JP2002325416A

JP2002325416A - 電磁アクチュエータ

Info

Publication number: JP2002325416A
Application number: JP2001127907A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Morita; 茂樹森田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-04-25
Filing date: 2001-04-25
Publication date: 2002-11-08
Anticipated expiration: 2021-04-25
Also published as: US6573630B2; US20020158537A1; DE10154580B4; JP3740381B2; DE10154580A1

Abstract

(57)【要約】【課題】電磁アクチュエータにおいて、被駆動部材に
取り付けた可動部材を固定部材に設けた制御コイルによ
って連続的に駆動力制御でき、しかも可動部材を軽量化
し、併せて高い組み立て精度を不要とする。【解決手段】可動部材の可動側磁石が、固定部材の固
定側磁石による電磁反発力と、固定部材の制御コイルに
よる制御電磁力とを加え合わせたトータル電磁力によっ
てされるように構成し、また制御コイルを、可動側磁石
の第１磁極と固定側磁石の第１磁極との間に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば自動車に
搭載されるレーダの反射ミラーを駆動するのに使用され
る比較的小型の電磁アクチュエータに関するものであ
る。

【０００２】図８、図９は従来のこの種のアクチュエー
タを示す。図８は、ボイスコイル形と呼ばれる一対の電
磁駆動要素を用いたアクチュエータである。このボイス
コイル形の各電磁駆動要素は、固定された筒状コア１の
底面上に磁石２を配置し、この磁石２の上に棒状コア３
を設け、この棒状コア３と筒状コア１との間の環状の空
隙に筒状の可動コイル４を設け、この可動コイル４を被
駆動部材５に連結したものである。被駆動部材５は、ベ
アリング６によって支持された回転軸７を中心に回転可
能とされ、可動コイル４によって駆動される。

【０００３】このボイスコイル形のアクチュエータで
は、可動コイル４を流れる電流の方向および電流値に応
じて可動コイルに垂直に発生する駆動力により、被駆動
部材を上下何れの方向にも駆動することができるが、可
動コイル４を使用するために不都合がある。例えば可動
部に配置される可動コイル４への配線４ａが必要であ
り、また可動部を高速で動かすためには、可動部を構成
する可動コイルを軽量にする必要があり、このため、可
動コイル４の巻回数を増やすのに制約があり、また可動
コイル４の線径を太くするにも制約があり、可動コイル
４による磁束を大きくできない。このため電磁駆動要素
による電磁駆動力を大きくするには、磁石２を強くする
こと、筒状コア１の磁気抵抗を小さくすること、可動コ
イル４と筒状コア１との空隙を小さくすることなどが必
要であり、その組み立てに高い組み立て精度が要求され
る。

【０００４】図９の従来のアクチュエータは、ソレノイ
ド形と呼ばれる一対の電磁駆動要素を用いたもので、各
電磁駆動要素は、固定された筒状コア１内に筒状の固定
コイル８を設け、被駆動部材５に取り付けた可動コア９
を、固定コイル８内に吸引するように構成される。この
ソレノイド形のアクチュエータは構造が簡単であるが、
可動コア９を固定コイル８によって吸引する方向にしか
駆動できず、その駆動には制約があり、また可動コア９
のために可動部の重量が大きくなり、被駆動部材を高速
で制御するには問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、かかる従
来の電磁アクチュエータの不都合を改善し、被駆動部材
に取り付けた可動部材を固定部材に設けた制御コイルに
よって連続的に駆動力を制御でき、しかも可動部材を軽
量化し、併せて高い組み立て精度を必要としない改良さ
れた電磁アクチュエータを提案するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明による電磁アク
チュエータは、被駆動部材を駆動する少なくとも１つの
電磁駆動要素を備えた電磁アクチュエータであって、前
記電磁駆動要素は、前記被駆動部材に取り付けられた可
動部材と、この可動部材に対向する固定部材とを有し、
前記可動部材は第１極性の第１磁極と第２極性の第２磁
極を持った可動側磁石を含み、また前記固定部材は、第
１極性の第１磁極と第２極性の第２磁極を持ちその第１
磁極が前記可動側磁石の第１磁極に対向して電磁反発力
を与える固定側磁石と、前記固定側磁石の第１磁極と前
記可動側磁石の第１磁極との間に配置されその励磁電流
によって制御電磁力を発生する制御コイルとを含み、前
記可動側磁石が、前記電磁反発力と前記制御電磁力とを
加え合わせたトータル電磁力によって駆動されることを
特徴とするものである。

【０００７】また、この発明による電磁アクチュエータ
は、前記制御コイルが、前記固定側磁石の第１磁極と前
記可動側磁石の間に、各第１磁極から離れて配置されて
いるものである。

【０００８】また、この発明による電磁アクチュエータ
は、前記固定側磁石の第２磁極に、磁性体からなるプレ
ートが配置されたものである。

【０００９】また、この発明による電磁アクチュエータ
は、前記制御コイルが前記固定側磁石の第１磁極と前記
可動側磁石の第１磁極を結ぶ線の周りに巻回されている
ものである。

【００１０】また、この発明による電磁アクチュエータ
は、前記固定側磁石の第１磁極と前記可動側磁極の第１
磁極との間に制御コアが配置され、前記制御コイルがこ
の制御コアの周りに巻回されているものである。

【００１１】また、この発明による電磁アクチュエータ
は、前記制御コアの一端が前記可動側磁石の第１磁極と
空隙を介して対向しており、また前記制御コアの他端と
前記固定側磁石の第１磁極と前記制御コアとの間に空隙
が形成されたものである。

【００１２】また、この発明による電磁アクチュエータ
は、前記制御コイルを流れる励磁電流の少なくとも大き
さが変化され、この励磁電流の大きさの変化に応じて、
前記制御電磁力の大きさが変化し、前記トータル電磁力
が変化するものである。

【００１３】また、この発明による電磁アクチュエータ
は、前記制御コイルの励磁電流の方向と大きさが変化さ
れ、この励磁電流の方向と大きさの変化に応じて、前記
制御電磁力の方向と大きさが変化し、前記トータル電磁
力が変化するものである。

【００１４】また、この発明による電磁アクチュエータ
は、前記制御コイルの励磁電流の方向と大きさの変化に
応じて、前記トータル電磁力が、前記固定部材が前記可
動部材に電磁反発力を与える範囲で調整されるものであ
る。

【００１５】また、この発明による電磁アクチュエータ
は、前記制御コイルの励磁電流の方向と大きさの変化に
応じて前記トータル電磁力が、前記固定部材が前記可動
部材に電磁反発力を与える状態から前記固定部材が前記
可動部材に吸引力を与える状態まで変化するものであ
る。

【００１６】また、この発明による電磁アクチュエータ
は、支持点を中心に揺動可能に配置された被駆動部材、
前記支持点の一側に配置され前記被駆動部材を駆動する
第１電磁駆動要素、および前記支持点の他側に配置され
前記被駆動部材を駆動する第２電磁駆動要素を備えた電
磁アクチュエータであって、前記第１、第２電磁駆動要
素は、それぞれ、前記被駆動部材に取り付けられた可動
部材と、この可動部材に対向する固定部材とを有し、前
記可動部材は第１極性の第１磁極と第２極性の第２磁極
を持った可動側磁石を含み、また前記固定部材は、第１
極性の第１磁極と第２極性の第２磁極を持ちその第１磁
極が前記可動側磁石の第１磁極に対向して電磁反発力を
与える固定側磁石と、前記固定側磁石の第１磁極と前記
可動側磁石の第１磁極との間に配置されその励磁電流に
よって制御電磁力を発生する制御コイルとを含み、前記
各電磁駆動要素の可動側磁石が、それぞれの前記電磁反
発力と前記制御電磁力とを加え合わせたトータル電磁力
によって駆動されることを特徴とするものである。

【００１７】また、この発明による電磁アクチュエータ
は、前記第１、第２電磁駆動要素の制御コイルが互いに
関連して制御されるものである。

【００１８】また、この発明による電磁アクチュエータ
は、前記第１電磁駆動要素がその制御コイルによリ、そ
の可動側磁石に与える電磁反発力を増加するように制御
される場合に、前記第２電磁駆動要素がその制御コイル
により、その可動側磁石に与える電磁反発力を減少する
ように制御されるものである。

【００１９】また、この発明による電磁アクチュエータ
は、前記第１電磁駆動要素がその制御コイルによリ、そ
の可動側磁石に与える電磁反発力を増加するように制御
される場合に、前記第２電磁駆動要素がその制御コイル
により、その可動側磁石に与える電磁反発力を減少して
それに吸引力を与えるように制御されるものである。

【００２０】さらに、この発明による電磁アクチュエー
タは、前記第１、第２電磁駆動要素の制御コイルが互い
に独立して制御されるものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明に
よる電磁アクチュエータの実施の形態１を示す。この電
磁アクチュエータは、被駆動部材１０を駆動するもので
あり、被駆動部材１０は、例えば自動車に搭載されるレ
ーダの反射ミラーである。このレーダは、自動車の周辺
を監視するのに使用されるレーダであり、電波を自動車
の周辺に発射してその反射波から自動車の周辺の障害物
などを検知する。またこのレーダは、光を自動車の周辺
に照射し、その反射光によって自動車の周辺を監視する
ように、構成することもできる。何れにせよ、反射ミラ
ー１０は電波または光を自動車の周辺に向けて発射し、
またその反射波を受信するために使用され、電波、また
は光の照射方向を変更するために、その向きまたは角度
が変化される。反射ミラー１０は、重力や外乱振動など
に影響されないように、その中央部の重心近傍に支点１
１を有し、この支点を中心にして、揺動可能に支持され
ている。支点１１はベアリング１２で回転可能に支持さ
れた回転軸１３であり、この回転軸１３を中心にして、
反射ミラー１０が回転可能に支持される。ベアリング１
２はプレート１４上に載置かれた支持台１５上に固定さ
れている。支持台１５上には、反射ミラー１０の位置を
検出する位置センサ１６が付設されている。この位置セ
ンサ１６は、例えば磁気を利用した磁気センサ、または
光を利用した光センサである。

【００２２】図１の電磁アクチュエータは、反射ミラー
１０の左右両側に一対の電磁駆動要素２０Ａ、２０Ｂを
有する。第１の電磁駆動要素２０Ａは反射ミラー１０の
支点１２の右側に配置され、その右端部を駆動し、また
第２の電磁駆動要素２０Ｂは反射ミラー１０の支点１２
の左側に配置され、その左端部を駆動する。これらの電
磁駆動要素２０Ａ、２０Ｂは互いに同じ構成を有し、そ
れぞれ可動部材３０と固定部材４０を有している。各電
磁駆動要素２０Ａ、２０Ｂの各可動部材３０は、被駆動
部材である反射ミラー１０に取り付けられた可動側磁石
３２を有する。この可動側磁石３２は円柱状に作られた
磁石であり、Ｎ極として着磁された第１磁極３２ａと、
Ｓ極として着磁された第２磁極３２ｂを有し、第２磁極
（Ｓ極）３２ｂを反射ミラー１０に接合して取り付けら
れている。もちろん、第１磁極３２ａをミラー１０に接
合するように、変更可能である。

【００２３】電磁駆動要素２０Ａ、２０Ｂの各固定部材
４０は、各可動部材３０に対向して配置される。この各
固定部材４０は、支持台１５を載せたプレート１４の左
右両側上に固定される。このプレート１４は、磁性材
料、例えば鉄板で作られている。各固定部材４０は、先
ず固定側磁石４２を有する。この固定側磁石４２は、可
動側磁石３２と同様に、円柱状に作られており、Ｎ極と
して着磁された第１磁極４２ａと、Ｓ極として着磁され
た第２磁極４２ｂを持っている。この各電磁駆動要素２
０Ａ、２０Ｂの固定側磁石４２は、各電磁駆動要素２０
Ａ、２０Ｂの各可動側磁石３２と対向する位置に配置さ
れており、それぞれの第２磁極（Ｓ極）４２ｂをプレー
ト１４に接合して固定されている。結果として、各固定
側磁石４２の第１磁極（Ｎ極）４２ａは、各可動側磁石
３２の第１磁極（Ｎ極）３２ａと対向する。もちろん、
可動側磁石３２の第１磁極３２ａが反射ミラー１０に接
合されるように変更される場合には、固定側磁石４２も
それに合わせて、第１磁極４２ａがプレート１４に接合
される。

【００２４】各電磁駆動要素２０Ａ、２０Ｂの固定部材
４０は、さらに樹脂で作られたボビン４４、制御コア４
６、および制御コイル４８を有する。ボビン４４は、固
定側磁石４２を覆うように設けられ、固定側磁石４２の
上に制御コア４６を保持する。この制御コア４６は、円
形断面を持った棒状の鉄心であり、可動側磁石３２の第
１磁極（Ｎ極）３２ａと、固定側磁石４２の第１磁極
（Ｎ極）４２ａとの間に配置されている。制御コア４６
の上端は空隙５０を介して可動側磁石３２の第１磁極
（Ｎ極）３２ａに対向しており、またその下端と固定側
磁石４２の第１磁極（Ｎ極）４２ａとの間にも空隙５２
が形成されている。ボビン４４は、制御コア４６の外周
に、巻枠４４ａを有し、この巻枠４４ａに制御コイル４
８が巻回されている。結果として、制御コイル４８は、
可動側磁石３２の第１磁極３２ａと、固定側磁石４２の
第１磁極４２ａとを結ぶ直線の周りに巻回され、前記直
線に沿って磁束を発生する。なお、符号４８ａは、制御
コイル４８に対する接続リード線であり、制御コイル４
８はこれらの接続リード線４８ａを経て、励磁回路に接
続される。

【００２５】各電磁駆動要素２０Ａ、２０Ｂの各固定部
材４０は、それぞれの可動部材３０に対して第１、第２
の２つの電磁力Ｆ１、Ｆ２をトータルした電磁力Ｆ０を
与える。第１の電磁力Ｆ１は、固定側磁石４２から可動
側磁石３２に与えられる電磁力である。固定側磁石４２
の第１磁極（Ｎ極）４２ａが、可動側磁石３２の同極性
の第１磁極（Ｎ極）３２ａに向き合っているために、固
定側磁石４２から可動側磁石３２に与えられる第１の電
磁力Ｆ１は、可動部材３０を固定部材４０から引き離す
方向の反発電磁力であり、この反発電磁力は磁石３２、
４２が永久磁石であるために、常時ほぼ一定の電磁力で
ある。

【００２６】各固定部材４０から対応する各可動部材３
０に対して与えられる第２の電磁力Ｆ２は、制御コイル
４８によって発生される。制御コイル４８は、各磁石３
２、４２の第１磁極３２ａ、４２aを結ぶ直線に沿って
磁束を発生し、この磁束に基づいて可動部材３０に与え
られる電磁力Ｆ２は、制御コイル４８に流れる励磁電流
の方向と大きさに比例して、その電磁力の方向と大きさ
が制御される。制御コイル４８にある方向の励磁電流を
流せば、この制御コイル４８による電磁力Ｆ２は、固定
側磁石４２と同方向に、すなわち可動部材３０を固定部
材４０から引き離す方向に、可動部材３０に与えられ、
その強さはその励磁電流の大きさに比例する。制御コイ
ル４８の励磁電流の方向を上記と逆にすれば、制御コイ
ル４８による電磁力Ｆ２は、固定側磁石４２による反発
力とは逆に、可動部材３０を固定部材４０に吸引する方
向の電磁力となり、その大きさは励磁電流に比例する。

【００２７】固定側磁石４２による反発方向の電磁力Ｆ
１の方向を正極性とすると、トータル電磁力Ｆ０＝Ｆ１
±Ｆ２となり、制御コイル４８の励磁電流の方向と大き
さを変えることによって、トータル電磁力Ｆ０を幅広く
制御することができる。反射ミラー１０は、各電磁駆動
要素２０Ａ、２０Ｂからのトータル電磁力のバランス
で、その向きまたは角度が制御される。

【００２８】この実施の形態１において、制御コイル４
８は固定部材４０に設けられているので、その巻回数を
大きくして、制御コイル４８による磁束を大きくする上
で特別な制限はない。また制御コイル４８の線径を大き
くして、充分大きな励磁電流を流し、その磁束を大きく
するにも、特別な制約はない。このため、制御コイル４
８の巻回数と線径を大きくし、制御コイル４８による電
磁力Ｆ２を充分に大きくできる。また、制御コア４６
は、制御コイル４８による電磁力をより大きくするのに
有効であるが、この制御コア４６も固定部材４０に設け
られているので、可動部材３０の重量を増やす心配がな
く、可動部材３０を可能なかぎり軽量とすることによ
り、より高速で駆動することが可能となる。

【００２９】さらに、制御コイル４８が可動側磁石３２
の第１磁極３２ａと、固定側磁石４２の第１磁極４２ａ
との間に設けられていることも重要である。制御コイル
４８はこれらの磁極３２ａ、４２ａの間にあるため、制
御コイル４８と磁極３２a、４２ａとの間に、必要な間
隔を取ることが可能となる。この間隔に基づき、制御コ
イル４８による磁束を磁石３２、４２に直接流さずに、
少なくともその磁束の一部を磁石３２、４２を側路する
ように流すことができる。この結果、制御コイル４８の
磁束が磁石３２、４２による磁束と逆方向に流れる場合
においても、制御コイル４８による磁石３２、４２の保
持力の減少を軽減することができ、したがって、固定部
材４０から必要な電磁力を可動部材３０により正確に与
えて、被駆動部材１０をより正確に駆動できる。

【００３０】また制御コア４６と磁石３２との空隙５０
および制御コア４６と磁石４２との空隙５２も、制御コ
イル４８による制御性を向上するのに有効である。これ
らの空隙５０、５２は、制御コイル４８による磁束に対
する磁石３２、４２による磁束の影響をより少なくし、
制御コイル４８による磁束の変化をより大きくし、その
励磁電流による制御性能を向上させる。また、磁性板か
らなるプレート１４は、固定側磁石４２の第２磁極４２
ｂが接合されており、磁極板の作用をする。このプレー
ト１４は第２磁極４２ｂからの磁束および制御コイル４
８による磁束をこの磁極４２ｂの周辺に拡げ、固定側磁
石４２と可動側磁石３２との磁気的結合および制御コイ
ル４８と可動側磁石３２との磁気的結合を強化して、可
動部材３０への電磁力を、より大きくする。

【００３１】図２は、電磁駆動要素２０Ａ、２０Ｂの各
制御コイル４８に対する励磁回路を示す。この励磁回路
は、一対のスイッチング回路６０、７０を有し、これら
の各スイッチング回路６０、７０は直流電源の正極端子
Ｅ１と負極端子Ｅ２の間にそれぞれ接続されている。負
極端子Ｅ２はアース電位とされている。スイッチング回
路６０は、一対のスイッチ素子６１、６２を含み、これ
らのスイッチ素子６１、６２は例えばＮＰＮ形のパワー
トランジスタで構成される。スイッチ素子６１のコレク
タは正極端子Ｅ１に接続され、そのエミッタはスイッチ
ング回路６０の出力端子６３に接続されている。スイッ
チ素子６２のコレクタは、前記出力端子６３に、またそ
のエミッタは負極端子Ｅ２にそれぞれ接続される。スイ
ッチング回路７０は一対のスイッチ素子７１、７２を含
み、これらはＮＰＮ形パワートランジスタで構成され
る。スイッチ素子７１のコレクタは正極端子８１に、そ
のエミッタはスイッチング回路７０の出力端子７３にそ
れぞれ接続される。スイッチ素子７２のコレクタは出力
端子７３に、またそのエミッタは負極端子Ｅ２にそれぞ
れ接続される。スイッチ素子６１、６２、７１、７２と
して、パワーＦＥＴと呼ばれるフィールドエフェクトト
ランジスタを使用することができる。

【００３２】電磁駆動要素２０Ａ、２０Ｂの各制御コイ
ル４８は、スイッチング回路６０の出力端子６３と、ス
イッチング回路７０の出力端子７３との間に、互いに直
列に接続されており、互いに関連して制御される。スイ
ッチ素子６２、７１がオフし、スイッチ素子６１、７２
がオンした第１の状態では、各制御コイル４８に、出力
端子６３から出力端子７３に向かって、各制御コイル４
８に直列に電流が流れ、逆にスイッチ素子６１、７２が
オフし、スイッチ素子６２、７１がオンした第２の状態
では、出力端子７３から出力端子６３に向かって、各制
御コイル４８に電流が流れる。各制御コイル４８の励磁
極性は、各コイル４８に付したドットで正極を示したよ
うに、互いに逆方向となっている。このため、直列接続
された各制御コイル４８に流れる電流によって、電磁駆
動要素２０Ａ、２０Ｂの一方の、例えば電磁駆動要素２
０Ａの制御コイル４８が、その固定側磁石４２と同極性
に、その可動部材３０に反発力（＋Ｆ２）を与えるとき
には、他方の電磁駆動要素２０Ｂの制御コイル４８は、
その固定側磁石４２と逆極性に、その可動部材３０に吸
引力（−Ｆ２）を与える結果となる。この場合、電磁駆
動要素２０Ａのトータル電磁力はＦ０＝Ｆ１＋Ｆ２、電
磁駆動要素２０Ｂのトータル電磁力はＦ０＝Ｆ１−Ｆ２
となる。

【００３３】制御コイル４８による電磁力Ｆ２の大きさ
を、電磁力Ｆ１の大きさより小さい範囲で調整するモー
ドでは、各電磁駆動要素２０Ａ、２０Ｂはともに、可動
部材３０に反発力を与える範囲で、その反発力の大きさ
が互いに逆方向に調整される。例えばスイッチ素子６
１、７２がオンとなる第１の状態において、一方の電磁
駆動要素２０Ａのトータル電磁力Ｆ０＝Ｆ１＋Ｆ２が、
固定側磁石４２による反発力Ｆ１を増大するときには、
他方の電磁駆動要素２０Ｂのトータル電磁力Ｆ０＝Ｆ１
−Ｆ２は、その固定側磁石４２から可動部材３０への反
発力Ｆ１を減少させるように、調整される。図１のアク
チュエータにおいて、第１電磁駆動要素２０Ａによる反
発力が増大し、第２電磁駆動要素２０Ｂによる反発力が
減少すると、反射ミラー１０は、回転軸１５を中心に、
反時計方向に回動される。スイッチ素子６２、７１がオ
ンとなる第２の状態では、逆方向の調整が行われ、反射
ミラー１０は時計方向に回動される。何れにせよ、反射
ミラー１０は、２つの電磁駆動要素２０Ａ、２０Ｂの各
トータル電磁力Ｆ０のバランスで、その向きまたは角度
が制御される。

【００３４】制御コイル４８による電磁力Ｆ２の大きさ
を、電磁力Ｆ１の大きさを超える範囲で調整するモード
を採用することもできる。このモードでは、例えばスイ
ッチ素子６１、７２がオンとなる第１の状態において、
電磁駆動要素２０Ａのトータル電磁力Ｆ０が、その固定
側磁石４２による反発力Ｆ１の２倍以上の反発力となる
よう調整されるときには、他方の電磁駆動要素２０Ｂの
トータル電磁力は、その固定側磁石４２による反発力Ｆ
１と反対方向の吸引力となり、反射ミラー１０は反時計
方向に、より大きく動かされる。スイッチ素子６２、７
１がオンとなる第２の状態でも、逆方向の調整が行わ
れ、反射ミラー１０は大きく時計方向に動かされる。

【００３５】各電磁駆動要素２０Ａ、２０Ｂの制御コイ
ル４８の励磁電流の大きさは、例えば各スイッチ素子の
オン時間比率を変化させることによって、調整される。
例えばスイッチ素子６１、７２がオンする第１の状態に
ついて、その単位時間にこれらのスイッチ素子６１、７
２がオンする比率が変化させられると、そのオン時間比
率に応じた大きさの励磁電流が各制御コイル４８に供給
される。同様に、スイッチ素子６２、７１がオンとなる
第２の状態において、これらのスイッチ素子６２、７１
の単位時間当たりのオン時間比率を調整することによ
り、励磁電流の大きさが変えられる。これらのオン時間
比率の調整は、各スイッチ素子のベースへの駆動パルス
の幅を変えることによって行われる。

【００３６】実施の形態１の電磁アクチュエータは、一
対の電磁駆動要素２０Ａ、２０Ｂの各制御コイル４８の
励磁電流のバランスにより、反射ミラー１０の角度を制
御するものであり、オープン制御で制御可能であるが、
アクチュエータを高速で駆動する場合には、位置センサ
１６からの信号によって制御コイル４８をフィードバッ
ク制御する。このフィードバック制御は、各スイッチ素
子６１、６２、７１、７２のベース駆動電流を制御する
ことによって行われる。

【００３７】実施の形態２．図３はこの発明による電磁
アクチュエータの実施の形態２の励磁回路を示す。電磁
アクチュエータの構成は、図１と同じ構成が採用され
る。この実施の形態２の励磁回路では、各電磁駆動要素
２０Ａ、２０Ｂの制御コイル４８が、スイッチング回路
６０、７０の出力端子６３、７３の間に、互いに並列に
接続され、図２の励磁回路と同様に、互いに関連して、
互いに逆極性の電磁力Ｆ２をそれぞれの電磁駆動要素２
０Ａ、２０Ｂに与えるように制御される。

【００３８】図３の励磁回路は、各電磁駆動要素２０
Ａ、２０Ｂの制御コイル４８が互いに並列接続されてい
る結果、図２の励磁回路に比べ、電源端子Ｅ１、Ｅ２に
同じ電源電圧を与える場合に、より多くの励磁電流を制
御コイル４８に流すことができ、駆動力を大きくするこ
とができる。また、例え、一方の制御コイル４８が断線
した場合にも、他方の制御コイル４８への励磁電流を確
保して、反射ミラー１０の駆動を達成できる。

【００３９】実施の形態３．図４はこの発明による電磁
アクチュエータの実施の形態３の励磁回路を示す。この
実施の形態３では、各電磁駆動要素２０Ａ、２０Ｂの制
御コイル４８が、互いに独立した励磁回路８０Ａ、８０
Ｂによって励磁される。電磁駆動要素２０Ａの制御コイ
ル４８は、励磁回路８０Ａによって、また電磁駆動要素
２０Ｂの制御コイル４８は、励磁回路８０Ｂによって、
励磁される。励磁回路８０Ａ、８０Ｂは、電源端子Ｅ
１、Ｅ２の間に、互いに並列に接続され、それぞれ図
２、図３と同様に、一対のスイッチング回路６０、７０
を含んで構成される。なお、図１に示したアクチュエー
タの構成は、この実施の形態３でも、同様に採用され
る。

【００４０】電磁駆動要素２０Ａの制御コイル４８は、
励磁回路８０Ａの各スイッチング回路６０、７０の出力
端子６３、７３の間に接続され、電磁駆動要素２０Ｂの
制御コイル４８は、励磁回路８０Ｂの各スイッチング回
路６０、７０の出力端子６３、７３の間に接続される。
この図４に示す励磁回路では、各電磁駆動要素２０Ａ、
２０Ｂの制御コイル４８を、互いに独立した方向、大き
さの励磁電流で励磁することができ、各駆動要素で独立
した電磁力を反射ミラー１０に与えることができる。

【００４１】図４の励磁回路によって、例えば、各電磁
駆動要素２０Ａ、２０Ｂから互いにほぼ等しい反発力を
反射ミラー１０に与える場合に、各駆動要素による反発
力をともに小さくすれば、反射ミラー１０に対する機械
的な駆動系の共振周波数を小さくすることができ、僅か
の電磁力の差によって、簡単に反射ミラー１０を駆動で
きる。各電磁駆動要素２０Ａ、２０Ｂから互いにほぼ等
しい反発力を反射ミラー１０に与える場合に、反対に、
各駆動要素２０Ａ、２０Ｂによる反発力を大きくする
と、その共振周波数を大きくすることができる。

【００４２】実施の形態４．図５はこの発明による電磁
アクチュエータの実施の形態４の励磁回路を示す。図１
に示した電磁アクチュエータの構成は、この実施の形態
５でも採用される。この実施の形態５は、各電磁駆動要
素２０Ａ、２０Ｂの制御コイル４８を、それぞれ１つの
パワートランジスタ９１Ａ、９１Ｂによって互いに独立
して励磁する。この実施の形態４は、最も簡単な励磁回
路であり、各制御コイル４８の励磁電流の大きさは、各
トランジスタ９１Ａ、９１Ｂのオン時間比率を変えるこ
とにより、変えることができるが、その励磁電流の方向
は変えることができない。

【００４３】しかし、電磁駆動要素２０Ａ、２０Ｂにお
いて、励磁電流による励磁極性を互いに同じにすれば、
各駆動要素２０Ａ、２０Ｂから互いに同じ極性のトータ
ル電磁力を与えることができる。例えば、各駆動要素２
０Ａ、２０Ｂからともに反発力を与えたり、ともに吸引
力を与えたりすることができる。また、電磁駆動要素２
０Ａ、２０Ｂにおいて、励磁電流による励磁極性を互い
に逆にすれば、一方の駆動要素により反発力を、また他
方の駆動要素により吸引力を与えることも可能である。

【００４４】実施の形態５．図１の電磁アクチュエータ
は、１つの被駆動部材１０を、一対の電磁駆動要素２０
Ａ、２０Ｂで駆動するものであるが、駆動要素の数を変
更することは可能である。１つの被駆動部材１０に対し
て、少なくとも１つの電磁駆動要素を設ければ、被駆動
部材１０の駆動は達成できる。例えば、図１の駆動要素
２０Ａ、２０Ｂの一方だけを使用しても、被駆動部材１
０を駆動できる。また、１つの被駆動部材１０に対し
て、４つの電磁駆動要素を設けることも可能である。例
えば、図１では、被駆動部材１０が回転軸１３を中心に
回転可能に支持されたものにおいて、その左右両側に一
対の電磁駆動要素２０Ａ、２０Ｂを設けているが、被駆
動部材１０を玉軸受けによってあらゆる方向に揺動可能
に支持し、その支点１１を通る直交２軸上に、支点１１
の両側に合計４つの電磁駆動要素を配置すれば、被駆動
部材１０をより広い範囲で動かすことが可能となる。も
ちろん、この４つの電磁駆動要素のそれぞれは、この発
明に従い、図１に示す電磁駆動要素２０Ａ、２０Ｂと同
様に構成される。

【００４５】実施の形態６．図６、図７は、この発明に
よる電磁アクチュエータの実施の形態６を示し、特にそ
の位置センサ１６の、より具体的構成を示している。こ
の位置センサ１６は、反射ミラー１０に取り付けたセン
サ用磁石１７とそれに近接して支持台１５上に配置され
た磁気センサ１８とを有する。センサ用磁石１７はその
両端にＮおよびＳ極の磁極を有し、磁気センサ１８は例
えば、センサチップであり、例えばホール素子１９であ
る。図６は位置センサ１６の１つの具体的構成例であ
り、図７はその他の構成例である。図６のように、セン
サ用磁石１７のサイドに磁気センサ１８を配置すれば、
反射ミラー１０の可動方向における磁気センサ１８の出
力の直線性を向上できるが、図７のように、センサ用磁
石１７の１つの磁極に近接して、磁気センサ１８を取り
付けることもできる。もちろん、位置センサ１６は、光
を利用した光位置センサとすることもできる。なお、符
号１９ａは、ホール素子１９に対するリード線である。

【００４６】

【発明の効果】以上のようにこの発明による電磁アクチ
ュエータは、可動部材の可動側磁石が、固定部材の固定
側磁石による電磁反発力と、固定部材の制御コイルによ
る制御電磁力とを加え合わせたトータル電磁力によって
駆動されるものであり、固定部材に設けた制御コイルに
よって連続的に可動部材に対する駆動力を制御すること
ができ、この制御コイルは固定部材に設けているので、
巻回数および線径を必要に応じて大きくして、充分な制
御駆動力を得ることができ、しかも可動部材は可動側磁
石を用いているので、充分な軽量化を図り、併せて固定
部材にも高い組み立て制度を不要とできる。また、制御
コイルが固定側磁石の第１磁極と可動側磁石の第１磁極
との間に配置されているので、制御コイルの磁束による
固定側磁石の保持力の低下を軽減し、固定側磁石から可
動側磁石に充分な反発電磁力を与えることができる。

【００４７】また、制御コイルが固定側磁石の第１磁極
と可動側磁石の第１磁極との間に、各第１磁極から離れ
て配置したものでは、制御コイルの磁束による固定側磁
石の保持力の低下を確実に軽減でき、固定側磁石から可
動側磁石に充分な反発電磁力を与えることができる。

【００４８】また、固定側磁石の第２磁極に磁性体から
なるプレートを配置したものでは、固定側磁石と可動側
磁石との間、および制御コイルと可動側磁石との間の磁
気的結合を強くし、可動側磁石により大きな反発電磁力
と制御電磁力を与えることができる。

【００４９】また、制御コイルが、固定側磁石の第１磁
極と可動側磁石の第１磁極とを結ぶ線の周りに巻回され
たもの、またそれらの第１磁極の間に制御コアを設け、
制御コイルがこの制御コアの周りの巻回したものでは、
制御コイルによる磁束をより効果的に、可動側磁石に与
え、より大きな制御電磁力を与えることができる。

【００５０】また、制御コアの一端が可動側磁石の第１
磁極と空隙を介して対向しており、制御コアの他端と固
定側磁石の第１磁極との間に空隙を形成したものでは、
制御コイルによる磁束に対する可動側磁石、および固定
側磁石の影響を少なくして、制御コイルによる制御電磁
力の制御性を改善できる。

【００５１】また、制御コイルの励磁電流の少なくとも
大きさを変化させてトータル電磁力を変化させるもので
は、励磁電流の大きさを連続的に変化させることによ
り、トータル電磁力も連続的に変化させることができ
る。

【００５２】また、制御コイルの励磁電流の方向と大き
さを変化させてトータル電磁力を変化させるものでは、
励磁電流の方向に加えて、大きさを連続的に変化させる
ことにより、トータル電磁力もより幅の広い範囲で連続
的に変化させることができ、この場合トータル電磁力が
固定部材が可動部材に反発電磁力を与える範囲で調整さ
れるものでは、反発電磁力を与える範囲で幅広くトータ
ル電磁力を調整でき、さらに固定部材が可動部材に反発
力を与える状態から、吸引力を与える状態まで、より幅
広く、トータル電磁力を調整できる。

【００５３】また、被駆動部材の支持点の一側の第１電
磁駆動要素と、その他側の第２電磁駆動要素のそれぞれ
について、可動部材の可動側磁石が、固定部材の固定側
磁石による電磁反発力と、固定部材の制御コイルによる
制御電磁力とを加え合わせたトータル電磁力によって駆
動されるものでは、各電磁駆動要素のそれぞれの固定部
材に設けた制御コイルによって連続的に可動部材に対す
る駆動力を制御することができ、またそれぞれの制御コ
イルは固定部材に設けているので、巻回数および線径を
必要に応じて大きくして、充分な制御駆動力を得ること
ができ、しかもそれぞれの可動部材は可動側磁石を用い
ているので、充分な軽量化を図り、併せて固定部材にも
高い組み立て制度を不要とできる。また、それぞれの制
御コイルが固定側磁石の第１磁極と可動側磁石の第１磁
極との間に配置されているので、制御コイルの磁束によ
る固定側磁石の保持力の低下を軽減し、固定側磁石から
可動側磁石に充分な反発電磁力を与えることができる。

【００５４】また、第１、第２電磁駆動要素の各制御コ
イルが互いに関連して制御されるものでは、各電磁駆動
要素のバランスにより、被駆動部材の向きまたは角度を
制御でき、また第１電磁駆動要素の制御コイルがその可
動側磁石に与える電磁反発力を増加する場合に、第２電
磁駆動要素の制御コイルがその可動側磁石に与える電磁
反発力を減少させるものでは、各電磁駆動要素からの反
発電磁力のバランスによって、被駆動部材の向きまたは
角度を制御でき、さらに第１電磁駆動要素の制御コイル
がその可動側磁石に与える電磁反発力を増加する場合
に、第２電磁駆動要素の制御コイルがその可動側磁石に
吸引力を与えるものでは、各電磁駆動要素からの反発電
磁力のバランスによって、より広い範囲で被駆動部材の
向きまたは角度を制御できる。

【００５５】さらに、第１、第２電磁駆動要素の制御コ
イルが互いに独立して制御されるものでは、要求に応じ
た駆動を行うことができ、例えば被駆動部材の機械的駆
動系の共振周波数の調整も行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による電磁アクチュエータの実施の
形態１を示す断面図。

【図２】実施の形態１の励磁回路図。

【図３】この発明による電磁アクチュエータの実施の
形態２の励磁回路図。

【図４】この発明による電磁アクチュエータの実施の
形態３の励磁回路図。

【図５】この発明による電磁アクチュエータの実施の
形態４の励磁回路図。

【図６】この発明による電磁アクチュエータの実施の
形態５の位置センサの具体的構成図。

【図７】この発明による電磁アクチュエータの実施の
形態５の位置センサの他の具体的構成図。

【図８】従来の電磁アクチュエータの断面図。

【図９】従来の他の電磁アクチュエータの断面図。

【符号の説明】

１０被駆動部材１１支持点１４磁性体プレート２０Ａ第１電磁駆動
要素２０Ｂ第２電磁駆動要素３０可動部材３２可動側磁石３２ａ第１磁極３２ｂ第２磁極４０固定部材４２固定側磁石４２ａ第１磁極４２ｂ第２磁極４４ボビン４６制御コア４８制御コイル５０、５２空隙６０、７０スイッチ
ング回路６１、６２、７１、７２スイッチ素子６３、７３出力端子８０Ａ、８０Ｂ励磁
回路９１Ａ、９１Ｂスイッチ素子。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被駆動部材を駆動する少なくとも１つの
電磁駆動要素を備えた電磁アクチュエータであって、前
記電磁駆動要素は、前記被駆動部材に取り付けられた可
動部材と、この可動部材に対向する固定部材とを有し、
前記可動部材は第１極性の第１磁極と第２極性の第２磁
極を持った可動側磁石を含み、また前記固定部材は、第
１極性の第１磁極と第２極性の第２磁極を持ちその第１
磁極が前記可動側磁石の第１磁極に対向して電磁反発力
を与える固定側磁石と、前記固定側磁石の第１磁極と前
記可動側磁石の第１磁極との間に配置されその励磁電流
によって制御電磁力を発生する制御コイルとを含み、前
記可動側磁石が、前記電磁反発力と前記制御電磁力とを
加え合わせたトータル電磁力によって駆動されることを
特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項２】前記制御コイルが、前記固定側磁石の第
１磁極と前記可動側磁石の間に、各第１磁極から離れて
配置されている請求項１記載の電磁アクチュエータ。
【請求項３】前記固定側磁石の第２磁極に、磁性体か
らなるプレートが配置された請求項１記載の電磁アクチ
ュエータ。
【請求項４】前記制御コイルが前記固定側磁石の第１
磁極と前記可動側磁石の第１磁極を結ぶ線の周りに巻回
されている請求項１記載の電磁アクチュエータ。
【請求項５】前記固定側磁石の第１磁極と前記可動側
磁極の第１磁極との間に制御コアが配置され、前記制御
コイルがこの制御コアの周りに巻回されている請求項１
記載の電磁アクチュエータ。
【請求項６】前記制御コアの一端が前記可動側磁石の
第１磁極と空隙を介して対向しており、また前記制御コ
アの他端と前記固定側磁石の第１磁極と前記制御コアと
の間に空隙が形成された請求項５記載の電磁アクチュエ
ータ。
【請求項７】前記制御コイルを流れる励磁電流の少な
くとも大きさが変化され、この励磁電流の大きさの変化
に応じて、前記制御電磁力の大きさが変化し、前記トー
タル電磁力が変化する請求項１記載の電磁アクチュエー
タ。
【請求項８】前記制御コイルの励磁電流の方向と大き
さが変化され、この励磁電流の方向と大きさの変化に応
じて、前記制御電磁力の方向と大きさが変化し、前記ト
ータル電磁力が変化する請求項１記載の電磁アクチュエ
ータ。
【請求項９】前記制御コイルの励磁電流の方向と大き
さの変化に応じて、前記トータル電磁力が、前記固定部
材が前記可動部材に電磁反発力を与える範囲で調整され
る請求項８記載の電磁アクチュエータ。
【請求項１０】前記制御コイルの励磁電流の方向と大
きさの変化に応じて前記トータル電磁力が、前記固定部
材が前記可動部材に電磁反発力を与える状態から前記固
定部材が前記可動部材に吸引力を与える状態まで変化す
る請求項８記載の電磁アクチュエータ。
【請求項１１】支持点を中心に揺動可能に配置された
被駆動部材、前記支持点の一側に配置され前記被駆動部
材を駆動する第１電磁駆動要素、および前記支持点の他
側に配置され前記被駆動部材を駆動する第２電磁駆動要
素を備えた電磁アクチュエータであって、前記第１、第
２電磁駆動要素は、それぞれ、前記被駆動部材に取り付
けられた可動部材と、この可動部材に対向する固定部材
とを有し、前記可動部材は第１極性の第１磁極と第２極
性の第２磁極を持った可動側磁石を含み、また前記固定
部材は、第１極性の第１磁極と第２極性の第２磁極を持
ちその第１磁極が前記可動側磁石の第１磁極に対向して
電磁反発力を与える固定側磁石と、前記固定側磁石の第
１磁極と前記可動側磁石の第１磁極との間に配置されそ
の励磁電流によって制御電磁力を発生する制御コイルと
を含み、前記各電磁駆動要素の可動側磁石が、それぞれ
の前記電磁反発力と前記制御電磁力とを加え合わせたト
ータル電磁力によって駆動されることを特徴とする電磁
アクチュエータ。
【請求項１２】前記第１、第２電磁駆動要素の制御コ
イルが互いに関連して制御される請求項１１記載の電磁
アクチュエータ。
【請求項１３】前記第１電磁駆動要素がその制御コイ
ルによリ、その可動側磁石に与える電磁反発力を増加す
るように制御される場合に、前記第２電磁駆動要素がそ
の制御コイルにより、その可動側磁石に与える電磁反発
力を減少するように制御される請求項１１記載の電磁ア
クチュエータ。
【請求項１４】前記第１電磁駆動要素がその制御コイ
ルによリ、その可動側磁石に与える電磁反発力を増加す
るように制御される場合に、前記第２電磁駆動要素がそ
の制御コイルにより、その可動側磁石に与える電磁反発
力を減少してそれに吸引力を与えるように制御される請
求項１１記載の電磁反発形アクチュエータ。
【請求項１５】前記第１、第２電磁駆動要素の制御コ
イルが互いに独立して制御される請求項１１記載の電磁
アクチュエータ。