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発明の名称 電磁アクチュエータ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−37261(P2007−37261A)
公開日 平成19年2月8日(2007.2.8)
出願番号 特願2005−215735(P2005−215735)
出願日 平成17年7月26日(2005.7.26)
代理人 【識別番号】100073759
【弁理士】
【氏名又は名称】大岩 増雄
発明者 石川 康二 / 宮木 学
要約 課題
、磁気反発力増加分してもコイル磁気効率力アップをコイルサイズを大きくすることなく達成でき、低コストで工作することができるレーダ駆動用電磁アクチュエータを提供する。

解決手段
支持台に回転可能に支持された被駆動部材と、この被駆動部材を駆動する電磁駆動機構を備えた電磁アクチュエータにおいて、電磁駆動機構には被駆動部材に固定された可動部材と、この可動部材に対向して設置された固定部材とを備え、可動部材には被駆動部材の可動方向に着磁された第1の永久磁石を設けるとともに、固定部材には磁束を発生させる筒状コイルと、この筒状コイルの内径に挿入された棒状鉄心部と、筒状コイルの外周部分を取り囲むコイル外囲部とを有するコアと、このコアの棒状鉄心部の上端部に配置され、第1の永久磁石に対して可動方向で反発するように着磁された第2の永久磁石を設けた。
特許請求の範囲
【請求項1】
支持台に回転可能に支持された被駆動部材と、この被駆動部材を駆動する電磁駆動機構を備えた電磁アクチュエータにおいて、
上記電磁駆動機構には上記被駆動部材に固定された可動部材と、この可動部材に対向して設置された固定部材とを備え、
上記可動部材には上記被駆動部材の可動方向に着磁された第1の永久磁石を設けるとともに、
上記固定部材には磁束を発生させる筒状コイルと、この筒状コイルの内径に挿入された棒状鉄心部と、上記筒状コイルの外周部分を取り囲むコイル外囲部とを有するコアと、このコアの棒状鉄心部の上端部に配置され、上記第1の永久磁石に対して上記可動方向で反発するように着磁された第2の永久磁石を設けた
ことを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項2】
支持台に回転可能に支持された被駆動部材と、この被駆動部材を駆動する電磁駆動機構を備えた電磁アクチュエータにおいて、
上記電磁駆動機構には上記被駆動部材に固定された可動部材と、この可動部材に対向して設置された固定部材とを備え、
上記可動部材には可動方向に着磁された第1の永久磁石を設けるとともに、
上記固定部材には第1の永久磁石に対して上記可動方向で反発するように着磁された第2の永久磁石及びこの第2の永久磁石と協働して作用するようにコア内に磁束を発生させるコイルを設置し、
上記第2の永久磁石の磁極方向中心軸を上記電磁駆動機構の中心軸と偏心して配置した
ことを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項3】
支持台に回転可能に支持された被駆動部材と、この被駆動部材を駆動する電磁駆動機構を備えた電磁アクチュエータにおいて、
上記電磁駆動機構には上記被駆動部材に固定された可動部材と、この可動部材に対向して設置された固定部材とを備え、
上記可動部材には可動方向に着磁された第1の永久磁石を設けるとともに、
上記固定部材には第1の永久磁石に対して上記可動方向で反発するように着磁された第2の永久磁石及びこの第2の永久磁石と協働して作用するようにコア内に磁束を発生させるコイルを設置し、
上記第1の永久磁石の磁極方向中心軸を上記電磁駆動機構の中心軸と偏心して配置した
ことを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項4】
支持台に回転可能に支持された被駆動部材と、この被駆動部材を駆動する電磁駆動機構を備えた電磁アクチュエータにおいて、
上記電磁駆動機構には上記被駆動部材に固定された可動部材と、この可動部材に対向して設置された固定部材とを備え、
上記可動部材には可動方向に着磁された第1の永久磁石を設けるとともに、
上記固定部材には第1の永久磁石に対して上記可動方向で反発するように着磁された第2の永久磁石及びこの第2の永久磁石と協働して作用するようにコア内に磁束を発生させるコイルを設置し、
上記コアの中心軸を上記電磁駆動機構の中心軸と偏心して配置した
ことを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項5】
支持台に回転可能に支持された被駆動部材と、この被駆動部材を駆動する電磁駆動機構を備えた電磁アクチュエータにおいて、
上記電磁駆動機構には上記被駆動部材に固定された可動部材と、この可動部材に対向して設置された固定部材とを備え、
上記可動部材には可動方向に着磁された第1の永久磁石を設けるとともに、
上記固定部材には第1の永久磁石に対して上記可動方向で反発するように着磁された第2の永久磁石及びこの第2の永久磁石と協働して作用するようにコア内に磁束を発生させるコイルを設置し、
上記コイルの磁界方向の中心軸を上記電磁駆動機構の中心軸と偏心して配置した
ことを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項6】
上記コアは磁束を発生させる筒状コイルの内径に挿入された棒状鉄心部と、上記筒状コイルの外周部分を取り囲むコイル外囲部とを有することを特徴とする請求項2乃至5のいずれか一つに記載の電磁アクチュエータ。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
従来のレーダ駆動用電磁アクチュエータは、例えば特許文献1に示されるように、可動部材9a,9bに設置された第1の永久磁石11a,11bが、固定部材10a,10bに設置された第2の永久磁石12a,12bの反発力と、コイル15a,15bとコア14a,14bによる電磁石の反発力、または吸引力によって駆動されるように構成することによって、反射ミラー1を揺動し、第1の永久磁石11a,11bに対向して第2の永久磁石12a,12bおよびコア14a,14bが配置されていることにより、可動部への配線が無いので耐久性が向上でき、質量の大きい可動コイルや可動コアが無いので可動部材9a,9bを軽量化できる。
【0003】
【特許文献1】特開2004−7882号公報(図1)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来のレーダ駆動用電磁アクチュエータは以上のように構成されているので、第1の永久磁石11a,11bと第2の永久磁石12a,12b間の反発磁気力を大きくできる為、揺動角を大きく設定した場合でも、コイル15a,15bに励磁電流を与え発生させる電磁力に対して反発磁気力が保持され吸着することなく被駆動部材1が正確に揺動駆動される。
また、上記の反発磁気力の増加分は、コイル15a,15bの巻回数と線径を大きくし、励磁電流も増加させる事で充分な駆動力を得る事ができるとしている。
しかし、第1の永久磁石11a,11bと第2の永久磁石12a,12b間の反発磁気力を大きくすることは、コイル15a,15bの電磁力効率を向上させることになり、巻回数と線径を増加させ、結果的にコイルのサイズ及びレーダ駆動用電磁アクチュエータ全体のサイズを大きくすることにつながる。
【0005】
この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、磁気反発力増加分によるコイル磁気効率力アップをコイルサイズを大きくすることなく達成でき、低コストで工作することができる電磁アクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この発明は、支持台に回転可能に支持された被駆動部材と、この被駆動部材を駆動する電磁駆動機構を備えた電磁アクチュエータにおいて、上記電磁駆動機構には上記被駆動部材に固定された可動部材と、この可動部材に対向して設置された固定部材とを備え、上記可動部材には上記被駆動部材の可動方向に着磁された第1の永久磁石を設けるとともに、上記固定部材には磁束を発生させる筒状コイルと、この筒状コイルの内径に挿入された棒状鉄心部と、上記筒状コイルの外周部分を取り囲むコイル外囲部とを有するコアと、このコアの棒状鉄心部の上端部に配置され、上記第1の永久磁石に対して上記可動方向で反発するように着磁された第2の永久磁石を設けたものである。
【発明の効果】
【0007】
この発明の電磁アクチュエータによれば、コイルサイズをアップさせず、コイル励磁電流も増加させる事なく充分な駆動力を得られ、被駆動部材を正確に駆動でき、装置の性能の向上が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図1はこの発明の実施の形態1によるレーダ駆動用電磁アクチュエータを示す断面図、図2は電磁アクチュエータの励磁回路図、図3は電磁アクチュエータの特性図である。
図において、この電磁アクチュエータは、被駆動部材として例えば自動車に搭載されるレーダの反射ミラー1を駆動するものである。
【0009】
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1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。
【0010】
反射ミラー1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2を設け、この支点2を中心に揺動可能に支持されている。
支点2はベアリング3で回転可能に支持された回転軸4で構成されており、この回転軸4を中心にして、反射ミラー1が回転可能に支持される。ベアリング3はプレート5上に載置された支持台6に固定されている。支持台6上には、反射ミラー1の位置を検出するための位置センサ7が付設されている。この位置センサ7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構成されている。
【0011】
図1の電磁アクチュエータにおいては、反射ミラー1の左右両側に一対の電磁駆動機構8A,8Bが設けられている。
第1の電磁駆動機構8Aは、反射ミラー1の支点2の右側に配置され、その右端部を駆動し、また第2の電磁駆動機構8Bは反射ミラー1の支点2の左側に配置され、その左端部を駆動する。
これらの電磁駆動機構8A,8Bは互いに同じ構成を有し、それぞれ可動部材9a,9bと固定部材10a,10bを有している。
【0012】
各電磁駆動機構8A,8Bの各可動部材9a,9bは、被駆動部材である反射ミラー1に取り付けられた可動側の第1の永久磁石11a,11bを有する。この第1の永久磁石11a,11bは円柱状に作られた磁石であり、可動方向に着磁されており、上側がS極、下側がN極に着磁され、S極側を反射ミラー1に接合して取り付けられている。
これに対して、N極側を反射ミラー1に接合するように構成してもよい。
【0013】
電磁駆動機構8A,8Bの各固定部材10a,10bは、各可動部材9a,9bに対向して配置される。この各固定部材10a,10bは、支持台6を載せたプレート5の左右両側上に固定される。このプレート5は磁性材料及び非磁性材料で、例えば鉄板で作られている。
各固定部材10a,10bは、固定側の第2の永久磁石12a,12bを有する。この第2の永久磁石12a,12bは、例えば円柱状に作られた磁石であり、可動方向に着磁されており、上側がN極、下側がS極に着磁されている。尚、第2の永久磁石12a,12bは、リング状に作られた磁石でもよい。
【0014】
この各電磁駆動機構8A,8Bの第2の永久磁石12a,12bは、各電磁駆動機構8A,8Bの可動側の各第1の永久磁石11a,11bと対向する位置に配置されている。
そして可動側の第1の永久磁石11a,11bのN極が反射ミラー1に接合されるように構成される場合には、固定側の第2の永久磁石12a,12bもそれに合わせて、上側がS極、下側がN極に着磁される。
【0015】
各電磁駆動機構8A,8Bの固定部材10a,10bは、さらに樹脂で作られたボビン13a,13b、磁性体で作られたコア14a,14b、およびコイル15a,15bを有する。ボビン13a,13bは、第2の永久磁石12a,12bとプレート5の間に設けられ、内側にコア14a,14bを保持する。
このコア14a,14bは、中心部に円柱状の棒状鉄心部16a,16bを有しコイル15a,15bの外周部分を取り囲む円筒状のコイル外囲部14c,14dで構成された構造であり、第1の永久磁石11a,11bのN極とプレート5の間に配置され、コア14a,14bの中心部上端には、円柱状の第2の永久磁石12a,12bが設置され、第2の永久磁石12a,12bとコア14a,14bが同心状に固定されている。
尚、コア14a,14bは、上端に段部を有する円形断面の棒状鉄心部を有する構造としてもよい。
ボビン13a,13bはコア14a,14bの外周に巻枠17a,17bを有し、この巻枠17a,17bにコイル15a,15bが巻回されている。
なお18a,18bは、コイル15a,15bに対する接続リード線であり、コイル15a,15bはこれらの接続リード線18a,18bを経て、励磁回路に接続される。
以上の各構成部品の中心軸は、図1に図示される各電磁駆動機構8A、8Bの各中心軸8Cに整列して配置されている。
なお、各電磁駆動機構8A、8Bの各中心軸8Cとは、第1及び第2の永久磁石11a,12a及び11b,12bによる静止時の磁気反発力の作用方向(左右の磁気バランス作用方向)における中心軸をいう。
【0016】
各電磁駆動機構8A,8Bの各固定部材10a,10bは、それぞれの可動部材9a,9bに対して第1,第2の2つの磁気力F1,F2を加えた磁気力F0を与える。
第1の磁気力F1は、第1の永久磁石11a,11bのN極と第2の永久磁石12a,12bのN極が向き合っているために、可動部材9a,9bを固定部材10a,10bから引き離す方向に発生する反発磁気力である。
この反発磁気力は、第1の永久磁石11a,11b、第2の永久磁石12a,12bが永久磁石であるために、常時一定の磁気力である。
【0017】
各固定部材10a,10bから対応する各可動部材9a,9bに対して与えられる第2の磁気力F2は、コイル15a,15bによって発生される電磁力である。コイル15a,15bは、コア14a,14bの中心軸から棒状鉄心部16a,16b及びコイル15a,15bの外囲部14c、14dに効率よく磁束を発生させ、この磁束に基づいて可動部材9a,9bに与えられる磁気力F2は、コイル15a,15bに流れる励磁電流の方向と大きさに対応して、その電磁力の方向と大きさが制御される。
コイル15a,15bにある方向の励磁電流を流せば、このコイル15a,15bによる磁気力F2は、第2の永久磁石12a,12bと同方向に、すなわち可動部材9a,9bを固定部材10a,10bから引き離す方向に可動部材9a,9b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。
【0018】
コイル15a,15bの励磁電流の方向を上記と逆にすれば、コイル15a,15bによる磁気力F2は、第2の永久磁石12a,12bによる反発力とは逆に、可動部材9a,9bを固定部材10a,10b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。
第2の永久磁石12a,12bによる反発方向の磁気力F1の方向を正方向とすると、加算された磁気力F0はF0=F1±F2となり、コイル15a,15bの励磁電流の方向と大きさを変えることによって、加算磁気力F0を幅広く制御することができる。
反射ミラー1は、各電磁駆動機構8A,8Bからの加算磁気力F0のバランスで、その向きまたは角度が制御される。
【0019】
また、第1の永久磁石11a,11bに対向して、第2の永久磁石12a,12bおよびコア14a,14bが配置されていることも重要である。
即ち、第2の永久磁石12a,12bによる磁束と、コイル15a,15bによる電磁石の磁束をより有効に第1の永久磁石11a,11bに与えて、励磁電流による制御性能を向上させることができる。
また、揺動角を大きくした場合、可動部材9a,9bと固定部材10a,10bの距離が小さくなる側のコイル15a,15bによる磁気力F2は、第2の永久磁石12a,12bによる反発力とは逆の吸引する方向の電磁力が大きくなるが、第2の永久磁石12a,12bの反発力により、第1の永久磁石11a,11bとコア14a,14bが吸着することがなく、揺動角を大きくしても、反射ミラー1を正確に駆動できる。
【0020】
図2は電磁駆動機構8A,8Bの各コイル15a,15b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19,20を有し、これらの各スイッチング回路19,20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19は、一対のスイッチ素子Tr1,Tr2を含み、これらのスイッチ素子Tr1,Tr2は例えばNPN形のパワートランジスタで構成される。
【0021】
スイッチ素子Tr1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19の出力端子21に接続されている。
スイッチ素子Tr2のコレクタは、出力端子21に、またそのエミッタは負極端子E2にそれぞれ接続されている。スイッチング回路20は一対のスイッチ素子Tr3,Tr4を含み、これらはNPN形パワートランジスタで構成される。
【0022】
スイッチ素子Tr3のコレクタは正極端子E1に、そのエミッタはスイッチング回路20の出力端子22にそれぞれ接続されている。
又、スイッチング素子Tr4のコレクタは出力端子22に、またそのエミッタは負極端子E2にそれぞれ接続されている。
更に、スイッチ素子Tr1〜Tr4として、パワーFETとよばれる電界効果トランジスタを使用することもできる。
【0023】
電磁駆動機構8A,8Bの各コイル15a,15bは、スイッチング回路19の出力端子21と、スイッチング回路20の出力端子22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Tr2,Tr3がオフとなり、スイッチ素子Tr1,Tr4がオンとなった第1の状態では、各コイル15a,15bに、出力端子21から出力端子22に向かって、各コイル15a,15bに直列に電流が流れ、逆にスイッチ素子Tr1,Tr4がオフとなり、スイッチ素子Tr2,Tr3がオンとなった第2の状態では、出力端子22から出力端子21に向かって、各コイル15a,15bに電流が流れる。
各コイル15a,15bの励磁特性は、各コイル15a,15bにおいてPで示した部分が正極を示しており、各コイル15a,15bは互いに逆方向にコイルが巻回されている。
【0024】
このため、直列接続された各コイル15a,15bに流れる電流によって、電磁駆動機構8A,8Bの一方側、例えば電磁駆動機構8Aのコイル15aが、その第2の永久磁石12aと同極性となり、その可動部材9aに反発力(+F2)を与えるときには、他方の電磁駆動機構8Bのコイル15bは、その第2の永久磁石12bとは逆極性となり、その可動部材9bに吸引力(−F2)を与える。この場合、電磁駆動機構8Aの加算磁気力はF0=F1+F2、電磁駆動機構8Bの加算磁気力はF0=F1−F2となる。
【0025】
第1の永久磁石11a,11bと第2の永久磁石12a,12bとを接近させると、過大な反発力がえられるので、コイル15a,15bによる電磁力F2の大きさは、磁気力F1の大きさより小さい範囲で調整される。
したがって、各電磁駆動機構8A,8Bはともに、可動部材9a,9bに反発力を与える範囲で調整される。例えばスイッチ素子Tr1,Tr4がオンとなる第1の状態において、一方の電磁駆動機構8Aの加算磁気力F0=F1+F2が、第2の永久磁石12aによる反発力F1を増大させるときには、他方の電磁駆動機構8Bの加算磁気力F0=F1−F2は、その第2の永久磁石12bから発生する可動部材9bへの反発力F1を減少させるように調整される。
【0026】
図1に示した電磁アクチュエータにおいて、第1の電磁駆動機構8Aによる反発力が増大し、第2の電磁駆動機構8Bによる反発力が減少すると、反射ミラー1は回転軸4を中心に、反時計方向に回動される。
このとき、第1の電磁駆動機構8Aの第1の永久磁石11aと第2の永久磁石12aおよびコア14aの間隔が大きくなるので、磁気力F1,F2の各反発力の絶対値は小さくなる。
反対に第2の電磁駆動機構8Bの、第1の永久磁石11bと第2の永久磁石12bおよびコア14bの間隔が小さくなるので、F1の反発力,F2の吸引力の各絶対値は大きくなる。
これによって、電磁駆動機構8Aの加算磁気力F0=F1+F2と、電磁駆動機構8Bの加算磁気力F0=F1−F2が釣合うようになる角度まで反射ミラー1は回動する。
【0027】
この回動角度は、コイル15a,15bに流れる励磁電流により一次的に決定されるので、コイル15a,15bに流れる励磁電流を制御することにより、反射ミラー1の揺動角度を制御できる。
このときの特性を図3に示す。図3に示すように、コイル15a,15bに流れる励磁電流の増加に伴って、反射ミラー1の揺動角がリニアに増加している。スイッチ素子Tr2,Tr3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1は時計方向に回動される。いずれにせよ、反射ミラー1は、2つの電磁駆動機構8A,8Bのコイル15a,15bに流れる励磁電流によって、その向きまたは角度が調整される。
【0028】
各電磁駆動機構8A,8Bのコイル15a,15bの励磁電流の大きさは、例えば各スイッチ素子Tr1〜Tr4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Tr1,Tr4がオンする第1の状態において、その単位時間にこれらのスイッチ素子Tr1,Tr4がオンする比率を変化すると、そのオン時間比率に応じた大きさの励磁電流が各コイル15a,15bに供給される。同様に、スイッチ素子T,Tr3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Tr2,Tr3の単位時間当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、各スイッチ素子各Tr1〜Tr4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。
【0029】
本実施形態による電磁アクチュエータは、一対の電磁駆動機構8A,8Bの各コイル15a,15bの励磁電流により、反射ミラー1の揺動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、電磁アクチュエータを高速で駆動する場合には、位置センサ7からの信号によってコイル15a,15bに流れる励磁電流をフィードバック制御することもできる。このフィードバック制御は、各スイッチ素子Tr1〜Tr4のベース駆動電流を制御することによって行われる。
【0030】
又、電磁駆動機構8A,8Bの各コイル15a,15bは、スイッチング回路19の出力端子21と、スイッチング回路20の出力端子22との間に、互いに直列に接続された場合について説明したが、電磁駆動機構8A,8Bの各コイル15a,15bは、スイッチング回路19の出力端子21と、スイッチング回路20の出力端子22との間に、互いに並列に接続してもよい。
【0031】
更に、電磁駆動機構8A,8Bの各コイル15a,15bは、互いに独立して励磁される場合であってもよい。また、上記の電磁アクチュエータでは、1つの被駆動部材(反射ミラー1)を、一対の電磁駆動機構8A,8Bで駆動するものについて説明したが、駆動機構の数を変更してもよい。
例えば、被駆動部材がベアリング3で揺動可能に支持されたものを、球面軸受を用いることによって、あらゆる方向に揺動可能に構成し、その支点2を通る2軸上に、支点2の両側に合計4つの電磁駆動機構を配置するようにしてもよい。
【0032】
以上のように本実施形態に係るレーダ駆動用電磁アクチュエータによれば、支持台6に回転可能に支持された被駆動部材と、この被駆動部材を駆動する電磁駆動機構8A,8Bを備えた電磁アクチュエータにおいて、電磁駆動機構8A,8Bには被駆動部材に固定された可動部材9a,9bと、この可動部材9a,9bに対向して設置された固定部材10a,10bとを備え、可動部材9a,9bには被駆動部材の可動方向に着磁された第1の永久磁石11a,11bを設けるとともに、固定部材10a,10bには磁束を発生させる筒状コイル15a,15bと、この筒状コイル15a,15bの内径に挿入された棒状鉄心部16a,16bと、筒状コイル15a,15bの外周部分を取り囲むコイル外囲部14c,14dとを有するコア14a,14bと、このコア14a,14bの棒状鉄心部16a,16bの上端部に配置され、第1の永久磁石11a,11bに対して上記可動方向で反発するように着磁された第2の永久磁石12a,12bを設けた構造としたので、磁気回路を効率的に構成して可動部材9a、9bの第1の永久磁石11a,11bに影響する磁気力を大きくすることができる。
よって、揺動角を大きく設定する場合や第1の永久磁石11a,11bと第2の永久磁石12a,12b間の設定距離を小さくする場合、第1の永久磁石11a,11bと第2の永久磁石12a,12b間の磁気反発力が大きくなっても、コイル15a,15bの巻回数と線径を増加させることなく対応できる為、コイルサイズをアップさせず、コイル励磁電流も増加させる事なく充分な駆動力を得られ、被駆動部材を正確に駆動できる。
また、コア14a,14bは、上端に段部を有する円形断面の棒状鉄心部16a,16bとコイル15a,15bの外囲部14c,14dで構成された構造である為、位置センサ7が磁気を利用した磁気センサで構成される場合、コイル15a,15bから発生する漏洩磁界をシールドする効果を有し、反射ミラー1の駆動時におけるコイル15a,15bからの磁界影響をなくすことができるため、装置の性能の向上が図られる。
【0033】
実施の形態2.
図4はこの発明の実施の形態2によるレーダ駆動用電磁アクチュエータを示す断面図である。第2の永久磁石12c,12dの磁極方向中心軸12eは電磁駆動機構8A,8Bの中心軸8Cと偏心して配置されている。
【0034】
先ず本実施形態である第2の永久磁石12c,12dが電磁駆動機構の各中心軸8Cから偏心されて配置されている場合の特性を図4及び図5で説明する。
図5は図4から反射ミラー1に設置されて可動する第1の永久磁石と固定部材である第2の永久磁石で構成される磁気反発力について図示の左側である電磁駆動機構8Bについて記述する。
【0035】
A.本実施形態の第2の永久磁石12bの偏心がなく、反射ミラー1が揺動していない場合。
第1の磁気力である前述のF1は、第1の永久磁石11bのN極と第2の永久磁石12bのN極が対向して電磁駆動機構の中心軸8C上で向き合っているため、可動部材9bを固定部材10bから引き離す方向に発生する反発磁気力は、ある一定の磁気力で反射ミラー1を水平に保持している。
【0036】
B.本実施形態の第2の永久磁石12bの偏心がなく、反射ミラー1が揺動した場合。
反射ミラー1が揺動した場合、反射ミラー1の第1の永久磁石11bは、支点2を中心に反射ミラー1の揺動角と同等の傾きをもって第2の永久磁石12bに接近する。
この時の第1の永久磁石位置が11gであり、磁気力はN極磁極底面から垂直に延びた矢印11hであり、揺動していない時の磁気力11fに対して磁気力が大きくなり、第2の永久磁石12bに及ぼす磁気力成分は11kとなる。
これは、揺動角が大きくなるほど第1の永久磁石11bが、電磁駆動機構の中心軸8Cから支点2方向(中心軸側の内側)に移動することになり、固定部材である第2の永久磁石12bに作用する磁気力は上記の回転移動がない場合に比べ相対的に減少することになる。
【0037】
C.本実施形態である第2の永久磁石12bが偏心し、反射ミラー1が揺動した場合。
第1の永久磁石11bの回転特性は、上記第2の永久磁石12bの偏心がない場合と同等であり、反射ミラー1が揺動した場合、反射ミラー1の第1の永久磁石11bは、第2の永久磁石12bに接近する。この時第1の永久磁石11gの第2の永久磁石に及ぼす磁気力成分は11kとなる。この磁気力中心11kに第2の永久磁石位置を回転中心である支点2側に偏心させた12d位置は、第1と第2の永久磁石から構成される反発磁気力を増加させる方向となる。
またその反対に第2の永久磁石位置を回転中心である支点2側から遠ざけて偏心させた場合は第1と第2の永久磁石11b,12bから構成される反発磁気力を減少させる方向となる。
上述の第2の永久磁石12bが回転中心から遠ざかる方向に偏心した場合、第1と第2の永久磁石11b,12b間の磁気反発力減少に加え、第2の永久磁石12bが偏心して配置されたことによりコイル15bの中心位置も同様にずれることになる。よって、コイル15a,15bによって発生される電磁力である第2の磁気力F2の電磁力は第1の永久磁石に影響しやすくなるため磁気力の効率化を二重に高めることできる。
【0038】
よって、本実施形態2の図4のように第2の永久磁石12c,12dの磁極方向中心軸12eが、電磁駆動機構の中心軸8Cと回転中心である支点2との基準距離を長くさせるように偏心して配置されている場合、揺動角を更に大きく設定すると、電磁駆動機構の中心軸8C上にある第1の永久磁石11a,11bの磁極中心軸と第2の永久磁石12a,12bの磁極中心軸が偏心していない場合に比べ、反発磁気力F1の減少が生じ、コイル15a,15bによる第2の磁気力F2を第1の磁気力F1と相対させると増加する方向となるため、コイル15a,15bの巻回数と線径を増加させることなく対応できる。
よってコイルサイズアップをさせず、コイル励磁電流も増加させる事なく充分な駆動力を得られ、被駆動部材1を正確に駆動でき、装置の性能の向上が図られる。
よってコイルサイズアップをさせず、コイル励磁電流も増加させる事なく充分な駆動力を得られ、被駆動部材である反射ミラー1を正確に駆動できでき、装置の性能の向上が図られる。
なお、電磁駆動機構の中心軸8Cと回転中心である支点2との基準距離は、主に可動部材である反射ミラー1のサイズによって決定される値であるが、装置全体のサイズや個々の構成部品のサイズによっても制約を受ける。
【0039】
実施の形態3.
図6はこの発明の実施の形態3によるレーダ駆動用電磁アクチュエータを示す断面図である。第1の永久磁石11c,11dの磁極方向中心軸は電磁駆動機構8A,8Bの中心軸8Cに対して回転中心である支点2方向に偏心して配置されている。
【0040】
前述の第一の磁気力F1である第1の永久磁石11c,11dと第2の永久磁石12a,12b間に発生する反発磁気力は、反射ミラー1が揺動した場合、反射ミラー1の第1の永久磁石11c,11dは、支点2を中心に反射ミラー1の揺動角と同等の傾きをもって第2の永久磁石12b,12cに接近する。第1の永久磁石11c,11dは、支点2を中心に反射ミラー1と回転するため、揺動しない場合に比べ磁石位置は、更に回転中心よりに移動することになる。これは、実施形態2で説明した第2の永久磁石が回転中心から遠ざかる方向に偏心した場合と反発磁気力作用は類似しているが、本実施の場合、
揺動角と同等の変化をする第1の永久磁石11c,11dの回転中心である支点2からのストロークを直接変化させることができるため磁気反発力の感度調整が容易である。
また、第1の永久磁石11c,11dと コイル15a,15bとの位置は直接対向していないため、コイル15a,15bで発生される電磁力の影響を受けにくく、第1の磁気力F1である第1の永久磁石11c,11dと第2の永久磁石12a,12b間に発生する反発磁気力のみを効果的に変化させることができる。
【0041】
よって、本実施形態3の第1の永久磁石11c,11dの磁極方向中心軸11eが、電磁駆動機構の中心軸8Cと回転中心である支点2との基準距離を短くさせ偏心して配置されている場合、揺動角を更に大きく設定すると、電磁駆動機構の中心軸8C上にある第1の永久磁石11c,11d磁極中心軸と第2の永久磁石12a,12bの磁極中心軸が偏心していない場合に比べ、反発磁気力F1の減少が生じ、コイル15a,15bによる第2の磁気力F2を第1の磁気力F1と相対させると増加する方向となるため、コイル15a,15bの巻回数と線径を増加させることなく対応できる。
よってコイルサイズアップをさせず、コイル励磁電流も増加させる事なく充分な駆動力を得られ、被駆動部材である反射ミラー1を正確に駆動できる。
【0042】
以上のように本実施形態に係るレーダ駆動用電磁アクチュエータによれば、第1の永久磁石11c,11dの磁極方向中心軸は電磁駆動機構の中心軸8Cに対して回転中心である支点2方向に偏心して配置されているので、揺動角と同等の変化をする第1の永久磁石11c,11dの回転中心である支点2からのストロークを直接変化させることができるため磁気反発力の感度調整が容易である。よってコイル15a,15bの巻回数と線径を増加させることなく対応でき、コイルサイズアップをさせず、コイル励磁電流も増加させる事なく充分な駆動力を得られ、被駆動部材1を正確に駆動でき、装置の性能の向上が図られる。
【0043】
実施の形態4.
図7はこの発明の実施の形態4によるレーダ駆動用電磁アクチュエータを示す断面図である。コア14c、14dの中心軸14eは電磁駆動機構8A,8Bの中心軸8Cに対して、回転中心である支点2側に偏心して配置されており、また、第1の永久磁石11a,11bと コア14c,15dとの位置は直接対向していないため、前述の第1の磁気力F1である第1の永久磁石11a,11bと第2の永久磁石12a,12b間に発生する反発磁気力には直接影響を与えない。そのためコイル15a,15bで発生される電磁力である第2の磁気力F2のみを効果的に変化させることができる。
揺動角が大きくなると第1の永久磁石11bが、電磁駆動機構の中心軸8Cから支点2方向(中心軸側の内側)に移動することは上述であるが、コア14c、14dの中心軸は電磁駆動機構の中心軸8Cに対して、回転中心である支点2側に位置していることは、コイル15a,15bによって発生される電磁力である第2の磁気力F2の作用点を第1の永久磁石11a,11bの重心付近に近づけることになり、第1の永久磁石に磁気力を効率よく与えることができる。
【0044】
よって、本実施形態4のコア14c,14dの磁極方向中心軸14eが、電磁駆動機構の中心軸8Cと回転中心である支点2との基準距離を短くさせるように偏心して配置されている場合、揺動角を更に大きく設定すると、電磁駆動機構の中心軸8C上にあるコア14c,14dの中心軸が偏心していない場合に比べ、磁気力F2の増加が生じ、コイル15a,15bによる第2の磁気力F2を第1の磁気力F1と相対させると増加する方向となるため、コイル15a,15bの巻回数と線径を増加させることなく対応できる。
よってコイルサイズアップをさせず、コイル励磁電流も増加させる事なく充分な駆動力を得られ、被駆動部材である反射ミラー1を正確に駆動できる。
【0045】
以上のように本実施形態に係るレーダ駆動用電磁アクチュエータによれば、コア14c、14dの中心軸は電磁駆動機構の中心軸8Cに対して、回転中心である支点2側に偏心して配置されているので、前述の第1の磁気力F1である第1の永久磁石11a,11bと第2の永久磁石12a,12b間に発生する反発磁気力には直接影響を与えない。そのためコイル15a,15bで発生される電磁力である第2の磁気力F2のみを効果的に変化させることができる。また偏心させる為にコアのみの形状変更(鍵型等)、若しくは位置移動で可能なので設計的な効率が図れるのは勿論、装置の性能の向上が図られる。
【0046】
実施の形態5.
図7はこの発明の実施の形態5によるレーダ駆動用電磁アクチュエータを示す断面図である。コイル15c、15dの中心軸15eは電磁駆動機構8A,8Bの中心軸8Cに対して、回転中心である支点2側に偏心して配置されており、また、第1の永久磁石11a,11bと コイル15c、15dとの位置は直接対向していないため、前述の第1の磁気力F1である第1の永久磁石11a,11bと第2の永久磁石12a,12b間に発生する反発磁気力には直接影響を与えない。そのためコイル15a,15bで発生される電磁力である第2の磁気力F2のみを効果的に変化させることができる。
揺動角が大きくなると第1の永久磁石11bが、電磁駆動機構の中心軸8Cから支点2方向(中心軸側の内側)に移動することは上述であるが、コイル15c、15dの中心軸は電磁駆動機構の中心軸8Cに対して、回転中心である支点2側に位置していることは、コイル15a,15bによって発生される電磁力である第2の磁気力F2の作用点を第1の永久磁石11a,11bの重心付近に近づけることになり、第1の永久磁石に磁気力を効率よく与えることができる。またコイル位置自体を電磁駆動機構の中心軸8Cから偏心させる事は、コイル15a,15bによって発生される電磁力である第2の磁気力F2の位置を変更することであり、実施の形態4のコア偏心に比べ効果的に作用させる事ができる。
【0047】
よって、本実施形態5のコイル15c、15dの磁極方向中心軸が、電磁駆動機構の中心軸8Cと回転中心である支点2との基準距離を短くさせるように偏心して配置されている場合、揺動角を更に大きく設定すると、電磁駆動機構の中心軸8C上にあるコイル15c、15dの中心軸が偏心していない場合に比べ、磁気力F2の増加が生じ、コイル15a,15bによる第2の磁気力F2を第1の磁気力F1である磁気反発力と相対させると増加する方向となるため、コイル15c,15dの巻回数と線径を増加させることなく対応できる。
よってコイルサイズアップをさせず、コイル励磁電流も増加させる事なく充分な駆動力を得られ、被駆動部材である反射ミラー1を正確に駆動できる。
【0048】
以上のように本実施形態に係るレーダ駆動用電磁アクチュエータによれば、コイル15c、15dの中心軸15eは電磁駆動機構の中心軸8Cに対して、回転中心である支点2側に偏心して配置されているので、コイル位置自体を電磁駆動機構の中心軸8Cから偏心させる事は、コイル15a,15bによって発生される電磁力である第2の磁気力F2の位置を変更することであり、実施の形態4のコア偏心に比べ効果的に作用させる事ができる。またコイル自体の変更は必要なく位置決め位置のみの対応で可能であり、装置の性能の向上が図られる。
【0049】
尚、上記実施の形態2乃至5において、コア14a,14bは実施の形態1の中心部に円柱状の棒状鉄心部16a,16bを有し、コイル15a,15bの外囲部14c,14dで構成された構造にしてもよいし、特許文献1と同様に上端に段部を有する円形断面の棒状鉄心でも良く、第2の第2の永久磁石12a,12bの形状はそれとカップリングするリング形状でもよい。
【図面の簡単な説明】
【0050】
【図1】この発明の実施の形態1によるレーダ駆動用電磁アクチュエータを示す断面図である。
【図2】電磁アクチュエータの励磁回路図である。
【図3】電磁アクチュエータの特性図である。
【図4】この発明の実施の形態2によるレーダ駆動用電磁アクチュエータを示す断面図である。
【図5】この発明の実施の形態2によるレーダ駆動用電磁アクチュエータの動作を説明するための要部断面図である。
【図6】この発明の実施の形態3によるレーダ駆動用電磁アクチュエータを示す断面図で
【図7】この発明の実施の形態4によるレーダ駆動用電磁アクチュエータを示す断面図である。
【図8】この発明の実施の形態5によるレーダ駆動用電磁アクチュエータを示す断面図である。
【符号の説明】
【0051】
1 反射ミラー、2 支点、6 支持台、8A,8B 電磁駆動機構、9a,9b 可動部材、10a,10b 固定部材、11a,11b 第1の永久磁石、12a,12b 第2の永久磁石、14a,14b コア、15a,15b コイル、16a,16b 棒状鉄心部、11e 第1の永久磁石の磁極方向中心軸、12e 第2の永久磁石の磁極方向中心軸、14e コアの中心軸、15e コイルの磁極方向中心軸。






 

 


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