JPH04322155A

JPH04322155A - リニアモータ

Info

Publication number: JPH04322155A
Application number: JP9195691A
Authority: JP
Inventors: Junichi Murakami; 村上　順一我妻　雄策; Shigeru Ogino; 滋荻野; Yusaku Azuma
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-04-23
Filing date: 1991-04-23
Publication date: 1992-11-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直線方向に推力を発生
するリニアモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】リニアモータの応用分野の１つに、カメ
ラ等の光学機器の光学系の駆動源としての適用がある。このような分野では、従来、少なくとも合焦作用のため
の光学系を有する光学機器において、オートフオーカス
，ズーミングのための光学系の全部又は一部を駆動する
手段として、ＤＣモータ，ステップモータ，ボイスコイ
ルモータ等が採用され、これらのモータの駆動力は、減
速ギャやタイミングベルトを介して間接に、又は送りネ
ジ機構等の伝達機構を介して直接に伝達される。また、
レンズを直接に移動させるための種々のモータあるいは
鏡胴構造が提案されている。

【０００３】従来、前述した駆動を滑らかに行うため、
ギャのかみ合い部、摺動面等に潤滑剤としてグリース等
が用いられている。前述のように潤滑剤としてグリース
等を用いると潤滑剤がギャの噛み合い部、摺動面等から
ゴミとして飛び出し、レンズ等に付着し、光路を妨げる
という欠点がある。

【０００４】かかる摺動面を有する動力伝達機構を有し
たモータは、摩擦を少なくするためにグリース等の潤滑
剤が不可避であり、そのために、光学機器等の汚損を嫌
う分野ではその適用に困難が伴なう場合がある。

【０００５】一方、固定部と可動部とが直接的に接する
摺動面を有さない動力源として、リニアモータ等の磁気
反発力を駆動源とするアクチュエータが注目されている
。

【０００６】

【発明が解決しようとしている課題】かかるリニアモー
タでは、可動部側は、磁気反発力で浮いているために、
所謂摩擦抵抗は無いことになる。しかし、実際には、駆
動状態によっては、可動部と固定部とが接する場合があ
り、かかる場合に備えて潤滑剤の使用が望まれるときも
ある。しかし、グリース等の潤滑剤は前述した理由によ
り汚れを嫌う部分に適用されたリニアモータには好まし
くない。

【０００７】リニアモータの摺動面については更に次の
ような問題がある。即ち、摺動面に挟まれたギャップ部
は空気層であり、空気の透磁率は磁性体の透磁率に比べ
て小さいために、ギャップ部の磁気抵抗が大きくなり、
よつて、このリニアモータは大きな推力が得られないと
いう欠点がある。

【０００８】本発明は上記従来技術の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的は摩擦抵抗が少なく、且つ推
力の低下も少なく、それでいて、汚損の発生させるおそ
れのない摺動層を有したリニアモータを提案するもので
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明によれば
、固定部と、前記固定部に対して摺動する可動部とから
なるリニアモータであって、前記固定部と可動部の摺動
面に潤滑剤としての磁性流体を収容する空間を設けたこ
とを特徴とする。

【００１０】磁性流体は、潤滑剤として作用と、磁気回
路中のギャップ部の磁気抵抗を減少させる効果がある。

【００１１】リニアモータに永久磁石が使われる場合は
、この磁性流体は、このリニアモータが動作中あるいは
非動作中を問わず、永久磁石により上記空間内に閉じ込
められる。

【００１２】また、このリニアモータは、このリニアモ
ータに永久磁石が使われない場合は、この磁性流体を上
記空間内に閉じ込めるための封止部材を更に有している
。

【００１３】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら、本発明のリ
ニアモータをレンズ鏡筒の駆動源に適用した実施例を２
つ挙げて説明する。〈第１実施例〉第１図は、第１実施例としてのリニアモ
ータを用いたレンズ鏡胴の断面図である。

【００１４】１はレンズ鏡筒である。モータ部は中空円
筒状の形状をしている。レンズ１３はモータの可動部３
に固定され、モータの固定部２は鏡胴１に固定されてい
る。可動部３が図示の矢印方向に移動することにより、
例えば、ズーミングやフォーカシングがなされる。

【００１５】可動部３は可動鉄板１２であり、レンズ１
３の保持を兼ねている。固定部２は、ステータヨーク４
と、マグネット５と、ボビン６，７と、コイル８，９と
を有している。マグネット５は、例えばプラスチック製
のマグネットであり、ステータヨーク４中央部にリング
状に設けられている。マグネット５は径方向に着磁され
ており、例えば外周側がＳ極、内周側がＮ極となつてい
る。ボビン６，７はマグネット５の両側に設置されてお
り、ボビン６，７にコイル８，９がそれぞれ周面に沿つ
て巻かれている。即ち、マグネット５から発した磁力線
は、コイル８の周りに、矢印Ａ方向に、マグネット５→
鉄片１２→ヨーク４→マグネット５という磁気回路を形
成し、コイル９の周りに、矢印Ｂ方向に、マグネット５
→鉄片１２→ヨーク４→マグネット５という磁気回路を
形成する。コイル８，９は直列に接続されており、端子
１０，１１より電圧が印加される。従って、これらのコ
イルは、そのコイル８，９をそれぞれ包囲するようにＣ
で示した磁気回路を構成している。

【００１６】もしコイル８，９を流れる電流がＣ矢印の
方向の磁界を形成するように端子１０，１１に電流が流
されるならば、第１図において、可動部３のレンズ１３
の右側においてはマグネット５が形成する磁界とコイル
８，９が形成する磁界とは同一方向になって磁力を強め
合うものの、可動部３のレンズ１３の左側においてはマ
グネット５が形成する磁界とコイル８，９が形成する磁
界とは反対方向になって弱め合うために、可動部３は第
１図において、右側に移動する力を受ける。また、端子
１０，１１に流れる電流が逆方向であれば、左側に移動
する力を受ける。

【００１７】このようにして、コイル８，９に流れる電
流の向きにより、可動部３、即ちレンズ１３は、固定部
２と可動部３との間の空間を摺動面にして、左右に移動
される。この摺動面には潤滑剤として磁性流体１４が用
いられている。

【００１８】この磁性流体１４は、固定部２と可動部３
の摺動により、その摺動面より飛び出ようとする。しか
し、本実施例のリニアアクチュエータにおいては、磁性
流体１４は常に摺動面の近傍に付着するようになってい
る。即ち、コイル８，９に電流が流されている時には、
流体１４はマグネット５による磁束ＢＭ１，ＢＭ２とコ
イルによる磁束ＢＣ　によつてモータ部に引き付けられ
ている。即ち、流体１４はその摺動面から飛び出ること
はない。一方、電源ＯＦＦ時であっても、マグネット５
は磁束ＢＭ１，ＢＭ２を発生しているので、この磁界に
より磁性流体１４はモータ部に引き付けられている。か
くして、磁性流体１４は、通電時であろうと、なかろう
と、散逸することなく、摺動面の摩擦を軽減するのに役
立ち、鏡筒内を汚すことはない。しかも、ギャップ部に
磁性流体１４が空気の代わりに満たされるので、透磁率
が空気に比べ大きい磁性流体の起磁力により大きな磁束
を発生でき、推力が増加することになる。〈第２実施例〉第２図により第２実施例を示す。この第
２実施例は、前述第１実施例の同じような固定部と可動
部との間の摺動面に溝を設けたものであり、レンズ鏡胴
に適用したものである。

【００１９】第２図はこの第２実施例のリニアモータを
用いた鏡胴の断面図である。モータ部は第１実施例と同
じく中空円筒状の形状をしており、鏡胴２１に固定部２
２が固定され、その固定部２２に対し摺動する可動部２
３とから成つている。固定部２２はステータヨーク２４
とマグネット２５とボビン２６，２７とコイル２８，２
９を有している。マグネット２５は、例えば、プラスチ
ックマグネットであり、ステータヨーク２４の中央部に
リング状に設けられている。マグネット２５は径方向に
着磁されており、例えば外周側がＳ極，内周側がＮ極と
なつている。

【００２０】ボビン２６，２７はマグネット２５の両側
に設置されており、ボビン２６，２７にコイル２８，２
９がそれぞれ周面に沿つて巻かれている。コイル２８，
２９は直列に接続されており、端子３０，３１より電圧
が印加される。一方、可動部２３は可動鉄片であり、レ
ンズ３３の保持を兼ねている。

【００２１】この第２実施例の動作原理は、第１実施例
と同じく鉄芯形モータと同様である。マグネット２５は
常に一定の磁束ＢＭ１，ＢＭ２を発生しており、コイル
２８，２９をそれぞれ包囲するように磁気回路を構成し
ている。端子３０，３１に電圧を印加するとコイル２８
，２９に電流が流れ、コイル２８，２９によつて磁束Ｂ
Ｃが発生する。電流の流れる向きを変えることにより、
磁束ＢＣ　の向きを変えることができる。磁束ＢＭ１，
ＢＭ２と磁束ＢＣ　とが、弱め合い、あるいは強め合つ
て、一方向への推力が発生し、この推力により可動部２
３が光軸に沿つて摺動する。

【００２２】固定部２２に対して摺動する可動鉄片２３
の摺動面において、鉄片２３が摺動してもステータヨー
ク２４，マグネット２５と重ならない部分に、リング状
の溝３５，３６が設けられている。これらの２つの溝は
、円筒状の可動体２３の外側周面に設けられていること
になる。そして、これらの溝は磁性流体３４で満たされ
ている。

【００２３】磁性流体３４は、可動体２３が摺動すると
摺動面より飛び出ようとする。しかし、第１実施例と同
じように、電圧印加時にはマグネットによる磁束ＢＭ１
，ＢＭ２とコイルによる磁束ＢＣ　によつて磁性流体は
モータ部に引き付けられている。また、電流ＯＦＦ時に
はマグネットにより磁束ＢＭ１，ＢＭ２によつて磁性流
体はモータ部に引き付けられている。

【００２４】透磁率が空気よりも高い磁性流体が摺動面
上のギャップ層に設けられていることにより、このモー
タの推力が増加することになるのが第１実施例と同様で
ある。

【００２５】第２実施例の固有の効果として、溝３５，
３６による摩擦力低減の効果がある。即ち、この溝を設
けることにより、固定部２１と可動部２３との間での接
触する可能性のある面積を減少させることになり、その
ために摩擦が減少する。故に、その分だけ推力の低下が
和らぐ。しかし、可動鉄片３２の摺動面に溝を設けたこ
とにより、各磁束ＢＭ１，ＢＭ２，ＢＣ　の通る断面積
が減少するので、磁気抵抗が増加する。磁気抵抗の増加
分を補う１つの方策として、可動鉄片３２の径方向厚み
を大きくすることも考えられるが、これでは、可動部分
の慣性質量が増加して移動応答性が減少し好ましくない
。この第２実施例では、可動鉄片３２に設けた溝３５，
３６に磁性流体３４が満たされるので、この磁性流体３
４が磁束を通すパスを提供することになり、結果的に、
溝３５，３６を設けたても磁気抵抗は増えない。即ち、
推力の低下はない。〈第３実施例〉第３図により、本発明の第３実施例を示
す。この第３実施例は、前述第２実施例のステータヨー
クと可動鉄片の間の空隙の両端を、ゴム等で変形可能な
、あるいは伸縮可能な物により密閉したものである。

【００２６】第３図はこの第３実施例のリニアモータを
用いた鏡胴の断面図である。モータ部は中空円筒状の形
状をしており、鏡胴４１に固定部４２が固定され、固定
部４２に対し摺動する可動部４３とから成つている。固
定部４２はステータヨーク４４とマグネット４５とボビ
ン４６，４７とコイル４８，４９を有している。マグネ
ット４５は、例えば、プラスチックマグネットであり、
ステータヨーク４４中央部にリング状に設けられている
。マグネット４５は径方向に着磁されており、例えば外
周側がＳ極，内周側がＮ極となつている。ボビン４６，
４７はマグネット４５の両側に設置されており、ボビン
４６，４７にコイル４８，４９がそれぞれ周面沿つて巻
かれている。コイル４８，４９は直列に接続されており
、端子５０，５１より電圧が印加される。

【００２７】一方、可動部４３は可動鉄片であり、レン
ズ５３の保持を兼ねている。可動鉄片４３の摺動面には
溝５６，５７が設けられているのは第２実施例と同様で
ある。固定部４２と可動部４３の間は磁性流体５４で満
たし、ステータヨーク４４と可動鉄片５２との間に形成
されるギャップ層の両端で、ゴム５５，５８により磁性
流体５４を封止する。封止部材５５，５８は変形可能な
、あるいは伸縮可能な部材であれば良い。即ち、２組の
バンド状の封止部材５５，５８の夫々の一端は固定であ
るヨーク４４に例えば接着剤等により固着されている。また、封止部材５５，５８の夫々の他端は可動体４３に
同じく固着されている。即ち、封止部材５５，５８は、
可動部４３とヨーク４４の間の空間を密封する。

【００２８】この第３実施例のリニアモータとしての動
作原理は前述の第１，第２実施例と同じである。

【００２９】この第３実施例のモータにより、第１，第
２実施例から得られる全ての効果が得られる。

【００３０】この第３実施例では、特に封止部材５５，
５８が設けられている。これを設けた理由は以下のもの
である。本発明では、固定部と可動との間の摺動面上の
ギャップ層の磁性流体は永久磁石及び／または電磁石に
よりその飛散が防止される。しかし、リニアモータの可
動体が激しい前後移動を繰り返せば、流体の僅かな量の
飛散があるかも知れない。この第３実施例の封止部材５
５，５８は、リニアモータのいかなる使用状態において
も磁性流体の飛散を防止しようとするものである。封止
部材５５，５８は伸縮自在の材料で形成されているので
、可動部４３が第３図に関して左右に移動しても、摺動
面上のギャップ層の密閉性は維持される。

【００３１】この第３実施例に対しては、それがギャッ
プ層の密閉性を確保しているという理由から、この密閉
性を積極的に利用して種々の変形例が考えられる。

【００３２】即ち、通常リニアモータは、磁界を発生し
続ける永久磁石と電流を流した時だけ磁界を発生する電
磁石とにより構成されている。上記第１，第２の実施例
では、この永久磁石が、非通電時における磁性流体の飛
散を防止していた。しかし、上述の封止部材５５，５８
はこの飛散を完全に防止するので、マグネット４５を電
磁石に変更することも可能である。

【００３３】また、次のような変形例も提案することが
できる。封止部材５５，５８の夫々の一端を、ヨーク４
４に固着し、また、夫々の多端を鉄片５２には固着せず
にその摺動面に摺動させるようにするのである。封止部
材５５，５８は弾性を有しているので、磁性流体を密封
する効果を有する。また、上記第３実施例は、モータの
推力の一部が封止部材５５，５８の伸縮に消費されると
いう面を有するが、この変形例では、封止部材５５，５
８は鉄片５２上で流体５４を密閉しながら自由に摺動す
るので、第３図の第３実施例に比して推力が減殺するこ
とはない。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のリニアモ
ータは、固定部と、前記固定部に対して摺動する可動部
とからなるリニアモータであって、前記固定部と可動部
の摺動面に潤滑剤としての磁性流体を収容する空間を設
けたことを特徴とする。

【００３５】磁性流体は、潤滑剤としての作用と、磁気
回路中のギャップ部の磁気抵抗を減少させる効果がある
。

【００３６】リニアモータに永久磁石が使われる場合は
、この磁性流体は、このリニアモータが動作中あるいは
非動作中を問わず、永久磁石により上記空間内に閉じ込
められる。リニアモータに永久磁石が使われる場合にお
いて、磁性流体を上記空間内に閉じ込めるための封止部
材を更に設けると、密閉効果が倍増する。

【００３７】また、このリニアモータは、このリニアモ
ータに永久磁石が使われない場合は、この磁性流体を上
記空間内に閉じ込めるための封止部材を更に有している
。

【００３８】固定部と可動部の空間に、磁性流体の溜り
場を設けることにより、磁性流体の飛散が防止され、更
に、この溜り場を設けたことによる磁気抵抗の増加も磁
性流体の高い透磁率という性質により防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のリニアモータをレンズ鏡筒に適用した
第１実施例の断面図。

【図２】本発明のリニアモータをレンズ鏡筒に適用した
第２実施例の断面図。

【図３】本発明のリニアモータをレンズ鏡筒に適用した
第３実施例の断面図。

【符号の説明】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　固定部と、前記固定部に対して摺動す
る可動部と、前記固定部あるいは可動部のいずれか一方
に配された永久磁石とを有したリニアモータであって、
前記固定部と可動部の摺動面に潤滑剤としての磁性流体
を収容する空間を設けたことを特徴とするリニアモータ
。
【請求項２】　　固定部と、前記固定部に対して摺動す
る可動部と、前記固定部あるいは可動部のいずれか一方
に配された電磁石とを有したリニアモータであって、前
記固定部と可動部の摺動面に潤滑剤としての磁性流体を
収容する空間を設け、この空間を、前記可動の移動の間
に密封する密封部材を設けたことを特徴とするリニアモ
ータ。
【請求項３】　　前記リニアモータは、更に、推力発生
のための電磁石を有することを特徴とする請求項の第１
項に記載のリニアモータ。
【請求項４】　　前記リニアモータは、更に、推力発生
のための電磁石あるいは永久磁石を有することを特徴と
する請求項の第２項に記載のリニアモータ。
【請求項５】　　前記固定部及び可動部は円筒形状をし
ており、前記磁性流体を収容する空間は、前記固定部と
可動部との間に形成された円筒状空間であることを特徴
とする請求項の第１項乃至第４項のいずれかに記載のリ
ニアモータ。
【請求項６】　　前記固定部若しくは可動部のいずれか
一方の摺動表面に、前記磁性流体を溜める滞溜部が形成
されたことを特徴とする請求項の第１項乃至第４項のい
ずれかに記載のリニアモータ。
【請求項７】　　前記固定部及び可動部は円筒形状をし
ており、前記磁性流体を収容する空間は前記固定部と可
動部との間に形成された円筒状空間であり、前記固定部
と可動部のいずれか一方の表面に、磁性流体を溜めるた
めのリング状の凹部若しくは溝が形成されていることを
特徴とする請求項の第１項乃至第４項のいずれかに記載
のリニアモータ。
【請求項８】　　前記可動部と固定部との間に形成され
た空間を密封する封止部材を更に有したことを特徴とす
る請求項の第１項に記載のリニアモータ。
【請求項９】　　このリニアモータは、前記永久磁石を
挟む形で可動部の移動方向に配設された２つの電磁石と
、前記可動部と固定部との間で前記移動方向に形成され
た空間を密封する封止部材とを更に有し、前記封止部材
は、前記移動方向に形成された空間の移動方向の両端に
おいて、前記固定部と可動部で張設された弾性部材であ
ることを特徴とする請求項の第１項に記載のリニアモー
タ。
【請求項１０】　　このリニアモータは、前記電磁石を
挟む形で可動部の移動方向に配設された２つの電磁石若
しくは電磁石を更に有し、前記封止部材は、前記移動方
向に形成された空間の移動方向の両端において、前記固
定部と可動部で張設された弾性部材であることを特徴と
する請求項の第２項に記載のリニアモータ。
【請求項１１】　　このリニアモータは、前記永久磁石
を挟む形で可動部の移動方向に配設された２つの電磁石
を更に有し、前記可動部の前記移動方向の長さは、上記
永久磁石及び２つの電磁石が形成する磁気回路の前記移
動方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項の第１
項に記載のリニアモータ。
【請求項１２】　　このリニアモータは、前記電磁石を
挟む形で可動部の移動方向に配設された２つの電磁石若
しくは電磁石を更に有し、前記可動部の前記移動方向の
長さは、上記３つの電磁石が形成する磁気回路の前記移
動方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項の第２
項に記載のリニアモータ。
【請求項１３】　　前記可動部は、透磁率の高い材料で
形成された部分を一部に含むことを特徴とする請求項の
第１項若しくは第２項に記載のリニアモータ。
【請求項１４】　　このリニアモータはレンズ鏡筒内に
組込まれており、前記可動部は光学系を保持した可動鏡
筒であることを特徴とする請求項の第１項若しくは第２
項に記載のリニアモータ。