(57)【要約】      （修正有）【課題】回転部材の基準に対してマグネットの磁極の位置を規定したアクチェータを提供する。【解決手段】軸を有する回転部材に取り付けられたロータフレーム２７と、そのロータフレームの円筒垂下部３２の内周側に取り付けられたマグネット２８をもつロータと、前記マグネット面に対向する位置で軸受ハウジング３５に固定されたステータコア３４を備えた回転型ブラシレスモータを使用したアクチュエータにおいて、ロータフレーム円筒部の変化部３３内側の一部に設けた切り起こし部と円筒形状マグネット円筒端面部の凹部欠損部を挿入係合させる。【選択図】  図３
2004248393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸を有する回転部材に取り付けられたロータフレームと、そのロータフレームの円筒垂下部の内周側に取り付けられたマグネットと、軸を回転自在に軸支する軸受ハウジング、その軸受ハウジングが固定されたステータベースと、前記マグネット面に対向する位置に配置されかつ軸受ハウジングに固定されたステータコアとを備えた回転型ブラシレスモータを使用したアクチュエータにおいて、絶縁されたステータコアには巻線が巻回処理され、ステータベースの決められた回転位置にステータコアを配置することで、ステータベースに対して巻線を巻回したステータコアのティースの相を設定し、ロータフレームには回転部材と取付基準を設け、ロータフレームに設けられた取付基準を基にマグネットの極性を合わせて取り付けたことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
ロータフレームには回転部材と取付基準用の長穴を設け、その長穴を基準にしてロータフレームの外周垂下部の一部に内側での切り起こし部を形成し、円筒形状のマグネットには円筒端面部に凹部の欠損部を設け、その凹部欠損部を基準に着磁を行い、その凹部欠損部を基準にした磁極を形成し、前記ロータフレームの切り起こし部と前記マグネットの凹部欠損部を嵌合させたロータフレームの長穴を基準にして回転部材の取付基準に取り付けたことを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ。
【請求項３】
ロータフレームには回転部材と取付基準用の長穴を設け、その長穴を基準にしてロータフレームの外周垂下部端面の一部に凹部の欠損部を形成し、円筒形状のマグネットには円筒端面部に凹部の欠損部を設け、その凹部欠損部を基準に着磁を行い、その凹部欠損部を基準にした磁極を形成し、前記ロータフレームの凹部欠損部と前記マグネットの凹部欠損部を合わせてロータフレームのマグネットを固定し、ロータフレームの長穴を基準にして回転部材の取付基準に取り付けたことを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転型ブラシレスモータのステータコアの位置をベースに対して設定し、ロータマグネットの磁極の位置を規定したアクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のアウターロータ型のブラシレスモータはロータがエンドレスに回転するということで、モータフレームに対してマグネットの磁極の極性を合わせることはなされていない（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
ロータマグネットの磁極の位置は規制されないように、ステータコアについて特性的な問題で取付部材に対して規制した取付けはない。しかし、センサの位置との関係で規制されることがある（例えば、特許文献３、特許文献４参照）。
【０００４】
回転型のモータを数回転させて、目的物を動かす場合は、モータで直接に目的物を駆動するのではなく、モータの出力部に伝達機構部を構成して目的物を動かしている。モータには直接位置基準になる部材は取り付けずに、目的物を動かす機構部に近いところに位置基準部材を取り付けることが多い。その場合のモータではロータの駆動マグネットの極性を合わせることはなく、位置基準部材の検出器に合わせてモータの駆動電流や回転方向などをコントロールしている。カセットテープのポータブルプレーヤーなどの駆動機構部やフレキジブル磁気装置のヘッドの送り装置などは上記説明のモータをつけたアクチュエータに相当する。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１１２９５６号公報（第７頁、図１）
【特許文献２】
特許２７４３９１８号公報（第４頁、図１−４）
【特許文献３】
特開平１０−１７８７６８号公報（第４頁、図１）
【特許文献４】
特許２７２０６２３号公報（第５頁、図６）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成つまり、回転可能なモータを１回転しないアクチュエータに使用する場合、基準位置を設定するにあたってセンサを用いる構成では以下の課題がある。
（１）構造的にセンサをつけることは不可能であるために、アクチュエータを構成できない。
（２）センサをつけた場合でもモータ（アクチュエータ）の取付けには調整が必要になるために、作業的に複雑になる。
（３）目的物をモータで直接駆動することで、中間の駆動伝達部がないので、モータ側の調整誤差がそのまま目的物の位置誤差になる。
（４）モータでもロータ部とステータ部を別体として装置に組み立てる場合は、位置調整が不可能である。
（５）さらに、装置の部材の互換性がなくなる。
【０００７】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、揺動回転型のアクチュエータを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、
（１）回転型ブラシレスモータを使用したアクチュエータに使用する。
（２）絶縁されたステータコアには巻線が巻回処理され、ステータベースの決められた回転位置にステータコアを配置することで、ステータベースに対して巻線を巻回したステータコアのティースの相を設定する。
（３）ロータフレームには回転部材と取付基準を設け、ロータフレームに設けられた取付基準を基にマグネットの極性を合わせる。
（４）上記極性合わせの方法の一例として、ロータフレームには回転部材と取付基準用の長穴を設け、その長穴を基準にしてロータフレームの外周垂下部の一部に内側での切り起こし部を形成し、円筒形状のマグネットには円筒端面部に凹部の欠損部を設け、その凹部欠損部を基準に着磁を行い、その凹部欠損部を基準にした磁極を形成し、前記ロータフレームの切り起こし部と前記マグネットの凹部欠損部を嵌合させたロータフレームの長穴を基準にして回転部材の取付基準に取付ける。
（５）上記極性合わせの方法の一例として、ロータフレームには回転部材と取付基準用の長穴を設け、その長穴を基準にしてロータフレームの外周垂下部端面の一部に凹部の欠損部を形成し、円筒形状のマグネットには円筒端面部に凹部の欠損部を設け、その凹部欠損部を基準に着磁を行い、その凹部欠損部を基準にした磁極を形成し、前記ロータフレームの凹部欠損部と前記マグネットの凹部欠損部を合わせてロータフレームのマグネットを固定し、ロータフレームの長穴を基準にして回転部材の取付基準に取付ける。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、軸を有する回転部材に取り付けられたロータフレームと、そのロータフレームの円筒垂下部の内周側に取り付けられたマグネットと、軸を回転自在に軸支する軸受ハウジング、その軸受ハウジングが固定されたステータベースと、前記マグネット面に対向する位置に配置されかつ軸受ハウジングに固定されたステータコアとを備えた回転型ブラシレスモータを使用したアクチュエータにおいて、絶縁されたステータコアには巻線が巻回処理され、ステータベースの決められた回転位置にステータコアを配置することで、ステータベースに対して巻線を巻回したステータコアのティースの相を設定し、ロータフレームには回転部材と取付基準を設け、ロータフレームに設けられた取付基準を基にマグネットの極性を合わせて取付けたことを特徴とするアクチュエータとしたものであり、駆動するためにセンサをアクチュエータに直接取り付けることなく、ロータ部とステータ部を精度よく組立てることができるために、コンパクトなアクチュエータが可能となり、野外での携帯可能装置ができる。また、回転部材の取付基準に対してはマグネットの極性を合わせることで、基準位置からの回転による発生トルクのレベル値を正確に把握することができ、その発生トルクを制御トルクに使用可能な角度範囲が明確になり、制御性能が十分把握できるアクチュエータができるという作用を有する。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、ロータフレームには回転部材と取付基準用の長穴を設け、その長穴を基準にしてロータフレームの外周垂下部の一部に内側での切り起こし部を形成し、円筒形状のマグネットには円筒端面部に凹部の欠損部を設け、その凹部欠損部を基準に着磁を行い、その凹部欠損部を基準にした磁極を形成し、
前記ロータフレームの切り起こし部と前記マグネットの凹部欠損部を嵌合させたロータフレームの長穴を基準にして回転部材の取付基準に取付けたことを特徴とする請求項１記載のアクチュエータとしたものであり、ステータコアは取付台に対して決定した位置に固定されているために、マグネットの位置を把握することで、ロータ側の発生トルクが明確になる。そのマグネットの極性の位置と回転部材の取付基準とが請求項２記載の方法で正確に組み付けることができる。回転部材の取付基準に対してロータフレームの外周部の内側に形成した切り起こし部を組み付け、さらにマグネットの凹部欠損部に対して極性位置が確定したマグネットをその切り起こし部に係合する。したがって、回転部材の取付基準とマグネットの極性を合わせることで、基準位置からの回転による発生トルクのレベル値を正確に把握することができ、その発生トルクを制御トルクに使用可能な角度範囲が明確になり、制御性能が十分把握できるアクチュエータができるという作用を有する。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、ロータフレームには回転部材と取付基準用の長穴を設け、その長穴を基準にしてロータフレームの外周垂下部端面の一部に凹部の欠損部を形成し、円筒形状のマグネットには円筒端面部に凹部の欠損部を設け、その凹部欠損部を基準に着磁を行い、その凹部欠損部を基準にした磁極を形成し、前記ロータフレームの凹部欠損部と前記マグネットの凹部欠損部を合わせてロータフレームのマグネットを固定し、ロータフレームの長穴を基準にして回転部材の取付基準に取付けたことを特徴とする請求項１記載のアクチュエータとしたものであり、ステータコアは取付台に対して決定した位置に固定されているために、マグネットの位置を把握することで、ロータ側の発生トルクが明確になる。そのマグネットの極性の位置と回転部材の取付基準とが請求項３記載の方法で正確に組み付けることができる。回転部材の取付基準に対してロータフレームの外周部の端面部に凹部欠損部位置を明確にして組み付け、さらにマグネットの凹部欠損部に対して極性位置が確定したマグネットをそのロータフレームの凹部欠損部に合わせて固定する。したがって、回転部材の取付基準とマグネットの極性を合わせることで、基準位置からの回転による発生トルクのレベル値を正確に把握することができ、その発生トルクを制御トルクに使用可能な角度範囲が明確になり、制御性能が十分把握できるアクチュエータができるという作用を有する。
【００１２】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【００１３】
（実施例１）
実施例１は回転型モータを双眼鏡の手ぶれ補正機構用アクチュエータとして用いたものである。双眼鏡の手ぶれ防止機構が必要な場合は、ヨットの上や振動する乗り物の上で双眼鏡を使用すると、双眼鏡に伝わる振動の振幅が小さくても、視界の狭い双眼鏡では接眼レンズによる光束の射出角度拡大で像が劣化する。さらに倍率の高い双眼鏡ではわずかな振動でも光軸に対する光束の射出角度の変動が大きく、像を観測することができなくなる。双眼鏡に伝わる振動によって光軸に対する光束の射出角度が変動し観察される像が劣化することを防止する機構が双眼鏡に必要になる。
【００１４】
図１は手ぶれを防止する原理を説明するための原理図である。図１（ａ）は双眼鏡が目標物１と目２を結ぶ線に平行にある場合で正立プリズム３の光を真っ直ぐに通す図である。図１（ｂ）は双眼鏡の姿勢がずれても、正立プリズム３の姿勢さえ変わらなければ光線は目２に向かっている図である。
【００１５】
もう少し詳しく説明すると、双眼鏡における目標物のブレを補正するため、対物レンズ４と接眼レンズ５の間の光軸上に正立プリズム３を配し、この正立プリズム３を、回転慣性体が取り付けられたジンバル懸架手段上に固設し、双眼鏡が手ブレ等により振動しても正立プリズム３を略同一空間位置に保持して双眼鏡の目標物１のブレを防止するようにしたものである。
【００１６】
双眼鏡の光学装置の手ぶれ防止機構は２軸を制御しなくてはならない。その２軸を制御駆動するためにそれぞれにアクチュエータが必要となる。その２つのアクチュエータを使用した双眼鏡の手ぶれ機構を説明するための基本概念図を図２に示す。基本概念図は通常の双眼鏡系の構成とは異なるところがあるが概念説明のために光学装置の構成とする。
【００１７】
図２おいて、双眼鏡であるために対物レンズ、接眼レンズや正立プリズムは２個必要であるので、対物レンズを符号６、７とし、接眼レンズを符号８、９とし、正立プリズムを符号１０、１１とし、ジンバル懸架部材を符号１２、１３とし、アクチュエータを符号１４、１５とする。正立プリズム１０、１１の装着されているジンバル懸架部材１２、１３が筐体（図２には図示せず）に対して固定された状態では、目標物からの光が入る対物レンズ部の光学系光軸を符号１６、１７とし、目に近い接眼レンズ部の光学系光軸を符号１８、１９とする。
【００１８】
内側のジンバル懸架部材１３が外側のジンバル懸架部材１２に軸支されており、ジンバル懸架装置が内外２重の構造となっている。外側のジンバル懸架部材１２が装置の左右方向に延びる回動軸２０により上下方向の像ブレを補正するように回動するのに対し、内側のジンバル懸架部材１３は装置の上下方向に延びる回動軸２１により左右方向の像ブレを補正するように回動する。正立プリズム１０、１１は、この内側のジンバル懸架部材１３に装着されている。
【００１９】
また、外側ジンバル懸架部材１２の上側壁部の中央部分には角速度センサ２２が固設されており、一方、内側ジンバル懸架部材１３の前側壁部の中央部分には角速度センサ２３が固設されている。角速度センサ２２が、筐体の上下方向のブレに伴なって外側のジンバル懸架部材１２が矢印Ｂ方向に回動した場合に、この回転角速度ω１を検出するセンサであるのに対し、角速度センサ２３は、筐体の左右方向のブレに伴なって内側のジンバル懸架部材１３が矢印Ｄ方向に回動した場合に、この回転角速度ω２を検出するセンサである。
【００２０】
また、前記回動軸２０の一端には、上記検出角速度による速度フィードバック制御に加えて位置フィードバック制御を行なうため、回動軸２０の回転角度θ１を検出するポジションセンサ２４が取り付けられており、前記回動軸２０の他端には、前記角速度センサ２２および前記ポジションセンサ２４からの検出値に基づき、正立プリズム１０、１１を筐体のブレに対し常に初期の姿勢に戻すように外側ジンバル懸架部材１２の回動軸２０を回動せしめる回転駆動用アクチュエータ１４が取り付けられている。一方、前記回動軸２１の一端には、前記検出角速度による速度フィードバック制御に加えて位置フィードバック制御を行なうため、回動軸２１の回転角度θ２を検出するポジションセンサ２５が取り付けられており、前記回動軸２１の他端には、上記角速度センサ２３および上記ポジションセンサ２５からの検出値に基づき、正立プリズム１０、１１を筐体の左右方向のブレに対し常に初期の姿勢に戻すように内側のジンバル懸架部材１３の回動軸２１を回動せしめる回転駆動用アクチュエータ１５が取り付けられている。
【００２１】
図２に示すように、外側ジンバル懸架部材１２は、その左右両端部においてボールベアリングを介して筐体に回動可能に支承されており、一方、内側のジンバル懸架部材１３は、その上下両端部においてボールベアリングを介してジンバル懸架部材１２に回動可能に支持されている。手ぶれに追従するためには回転ロスの少ないボールベアリングを用いて各ジンバル懸架部材は回転可能に支承されている。ジンバル懸架部材は請求項に記載の回転部材に相当する。
【００２２】
図３はジンバル懸架部材１２の端部近傍に設けられた回転駆動のアクチュエータ１４を示す。
【００２３】
回転駆動のアクチュエータ１４は、ステータベース２６が固定された筐体に対して、外側ジンバル懸架部材１２の端面部に直接取り付けられたロータフレーム２７とそのロータフレーム２７の外周円筒部のマグネット２８とを回転側にして構成されている。
【００２４】
外側ジンバル懸架部材１２の端部にロータフレーム２７の天面２９をネジ３０で固定し、ロータフレーム２７の外周部には円筒垂下部（または円筒部）３１、３２が２つ構成され、最外周側の円筒部３２にマグネット２８がその円筒部の変化部３３に当接するように接着固定される。その円筒状のマグネット２８の内周側に対向する位置にステータコア３４が軸受ハウジング３５にかしめ固定される。その軸受ハウジング３５はステータベース２６にネジ３６にて締め付け固定されている。また軸受ハウジング３５にはボールベアリング３７が取り付けられ、そのボールベアリング３７の内輪に外側ジンバル懸架部材１２のセンターボス３８が装着されて、外側ジンバル懸架部材１２は回転することができるように支承されている。またステータコア３４には両面の絶縁インシュレータ３９を介して巻線４０が巻回されている。その巻線４０の端末処理線４１はステータベースに貼られたプリント基板４２に半田接続され、そのプリント基板４２で電気的に接続されたリード線４３を通じて制御回路部へと接続される。そのリード線４３を通って巻線４０に電流が流れることによって、ステータコア３４に磁束が発生し、マグネット２８の磁束の関係でロータ側は回転する。すなわち外側ジンバル懸架部材１２が回転する。
【００２５】
図４は内側のジンバル懸架部材１３に設けられた回転駆動アクチュエータ１５の図である。内側ジンバル懸架部材１３と外側のジンバル懸架部材１２を構成上図示している。
【００２６】
回転駆動アクチュエータ１５のステータベース４４は外側のジンバル懸架部材１２にネジ４５で直接取り付けられている。外側のジンバル懸架部材１２には取り付けのための穴４６が開いている。回転駆動アクチュエータ１５はステータベース４４が固定された外側のジンバル懸架部材１２に対して内側ジンバル懸架部材１３の下側端面にネジ４７で直接取り付けられたロータフレーム４８とそのロータフレーム４８の外周円筒垂下部（円筒部）４９に固定されたマグネット５０とを回転側にして構成されている。また、回転駆動アクチュエータ１５の固定側は外側ジンバル懸架部材１２に取り付けられたステータベース４４と、軸受ハウジング５１と、絶縁インシュレータ５２で絶縁されて巻線５３が巻回されたステータコア５４とで構成されている。巻線５３をジンバル懸架部材外に導き出すために、巻線５３の端末処理部５５はステータベース４４に貼られたプリント基板５６に一旦半田付けされ、プリント基板５６を介してそのプリント基板５６に半田付けされたリード線５７で外部へ電気的に引き出される。
【００２７】
ロータフレーム４８の外周部には円筒部４９、５８の２つが構成され、その最外周側の円筒部４９にマグネット５０がその円筒部の変化部５９に当接するように接着固定される。またロータフレーム４８の天面中央部に嵌合穴６０があって内側のジンバル懸架部材１３の回転軸となるセンタボス６１がその嵌合穴６０にインロー嵌合するように取り付けられている。内側のジンバル懸架部材１３はセンタボス６１にボ−ルベアリング６２の内輪側に取り付け、外輪側は軸受ハウジング５１に装着されて回転支承されている。内側のジンバル懸架部材１３が回転ロスを小さく回転支承されるためにはボ−ルベアリング６２が１個ではなく、２つの軸受を介して回転支承される構造にすることが重要であり、内側ジンバル懸架部材１３の上側にもボ−ルベアリング６３が設けられている。すなわち、内側ジンバル懸架部材１３の上下端部にボールベアリング６２、６３があって正立プリズムを両持ち支持している。
【００２８】
また、ステータコア５４の両面には樹脂成形の絶縁インシュレータ５２がコア形状に合わせて挿入されている。その絶縁されたステータコア５４のティース部に巻線５３が巻回されている。
【００２９】
リード線５７に電流が流れることによってステータコア５４に磁束が発生し、マグネット５０の磁束との関係でロータ側は回転する。すなわち、内側のジンバル懸架部材１３は外側ジンバル懸架部材１２に対して回転することによって、双眼鏡として内側のジンバル懸架部材１３を左右に揺動することで左右の手ぶれ補正を行う。
【００３０】
回転駆動アクチュエータは用途的にも連続回転するのではなく、ある範囲角度を揺動させる。本実施例に示す回転駆動アクチュエータはステータコアのティース数が１２突極に対してマグネットの極数は１６極であって、コアの突極とマグネットの極数の関係は３対４の構成のモータで構成されている。回転する電動機の場合はホール素子等の位置検出器によって巻線への通電方向を切替えているが、ホール素子等の位置検出器がない場合はセンサレスモータとしてロータ部が初期回転した時の逆起電力を用いていることが多い。
【００３１】
本実施例の場合はそのホール素子等の位置検出器がないうえに、ロータ部の移動による逆起電力の量も小さい。外乱による移動の手ぶれ補正を瞬時に行わなくてはいけないので、ホール素子等の位置検出器がないために、巻線の通電方向を切替しなくてもよい方法のもと、回転駆動アクチュエータを使用している。一方向電流でもって発生するトルクの１波形に相当する角度範囲以内で揺動制御される。本実施例に示す回転駆動アクチュエータはステータコアのティース数が１２突極に対してマグネットの極数は１６極であるので、揺動制御範囲角度は２５度である。その角度範囲での発生トルクは正の範囲を示している。
【００３２】
ステータコアに巻回されている３相の巻線はＹ結線されている。図５に示す結線図のようにＵ相とＶ相の巻線端末を接続して、Ｕ相とＶ相を並列接続すると、図５のａ側からｂ側へ電流を通電すればトルクが発生する。実際にはコキングトルクがあるので、発生トルクはコキングトルクを加えたものになる。
【００３３】
発生トルクと目論見トルクとコキングトルクの３つのトルク波形を図６のように示す。発生トルクＴ（θ）、コキングトルクＴｃ（θ）、目論見トルクＴｍ（θ）の関係は以下の（数１）にように表される。
【００３４】
Ｔ（θ）＝Ｔｍ（θ）＋Ｔｃ（θ）・・・（数式１）
ただしθは回転角度を示す。
【００３５】
目論見トルクは構造的に原理的なトルクであるので正弦波に準じた波形となっている。コキングトルクはコアのティース数とマグネットの極数によってリップル数が異なり、本実施例の場合は７．５度の機械角を持つ周期性のある波形になる。実際コキングトルクはモータのコア形状やマグネットの磁極分布によっても異なる。一般的にモータではこのコキングトルクは小さくする工夫がなされている。コキングトルクが小さいと発生トルクと区別がつきにくいので、コキングトルクの大きさは発生トルクへの影響がわかるように大き目に表現している。
【００３６】
図６の角度θ＝０の位置でのステータコアとマグネットの関係については図７に示す。
【００３７】
図７はジンバル懸架部材から見たときの、マグネットの極性とステータコアに巻回された巻線の相を示している。３相であるために、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相として区別される。図７において、６４はロータフレームであって、図３の符号２７や図４の符号４８と同じである。６５はマグネットであって、図３の符号２８や図４の符号５０と同じである。マグネット６５には磁極が分かるように内側の磁極がＮ極の範囲には黒く塗りつぶし、内側の極性がＳ極の範囲には白く表現した。回転軸の中心から紙面に右手の水平軸をＸ１方向とし、その逆の左手の水平軸をＸ２方向とし、さらに紙面に上手の垂直軸をＹ１方向とし、下手の垂直軸をＹ２方向とした。Ｘ１方向、Ｘ２方向、Ｙ１方向、Ｙ２方向のステータコアのティースはＷ相の巻線が巻回されている。
【００３８】
図７の位置関係はθ＝０のときであり、その位置ではトルク波形がほぼ対称になるので、θ＝０の位置を手ぶれ設定基準にすれば、左右の制御範囲としては±１１．２５度と広い範囲を規定できる。組立精度にばらつきが大きいと製品としての制御範囲が狭くなる。例えばθ＝３．７５度を手ぶれ設定基準のセンター基準にすれば左右同じ範囲幅を規制するとすれば制御範囲は±７．５度となる。実際には組立精度などよりも製品上のスペックマージンの関係で実際の範囲の半分程度になっている。それは反応の早さを重視した関係でそうなっている。また制御範囲を広くするとレスポンスの関係で制御時の投入電流が大きくなり、電池寿命が短くなる。また、コキングトルクが大きいと対称性が崩れる度合いが大きくなるので、制御角度範囲を小さめにする必要がある。できるだけ広くするためにはコキングトルクに対する目論見トルクを大きくすること、さらには目論見トルク自体を大きくすることである。目論見トルクを大きくすることは電流に比例した関係にあることからコイルに流す電流を大きくすることになる。電流を大きくすることは双眼鏡などバッテリーや電池などを使用する場合には電池寿命が短くなるので電流値の増大にはあまり積極的には採用できない。また寿命を長くするには大きな電池を搭載することが可能であるが、重量が重くなるので、製品の取り扱い上の観点からも重くなるような電池は採用できない。
【００３９】
本実施例の回転駆動アクチュエータを使用した双眼鏡の場合、単３電池を４本使用した場合は±７度の手ぶれ補正角度、単３電池を２本使用した場合は±５度の手ぶれ補正角度のものが製品化される。
【００４０】
位置関係はθ＝０のときであり、その位置ではトルク波形がほぼ対称になるので、設定位置（θ＝０の位置）を基準にすれば制御範囲を大きくすることができるうえに、振動などの外乱は方向性があらかじめ決定していないので対称性がある位置にあればどちらの方向に対しても補正が容易になる。そのために回転駆動アクチュエータのロータマグネットの極性位置とステータコアの位置関係を正確に組み立てる必要がある。
【００４１】
図８に本実施例のロータフレームの斜視図を示す。ロータマグネットの極性位置とジンバル懸架部材との関係を決定するために、ロータマグネットが接着固定されているロータフレーム６４にはジンバル懸架部材との位置決めになる中央の円形穴６６とその穴から距離をもった位置に長穴６７が構成されている。ロータフレーム６４は図３においては符号２７や図４の符号４８と同じである。中央の円形穴６６は図３では符号なし、図４では符号６０（嵌合穴）である。ロータフレーム６４の中央の円形穴６６はジンバル懸架部材のセンターボスに挿入され、ジンバル懸架部材のセンター軸から離れた位置に形成された円筒の凸部にロータフレーム６４の長穴６７を装着することでロータフレーム６４は位置が確定する。ロータフレーム６４は確定した位置の状態でジンバル懸架部材にロータフレーム６４の天面に開けられた３つの穴６８からネジ（図３では符号３０、図４では符号４７に相当する）にて締付け取付けされる。ロータフレーム６４とジンバル懸架部材の位置関係は確定したが、ロータフレーム６４とマグネットの極性の位置を確定する必要がある。
【００４２】
マグネットの極性位置とロータフレームとの位置を確定するために、ロータフレーム６４の外周部に内側に向かって切り起こし部６９を構成させ、マグネットの極性基準をその切り起こし部に挿入係合させる。
【００４３】
本実施例のロータフレーム６４の切り起こし部６９について説明する。
【００４４】
ロータフレーム６４はロータフレーム外周の円筒部７０、７１が構成され、その最外周円筒部７１側の内周部にマグネットが配置される。マグネットはその２つの円筒部の変化部の面７２に当接するまで挿入される。挿入位置に当接したマグネットは固定されていないならば、ロータフレームに対して回転するので、通常のモータの場合はロータフレームとマグネットを何ら位置規制をせずに接着剤等で固定する。本願発明の場合はロータフレームの基準位置に対してマグネットの極性を設定する。ロータフレーム６４の最外周円筒部７１の変化部の面７２近傍に内側へ長方形形状の切り込みを入れる。実際にはコーナーには曲線で規定している。内側への切り込みはすなわち内側への切り起こしになる。その切り起こした切り起こし部６９はコーナーが曲線になった長方形の形状となる。また切り起こし部の切り起こし量はマグネットの厚みより小さくしている。飛び出しによるコアへの接触を対策している。この切り起こし部６９は工程の安定性のために幅Ｂｒはロータフレームの板厚よりも大きくしている。
【００４５】
図９はマグネット６５に設けた凹部欠損部を説明するための斜視図である。
【００４６】
マグネット６５の端面には、図８に表示したロータフレームの切り起こし部６９の幅Ｂｒよりも若干大きな幅の凹部欠損部７３が構成される。マグネット６５は図３の符号２８や図４の符号５０と同じである。マグネット６５の凹部欠損部７３の幅はＢｍとすれば、そのマグネット６５の凹部欠損部７３にロータフレームの切り起こし部を挿入することができるためには、それぞれの幅の関係はＢｍ＞Ｂｒである。凹部欠損部７３や切り起こし部６９は位置基準になっているために、挿入後のガタが大きいと精度が悪くなるので、挿入し易いようにガタを大きくすることはできない。しかし、ガタを０近くにすると挿入作業がしにくいので、ＢｍとＢｒとの差は０．１ｍｍ程度にしている。ロータフレーム６４の切り起こし部６９をマグネット６５の凹部欠損部７３に挿入係合することで、マグネットの凹部欠損部７３とロータフレーム６４との取付基準位置を確定することができることが大きな特徴であるので、ガタが小さくなるようにロータフレーム切り起こし部６９の先端角部やマグネットの凹部欠損部７３の端面側角部に面取りやフィレットを挿入案内として設けて、ガタが小さくても挿入作業が容易にできるように工夫している。
【００４７】
マグネット６５の凹部欠損部７３を基準にして着磁をすることで、凹部欠損部７３を基準にしてマグネット６５の磁極位置が決定される。
【００４８】
以上により、ロータフレーム６４の取付基準に対するマグネットの磁極の位置が確定される。したがって、回転部材の基準位置とマグネットの磁極パターン関係が決定される。
【００４９】
次に、本実施例は双眼鏡の手ぶれ防止用に適用したアクチュエータに関するものであるが、ロータフレームとマグネットで構成されるアクチュエータに適用できる請求内容である。
【００５０】
本実施例の双眼鏡制御ループの基本的概念は以下に簡単に説明する。図１、図２を参照するように、この装置は角速度センサ２２からの角速度信号およびポジションセンサ２４からの角度信号を各々増幅する増幅器（図示せず）と、これらの角速度信号および角度信号に基づき、正立プリズム１０を元の姿勢に戻すようにアクチュエータ１４の駆動量を演算し、この演算に基づく制御信号を出力するＣＰＵ（図示せず）と、このＣＰＵからの制御信号を増幅してアクチュエータ１４を駆動するアクチュエータ駆動回路（図示せず）を備えている。一方、角速度センサ２３およびポジションセンサ２５からの検出信号は、上記角速度センサ２２および上記ポジションセンサ２４からの検出信号と同様に、制御ループによって制御信号に変換され、この制御信号によりアクチュエータ１５が駆動される。
【００５１】
（実施例２）
図１０に実施例２のロータフレームの斜視図を示す。実施例２におけるロータフレームは実施例１のロータフレームとは、マグネットの位置規制方法が異なる。実施例１ではロータフレームの円筒外周部に切り起こし部を設け、その切り起こし部をマグネットの凹部欠損部に挿入係合してマグネットの位置を決定する。実施例２ではロータフレームの円筒端面部に凹部欠損部を設け、そのロータフレームの凹部欠損部とマグネット凹部欠損部を合わせて固定する方法である。
【００５２】
図１０にはその実施例２のロータフレームを示し、図１１には実施例２におけるロータフレームの凹部欠損部とマグネット凹部欠損部を合わせた状態の斜視図を示す。
【００５３】
図１０、図１１において、７４はロータフレーム、７６は長穴、７８は凹部欠損部である。
【００５４】
ロータフレームとマグネットの位置決め規制方法について説明する。ロータマグネットの極性位置とジンバル懸架部材との関係を決定するために、ロータマグネットが接着固定されているロータフレーム７４にはジンバル懸架部材との位置決めになる中央の円形穴７５とその穴から距離をもった位置に長穴７６が構成されている。ロータフレーム７４は図３においては符号２７や図４の符号４８、図８の符号６４と同じである。ロータフレーム７４の中央の円形穴７５はジンバル懸架部材のセンターボスに挿入され、ジンバル懸架部材のセンター軸から離れた位置に形成された円筒の凸部にロータフレーム７４の長穴７６を装着することでロータフレーム７４は位置が確定する。ロータフレーム７４は確定した位置の状態でジンバル懸架部材にロータフレーム７４の天面に開けられた３つの穴７７からネジにて締付け取付けされる。ロータフレーム７４とジンバル懸架部材の位置関係は確定したが、ロータフレーム７４とマグネットの極性の位置を確定する必要がある。
【００５５】
マグネットの極性位置とロータフレームとの位置を確定するために、ロータフレーム７４の外周部の円周端面部に凹部欠損部７８を構成させ、マグネットの極性基準をその凹部欠損部７８に合わせる。
【００５６】
ロータフレーム７４はロータフレーム外周の円筒部７９、８０が構成され、その最外周円筒部８０側の内周部にマグネットが配置される。マグネットはその２つの円筒部の変化部の面８１に当接するまで挿入される。挿入位置に当接したマグネットは固定されていないならば、ロータフレームに対して回転するので、通常のモータの場合はロータフレームとマグネットを何ら位置規制をせずに接着剤等で固定する。本願発明の場合はロータフレームの基準位置に対してマグネットの極性を設定する。ロータフレーム７４の最外周の円筒部８０端面部に長方形形状の凹部欠損部７８を設ける。ロータフレームの凹部欠損部の幅をＢｆとする。
【００５７】
マグネット６５（図９参照）の端面には幅Ｂｆとほぼ同じ大きな幅の凹部欠損部７３が構成される。マグネット６５の凹部欠損部７３の幅はＢｍとすれば、ほぼＢｍ＝Ｂｆである。ロータフレーム７４の凹部欠損部７８とマグネット６５の凹部欠損部７３とを図１１のようにあわせて組み付け固定することで、マグネットの凹部欠損部７３とロータフレーム７４の取付基準位置を確定することができる。マグネット６５の凹部欠損部７３を基準にして着磁をすることで、凹部欠損部７３を基準にしてマグネット６５の磁極位置が決定される。
【００５８】
以上のことで、ロータフレーム７４の取付基準に対するマグネットの磁極の位置が確定される。したがって、回転部材の基準位置とマグネットの磁極パターン関係が決定される。
【００５９】
次に、本実施例は双眼鏡の手ぶれ防止用に適用したアクチュエータに関するものであるが、ロータフレームとマグネットで構成されるアクチュエータに適用できるなど幅広い活用が可能である。
【００６０】
【発明の効果】
上記実施例の記載から明らかなように、請求項１記載の発明によれば、駆動するためにセンサをアクチュエータに直接取り付けることなく、ロータ部とステータ部を精度よく組立てることができるために、コンパクトなアクチュエータが可能となり、野外での携帯可能装置ができる。また、回転部材の取付基準に対してはマグネットの極性を合わせることで、基準位置からの回転による発生トルクのレベル値を正確に把握することができ、その発生トルクを制御トルクに使用可能な角度範囲が明確になり、制御性能が十分把握できるアクチュエータができるという有利な効果が得られる。
【００６１】
また、請求項２記載の発明によれば、ステータコアは取付台に対して決定した位置に固定されているために、マグネットの位置を把握することで、ロータ側の発生トルクが明確になる。そのマグネットの極性の位置と回転部材の取付基準とが請求項２記載の方法で正確に組み付けることができる。回転部材の取付基準に対してロータフレームの外周部の内側に形成した切り起こし部を組み付け、さらにマグネットの凹部欠損部に対して極性位置が確定したマグネットをその切り起こし部に係合する。したがって、回転部材の取付基準とマグネットの極性を合わせることで、基準位置からの回転による発生トルクのレベル値を正確に把握することができ、その発生トルクを制御トルクに使用可能な角度範囲が明確になり、制御性能が十分把握できるアクチュエータが得られるものである。
【００６２】
さらに、請求項３記載の発明によれば、ステータコアは取付台に対して決定した位置に固定されているために、マグネットの位置を把握することで、ロータ側の発生トルクが明確になる。そのマグネットの極性の位置と回転部材の取付基準とが請求項３記載の方法で正確に組み付けることができる。回転部材の取付基準に対してロータフレームの外周部端面部の凹部欠損部位置を明確にして組み付け、さらにマグネットの凹部欠損部に対して極性位置が確定したマグネットをそのロータフレームの凹部欠損部に合わせて固定する。したがって、回転部材の取付基準とマグネットの極性を合わせることで、基準位置からの回転による発生トルクのレベル値を正確に把握することができ、その発生トルクを制御トルクに使用可能な角度範囲が明確になり、制御性能が十分把握できるアクチュエータができるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１による手ぶれを防止する原理を説明するための原理を示す図
【図２】本発明の実施例１による２つのアクチュエータを使用した双眼鏡の手ぶれ機構を説明するための基本概念を示す図
【図３】本発明の実施例１による外側のジンバル懸架部材の端部近傍に設けられた回転駆動のアクチュエータを示す図
【図４】本発明の実施例１による内側のジンバル懸架部材の下端部近傍に設けられた回転駆動のアクチュエータを示す図
【図５】本発明の実施例１による回転駆動のアクチュエータの結線図
【図６】本発明の実施例１における回転駆動アクチュエータの発生トルク波形を示す図
【図７】本発明の実施例１における回転駆動アクチュエータの発生トルク波形の位置θ＝０のステータコアとマグネットの位置関係を示す図
【図８】本発明の実施例１におけるロータフレームの斜視図
【図９】本発明の実施例１におけるマグネットの斜視図
【図１０】本発明の実施例２におけるロータフレームの斜視図
【図１１】本発明の実施例２におけるロータフレームとマグネットの位置決め固定の斜視図
【符号の説明】
１  目標物
２  目
３、１０、１１  正立プリズム
４、６、７  対物レンズ
５、８、９  接眼レンズ
１２  外側ジンバル懸架部材
１３  内側ジンバル懸架部材
１４、１５  アクチュエータ
１６、１７、１８、１９  光軸
２０、２１  回動軸
２２、２３  角速度センサ
２４、２５  ポジションセンサ
２６、４４  ステータベース
２７、４８、６４、７４  ロータフレーム
２８、５０、６５  マグネット
２９  ロータフレームの天面
３０、３６、４５、４７  ネジ
３１、３２、４９、５８、７０、７１、７９、８０  円筒部
３３、５９  変化部
３４、５４  ステータコア
３５、５１  軸受ハウジング
３７、６２、６３  ボールベアリング
３８、６１  センターボス
３９、５２  絶縁インシュレータ
４０、５３  巻線
４１、５５  端末処理線
４２、５６  プリント基板
４３、５７  リード線
４６  取付穴
６０、６６、７５  円形穴（嵌合穴）
６７、７６  長穴
６８、７７  ３つの穴
６９  切り起こし部
７２、８１  変化部の面
７３、７８  凹部欠損部
ω１  回転角速度
ω２  回転角速度
θ、θ１、θ２  回転角度
Ｔ（θ）  発生トルク
Ｔｃ（θ）  コキングトルク
Ｔｍ（θ）  目論見トルク
Ｂｒ  ロータフレーム切り起こし部幅
Ｂｍ  マグネットの凹部欠損部幅
Ｂｆ  ロータフレームの凹部欠損部幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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