JPH09215301A - 位置検出機能を有する電磁アクチュエータ - Google Patents
位置検出機能を有する電磁アクチュエータInfo
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- JPH09215301A JPH09215301A JP9011743A JP1174397A JPH09215301A JP H09215301 A JPH09215301 A JP H09215301A JP 9011743 A JP9011743 A JP 9011743A JP 1174397 A JP1174397 A JP 1174397A JP H09215301 A JPH09215301 A JP H09215301A
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
- G01D5/204—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils
- G01D5/2066—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils by movement of a single coil with respect to a single other coil
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の位置検出機能を有する電磁アクチュエ
ータにおいては、比較的高価な部材や、付加的な部材
（例えば復帰用スプリング）を必要としていた。 【解決手段】 位置検出機能を有する電磁アクチュエー
タであって、コア１０と；コア１０の脚部１６に近接し
て配置された永久磁石１４と；コア１０の脚部１２の周
囲を取り囲んで配置された電導性駆動コイル２６と；駆
動コイル２６が脚部１２に沿って移動し得るような状態
で、駆動コイル２６を支持するための支持手段（スライ
ダ２８）と；コア１０の基部２２の周囲に固定された電
導性検出コイル２０と；を具備し、駆動コイル２６に電
流が流れたときには、駆動コイル２６が脚部１２に沿っ
て移動するとともに、検出コイル２０には、脚部１２に
対する駆動コイル２６の位置を表す電流が誘起されるよ
う構成されている。
ータにおいては、比較的高価な部材や、付加的な部材
（例えば復帰用スプリング）を必要としていた。 【解決手段】 位置検出機能を有する電磁アクチュエー
タであって、コア１０と；コア１０の脚部１６に近接し
て配置された永久磁石１４と；コア１０の脚部１２の周
囲を取り囲んで配置された電導性駆動コイル２６と；駆
動コイル２６が脚部１２に沿って移動し得るような状態
で、駆動コイル２６を支持するための支持手段（スライ
ダ２８）と；コア１０の基部２２の周囲に固定された電
導性検出コイル２０と；を具備し、駆動コイル２６に電
流が流れたときには、駆動コイル２６が脚部１２に沿っ
て移動するとともに、検出コイル２０には、脚部１２に
対する駆動コイル２６の位置を表す電流が誘起されるよ
う構成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般にはアクチュ
エータの分野に関するものであり、特に電磁アクチュエ
ータの分野に関するものである。さらに詳細には、本発
明は、位置検出機能を有する電磁アクチュエータに関す
るものである。
エータの分野に関するものであり、特に電磁アクチュエ
ータの分野に関するものである。さらに詳細には、本発
明は、位置検出機能を有する電磁アクチュエータに関す
るものである。
【０００２】Ｂｒｙａｎｔ氏他の名前で１９９５年１２
月２２日付けで”ElectromagneticActuator With Posit
ion Sensor” と題して出願されるとともに、共有して
譲渡された係属中の特許出願を、参照することができ
る。
月２２日付けで”ElectromagneticActuator With Posit
ion Sensor” と題して出願されるとともに、共有して
譲渡された係属中の特許出願を、参照することができ
る。
【０００３】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】露出
値の範囲を調節し得る自動カメラを得るためには、背景
の明るさおよび距離を測定する必要があり、また、シャ
ッタースピード、レンズ口径、および、焦点距離を、カ
メラ内の写真フィルムへの露光または電子イメージセン
サへの露光に先立って、迅速かつ適切に調節する必要が
ある。感光性表面上への適正な露出レベルをもたらすた
めには、シャッタースピードおよびレンズ口径に対する
調整が、所定の精度をもってなされなければならない。
これらは、通常、固定された停止位置、あるいは、絞り
またはシャッター部材の数種類の位置検出およびフィー
ドバック制御のいずれかを利用して行われる。これは、
従来においては、ホール効果素子および光学的フィード
バックを使用して行われてきた。このような方法は、通
常、比較的高価な部材を使用するものであり、および／
または、出力信号が一時的なドリフトや熱的なドリフト
に影響されやすい。
値の範囲を調節し得る自動カメラを得るためには、背景
の明るさおよび距離を測定する必要があり、また、シャ
ッタースピード、レンズ口径、および、焦点距離を、カ
メラ内の写真フィルムへの露光または電子イメージセン
サへの露光に先立って、迅速かつ適切に調節する必要が
ある。感光性表面上への適正な露出レベルをもたらすた
めには、シャッタースピードおよびレンズ口径に対する
調整が、所定の精度をもってなされなければならない。
これらは、通常、固定された停止位置、あるいは、絞り
またはシャッター部材の数種類の位置検出およびフィー
ドバック制御のいずれかを利用して行われる。これは、
従来においては、ホール効果素子および光学的フィード
バックを使用して行われてきた。このような方法は、通
常、比較的高価な部材を使用するものであり、および／
または、出力信号が一時的なドリフトや熱的なドリフト
に影響されやすい。
【０００４】Ｓｈｉｍｉｚｕ氏他の名前で１９９２年１
２月１５日に発行された米国特許第５，１７２，２９８
号には、位置検出機能を備える電磁アクチュエータが開
示されている。このアクチュエータは、ソフトな磁性コ
アからなる可動鉄を使用する一例である。この場合、可
動鉄の周囲には、通常線形ソレノイドとして使用される
ような駆動コイルが同軸に配置されている。駆動コイル
に通電されると、磁界が生成され、この磁界の磁力線
は、コア材料によりもたらされる低リラクタンスのパス
へと引かれる。このような状況のもとに生成された増大
する位置エネルギーは、鉄コアおよび付属のプランジャ
を駆動コイル内へと引き付ける傾向を有する力であるこ
とが示される。これは無指向性のデバイスであり、電流
を反転させても、逆向きの力は得られない。結局、Ｓｈ
ｉｍｉｚｕによるデバイスにおいては、プランジャアセ
ンブリに復帰力を与えるためには、２つのスプリングが
必要となる。
２月１５日に発行された米国特許第５，１７２，２９８
号には、位置検出機能を備える電磁アクチュエータが開
示されている。このアクチュエータは、ソフトな磁性コ
アからなる可動鉄を使用する一例である。この場合、可
動鉄の周囲には、通常線形ソレノイドとして使用される
ような駆動コイルが同軸に配置されている。駆動コイル
に通電されると、磁界が生成され、この磁界の磁力線
は、コア材料によりもたらされる低リラクタンスのパス
へと引かれる。このような状況のもとに生成された増大
する位置エネルギーは、鉄コアおよび付属のプランジャ
を駆動コイル内へと引き付ける傾向を有する力であるこ
とが示される。これは無指向性のデバイスであり、電流
を反転させても、逆向きの力は得られない。結局、Ｓｈ
ｉｍｉｚｕによるデバイスにおいては、プランジャアセ
ンブリに復帰力を与えるためには、２つのスプリングが
必要となる。
【０００５】また、検出コイルがコアと同軸に配置され
る。コアが軸方向に移動することにより、”コアのうち
の検出コイル内に配置されている部分の長さが変化し
て、これにより、検出コイルのインダクタンスが変化す
る”。可変インダクタンスは、電気発振回路の共振周波
数を変化させるために使用される。この場合、周波数−
電圧変換回路が、発振器からの出力周波数を、比例した
電圧信号に変換するために使用される。この際の電圧信
号は、コア／プランジャアセンブリの位置の表示として
解釈される。
る。コアが軸方向に移動することにより、”コアのうち
の検出コイル内に配置されている部分の長さが変化し
て、これにより、検出コイルのインダクタンスが変化す
る”。可変インダクタンスは、電気発振回路の共振周波
数を変化させるために使用される。この場合、周波数−
電圧変換回路が、発振器からの出力周波数を、比例した
電圧信号に変換するために使用される。この際の電圧信
号は、コア／プランジャアセンブリの位置の表示として
解釈される。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題の１
つまたは複数を解決するためになされた。大まかに要約
すれば、本発明の１つの形態においては、位置検出機能
を有する電磁アクチュエータは、ソフトな磁性材料から
形成されたコアと、このコアに磁界をもたらすよう、コ
アに近接して配置された永久磁石と、コアのある部分の
周囲を取り囲んで配置された電導性駆動コイルと、を具
備している。駆動コイルは、駆動コイルがコアの前記部
分に沿って移動し得るような状態で、支持されている。
電導性検出コイルが、コアの他の部分の周囲を取り囲ん
で配置されているとともに、検出コイルとコアとの間に
実質的な相対移動が存在しないように、コアに対して固
定されている。駆動コイルに電流が流れたときには、駆
動コイルが、コアの前記部分に沿って移動するととも
に、検出コイルには、コアの前記部分に対する駆動コイ
ルの位置を表す電流が誘起される。
つまたは複数を解決するためになされた。大まかに要約
すれば、本発明の１つの形態においては、位置検出機能
を有する電磁アクチュエータは、ソフトな磁性材料から
形成されたコアと、このコアに磁界をもたらすよう、コ
アに近接して配置された永久磁石と、コアのある部分の
周囲を取り囲んで配置された電導性駆動コイルと、を具
備している。駆動コイルは、駆動コイルがコアの前記部
分に沿って移動し得るような状態で、支持されている。
電導性検出コイルが、コアの他の部分の周囲を取り囲ん
で配置されているとともに、検出コイルとコアとの間に
実質的な相対移動が存在しないように、コアに対して固
定されている。駆動コイルに電流が流れたときには、駆
動コイルが、コアの前記部分に沿って移動するととも
に、検出コイルには、コアの前記部分に対する駆動コイ
ルの位置を表す電流が誘起される。
【０００７】ここに開示された本発明は、機能を組み合
わせることにより、比較的少数の低コスト部材を使用し
ている。しかしながら、電磁アクチュエータにおいて適
切なレベルの、精度、解像度、速度、ドリフト抑制を提
供する。本発明のこれらのあるいは他の形態、目的、特
徴点、および、利点は、添付図面を参照した、以下の好
ましい実施形態についての詳細な説明および請求項によ
り、より明瞭に理解され、認識されるであろう。
わせることにより、比較的少数の低コスト部材を使用し
ている。しかしながら、電磁アクチュエータにおいて適
切なレベルの、精度、解像度、速度、ドリフト抑制を提
供する。本発明のこれらのあるいは他の形態、目的、特
徴点、および、利点は、添付図面を参照した、以下の好
ましい実施形態についての詳細な説明および請求項によ
り、より明瞭に理解され、認識されるであろう。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１（ａ）は、位置検出機能を有
する電磁アクチュエータの概略的な正面図である。図１
（ｂ）は、図１（ａ）に示す電磁アクチュエータの側面
図である。図２は、駆動コイルの位置に比例した電圧を
得るために使用される回路を概略的に示す図である。図
３および図４は、電磁アクチュエータの概略的な正面図
であって、磁束のパスを示している。図５および図６
は、電磁アクチュエータの第２実施形態を概略的に示す
正面図である。
する電磁アクチュエータの概略的な正面図である。図１
（ｂ）は、図１（ａ）に示す電磁アクチュエータの側面
図である。図２は、駆動コイルの位置に比例した電圧を
得るために使用される回路を概略的に示す図である。図
３および図４は、電磁アクチュエータの概略的な正面図
であって、磁束のパスを示している。図５および図６
は、電磁アクチュエータの第２実施形態を概略的に示す
正面図である。
【０００９】まず図１（ａ）および図１（ｂ）に示すよ
うに、適切なソフトな磁性材料（例えば、冷間圧延され
たまたは焼結された鋼）から形成されたＵ字形コア１０
は、磁気回路の磁束パスを確立するために使用されてい
る。コア１０は、好ましい実施形態においては、横断面
においてテーパ形状とされた第１脚部１２を有してい
る。コア１０の第２脚部１６には永久磁石１４が固定さ
れており、この永久磁石１４は、磁気回路（コア）を通
して、時間的に変化しない磁束をもたらす。コアは、ま
た、同様に適切なソフトな磁性材料から形成された端部
プレート１８を有している。この端部プレート１８は、
上記磁気回路の磁束パスの一部を構成する。
うに、適切なソフトな磁性材料（例えば、冷間圧延され
たまたは焼結された鋼）から形成されたＵ字形コア１０
は、磁気回路の磁束パスを確立するために使用されてい
る。コア１０は、好ましい実施形態においては、横断面
においてテーパ形状とされた第１脚部１２を有してい
る。コア１０の第２脚部１６には永久磁石１４が固定さ
れており、この永久磁石１４は、磁気回路（コア）を通
して、時間的に変化しない磁束をもたらす。コアは、ま
た、同様に適切なソフトな磁性材料から形成された端部
プレート１８を有している。この端部プレート１８は、
上記磁気回路の磁束パスの一部を構成する。
【００１０】電気的に導通可能な検出コイル（sense co
il）２０が、コア１０の基部２２の周囲を取り囲んで配
置されている。コイル２０は、基部２２に対して、コイ
ル２０と基部とが実質的に相対移動しないように、例え
ばコイル２０を基部に対して接着することにより、固定
されている。検出コイル２０は、電気絶縁性プラスチッ
クにより被覆された銅とすることができる。検出コイル
２０は、線形可変変換器の２次巻線として作用する。一
対の電気リード線２４は、検出コイル２０からの誘導電
流を導通させる。組立時においては、脚部１２、１６へ
の端部プレート１８の取付に先立って、既に形成された
コイル２０、２６が、脚部１２に対してスライドさせ
て、適正な位置に配置される。そして、端部プレート１
８が、脚部１２、１６の端部に取り付けられる。
il）２０が、コア１０の基部２２の周囲を取り囲んで配
置されている。コイル２０は、基部２２に対して、コイ
ル２０と基部とが実質的に相対移動しないように、例え
ばコイル２０を基部に対して接着することにより、固定
されている。検出コイル２０は、電気絶縁性プラスチッ
クにより被覆された銅とすることができる。検出コイル
２０は、線形可変変換器の２次巻線として作用する。一
対の電気リード線２４は、検出コイル２０からの誘導電
流を導通させる。組立時においては、脚部１２、１６へ
の端部プレート１８の取付に先立って、既に形成された
コイル２０、２６が、脚部１２に対してスライドさせ
て、適正な位置に配置される。そして、端部プレート１
８が、脚部１２、１６の端部に取り付けられる。
【００１１】移動可能な駆動コイル２６は、コア１０の
脚部１２の周囲を取り囲んで配置されている。コイル２
６は、また、電気絶縁性プラスチックにより被覆された
銅とすることができる。コイル２６は、接着剤３０によ
り、スライダ２８に対して固定される。スライダ２８
は、一対のロッド３２により、これらロッド上を移動可
能に支持されている。スライダ２８は、また、平行梁を
なすたわみ可能な懸架部材によっても、支持することが
できる。駆動コイル２６に対する電気接続は、駆動コイ
ルの移動に順応し得るよう、冗長性を有するループを備
えたリッツワイヤ（Litz wire）のような、フレキシブ
ルワイヤ３４を介して行われる。あるいは、”フレック
ス回路（flex circuit）”材料のような、フレキシブル
な相互接続デバイスを介して行われる。カメラシャッタ
ーあるいは絞りのような、駆動されるべき手段は、スラ
イダ２８に連結される。
脚部１２の周囲を取り囲んで配置されている。コイル２
６は、また、電気絶縁性プラスチックにより被覆された
銅とすることができる。コイル２６は、接着剤３０によ
り、スライダ２８に対して固定される。スライダ２８
は、一対のロッド３２により、これらロッド上を移動可
能に支持されている。スライダ２８は、また、平行梁を
なすたわみ可能な懸架部材によっても、支持することが
できる。駆動コイル２６に対する電気接続は、駆動コイ
ルの移動に順応し得るよう、冗長性を有するループを備
えたリッツワイヤ（Litz wire）のような、フレキシブ
ルワイヤ３４を介して行われる。あるいは、”フレック
ス回路（flex circuit）”材料のような、フレキシブル
な相互接続デバイスを介して行われる。カメラシャッタ
ーあるいは絞りのような、駆動されるべき手段は、スラ
イダ２８に連結される。
【００１２】さて、図２には、コア１０の脚部１２に沿
った駆動コイルの位置に比例した電圧を得るために使用
される回路が、概略的に図示されている。マスター発振
回路３６は、加算回路３８の入力に対して、好ましくは
高周波数（例えば、４０ｋＨｚ）とされた、安定なＡＣ
電圧を与えている。加算回路３８は、マスター発振回路
からのＡＣ電圧とＤＣ電源（図示せず）からのＤＣ電圧
とを結合させて、リード線３４の一方を介して駆動コイ
ル２６に対して印加されるべき、１つの複合電気信号と
する。リード線３４の他方は、グラウンドに接続され
る。差動増幅器３８は、検出コイル２０に誘起される電
圧を緩和する。コア１０、駆動コイル２６、および、検
出コイル２０は、線形可変変換器（ＬＶＴ）４０として
機能する。移相回路４２は、同期復調を可能とする。
った駆動コイルの位置に比例した電圧を得るために使用
される回路が、概略的に図示されている。マスター発振
回路３６は、加算回路３８の入力に対して、好ましくは
高周波数（例えば、４０ｋＨｚ）とされた、安定なＡＣ
電圧を与えている。加算回路３８は、マスター発振回路
からのＡＣ電圧とＤＣ電源（図示せず）からのＤＣ電圧
とを結合させて、リード線３４の一方を介して駆動コイ
ル２６に対して印加されるべき、１つの複合電気信号と
する。リード線３４の他方は、グラウンドに接続され
る。差動増幅器３８は、検出コイル２０に誘起される電
圧を緩和する。コア１０、駆動コイル２６、および、検
出コイル２０は、線形可変変換器（ＬＶＴ）４０として
機能する。移相回路４２は、同期復調を可能とする。
【００１３】特に、高速アクチュエータ応用において
は、駆動コイル２６への電気駆動信号は、実際、ＬＶＴ
により検出される周波数範囲における調和成分を有して
も良いことが、認識される。検出コイル２０からの検出
信号におけるこの潜在的な混乱は、出力信号において、
搬送周波数の同期検出を行うことにより最小化される。
したがって、同期復調器４４は、変換器の２次巻線（検
出コイル２０）に結合された励起周波数において、移送
がシフトされた信号の量を検出する。最後に、信号調整
のためのローパスフィルタ４６が、Ｖout を、駆動コイ
ル２６に対して供給される電流を制御する閉ループサー
ボ系において使用するのに、適したものとする。結果と
して、テーパ形脚部１２に沿った駆動コイル２６の位置
を、正確に決定することができる。
は、駆動コイル２６への電気駆動信号は、実際、ＬＶＴ
により検出される周波数範囲における調和成分を有して
も良いことが、認識される。検出コイル２０からの検出
信号におけるこの潜在的な混乱は、出力信号において、
搬送周波数の同期検出を行うことにより最小化される。
したがって、同期復調器４４は、変換器の２次巻線（検
出コイル２０）に結合された励起周波数において、移送
がシフトされた信号の量を検出する。最後に、信号調整
のためのローパスフィルタ４６が、Ｖout を、駆動コイ
ル２６に対して供給される電流を制御する閉ループサー
ボ系において使用するのに、適したものとする。結果と
して、テーパ形脚部１２に沿った駆動コイル２６の位置
を、正確に決定することができる。
【００１４】図３および図４を参照して、電磁アクチュ
エータについて、さらに説明する。図３に示すように、
第１磁気回路が、永久磁石１４、コア１０、端部プレー
ト１８、および、コア内のエアギャップ４８により形成
される。第２磁気回路は、図４に示すように、コア１０
の２つの脚部のそれぞれを囲んでいる駆動コイル２６お
よび検出コイル２０、コア、および、端部プレート１８
により形成され、第１磁気回路と重ね合わされる。電流
が駆動コイル２６を流れたときには、駆動コイルの軸方
向に作用するローレンツ力が、永久磁石１４とコイル２
０、２６との間に生成され、よって、駆動コイル２６を
コア１０のテーパ形脚部１２に沿ったある向きにまたは
逆向きに推進させる。ローレンツ力の向きおよび強度
は、駆動コイル内を流れる電流の向きおよび強度に依存
する。したがって、電磁アクチュエータは、２方向につ
いて動作することができる。この場合、いかなるタイプ
の復帰用外部手段（例えば、スプリング）さえも必要で
ないことは明らかである。
エータについて、さらに説明する。図３に示すように、
第１磁気回路が、永久磁石１４、コア１０、端部プレー
ト１８、および、コア内のエアギャップ４８により形成
される。第２磁気回路は、図４に示すように、コア１０
の２つの脚部のそれぞれを囲んでいる駆動コイル２６お
よび検出コイル２０、コア、および、端部プレート１８
により形成され、第１磁気回路と重ね合わされる。電流
が駆動コイル２６を流れたときには、駆動コイルの軸方
向に作用するローレンツ力が、永久磁石１４とコイル２
０、２６との間に生成され、よって、駆動コイル２６を
コア１０のテーパ形脚部１２に沿ったある向きにまたは
逆向きに推進させる。ローレンツ力の向きおよび強度
は、駆動コイル内を流れる電流の向きおよび強度に依存
する。したがって、電磁アクチュエータは、２方向につ
いて動作することができる。この場合、いかなるタイプ
の復帰用外部手段（例えば、スプリング）さえも必要で
ないことは明らかである。
【００１５】上記のように、検出コイル２０は、コア１
０の基部２２を囲んでいる。検出コイルには、相互イン
ダクタンスに基づいて、コアの基部にもたらされた磁束
変化の速度に比例した電圧が生成される。相互インダク
タンスの効率は、いかなる時点においても、駆動コイル
２６内に存在するコア材料の量に比例する。したがっ
て、駆動コイルが図示右側に移動したときには、脚部１
２の横断面形状がテーパ形状であることに基づいて、駆
動コイル２６内における鉄量は、減少する。したがっ
て、駆動コイルとコアとの間の磁気結合が、減少するこ
とになる。結合におけるこの減少は、駆動コイルと検出
コイルとの間の相互誘導を小さくする。相互誘導の減少
は、検出コイルにおけるＡＣ電圧の減少を意味し、これ
により、コア１０の脚部１２に沿った、駆動コイルの位
置の表示が与えられる。この動作原理は、線形可変変換
器（ＬＶＴ）をなすものと認識される。他の変換応用に
際しては、駆動巻線および検出巻線におけるそれぞれの
ターン数の比を、ゲインおよびインピーダンス整合の条
件に対して、最適なものとすることができる。
０の基部２２を囲んでいる。検出コイルには、相互イン
ダクタンスに基づいて、コアの基部にもたらされた磁束
変化の速度に比例した電圧が生成される。相互インダク
タンスの効率は、いかなる時点においても、駆動コイル
２６内に存在するコア材料の量に比例する。したがっ
て、駆動コイルが図示右側に移動したときには、脚部１
２の横断面形状がテーパ形状であることに基づいて、駆
動コイル２６内における鉄量は、減少する。したがっ
て、駆動コイルとコアとの間の磁気結合が、減少するこ
とになる。結合におけるこの減少は、駆動コイルと検出
コイルとの間の相互誘導を小さくする。相互誘導の減少
は、検出コイルにおけるＡＣ電圧の減少を意味し、これ
により、コア１０の脚部１２に沿った、駆動コイルの位
置の表示が与えられる。この動作原理は、線形可変変換
器（ＬＶＴ）をなすものと認識される。他の変換応用に
際しては、駆動巻線および検出巻線におけるそれぞれの
ターン数の比を、ゲインおよびインピーダンス整合の条
件に対して、最適なものとすることができる。
【００１６】電磁アクチュエータの機械的な時定数は、
高周波ＡＣ電流に対してローパスフィルターとしてみな
し得るほど、十分に長いものである。よって、この信号
は、アクチュエータにおける駆動コイルの移動を引き起
こさない。
高周波ＡＣ電流に対してローパスフィルターとしてみな
し得るほど、十分に長いものである。よって、この信号
は、アクチュエータにおける駆動コイルの移動を引き起
こさない。
【００１７】本発明の第２実施形態は、第１実施形態に
おけるものと同じ動作原理を有しており、図５および図
６に示されている。この実施形態においては、一対の永
久磁石１４Ａ、１４Ｂ、一対の検出コイル２０Ａ、２０
Ｂ、延長された端部プレート１８、コア１０の第２基部
２２Ｂ、および、第２脚部１６Ｂが設けられている。図
２の回路は、第２実施形態に対しては、付加的な検出コ
イルに対する第２差動増幅器を備えるよう、変更され
る。この場合、２つの差動増幅器の出力は、加算回路に
対して供給され、加算回路の出力は、同期復調器に供給
される。性能における効果は、本質的に、駆動コイルに
対して作用するローレンツ力を２倍とすることである。
これは、より大きな力および加速が要求されており、か
つ、スペース的な配慮はそれほど重要視されていないよ
うな応用に対して、適している。
おけるものと同じ動作原理を有しており、図５および図
６に示されている。この実施形態においては、一対の永
久磁石１４Ａ、１４Ｂ、一対の検出コイル２０Ａ、２０
Ｂ、延長された端部プレート１８、コア１０の第２基部
２２Ｂ、および、第２脚部１６Ｂが設けられている。図
２の回路は、第２実施形態に対しては、付加的な検出コ
イルに対する第２差動増幅器を備えるよう、変更され
る。この場合、２つの差動増幅器の出力は、加算回路に
対して供給され、加算回路の出力は、同期復調器に供給
される。性能における効果は、本質的に、駆動コイルに
対して作用するローレンツ力を２倍とすることである。
これは、より大きな力および加速が要求されており、か
つ、スペース的な配慮はそれほど重要視されていないよ
うな応用に対して、適している。
【００１８】本発明は、従来技術に対して、多数の利点
を有している。すなわち、（ａ）比較的部材数が少ない
こと（例えば、復帰用スプリングが不要であり、電気回
路における部材数がより少ない）、（ｂ）一定周波数の
発振器を使用していることにより、動作の線形性が、よ
り大きいこと、（ｃ）能動的補償要素により、熱擾乱を
容易に補償し得ること（システムの固有線形性のため
に、フィードバックループにおけるレジスタまたはコイ
ルが、うまく機能する）、等である。
を有している。すなわち、（ａ）比較的部材数が少ない
こと（例えば、復帰用スプリングが不要であり、電気回
路における部材数がより少ない）、（ｂ）一定周波数の
発振器を使用していることにより、動作の線形性が、よ
り大きいこと、（ｃ）能動的補償要素により、熱擾乱を
容易に補償し得ること（システムの固有線形性のため
に、フィードバックループにおけるレジスタまたはコイ
ルが、うまく機能する）、等である。
【００１９】以上においては、本発明を、好ましい実施
形態について説明してきた。しかしながら、本発明の範
囲から逸脱することなく、当業者により、変更や修正を
なし得ることは、認識されるべきである。
形態について説明してきた。しかしながら、本発明の範
囲から逸脱することなく、当業者により、変更や修正を
なし得ることは、認識されるべきである。
【図１】 位置検出機能を有する電磁アクチュエータを
概略的に示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側
面図である。
概略的に示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側
面図である。
【図２】 駆動コイルの位置に比例した電圧を得るため
に使用される回路を概略的に示す図である。
に使用される回路を概略的に示す図である。
【図３】 電磁アクチュエータの概略的な正面図であっ
て、磁束のパスを示している。
て、磁束のパスを示している。
【図４】 図３と同様に、電磁アクチュエータの概略的
な正面図であって、磁束のパスを示している。
な正面図であって、磁束のパスを示している。
【図５】 電磁アクチュエータの第２実施形態を概略的
に示す正面図である。
に示す正面図である。
【図６】 図５と同様に、電磁アクチュエータの第２実
施形態を概略的に示す正面図である。
施形態を概略的に示す正面図である。
１０ コア １２ 脚部（第２部分） １４ 永久磁石 １４Ｂ 第２永久磁石 １６ 脚部（第１部分） １６Ｂ 脚部（第４部分） ２０ 検出コイル ２０Ｂ 第２検出コイル ２２ 基部（第３部分） ２２Ｂ 基部（第５部分） ２６ 駆動コイル ２８ スライダ ３２ ガイドロッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェイ・ケリー・リー アメリカ合衆国・ニューヨーク・14618・ ロチェスター・カントリー・クラブ・ドラ イヴ・15
Claims (4)
- 【請求項１】 位置検出機能を有する電磁アクチュエー
タであって、 ソフトな磁性材料から形成されたコアと；該コアに磁界
をもたらすよう、該コアの第１部分に近接して配置され
た永久磁石と；前記コアの第２部分の周囲を取り囲んで
配置された電導性駆動コイルと；該駆動コイルが前記コ
アの前記第２部分に沿って移動し得るような状態で、前
記駆動コイルを支持するための支持手段と；前記コアの
第３部分の周囲を取り囲んで配置されるとともに、前記
コアとの間において実質的な相対移動が存在しないよう
に前記コアに対して固定された電導性検出コイルと；を
具備し、 前記駆動コイルに電流が流れたときには、前記駆動コイ
ルが、前記コアの前記第２部分に沿って移動するととも
に、前記検出コイルには、前記コアの前記第２部分に対
する前記駆動コイルの位置を表す電流が誘起されるよう
構成されていることを特徴とするアクチュエータ。 - 【請求項２】 前記コアの前記第２部分は、横断面にお
いて、テーパ形状とされている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】 さらに、 前記コアに磁界をもたらすよう、該コアの第４部分に近
接して配置された第２永久磁石と；前記コアの第５部分
の周囲を取り囲んで配置されるとともに、前記コアとの
間において実質的な相対移動が存在しないように前記コ
アに対して固定された第２電導性検出コイルと；を具備
し、 前記駆動コイルに電流が流れたときには、前記駆動コイ
ルが、前記コアの前記第２部分に沿って移動するととも
に、前記２つの検出コイルには、前記コアの前記第２部
分に対する前記駆動コイルの位置を表す電流が誘起され
るよう構成されている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４】 前記支持手段は、前記駆動コイルおよび
一対のガイドロッドに対して取り付けられたスライダを
備え、 前記ガイドロッドは、前記スライダに対して係合してい
るとともに、ガイドロッドに沿って前記スライダを移動
可能としていることを特徴とする請求項１記載のアクチ
ュエータ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/594,222 US5682097A (en) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | Electromagnetic actuator with movable coil and position sensor for drive coil |
| US594,222 | 1996-01-31 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09215301A true JPH09215301A (ja) | 1997-08-15 |
Family
ID=24378042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9011743A Withdrawn JPH09215301A (ja) | 1996-01-31 | 1997-01-24 | 位置検出機能を有する電磁アクチュエータ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5682097A (ja) |
| JP (1) | JPH09215301A (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003029753A2 (en) * | 2001-10-03 | 2003-04-10 | Measurement Specialties, Inc. | Modular non-contacting position sensor |
| US7078906B2 (en) * | 2003-09-23 | 2006-07-18 | The Johns Hopkins University | Simultaneous time-domain and frequency-domain metal detector |
| US7135855B2 (en) * | 2004-05-17 | 2006-11-14 | David Scott Nyce | Simplified inductive position sensor and circuit configuration |
| FR2884349B1 (fr) * | 2005-04-06 | 2007-05-18 | Moving Magnet Tech Mmt | Actionneur electromagnetique polarise bistable a actionnement rapide |
| DE102005028856A1 (de) * | 2005-06-22 | 2007-01-18 | Ibak Helmut Hunger Gmbh & Co. Kg | Fokussierungseinrichtung für optische Systeme |
| JP2007123470A (ja) * | 2005-10-27 | 2007-05-17 | Fujitsu Component Ltd | ソレノイドアクチュエータ及び２軸アクチュエータ |
| US7602271B2 (en) * | 2006-08-21 | 2009-10-13 | American Axle & Manufacturing, Inc. | Electronically actuated apparatus using solenoid actuator with integrated sensor |
| US7572202B2 (en) * | 2007-01-31 | 2009-08-11 | American Axle & Manufacturing, Inc. | Electronic locking differential with direct locking state detection system |
| FR3009076B1 (fr) * | 2013-07-26 | 2017-03-31 | Michelin & Cie | Systeme de mesure de l'epaisseur d'une couche de gomme d'un pneumatique |
| EP3086154B1 (en) | 2015-04-24 | 2022-08-31 | LG Innotek Co., Ltd. | Lens moving apparatus and camera module and portable terminal including the same |
| US10473886B2 (en) | 2015-09-08 | 2019-11-12 | Lg Innotek Co., Ltd. | Lens driving apparatus, and camera module and optical device comprising same |
| CN108351487B (zh) | 2015-11-03 | 2021-08-17 | Lg伊诺特有限公司 | 透镜驱动装置、相机模块以及光学装置 |
| DE102016103766B4 (de) * | 2015-11-13 | 2018-09-20 | Preh Gmbh | Bedienelement mit elektrischer Auswertung des haptischen Feedbacks, sowie ein Testverfahren und Ansteuerverfahren |
| CN112994397B (zh) | 2016-02-04 | 2024-02-02 | Lg伊诺特有限公司 | 透镜驱动装置、相机模块和包括该相机模块的光学装置 |
| US10935751B2 (en) | 2016-03-08 | 2021-03-02 | Lg Innotek Co., Ltd. | Lens driving device, and camera module and optical device comprising same |
| US10935752B2 (en) | 2016-07-21 | 2021-03-02 | Lg Innotek Co., Ltd. | Lens driving device, and camera module and optical device, which include same |
| CN109923471B (zh) | 2016-09-30 | 2022-01-14 | Lg伊诺特有限公司 | 透镜移动设备及包括该设备的相机模块和光学装置 |
| JP7347535B2 (ja) * | 2019-11-20 | 2023-09-20 | ヤマハ株式会社 | 入力装置および音信号生成装置 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1284101B (de) * | 1966-11-16 | 1968-11-28 | Philips Patentverwaltung | Anordnung zur beruehrungslosen Verschiebungsmessung |
| US3502966A (en) * | 1967-06-05 | 1970-03-24 | Maxim Izrailevich Perets | Transducer device for measuring the relative position of two relatively movable objects |
| US3513408A (en) * | 1968-08-01 | 1970-05-19 | Tri Metrics | Displacement transducer oscillator with movable tapered magnetic core |
| US4236093A (en) * | 1978-05-18 | 1980-11-25 | General Signal Corporation | Speed insensitive wheel detector |
| US4517514A (en) * | 1982-09-30 | 1985-05-14 | Design Professionals Financial Corporation | Vibration transducer with dual opposed magnetic assemblies and counterbalanced mass |
| JPS61254803A (ja) * | 1985-05-08 | 1986-11-12 | Toyota Motor Corp | 磁性体材料の隙間測定方法 |
| AU629167B2 (en) * | 1987-03-14 | 1992-10-01 | Kabushiki Kaisha Kambayashi Seisakujo | Solenoid device |
| US4950986A (en) * | 1988-06-27 | 1990-08-21 | Combustion Engineering, Inc. | Magnetic proximity sensor for measuring gap between opposed refiner plates |
| US5172298A (en) * | 1990-01-09 | 1992-12-15 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Electromagnetic actuator |
| US5107211A (en) * | 1990-04-12 | 1992-04-21 | Mitchell Rose | Transducer for measuring rotary displacement of an object |
| US5243278A (en) * | 1991-02-08 | 1993-09-07 | Sundstrand Corporation | Differential angular velocity sensor that is sensitive in only one degree of freedom |
| US5329416A (en) * | 1993-07-06 | 1994-07-12 | Alliedsignal Inc. | Active broadband magnetic flux rate feedback sensing arrangement |
| US5394290A (en) * | 1993-07-06 | 1995-02-28 | Alliedsignal Inc. | Active tuned magnetic flux rate feedback sensing arrangement |
-
1996
- 1996-01-31 US US08/594,222 patent/US5682097A/en not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-01-24 JP JP9011743A patent/JPH09215301A/ja not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5682097A (en) | 1997-10-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040406 |