CN103493346B - 致动器 - Google Patents

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Abstract

一种致动器，包括：线圈；永磁转子，在所述线圈的内侧固定并旋转自如地支承于输出轴；线轴，由非磁性材料制成，所述线圈卷绕在所述线轴上；第一定子，在一个方向上被***并且固定于所述线轴，具有形成为沿所述转子的轴向方向分别延伸到所述线圈的内侧部和外侧部的内侧磁极部分和外侧磁极部分；第二定子，在与所述一个方向相反的方向上被***并且固定于所述线轴，具有形成为沿所述转子的轴向方向分别延伸到所述线圈的内侧部和外侧部的内侧磁极部分和外侧磁极部分。所述第一定子的内侧磁极部分和外侧磁极部分在圆周方向上交替地布置，所述第二定子的内侧磁极部分和外侧磁极部分在圆周方向上交替地布置。

Description

致动器
技术领域
本发明涉及致动器。
背景技术
步进电机具有永磁转子和线圈。为了提高效率，设置了定子。
例如，专利文献1公开了其中两对多个线圈和多个定子设置在永磁转子的外周侧的步进电机。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开第2003-189584号公报
发明内容
本发明要解决的问题
然而，在用作传统致动器的步进电机中，难以在永磁转子和定子之间提供均匀间隙。而且，可能会由于磁通泄漏增加损失并且转换效率可能会劣化。另外，驱动速度可能会产生变化。
本发明解决了以上问题并且目的在于提供一种使由磁通泄漏造成的损失减少的致动器。
解决问题的手段
以上目的是通过一种致动器实现的，所述致动器包括：线圈；永磁转子，所述永磁转子在所述线圈的内侧固定并旋转自如地支承于输出轴；线轴，所述线轴由非磁性材料制成，所述线圈卷绕在所述线轴上；第一定子，所述第一定子在一个方向上被***并且固定于所述线轴，包括在所述转子的轴向方向上分别向所述线圈的内侧和外侧延伸的内侧磁极部分和外侧磁极部分；第二定子，所述第二定子在与所述一个方向相反的方向上被***并且固定于所述线轴，包括在所述转子的轴向方向上分别向所述线圈的内侧和外侧延伸的内侧磁极部分和外侧磁极部分，其中，所述第一定子的内侧磁极部分和外侧磁极部分在圆周方向上交替地布置，所述第二定子的内侧磁极部分和外侧磁极部分在圆周方向上交替地布置。
第一定子和第二定子的内侧磁极部分和外侧磁极部分被形成为与线圈的内侧和外侧交叉，并且每个定子都是由单个部件构成的。因此，在磁路的中间没有形成气隙。另外，第一定子和第二定子的内侧磁极部分和外侧磁极部分在圆周方向上交替地设置，所以在线圈的内周部和外周部的每个中，磁通的磁路形成闭环。因此，可以抑制由磁通泄漏造成的损失。
第一定子的内侧磁极部分和外侧磁极部分以及第二定子的内侧磁极部分和外侧磁极部分都可以是通过使从平板的中心部分径向向外延伸的多个部分弯曲而形成的。
因此，可以通过简单的机械加工操作容易地在第一定子和第二定子中形成有效的磁极部分。另外，在转子的轴向方向上向着线圈内侧延伸的内侧磁极部分可以自由地形成，而内侧磁极部分的长度不受限，所以可以使这个部分长，以实现具有减小尺寸和高输出的致动器。
第一定子的外侧磁极部分可以隔着所述线圈面对第二定子的内侧磁极部分。
因此，可以在线圈的内周部和外周部的每个中形成磁通的磁路的闭环。因此，可以抑制由磁通泄漏造成的损失。
第一定子和第二定子中的一个以及线轴可以支承永磁转子的输出轴。
这样可以抑制各定子的磁极部分相对于永磁转子的输出轴的位置位移，从而在永磁转子和各磁极部分之间提供均匀间隙。也就是说，通过将最小部件彼此装配在一起来设置永磁转子和各磁极部分之间的间隙。因此，在只考虑到这两者部件的制造误差的情况下限定间隙。即使当设置了窄间隙时，也可以避免由部件的制造误差造成的操作误差。
第一定子和第二定子可以支承永磁转子的输出轴。
这样也可以抑制各定子的磁极部分相对于永磁转子的输出轴的位置位移，从而在永磁转子和各磁极部分之间提供均匀间隙。
线轴及第一定子和第二定子可以设置有用于将线轴及第一定子和第二定子定位的导向部分。
这样可以抑制定子相对于线轴的位置位移。这导致减小定子相对于线圈的附接误差，从而容易地确保了磁路间隙的均匀性。
第一定子和第二定子的外侧磁极部分可以形成在同一圆周面上，第一定子和第二定子的内侧磁极部分可以形成在与所述圆周面不同的同一圆周面上。
这样可以使永磁转子和各磁极部分之间的间隙均匀，从而使磁路稳定。
第一定子和第二定子可以具有相同的形状。
采用这种构造，可以针对致动器使用公共部件，这样可以节省制造成本。
本发明的效果
可以提供一种使由磁通泄漏造成的损失减少的致动器。
附图说明
图1是根据本发明的实施方式中的组成部件的分解立体图。
图2是从图1的相对侧看到的组成部件的分解立体图。
图3是根据本发明的实施方式中的组成部件的主要部分的纵剖图。
图4是根据本发明的另一个实施方式中的组成部件的主要部分的纵剖图。
具体实施方式
在下文中，将参照图1至图3描述本发明的实施方式。图1是本发明设置的各组成部件的立体图。图2是从图1的相对侧看到的组成部件的立体图。图3是组成部件的主要部分的纵剖图。
如图1至图3中所示，本实施方式中的致动器包括永磁转子1、线轴2、线圈3、第一定子4、第二定子5和输出轴6。
在永磁转子1由磁体制成并且与输出轴6形成一体之后，永磁转子1在预定方向上被磁化。通常，这个磁化方向被设置成在将输出轴夹在中间的两侧分别形成N极和S极。在本发明中，如随后将描述的，极的数量对应于定子的数量，并且六个极在径向方向上被磁化。
另外，在输出轴6中，装配到第二定子5中的接合部分6a形成在永磁转子1的一侧附近，装配到线轴2中的接合部分6b形成在永磁转子1的另一侧附近。另外，限制部分6c形成在永磁转子1的旋转方向上的两侧。限制部分6c限制其中形成永磁转子1的范围并且限制永磁转子1的附接位置。
线轴2设置有：绕线部分2a，线圈卷绕在绕线部分2a上，并且绕线部分2a具有在线轴2的中心部分处装配永磁转子1的空间；绕线部分2b，用于线圈末端；轴承部分2c，用于在线轴2的两侧使输出轴6贯穿其中；多个附接导向部分2d和2g，分别用于第一定子4和第二定子5；孔2e和2f，第一定子4和第二定子5的磁极部分分别***其中。线圈3卷绕在线轴2的绕线部分2a上，线圈3的末端3a与线轴2的绕线部分2b捆在一起并且被焊接。
第一定子4形成有：附接孔4a，线轴2的轴承部分2c被装配到其中；内侧磁极部分4b和外侧磁极部分4c，通过弯曲操作从附接孔4a向外延伸。另外，第一定子4由三个内侧磁极部分4b和三个外侧磁极部分4c交替地形成，并且形成有三个导向孔4d，线轴2的导向部分2d被装配到其中。三个内侧磁极部分4b分别***线轴2的***孔2e中并且设置在线圈3内侧。另外，三个外侧磁极部分4c设置在卷绕在线轴2上的线圈3的外侧。
第二定子5形成有：附接孔5a，输出轴6被装配到其中；内侧磁极部分5b和外侧磁极部分5c，通过弯曲从附接孔5a向外延伸。另外，第二定子5由三个内侧磁极部分5b和三个外侧磁极部分5c交替地形成，并且形成有三个导向孔5d，线轴2的导向部分2g被装配到其中。三个内侧磁极部分5b***线轴2的***孔2f中并且设置在线圈3内侧。三个外侧磁极部分5c设置在卷绕在线轴2上的线圈3的外侧。
这里，第二定子5在第一定子4与线轴2附接的方向相反的方向上与线轴2附接。形成在第一定子4和第二定子5中的内侧磁极部分4b、5b和外侧磁极部分4c、5c分别设置在相同的内侧圆周面和相同的外侧圆周面上。另外，输出轴6的端部与未示出的小齿轮、传动构件等附接。
另外，内侧磁极部分4b和5b分别形成在第一定子4和第二定子5中，并且在永磁转子1的轴向方向上向着线圈3的内侧延伸。内侧磁极部分4b和5b从原始构件的中心径向向外延伸。因此，内侧磁极部分4b和5b可以自由地形成，而其长度不受限，所以可以使这些部分长，以实现具有减小尺寸和高输出的致动器。
也就是说，传统的磁极是通过使向内延伸的原装零件上升而形成的，磁极部分的长度受限。相反，在本发明中，这个部分可以自由地形成，长度不受限。因此，绕线圈3产生的磁通可以有效地传送到永磁转子1，从而实现具有减小尺寸和高输出的致动器。
另外，内侧磁极部分4b和5b可以自由地在轴向方向上延伸，从而在不增大线圈3的尺寸的情况下增加了线圈绕数。此外，可以提高致动器的输出，而线圈电阻增大与绕数增加之比尽可能地小。也就是说，线圈的绕数可以增加，而使线圈电阻的增大尽可能地小。由于可以产生的磁通量是通过将线圈电阻与电流量相乘决定的，因此这种构造适于增大磁通量。
接下来，将描述以此方式构造的致动器的操作方法。当从未示出的公知控制电路向线圈3的输入端子3a输入预定的驱动脉冲信号时，绕线圈3产生的磁通对第一定子4的磁极部分4b和第二定子5的磁极部分5b励磁，以按公知方式具有对应的磁极。因此，这作用于永磁转子1的磁极，供其旋转。
接下来，以对应于顺序驱动脉冲信号变化的方式对第一定子4和第二定子5的磁极部分4b和5b励磁，永磁转子1连续地顺序旋转。当预定驱动脉冲信号停止时，永磁转子1的操作停止。另外，当使永磁转子1的操作强制停止时，向线圈3提供公知的断路脉冲。
另外，在永磁转子1在正反方向上摆动的情况下，驱动脉冲在正反方向上交替输入到线圈3。响应于输入信号，控制永磁转子1在正反方向上摆动。
永磁转子1的这种旋转操作和摆动操作驱动附接在输出轴6的端部的小齿轮或传动构件，以转换成预定的机械位移。
也就是说，通过附接在输出轴6的端部的小齿轮的旋转或摆动来驱动预定机制。例如，相机的拍摄镜筒移动到拍摄模式位置，并进一步返回到初始状态。另外，控制相机中的拍摄镜头的调焦操作。此外，可以驱动传送构件以打开和关闭相机的快门叶片，还可以驱动光圈叶片以控制预定曝光值。
在以上实施方式中，永磁转子1的输出轴6由线轴2和第二定子5来支承。因此，与其中永磁转子1与定子4、5之间的位置关系由位于输出轴6与定子4、5之间的多个部件来限定的情况相比，限定位置关系的部件的数量减少。这样可以抑制由于构造组件的制造误差而造成的装配误差。因此，可以减小永磁转子1和内侧磁极部分4b、5b之间的设计间隙。
另外，装配过程中累积的误差可能会造成间隙变化。因此，可能会出现驱动输出的变化，从而丧失操作稳定性。然而，可以解决这类问题。这样可以减小气隙，从而提供具有提高的驱动输出、高驱动效率和操作稳定性的致动器。
将参照图4描述根据本发明的第二实施方式的致动器。在本实施方式中，输出轴6由第一定子4和第二定子5支承。
这样可以进一步减少限定位置关系的部件的数量。因此，可以设计永磁转子1和内侧磁极部分4b、5b之间的更小间隙。这样可以进一步减小气隙，从而提供具有提高的驱动输出、高驱动效率和操作稳定性的致动器。
采用具有上述构造的致动器，可以减少磁通泄漏，并且绕线圈3产生的磁通可以有效地传送到定子4和5的磁极部分。另外，磁极部分4b和5b中的每个可以设置成靠近永磁转子1，从而提供具有高输出、减小的尺寸和提高的转换效率的致动器。
另外，以上实施方式具有三个内侧磁极部分4b、5b及外侧磁极部分4c、5c。然而，根据需要，可以增加或减少数量。另外，由于在定子4和5中均设置了六个磁极部分，因此永磁转子1具有六个磁化极性。然而，本发明不限于此，可以适当地增加或减少数量。
另外，至于支承输出轴6的方法，已经例示了线轴2和第二定子5支承输出轴6以及第一定子4和第二定子5支承输出轴6。然而，两侧可以均由线轴2支承。也就是说，可料想到以下方法。可以使图3中示出的装配到第二定子5中的接合部分6a的直径小。第二定子5的孔5a和小直径的接合部分6a可以与单独地由塑料制成的另一个构件接合。该塑料制成的构件可以被固定于线轴2。
虽然已经详细示出了本发明的示例性实施方式，但本发明不限于上述实施方式，并且可以在不脱离本发明的范围的情况下形成其它实施方式、变形形式和修改形式。

Claims (7)

1.一种致动器，所述致动器包括：
线圈；
永磁转子，所述永磁转子在所述线圈的内侧固定并旋转自如地支承于输出轴；
线轴，所述线轴由非磁性材料制成，所述线圈卷绕在所述线轴上；
第一定子，所述第一定子在一个方向上被***并且固定于所述线轴，包括在所述转子的轴向方向上分别向所述线圈的内侧和外侧延伸的内侧磁极部分和外侧磁极部分；
第二定子，所述第二定子在与所述一个方向相反的方向上被***并且固定于所述线轴，包括在所述转子的轴向方向上分别向所述线圈的内侧和外侧延伸的内侧磁极部分和外侧磁极部分，
其中，所述第一定子的内侧磁极部分和外侧磁极部分在圆周方向上交替地布置，
所述第二定子的内侧磁极部分和外侧磁极部分在圆周方向上交替地布置，
其中，所述第一定子的内侧磁极部分和外侧磁极部分以及所述第二定子的内侧磁极部分和外侧磁极部分都是通过使从平板的中心部分向外径向延伸的多个部分弯曲而形成的。
2.根据权利要求1所述的致动器，其中，所述第一定子的外侧磁极部分隔着所述线圈面对所述第二定子的内侧磁极部分。
3.根据权利要求2所述的致动器，其中，所述第一定子和所述第二定子中的一个以及所述线轴支承所述永磁转子的输出轴。
4.根据权利要求2所述的致动器，其中，所述第一定子和所述第二定子支承所述永磁转子的输出轴。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的致动器，其中，所述线轴及所述第一定子和所述第二定子设置有用于将所述线轴及所述第一定子和所述第二定子定位的导向部分。
6.根据权利要求1至4中的任一项所述的致动器，其中，
所述第一定子和所述第二定子的外侧磁极部分形成在同一圆周面上，
所述第一定子和所述第二定子的内侧磁极部分形成在与所述圆周面不同的同一圆周面上。
7.根据权利要求1至4中的任一项所述的致动器，其中，所述第一定子和所述第二定子具有相同的形状。
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