專利名稱：驅(qū)動裝置和光量控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種具有非常緊湊尺寸的驅(qū)動裝置，以及一種利用了這種驅(qū)動裝置的光量控制器和一種利用了這種驅(qū)動裝置的快門。
圖9給出了一種小型空心圓柱形步進(jìn)馬達(dá)的一個例子。這種步進(jìn)馬達(dá)包括兩個定子102，每一個定子均由一個線圈架101構(gòu)成，所述線圈架具有一個同心繞在其上的定子線圈105；兩個定子軛架106，所述軛架以夾入方式軸向牢固地固定了線圈架101，每一個所述軛架106均具有沿線圈架101內(nèi)周面交替環(huán)狀設(shè)置的定子齒106a和106b；以及一個外殼103，在外殼103上固定有與相應(yīng)的定子齒106a和106b一體形成的軛架106。兩個外殼103中的一個具有一個凸緣115以及一個被固定在其上的支承座108，而另一個外殼103則具有另一個被固定在其上的支承座108。轉(zhuǎn)子109由一塊剛性安裝在一根轉(zhuǎn)子軸110上的轉(zhuǎn)子磁鐵111構(gòu)成。轉(zhuǎn)子111限定了其與定子102的定子軛架106之間的徑向間隙。轉(zhuǎn)子軸110可轉(zhuǎn)動地由在其相對端上的兩個支承座108支承。
在日本專利公開文獻(xiàn)(Kokoku)No.53-2774中已披露了一種光線控制器，這種控制器利用了如上述那樣制成的步進(jìn)馬達(dá)的變形結(jié)構(gòu)。該光線控制器通過打開和關(guān)閉與步進(jìn)馬達(dá)相連的快門葉片來逐步控制通過光線的量。另一種變型為在日本公開專利文獻(xiàn)(Kokai)No.57-166847中披露了一種空心馬達(dá)。這種空心馬達(dá)為環(huán)狀步進(jìn)馬達(dá)，其允許光線通過一個形成在其中央部分中的孔腔。
但是，在圖9所示的以上傳統(tǒng)的小型步進(jìn)馬達(dá)中，繞轉(zhuǎn)子109同心地設(shè)有外殼103、線圈架101、定子線圈105以及定子軛架106，這樣便會不可避免地導(dǎo)致所述馬達(dá)外部尺寸的增大。另外，如

圖18所示，由定子線圈105激勵產(chǎn)生的磁力線主要在定子齒106a的端面106a1和定子齒106b的端面106b1之間流過，因此，磁力線不會有效地作用于轉(zhuǎn)子磁鐵111。
同樣，在日本公開專利文獻(xiàn)(Kokoku)No.53-2774中披露的光線控制器以及在日本公開專利文獻(xiàn)(Kokai)No.57-166847中披露的空心馬達(dá)均具有繞一轉(zhuǎn)子磁鐵設(shè)置的定子線圈和定子軛架，因此增大了馬達(dá)的外部直徑，且由定子線圈激勵產(chǎn)生的磁力線不會有效地作用于轉(zhuǎn)子磁鐵上。
另外，例如在日本公開專利文獻(xiàn)(Kokai)No.7-213041和No.2000-50601中披露了圖11所示的一種硬幣形無刷式馬達(dá)。這種無刷式馬達(dá)由多個線圈301、302、303以及一個盤形磁鐵304構(gòu)成。如圖11所示，每一個線圈均具有較薄的幣形形狀，且應(yīng)使線圈的軸線與磁鐵的軸線平行延伸。沿盤形磁鐵的軸向使盤形磁鐵磁化，且應(yīng)使磁鐵的磁性表面(內(nèi)周面)朝向與每個線圈的軸線垂直的方向。
在這種馬達(dá)中，如圖12中箭頭所示，由線圈產(chǎn)生的磁力線不能完全有效地作用于磁鐵上。另外，由磁鐵產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力或力矩的中心以距離L與馬達(dá)的外周分離，因此對于馬達(dá)的尺寸而言，由馬達(dá)產(chǎn)生的力矩較小。另外，馬達(dá)的中心部分被線圈和磁鐵占據(jù)，因此，難以將這一部分用于一些其它的目的。
本發(fā)明的第二個目的在于提供一種利用了一個小型驅(qū)動裝置的光量控制器，這種光量控制器易于制造且能夠?qū)崿F(xiàn)高產(chǎn)量生產(chǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)第一個目的，在本發(fā)明的第一個方面提供了一種驅(qū)動裝置，其包括一塊磁鐵，其形狀為空心圓柱形且具有一個外周面和一個內(nèi)周面，至少所述外周面沿圓周方向被分為n個區(qū)段，這些區(qū)段均被磁化，以便具有交替不同的磁極，所述磁鐵可繞其空心圓柱形的一條轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動；一個線圈，其沿磁鐵的軸向設(shè)置且與所述磁鐵平行；一個通過所述線圈被磁化的外磁極部分，所述外磁極部分具有多個梳齒形部分，這些梳齒形部分與所述磁鐵相對且繞磁鐵設(shè)置，以便繞所述磁鐵的空心圓柱形轉(zhuǎn)動軸線、對應(yīng)于與磁鐵相對的每一梳齒形部分的圓周寬度的角等于預(yù)定角A；及一個通過所述線圈被磁化的內(nèi)磁極部分，所述內(nèi)磁極部分具有與磁鐵的內(nèi)周面相對的空心圓柱形；其中，將預(yù)定角A設(shè)定為這樣的一個數(shù)值，即當(dāng)具有交替不同磁極的所述n個區(qū)段中相鄰區(qū)段之間的界面從所述界面與所述外磁極部分中一個對應(yīng)梳齒形部分的圓周中心相對的位置移開時，轉(zhuǎn)動力會作用于磁鐵上以使其返回該位置。
為了實(shí)現(xiàn)第二個目的，在本發(fā)明的第二個方面提供了一種光量控制器，其包括一塊磁鐵，其形狀為空心圓柱形且具有一個外周面和一個內(nèi)周面，至少所述外周面沿圓周方向被分為n個區(qū)段，這些區(qū)段均被磁化以便具有交替不同的磁極，磁鐵可繞其空心圓柱形的一條轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動；一個線圈，其沿磁鐵的軸向設(shè)置且與所述磁鐵平行；一個通過所述線圈被磁化的外磁極部分，所述外磁極部分具有多個梳齒形部分，這些梳齒形部分與所述磁鐵相對且繞所述磁鐵設(shè)置，以便繞所述磁鐵的空心圓柱形轉(zhuǎn)動軸線、對應(yīng)于與所述磁鐵相對的每一梳齒形部分的圓周寬度的角等于預(yù)定角A；一個通過所述線圈被磁化的內(nèi)磁極部分，所述內(nèi)磁極部分具有與所述磁鐵的內(nèi)周面相對的空心圓柱形；及一個光量控制件，該控制件能以與所述磁鐵聯(lián)動的方式轉(zhuǎn)動；其中，將預(yù)定角A設(shè)定為這樣的一個數(shù)值，即當(dāng)具有交替不同磁極的所述n個區(qū)段中相鄰區(qū)段之間的界面從所述界面與所述外磁極部分中一個對應(yīng)梳齒形部分的圓周中心相對的位置移開時，轉(zhuǎn)動力會作用于所述磁鐵上以使其返回該位置。
為了實(shí)現(xiàn)第二個目的，在本發(fā)明的第三個方面提供了一種光量控制器，其包括一塊磁鐵，其形狀為空心圓柱形且具有一個外周面和一個內(nèi)周面，至少所述外周面沿圓周方向被分為n個區(qū)段，這些區(qū)段均被磁化以便具有交替不同的磁極，所述磁鐵可繞其空心圓柱形的一條轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動；一個線圈，其沿磁鐵的軸向設(shè)置且與所述磁鐵平行；一個通過所述線圈被磁化的外磁極部分，所述外磁極部分具有多個梳齒形部分，這些梳齒形部分與所述磁鐵相對且繞所述磁鐵設(shè)置，以便繞所述磁鐵的空心圓柱形轉(zhuǎn)動軸線、對應(yīng)于與所述磁鐵相對的每一梳齒形部分的圓周寬度的角等于預(yù)定角A；一個通過所述線圈被磁化的內(nèi)磁極部分，所述內(nèi)磁極部分具有與所述磁鐵的內(nèi)周面相對的空心圓柱形；一個光量控制件，該控制件與以所述磁鐵聯(lián)動的方式可打開和關(guān)閉，以此控制光線通過所述內(nèi)磁極部分的量；及控制裝置，其用于通過可選擇地在第一狀態(tài)，第二狀態(tài)和第三狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換來控制所述光量控制件，其中，在所述第一狀態(tài)中，當(dāng)所述線圈被解除激勵時，通過所述磁鐵和所述外磁極部分的吸引力將所述磁鐵固定在一預(yù)定轉(zhuǎn)動位置處，在所述第二狀態(tài)中，通過所述線圈的正常激勵，使所述磁鐵從所述第一狀態(tài)、沿正常方向轉(zhuǎn)過第一預(yù)定角度，而在所述第三狀態(tài)中，通過所述線圈的逆向激勵，使所述磁鐵從所述第一狀態(tài)、沿與正常方向相反的方向轉(zhuǎn)過第二預(yù)定角度，其中，將預(yù)定角A設(shè)定為這樣的一個數(shù)值，即，當(dāng)具有交替不同磁極的所述n個區(qū)段中相鄰區(qū)段之間的界面從所述界面與所述外磁極部分中對應(yīng)的一個梳齒形部分的圓周中心相對的位置移開時，轉(zhuǎn)動力會作用于所述磁鐵上以使其返回該位置。
在本發(fā)明的第一至第三個方面，較理想的是，假定所述磁鐵具有外徑D1和內(nèi)徑D2，設(shè)定所述預(yù)定角A以滿足由以下公式限定的條件；A＞(248.4/n)-58.86×(D1-D2)/(D1×π)。
在本發(fā)明的第一至第三個方面，較理想的是，外磁極部分中每一梳齒形部分的軸向長度均大于所述磁鐵的外周面高度。
在本發(fā)明的第二和第三個方面，較理想的是，光量控制件以與所述磁鐵聯(lián)動的方式可打開和關(guān)閉，以此來控制光線通過內(nèi)磁極部分的量。
根據(jù)第一至第三個方面，驅(qū)動裝置的外徑由與磁鐵外周面相對的外磁極部分限定，驅(qū)動裝置的內(nèi)徑由與磁鐵內(nèi)周面相對的內(nèi)磁極部分限定，而驅(qū)動裝置的軸向高度則由線圈和磁鐵的軸向布置限定。結(jié)果，能夠大大減小驅(qū)動裝置的尺寸。另外，在通過線圈的激勵所磁化的外磁極部分和內(nèi)磁極部分之間產(chǎn)生的磁力線穿過設(shè)置在磁極件和元件之間的磁鐵，從而有效地作用于磁鐵上。
另外，假定繞磁鐵的空心圓柱形狀的轉(zhuǎn)動軸線、對應(yīng)于與磁鐵相對的外磁極件中每一梳齒形部分的圓周寬度的角度等于預(yù)定角度A，且磁鐵具有n個被磁化的磁極，外徑為D1以及內(nèi)徑為D2，則應(yīng)設(shè)定數(shù)值A(chǔ)以滿足由公式A＞(248.4/n)-58.86×(D1-D2)/(D1×π)限定的條件。因此，當(dāng)未激勵線圈時，能夠穩(wěn)定地將磁鐵中每一磁極的中心固定在與外磁極部分中一個對應(yīng)梳齒形部件的中心相對的位置處。
另外，由于外磁極部分中的每一個梳齒形部分均具有這樣的結(jié)構(gòu)，即軸向長度大于磁鐵外周面的高度，因此減小了由外磁極部分和內(nèi)磁極部分軸向施加在磁鐵上的力。結(jié)果，減小了磁鐵和軸向固定磁鐵的磁鐵止動件之間的滑動摩擦，從而確保了磁鐵的平穩(wěn)轉(zhuǎn)動。
另外，本發(fā)明的第二和第三方面的光量控制器包括上述的驅(qū)動裝置，以及與驅(qū)動裝置中磁鐵相連的光量控制件，以便實(shí)現(xiàn)繞樞軸的轉(zhuǎn)動來控制光線通過空心圓柱形內(nèi)磁極部分內(nèi)側(cè)的量，并可以允許光線通過驅(qū)動裝置的中央部分。
另外，根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，可以通過改變線圈激勵的狀態(tài)和方向使光量控制狀態(tài)在三個不同的光量控制狀態(tài)之間變換。
結(jié)合附圖、從以下的詳細(xì)說明中將更清楚地理解本發(fā)明的以上和其它目的，特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。
圖3C為橫剖面圖，其顯示了當(dāng)逆向激勵線圈2時，在圖1中所示的磁鐵1的凸起1b與基板5的止動部分5g對接的狀態(tài)；圖4為表示榫接力矩變化的圖表；圖5為圖表，其顯示了在圖1中所示的每一外磁極件4a的寬度尺寸、榫接力矩和磁鐵尺寸之間的關(guān)系；圖6為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，設(shè)有一個驅(qū)動裝置的光量控制器的分解透視圖；圖7為軸向剖面圖，其顯示了圖6中所示的、設(shè)有驅(qū)動裝置的光量控制器的裝配狀態(tài)；圖8A為橫剖面圖，其顯示了當(dāng)線圈被解除激勵時，由于榫接力而使圖6中所示的磁鐵1停止的狀態(tài)；圖8B為橫剖面圖，其顯示了當(dāng)正常激勵線圈2時，在圖6中所示的磁鐵1的凸起1b與基板5的止動部分5f對接的狀態(tài)；圖8C為橫剖面圖，其顯示了當(dāng)逆向激勵線圈2時，在圖6中所示的磁鐵1的凸起1b與基板5的止動部分5g對接的狀態(tài)；圖9為一種傳統(tǒng)步進(jìn)馬達(dá)的剖面圖；圖10為所述傳統(tǒng)步進(jìn)馬達(dá)中定子的剖面圖；圖11為一種無刷式馬達(dá)的透視圖；圖12為所述傳統(tǒng)無刷式馬達(dá)的剖面圖。
本發(fā)明最佳實(shí)施例的詳細(xì)描述下面，參照表示本發(fā)明實(shí)施例的附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，圖1-圖3C顯示了一種光量控制器。根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，圖1為設(shè)有一個驅(qū)動裝置的光量控制器的分解透視圖。圖2為一軸向剖面圖，其顯示了圖1中所示的設(shè)有驅(qū)動裝置的光量控制器的裝配狀態(tài)，而圖3A-3C為沿圖2中線A-A所示的剖面圖，它們用于解釋所述驅(qū)動裝置中一塊磁鐵的轉(zhuǎn)動操作。
在圖1-3C中，參考標(biāo)號1表示一個形成轉(zhuǎn)子的空心圓柱形磁鐵。如圖3A所示，磁鐵1具有一個磁化部分1a，該部分是通過沿圓周方向?qū)⒋盆F1分為n個區(qū)段(在本實(shí)施例中為16個區(qū)段)并永久性地使這n個區(qū)段磁化形成的，以便這些區(qū)段能夠沿外周側(cè)交替提供一個S極和N極。雖然在圖3A和3B中，磁化部分1a是由外周側(cè)部分表示的，但實(shí)際上，磁化部分1a具有一個內(nèi)周側(cè)部分，該內(nèi)周側(cè)部分具有與上述n個區(qū)段對應(yīng)的相應(yīng)部分且具有極性與外周側(cè)部分中n個區(qū)段的相應(yīng)磁極相反的磁極。磁鐵1是通過使一種塑性磁性材料注模成型制成的，其允許形成具有非常小的徑向厚度的空心圓筒(特別是磁化部分1a)。另外，磁鐵1整體形成有一個用于限制磁鐵1轉(zhuǎn)動的凸起1b、沿軸向凸出的定位銷1c和1d以及一個略微向磁鐵1的中心開孔凸出的接合部分1e。通過后面所述的一塊基板5、以接合部分1e可滑動地與基板5中接合部分5e接合的方式可轉(zhuǎn)動地支承磁鐵1。
如上所述，由于磁鐵1是由塑性磁性材料的注模成型形成的，因此，盡管磁鐵1的形狀復(fù)雜，即具有凸起1b、定位銷1c和1d以及接合部分1e，也能夠容易地制造磁鐵1。另外，由于磁鐵1具有與其一體形成的接合部分1e，因此提高了接合部分1e以及磁鐵主體相對于其轉(zhuǎn)動軸線的同心性的精度，這樣能夠減小轉(zhuǎn)子的振動并減小磁化部分1a和后文所述的定子4之間的間隙，從而確保足夠的輸出力矩。另外，磁鐵的注模成型提供了一層形成在磁鐵表面上的薄樹脂膜，以使在注模成型的磁鐵上產(chǎn)生的銹斑量遠(yuǎn)小于在模壓成型的磁鐵上產(chǎn)生的銹斑量，這樣便能夠省去如鍍膜這樣的防銹處理。另外，注模成型的磁鐵避免磁性粉末的粘著或在防銹處理期間往往產(chǎn)生的表面鼓起，這種缺陷是壓模成型的磁鐵中所固有的，從而提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
通過注模成型Nd-Fe-B-基稀土磁性粉末和如聚酰胺這樣的熱塑性樹脂粘結(jié)劑的混合物形成了用于磁鐵1的塑性磁鐵。雖然通過壓模成型形成的磁鐵具有大約500Kgf/cm2的抗彎強(qiáng)度，但是將聚酰胺樹脂用作粘結(jié)材料能夠獲得不低于800Kgf/cm2的抗彎強(qiáng)度；結(jié)果，能夠使磁鐵1形成了由壓模成型不能實(shí)現(xiàn)的薄壁空心圓柱形狀。由此形成的磁鐵1的薄壁空心圓柱形狀能夠減小定子4中外磁極和內(nèi)磁極之間的間隙或距離，如下文所述，從而能夠形成在其間具有較小磁阻的磁路。因此，當(dāng)激勵一個后文所述的線圈2時，能夠以較小的磁動勢增大磁力線的量，從而能夠提高促動器的性能。
使呈空心圓柱形的線圈2纏繞在由絕緣材料形成的線圈架3上。使線圈2與磁鐵1同心設(shè)置且沿軸向與磁鐵1平行。線圈2的外徑大致與磁鐵1的外徑相等。
定子4由一種柔軟的磁性材料制成且包括一個外側(cè)空心圓筒(外磁極)、一個內(nèi)側(cè)空心圓筒(內(nèi)磁極)以及一個連接這些空心圓筒的連接部分4c。定子4的外側(cè)空心圓筒在其一個端部形成有多個齒，每一個齒均沿軸向延伸，即呈現(xiàn)出梳子的形狀。軸向延伸的齒的數(shù)量為磁鐵1中磁化部分1a的區(qū)段數(shù)量n的一半(即在本實(shí)施例中為8)。這些齒形成了外磁極件4a。以720/n度的相等間隔(在本實(shí)施例中為45度)、沿圓周方向布置外磁極件4a。另一方面，定子4的內(nèi)側(cè)空心圓筒形成了內(nèi)磁極部分4b。如果通過徑向延伸的齒形成外磁極件4a，那么則會由外磁極件4a的徑向長度增大促動器的直徑。但是，在本實(shí)施例中，沿軸向延伸的梳齒形部分形成了外磁極件4a，其有助于使促動器的直徑達(dá)到最小。
雖然在本實(shí)施例中，將定子4中外磁極件4a的數(shù)量(齒的數(shù)量)設(shè)定為磁鐵1的磁化部分1a中區(qū)段數(shù)量n的一半，但是這僅是理想的數(shù)量，因此，即使將齒的數(shù)量減少一個，其在促動器的操作上不會產(chǎn)生任何問題，只是其輸出量略有減少。但是，即使在這種情況下，也應(yīng)以720/n度的間隔、沿圓周方向布置剩余的齒。由減少齒的數(shù)量所形成的間隙可由另一元件使用。
另外，雖然在本實(shí)施例中，定子4的內(nèi)磁極部分4b形成為一種簡單的空心圓筒，但是也可使其形成具有與外磁極件4a相似的類似梳子的形狀。
例如通過粘接，使線圈2和線圈架3牢固地安裝在定子4的外磁極件4a和內(nèi)磁極部分4b之間。當(dāng)激勵線圈2時，使定子4磁化。
將定子4的外磁極件4a和內(nèi)磁極部分4b設(shè)計成以預(yù)定間隙將磁鐵1的磁化部分1a夾在當(dāng)中，以使它們與磁化部分1a的相應(yīng)外周面和內(nèi)周面相對。因此，通過線圈2磁化的外磁極件4a和內(nèi)磁極部分4b產(chǎn)生的磁力線在外磁極件4a和內(nèi)磁極部分4b之間的某一位置處穿過磁鐵1，以有效地作用于作為轉(zhuǎn)子的磁鐵1上，從而提高了促動器的輸出。
根據(jù)本發(fā)明，如上所述，磁鐵1、線圈2、線圈架3和定子4構(gòu)成了光量控制器的促動器。
參考標(biāo)號5表示了所述基板，其具有一個形成有開孔5b的中部。通過磁鐵1的接合部分1e和基板5的接合部分5e之間的接合可轉(zhuǎn)動地將磁鐵1裝配在基板5上，磁鐵止動件6通過粘接、經(jīng)磁鐵1的接合部分1e被固定至基板5上，從而避免了磁鐵1的軸向脫開。應(yīng)注意的是，雖然在本實(shí)施例中，是利用磁鐵止動件6來防止磁鐵1軸向脫開的，但是也可以在基板5上一體形成一個止動部分。
基板5具有另一個接合部分5a，該部分使定子4的外磁極件4a與其接合并通過粘接將外磁極件4a固定在其上。在這種情況下，定子4被固定在基板上，以便其與磁鐵1同軸，且在磁鐵1的磁化部分1a中如圖1所示的一個頂端和被牢固安裝在定子4中的線圈架3之間、沿軸向保持有預(yù)定的間隙。雖然在本實(shí)施例中，定子4是通過外磁極件4a和基板5的接合部分5a之間的接合(外徑接合)被固定在基板5上的，但是可以使內(nèi)磁極部分4b與基板5接合(內(nèi)徑接合)。
另外，基板5一體設(shè)有定位銷5c和5d，這些定位銷沿與磁鐵1的定位銷1c和1d相同的方向伸出?；?還形成有止動部分5f和5g，這些止動部分用于限制磁鐵1的轉(zhuǎn)動，以便使磁鐵1的凸起1b與止動部分5f和5g對接。即，允許磁鐵1在使凸起1b與止動部分5f對接的位置和使凸起1b與止動部分5g對接的位置之間轉(zhuǎn)動。
參考標(biāo)號7和8表示的是葉片。葉片7在其中設(shè)有一個用于使葉片7可轉(zhuǎn)動地接合基板5中定位銷5c的圓孔7a和一個用于使葉片7可滑動地接合磁鐵1中定位銷1c的細(xì)長孔7b，同時葉片8在其中設(shè)有一個用于使葉片8可轉(zhuǎn)動地接合基板5中定位銷5d的圓孔8a和一個用于使葉片8可滑動地接合磁鐵1中定位銷1d的細(xì)長孔8b。
參考標(biāo)號9表示了一個葉片保持器，其具有一個中央部分，在該部分中形成有一個開孔9a。通過預(yù)定的間隙、利用夾在它們之間的葉片7和8將葉片保持器9固定在基板5上。葉片保持器9在軸向起到了支承葉片7和8的作用。
磁鐵1的轉(zhuǎn)動通過由磁鐵1的定位銷1c推動細(xì)長孔7b使葉片7繞圓孔7a轉(zhuǎn)動，且通過由磁鐵1的定位銷1d推動細(xì)長孔8b使葉片8繞圓孔8a轉(zhuǎn)動，從而能夠控制光線通過基板5的開孔5b的量。
如上所述，磁鐵1、線圈2、線圈架3、定子4、基板5、磁鐵止動件6、葉片7和8以及葉片保持器9構(gòu)成了本發(fā)明的光量控制器。
圖3A-3C為沿圖2中線A-A所示的視圖，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，它們用于解釋驅(qū)動裝置中磁鐵的轉(zhuǎn)動操作。圖3A顯示了在線圈2被解除激勵時，由于榫接力而使磁鐵1處于停止的狀態(tài)，圖3B顯示了在正常激勵線圈2時，磁鐵1的凸起1b與基板5的止動部分5f對接的狀態(tài)，而圖3C顯示了在逆向激勵線圈2時，磁鐵1的凸起1b與基板5的止動部分5g對接的狀態(tài)。下面將參照附圖3A-3C以及圖4和5對磁鐵1的轉(zhuǎn)動操作進(jìn)行說明。
圖4為描述了榫接力矩(在磁鐵1和定子4之間產(chǎn)生并作用于磁鐵1上的吸引力)變化的圖表。該圖表顯示了當(dāng)未激勵線圈2時，根據(jù)磁鐵1的轉(zhuǎn)動位置、通過外磁極件4a吸引磁鐵1的方式。
在圖4中，縱坐標(biāo)表示了在磁鐵1和定子4之間產(chǎn)生并作用于磁鐵1上的磁力的強(qiáng)度，同時橫坐標(biāo)表示了磁鐵1的轉(zhuǎn)動相位。在由點(diǎn)E1，E2和E3表示的每一位置處，當(dāng)磁鐵1即將正常轉(zhuǎn)動時，反向旋轉(zhuǎn)力會作用于磁鐵1上以使其返回原始位置，而在磁鐵1即將反向轉(zhuǎn)動時，正常的轉(zhuǎn)動力作用于磁鐵1上以使其返回原始位置。簡單地說，點(diǎn)E1、E2和E3表示了榫接位置(cogged position)，在這些位置處，在磁鐵1和定子4之間產(chǎn)生的磁力作用于磁鐵1上以穩(wěn)定地使其定位。另一方面，點(diǎn)F1和F2表示了停止位置，在這些位置處，磁鐵1處于不穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，在該狀態(tài)下，即使磁鐵1中最小的相位變化也會在磁鐵1上有作用力，以致使其朝點(diǎn)E1、E2或E3轉(zhuǎn)動。當(dāng)未激勵線圈2時，始終使磁鐵1保持停止在點(diǎn)E1、E2或E3，而不會因光量控制器的振動或位置的變化停止在點(diǎn)F1或F2處。
假定磁鐵1具有n個磁化磁極(磁化部分1a的n個區(qū)段)，以間隔360/n度的間隔處有穩(wěn)定的榫接點(diǎn)，如點(diǎn)E1、E2和E3，且相鄰的穩(wěn)定榫接點(diǎn)之間的中間位置為不穩(wěn)定的點(diǎn)，如點(diǎn)F1或F2。
通過有限元方法進(jìn)行的數(shù)值模擬已證明在線圈解除激勵期間，外磁極件4a和磁鐵1之間的吸引狀態(tài)會根據(jù)對應(yīng)于磁鐵1中每一磁極繞磁鐵1的轉(zhuǎn)動軸線的圓周寬度的角度以及對應(yīng)于與磁鐵1相對的每一外磁極件4a繞磁鐵1轉(zhuǎn)動軸線的圓周寬度的角度之間的關(guān)系變化。根據(jù)所述數(shù)值模擬，磁鐵1的榫接位置會根據(jù)對應(yīng)于與磁鐵1相對的外磁極件4a繞磁鐵1轉(zhuǎn)動軸線的圓周寬度的角度(后文稱為“外磁極件4a的相對角度”)變化。更特別的是，在固定了與磁鐵1中每一磁極相對于磁鐵轉(zhuǎn)動角度的圓周寬度相對應(yīng)的角度(后文稱為“磁極角度”)的條件下，當(dāng)外磁極件4a的相對角度小于一個預(yù)定值時，應(yīng)使磁鐵1穩(wěn)定地保持在磁鐵1的磁極中心與外磁極件4a的中心相對的位置處。這時，上面參照圖4所述的點(diǎn)E1、E2或E3對應(yīng)于磁鐵1的磁極中心與外磁極件4a的中心相對的位置。另一方面，當(dāng)外磁極件4a的相對角度等于或大于所述預(yù)定值時，應(yīng)使磁鐵1穩(wěn)定地保持在磁鐵1的兩個磁極之間的界面與外磁極件4a的中心相對的位置處。這時，點(diǎn)E1、E2或E3對應(yīng)于磁鐵1中兩個磁極之間的界面與外磁極件4a的中心相對的位置。下面，將參照附圖5對如何穩(wěn)定地固定磁鐵的方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖5為這樣一個圖表，其顯示了每一外磁極件4a的寬度尺寸、榫接力矩以及磁鐵1的尺寸的相互關(guān)系。
在圖5中，橫坐標(biāo)表示磁鐵1的厚度與磁鐵1中每一磁極的外周長度的比值，而縱坐標(biāo)表示的是外磁極件4a的相對角度與磁極角度的比值。
例如，假定磁鐵1的外徑為10mm，內(nèi)徑為9mm且磁鐵1具有16磁極，由于磁鐵1的厚度為(10-9)/2mm，且每一磁極的外周長度為10×π/16mm，因此，在橫坐標(biāo)上所示的磁鐵1的厚度與磁鐵1中每一磁極的外周長度的比值為0.255。另外，假定外磁極件4a的相對角度為15度，由于磁極角度為22.5度，因此，在縱坐標(biāo)上所示的外磁極件4a的相對角度與磁極角度的比值為0.667。
在圖5中繪出的點(diǎn)表示了外磁極件4a的相對角度與磁極角度的比率同磁鐵1厚度與磁鐵1中每一磁極的圓周長度比率之間的比值關(guān)系，這些比值是通過具有大致為零的榫接力矩的相應(yīng)模型推定的。當(dāng)由Y表示在縱坐標(biāo)上的數(shù)值時且由X表示在橫坐標(biāo)上的數(shù)值時，可以通過以下表示一條直線的等式近似估算出這些點(diǎn)Y＝-0.327X+0.69。如果Y＜-0.327X+0.69，那么磁鐵1中磁極的中心則被穩(wěn)定地固定在與對應(yīng)外磁極件4a的中心相對的位置處，反之，如果Y＞-0.327X+0.69，那么磁鐵1中磁極之間的界面則被穩(wěn)定地固定在與對應(yīng)外磁極件4a的中心相對的位置處。
更特別的是，可按如下所述那樣變換Y＜-0.327X+0.69假定外磁極件4a的相對角度為A度，且磁鐵1具有n個磁極，外徑為D1且內(nèi)徑為D2，那么可以將Y＜-0.327X+0.69轉(zhuǎn)變?yōu)锳＞(248.4/n)-58.86×(D1-D2)/(D1×π)。這意味著由于A＞(248.4/n)-58.86×(D1-D2)/(D1×π)，因此使磁鐵1的磁極中心穩(wěn)定地保持在與相應(yīng)的外磁極件4a的中心相對的位置處。
在本實(shí)施例中，由于假定磁鐵1中磁極的數(shù)量n為16，磁鐵1的外徑D1為10mm，且其內(nèi)徑D2為9mm，(248.4/n)-58.86×(D1-D2)/(D1×π)＝13.65(度)。因此，如果外磁極件4a的相對角度A(度數(shù))小于13.65度，那么則能夠滿足Y＞-0.327X+0.69的條件。在本實(shí)施例中，由于將外磁極件4a的相對角度A(度數(shù))設(shè)定為15度，因此，能夠穩(wěn)定地使磁鐵1中被磁化磁極之間的界面固定在與對應(yīng)外磁極件4a的中心相對的位置處。
希望應(yīng)在考慮部件尺寸公差、接合松度等的情況下設(shè)定外磁極件4a的相對角度A(度數(shù))。在上面的情況下，例如，如果將外磁極件4a的相對角度A(度數(shù))設(shè)定為13.7度，那么理論上能夠穩(wěn)定地使與對應(yīng)外磁極件4a相對的磁鐵1中被磁化磁極之間的界面固定在與對應(yīng)外磁極件4a中心相對的位置處。但是，如果考慮到可能的部件尺寸公差、接合松度等，則很難保證始終使磁鐵1中被磁化磁極之間的界面穩(wěn)定地固定在與對應(yīng)外磁極件4a的中心相對的位置處。為了消除這一不便之處，必須將所述相對角A(度數(shù))設(shè)定為略小于所要求的值，但如果過分減小所述相對角A(度數(shù))，則榫接力可能會大大增加，從而導(dǎo)致力矩減小。因此，需要在考慮了榫接力和所要求的力矩之間平衡點(diǎn)的情況下設(shè)定相對角度A(度數(shù))。
當(dāng)激勵線圈以在磁鐵1中相鄰磁極之間的界面與對應(yīng)外磁極件4a的中心相對的狀態(tài)下、使外磁極件4a磁化時，在磁鐵1中始終能夠產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力以起動促動器。另一方面，當(dāng)激勵線圈以在磁鐵1中每一磁極的中心與對應(yīng)外磁極件4a中心相對的狀態(tài)下、使外磁極件4a磁化時，在磁鐵1中未產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力。
下面，參照圖3A-3C和圖4對磁鐵1的轉(zhuǎn)動操作進(jìn)行說明。
在本實(shí)施例，假定由A(度數(shù))表示外磁極件4a的相對角度，由D1表示磁鐵1的外徑尺寸，且由D2表示磁鐵1的內(nèi)徑尺寸，設(shè)定這些數(shù)值以滿足A＞(248.4/n)-58.86×(D1-D2)/(D1×π)的條件。在這種情況下，數(shù)值A(chǔ)的范圍對應(yīng)于圖5的圖表中所繪制的直線的右上側(cè)上的區(qū)域。當(dāng)未激勵線圈2時，以上所述的圖4中的點(diǎn)E1、E2和E3均對應(yīng)于使磁鐵1中相關(guān)聯(lián)的被磁化磁極之間的界面與對應(yīng)外磁極件4a中心相對的位置，因此，磁鐵1因榫接力矩而被穩(wěn)定地固定在該位置處。如果在這種狀態(tài)下激勵線圈2以磁化外磁極件4a，則會在磁鐵1中產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力以平穩(wěn)地起動促動器。
因此，如圖3A所示，當(dāng)未激勵線圈2時，磁鐵1被穩(wěn)定地固定在磁鐵1中被磁化磁極之間的界面與外磁極件4a的中心相對的位置處。這種狀態(tài)對應(yīng)于圖4中的點(diǎn)E2。
當(dāng)在圖3A的狀態(tài)下激勵線圈2以分別將定子4的外磁極件4a和內(nèi)磁極件4b磁化為N極和S極時，外磁極件4a和內(nèi)磁極件4b的磁化會使磁力沿正常轉(zhuǎn)動的方向作用于作為轉(zhuǎn)子的磁鐵1上，因此，作為轉(zhuǎn)子的磁鐵1平穩(wěn)地開始逆時針轉(zhuǎn)動。隨后，當(dāng)磁鐵1的凸起1b與限制磁鐵1轉(zhuǎn)動的基板5的止動部分5b對接時，如圖3B所示，使磁鐵1停止轉(zhuǎn)動。在該位置處應(yīng)如此規(guī)定在磁鐵1中相關(guān)的被磁化磁極之間的界面和對應(yīng)外磁極件4a的中心之間、繞磁鐵1的轉(zhuǎn)動軸線1f形成的角假定為α度。換句話說，磁鐵1已從圖3A的狀態(tài)轉(zhuǎn)過α度。這一狀態(tài)對應(yīng)于圖4中的點(diǎn)G。在該位置處作用于磁鐵1上的榫接力矩為T1。所述榫接力矩起到了正常轉(zhuǎn)動力(如圖3B所示，以順時針方向作用的力)的作用，以便使磁鐵朝點(diǎn)E2正常轉(zhuǎn)動。因此，當(dāng)線圈2在圖3B的狀態(tài)下被解除激勵時，磁鐵1沿順時針方向轉(zhuǎn)過α度進(jìn)入對應(yīng)于點(diǎn)E2的圖3A的狀態(tài)，并隨后停止。
另一方面，當(dāng)在圖3a的狀態(tài)下逆向激勵線圈2以分別將定子4的外磁極件4a和內(nèi)磁極件4b磁化為S極和N極時，外磁極件4a和內(nèi)磁極部分4b的磁化會使磁力沿逆向轉(zhuǎn)動的方向作用于磁鐵1上，因此，作為轉(zhuǎn)子的磁鐵1開始平穩(wěn)地進(jìn)行順時針轉(zhuǎn)動。隨后，當(dāng)磁鐵1的凸起1b與限制磁鐵1轉(zhuǎn)動的基板5的止動部分5g對接時，如圖3C所示，使磁鐵1停止轉(zhuǎn)動。在該位置處應(yīng)如此規(guī)定，在磁鐵1中相關(guān)的被磁化磁極之間的界面和對應(yīng)外磁極件4a的中心之間、繞磁鐵1的轉(zhuǎn)動軸線1f形成的角假定為β度。換句話說，磁鐵1已從圖3A的狀態(tài)轉(zhuǎn)過了β度。這一狀態(tài)對應(yīng)于圖4中的點(diǎn)H。在該位置處作用于磁鐵1上的榫接力矩為T2。所述榫接力矩起到了逆向轉(zhuǎn)動力(如圖3A所示，以逆時針方向作用的力)的作用，以逆向使磁鐵1轉(zhuǎn)動返回點(diǎn)E2。因此，當(dāng)線圈2在圖3C的狀態(tài)下被解除激勵時，磁鐵1逆時針轉(zhuǎn)過β度進(jìn)入對應(yīng)于點(diǎn)E2的圖3A的狀態(tài)，并隨后停止。
如上所述，通過變換激勵線圈2的方向，使作為轉(zhuǎn)子的磁鐵1的狀態(tài)在圖3B所示的狀態(tài)和圖3C所示的狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。線圈2在任一狀態(tài)下解除激勵均會使磁鐵1轉(zhuǎn)換至圖3A的狀態(tài)，在該狀態(tài)下，磁鐵1因榫接力而被穩(wěn)定地固定在該位置處。允許磁鐵1轉(zhuǎn)動，只要將磁鐵1的轉(zhuǎn)動范圍α和β均設(shè)定在不達(dá)到點(diǎn)F1或F2的范圍即可，盡管如此，在設(shè)定磁鐵1的轉(zhuǎn)動范圍時，必須考慮榫接力和所需要的力矩之間的平衡點(diǎn)以及需要的轉(zhuǎn)動量。點(diǎn)F1和F2為對應(yīng)于磁鐵1中彼此相鄰的S極和N極的相應(yīng)中心的位置。
如前面所描述的那樣，葉片7和8以與磁鐵1轉(zhuǎn)動聯(lián)動的方式轉(zhuǎn)動。當(dāng)磁鐵1處于圖3A的狀態(tài)時，葉片7和8均被固定在用于以預(yù)定量減小基板5的開孔5b面積的位置處。另一方面，當(dāng)磁鐵1處于圖3B的狀態(tài)時，通過葉片7和8關(guān)閉了基板5的開孔5b。因此，通過變換線圈2的激勵狀態(tài)和方向，能夠使葉片7和8的位置在一關(guān)閉位置、一中間位置和一打開位置之間變換，從而控制了光線通過基板5中開孔5b的量。另外，當(dāng)未激勵線圈2時，通過磁鐵1和外磁極件4a之間的吸引力將葉片7和8固定在對應(yīng)于所述中間位置的相應(yīng)位置處。
因此，所述光量控制器能夠起到一個快門的作用，所述快門能夠在開啟狀態(tài)、中間孔狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。
下面，參照圖6-8C對本發(fā)明第二實(shí)施例的光量控制器進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖6-8C顯示了第二實(shí)施例的光量控制器。圖6為所述光量控制器的分解透視圖，根據(jù)所述第二實(shí)施例，該光量控制器設(shè)有一個驅(qū)動裝置。圖7為所述光量控制器的裝配狀態(tài)的軸向剖面圖，該光量控制器設(shè)有圖6所示的驅(qū)動裝置，而圖8A-8C為用于解釋驅(qū)動裝置中磁鐵的轉(zhuǎn)動操作的視圖。在這些附圖中，以相同的參考標(biāo)號表示了與第一實(shí)施例中元件和部件相對應(yīng)的元件和部件。
第二實(shí)施例的光量控制器在結(jié)構(gòu)上與第一實(shí)施例的光量控制器相同，其不同之處在于后文將描述的定子4的結(jié)構(gòu)。
定子4具有這樣的結(jié)構(gòu)，即由于將接合部分1e和磁鐵保持器6a設(shè)置在磁鐵1的內(nèi)部，因此應(yīng)設(shè)定定子4的內(nèi)磁極部分4b的軸向長度，以使所述部分4b的頂端低于磁鐵1中磁化部分1a的內(nèi)周面的頂端。因此，內(nèi)磁極部分4b會產(chǎn)生軸向牽引磁鐵1(如圖7所示向下)的力。鑒于產(chǎn)生了軸向牽引磁鐵1的力，因此，每一個外磁極件4a(梳齒形中的每一個齒)最好均具有這樣一個軸向長度，該軸向長度遠(yuǎn)大于磁鐵1中磁化部分1a的外周面的軸向長度(參見圖7)。如圖7所示，這種結(jié)構(gòu)使外磁極件4a能夠產(chǎn)生軸向向上牽引磁鐵1的吸引力(如圖7所示)，其減小了軸向作用于磁鐵1上的內(nèi)磁極部分4b的力(即，如圖7所示，向下作用的吸引力)。結(jié)果，減小了磁鐵1和軸向固定磁鐵1的磁鐵止動件6之間的滑動摩擦，這樣便確保了磁鐵1的平穩(wěn)轉(zhuǎn)動。
為了避免與外磁極件4a的干涉，在本實(shí)施例中，應(yīng)將本實(shí)施例中的凸起1b設(shè)置在偏離凸起1b的位置處，與此對應(yīng)，在本實(shí)施例中，也將本實(shí)施例中的止動件5f和5g設(shè)置在與止動件5f和5g的相應(yīng)位置偏離的位置處。磁鐵1的轉(zhuǎn)動操作與本實(shí)施例中所述內(nèi)容相同。
雖然在以上第一和第二實(shí)施例的每一個實(shí)施例中，光量控制器具有兩個能夠被打開和關(guān)閉的葉片，但是所述控制器也可設(shè)置一個葉片、三個葉片或更多的葉片。
另外，雖然光量控制器適用于能夠使葉片的狀態(tài)在打開狀態(tài)、中間孔狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)之間變換的快門裝置，但是，所述光量控制器也可適用于一種可變式光圈裝置，該裝置可用于使葉片的狀態(tài)在打開狀態(tài)、中間孔狀態(tài)和小孔狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。另外，所述光量控制器可適用于一種用于ND濾光器或類似裝置的濾光調(diào)整裝置，或不透明度變換裝置。
另外，雖然在以上的實(shí)施例中，將磁鐵分為16個被磁化的區(qū)段，但是被磁化的區(qū)段數(shù)量不局限于16，且可以采用任意的偶數(shù)作為被磁化區(qū)段的數(shù)量。
如上所述，根據(jù)以上的實(shí)施例，驅(qū)動裝置的外徑由與磁鐵的外周面相對的外磁極件確定，驅(qū)動裝置的內(nèi)徑由與磁鐵內(nèi)周面相對的內(nèi)磁極部分確定，而驅(qū)動裝置的軸向尺寸或高度則是由線圈和磁鐵的軸向布置確定的。結(jié)果，通過使用在直徑和高度上均減小的磁鐵和線圈，能夠設(shè)計出結(jié)構(gòu)更緊湊的驅(qū)動裝置。
另外，在通過線圈激勵而被磁化的外磁極件和內(nèi)磁極部分之間產(chǎn)生的磁力線穿過設(shè)置在磁極件和元件之間的磁鐵，從而有效地作用于磁鐵上。
另外，由于外磁極件的形式為軸向延伸的梳齒形，因此，能夠減小驅(qū)動裝置的徑向尺寸。
另外，由于使用了一個線圈，因此能夠簡化用于激勵線圈的控制回路，從而有助于降低制造成本。
而且，假定將對應(yīng)于與磁鐵外周面相對的梳齒形外磁極件中每一個齒沿圓周方向繞其轉(zhuǎn)動軸線延伸的角度設(shè)定為A度，且磁鐵具有n個被磁化的磁極，外徑為D1而內(nèi)徑為D2，則應(yīng)設(shè)定這些數(shù)值以滿足A＞(248.4/n)-58.86×(D1-D2)/(D1×π)的條件。因此，當(dāng)未激勵線圈時，能夠穩(wěn)定地將磁鐵的被磁化磁極之間的界面固定在與一個對應(yīng)梳齒形外磁極件的中心相對的位置處。
由于每一梳齒形磁極件的結(jié)構(gòu)均具有大于磁鐵外周面高度的軸向長度，因此，減小了通過外磁極件和內(nèi)磁極部分軸向作用在磁鐵上的力。結(jié)果，減小了磁鐵和沿軸向固定磁鐵的元件之間的滑動摩擦，從而能夠?qū)崿F(xiàn)磁鐵的平穩(wěn)轉(zhuǎn)動。
另外，由于光量控制器包括上面的驅(qū)動裝置和光量控制件，該控制件在與驅(qū)動裝置的磁鐵連接的狀態(tài)下轉(zhuǎn)動，從而控制了光線通過空心圓柱形內(nèi)磁極部分內(nèi)部的量，因此，能夠允許光線通過驅(qū)動裝置的中央部分。另外，還能制造出這樣一種快門，其設(shè)有以與磁鐵轉(zhuǎn)動聯(lián)動的方式被操作的快門葉片。
另外，可以通過改變線圈的激勵方向和狀態(tài)，使光量控制狀態(tài)在三個不同的光量控制狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動裝置，其包括一塊磁鐵，其形狀為空心圓柱形且具有一個外周面和一個內(nèi)周面，至少所述外周面沿圓周方向被分為n個區(qū)段，這些區(qū)段均被磁化，以便具有交替不同的磁極，所述磁鐵可繞其空心圓柱形的一條轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動；一個線圈，其沿所述磁鐵的軸向設(shè)置且與所述磁鐵平行；一個通過所述線圈被磁化的外磁極部分，所述外磁極部分具有多個梳齒形部分，這些梳齒形部分與所述磁鐵相對且繞所述磁鐵設(shè)置，以便繞所述磁鐵的空心圓柱形轉(zhuǎn)動軸線、對應(yīng)于與所述磁鐵相對的每一梳齒形部分的圓周寬度的角等于預(yù)定角A；以及一個通過所述線圈被磁化的內(nèi)磁極部分，所述內(nèi)磁極部分具有與所述磁鐵的內(nèi)周面相對的空心圓柱形；其中，將預(yù)定角A設(shè)定為這樣的一個數(shù)值，即當(dāng)具有交替不同磁極的所述n個區(qū)段中相鄰區(qū)段之間的界面從所述界面與所述外磁極部分中一個對應(yīng)梳齒形部分的圓周中心相對的位置移開時，轉(zhuǎn)動力會作用于所述磁鐵上以使其返回該位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動裝置，其中假定所述磁鐵具有外徑D1和內(nèi)徑D2，設(shè)定所述預(yù)定角A以滿足由以下公式限定的條件；A＞(248.4/n)-58.86×(D1-D2)/(D1×π)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動裝置，其中所述外磁極部分的每一梳齒形部分的軸向長度均大于所述磁鐵的外周面高度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動裝置，其包括一個用于限制所述磁鐵的轉(zhuǎn)動角的轉(zhuǎn)動-阻止元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動裝置，其中所述磁鐵可繞所述磁鐵的空心圓柱形的轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)過一個轉(zhuǎn)動角度范圍，該角度范圍小于與具有交替不同磁極的n個區(qū)段中每一區(qū)段的圓周長度相對應(yīng)的角度，所述界面與所述圓周中心相對。
6.一種光量控制器，其包括一塊磁鐵，其形狀為空心圓柱形且具有一個外周面和一個內(nèi)周面，至少所述外周面沿圓周方向被分為n個區(qū)段，這些區(qū)段均被磁化以便具有交替不同的磁極，所述磁鐵可繞其空心圓柱形的一條轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動；一個線圈，其沿所述磁鐵的軸向設(shè)置且與所述磁鐵平行；一個通過所述線圈被磁化的外磁極部分，所述外磁極部分具有多個梳齒形部分，這些梳齒形部分與所述磁鐵相對且繞所述磁鐵設(shè)置，以便繞所述磁鐵的空心圓柱形轉(zhuǎn)動軸線、對應(yīng)于與所述磁鐵相對的每一梳齒形部分的圓周寬度的角等于預(yù)定角A；以及一個通過所述線圈被磁化的內(nèi)磁極部分，所述內(nèi)磁極部分具有與所述磁鐵的內(nèi)周面相對的空心圓柱形；以及一個光量控制件，該控制件能與所述磁鐵聯(lián)動的方式轉(zhuǎn)動；其中，將預(yù)定角A設(shè)定為這樣的一個數(shù)值，即當(dāng)具有交替不同磁極的所述n個區(qū)段中相鄰區(qū)段之間的界面從所述界面與所述外磁極部分中一個對應(yīng)梳齒形部分的圓周中心相對的位置移開時，轉(zhuǎn)動力會作用于所述磁鐵上以使其返回該位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光量控制器，其中假定所述磁鐵具有外徑D1和內(nèi)徑D2，設(shè)定所述預(yù)定角A以滿足由以下公式限定的條件；A＞(248.4/n)-58.86×(D1-D2)/(D1×π)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光量控制器，其中所述外磁極部分的每一梳齒形部分的軸向長度均大于所述磁鐵的外周面高度，所述光量控制件以與所述磁鐵聯(lián)動的方式可打開和關(guān)閉，以此來控制光線通過所述內(nèi)磁極部分的量。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光量控制器，其包括一個用于限制所述磁鐵的轉(zhuǎn)動角的轉(zhuǎn)動-阻止元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光量控制器，其中所述磁鐵可繞所述磁鐵的空心圓柱形的轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)過一個轉(zhuǎn)動角度范圍，該角度范圍小于與具有交替不同磁極的n個區(qū)段中每一區(qū)段的圓周長度相對應(yīng)的角度。
11.一種光量控制器，其包括一塊磁鐵，其形狀為空心圓柱形且具有一個外周面和一個內(nèi)周面，至少所述外周面沿圓周方向被分為n個區(qū)段，這些區(qū)段均被磁化以便具有交替不同的磁極，所述磁鐵可繞其空心圓柱形的一條轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動；一個線圈，其沿所述磁鐵的軸向設(shè)置且與所述磁鐵平行；一個通過所述線圈被磁化的外磁極部分，所述外磁極部分具有多個梳齒形部分，這些梳齒形部分與所述磁鐵相對且繞所述磁鐵設(shè)置，以便繞所述磁鐵的空心圓柱形轉(zhuǎn)動軸線、對應(yīng)于與所述磁鐵相對的每一梳齒形部分的圓周寬度的角等于預(yù)定角A；以及一個通過所述線圈被磁化的內(nèi)磁極部分，所述內(nèi)磁極部分具有與所述磁鐵的內(nèi)周面相對的空心圓柱形；以及一個光量控制件，該控制件以與所述磁鐵聯(lián)動的方式可打開和關(guān)閉，以此控制光線通過所述內(nèi)磁極部分的量；以及控制裝置，其用于通過可選擇地在第一狀態(tài)、第二狀態(tài)和第三狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換來控制所述光量控制件，其中，在所述第一狀態(tài)中，當(dāng)所述線圈被解除激勵時，通過所述磁鐵和所述外磁極部分的吸引力將所述磁鐵固定在一預(yù)定轉(zhuǎn)動位置處，在所述第二狀態(tài)中，通過所述線圈的正常激勵，使所述磁鐵從所述第一狀態(tài)、沿正常方向轉(zhuǎn)過第一預(yù)定角度，而在所述第三狀態(tài)中，通過所述線圈的逆向激勵，使所述磁鐵從所述第一狀態(tài)、沿與正常方向相反的方向轉(zhuǎn)過第二預(yù)定角度；其中，將預(yù)定角A設(shè)定為這樣的一個數(shù)值，即，當(dāng)具有交替不同磁極的所述n個區(qū)段中相鄰區(qū)段之間的界面從所述界面與所述外磁極部分中對應(yīng)的一個梳齒形部分的圓周中心相對的位置移開時，轉(zhuǎn)動力會作用于所述磁鐵上以使其返回該位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光量控制器，其中假定所述磁鐵具有外徑D1和內(nèi)徑D2，設(shè)定所述預(yù)定角A以滿足由以下公式限定的條件；A＞(248.4/n)-58.86×(D1-D2)/(D1×π)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光量控制器，其中所述外磁極部分中每一梳齒形部分的軸向長度均大于所述磁鐵的外周面高度，所述光量控制件以與所述磁鐵聯(lián)動的方式可打開和關(guān)閉，以此來控制光線通過所述內(nèi)磁極部分的量。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光量控制器，其包括一個用于限制所述磁鐵的轉(zhuǎn)動角的轉(zhuǎn)動-阻止元件。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光量控制器，其中所述磁鐵可繞所述磁鐵的空心圓柱形的轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)過一個轉(zhuǎn)動角度范圍，該角度范圍小于與具有交替不同磁極的n個區(qū)段中每一區(qū)段的圓周長度相對應(yīng)的角度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種驅(qū)動裝置和光量控制器,其易于制造且產(chǎn)量高。圓柱形磁鐵的外周面沿圓周方向分為具有交替不同磁極的n個區(qū)段。磁鐵能繞圓柱形的軸線轉(zhuǎn)動。沿磁鐵的軸向且與其平行設(shè)置一線圈。一可由線圈磁化的外磁極部分具有多個梳齒形部分,與磁鐵相對且繞磁鐵設(shè)置,以繞磁鐵空心圓柱形的轉(zhuǎn)動軸線、對應(yīng)與磁鐵相對的每一梳齒形部分的圓周寬度的角度等于預(yù)定角度A。一可由線圈磁化的內(nèi)磁極部分具有與磁鐵的內(nèi)周面相對的空心圓柱形。將預(yù)定角度A設(shè)為這樣一個數(shù)值,即當(dāng)具有交替不同磁極的n個區(qū)段中相鄰區(qū)段之間的界面從界面與外磁極部分中一對應(yīng)梳齒形部分的圓周中心相對的位置移開時,轉(zhuǎn)動力會作用于磁鐵上以使其返回該位置。
文檔編號H02K26/00GK1375914SQ02107058
公開日2002年10月23日 申請日期2002年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月12日
發(fā)明者水牧雅夫 申請人:佳能株式會社