電磁アクチュエータ
【課題】自己保持をするときのロータの吸引力を均一にして動作電圧等を安定させること及びアクチュエータの構造の簡素化を図ることを課題とする。
【解決手段】ロータ１２がコイル１４への入力で所定回転角内の双方向に回転する電磁アクチュエータ１０であって、ヨーク１５に、ロータ１２とヨーク１５と間に吸引力の差を発生させるために、コイル１４のループの中心線ＣＬがヨーク１５に交差する点を中心として対向して設けられた窓状の孔６３，６４を備え、吸引力の差を用いて所定回転角内で双方向に保持可能とするとともに、所定回転角内の双方向で保持するときに、ロータ１２の円筒面２１ｂに現れるＮ極とＳ極との境界面３３を、窓状の孔６３，６４の端部の近傍に臨ませた。
【解決手段】ロータ１２がコイル１４への入力で所定回転角内の双方向に回転する電磁アクチュエータ１０であって、ヨーク１５に、ロータ１２とヨーク１５と間に吸引力の差を発生させるために、コイル１４のループの中心線ＣＬがヨーク１５に交差する点を中心として対向して設けられた窓状の孔６３，６４を備え、吸引力の差を用いて所定回転角内で双方向に保持可能とするとともに、所定回転角内の双方向で保持するときに、ロータ１２の円筒面２１ｂに現れるＮ極とＳ極との境界面３３を、窓状の孔６３，６４の端部の近傍に臨ませた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラのシャッターやレンズカバーなどの駆動源として用いられる電磁アクチュエータであり、コイルに通電することでロータを所定回転角内で回転させる電磁アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁アクチュエータの中には、２極着磁された永久磁石からなり、回転可能に配されたロータと、このロータの外周を囲むように配置され、磁性部材で形成したリング状のヨークと、このヨークの内側でロータを挟んで互いに対向する位置に配置されたコイルとを有するものが知られている。
【０００３】
この種の電磁アクチュエータは、ヨークとロータと間に働く吸引力を用いて保持力を発生させて双方向に保持するものであり、動作に関しては、一方側に保持された状態のロータをコイルに通電することで他方側に回転させる。この状態から電気極性を反対方向にした電気をコイルに通電することで、磁界の方向を換え、元の位置に復帰させるものである。
このような電磁アクチュエータとして、自己保持させるために磁性体のピンをヨークに付帯するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−１１６４７８号公報（第１１頁、図１）
【０００４】
特許文献１の技術の概要を、図１２に基づいて説明する。
図１２は従来の電磁アクチュエータの説明図であり、電磁アクチュエータ２００は、２極着磁された永久磁石からなる回転可能に配されたロータ２０１と、このロータ２０１の外周を囲むように配置され、磁性部材で形成したリング状のヨーク２０２と、このヨーク２０２の内側でロータ２０１を間にして互いに対向する位置に配置され、ロータ２０１を駆動するコイル２０３と、ヨーク２０２の内側でコイル２０３の対向方向に直交させて配置され、ロータ２０１の位置決めのための磁性ピン２０４，２０４とからなる。
【０００５】
このように、従来の電磁アクチュエータ２００は、ロータ２０１を所定回転角θ１内で回転させ、所定回転角θ１の両端で自己保持できる双安定型のアクチュエータであり、磁性ピン２０４，２０４を用いることで、ロータ２０１の所定回転角内の両端で非通電時にロータ２０１とヨーク２０２との磁気作用により自己保持するものであった。
【０００６】
しかし、このような電磁アクチュエータ２００では、磁性ピン２０４，２０４の配置される位置および磁性ピン２０４，２０４自体のばらつき等により、磁気吸引力（若しくは磁気反発力）のばらつきが生じる。これに伴いコイル２０３による動作電圧が大きく左右されるため、アクチュエータの電気特性的にばらつきが大きく発生していた。従って、実用には動作電圧等に大きなマージンを必要としていた。
【０００７】
その上、この磁気吸引力（若しくは磁気反発力）を得るための磁性ピン２０４は必須のものとして、少なくとも一本は配置するものであり、磁性ピン２０４を保持するための構造が複雑なものとなった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、自己保持をするときのロータの吸引力を均一にして動作電圧等を安定させることができるとともに、アクチュエータの構造の簡素化を図ることができる双安定型の電磁アクチュエータを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、円筒状の磁性体に径方向に２極に着磁したロータと、このロータを所定回転角内に回転可能に支持する支持体と、ロータの両端面の直径外方を通るように支持体の廻りにループ状に巻回され、ロータを駆動するコイルと、これらのロータ、支持体及びコイルの一部を一括して覆いつつ、ロータの円筒面の廻りに配置する略円筒状のヨークとからなり、ロータがコイルへの入力で所定回転角内の双方向に回転する電磁アクチュエータであって、ヨークに、ロータとヨークと間に吸引力の差を発生させるために、コイルのループの中心線がヨークに交差する点を中心として対向して設けられた窓状の孔を備え、吸引力の差を用いて所定回転角内で双方向に保持可能とするとともに、所定回転角内の双方向で保持するときに、ロータの円筒面に現れるＮ極とＳ極との境界面を、窓状の孔の端部の近傍に臨ませることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、ロータに、支持体に回転可能に嵌合する軸と、所定回転角内で支持体に当接するストッパ片と、被動作体を動作させる作動片とを備え、これらの軸、ストッパ片及び作動片を一体的に形成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明は、ロータの円筒面に磁性片を装着する装着部が形成され、この装着部に磁性片を装着することでロータとヨークとの距離を局部的に近づけたことを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明は、保持力の増強のためにロータの円筒面の一部を突出させて、ロータとヨークとの距離を局部的に近づけたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明では、ヨークに、ロータとヨークと間に吸引力の差を発生させるために、コイルのループの中心線がヨークに交差する点を中心として対向して設けられた窓状の孔を備えたので、吸引力の差を用いて所定回転角内で双方向に保持可能となる。
このように、吸引力の差を作り出すのはヨークに設けられた窓状の孔なので、例えば、磁性ピンなどの磁性部材をヨーク内側に配置する場合に比べて設定位置のばらつきが少ない。この結果、ロータの吸引力を均一にすることができ、コイルに加える動作電圧等を安定させることができる。
加えて、吸引力の差を作り出すのはヨークに設けられた窓状の孔なので、アクチュエータの構造を簡素にすることができる。これにより、アクチュエータの部品点数の低減を図ることができ、アクチュエータの生産性の向上を図ることができる。
【００１４】
請求項２に係る発明では、ロータに、支持体に回転可能に嵌合する軸と、所定回転角内で支持体に当接するストッパ片と、被動作体を動作させる作動片とを一体的に形成することで、ロータに軸、ストッパ片及び作動片などの付帯部品を同時に設けることができる。これにより、ロータの生産性の向上を図ることができる。この結果、アクチュエータのコストの低減を図ることができる。
【００１５】
請求項３に係る発明では、ロータの円筒面に磁性片を装着する装着部が形成され、この装着部に磁性片を装着することでロータとヨークとの距離を局部的に近づけた。ロータとヨークとの距離を局部的に近づけることで、保持力の向上を図ることができる。例えば、装着部はロータの作動片などの付帯部品とともに一体的に形成をすることができる。これにより、磁性片の装着性の向上を図ることができるとともに、ロータに磁性片を取付けるためのコストを最小限に抑えることができる。
【００１６】
請求項４に係る発明では、保持力の増強のためにロータの円筒面の一部を突出させて、ロータとヨークとの距離を局部的に近づけた。このように、ロータの保持力を任意に増強することができる。これにより、アクチュエータに強い保持力を必要とする機器に用いることができる。この結果、アクチュエータの用途の拡大を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る電磁アクチュエータの斜視図であり、図２は図１に示された電磁アクチュエータの分解斜視図であり、図３は図１に示された電磁アクチュエータの平面図であり、図４は図１の４−４線断面図であり、図５は図１の５−５線断面図である。
【００１８】
図１及び図２に示すように、電磁アクチュエータ１０は、円筒状の磁性体を主要構成とするロータ１２と、このロータ１２を回転可能に支持する支持体１３と、この支持体１３に巻回したコイル１４と、これらのロータ１２、支持体１３及びコイル１４の一部を一括して覆いつつ、ロータ１２の円筒面の廻りに配置するヨーク１５とからなり、ロータ１２が所定回転角内で回転し、所定回転角の両端でロータが自己保持する双安定型のアクチュエータである。
【００１９】
ロータ１２は、円筒状の磁性体の矢印Ａ１で示す径方向にＳ極とＮ極の２極に着磁された永久磁石（磁性体）２１と、この永久磁石２１の両端面２１ａ，２１ａの中心に設けられた軸２２と、この軸２２の下部に形成された円形フランジ２３と、この軸２２の上部から径外方に扇状に延出された扇状フランジ２４と、この扇状フランジ２４の上面から上方且つ径外方に延出された作動片２５と、扇状フランジ２４の外周から下方に垂下して永久磁石２１の円筒面２１ｂに沿わせて延ばされたストッパ片２６とからなる。
【００２０】
なお、永久磁石２１の両端面２１ａ，２１ａはロータ１２の両端面でもある。また、永久磁石２１の円筒面２１ｂはロータ１２の円筒面でもある。
【００２１】
軸２２は、円筒状の永久磁石（磁性体）２１の中心に設けられた貫通孔２８に形成され、永久磁石２１に固着される。また、支持体１３に嵌合して回転可能に支持される。
円形フランジ２３及び扇状フランジ２４は、軸２２の抜け防止機能を有する。
【００２２】
作動片２５は、扇状フランジ２４の上面から上方且つ外方に延出されるステー部３１と、このステー部３１の先端部分に上方に延ばされた作動ポール３２とからなり、作動ポール３２は、デジタルカメラのシャッタやレンズカバーなどの被動作体（不図示）を動作させる部分である。さらに、作動片２５は、永久磁石２１の円筒面２１ｂに現れるＮ極とＳ極との境界面３３を中心として径外方の一方に延出される。
【００２３】
ストッパ片２６は、支持体１３内にてロータ１２を所定回転角内で双方向に回転したときに、支持体１３の所定の部位に当てる部分であり、永久磁石２１の円筒面２１ｂに現れるＮ極とＳ極との境界面３３を中心として、垂下させたものである。
【００２４】
これらの軸２２、円形フランジ２３、扇状フランジ２４、作動片２５及びストッパ片２６は、永久磁石２１にインサート成形などで一体的に形成される。これにより、ロータ１２の生産性の向上を図ることができる。この結果、アクチュエータのコストの低減を図ることができる。
【００２５】
支持体１３は、好ましくは樹脂などの非磁性体にて形成される部材であり、ロータ１２の軸２２の上端を回転可能に支持する上部支持体３４と、ロータ１２の軸２２の下端を回転可能に支持する下部支持体３５とからなる。
【００２６】
上部支持体３４は、ロータ１２の軸２２の上端を支持する上支持部（上支持孔）３６と、コイル１４を巻回する上部溝３７と、ロータ１２のストッパ片２６が当接する一方の位置決め部３８及び他方の位置決め部３９と、下部支持体３５と所定位置にて合わせるために、孔４１ａ，４１ａを有する嵌合面４１，４１と、ヨーク１５に嵌合され、ヨーク１５との位相を合致させる突起４２と、ロータ１２を受ける受け面４３（図４参照）とを有する。
【００２７】
上支持部（上支持孔）３６は、図４に示すように、ロータ１２を受ける受け面４３を有することで、ロータ１２の回転時の摩擦力を小さくすることができる。
上部溝３７は、上部支持体３４の上面に形成される天井溝４４と、この天井溝４４から垂下させ上部支持体３４の側面に形成される側溝４５，４５とを有する。
位置決め部３８，３９は、ロータ１２の回転角を規制する部分である。
【００２８】
下部支持体３５は、ロータ１２の軸２２の下端を支持する下支持部（下支持孔）４６と、コイル１４を巻回する下部溝４７と、上部支持体３４と所定位置にて合わせるために、嵌合面４１，４１の孔４１ａ，４１ａに挿入するボス５１，５１と、ロータ１２を受ける受け面５３（図４参照）とを有する。
【００２９】
下支持部（下支持孔）４６は、図４に示すように、ロータ１２を受ける受け面５３を有する。これにより、ロータ１２の回転時の摩擦力を小さくすることができる。
下部溝４７は、下部支持体３５の下面に形成される底溝５４と、この底溝５４から上方に形成されるとともに、下部支持体３５の側面に形成される側溝５５，５５とを有する。
【００３０】
上述のように、支持体１３の凹部５６は、上部溝３７の天井溝４４及び側溝４５，４５と、下部溝４７の底溝５４及び側溝５５，５５とで構成されたループ状の部分である。
【００３１】
すなわち、支持体１３は、ロータ１２の軸２２方向に２分割構成とすることで、上部支持体３４と下部支持体３５とから構成される。これにより、上部支持体３４にロータ１２の軸２２の上端を挿入し、この状態で下部支持体３５にロータ１２の軸２２の下端を挿入し、上部支持体３４に下部支持体３５を合わせることで、支持体１３にロータ１２を組立ることができる。この結果、支持体１３にロータ１２を容易に組立てることができる。
【００３２】
加えて、上部支持体３４に孔４１ａ，４１ａを有する嵌合面４１，４１を設け、下部支持体３５に上部支持体３４と所定位置にて合わせるためボス５１，５１を設けたので、上部支持体３４に下部支持体３５を精度よく合わせることができる。
【００３３】
支持部１３は、図５に示すように、上部溝３７及び下部溝４７を組み合わせることで、コイル１４を巻回する凹部５６が形成され、この凹部５６は巻回されたコイル１４が支持体１３外形内に収納される深さを有する。これにより、支持体１３内にコイル１４を形成することができ、支持体１３側方の廻りに円筒状のヨーク１５を被せることができる。
さらに、上部支持体３４と下部支持体３５は、コイル１４を巻回することで一体的に固定される。
【００３４】
コイル１４は、図５に示すように、ロータ１２の両端面２１ａ，２１ａの直径外方を通るように支持体１３の廻りにループ状に巻回されるものであり、通電することでロータ１２を駆動するものである。
【００３５】
ヨーク１５は、略円筒状の磁性体で形成された部材であり、略円筒状の上端に形成され、支持体１３の突起４２に嵌合され、支持体１３とヨーク１５とを相互に位置合わせする位置合わせ部（切欠き）５７と、略円筒状の側面に形成された窓状の孔６３，６４とを有する。
【００３６】
支持体１３にヨーク１５との位相を合致させる突起４２を設け、ヨーク１５に支持体１３とヨーク１５とを相互に位置合わせする位置合わせ部５７を設けたので、支持体１３とヨーク１５との位相を容易に合わせることができる。
【００３７】
図１及び図４に示すように、窓状の孔６３，６４は、ロータ１２とヨーク１５と間に吸引力の差を発生させるために、コイル１４のループの中心線ＣＬがヨーク１５に交差する点を中心として対向して設けられたものである。
コイル１４のループの中心線ＣＬは、図４に示すように、コイル１４のループ面Ｂ１，Ｂ２に直交する線である。
【００３８】
電磁アクチュエータ１０では、ヨーク１５に、ロータ１２とヨーク１５と間に吸引力の差を発生させるために、コイル１４のループの中心線ＣＬがヨーク１５に交差する点を中心として対向して設けられた窓状の孔６３，６４を備えたので、吸引力の差を用いて所定回転角内で双方向に保持可能となる。
【００３９】
このように、吸引力の差を作り出すのはヨーク１５に設けられた窓状の孔６３，６４なので、例えば、磁性ピンなどの磁性部材をヨーク１５内側に配置する場合に比べて設定位置のばらつきが少ない。この結果、ロータ１２の吸引力を均一にすることができ、コイル１４に加える動作電圧等を安定させることができる。
【００４０】
さらに、吸引力の差を作り出すのはヨーク１５に設けられた窓状の孔６３，６４なので、アクチュエータの構造を簡素にすることができる。これにより、アクチュエータの部品点数の低減を図ることができ、アクチュエータの生産性の向上を図ることができる。
【００４１】
図６（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る電磁アクチュエータの動きを示す作用説明図である。また、図３に示したように、支持体１３の一方側とは支持体１３の一方の位置決め部３８の側、支持体１３の他方側とは支持体１３の他方の位置決め部３９の側を言う。
【００４２】
（ａ）において、支持体１３（図３参照）の一方側にロータ１２を保持させた状態を示し、この状態では、ロータ１２の円筒面２１ｂに現れるＮ極とＳ極との境界面３３が、窓状の孔６３，６４の一方側の端部６３ａ，６４ａの近傍に臨んでいる。また、この状態ではコイル１４は非通電状態にある。
【００４３】
（ｂ）において、コイル１４に通電することで、ロータ１２は支持体１３（図３参照）の一方側から他方側へ矢印ａ１の如く回転する。すなわち、ロータ１２を所定回転角α１回転する。
【００４４】
詳細には、図面左側ではループ状のコイル１４に、電流方向Ｃ１で示すように紙面手前から奥に向けて電流を流し、図面右側ではループ状のコイル１４に、電流方向Ｃ２で示すように紙面奥から手前に向けて電流を流す。永久磁石２１により矢印ａ２，ａ２の如く図面右側から左側に向けて磁界が発生しているので、フレミングの左手の法則により、矢印ａ３，ａ３の如くコイル１４を回転させる力が発生する。しかし、コイル１４はヨーク１５側に固定されているので、その反力としてロータ１２に矢印ａ４，ａ４の如く回転する力が加わる。これにより、ロータ１２は所定回転角α１の範囲で回転する。
【００４５】
（ｃ）において、（ｂ）に示す所定回転角α１回転して支持体１３の他方側にロータ１２が保持される。この状態では、ロータ１２の円筒面２１ｂに現れるＮ極とＳ極との境界面３３が、窓状の孔６３，６４の他方側の端部６３ｂ，６４ｂの近傍に臨んでいる。また、この状態ではコイル１４は非通電状態にある。
また、（ａ）に示したように、支持体１３の一方側にロータ１２を復帰させるためには、（ｂ）に示した状態とは逆方向の電流（電力）をコイル１４に加え、逆方向の磁界を発生させる。
【００４６】
図７は本発明に係る別実施例の電磁アクチュエータのロータの斜視図であり、ロータ７２は、円筒状の磁性体の径方向にＳ極とＮ極の２極に着磁された永久磁石８１と、この永久磁石８１の両端面８１ａ，８１ａの中心に設けられた軸８２と、この軸８２の下部に形成された円形フランジ８３と、この軸８２の上部から径外方に扇状に延出された扇状フランジ８４と、この扇状フランジ８４の上面から上方且つ外方に延出された作動片８５と、扇状フランジ８４外周から下方に垂下して永久磁石８１の円筒面８１ｂに沿わせて延ばされたストッパ片８６と、扇状フランジ８４外周から下方に垂下して永久磁石８１の円筒面８１ｂに沿わせて延ばされた垂下片８７と、ストッパ片８６に装着する磁性片（磁性ピン）８８と、垂下片８７に装着する磁性片（磁性ピン）８９と、からなる。なお、永久磁石８１の円筒面８１ｂは、ロータ７２の円筒面でもある。
【００４７】
ストッパ片８６と垂下片８７との関係は、永久磁石８１を挟んで形成される。ストッパ片８６は、磁性片８８を装着する装着部８６ａを有し、垂下片８７は磁性片８９を装着する装着部８７ａを有する。これにより、ヨーク１５の内側に永久磁石８１を間接的に且つ局部的に接近させるようにした。
【００４８】
図８（ａ）〜（ｃ）は図７に示されるロータを採用した第２実施例の電磁アクチュエータの動きを示す作用説明図である。なお、図２に示した電磁アクチュエータ１０に使用した部品と共通部品は同一符号を用いて詳細な説明は省略する。また、図３に示したように、支持体１３の一方側とは支持体１３の一方の位置決め部３８の側、支持体１３の他方側とは支持体１３の他方の位置決め部３９の側を言う。
【００４９】
（ａ）において、電磁アクチュエータ７０は、図７に示したロータ７２と、このロータ７２を回転可能に支持する図３に示した支持体１３と、この支持体１３に巻回したコイル１４と、これらのロータ７２、支持体１３及びコイル１４の一部を一括して覆いつつ、ロータ７２の円筒面８１ｂの廻りに配置するヨーク１５とからなる。
【００５０】
（ａ）に示す電磁アクチュエータ７０は、支持体１３（図３参照）の一方側にロータ７２を保持させた状態にあり、この状態では、永久磁石８１の円筒面８１ｂに現れるＮ極とＳ極との境界面７３を、窓状の孔６３，６４の一方側の端部６３ａ，６４ａの近傍に臨ませるとともに、垂下片８７の磁性片８９を、ヨーク１５の窓状の孔６３，６４のない部分に食い込ませ、支持体１３の一方側において保持力の向上を図るようにした。なお、この状態ではコイル１４は非通電状態にある。
【００５１】
すなわち、ロータ７２の円筒面８１ｂに磁性片８８，８９を装着する装着部８６ａ，８７ａが形成され、これらの装着部８６ａ，８７ａに磁性片８８，８９を装着することで、ヨーク１５の内側に永久磁石８１を間接的に且つ局部的に接近させることができる。これにより、ロータ７２の保持力の向上を図ることができる。
【００５２】
加えて、装着部８６ａ，８７ａは、ロータ７２の作動片８５などの付帯部品とともに一体的に形成をすることができるので好都合である。これにより、磁性片８８，８９の装着性の向上を図ることができ、ロータ７２に磁性片８８，８９を取付けるためのコストを最小限に抑えることができる。
【００５３】
（ｂ）において、コイル１４に通電することで、ロータ７２は支持体１３（図３参照）の一方側から他方側へ矢印ｂ１の如く回転する。すなわち、ロータ７２を所定回転角α１回転する。
【００５４】
（ｃ）において、支持体１３（図３参照）の他方側にロータ７２が保持された状態では、ロータ７２の円筒面８１ｂに現れるＮ極とＳ極との境界面７３を、窓状の孔６３，６４の他方側の端部６３ｂ，６４ｂの近傍に臨ませるとともに、ストッパ片８６側の磁性片８８を、ヨーク１５の窓状の孔６３，６４のない部分に食い込ませ、支持体１３の他方側においても保持力の向上を図るようにした。なお、この状態ではコイル１４は非通電状態にある。
【００５５】
図９（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る第３実施例の電磁アクチュエータの動きを示す作用説明図である。なお、図２に示した電磁アクチュエータ１０に使用した部品と共通部品は同一符号を用いて詳細な説明は省略する。また、図３に示したように、支持体１３の一方側とは支持体１３の一方の位置決め部３８の側、支持体１３の他方側とは支持体１３の他方の位置決め部３９の側を言う。
【００５６】
（ａ）において、電磁アクチュエータ９０は、ロータ９２と、このロータ９２を回転可能に支持する図３に示した支持体１３と、この支持体１３に巻回したコイル１４と、これらのロータ９２、支持体１３及びコイル１４の一部を一括して覆いつつ、ロータ９２の永久磁石９１の円筒面９１ｂの廻りに配置するヨーク１５とからなる。なお、永久磁石９１の円筒面９１ｂは、ロータ９２の円筒面でもある。
【００５７】
ロータ９２は、円筒面９１ｂにストッパ片９５が形成され、このストッパ片９５にＮ極とＳ極の境界面９３を挟んで一対の装着部９６，９７が形成され、Ｎ極側の装着部９６に磁性片９８が装着され、Ｓ極側の装着部９７に磁性片９９が装着されたものである。これにより、ヨーク１５の内側に永久磁石９１を間接的に且つ局部的に接近させるようにした。
【００５８】
支持体１３（図３参照）の一方側にロータ９２を保持した状態では、Ｓ極側の磁性片９９をヨーク１５の窓状の孔６３のない部分に食い込ませたので、ロータ９２の保持力の向上を図ることができる。
【００５９】
（ｂ）において、コイル１４に通電することで、ロータ９２は支持体１３（図３参照）の一方側から他方側へ矢印ｃ１の如く回転する。すなわち、ロータ９２を所定回転角α１回転する。
【００６０】
（ｃ）において、支持体１３（図３参照）の他方側にロータ９２を保持した状態では、Ｎ極側の磁性片９８をヨーク１５の窓状の孔６３のない部分に食い込ませたので、ロータ９２の保持力の向上を図ることができる。
【００６１】
上述したように、装着部９６，９７はロータ９２のストッパ片９５などの付帯部品とともに一体的に形成をすることができる。これにより、磁性片９８，９９の装着性の向上を図ることができ、磁性片９８，９９をロータ９２に精度良く取り付けることができる。
【００６２】
図１０（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る第４実施例の電磁アクチュエータの動きを示す作用説明図である。なお、図２に示した電磁アクチュエータ１０に使用した部品と共通部品は同一符号を用いて詳細な説明は省略する。また、図３に示したように、支持体１３の一方側とは支持体１３の一方の位置決め部３８の側、支持体１３の他方側とは支持体１３の他方の位置決め部３９の側を言う。
【００６３】
（ａ）〜（ｃ）において、電磁アクチュエータ１００は、ロータ１０２と、このロータ１０２を回転可能に支持する図３に示した支持体１３と、この支持体１３に巻回したコイル１４と、これらのロータ１０２、支持体１３及びコイル１４の一部を一括して覆いつつ、ロータ１０２の永久磁石１０１の円筒面１０１ｂの廻りに配置するヨーク１５とからなり、所定回転角α１内で双方向で保持するようにしたアクチュエータである。なお、永久磁石１０１の円筒面１０１ｂは、ロータ１０２の円筒面でもある。
【００６４】
ロータ１０２の永久磁石１０１は、Ｎ極とＳ極との境界面１０３のＮ極側に入り込んだ円筒面１０１ｂに第１・第２の突出部１０８，１０９を設けることで、ヨーク１５の内側にロータ１０２を間接的に且つ局部的に接近させるようにした。
【００６５】
（ａ）に示した状態では、第１の突出部１０８を窓状の孔６３内に位置させるとともに、第２の突出部１０９を窓状の孔６３，６４のない部分に食い込ませた。これにより、第１の突出部１０８とヨーク１５との磁気作用を弱め、第２の突出部１０９とヨーク１５との磁気作用を強めた。この結果、支持体１３（図３参照）の一方側でのロータ１０２の保持力の増大を図ることができる。
【００６６】
（ｂ）において、コイル１４に通電することで、ロータ１０２は支持体１３（図３参照）の一方側から他方側へ矢印ｄ１の如く回転する。すなわち、ロータ１０２を所定回転角α１回転する。
【００６７】
（ｃ）に示した状態では、第２の突出部１０９を窓状の孔６４内に位置させるとともに、第１の突出部１０８をヨーク１５の窓状の孔６３，６４のない部分に食い込ませた。これにより、第２の突出部１０９とヨーク１５との磁気作用を弱め、第１の突出部１０８とヨーク１５との磁気作用を強めることができる。この結果、支持体１３（図３参照）の他方側でもロータ１０２の保持力の増大を図ることができる。
【００６８】
このように、第１・第２の突出部１０８，１０９をロータ１０２の永久磁石１０１に形成することで、ロータ１０２の保持力を任意に増強することができる。これにより、アクチュエータに強い保持力を必要とする機器に適応させることができる。この結果、アクチュエータの用途の拡大を図ることができる。
【００６９】
図１１（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る第５実施例の電磁アクチュエータの動きを示す作用説明図である。なお、図２に示した電磁アクチュエータ１０に使用した部品と共通部品は同一符号を用いて詳細な説明は省略する。図３に示したように、支持体１３の一方側とは支持体１３の一方の位置決め部３８の側、支持体１３の他方側とは支持体１３の他方の位置決め部３９の側を言う。
【００７０】
（ａ）〜（ｃ）において、電磁アクチュエータ１１０は、ロータ１１２と、このロータ１１２を回転可能に支持する図３に示した支持体１３と、この支持体１３に巻回したコイル１４と、これらのロータ１１２、支持体１３及びコイル１４の一部を一括して覆いつつ、ロータ１１２の永久磁石１１１の円筒面１１１ｂの廻りに配置するヨーク１５とからなり、所定回転角α１内で双方向で保持するようにしたアクチュエータである。なお、永久磁石１１１の円筒面１１１ｂはロータ１１２の円筒面でもある。
【００７１】
ロータ１１２の永久磁石１１１は、Ｎ極とＳ極との境界面１１３を挟んで、作動片１１５側の円筒面１１１ｂを一体的に突出させて、Ｎ極側の突出部１１８が形成されるとともにＳ極側の突出部１１９が形成される。
【００７２】
（ａ）に示した状態では、Ｎ極側の突出部１１８を窓状の孔６３内に位置させ、Ｓ極側の突出部１１９を窓状の孔６３の一方側の端部６３ａよりに位置させた。これにより、Ｎ極側の突出部１１８とヨーク１５の磁気作用を弱め、Ｓ極側の突出部１１９とヨーク１５との磁気作用を強めることができる。この結果、支持体１３（図３参照）の一方側でのロータ１１２の保持力の増大を図ることができる。
【００７３】
（ｂ）において、コイル１４に通電することで、ロータ１１２は支持体１３（図３参照）の一方側から他方側へ矢印ｅ１の如く回転する。すなわち、ロータ１１２を所定回転角α１回転する。
【００７４】
（ｃ）に示した状態では、Ｓ極側の突出部１１９を窓状の孔６３内に位置させ、Ｎ極側の突出部１１８を窓状の孔６３の他方側の端部６３ｂよりに位置させた。これにより、Ｓ極側の突出部１１９とヨーク１５の磁気作用を弱め、Ｎ極側の突出部１１８とヨーク１５との磁気作用を強めることができる。この結果、支持体１３（図３参照）の他方側でもロータ１１２の保持力の増大を図ることができる。
【００７５】
このように、突出部１１８，１１９をロータ１１２に形成することで、ロータ１１２の保持力を任意に増強することができる。これにより、アクチュエータに強い保持力を必要とする機器に用いることができ、アクチュエータの用途の拡大を図ることができる。
【００７６】
尚、本発明に係る電磁アクチュエータは、窓状の孔６３，６４をパンチングメタルのような多数の孔や複数のスリットにて構成するものであってもよい。
また、窓状の孔６３，６４は、矩形の孔であったが、丸孔や矩形の孔にコーナを曲線にしたものであってもよい。
さらに、磁性片８８，８９，９８，９９はピン形状も含む。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明に係る電磁アクチュエータは、デジタルカメラのシャッターやレンズカバーなどの小型電子機器に採用するのに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明に係る電磁アクチュエータの斜視図である。
【図２】図１に示された電磁アクチュエータの分解斜視図である。
【図３】図１に示された電磁アクチュエータの平面図である。
【図４】図１の４−４線断面図である。
【図５】図１の５−５線断面図である。
【図６】本発明に係る電磁アクチュエータの動きを示す作用説明図である。
【図７】本発明に係る別実施例の電磁アクチュエータのロータの斜視図である。
【図８】図７に示されるロータを採用した第２実施例の電磁アクチュエータの動きを示す作用説明図である。
【図９】本発明に係る第３実施例の電磁アクチュエータの動きを示す作用説明図である。
【図１０】本発明に係る第４実施例の電磁アクチュエータの動きを示す作用説明図である。
【図１１】本発明に係る第５実施例の電磁アクチュエータの動きを示す作用説明図である。
【図１２】従来の電磁アクチュエータの説明図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０…電磁アクチュエータ、１２…ロータ、１３…支持体、１４…コイル、１５…ヨーク、２１ａ，２１ａ…両端面、２１ｂ…円筒面、２２…軸、２５…作動片、２６…ストッパ片、３３…Ｎ極とＳ極との境界面、６３，６４…窓状の孔、６３ａ，６３ｂ，６４ａ，６４ｂ…端部、ＣＬ…ループの中心線、７０，９０…電磁アクチュエータ、７２，９２…ロータ、８１ｂ，９１ｂ…円筒面、８６ａ，８７ａ，９６，９７…装着部、８８，８９，９８，９９…磁性片、１００，１１０…電磁アクチュエータ、１０１ｂ，１１１ｂ…円筒面、１０２，１１２…ロータ、１０８，１０９，１１８，１１９……突出部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラのシャッターやレンズカバーなどの駆動源として用いられる電磁アクチュエータであり、コイルに通電することでロータを所定回転角内で回転させる電磁アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁アクチュエータの中には、２極着磁された永久磁石からなり、回転可能に配されたロータと、このロータの外周を囲むように配置され、磁性部材で形成したリング状のヨークと、このヨークの内側でロータを挟んで互いに対向する位置に配置されたコイルとを有するものが知られている。
【０００３】
この種の電磁アクチュエータは、ヨークとロータと間に働く吸引力を用いて保持力を発生させて双方向に保持するものであり、動作に関しては、一方側に保持された状態のロータをコイルに通電することで他方側に回転させる。この状態から電気極性を反対方向にした電気をコイルに通電することで、磁界の方向を換え、元の位置に復帰させるものである。
このような電磁アクチュエータとして、自己保持させるために磁性体のピンをヨークに付帯するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−１１６４７８号公報（第１１頁、図１）
【０００４】
特許文献１の技術の概要を、図１２に基づいて説明する。
図１２は従来の電磁アクチュエータの説明図であり、電磁アクチュエータ２００は、２極着磁された永久磁石からなる回転可能に配されたロータ２０１と、このロータ２０１の外周を囲むように配置され、磁性部材で形成したリング状のヨーク２０２と、このヨーク２０２の内側でロータ２０１を間にして互いに対向する位置に配置され、ロータ２０１を駆動するコイル２０３と、ヨーク２０２の内側でコイル２０３の対向方向に直交させて配置され、ロータ２０１の位置決めのための磁性ピン２０４，２０４とからなる。
【０００５】
このように、従来の電磁アクチュエータ２００は、ロータ２０１を所定回転角θ１内で回転させ、所定回転角θ１の両端で自己保持できる双安定型のアクチュエータであり、磁性ピン２０４，２０４を用いることで、ロータ２０１の所定回転角内の両端で非通電時にロータ２０１とヨーク２０２との磁気作用により自己保持するものであった。
【０００６】
しかし、このような電磁アクチュエータ２００では、磁性ピン２０４，２０４の配置される位置および磁性ピン２０４，２０４自体のばらつき等により、磁気吸引力（若しくは磁気反発力）のばらつきが生じる。これに伴いコイル２０３による動作電圧が大きく左右されるため、アクチュエータの電気特性的にばらつきが大きく発生していた。従って、実用には動作電圧等に大きなマージンを必要としていた。
【０００７】
その上、この磁気吸引力（若しくは磁気反発力）を得るための磁性ピン２０４は必須のものとして、少なくとも一本は配置するものであり、磁性ピン２０４を保持するための構造が複雑なものとなった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、自己保持をするときのロータの吸引力を均一にして動作電圧等を安定させることができるとともに、アクチュエータの構造の簡素化を図ることができる双安定型の電磁アクチュエータを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、円筒状の磁性体に径方向に２極に着磁したロータと、このロータを所定回転角内に回転可能に支持する支持体と、ロータの両端面の直径外方を通るように支持体の廻りにループ状に巻回され、ロータを駆動するコイルと、これらのロータ、支持体及びコイルの一部を一括して覆いつつ、ロータの円筒面の廻りに配置する略円筒状のヨークとからなり、ロータがコイルへの入力で所定回転角内の双方向に回転する電磁アクチュエータであって、ヨークに、ロータとヨークと間に吸引力の差を発生させるために、コイルのループの中心線がヨークに交差する点を中心として対向して設けられた窓状の孔を備え、吸引力の差を用いて所定回転角内で双方向に保持可能とするとともに、所定回転角内の双方向で保持するときに、ロータの円筒面に現れるＮ極とＳ極との境界面を、窓状の孔の端部の近傍に臨ませることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、ロータに、支持体に回転可能に嵌合する軸と、所定回転角内で支持体に当接するストッパ片と、被動作体を動作させる作動片とを備え、これらの軸、ストッパ片及び作動片を一体的に形成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明は、ロータの円筒面に磁性片を装着する装着部が形成され、この装着部に磁性片を装着することでロータとヨークとの距離を局部的に近づけたことを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明は、保持力の増強のためにロータの円筒面の一部を突出させて、ロータとヨークとの距離を局部的に近づけたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明では、ヨークに、ロータとヨークと間に吸引力の差を発生させるために、コイルのループの中心線がヨークに交差する点を中心として対向して設けられた窓状の孔を備えたので、吸引力の差を用いて所定回転角内で双方向に保持可能となる。
このように、吸引力の差を作り出すのはヨークに設けられた窓状の孔なので、例えば、磁性ピンなどの磁性部材をヨーク内側に配置する場合に比べて設定位置のばらつきが少ない。この結果、ロータの吸引力を均一にすることができ、コイルに加える動作電圧等を安定させることができる。
加えて、吸引力の差を作り出すのはヨークに設けられた窓状の孔なので、アクチュエータの構造を簡素にすることができる。これにより、アクチュエータの部品点数の低減を図ることができ、アクチュエータの生産性の向上を図ることができる。
【００１４】
請求項２に係る発明では、ロータに、支持体に回転可能に嵌合する軸と、所定回転角内で支持体に当接するストッパ片と、被動作体を動作させる作動片とを一体的に形成することで、ロータに軸、ストッパ片及び作動片などの付帯部品を同時に設けることができる。これにより、ロータの生産性の向上を図ることができる。この結果、アクチュエータのコストの低減を図ることができる。
【００１５】
請求項３に係る発明では、ロータの円筒面に磁性片を装着する装着部が形成され、この装着部に磁性片を装着することでロータとヨークとの距離を局部的に近づけた。ロータとヨークとの距離を局部的に近づけることで、保持力の向上を図ることができる。例えば、装着部はロータの作動片などの付帯部品とともに一体的に形成をすることができる。これにより、磁性片の装着性の向上を図ることができるとともに、ロータに磁性片を取付けるためのコストを最小限に抑えることができる。
【００１６】
請求項４に係る発明では、保持力の増強のためにロータの円筒面の一部を突出させて、ロータとヨークとの距離を局部的に近づけた。このように、ロータの保持力を任意に増強することができる。これにより、アクチュエータに強い保持力を必要とする機器に用いることができる。この結果、アクチュエータの用途の拡大を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る電磁アクチュエータの斜視図であり、図２は図１に示された電磁アクチュエータの分解斜視図であり、図３は図１に示された電磁アクチュエータの平面図であり、図４は図１の４−４線断面図であり、図５は図１の５−５線断面図である。
【００１８】
図１及び図２に示すように、電磁アクチュエータ１０は、円筒状の磁性体を主要構成とするロータ１２と、このロータ１２を回転可能に支持する支持体１３と、この支持体１３に巻回したコイル１４と、これらのロータ１２、支持体１３及びコイル１４の一部を一括して覆いつつ、ロータ１２の円筒面の廻りに配置するヨーク１５とからなり、ロータ１２が所定回転角内で回転し、所定回転角の両端でロータが自己保持する双安定型のアクチュエータである。
【００１９】
ロータ１２は、円筒状の磁性体の矢印Ａ１で示す径方向にＳ極とＮ極の２極に着磁された永久磁石（磁性体）２１と、この永久磁石２１の両端面２１ａ，２１ａの中心に設けられた軸２２と、この軸２２の下部に形成された円形フランジ２３と、この軸２２の上部から径外方に扇状に延出された扇状フランジ２４と、この扇状フランジ２４の上面から上方且つ径外方に延出された作動片２５と、扇状フランジ２４の外周から下方に垂下して永久磁石２１の円筒面２１ｂに沿わせて延ばされたストッパ片２６とからなる。
【００２０】
なお、永久磁石２１の両端面２１ａ，２１ａはロータ１２の両端面でもある。また、永久磁石２１の円筒面２１ｂはロータ１２の円筒面でもある。
【００２１】
軸２２は、円筒状の永久磁石（磁性体）２１の中心に設けられた貫通孔２８に形成され、永久磁石２１に固着される。また、支持体１３に嵌合して回転可能に支持される。
円形フランジ２３及び扇状フランジ２４は、軸２２の抜け防止機能を有する。
【００２２】
作動片２５は、扇状フランジ２４の上面から上方且つ外方に延出されるステー部３１と、このステー部３１の先端部分に上方に延ばされた作動ポール３２とからなり、作動ポール３２は、デジタルカメラのシャッタやレンズカバーなどの被動作体（不図示）を動作させる部分である。さらに、作動片２５は、永久磁石２１の円筒面２１ｂに現れるＮ極とＳ極との境界面３３を中心として径外方の一方に延出される。
【００２３】
ストッパ片２６は、支持体１３内にてロータ１２を所定回転角内で双方向に回転したときに、支持体１３の所定の部位に当てる部分であり、永久磁石２１の円筒面２１ｂに現れるＮ極とＳ極との境界面３３を中心として、垂下させたものである。
【００２４】
これらの軸２２、円形フランジ２３、扇状フランジ２４、作動片２５及びストッパ片２６は、永久磁石２１にインサート成形などで一体的に形成される。これにより、ロータ１２の生産性の向上を図ることができる。この結果、アクチュエータのコストの低減を図ることができる。
【００２５】
支持体１３は、好ましくは樹脂などの非磁性体にて形成される部材であり、ロータ１２の軸２２の上端を回転可能に支持する上部支持体３４と、ロータ１２の軸２２の下端を回転可能に支持する下部支持体３５とからなる。
【００２６】
上部支持体３４は、ロータ１２の軸２２の上端を支持する上支持部（上支持孔）３６と、コイル１４を巻回する上部溝３７と、ロータ１２のストッパ片２６が当接する一方の位置決め部３８及び他方の位置決め部３９と、下部支持体３５と所定位置にて合わせるために、孔４１ａ，４１ａを有する嵌合面４１，４１と、ヨーク１５に嵌合され、ヨーク１５との位相を合致させる突起４２と、ロータ１２を受ける受け面４３（図４参照）とを有する。
【００２７】
上支持部（上支持孔）３６は、図４に示すように、ロータ１２を受ける受け面４３を有することで、ロータ１２の回転時の摩擦力を小さくすることができる。
上部溝３７は、上部支持体３４の上面に形成される天井溝４４と、この天井溝４４から垂下させ上部支持体３４の側面に形成される側溝４５，４５とを有する。
位置決め部３８，３９は、ロータ１２の回転角を規制する部分である。
【００２８】
下部支持体３５は、ロータ１２の軸２２の下端を支持する下支持部（下支持孔）４６と、コイル１４を巻回する下部溝４７と、上部支持体３４と所定位置にて合わせるために、嵌合面４１，４１の孔４１ａ，４１ａに挿入するボス５１，５１と、ロータ１２を受ける受け面５３（図４参照）とを有する。
【００２９】
下支持部（下支持孔）４６は、図４に示すように、ロータ１２を受ける受け面５３を有する。これにより、ロータ１２の回転時の摩擦力を小さくすることができる。
下部溝４７は、下部支持体３５の下面に形成される底溝５４と、この底溝５４から上方に形成されるとともに、下部支持体３５の側面に形成される側溝５５，５５とを有する。
【００３０】
上述のように、支持体１３の凹部５６は、上部溝３７の天井溝４４及び側溝４５，４５と、下部溝４７の底溝５４及び側溝５５，５５とで構成されたループ状の部分である。
【００３１】
すなわち、支持体１３は、ロータ１２の軸２２方向に２分割構成とすることで、上部支持体３４と下部支持体３５とから構成される。これにより、上部支持体３４にロータ１２の軸２２の上端を挿入し、この状態で下部支持体３５にロータ１２の軸２２の下端を挿入し、上部支持体３４に下部支持体３５を合わせることで、支持体１３にロータ１２を組立ることができる。この結果、支持体１３にロータ１２を容易に組立てることができる。
【００３２】
加えて、上部支持体３４に孔４１ａ，４１ａを有する嵌合面４１，４１を設け、下部支持体３５に上部支持体３４と所定位置にて合わせるためボス５１，５１を設けたので、上部支持体３４に下部支持体３５を精度よく合わせることができる。
【００３３】
支持部１３は、図５に示すように、上部溝３７及び下部溝４７を組み合わせることで、コイル１４を巻回する凹部５６が形成され、この凹部５６は巻回されたコイル１４が支持体１３外形内に収納される深さを有する。これにより、支持体１３内にコイル１４を形成することができ、支持体１３側方の廻りに円筒状のヨーク１５を被せることができる。
さらに、上部支持体３４と下部支持体３５は、コイル１４を巻回することで一体的に固定される。
【００３４】
コイル１４は、図５に示すように、ロータ１２の両端面２１ａ，２１ａの直径外方を通るように支持体１３の廻りにループ状に巻回されるものであり、通電することでロータ１２を駆動するものである。
【００３５】
ヨーク１５は、略円筒状の磁性体で形成された部材であり、略円筒状の上端に形成され、支持体１３の突起４２に嵌合され、支持体１３とヨーク１５とを相互に位置合わせする位置合わせ部（切欠き）５７と、略円筒状の側面に形成された窓状の孔６３，６４とを有する。
【００３６】
支持体１３にヨーク１５との位相を合致させる突起４２を設け、ヨーク１５に支持体１３とヨーク１５とを相互に位置合わせする位置合わせ部５７を設けたので、支持体１３とヨーク１５との位相を容易に合わせることができる。
【００３７】
図１及び図４に示すように、窓状の孔６３，６４は、ロータ１２とヨーク１５と間に吸引力の差を発生させるために、コイル１４のループの中心線ＣＬがヨーク１５に交差する点を中心として対向して設けられたものである。
コイル１４のループの中心線ＣＬは、図４に示すように、コイル１４のループ面Ｂ１，Ｂ２に直交する線である。
【００３８】
電磁アクチュエータ１０では、ヨーク１５に、ロータ１２とヨーク１５と間に吸引力の差を発生させるために、コイル１４のループの中心線ＣＬがヨーク１５に交差する点を中心として対向して設けられた窓状の孔６３，６４を備えたので、吸引力の差を用いて所定回転角内で双方向に保持可能となる。
【００３９】
このように、吸引力の差を作り出すのはヨーク１５に設けられた窓状の孔６３，６４なので、例えば、磁性ピンなどの磁性部材をヨーク１５内側に配置する場合に比べて設定位置のばらつきが少ない。この結果、ロータ１２の吸引力を均一にすることができ、コイル１４に加える動作電圧等を安定させることができる。
【００４０】
さらに、吸引力の差を作り出すのはヨーク１５に設けられた窓状の孔６３，６４なので、アクチュエータの構造を簡素にすることができる。これにより、アクチュエータの部品点数の低減を図ることができ、アクチュエータの生産性の向上を図ることができる。
【００４１】
図６（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る電磁アクチュエータの動きを示す作用説明図である。また、図３に示したように、支持体１３の一方側とは支持体１３の一方の位置決め部３８の側、支持体１３の他方側とは支持体１３の他方の位置決め部３９の側を言う。
【００４２】
（ａ）において、支持体１３（図３参照）の一方側にロータ１２を保持させた状態を示し、この状態では、ロータ１２の円筒面２１ｂに現れるＮ極とＳ極との境界面３３が、窓状の孔６３，６４の一方側の端部６３ａ，６４ａの近傍に臨んでいる。また、この状態ではコイル１４は非通電状態にある。
【００４３】
（ｂ）において、コイル１４に通電することで、ロータ１２は支持体１３（図３参照）の一方側から他方側へ矢印ａ１の如く回転する。すなわち、ロータ１２を所定回転角α１回転する。
【００４４】
詳細には、図面左側ではループ状のコイル１４に、電流方向Ｃ１で示すように紙面手前から奥に向けて電流を流し、図面右側ではループ状のコイル１４に、電流方向Ｃ２で示すように紙面奥から手前に向けて電流を流す。永久磁石２１により矢印ａ２，ａ２の如く図面右側から左側に向けて磁界が発生しているので、フレミングの左手の法則により、矢印ａ３，ａ３の如くコイル１４を回転させる力が発生する。しかし、コイル１４はヨーク１５側に固定されているので、その反力としてロータ１２に矢印ａ４，ａ４の如く回転する力が加わる。これにより、ロータ１２は所定回転角α１の範囲で回転する。
【００４５】
（ｃ）において、（ｂ）に示す所定回転角α１回転して支持体１３の他方側にロータ１２が保持される。この状態では、ロータ１２の円筒面２１ｂに現れるＮ極とＳ極との境界面３３が、窓状の孔６３，６４の他方側の端部６３ｂ，６４ｂの近傍に臨んでいる。また、この状態ではコイル１４は非通電状態にある。
また、（ａ）に示したように、支持体１３の一方側にロータ１２を復帰させるためには、（ｂ）に示した状態とは逆方向の電流（電力）をコイル１４に加え、逆方向の磁界を発生させる。
【００４６】
図７は本発明に係る別実施例の電磁アクチュエータのロータの斜視図であり、ロータ７２は、円筒状の磁性体の径方向にＳ極とＮ極の２極に着磁された永久磁石８１と、この永久磁石８１の両端面８１ａ，８１ａの中心に設けられた軸８２と、この軸８２の下部に形成された円形フランジ８３と、この軸８２の上部から径外方に扇状に延出された扇状フランジ８４と、この扇状フランジ８４の上面から上方且つ外方に延出された作動片８５と、扇状フランジ８４外周から下方に垂下して永久磁石８１の円筒面８１ｂに沿わせて延ばされたストッパ片８６と、扇状フランジ８４外周から下方に垂下して永久磁石８１の円筒面８１ｂに沿わせて延ばされた垂下片８７と、ストッパ片８６に装着する磁性片（磁性ピン）８８と、垂下片８７に装着する磁性片（磁性ピン）８９と、からなる。なお、永久磁石８１の円筒面８１ｂは、ロータ７２の円筒面でもある。
【００４７】
ストッパ片８６と垂下片８７との関係は、永久磁石８１を挟んで形成される。ストッパ片８６は、磁性片８８を装着する装着部８６ａを有し、垂下片８７は磁性片８９を装着する装着部８７ａを有する。これにより、ヨーク１５の内側に永久磁石８１を間接的に且つ局部的に接近させるようにした。
【００４８】
図８（ａ）〜（ｃ）は図７に示されるロータを採用した第２実施例の電磁アクチュエータの動きを示す作用説明図である。なお、図２に示した電磁アクチュエータ１０に使用した部品と共通部品は同一符号を用いて詳細な説明は省略する。また、図３に示したように、支持体１３の一方側とは支持体１３の一方の位置決め部３８の側、支持体１３の他方側とは支持体１３の他方の位置決め部３９の側を言う。
【００４９】
（ａ）において、電磁アクチュエータ７０は、図７に示したロータ７２と、このロータ７２を回転可能に支持する図３に示した支持体１３と、この支持体１３に巻回したコイル１４と、これらのロータ７２、支持体１３及びコイル１４の一部を一括して覆いつつ、ロータ７２の円筒面８１ｂの廻りに配置するヨーク１５とからなる。
【００５０】
（ａ）に示す電磁アクチュエータ７０は、支持体１３（図３参照）の一方側にロータ７２を保持させた状態にあり、この状態では、永久磁石８１の円筒面８１ｂに現れるＮ極とＳ極との境界面７３を、窓状の孔６３，６４の一方側の端部６３ａ，６４ａの近傍に臨ませるとともに、垂下片８７の磁性片８９を、ヨーク１５の窓状の孔６３，６４のない部分に食い込ませ、支持体１３の一方側において保持力の向上を図るようにした。なお、この状態ではコイル１４は非通電状態にある。
【００５１】
すなわち、ロータ７２の円筒面８１ｂに磁性片８８，８９を装着する装着部８６ａ，８７ａが形成され、これらの装着部８６ａ，８７ａに磁性片８８，８９を装着することで、ヨーク１５の内側に永久磁石８１を間接的に且つ局部的に接近させることができる。これにより、ロータ７２の保持力の向上を図ることができる。
【００５２】
加えて、装着部８６ａ，８７ａは、ロータ７２の作動片８５などの付帯部品とともに一体的に形成をすることができるので好都合である。これにより、磁性片８８，８９の装着性の向上を図ることができ、ロータ７２に磁性片８８，８９を取付けるためのコストを最小限に抑えることができる。
【００５３】
（ｂ）において、コイル１４に通電することで、ロータ７２は支持体１３（図３参照）の一方側から他方側へ矢印ｂ１の如く回転する。すなわち、ロータ７２を所定回転角α１回転する。
【００５４】
（ｃ）において、支持体１３（図３参照）の他方側にロータ７２が保持された状態では、ロータ７２の円筒面８１ｂに現れるＮ極とＳ極との境界面７３を、窓状の孔６３，６４の他方側の端部６３ｂ，６４ｂの近傍に臨ませるとともに、ストッパ片８６側の磁性片８８を、ヨーク１５の窓状の孔６３，６４のない部分に食い込ませ、支持体１３の他方側においても保持力の向上を図るようにした。なお、この状態ではコイル１４は非通電状態にある。
【００５５】
図９（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る第３実施例の電磁アクチュエータの動きを示す作用説明図である。なお、図２に示した電磁アクチュエータ１０に使用した部品と共通部品は同一符号を用いて詳細な説明は省略する。また、図３に示したように、支持体１３の一方側とは支持体１３の一方の位置決め部３８の側、支持体１３の他方側とは支持体１３の他方の位置決め部３９の側を言う。
【００５６】
（ａ）において、電磁アクチュエータ９０は、ロータ９２と、このロータ９２を回転可能に支持する図３に示した支持体１３と、この支持体１３に巻回したコイル１４と、これらのロータ９２、支持体１３及びコイル１４の一部を一括して覆いつつ、ロータ９２の永久磁石９１の円筒面９１ｂの廻りに配置するヨーク１５とからなる。なお、永久磁石９１の円筒面９１ｂは、ロータ９２の円筒面でもある。
【００５７】
ロータ９２は、円筒面９１ｂにストッパ片９５が形成され、このストッパ片９５にＮ極とＳ極の境界面９３を挟んで一対の装着部９６，９７が形成され、Ｎ極側の装着部９６に磁性片９８が装着され、Ｓ極側の装着部９７に磁性片９９が装着されたものである。これにより、ヨーク１５の内側に永久磁石９１を間接的に且つ局部的に接近させるようにした。
【００５８】
支持体１３（図３参照）の一方側にロータ９２を保持した状態では、Ｓ極側の磁性片９９をヨーク１５の窓状の孔６３のない部分に食い込ませたので、ロータ９２の保持力の向上を図ることができる。
【００５９】
（ｂ）において、コイル１４に通電することで、ロータ９２は支持体１３（図３参照）の一方側から他方側へ矢印ｃ１の如く回転する。すなわち、ロータ９２を所定回転角α１回転する。
【００６０】
（ｃ）において、支持体１３（図３参照）の他方側にロータ９２を保持した状態では、Ｎ極側の磁性片９８をヨーク１５の窓状の孔６３のない部分に食い込ませたので、ロータ９２の保持力の向上を図ることができる。
【００６１】
上述したように、装着部９６，９７はロータ９２のストッパ片９５などの付帯部品とともに一体的に形成をすることができる。これにより、磁性片９８，９９の装着性の向上を図ることができ、磁性片９８，９９をロータ９２に精度良く取り付けることができる。
【００６２】
図１０（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る第４実施例の電磁アクチュエータの動きを示す作用説明図である。なお、図２に示した電磁アクチュエータ１０に使用した部品と共通部品は同一符号を用いて詳細な説明は省略する。また、図３に示したように、支持体１３の一方側とは支持体１３の一方の位置決め部３８の側、支持体１３の他方側とは支持体１３の他方の位置決め部３９の側を言う。
【００６３】
（ａ）〜（ｃ）において、電磁アクチュエータ１００は、ロータ１０２と、このロータ１０２を回転可能に支持する図３に示した支持体１３と、この支持体１３に巻回したコイル１４と、これらのロータ１０２、支持体１３及びコイル１４の一部を一括して覆いつつ、ロータ１０２の永久磁石１０１の円筒面１０１ｂの廻りに配置するヨーク１５とからなり、所定回転角α１内で双方向で保持するようにしたアクチュエータである。なお、永久磁石１０１の円筒面１０１ｂは、ロータ１０２の円筒面でもある。
【００６４】
ロータ１０２の永久磁石１０１は、Ｎ極とＳ極との境界面１０３のＮ極側に入り込んだ円筒面１０１ｂに第１・第２の突出部１０８，１０９を設けることで、ヨーク１５の内側にロータ１０２を間接的に且つ局部的に接近させるようにした。
【００６５】
（ａ）に示した状態では、第１の突出部１０８を窓状の孔６３内に位置させるとともに、第２の突出部１０９を窓状の孔６３，６４のない部分に食い込ませた。これにより、第１の突出部１０８とヨーク１５との磁気作用を弱め、第２の突出部１０９とヨーク１５との磁気作用を強めた。この結果、支持体１３（図３参照）の一方側でのロータ１０２の保持力の増大を図ることができる。
【００６６】
（ｂ）において、コイル１４に通電することで、ロータ１０２は支持体１３（図３参照）の一方側から他方側へ矢印ｄ１の如く回転する。すなわち、ロータ１０２を所定回転角α１回転する。
【００６７】
（ｃ）に示した状態では、第２の突出部１０９を窓状の孔６４内に位置させるとともに、第１の突出部１０８をヨーク１５の窓状の孔６３，６４のない部分に食い込ませた。これにより、第２の突出部１０９とヨーク１５との磁気作用を弱め、第１の突出部１０８とヨーク１５との磁気作用を強めることができる。この結果、支持体１３（図３参照）の他方側でもロータ１０２の保持力の増大を図ることができる。
【００６８】
このように、第１・第２の突出部１０８，１０９をロータ１０２の永久磁石１０１に形成することで、ロータ１０２の保持力を任意に増強することができる。これにより、アクチュエータに強い保持力を必要とする機器に適応させることができる。この結果、アクチュエータの用途の拡大を図ることができる。
【００６９】
図１１（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る第５実施例の電磁アクチュエータの動きを示す作用説明図である。なお、図２に示した電磁アクチュエータ１０に使用した部品と共通部品は同一符号を用いて詳細な説明は省略する。図３に示したように、支持体１３の一方側とは支持体１３の一方の位置決め部３８の側、支持体１３の他方側とは支持体１３の他方の位置決め部３９の側を言う。
【００７０】
（ａ）〜（ｃ）において、電磁アクチュエータ１１０は、ロータ１１２と、このロータ１１２を回転可能に支持する図３に示した支持体１３と、この支持体１３に巻回したコイル１４と、これらのロータ１１２、支持体１３及びコイル１４の一部を一括して覆いつつ、ロータ１１２の永久磁石１１１の円筒面１１１ｂの廻りに配置するヨーク１５とからなり、所定回転角α１内で双方向で保持するようにしたアクチュエータである。なお、永久磁石１１１の円筒面１１１ｂはロータ１１２の円筒面でもある。
【００７１】
ロータ１１２の永久磁石１１１は、Ｎ極とＳ極との境界面１１３を挟んで、作動片１１５側の円筒面１１１ｂを一体的に突出させて、Ｎ極側の突出部１１８が形成されるとともにＳ極側の突出部１１９が形成される。
【００７２】
（ａ）に示した状態では、Ｎ極側の突出部１１８を窓状の孔６３内に位置させ、Ｓ極側の突出部１１９を窓状の孔６３の一方側の端部６３ａよりに位置させた。これにより、Ｎ極側の突出部１１８とヨーク１５の磁気作用を弱め、Ｓ極側の突出部１１９とヨーク１５との磁気作用を強めることができる。この結果、支持体１３（図３参照）の一方側でのロータ１１２の保持力の増大を図ることができる。
【００７３】
（ｂ）において、コイル１４に通電することで、ロータ１１２は支持体１３（図３参照）の一方側から他方側へ矢印ｅ１の如く回転する。すなわち、ロータ１１２を所定回転角α１回転する。
【００７４】
（ｃ）に示した状態では、Ｓ極側の突出部１１９を窓状の孔６３内に位置させ、Ｎ極側の突出部１１８を窓状の孔６３の他方側の端部６３ｂよりに位置させた。これにより、Ｓ極側の突出部１１９とヨーク１５の磁気作用を弱め、Ｎ極側の突出部１１８とヨーク１５との磁気作用を強めることができる。この結果、支持体１３（図３参照）の他方側でもロータ１１２の保持力の増大を図ることができる。
【００７５】
このように、突出部１１８，１１９をロータ１１２に形成することで、ロータ１１２の保持力を任意に増強することができる。これにより、アクチュエータに強い保持力を必要とする機器に用いることができ、アクチュエータの用途の拡大を図ることができる。
【００７６】
尚、本発明に係る電磁アクチュエータは、窓状の孔６３，６４をパンチングメタルのような多数の孔や複数のスリットにて構成するものであってもよい。
また、窓状の孔６３，６４は、矩形の孔であったが、丸孔や矩形の孔にコーナを曲線にしたものであってもよい。
さらに、磁性片８８，８９，９８，９９はピン形状も含む。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明に係る電磁アクチュエータは、デジタルカメラのシャッターやレンズカバーなどの小型電子機器に採用するのに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明に係る電磁アクチュエータの斜視図である。
【図２】図１に示された電磁アクチュエータの分解斜視図である。
【図３】図１に示された電磁アクチュエータの平面図である。
【図４】図１の４−４線断面図である。
【図５】図１の５−５線断面図である。
【図６】本発明に係る電磁アクチュエータの動きを示す作用説明図である。
【図７】本発明に係る別実施例の電磁アクチュエータのロータの斜視図である。
【図８】図７に示されるロータを採用した第２実施例の電磁アクチュエータの動きを示す作用説明図である。
【図９】本発明に係る第３実施例の電磁アクチュエータの動きを示す作用説明図である。
【図１０】本発明に係る第４実施例の電磁アクチュエータの動きを示す作用説明図である。
【図１１】本発明に係る第５実施例の電磁アクチュエータの動きを示す作用説明図である。
【図１２】従来の電磁アクチュエータの説明図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０…電磁アクチュエータ、１２…ロータ、１３…支持体、１４…コイル、１５…ヨーク、２１ａ，２１ａ…両端面、２１ｂ…円筒面、２２…軸、２５…作動片、２６…ストッパ片、３３…Ｎ極とＳ極との境界面、６３，６４…窓状の孔、６３ａ，６３ｂ，６４ａ，６４ｂ…端部、ＣＬ…ループの中心線、７０，９０…電磁アクチュエータ、７２，９２…ロータ、８１ｂ，９１ｂ…円筒面、８６ａ，８７ａ，９６，９７…装着部、８８，８９，９８，９９…磁性片、１００，１１０…電磁アクチュエータ、１０１ｂ，１１１ｂ…円筒面、１０２，１１２…ロータ、１０８，１０９，１１８，１１９……突出部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の磁性体に径方向に２極に着磁したロータと、このロータを所定回転角内に回転可能に支持する支持体と、前記ロータの両端面の直径外方を通るように前記支持体の廻りにループ状に巻回され、前記ロータを駆動するコイルと、これらのロータ、支持体及びコイルの一部を一括して覆いつつ、前記ロータの円筒面の廻りに配置する略円筒状のヨークとからなり、前記ロータが前記コイルへの入力で所定回転角内の双方向に回転する電磁アクチュエータであって、
前記ヨークは、前記ロータと前記ヨークと間に吸引力の差を発生させるために、前記コイルのループの中心線がヨークに交差する点を中心として対向して設けられた窓状の孔を備え、吸引力の差を用いて前記所定回転角内で双方向に保持可能とするとともに、
前記所定回転角内の双方向で保持するときに、前記ロータの円筒面に現れるＮ極とＳ極との境界面を、前記窓状の孔の端部の近傍に臨ませることを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項２】
前記ロータは、前記支持体に回転可能に嵌合する軸と、前記所定回転角内で前記支持体に当接するストッパ片と、被動作体を動作させる作動片とを備え、これらの軸、ストッパ片及び作動片を一体的に形成したことを特徴とする請求項１記載の電磁アクチュエータ。
【請求項３】
前記ロータは、前記円筒面に磁性片を装着する装着部が形成され、この装着部に前記磁性片を装着することで前記ヨークとの距離を局部的に近づけたものであること特徴とする請求項１記載の電磁アクチュエータ。
【請求項４】
前記ロータは、保持力の増強のためにロータの前記円筒面の一部を突出させて、前記ヨークとの距離を局部的に近づけたものであることを特徴とする請求項１記載の電磁アクチュエータ。
【請求項１】
円筒状の磁性体に径方向に２極に着磁したロータと、このロータを所定回転角内に回転可能に支持する支持体と、前記ロータの両端面の直径外方を通るように前記支持体の廻りにループ状に巻回され、前記ロータを駆動するコイルと、これらのロータ、支持体及びコイルの一部を一括して覆いつつ、前記ロータの円筒面の廻りに配置する略円筒状のヨークとからなり、前記ロータが前記コイルへの入力で所定回転角内の双方向に回転する電磁アクチュエータであって、
前記ヨークは、前記ロータと前記ヨークと間に吸引力の差を発生させるために、前記コイルのループの中心線がヨークに交差する点を中心として対向して設けられた窓状の孔を備え、吸引力の差を用いて前記所定回転角内で双方向に保持可能とするとともに、
前記所定回転角内の双方向で保持するときに、前記ロータの円筒面に現れるＮ極とＳ極との境界面を、前記窓状の孔の端部の近傍に臨ませることを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項２】
前記ロータは、前記支持体に回転可能に嵌合する軸と、前記所定回転角内で前記支持体に当接するストッパ片と、被動作体を動作させる作動片とを備え、これらの軸、ストッパ片及び作動片を一体的に形成したことを特徴とする請求項１記載の電磁アクチュエータ。
【請求項３】
前記ロータは、前記円筒面に磁性片を装着する装着部が形成され、この装着部に前記磁性片を装着することで前記ヨークとの距離を局部的に近づけたものであること特徴とする請求項１記載の電磁アクチュエータ。
【請求項４】
前記ロータは、保持力の増強のためにロータの前記円筒面の一部を突出させて、前記ヨークとの距離を局部的に近づけたものであることを特徴とする請求項１記載の電磁アクチュエータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−１６０８９３（Ｐ２００８−１６０８９３Ａ）
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４３０４３（Ｐ２００６−３４３０４３）
【出願日】平成１８年１２月２０日（２００６．１２．２０）
【出願人】（０００１９２９４７）神明電機株式会社 (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２０日（２００６．１２．２０）
【出願人】（０００１９２９４７）神明電機株式会社 (9)
【Ｆターム（参考）】
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