ〜４２ｃと対向する面側に、磁石の厚み方向（コイル４２ａ〜４２ｃに発生する磁界と同一の方向）に着磁され、その移動方向に沿った凸状の曲面部４５ａからなる側面を有するとともに、こうした凸状の曲面部４５ａが減光フィルタ４８の側面よりも突出するように配置されている。なお、凸状の曲面部４５ａとしては、たとえば、円弧により構成される曲面であることが好ましい。
The
可動部（減光フィルタ４８と永久磁石４５からなる可動部）の大きさは、図９（Ａ）に示すように、およそコイル１．５個分の大きさに形成されている。そして、この可動部の永久磁石４５の磁極面（たとえば、Ｓ極を有する面）が支持部４１上に配置されたコイル４２ａ〜４２ｃと対向するように設置されるとともに、可動部の永久磁石４５が壁部４４と接触する場合に線接触（上面から見て点接触）となるように、壁部４４の内側壁との対向面がその移動方向に沿った凸状の曲面部４５ａとなるように設置されている。そして、このように設置された可動部は、各コイルへの印加電流を制御することにより、コイルの配列方向（壁部４４の内側壁）に沿って移動できるようになっている。
As shown in FIG. 9A, the size of the movable portion (movable portion composed of the
なお、支持部４１は本発明の「基板」、壁部４４は本発明の「ガイド枠」、コイル４２ａ〜４２ｃは本発明の「電流線」、減光フィルタ４８および永久磁石４５からなる可動部は本発明の「可動部」、及び凸状の曲面部４５ａは本発明の「凸状の曲面」の一例である。
The
次に第５実施形態による減光フィルタアクチュエータ４００の動作について説明する。
Next, the operation of the neutral
図９（Ａ）を参照して、まず、可動部（減光フィルタ４８と永久磁石４５からなる可動部）が減光フィルタアクチュエータ４００のＡ２方向に寄った状態（Ｐ２に隣接する状態）において、コイル４２ａに反時計方向の電流を流すとともに、コイル４２ｂに時計方向の電流を流す。また、コイル４２ｃに時計方向の電流を流す。この状態では、コイル４２ａにはＢ２方向にＮ極からＳ極への磁界が発生するとともに、コイル４２ｂにはＢ１方向にＮ極からＳ極への磁界が発生する。また、コイル４２ｃにはＢ１方向にＮ極からＳ極への磁界が発生する。これにより、可動部の永久磁石４５のＳ極とコイル４２ａに発生するＳ極との間で反発力が働くとともに、永久磁石４５のＳ極とコイル４２ｂに発生するＮ極との間で吸引力が働く。また、永久磁石４５のＳ極とコイル４２ｃに発生するＮ極との間で吸引力が働く。これにより、可動部（減光フィルタ４８と永久磁石４５からなる可動部）はＡ１方向に移動する。
Referring to FIG. 9A, first, in a state where the movable portion (movable portion comprising the
次に、可動部（減光フィルタ４８と永久磁石４５からなる可動部）が減光フィルタアクチュエータ４００の中央付近まで移動した状態において、コイル４２ａに反時計方向の電流を流すとともに、コイル４２ｂには電流を流さない。また、コイル４２ｃに時計方向の電流を流す。この状態では、コイル４２ａにはＢ２方向にＮ極からＳ極への磁界が発生するとともに、コイル４２ｂには磁界が発生しない。また、コイル４２ａにはＢ１方向にＮ極からＳ極への磁界が発生する。これにより、可動部の永久磁石４５のＳ極とコイル４２ａに発生するＳ極との間で反発力が働くとともに、永久磁石４５に発生するＳ極とコイル４２ｃのＮ極との間で吸引力が働く。これにより、可動部（減光フィルタ４８と永久磁石４５からなる可動部）はＡ１方向にさらに移動する。
Next, in a state where the movable portion (movable portion including the
次に、コイル４２ａに反時計方向の電流を流すとともに、コイル４２ｂにも反時計方向の電流を流す。また、コイル４２ｃに時計方向の電流を流す。この状態では、コイル４２ａにはＢ２方向にＮ極からＳ極への磁界が発生するとともに、コイル４２ｂにもＢ２方向にＮ極からＳ極への磁界が発生する。また、コイル４２ｃにはＢ１方向にＮ極からＳ極への磁界が発生する。これにより、可動部の永久磁石４５のＳ極とコイル４２ａに発生するＳ極との間には反発力が働くとともに、永久磁石４５のＳ極とコイル４２ｂのＳ極との間にも反発力が働く。また、永久磁石４５のＳ極とコイル４２ｃに発生するＮ極との間には吸引力が働く。これにより、可動部（減光フィルタ４８と永久磁石４５からなる可動部）は、減光フィルタアクチュエータ４００のＡ１方向に寄った状態（Ｐ１に隣接する状態）となる。
Next, a counterclockwise current is supplied to the
一方、上記とは反対方向への移動（Ｐ１に隣接する状態からＰ２に隣接する状態への移動）に関しては同様の電流制御により容易に移動させることができる。 On the other hand, movement in the direction opposite to the above (movement from the state adjacent to P1 to the state adjacent to P2) can be easily performed by the same current control.
このようにして、減光フィルタアクチュエータ４００では、半導体レーザから出射されるレーザ光の光軸方向に対して、減光フィルタ４８が２つの位置（光路上の位置および光路から外れた位置）間を移動させることができる。
In this way, in the neutral
本発明の第５実施形態に係る電磁トランスデューサを形成したプリント基板によれば、対応する電磁トランスデューサに起因する上記（１）〜（５）の効果に加え、以下の効果を得ることができる。 According to the printed circuit board on which the electromagnetic transducer according to the fifth embodiment of the present invention is formed, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) to (5) due to the corresponding electromagnetic transducer.
（１０）本発明の電磁トランスデューサ（減光フィルタアクチュエータ４００）をプリ
ント基板と一体化して形成したことで、モジュール全体（電磁トランスデューサを形成したプリント基板）としての信頼性が向上する。
(10) The reliability of the entire module (printed board on which the electromagnetic transducer is formed) is improved by forming the electromagnetic transducer (the dimming filter actuator 400) of the present invention integrally with the printed board.
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications such as design changes can be added based on the knowledge of those skilled in the art, and the embodiment to which such a modification is added. Can also be included in the scope of the present invention.
上記第１実施形態では、複数個のコイルを所定間隔で直線状に並べた例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、各コイルを曲線状に配置してもよいし、直線状と曲線状とを適宜組み合わせて配置してもよい。この場合にも上記効果を享受することができる。特にコイルを曲線状に配置する部分では、可動部の駆動中に遠心力などにより位置ずれや傾きを生じやすいので、対応する上記効果をより顕著に享受することができる。 In the first embodiment, an example in which a plurality of coils are linearly arranged at a predetermined interval has been described, but the present invention is not limited to this. For example, each coil may be arranged in a curved line, or may be arranged by appropriately combining a straight line and a curved line. Also in this case, the above effect can be enjoyed. In particular, in the portion where the coil is arranged in a curved line, the displacement and the inclination are likely to occur due to centrifugal force or the like during driving of the movable portion, so that the corresponding effect can be enjoyed more remarkably.
上記第１実施形態では、可動部として薄板状の形状のものを採用した例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、第３実施形態のように、可動部として円板を採用してもよい。 In the said 1st Embodiment, although the example which employ | adopted the thin plate-shaped shape was shown as a movable part, this invention is not limited to this. For example, you may employ | adopt a disc as a movable part like 3rd Embodiment.
上記第２および第３実施形態では、２つのコイルにより可動部を振動（往復運動）させる例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、３つ以上のコイルを並べた状態で可動部を振動（往復運動）させるようにしてもよい。また、第５実施形態において４つ以上のコイルを並べた状態で可動部を移動させるようにしてもよい。この場合にも対応する上記効果を享受することができる。 In the second and third embodiments, the example in which the movable portion is vibrated (reciprocated) by the two coils has been described, but the present invention is not limited thereto. For example, the movable part may be vibrated (reciprocated) in a state where three or more coils are arranged. In the fifth embodiment, the movable portion may be moved in a state where four or more coils are arranged. Even in this case, the corresponding effect can be enjoyed.
上記第４実施形態では、第２実施形態の電磁トランスデューサを搭載したプリント基板の例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、第１実施形態や第３実施形態に記載の電磁トランスデューサを搭載するようにしてもよい。この場合にも対応する上記効果を享受することができる。 In the said 4th Embodiment, although the example of the printed circuit board carrying the electromagnetic transducer of 2nd Embodiment was shown, this invention is not restricted to this. For example, you may make it mount the electromagnetic transducer as described in 1st Embodiment or 3rd Embodiment. Even in this case, the corresponding effect can be enjoyed.
上記第１〜第４実施形態では、可動部として薄板状の形状や円板のものを採用した例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、可動部として球体を採用してもよい。この場合には可動部とガイド枠との接触部分が点接触となり、上記と同様の効果を享受することができる。 In the said 1st-4th embodiment, although the example which employ | adopted the thing of the thin plate shape and the disc was shown as a movable part, this invention is not limited to this. For example, a sphere may be adopted as the movable part. In this case, the contact portion between the movable portion and the guide frame becomes a point contact, and the same effect as described above can be enjoyed.
上記第１〜第４実施形態では、コイルと対向する可動部の磁極面をＮ極とした例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、可動部の磁極面をＳ極とし、各コイルにはこれに対応する磁界が発生するように電流を流すようにしてもよい。また、第５実施形態において可動部を構成する永久磁石の磁極面をＮ極とし、各コイルにはこれに対応する磁界が発生するように電流を流すようにしてもよい。この場合にも上記効果を享受することができる。 In the said 1st-4th embodiment, although the example which made the magnetic pole surface of the movable part which opposes a coil N pole was shown, this invention is not restricted to this. For example, the magnetic pole surface of the movable part may be the S pole, and a current may be passed through each coil so that a corresponding magnetic field is generated. In the fifth embodiment, the magnetic pole surface of the permanent magnet constituting the movable part may be an N pole, and a current may be supplied to each coil so that a corresponding magnetic field is generated. Also in this case, the above effect can be enjoyed.
上記実施形態では、可動部の、ガイド枠との対向面の全体が凸状の曲面部となっている例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、従来のような平面状の対向面に対しその一部から突出するように凸状の曲面部が形成されていてもよい。この場合にも可動部とガイド枠との接触部分が線接触（上面から見て点接触）となり、上記と同様の効果を享受することができる。 In the above-described embodiment, the example in which the entire surface of the movable portion facing the guide frame is a convex curved surface portion, but the present invention is not limited thereto. For example, a convex curved surface portion may be formed so as to protrude from a part of a conventional flat opposing surface. Also in this case, the contact portion between the movable portion and the guide frame becomes line contact (point contact as viewed from above), and the same effect as described above can be enjoyed.
上記実施形態では、可動部が単極磁石を採用した例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、可動部に単極磁石が取り付けられたものを採用し、ガイド枠と接触する部分が上記構成（ガイド枠との対向面が凸状の曲面となる状態）となるようにしてもよい。また、可動部として駆動方向に多極着磁された永久磁石（多極磁石）を採用し、その外枠
全体（少なくともガイド枠との対向面）を上記構成となるようにしてもよい。この場合にも上記効果を享受することができる。
In the said embodiment, although the movable part employ | adopted the monopolar magnet as an example, this invention is not limited to this. For example, it is possible to adopt a structure in which a single pole magnet is attached to the movable portion, and the portion that comes into contact with the guide frame has the above-described configuration (a state in which the surface facing the guide frame is a convex curved surface). Further, a permanent magnet (multipolar magnet) magnetized in the driving direction as a movable part may be adopted, and the entire outer frame (at least the surface facing the guide frame) may have the above-described configuration. Also in this case, the above effect can be enjoyed.
上記第５実施形態では、プリント基板と一体化して形成する電磁トランスデューサとして減光フィルタアクチュエータの例を挙げたが、本発明はこれに限らない。たとえば、対物レンズ、コリメータレンズ、及び光路スイッチングミラーなどのアクチュエータによる移動動作が必要な部品に適用してもよい。また、半導体製造装置、液晶製造装置、工作機械などの精密装置の駆動機構に適用してもよい。これらに適用することで、対応する電磁トランスデューサに起因する上記（１）〜（５）の効果に加え、移動動作が必要な部品や精密装置の信頼性を向上させることができる。 In the said 5th Embodiment, although the example of the neutral density filter actuator was given as an electromagnetic transducer formed integrally with a printed circuit board, the present invention is not limited to this. For example, the present invention may be applied to components that require moving operation by an actuator such as an objective lens, a collimator lens, and an optical path switching mirror. Further, the present invention may be applied to a driving mechanism of a precision device such as a semiconductor manufacturing device, a liquid crystal manufacturing device, or a machine tool. By applying to these, in addition to the effects (1) to (5) due to the corresponding electromagnetic transducer, it is possible to improve the reliability of parts and precision devices that require a moving operation.
上記実施形態において、可動部の凸状の曲面部の表面に対して、低摩擦材料を形成しておいてもよい。あるいは、ガイド枠の内側壁に低摩擦材料を形成しておいてもよい。こうした低摩擦材料としては、炭素系材料であるダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）やフラーレンなど、フッ素樹脂であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）など、ポリオレフィン樹脂であるポリエチレン、ポリプロピレンなど、チタン系材料であるチタン、窒化チタン、酸化チタンなど、が挙げられる。このような構成とした場合には、可動部とガイド枠とが接触した際の摩擦抵抗がさらに低減されるために、上記効果をより顕著に享受することができる。 In the above embodiment, a low friction material may be formed on the surface of the convex curved surface portion of the movable portion. Alternatively, a low friction material may be formed on the inner wall of the guide frame. Such low friction materials include carbon-based materials such as diamond-like carbon (DLC) and fullerene such as polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetra Examples thereof include polyethylene, which is a polyolefin resin such as fluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (FEP), and polypropylene, titanium, titanium nitride and titanium oxide which are titanium-based materials. In such a configuration, the frictional resistance when the movable part and the guide frame come into contact with each other is further reduced, so that the above effect can be enjoyed more remarkably.
１ 固定部、２ コイル、３ 保護膜、４ ガイド枠、５ 可動部、５ａ 凸状の曲面部、１００ 電磁トランスデューサ。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記電流線の配列方向に沿って前記基板上に設けられたガイド枠と、
磁極を有する面が前記電流線と対向して設けられ、前記電流線上を前記ガイド枠に沿って移動可能に設けられた可動部と、
を備え、
前記可動部は、前記ガイド枠との対向面がその移動方向に沿って凸状の曲面を有していることを特徴とした電磁トランスデューサ。 A substrate on which current lines are formed at predetermined intervals;
A guide frame provided on the substrate along the arrangement direction of the current lines;
A movable part provided with a surface having a magnetic pole facing the current line, and movable on the current line along the guide frame;
With
The electromagnetic transducer according to claim 1, wherein a surface of the movable portion facing the guide frame has a convex curved surface along a moving direction thereof.
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