JP6284830B2

JP6284830B2 - アクチュエータ

Info

Publication number: JP6284830B2
Application number: JP2014118586A
Authority: JP
Inventors: 紘一増澤; 工藤　憲一; 憲一工藤
Original assignee: Seiko Precision Inc
Current assignee: Seiko Precision Inc
Priority date: 2014-06-09
Filing date: 2014-06-09
Publication date: 2018-02-28
Anticipated expiration: 2034-06-09
Also published as: US9742256B2; JP2015233361A; CN105281516B; US20150357875A1; CN105281516A

Description

本発明は、アクチュエータに関する。

特許文献１のアクチュエータは、ロータに対向する内側磁極部を有したステータを備えている。

特開２０１３―１８３５１１号公報

しかしながら、種々の理由により内側磁極部が所望の位置よりもロータに接近しすぎると、ロータの動作が不安定になるおそれがある。

本発明は、前記のような課題を解決するものであり、ロータの不安定な動作が抑制されたアクチュエータを提供することを目的とする。

上記目的は、コイルと、前記コイルが巻回されたボビンと、前記ボビンの内側にあるロータと、前記ロータが固定され回転可能に支持された軸と、前記軸の一端側にある第１基部と、前記第１基部から前記軸に沿って延び前記ボビンの外側にある第１外側磁極部と、前記第１基部から前記軸に沿って延び前記ロータと前記ボビンの内側との間にある第１内側磁極部と、を含む第１ステータと、前記軸の他端側にある第２基部と、前記第２基部から前記軸に沿って延び前記ボビンの外側にある第２外側磁極部と、前記第２基部から前記軸に沿って延び前記ロータと前記ボビンの内側との間にある第２内側磁極部と、を含む第２ステータと、前記ロータと前記第２ステータとの間にあり、前記第１内側磁極部の先端部に接触して前記第１内側磁極部の前記ロータへの接近を規制する規制部材と、を備えたアクチュエータによって達成できる。

ロータの不安定な動作が抑制されたアクチュエータを提供できる。

本実施例のアクチュエータの分解斜視図である。本実施例のアクチュエータの分解斜視図である。本実施例のアクチュエータの外観図である。本実施例のアクチュエータの外観図である。本実施例のアクチュエータの外観図である。図３のＡ−Ａ断面図である。

以下、この発明の実施の一形態を図１乃至図６を参照しながら説明する。図１、２は、アクチュエータＡの分解斜視図である。図３〜５は、アクチュエータＡの外観図である。図６は、図３のＡ−Ａ断面図である。

図１〜６に示すように、本実施例のアクチュエータＡは、ロータ１、ボビン２、コイル３、ステータ４、５、軸６、カバー７を備える。

ロータ１は、軸６と一体に磁性材を用いて成型された後に所定の方向に着磁される。この着磁方向は通常は軸を挟んだ両側にＮ‐Ｓ極が現れるように着磁され、本発明においては後述するようにステータの数に対応しており、周方向に六極着磁がなされている。

また、軸６の一端６ａは、２に回転可能に支持され、他端６ｂはカバー７に回転可能に支持される。詳しくは後述する。

ボビン２は、真中にロータ１を嵌合させるために空間が確保され、周囲にコイル３を巻回する巻き線部分２ａ、軸６の一端６ａが貫通する軸受け部２ｃ、ステータ４及びステータ５のそれぞれに対して設けた複数の取り付けガイド部２ｄおよび２ｇ、ステータ４の磁極部を挿入する穴２ｅ、２ｊとステータ５の磁極部を挿入する穴２ｆ、２ｈとが形成されている。また、ボビン２は、径方向外側に延びた２つの延在部２ｋ、延在部２ｋにそれぞれ形成された穴２ｌが形成されている。穴２ｌは、アクチュエータＡを他の装置に固定する際に利用される。

ステータ４は、軸６の一端６ａ側に位置し軸６に略垂直な基部４１、ボビン２の軸受け部２ｃに嵌合される取り付け穴４ａ、この取り付け穴４ａから外方に向けて延びた内側磁極部４ｂと外側磁極部４ｃとが曲げ加工によって形成されている。そして、内側磁極部４ｂと外側磁極部４ｃは、それぞれ三箇所に交互に形成され、ボビン２の取り付けガイド部２ｄに嵌合するガイド穴４ｄが三箇所に形成されている。三箇所の内側磁極部４ｂはボビン２の穴２ｅに挿入されコイル３の内側に配置され、また三箇所の外側磁極部４ｃはボビン２に巻回されているコイル３の外側に配置される。

ステータ５は、軸６の他端６ｂ側に位置し軸６に略垂直な基部５１、カバー７の軸受け部７ｃに嵌合される取り付け穴５ａ、この取り付け穴５ａから外方に向けて延びた内側磁極部５ｂと外側磁極部５ｃとが曲げ加工によって形成されている。そして、内側磁極部５ｂと外側磁極部５ｃは、それぞれ三箇所に交互に形成され、ボビン２の取り付けガイド部２ｇに嵌合するガイド穴５ｄは三箇所に形成されている。三箇所の内側磁極部５ｂはボビン２の穴２ｆに挿入されコイル３の内側に配置され、また三箇所の外側磁極部５ｃはボビン２に巻回されているコイル３の外側に配置される。

ここで、ステータ５は、ステータ４とはボビン２に対して逆方向から結合され、ステータ４、５に形成された内側磁極部４ｂ、５ｂと外側磁極部４ｃ、５ｃとは、それぞれ内側の同一円周上と外側の同一円周上に構成されている。また、軸６の一端６ａ側には、図示しないピニオンまたは駆動部材等が取り付けられている。ステータ４、５は、それぞれ第１及び第２ステータの一例である。基部４１、５１は、それぞれ第１及び第２基部の一例である。内側磁極部４ｂ、５ｂは、それぞれ第１及び第２内側磁極部の一例である。外側磁極部４ｃ、５ｃは、それぞれ第１及び第２外側磁極部の一例である。

また、ステータ４、５のそれぞれに形成され、コイル３の内側部へロータ１の軸６に沿って延伸する内側磁極部４ｂ、５ｂが、加工原品において中心から外方に向けて放射状に伸びるように形成される。これにより、内側磁極部４ｂ、５ｂは長さの制限を受けることなく自在に形成できるため、この部分を長くして小型ながら高出力のアクチュエータを実現できる。

即ち、従来の磁極形成は内方に延びる原品を絞り加工するもので、磁極部の長さが制限されていたのに対して、本発明ではこの部分の長さに制限がなく自在に形成できる。そのために、コイル３に発生する磁束をロータ１に効率的に伝達することが可能となり、小型で高出力のアクチュエータを実現できる。

それと同時に、内側磁極部４ｂ、５ｂを軸方向へ自在に延長できるから、コイル３の外形を大きくすることなくコイル巻き数の増大が可能となり、さらにコイル抵抗の増加を巻き数増加の比率に対して極力小さくしつつ、アクチュエータの出力を向上させることが可能となる。つまり、コイル抵抗の増加を極力少なくして巻き数増加が図れるから、発生させ得る磁束量がコイル抵抗値と電流量との積で決まるため、これを増大させるのに有効である。

次に、このように構成されたアクチュエータの作動方法について説明すると、図示しないが公知の制御回路から、コイル３に所定の駆動パルス信号が入力されると、コイル３に発生する磁束によってステータ４、５の内側磁極部４ｂ、５ｂが、公知のようにそれぞれ対応する磁極に励磁され、ロータ１の磁極に作用してこのロータ１を旋回させる。

そして、順次駆動パルス信号の変化に対応してステータ４、５の内側磁極部４ｂ、５ｂが励磁されることにより、ロータ１が順次旋回を続ける。所定の駆動パルス信号が終了すると、ロータ１は作動を停止する。なお、強制的にロータ１の作動を停止させる場合には、公知のブレーキパルスがコイル３に供給される。

また、正逆方向にロータ１を揺動させる方式の場合には、コイル３に正方向と逆方向の駆動パルスが順次入力され、その入力信号に対応してロータ１が、正方向と逆方向へ揺動制御される。

このようなロータ１の旋回作動や揺動作動は、軸６の一端６ａ側に取り付けられているピニオンまたは駆動部材を作動させ、所定の機械的変位に変換される。

即ち、軸６の一端６ａ側に取り付けられているピニオンの旋回や揺動により所定の機構を作動させて、例えばカメラの撮影レンズ鏡胴を撮影モードへ移動し、更に元の状態に戻し、あるいはカメラの撮影レンズの焦点調節作動を制御することなどが行われる。さらに、駆動部材を作動させてカメラのシャッタ羽根を開閉作動させること、あるいは絞り羽根を作動させて所定の絞り値を制御することなども可能である。このようにアクチュエータＡはカメラ等の光学機器に利用できる。

内側磁極部４ｂ、５ｂは同一の円周面上に交互に並ぶ。外側磁極部４ｃ、５ｃは、この円周面とは異なる円周面上に交互に並ぶ。また、外側磁極部４ｃと内側磁極部５ｂとはコイル３及びボビン２を介して対向し、外側磁極部５ｃと内側磁極部４ｂともコイル３及びボビン２を介して対向している。これにより、コイル３の内側及び外側の磁束の磁路が閉ループを形成する。よって漏洩磁束による損失を抑制できる。

次に、カバー７について詳しく説明する。図１、２、６に示すように、カバー７は、ステータ５とロータ１との間に位置する。カバー７の中央には、軸６の他端６ｂを回転可能に支持する軸受け部７ｃが形成されている。軸受け部７ｃは、カバー７を貫通しカバー７のステータ５側の面から突出した円筒状である。また、図２に示すように、カバー７のロータ１側の面には、３つの突起７ｂが軸受け部７ｃの周りに等角度間隔で設けられている。図６に示すように、内側磁極部４ｂの先端部４ｂ１は突起７ｂの外側面に接触する。ここで、突起７ｂの外側面は、ロータ１の外側面よりも径方向外側に突出している。このため、突起７ｂにより内側磁極部４ｂがロータ１に接近しすぎることが規制されている。

このように内側磁極部４ｂの先端部４ｂ１の位置を規制することにより、例えばアクチュエータＡに衝撃などが加わって内側磁極部４ｂが変形して内側磁極部４ｂがロータ１に接近しすぎることを規制している。これによりロータ１の回転が不安定になることが抑制される。また、内側磁極部４ｂがロータ１に接触することも抑制される。尚、３つの突起７ｂのそれぞれに３つの内側磁極部４ｂの先端部４ｂ１が接触して、３つの内側磁極部４ｂがロータ１に接近しすぎることが規制されている。カバー７は、規制部材の一例である。軸受け部７ｃは、規制部側支持部の一例である。

また、内側磁極部４ｂは、ボビン２の穴２ｆ内に挿入されている。このため、内側磁極部４ｂの先端部４ｂ１は、カバー７によりロータ１に接近しすぎることが規制され、ボビン２の内側面によってロータ１から離れすぎることが規制されている。このため、内側磁極部４ｂの位置を所望の位置に維持させることができる。これによっても、ロータ１の回転が不安定になることが抑制される。

また、図２、６に示すように、ボビン２の３つの穴２ｈにはそれぞれ３つの内側磁極部５ｂの先端部５ｂ１が挿入されている。図６に示すように、穴２ｈは、ロータ１の外側面よりも径方向外側に位置している。このため、穴２ｈにより内側磁極部５ｂがロータ１に接近しすぎることが規制されている。これによっても、ロータ１の回転が不安定になることが抑制されている。また、内側磁極部５ｂがロータ１に接触することも抑制される。穴２ｈは、規制部の一例である。尚、穴２ｈは、ボビン２の低壁部を貫通しているが、規制部はこれに限定されない。例えば、規制部は、内側磁極部５ｂの先端部５ｂ１が係合可能な溝状でありボビン２の低壁部を貫通していなくてもよい。

また、内側磁極部５ｂは、ボビン２の穴２ｆ内に挿入されている。このため、内側磁極部５ｂの先端部５ｂ１は、カバー７によりロータ１に接近しすぎることが規制され、ボビン２の内側面によってロータ１から離れすぎることが規制されている。このため、内側磁極部５ｂの位置を所望の位置に維持させることができる。これによっても、ロータ１の回転が不安定になることが抑制される。

また、カバー７は、ボビン２の穴２ｆの内側面に嵌合しており、これにより軸６に垂直な方向でのボビン２に対するカバー７の位置が規定されている。また、図１に示すように、カバー７の軸受け部７ｃは、ステータ５側の面から突出した円筒状である。図６に示すように、ステータ５の取り付け穴５ａに軸受け部７ｃが嵌合することにより、軸６に垂直な方向でのカバー７に対するステータ５の位置が規定される。このように、カバー７は、軸６の他端６ｂの位置を規定すると共にステータ５の位置も規定している。軸受け部７ｃはステータ５を位置決めする位置決め部の一例でもある。

ここで、ステータ５とボビン２との組み付けの際には、３つのガイド部２ｇが３つのガイド穴５ｄにそれぞれ挿入され、３つの内側磁極部５ｂが穴２ｆ内に挿入される。このように、複数のガイド部２ｇが複数のガイド穴５ｄにそれぞれ挿入され、複数の内側磁極部５ｂが穴２ｆ内に挿入されるので、ガイド穴５ｄや内側磁極部５ｂにはある程度の公差が設定されている。これにより、ステータ５とボビン２との組付性が確保されている。しかしながら、例えばカバー７は設けられていない場合には、このような公差によってボビン２に対するステータ５の位置のバラつきが大きくなる恐れがある。この場合に、例えばステータ５の取り付け穴５ａにより軸６の他端６ｂが直接的に回転可能に支持されていると、ボビン２に対するステータ５の位置がバラつき、ボビン２に対する軸６の他端６ｂの位置もバラつく恐れがある。

本実施例では、軸６の他端６ｂはカバー７により回転可能に支持され、このカバー７はボビン２の穴２ｆの内側面に嵌合している。ここで、カバー７はボビン２の穴２ｆ内に嵌合するだけであるため、カバー７の公差は小さく設定されている。即ち、ボビン２に対するステータ５の位置のバラつきよりも、ボビン２に対するカバー７の位置のバラつきのほうが小さい。このような位置のバラつきが抑制されているカバー７によって軸６の他端６ｂが回転可能に支持されているため、ロータ１の位置のバラつきが抑制されている。

また、カバー７の軸受け部７ｃがステータ５の取り付け穴５ａと嵌合することにより、最終的なステータ５の位置が規定される。ここで、単一の軸受け部７ｃと単一の取り付け穴５ａとが嵌合するため、取り付け穴５ａの公差は小さく設定されている。即ち、カバー７に対するステータ５の位置のバラつきは抑制されている。これにより、ステータ５の中心位置のバラつきが抑制されている。これにより、ロータ１に対するステータ５の内側磁極部５ｂ、外側磁極部５ｃの位置のバラつきが抑制されている。軸受け部７ｃは、位置決め部の一例である。

また、上述したように、軸６の一端６ａはボビン２の軸受け部２ｃにより摺動回転可能に支持され、軸６の他端６ｂはカバー７の軸受け部７ｃにより摺動回転可能に支持されている。このため、軸６はステータ４、５には接触せずに回転可能に支持されている。また、軸６、ボビン２、カバー７は、合成樹脂製である。このように合成樹脂製の部材どうしが互いに摺動するため、例えば合成樹脂製の軸が金属製のステータに摺動回転可能に支持されている場合と比較して、合成樹脂製の部材が削れることが抑制される。これにより、ゴミの発生や耐久性の低下等が抑制される。軸受け部２ｃは、ボビン側支持部の一例である。

また、図６に示すように、内側磁極部４ｂの先端部４ｂ１、内側磁極部５ｂの先端部５ｂ１は、ボビン２の巻き線部分２ａの内側面から離れるように厚みが減じられている。例えばステータ４をボビン２に組み付ける際には、内側磁極部４ｂはボビン２の穴２ｅを介して巻き線部分２ａの内側面に沿って移動してボビン２に挿入される。同様に、ステータ５をボビン２に組み付ける際には、内側磁極部５ｂは穴２ｆに挿入された巻き線部分２ａの内側面に沿って移動する。例えば、ボビン２にステータ４、５を組み付ける前に、内側磁極部４ｂ、５ｂが外側に若干反っている場合が考えられる。例えば内側磁極部４ｂ、５ｂの先端部の厚みが減じられていない場合には、組み付けの際にこれら先端部が巻き線部分２ａの内側面に接触して傷がつく恐れがある。これにより、ゴミが発生する恐れもある。本実施例では先端部４ｂ１、５ｂ１は、巻き線部分２ａの内側面から離れるように厚みが減じられているので、内側磁極部４ｂ、５ｂが外側に若干沿っていた場合であっても、先端部４ｂ１、５ｂ１が巻き線部分２ａの内側面に接触することが抑制されている。これにより巻き線部分２ａの内側面が傷つくのが抑制される。尚、全ての内側磁極部４ｂ、５ｂの先端部のうち、少なくとも一つが上記のように厚みが減じられていればよい。

尚、ボビン２にはステータ５の外側磁極部５ｃの先端部が挿入される穴２ｊが２つ形成されている。これにより、外側磁極部５ｃの位置が規定されている。また、ステータ４、５は、大きさ、形状、材料、が同一である。このため、製造コストが抑制されている。

なお、上記例では内側磁極部４ｂ、５ｂ、外側磁極部４ｃ、５ｃはそれぞれ３つであり、ロータ１の極数は６であるがこれに限定されない。

また、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で適宜実施形態を変更して実施することができる。

Ａアクチュエータ
１ロータ
２ボビン
２ｃ軸受け部（ボビン側支持部）
２ｈ穴（規制部）
３コイル
４ステータ（第１ステータ）
４ｂ内側磁極部（第１内側磁極部）
４ｃ外側磁極部（第１外側磁極部）
５ステータ（第２ステータ）
５ｂ内側磁極部（第２内側磁極部）
５ｃ外側磁極部（第２外側磁極部）
４ｂ１、５ｂ１先端部
６軸
７カバー（規制部材）
７ｂ突部
７ｃ軸受け部（規制部材側支持部、位置決め部）

Claims

コイルと、
前記コイルが巻回されたボビンと、
前記ボビンの内側にあるロータと、
前記ロータが固定され回転可能に支持された軸と、
前記軸の一端側にある第１基部と、前記第１基部から前記軸に沿って延び前記ボビンの外側にある第１外側磁極部と、前記第１基部から前記軸に沿って延び前記ロータと前記ボビンの内側との間にある第１内側磁極部と、を含む第１ステータと、
前記軸の他端側にある第２基部と、前記第２基部から前記軸に沿って延び前記ボビンの外側にある第２外側磁極部と、前記第２基部から前記軸に沿って延び前記ロータと前記ボビンの内側との間にある第２内側磁極部と、を含む第２ステータと、
前記ロータと前記第２ステータとの間にあり、前記第１内側磁極部の先端部に接触して前記第１内側磁極部の前記ロータへの接近を規制する規制部材と、を備えたアクチュエータ。
前記ボビンは、前記第２内側磁極部の先端部と係合して前記第２内側磁極部の前記ロータへの接近を規制する規制部が形成されている、請求項１のアクチュエータ。
前記規制部材は、前記軸を回転可能に支持する規制部材側支持部を含み、前記ボビンの内側に嵌合している、請求項１又は２のアクチュエータ。
前記規制部材は、前記第２ステータに係合して前記第２ステータを位置決めする位置決め部を含む、請求項１乃至３の何れかのアクチュエータ。
前記ボビンは、前記軸を回転可能に支持するボビン側支持部を含み、
前記軸、ボビン、及び規制部材は、合成樹脂製であり、
前記軸は、前記第１及び第２ステータに対して非接触である、請求項１乃至４の何れかのアクチュエータ。
前記第１及び第２内側磁極部の少なくとも一方の先端部は、前記ボビンの内側面から離れるように厚みが減じられている、請求項１乃至５の何れかのアクチュエータ。
前記第１内側磁極部は、前記第２外側磁極部と前記コイル及びボビンを介して対向し、
前記第２内側磁極部は、前記第１外側磁極部と前記コイル及びボビンを介して対向し、
前記第１及び第２外側磁極部は、同一の円周面上に交互に並び、
前記第１及び第２内側磁極部は、前記円周面とは異なる同一の円周面上に交互に並ぶ、請求項１乃至６の何れかのアクチュエータ。