JP2010233277A - 電磁トランスデューサ - Google Patents
電磁トランスデューサ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010233277A JP2010233277A JP2007198665A JP2007198665A JP2010233277A JP 2010233277 A JP2010233277 A JP 2010233277A JP 2007198665 A JP2007198665 A JP 2007198665A JP 2007198665 A JP2007198665 A JP 2007198665A JP 2010233277 A JP2010233277 A JP 2010233277A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil
- guide frame
- movable
- electromagnetic transducer
- movable part
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
- H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
- H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
- H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
- H02K41/035—DC motors; Unipolar motors
- H02K41/0352—Unipolar motors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Linear Motors (AREA)
Abstract
【課題】消費電力の増加が抑制され、駆動信頼性の向上した電磁トランスデューサを提供する。
【解決手段】電磁トランスデューサ(リニアモータ装置100)は、複数個のコイル2が所定間隔で形成された固定部1と、コイル2の配列方向に沿って固定部1上に設けられたガイド枠4と、磁極面(N極を有する面)がコイル2と対向して設けられ、ガイド枠4に沿って移動可能に保持された可動部5と、を備える。そして、可動部5は、ガイド枠4と接触する際に線接触(上面から見て点接触)となるように、ガイド枠4の内側壁との対向面がその移動方向に沿った凸状の曲面部5aとなっている。
【選択図】図1
【解決手段】電磁トランスデューサ(リニアモータ装置100)は、複数個のコイル2が所定間隔で形成された固定部1と、コイル2の配列方向に沿って固定部1上に設けられたガイド枠4と、磁極面(N極を有する面)がコイル2と対向して設けられ、ガイド枠4に沿って移動可能に保持された可動部5と、を備える。そして、可動部5は、ガイド枠4と接触する際に線接触(上面から見て点接触)となるように、ガイド枠4の内側壁との対向面がその移動方向に沿った凸状の曲面部5aとなっている。
【選択図】図1
Description
本発明は、電磁トランスデューサに関する。
コイルと永久磁石との間で作用する電磁力を利用して、永久磁石を有する可動部を駆動させるリニア電磁トランスデューサ(可動磁石型のリニアモータ装置)が注目されている(たとえば、特許文献1参照)。
上記特許文献1に記載のリニア電磁トランスデューサ(リニアモータによるカーテン開閉装置)は、所定形状の支持体(カーテンレール)の内部上部に設けられ、コイルを複数個並べて構成された固定部と、この固定部に対向した位置に移動可能に設けられ、永久磁石を有して構成された可動部と、を備える。そして、選択されたコイルに通電することで発生する磁界と、可動部の永久磁石との間に働く電磁力により推力を生じさせ、可動部を支持体(カーテンレール)の内側壁に沿って移動させる。こうした可動部にはその移動によって従動的に移動する移動体(カーテンリングとこれに吊持されたカーテン)が連結されており、この移動体の移動(可動部に連動した移動)によりカーテンが開閉されるようになっている。
特開平7−227078号公報
ところで、こうしたリニア電磁トランスデューサに採用される可動部(上記特許文献1では、多極着磁された永久磁石)は、一般に角型(所定の厚みを有する直方体)の形状のもので構成される。そして、こうした可動部は支持体(カーテンレール)の内側壁と所定の間隔を介して対向した位置に保持される。このため、外力を受けて可動部がその駆動方向に対して左右に傾いた場合には、可動部の角部分が支持体(カーテンレール)の内側壁に接触し、可動部の移動を阻害する力が可動部に働くことがある。これにより、可動部の移動が遅延したりして、可動部を再現よく安定して駆動させることが難しくなる問題が生じる。
これに対して、可動部を再現よく安定して駆動させるために、こうした力を打ち消す分の電流をコイルにさらに印加して可動部の推力を増加させることが考えられるが、リニア電磁トランスデューサの消費電力を増大させてしまうという別の問題が発生することになる。
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、消費電力の増加が抑制され、駆動信頼性の向上した電磁トランスデューサを提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明に係る電磁トランスデューサは、複数の電流線が所定間隔で形成された基板と、電流線の配列方向に沿って基板上に設けられたガイド枠と、磁極を有する面が電流線と対向して設けられ、電流線上をガイド枠に沿って移動可能に保持された可動部と、を備え、前記可動部は、ガイド枠との対向面がその移動方向に沿って凸状の曲面を有していることを特徴とする。
本発明によれば、消費電力の増加が抑制され、駆動信頼性の向上した電磁トランスデュ
ーサが提供される。
ーサが提供される。
以下、本発明を具現化した実施形態について図面に基づいて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態に係る電磁トランスデューサの一例(リニアモータ装置)である。図1(A)はリニアモータ装置の上面図、図1(B)は図1(A)のX−X線に沿った概略断面図、図1(C)は図1(A)のY−Y線に沿った概略断面図である。また、図2は図1の電磁トランスデューサを構成する可動部を示し、図2(A)は可動部の斜視図、図2(B)は可動部の上面図である。
図1は本発明の第1実施形態に係る電磁トランスデューサの一例(リニアモータ装置)である。図1(A)はリニアモータ装置の上面図、図1(B)は図1(A)のX−X線に沿った概略断面図、図1(C)は図1(A)のY−Y線に沿った概略断面図である。また、図2は図1の電磁トランスデューサを構成する可動部を示し、図2(A)は可動部の斜視図、図2(B)は可動部の上面図である。
第1実施形態の電磁トランスデューサ(リニアモータ装置100)は、複数個のコイル2が所定間隔で形成された固定部1と、コイル2の配列方向に沿って固定部1上に設けられたガイド枠4と、磁極面(N極を有する面)がコイル2と対向して設けられ、ガイド枠4に沿って移動可能に保持された可動部5と、を備えている。そして、可動部5は、ガイド枠4と接触する際に線接触(上面から見て点接触)となるように、ガイド枠4の内側壁との対向面がその移動方向に沿った凸状の曲面部5aとなっている。
具体的には以下の通りである。
固定部1には、図1に示すように、その上面に複数個のコイル2が所定間隔で連続して並べられている。そして、こうした複数個のコイル2を覆うように保護膜3が形成されている。また、固定部1の保護膜3上にはコイル2の配列方向に沿って可動部5の移動をガイドするガイド枠4が設けられている。そして、こうした固定部1は、たとえば、トランスデューサの筐体などに固定されている。各コイル2は、たとえば、銅(Cu)やアルミニウム(Al)などの金属材料からなる電流線で構成され、複数個のコイル2は、たとえば、所定方向に直線状に配列して設けられている。そして、各コイル2への印加電流を制御し、選択されたコイル2に発生する磁界と可動部5との間に働く電磁力により、可動部5に対して推力(引力または斥力)が作用するようになっている。
可動部5には、フェライトやネオジウムなどの強磁性材料からなる永久磁石(単極磁石)が採用され、図2に示すように、磁石の厚み方向(コイル2に発生する磁界と同一の方向)に着磁され、凸状の曲面部5aと平面部5bとからなる側面を有する薄板状のもので構成されている。ここで、凸状の曲面部5aとしては、たとえば、円弧(円を形づくる曲線の一部分)により構成される曲面であることがより好ましい。可動部5の大きさは、図1に示すように、およそコイル2つ分の大きさに形成されている。そして、この可動部5の磁極面(N極を有する面)が固定部1上に配置されたコイル2と対向するように設置されるとともに、可動部5がガイド枠4と接触する場合に線接触(上面から見て点接触)となるように、ガイド枠4の内側壁との対向面がその移動方向に沿った凸状の曲面部5aとなるように設置されている。そして、このように設置された可動部5は、各コイル2への印加電流を制御することにより、固定部1の保護膜3上をコイル2の配列方向(ガイド枠4の内側壁)に沿って相対移動できるようになっている。
なお、固定部1は本発明の「基板」、ガイド枠4は本発明の「ガイド枠」、コイル2は本発明の「電流線」、可動部5は本発明の「可動部」、及び凸状の曲面部5aは本発明の「凸状の曲面」の一例である。
次に第1実施形態に係る電磁トランスデューサ(リニアモータ装置100)の動作について説明する。
まず、可動部5を駆動すべき方向(たとえば、駆動方向A1)に対して、可動部5の前
方に位置するコイルに可動部5との電磁力が引力として作用する電流を印加するとともに、後方に位置するコイルに可動部5との電磁力が斥力として作用する電流を印加することで、可動部5に対して駆動方向A1への推力を生じさせて駆動する。その後、順次電流を印加するコイルを駆動方向A1に移動させて切り替えていくことで、可動部5に対して駆動方向A1への推力を連続的に生じさせ、可動部5を移動させる。このようにして、可動部5はコイル2上をガイド枠4に沿って移動する。
方に位置するコイルに可動部5との電磁力が引力として作用する電流を印加するとともに、後方に位置するコイルに可動部5との電磁力が斥力として作用する電流を印加することで、可動部5に対して駆動方向A1への推力を生じさせて駆動する。その後、順次電流を印加するコイルを駆動方向A1に移動させて切り替えていくことで、可動部5に対して駆動方向A1への推力を連続的に生じさせ、可動部5を移動させる。このようにして、可動部5はコイル2上をガイド枠4に沿って移動する。
本実施形態では、可動部5の、ガイド枠4との対向面が凸状の曲面部5aとなっているので、外力を受けて可動部5がその駆動方向A1に対して左右に位置ずれして接触する場合には、図3(A)に示すように、可動部5とガイド枠4との接触部分6が線接触となり、従来のように面接触となる場合に比べて、接触時の摩擦力が小さくなる。また、外力を受けて可動部5がその駆動方向A1に対して左右に傾いた状態でガイド枠4と接触する場合には、図3(B)に示すように、接触部分6aで線接触(上面から見て点接触)の状態を維持しながら移動することができる。そして、可動部5は、接触した状態でも凸状の曲面部5aの曲面に沿って回転することにより、図3(B)の状態(傾いた状態)から図3(A)の状態(通常の状態)に戻ることができる。
本発明の第1実施形態に係る電磁トランスデューサによれば、以下の効果を得ることができる。
(1)可動部5の、ガイド枠4との対向面を凸状の曲面部5aとしたことで、外力を受けて可動部5がその駆動方向A1に対して左右に傾いた状態でガイド枠4と接触する場合でも、従来のように可動部の角部分が接触して可動部の移動を阻害する力が働くことはなく、可動部5をスムーズに安定して移動させることができる。これは、可動部5が左右に傾いた状態で接触しても、従来のように突き当たる角部分がないためである。これにより、従来のように可動部の移動を阻害する力を打ち消す分の電流をコイルにさらに印加して可動部の推力を増加させる必要がなくなり、こうした対策による消費電力の増加を抑制することができる。この結果、消費電力の増加が抑制され、駆動信頼性の向上した電磁トランスデューサが提供される。
(2)可動部5の、ガイド枠4との対向面をその移動方向に沿った凸状の曲面部5aとしたことで、外力を受けて可動部5がその駆動方向A1に対して左右に位置ずれして接触しても、可動部5とガイド枠4との接触部分6が線接触となり、従来のように面接触となる場合に比べて、接触時の摩擦力が小さくなる。これにより、従来の摩擦力を打ち消す分の電流をコイルにさらに印加して可動部の推力を増加させる必要がなくなり、消費電力の増加を抑制することができる。この結果、消費電力の増加がさらに抑制された電磁トランスデューサが提供される。
(3)可動部5の、ガイド枠4との対向面をその移動方向に沿った凸状の曲面部5aとしたことで、可動部5が傾いた状態でガイド枠4と接触しても、可動部5とガイド枠4との接触部分6aが線接触(上面から見て点接触)となる。このため、上記(2)と同様の効果を享受することができる。
(4)可動部5の、ガイド枠4との対向面をその移動方向に沿った凸状の曲面部5aとしたことで、可動部5が傾いた状態でガイド枠4と接触しても、可動部5は、線接触(上面から見て点接触)する状態を維持しながら凸状の曲面部5aの曲面に沿って、通常の状態(駆動方向A1に対して左右に傾いていない状態)に戻ることができるので、可動部5を安定して移動させることができる。
(5)可動部5の曲面部5aを円弧からなる曲面とした場合には、凸状の曲面部5aがガイド枠4との接触部分6(あるいは接触部分6a)を中心に対称性を有するので、可動
部5が曲面部5aの曲面に沿ってスムーズに回転しやすくなり、上記(4)の効果をより顕著に享受することができる。
部5が曲面部5aの曲面に沿ってスムーズに回転しやすくなり、上記(4)の効果をより顕著に享受することができる。
(第2実施形態)
図4は本発明の第2実施形態に係る電磁トランスデューサの一例(振動モータ装置)である。図4(A)は振動モータ装置の上面図、図4(B)は図4(A)のX−X線に沿った概略断面図、図4(C)は図4(A)のY−Y線に沿った概略断面図である。
図4は本発明の第2実施形態に係る電磁トランスデューサの一例(振動モータ装置)である。図4(A)は振動モータ装置の上面図、図4(B)は図4(A)のX−X線に沿った概略断面図、図4(C)は図4(A)のY−Y線に沿った概略断面図である。
第2実施形態の電磁トランスデューサ(振動モータ装置200)は、2つのコイル12が所定の位置に形成された固定部11と、コイル12の周囲に沿って固定部11上に設けられたガイド枠14と、磁極面(N極を有する面)がコイル12と対向して設けられ、ガイド枠14に沿って移動可能に保持された可動部15と、を備えている。可動部15(可動部15の平面部15b)にはバネ駆動体16が連結され、このバネ駆動体16により可動部15がガイド枠14に沿って駆動方向A1およびA2の往復運動を行うように構成されている。そして、可動部15は、ガイド枠14と接触する際に線接触(上面から見て点接触)となるように、ガイド枠14の内側壁との対向面がその移動方向に沿った凸状の曲面部15aとなっている。
具体的には以下の通りである。
固定部11には、図4に示すように、2つのコイル12が所定の位置に形成され、こうしたコイル12を覆うように保護膜13が形成されている。そして、固定部11の保護膜13上には2つのコイル12を取り囲むようにガイド枠14が設けられている。そして、各コイル12への印加電流を制御し、コイル12に発生する磁界と可動部15との間に働く電磁力により、可動部15に対して所定方向への推力が作用するようになっている。
可動部15は、第1実施形態と同様、コイル12に発生する磁界と同一の方向(磁石の厚み方向)に着磁され、凸状の曲面部15aと平面部15bとからなる側面を有する薄板状の形状のもので構成されている。ここで、凸状の曲面部15aとしては、たとえば、円弧により構成される曲面であることがより好ましい。可動部15の大きさは、図4に示すように、およそコイル1つ分の大きさに形成されている。そして、可動部15は、磁極面(N極を有する面)が固定部11上に配置されたコイル12と対向するように設置されるとともに、可動部15がガイド枠14と接触する場合に線接触(上面から見て点接触)となるように、ガイド枠14の内側壁との対向面がその移動方向に沿った凸状の曲面部15aとなるように設置されている。そして、可動部15(可動部15の平面部15b)は、バネ駆動体16を介してガイド枠14と連結されている。
バネ駆動体16は、図4に示すように、可動部15(可動部15の平面部15b)の両側に接続されており、可動部15は、このバネ駆動体16によりガイド枠14の内側壁に沿って駆動方向A1およびA2の往復運動を行い、定位置に戻ることができるようになっている。
なお、固定部11は本発明の「基板」、ガイド枠14は本発明の「ガイド枠」、コイル12は本発明の「電流線」、可動部15は本発明の「可動部」、及び凸状の曲面部15aは本発明の「凸状の曲面」の一例である。
次に第2実施形態に係る電磁トランスデューサ(振動モータ装置200)の動作について説明する。
まず、図4(A)に示した状態で、可動部15の右側に位置するコイルに可動部15との電磁力が引力として作用する電流を印加するとともに、左側に位置するコイルに可動部15との電磁力が斥力として作用する電流を印加することで、可動部15に対して右側方
向(駆動方向A1)への推力を生じさせて移動させる。その後、可動部15が右側に移動した状態で、それぞれのコイルに流す電流の向きを切り替え、右側のコイルに斥力として作用する電流を印加し、左側のコイルに引力として作用する電流を印加することで、可動部15に対して左側方向(駆動方向A2)への推力を生じさせて移動させる。連続的にコイルへの電流の切替制御を行うことで、ガイド枠14に沿った可動部15の往復運動が持続し、振動モータとして機能する。なお、バネ駆動体16の固有振動数に合わせて、可動部15の往復周波数を制御することにより、バネ駆動体16を共振させることでき、振動モータとして効率的な振動の発生が可能になる。
向(駆動方向A1)への推力を生じさせて移動させる。その後、可動部15が右側に移動した状態で、それぞれのコイルに流す電流の向きを切り替え、右側のコイルに斥力として作用する電流を印加し、左側のコイルに引力として作用する電流を印加することで、可動部15に対して左側方向(駆動方向A2)への推力を生じさせて移動させる。連続的にコイルへの電流の切替制御を行うことで、ガイド枠14に沿った可動部15の往復運動が持続し、振動モータとして機能する。なお、バネ駆動体16の固有振動数に合わせて、可動部15の往復周波数を制御することにより、バネ駆動体16を共振させることでき、振動モータとして効率的な振動の発生が可能になる。
本発明の第2実施形態に係る電磁トランスデューサによれば、可動部の、ガイド枠との対向面をその移動方向に沿った凸状の曲面部としたことで、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第3実施形態)
図5は本発明の第3実施形態に係る電磁トランスデューサの一例(振動モータ装置)の上面図である。第2実施形態と異なる箇所は、可動部25として円板(円形の平面板)が採用され、バネ駆動体26として可動部25を挟み込むように配置し板バネが採用されていることである。それ以外は第2実施形態と同様である。
図5は本発明の第3実施形態に係る電磁トランスデューサの一例(振動モータ装置)の上面図である。第2実施形態と異なる箇所は、可動部25として円板(円形の平面板)が採用され、バネ駆動体26として可動部25を挟み込むように配置し板バネが採用されていることである。それ以外は第2実施形態と同様である。
第3実施形態の電磁トランスデューサ(振動モータ装置300)は、第2実施形態と同様、2つのコイル12が所定の位置に形成された固定部11と、コイル12の周囲に沿って固定部11上に設けられたガイド枠14と、磁極面(N極を有する面)がコイル12と対向して設けられ、ガイド枠14に沿って移動可能に保持された可動部25と、を備えている。可動部25には、コイル12に発生する磁界と同一の方向(磁石の厚み方向)に着磁された円板が採用され、ガイド枠14の内側壁との対向面は円周(円を形づくる曲線)からなる曲面部25aとなっている。そして、可動部25は、図5に示すように、板バネからなる2つのバネ駆動体26に挟み込むように配置され、このバネ駆動体26により可動部25が定位置に戻るように構成されている。
このように構成された電磁トランスデューサは、第2実施形態と同様、各コイル12への印加電流を制御することにより、ガイド枠14に沿った可動部25の往復運動が持続され、振動モータとして動作する。
なお、可動部25は本発明の「可動部」および円周からなる曲面部25aは本発明の「凸状の曲面」の一例である。
本発明の第3実施形態に係る電磁トランスデューサによれば、第2実施形態と同様の効果に加え、以下の効果を得ることができる。
(6)可動部25を円板としたことで、可動部25が曲面部25aの曲面に沿ってスムーズに回転しやすくなるので、上記(5)の効果をさらに顕著に享受することができる。
(第4実施形態)
次に本発明の電磁トランスデューサを搭載したプリント基板の一例について説明する。図6はプリント基板の斜視図である。図7は本発明の電磁トランスデューサを搭載したプリント基板である。図7(A)は電磁トランスデューサを搭載したプリント基板の斜視図、図7(B)は図7(A)のX−X線に沿った概略断面図である。
次に本発明の電磁トランスデューサを搭載したプリント基板の一例について説明する。図6はプリント基板の斜視図である。図7は本発明の電磁トランスデューサを搭載したプリント基板である。図7(A)は電磁トランスデューサを搭載したプリント基板の斜視図、図7(B)は図7(A)のX−X線に沿った概略断面図である。
プリント基板30は、図6に示すように、電子機器(たとえば、携帯電話)の制御を行うための制御素子(ICチップなど)が実装される領域31と、電磁トランスデューサ(たとえば、第2実施形態の振動モータ装置200a)が形成される領域32と、を有している。そして、領域32には、制御素子間を接続するための配線と同一の層に、電磁トラ
ンスデューサを構成する2つのコイル12が形成されている。
ンスデューサを構成する2つのコイル12が形成されている。
プリント基板30は、図7に示すように、2層配線構造からなり、各配線(配線12aおよびコイル12)は、固定部(コア部)11に対して上面側と下面側にそれぞれ形成され、必要に応じてビア部12bを介して電気的に接続されている。そして、各配線(配線12aおよびコイル12)を覆うように保護膜13が形成されている。本実施形態では、コイル12として平面コイルを2層重ねて構成することにより、低電流または小面積でも所定の推力(駆動力)を得ることができるようにしている。
そして、こうしたプリント基板30に対して、第2実施形態の振動モータ装置200aが形成されるとともに、振動モータ装置200aの動作を制御するためのICチップ33や、他の電子機器の制御を行うための制御素子(ICチップ34)がそれぞれ所定の位置に搭載される。これにより、本発明の電磁トランスデューサを一体化して搭載したプリント基板が形成される。
本発明の第4実施形態に係る電磁トランスデューサを搭載するプリント基板によれば、対応する電磁トランスデューサに起因する上記(1)〜(5)の効果に加え、以下の効果を得ることができる。
(7)本発明の電磁トランスデューサ(振動モータ装置200a)を搭載したことで、モジュール全体(電磁トランスデューサを搭載したプリント基板)としての信頼性が向上する。
(8)プリント基板30の2層配線を利用して電磁トランスデューサ(振動モータ装置200a)のコイル12を設けたことで、プリント基板上に電磁トランスデューサ(振動モータ装置200a)を別途実装する場合に比べて、プリント基板上に電磁トランスデューサを搭載した機器全体の薄型化・軽量化が可能になる。
(9)プリント基板30の2層配線を利用して電磁トランスデューサ(振動モータ装置200a)のコイル12を設けたことで、固定部(コイルなどを含む固定部)に対応する部分を別途形成する場合に比べて、製造工数を削減することができ、機器全体の低コスト化を図ることができる。
(第5実施形態)
図8は本発明の第5実施形態に係る電磁トランスデューサを形成したプリント基板の一例(減光フィルタアクチュエータ)の構造を示した斜視図である。図9(A)は図8のX−X線に沿った概略断面図、図9(B)は図8のY−Y線に沿った概略断面図である。図10(A)は電磁トランスデューサを構成する可動部の斜視図、図10(B)は可動部の上面図である。
図8は本発明の第5実施形態に係る電磁トランスデューサを形成したプリント基板の一例(減光フィルタアクチュエータ)の構造を示した斜視図である。図9(A)は図8のX−X線に沿った概略断面図、図9(B)は図8のY−Y線に沿った概略断面図である。図10(A)は電磁トランスデューサを構成する可動部の斜視図、図10(B)は可動部の上面図である。
第5実施形態による減光フィルタアクチュエータ400は、図9に示すように、半導体レーザ(図示せず)から出射されるレーザ光の光軸方向(B1方向)に対して、可動部(減光フィルタ48および永久磁石45)が垂直な方向(駆動方向A1およびA2)の2つの位置(光路上の位置および光路から外れた位置)間を移動するように構成されている。
減光フィルタアクチュエータ400は、図8および図9に示すように、開口部(図示せず)を有する樹脂からなる板状の支持部41と、板状の支持部41の周囲を囲むように形成される樹脂からなる壁部(ガイド枠を兼ねた壁部)44と、支持部41に対して所定の間隔を隔てて配置され、支持部41の開口部と対向する位置に開口部47aを有するプリント基板からなる板状の支持部47と、支持部41および支持部47に挟まれる空間に配
置される可動部(減光フィルタ48と永久磁石45からなる可動部:図10参照)とを備えている。
置される可動部(減光フィルタ48と永久磁石45からなる可動部:図10参照)とを備えている。
支持部47には、開口部47aが設けられており、支持部41の開口部と法線方向(B1およびB2方向)に対して重なり合っている。なお、支持部41の開口部および開口部47aの大きさは、可動部(減光フィルタ48と永久磁石45からなる可動部)が通り抜けることができない程度に小さく形成されるとともに、レーザ光のビーム径よりも大きくなるように形成されている。
支持部47には、開口部47aを挟んで左右に、可動部(減光フィルタ48と永久磁石45からなる可動部)を駆動するための3つのコイル42a〜42cがそれぞれ設けられている。左右それぞれのコイル42a〜42cは直線状に配置されている。なお、可動部を駆動するためのコイルは2つ以上であればよい。また、コイル42a〜42cを支持部41にも別途配置してもよい。
コイル42a〜42cは、図8に示すように、銅からなる平面コイルにより構成されている。たとえば、コイル42bは、図9に示すように、2層の平面コイルが支持部47の上面上と下面上とに配置され、この2層の平面コイルが電気的に接続されて構成されている。コイル42aおよびコイル42cについても同様に、2層の平面コイルが支持部47の上面上と下面上とに配置されて構成されている。なお、平面コイルを用いることにより、コイル42a〜42cの薄型化を高めることが可能となる。また、平面コイルを2層重ねることにより、低電流または小面積でも所定の駆動力を得ることが可能となる。
支持部47の上面上には、図8に示すように、コイル42a〜42cに流れる電流を制御するためのICチップ33が設けられている。ICチップ33を支持部47の上に設けたことにより、コイル42a〜42cとICチップ33との間の配線を短くすることが可能になるので、減光フィルタアクチュエータ400の消費電力が大きくなるのを抑制することができる。
可動部は、図10に示すように、減光フィルタ48と左右2つの永久磁石(単極磁石)45とにより構成されている。減光フィルタ48は、たとえば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、多結晶シリコン膜などの積層膜により構成され、光吸収層としてレーザ光を吸収する。また、永久磁石45には、たとえば、ネオジウムボロン磁石が採用される。
永久磁石45は、減光フィルタ48に対して、減光フィルタ48のコイル42a〜42cと対向する面側に、磁石の厚み方向(コイル42a〜42cに発生する磁界と同一の方向)に着磁され、その移動方向に沿った凸状の曲面部45aからなる側面を有するとともに、こうした凸状の曲面部45aが減光フィルタ48の側面よりも突出するように配置されている。なお、凸状の曲面部45aとしては、たとえば、円弧により構成される曲面であることが好ましい。
可動部(減光フィルタ48と永久磁石45からなる可動部)の大きさは、図9(A)に示すように、およそコイル1.5個分の大きさに形成されている。そして、この可動部の永久磁石45の磁極面(たとえば、S極を有する面)が支持部41上に配置されたコイル42a〜42cと対向するように設置されるとともに、可動部の永久磁石45が壁部44と接触する場合に線接触(上面から見て点接触)となるように、壁部44の内側壁との対向面がその移動方向に沿った凸状の曲面部45aとなるように設置されている。そして、このように設置された可動部は、各コイルへの印加電流を制御することにより、コイルの配列方向(壁部44の内側壁)に沿って移動できるようになっている。
なお、支持部41は本発明の「基板」、壁部44は本発明の「ガイド枠」、コイル42a〜42cは本発明の「電流線」、減光フィルタ48および永久磁石45からなる可動部は本発明の「可動部」、及び凸状の曲面部45aは本発明の「凸状の曲面」の一例である。
次に第5実施形態による減光フィルタアクチュエータ400の動作について説明する。
図9(A)を参照して、まず、可動部(減光フィルタ48と永久磁石45からなる可動部)が減光フィルタアクチュエータ400のA2方向に寄った状態(P2に隣接する状態)において、コイル42aに反時計方向の電流を流すとともに、コイル42bに時計方向の電流を流す。また、コイル42cに時計方向の電流を流す。この状態では、コイル42aにはB2方向にN極からS極への磁界が発生するとともに、コイル42bにはB1方向にN極からS極への磁界が発生する。また、コイル42cにはB1方向にN極からS極への磁界が発生する。これにより、可動部の永久磁石45のS極とコイル42aに発生するS極との間で反発力が働くとともに、永久磁石45のS極とコイル42bに発生するN極との間で吸引力が働く。また、永久磁石45のS極とコイル42cに発生するN極との間で吸引力が働く。これにより、可動部(減光フィルタ48と永久磁石45からなる可動部)はA1方向に移動する。
次に、可動部(減光フィルタ48と永久磁石45からなる可動部)が減光フィルタアクチュエータ400の中央付近まで移動した状態において、コイル42aに反時計方向の電流を流すとともに、コイル42bには電流を流さない。また、コイル42cに時計方向の電流を流す。この状態では、コイル42aにはB2方向にN極からS極への磁界が発生するとともに、コイル42bには磁界が発生しない。また、コイル42aにはB1方向にN極からS極への磁界が発生する。これにより、可動部の永久磁石45のS極とコイル42aに発生するS極との間で反発力が働くとともに、永久磁石45に発生するS極とコイル42cのN極との間で吸引力が働く。これにより、可動部(減光フィルタ48と永久磁石45からなる可動部)はA1方向にさらに移動する。
次に、コイル42aに反時計方向の電流を流すとともに、コイル42bにも反時計方向の電流を流す。また、コイル42cに時計方向の電流を流す。この状態では、コイル42aにはB2方向にN極からS極への磁界が発生するとともに、コイル42bにもB2方向にN極からS極への磁界が発生する。また、コイル42cにはB1方向にN極からS極への磁界が発生する。これにより、可動部の永久磁石45のS極とコイル42aに発生するS極との間には反発力が働くとともに、永久磁石45のS極とコイル42bのS極との間にも反発力が働く。また、永久磁石45のS極とコイル42cに発生するN極との間には吸引力が働く。これにより、可動部(減光フィルタ48と永久磁石45からなる可動部)は、減光フィルタアクチュエータ400のA1方向に寄った状態(P1に隣接する状態)となる。
一方、上記とは反対方向への移動(P1に隣接する状態からP2に隣接する状態への移動)に関しては同様の電流制御により容易に移動させることができる。
このようにして、減光フィルタアクチュエータ400では、半導体レーザから出射されるレーザ光の光軸方向に対して、減光フィルタ48が2つの位置(光路上の位置および光路から外れた位置)間を移動させることができる。
本発明の第5実施形態に係る電磁トランスデューサを形成したプリント基板によれば、対応する電磁トランスデューサに起因する上記(1)〜(5)の効果に加え、以下の効果を得ることができる。
(10)本発明の電磁トランスデューサ(減光フィルタアクチュエータ400)をプリ
ント基板と一体化して形成したことで、モジュール全体(電磁トランスデューサを形成したプリント基板)としての信頼性が向上する。
ント基板と一体化して形成したことで、モジュール全体(電磁トランスデューサを形成したプリント基板)としての信頼性が向上する。
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうるものである。
上記第1実施形態では、複数個のコイルを所定間隔で直線状に並べた例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、各コイルを曲線状に配置してもよいし、直線状と曲線状とを適宜組み合わせて配置してもよい。この場合にも上記効果を享受することができる。特にコイルを曲線状に配置する部分では、可動部の駆動中に遠心力などにより位置ずれや傾きを生じやすいので、対応する上記効果をより顕著に享受することができる。
上記第1実施形態では、可動部として薄板状の形状のものを採用した例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、第3実施形態のように、可動部として円板を採用してもよい。
上記第2および第3実施形態では、2つのコイルにより可動部を振動(往復運動)させる例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、3つ以上のコイルを並べた状態で可動部を振動(往復運動)させるようにしてもよい。また、第5実施形態において4つ以上のコイルを並べた状態で可動部を移動させるようにしてもよい。この場合にも対応する上記効果を享受することができる。
上記第4実施形態では、第2実施形態の電磁トランスデューサを搭載したプリント基板の例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、第1実施形態や第3実施形態に記載の電磁トランスデューサを搭載するようにしてもよい。この場合にも対応する上記効果を享受することができる。
上記第1〜第4実施形態では、可動部として薄板状の形状や円板のものを採用した例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、可動部として球体を採用してもよい。この場合には可動部とガイド枠との接触部分が点接触となり、上記と同様の効果を享受することができる。
上記第1〜第4実施形態では、コイルと対向する可動部の磁極面をN極とした例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、可動部の磁極面をS極とし、各コイルにはこれに対応する磁界が発生するように電流を流すようにしてもよい。また、第5実施形態において可動部を構成する永久磁石の磁極面をN極とし、各コイルにはこれに対応する磁界が発生するように電流を流すようにしてもよい。この場合にも上記効果を享受することができる。
上記実施形態では、可動部の、ガイド枠との対向面の全体が凸状の曲面部となっている例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、従来のような平面状の対向面に対しその一部から突出するように凸状の曲面部が形成されていてもよい。この場合にも可動部とガイド枠との接触部分が線接触(上面から見て点接触)となり、上記と同様の効果を享受することができる。
上記実施形態では、可動部が単極磁石を採用した例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、可動部に単極磁石が取り付けられたものを採用し、ガイド枠と接触する部分が上記構成(ガイド枠との対向面が凸状の曲面となる状態)となるようにしてもよい。また、可動部として駆動方向に多極着磁された永久磁石(多極磁石)を採用し、その外枠
全体(少なくともガイド枠との対向面)を上記構成となるようにしてもよい。この場合にも上記効果を享受することができる。
全体(少なくともガイド枠との対向面)を上記構成となるようにしてもよい。この場合にも上記効果を享受することができる。
上記第5実施形態では、プリント基板と一体化して形成する電磁トランスデューサとして減光フィルタアクチュエータの例を挙げたが、本発明はこれに限らない。たとえば、対物レンズ、コリメータレンズ、及び光路スイッチングミラーなどのアクチュエータによる移動動作が必要な部品に適用してもよい。また、半導体製造装置、液晶製造装置、工作機械などの精密装置の駆動機構に適用してもよい。これらに適用することで、対応する電磁トランスデューサに起因する上記(1)〜(5)の効果に加え、移動動作が必要な部品や精密装置の信頼性を向上させることができる。
上記実施形態において、可動部の凸状の曲面部の表面に対して、低摩擦材料を形成しておいてもよい。あるいは、ガイド枠の内側壁に低摩擦材料を形成しておいてもよい。こうした低摩擦材料としては、炭素系材料であるダイヤモンドライクカーボン(DLC)やフラーレンなど、フッ素樹脂であるポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)など、ポリオレフィン樹脂であるポリエチレン、ポリプロピレンなど、チタン系材料であるチタン、窒化チタン、酸化チタンなど、が挙げられる。このような構成とした場合には、可動部とガイド枠とが接触した際の摩擦抵抗がさらに低減されるために、上記効果をより顕著に享受することができる。
1 固定部、2 コイル、3 保護膜、4 ガイド枠、5 可動部、5a 凸状の曲面部、100 電磁トランスデューサ。
Claims (3)
- 電流線が所定間隔で形成された基板と、
前記電流線の配列方向に沿って前記基板上に設けられたガイド枠と、
磁極を有する面が前記電流線と対向して設けられ、前記電流線上を前記ガイド枠に沿って移動可能に設けられた可動部と、
を備え、
前記可動部は、前記ガイド枠との対向面がその移動方向に沿って凸状の曲面を有していることを特徴とした電磁トランスデューサ。 - 前記凸状の曲面は、円弧により構成されていることを特徴とした請求項1に記載の電磁トランスデューサ。
- 前記可動部は、円板あるいは球体であることを特徴とした請求項1または2に記載の電磁トランスデューサ。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007198665A JP2010233277A (ja) | 2007-07-31 | 2007-07-31 | 電磁トランスデューサ |
PCT/JP2008/063532 WO2009017092A1 (ja) | 2007-07-31 | 2008-07-28 | 電磁トランスデューサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007198665A JP2010233277A (ja) | 2007-07-31 | 2007-07-31 | 電磁トランスデューサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010233277A true JP2010233277A (ja) | 2010-10-14 |
Family
ID=40304322
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007198665A Pending JP2010233277A (ja) | 2007-07-31 | 2007-07-31 | 電磁トランスデューサ |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010233277A (ja) |
WO (1) | WO2009017092A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010103929A1 (ja) * | 2009-03-10 | 2010-09-16 | 三洋電機株式会社 | 振動モータおよび携帯機器 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60142583U (ja) * | 1984-02-29 | 1985-09-20 | パイオニア株式会社 | 体感音響装置 |
JPH07227078A (ja) * | 1994-02-07 | 1995-08-22 | Toshiba Corp | リニアモータおよび開閉装置 |
JP2004282680A (ja) * | 2003-03-14 | 2004-10-07 | Tamagawa Kasei:Kk | 低周波音発振トランスデューサー |
JP2006120809A (ja) * | 2004-10-21 | 2006-05-11 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | 電磁式リニアアクチュエータおよび回路遮断器のリモート操作装置 |
-
2007
- 2007-07-31 JP JP2007198665A patent/JP2010233277A/ja active Pending
-
2008
- 2008-07-28 WO PCT/JP2008/063532 patent/WO2009017092A1/ja active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2009017092A1 (ja) | 2009-02-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5513834B2 (ja) | レンズ駆動装置 | |
WO2010026883A1 (ja) | リニアモータおよびリニアモータを備えた携帯機器 | |
US8514287B2 (en) | Imaging module having stabilization mechanism | |
JP2021509967A (ja) | 駆動機構、カメラモジュール及び電子機器 | |
JP2014160195A (ja) | レンズ駆動装置 | |
KR100657002B1 (ko) | 전자력 구동 가변 초점 미러 및 그 제조방법과 구동 방법 | |
JP7265266B2 (ja) | リニア振動アクチュエータ | |
JP6373922B2 (ja) | 電磁駆動モジュールおよびそれを用いたレンズ駆動装置 | |
JP2021535425A (ja) | イメージの解像度を向上させるための、または、スペックル・ノイズを低減させるための光学デバイス | |
JP2010082508A (ja) | 振動モータおよびそれを用いた携帯端末装置 | |
WO2015015664A1 (ja) | ミラー装置 | |
WO2010026709A1 (ja) | 振動モータおよびそれを用いた携帯端末装置 | |
JP2010089061A (ja) | 振動モータおよびそれを用いた携帯端末装置 | |
JP4594093B2 (ja) | 駆動装置 | |
JP2010099642A (ja) | 振動モータおよびそれを用いた携帯端末装置 | |
JP2010233277A (ja) | 電磁トランスデューサ | |
JP4823732B2 (ja) | 光調整要素の駆動装置 | |
JP2010063977A (ja) | 振動モータおよびそれを用いた携帯端末装置 | |
JP2011128173A (ja) | Memsアクチュエータ | |
JP2009158071A (ja) | アクチュエータおよびアクチュエータを含む光ピックアップ装置 | |
JP3712563B2 (ja) | 光ディスクドライブの対物レンズ駆動装置 | |
JP2010082498A (ja) | 振動モータおよびそれを用いた携帯端末装置 | |
JP2009055669A (ja) | 電磁トランスデューサ | |
US6654185B1 (en) | Electromagnetic actuator having specific coil arrangement for improving utilization rate of magnetic circuit thereof | |
WO2010035400A1 (ja) | 振動モータおよびそれを用いた携帯端末装置 |