JPH0642777B2

JPH0642777B2 - 駆動装置

Info

Publication number: JPH0642777B2
Application number: JP60222217A
Authority: JP
Inventors: 満裕長谷川; 敏高山; 耕作村田; 周二佐伯; 満家城
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-10-04
Filing date: 1985-10-04
Publication date: 1994-06-01
Anticipated expiration: 2009-06-01
Also published as: JPS6281963A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、固体撮像素子や光学レンズに機械的振動を与
えるオートフォーカス装置や電気機械音響変換器などの
駆動装置に関するものである。

従来の技術所年、電気信号で機械振動を得る電気機械変換器があら
ゆる分野で活用されている。スピーカでは機械振動を更
に空気の振動に変える公知の動電形や電磁形の電気機械
音響変換器があるが特願昭５９−３１６４７号に記載の
もののような新しい形式のスピーカもある。またビデオ
カメラでは誰にも簡単に使えるようにオートフォーカス
機能を持った製品も出現しており、コンパクトディスク
プレーヤ等の光学的情報読み取り装置等にもオートフォ
ーカス装置が使用されている。オートフォーカス装置と
しては、レンズ系を移動させる方法（例えば実開昭５８
−４８０３５号公報，実開昭５９−９２４３７号公報な
ど）、或は固体撮像素子を光軸方向に移動させる方法
（例えば特開昭５９−３７５１０号公報）がある。これ
らはいずれもレンズ系や固体撮像素子を従来公知の動電
形電気機械音響変換器等に用いられている駆動装置を用
いたものである。

以下図面を参照しながら、上述したような従来の駆動装
置について説明する。第３図(b)は従来の平衡形電磁変
換器を用いた駆動装置の断面図を示すものであり、第３
図(a)は断面図のＩ−IIの矢視図を示す。

第３図において、１，１′は第１，第２のプレートで、
その中央部に透孔がある第１，第２のセンターポール
２，２′をそれぞれ具備している。３，３′はプレート
１，１′の外周上面にセンターポール２，２′の高さと
等くなるように固着された第１，第２のリング状マグネ
ットで、凹形の空間をそれぞれのプレート１，１′とと
もに形成し、この空間に第１，第２の駆動コイル４，
４′を挿入固着される。５，５′は第１，第２のプレー
ト１，１′の背面外周部に固着された第１，第２のスペ
ーサＡで、その間にサスペンション６を挾持している。
７，７′は中央部に凹部を有する、磁性体からなる第
１，第２の振動板で、センターポール２，２′及びマグ
ネット３，３′との間に間隙がｌ_gの第１，第２の磁気
空隙８，８′を形成するために第１，第２のスペーサＢ
９，９′を介してビス１０，ナット１１で固定されてい
る。この駆動装置は上下に対称配置された第１，第２の
駆動部１２，１２′から構成される。１３は第１の振動
板に固着された被駆動体である。

以上のように構成された駆動装置について、以下その動
作について説明する。

いま第１，第２のマグネット３，３′の着磁方向を上方
をＮ極、下方をＳ極とすると第１，第２の振動板７，
７′、センターポール２，２′及びプレート１，１′で
形成された磁気回路には、第３図の右断面に実線で示し
た直流磁束を発生する。駆動コイル４，４′に電流を流
さない場合には第１，第２の磁気空隙内の直流磁束によ
り、第１，第２の振動板に吸引力が作用するが、空隙寸
法が双方共にｌ_gであるため、同じ吸引力が振動系全体
に互いに逆向きに作用する。従って振動系全体は平衡状
態になっている。第１，第２の駆動コイルに第３図に示
す方向に電流を流すと、点線に示す交流磁束が瞬間に流
れる。この時第１の磁気空隙８中の磁束は直流成分と交
流成分で増加し、第２の磁気空隙８′中の磁束は逆に減
少する。従って第１の振動板に作用する吸引力は増大
し、第２の振動板に作用する吸引力は減少するから、振
動系全体には、その吸引力の差の分だけ下方向に作用し
て変位する。逆に電流を流すと、同様な方法で上方に変
位する。以上のように振動系全体は機械振動を行なうの
である。

発明が解決しようとする問題点しかしながら前記のような構成では、吸引力が作用する
第１，第２の振動板７，７′を第１，第２のスペーサＢ
９，９′を介してビス１０、ナット１１で固定し、一体
化しないと平衡形電磁変換器が構成できないために、被
駆動体１３がどちらかの振動板に固定される構造とな
り、オートフォーカス装置における光学レンズ駆動装置
等には不適当である。更に駆動装置としての平衡形電磁
変換器では、同形状のマグネットを２つ必要とし、更に
第１，第２のマグネット３，３′の着磁状態を同一にし
なければ第１，第２の振動板７，７′に作用する吸引力
にバラツキを生じて平衡状態がとれない等の問題点を有
していた。

本発明は上記問題点に鑑み、固体撮像素子や光学レンズ
を内部に保持し、それに機械的振動を与えるオートフォ
ーカス装置や電気機械音響変換器等で、マグネット１ケ
で平衡形電磁変換器としても使用でき、大きな駆動力が
得られる駆動装置を提供するものである。

問題点を解決するための手段この目的を達成するために本発明の駆動装置は、１個の
マグネットと、その上下面内周部に配置したＮ，Ｓの磁
極と、前記磁極に対向して配置された、磁性体からなる
筒体の外周側面に２つの溝を設けて、その溝の底面及び
２つの対称な側壁と前記Ｎ，Ｓの磁極間に、隣接する第
１，第２，第３の磁気空隙をそれぞれ形成する磁性振動
体と、前記２つの第１の磁気空隙中で、かつ前記の磁性
振動体に設けた溝の底面部に巻回した２つの駆動コイル
と、前記磁性振動体の両端面に固着された振動軸方向に
弾性的な２つの支持体と、前記磁性振動体の筒体内面に
固着された被駆動体から構成されている。

作用この構成によって、１ケのマグネットの上下面内周部に
設けたＮ，Ｓの磁極と、筒体の磁性振動体とその側面
で、かつ前記Ｎ，Ｓの磁極に対向した２つの溝を形成
し、その溝の底面及び対称な側壁と対向する磁極間に第
１，第２，第３の磁気空隙を形成して磁気回路が構成さ
れる。更に前記２つの第１の磁気空隙中にはそれぞれ駆
動コイルが磁性振動体を巻枠として巻回されている。こ
こでＮ又はＳの磁極と対称に配置された溝の２つの側壁
と、溝の底面に巻回された駆動コイルで２つの平衡形電
磁変換器を形成し、更に溝の底面と、そこに巻回した駆
動コイルで動電形変換器を形成していることになる。ま
た磁性振動体は筒体で形成しているからその内面に固体
撮像素子や光学レンズ等を固着すればオートフォーカス
装置の駆動装置とすることができる。

実施例以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説明
する。第１図は本発明の第１の実施例における駆動装置
の断面図を示すものである。

第１図において、１４は筒状のマグネット、１５，１６
はマグネット上下端面に固着されたトッププレート、ボ
トムプレートである。１７は磁性材料からなる筒状の磁
性振動体であり、その外周側面で、トッププレート１
５、及びボトムプレート１６の内周面に対向する部分に
第１，第２の溝１８，１８′が形成されている。この溝
は底面と２つの対称な側壁から形成され、この底面には
第１，第２の駆動コイル１９，１９′が巻回されてい
る。更に前記溝の底面及び２つの対称な側壁とＮ，Ｓの
磁極間には第１群の第１，第２，第３の磁気空隙２０，
２１，２２，及び第２群の第１，第２，第３の磁気空隙
２０′，２１′，２２′を形成している。尚、第１群の
第２，第３及び第２群の第２，第３の磁気空隙長は全て
ｌ_gに設定している。２３，２３′は磁性振動体の上下
端面に固着された第１，第２の支持体で、その外周端は
マグネット１４の上下端面に固着されて第１，第２のフ
レーム２４，２４′に固着されている。２５は磁性振動
体１７の内面に固着された被駆動体である。

以上のように構成された駆動装置について、以下その動
作を説明する。

まずマグネット１４の着磁方向は、上端面をＮ極、下端
面をＳ極に設定する。この時、トッププレート１５はＮ
の磁極に、ボトムプレート１６はＳの磁極になる。従っ
て磁性振動体１７と、第１群，第２群の第１，第２，第
３の磁気空隙で構成される磁気回路には、第１図におい
て実線で示した直流磁束が発生する。それぞれの磁束を
図のようにφ_m11，φ_m12，φ_m13，φ_m21，φ_m22，φ_m23
とする。駆動コイルに電流が流れていない時はＮ及びＳ
の磁極と、それぞれの溝の底面及び対称な側壁間には、
第１，第２，第３の磁気空隙中の磁束により吸引力が作
用する。この場合溝の底面に作用する吸引力は振動軸に
直交かつ対称であるからこれは振動軸方向に弾性的で、
それと直角な方向には剛性のある第１，第２の支持体２
３，２３′で規制されている。更に振動軸方向の吸引力
も、溝の側壁が対称で、第２，第３の磁気空隙２１，２
１′，２２，２２′の長さもｌ_gに設定しているため、
磁性振動体には第１，第２の溝の側壁には大きさが同じ
で、逆向きの吸引力がそれぞれ発生する。従って磁性振
動体全体は平衡状態にある。

次に駆動コイル１９，１９′に第１図に示したような方
向に電流を流した瞬間には、交流磁束が同図に点線で示
すように発生する。従って第１群の第２，第３の磁気空
隙２１，２２には交流磁束φ_i12，φ_i13が、また第２群
の第２，第３の磁気空隙２１′，２２′には交流磁束φ
_i22，φ_i23が発生する。この時第１群の第２の磁気空隙
２１と第２群の第３の磁気空隙２２′ではそれぞれ総磁
束が増加し、第１群の第３の磁気空隙２２と第２群の第
２の磁気空隙２１′では総磁束が減少する。従って第１
群の第２の磁気空隙２１の側壁と第２群の第３の磁気空
隙２２′の側壁に作用する吸引力は増大し、第１群の第
３の磁気空隙２２の側壁と第２群の第２の磁気空隙２
１′の側壁に作用する吸引力は減少する。これにより被
駆動体２５を固着した磁気振動体１７は下方に変位す
る。更に第１，第２の駆動コイル１９，１９′に流れる
電流と第１群及び第２群の第１の磁気空隙２０，２０′
の直流磁束φ_m11，φ_m21の間にはフレミングの左手の法
則により下方に電磁力を発生する。第１，第２の駆動コ
イル１９，１９′に逆の電流が流れた場合には上記の力
は全て上向きに作用する。

以上のように本実施例によれば、１個の筒状のマグネッ
ト１４と、その上下面に固着したトッププレート１５と
ボトムプレート１６でその内周部に形成したＮ，Ｓの磁
極と、前記磁極に対向して配置された、筒状の磁性振動
体１７の外周側面に２つの溝１８，１８′を設けて、そ
の溝の底面及び２つの対称な側壁と、前記Ｎ及びＳの磁
極間に、隣接する第１，第２，第３の磁気空隙２０，２
１，２２，２０′，２１′，２２′を形成し、前記２つ
の第１の磁気空隙２０，２０′中で、かつ前記磁性振動
体１７に設けた溝１８，１８′の底面部にそれぞれ巻回
された駆動コイル１９，１９′と、磁性振動体１７の両
端面に固着された２つの支持体２３，２３′と、磁性振
動体１７の内面に固着された被駆動体２５から構成する
ことにより、１個のマグネットで平衡形電磁変換器と動
電変換器を兼ね備えた、大きな駆動力が得られる駆動装
置が実現でき、従来例に見られるような２個のマグネッ
トの着磁状態のバラツキにより平衡状態がとれないとい
った問題点も解決される。

更に磁性振動体１７が筒体で形成されるため、その内面
に固体撮像素子や光学レンズを取り付けることができ、
オートフォーカス装置の駆動装置としても使用できるも
のである。

以下、本発明の他の実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。第２図は本発明の第２の実施例における駆
動装置の断面図を示すものである。

第２図において、２６は筒状のマグネット、２７，２８
はマグネット２６の上下面に固着されたトッププレー
ト、ボトムプレートであり、各々の内周側面の断面は対
称な台形の磁極を形成している。２９は筒状の磁性振動
体で、その外径は前記トッププレート２７及びボトムプ
レート２８の内径よりも小さく、その外周側面には前記
台形の磁極に対向した対称な逆台形の第１，第２の溝３
０，３０′を形成している。トッププレート２７側の台
形の磁極と逆の台形の第１の溝３０の間には、相隣接す
る第１群の第１，第２，第３の磁気空隙３１，３２，３
３を形成する。但し第１の磁気空隙３１は台形の磁極の
頂部と第１の溝３０の底面で形成され、第２，第３の磁
気空隙３２，３３は各々の斜面の壁で形成され、磁気空
隙長はｌ_gに設定されている。ボトムプレート２８の台
形の磁極と第２の溝３０′間にも同様に第２群の相隣接
した第１，第２，第３の磁気空隙３１′，３２′，３
３′が同様に形成されている。３４，３４′はそれぞれ
の第１の磁気空隙３１，３１′中で、かつ溝の底面に巻
回した第１，第２の駆動コイルである。３５，３５′は
第１，第２の支持体、３６，３６′は第１，第２のフレ
ーム、３７は被駆動体で、これらは第一の実施例と同じ
構成なので説明を省略する。

以上のように構成された駆動装置について、以下その動
作を説明する。第１の実施例と同様にマグネット２６の
上面をＮ極，下面をＳ極に設定すると、直流磁束は同図
の実線に示す直流磁束が発生する。この磁束により第
１，第２の溝３０，３０′の斜面の壁には対向する台形
の磁極の斜面に向かう吸引力が作用する。この吸引力の
外径方向の力と、溝の底面に作用する吸引力は軸対称に
分布し、それらは第１，第２の支持体３５，３５′で規
制される。振動軸方向の吸引力の成分は、磁気空隙長が
同一のｌ_gであるため、大きさが等しく、向きが逆であ
るため、平衡状態になっている。

次に第１，第２の駆動コイル３４，３４′に電流を流し
ても、第１の実施例と同様に動作する。即ち、電流を図
に示すように互いに逆方向に流すと、点線で示すように
交流磁束が発生する。従って第１の実施例の動作の項で
述べたと同様の理由で、振動体全体に作用する吸引力と
動電変換器としての電磁力が作用し、下方に変位する。
電流を逆に流れれば、前述とは逆に上方に変位する。

以上のように本実施例によれば、トッププレート２７と
ボトムプレート２８の内周部の磁極を対称な台形の形状
とし、トッププレート２７とボトムプレート２８の内径
より小さい筒状の磁性振動体２９の外周側面に、前記台
形の磁極と対向する逆の台形状の第１，第２の溝３０，
３０′を形成して、前記凹凸の台形の斜面間にできる第
１群，第２群の第２，第３の磁気空隙（３２，３３，３
２′，３３′）の間隔を同じ寸法（ｌ_g）に設定した磁
極構造、及び磁気回路構造をとることにより、第１の実
施例と同様な効果を得る他に、磁性振動体２９を１部品
で構成できて組み立てが簡単にでき、更に第２，第３の
磁気空隙を斜めにとったことにより被駆動体３７を含め
た振動体全体の振幅限界を大きく拡大できるものであ
る。

なお第１，第２の実施例においてマグネットを筒状とし
たが、矩形状のマグネットを複数個、対に配置しても同
様の効果は得られる。

発明の効果本発明は１個のマグネットと、その上下面内周部に配置
したＮ，Ｓの磁極と、前記磁極に対向して配置された、
磁性体からなる筒体の外周側面に２つの溝を設けて、そ
の溝の底面及び２つの対称な側面と前記Ｎ，Ｓの磁極間
に隣接する第１，第２，第３の磁気空隙をそれぞれ形成
する磁性振動体と、前記２つの第１の磁気空隙中で、か
つ前記磁性振動体に設けた溝の底面部に巻回した２つの
駆動コイルと、前記磁性振動体の両端面に固着された振
動軸方向に弾性的な２つの支持体と、前記磁性振動体の
筒体内面に固着された被駆動体を設けることにより、１
個のマグネットで、平衡形電磁変換器と動電変換器を兼
ね備えた、大きな駆動力が得られる駆動装置が実現で
き、更に磁性振動体が筒状であるから内部に固体撮像素
子や光学レンズを保持したオートフォーカス装置の駆動
装置として、また電気機械音響変換器として使用でき
る。更には、Ｎ，Ｓの磁極の構造を凸の台形形状とこれ
に対向して設けた凹の台形形状の溝を有した磁性振動体
で構成することにより被駆動体の振幅限界を拡大するこ
とができる。更に前記磁性振動体の外径寸法を、Ｎ，Ｓ
の磁極を形成する構成要素の内径よりも小さくすること
により組み立てが簡単な駆動装置ができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における駆動装置の断面図、
第２図は本発明の他の実施例における駆動装置の断面
図、第３図(a)は従来の平衡形電磁変換器を用いた駆動
装置の断面図、第３図(b)は第３図(a)のＩ−II矢視図で
ある。１４，２６……マグネット、１５，２７……トッププレ
ート、１６，２８……ボトムプレート、１７，２９……
磁性振動体、３０……第１溝、３０′……第２の溝、１
９，３４……第１駆動コイル、１９′，３４′……第２
の駆動コイル、２５，３７……被駆動体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐伯周二大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者家城満大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (56)参考文献特公昭51−43565（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１個のマグネットと前記マグネットの上下
面内周部に配置したＮ，Ｓの磁極と、前記磁極に対向し
て配置された、磁性体からなる筒体の外周側面に２つの
溝を設けて、その溝の底面及び２つの対称な側壁と前記
Ｎ，Ｓの磁極間に隣接する第１，第２，第３の磁気空隙
をそれぞれ形成する磁性振動体と、前記２つの第１の磁
気空隙中で、かつ前記磁性振動体に設けた溝の底面部に
巻回した２つの駆動コイルと、前記磁性振動体の両端面
に固着された振動軸方向に弾性的な２つの支持体と、前
記磁性振動体の筒体内面に固着された被駆動体から構成
されることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】磁極の構造を、凸の台形形状とこれに対向
して設けた凹の台形形状の溝を有する磁性振動体で構成
したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の駆動
装置。
【請求項３】磁性振動体の最大外径が、磁極を形成する
マグネットの内径よりも小さいことを特徴とする特許請
求の範囲第１項又は第２項記載の駆動装置。