JP2002325416A - 電磁アクチュエータ - Google Patents
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Abstract
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
形態1を示す断面図。
形態2の励磁回路図。
形態3の励磁回路図。
形態4の励磁回路図。
形態5の位置センサの具体的構成図。
形態5の位置センサの他の具体的構成図。
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 (15)
- 【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。
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