JPH05284714A - 揺動ブラシレスアクチュエ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 径方向異方性のマグネットを用いてマグネッ
ト揺動子を形成した場合でも揺動角検出用磁気センサか
らＳＩＮ波の出力電気信号波形が得られるようにして制
御範囲が広くなるようにする。 【構成】 径方向異方性のマグネット揺動子のトルク発
生に寄与しないＮ極とＳ極の磁極境界部及びその周辺近
傍部に実質的無着磁部を形成し，Ｎ極とＳ極間の中間部
に当該マグネット揺動子のＮ極，Ｓ極の磁束の強さに応
じた電気信号波形を出力する揺動角検出センサを配置す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、別個にエンコ−ダやポ
テンショメ−タ等の揺動角検出装置を用いる事無く、揺
動ブラシレスアクチュエ−タの揺動方向，揺動角，位置
決めなどを制御できる揺動ブラシレスアクチュエ−タに
関する。

【０００２】

【従来技術】レ−ザ−ビ−ムプリンタ等に使用されてい
るポリゴンミラ−を用いたレ−ザ−スキャナモ−タは、
回転精度等の点で非常に精度が要求されるため、非常に
高価なものとなっている。

【０００３】ここに、ス−パ−マ−ケット等のレジ等で
使用されているＰＯＳなどのバ−コ−ド読み取り装置に
使用されているレ−ザ−スキャニング装置は、バ−コ−
ドを読み取るためのレ−ザ−光のスキャニングさえ行え
ば良いため、レ−ザ−ビ−ムプリンタ等のポリゴンレ−
ザ−スキャナモ−タのように高価なレ−ザ−スキャニン
グ装置を用いる必要はない。

【０００４】このため、ス−パ−マ−ケット等のレジ等
で使用されているＰＯＳなどに使用されているレ−ザ−
スキャニング装置は、安価につく機械的なミラ−揺動形
のガルバノメ−タ方式のものを採用していた。

【０００５】

【従来技術の問題点】しかるに、このガルバノメ−タ方
式のレ−ザ−スキャニング装置は、ミラ−をある一定の
揺動角範囲内を揺動させるのに機械的な駆動部分が多
く、応答性が悪く、故障及び価格の点でも改良を要する
ものであった。

【０００６】ここに、ポリゴンレ−ザ−スキャナモ−タ
のように精度の良いブラシレスモ−タを用いたのでは価
格的な面で不利を伴うため、パソコン等において採用さ
れている冷却ファンを構成する安価な単相ブラシレスモ
−タ方式を用いることが考えられる。

【０００７】しかしながら、かかる単相ブラシレスモ−
タは、コギングトルクを利用して一方向にのみ自起動回
転できるようにしているために、滑らかな回転を行うこ
とができない。

【０００８】ここに発明者は、安価に形成するために、
及びコギングトルクを利用しないようにして滑らかな揺
動（回動）が可能な単相通電構造の揺動ブラシレスアク
チュエ−タをレ−ザ−スキャニング装置に利用すること
を考えた。

【０００９】しかしながら、単相通電構造の揺動ブラシ
レスアクチュエ−タでは、揺動方向及び揺動角を変える
必要が生ずるので、このために、高価なエンコ−ダやポ
テンショメ−タ等の揺動角検出装置を用いねばならない
欠点がある。

【００１０】

【発明の課題】本発明は、別個に高価なエンコ−ダやポ
テンショメ−タ等の回転角検出装置を用いる事無く、揺
動ブラシレスアクチュエ−タの揺動方向，揺動角，位置
決めなどを制御できる応答性が良好で且つ安価に形成で
きるバ−コ−ド読み取り用に用いて最適な揺動ブラシレ
スアクチュエ−タを得ることを課題になされたものであ
る。

【００１１】尚，本発明は，単相通電構造の揺動ブラシ
レスアクチュエ−タにおいて特に有用であるが，揺動ブ
ラスレスアクチュエ−タを構成するモ−タの相数に限定
されるものではない。

【００１２】また特に本発明では，隣り配置の磁極が異
極となるようにＮ極，Ｓ極の磁極を２Ｐ（Ｐは１以上の
整数）個備えたマグネット揺動子を用いるに当たって，
性能の良い揺動ブラシレスアクチュエ−タを得るために
径方向異方性のマグネットを用いてマグネット揺動子を
形成した場合に，揺動角検出用磁気センサから得られる
出力電気信号波形が矩形波になり，揺動角の制御範囲が
狭くなるのを防止すること，すなわち，制御性に優れた
ＳＩＮ波の出力電気信号波形を得ることで，制御範囲を
広くすることを課題になされたものである。

【００１３】

【本発明の課題を達成するための手段】かかる本発明の
課題を達成するための手段は、 径方向異方性のマグ
ネットによって隣り配置の磁極が異極となるようにＮ
極，Ｓ極の磁極を２Ｐ（Ｐは１以上の整数）個備えて形
成したマグネット揺動子を回動自在に支持し、 該マ
グネット揺動子のトルク発生に寄与しないＮ極とＳ極の
磁極境界部及び／またはその周辺近傍部までを実質的無
着磁部に形成し、 上記マグネット揺動子と相対的揺
動するように固定側にステ−タ電機子を配置し、 上
記マグネット揺動子の揺動角内において当該マグネット
揺動子の上記実質的無着磁部の周方向における上記マグ
ネット揺動子のＮ極とＳ極間の中心部に上記マグネット
揺動子のＮ極，Ｓ極の磁束の強さに応じた電気信号波形
を出力する揺動角検出センサを配置し、 上記実質的
無着磁部はその軸方向の中心線を境として上記揺動角検
出用磁気センサから得られるリニアリティのある出力電
気波形部分が得られるような開角幅に形成し、 上記
揺動角検出用磁気センサから得られるリニアリティのあ
る出力電気波形部分のみを磁気エンコ−ダ信号として利
用することで上記ステ−タ電機子の通電を切り換えて上
記マグネット揺動子の揺動方向，揺動角を切り換えるよ
うにし揺動ブラシレスアクチュエ−タを提供することで
達成できる。

【００１４】

【発明の実施例】本発明は，特に単相揺動ブラシレスア
クチュエ−タに形成すると非常に利点が生ずるので，以
下に単相揺動ブラシレスアクチュエ−タ，特に単相通電
構造のバ−コ−ド用に適するレ−ザ−スキャニング用揺
動ブラシレスアクチュエ−タを中心に説明していく。

【００１５】

【発明の第１実施例】図１乃至図１６を参照して、本発
明の第１実施例としての単相通電構造のバ−コ−ド用に
適するレ−ザ−スキャニング用揺動ブラシレスアクチュ
エ−タ１について説明する。

【００１６】図１は本発明の第１実施例としての単相通
電構造のバ−コ−ド用に適するレ−ザ−スキャニング用
揺動ブラシレスアクチュエ−タ１の縦断面図で、図２は
同レ−ザ−スキャニング用揺動ブラシレスアクチュエ−
タ１のＸ−Ｘ’線横断面図で、図３は同レ−ザ−スキャ
ニング用揺動ブラシレスアクチュエ−タ１のＹ−Ｙ’線
横断面図で、図４は同レ−ザ−スキャニング用揺動ブラ
シレスアクチュエ−タ１の底面図で、図５は同レ−ザ−
スキャニング用揺動ブラシレスアクチュエ−タ１による
レ−ザ−光のスキャニングの説明図で、図６は同レ−ザ
−スキャニング用揺動ブラシレスアクチュエ−タ１の主
要部の分解斜視図で、図７は及び図８は上記ネット揺動
子１１とステ−タ電機子１７との展開図で、図９（ａ）
乃至（ｃ）は揺動子１６の揺動角の規制方法の説明図、
図１０（ａ）及び（ｂ）は揺動角検出用磁気センサ２０
の配設位置の説明図で、図１１は通常の２極の径方向異
方性のマグネット揺動子１１−１を有する揺動子１６の
底面図で，図１２は同マグネット揺動子１１−１を用い
た場合に揺動角検出用磁気センサ２０によって得られる
出力電気信号波形３１−１の波形図で、図１３は凹部７
３を有する２極の径方向異方性のマグネット揺動子１１
−２の底面図で，図１４は本発明の２極のマグネット揺
動子１１の底面図で，図１５は本発明の２極のマグネッ
ト揺動子１１を用いた場合に揺動角検出用磁気センサ２
０によって得られる出力電気信号波形３１の波形図で、
図１６は一例としての制御回路図である。

【００１７】この単相通電構造のバ−コ−ド用に適する
レ−ザ−スキャニング用揺動ブラシレスアクチュエ−タ
１は、図１に示すように磁性体などの適宜な材質で形成
した円筒ハウジング２の上端開口部を、中心部に透孔３
を形成した円板状蓋体４で閉じ、その下端開口部を図４
に示すようなリ−ド線通し孔５を形成した円板状蓋体６
で閉じることでレ−ザ−スキャニング用揺動ブラシレス
アクチュエ−タ本体７を形成する。

【００１８】上記蓋体４の透孔３の内周部及び上記蓋体
６の上面中央部に軸受８，９を装着して、揺動ブラシレ
スアクチュエ−タ本体７の上端から上端部が突出した回
動軸１０を中心部に有するマグネット揺動子１１を持つ
揺動子１６を回動自在に装着する。

【００１９】回動軸１０は、図１，図５及び図６に示す
ように、上記揺動ブラシレスアクチュエ−タ本体７の上
端から突出した上端部分に、軸方向に延びたＤカット部
１２を形成し、該Ｄカット部１２の軸方向と直交する面
をメッキや蒸着等の適宜な手段を用いて反射鏡面１３を
形成する。

【００２０】あるいはＤカット部１２面に，外側に反射
鏡面を向けて板状の反射鏡を接着剤によって接着固定す
る。

【００２１】上記反射鏡面１３に図５に示すように半径
外側方向からレ−ザ−光源からのレ−ザ−光１４が投射
されると、該反射鏡面１３にて反射され上記回動軸１０
の外周方向にレ−ザ−光１４’を反射させてスキャニン
グする。

【００２２】図２及び図６に示すように回動軸１０の外
周には、磁性体リング１５を介してＮ極１１ＮとＳ極１
１Ｓの磁極を有する２極のマグネット揺動子（界磁マグ
ネット）１１が固設されて、適宜角揺動する揺動子１６
を形成する。

【００２３】いまマグネット揺動子１１としては、隣り
配置の磁極が異極となるように周方向において適宜間隔
離してＮ極１１ＮとＳ極１１Ｓの磁極を設けた２極の径
方向異方性のマグネット材で構成している。

【００２４】この場合，マグネット揺動子１１のＮ極１
１ＮとＳ極１１Ｓの磁極間には，着磁されたマグネット
が存在しないマグネット削除部７４となっているので，
この部分は，実質的無着磁部２１を形成していることに
なる。

【００２５】このような２極のマグネット揺動子１１
は，公知の図１１に示すような円筒状のマグネット揺動
子１１−１を用いて構成できる。

【００２６】しかし，性能の良い揺動ブラシレスアクチ
ュエ−タを構成するために，マグネット揺動子１１−１
として径方向異方性のマグネット，例えば径方向異方性
希土類マグネット材料を用いて形成すると，後記する揺
動角検出用磁気センサ２０から得られる出力電気信号波
形３１−１が，図１２に示すように台形波に近いものと
なって表れる。

【００２７】従って、同図の出力電気信号波形３１−１
の斜線で示すＴ’の範囲の部分のように出力電気信号波
形３１−１のリニアリティのある部分が非常に小さくな
り，広い揺動角範囲に渡って制御できる制御性の良い揺
動ブラシレスアクチュエ−タ１を構成できない。

【００２８】同じような理由で，マグネット揺動子１１
を多極の着磁構成のものを用いてもよいが，１極あたり
の開角幅が小さくなり，制御性が悪くなることと，単相
揺動ブラシレスアクチュエ−タ１を安価に構成するため
に，２極構成のマグネット揺動子１１を用いている。

【００２９】制御性の良い揺動ブラシレスアクチュエ−
タ１を得るために，径方向異方性のマグネット材を用い
て２極のマグネット揺動子１１を形成している。

【００３０】しかし，上述したように，揺動角検出用磁
気センサ２０から得られる出力電気信号波形３１（図１
４参照）が，図１２に示すように台形波に近いものとな
らないように，図１３に示す揺動子１６−２のマグネッ
ト揺動子１１のトルク発生に寄与しないＮ極とＳ極の磁
極境界部（図１３の中心線２２参照）及びその周辺近傍
部を削り凹部７３とすることで，後記するＳＩＮ波に近
い図１５に示す出力電気信号波形３１を得ることができ
る。

【００３１】しかしながら，この場合，回動軸１０の径
が大きい場合には，マグネット揺動子１１のＮ極１１
Ｎ，Ｓ極１１Ｓの磁極が磁性体でできた磁性体リング１
５を介して磁路を閉じるように作用するので，図１２に
示す出力電気信号波形３１−１に近い出力電気信号波形
となり，理想的な図１５に示す出力電気信号波形３１を
得ることができない。

【００３２】そこで，本発明では，揺動角検出用磁気セ
ンサ２０から理想的な図１５に示す出力電気信号波形３
１を得るために，図２，図６，図７，図８，図１０及び
図１４に示すように上記図１１に示すマグネット揺動子
１１−１のトルクの発生に寄与しないＮ極１１ＮとＳ極
１１Ｓの磁極境界部及びその周辺近傍部をマグネット削
除部７４とすることで，実質的無着磁部２１を形成した
マグネット揺動子１１を形成している。

【００３３】以上のように，図１１に示すマグネット揺
動子１１−１のトルクの発生に寄与しないＮ極１１Ｎと
Ｓ極１１Ｓの磁極境界部及びその周辺近傍部を上記実質
的無着磁部２１としたマグネット揺動子１１を用いるこ
とで揺動角検出用磁気センサ２０から理想的な図１５に
示す出力電気信号波形３１を得ることができる。

【００３４】該実質的無着磁部２１は，その軸方向に延
びた中心線２２（図１０及び図１４に示すようにマグネ
ット揺動子１１のＮ極１１ＮとＳ極１１Ｓとの丁度中間
部位置）を境として後記する揺動角検出用磁気センサ２
０から得られるリニアリティのある出力電気波形３１が
得られるような開角幅に形成する。

【００３５】上記構成のマグネット揺動子１１を用いる
と，揺動角検出用磁気センサ２０からＳＩＮ波に近い図
１５の出力電気信号波形３１の斜線で示すＴの範囲の部
分のように広い範囲に渡って出力電気信号波形３１のリ
ニアリティのある部分が得られる。

【００３６】そこで，この出力電気信号波形３１のリニ
アリティのある斜線で示すＴの範囲の部分のみを揺動子
１６の揺動角制御用の磁気エンコ−ダ信号として利用す
ることで、精度良好に揺動ブラシレスアクチュエ−タ１
の揺動角，揺動方向の規制並びに位置制御が容易に行え
る。

【００３７】尚、マグネット揺動子１１は、回動軸１０
として磁性体のものを用いている場合には、上記磁性体
リング１５を省略して接着剤を用いて直接、回動軸１０
に接着することで、安価に揺動子１６を形成できる。

【００３８】図１及び図２に示すように、上記マグネッ
ト揺動子１１と径方向の空隙を介して単相通電配置のコ
アレスステ−タ電機子１７を内筒ハウジング２の内面に
後記する基板１９（図７参照。図１及び図２では図面の
都合上、描いていない）を介して固着している。

【００３９】コアレスステ−タ電機子１７は、単相通電
構造の揺動ブラシレスアクチュエ−タ１を形成するため
に、図１及び図２，図６乃至図８に示すように、２個の
空心形の電機子コイル１８を周方向に隣接して配置して
構成したもので、配線と絶縁のために、例えば０．１ｍ
ｍ厚のフレキシブルプリント基板などの基板１９（図７
参照。図１及び図２では省略）の内面（一方の面）に電
機子コイル１８を配設して形成している。

【００４０】電機子コイル１８は、軸方向の導体部１８
ａがトルクの発生に寄与する部分で、周方向の導体部１
８ｂはトルクの発生に寄与しない部分となっている。

【００４１】また２つの電機子コイル１８は、単相通電
構造の揺動ブラシレスアクチュエ−タ１を形成するため
に、図６乃至図８に示すように、それぞれ導体部１８ａ
の外側と導体部１８ａの外側間の幅が機械角で１８０度
以下になるように巻回した空心形のものを２個隣接配置
して、通電した際に２つの電機子コイル１８によって所
定方向のトルクが発生するように単相通電構造に上記ス
テ−タ電機子１７を構成している。

【００４２】上記マグネット揺動子１１の揺動角内にお
いて当該マグネット揺動子１１のＮ極１１ＮとＳ極１１
Ｓの磁極境界部を検出することができるように、一の電
機子コイル１８の枠内空洞部内の基板１９位置に、図１
０の（ａ），（ｂ）に示すように直接、マグネット揺動
子１１と径方向の空隙を介して揺動角検出センサ２０を
対向配設し、マグネット揺動子１１のＮ極１１Ｎ，Ｓ極
１１Ｓの磁束の強さに応じた出力電気信号波形３１を
得、この出力電気信号波形３１のリニアリティのある部
分の信号を基に上記ステ−タ電機子１７の通電を切り換
え、揺動子１６の揺動角，及び揺動方向検出，位置決め
制御できるようにしている。

【００４３】揺動角検出用磁気センサ２０は，揺動ブラ
シレスアクチュエ−タ１の停止時に図１及び図１４に示
すように，マグネット揺動子１１のＮ極１１ＮとＳ極１
１Ｓの磁極境界部の延長線上，すなわち中心線２２上
の，上記マグネット揺動子１１と対向する固定側に配置
しておく。

【００４４】尚，揺動角検出用磁気センサ２０は、上記
マグネット揺動子１１の揺動角内において当該マグネッ
ト揺動子１１のＮ極１１ＮとＳ極１１Ｓの磁極境界部を
検出することができる適宜な位置に配設すれば良く、上
記のように電機子コイル１８の枠内空洞部位置の基板１
９位置に配設しなければならないものではない。

【００４５】例えば、上記した蓋体６の上に配設した円
環状プリント配線後記する基板３０の上に揺動各検出用
磁気センサ２０を配設し，マグネット揺動子１１の下端
部に発生するＮ極１１Ｎ，Ｓ極１１Ｓの漏洩磁束を検出
するように構成しても良い。

【００４６】尚，揺動角検出用磁気センサ２０は、マグ
ネット揺動子１１のＮ極１１Ｎ，Ｓ極１１Ｓの磁束の強
さに応じた出力電気信号波形３１を出力するものであれ
ば良く、ホ−ル素子，ホ−ルＩＣ，磁気抵抗素子など適
宜なものを用いれば良く、この実施例では安価且つ入手
の容易なホ−ル素子を用いている。

【００４７】この揺動ブラシレスアクチュエ−タ１を他
の目的のために、回転形の単相ブラシレスモ−タ構造に
形成したい場合には、揺動角検出用磁気センサ２０の位
置を変えるだけで、極めて容易に行えることを説明す
る。

【００４８】回転形の単相ブラシレスモ−タとする場合
には、磁気センサ２０は電機子コイル１８のトルク発生
に寄与する導体部１８ａと対向する位置または該位置と
同相位置に配設する必要がある。

【００４９】従って、図２及び図７に示すように、単相
ブラシレスモ−タを構成する場合には、上記したような
位置、すなわち、揺動角検出用磁気センサ２０から少し
周方向に位置がずれた図２の符号２０−１で示す位置、
図７の符号２０−１で示す点線囲い部の位置に単相ブラ
シレスモ−タの位置検知用の磁気センサを配設するのみ
で単相ブラシレスモ−タを容易に構成できる。

【００５０】もちろん、自起動可能な単相ブラシレスモ
−タとする場合には、死点位置を無くして自起動できる
ようにするための適宜な手段、例えば、自起動用のコギ
ングトルク発生手段を設ける必要がある。

【００５１】いずれにしても、揺動ブラシレスアクチュ
エ−タ１の構成要素をほとんど変えることなく、単相ブ
ラシレスモ−タを構成できるので、部品の共通化を図る
ことができ、単相ブラシレスモ−タのみならず、揺動ブ
ラシレスアクチュエ−タ１をも同時に量産する場合に
は、いずれのものも安価に量産することが可能になる。

【００５２】また上記のような実質的無着磁部２１を形
成することで，反トルクが少なく，騒音が著しく小さ
く，しかも電流値も小さく，効率をアップさせた単相ブ
ラシレスモ−タを容易に形成できる利点がある。

【００５３】尚、図７において、基板１９にはエッチン
グ等の手段により図示しない導電パタ−ンが適宜に形成
されている。

【００５４】また図７において、符号２３は電機子コイ
ル１８の外側端子２５をはんだ付けするためのはんだ付
け部を、符号２４は電機子コイル１８の内側端子２６を
はんだ付けするためのはんだ付け部で、符号２７は電機
子コイル１８に通電するための駆動電源用リ−ド線と電
気的に接続するためのはんだ付け部，揺動角検出用磁気
センサ２０の電源端子，及び出力端子と電気的に接続す
るためのはんだ付け部を示す。

【００５５】上記はんだ付け部２７に電気的に接続され
た図示しないリ−ド線は、図４に示すように蓋体６に形
成した透孔５を介して揺動ブラシレスアクチュエ−タ本
体７の外部に導き出される。

【００５６】尚、図８において符号２８で示すのは、制
御回路で、符号２９−１，２９−２は、それぞれ正側電
源端子，負側電源端子を示す。

【００５７】図１において、揺動アクチュエ−タ本体７
内に上記制御回路２８を内蔵するために、蓋体６の上面
に円環状プリント配線基板３０を適宜な手段によって配
設し、該配線基板３０に制御回路２８を構成する図示し
ない電気部品をはんだ付けなどの手段を用いて塔載設置
しておく。

【００５８】回動軸１０の下端部には、上記Ｄカット部
１２同様な形状に軸方向に延びて揺動角規制溝３２を形
成している。

【００５９】蓋体６に形成した螺子孔４８を介して下面
方向から螺子３３を螺着して当該螺子３３を上記規制溝
３２に臨ますことで、該規制溝３２のＤカット面によっ
て回動軸１０の揺動角を規制する。

【００６０】上記した構造の揺動ブラシレスアクチュエ
−タ１の場合、揺動角の規制を行わない場合には、２極
のマグネット揺動子１１を用いていることから、約１８
０度の揺動角に渡って、揺動子１６が揺動できる。

【００６１】しかし、図１５の出力電気信号波形３１の
斜線で示すＴの範囲の部分のように出力電気信号波形３
１のリニアリティのある部分を揺動子１６の揺動角制御
のための信号として利用する必要がある。

【００６２】そこで，もしもその斜線で示すＴの範囲か
ら逸脱して揺動子１６が揺動してしまった場合には、出
力電気信号波形３１のリニアリティのある斜線で示すＴ
の範囲の部分を揺動子１６の揺動角制御用の信号として
利用できなくなり、精度良好な揺動ブラシレスアクチュ
エ−タ１を構成しえなくなるので、上記したように揺動
子１６の揺動角規制手段を設けている。

【００６３】揺動子１６の揺動角を９０度（±４５度）
に設定する場合の方法を、図９（ａ）乃至（ｃ）を用い
て説明する。

【００６４】図９に示すように、回動軸１０の中心点３
４から同図（ａ）乃至（ｃ）に示すようにＤカット面を
少しずらして上記規制溝３２を形成する。

【００６５】同図（ａ）の場合は、揺動子１６が±０度
の状態に停止している場合を示し、同図（ｂ）の場合
は、同図（ａ）の状態から回動軸１０が−方向に４５度
揺動して、規制溝３２のＤカット面に螺子３３と当接し
て揺動子１６が−４５度の状態に停止規制されている場
合を示し、同図（ｃ）の場合は、同図（ｂ）の状態から
回動軸１０が＋方向に９０度揺動して、規制溝３２のＤ
カット面に螺子３３と当接して揺動子１６が−４５度の
状態に停止規制されている場合を示す。以上のようにし
て，揺動子１６を±４５度の揺動角内の揺動に規制でき
る。

【００６６】図１６は、制御回路２８の一例を示す。

【００６７】図１６を参照して制御回路２８について説
明すると、ホ−ル素子を用いた磁気センサ２２の両電源
端子は、それぞれＶCC，ア−ス側に接続し、出力端子を
増幅回路３５に接続している。

【００６８】増幅回路３５の出力端子３６には、図１５
で示したような出力電気信号波形３１が得られる。

【００６９】この出力端子３６は、抵抗３７を介して電
流帰還形駆動回路３８のオペアンプ３９の非反転入力端
子に接続している。

【００７０】符号４０は、位相補償用ＣＲで、抵抗４１
と並列接続し、その一方の端子をオペアンプ３９の非反
転入力端子に接続し、他方の端子を電機子コイル１８の
他端と抵抗４２との接続点に接続している。

【００７１】オペアンプ３９の出力端子は、トランジス
タ４３のベ−スとトランジスタ４４のベ−スとの接続点
に接続している。トランジスタ４３のコレクタは、ＶCC
側に接続し、トランジスタ４４のコレクタは、−ＶCC側
に接続し、トランジスタ４３と４４のエミッタ同士を電
機子コイル１８の一端に接続している。

【００７２】符号４５は、分圧回路で、オペアンプ３９
の反転入力端子に指令電圧を与えるようにしている。

【００７３】このように形成した制御回路２８によれ
ば、分圧回路４５のＶCCの最大指令電圧，−ＶCCの最小
指令電圧を決定することにより、出力電気信号波形３１
の上端（図１４において符号４６で示す部分）及び下端
（図１５において符号４７で示す部分）を限定できる。

【００７４】従って、分圧回路４５によって与えた指令
電圧をオペアンプ３９に入力して、磁気センサ２２の図
１５で示す出力信号波形３１の斜線で示す部分の任意の
位置の位置信号をトランジスタ４３または４４に与えて
ステ−タ電機子１７（電機子コイル１８）を通電制御す
ることで、揺動子１６を任意の位置に位置決めできる。
すなわち、揺動子１６の揺動角，揺動方向の決定，位置
決め制御を行える。

【００７５】

【発明の第２実施例】上記マグネット揺動子１１の場
合，実質的無着磁部２１を形成するために，Ｎ極１１Ｎ
とＳ極１１Ｓとの間にマグネット削除部７４を形成して
いるため，そのマグネット削除部７４によってマグネッ
ト揺動子１６が高速で揺動した場合，大きな風圧を受け
るため，大きな揺動音が生ずる惧れがあること，大きな
風損を生ずるため，効率の劣化を来す惧れがあること，
Ｎ極，Ｓ極のマグネット外れが生ずることで故障の原因
になること並びに大きな鉄損が生ずる惧れがある。

【００７６】図１６は本発明の第２実施例を示すマグネ
ット揺動子１１−３の底面図で，このマグネット揺動子
１１−３は，上記マグネット揺動子１１の欠点を解消す
るために，上記マグネット回転子１１の実質的無着磁部
２１を形成するマグネット削除部７４にアルミニウム，
銅などの導体６８または樹脂などの非磁性体を埋設し
て，実質的無着磁部２１Ａを形成し，形状的には従来の
マグネット回転子１１−１［図１１参照］のように円筒
状に形成したものとなっている。

【００７７】

【発明の第３実施例】図１８は，本発明の第３実施例を
示すマグネット揺動子１１−４の斜視図を示すもので，
図１１のマグネット揺動子１１−１同様に円筒形をなし
ていて，上記図１４に示すマグネット回転子１１の欠点
を解消するために，上記実質的無着磁部２１，２１Ａを
形成する径方向異方性のマグネット部材位置を予め，Ｎ
極，Ｓ極の磁極を持たないように着磁しない部分とする
ことで，その部分を実質的無着磁部２１Ｂとしたものあ
る。

【００７８】

【発明の第４実施例】第１実施例の揺動ブラシレスアク
チュエ−タ１と共通する箇所の説明は、省略し、共通す
る部分で異なる箇所においてはアルファベットの大文字
を符して図１９を用いて以下に本発明の第４実施例を説
明する。

【００７９】この第４実施例の揺動ブラシレスアクチュ
エ−タ１Ａは、マグネット揺動子１１の中心の回動軸１
０Ａの上端部に傾斜面４９を形成し、該傾斜面４９を反
射鏡面５０に形成し、該反射鏡面５０に投射されたレ−
ザ−光１４を上記反射鏡面５０で反射させたレ−ザ−光
１４’を上記回動軸１０Ａの外周方向にスキャニングす
るように構成している。

【００８０】尚，回動軸１０Ａとしてアルミニウム，ア
ルミ合金で形成した場合には，上記傾斜面４９を研磨す
ることで、そのまま反射鏡面５０に構成できるが、上記
傾斜面４９にメッキや蒸着等の手段を施して反射鏡面５
０を構成しても良い。

【００８１】

【発明の第５実施例】この第５実施例の揺動ブラシレス
アクチュエ−タ１Ｂも第１実施例の揺動ブラシレスアク
チュエ−タ１と共通する箇所の説明を省略し、共通する
部分で異なる箇所においてはアルファベットの大文字を
符して説明する。

【００８２】図２０及び図２１を参照して、この第５実
施例の揺動ブラシレスアクチュエ−タ１Ｂは、マグネッ
ト揺動子１１の中心の回動軸１０Ｂの一端部に軸方向に
延びた板状反射ミラ−挿入溝５２を形成し、該ミラ−挿
入溝５２と上記回動軸１０Ｂの外周と連通する透孔５３
を形成し、上記ミラ−挿入溝５２に上記透孔５３面側に
反射鏡面５４を向けて板状反射ミラ−５１を挿入して上
記回動軸１０Ｂの外周方向に反射鏡面５４にて反射され
たレ−ザ−光１４’をスキャニングするように構成して
いる。

【００８３】回動軸１０Ｂの上端部中心には、螺子孔５
５が形成してあり、上記ミラ−挿入溝５２に板状反射ミ
ラ−５１を挿入した後、中心部に透孔５６を有する蓋体
５７を回動軸１０Ｂの上端に装着して透孔５６，螺子孔
５５に螺子５８を螺着して板状反射ミラ−５１の抜け止
めを行っている。

【００８４】

【発明の第６実施例】

【００８５】この第６実施例の揺動ブラシレスアクチュ
エ−タ１Ｃも第１実施例の揺動ブラシレスアクチュエ−
タ１と共通する箇所の説明を省略し、共通する部分で異
なる箇所においてはアルファベットの大文字を符して説
明する。

【００８６】図２２を参照して、この第６実施例の揺動
ブラシレスアクチュエ−タ１Ｃは、マグネット揺動子１
１の中心の回動軸として中空回動軸１０Ｃを用い、該中
空回動軸１０Ｃの上端に外側方向に反射鏡面５９を向け
て板状反射ミラ−６０を傾設し、上記中空回動軸１０Ｃ
の下端からレ−ザ−光１４を入れ、その中空内部６１を
通して上記板状反射ミラ−６０の反射鏡面５９で反射し
たレ−ザ−光１４’を上記回動軸１０Ｃの外周方向にス
キャニングするように構成している。

【００８７】尚、このような中空回動軸１０Ｃを用いた
場合、中空回動軸１０Ｃの下端からレ−ザ−光１４を入
れ、その中空内部６１を通し、上記板状反射ミラ−６０
の反射鏡面５９で反射させる必要があるので、揺動ブラ
シレスアクチュエ−タ１Ｃの中空回動軸１０Ｃの下端を
開放した構造にしておく必要がある為、蓋体６Ｃの中心
部に透孔６２を形成している。

【００８８】尚、この揺動ブラシレスアクチュエ−タ１
Ｃでは、揺動子１６の揺動角規制手段としては、中空回
動軸１０Ｃの下端部外周に揺動子１６の揺動角を規制す
る角度だけ周方向に切り欠いた揺動角規制切欠６３（図
２３参照）を形成し、該切欠６３に周方向から螺子６４
の端部を臨ませるようにしている。

【００８９】螺子６４は、図２３に示すように、螺子６
５にて蓋体６Ｃの上面に固定したＬ字形部材６６の側面
に取り付けている。

【００９０】

【発明の第７実施例】この第７実施例の揺動ブラシレス
アクチュエ−タ１Ｄも第１実施例及び第６実施例の揺動
ブラシレスアクチュエ−タ１，１Ｃと共通する箇所の説
明を省略し、共通する部分で異なる箇所においてはアル
ファベットの大文字を符して説明する。

【００９１】図２４を参照して、この第７実施例の揺動
ブラシレスアクチュエ−タ１Ｄは、上記板状反射ミラ−
６０を設ける変わりに，マグネット揺動子１１の中心の
中空回動軸１０Ｃの上端に外側方向に向けた傾設反射鏡
面６９を形成した三角プリズム６０を付設し、上記中空
回動軸１０Ｃの下端からレ−ザ−光１４を入れ、その中
空内部６１を通して上記三角プリズム７０の下端面７１
を介して投射されたレ−ザ−光１４を傾設反射鏡面５９
で反射させてできた反射レ−ザ−光１４’を三角プリズ
ム７０の側方端面７２を介して上記回動軸１０Ｃの外周
方向にスキャニングするように構成している。

【００９２】

【その他の実施例】上記実施例では、電機子コイル１８
を２個用いた例を示したが、仕様によっては１個でも良
く、また２極のマグネット揺動子１１，１１−３，１１
−４を用いたが、２極のものに限らず、Ｎ極，Ｓ極の磁
極を２Ｐ（Ｐは１以上の整数）極に形成したものであれ
ば良く、電機子コイル１８の数も単相通電構造に形成で
きさえすれば、１個以上の適宜個数個用いても良い。

【００９３】また単相通電構造に限らず，２相，３相の
揺動ブラシレスアクチュエ−タを得る場合には，それに
応じた適宜な数の電機子コイル及び磁極数のマグネット
揺動子を用いればよい。

【００９４】上記実施例の揺動ブラシレスアクチュエ−
タは、コアレス（無鉄心）構造の揺動ブラシレスアクチ
ュエ−タを示したが、本発明はコア有り（有鉄心）構造
の揺動ブラシレスアクチュエ−タとしてもよいことは言
うまでもない。

【００９５】

【作用】本発明を揺動ブラシレスアクチュエ−タ１，１
Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄに適用すると，無通電時に電機子
コイル１８に通電すれば所定方向のトルクが発生するの
で、揺動子１６，１６−３が所定方向に揺動する構造に
なっている。

【００９６】磁気センサ２０は、マグネット揺動子１
１，１１−３，１１−４のＮ極１１Ｎ，Ｓ極１１Ｓ，Ｎ
極１１ＮとＳ極１１Ｓの境界部を検出しているので、制
御回路２８の出力端子３６に図１５で示したような出力
電気信号波形３１が得られる。

【００９７】分圧回路で、オペアンプ３９の反転入力端
子に指令電圧を与えることで、出力信号波形３１の上端
（図１５において符号４６で示す部分）及び下端（図１
５において符号４７で示す部分）を限定できる他、その
中間の位置検出が行える。

【００９８】分圧回路４５によって与えた指令電圧をオ
ペアンプ３９に入力することで、磁気センサ２０の図１
５で示す出力電気信号波形３１の斜線で示すＴの揺動角
範囲部分の任意の位置の位置信号をトランジスタ４３ま
たは４４に与えてステ−タ電機子１７（電機子コイル１
８）を通電制御することで、揺動子１６，１６−３を任
意の位置に位置決めできる。

【００９９】すなわち、揺動子１６，０６−３の揺動
角，揺動方向の決定，位置決め制御を行える。

【０１００】揺動子１６，１６−３の揺動により、反射
鏡面１３，５０，５４，５９，６９にて反射されたレ−
ザ−光１４’がスキャニングされる。

【０１０１】

【発明の効果】本発明の揺動ブラシレスアクチュエ−タ
は、別個に高価なエンコ−ダやポテンショメ−タ等の回
転角検出装置を用いる事無く、単相通電配置の径方向異
方性のマグネット揺動子を用いた揺動ブラシレスアクチ
ュエ−タであっても，そのマグネット揺動子のＮ極の磁
極とＳ極の中間部に１個の揺動角検出用磁気センサを配
置するのみで，安価にして高精度の磁気エンコ−ダを構
成できるので，揺動方向，揺動角，位置決めなどを精度
良く制御でき、応答性が良好で且つ安価に形成できるバ
−コ−ド読み取り用に最適なレ−ザ−スキャニング用揺
動ブラシレスアクチュエ−タ等の揺動ブラシレスアクチ
ュエ−タを容易に構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例としての単相通電構造の
バ−コ−ド用に適するレ−ザ−スキャニング用揺動ブラ
シレスアクチュエ−タの縦断面図である。

【図２】 同レ−ザ−スキャニング用揺動ブラシレスア
クチュエ−タのＸ−Ｘ’線横断面図である。

【図３】 同レ−ザ−スキャニング用揺動ブラシレスア
クチュエ−タのＹ−Ｙ’線横断面図である。

【図４】 同レ−ザ−スキャニング用揺動ブラシレスア
クチュエ−タの底面図である。

【図５】 同レ−ザ−スキャニング用揺動ブラシレスア
クチュエ−タによるレ−ザ−光のスキャニングの説明図
である。

【図６】 同レ−ザ−スキャニング用揺動ブラシレスア
クチュエ−タの主要部の分解斜視図である。

【図７及び図８】 上記マグネット揺動子とステ−タ電
機子との展開図である。

【図９】 揺動子の揺動角の規制方法の説明図である。

【図１０】 揺動角検出用磁気センサの配設位置の説明
図である。

【図１１】 通常の２極の径方向異方性のマグネット揺
動子を有する揺動子の底面図である。

【図１２】 同マグネット揺動子を用いた場合に揺動角
検出用磁気センサによって得られる出力電気信号波形図
である。

【図１３】 Ｎ極とＳ極の間に凹部を形成した２極の径
方向異方性のマグネット揺動子を有する揺動子の底面図
である。

【図１４】 本発明の実質的無着磁部を有する２極の径
方向異方性のマグネット揺動子の底面図である。

【図１５】 本発明の２極の径方向異方性のマグネット
揺動子を用いた場合に揺動角検出用磁気センサによって
得られる出力電気信号波形図である。

【図１６】 制御回路図である。

【図１７】 本発明の第２実施例を示す実質的無着磁部
を有する２極の径方向異方性のマグネット揺動子の底面
図である。

【図１８】 本発明の第３実施例を示す実質的無着磁部
を有する２極の径方向異方性のマグネット揺動子の斜視
図である。

【図１９】 本発明第４実施例を示す単相通電構造のバ
−コ−ド用に適するレ−ザ−スキャニング用揺動ブラシ
レスアクチュエ−タの縦断面図である。

【図２０】 本発明第５実施例を示す単相通電構造のバ
−コ−ド用に適するレ−ザ−スキャニング用揺動ブラシ
レスアクチュエ−タの縦断面図である。

【図２１】 同揺動ブラシレスアクチュエ−タの部分分
解斜視図である。

【図２２】 本発明第６実施例を示す単相通電構造のバ
−コ−ド用に適するレ−ザ−スキャニング用揺動ブラシ
レスアクチュエ−タの縦断面図である。

【図２３】 同揺動ブラシレスアクチュエ−タの部分説
明図である。

【図２４】 本発明第７実施例を示す単相通電構造のバ
−コ−ド用に適するレ−ザ−スキャニング用揺動ブラシ
レスアクチュエ−タの縦断面図である。

【符号の説明】

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 単相通電構造のバ−コ−
ド用に適するレ−ザ−スキャニング用揺動ブラシレスア
クチュエ−タ ２ 円筒ハウジング ３ 透孔 ４ 円板状蓋体 ５ リ−ド線通し孔 ６ 円板状蓋体 ７ レ−ザ−スキャニング用揺動ブラシレスアクチュエ
−タ本体 ８，９ 軸受 １０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 回動軸 １１，１１−１，１１−２，１１−３，１１−４ マグ
ネット揺動子 １２ Ｄカット部 １３ 反射鏡面 １４，１４’ レ−ザ−光 １５ 磁性体リング １６，１６−１，１６−２，１６−３ 揺動子 １７ 単相通電配置のコアレスステ−タ電機子 １８ 電機子コイル １８ａ トルクの発生に寄与する導体部 １８ｂ トルクの発生に寄与しない導体部 １９ 基板 ２０ 揺動角検出用磁気センサ ２１，２１Ａ，２１Ｂ 実質的無着磁部 ２２ 中心線 ２３，２４ はんだ付け部 ２５ 外側端子 ２６ 内側端子 ２７ 半田付け部 ２８ 制御回路 ２９−１ 正側電源端子 ２９−２ 負側電源端子 ３０ プリント配線基板 ３１，３１−１ 出力電気信号波形 ３２ 揺動角規制溝 ３３ 螺子 ３４ 中心点 ３５ 増幅回路 ３６ 出力端子 ３７ 抵抗 ３８ 電流帰還形駆動回路 ３９ オペアンプ ４０ 位相補償用ＣＲ ４１，４２ 抵抗 ４３，４４ トランジスタ ４５ 分圧回路 ４８ 螺子孔 ４９ 傾斜面 ５０ 反射鏡面 ５１ 板状反射ミラ− ５２ ミラ−挿入溝 ５３ 透孔 ５４ 反射鏡面 ５５ 螺子孔 ５６ 透孔 ５７ 蓋体 ５８ 螺子 ５９ 反射鏡面 ６０ 板状反射ミラ− ６１ 中空内部 ６２ 透孔 ６３ 揺動角規制用切欠 ６４，６５ 螺子 ６６ Ｌ字形部材 ６７ 揺動角検出センサ用マグネット ６８ 導体 ７０ 三角プリズム ７１ 下端面 ７２ 側方端面 ７３ 凹部 ７４ マグネット削除部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０４ Ｚ 7251−5Ｃ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記構成要素〜から構成されている
   ことを特徴とする揺動ブラシレスアクチュエ−タ。 径方向異方性のマグネットによって隣り配置の磁極
   が異極となるようにＮ極，Ｓ極の磁極を２Ｐ（Ｐは１以
   上の整数）個備えて形成したマグネット揺動子を回動自
   在に支持していること。 該マグネット揺動子のトルク発生に寄与しないＮ極
   とＳ極の磁極境界部及び／またはその周辺近傍部までを
   実質的無着磁部を形成していること。 上記マグネット揺動子と相対的揺動するように固定
   側にステ−タ電機子を配置していること。 上記マグネット揺動子の揺動角内において当該マグ
   ネット揺動子の上記実質的無着磁部の周方向における上
   記マグネット揺動子のＮ極とＳ極間の中心部に上記マグ
   ネット揺動子のＮ極，Ｓ極の磁束の強さに応じた電気信
   号波形を出力する揺動角検出センサを配置しているこ
   と。 上記実質的無着磁部はその軸方向の中心線を境とし
   て上記揺動角検出用磁気センサから得られるリニアリテ
   ィのある出力電気波形部分が得られるような開角幅に形
   成されていること。 上記揺動角検出用磁気センサから得られるリニアリ
   ティのある出力電気波形部分のみを磁気エンコ−ダ信号
   として利用することで上記ステ−タ電機子の通電を切り
   換えて上記マグネット揺動子の揺動方向，揺動角を切り
   換えるようにしていること。