專利名稱：驅(qū)動裝置和光量調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種被構(gòu)造成使轉(zhuǎn)子軛轉(zhuǎn)動的驅(qū)動裝置，以及一種結(jié)合了該驅(qū)動裝置作為其驅(qū)動源的光量調(diào)節(jié)器。
背景技術(shù)：
以往，已經(jīng)提出各種小型和薄型的驅(qū)動裝置(例如參見日本特開2002-272082號公報和特開2002-049076號公報)?，F(xiàn)在，圖8和圖9示出在日本特開2002-272082號公報中公開的一種傳統(tǒng)驅(qū)動裝置。
圖8是該傳統(tǒng)驅(qū)動裝置的分解透視圖。圖9是處于組裝狀態(tài)的該驅(qū)動裝置沿軸向的截面圖。
如圖8和圖9所示，該驅(qū)動裝置由磁體101、線圈102、定子104、底板105、磁體加壓器106、快門葉片107以及蓋109組成。
磁體101為中空圓筒形式，被構(gòu)造成可轉(zhuǎn)動地移動并使沿周向被分成n個部分的外周面被磁化成具有交替不同的磁極。磁體101形成有轉(zhuǎn)動限制銷101a和輸出銷101b。線圈102與磁體101同軸地布置。定子104由軟磁材料形成以被線圈102磁化并且包括梳齒狀外磁極部104a和中空圓筒狀內(nèi)磁極部104b。定子104的外磁極部104a與磁體101的外周面相對，而定子104的內(nèi)磁極部104b與磁體101的內(nèi)周面相對。
在該驅(qū)動裝置中，外磁極部104a的極性和內(nèi)磁極部104b的極性通過改變線圈102的通電方向而被轉(zhuǎn)換，由此磁體101在限定的范圍內(nèi)被往復(fù)地轉(zhuǎn)動。
在如上構(gòu)造的驅(qū)動裝置中，通過線圈102的通電產(chǎn)生的磁通量從每個外磁極部104a流到相對的內(nèi)磁極部104b，或者相反地，從內(nèi)磁極部104b流到每個外磁極部104a，以有效地作用于位于外磁極部104a和內(nèi)磁極部104b之間的磁體101。外磁極部104a和內(nèi)磁極部104b之間的距離可被設(shè)定成是磁體101的厚度、磁體101與每個外磁極部104a之間的間隙、以及磁體101與內(nèi)磁極部104b之間的間隙的總和，這使得可以降低由每個外磁極部104a和內(nèi)磁極部104b所形成的磁路的電阻。結(jié)果，可以通過少量的電流產(chǎn)生大量的磁通量，這使得可以提高驅(qū)動裝置的效率。
為了實現(xiàn)快門機構(gòu)或光圈機構(gòu)的高速驅(qū)動，對利用上述傳統(tǒng)驅(qū)動裝置作為如在照相機中的快門機構(gòu)或光圈機構(gòu)等光量調(diào)節(jié)器的驅(qū)動源的需求日益增加。然而，由于傳統(tǒng)驅(qū)動裝置采用中空圓筒狀磁體作為轉(zhuǎn)子，所以限制了慣性矩的減小，這使得難以提高上述機構(gòu)的驅(qū)動速度。
另一個問題是盡管可以通過增加磁體的厚度并由此獲得更強的磁力來提高驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)矩，但磁體厚度的增加導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的慣性矩的增大，這使得不可能實現(xiàn)上述機構(gòu)的高速驅(qū)動。
此外，在傳統(tǒng)的驅(qū)動裝置中，通過用塑料磁性材料(plasticmagnetic material)形成磁體101的轉(zhuǎn)動限制銷101a和輸出銷101b減少了組成部件的數(shù)量，但塑料磁性材料比金屬或樹脂脆，使得所述銷經(jīng)常由于機械沖擊而折斷。為了防止這一現(xiàn)象，必須用除塑料磁性材料之外的材料形成所述銷。然而，當采用另外的材料時，減少組成部件的數(shù)量和提高輸出銷的剛度變得互相矛盾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可以減小轉(zhuǎn)子的慣性矩并提高轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動裝置、以及一種包含作為驅(qū)動源的該驅(qū)動裝置的光量調(diào)節(jié)器。
為了實現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的第一方面，提供一種驅(qū)動裝置，其包括磁體，其被形成為具有中空圓筒形狀并具有被磁化部分，該被磁化部分被磁化成沿磁體的周向具有交替不同的磁極；線圈，其與磁體同軸地纏繞，并沿軸向與該磁體成并排關(guān)系地布置；定子，其由軟磁材料形成，并具有固定到其上的磁體和線圈；轉(zhuǎn)子，其由軟磁材料形成，并具有與被磁化部分成相對關(guān)系地形成、被線圈磁化的磁極部，該轉(zhuǎn)子以可相對于定子轉(zhuǎn)動的方式被支撐；以及轉(zhuǎn)動限制部，其將轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動范圍限制在預(yù)定角度以內(nèi)。
在根據(jù)本發(fā)明第一方面的驅(qū)動裝置的配置下，不同于磁體被用作轉(zhuǎn)動構(gòu)件的傳統(tǒng)情況，轉(zhuǎn)子被用作轉(zhuǎn)動構(gòu)件，可以減小慣性矩。此外，即使磁體的厚度被增加以增大驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子的慣性矩也不會受到不利影響，從而可以兼顧實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩和低慣性矩。
優(yōu)選地，預(yù)定角度是不大于通過用磁體的被磁化部分的磁極數(shù)量除360度得到的角度。
優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子的磁極部均具有通過切掉轉(zhuǎn)子的側(cè)部而形成的梳齒形狀。
優(yōu)選地，磁體具有被設(shè)置在其內(nèi)周面上的被磁化部分，并且磁體被布置在轉(zhuǎn)子的外周側(cè)。
優(yōu)選地，磁體具有被設(shè)置在其外周面上的被磁化部分，并且磁體被布置在轉(zhuǎn)子的內(nèi)周側(cè)。
優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動驅(qū)動方式選自以下方式將轉(zhuǎn)子的角度位置轉(zhuǎn)換到被設(shè)定在預(yù)定角度以內(nèi)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動范圍的相對端的各位置的方式、將轉(zhuǎn)子的角度位置轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動范圍的相對端的各位置和該相對端之間的位置的方式、以及在轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動范圍以內(nèi)連續(xù)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)子的角度位置的方式。
為了實現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的第二方面中，提供一種光量調(diào)節(jié)器，其包括根據(jù)本發(fā)明第一方面的驅(qū)動裝置；固定構(gòu)件，其具有開口，該固定構(gòu)件將驅(qū)動裝置的定子固定到其上；以及光量調(diào)節(jié)構(gòu)件，其由驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)子驅(qū)動并調(diào)節(jié)固定構(gòu)件的開口的打開量。
在根據(jù)本發(fā)明第二方面的光量調(diào)節(jié)器的配置下，由于根據(jù)本發(fā)明第一方面的驅(qū)動裝置被用作光量調(diào)節(jié)器的驅(qū)動源，因此可以實現(xiàn)光量調(diào)節(jié)器的高速驅(qū)動。
從以下結(jié)合附圖所作的詳細說明中將會更加清楚地了解到本發(fā)明的上述和其它目的、特征以及優(yōu)點。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的光量調(diào)節(jié)器的分解透視圖；圖2是處于組裝狀態(tài)的圖1中的光量調(diào)節(jié)器沿軸向的截面圖；圖3A是圖2中的光量調(diào)節(jié)器在其快門葉片關(guān)閉的狀態(tài)下的前視圖；圖3B是圖2中的光量調(diào)節(jié)器在其快門葉片打開的狀態(tài)下的前視圖；圖4是圖解當光量調(diào)節(jié)器采用兩位置轉(zhuǎn)換方式時作用在光量調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)子軛上的轉(zhuǎn)矩的圖；圖5是圖解當光量調(diào)節(jié)器采用三位置轉(zhuǎn)換方式時作用在光量調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)子軛上的轉(zhuǎn)矩的圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的驅(qū)動裝置的分解透視圖；圖7是處于組裝狀態(tài)的圖6中的驅(qū)動裝置沿軸向構(gòu)造的截面圖；圖8是傳統(tǒng)驅(qū)動裝置的分解透視圖；以及圖9是處于組裝狀態(tài)的圖8中的驅(qū)動裝置沿軸向的截面圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在，將參照示出本發(fā)明優(yōu)選實施例的附圖詳細說明本發(fā)明。
首先，給出對本發(fā)明第一實施例的說明。
圖1是根據(jù)第一實施例的光量調(diào)節(jié)器的分解透視圖。圖2是處于組裝狀態(tài)的圖1中的光量調(diào)節(jié)器沿軸向的截面圖。圖3A是其快門葉片關(guān)閉的光量調(diào)節(jié)器的前視圖。圖3B是其快門葉片打開的光量調(diào)節(jié)器的前視圖。
如圖1至圖3所示，光量調(diào)節(jié)器由包括底板4和快門葉片7的光量調(diào)節(jié)機構(gòu)以及包括磁體1、線圈2、定子軛3和轉(zhuǎn)子軛5的驅(qū)動裝置組成。
磁體1為中空圓筒形式，并使其內(nèi)周面沿周向被分成n個部分(在本實施例中是16個部分)作為被磁化部分，該n個部分被磁化以具有交替不同的S和N極(內(nèi)周磁化)。當光量調(diào)節(jié)器被組裝時，磁體1被布置在轉(zhuǎn)子軛5的外周側(cè)(參見圖2)。
線圈2由繞成基本上中空圓筒狀的許多導(dǎo)線形成，并在光量調(diào)節(jié)器被組裝時以沿軸向與磁體1成并排的關(guān)系與磁體1同軸地布置。如圖2所示，線圈2被構(gòu)造成外徑大致等于磁體1的外徑，并且內(nèi)徑大致等于磁體1的內(nèi)徑。
定子軛3由軟磁材料形成，使得其具有基本上中空圓筒形狀，并且該定子軛3由中空圓筒部31和沿著該中空圓筒部31的內(nèi)周徑向向內(nèi)延伸而形成的頂板部32組成。中空圓筒部31被構(gòu)造成內(nèi)徑大致等于磁體1的外徑。頂板部32被構(gòu)造成內(nèi)徑略小于磁體1的內(nèi)徑。磁體1和線圈2被剛性裝配在定子軛3的內(nèi)側(cè)。
底板4是基本盤狀的，并且由在其中央形成的開口41、從開口41徑向向外形成以限定開口41的轉(zhuǎn)子軸承部42、以及從轉(zhuǎn)子軸承部42徑向向外形成的定子軛固定部43組成。定子軛固定部43使定子軛3固定在其上。此外，定子軛固定部43設(shè)置有如圖3A所示的通過切掉一部分而形成的轉(zhuǎn)動限制部44，由此定子軛固定部43起到轉(zhuǎn)動限制部的作用。更具體地，轉(zhuǎn)子軛5的轉(zhuǎn)動停止銷54的運功被定義轉(zhuǎn)動限制部44(切口)的定子軛固定部43的兩個相對端面限制。此外，底板4在與定子軛固定部43相反側(cè)(快門葉片安裝側(cè))上的表面具有以從其突出的方式在其上形成的例如三個定位銷(小突起)45(參見圖2)。
轉(zhuǎn)子軛5由軟磁材料形成，并具有基本上中空圓筒形狀。轉(zhuǎn)子軛5包括通過沿軸向切掉其側(cè)部使得每個磁極部具有梳齒形狀而形成的多個磁極部51。每個磁極部51的軸向長度比磁體1的軸向長度長，弧長(齒寬)比磁體1的每個被磁化部分的弧長小。磁極部51的數(shù)量可以被設(shè)定為1到n/2個(n代表磁體1的磁極的數(shù)量)，在本實施例中，磁極部51的數(shù)量被設(shè)定為八個。
此外，轉(zhuǎn)子軛5包括在與磁極部51軸向相反側(cè)上從其外周徑向向外延伸的例如三個基部53和沿遠離磁極部51的方向從各基部53軸向突出的例如三個快門驅(qū)動銷52。在本實施例中，三個基部53中的一個具有與其一體形成為單一件的轉(zhuǎn)動停止銷54，作為示例，使得該轉(zhuǎn)動停止銷54徑向向外突出。在本實施例中，快門驅(qū)動銷52和轉(zhuǎn)動停止銷54由作為軟磁材料的鐵類材料例如純鐵或硅鋼形成。
快門葉片7由具有遮光性的輕的材料形成并被設(shè)置成例如三個構(gòu)件。快門葉片7用作調(diào)節(jié)底板4的開口41的打開量、即調(diào)節(jié)通過開口41的光量的光量調(diào)節(jié)構(gòu)件。每個快門葉片7形成有圓孔71和長孔72，其中，底板4的定位銷45中的相應(yīng)一個被裝配在所述圓孔71中，轉(zhuǎn)子軛5的快門驅(qū)動銷52中的相應(yīng)一個被裝配在所述長孔72中。盡管在本實施例中，光量調(diào)節(jié)構(gòu)件由三個快門葉片7形成，但快門葉片7的數(shù)量并不局限于三個。
通過使底板4的定位銷45裝配在快門葉片7的各圓孔71中，快門葉片7被可轉(zhuǎn)動地支撐在底板4上。此外，轉(zhuǎn)子軛5的快門驅(qū)動銷52被可滑動地裝配在各長孔72中，由此每個快門葉片7可以對應(yīng)于轉(zhuǎn)子軛5的轉(zhuǎn)動繞相關(guān)的圓孔71轉(zhuǎn)動。通過開口41的光量可通過各快門葉片7的轉(zhuǎn)動進行調(diào)節(jié)。每個快門葉片7的軸向位置由安裝在底板4上未示出的后蓋限制。
在根據(jù)本實施例的光量調(diào)節(jié)器中，通過將定子軛3剛性裝配在底板4上并沿定子軛3的內(nèi)周剛性裝配線圈2和磁體1形成驅(qū)動裝置的定子。另一方面，通過將轉(zhuǎn)子軛5可轉(zhuǎn)動地裝配在定子即定子軛3上形成驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)動構(gòu)件。在該情況下，驅(qū)動裝置被構(gòu)造成使轉(zhuǎn)子軛5的磁極部51的位置與磁體1的被磁化部分處于相對的關(guān)系。
在本實施例中，轉(zhuǎn)子軛5的內(nèi)周由底板4的轉(zhuǎn)子軸承部42徑向支撐，并且轉(zhuǎn)子軛5的基部53被夾在底板4與定子軛3的頂板部32之間，由此實現(xiàn)軸向定位(參見圖2)。然而，這不是限制性的，在轉(zhuǎn)子軛5可相對于定子軛3被可轉(zhuǎn)動地支撐的范圍內(nèi)可采用任何方法。
驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)子(轉(zhuǎn)子軛5)可以在預(yù)定角度范圍以內(nèi)作相對于定子(定子軛3)的轉(zhuǎn)動。該預(yù)定角度范圍不大于360/n度。其原因?qū)⒃谙挛恼f明。在本實施例中，如圖3A所示，轉(zhuǎn)子軛5的轉(zhuǎn)動停止銷54與底板4的轉(zhuǎn)動限制部44的端面接觸，由此轉(zhuǎn)子(轉(zhuǎn)子軛5)的可動范圍(轉(zhuǎn)動的角度范圍)受到限制。
接著，將參照圖4和圖5說明如上構(gòu)造的光量調(diào)節(jié)器通過轉(zhuǎn)換驅(qū)動裝置的線圈2的通電方向使轉(zhuǎn)子(轉(zhuǎn)子軛5)轉(zhuǎn)動的操作。
由線圈2通電產(chǎn)生的磁通量通過定子軛3的中空圓筒部31、定子軛3的頂板部32、轉(zhuǎn)子軛5的每個磁極部51、以及磁體1延伸一周形成回路(loop)。因而，轉(zhuǎn)子軛5的磁極部51被磁化，因此轉(zhuǎn)子軛5受到由于磁極部51與磁體1之間的磁作用而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。由于磁體1的被磁化部分和轉(zhuǎn)子軛5的磁極部51有微小間隙地彼此相對，因此可以提高作用在它們之間的磁力。
圖4是示出當光量調(diào)節(jié)器采用兩位置轉(zhuǎn)換方式時作用在光量調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)子軛5上的轉(zhuǎn)矩的圖。
參照圖4，作用在轉(zhuǎn)子軛5上的轉(zhuǎn)矩由磁體1與轉(zhuǎn)子軛5的磁極部51之間產(chǎn)生的磁力形成。圖4中的縱坐標代表作用在轉(zhuǎn)子軛5上的轉(zhuǎn)矩，橫坐標代表轉(zhuǎn)子軛5的角度位置。由雙點劃線表示的特性曲線代表當線圈2被正向通電時作用在轉(zhuǎn)子軛5上的轉(zhuǎn)矩，由點劃線表示的特性曲線代表當線圈2被反向通電時作用在轉(zhuǎn)子軛5上的轉(zhuǎn)矩。此外，由實線表示的特性曲線代表在線圈2被斷電的狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩。在圖4中，為了便于說明，還示出了在由底板4的轉(zhuǎn)動限制部44限制的轉(zhuǎn)子可動范圍外作用的轉(zhuǎn)矩。
當轉(zhuǎn)矩呈正值時，轉(zhuǎn)子軛5如從圖3A和3B所觀察的順時針轉(zhuǎn)動，而當轉(zhuǎn)矩呈負值時，轉(zhuǎn)子軛5如從圖3A和3B所觀察的逆時針轉(zhuǎn)動。在磁體1的每個被磁化部分的磁極中心與轉(zhuǎn)子軛5的每個磁極部51的中心彼此相對的點(如圖4中的點O所示)，作用在轉(zhuǎn)子軛5上的轉(zhuǎn)矩值在線圈2被正向通電的情況下、在線圈2被反向通電的情況下、以及在線圈2被斷電的情況下都等于0。
如果上述中心彼此相對的點(位置)處于轉(zhuǎn)子可動范圍內(nèi)，則在轉(zhuǎn)子軛5被帶到該位置并被停止時，轉(zhuǎn)子軛5變得不能動作。由于磁體1的內(nèi)周面沿周向被分成n個部分并且每個部分被磁化，因此中心彼此相對的點以360/n度(n代表磁極的數(shù)量，并且在本實施例中360/n等于22.5°)的角度間隔出現(xiàn)。因此，為了避免轉(zhuǎn)子軛5在中心相對的點處停止，要求轉(zhuǎn)子可動范圍設(shè)定在360/n°以內(nèi)。
在本實施例中，轉(zhuǎn)子可動范圍被設(shè)定在圖4所示的范圍，由此在線圈2的正向通電過程中，沿正轉(zhuǎn)動方向作用的轉(zhuǎn)矩總是可以被施加到轉(zhuǎn)子軛5上，并且在線圈2的反向通電過程中，沿反轉(zhuǎn)動方向作用的轉(zhuǎn)矩總是可以被施加到轉(zhuǎn)子軛5上。
當線圈2被正向通電時，轉(zhuǎn)子軛5受到順時針作用的轉(zhuǎn)矩而轉(zhuǎn)動，直至轉(zhuǎn)子軛的轉(zhuǎn)動停止銷54抵靠在底板4的轉(zhuǎn)動限制部44的一個端面上(在圖3A和3B中觀察為右側(cè)端面)。在圖3B中示出這一狀態(tài)，并且轉(zhuǎn)子軛5此時的角度位置由圖4中的符號(b)表示。即使當線圈2在該角度位置被斷電時，從圖4中可以清楚地看到正的轉(zhuǎn)矩仍然作用在轉(zhuǎn)子軛5上。因而，轉(zhuǎn)子軛5被壓靠在底板4的轉(zhuǎn)動限制部44上，由此即使在斷電狀態(tài)下也可以保持該位置。根據(jù)上述過程，快門葉片7被轉(zhuǎn)子軛5的各相關(guān)快門驅(qū)動銷52驅(qū)動到從開口41退避的狀態(tài)(即打開狀態(tài))。
然后，當線圈2被反向通電時，轉(zhuǎn)子軛5受到逆時針作用的轉(zhuǎn)矩而轉(zhuǎn)動，直至轉(zhuǎn)動停止銷54抵靠在底板4的轉(zhuǎn)動限制部44的另一端面(在圖3A和3B中觀察為左側(cè)端面)上。在圖3A中示出這一狀態(tài)，并且轉(zhuǎn)子軛5此時的角度位置由圖4中的符號(a)表示。與上述情況類似，即使當線圈2在該角度位置被斷電時，轉(zhuǎn)子軛5仍被壓靠在底板4的轉(zhuǎn)動限制部44上，由此即使在斷電狀態(tài)下也可以保持該位置。根據(jù)上述過程，快門葉片7被轉(zhuǎn)子軛5的各相關(guān)快門驅(qū)動銷52驅(qū)動到覆蓋開口41的狀態(tài)(即關(guān)閉狀態(tài))。
根據(jù)兩位置轉(zhuǎn)換方式的動作給出了上述說明，在該方式中，線圈2被正向通電以將轉(zhuǎn)子軛5驅(qū)動到由圖4中的符號(b)表示的位置，線圈2被反向通電以將轉(zhuǎn)子軛5驅(qū)動到由圖4中的符號(a)表示的位置，并且在兩種情況下，即使在線圈2斷電后，由符號(a)或(b)表示的位置仍被保持。然而，轉(zhuǎn)子軛5可做的動作并不局限于兩位置轉(zhuǎn)換方式的動作。通過適當?shù)貥?gòu)造轉(zhuǎn)子軛5的每個磁極部51的齒寬或形狀并適當?shù)卦O(shè)定供給線圈2的電壓，作用在轉(zhuǎn)子軛5上的轉(zhuǎn)矩波形可以被改變成如圖5所示的那樣(三位置轉(zhuǎn)換方式)。
圖5是示出當光量調(diào)節(jié)器采用三位置轉(zhuǎn)換方式時作用在光量調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)子軛5上的轉(zhuǎn)矩的圖。
參照圖5，當線圈2被正向通電時，正的轉(zhuǎn)矩作用在轉(zhuǎn)子軛5上，由此轉(zhuǎn)子軛5轉(zhuǎn)動到由圖5中的符號(b)表示的位置。當線圈2被反向通電時，負的轉(zhuǎn)矩作用在轉(zhuǎn)子軛5上，由此轉(zhuǎn)子軛5轉(zhuǎn)動到由圖5中的符號(a)表示的位置。此外，當線圈2被斷電時，轉(zhuǎn)子軛5轉(zhuǎn)動到由圖5中的符號(c)表示的位置，該位置是在線圈2處于斷電狀態(tài)時轉(zhuǎn)子軛5所在的穩(wěn)定位置。因此，同樣可以使轉(zhuǎn)子軛5進行根據(jù)三位置轉(zhuǎn)換方式的動作。
此外，還可以采用不同于兩位置轉(zhuǎn)換方式和三位置轉(zhuǎn)換方式的方式，其中，轉(zhuǎn)子即轉(zhuǎn)子軛5被彈簧沿轉(zhuǎn)動方向施力并且施加到線圈2的電壓被提高或降低以連續(xù)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)子軛5的轉(zhuǎn)動角度(連續(xù)轉(zhuǎn)換方式)。
在這種連續(xù)轉(zhuǎn)換方式的情況下，當最大電壓被施加到線圈2時，轉(zhuǎn)子軛5轉(zhuǎn)動到由圖5中的符號(b)表示的位置，然后，隨著電壓的逐漸降低，彈簧所施加的力與磁體1的電磁力相互平衡的位置逐漸變化并向由圖5中的符號(a)表示的位置移動。然后，當線圈2被斷電時，轉(zhuǎn)子軛5動作以移動到由圖5中的符號(a)表示的位置。可采用這種操作連續(xù)控制通過底板4的開口41的光量。
接著，對包含根據(jù)本實施例的驅(qū)動裝置的光量調(diào)節(jié)器的有利效果進行說明。在包含在光量調(diào)節(jié)器中的驅(qū)動裝置中，轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)動構(gòu)件由具有通過沿軸向切掉部分中空圓筒而形成的磁極部51的轉(zhuǎn)子軛5來實現(xiàn)。這種結(jié)構(gòu)可以使轉(zhuǎn)子的慣性矩小于在日本特開2002-272082號公報中公開的驅(qū)動裝置的慣性矩。其原因?qū)⒃谙挛倪M行說明。
繞薄中空圓筒狀物體的中心軸線作用的薄中空圓筒狀物體的慣性矩可以被表示成(數(shù)值∏)×(密度)×(厚度)×(高度)×(平均半徑)^3。中空圓筒狀磁體1的慣性矩和具有磁極部51的轉(zhuǎn)子軛5的慣性矩將通過這兩個中空圓筒之間的密度、厚度、高度、以及形狀的比較而相互比較。
首先，對于密度，用于磁體1的材料在釹燒結(jié)磁體的情況下密度為7.4g/cm3，在釤鈷磁體的情況下密度為8.3g/cm3，在釹連接磁體(neodymium bond magnet)的情況下密度為6.0g/cm3。相反，用于轉(zhuǎn)子軛5的純鐵的密度為7.0g/cm3，大致等于磁體1的比重(specific gravity)的80％～120％。
接著，對于厚度，磁體1的最小厚度大約是0.3mm～0.6mm。如果磁體1的厚度小于該最小厚度，將出現(xiàn)磁體1的剛度降低和磁化不充分的問題。相反，轉(zhuǎn)子軛5的最小厚度是0.15mm～0.3mm，大約是磁體1的最小厚度的一半。
對于高度，轉(zhuǎn)子軛5的高度大致等于磁體1的高度和線圈2的高度的總和。因此，轉(zhuǎn)子軛5的高度大約是磁體1的高度的二倍。
對于形狀，磁體1具有完整的中空圓筒形狀，而轉(zhuǎn)子軛5具有通過沿軸向切掉部分中空圓筒而形成的磁極部51。每個磁極部51的齒寬小于磁體1的每個被磁化部分的弧長，并且磁極部51的數(shù)量是磁體1的被磁化部分的最大數(shù)量的一半。因此，轉(zhuǎn)子軛5被形成有總弧長不小于轉(zhuǎn)子軛5的周長的50％的切口。
概括上述各點，當象本實施例那樣，磁體1的平均半徑等于轉(zhuǎn)子軛5的平均半徑時，通過將形成有切口的轉(zhuǎn)子軛5用作轉(zhuǎn)子，可以使慣性矩降低50％以上。這使得驅(qū)動裝置能夠以提高的速度打開和關(guān)閉快門葉片7，由此可以實現(xiàn)高速快門驅(qū)動。
此外，假定根據(jù)本實施例的驅(qū)動裝置和在日本特開2002-272082號公報中公開的傳統(tǒng)中空圓筒狀驅(qū)動裝置具有相同的尺寸，則前者的慣性矩比后者的慣性矩小得多，其中，前者具有布置在其最內(nèi)周上的轉(zhuǎn)子軛5，后者具有布置在其徑向中央部附近的作為轉(zhuǎn)子的磁體。
如上所述，由于傳統(tǒng)的驅(qū)動裝置采用磁體作為轉(zhuǎn)子，因此當增大磁體的厚度以提高磁力并由此提高轉(zhuǎn)矩時，慣性矩也增大，使得不可能提高快門速度。
相反，根據(jù)本實施例的驅(qū)動裝置，轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子軛5形成，使得即使磁體1的厚度增大，慣性矩也不會增大。這使得可以采用厚度增大的磁體1以獲得增大的磁力。換句話說，通過改變形成磁體1的磁體材料的厚度，可以在不增大轉(zhuǎn)子軛5的慣性矩的情況下提高作用在轉(zhuǎn)子軛5上的磁力。結(jié)果，可以實現(xiàn)具有大轉(zhuǎn)矩和低慣性矩的驅(qū)動裝置，也就是說，可以實現(xiàn)高速快門驅(qū)動。
此外，在本實施例的驅(qū)動裝置中，作為軟磁材料的如純鐵或硅鋼等的鐵類材料被用于形成轉(zhuǎn)子軛5的快門驅(qū)動銷52和轉(zhuǎn)動停止銷54。這使得不僅可以形成具有比傳統(tǒng)塑料磁性材料的銷更高剛度的銷，而且可以容易地減小每個銷的尺寸。更具體地，在不增加組成部件的數(shù)量的情況下，可以實現(xiàn)設(shè)置有快門驅(qū)動銷52和轉(zhuǎn)動停止銷54的轉(zhuǎn)子軛5，其中，每個銷都具有足夠的剛度。
在本實施例的驅(qū)動裝置中，由線圈2通電產(chǎn)生的磁通量從定子軛3的中空圓筒部31流到轉(zhuǎn)子軛5的磁極部51，或者反向流動，以有效地作用在位于轉(zhuǎn)子軛5的磁極部51與定子軛3的中空圓筒部31之間的磁體1上。
在這種情況下，定子軛3的中空圓筒部31與轉(zhuǎn)子軛5的磁極部51之間的距離可以被設(shè)定為磁體1的厚度和磁體1與轉(zhuǎn)子軛5的每個磁極部51之間的間隙的總和。這使得可以使定子與轉(zhuǎn)子之間的距離比在日本特開2002-272082號公報中公開的傳統(tǒng)驅(qū)動裝置中的更短，從而減小磁阻。因而，可以用更小的電流產(chǎn)生更大的磁通量，從而提高驅(qū)動裝置的效率。
此外，由于本實施例的驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)子是薄中空圓筒形式，因此可以采用大直徑的磁體，這使得可以提高驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)矩。而且，由于驅(qū)動裝置的開口可以被用作光路，因此，可以減小包含該驅(qū)動裝置的光量調(diào)節(jié)器的尺寸。
如上所述，根據(jù)本實施例，由于用作轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軛5被形成有切口，因此，可以提供轉(zhuǎn)子軛5具有減小的慣性矩的驅(qū)動裝置。
此外，由于轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子軛5來實現(xiàn)，因此，即使形成磁體1的磁體材料的厚度增大，轉(zhuǎn)子軛5的慣性矩也不會受到不利影響，從而可以提供以兼顧的方式實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩增加和慣性矩減小的驅(qū)動裝置。
而且，根據(jù)本實施例，在不增加組成部件數(shù)量的情況下可以提供設(shè)置有小型和足夠剛度的轉(zhuǎn)子軛5的驅(qū)動裝置。
而且，可以提供能夠提高將該驅(qū)動裝置用作驅(qū)動源的光量調(diào)節(jié)機構(gòu)的驅(qū)動速度的光量調(diào)節(jié)器。
接著，給出對本發(fā)明第二實施例的說明。
圖6是根據(jù)第二實施例的驅(qū)動裝置的分解透視圖。圖7是處于組裝狀態(tài)的圖6中的驅(qū)動裝置沿軸向的截面圖。
如圖6和7所示，驅(qū)動裝置由磁體11、線圈12、定子軛13、轉(zhuǎn)子軛15以及轉(zhuǎn)子銷16組成。
磁體11為中空圓筒形式，并使其沿周向被分成n個部分(在本實施例中是四個部分)的外周面被磁化使得這n個部分具有交替不同的S極和N極(外周磁化)。當驅(qū)動裝置被組裝時磁體11被布置在轉(zhuǎn)子軛15的內(nèi)周側(cè)。
線圈12由繞成基本上中空圓筒形式的許多導(dǎo)線形成，并在驅(qū)動裝置被組裝時以沿軸向與磁體11并排的關(guān)系而與磁體11同軸地布置。線圈12被構(gòu)造成外徑大致等于磁體11的外徑，內(nèi)徑大致等于磁體11的內(nèi)徑。
定子軛13由軟磁材料形成，并且由具有基本上圓筒形狀并沿磁體11的軸線延伸的軸部131、以及具有盤形并支撐軸部131的磁通量傳送部132組成。軸部131被構(gòu)造成外徑大致等于磁體11的內(nèi)徑。磁通量傳送部132被構(gòu)造成外徑略大于磁體11的外徑。
轉(zhuǎn)子軛15由軟磁材料形成，并具有通過沿軸向切掉轉(zhuǎn)子軛15的側(cè)部使得磁極部151均為梳齒狀而形成的磁極部151。磁極部151均被構(gòu)造成軸向長度比磁體11的軸向長度更長，弧長(齒寬)比磁體11的每個磁化部分的弧長更小。磁極部151的數(shù)量可以被設(shè)定為1到n/2個(n代表磁體11的磁極數(shù)量)，并且在本實施例中，磁極部151的數(shù)量被設(shè)定為兩個。
轉(zhuǎn)子銷16由具有小比重和良好的可滑動性的塑料材料形成，使得其基本上是盤形形狀。轉(zhuǎn)子銷16設(shè)置有以沿軸向突出方式形成的例如一個快門驅(qū)動銷161。
在本實施例中，通過將磁體11和線圈12剛性裝配在定子軛13的軸部131上形成定子。另一方面，通過將轉(zhuǎn)子銷16和轉(zhuǎn)子軛15相互同軸地固定形成轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子可以以由未示出的轉(zhuǎn)動限制機構(gòu)限制的方式相對于定子在360/n度或更小的范圍內(nèi)作轉(zhuǎn)動。在這種情況下，轉(zhuǎn)子軛15的磁極部151被構(gòu)造成與磁體11的被磁化部分相對。
由線圈12通電產(chǎn)生的磁通量通過定子軛13的軸部131、定子軛13的磁通量傳送部132、轉(zhuǎn)子軛15的磁極部151、以及磁體11延伸一周形成回路。因而，轉(zhuǎn)子軛15的磁極部151被磁化，由此轉(zhuǎn)子軛15受到由于磁極部151和磁體11之間的磁作用而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。
這樣，同樣在根據(jù)本實施例的驅(qū)動裝置中，可以與上述第一實施例一樣轉(zhuǎn)換線圈12的通電方向，從而使轉(zhuǎn)子軛15在由上述的轉(zhuǎn)動限制機構(gòu)限制的范圍內(nèi)作轉(zhuǎn)動。與根據(jù)第一實施例的驅(qū)動裝置類似，本驅(qū)動裝置不僅可以被用于光量調(diào)節(jié)器，而且可以被用于鏡頭驅(qū)動裝置和各種開關(guān)。
由于根據(jù)本實施例的驅(qū)動裝置是實心的形式，因此可以實現(xiàn)其直徑的減小。在光量調(diào)節(jié)器由驅(qū)動裝置和光量調(diào)節(jié)機構(gòu)(快門葉片和底板)形成的情況下，具有減小的直徑的本驅(qū)動裝置比上述根據(jù)第一實施例的中空圓筒狀驅(qū)動裝置更難與其它組成部件(鏡頭支撐桿、調(diào)焦電動機等)發(fā)生干涉，此外，容易將該驅(qū)動裝置用于尺寸不同的其它光量調(diào)節(jié)機構(gòu)。
根據(jù)本實施例的驅(qū)動裝置是磁體的外周面被磁化的外周磁化型。為了減小轉(zhuǎn)子的慣性矩，更有效的是象第一實施例那樣采用磁體的內(nèi)周面被磁化的內(nèi)周磁化型并沿驅(qū)動裝置的最內(nèi)周布置轉(zhuǎn)子軛。然而，隨著磁體的直徑被進一步減小，磁化磁體的內(nèi)周面更加困難，因此充分磁化變得不可能。結(jié)果，作為對策可能必須提供兩個磁體，這導(dǎo)致制造成本的提高。
相反，在象本實施例那樣采用外周磁化型的磁體的情況下，即使當驅(qū)動裝置的尺寸減小時，也可以使用強磁體，這使得可以降低磁體所需的成本。
如上所述，根據(jù)本實施例，由于被用作轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軛15被形成有切口，因此，可以提供轉(zhuǎn)子軛15的慣性矩降低的驅(qū)動裝置。
此外，由于轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子軛15來實現(xiàn)，因此，即使形成磁體11的磁體材料的厚度增大，轉(zhuǎn)子軛15的慣性矩也不會受到不利影響，從而可以提供以兼顧的方式實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩增加和慣性矩減小的驅(qū)動裝置。
而且，根據(jù)本實施例，在不增加組成部件數(shù)量的情況下可以提供設(shè)置有小型和足夠剛度的轉(zhuǎn)子軛15的驅(qū)動裝置。
應(yīng)當注意，本發(fā)明并不局限于上述實施例。從驅(qū)動裝置為中空形式的第一實施例和驅(qū)動裝置為實心形式的第二實施例中顯而易見的是，本發(fā)明并不局限于特定形式的驅(qū)動裝置，而可以是實心或空心的形式。
從被磁化部分被布置在磁體的內(nèi)周面(內(nèi)周磁化)的第一實施例和被磁化部分被布置在磁體的外周面(外周磁化)的第二實施例中顯而易見的是，本發(fā)明并不局限于采用特定磁化類型的磁體的驅(qū)動裝置，而該磁體可以是內(nèi)周磁化型或外周磁化型。
盡管在第一實施例中，作為示例，轉(zhuǎn)子軛5被形成有八個磁極部51，但這并不是限制性的，磁極部51的數(shù)量僅需要被設(shè)定在1～n/2(n代表磁體的被磁化部分的數(shù)量)的范圍內(nèi)即可。
盡管在第二實施例中，作為示例，轉(zhuǎn)子軛15被形成有兩個磁極部151，但這并不是限制性的，磁極部151的數(shù)量僅需要被設(shè)定在1～n/2(n代表磁體的被磁化部分的數(shù)量)的范圍內(nèi)即可。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動裝置，其包括磁體，其被形成為具有中空圓筒形狀并具有被磁化部分，所述被磁化部分被磁化成沿所述磁體的周向具有交替不同的磁極；線圈，其與所述磁體同軸地纏繞，并沿軸向與所述磁體成并排關(guān)系地布置；定子，其由軟磁材料形成，并具有固定到其上的所述磁體和所述線圈；轉(zhuǎn)子，其由軟磁材料形成，并具有與所述被磁化部分成相對關(guān)系地形成、被所述線圈磁化的磁極部，所述轉(zhuǎn)子以可相對于所述定子轉(zhuǎn)動的方式被支撐；以及轉(zhuǎn)動限制部，其將所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動范圍限制在預(yù)定角度以內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述預(yù)定角度不大于通過用所述磁體的所述被磁化部分的磁極數(shù)量除360度得到的角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子的所述磁極部均具有通過切掉所述轉(zhuǎn)子的側(cè)部而形成的梳齒形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述磁體具有被設(shè)置在其內(nèi)周面上的所述被磁化部分，并且所述磁體被布置在所述轉(zhuǎn)子的外周側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述磁體具有被設(shè)置在其外周面上的所述被磁化部分，并且所述磁體被布置在所述轉(zhuǎn)子的內(nèi)周側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動驅(qū)動方式選自以下方式將所述轉(zhuǎn)子的角度位置轉(zhuǎn)換到被設(shè)定在所述預(yù)定角度以內(nèi)的所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動范圍的相對端的各位置的方式、將所述轉(zhuǎn)子的角度位置轉(zhuǎn)換到所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動范圍的相對端的各位置和該相對端之間的位置的方式、以及在所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動范圍以內(nèi)連續(xù)轉(zhuǎn)換所述轉(zhuǎn)子的角度位置的方式。
7.一種光量控制器，其包括根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項所述的驅(qū)動裝置；固定構(gòu)件，其具有開口，該固定構(gòu)件用于將所述驅(qū)動裝置的所述定子固定到其上；以及光量調(diào)節(jié)構(gòu)件，其由所述驅(qū)動裝置的所述轉(zhuǎn)子驅(qū)動并調(diào)節(jié)所述固定構(gòu)件的所述開口的打開量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種驅(qū)動裝置和光量調(diào)節(jié)器，該驅(qū)動裝置可以減小轉(zhuǎn)子的慣性矩并提高轉(zhuǎn)矩。磁體被形成為具有中空圓筒形狀并具有被磁化部分，該被磁化部分被磁化成沿其周向具有交替不同的磁極。線圈與磁體同軸地纏繞并沿軸向與磁體成并排關(guān)系地布置。定子軛由軟磁材料形成并固定磁體和線圈。轉(zhuǎn)子軛由軟磁材料形成并具有與被磁化部分成相對關(guān)系地形成、被線圈磁化的磁極部。轉(zhuǎn)子軛以可相對于定子軛轉(zhuǎn)動的方式被支撐。轉(zhuǎn)動限制部將轉(zhuǎn)子軛的轉(zhuǎn)動范圍限制在預(yù)定角度以內(nèi)。
文檔編號G03B9/06GK1909343SQ20061010390
公開日2007年2月7日 申請日期2006年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月26日
發(fā)明者安田悠 申請人:佳能株式會社