JP4768151B2 - 電磁アクチュエータ及びカメラ用羽根駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の角度範囲を回動するロータを備えた電磁アクチュエータ及びカメラ用羽根駆動装置に関し、特に、デジタルカメラ等のシャッタ装置あるいは絞り装置等の駆動源として用いられる電磁アクチュエータ及びこれを用いたカメラ用羽根駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電磁アクチュエータは、図８に示すように、Ｎ極及びＳ極に着磁されかつ駆動ピン１ａを有するロータ１と、ロータ１を回動自在に支持する上側枠部材２及び下側枠部材３と、上側枠部材２及び下側枠部材３を上下方向から取り囲むように巻回された励磁用のコイル４と、上側枠部材２の外周に取り付けられた円筒状ヨーク５と、上側枠部材２と円筒状ヨーク５との間に挿入された複数の鉄ピン６等により構成されている。
【０００３】
ここで、複数の鉄ピン６は、コイル４への非通電時に、ロータ１との間に磁気的吸引力を発生させて、ロータ１を所定の位置に停止させるためのものであり、又、ヨーク５はコイル４への通電により発生する磁束を通す磁路として機能し磁束の漏れを抑制するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、デジタルカメラ等の小型化に対応させるべく、電磁アクチュエータを小型化、例えば、高さ寸法Ｈを低くする必要がある。そこで、上記従来の構成で単に寸法上の小型化を図ると、ロータ１が短くなり、又、鉄ピン６も短くなって、静的な磁気的吸引力が小さくり、要求される通電時の駆動力及び非通電時の磁気的吸引力が十分に確保されず、所望の機能が得られなくなる。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、小型化を図りつつも、要求される駆動力及び磁気的吸引力が得られて所望の機能を確保できる電磁アクチュエータ及びカメラ用羽根駆動装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電磁アクチュエータは、異なる極性に着磁されかつ回転中心軸から偏倚した位置に出力部を有するロータと、ロータを回動自在に支持する枠部材と、回転中心軸方向におけるロータの両端面を囲むように枠部材の周りに巻回された励磁用のコイルと、枠部材の外周に取り付けられた円筒状ヨークと、磁気的吸引力を得るべく円筒状ヨークの内側でかつコイルの巻回方向からロータの回転方向に外れた位置に配置された磁性ピンとを備えて、コイルへの通電により所定の角度範囲を回動して出力部より駆動力を出力する電磁アクチュエータであって、上記円筒状ヨークの内側でかつ磁性ピンからロータの回転方向に所定角度離れたコイルの巻回方向の少なくともコイルと対向する位置において、円筒状ヨークと協働して磁路を形成すると共に磁気的吸引力を得るための補助ヨークを設けた、ことを特徴としている。
この構成によれば、補助ヨークが、コイルへの非通電時には磁性ピンと共に作用して磁気的吸引力を補うことでロータを確実に停止させ、一方、コイルへの通電時には発生する磁束の漏れを抑制するように作用して、所望の駆動力が得られる。すなわち、小型化を行ないつつ、所望の磁気的吸引力及び駆動力を得ることができる。
特に、磁性ピンが配置されない領域（円筒状ヨークの内側でかつコイルの巻回方向の外側領域）に補助ヨークを配置することで、効率良く磁気的吸引力を補うことができる。
【０００７】
上記構成において、補助ヨークは、ロータの端面に対向する端面対向部と、端面対向部から円筒状ヨークの内壁に沿って伸長すると共にコイルと対向する立ち曲げ部とを有する、構成を採用することができる。
この構成によれば、端面対向部は主として磁束の漏れを抑制するために機能し、立ち曲げ部は主として磁気的吸引力を補うために機能する。
【０００９】
上記構成において、補助ヨークは、端面対向部から円筒状ヨークの内壁に沿って伸長する二つの立ち曲げ部を有する、構成を採用することができる。
この構成によれば、二つの立ち曲げ部がロータの外周面と対向するため、磁気的吸引力をより大きくすることができ、又、二つの立ち曲げ部が円筒状ヨークに嵌合するようにすれば、補助ヨークの位置決め及び取り付けが容易になる。
【００１０】
上記構成において、補助ヨークは、ロータの両端面にそれぞれ配置されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、ロータの両端面が補助ヨークの端面対向部で覆われるため、発生する磁束の漏れをより確実に抑制ないしは防止でき、又、ロータの外周と対向する立ち曲げ部が増えるため、磁気的吸引力をより一層大きくすることができる。
【００１１】
また、本発明のカメラ用羽根駆動装置は、露光用の開口部を有する基板と、基板に対して回動自在に支持されて開口部を遮光し得る羽根と、羽根を駆動する駆動源とを備えたカメラ用羽根駆動装置であって、この駆動源として、前述の構成をなすいずれかの電磁アクチュエータを採用した、ことを特徴としている。
この構成によれば、小型化された電磁アクチュエータを用いることで、所望の磁気的吸引力及び駆動力より、安定した遮光機能が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１ないし図３は、本発明に係る電磁アクチュエータの一実施形態を示すものであり、図１は分解斜視図、図２（ａ），（ｂ）は平面図及び縦断面図、図３（ａ），（ｂ）は動作説明図である。この実施形態に係る電磁アクチュエータは、図１に示すように、Ｎ極及びＳ極の異なる極性に着磁されたロータ１０と、ロータ１０を回動自在に支持する上側枠部材２０及び下側枠部材３０と、両枠部材２０，３０の周りに巻回された励磁用のコイル４０と、上側枠部材２０の外周に取り付けられた円筒状ヨーク５０と、円筒状ヨーク５０の内側に配置された磁性ピン６０と、補助ヨーク７０等を、その基本構成として備えている。
【００１３】
ロータ１０は、図１に示すように、円柱状をなす本体部１１と、本体部１１に一体的に形成された回転中心軸としての上側軸１２及び下側軸１３と、回転中心軸から偏倚した位置に一体的に形成された出力部としての駆動ピン１４等により形成されている。本体部１１は、その半分の外周面がＮ極、他の半分の外周面がＳ極となるように着磁されている。
【００１４】
上側枠部材２０は、図１に示すように、両側が開口した略キャップ（鍔付き帽子）形状をなし、その上壁部には軸受孔２１及びコイル４０を巻回するための巻回溝２２が形成されている。また、外周面２３には、図１及び図２（ａ）に示すように、巻回溝２２を境として両側の領域に、ロータ１０の回転中心軸と平行に伸長した磁性ピン６０（６１，６２，６３，及び６４，６５，６６）を挿入するための取り付け溝２４が、それぞれ３個ずつ形成されている。これら６個の取り付け溝２４は、外周面２３を周方向において略８等分するそれぞれの位置に配置されている。
上側枠部材２０の下端部には、図１に示すように、下側枠部材３０に連結するための連結部２５が形成されており、連結部２５を下側枠部材３０に向けて押し込むことにより、容易に連結できるようになっている。
【００１５】
下側枠部材３０は、図１に示すように、その基部３１において、軸受孔３２、コイル４０を巻回するための巻回溝３３、駆動ピン１４を遊挿させる開口３４等が形成されている。また、基部３１の両側に位置する縦壁には、上側枠部材２０の連結部２５を受け入れる連結受部３５が形成されており、さらに続いて水平方向に拡がるフランジ部３６が形成されている。フランジ部３６には、ボルト８０等を通す貫通孔３６ａが設けられており、例えば、カメラ用シャッタ装置の地板等に対して、フランジ部３６が接合され、ボルト８０により締結される。
【００１６】
コイル４０は、図１及び図２に示すように、ロータ１０の下側軸１３が下側枠部材３０の軸受孔３２に挿入され、ロータ１０の上側軸１２が上側枠部材２０の軸受孔２１に挿入されて、上側枠部材２０と下側枠部材３０とが連結された後、巻回溝２２，３３内に巻回される。すなわち、コイル４０は、回転中心軸方向において、ロータ１０の両端面１２ａ，１３ａを囲むように巻回される。
磁性ピン６０（６１〜６６）は、円柱状の鉄ピンからなり、上側枠部材２０に円筒状ヨーク５０が嵌合された後に、それぞれの取り付け溝２４に挿入されて固定されるようになっている。
【００１７】
補助ヨーク７０は、磁路を形成すると共に磁気的吸引力を得るためのものであり、図１及び図２に示すように、ロータ１０の下側の端面１３ａ側において対向する端面対向部７１と、端面対向部７１から立ち曲げられて伸長する二つの立ち曲げ部７２，７３とを有している。
補助ヨーク７０の組み付けに際しては、コイル４０が上側枠部材２０及び下側枠部材３０の巻回溝２２，３３内に巻回された後、ロータ１０の下側端面１３ａを覆う位置にあるコイル４０の外側（下側）から、コイル４０を覆うように端面対向部７１を位置付け、二つの立ち曲げ部７２，７３を円筒状ヨーク５０の内壁に沿って押し込むように取り付ける。
【００１８】
また、立ち曲げ部７２，７３は、図２に示すように、磁性ピン６０（６１〜６６）が設けられていない領域、すなわち、巻回されたコイル４０の側面に沿って対向する角度位置に位置付けられる。これにより、ロータ１０の外周面に対して、６個の磁性ピン６０（６１〜６６）と２個の立ち曲げ部７２，７３が、略４５°の等しい角度間隔で配置されることになる。
【００１９】
ここで、補助ヨーク７０はロータ１０の磁力により引き付けられるため、組み付けの際に脱落等は防止できるが、二つの立ち曲げ部７２が円筒状ヨーク５０の内壁に密接するような寸法に形成して嵌合させることにより、組み付けの際に補助ヨーク７０の角度位置等を確実に位置決めすることができる。また、立ち曲げ部７２は、組み付けた状態において、その先端部がロータ１０（本体部１１）の上端近傍の位置まで達する長さに設定することで、無駄を省き効率良くロータ１０との間に磁気的吸引力を生じさせることができる。
【００２０】
次に、この電磁アクチュエータの動作について、図３を参照しつつ説明する。先ず、コイル４０への非通電状態では、例えば図３（ａ）に示すように、ロータ１０の外周面１１ａと磁性ピン６３，６５，６６と立ち曲げ部７２との間に静的な磁気的吸引力が作用し、又、外周面１１ｂと磁性ピン６１，６２，６４と立ち曲げ部７３との間に静的な磁気的吸引力が作用し、ロータ１０はストッパ（不図示）に当接して停止し、反時計回りの回転端に保持される。
この停止状態においては、従来に比べて立ち曲げ部７２，７３が追加されたことで、特に二つの立ち曲げ部７２，７３が磁気的吸引力を補なうように作用し、より強力な磁気的吸引力が得られて、ロータ１０は確実に停止位置に保持されることになる。
【００２１】
この状態において、コイル４０に所定の方向の通電がなされると、円筒状ヨーク５０と補助ヨーク７０とに囲まれる領域に磁界が発生する。この際、補助ヨーク７０が追加されたことにより、二つの立ち曲げ部７２，７３及び端面対向部７１が発生した磁束の漏れを防止ないしは抑制するように作用し、その結果回転力が効率良く生じ、ロータ１０は時計回りに回転する。これにより、駆動ピン１４は時計回りの駆動力を発生することになり、図３（ｂ）に示すように時計回りの回転端に至り、ストッパ（不図示）に当接して停止する。
【００２２】
この状態で、コイル４０への通電が断たれると、ロータ１０の外周面１１ａと磁性ピン６２，６３，６６と立ち曲げ部７２との間に静的な磁気的吸引力が作用し、又、磁性ピン６１，６４，６５と磁性ピン７３との間に静的な磁気的吸引力が作用して、ロータ１０は図３（ｂ）に示す時計回りの回転端にて保持される。
一方、図３（ｂ）に示す状態から、コイル４０に逆向きの通電がなされると、同様の作用により、図３（ａ）に示す状態に至り停止する。
【００２３】
以上のように、補助ヨーク７０が設けられたことで、電磁アクチュエータの高さを低くして小型化を行なっても、所望の駆動力及び磁気的吸引力が得られる。
尚、図３（ａ），（ｂ）に示すような停止位置において、ロータ１０を確実に保持するような磁気的吸引力が得られるようにするため、６個の磁性ピン６０（６１〜６６）及び補助ヨーク７０の立ち曲げ部７２，７３は、適宜最適な寸法（大きさ及び長さ）に設定される。尚、磁性ピン６０の個数及び相互の配置間隔等も、要求に応じて適宜最適な仕様に設定される。
【００２４】
図４及び図５は、本発明に係る電磁アクチュエータの他の実施形態を示すものであり、図４は分解斜視図、図５（ａ），（ｂ）は平面図及び縦断面図である。この実施形態に係る電磁アクチュエータにおいては、二つの補助ヨークを設けた以外は前述の実施形態と同一である。したがって、前述の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２５】
この実施形態に係る電磁アクチュエータにおいては、図４及び図５に示すように、ロータ１０の回転中心軸方向における両端面すなわち下側端面１３ａ及び上側端面１２ａに対向するように、第１の補助ヨーク７０´及び第２の補助ヨーク７０´´が配置されている。
第１の補助ヨーク７０´は、端面対向部７１´と、端面対向部７１´から立ち曲げられた二つの立ち曲げ部７２´，７３´とを有する。立ち曲げ部７２´，７３´は、前述の補助ヨーク７０の立ち曲げ部７２，７３に比べて長さが若干短く設定されている。
第２の補助ヨーク７０´´は、同様に、端面対向部７１´´と、端面対向部７１´´から立ち曲げられた二つの立ち曲げ部７２´´，７３´´とを有する。第２の補助ヨーク７０´´は、第１の補助ヨーク７０´と同一のものであってもよく、あるいは、立ち曲げ部７１´´，７２´´の長さが異なるものであってもよい。
【００２６】
第１の補助ヨーク７０´及び第２の補助ヨーク７０´´の組み付けに際しては、コイル４０が上側枠部材２０及び下側枠部材３０の巻回溝２２，３３内に巻回された後、ロータ１０の下側端面１３ａを覆う位置にあるコイル４０の外側（下側）から、コイル４０を覆うように端面対向部７１´を位置付け、二つの立ち曲げ部７２´，７３´を円筒状ヨーク５０の内壁に沿って押し込むように取り付ける。また、ロータ１０の上側端面１２ａを覆う位置にあるコイル４０の外側（上側）から、コイル４０を覆うように端面対向部７１´´を位置付け、二つの立ち曲げ部７２´´，７３´´を円筒状ヨーク５０の内壁に沿って押し込むように取り付ける。
【００２７】
また、立ち曲げ部７２´，７３´及び７２´´，７３´´は、図５（ａ）に示すように、磁性ピン６０（６１〜６６）が設けられていない領域、すなわち、巻回されたコイル４０の側面に沿って対向する角度位置に位置付けられる。これにより、コイル４０の巻回方向に沿って、四つの立ち曲げ部７２´，７３´，７２´´，７３´´が対向し、又、ロータ１０の両端面１２ａ，１３ａの上下外側からコイル４０が覆われることになる。
【００２８】
したがって、第２の補助ヨーク７０´´が追加されたことにより、前述の実施形態に比べて、非通電時の静的な磁気的吸引力がより大きくなり、又、通電時に発生する磁束の漏れをさらに抑制ないしは防止でき、得られる回転力がより大きくなる。
【００２９】
尚、上記実施形態においては、ロータ１０の両端面に二つの補助ヨーク７０´，７０´´を配置したが、さらなる他の実施形態として上側端面１２ａに対向する補助ヨーク７０´´のみを設ける構成としてもよい。
【００３０】
図６及び図７は、図１及び図２に示す電磁アクチュエータを、デジタルカメラの羽根駆動装置（ここでは、シャッタ装置の羽根駆動装置）の駆動源として適用した例を示すものである。このシャッタ装置は、図６に示するように、露光用の開口部１００ａ，１１０ａを有する基板としての地板１００及び押え板１１０と、開口部１００ａ，１１０ａを開閉する遮光用のシャッタ羽根１２０と、シャッタ羽根１２０を駆動する駆動源としての電磁アクチュエータ１３０等を備えている。
【００３１】
地板１００と押え板１１０とは、図７に示すように、羽根室Ｗを画定するように結合されており、羽根室Ｗ内にシャッタ羽根１２０が配置されている。地板１００の上面には、電磁アクチュエータ１３０が配置されている。
電磁アクチュエータ１３０は、図７に示すように、駆動ピン１４を有するロータ１０、上側枠部材２０及び下側枠部材３０、コイル４０、円筒状ヨーク５０、磁性ピン６０、補助ヨーク７０等を備えている。
【００３２】
シャッタ羽根１２０は、図６及び図７に示すように、第１シャッタ羽根１２１及び第２シャッタ羽根１２２の２枚羽根からなる。第１シャッタ羽根１２１及び第２シャッタ羽根１２２は、地板１００の支持軸１０１，１０２により、それぞれ回動自在に支持されている。また、第１シャッタ羽根１２１及び第２シャッタ羽根１２２の長孔１２１ａ，１２２ａには、ロータ１０の駆動ピン１４が連結されている。
【００３３】
そして、図６に示すように、駆動ピン１４が略上向きに（ロータ１０が時計回りに）回転した休止状態において、シャッタ羽根１２０は開口部１００ａ，１１０ａを完全に開放する開放位置に至り、ストッパ１０３，１０４に当接して停止し、その位置に位置決めされる。
一方、コイル４０が通電されると、ロータ１０が反時計回りに回転して、シャッタ羽根１２０は開口部１００ａ，１１０ａを完全に閉鎖する閉鎖位置に至る。その後、逆向きに通電されると、ロータ１０が時計回りに回転して再び図６に示す開放位置に至る。
このように、本発明の電磁アクチュエータを適用することにより、シャッタ装置さらにはデジタルカメラの小型化を行なうことができる。
【００３４】
尚、ここでは、本発明の電磁アクチュエータをシャッタ装置に適用した例を示したが、これに限定されるものではなく、絞り装置等その他の装置の駆動源として適用することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の電磁アクチュエータによれば、ロータの両端面を囲むように枠部材の周りに巻回された励磁用のコイルと、枠部材の外周に取り付けられた円筒状ヨークと、磁気的吸引力を得るべく円筒状ヨークの内側に配置された磁性ピンとを備えた構成において、円筒状ヨークの内側及びコイルの外側において、磁路を形成すると共に磁気的吸引力を得るための補助ヨークを設けたことにより、非通電時には磁気的吸引力が補われ、又、通電時には発生する磁束の漏れがさらに抑制ないしは防止される。したがって、小型化を行ないつつ、所望の磁気的吸引力及び駆動力を得ることができる。
また、本発明のカメラ用羽根駆動装置によれば、装置全体の小型化を行ないつつ、所望の遮光機能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電磁アクチュエータの一実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示す電磁アクチュエータの一部を示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図３】（ａ），（ｂ）はそれぞれ電磁アクチュエータの動作を説明する図である。
【図４】本発明に係る電磁アクチュエータの他の実施形態を示す分解斜視図である。
【図５】図４に示す電磁アクチュエータの一部を示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図６】本発明の電磁アクチュエータをシャッタ装置の駆動源として適用した実施形態を示す平面図である。
【図７】図６に示すシャッタ装置の展開断面図である。
【図８】従来の電磁アクチュエータを示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。
【符号の説明】
１０ ロータ
１２ 上側軸（回転中心軸）
１２ａ 上側端面
１３ 下側軸（回転中心軸）
１３ａ 下側端面
１４ 駆動ピン（出力部）
２０ 上側枠部材
３０ 下側枠部材
４０ コイル
５０ 円筒状ヨーク
６０（６１，６２，６３，６４，６５，６６） 磁性ピン
７０，７０´，７０´´ 補助ヨーク
７１，７１´，７１´´ 端面対向部
７２，７２´，７２´´，７３，７３´，７３´´ 立ち曲げ部
１００ 地板
１００ａ 開口部
１２０ シャッタ羽根
１３０ 電磁アクチュエータ

Claims (5)

1. 異なる極性に着磁されかつ回転中心軸から偏倚した位置に出力部を有するロータと、前記ロータを回動自在に支持する枠部材と、前記回転中心軸方向における前記ロータの両端面を囲むように前記枠部材の周りに巻回された励磁用のコイルと、前記枠部材の外周に取り付けられた円筒状ヨークと、磁気的吸引力を得るべく前記円筒状ヨークの内側でかつ前記コイルの巻回方向から前記ロータの回転方向に外れた位置に配置された磁性ピンとを備えて、前記コイルへの通電により所定の角度範囲を回動して前記出力部より駆動力を出力する電磁アクチュエータであって、
   前記円筒状ヨークの内側でかつ前記磁性ピンから前記ロータの回転方向に所定角度離れた前記コイルの巻回方向の少なくとも前記コイルと対向する位置において、前記円筒状ヨークと協働して磁路を形成すると共に磁気的吸引力を得るための補助ヨークを設けた、
   ことを特徴とする電磁アクチュエータ。
2. 前記補助ヨークは、前記ロータの端面に対向する端面対向部と、前記端面対向部から前記円筒状ヨークの内壁に沿って伸長すると共に前記コイルと対向する立ち曲げ部と、を有する、
   ことを特徴とする請求項１記載の電磁アクチュエータ。
3. 前記補助ヨークは、前記端面対向部から前記円筒状ヨークの内壁に沿って伸長する二つの立ち曲げ部を有する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の電磁アクチュエータ。
4. 前記補助ヨークは、前記ロータの両端面にそれぞれ配置されている、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の電磁アクチュエータ。
5. 露光用の開口部を有する基板と、前記基板に対して回動自在に支持されて前記開口部を遮光し得る羽根と、前記羽根を駆動する駆動源と、を備えたカメラ用羽根駆動装置であって、
   前記駆動源は、請求項１ないし４いずれか一つに記載の電磁アクチュエータからなる、
   ことを特徴とするカメラ用羽根駆動装置。

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