JP4421182B2

JP4421182B2 - Planar type electromagnetic actuator drive unit

Info

Publication number: JP4421182B2
Application number: JP2002322647A
Authority: JP
Inventors: 浩青木; 修一郎中村; 譲上田
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd; Citizen Finetech Miyota Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd; Citizen Finetech Miyota Co Ltd
Priority date: 2002-11-06
Filing date: 2002-11-06
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2022-11-06
Also published as: JP2004158633A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年光通信用ファイバーは、データ量の増大により単芯使用から複数芯使用であるアレイ化に移行しつつある。また光ファイバーは分岐及び結合の目的で中継が必要であり、各々の光ファイバーは規格内の性能を保持した中でもバラツキを持っている。入出力間でマッチングを取らないと伝送線路にロスが発生し効率的なデータ通信が出来なくなる。そこで中継点には可変光減衰器を設置し前記ロスを防止している。プレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットは、分岐と結合の時、光ファイバーと光ファイバーの間に挿入されて使用されるもので、可変光減衰器という名称で製品として流通している。前記光ファイバーのアレイ化への移行により、プレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットもアレイに使用される本数分必要になり、必要ユニット数を一つの箱に収めてアレイユニットとして使用される事が多い。このため、該アレイ化ユニットは前記プレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニット単体の使用数分、大きく重くなり設置作業時の場所の確保と扱いの不便さを有している。
【０００３】
ところで、最近ではMicroElectroMechanicalSystem（以降はＭＥＭＳと称する）を利用してシリコン等の材料をミクロな世界で加工し、今まで実現不可能であった大きさ・形状のものを製作し、さらに電気的に動かせるようなものが開発されてきている。前記したプレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットのプレーナ型電磁アクチュエータも、ＭＥＭＳ技術を用いてシリコン等で製作されたものである。
【０００４】
ＭＥＭＳを利用して製作されたプレーナ型電磁アクチュエータの動作原理は、該プレーナ型電磁アクチュエータの表面（特に可動部）に磁性体を塗布し、コイルに電流を流して発生させた磁界中に配置することにより、該プレーナ型電磁アクチュエータの可動部には電流に比例した回転力（トルク）が発生し、トーションバーは捻られバネ力を持つ。このトルクとバネ力とが平衡する角度まで可動部が回動し静止するというものである。
【０００５】
可変光減衰器に使用されているプレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットはアレイ化して使用するようになる流れの中で、ＭＥＭＳを利用して前記プレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットを大幅に小型化、軽量化、高信頼化するということは可変光減衰器自体の小型化、軽量化、高信頼化をするということであり、最終的にはアレイ化ユニットの小型化、軽量化、高信頼化をすることである。今後は一段とアレイ化の規模が大きくなる中で前記プレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットの小型化、軽量化、高信頼化のレベルアップが求められていく。
【０００６】
図１は本願発明に係わるプレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットを示す組立断面図である。図２はプレーナ型電磁アクチュエータの斜視図である。
１はプレーナ型電磁アクチュエータで、棒状ボビン２に接着剤で固定されている。棒状ボビン２は磁界を強くするため金属材料が用いられている。プレーナ型電磁アクチュエータ１は図２に示すように、シリコン基板に一体形成された可動板１５が形成されており、少なくとも一方の面は鏡面仕上げになっている。また、該可動板１５の少なくとも一方の面には磁性体が蒸着又はスパッタリングされている。その後、着磁して極性を持たせている。可動板１５は、シリコン基板上に中抜きされ、シリコン基板より一体に形成されたトーションバー１６、１７により保持されている。
【０００７】
棒状ボビン２にはコイル線４が所定の巻き数巻き付けられており、巻き始めと巻き終わりの双方にリード線１０、１１が引き出されている。前記プレーナ型電磁アクチュエータ１は、可動板１５が作動角度最大に振れても接触しない位置を保持した状態で棒状ボビン２に接着剤にて固定されている。棒状ボビン２で発生した磁束線を効率的に受けるにはプレーナ型電磁アクチュエータ１と棒状ボビン２の上面との距離は近い方が良い。従ってプレーナ型電磁アクチュエータ１は棒状ボビン２に前記所定の隙間部１３をおいて接着固定されている。棒状ボビン２は一端が棒状ボビン支持台３に固定され、他端が端子支持台６の所定の決め穴にはめ込まれて接着剤で固定されている。前記棒状ボビン２の巻き始めと巻き終わり双方のリード線１０、１１は、端子支持台６に取り付けられている端子７、８の上端部に半田９、１２で固定されている。端子７、８はコイル線４と外部との電気的接続をとるためのものである。前記部材を保護するため前記棒状ボビン支持台３と端子支持台６の間にスリーブ５が介され、それぞれ接着剤で固定されている。端子７、８に電圧をかけるとコイル線４に電流が流れて磁束線が発生する。電圧を変化させると電流が変化し変化電流量に応じてプレーナ型電磁アクチュエータ１の可動板１５の作動角が変化するものである。
【０００８】
図３は本願発明に係わるプレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットを使用した可変光減衰器を示す断面図である。入射光ファイバー２６から入射してきた光信号は入射光ファイバー端２５から可動板１５の表面に当たり反射され、反射光ファイバー端２３に入射し反射光ファイバー２４を通って所定の回線へ流れる。光信号の光量を反射光ファイバー端２３にどのくらい戻すかは可動板１５を作動させた時のθ２２で決まる。前記作動を行い光量を可変するものが可変光減衰器である。プレーナ型電磁アクチュエータ１の可動板１５を磁界中で効率良く作動させる（振れ角を大きく）ためには棒状ボビン２に限りなく近く配置する必要があるが、作動角度を大きく確保しようとすると可動板１５の最大作動位置より棒状ボビン２の表面を接触しない位置まで遠ざけて配置する必要性がある。このため製品の仕様に合わせて妥協位置を探り決定されている。上記プレーナ型電磁アクチュエータ１と棒状ボビン２の間の距離と、プレーナ型電磁アクチュエータ１の可動板１５の作動角度の確保という点からプレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットと光ファイバーの位置関係は支障のない範囲で長くする必要がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前記プレーナ型電磁アクチュエータ１を駆動する場合、コイル線４に流す電流量に比例した熱が発生する。前記コイル線４の発熱は、棒状ボビン２を通してプレーナ型電磁アクチュエータ１に伝導し熱膨張変形等の問題を引き起こす可能性がある。そのためコイル線４への電流量はプレーナ型電磁アクチュエータ１が熱膨張による変形等の問題を引き起こさない程度の範囲に制限する必要がある。しかしそれではプレーナ型電磁アクチュエータ１の可動板１５の作動角度を大きく振ることが困難になる。このため、光ファイバー端とプレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットの距離を短くすることができず、プレーナ型電磁アクチュエータ１を用いた可変光減衰器の小型化の障害となっている。
【００１０】
さらに棒状ボビン２の放熱面積は前記棒状ボビン２の表面積の広さに依存するため、できるだけ表面積は広い方がプレーナ型電磁アクチュエータ１の熱膨張による変形を防止する上で有利である。さらに棒状ボビン２の放熱効率を上げるには周辺の空気流を作ることも有効であるが本願発明に係わるプレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットでは外周からの放熱による効果のみである。
【００１１】
前記ＭＥＭＳを使用することによりプレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットは小型化されたが、発熱の減少はサイズの小型化には追いついておらず、電流量を減らして対応している。また小型化により大きな放熱口の確保等が困難になっていることも要因である。今後は高信頼化のため、使用部品の小型化を行う中で放熱用表面積も広くするという相反する課題に対処しつつ放熱効率を上げるための構造的改良が求められている。
【００１２】
また、可変光減衰器においても小型化要求が強く、光ファイバー端とプレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットの距離を短くして配置する方向で市場要求が強くなってきている。そこで、前記のプレーナ型電磁アクチュエータの可動振れ角をさらに大きく取れるような改良を今後行っていくことが重要である。また前記対応を取っていかないとＭＥＭＳ加工による小型化の効果は半減してしまう。
【００１３】
棒状ボビン２は、金属材料である。これは磁界を強くするため使用しなければならない。金属は体積密度が大きく重い事が欠点である。また、前記プレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットはアレイ状にし箱に収めアレイユニットとして使用する場合が多く、使用ユニット数の分だけ重くなる。
【００１４】
また可変光減衰器は、プレーナ型電磁アクチュエータの動作不良確認のため、モニター機能を搭載した物が求められている。モニター機能を前記プレーナ型電磁アクチュエータへの入射光と反射光の通過光路か、光路周辺に内装したいが、光ファイバーと棒状ボビン支持台が場所を占有し取り付けが困難な状況であった。
【００１５】
そこで本発明は上記課題を解決するためになされたもので、プレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットの一層の小型化、軽量化、高信頼化を図ることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
少なくとも、磁界を発生させるためのコイル線が巻かれた棒状ボビンと、該棒状ボビンの一端面側に配置され磁性体が塗布された可動板を有するプレーナ型電磁アクチュエータと、該棒状ボビンを支持する棒状ボビン支持台と、前記コイル線との電気的接続及び外部との電気的接続を行うための端子と、該端子を絶縁・支持している端子支持台と、前記それぞれの構成部品を保護及び支持を行うためのスリーブとを備え、前記プレーナ型電磁アクチュエータは、前記可動板を回動可能に支持するトーションバーを有し、前記コイル線から発生する磁界によって前記可動板が回動するように構成されたプレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットに於いて、前記棒状ボビンに、前記可動板の回動を許容できる貫通穴を設けたプレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットとする。
【００１７】
前記プレーナ型電磁アクチュエータは、前記棒状ボビン支持台により支持、固定されて成るプレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットとする。
【００１８】
前記棒状ボビンの前記プレーナ型電磁アクチュエータが配置固定される端面の反対側に、前記棒状ボビンの貫通穴を介して受発光素子を配置したプレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットとする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、本実施の形態に記載されている構成部品の形状、材質、寸法及びその相対的な配置などは、特別な記載が無い限り、本発明の範囲をそれらのみに限定しているものではない。
【００２０】
本発明のプレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットを図４から図７を参照して説明する（ただし、図５は本プレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットを使用した可変光減衰器の一例である）。
【００２１】
図４は本発明のプレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットを示す組立断面図である。尚、前述の技術と共通のものは同一の符号を用いる。
１はプレーナ型電磁アクチュエータで、棒状ボビン支持台３に接着剤で固定されている。棒状ボビン２０にはプレーナ型電磁アクチュエータ１と対向する貫通穴１４を有し、コイル線４が所定の巻き数巻き付けられている。巻き始めと巻き終わりの双方にリード線１０、１１が引き出されている。棒状ボビン２０に貫通穴１４を設けたことにより、プレーナ型電磁アクチュエータ１の可動板１５が棒状ボビン２０側に回動した場合、貫通穴１４の中に入ってオフセットされてしまうため該可動板１５は棒状ボビン２０に接触することがなくなる。上記構成によりプレーナ型電磁アクチュエータ１と棒状ボビン２０の間には、可動板１５と棒状ボビン２０との接触を避けるため可動板１５の回動範囲を考慮した隙間部を気にせず、プレーナ型電磁アクチュエータ１の可動部１５以外の部位と棒状ボビン２０が接触しないような位置関係で配置されることだけ考慮すれば良い。また、プレーナ型電磁アクチュエータ１は棒状ボビン２０の支持台３に固定される構造で、棒状ボビン２０に直接固定されていないので、棒状ボビン２０からの熱伝導を抑えることができる。
【００２２】
前記棒状ボビン２０の巻き始めと巻き終わり双方のリード線１０、１１は、端子支持台６に取り付けられている端子７、８の上端部に半田９、１２で固定されている。端子７、８はコイル線４と外部との電気的接続をとるためのものである。棒状ボビン２０を支持する棒状ボビン支持台３と端子支持台６の間にスリーブ５が設けられ接着剤で固定されている。端子７、８に電圧をかけるとコイル線４に電流が流れて磁束線が発生する。電圧を変化させると電流が変化し変化電流量に応じてプレーナ型電磁アクチュエータ１の可動板１５の作動角が変化する。
【００２３】
図６は本発明のプレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットの下面図である。貫通穴１４を通してプレーナ型電磁アクチュエータ１の可動板１５の裏面が見えている。棒状ボビン２０に貫通穴１４を設けたことで棒状ボビン２０の表面積が広くなり、プレーナ型電磁アクチュエータ１の熱膨張による変形を防止できる。また、貫通穴１４を有することにより空気流路を作ることができ放熱効果を上げることができる。
【００２４】
図７は本発明の他の実施形態で、プレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットを示す組立断面図である。１８は受発光素子、１９は受発光素子１８を支持する素子支持台である。該受発光素子１８はプレーナ型電磁アクチュエータ１の可動板１５の動作を監視するための物である。可動板１５の少なくとも一方の面は鏡面に仕上げられている。該可動板１５は磁性体が蒸着又はスパッタリングされている。受発光素子１８の発光側素子から出射された光は、図６で示したプレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットの底面から貫通穴１４を通して見える可動板１５の裏面に当たり反射され受発光素子１８に戻り受光側素子にて受光する。該受発光素子１８で光量の変化を検出することでプレーナ型電磁アクチュエータ１の動作不良あるいは静止角度の把握が可能となる。可動板１５の振れ方向については、磁界を発生させるためコイル線４に流す電流の向きにより可動板１５の振れ方向をあらかじめ特定しておけば良い。素子支持台１９外周には貫通穴１４に空気が入るように穴２７が複数設けられている。
【００２５】
図５は本発明のプレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットを使用した可変光減衰器の断面図である。光信号の流れは図３に示す技術と同様である。上述の本発明のプレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットを用いることにより、プレーナ型電磁アクチュエータ１の可動板１５が棒状ボビン２０側に回動した場合にも貫通穴１４の中に入ってオフセットされてしまうため可動板１５は棒状ボビン２０に接触しなくなり可動板１５の作動角が大きく取れる。このため可動板１５の作動角度θ２２を、従来よりも大きく取れるようになり、図５に示す如くプレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットと光ファイバー端の距離を短くする配置が可能となる。よって可変光減衰器を小型化できる。
【００２６】
【発明の効果】
棒状ボビンに貫通穴を設けたので、プレーナ型電磁アクチュエータの可動板と棒状ボビンの距離を気にせずに作動角を大きく取れる。また、可動板の作動角を大きくとれることで、可変光減衰器に用いた場合、プレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットと光ファイバー端との距離を短くできるため小型化が可能になる。
【００２７】
棒状ボビンに貫通穴を設けたので、棒状ボビンの表面積が大幅に増え放熱効率の大幅向上が可能となる。また貫通穴が煙突と同様の機能を持ち、空気の流れができやすく放熱効率が向上する。これによりプレーナ型電磁アクチュエータは熱的影響を受けづらくなり高信頼性の製品供給が可能となる。
【００２８】
プレーナ型電磁アクチュエータを棒状ボビンに接着固定しないので、棒状ボビンからの熱がプレーナ型電磁アクチュエータに伝わりにくくなる。よってプレーナ型電磁アクチュエータは熱的影響を受けづらくなり高信頼性の製品供給が可能となる。
【００２９】
棒状ボビン２は金属で重いが棒状ボビンに貫通穴を設けることにより質量が軽くなり製品の軽量化が可能になる。
【００３０】
棒状ボビンの貫通穴を利用して受発光素子を設けたので、受発光素子の設置が容易で、プレーナ型電磁アクチュエータの動作不良及び可動板の静止角度の把握が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係わるプレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットを示す組立断面図。
【図２】プレーナ型電磁アクチュエータの斜視図。
【図３】本願発明に係わるプレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットを使用した可変光減衰器の断面図。
【図４】本発明のプレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットを示す組立断面図。
【図５】本発明のプレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットを使用した可変光減衰器の断面図。
【図６】本発明のプレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットの下面図。
【図７】本発明の他の実施形態でプレーナ型電磁アクチュエータ駆動ユニットを示す組立断面図。
【符号の説明】
１プレーナ型電磁アクチュエータ
２棒状ボビン
３棒状ボビン支持台
４コイル線
５スリーブ
６端子支持台
７、８端子
９、１２半田
１０、１１リード線
１３隙間部
１４貫通穴
１５可動板
１６、１７トーションバー
１８受発光素子
１９素子支持台
２０棒状ボビン
２２ θ
２３反射光ファイバー端
２４反射光ファイバー
２５入射光ファイバー端
２６入射光ファイバー
２７穴[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a planar electromagnetic actuator drive unit.
[0002]
[Prior art]
In recent years, optical communication fibers are shifting from using single cores to using multiple cores as the amount of data increases. In addition, the optical fibers need to be relayed for the purpose of branching and coupling, and each optical fiber has variations even while maintaining the performance within the standard. If matching is not performed between input and output, a loss occurs in the transmission line and efficient data communication cannot be performed. Therefore, a variable optical attenuator is installed at the relay point to prevent the loss. The planar type electromagnetic actuator drive unit is inserted between an optical fiber and used for branching and coupling, and is distributed as a product under the name of a variable optical attenuator. As a result of the shift to the array of optical fibers, the number of planar type electromagnetic actuator driving units required for the array is also required, and the required number of units is often housed in a single box and used as an array unit. For this reason, the arrayed unit becomes larger and heavier than the number of the planar type electromagnetic actuator driving unit used alone, and it is inconvenient to secure and handle a place during installation work.
[0003]
By the way, recently, materials such as silicon are processed in the microscopic world using MicroElectroMechanicalSystem (hereinafter referred to as MEMS) to produce a size and shape that could not be realized until now. Something that can be moved has been developed. The planar electromagnetic actuator of the planar electromagnetic actuator driving unit described above is also made of silicon or the like using MEMS technology.
[0004]
The principle of operation of a planar electromagnetic actuator manufactured using MEMS is that a magnetic material is applied to the surface (especially a movable part) of the planar electromagnetic actuator and placed in a magnetic field generated by passing a current through a coil. As a result, a rotational force (torque) proportional to the current is generated in the movable part of the planar electromagnetic actuator, and the torsion bar is twisted and has a spring force. The movable part rotates and stops to an angle at which the torque and the spring force are balanced.
[0005]
Planar type electromagnetic actuator drive units used in variable optical attenuators are used in an array, and the planar type electromagnetic actuator drive unit is greatly reduced in size and weight using MEMS. Higher reliability means that the variable optical attenuator itself is smaller, lighter, and more reliable. Ultimately, the array unit is smaller, lighter, and more reliable. is there. In the future, as the scale of the array becomes larger, the planar type electromagnetic actuator drive unit is required to be downsized, lightened, and highly reliable.
[0006]
FIG. 1 is an assembled sectional view showing a planar type electromagnetic actuator drive unit according to the present invention. FIG. 2 is a perspective view of the planar electromagnetic actuator.
A planar electromagnetic actuator 1 is fixed to the rod-shaped bobbin 2 with an adhesive. The rod-shaped bobbin 2 is made of a metal material to strengthen the magnetic field. As shown in FIG. 2, the planar electromagnetic actuator 1 has a movable plate 15 formed integrally with a silicon substrate, and at least one surface has a mirror finish. Further, a magnetic material is deposited or sputtered on at least one surface of the movable plate 15. After that, it is magnetized to have polarity. The movable plate 15 is hollowed on the silicon substrate and is held by torsion bars 16 and 17 formed integrally with the silicon substrate.
[0007]
A coil wire 4 is wound around the rod-shaped bobbin 2 by a predetermined number of turns, and lead wires 10 and 11 are drawn out at both the start and end of winding. The planar electromagnetic actuator 1 is fixed to the rod-shaped bobbin 2 with an adhesive while maintaining a position where the movable plate 15 does not contact even when the movable plate 15 swings to the maximum operating angle. The distance between the planar electromagnetic actuator 1 and the upper surface of the rod-shaped bobbin 2 is preferably short in order to efficiently receive the magnetic flux lines generated by the rod-shaped bobbin 2. Accordingly, the planar electromagnetic actuator 1 is bonded and fixed to the rod-shaped bobbin 2 with the predetermined gap portion 13 therebetween. One end of the rod-shaped bobbin 2 is fixed to the rod-shaped bobbin support 3 and the other end is fitted into a predetermined hole in the terminal support 6 and fixed with an adhesive. The lead wires 10 and 11 at both the start and end of winding of the rod-shaped bobbin 2 are fixed to the upper ends of the terminals 7 and 8 attached to the terminal support 6 with solders 9 and 12. Terminals 7 and 8 are for establishing electrical connection between the coil wire 4 and the outside. In order to protect the members, sleeves 5 are interposed between the rod-shaped bobbin support base 3 and the terminal support base 6 and are respectively fixed with an adhesive. When a voltage is applied to the terminals 7 and 8, a current flows through the coil wire 4 to generate a magnetic flux line. When the voltage is changed, the current changes, and the operating angle of the movable plate 15 of the planar electromagnetic actuator 1 changes according to the amount of change current.
[0008]
FIG. 3 is a sectional view showing a variable optical attenuator using the planar electromagnetic actuator driving unit according to the present invention. The optical signal incident from the incident optical fiber 26 is reflected from the incident optical fiber end 25 to the surface of the movable plate 15, enters the reflective optical fiber end 23, passes through the reflective optical fiber 24, and flows to a predetermined line. How much the light quantity of the optical signal is returned to the reflection optical fiber end 23 is determined by θ22 when the movable plate 15 is operated. A variable optical attenuator that performs the above operation and changes the amount of light is provided. In order to efficiently operate the movable plate 15 of the planar electromagnetic actuator 1 in a magnetic field (increase the deflection angle), it is necessary to dispose it as close as possible to the rod-shaped bobbin 2, but if it is intended to ensure a large operating angle, the movable plate 15 There is a need to dispose the surface of the rod-shaped bobbin 2 away from the maximum operating position of 15 to a position where it does not contact. For this reason, the compromise position is determined according to the product specifications. From the viewpoint of securing the distance between the planar electromagnetic actuator 1 and the rod-shaped bobbin 2 and the operating angle of the movable plate 15 of the planar electromagnetic actuator 1, the positional relationship between the planar electromagnetic actuator driving unit and the optical fiber is within the range where there is no problem. It needs to be long.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
When the planar electromagnetic actuator 1 is driven, heat proportional to the amount of current flowing through the coil wire 4 is generated. The heat generated by the coil wire 4 may be conducted to the planar electromagnetic actuator 1 through the rod-shaped bobbin 2 to cause problems such as thermal expansion deformation. For this reason, it is necessary to limit the amount of current to the coil wire 4 to such a range that the planar electromagnetic actuator 1 does not cause problems such as deformation due to thermal expansion. However, this makes it difficult to greatly swing the operating angle of the movable plate 15 of the planar electromagnetic actuator 1. For this reason, the distance between the optical fiber end and the planar electromagnetic actuator drive unit cannot be shortened, which is an obstacle to miniaturization of the variable optical attenuator using the planar electromagnetic actuator 1.
[0010]
Furthermore, since the heat radiation area of the rod-shaped bobbin 2 depends on the surface area of the rod-shaped bobbin 2, it is advantageous to prevent the planar electromagnetic actuator 1 from being deformed by thermal expansion if the surface area is as large as possible. Further, in order to increase the heat dissipation efficiency of the rod-shaped bobbin 2, it is effective to create a peripheral air flow. However, the planar electromagnetic actuator driving unit according to the present invention has only the effect of heat dissipation from the outer periphery.
[0011]
Although the planar electromagnetic actuator drive unit has been miniaturized by using the MEMS, the decrease in heat generation has not caught up with the miniaturization of the size, and the current amount has been reduced. Another factor is that it is difficult to secure a large heat radiating port due to downsizing. In the future, in order to increase the reliability, there is a need for structural improvements to increase the heat dissipation efficiency while coping with the conflicting problem of increasing the surface area for heat dissipation while miniaturizing the parts used.
[0012]
Further, there is a strong demand for miniaturization of the variable optical attenuator, and the market demand is increasing in the direction in which the distance between the optical fiber end and the planar electromagnetic actuator drive unit is shortened. Therefore, it is important to make improvements in the future so that the movable deflection angle of the planar electromagnetic actuator can be further increased. If the above measures are not taken, the effect of miniaturization by MEMS processing will be halved.
[0013]
The rod-shaped bobbin 2 is a metal material. This must be used to strengthen the magnetic field. The disadvantage of metals is that their volume density is large and heavy. The planar type electromagnetic actuator drive unit is often arranged in an array and used as an array unit in a box, and becomes heavier by the number of units used.
[0014]
In addition, a variable optical attenuator is required to have a monitor function in order to check the malfunction of the planar electromagnetic actuator. Although it is desired to install a monitor function in the optical path of the incident light and reflected light to the planar electromagnetic actuator, or in the vicinity of the optical path, the optical fiber and the rod-shaped bobbin support base occupy a place and it is difficult to mount.
[0015]
Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to further reduce the size, weight, and reliability of a planar electromagnetic actuator drive unit.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
At least a rod-shaped bobbin around which a coil wire for generating a magnetic field is wound, a planar electromagnetic actuator having a movable plate disposed on one end surface side of the rod-shaped bobbin and coated with a magnetic material, and the rod-shaped bobbin is supported. A rod-shaped bobbin support base, terminals for electrical connection with the coil wire and electrical connection with the outside, a terminal support base that insulates and supports the terminal, and protects the respective components. And the planar electromagnetic actuator has a torsion bar that rotatably supports the movable plate, and the movable plate is rotated by a magnetic field generated from the coil wire. In the planar electromagnetic actuator drive unit configured as described above, a planar electromagnetic actuator in which the rod-shaped bobbin is provided with a through hole that allows the movable plate to rotate. And Yueta drive unit.
[0017]
The planar electromagnetic actuator is a planar electromagnetic actuator drive unit that is supported and fixed by the rod-shaped bobbin support.
[0018]
The planar electromagnetic actuator driving unit is configured such that a light emitting / receiving element is disposed through a through hole of the rod-shaped bobbin on the opposite side of the end surface of the rod-shaped bobbin where the planar electromagnetic actuator is disposed and fixed.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Exemplary embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. However, the shapes, materials, dimensions, and relative arrangements of the components described in the present embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. .
[0020]
The planar electromagnetic actuator driving unit of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 7 (however, FIG. 5 is an example of a variable optical attenuator using the planar electromagnetic actuator driving unit).
[0021]
FIG. 4 is an assembled cross-sectional view showing the planar electromagnetic actuator drive unit of the present invention. In addition, the same code | symbol is used for the thing common to the above-mentioned technique.
A planar electromagnetic actuator 1 is fixed to the rod-shaped bobbin support 3 with an adhesive. The rod-shaped bobbin 20 has a through hole 14 facing the planar electromagnetic actuator 1, and the coil wire 4 is wound around a predetermined number of turns. Lead wires 10 and 11 are drawn out at both the start and end of winding. By providing the through hole 14 in the rod-shaped bobbin 20, when the movable plate 15 of the planar electromagnetic actuator 1 is rotated to the rod-shaped bobbin 20 side, the movable plate 15 enters the through hole 14 and is offset. Does not come into contact with the rod-shaped bobbin 20. With the above-described configuration, the planar electromagnetic is not considered between the planar electromagnetic actuator 1 and the rod-shaped bobbin 20 so as to avoid the contact between the movable plate 15 and the rod-shaped bobbin 20 in consideration of the rotation range of the movable plate 15. It is only necessary to consider that the parts other than the movable portion 15 of the actuator 1 and the rod-like bobbin 20 are arranged in a positional relationship such that they do not contact. Further, the planar electromagnetic actuator 1 is fixed to the support base 3 of the rod-shaped bobbin 20 and is not directly fixed to the rod-shaped bobbin 20, so that heat conduction from the rod-shaped bobbin 20 can be suppressed.
[0022]
The lead wires 10 and 11 at both the start and end of winding of the rod-shaped bobbin 20 are fixed to the upper ends of the terminals 7 and 8 attached to the terminal support 6 with solders 9 and 12. Terminals 7 and 8 are for establishing electrical connection between the coil wire 4 and the outside. A sleeve 5 is provided between the rod-shaped bobbin support 3 that supports the rod-shaped bobbin 20 and the terminal support 6 and is fixed with an adhesive. When a voltage is applied to the terminals 7 and 8, a current flows through the coil wire 4 to generate a magnetic flux line. When the voltage is changed, the current changes, and the operating angle of the movable plate 15 of the planar electromagnetic actuator 1 changes according to the amount of change current.
[0023]
FIG. 6 is a bottom view of the planar electromagnetic actuator drive unit of the present invention. The back surface of the movable plate 15 of the planar electromagnetic actuator 1 can be seen through the through hole 14. By providing the through hole 14 in the rod-shaped bobbin 20, the surface area of the rod-shaped bobbin 20 is increased, and deformation of the planar electromagnetic actuator 1 due to thermal expansion can be prevented. Moreover, an air flow path can be made by having the through-hole 14, and the heat dissipation effect can be improved.
[0024]
FIG. 7 is an assembled sectional view showing a planar type electromagnetic actuator drive unit according to another embodiment of the present invention. Reference numeral 18 denotes a light emitting / receiving element, and 19 denotes an element support for supporting the light emitting / receiving element 18. The light emitting / receiving element 18 is for monitoring the operation of the movable plate 15 of the planar electromagnetic actuator 1. At least one surface of the movable plate 15 is finished to be a mirror surface. The movable plate 15 has a magnetic material deposited or sputtered thereon. Light emitted from the light emitting side element of the light receiving / emitting element 18 is reflected by the back surface of the movable plate 15 seen through the through hole 14 from the bottom surface of the planar electromagnetic actuator driving unit shown in FIG. Light is received by the element. By detecting a change in the amount of light by the light emitting / receiving element 18, it is possible to grasp the malfunction of the planar electromagnetic actuator 1 or the stationary angle. With regard to the swing direction of the movable plate 15, the swing direction of the movable plate 15 may be specified in advance by the direction of the current flowing through the coil wire 4 in order to generate a magnetic field. A plurality of holes 27 are provided on the outer periphery of the element support 19 so that air can enter the through holes 14.
[0025]
FIG. 5 is a sectional view of a variable optical attenuator using the planar electromagnetic actuator driving unit of the present invention. The flow of the optical signal is the same as the technique shown in FIG. By using the planar electromagnetic actuator driving unit of the present invention described above, even when the movable plate 15 of the planar electromagnetic actuator 1 is rotated to the rod-shaped bobbin 20 side, it enters the through hole 14 and is offset. The movable plate 15 does not come into contact with the rod-shaped bobbin 20, and the operating angle of the movable plate 15 can be increased. For this reason, the operating angle θ22 of the movable plate 15 can be made larger than in the prior art, and an arrangement can be made in which the distance between the planar electromagnetic actuator drive unit and the optical fiber end is shortened as shown in FIG. Therefore, the variable optical attenuator can be reduced in size.
[0026]
【The invention's effect】
Since the through hole is provided in the rod-shaped bobbin, the operating angle can be increased without worrying about the distance between the movable plate of the planar electromagnetic actuator and the rod-shaped bobbin. In addition, since the operating angle of the movable plate can be increased, when used in a variable optical attenuator, the distance between the planar electromagnetic actuator drive unit and the optical fiber end can be shortened, thereby enabling downsizing.
[0027]
Since the through hole is provided in the rod-shaped bobbin, the surface area of the rod-shaped bobbin is greatly increased, and the heat radiation efficiency can be greatly improved. In addition, the through hole has the same function as a chimney, making it easy for air to flow and improving heat dissipation efficiency. As a result, the planar electromagnetic actuator is not easily affected by heat, and a highly reliable product can be supplied.
[0028]
Since the planar electromagnetic actuator is not bonded and fixed to the rod-shaped bobbin, heat from the rod-shaped bobbin is hardly transmitted to the planar electromagnetic actuator. Therefore, the planar electromagnetic actuator is not easily affected by heat, and a highly reliable product can be supplied.
[0029]
The rod-like bobbin 2 is heavy with metal, but by providing a through-hole in the rod-like bobbin, the mass is reduced and the product can be reduced in weight.
[0030]
Since the light emitting / receiving element is provided using the through hole of the rod-shaped bobbin, it is easy to install the light receiving / emitting element, and it becomes possible to grasp the malfunction of the planar electromagnetic actuator and the stationary angle of the movable plate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an assembled sectional view showing a planar type electromagnetic actuator drive unit according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of a planar electromagnetic actuator.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a variable optical attenuator using a planar electromagnetic actuator drive unit according to the present invention.
FIG. 4 is an assembled cross-sectional view showing a planar type electromagnetic actuator drive unit of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a variable optical attenuator using the planar electromagnetic actuator driving unit of the present invention.
FIG. 6 is a bottom view of the planar electromagnetic actuator drive unit of the present invention.
FIG. 7 is an assembled cross-sectional view showing a planar electromagnetic actuator drive unit according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Planar type electromagnetic actuator 2 Rod-shaped bobbin 3 Rod-shaped bobbin support base 4 Coil wire 5 Sleeve 6 Terminal support base 7, 8 Terminal 9, 12 Solder 10, 11 Lead wire 13 Gap part 14 Through-hole 15 Movable plate 16, 17 Torsion bar 18 Light receiving / emitting element 19 Element support 20 Rod bobbin 22 θ
23 Reflective optical fiber end 24 Reflective optical fiber 25 Incident optical fiber end 26 Incident optical fiber 27 Hole

Claims

At least a rod-shaped bobbin around which a coil wire for generating a magnetic field is wound, a planar electromagnetic actuator having a movable plate disposed on one end surface side of the rod-shaped bobbin and coated with a magnetic material, and the rod-shaped bobbin is supported. A rod-shaped bobbin support base, terminals for electrical connection with the coil wire and electrical connection with the outside, a terminal support base that insulates and supports the terminal, and protects the respective components. And the planar electromagnetic actuator has a torsion bar that rotatably supports the movable plate, and the movable plate is rotated by a magnetic field generated from the coil wire. In the planar electromagnetic actuator driving unit constructed, the rod-shaped bobbin is provided with a through-hole capable of allowing the movable plate to rotate. Over Na electromagnetic actuator driving unit.

2. The planar electromagnetic actuator drive unit according to claim 1, wherein the planar electromagnetic actuator is supported and fixed by the rod-shaped bobbin support.

3. The planar electromagnetic according to claim 1, wherein a light emitting / receiving element is disposed through a through hole of the rod-shaped bobbin on an opposite side of an end surface of the rod-shaped bobbin where the planar electromagnetic actuator is disposed and fixed. Actuator drive unit.