JP5171067B2

JP5171067B2 - 駆動装置及び光量調節装置

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Publication number: JP5171067B2
Application number: JP2007052917A
Authority: JP
Inventors: 雅夫水牧
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Priority date: 2007-03-02
Filing date: 2007-03-02
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2027-03-02
Also published as: JP2008220029A

Description

本発明は、小型に構成するのに好適な駆動装置及び該駆動装置を有する光量調節装置に関する。

回転軸を中心とする直径を小型化し、かつ出力を高めた駆動装置として、本願出願人は特許文献１に開示される以下のような光量調節装置における駆動装置を提案している。

図８に特許文献１に記載された駆動装置の分解斜視図を、図９に特許文献１に記載された駆動装置の側面の断面図を、それぞれ示す。

図８、図９において、マグネット１０１は、外周面が周方向に２分割して交互にＳ極とＮ極に着磁され、回転中心を中心として回転可能な永久磁石を備えている。コイル１０２は、マグネット１０１の軸方向に配置されている。

ステータ１０３は、コイル１０２により励磁され、先端部に歯形状の外側磁極部１０３ａと円柱形状の内筒１０３ｂを有し、マグネット１０１の外周面及び内周面に対向する。補助ステータ１０４は、ステータ１０３の内筒１０３ｂに固着され、ステータ１０３の内筒１０３ｂと共に内側磁極部をなしている。以上により光量調節装置における駆動装置が構成される。

マグネット１０１は、回転可能に保持されるように軸部分１０１ｅ，１０１ｆを備え、これらが一体的に成形されたものである。また、ステータ１０３の外側磁極部１０３ａは、マグネット１０１の外周面に隙間をもって対向している。また、ステータ１０３の内筒１０３ｂは、マグネット１０１の内周面に隙間をもって対向している。

上記構成の駆動装置は、コイル１０２への通電方向を切り換えて外側磁極部１０３ａ、内筒１０３ｂ及び補助ステータ１０４の極性を切り換えることで、マグネット１０１を往復回転させるものである。また、往復回転するマグネット１０１の回転規制を、地板１０５に設けられた案内溝１０５ａに駆動ピン１０１ｄが当接することによって行っている。

この駆動装置は、コイル１０２に通電することで発生した磁束が外側磁極部１０３ａから対向する内筒（内側磁極部）１０３ｂへ、あるいは内筒１０３ｂから対向する外側磁極部１０３ａへと流れる。そして、外側磁極部１０３ａと内筒１０３ｂとの間に位置するマグネット１０１に効果的に作用する。

また、外側磁極部１０３ａと内筒１０３ｂとの距離を、円筒形状のマグネット１０１の厚さとマグネット１０１と外側磁極部１０３ａとの隙間及びマグネット１０１と内筒１０３ｂとの隙間分の距離にする。

このことで、外側磁極部１０３ａと内筒１０３ｂとで構成される磁気回路の抵抗をできるだけ小さくしている。磁気回路の抵抗が小さいほど少ない電流で多くの磁束を発生させることができ、出力が向上する。

一方、小型、低コストで高出力の駆動装置及び光量調節装置として、本願出願人は特許文献２に開示される以下のような駆動装置及び光量調節装置を提案している。

上記装置は、マグネットの両側に配された一対の自由端である第１の外側磁極板及び第２の外側磁極板、第１の外側磁極板及び第２の外側磁極板を連結する連結部、及び連結部から突起すると共にマグネットの表面に所定の間隔で対向する突起部を有する。

そして、第１の外側磁極板及び第２の外側磁極板及び連結部が一体的に形成されたヨークと、ロータ軸の軸方向に関してマグネットに隣接した位置において第１の外側磁極板の回りに巻回された第１のコイルとを備える。また、ロータ軸の軸方向に関してマグネットに隣接する位置において第２の外側磁極板の回りに巻回された第２のコイルを備える。

この構成により、コギングトルクを低減させることができると共に、軸方向の長さを短くすることができ、もって小型化、低コスト化、及び高出力化を実現しつつ、回転角度を大きく取ると共に安定した駆動を行うことができる。

また、露出用開口の周辺位置に配置して好適な磁気効率のよいカメラ用羽根駆動機構として、特許文献３に開示される以下のようなカメラ用羽根駆動機構が提案されている。

上記機構は、４極に着磁された永久磁石回転子を挟むようにして２つのヨークを配置し、各ヨークには回転子の周面に端面を対向させている磁極部と、回転子の回転軸と平行に曲げられた巻回部が設けられ、巻回部にはコイルを巻いたボビンが嵌装される。

そして、各巻回部は、その先端の結合部が連結ヨークを介して結合され、連結ヨークには回転子に向けて張出部が延伸されており、張出し部は磁極部が対向していない回転子の磁極に対向している。磁極部が対向していない回転子の磁極に張出部が補助的に作用することで、磁気効率を高めることができる。
特開２００２−０４９０７６号公報特開２００６−２４６５５６号公報特開平１０−０６２８３６号公報

しかしながら、上記特許文献１にて提案されているものは、歯形状の外側磁極部１０３ａは１つしかないため、マグネット１０１は回転時に外側磁極部１０３ａが対向する方向にのみ引き寄せられてしまい、回転バランスが悪くロスが大きい。

ここで、マグネットを４極に分割着磁すれば、外側磁極部を２つの歯とすることができ、回転バランスは向上するが、４極に対して２歯の外側磁極部しかないため、高出力化は難しい。

また、駆動装置の軸方向の長さは、コイル１０２の長さとマグネット１０１の長さとステータ１０３の厚みで決められ、駆動装置の外径は内筒１０３ｂの外径とコイル１０２の半径方向の厚みと外側磁極部１０３ａの厚みで決まる。

そのため、コイル１０２の巻数を増やすには、マグネット１０１の長さを低くするか、外側磁極部１０３ａの厚みを減らすか、駆動装置の長さを増すか、駆動装置の外径を大きくするしかない。ここで、マグネット１０１の長さを低くすると出力が下がるために限度があり、外側磁極部１０３ａの厚みを減らすと磁気飽和が生じて出力が下がるために限度がある。

従って、高出力でより軸方向長さの低い駆動装置とするには外径を大きくするしかなかった。また、マグネット１０１の内径とそれに対向する補助ステータ１０４との間には所定の間隔が必要であり、それを製造時に管理することはコストアップを招くものであった。

また、ステータの形状としても円筒形状の内筒１０３ｂと外側磁極部１０３ａが必要であり、それらを一体的に構成するのは部品製造上難しい。更に、それらを別体で製造した後に一体的に組み立てる場合は部品点数が多くなり、コストアップを招いてしまう。

また、外側磁極部１０３ａと補助ステータ１０４の距離を小さくするために、円筒形状のマグネット１０１の径方向の厚みを薄くすることが機械的強度の点で難しいという欠点があった。

また、上記特許文献２にて提案されているものは、コギングトルクを調整するために、軟磁性材料からなるヨークに外側磁極部とは別にマグネットに対向する突起部を一体的に設けたものであり、突起部自体はコイルの通電により発生する磁束に影響はしない。そのため、回転角度を増やすためには有効であるが、駆動装置の大幅な出力向上は望めない。

また、上記特許文献３にて提案されているものは、磁路を構成するヨークは２つのヨークと連結ヨークの合計３つのヨークを用いるため、部品点数が多くなりコストが高い。また、回転子の周面両側にヨークの端面が対向する構成のため、横方向（回転軸に垂直でヨークが対向する方向）の大きさが必然的に大きくなると共に、磁路の長さが長くなるため磁気効率が悪い。

本発明の目的は、コストが安く、小型で且つ軸方向の長さが短く、高出力化することができ、安定した駆動が可能な駆動装置及び光量調節装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の駆動装置は、周方向に４分割されてＮ極およびＳ極が交互に着磁される円筒形状のマグネットと、前記マグネットの内周面に固定される軟磁性材料からなるロータ軸と、前記ロータ軸の回転範囲を制限する制限手段と、前記ロータ軸の軸方向において前記マグネットに隣接して配置される第１のコイルと、前記ロータ軸の軸方向において前記マグネットに隣接すると共に前記第１のコイルと略同一の平面上に配置されて前記第１のコイルに接続される第２のコイルと、前記第１のコイルの内周面に挿入され、前記マグネットの外周面に対向する第１の外側磁極部と、前記第２のコイルの内周面に挿入され、前記マグネットの外周面に対向する第２の外側磁極部とが形成される第１のステータと、前記マグネットの外周面に対向する第３の外側磁極部と、前記マグネットの外周面に対向する第４の外側磁極部とが形成され、前記マグネットを間に挟んで前記第１のステータと向き合って配置される第２のステータとを備え、前記第１の外側磁極部は、前記ロータ軸の回転中心を基準として前記第２の外側磁極部に対して１８０度位相が異なるように、前記第１のステータを形成し、前記第３の外側磁極部および前記第４の外側磁極部は、前記ロータ軸の回転中心を基準として前記第１の外側磁極部および前記第２の外側磁極部に対してそれぞれ９０度位相が異なるように、前記第１のステータおよび前記第２のステータを配置し、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルに通電することで、前記第１の外側磁極部および前記第２の外側磁極部には同じ極がそれぞれ励磁され、前記第３の外側磁極部および前記第４の外側磁極部には前記第１の外側磁極部および前記第２の外側磁極部に励磁される極とは異なる極がそれぞれ励磁され、前記制限手段は、前記第１の外側磁極部および前記第２の外側磁極部にＮ極が励磁されるときに、前記マグネットのＳ極の中心が前記第１の外側磁極部の中心および前記第２の外側磁極部の中心にそれぞれ対向する前に前記ロータ軸の回転範囲を制限し、前記第１の外側磁極部および前記第２の外側磁極部にＳ極が励磁されるときに、前記マグネットのＮ極の中心が前記第１の外側磁極部の中心および前記第２の外側磁極部の中心にそれぞれ対向する前に前記ロータ軸の回転範囲を制限することを特徴とする。

請求項４記載の光量調節装置は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の駆動装置に連結され、光が通る開口部を有する地板と、前記マグネットの正逆回転に応じて前記開口部の面積を増減させる光量調節部材とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、コストが安く、小型で且つ軸方向の長さが短く、高出力化することができ、安定した駆動が可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る駆動装置の分解斜視図、図２は、図１の駆動装置のカバーを省いた組み立て完成状態図、図３は、図１の駆動装置のコイル及びロータ軸を通り、軸方向に平行な面での断面図である。また、図４は、図１の駆動装置のロータ軸を通り、軸方向に平行で図３の断面に垂直な面での断面図である。

これらの図において、軟磁性材料から成る第１のステータ１は、自由端形状からなる第１の外側磁極部１ａ及び第２の外側磁極部１ｂと、これらを結ぶ底部１ｃとで構成され、一体でプレス成形可能な構造となっている。また、底部１ｃには穴部１ｄが設けられる。第１の外側磁極部１ａ及び第２の外側磁極部１ｂは、後述の軸８と平行方向でかつ同一方向に延びる櫛歯状に形成されている。

第１のコイル２は導電線が巻回されて成り、第２のコイル３は導電線が巻回されて成り、カバー４は、第１のコイル２及び第２のコイル３が巻回されるボビン部を有する。

第１のコイル２は、カバー４のボビン部に巻回された状態でその内周に第１の外側磁極部１ａが配置されるように固定される。そして、第１のコイル２へ通電することにより、第１の外側磁極部１ａが励磁される。

同様に、第２のコイル３は、カバー４のボビン部に巻回された状態でその内周に第２の外側磁極部１ｂが配置されるように固定される。そして、第２のコイル３へ通電することにより、第２の外側磁極部１ｂが励磁される。

上記の第１のコイル２と第２のコイル３は、第１のステータ１の底部１ｄの平面上に隣接して配置されるため、駆動装置の軸方向の長さを短く構成できる。また、第１のコイル２と第２のコイル３は、直列接続でかつ隣接配置されるので、コイルトータルのターン数が増えることになり、駆動装置の軸方向の長さを短く構成したまま出力向上を図ることができる。

また、第１のコイル２と第２のコイル３は、直列かつ巻線方向が同一になるように接続されている。即ち、直列接続される第１のコイル２及び第２のコイル３へ通電すると、第１の外側磁極部１ａと第２の外側磁極部１ｂとは同一の極に励磁される。

第１のコイル２用と第２のコイル３用のボビンをそれぞれに別に設けることなく、１つに連結してカバーと一体化することでコストダウンを図ることができると共に、直列に配線することが容易となる。尚、第１のコイル２と第２のコイル３とを直列に接続しているが、並列接続でも差し支えない。

定電圧で駆動する場合、並列接続では出力がアップするが消費電流が増える。直列接続では並列に比べて消費電流を抑えることが可能となる（同じコイルを使用した場合）。

導電性の端子ピン５は、カバー４に埋め込まれ、第１のコイル２と第２のコイル３のコイル端が接続される。永久磁石から成る円筒形状のマグネット６は、外周表面を円周方向に４分割でＳ極、Ｎ極が交互に着磁されている。

また、このマグネット６の内周面は、外周面に比べ弱い着磁分布を持つか、あるいは全く着磁されていないか、あるいは外周面と逆の極、即ち外周面がＳ極の場合はその範囲の内周面はＮ極に着磁されているものの何れかである。

コア７は軟磁性材料から成り、軸８は、コア７の軸中心に圧入等により固定される軟磁性材料から成る。コア７の第１円柱部７ａの外周面とマグネット６の内周面６ａとが接着等により密着固定される。

コア７と軸８とでロータ軸が形成され、ロータ軸は、軸方向に関しての位置が、コア７が第１の軸受１１と第２の軸受１２とにより所定の隙間をもって規制される（図３参照）。第２のコイル３は、ロータ軸の軸方向においてマグネット６に隣接すると共に第１のコイル２と略同一の平面上に配置されて第１のコイル２に接続される。

尚、本実施の形態ではコア７と軸８は別体のものを一体に固定する構成としているが、これら２部品を一体で形成してもよい。別体で構成することで、軸８には、強度が強くて耐磨耗性の優れるＳＵＳ等の材料の使用が可能になる。また、コア７には、磁気効率のよいＳＵＹ等の軟磁性材料の使用が可能になる。

また、一体で形成することで、部品点数削減によるコストダウンを図ることができると共に、コア７と軸８との同軸位置精度が向上する。

コア７の第１円柱部７ａにマグネット６の内周面６ａが固定されることで、マグネット６の円筒形状の半径方向の厚さを非常に薄くしても強度面での心配が生じない。コア７に固定される軸８の両端はそれぞれ後述の第１の軸受１１及び第２の軸受１２により回転可能に支持される。

その際、コア７の第２円柱部７ｂは、図３に示すように、第１のコイル２と第２のコイル３との間に隣接して配置される。また、コア７の第１円柱部７ａと後述のレバー９の内周面９ａとが接着等により密着固定される。即ち、コア７の第１円柱部７ａには、図３に示すように、マグネット６とレバー９とが軸方向に隣接して固定される。

レバー９は、コア７に接着等により固定され、一体で回転可能となる。レバー９にはその一端に駆動ピン９ｂが設けられる。

軟磁性材料から成る第２のステータ１０は、自由端形状からなる第３の外側磁極部１０ａ及び第４の外側磁極部１０ｂと、これらを結ぶ底部１０ｃとで構成され、一体でプレス成形可能な構造となっている。また、底部１０ｃには穴部が設けられる。第３の外側磁極部１０ａ及び第４の外側磁極部１０ｂは軸８と平行方向でかつ同一方向で第１のステータ１の外側磁極部とは逆方向に延びる櫛歯状に形成されている。

軟磁性材料から成る第１の軸受１１は、第１のステータ１の穴部１ｄに圧入等により固定されて、軸穴部１１ａが軸８の一端を回転支持する。また、軟磁性材料から成る第２の軸受１２は、第２のステータ１０の穴部に圧入等により固定されて、軸穴部１２ａが軸８の他端を回転支持する。

第１のステータ１及び第２のステータ１０はカバー４に位置決め固定される。また、図３に示すように、レバー９はカバー４に設けられる開口部から外側へと伸びている。これにより、レバー９は、マグネット６に固定された状態で出力手段として作用する。即ち、出力手段を含めた駆動装置全体の軸方向長さをより短くする構成となっている。

第１のステータ１及び第２のステータ１０は、カバー４に位置決め固定された状態で、マグネット６とコア７と軸８で構成されるロータを回転支持する。

この状態で、マグネット６は、図３に示すように、その外周面が第１の外側磁極部１ａ及び第２の外側磁極部１ｂと所定の隙間を持つと共に、図４に示すように、その外周面が第３の外側磁極部１０ａ及び第４の外側磁極部１０ｂと所定の隙間を持つ。

また、マグネット６は、第１のコイル２及び第２のコイル３と軸方向に隣接して配置されており、これら第１のコイル２と第２のコイル３とは軸方向に垂直な平面で隣接しているため、軸方向の長さの短い駆動装置とすることが可能となる。

また、第１の外側磁極部１ａ及び第２の外側磁極部１ｂが軸８に平行な方向に延出する櫛歯状に構成されていると共に、第３の外側磁極部１０ａ及び第４の外側磁極部１０ｂも軸８に平行な方向に延出する櫛歯状に構成されている。このため、駆動装置の軸８に垂直な方向の最外径を最小限に抑えることができる。

例えば、上記特許文献３のように、外側磁極部をマグネットの半径方向（軸に垂直な方向）に伸びるヨーク板で構成すると、マグネットの半径方向に隣接してコイルを配置することになる。この結果、軸方向の長さは短くても駆動装置の軸に垂直な方向の最外径は大きなものとなってしまう。

これに対し、本実施の形態の駆動装置の軸に垂直な方向の最外径は、マグネット６に、第１の外側磁極部１ａ及び第２の外側磁極部１ｂの厚みと、第１のコイル２及び第２のコイル３の巻き線幅でほぼ決まる（図３参照）。

また、第１のステ−タ１は、第１の外側磁極部１ａと第２の外側磁極部１ｂが底部１ｃと一体的に構成されている。このため、第１の外側磁極部１ａと第２の外側磁極部１ｂとの相互誤差が少なくなる。

また、第２のステ−タ１０は、第３の外側磁極部１０ａと第４の外側磁極部１０ｂが底部１０ｃと一体的に構成されている。このため、このため、第３の外側磁極部１０ａと第４の外側磁極部１０ｂとの相互誤差が少なくなる。よって、組み立てによる駆動装置の性能のばらつきを最小限に抑えることができる。

更に、第１の外側磁極部１ａ及び第２の外側磁極部１ｂが軸８に平行な方向に延出する櫛歯状に構成されていると共に、第３の外側磁極部１０ａ及び第４の外側磁極部１０ｂも軸８に平行な方向に延出する櫛歯状に構成されている。

そのため、カバー４に巻回される第１のコイル２及び第２のコイル３から成るコイルユニット、及びマグネット６とコア７と軸８から成るロータをすべて一方向（図１の上方向から下方向へ）から組み込むことが可能となり、組み立て作業性がよい。

第１の外側磁極部１ａ及び第２の外側磁極部１ｂがマグネット６に対向する位相と第３の外側磁極部１０ａ及び第４の外側磁極部１０ｂがマグネット６に対向する位相とはマグネットの着磁極数をｎとすると、約３６０／ｎ度ずれている。本実施の形態ではｎ＝４なので９０度ずれている。

これは、第１の外側磁極部１ａ及び第２の外側磁極部１ｂが例えばＮ極に対向している時、第３の外側磁極部１０ａ及び第４の外側磁極部１０ｂはＳ極に対向することになる。

第１の外側磁極部１ａと第２の外側磁極部１ｂは、マグネット６の外周面に所定の隙間をもって対向して配置される。

そして、第１円柱部７ａの第１の外側磁極部１ａに対向する部分と第２円柱部７ｂの第１のコイル２の外周に隣接する部分と軸８と第１の軸受１１とで第１の内側磁極部が形成される。

同様に、第１円柱部７ａの第２の外側磁極部１ｂに対向する部分と第２円柱部７ｂの第２のコイル３の外周に隣接する部分と軸８と第２の軸受１２とで第２の内側磁極部が形成される。

そして、第１のコイル２へ通電することにより、第１の外側磁極部１ａと第１の内側磁極部が励磁され、その磁極間にはマグネット６を横切る磁束が発生し、効果的にマグネット６に作用する。その際、第１の外側磁極部１ａと第１の内側磁極部はそれぞれ反対の極に励磁される。

同様に、第２のコイル３へ通電することにより、第２の外側磁極部１ｂと第２の内側磁極部が励磁され、その磁極間にはマグネット６を横切る磁束が発生し、効果的にマグネット６に作用する。その際、第２の外側磁極部１ｂと第２の内側磁極部はそれぞれ反対の極に励磁される。

この、第１の外側磁極部１ａからマグネット６を通過して第１の内側磁極部を通る磁気回路を第１の磁気回路、及び第２の外側磁極部１ｂからマグネット６を通過して第２の内側磁極部を通る磁気回路を第２の磁気回路とする。

第２のステータ１０は、第２の軸受１２、コア７及び軸８、第１の軸受１１を介して第１のステータ１と磁気的に連結されている。また、第１の外側磁極部１ａと第３の外側磁極部１０ａ及び第４の外側磁極部１０ｂは隣接して配置される。また、第２の外側磁極部１ｂと第３の外側磁極部１０ａ及び第４の外側磁極部１０ｂは隣接して配置される（後述する図５参照）。

これにより、第１のコイル３へ通電することにより、第１の外側磁極部１ａと第３の外側磁極部１０ａ及び第４の外側磁極部１０ｂは夫々反対の極に励磁され、第１の外側磁極部１ａから出た磁束は第３の外側磁極部１０ａ及び第４の外側磁極部１０ｂへと向かう。

また、第２のコイル４へ通電することにより、第２の外側磁極部１ｂと第３の外側磁極部１０ａ及び第４の外側磁極部１０ｂは夫々反対の極に励磁され、第２の外側磁極部１ｂから出た磁束は第３の外側磁極部１０ａ及び第４の外側磁極部１０ｂへと向かう。

この、第１の外側磁極部１ａから第３の外側磁極部１０ａ及び第４の外側磁極部１０ｂへと空気中を通過した後、第２の軸受１２、コア７及び軸８、第１の軸受１１を通る磁気回路を第３の磁気回路とする。

また、第２の外側磁極部１ｂから第３の外側磁極部１０ａ及び第４の外側磁極部１０ｂへと空気中を通過した後、第２の軸受１２、コア７及び軸８、第１の軸受１１を通る磁気回路を第４の磁気回路とする。

尚、第１のコイル２と第２のコイル３とは直列かつ巻線方向が同一になるように接続されているため、第１の外側磁極部１ａと第２の外側磁極部１ｂは同時にかつ同一の極に励磁される。また、第３の外側磁極部１０ａ及び第４の外側磁極部１０ｂも同時に第１の外側磁極部１ａ及び第２の外側磁極部１ｂとは異なる極に励磁される。

マグネット６は、前述したように円筒形状の半径方向の厚さを非常に薄くすることができると共に、マグネット６の内周面に対向して内側磁極部を成す第１円柱部７ａとマグネット６の内周面との間に空隙を設ける必要がない。

そのため、第１の外側磁極部１ａと第１円柱部７ａとの距離及び第２の外側磁極部１ｂと第１円柱部７ａとの距離を非常に小さくすることができる。よって、第１の磁気回路及び第２の磁気回路の磁気抵抗を小さくすることができ、駆動装置の出力を高めることができる。

また、図３に示すように、マグネット６はその内径部がコア７によって埋められているので、上記特許文献１で提案されているものに比べ、マグネットの機械的強度が大きくなる。

また、コア７は、マグネット６の内径部に現れるＳ極、Ｎ極との間の磁気抵抗を小さくする、いわゆるバックメタルとして作用するので、磁気回路のパーミアンス係数は高く設定されることになり、高温下の環境で使用されても減磁による磁気的劣化も少ない。

更に、上記特許文献１で提案されているものは、マグネットの外径部と外側磁極部の隙間を精度よく保って組み立てる必要がある他に、マグネットの内径部に対向する位置にある内側磁極部をマグネットに対して所定の隙間を設けて配置する必要がある。

このため、部品精度のばらつきや組み立て精度が悪い場合にこの隙間を確保できず、内側磁極部がマグネットに接触してしまうなどの不良が生じる可能性が高い。

これに対し本実施の形態では、マグネット６の外径部側のみの隙間を管理するだけでよいので、組み立てが容易になる。

また、上記特許文献１では、内側磁極部はマグネットと軸をつなぐ部分に接触しないように構成しなければならず、これにより内側磁極部とマグネットとが対向する軸方向の長さを十分に長くすることができない。

これに対し本実施の形態では、コア７が内側磁極部を兼ねているので、内側磁極部とマグネット６とが対向する軸方向の長さを十分長く確保できる。これにより、第１の外側磁極部１ａ及び第２の外側磁極部１ｂとマグネット６を有効に利用することが可能となり、駆動装置の出力を高めることができる。

以上のように、本実施の形態における駆動装置は、第１のステータ１の他に第２のステータ１０を設けたことで、上記４つの磁気回路が構成されるため、少ない電流で多くの磁束を発生させることができる。その結果、駆動装置の出力アップ、低消費電力化、コイルの小型化を達成することができる。

図５は、マグネット６と第１の外側磁極部１ａ、第２の外側磁極部１ｂ、第３の外側磁極部１０ａ、及び第４の外側磁極部１０ｂの位置関係を示す上面図であり、図１乃至図４で示した駆動装置から判りやすいようにカバー４とレバー９を省略している。

図５から判るように、マグネット６は外周表面を円周方向に４分割してＳ極、Ｎ極に交互に着磁された着磁部が形成されている。

ここで、マグネット６と第１の外側磁極部１ａ、第２の外側磁極部１ｂ、第３の外側磁極部１０ａ、及び第４の外側磁極部１０ｂとの位置関係について説明する。

第１の外側磁極部１ａと第２の外側磁極部１ｂとは、マグネット６の回転中心を基準に考えると１８０度位相がずれた位置に配置されている。

よって、第１の外側磁極部１ａの中心がマグネット６のＮ極の中心に対向している時には、第２の外側磁極部１ｂの中心もマグネット６のＮ極の中心に対向する。また、第１の外側磁極部１ａの中心がマグネット６のＳ極の中心に対向している時には、第２の外側磁極部１ｂの中心もマグネット６のＳ極の中心に対向する。

また、第３の外側磁極部１０ａ及び第４の外側磁極部１０ｂは、第１の外側磁極部１ａ及び第２の外側磁極部１ｂとはマグネット６の回転中心を基準に考えると９０度位相がずれた位置に配置されている。

よって、第１の外側磁極部１ａの中心及び第２の外側磁極部１ｂの中心がマグネット６のＮ極の中心に対向している時は、第３の外側磁極部１０ａの中心及び第４の外側磁極部１０ｂの中心はマグネット６のＳ極の中心に対向する。

また、第１の外側磁極部１ａの中心及び第２の外側磁極部１ｂの中心がマグネット６のＳ極の中心に対向している時は、第３の外側磁極部１０ａの中心及び第４の外側磁極部１０ｂの中心はマグネット６のＮ極の中心に対向する。

また、第１のコイル２と第２のコイル３とは巻線方向が同一であると共に、直列に配線されている。

よって、第１のコイル２及び第２のコイル３に通電することで、第１の外側磁極部１ａと第２の外側磁極部１ｂは同一の極に励磁される。また、第３の外側磁極部１０ａと第４の外側磁極部１０ｂは共に、第１の外側磁極部１ａ及び第２の外側磁極部１ｂとは異なる極に励磁される。

即ち、第１のコイル２及び第２のコイル３への通電により発生する磁力は、共にマグネット６を同一方向に回転させる力となる。上記特許文献１の駆動装置では、外側磁極部はマグネットの着磁極数の１／２（特許文献１の実施例ではマグネットは２極で外側磁極部は１つ）となるために回転バランスの悪いものであった。

しかし、本実施の形態の駆動装置は、マグネット６が４極でかつ、外側磁極部を４つに構成でき、回転バランスがよく、高出力なものとなる。

次に、図５及び図６を参照して、本発明の実施の形態に係る駆動装置の動作について説明する。

図５は、第１のコイル２及び第２のコイル３に通電して、Ｎ極、Ｓ極が以下の状態になるように励磁している駆動装置の状態である。具体的には、第１の外側磁極部１ａをＳ極とし、第１の内側磁極部をＮ極とし、第２の外側磁極部１ｂをＳ極とし、第２の内側磁極部をＮ極とし、第３の外側磁極部１０ａをＮ極とし、第４の外側磁極部１０ｂをＮ極とする。

マグネット６は、一体で回転するレバー９の駆動ピン９ｂが後述の地板１３の長穴１３ｂの一端に当接して図５の状態で回転が止められる。この状態で、マグネット６は、第１のコイル２及び第２のコイル３への通電中は第１の外側磁極部１ａの中心とマグネット６の着磁部の中心（Ｎ極の中心）が一致するように図中時計方向の回転力が発生する。また、第２の外側磁極部１ｂの中心とマグネット６の着磁部の中心（Ｎ極の中心）が一致するように図中時計方向の回転力が発生する。

また、第３の外側磁極部１０ａの中心とマグネット６の着磁部の中心（Ｓ極の中心）が一致するように図中時計方向の回転力が発生する。更に、第４の外側磁極部１０ｂの中心とマグネット６の着磁部の中心（Ｓ極の中心）が一致するように図中時計方向の回転力が発生している。

また、第１のコイル２及び第２のコイル３への通電を止めた時には、マグネット６は第１の外側磁極部１ａ、第２の外側磁極部１ｂ、第３の外側磁極部１０ａ及び第４の外側磁極部１０ｂに発生するコギング力によりこの位置に保持される。

図５の状態から第１のコイル２及び第２のコイル３への通電方向を反転して、以下のように励磁すると、マグネット６は反時計方向に回転する。即ち、第１の外側磁極部１ａをＮ極とし、第１の内側磁極部をＳ極とし、第２の外側磁極部１ｂをＮ極とし、第２の内側磁極部をＳ極とし、第３の外側磁極部１０ａをＳ極とし、第４の外側磁極部１０ｂをＳ極とする。

マグネット６は一体で回転するレバー９の駆動ピン９ｂが後述の地板１３の長穴１３ｂの他端に当接して図６の状態で回転が止められる。

この状態で、マグネット６は第１のコイル２及び第２のコイル３への通電中は第１の外側磁極部１ａの中心とマグネット６の着磁部の中心（Ｓ極の中心）が一致するように図中反時計方向の回転力が発生する。

また、第２の外側磁極部１ｂの中心とマグネット６の着磁部の中心（Ｓ極の中心）が一致するように、図中半時計方向の回転力が発生する。また、第３の外側磁極部１０ａの中心とマグネット６の着磁部の中心（Ｎ極の中心）が一致するように、図中半時計方向の回転力が発生する。更に、第４の外側磁極部１０ｂの中心とマグネット６の着磁部の中心（Ｎ極の中心）が一致するように、図中半時計方向の回転力が発生している。

上記のようにして、第１のコイル２及び第２のコイル３への通電方向を切り換えることにより、マグネット６はレバー９と共にストッパー（地板１３の長穴１３ｂ）で決められた範囲を往復回転することになる。

図７は、図１の駆動装置Ｍを用いたシャッタ装置の分解斜視図である。

図７において、中央に開口部１３ａが形成された地板１３に駆動装置Ｍが接着等により取り付けられる。その際、駆動装置Ｍにおけるレバー９の駆動ピン９ｂは地板１３に設けられる長穴１３ｂに挿入される。

マグネット６は、レバー９の駆動ピン９ｂが長穴１３ｂの一端に当接する位置から他端に当接する位置まで回転可能となる。また、地板１３には駆動ピン９ｂと同一方向に突出する突起１３ｃ及び１３ｄが一体で形成される。

羽根１４の丸穴１４ａが地板１３の突起１３ｄに回転可能に嵌合し、羽根１４の長穴１４ｂがレバー９の駆動ピン９ｂに摺動可能に嵌合する。また、羽根１５の丸穴１５ａが地板１３の突起１３ｃに回転可能に嵌合し、羽根１５の長穴１５ｂがレバー９の駆動ピン９ｂに摺動可能に嵌合する。

中央に開口部１６ａが形成された羽根押え１６は、羽根１４及び羽根１５を所定の隙間をもって間に挟んで地板１３に固定され、羽根１４及び羽根１５の軸方向の受けとなる。

マグネット６の回転により羽根１４は長穴１４ｂがレバー９の駆動ピン９ｂに押されて丸穴１４ａを中心に回転し、羽根１５は長穴１５ｂがレバー９の駆動ピン９ｂに押されて丸穴１５ａを中心に回転する。これにより、地板１３の開口部１３ａの通過光量を制御するよう構成されている。

駆動装置Ｍは、軸方向の長さが短いので、他のレンズや構造物に対して邪魔にならない光軸方向に出っ張りの少ないシャッタ装置とすることができる。また、小型でありながら高出力であるため、シャッタスピードの高速化を図ることができる。

上記実施の形態においては、駆動装置Ｍは、シャッタ羽根を駆動するためのアクチュエータとして用いた。しかし、他の用途、例えば、絞り装置や、レンズ駆動のためのカム筒等を２位置に回動させる等にも使用可能であり、高出力で外径が小さく且つ軸方向の長さも短いという利点を持った駆動装置として有用なものとなる。

例えば、レバー９の駆動ピン９ｂが光軸を中心に回動可能な不図示のカム筒に連結しており、以下のような構成においても有用なものとなる。

即ち、レバー９が回動することでカム筒が回動し、カム筒には光軸方向に２箇所の高さの異なる部分を備えたカム部が設けられ、カム部に嵌合する不図示のレンズが固定されたレンズホルダーが、カム筒が回動することで光軸方向に移動する構成である。

ここで、上記実施の形態における効果について、以下に改めてまとめて列挙する。
１）マグネット６の内周面に固定されたコア７及び軸８を内側磁極部と呼ぶとすると、第１のコイル２により発生する磁束はマグネット６の外周面に対向する第１の外側磁極部１ａと内側磁極部との間を通過する。

従って、磁束は効果的にマグネット６に作用し、同様に、第２のコイル３により発生する磁束はマグネット６の外周面に対向する第２の外側磁極部１ｂと内側磁極部との間を通過するので、効果的にマグネット６に作用する。

その結果、駆動装置の出力向上を図ることが可能となる。更に、第１のコイル２及び第２のコイル３により発生する磁束は第３の外側磁極部１０ａ及び第４の外側磁極部１０ｂにも作用する。この結果、特許文献２にて提案されている駆動装置と比較して駆動装置の大幅な出力向上につながる。
２）マグネット４極に対して磁極部も４歯で構成されるので、特許文献１にて提案されている駆動装置と比較して回転バランスがよい。
３）第１のコイル２の通電により発生する磁束と第２のコイル３の通電により発生する磁束とが同時にマグネット６に作用するので、１つのコイルの巻数を増やすことなく駆動装置トータルとして倍の巻数が得られる。そのため、外径を大きくすることなく軸方向長さを小型化したまま、高出力な駆動装置を提供できる。
４）第１の外側磁極部１ａ及び第２の外側磁極部１ｂを、ロータ軸の軸方向でかつ同一方向に延出した櫛歯状に形成したことにより、上記従来の特許文献３の構成の駆動機構に比べて、軸方向に垂直な方向の寸法を小型化できる。また、コイルの組み付けが簡単な構造となる。
５）第１のコイル２と第２のコイル３を直列に配線する構成にし、あるいは、第１のコイル２と第２のコイル３を並列に配線する構成にすることにより、第１のコイル２及び第２のコイル３に通電するための回路が１つで済み、コストダウンを図ることができる。

以上から明らかなように、小型でかつ軸方向の長さが短く、低コストで高出力な回転バランスのよい駆動装置を提供することができる。また、駆動装置をシャッタ装置等の光量調節装置やレンズ駆動装置に用いることにより、小型化、低コスト化を達成しつつ、シャッタ羽根やレンズ鏡筒などの作動速度を高速化することができる。

上記実施の形態において、図３乃至図６のコア７及び軸８が本発明のロータ軸に相当し、図７の第１の羽根１４及び第２の羽根１５が本発明の光量調節部材に相当する。光量調節部材は、光が通る開口部を有する地板と、マグネット６の正逆回転に応じて地板１３の開口部（長穴１３ｂ）の面積を増減させる。

本発明は本実施の形態に限定されるものではなく、請求項で示した機能、または実施の形態が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであってもよいことは言うまでもない。

例えば、本実施の形態では、第２のステータ１０は、第３の外側磁極部１０ａと第４の外側磁極部１０ｂを備える構成としたが、第３の外側磁極部１０ｂのみ備える構成としてもよい。その場合、２つの外側磁極部を備えるものより多少出力は落ちるが、駆動装置の幅方向（図５の上下方向）の寸法をより小型化することが可能となる。

また、本実施の形態ではマグネット６の着磁極数を４極としたが、６極以上の場合は第１の外側磁極部１ａと第２の外側磁極部１ｂとの間で第１の外側磁極部１ａと第２の外側磁極部１ｂが対向していないマグネット６の外周面上の極の数が増える。そのため、第２のステータ１０の外側磁極部は第１の外側磁極部１ａの両側及び第２の外側磁極部１ｂの両側の４つを備える構成とするのが望ましい。

本発明は、所定の範囲内で往復駆動される駆動装置の駆動トルクを大きくすることが望まれる各種の装置への適用が可能である。

本発明の実施の形態に係る駆動装置の分解斜視図である。図１の駆動装置のカバーを省いた組み立て完成状態図である。図１の駆動装置のロータ軸を中心にロータ軸方向に平行でコイルを通る面での縦断面図である。図１の駆動装置のロータ軸を中心にロータ軸方向に垂直で図３の断面に垂直な面での縦断面図である。図１の駆動装置のマグネットと外側磁極部との位相関係を示すロータ軸方向に垂直でマグネットを通る面での断面図である。図５の状態からコイル通電を切り換えてマグネットを回転させた状態を示す上面図である。図１の駆動装置を用いたシャッタ装置の分解斜視図である。従来の駆動装置の一構成例を示す分解斜視図である。図８に示す駆動装置のロータ軸方向に平行な面での断面図である。

符号の説明

１第１のステータ
１ａ第１の外側磁極部
１ｂ第２の外側磁極部
２第１のコイル
３第２のコイル
４カバー
５端子ピン
６マグネット
７コア
８軸
９レバー
１０第２のステータ
１０ａ第３の外側磁極部
１０ｂ第４の外側磁極部
１１第１の軸受
１２第２の軸受

Claims

周方向に４分割されてＮ極およびＳ極が交互に着磁される円筒形状のマグネットと、
前記マグネットの内周面に固定される軟磁性材料からなるロータ軸と、
前記ロータ軸の回転範囲を制限する制限手段と、
前記ロータ軸の軸方向において前記マグネットに隣接して配置される第１のコイルと、
前記ロータ軸の軸方向において前記マグネットに隣接すると共に前記第１のコイルと略同一の平面上に配置されて前記第１のコイルに接続される第２のコイルと、
前記第１のコイルの内周面に挿入され、前記マグネットの外周面に対向する第１の外側磁極部と、前記第２のコイルの内周面に挿入され、前記マグネットの外周面に対向する第２の外側磁極部とが形成される第１のステータと、
前記マグネットの外周面に対向する第３の外側磁極部と、前記マグネットの外周面に対向する第４の外側磁極部とが形成され、前記マグネットを間に挟んで前記第１のステータと向き合って配置される第２のステータとを備え、
前記第１の外側磁極部は、前記ロータ軸の回転中心を基準として前記第２の外側磁極部に対して１８０度位相が異なるように、前記第１のステータを形成し、
前記第３の外側磁極部および前記第４の外側磁極部は、前記ロータ軸の回転中心を基準として前記第１の外側磁極部および前記第２の外側磁極部に対してそれぞれ９０度位相が異なるように、前記第１のステータおよび前記第２のステータを配置し、
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルに通電することで、前記第１の外側磁極部および前記第２の外側磁極部には同じ極がそれぞれ励磁され、前記第３の外側磁極部および前記第４の外側磁極部には前記第１の外側磁極部および前記第２の外側磁極部に励磁される極とは異なる極がそれぞれ励磁され、
前記制限手段は、前記第１の外側磁極部および前記第２の外側磁極部にＮ極が励磁されるときに、前記マグネットのＳ極の中心が前記第１の外側磁極部の中心および前記第２の外側磁極部の中心にそれぞれ対向する前に前記ロータ軸の回転範囲を制限し、前記第１の外側磁極部および前記第２の外側磁極部にＳ極が励磁されるときに、前記マグネットのＮ極の中心が前記第１の外側磁極部の中心および前記第２の外側磁極部の中心にそれぞれ対向する前に前記ロータ軸の回転範囲を制限することを特徴とする駆動装置。
前記第１のコイルと前記第２のコイルの接続は直列接続であることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
前記第１のコイルと前記第２のコイルの接続は並列接続であることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の駆動装置に連結され、光が通る開口部を有する地板と、前記マグネットの正逆回転に応じて前記開口部の面積を増減させる光量調節部材とを備えることを特徴とする光量調節装置。