JP5000815B2 - マグネット駆動装置、マグネット駆動装置を駆動源とする光量調節装置 - Google Patents

マグネット駆動装置、マグネット駆動装置を駆動源とする光量調節装置 Download PDF

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はコイルが取り付けられる一対のステーターヨークを有するマグネット駆動装置、このマグネット駆動装置を駆動源とした光量調節装置関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、ビデオカメラ、スチルカメラ、デジタルカメラ等の光学機器の光量調節装置の駆動源として用いられるマグネット駆動装置としては、特開平10−32969号公報に提案されているものがある。このマグネット駆動装置は、駆動軸を有する2極着磁されたローターマグネットと、前記ローターマグネットを収容し、前記駆動軸を軸受け部で軸支する円筒状のケース内と、前記ケースの外周面に沿って対向配置され、両端部を磁極とする円弧形状の一対のステーターヨークと、前記角孔を有するコイルボビンに巻回した励磁コイルとを有し、前記一対のステーターヨークに形成された差し込み足が前記コイルボビンの角孔内の途中までそれぞれ差し込まれ、さらに該角孔内に金属製の結合片を前記互いに突き合う差し込み足に重なり合うように差し込むことにより、前記一対のステーターヨークと前記コイルボビンとを固定している。
【0003】
そして、前記コイルに対して一方向に電流を流すと前記ローターマグネットが一方向に回転し、通電電流を大きくするに従って回転角度が増加するようになっており、また前記コイルに対して逆方向に電流を流すと前記ローターマグネットが逆方向に回転し、通電電流を大きくするに従って回転角度が増加するようになっている。
【0004】
このようなマグネット駆動装置は、前記コイルに対する通電電流を制御することでローターマグネットが滑らかに回動するので、上記した光学機器の絞り羽根を開方向に移動させたり閉じ方向に移動させたりする量調節装置の駆動源に用いられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、前記ローターマグネットと前記ステータ−ヨークとのギャップが本体ケースのために広くなり、トルク効率が悪く、駆動部の外径も大きくなり小型化に適さない。
【0006】
また、前記ステーターヨーク結合用金属片は部品点数の増加を招くことにもなる。
【0007】
そこで、本発明は、小型でトルク効率が良く、かつ組立性に優れたマグネット駆動装置、このマグネット駆動装置を駆動源とする量調節装置提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のマグネット駆動装置は、回転軸を有し、2極着磁されたマグネットに駆動アームが一体に組み付けられたローターマグネットと、前記ローターマグネットに対してギャップを有して対向配置される円弧形状に形成された磁極部と、前記ローターマグネットの軸方向と直交する方向に延びるストレート部と有するステーターヨークと、前記ステーターヨークを励磁するものであって、前記ステーターヨークのストレート部がコイルの巻回中心に通されることで固定されるコイルボビンと、前記ローターマグネットの一方の回転軸を回転可能に支持する軸受け部と、前記ステーターヨークと前記コイルボビンを固定する固定部とを有する第1の軸受け部材と、前記ローターマグネットの他方の回転軸を軸支する軸受け部と、前記ステーターヨークを固定する固定部とを有する第2の軸受け部材とを備えたことを特徴とする。
【0009】
このような構成によりステーターヨークとマグネット間の距離が狭まり、外径の小型化が可能となる。またステーターヨークの結合に金属片を用いる必要が無くなる。
【0010】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
図1から図7は本発明の第1の実施の形態を示す。
【0011】
図1は本発明の第1の実施の形態を示すマグネット駆動装置の正面図、図2は図1の底面図、図3は図1の上面図、図4は図2のA−A矢視断面図、図5は図1の分解斜視図、図6は作動図、図7は第1の実施の形態のステーターヨークとキャップの固定部の詳細図である。
【0012】
図中、1は銅線が巻回されたコイルボビンで、中央に角孔1aが形成されている。4は外周面が円弧形状の対向する支持部4gと4hの間にコイルボビン1が装着される軸受けであり、円板形状の基板4dに前記一対の支持部4gと4hが軸方向に沿って形成され、前記基板4dの軸心部に前記コイルボビン1の装着面とは反対面に突起部4aが形成されている。軸受け4とコイルボビン1は、コイルボビン1のフランジ1cと支持部4hの支持面4fとが合うように、また他方のフランジ1bと他方の支持部4gの支持面4eが合うように組付けられる。
【0013】
ステーターヨーク7とステーターヨーク2とにより一対のステータ−ヨークを構成しており、ステーターヨーク7とステーターヨーク2は同一形状のものをロータ軸と直交する直交軸を挟んで互いに向かい合うように配置されている。
【0014】
一方のステーターヨーク7は、磁性材の板を曲げ加工により円弧部7cと前記直交軸と平行に延びるストレートな角柱状の差し込み部7aとを軸方向に沿って上下に成形したもので、その差し込み部7aは支持部4hの角孔4cをとおりコイルボビン1の角孔1aに挿入される。
【0015】
他方のステーターヨーク2も同様に、差し込み部2aが支持部4gの角孔4bをとおり、他方からコイルボビン1の角孔1aに挿入される。ここで、ステーターヨークのストレートな差し込み部7aと2aは重なり合った状態でコイルボビン1の角孔1aに圧入嵌合されており、その際、ステーターヨーク7の円弧部7cとステーターヨーク2の円弧部2cは、軸受け4の基板4dの外周面に沿うように配置される。このため前記一対のステーターヨーク7と2は安定に位置決めされる。
【0016】
3は二極に着磁された異径円筒形状の永久磁石で、軸心部に貫通孔3aが形成されている。6は駆動アームであり、回転軸6cは永久磁石3の貫通孔3aに小径部側から挿入固定されている。以下この状態をローターマグネットと呼ぶ。なお、回転軸6cの挿入先端部には軸穴6bが形成され、前記軸受け4の突起部4aが回転可能に軸支されている。したがって、駆動アーム6は前記ローターマグネットと一体に前記軸受けに軸支されて回転可能となる。
【0017】
5はキャップである。キャップ5は、前記ローターマグネットの軸部6aを軸支することにより前記ローターマグネットを回動可能に支持するための軸受け孔5aと、磁気センサー9を位置決め固定するための溝5cを軸方向に有し、さらに前記一対のステーターヨーク7と2を固定するための径方向外方に延びるストッパー5bと5nを備えている。
【0018】
キャップ5の構成を図6を用いて更に説明する。
【0019】
図6は、駆動アーム6と磁気センサー9とキャップ5との関係を示した図である。キャップ5に設けられた溝5cは磁気センサー9の形状に合うよう形成され、回路基板8に半田付けされた磁気センサー9は溝5cに落とし込むように取り付けられる。そして、ステーターヨークとキャップが組み合わされた状態では、磁気センサーはいかなる方向にも動かないよう精度良く固定される。
【0020】
駆動アーム6の腕部6dと6eは、キャップ5の溝5kと5lに落とし込まれる(破線の状態)。キャップ5の側面には駆動アーム6の腕部6dと6eをそれぞれ逃げるように開口部(腕部6dと6eが装着されるための軸方向の溝と、該溝の下端に繋がり、該腕部6dと6eとが周方向に回動可能とする周溝)が設けられているため、該周溝の周方向両端に位置する壁面からなるストッパー5dと5e間の回動を可能にしている。
【0021】
この状態、すなわちキャップ5と磁気センサー9と前記ローターマグネットが結合した状態のものに、前述したステーターヨーク2、7とコイルボビン1、軸受け4が結合した状態のものを組み合わせる。一対のステーターヨーク2と7は前記キャップ5に対して軸方向に嵌め込み、さらに周方向に回動することで係合爪(フック部2b,7b)が係合部(ストッパー5b,5n)に係合して一体化する結合方式により固定されるようになっている。
【0022】
すなわち、図5、図6において、他方のステーターヨーク2のフック形状をした突起部2dはキャップの軸方向溝部5fに落とし込まれ、一方のステーターヨークの突起部7dも同様にキャップ5の軸方向溝部5mに落とし込まれる。この時、駆動アーム6の軸受け部をなす穴部6bと軸受け4の突起部4aは回動可能に嵌合している。
【0023】
次に、キャップ5のステータヨークストッパー(以下ヨークストッパー)5bと5nを乗り越えて止まるようにステーターヨーク2と7のフック部2bと7bを回転させる。この時、ステーターヨーク2、7の円弧部2c、7cの内周はキャップ5の円弧側面5、5p、5qに沿って位置する。
【0024】
図7はフック部2bとヨークストッパー(斜線部)に注目した図で、ヨークストッパー5bとフック部2bの係合した状態を示している。
【0025】
ヨークストッパー5bにフック部2bが掛かるように前記ステーターヨークを図7の矢印方向に回転させると、フック部2bのスロープ部2b−1がヨークストッパー5bのスロープ部5b−1に乗り上げ、さらに回転するとフック部2bの爪2eがヨークストッパー5bに掛かる。この時ステータヨークはヨークストッパーによって回転軸方向とスラスト方向の両方向を拘束される。さらに、ステーターヨークの円弧部内周は軸受け4とキャップ5の円周側面に沿って配置されているため、ステーターヨークが外れることはない。またマグネットとステーターヨークのマグネット対向部の距離は高精度に保たれトルク出力が安定する。
【0026】
次に、このように構成されたマグネット駆動部の作動について説明する。
【0027】
コイルに正通電が行われると、磁気的に安定な方向(図では反時計方向)に前記ローターマグネットは回転し、アーム6の腕部6dがキャップ5に設けられたストッパー5eに当接して付勢される。この時通電を止めてもマグネットとステーターヨーク間に発生するディテントトルクによって付勢された状態が保たれる(図6の正通電)。
【0028】
次に、逆通電を行なうと前記ローターマグネットは時計方向に回転し、キャップ5のストッパー5dに駆動アームの腕部6dは当接して付勢される。この時も正通電の時と同様に通電を止めても付勢状態は保たれる。
【0029】
これは上記のような作動をおこなうようマグネット磁極の位置に対する駆動アーム6の腕部の位置(位相角)を決めているからであり、ステーターヨークの形状によって位相角は変化する。以上は2ヶ所で停止付勢される場合に付いて述べた。
【0030】
さらに、磁気センサー9によってマグネットの位置を検出し、サーボ駆動を行なえば回動可能な範囲において任意の位置に停止が可能である。
【0031】
(第2の実施の形態)
図8は本発明の第2の実施の形態を示す。
【0032】
図8は光量調節装置の分解斜視図を示す。
【0033】
図において、12は地板、10はA絞り羽根、11はB絞り羽根である。A絞り羽根10の孔10aは駆動アーム6のピン6gと係合し、B絞り羽根11の孔11aはピン6fと係合している。
【0034】
A絞り羽根10は地板のピン12a、12b、12cによってスライド可能に支持されている。一方、B絞り羽根11は地板のピン12a、12c、12dによってスライド可能に支持されている。前述したコイル(不図示)に通電すると前記ステーターヨークが励磁され駆動アーム6は回動する。この時A絞り羽根10、B絞り羽根11は地板12に設けられた光開口部12eを通過する光量を変化させる。通電が正逆通電とON、OFFのみの制御の場合にとりうる通過光量の値は2通りであり、前記磁気センサーを用いたサーボ駆動で任意の位置に駆動アーム6を停止した場合は、停止位置に応じた各々値を設定可能である。
【0035】
尚、本駆動部の地板12への取付けは、図9に示すように、キャップ5に軸対称にフランジを設け、該一対のフランジにそれぞれ形成した貫通孔5r、5sと共にビスで固定する方法等が考えられる。
【0036】
また、キャップ5を地板12にプラスチック等を用いて一体に射出成形することも可能である。
【0037】
なお、上記した第2の実施の形態の光量調節装置は、不図示のビデオカメラ、スチルカメラ、デジタルカメラ等の光学機器に装備される。
【0038】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のマグネット駆動装置によれば、2つのステーターヨークのストレート部はコイルボビン内で圧入されて磁気回路を形成するため金属片等の部材を用いなくてもよく、安価に出来る。またこの時、同時に軸受けも固定されるので組み立て工数が削減出来る。
【0039】
ステーターヨークのマグネット対向磁極部は軸受けの円周側面に沿って配置されるため、マグネットとステーターヨークとのギャップ幅が高精度に組立られるため出力トルクが安定する。
【0040】
第2の軸受け部材には磁気センサーを取り付ける溝があり、またステーターヨークに設けられたフック等の係合部を利用して第2の軸受け部材との結合をおこなうため駆動部の外径が大きくならずに済む。
【0041】
以上により各部材の取付け関して少ないスペースでかつ簡便に精度良く組立が可能なマグネット駆動部を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示すマグネット駆動装置の正面図。
【図2】図1の底面図。
【図3】図1の上面図。
【図4】図2のA−A矢視断面図
【図5】図1の分解斜視図。
【図6】本発明の実施の形態の作動図。
【図7】第1の実施の形態のステーターヨークとキャップの固定部の詳細図。
【図8】本発明の第2の実施の形態を示す光量調節装置の分解斜視図。
【図9】図8の駆動部を取り付けるためのキャップフランジの平面図。
【符号の説明】
1…コイルボビン
2…ステーターヨーク
3…マグネット
4…軸受け
5…キャップ
6…駆動アーム
7…ステーターヨーク
8…回路基板
9…磁気センサー
10…A絞り羽根
11…B絞り羽根
12…地板

Claims (5)

  1. 回転軸を有し、2極着磁されたマグネットに駆動アームが一体に組み付けられたローターマグネットと、
    前記ローターマグネットに対してギャップを有して対向配置される円弧形状に形成された磁極部と、前記ローターマグネットの軸方向と直交する方向に延びるストレート部とを有するステーターヨークと、
    前記ステーターヨークを励磁するものであって、前記ステーターヨークのストレート部がコイルの巻回中心に挿通されることで固定されるコイルボビンと、
    前記ローターマグネットの一方の回転軸を回転可能に支持する軸受け部と、前記ステーターヨークと前記コイルボビンを固定する固定部とを有する第1の軸受け部材と、
    前記ローターマグネットの他方の回転軸を軸支する軸受け部と、前記ステーターヨークを固定する固定部とを有する第2の軸受け部材とを備えたことを特徴とするマグネット駆動装置。
  2. 前記駆動アームは、前記ローターマグネットと前記ステーターヨークの磁気作用によるディテントトルクよって、無通電時において前記第2の軸受け部材に設けられたストッパー部に当接保持されることを特徴とする請求項1に記載のマグネット駆動装置。
  3. 前記駆動アームを回動可能範囲における任意の位置に停止させるために用いられ、前記ローターマグネットの回転位置を検出する磁気センサーを有することを特徴とする請求項1又は2に記載のマグネット駆動装置。
  4. 前記第2の軸受け部材は、前記磁気センサーを位置決めするための位置決め部を有することを特徴とする請求項3に記載のマグネット駆動装置。
  5. 請求項1から4のいずれか1項に記載のマグネット駆動装置と、このマグネット駆動装置により駆動されて光通過用開口の面積を変化させる遮光部材とを有することを特徴とする光量調節装置。
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