(57)【要約】【課題】ＮＳ２極の磁極を形成したロータを用いるアウターロータ形式の電磁アクチュエータを提供する。【解決手段】この電磁アクチュエータは、回転可能に支持され周面にＮ極とＳ極に２極着磁された磁極を備えた筒状形状のマグネットロータと、前記マグネットロータの筒内側で前記磁極に対峙する一対のステータコアを形成したステータと、通電方向によって前記一対のステータコアをＮ極とＳ極に互い違い励磁する励磁コイルとを備え、前記マグネットロータのＮＳ２極の磁極中心が、前記励磁コイルへの無通電状態で前記一対のステータコアに磁気吸引され静止する第１の静止位置と、前記励磁コイルへの通電状態で前記一対のステータコアが励磁されるＮＳ２極の励磁極により磁気吸引され静止する第２の静止位置とを異なる位置に設定している。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に支持され周面にＮ極とＳ極に２極着磁された磁極を備えた筒状形状のマグネットロータと、
前記マグネットロータの筒内側で前記磁極に対峙する一対のステータコアを形成したステータと、
通電方向によって前記一対のステータコアをＮ極とＳ極に互い違い励磁する励磁コイルと、
を備え、
前記マグネットロータのＮＳ２極の磁極中心が、前記励磁コイルへの無通電状態で前記一対のステータコアに磁気吸引され静止する第１の静止位置と、前記励磁コイルへの通電状態で前記一対のステータコアが励磁されるＮＳ２極の励磁極により磁気吸引され静止する第２の静止位置とを異なる位置に設定したことを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項２】
前記第１の静止位置と第２の静止位置とを異なる位置に設定は、前記一対のステータコアの形状を、前記励磁コイルへの通電状態で励磁される両励磁極の中心を通る第１の中心線に対し非対象形状で、且つ、その第１の中心線に対し直交する第２の中心線に対し非対象形状としたことを特徴とする請求項１に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項３】
前記一対のステータコアの非対象形状とは、前記マグネットロータのＮＳ２極の磁極と対峙するステータコアの外周面との間隔を異ならせてなる請求項２に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項４】
前記一対のステータコアの非対象形状とは、前記マグネットロータのＮＳ２極の磁極と対峙するステータコアの外周面との間隔は一定とし、前記マグネットロータのＮＳ２極の磁極と対峙するステータコアの外周面の表面積を異ならせてなる請求項２に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項５】
前記第１の静止位置と第２の静止位置とを異なる位置に設定は、前記一対のステータコアの磁気抵抗の分布特性を、前記励磁コイルへの通電状態で励磁される両励磁極の中心を通る第１の中心線に対し非対象で、且つ、その第１の中心線に対し直交する第２の中心線に対し非対象としたことを特徴とする請求項１に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項６】
前記一対のステータコアの磁気抵抗分布の非対象特性とは、前記マグネットロータのＮＳ２極の磁極と対峙するステータコアの外周面の一部に窪み部、若しくは外周面内側の一部に空洞を形成してなる請求項５に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項７】
前記マグネットロータは、前記励磁コイルへの無通電状態で静止する前記第１の静止位置と、前記励磁コイルへの一方向への通電状態で前記第１の静止位置から移動した第２の移動位置と、前記励磁コイルへの他方向への通電状態で前記第１の静止位置から移動した第３の移動位置とを設定して成ることを特徴とする請求項１に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項８】
被写体をモニタする表示画面と、
被写体からの光量を調整する光量調整装置と、
この光量調整装置を駆動する電磁アクチュエータと、を備えた光学機器において、
前記電磁アクチュエータは、
回転可能に支持され周面にＮ極とＳ極に２極着磁された磁極を備えた筒状形状のマグネットロータと、
前記マグネットロータの筒内側で前記磁極に対峙する一対のステータコアを形成したステータと、
通電方向によって前記一対のステータコアをＮ極とＳ極に互い違い励磁する励磁コイルと、
を備え、
前記マグネットロータのＮＳ２極の磁極中心が、前記励磁コイルへの無通電状態で前記一対のステータコアに磁気吸引され静止する第１の静止位置と、前記励磁コイルへの通電状態で前記一対のステータコアが励磁されるＮＳ２極の励磁極により磁気吸引され静止する第２の静止位置とを異なる位置に設定され、
前記被写体のモニタリング中は、前記第１の静止位置で前記光量調整装置を駆動して成ることを特徴とする光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スチールカメラやビデオカメラ等の光学機器に搭載され光量を調整する光量調整装置の駆動源として最適で、電流で所定方向の回転力を生起する電磁アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、光量調整装置の駆動源として用いられる電磁アクチュエータは、回転軸と磁極を備えたロータと、このロータを内側に回転可能に軸支し回転力を生起するステータで構成され、このステータに巻回したコイルに電流を供給する電磁駆動機構、所謂インナーロータ形式のものが広く知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１（特開２００２−３６９４８２号公報：図２参照）に提案され電磁アクチュエータは、簡単な構造で小型軽量に構成するためにロータの磁極をＮＳ２極で構成し、このロータの周囲にＮ極とＳ極の磁歯を形成する一対のステータを配置する構造が知られている。
【０００４】
この特許文献１の電磁アクチュエータは、回転軸の外周にＮＳ２極の磁極を形成したロータに対して、その周囲に２つの磁歯を形成する一対のステータを周方向に間隔を隔てて配置している。そしてこのステータの周囲に励磁コイルを巻回し、このコイルに通電することによって、ステータをＮＳ極に励磁し、励磁されたステータのＮＳ極でロータを吸引して所定角度回転させるものである。その回転方向はコイルへの通電方向を逆にすることでステータが励磁されるＮＳ極が切換えられ、その逆励磁されたステータのＮＳ極でロータが逆回転する様になっている。
【０００５】
また、この他にも上記の様な簡単な構造で小型軽量に構成された電磁アクチュエータとして、特許文献２（実公平３−５６０１０号公報：第２図参照）で開示するものも知られている。この電磁アクチュエータの電磁駆動機構は、磁気回路構成上、上述の電磁アクチュエータとほぼ同様で、何れもロータを装置中央に配置したインナーロータ形式の電磁駆動機構である。
【０００６】
更に、本願出願人により先に提案した特許文献３（特願２００９−０９８１９６号公報）として提案したものがある。この出願は上述のインナーロータ形式でかつＮＳ２極の磁極を形成したロータを用いる電磁駆動機構を光量調整装置に用いた場合の磁気バランスによる問題点を解消している。
【０００７】
一方、インナーロータ形式の電磁駆動機構に対し、電磁駆動機構をアウターロータ形式にしたものが知られている。例えば、特許文献４（特開平３−１９８６４８号公報：第３図参照）で開示されている。
【０００８】
また、インナーロータ形式でＮＳ２極の電磁アクチュエータの基本構成として提案される構造としては、図１１で示す様に、一対のステータコア２３、２４と、この一対のステータコア２３、２４を励磁する励磁コイル４１、４２と、一対のステータコア２３、２４の中心に回転中心を持つＮＳ２極のマグネットロータ１４から成る。そして、一対のステータコア２３、２４の各コアー形状は、励磁コイル４１、４２によって励磁されるＮＳ励磁方向の励磁軸Ｙ１−Ｙ２に対し線対称で、しかもマグネットロータ１４の回転中心となる一対のステータコア２３、２４の中心を通り励磁軸Ｙ１−Ｙ２に対し直交する非励磁軸Ｘ１−Ｘ２に対しても線対称と成る形状をしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３６９４８２号公報
【特許文献２】実公平３−５６０１０号公報
【特許文献３】特願２００９−０９８１９６号公報
【特許文献４】特開平３−１９８６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
まず、上述するインナーロータ形式の電磁アクチュエータには次の問題が有る。
【００１１】
第１の問題として、上述の特許文献１及び特許文献２で開示するインナーロータ形式の電磁アクチュエータは、ロータが装置内側に配設されることから、アウターロータ形式の電磁アクチュエータと比較してロータ径が小さく、発生する駆動トルクが必然的に小さくなる問題が有る。近年、カメラのコンパクト化に伴い光量調整装置自体も小型に成り、その光量調整装置を駆動する電磁アクチュエータも小さいものが要求される反面、ハイビジョンと言った高画質に対応すべく作動範囲において作動斑の無い電磁アクチュエータが要求され、結果、電磁アクチュエータとして十分な駆動トルクを備える必要が有る。
【００１２】
第２の問題として、上述の特許文献１及び特許文献２で開示する様な一対のステータ構造では、そのステータの配設スペースが装置外形を決めることと成り、電磁アクチュエータの小型化に伴って配設スペースが取り難くなり、小型化のためにステータの板厚を薄くせざるを得ない状況に来ている。しかし、ステータの板厚は磁気回路特性（パーミアンス係数）に影響を与えることから、高トルク化を困難にしている。
【００１３】
第３の問題として、上述の図１１で提案するインナーロータ形式の電磁アクチュエータは、図１２で示す様に、励磁コイル４１、４２への通電をしない(Ａ)状態では、マグネットロータ１４のＮＳ２極の磁極中心軸Ｙ２３−Ｙ２４が、励磁状態にある一対のステータコア２３、２４の中心を通り励磁軸Ｙ１−Ｙ２に対し同軸上となる。そして、励磁コイル４１、４２への通電をした(Ｂ)状態では、図で示す様に一対のステータコア２３、２４のＮＳ励磁極とマグネットロータ１４のＮＳ２極が同軸上で対峙し、磁気的にバランスが取れた状態と成る。この結果、励磁コイル４１、４２への通電方向を幾ら切り替えてもその磁気的バランスを崩すことが出来ず、先に本出願人が提案する上述の特許文献３と同様の課題となるマグネットロータ１４には回転力が生起されず回転することが出来ない。この為、この磁気的バランスを崩し電磁アクチュエータとして使用出来る対策を施すことが必要で有る。
【００１４】
そして、先に本出願人が提案する上述の特許文献３は、上記第２の課題である磁気バランスの問題に対し解決する一方法といえる。その方法とは、ロータ対し磁気吸引力（磁気反発力）を作用させ回転トルクを付与する一対のステータの一方を大きく、他方を小さく、又は一方の外形形状と他方の外形形状を異形とした非対称形状とすることで、ロータに対する磁気バランスを崩すことで問題を解消するものである。ところが、上述の特許文献１及び特許文献２と同様にインナーロータ形式の電磁アクチュエータであることから上記第１、第２の課題である高トルク化に対し対処することが出来ない。
【００１５】
また、上述の特許文献４で開示するアウターロータ形式の電磁アクチュエータを用いることで上記第１の課題は対応可能であるが、上記第２の課題は対処することができず、思う程高トルク化を促進することが出来ない。また、第３の課題の課題については上述の特許文献１及び特許文献２同様に開示、示唆無く、上述の特許文献３が非公開でもあることから対処することができない。
【００１６】
本発明は、上述の問題に鑑みて成したもので、ＮＳ２極の磁極を形成したロータを用いるアウターロータ形式の電磁アクチュエータの提供を課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を達成するため本発明の請求項１に記載の電磁アクチュエータは、回転可能に支持され周面にＮ極とＳ極に２極着磁された磁極を備えた筒状形状のマグネットロータと、前記マグネットロータの筒内側で前記磁極に対峙する一対のステータコアを形成したステータと、通電方向によって前記一対のステータコアをＮ極とＳ極に互い違い励磁する励磁コイルとを備え、前記マグネットロータのＮＳ２極の磁極中心が、前記励磁コイルへの無通電状態で前記一対のステータコアに磁気吸引され静止する第１の静止位置と、前記励磁コイルへの通電状態で前記一対のステータコアが励磁されるＮＳ２極の励磁極により磁気吸引され静止する第２の静止位置とを異なる位置に設定している。
【００１８】
また、本発明の請求項２に記載の電磁アクチュエータでは、上記請求項１に記載の電磁アクチュエータで、前記第１の静止位置と第２の静止位置とを異なる位置に設定する手段として、前記一対のステータコアの形状を、前記励磁コイルへの通電状態で励磁される両励磁極の中心を通る第１の中心線に対し非対象形状で、且つ、その第１の中心線に対し直交する第２の中心線に対し非対象形状としている。
【００１９】
また、本発明の請求項２に記載の電磁アクチュエータでは、上記請求項１に記載の電磁アクチュエータで、前記第１の静止位置と第２の静止位置とを異なる位置に設定する手段として、前記一対のステータコアの形状を、前記励磁コイルへの通電状態で励磁される両励磁極の中心を通る第１の中心線に対し非対象形状で、且つ、その第１の中心線に対し直交する第２の中心線に対し非対象形状としている。
【００２０】
また、本発明の請求項３に記載の電磁アクチュエータでは、上記請求項２に記載の電磁アクチュエータで、前記一対のステータコアの非対象形状を、前記マグネットロータのＮＳ２極の磁極と対峙するステータコアの外周面との間隔を異ならせ形成している。
【００２１】
また、本発明の請求項４に記載の電磁アクチュエータでは、上記請求項２に記載の電磁アクチュエータで、前記一対のステータコアの非対象形状を、前記マグネットロータのＮＳ２極の磁極と対峙するステータコアの外周面との間隔は一定とし、前記マグネットロータのＮＳ２極の磁極と対峙するステータコアの外周面の表面積を異ならせ形成している。
【００２２】
また、本発明の請求項５に記載の電磁アクチュエータでは、上記請求項１に記載の電磁アクチュエータで、前記第１の静止位置と第２の静止位置とを異なる位置に設定する手段として、前記一対のステータコアの磁気抵抗の分布特性を、前記励磁コイルへの通電状態で励磁される両励磁極の中心を通る第１の中心線に対し非対象で、且つ、その第１の中心線に対し直交する第２の中心線に対し非対象としている。
【００２３】
また、本発明の請求項６に記載の電磁アクチュエータでは、上記請求項５に記載の電磁アクチュエータの前記一対のステータコアの磁気抵抗分布の非対象特性は、前記マグネットロータのＮＳ２極の磁極と対峙するステータコアの外周面の一部に形成した窪み部で形成している。
【００２４】
また、本発明の請求項７に記載の電磁アクチュエータでは、上記請求項１に記載の電磁アクチュエータで、前記励磁コイルへの無通電状態で静止する前記第１の静止位置と、前記励磁コイルへの一方向への通電状態で前記第１の静止位置から移動した第２の移動位置と、前記励磁コイルへの他方向への通電状態で前記第１の静止位置から移動した第３の移動位置とを設定している。
【００２５】
更に、本発明の請求項８に記載の光学機器では、被写体をモニタする表示画面と、被写体からの光量を調整する光量調整装置と、この光量調整装置を駆動する電磁アクチュエータとを備え、前記電磁アクチュエータは、回転可能に支持され周面にＮ極とＳ極に２極着磁された磁極を備えた筒状形状のマグネットロータと、前記マグネットロータの筒内側で前記磁極に対峙する一対のステータコアを形成したステータと、通電方向によって前記一対のステータコアをＮ極とＳ極に互い違い励磁する励磁コイルとを備え、前記マグネットロータのＮＳ２極の磁極中心が、前記励磁コイルへの無通電状態で前記一対のステータコアに磁気吸引され静止する第１の静止位置と、前記励磁コイルへの通電状態で前記一対のステータコアが励磁されるＮＳ２極の励磁極により磁気吸引され静止する第２の静止位置とを異なる位置に設定され、前記被写体のモニタリング中は前記第１の静止位置で前記光量調整装置を駆動して成る。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は、上述の請求項１に記載の電磁アクチュエータは、前記マグネットロータのＮＳ２極の磁極中心が、前記励磁コイルへの無通電状態で前記一対のステータコアに磁気吸引され静止する第１の静止位置と、前記励磁コイルへの通電状態で前記一対のステータコアが励磁されるＮＳ２極の励磁極により磁気吸引され静止する第２の静止位置とを異なる位置に設定することで、励磁コイルへの無通電状態から通電状態に切換えた際に、一対のステータコアの励磁極とマグネットロータの磁極が同一直線上になることが無い磁気的にバランスが崩れた状態にすることで、常に励磁コイルへの通電によってマグネットロータに回転力を付与し、その励磁コイルへの通電方向に応じマグネットロータを確実に回転する電磁アクチュエータの提供が可能である。
【００２７】
また、上述の請求項２に記載する電磁アクチュエータは、上記請求項１に記載する前記第１の静止位置と第２の静止位置とを異なる位置に設定する手段の一例として、前記一対のステータコアの形状を、前記励磁コイルへの通電状態で励磁される両励磁極の中心を通る第１の中心線に対し非対象形状で、且つ、その第１の中心線に対し直交する第２の中心線に対し非対象形状としたもので、新たな構成部材を不可することなく、しかも非対象形状をシュミレーションソフトを使って設計段階で変化させることで適宜に第１の静止位置と第２の静止位置との異なる位置を調整可能で、前記励磁コイルへの無通電状態から通電状態への切換えにより励磁された前記一対のステータコアにより前記マグネットロータに回転力を付与することが出来、常に回転不良を起こすことが無い。
【００２８】
また、上述の請求項３に記載する電磁アクチュエータは、上記請求項２に記載の電磁アクチュエータにおける前記一対のステータコアの非対象形状を、前記マグネットロータのＮＳ２極の磁極と対峙するステータコアの外周面との間隔を異ならせ形成していることで、上記シュミレーションソフトの可変入力情報として間隔情報を与えるだけで済み、設計効率が高まる。
【００２９】
また、上述の請求項４に記載する電磁アクチュエータは、上記請求項２に記載の電磁アクチュエータで、前記一対のステータコアの非対象形状を、前記マグネットロータのＮＳ２極の磁極と対峙するステータコアの外周面との間隔は一定とし、前記マグネットロータのＮＳ２極の磁極と対峙するステータコアの外周面の表面積を異ならせ形成していることで、上記シュミレーションソフトの可変入力情報として表面積情報を与えるだけで済み、設計効率が高まる。
【００３０】
また、上述の請求項５に記載する電磁アクチュエータは、上記請求項１に記載する前記第１の静止位置と第２の静止位置とを異なる位置に設定する手段として、前記一対のステータコアの磁気抵抗の分布特性を、前記励磁コイルへの通電状態で励磁される両励磁極の中心を通る第１の中心線に対し非対象で、且つ、その第１の中心線に対し直交する第２の中心線に対し非対象としたもので、新たな構成部材を不可することなく、しかも非対象形状をシュミレーションソフトを使って設計段階で変化させることで適宜に第１の静止位置と第２の静止位置との異なる位置を調整可能で、前記励磁コイルへの無通電状態から通電状態への切換えにより励磁された前記一対のステータコアにより前記マグネットロータに回転力を付与することが出来、常に回転不良を起こすことが無い。
【００３１】
また、上述の請求項６に記載する電磁アクチュエータは、上記請求項５に記載の電磁アクチュエータで、前記一対のステータコアの磁気抵抗分布の非対象特性を、前記マグネットロータのＮＳ２極の磁極と対峙するステータコアの外周面の一部に形成した窪み部、若しくは外周面内側の一部に空洞を形成することで、上記シュミレーションソフトの可変入力情報として窪み部に係わる大きさ、形状、位置の情報を与えるだけで済み、設計効率が高まる。
【００３２】
また、上述の請求項７に記載する電磁アクチュエータは、励磁コイルへの無通電状態で、マグネットロータのＮＳ２極の磁極中心が一対のステータコアに磁気吸引され静止するマグネットロータの第１の静止位置を、位置制御の一つとすることで、励磁コイルへの無通電状態でその第１の静止位置を制御し、励磁コイルへの通電状態でその第１の静止位置を中心に通電方向に応じ前後位置、又は左右位置に位置制御する三点位置制御の電磁アクチュエータの提供が可能である。
【００３３】
更に、上述の請求項８に記載する光学機器は、前記マグネットロータのＮＳ２極の磁極中心が、前記励磁コイルへの無通電状態で前記一対のステータコアに磁気吸引され静止する第１の静止位置と、前記励磁コイルへの通電状態で前記一対のステータコアが励磁されるＮＳ２極の励磁極により磁気吸引され静止する第２の静止位置とを異なる位置に設定され、前記被写体のモニタリング中は前記第１の静止位置で前記光量調整装置を駆動して成ることから、例えばデジタルスチールカメラやデジタルビデオカメラ等の光学機器で撮影前に電源をオン状態として液晶画面をモニタすることで、そのモニタリング最中、電磁アクチュエータへの通電をせずにシャッタ装置又は絞り装置を開放状態に保持可能で、省エネな光学機器に最適な電磁アクチュエータの提供が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の電磁アクチュエータの第一実施形態を示す中央縦断面の説明図。
【図２】図１の電磁アクチュエータのマグネットロータを説明する説明図。
【図３】図１の電磁アクチュエータのステータを説明する説明図。
【図４】図３のステータを上から見た断面図。
【図５】図１の電磁アクチュエータを上から見た中央縦断面図。
【図６】本発明の電磁アクチュエータを磁気的特性を説明する説明図で、(Ａ)は無通電状態の動作位置を説明する図、(Ｂ)は通電状態にした直後の磁気的バランス状態を説明する図。
【図７】本発明の電磁アクチュエータの第二実施形態におけるステータを説明する説明図。
【図８】図７の電磁アクチュエータを上から見た中央縦断面図。
【図９】本発明の電磁アクチュエータの第三実施形態におけるステータを説明する説明図。
【図１０】図９の電磁アクチュエータを上から見た中央縦断面図。
【図１１】本発明の課題を説明するための電磁アクチュエータを上から見た中央縦断面図。
【図１２】本発明の課題を説明するための電磁アクチュエータを説明する説明図で、(Ａ)は無通電状態の動作位置を説明する図、(Ｂ)は通電状態にした直後の磁気的バランス状態を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
＜第一実施形態＞
まず、第一実施形態である電磁アクチュエータについて図１乃至図５に基づき説明する。尚、図１はその電磁アクチュエータの中央縦断面図。図２はその電磁アクチュエータのマグネットロータを説明する説明図。図３は同じくステータを説明する説明図。図４はそのステータを上から見た断面図。図５は図１の電磁アクチュエータを上から見た中央縦断面図をそれぞれ図示している。
【００３６】
［電磁アクチュエータの構成］
図１において、１０はマグネットロータ、２０はステータ、３０は支え板、４０は励磁コイル、５０は制御基板、６０は回転位置検出センサである。
【００３７】
［マグネットロータ］
マグネットロータ１０は、図２で示す様に、茶筒の蓋の様な外観をした筒状形状を成し、中空円柱状の筒部１１と、その筒部１１の一方を覆い、その中央部位に開口形成された軸受部１２ａを形成するカバー部１２と、カバー部１２の軸受部１２ａに圧入又は接着により固定された回転軸１３と、筒部１１の内周面に接着剤による接着か圧入により保持されたマグネットロータ１４より構成されている。
【００３８】
尚、筒部１１とカバー部１２は耐熱性の樹脂、例えばエポキシ系樹脂で一体成形されている。また、回転軸１３は金属(鉄・アルミ・ＳＡＳ)・プラスチック・アクリル・その他/樹脂系の材料を棒状に加工したものである。また、マグネットロータ１４はアルニコ磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、ネオジム鉄ボロン磁石、サマリウム鉄窒素磁石等の硬磁性材料(ｈａｒｄ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｍａｔｅｒｉａｌ)の中から適宜選択されリング形状に加工したものである。また、回転軸１３をカバー部１２の軸受部１２ａに固定する際、回転軸１３の回転中心とマグネットロータ１４の回転中心が同心になるよう冶工具を使って位置決めされる。
【００３９】
［ステータ］
ステータ２０は、図３で示す様に、マグネットロータ１０の回転軸１３を回転自在に軸支する軸受２１と、鉄、ケイ素鋼、パーマロイ、センダスト、パーメンジュール、ソフトフェライト、アモルファス磁性合金、ナノクリスタル磁性合金等の軟磁性材料(ｓｏｆｔ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｍａｔｅｒｉａｌ)の中から適宜選択することが出来、この場合にはされケイ素鋼から成る板厚ｔ＝０．５ｍｍ±０．０３ｍｍの板材を後述する図４で示す形状にプレス加工で型抜きされたものを適宜、例えば１０枚積層させて成るステータコア２３、２４を形成するステータ２２と、軸受２１の中心軸とステータ２２の中心軸が同軸上になるよう二つの部材を固定保持すると共に、マグネットロータ１０のマグネットロータ１４の磁界を検出しえる位置に取付穴２８ａを形成したステータ基板２８と、ステータ基板２８に取付けられた軸受２１から突出する回転軸１３を軸承する支え板３０と、ステータ２２に巻回され、ステータ２２のステータコア２３、２４を回転方向に応じ一方をＮ極に、他方をＳ極に交互に励磁する励磁コイル４０（４１、４２）と、励磁コイル４０への通電及び通電方向を制御する制御回路を構成し、ステータ基板２８にネジ止めされる制御基板５０と、ステータ基板２８の取付穴２８ａに配設され、マグネットロータ１０のマグネットロータ１４の磁界を受け、マグネットロータ１４の磁界の強さからマグネットロータ１０の回転位置を検出する例えばホール素子から成る磁界検出手段６０から構成されている。
【００４０】
尚、軸受２１とステータ基板２８は、マグネットロータ１０のカバー部１２の材料と同じエポキシ系樹脂で成形する場合には、ステータ２２の中心軸に成形後の軸受２１となる部分の中心軸が同軸となる様にステータ２２を成形型で保持した状態で、軸受２１とステータ基板２８を一体成形しても良い。また、軸受２１とステータ基板２８をステータ２２の材料と同じ軟磁性材料で加工する場合には、別々に加工した上で、軸受２１とステータ２２とステータ基板２８とを冶工具を使って位置決めした状態で、ステータ基板２８に対し軸受２１とステータ２２を同時に若しくは別々に圧入して一体化することで完成することが出来る。また、マグネットロータ１０の回転軸１３の材料を選定した段階で軸受２１の材質を、回転軸１３の回転で磨耗し難く、また回転軸１３を磨耗させ難いものを選べば良い。
【００４１】
［ステータ形状と励磁コイルの巻回位置］
次に、ステータ形状と励磁コイルの巻回位置について説明する。ステータ２２は、図４で示す様に、一対のステータコア２３、２４が軸承部２７を中心として左右にそれぞれ延びた連結部２５、２６により連結された状態で型抜きされている。また、一対のステータコア２３、２４のマグネットロータ１０のマグネットロータ１４（磁極）に対峙する表面２３ａ、２４ａはリング形状を成すマグネットロータ１４（磁極）の内周面に沿った曲面を形成している。尚、その曲面形状は後述図５に基づき詳述する。
【００４２】
励磁コイル４０（４１、４２）は、図４で示す様に、ステータ２２の一対のステータコア２３、２４を連結する連結部２５、２６に個々に所定回数巻回され、図１で示す制御回路基板５０に組み込まれた駆動制御回路の励磁コイル通電回路に対し、二つのコイルに同一方向の電流が流れる様に結線される。尚、この場合は連結部２５、２６にそれぞれ励磁コイル４１、４２を巻回しているが、作動に必要な駆動トルクの関係で片側のみに巻回しても良い。
【００４３】
［ステータコアの曲面形状］
次に、ステータ２２の一対のステータコア２３、２４がマグネットロータ１０のマグネットロータ１４（磁極）に対峙するステータコア２３、２４の表面２３ａ、２４ａの曲面形状について詳述する。図５で示す様に、まずマグネットロータ１０のマグネットロータ１４は、図示の回転位置状態で、回転軸１３の回転中心Ｐを通る基準線Ｘ１−Ｘ２を境に、回転中心Ｐを通る基準線Ｙ１−Ｙ２を磁気中心として、この回転軸を介し対抗する筒状部分の周面にＮ極とＳ極に２極着磁された磁極を備えている。
【００４４】
そして、このマグネットロータ１０のマグネットロータ１４（磁極）とステータ２２の一対のステータコア２３、２４の表面２３ａ、２４ａとの間隔は、マグネットロータ１０が磁気的に一方向に引っ張られること無く回転軸１３の回転中心Ｐを中心に回転できる様に共に間隔ｇ２と等しく設定されている。また、後述する磁気バランスを崩す為の非対象形状として、図５で示す様に、ステータ２２の一方のステータコア２３の周面２３ａの一端部とマグネットロータ１４の間隔が間隔ｇ３（紙面上端）で、他端部とマグネットロータ１４の間隔が間隔ｇ１（紙面下端）となる様に徐々に狭まり、ステータ２２の他方のステータコア２４の周面２４ａの一端部とマグネットロータ１４の間隔が間隔ｇ１（紙面上端）で、他端部とマグネットロータ１４の間隔が間隔ｇ３（紙面下端）となる様に徐々に広くなるようにステータコア２３、２４の表面２３ａ、２４ａの曲面形状が形成されている。
【００４５】
すなわち、一対のステータコア２３、２４の非対象形状としては、励磁コイルへの通電状態で励磁される一対のステータコアの両励磁極の中心を通る第１の中心線Ｙ１−Ｙ２に対し非線対象で、且つその第１の中心線Ｙ１−Ｙ２に対し直交する第２の中心線Ｘ１−Ｘ２に対しも非対象形状に形成されていることが必要である。
【００４６】
［マグネットロータの静止位置関係］
そこで、一対のステータコア２３、２４の形状を非対称形状にしたこととマグネットロータの静止位置との関係について図６を用いて詳述する。まず、図６（Ａ）で示す状態は、励磁コイル４１、４２への通電がされない無通電状態で一対のステータコア２３、２４とマグネットロータ１４の静止位置状態を示している。図において、ステータ２２の一方のステータコア２３の周面２３ａは、図５で説明した様にマグネットロータ１４との間隔が、紙面上端が間隔ｇ３から間隔ｇ１と徐々に狭まる曲面形状を成し、他方のステータコア２３の周面２３ａは、図５で説明した様にマグネットロータ１４との間隔が、紙面上端が間隔ｇ１から間隔ｇ３と徐々に狭まる曲面形状を成していることから、一対のステータコア２３、２４により磁気吸引される磁気分布が間隔の狭い方、所謂磁気抵抗の小さい方に集中される磁気特性を有している。結果、マグネットロータ１４のＮＳ２極の磁極の中心線中心Ｙ２３−Ｙ２４が図示の様に、励磁コイル４１、４２によりＮＳ２極に励磁される一対のステータコア２３、２４の励磁極の中心線Ｙ１−Ｙ２に対し反時計方向にずれる。そのずれ量は、後述するマグネットロータ１４の起動回転力に影響し、予め使用する装置が必要とする起動回転力によってシュミレーションソフトを使って決定され、その起動回転力に応じてステータコア２３、２４の表面２３ａ、２４ａの曲面形状を決めることで、励磁コイル４１、４２への無通電状態でのマグネットロータ１４の静止位置（第１の静止位置）を設定することが出来る。
【００４７】
次に、図６（Ｂ）で示す状態は、励磁コイル４１、４２への無通電状態から通電状態に切換えた直後で回転動作前の状態での一対のステータコア２３、２４とマグネットロータ１４の位置状態を示している。図において、励磁コイル４１、４２への通電によって一対のステータコア２３、２４がＮＳ２極に励磁され、マグネットロータ１４のＮＳ２極の磁極がそれぞれステータコア２３、２４の励磁極により磁気吸引され、一対のステータコア２３、２４の励磁極の中心線Ｙ１−Ｙ２上にマグネットロータ１４の磁極中心が静止する静止位置（第２の静止位置）を備えている。実際にアクチュエータの回転制御においては、この第２の静止位置で励磁コイル４１、４２への通電方向を切換え、一対のステータコア２３、２４が励磁されるＮＳ極を変えることで、そのマグネットロータ１４がその第２の静止位置で停止されることなく継続回転が可能である。
【００４８】
尚、非対称形状を作る為には、上述の励磁コイルへの通電状態で励磁される一対のステータコアの両励磁極の中心を通る第１の中心線Ｙ１−Ｙ２に対し非線対象で、且つその第１の中心線Ｙ１−Ｙ２に対し直交する第２の中心線Ｘ１−Ｘ２に対しも非対象形状にすれば良く、第１の実施形態の様に、間隔ｇ１から間隔ｇ２の様な間隔を持たせた曲面形状である必要は無く、ステータ２２のステータコア２３とマグネットロータ１４の磁気バランス軸Ｙ２３とステータコア２４とマグネットロータ１４の磁気バランス軸Ｙ２４が回転中心を通る直線に対し同軸上に成らない非対称形状とすれば良い。つまり、一部を切り欠くことでも良い。その実施形態について次に引き続き説明する。
【００４９】
［ステータの第２実施形態］
図７及び図８に示す第２の実施形態では、ステータ２２のステータコア２３、２４の周面２３ａ、２４ａとマグネットロータ１４と間隔が全て等しい間隔ｇ２で、周面２３ａ、２４ａの曲面形状がマグネットロータ１４の内周面と同心円となる様に形成されると共に、上述した磁気バランスを崩す為に、図示の様に、一方のステータコア２３の一端部（紙面上端）が中心線Ｘ１−Ｘ２に対し角度θ１でカットされ、他方のステータコア２４の一端部（紙面下端）が基準線Ｘ１−Ｘ２に対し角度θ１でカットされている。
【００５０】
この結果、図８に示す様に、励磁コイル４１、４２への通電で励磁されるステータコア２３、２４の励磁極によりマグネットロータ１４が磁気吸引され静止する静止位置（第２の静止位置）の中心線Ｙ１−Ｙ２に対し、励磁コイル４１、４２への通電を行わない無通電の状態でマグネットロータ１４が静止する静止位置（第１の静止位置）の中心線Ｙ２３−Ｙ２４が同一直線上とはならず、この一対のステータコア２３、２４の形状でも第１の実施形態同様に磁気バランスが崩れた状態で静止位置設定手段を構成している。
【００５１】
［ステータの第３実施形態］
図９及び図１０に示す実施形態は、上記第３の実施形態を示すもので、第２の実施形態と同様に、ステータ２２のステータコア２３、２４の周面２３ａ、２４ａとマグネットロータ１４と間隔が全て等しい間隔ｇ２になる様に、周面２３ａ、２４ａの曲面形状がマグネットロータ１４の内周面と同心円となる様に形成されている。そして、この実施形態では上述した磁気バランスを崩す為に、図１０で示す様に、一方のステータコア２４のみカットしたもので、ステータコア２４の一端部（紙面上端）が基準線Ｘ１−Ｘ２に対し角度θ２でカットされている。
【００５２】
この結果、第２実施形態と同様、図１０に示す様に、励磁コイル４１、４２への通電で励磁されるステータコア２３、２４の励磁極によりマグネットロータ１４が磁気吸引され静止する静止位置（第２の静止位置）の中心線Ｙ１−Ｙ２に対し、励磁コイル４１、４２への通電を行わない無通電の状態で、ステータコア２３に対峙するマグネットロータ１４の磁極中心が静止する静止する静止位置（仮想静止位置）と、ステータコア２４に対峙するマグネットロータ１４の磁極中心が静止する静止する静止位置（仮想静止位置）とが、マグネットロータ１４の回転中心を通る直線上とはならず、この場合、両仮想静止位置とは異なる静止位置（第１の静止位置）の中心線Ｙ２３−Ｙ２４が同一直線上とはならず、この一対のステータコア２３、２４の形状でも第１の実施形態同様に磁気バランスが崩れた状態で静止位置設定手段を構成している。
【００５３】
［その他の実施例］
以上の実施形態での説明では、磁気バランスを崩す為の停止位置設定手段として、一対のステータコア２３、２４の非対象形状により達成しているが、形状として非対象形状である必要は無く、磁気的に非対称な状態を作れば良く、図面では示さないが例えば、一対のステータコア２３、２４の外形形状は非対象とはせずに、ステータコア２３、２４の外周面２３ａ、２４ｂのマグネットロータ１４の磁極面に対峙した外周面の一部に窪み部、若しくは外周面内側の一部に空洞を形成することで磁気抵抗の分布特性が変化させることでも、本願の特徴である励磁コイルへの無通電状態で、前記マグネットロータのＮＳ２極の磁極中心が前記一対のステータコアに磁気吸引され静止する前記マグネットロータの第１の静止位置と、前記励磁コイルへの通電状態で、前記一対のステータコアが励磁されるＮＳ２極の励磁極により磁気吸引され静止する前記マグネットロータの第２の静止位置とを異なる位置に設定することが出来る。
【００５４】
［電磁アクチュエータの位置制御］
次に、電磁アクチュエータの位置制御として、通常の二点位置を往復させる駆動方法の他に、励磁コイルへの無通電状態でマグネットロータのＮＳ２極の磁極中心が一対のステータコアに磁気吸引され静止する前記マグネットロータの第１の静止位置を利用することで三点位置の制御が可能である。
［光学機器への応用］
【００５５】
上述した本願のアウターロータ形式の電磁アクチュエータは光学機器の駆動源として用いることが出来、例えばデジタルスチールカメラやデジタルビデオカメラ等の光学機器に搭載される光量調整装置の電磁アクチュエータとして最適である。具体的に、この様な光学機器では撮影前に電源をオン状態として液晶画面をモニタし、撮影範囲を特定した後に、シャッタ装置又は絞り装置を起動することで撮影を行っている。この本願電磁アクチュエータのシャッタ装置又は絞り装置に対する起動位置を、予め励磁コイルの無通電状態でシャッタ装置又は絞り装置が開放状態に成る様に設定し、撮影範囲を特定した時点で励磁コイルに通電しシャッタ装置又は絞り装置を閉鎖して露出制御をしている。そこで、被写体をモニタする表示画面と、被写体からの光量を調整する光量調整装置と、この光量調整装置を駆動する電磁アクチュエータとを備えた光学機器の電磁アクチュエータとして、回転可能に支持され周面にＮ極とＳ極に２極着磁された磁極を備えた筒状形状のマグネットロータと、前記マグネットロータの筒内側で前記磁極に対峙する一対のステータコアを形成したステータと、通電方向によって前記一対のステータコアをＮ極とＳ極に互い違い励磁する励磁コイルとを備え、前記マグネットロータのＮＳ２極の磁極中心が、前記励磁コイルへの無通電状態で前記一対のステータコアに磁気吸引され静止する第１の静止位置と、前記励磁コイルへの通電状態で前記一対のステータコアが励磁されるＮＳ２極の励磁極により磁気吸引され静止する第２の静止位置とを異なる位置に設定された本願の電磁アクチュエータを使い、前記被写体のモニタリング中は、前記第１の静止位置で前記光量調整装置を駆動して成ることで、常に液晶画面でモニタしている最中は励磁コイルへの無通電状態でシャッタ装置又は絞り装置の開放状態を維持可能で省エネであり、しかも励磁コイルへの通電で電磁アクチュエータに回転トルクを付与し、正確にシャッタ装置又は絞り装置を作動することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１０    マグネットロータ、
１３    回転軸、
１４    マグネット、
２０    ステータ、
２１    軸受部、
２３    ステータコア、
２４    ステータコア、
３０    支え板、
４０    励磁コイル、
５０    制御基板、
６０    回転位置検出センサ
【図１】
2012034455.tif 000003
【図２】
2012034455.tif 000004
【図３】
2012034455.tif 000005
【図４】
2012034455.tif 000006
【図５】
2012034455.tif 000007
【図６】
2012034455.tif 000008
【図７】
2012034455.tif 000009
【図８】
2012034455.tif 000010
【図９】
2012034455.tif 000011
【図１０】
2012034455.tif 000012
【図１１】
2012034455.tif 000013
【図１２】
2012034455.tif 000014