JPS61273163A - ボイスコイルモ−タ - Google Patents

ボイスコイルモ−タ

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Publication number
JPS61273163A
JPS61273163A JP11369885A JP11369885A JPS61273163A JP S61273163 A JPS61273163 A JP S61273163A JP 11369885 A JP11369885 A JP 11369885A JP 11369885 A JP11369885 A JP 11369885A JP S61273163 A JPS61273163 A JP S61273163A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coil
permanent magnet
magnetic flux
core
voice coil
Prior art date
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Pending
Application number
JP11369885A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuji Kawasaki
哲治 川崎
Susumu Murata
進 村田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP11369885A priority Critical patent/JPS61273163A/ja
Publication of JPS61273163A publication Critical patent/JPS61273163A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H02K33/18Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with coil systems moving upon intermittent or reversed energisation thereof by interaction with a fixed field system, e.g. permanent magnets

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、コイルが一軸を中心として揺動できるよう夛
こした回転揺動形のボイスコイルモータ。
特にコイルCζよって発生させらnる前記−軸に対する
トルクを、該コイルσ)全揺動範囲にわたって一様IC
することが容易シこ実現できる構成tこ関する。
〔従来技術とその問題点〕
上述し、た回転揺動形ボイスコイルモータは従来第3図
IC示し、たよう−ζ構成されている。すなわち第3図
(6)は側面図、第3図■は同図(6)におけるZ−Z
切断面図で、両図においで% 1.1は各一端が負荷を
駆動する軸2Iこ固定された2本のアームで1両アーム
l、1は平行になるよう予こ配設さゎている。3は断面
方形の空心4を有するコイルで、該コイル3は両アーム
1.1の各自由端間tと挟持されている。5は扇形に形
成ざnた三舞鉄心で。
鉄心5は、三脚σ)中央部を形成しでいる主鉄心5aと
、三脚のうちの前記扇形σ)外側脚を形成し、でいる外
側鉄心5bと、三脚σ)うちの前記扇形の内側脚を形1
1i3 L、でいる内側鉄心5Cと、鉄心5aと鉄心5
bとを磁気的に接続する継手部5d、5dと、鉄心5a
と鉄心5cとを磁気的tC接続する継手部5e、5eと
で構成され、かつ三脚鉄心5とコイル3とは空心4を主
鉄心5aが貫通するようlc配設さnでいる。6は主鉄
心5aと継手部5d。
5dと外側鉄心5bとで取り囲まわた円弧状の外側空隙
、7は主鉄心5aと継手部5e、5eと内側鉄心5Cと
で取り囲まわた円弧状0)内fi]1122隙で。
主鉄心5aと空隙6,7とは、空心4に鉄心5aが貫通
させられた状態で、アーム1.1+こ支持されたコイル
3が空隙6,7内を軸2を中心としで揺動できるように
構成さnでいる。8は空隙6内においてコイル3Iζ対
向するよう曇こ外側鉄心5b醗こ接着し、た円弧状σ)
外側永久磁石、9は空隙7内においでコイル3に対向す
るよう―ζ内側鉄心5Cに接着した円弧状σ)内側永久
磁石で、外側永久磁石8はコイル3を介し、て主鉄心5
af!:通る外側磁束を生成するよう一ζ着磁ざn、内
側永久磁石9はコイル3を介して主鉄心5aを通る内側
磁束を生成するように着磁されでいる。前記外側磁束は
、永久磁石8と空隙6と主鉄心5aと第3図(ハ)にお
ける左側継手部5dと外側鉄心5bとからなる閉磁路l
O1および永久磁石8と空隙6と主鉄心5aと第3図O
ICおける右側継手部5dと外側鉄心5bとからなる閉
磁路11のそれぞれを通る磁束である。前記内側磁束は
、永久磁石9と空隙7と主鉄心5aと継手部5e、5e
と内側鉄心5Cとからなる、閉磁路1o、tiのそれぞ
れlこ対応する閉磁路12,13の各々を通る磁束であ
る。
第3図においてはボイスコイルモータが上述のよう昏こ
構成されているので、コイル3に通電することによって
該コイル3を軸2を中心として揺動させることができ、
この結果@2Iこ結合された負荷多こ回転トルクを与え
ることができる。第3図ICおいでは閉磁路lO〜13
は紙面に平行な面内憂ζ配置さnでいるが、永久磁石8
.9が紙面の表側。
裏側蟇こそれぞれ配置されるように、閉磁路10〜13
を紙面に垂直な面内醗こ配置しでも、第3図σ〕場合と
同様にコイル3Iこ揺動運動をさせることができる。し
かしながらこのように磁石8.9を第3図の紙面の表裏
側に配置すると、ボイスコイルモータの該紙面に垂直な
方向の厚さが厚くなり。
この結果該ボイスコイルモータの実用上不都合を生じる
σ)で、ボイスコイルモータは通常第3図のように構成
さnで図θ)紙面に垂直な方向の厚さが薄くなるよう多
こしCいるが、こσ)ようICボイスコイルモータを構
成すると、今度は、以下に説明するようCζ、空隙6,
7に?ける磁束密度分布を均一にすることが困難になる
という問題が発生する。
第4図は、第3図の構成を有するボイスコイルモータI
c jijいで、そnぞn磁石内各部の磁束方向が平行
疹こなるように着磁された外側永久磁石142よび内側
永久磁石15を用いたボイスコイルモータの、第3図豪
ζ対応する断面図である。図におけるX−Xは軸2の軸
心を通るよう擾ζ本図面上蚤ζ設定した。扇形の三脚鉄
心5rハ中心軸としての仮想軸である。この場合、外側
永久磁石14は、その外側鉄心5b+こ接する面と主鉄
心5al(対向する面とが同軸円筒面上にあるよう蚤こ
し゛C円環σ)一部であるようlこ形成さnでいる。ま
た内側永久磁石15も、その内側鉄心5Cに接する面と
主鉄心5atC対向する面とか同軸円筒面上にあるよう
にしC円環の一部であるよう−C形成ざV、でいる。P
は永久磁石14−ζおける内部磁束の方向を示す矢印、
Qは永久磁石151こおける内部磁束の方向を示す矢印
で、第4図1こおいては図示したようtC1磁石L4.
L5は、い、ずれも各磁石σ)ど61部分においても内
部磁束の方向がX−X軸の方向−ζ平行tこなるように
着磁されている。Y−Yは、軸2の軸心を通り軸X−X
と角θをなすよう―こ設定した仮想の座標線である。
第5図(2)および第5図■はそ、nぞ・れ第4図1ご
示した空隙6′Bよび7Iζおける磁束密度分布6a。
7aの実測結果説明図で、両図における慣軸θは第4図
において座標線Y−Yが横切る空隙6.7多ζおける各
位置を表している。また両図ICおけるθ0は、第4図
膠ζ示したボイスコイルモータの実用上決定されている
。コイル3の可動範囲である。
第5図から明らかなよう条こ、空隙6の磁束密度分布6
aは底辺の長い台形状となっており、また空隙7の磁束
密度分布7aは半円形状となっていて、空隙6,7σ〕
いずれ1こおいても、可動範囲θG内で磁束密度分布は
一様ICなっていない。したがつて第4図のボイスコイ
ルモータでは、コイル3の可動範囲θ。内で、該コイル
の位置多こ無関係蚤ζ一様なトルクを軸2Iζ発生させ
ることができないという問題がある。
第6図は、上述した可動範囲θ。内で、空隙6゜7のそ
れぞれ(こおける磁束密度分布6a、7aが一様憂ζな
るよう■ζ、外側永久磁石16および内側永久磁石17
の各形状を設定し、たボイスコイルモータの第4図に対
応した断面図である。この場合も永久磁石16.17は
、第4図ICおける磁石14゜150)それぞnと同様
に、内部磁束がいずれも平行磁束で、かつこれら磁束の
方向P、Qがいずれも軸X−Xの方向シζ平行tζなる
よう−C着磁されているが、磁石16の外側鉄心5b+
C接する面と該磁石16の主鉄心5a+ζ対向する面と
の間の長さく以後この長さを磁石16の厚さということ
がある)、および磁石17の内側鉄心5C1こ接する面
と該磁石17の主鉄心5aIこ対向する面との間の長さ
く以後この長さを磁石17の厚さということがある)の
それぞれは、磁石16.17+こおける。
中心軸X−Xからの位置多こ応じた大きさになるように
設定されでいる。換言すれば磁石16.17は、第5図
に示したように磁束密度6a+7aが小さくなると、磁
束密度σ)減少に応じてこの部分の磁石の厚さが厚くな
るように形成ざnている。
したがって第6図のボイスコイルモータでは、第7図会
こ実測結果を示し、たよう−ζ、空隙6,7Iこおける
各磁束密度分布6 a t 7 aはいずれも長方形I
C近い台形となり、両空隙6.7のいずれ1Cおいても
磁束密度分布6a+  7aはコイル3の可動範囲θ。
内で一様になっている。
第6図のボイスコイルモータlこおいては、永久磁石1
6.17を上述のようをこ形成しているので空隙6*’
y+Cおける磁束密度分布が一様になり。
したがってコイル3力可動範囲θ。内で該コイルの位[
IC無関係に一様なトルクを軸2Iこ発生させることが
できるが、一方、このようなボイスコイルモータでは磁
石16.17の厚さを複雑+C変化させなけnばならな
いσ]で製作が面倒であるという問題がある。
〔発明の目的〕
本発明は、上述したような従来のボイスコイルモータ蚤
こおける問題を解消しで、コイルの可動範囲内、すなわ
ち該コイルの全揺動範囲内で、該コイルσ)揺動位置昏
こよって変ることのない一様な磁束密度分布、換言すれ
は一様な発生トルクを容易(こ得ることができるボイス
コイルモータを提供することを目的とする。
〔発明の要点〕
本発明は、上述σ)目的を達成するために、−軸を中心
とし、で揺動可能1こ支持されたコイルと;該コイルを
貫通するように配設された主鉄心と:コイルの揺動に伴
って該コイルθ)輪郭が画く最大円の外側に配置され、
コイルを介しC主鉄心を通る外側磁束を生成させる外側
永久磁石と:コイルの揺動に伴って該コイルq】輪郭が
画く最小円の内側に配置され、コイルを介して主鉄心を
通る内側磁束を生成させる内側永久磁石と二を備えたボ
イスコイルモータ昏こおいで、外側永久磁石および内側
永久磁石はいずれも当該永久磁石に対してコイルσ)側
とは反対側に中心を有する放射状IC着磁ざnでいるよ
うにしたもσ)で、このように構成すること曇こよって
、コイルの全揺動範囲一ζわたって外側永久磁石、内側
永久磁石を共奢こ一様な厚さに形成しでも、外側永久磁
石と主鉄心との間σ〕空隙のgi磁束密度よび内側永久
磁石と主鉄心との間の空隙σ〕磁束密度が、共醗こ、コ
イルの揺動位置によることなく一様醤こ分布されるよう
にして、こび)結果コイルの全揺動範囲一こわたつで一
様な発生トルクを容易醗こ得ることができるボイスコイ
ルモータが得られるよう量こしたものである。
〔発明の実施例〕
第1図は本発明σ)一実施例σ)構成説明図で1本図は
第4図または第6図tC対応した断面図である。
本図の第4図と異なる所は外側永久磁石18および内側
永久磁石19のそれぞれtこ着磁された各内部磁束σ)
方向である。こθ)場合、外側永久磁石18は、該磁石
ICおける内部磁束の方向Rが、該磁石181こ対しで
1コイル3の側とは反対側にある軸X−X上り)放射中
心点20を中心とする放射状であるよう号ζ着磁されで
いる。また内側永久磁石19は、該磁石シこおける内部
磁束σ〕方向Sが、該磁石191こ対しCコイル3の側
とは反対側にある軸X−X上の放射中心点21を中心と
する放射状であるよう番ζ着磁されている。磁石18.
19+こおける上述の放射状内部磁束は、これらの磁石
を形成する際、磁石0)整形を上述のような放射状をし
た弱磁界内で行った後、第4図1こ示した磁石14゜1
5を着磁する場合のように平行な強磁界を加えて得たも
ので、磁石18.19の各厚さは空隙6゜7σ)各長手
方向1こわたつでそnぞれ一様であるように形成されで
いる。換言すれば、磁石18.19は第4図に2ける磁
石14115と同様曇こいずれも円環q】一部であるよ
うIC形成さnでいる。
第1図蚤こおいては、永久磁石18.19を各内部磁束
が上述σ)ような放射状になるよう−c着磁したので、
空隙6.7Iこおける各磁束密度分布は第2図1こ示し
たよう1こなる。すなわち第2図は第5図または第7図
fこ対応する実測結果説明図で、第2図(2)は空隙6
における磁束密度分布6aを示し。
第2図0は空隙71Cおける磁束密度分布7aを示しで
いる。′w、2図から明らかなようをこ、空隙6゜71
こおける各磁束密度分布5a、7aはいずれもほぼ長方
形をなしており、いずれの磁束密度もコイルσ)可動範
囲θ。内では一様となっている。したがって第1図疹こ
示り、たボイスコイルモータは、コイル3の全揺動範囲
にわたって一様な、軸2に対するトルクを発生させるこ
とが可能であり、このようなボイスコイルモータは永久
磁石18.19が円環の一部であるよう昏こ形成されて
いるり)で製作がまこと一ζ容易である。第1図におけ
る22゜23は、外側永久磁石18)ζよって閉磁路1
0゜11のそれぞれトζ生成された各外側磁束、同図暑
こおける24.25は、内側磁石19IζよつC閉磁路
12.13のそれぞれIC生成ざnた各内側磁束である
なお第1図のボイスコイルモータでは、上述したよう−
ご空隙6.7における磁束密度分布かいずれも長方形に
近くなっているので、コイル3の可動範囲θ0を固定す
nば磁石18.19の長手方向&〕長さを第4図の場合
よりも短くしてボイスコイルモータを小さくすることが
できるなど、磁束密度が一様多こなっている空隙617
17)各部をそれぞn有効1こ利用できる利点がある。
〔発明の効果〕
上述したよう暑こ1本発明tζおいでは、−軸を中心と
しで揺動可能IC支持されたコイルと;該コイルを貫通
するように配設された主鉄心と;コイルの揺動昏ζ伴っ
て該コイルの輪郭が画く最大円の外側醗こ配置され、コ
イルを介して主鉄心を通る外側磁束を生成させる外側永
久磁石と;コイルの揺動1(伴って該コイルの輪郭が画
く最小円の内側1c配置され、コイルを介して主鉄心を
通る内側磁束を生成させる内側永久磁石と;を備えたボ
イスコイルモータ蚤こおいて、外側永久磁石および内側
永久磁石はいずれも当該永久磁石に対してコイルの側と
は反対側に中心を有する放射状昏こ着磁されでいるよう
■こしたσ)で、こσ)ようシこ構成することtこよっ
て、コイルの全揺動範囲疹こわたって外側永久磁石、内
側永久磁石を共醤こ一様な厚さシと形成しでも。
外側永久磁石と主鉄心との間の空隙σ〕磁束密度および
内側永久磁石と主鉄心との間の空隙σ〕磁束密度が、共
蚤ζ、コイルの揺動位置ICよることなく一様IC分布
される結果、コイルの全揺動範囲にわたって一様な発生
トルクを容易に得ることができるボイスコイルモータが
得らnる効果がある。
【図面の簡単な説明】 第1図は本考案の一実施例σ)構成説明用断面図、第2
図は第1図の実施例における実験結果説明図で、第2図
囚、第2図■はそれぞれ異なる説明図である。第3図は
従来のボイスコイルモータの一般的構成図で、同図(2
)は側面図、同図0は同図囚暑こおけるZ−Z断面図で
ある。第4図および第6図はボイスコイルモータの第1
従来例および第2従来例におけるそnぞれ第3図a1こ
対応した断面図、第5図および第7図はそれぞれ第4図
および第6図蚤ζ示した各ボイスコイルモータ蟇こおけ
る実験結果説明図で、第5図および第7図θ〕各々IC
おける囚図および0図は、それぞれ第2図1こおける囚
図および0図に対応した説明図である。 2・・・・・・・軸、3・・・・・・コイル、  5a
・・・・・・主鉄心、8゜14.16. ts・・・・
・・外側永久磁石、9.15.17゜19・・・・・・
内側永久磁石、22.23・・川・外側磁束、24、2
5・・・・・・内側磁束。 第  3  図 (A”)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 一軸を中心として揺動可能に支持されたコイルと;前記
    コイルを貫通するように配設された主鉄心と;前記コイ
    ルの揺動に伴つて該コイルの輪郭が画く最大円の外側に
    配置され、前記コイルを介して前記主鉄心を通る外側磁
    束を生成させる外側永久磁石と;前記コイルの揺動に伴
    つて該コイルの輪郭が画く最小円の内側に配置され、前
    記コイルを介して前記主鉄心を通る内側磁束を生成させ
    る内側永久磁石と;を備え、前記外側永久磁石および前
    記内側永久磁石はいずれも当該永久磁石に対して前記コ
    イルの側とは反対側に中心を有する放射状に着磁されて
    いることを特徴とするボイスコイルモータ。
JP11369885A 1985-05-27 1985-05-27 ボイスコイルモ−タ Pending JPS61273163A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0265647A (ja) * 1988-08-29 1990-03-06 Hitachi Ltd 磁気ディスク装置のボイスコイルモータ
US5329267A (en) * 1992-03-13 1994-07-12 Hitachi Metals, Ltd. Magnet assembly and a voice coil motor using such magnet assembly
JP2006035239A (ja) * 2004-07-22 2006-02-09 Hitachi Via Mechanics Ltd 揺動型アクチュエータ装置およびレーザ加工装置
JP2006286819A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Tdk Corp 希土類焼結磁石及びそれを用いたvcm装置
JP2006335483A (ja) * 2005-05-31 2006-12-14 Murata Mach Ltd 糸のトラバース装置、及びそれを備える繊維機械
WO2008128130A1 (en) * 2007-04-12 2008-10-23 Massachusetts Institute Of Technology Limited-angle actuator for electromechanical engine valve actuation
KR20240158645A (ko) * 2023-04-27 2024-11-05 엘케이삼양 주식회사 보이스 코일 모터 및 이를 이용한 카메라 렌즈 어셈블리

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