JP2011227195A - 磁気駆動装置及びその製造方法及び光量調節装置及び光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気駆動装置において、部品点数の増加、形状の複雑化を回避しつつ、外形を小型化し、かつヨークのローターマグネットに対する位置決めを確実に行えるようにする。
【解決手段】ローターマグネット１と、コイルが巻き回されると共に中央部に貫通穴を有するコイルボビン４と、貫通穴に挿入されるストレート部分とストレート部分の先端に接続された円弧形状部分とを有するヨーク５，３と、ローターマグネットを回転可能に支持する支持部材２と、支持部材に係合する係合部を有し、一方の面でローターマグネットの一端をスラスト方向に規制すると共に他方の面にコイルボビンが載置され、ヨークの円弧形状部分とコイルボビンとに挟まれて保持されるスラスト受け部材６とを備え、ヨークは、ストレート部分をコイルボビンの貫通穴に挿入した後に、別体である前記円弧形状部分と互いに固着させることにより一体物であるヨークとして組み立てられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビデオカメラ、銀塩フィルム用スチルカメラ、デジタルスチルカメラ等の撮影装置に搭載されるシャッター装置や絞り装置、または光学フィルター駆動装置に好適な磁気駆動装置に関するものである。

従来、着磁されたローターマグネットの回転軸方向にコイルを搭載した円筒型回動アクチュエータとしては、特許文献１に記載のものが知られている。

これは、永久磁石から成るローターと、該ローターをその軸線を中心に所定の角度範囲で回動可能に支持して収納する非磁性体から成る本体ケースと、該本体ケースの軸線方向の一端外側に配され、ボビンに巻線が巻回されて形成されたコイルと、断面略コの字状に両端が曲げられた磁性体から成り、前記コイルの内部に中途部が挿通されると共に、一端が前記本体ケースの一方の外側面に配置され、他端が前記本体ケースの他方の外側面に配置されたヨークとを具備することを特徴とする回動アクチュエータである。

また特許文献２にあるように軸受を２個使い、ヨークにフック形状を作成し、ヨークのフックとコイルボビンへの差込部で２個の軸受を固定してアクチュエータを形成する方法も提案されている。

特開平１０−２４８２３１号公報 特開２００３−０５２１６２号公報

しかしながら上記の特許文献１においては、駆動精度に重要な影響を与えるヨークの円弧形状に成形された磁極部の、ローターマグネットに対する位置決めは、本体ケースの外周を利用してローターマグネットに対向する面側にしかない。また、ローターマグネットの二箇所の軸受部との位置決め方法についての開示も無い。さらに特許文献２においては軸受とキャップはヨークのフック部で固定され、ヨークの円弧形状に形成された磁極部の位置決めは、特許文献１と同様にローターマグネットと対向する面側しかない。また、ヨークの形状も複雑なものとなり、ますます円弧形状に形成された磁極部のローターマグネットに対する位置は不安定となりかねない。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁気駆動装置において、部品点数の増加、形状の複雑化を回避しつつ、ローターマグネットの同心円上の外形を小型化し、かつヨークのローターマグネットに対する位置決めを確実に行えるようにすることである。

本発明に係わる磁気駆動装置は、ローターマグネットと、コイルが巻き回されると共に中央部に貫通穴を有するコイルボビンと、前記貫通穴に挿入されるストレート部分と該ストレート部分の先端に接続された円弧形状部分とを有するヨークと、前記ローターマグネットを回転可能に支持する支持部材と、前記支持部材に係合する係合部を有し、一方の面で前記ローターマグネットの一端をスラスト方向に規制すると共に他方の面に前記コイルボビンが載置され、前記ヨークの円弧形状部分と前記コイルボビンとに挟まれて保持されるスラスト受け部材とを備え、前記ヨークは、前記ストレート部分を前記コイルボビンの貫通穴に挿入した後に、別体である前記円弧形状部分と互いに固着させることにより一体物であるヨークとして組み立てられることを特徴とする。

また、本発明に係わる光量調節装置は、上記の磁気駆動装置と、前記磁気駆動装置により駆動される絞り羽根と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係わる光学機器は、被写体像を光電変換する撮像素子と、上記の光量調節装置と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係わる磁気駆動装置の製造方法は、ローターマグネットと、コイルが巻き回されると共に中央部に貫通穴を有するコイルボビンと、組み立てる前の状態では互いに別体であるストレート部分と円弧形状部分とを有するヨークと、前記ローターマグネットを回転可能に支持すると共に前記ヨークの円弧形状部分に当接する当接部を有する支持部材と、一方の面で前記ローターマグネットの一端をスラスト方向に規制すると共に他方の面に前記コイルボビンが載置されるスラスト受け部材とを有する磁気駆動装置の製造方法であって、前記円弧形状部分を前記支持部材の当接部に当接させて、前記円弧形状部分の一部に前記スラスト受け部材の一部を載置し、前記コイルボビンの貫通穴に挿入された前記ストレート部分と前記円弧形状部分を固着させることによって前記コイルボビンと前記円弧形状部分で前記スラスト受け部材を挟んで保持し、前記スラスト受け部材と前記支持部材を係合させることにより前記ローターマグネットを回転可能に支持することを特徴とする。

本発明によれば、磁気駆動装置において、部品点数の増加、形状の複雑化を回避しつつ、ローターマグネットの同心円上の外形を小型化し、かつヨークのローターマグネットに対する位置決めを確実に行うことが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係わる磁気駆動装置を示す分解斜視図である。 図１に示した磁気駆動装置の完成品の斜視図である。 図１に示した磁気駆動装置の完成品の裏面側の斜視図である。 第１の実施形態の駆動装置を搭載したシャッター装置を示す分解斜視図である。 第１の実施形態の駆動装置を搭載したシャッター装置の組み立てた状態を示す斜視図である。 図５に示したシャッター装置を搭載した光学機器を示す図である。 第２の実施形態の磁気駆動装置を示す斜視図である。 図７に示した磁気駆動装置の完成品の斜視図である。

以下、本発明の磁気駆動装置の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態における磁気駆動装置の基本的構成について図１から図３を参照して説明する。

図１は、本実施形態における円筒型磁気駆動装置の構成部品の分解斜視図である。図２は図１に示す構成部品の組立後の斜視図である。図３は図１に示す構成部品の組立後の斜視図で、裏面側を示す。

図１において、ローターマグネット１は、２極に着磁されたマグネット１ａと、アーム部１ｂとが固着されて一体化されている。ローターマグネット１の中心にはこれの回転中心となる軸穴１ｃが形成されている。下地板２（支持部材）は円筒型磁気駆動装置のベースとなり非磁性材料から形成されている。下地板２にはローターマグネット１を回転可能に軸支する回転軸２ａが突出して一体的に形成されており、回転軸２ａがローターマグネット１の軸穴１ｃに挿入され、ローターマグネット１を下側（他端）から回転可能に支持する。なお、本実施形態では、下地板２に回転軸２ａを形成しているが、ローターマグネット側に軸部を形成し、下地板２にはこの軸と嵌合する凹部を形成するようにしてもよい。

ローターマグネット１のアーム部１ｂは、図３に示すように、下地板２の穴部２ｂから下地板２の裏面側へ延出しており、アーム部１ｂと係合する不図示のシャッター羽根を駆動する構成となっている。

コイル７が巻回されたコイルボビン４には、中央部に貫通した挿通穴（貫通穴）４ａが形成されている。また本実施形態においては、ヨークを、それぞれ別体であるコイルボビン４の挿通穴４ａに挿通されるストレート部分である直方体ヨーク（棒状のヨーク）５と、この直方体ヨーク５の両端にそれぞれ溶接等により固着される一対の円弧形状に形成された磁極部３とから構成している。直方体ヨーク５は、複数の部分には分割されておらず、１個の一体物として形成されている。このように構成することによって、ヨーク形状を単純化し加工を容易化している。

コイルボビン４の挿通穴４ａに直方体ヨーク５が挿通され、コイルボビン４は図１において磁極部３の中心軸の上方に配置される。直方体ヨーク５の両端は後述の磁極部３の凸部３ａ、３ｂに一致した位置に置かれる。

このとき磁極部３とコイルボビン４の間にスラスト押さえ板６（ローターマグネット１の一端をスラスト方向に規制する板状部材）を配置させる。スラスト押さえ板６（スラスト受け部材）は、一方の面（下面）でローターマグネット１の一端をスラスト方向に規制すると共に他方の面（上面）にコイルボビン４が載置される。スラスト押さえ板６は、ローターマグネット１の一端とコイル７が擦れることを防止する目的で配置される。そのため表面の摺動抵抗の低い部材が適しており、たとえばＰＯＭ、液晶ポリマー、ＰＥＴなどの樹脂材料のシート材か、あるいは金属または金属の表面に防錆処理を施し、さらに表面に摺動抵抗を下げる処理（潤滑性のある表面処理）を行った部材を用いれば効果的である。また、スラスト押さえ板６に摺接するローターマグネット１の端面１ｄは、スラスト押さえ板６との当接面積が狭いほうが摺動摩擦は小さくなるため、端面１ｄはできる限り小さくすることが望ましい。

また、スラスト押さえ板６にはバネ性が必要である。スラスト押さえ板６は概略コの字形状に曲げられている。スラスト押さえ板６の両端の曲げられた部分の先端部６ａ、６ｂ（係合部）は下地板２の溝部２ｄ、２ｅにそれぞれ嵌合する。スラスト押さえ板６の両端の曲げられた部分の根元部６ｃ、６ｄは一旦コイル４側に曲げられた形状になっている。下地板２の溝部２ｄ、２ｅにスラスト押さえ板６の両端の曲げられた部分の先端部６ａ、６ｂを引っ掛けるためには、スラスト押さえ板６の両端の曲げられた部分の根元部６ｃ、６ｄを下地板２の方向に押し付ける必要がある。押し付けてスラスト押さえ板６の両端の曲げられた部分の先端部６ａ、６ｂが下地板２の溝部２ｅと下地板２の反対面側にある不図示の溝部２ｆに引っ掛り固定される。このとき、スラスト押さえ板６の四隅部（一部）６ｅ、６ｆ、６ｇ、６ｈは、磁極部３の肩部３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈを上から押さえる。これによりスラスト押さえ板６のバネ性で磁極部３を下地板２側に押さえつける力が発生し、磁極部３と下地板２のガタの発生を防止する。

磁極部３の凸部（凸形状部）３ａ、 ３ｂの上に設置された直方体ヨーク５は、例えばレーザー溶接等により凸部３ａ、 ３ｂに固着される。これにより、スラスト押さえ板６は、ヨークの磁極部３とコイルボビン４とに挟まれて保持される。

なお、直方体ヨーク５をコイルボビン４の挿通穴４ａに挿通する前に、予め直方体ヨーク５と磁極部３の１つを固着させ、または一体で形成しても良い。この場合は、直方体ヨーク５と磁極部３が一体となったヨークとコイルボビン４、及びスラスト押さえ板６を同時に組み込み、その後もう１つの磁極部３を固着させる。これにより、ヨークを構成する１つの部品形状が多少複雑になるが、駆動装置の組立時の固着工程を一回にすることができ、磁極部の位置決めも行うことができる。

図２のレーザー溶接跡９はレーザー溶接された状態を示した図である。レーザー溶接跡９は直方体ヨーク５と磁極部３との間に片側２個形成されている。不図示であるが反対側も同様にレーザー溶接を行っている。レーザー溶接を行う個所数は必要とされる強度を得るための数とする。このとき磁極部３の凸部３ａ、３ｂと直方体ヨーク５は隙間無く固着して磁気抵抗を低減することが望ましく、抵抗溶接あるいはスポット溶接と呼ばれる手法で固着しても良い。

また、コイル７のコイル線の両端はコイルボビン４に固定されたピン４ａ、４ｂに接続されており不図示の駆動回路とピン４ａ、４ｂを経由してコイル７に電流を流すことができる。

また、下地板２にはさらに、一対の磁極部３が対向する間隔に対応して嵌合する、凸状の嵌合部２ｃ、２ｄ（当接部）が形成されており、一対の磁極部３はそれぞれ嵌合部２ｃ、２ｄに当接し位置決めされて下地板２に組み込まれる。

すなわち、本実施形態においては、コイルボビン４と、これに挿通される直方体ヨーク５と、直方体ヨーク５に固着された磁極部３とは下地板２に対して位置決めされる。また、下地板２には、ローターマグネット１の回転中心となる回転軸２ａが形成されているため、ローターマグネット１と磁極部３は精度よく位置決めされる。また、スラスト押さえ板６のバネ性により磁極部３はガタ無く下地板２に押さえつけて固定されるため、磁極部３と固着された直方体ヨーク５と直方体ヨーク５が貫通しているコイルボビン４も下地板２に固定される。このようにして本実施形態の磁気駆動装置が製造される。

次にこのように構成された円筒型磁気駆動装置の動作について説明する。

コイル７に正通電が行われると、直方体ヨーク５がコイル７の内側にあるため、ヨークは電磁石となり一対の磁極部３は磁極となる。円弧形状部分の極により、ローターマグネット１は吸引と反発を起こし磁気的に安定な方向に回転し、アーム部１ｂが回動する。さらにコイル７に逆通電が印加されると磁極部３の極が反転し、吸引と反発力も逆転するためアーム部１ｂは逆に回動する。このようにコイル７に通電する電流の印加方向でローターマグネット１の回転方向が変化し、結果としてアーム部１ｂの回動方向が変わり、不図示のシャッター羽根の駆動方向が変わる。そのため、シャッター羽根は開閉の動作を行う。アーム部１ｂの駆動範囲は下地板２の穴部２ｄで規制されるか、あるいはシャッター羽根により規制されてもよい。

また正逆通電の時、通電を止めてもディテントトルクによってローターマグネット１の位置は通電されていた時の状態で保たれる。

図４は本実施形態の磁気駆動装置を利用したシャッター装置の例を示す図である。

図４において、本実施形態におけるシャッター装置では下地板２を図のようにシャッターのフレームと一体的に形成する。下地板２の穴部２ｂから下地板２の裏面側へ延在したアーム部１ｂにシャッター羽根１０を係合させ、カバー板１１でシャッター羽根１０をカバーする。組立後のシャッター装置１１０を図５に示す。

図６は図５のシャッター装置を含んだ光学機器の例を示しており、本実施形態では、デジタルスチルカメラを示す。上述の磁気駆動装置あるいは図５に示したようなシャッター装置１１０を搭載した光学機器としては、他にもビデオカメラ、銀塩フィルム用スチルカメラなどが考えられる。なお、図６における１１１は、被写体像を光電変換する撮像素子である。

以上のような構成によって、本実施形態の磁気駆動装置は、ヨークの形状およびヨークとローターマグネットの位置決め構造を簡単な構造にすることができる。上記のような構成で、磁極部３を下地板２に固着する構造とすることで簡単に確実にガタ無く結合させることが可能となる。

また、このような構成においても、コイルの巻回数が少なくなってしまうなど駆動トルクを落すことなく、口ーターマグネットの同心円上の外形を小型化することができ、すなわち磁気駆動装置としての外形を小型化することができる。さらに、このような磁気駆動装置を光量調節装置及び、デジタルスチルカメラ等の光学機器に用いた場合、高精度で小型な装置を提供することができる。

（第２の実施形態）
次に、スラスト押さえ板と下地板の結合方法について別の構成例を第２の実施形態として図７に示す。

図７において、スラスト押さえ板１３は、第１の実施形態と同様に概略コの字形状に曲げられている。スラスト押さえ板１３の両端の曲げられた部分の先端部には穴部１３ａと反対側にも同様の穴１３ｂが形成されている。下地板１２の側面には爪部１２ｅと反対側にも同様の爪部１２ｆが形成されており、スラスト押さえ板１３の両端の曲げられた部分の先端部の穴部１３ａ、１３ｂが係止される。

このときスラスト押さえ板１３の両端の曲げられた部分の根元部１３ｃ、１３ｄは第１の実施形態と同様に一旦コイル４側に曲げられた形状になっているため、スラスト押さえ板１３の両端の曲げられた部分の根元部１３ｃ、１３ｄを下地板１２方向に押し付けて係止させる必要がある。この効果は第１の実施形態と同様に磁極部３と下地板１２のガタを防止する。

図８は、図７に示す構成部品の組立後の斜視図である。図８のレーザー溶接跡９はレーザー溶接された状態を示した図である。レーザー溶接跡９は直方体ヨーク５と磁極部３との間に片側１個形成されている。不図示であるが反対側も同様にレーザー溶接を行っている。レーザー溶接を行う個所数は必要とされる強度を得るための数とする。このとき磁極部３の凸部３ａ、３ｂと直方体ヨーク５は隙間無く固着して磁気抵抗を低減することが望ましく、抵抗溶接あるいはスポット溶接と呼ばれる手法で固着しても良い。

以上説明したように、上記のような構成とすることにより、磁極部３を下地板１２に固着して簡単に確実にガタ無く結合させることが可能となる。結果としてこの磁気駆動装置を使用した光量絞り装置および、このような光量絞り装置を使用したビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の光学機器を小型化し、高精度化を可能とすることができる。

１ ローターマグネット
２ 下地板
３ 磁極部
４ コイルボビン
５ 直方体ヨーク
６，１３ スラスト押さえ板
７ コイル
９ レーザー溶接跡

Claims (8)

1. ローターマグネットと、
   コイルが巻き回されると共に中央部に貫通穴を有するコイルボビンと、
   前記貫通穴に挿入されるストレート部分と該ストレート部分の先端に接続された円弧形状部分とを有するヨークと、
   前記ローターマグネットを回転可能に支持する支持部材と、
   前記支持部材に係合する係合部を有し、一方の面で前記ローターマグネットの一端をスラスト方向に規制すると共に他方の面に前記コイルボビンが載置され、前記ヨークの円弧形状部分と前記コイルボビンとに挟まれて保持されるスラスト受け部材とを備え、
   前記ヨークは、前記ストレート部分を前記コイルボビンの貫通穴に挿入した後に、別体である前記円弧形状部分と互いに固着させることにより一体物であるヨークとして組み立てられることを特徴とする磁気駆動装置。
2. 前記ヨークは、前記コイルボビンの貫通穴に挿入されたストレート部分を有する直方体ヨークと、その両端に固着された２つの前記円弧形状部分を有する磁極部とからなることを特徴とする請求項１に記載の磁気駆動装置。
3. 前記スラスト受け部材は、略コの字形状に曲げられた板状部材からなり、前記コの字形状に曲げられた両端が前記支持部材に係合することを特徴とする請求項１または２に記載の磁気駆動装置。
4. 前記ローターマグネットは、一端が前記支持部材に設けられた回転軸または凹部に係合すると共に、他端が前記スラスト受け部材に当接し、前記スラスト受け部材の少なくとも前記ローターマグネットに当接する部分の表面には、潤滑性のある表面処理が施されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気駆動装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の磁気駆動装置と、
   前記磁気駆動装置により駆動される絞り羽根と、
   を備えることを特徴とする光量調節装置。
6. 被写体像を光電変換する撮像素子と、
   請求項５に記載の光量調節装置と、
   を備えることを特徴とする光学機器。
7. ローターマグネットと、コイルが巻き回されると共に中央部に貫通穴を有するコイルボビンと、組み立てる前の状態では互いに別体であるストレート部分と円弧形状部分とを有するヨークと、前記ローターマグネットを回転可能に支持すると共に前記ヨークの円弧形状部分に当接する当接部を有する支持部材と、一方の面で前記ローターマグネットの一端をスラスト方向に規制すると共に他方の面に前記コイルボビンが載置されるスラスト受け部材とを有する磁気駆動装置の製造方法であって、
   前記円弧形状部分を前記支持部材の当接部に当接させて、前記円弧形状部分の一部に前記スラスト受け部材の一部を載置し、
   前記コイルボビンの貫通穴に挿入された前記ストレート部分と前記円弧形状部分を固着させることによって前記コイルボビンと前記円弧形状部分で前記スラスト受け部材を挟んで保持し、
   前記スラスト受け部材と前記支持部材を係合させることにより前記ローターマグネットを回転可能に支持することを特徴とする磁気駆動装置の製造方法。
8. 前記ストレート部分と円弧形状部分は溶接によって固着されることを特徴とする請求項７に記載の磁気駆動装置の製造方法。

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