專利名稱：使用永久磁鐵的電磁致動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用永久磁鐵的電磁致動器。
背景技術(shù)：
一直以來，使用永久磁鐵的電磁致動器得到了廣泛地應(yīng)用(例如專利文獻(xiàn)1、2)。
特開2002-90705號公報[專利文獻(xiàn)2]特開2004-264819號公報在使用永久磁鐵的電磁致動器中，利用磁鐵的N極和S極而產(chǎn)生電磁力，而另一方面，存在著電磁致動器的結(jié)構(gòu)受到因磁鐵的磁極配置(即N極和S極的存在)而產(chǎn)生的各種制約的問題。但是，以往認(rèn)為對于因磁鐵的磁極配置而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)上的制約沒有研究的余地。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有與以往不同的磁鐵的磁極配置的電磁致動器。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第1致動器，是利用電磁驅(qū)動力的致動器，其特征在于，具備電磁致動器機(jī)構(gòu)，其具有包括磁鐵的磁鐵部和包括電磁線圈的電磁線圈部，且上述磁鐵部和上述電磁線圈部的相對的位置能夠變化；上述磁鐵部包括支架部件，其包括板狀部；以及第1以及第2磁鐵，其以將上述板狀部夾于中間而同極彼此相對的狀態(tài)分別吸引到上述板狀部上；其中，通過將上述支架部件的上述板狀部的主表面設(shè)定為分別包含面向上述板狀部的上述第1磁鐵的表面和上述第2磁鐵的表面并且比上述第1磁鐵的表面和上述第2磁鐵的表面大的尺寸，而使上述第1以及第2磁鐵吸引到上述板狀部上。
在該第1致動器中，因為第1和第2磁鐵以將支架部件的板狀部夾于中間而同極彼此相對的狀態(tài)分別吸引到支架部件的板狀部上，所以能夠得到同一磁極相對朝向支架部件的外側(cè)的各種方向朝向的結(jié)構(gòu)。其結(jié)果，可以構(gòu)成高效率地利用由這些磁鐵產(chǎn)生的磁通量的致動器。另外，因為第1和第2磁鐵吸引到同一板狀部上，所以能夠使同一磁極分別朝向從板狀部的中心朝向外側(cè)的相互相反的2個方向。進(jìn)而，支架部件的板狀部的主表面，因為設(shè)定成比分別包含第1和第2磁鐵的表面的大的尺寸，所以可以使磁鐵和支架部件之間的吸引力比第1和第2磁鐵之間的排斥力要大。
也可以形成為上述第1和第2磁鐵具有大致相同的磁鐵厚度；上述板狀部的厚度被設(shè)定為大于等于上述磁鐵厚度的40％。
在該結(jié)構(gòu)中，可以使磁鐵和支架部件之間的吸引力充分增大。
也可以形成為上述電磁線圈部包括圍繞在上述磁鐵部的周圍的電磁線圈；上述磁鐵部和上述電磁線圈部的相對的位置關(guān)系能夠在沿著上述電磁線圈的中心軸的方向上變化。
也可以形成為上述電磁線圈部包括與上述第1磁鐵相對的第1電磁線圈和與上述第2磁鐵相對的第2電磁線圈；以及上述磁鐵部和上述電磁線圈部的相對的位置關(guān)系能夠在與貫穿上述第1電磁線圈、上述磁鐵部和上述第2電磁線圈的方向垂直的方向上變化。
本發(fā)明的第2致動器，是利用電磁驅(qū)動力的致動器，其特征在于，具備電磁致動器機(jī)構(gòu)，其具有包括磁鐵的磁鐵部和包括電磁線圈的電磁線圈部，且上述磁鐵部和上述電磁線圈部的相對的位置能夠變化；
上述磁鐵部包括支架部件，其包括板狀部；以及第1以及第2磁鐵，其以將上述板狀部夾于中間而同極彼此相對的狀態(tài)分別吸引到上述板狀部上；其中，通過以在從上述板狀部的厚度方向看上述支架部件時，上述板狀部具有相對上述第1和第2磁鐵突出的突出部的方式構(gòu)成上述支架部件，而使上述第1以及第2磁鐵吸引到上述板狀部上。
在該第2致動器中，因為第1和第2磁鐵以將支架部件的板狀部夾于中間而同極彼此相對的狀態(tài)分別吸引到支架部件的板狀部上，所以能夠得到同一磁極相對朝向支架部件的外側(cè)的各種方向朝向的結(jié)構(gòu)，從而能夠構(gòu)成高效率地利用由這些磁鐵產(chǎn)生的磁通量的致動器。另外，因為第1和第2磁鐵吸引到同一板狀部上，所以能夠使同一磁極分別朝向從板狀部的中心朝向外側(cè)的相互相反的2個方向。進(jìn)而，因為以在從板狀部的厚度方向看支架部件的情況下板狀部相對于第1和第2磁鐵具有突出的突出部的方式構(gòu)成支架部件，所以可以使磁鐵和支架部件之間的吸引力比第1和第2磁鐵之間的排斥力要大。
本發(fā)明的第3致動器，是利用電磁驅(qū)動力的致動器，其特征在于，具備電磁致動器機(jī)構(gòu)，其具有包括磁鐵的磁鐵部和包括電磁線圈的電磁線圈部，且上述磁鐵部和上述電磁線圈部的相對的位置能夠變化；上述磁鐵部包括支架部件；以及第1以及第2磁鐵，其以將上述支架部件夾于中間而同極彼此相對的狀態(tài)分別吸引到上述支架部件上；其中，上述電磁線圈部包括圍繞在上述磁鐵部的周圍的電磁線圈；上述磁鐵部和上述電磁線圈部的相對的位置關(guān)系能夠在沿著上述電磁線圈的中心軸的方向上變化。
如果采用該第3致動器，則因為第1和第2磁鐵以將支架部件夾于中間而同極彼此相對的狀態(tài)分別吸引到支架部件上，所以可以得到同一磁極相對朝向支架部件的外側(cè)的各種方向朝向的結(jié)構(gòu)，從而能夠構(gòu)成高效率地利用這些磁鐵所產(chǎn)生的磁通量的致動器。
也可以形成為上述致動器進(jìn)一步具備用于控制上述電磁致動器機(jī)構(gòu)的控制裝置；上述控制裝置具備根據(jù)與上述電磁致動器機(jī)構(gòu)的位置相關(guān)的控制量的偏差確定基準(zhǔn)電流值的基準(zhǔn)電流值確定部；以及根據(jù)上述基準(zhǔn)電流值驅(qū)動上述電磁線圈的驅(qū)動部；上述基準(zhǔn)電流值確定部在上述偏差是負(fù)值、零、正值的情況下，分別將上述基準(zhǔn)電流值確定為正值、零、負(fù)值。
如果采用該致動器，則因為在控制量的偏差是負(fù)值、零、正值的情況下分別將基準(zhǔn)電流值確定為正值、零、負(fù)值，并根據(jù)該基準(zhǔn)電流值驅(qū)動電磁線圈，所以即使控制量和操作量(線圈電流)處于非線性的關(guān)系，也可以得到良好的控制特性。
也可以形成為上述基準(zhǔn)電流值確定部，將上述基準(zhǔn)電流確定為根據(jù)上述偏差是負(fù)值、零、正值的哪一個而預(yù)先設(shè)定的正電流值、零、負(fù)電流值之一；上述驅(qū)動部周上述基準(zhǔn)電流值驅(qū)動上述電磁線圈。
如果采用該結(jié)構(gòu)，則因為用3個電流值之一驅(qū)動電磁線圈，所以能夠?qū)崿F(xiàn)簡單的控制。
也可以形成為上述控制裝置進(jìn)一步具備在正負(fù)符號相同的偏差以規(guī)定的周期連續(xù)發(fā)生的情況下，對上述同一符號的偏差的連續(xù)發(fā)生數(shù)進(jìn)行計數(shù)的計數(shù)器；生成上述同一符號的偏差的連續(xù)發(fā)生數(shù)越增加則越小的第1修正系數(shù)的第1修正系數(shù)發(fā)生部；以及將上述基準(zhǔn)電流和上述第1修正系數(shù)相乘并進(jìn)行累加的累加部；
上述驅(qū)動部根據(jù)與在上述累加部中得到的累加值相當(dāng)?shù)碾娏髦凋?qū)動上述電磁線圈。
如果采用該結(jié)構(gòu)，則因為可以在偏差的符號變化時使電流值逐漸增大，所以能夠防止偏差在零附近時引起過度變化。
也可以形成為上述控制裝置進(jìn)一步具備生成上述同一符號的偏差的連續(xù)發(fā)生數(shù)越增大則越大的第2修正系數(shù)的第2修正系數(shù)發(fā)生部；以及使上述第2修正系數(shù)乘以上述累加值的乘法部；上述驅(qū)動部用與在上述乘法部中得到的乘法值相當(dāng)?shù)碾娏髦凋?qū)動上述電磁線圈。
因為能夠進(jìn)一步降低在偏差的符號變化時的電流值的增大率，所以能夠進(jìn)一步高效率地防止偏差在零附近時的過度的變化。
此外，本發(fā)明可以以各種方式來實現(xiàn)，例如，能夠以致動器、用于致動器的控制裝置、致動器的控制方法等方式來實現(xiàn)。


圖1是示出在本發(fā)明的電磁致動器機(jī)構(gòu)中使用的磁鐵部的一個例子的說明圖；圖2是示出實施例和比較例的磁鐵部的說明圖；圖3是示出實施例的磁鐵部的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的一個例子的說明圖；圖4是示出致動器機(jī)構(gòu)的第1實施例的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖；圖5是示出磁鐵部的各種支架結(jié)構(gòu)的說明圖；圖6是示出磁鐵部的另一結(jié)構(gòu)的說明圖；圖7是示出磁鐵部的又一結(jié)構(gòu)的說明圖；圖8是示出致動器機(jī)構(gòu)的第2實施例的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖；圖9是示出致動器機(jī)構(gòu)的第3實施例的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖；圖10是示出致動器機(jī)構(gòu)的第4實施例的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖；圖11是示出致動器機(jī)構(gòu)的第5實施例的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖；
圖12是示出致動器機(jī)構(gòu)的第6實施例的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖；圖13是示出致動器機(jī)構(gòu)的第7實施例的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖；圖14是示出致動器機(jī)構(gòu)的第8實施例的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖；圖15是示出致動器機(jī)構(gòu)的第9實施例的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖；圖16是示出控制裝置的第1實施例中的位置控制時的電流變化狀態(tài)的說明圖；圖17是控制裝置的第1實施例的方框圖；圖18是示出控制裝置的第1實施例的動作的時序圖；圖19是示出電流值確定部的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框圖；圖20是示出驅(qū)動信號生成部的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框圖；圖21是示出驅(qū)動電路部的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的說明圖；圖22是示出第2實施例的電流值確定部的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框圖；圖23是示出控制裝置的第2實施例的動作的時序圖；圖24是示出電流值表的內(nèi)容的曲線圖；圖25是示出控制裝置的第3實施例的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖26是示出控制裝置的第3實施例的動作的時序圖；圖27是示出極性緩和部的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框圖；圖28是示出本發(fā)明的實施例的致動器的第1應(yīng)用例的說明圖；圖29是示出本發(fā)明的實施例的致動器的第2應(yīng)用例的說明圖；圖30是示出本發(fā)明的實施例的致動器的第3應(yīng)用例的說明圖；圖31是示出本發(fā)明的實施例的致動器的第4應(yīng)用例的說明圖；圖32是示出本發(fā)明的實施例的致動器的第5應(yīng)用例的說明圖；圖33是示出本發(fā)明的實施例的致動器的第6應(yīng)用例的說明圖；圖34是示出本發(fā)明的實施例的致動器的第7應(yīng)用例的說明圖；以及圖35是示出本發(fā)明的實施例的致動器的第8應(yīng)用例的說明圖。
具體實施例方式
以下，根據(jù)實施例按照以下的順序說明本發(fā)明的實施方式。
A.電磁致動器機(jī)構(gòu)的各種實施例B.控制裝置的各種實施例C.致動器的應(yīng)用例D.變形例A.電磁致動器機(jī)構(gòu)的各種實施例圖1(A)是在本發(fā)明的電磁致動器機(jī)構(gòu)中使用的磁鐵部210的一個例子的平面圖，圖1(B)是其正面圖。該磁鐵部210由平板狀的支架(yoke)部件20、具有平板狀的彼此相同的形狀的2個永久磁鐵30構(gòu)成。2個磁鐵30以同極相互相對的狀態(tài)吸引在支架部件20上。在該例子中，2個磁鐵30的S極與支架部件20的主表面接觸。而且，所謂平板狀的物體的“主表面”，表示在該物體的6個表面中最寬的面。有時也將“主表面”簡單地稱為“表面”，將其他的面稱為“側(cè)面”。此外，在支架部件的形狀不是單純的平板狀，而是包含板狀部和非板狀部(突起等)的情況下，板狀部的表面成為“主表面”。
此外，在本說明書中，還將磁鐵部稱為“磁鐵結(jié)構(gòu)”，另外還將電磁致動器機(jī)構(gòu)的電磁線圈(以后說明)稱為“電磁線圈結(jié)構(gòu)”或者“線圈結(jié)構(gòu)”。
如圖1(A)所示，板狀的支架部件20的面積的尺寸被設(shè)定成比2個磁鐵30要大。換句話說，支架部件20的主表面被設(shè)定成包含磁鐵30的表面的大小。
圖2是示出實施例和比較例的磁鐵部的說明圖。在圖2(A)所示的比較例的磁鐵部中，支架部件20和磁鐵30的主表面具有相同的尺寸。這種情況下，如箭頭所示，因為來自2個磁鐵30的磁力線在相互排斥的方向上相對，所以在2個磁鐵30之間產(chǎn)生較強(qiáng)的排斥力作用。其結(jié)果，難以用支架部件20保持2個磁鐵30。
另一方面，在如圖2(B)所示的實施例的磁鐵部中，因為支架部件20的主表面比磁鐵30的主表面要大，所以來自2個磁鐵30的磁力線被支架部件20引導(dǎo)而構(gòu)成磁路(N極→支架部件→S極)。其結(jié)果，在2個磁鐵30之間不會產(chǎn)生排斥力作用，從而各個磁鐵30以吸引在支架部件20上的狀態(tài)被保持。因而，在實施例的磁鐵部中，能夠以穩(wěn)定的狀態(tài)維持磁鐵30的同極(在本例中是N極)朝向?qū)⒅Ъ懿考?0夾于中間的相反側(cè)的方向(在圖中為上下方向)那樣的結(jié)構(gòu)。
此外，為了使2個磁鐵30分別穩(wěn)定地吸引在支架部件20上，如圖1(A)所示，優(yōu)選地，支架部件20的主表面，環(huán)其整個外周比磁鐵30的主表面要大(即，向外側(cè)突出)。但是，在支架部件20的主表面的整個外周的一部分上，磁鐵30的主表面也可以成為與支架部件20的主表面大致大小相等。另外，優(yōu)選地，支架部件20的厚度t20(圖1(B))設(shè)定為大于等于磁鐵30的厚度t30的40％。其原因是因為，如果支架部件20過薄則磁力線的泄漏增多，從而有在2個磁鐵30相互之間產(chǎn)生較強(qiáng)的排斥力的可能性。另外，從裝置的小型化的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選的是將支架部件20的厚度t20設(shè)定為小于等于磁鐵30的厚度t30。而且，作為支架部件20，雖然優(yōu)選的是疊層薄板而成，但也可以作為單板而形成。另外，支架部件20的材料，只要是強(qiáng)磁體即可，而優(yōu)選的是SPCC鋼。
圖3(A)～(F)是示出實施例的磁鐵部的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的一個例子的說明圖。圖3(A)、(B)是磁鐵30的平面圖以及正面圖。在磁鐵30的一方的主表面上，在矩形的相對的2個角部附近形成有2個槽34。圖3(C)、(D)是支架部件20的平面圖以及正面圖。在支架部件20的上側(cè)的主表面，形成有與磁鐵30的外周接觸的突起部21、22；與磁鐵30的槽34接合的接合突起24；2個螺釘孔26。另外，在支架部件20的下側(cè)的主表面也具有同樣的結(jié)構(gòu)。圖3(E)、(F)是組裝了2個磁鐵30和支架部件20的磁鐵部的平面圖以及正面圖。在組裝時，首先將磁鐵30的2個槽34的一個插入支架部件20的接合突起24，其后，將固定件27嵌入另一個槽34，并用螺釘28將固定件27固定在螺釘孔26。其結(jié)果，磁鐵30被接合突起24和固定件27固定到支架部件20上。但是，如圖1以及圖2中說明的那樣，因為磁鐵30靠磁性的吸引力被吸引到支架部件20上，所以也可以用更簡單的固定方法將磁鐵30固定在支架部件20上。例如，也可以用粘接劑固定兩者。此外，雖然也可以在磁鐵30和支架部件20之間介插其他部件，但從增強(qiáng)兩者間的吸引力的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選的是不介插其他部件。
圖4(A)是示出致動器機(jī)構(gòu)的第1實施例的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。該致動器機(jī)構(gòu)100具有電磁線圈部110和磁鐵部210。電磁線圈部110的線圈圍繞在磁鐵部210的周圍。另外，電磁線圈部110固定在未圖示的支撐部件上，在該支撐部件上設(shè)置有用于檢測磁鐵部210的位置的位置傳感器120。作為該位置傳感器120，能夠使用霍爾元件等磁性傳感器，另外，也可以使用光學(xué)編碼器等其他種類的位置傳感器。
在該結(jié)構(gòu)中，因為電磁線圈部110的線圈圍繞在磁鐵部210的周圍，所以如果在電磁線圈部110中流過電流，則將在圖4(A)的線圈的上側(cè)部分和下側(cè)部分流過相反方向的電流。另一方面，從磁鐵部210產(chǎn)生與向上方向和向下方向相同朝向的磁場。因而，如果在線圈中流過電流，則在線圈的上側(cè)部分和下側(cè)部分能夠產(chǎn)生相同朝向(向左或者向右)的驅(qū)動力。例如，在使磁鐵部210從左端位置(圖1(A))向右方向移動時，相對于電磁線圈部110在規(guī)定的方向上流過電流。另外，在使磁鐵部210向左方向移動時，將在與其相反的方向上流過電流。
這樣，在圖4所示的致動器機(jī)構(gòu)中，因為在圍繞在磁鐵部210的周圍的電磁線圈的上側(cè)部分和下側(cè)部分，在相同方向上產(chǎn)生驅(qū)動力，所以能夠防止在驅(qū)動方向以外的徒費(fèi)的方向上產(chǎn)生力的作用。其結(jié)果，具有幾乎不會產(chǎn)生因驅(qū)動方向以外的徒費(fèi)的電磁力引起的振動、噪音等的優(yōu)點(diǎn)。
圖5(A)～(D)示出了磁鐵部的各種支架結(jié)構(gòu)。圖5(A)的磁鐵部201具有在圖1(B)所示的磁鐵部210的上側(cè)和下側(cè)添加第2支架部件40的結(jié)構(gòu)。電磁線圈部設(shè)置在磁鐵30和第2支架部件40之間的間隙中。如果采用該結(jié)構(gòu)，則能夠防止線圈的漏磁。圖5(B)的磁鐵部202具有在圖5(A)所示的磁鐵部201的橫向側(cè)的一方添加了第3支架部件42的結(jié)構(gòu)。圖5(C)的磁鐵部203具有在圖5(A)所示的磁鐵部201的橫向側(cè)的雙方添加了第3支架部件42的結(jié)構(gòu)。在圖5(B)、(C)的結(jié)構(gòu)中，因為能夠形成閉合的磁路，所以可以提高效率。圖5(D)的磁鐵部204具有在位于圖5(C)所示的磁鐵部203的上下的第2支架部件40的內(nèi)側(cè)分別添加了磁鐵32的結(jié)構(gòu)。如果采用該結(jié)構(gòu)，則能夠更有效地利用電磁線圈產(chǎn)生的磁通量，從而產(chǎn)生更大的扭矩。
圖6(A)～(F)示出了磁鐵部的另一結(jié)構(gòu)。圖6(A)、(B)是示出只有支架部件20e和磁鐵30e的組裝體的正面圖以及側(cè)面圖，圖6(C)是支架部件20e和磁鐵30e的透視圖。該磁鐵部210e具有剖面大致十字形的長尺寸的支架部件20e、和嵌入到位于支架部件20e的十字的周圍的4個位置的4個長尺寸的磁鐵30e。如圖6(B)所示，各個磁鐵30e的剖面是1/4圓(中心角為90度的扇形)，且以中心角的部分為一極(S極)、圓弧部分為另一極(N極)的方式被磁化。而且，如圖6(B)所示，在支架部件20e和磁鐵30e相互接觸的面(接觸面)之中，優(yōu)選的是支架部件20e的接觸面這一方比磁鐵30e的接觸面要大。圖6(D)、(E)是蓋50的側(cè)面圖以及正面圖。該蓋50，如圖6(F)所示，蓋在支架部件20e和4個磁鐵30e的組裝體的兩端。在蓋50的內(nèi)側(cè)，形成大致十字形的槽50a，在該槽50a內(nèi)容納十字形的支架部件20e的端部。另外，蓋50由螺釘52固定在支架部件20e上。該磁鐵部210e的剖面是大致圓形，且具有其周圍的整個外周被磁化為一極(在該例中是N極)的結(jié)構(gòu)。因而，如果在該磁鐵部210e的周圍設(shè)置環(huán)形的電磁線圈，則能夠從電磁線圈的幾乎全部的部分產(chǎn)生驅(qū)動力。
圖7(A)～(D)示出了磁鐵部的又一結(jié)構(gòu)。圖7(A)、(B)的磁鐵部210f，具有剖面大致方形且中空的長尺寸的支架部件20f、和嵌入到支架部件20f的4個側(cè)面的4個長尺寸的磁鐵30f。各個磁鐵30f具有板狀的形狀，且以內(nèi)側(cè)為S極、外側(cè)為N極的方式被磁化。而且，在支架部件20f的剖面的4個角部，分別設(shè)置有用于劃分磁鐵30f的容納空間的突起。該磁鐵部210f，其剖面為大致矩形形狀，且具有其周圍的整個外周被磁化為一極(在該例中是N極)的結(jié)構(gòu)。因而，如果在該磁鐵部210f的周圍設(shè)置卷繞成大致矩形形狀的電磁線圈，則能夠從電磁線圈的幾乎全部的部分產(chǎn)生驅(qū)動力。
圖7(C)、(D)的磁鐵部210g具有剖面大致三角形的長尺寸的支架部件20g、和嵌入到由支架部件20g劃分成的3個空間的3個長尺寸的磁鐵30g。各個磁鐵30g具有板狀的形狀，且以內(nèi)側(cè)為S極、外側(cè)為N極的方式被磁化。而且，在支架部件20g的剖面的3個角部分別設(shè)置有用于劃分磁鐵30g的容納空間的突起。該磁鐵部210g，其剖面為大致三角形形狀，且具有其周圍的整個外周被磁化為一極(在該例中是N極)的結(jié)構(gòu)。因而，如果在該磁鐵部210g的周圍設(shè)置卷繞成大致三角形的電磁線圈，則能夠從電磁線圈的幾乎全部的部分產(chǎn)生驅(qū)動力。
如從以上的各種例子也能夠理解的，作為磁鐵部的剖面的形狀，可以采用各種形狀(多角形、圓形等幾何形狀等)。另外，電磁線圈的形狀，優(yōu)選的是與磁鐵部的剖面的形狀相吻合(大致相似)。如果利用這樣的磁鐵部和電磁線圈，則能夠得到高效率的線性致動器。另外，在這樣的線性致動器中，因為在與驅(qū)動方向垂直的方向上不產(chǎn)生徒費(fèi)的力，所以能夠構(gòu)成振動、噪音等少的致動器。
圖8(A)、(B)是示出致動器機(jī)構(gòu)的第2實施例的結(jié)構(gòu)的說明圖。該致動器機(jī)構(gòu)100a的磁鐵部210a在支架部件20a的上面和下面各設(shè)置2個磁鐵30a。在支架部件20a的中央設(shè)置有用于分隔2個磁鐵30a的容納空間的突起21a，但是，該突起21a也可以省略。如圖8(B)所示，磁鐵部210a的剖面具有大致矩形形狀，電磁線圈部110a的線圈圍繞在磁鐵部210a的周圍。此外，位置傳感器被省略了圖示。該致動器機(jī)構(gòu)100a也可以用與圖4所示的機(jī)構(gòu)同樣的方法產(chǎn)生驅(qū)動力。此外，也可以將支架部件設(shè)置為更長尺寸，從而設(shè)置更多的磁鐵。
圖9(A)、(B)是示出致動器機(jī)構(gòu)的第3實施例的結(jié)構(gòu)的說明圖。該致動器機(jī)構(gòu)100b的磁鐵部210b用支架部件20b分隔大致中空圓筒形的3個磁鐵30b之間。如圖9(B)所示，磁鐵部210b的剖面具有大致中空圓形，電磁線圈部110b的線圈圍繞在磁鐵部210b的周圍。此外，位置傳感器被省略了圖示。該致動器機(jī)構(gòu)100b也可以用與圖8所示的機(jī)構(gòu)同樣的方法產(chǎn)生驅(qū)動力。此外，也可以將支架部件設(shè)置為更長尺寸，從而設(shè)置更多的磁鐵。
圖10(A)～(C)是示出致動器機(jī)構(gòu)的第4實施例的結(jié)構(gòu)的說明圖。該致動器機(jī)構(gòu)100c的磁鐵部210c在支架部件20c的上面和下面各設(shè)置2個磁鐵30c。配置在支架部件20c的上面的2個磁鐵30c的磁化方向相反。下側(cè)也一樣。但是，將支架部件20c夾于中間而相對的磁鐵30c相互以同極朝向支架部件20c的方式配置。在磁鐵部210c的上側(cè)和下側(cè)還分別設(shè)置有電磁線圈部110c的線圈。另外，在上側(cè)的線圈上設(shè)置有位置傳感器120。通過使電流流過電磁線圈部110c，可以在圖10(A)～(C)的范圍中使磁鐵部210c移動。但是，在移動時，相反方向的電流被提供給上側(cè)的線圈和下側(cè)的線圈。
圖11(A)～(C)是示出致動器機(jī)構(gòu)的第5實施例的結(jié)構(gòu)的說明圖。該致動器機(jī)構(gòu)100d的磁鐵部210d也在支架部件20d的上面和下面各設(shè)置2個磁鐵30d。但是，與圖10(A)～(C)所示的機(jī)構(gòu)不同，各磁鐵30d的兩極沿著移動方向(箭頭方向)配置。此外，該實施例，在將支架部件20d夾于中間而磁鐵30d的同極相互相對、各磁鐵30d靠磁力吸引在支架部件20d上這一點(diǎn)，與圖10(A)～(C)的實施例相同。另外，通過使電流流過電磁線圈部110d，可以在圖11(A)～(C)的范圍內(nèi)移動磁鐵部210d這一點(diǎn)也一樣。
圖12(A)、(B)是示出致動器機(jī)構(gòu)的第6實施例的結(jié)構(gòu)的正面圖以及側(cè)面圖。該致動器機(jī)構(gòu)100e，利用圖5(A)所示的磁鐵部201，并對其添加了電磁線圈部110而收納在殼體44中。電磁線圈部110的線圈由線圈保持部件112(線圈骨架)保持。如圖12(A)的箭頭所示，在該例子中，電磁線圈部110向左右移動。如圖12(B)所示，在電磁線圈部110上連結(jié)可動部60，伴隨電磁線圈部110移動，可動部60也移動。
圖13(A)、(B)是示出致動器機(jī)構(gòu)的第7實施例的結(jié)構(gòu)的正面圖以及側(cè)面圖。該致動器機(jī)構(gòu)100f，利用圖5(C)所示的磁鐵部203，并對其添加了電磁線圈部110。電磁線圈部110的線圈由線圈保持部件112(線圈骨架)保持。圖5(C)的磁鐵部203，因為其周圍由支架部件40、42所覆蓋，所以在圖13的例子中，這些支架部件40、42還起到作為殼體的作用。
圖14(A)、(B)是示出致動器機(jī)構(gòu)的第8實施例的結(jié)構(gòu)的正面圖以及側(cè)面圖。該致動器機(jī)構(gòu)100g，利用圖5(D)所示的磁鐵部204，并對其添加了電磁線圈部110。電磁線圈部110的線圈由線圈保持部件112(線圈骨架)保持。在該例中，支架部件40、42也起到了作為殼體的作用。
圖15(A)～(E)是示出致動器機(jī)構(gòu)的第9實施例的結(jié)構(gòu)的說明圖。圖15(D)、(E)是磁鐵部210的正面圖以及側(cè)面圖。在磁鐵部210的周圍，設(shè)置有電磁線圈部110。電磁線圈部110的位置由中心位置傳感器120和編碼器130檢測。圖15(A)～15(C)示出了電磁線圈部110從中心位置向右側(cè)或者左側(cè)移動的狀態(tài)。在向右方向移動的情況和向左方向移動的情況下，電流的方向反轉(zhuǎn)。
如從以上的說明中可以理解的，作為致動器機(jī)構(gòu)，可以采用各種結(jié)構(gòu)。而且，可以理解，上述各種致動器機(jī)構(gòu)在將支架部件夾于中間而同極相互相對的狀態(tài)下使多個磁鐵分別吸引在支架部件上這一點(diǎn)是相同的。另外，在這些致動器機(jī)構(gòu)中，因為在與驅(qū)動方向垂直的方向上不會產(chǎn)生徒費(fèi)的力，所以可以構(gòu)成振動、噪音等少的致動器。
B.控制裝置的各種實施例B-1.控制裝置的第1實施例圖16示出在致動器機(jī)構(gòu)用的控制裝置的第1實施例中的位置控制時的電流變化的狀態(tài)。在第1實施例中，在致動器機(jī)構(gòu)100(圖4)向左方向移動的情況下，正的恒定電流值Ip被施加到電磁線圈部110上。另一方面，在致動器機(jī)構(gòu)100向右方向移動的情況下，負(fù)的恒定電流值In被施加到電磁線圈部110上。這樣，在控制裝置的第1實施例中，將控制量(致動器機(jī)構(gòu)的位置)和操作量(電磁線圈部110的電流值)設(shè)定為非線性的關(guān)系。因而，如以下說明的那樣，以與PID控制不同的原理進(jìn)行位置控制。而且，將位置和電流值設(shè)定為非線性的關(guān)系的理由是因為，如果將兩者設(shè)定為線性的關(guān)系，則在位置偏差小時，有可能不能使位置偏差充分接近零。
圖17是致動器機(jī)構(gòu)用的控制裝置的第1實施例的方框圖。該控制裝置400根據(jù)由用戶指定的位置指令值A(chǔ)0、和來自位置傳感器120的位置信號A3，通過調(diào)整流過電磁線圈部110的電流值A(chǔ)7來實現(xiàn)位置控制。而且，在由用戶設(shè)定各部的設(shè)定值時，經(jīng)由CPU410對各部登記該設(shè)定值。用于用戶輸入設(shè)定值的操作部被省略了圖示。
圖18是示出控制裝置400的動作的時序圖?？刂蒲b置400內(nèi)的各部與由PLL電路490生成的第1時鐘信號A1、由控制信號發(fā)生部480生成的第2時鐘信號A2同步地執(zhí)行處理。例如，如圖18所示，在每次產(chǎn)生第2時鐘信號A2的1個脈沖時，計算指令值A(chǔ)0和位置信號A3的偏差A(yù)4，并根據(jù)該偏差A(yù)4確定電流值。而且，在圖18的例子中，第2時鐘信號A2是以第1時鐘信號A1的1/128的比例產(chǎn)生脈沖的信號。
如圖17所示，來自位置傳感器120的位置信號A3由A-D變換器420轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并輸入到位置比較部440(減法器)。另外，由用戶輸入的位置指令值A(chǔ)0由CPU410存儲到位置指令存儲部430中，并從位置指令存儲部430提供給位置比較部440。位置比較部440計算位置信號A3和位置指令值A(chǔ)0的偏差A(yù)4(＝A3-A0)，并提供給電流值確定部450。在圖18的例子中，偏差A(yù)4最初取負(fù)的值，在達(dá)到目標(biāo)位置時則變?yōu)榱?，但是，其后也在零附近進(jìn)行些許波動。這是因為某些外力(例如重力等)作用的緣故。此外，也可以代替固定值的指令值，而通過從CPU410提供具有固定頻率的依照正弦波的指令值，來作為進(jìn)行勻速運(yùn)動的致動器使用。
圖19是示出電流值確定部450的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框圖。電流值確定部450具有3值判定部452、3個基準(zhǔn)電流值寄存器454～456。3值判定部452判定偏差A(yù)4為負(fù)值、零、正值中的哪個。在偏差值A(chǔ)為負(fù)值時，從第1基準(zhǔn)電流值寄存器454輸出規(guī)定的正的基準(zhǔn)電流值CVref＝+127。另外，在偏差A(yù)4為零時，從第2基準(zhǔn)電流值寄存器455輸出零電流值CVref＝0，在偏差A(yù)4為正值時，從第3基準(zhǔn)電流值寄存器456輸出規(guī)定的負(fù)的基準(zhǔn)電流值CVref＝-128。如從該說明中能夠理解的，所謂“電流值為正”，表示用于產(chǎn)生使位置偏差從負(fù)值接近零時的驅(qū)動力的電流的方向，另外，所謂“電流值為負(fù)”，表示用于產(chǎn)生使位置偏差從正值接近零時的驅(qū)動力的電流的方向。而且，也可以將正的基準(zhǔn)電流值和負(fù)的基準(zhǔn)電流值的絕對值設(shè)置成相同的值，另外也可以設(shè)置成相互不同的值。
3值判定部452進(jìn)一步輸出表示偏差A(yù)4為負(fù)值、零、正值中的哪個的3個偏差符號信號UP、EQU、DOWN。如圖18所示，第1偏差符號信號UP，在偏差A(yù)4是負(fù)值時為H(高)電平，在零或者正值時為L(低)電平。第2偏差符號信號EQU，僅在偏差A(yù)4為零時為H電平，在負(fù)值或者正值時為L電平。第3偏差符號信號DOWN，在偏差A(yù)4是正值時為H電平，在零或者負(fù)值時為L電平。在電流值確定部450中生成的信號A5(基準(zhǔn)電流值CVref以及偏差符號信號UP、EQU、DOWN)被提供給驅(qū)動信號生成部460(圖17)。
圖20是示出驅(qū)動信號生成部460的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框圖。驅(qū)動信號生成部460具有正負(fù)判定部461、絕對值取得部462、計數(shù)器463、極性選擇部464、比較部465。正負(fù)判定部461判定基準(zhǔn)電流值CVref的符號(正、零、負(fù))，絕對值取得部462取得基準(zhǔn)電流值CVref的絕對值并提供給比較部465。計數(shù)器463對第1時鐘A1的脈沖數(shù)進(jìn)行計數(shù)并提供給比較部465。此外，計數(shù)器463的計數(shù)值，根據(jù)第2時鐘A2的脈沖被重置為0。因而，計數(shù)器463重復(fù)生成0～127的計數(shù)值。
極性選擇部464根據(jù)來自正負(fù)判定部461和比較部465的信號，生成2組驅(qū)動信號(PH，PL)、(NH，NL)。這2組驅(qū)動信號(PH，PL)、(NH，NL)是提供給處于驅(qū)動電路部470內(nèi)的H橋式電路的4個晶體管的柵的信號。第1組驅(qū)動信號(PH，PL)，在基準(zhǔn)電流值CVref是正值時，僅在到計數(shù)器463的計數(shù)值達(dá)到與基準(zhǔn)電流CVref的絕對值相等的脈沖計數(shù)值為止的期間保持為H電平，在其他期間則被設(shè)定為L電平。另一方面，第2組(NH，NL)，在基準(zhǔn)電流值CVref是負(fù)值時，僅在到由計數(shù)器463生成的計數(shù)值達(dá)到與基準(zhǔn)電流值CVref的絕對值相等的脈沖計數(shù)值為止的期間保持為H電平，其他期間則被設(shè)定為L電平。在基準(zhǔn)電流值CVref是零時，2組驅(qū)動信號(PH，PL)、(NH，NL)維持在L電平。包含這樣得到的2組信號(PH，PL)、(NH，NL)的驅(qū)動信號A6被提供給驅(qū)動電路部470。
此外，如從圖18中也能夠理解的，在控制裝置的第1實施例中，第1組驅(qū)動信號(PH，PL)具有與在電流值確定部450中生成的第1偏差符號信號UP相同的波形。另外，第2組驅(qū)動信號(NH，NL)具有與第3偏差符號信號DOWN相同的波形。因而，在第1實施例中也可以省略驅(qū)動信號生成部460。
圖21示出了驅(qū)動電路部470的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。驅(qū)動電路部470具有電平移位電路472和H橋式電路474。電平移位電路472具有使2組驅(qū)動信號(PH，PL)、(NH，NL)的電壓電平上升到適宜于H橋式電路474的晶體管的柵電壓的電壓電平的功能。這樣調(diào)整了電壓電平后的2組驅(qū)動信號(PH，PL)、(NH，NL)被施加到H橋式電路474的4個晶體管的柵上，與之相應(yīng)地在電磁線圈部110上流過電流A7。該線圈電流A7，如圖16、圖18所示，取正的基準(zhǔn)電流值Ip、零、負(fù)的基準(zhǔn)電流值In之一的值。正的基準(zhǔn)電流值Ip、負(fù)的基準(zhǔn)電流值In是與在電流值確定部450(圖19)中確定的基準(zhǔn)電流值CVref相當(dāng)?shù)闹?。而且，在圖18中，在線圈電流A7是零的期間，標(biāo)記表示是高阻抗?fàn)顟B(tài)的文字“HiZ”。
這樣，在第1實施例中，根據(jù)位置的目標(biāo)值(指令值)與實測值的偏差A(yù)4是負(fù)值、零、正值中的哪一個，將基準(zhǔn)電流值CVref設(shè)定為規(guī)定的正值、零、負(fù)值之一，從而使相當(dāng)于該基準(zhǔn)電流值CVref的線圈電流A7流過電磁線圈部110。因而，如圖16所示，盡管控制量(位置)和操作量(電流)處于非線性關(guān)系，但是也能夠?qū)⒅聞悠鞫ㄎ辉谒Ｍ奈恢谩?br> 另外，電磁線圈部110的電流值，因為由數(shù)字電路所確定，所以與使用模擬電路的情況相比，IC化要容易。如果使控制裝置IC化，則能夠降低部件成本，另外，具有能夠減小因部件變化引起的操作偏差、因溫度變化引起的操作偏差等的優(yōu)點(diǎn)。
B-2.控制裝置的第2實施例圖22是示出實施例2中的電流值確定部450a的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框圖。另外，圖23是示出控制裝置的第2實施例的動作的時序圖。第2實施例，只是電流值確定部的結(jié)構(gòu)與第1實施例不同，其他的結(jié)構(gòu)均與第1實施例相同。
該電流值確定部450a具有偏差極限值存儲部600、3值判定部602、電流值表604、計數(shù)器606、系數(shù)發(fā)生部608、乘法器610、積分器(累加器)612。3值判定部602和圖19所示的3值判定部452一樣，輸出3個偏差符號信號UP、EQU、DOWN，另外將偏差A(yù)4提供給電流值表604。而且，該3值判定部602，還具有在所輸入的偏差A(yù)4超過預(yù)先存儲在偏差極限值存儲部600中的上限值和下限值的情況下，將偏差A(yù)4限幅為上限值或者下限值的功能。其原因是為了使偏差A(yù)4的范圍與電流值表604的輸入范圍一致的緣故。電流值表604是與從3值判定部602輸出的偏差A(yù)4對應(yīng)地輸出基準(zhǔn)電流值A(chǔ)4-3的表。
圖24是示出電流值表604的內(nèi)容的曲線圖。橫軸是偏差A(yù)4，縱軸是基準(zhǔn)電流值A(chǔ)4-3?；鶞?zhǔn)電流值A(chǔ)4-3是與在第1實施例的電流值確定部450(圖19)中使用的基準(zhǔn)電流值CVref對應(yīng)的值。但是，在第2實施例中，基準(zhǔn)電流值A(chǔ)4-3無固定值，而是與偏差A(yù)4相應(yīng)地曲線狀地變化。但是，在偏差A(yù)4接近零的零附近范圍ZPR內(nèi)，基準(zhǔn)電流值A(chǔ)4-3被維持在零。該零附近范圍ZPR被設(shè)定為與定位精度的容許誤差相當(dāng)?shù)姆秶?。從電流值?04輸出的基準(zhǔn)電流值A(chǔ)4-3被提供給乘法器610。
計數(shù)器606，根據(jù)3個偏差符號信號UP、EQU、DOWN，在偏差A(yù)4被維持為相同符號(正或者負(fù))的期間對時鐘信號A2的脈沖數(shù)進(jìn)行遞增計數(shù)，并輸出計數(shù)值A(chǔ)4-1。該計數(shù)值A(chǔ)4-1是具有同一符號的偏差A(yù)4連續(xù)發(fā)生時的連續(xù)發(fā)生數(shù)，如果偏差A(yù)4變?yōu)榱悖蛘咂預(yù)4的符號轉(zhuǎn)換，則計數(shù)值A(chǔ)4-1被重置為0(參照圖23)。也將該計數(shù)值A(chǔ)4-1稱為“同一符號連續(xù)發(fā)生數(shù)”。計數(shù)值A(chǔ)4-1被提供給系數(shù)發(fā)生部608。
系數(shù)發(fā)生部608輸出同一符號連續(xù)發(fā)生數(shù)A4-1越增大則會越小的系數(shù)A4-2。具體地，如圖23所示，系數(shù)A4-2為從1開始依次乘1/2的值(1，0.5，0.25，0.125...)。另外，如果同一符號連續(xù)發(fā)生數(shù)A4-1變?yōu)榱?，則系數(shù)A4-2被初始化為1。但是，系數(shù)A4-2的減小方法也可以設(shè)定為其他的方式。該系數(shù)A4-2在乘法器610中與基準(zhǔn)電流值A(chǔ)4-3相乘，相乘結(jié)果在積分器612中被累加。此外，在積分器612中預(yù)先設(shè)定上限值(＝+127)和下限值(＝-128)，累加結(jié)果CVm被限幅在這些極限值的范圍內(nèi)。累加器612的輸出CVm是與被提供給電磁線圈的電流值相當(dāng)?shù)闹?。該電流值CVm、3個偏差符號信號UP、EQU、DOWN從電流值確定部450a輸出并提供給驅(qū)動信號生成部460(圖17)。
驅(qū)動信號生成部460的動作與第1實施例相同。但是，如若比較圖18和圖23所能夠理解的，在輸入到驅(qū)動信號生成部460的信號A5中，相對于第1實施例的電流值CVref是3個基準(zhǔn)電流值(+127，0，-128)之一這一點(diǎn)，第2實施例的電流值CVm則更細(xì)致地變化。因此，在驅(qū)動信號生成部460中生成的2組驅(qū)動信號(PH，PL)、(NH，NL)也與圖18所示的不同。即，第1組驅(qū)動信號(PH，PL)，只在電流值CVm是正值時，在直到由計數(shù)器463(圖20)產(chǎn)生的計數(shù)值達(dá)到與電流值CVm的絕對值相等的值為止的期間保持在H電平，而其他期間則被設(shè)定為L電平。另一方面，第2組(NH，NL)，只在電流值CVm是負(fù)值時，在直到由計數(shù)器463產(chǎn)生的計數(shù)值達(dá)到與電流值CVm的絕對值相等的值為止的期間保持在H電平，而其他期間則被設(shè)定在L電平。其結(jié)果，2組驅(qū)動信號(PH，PL)、(NH，NL)成為只在與電流值CVm相當(dāng)?shù)钠陂g成為H電平那樣的信號。另外，提供給電磁線圈的電流A7也只在與2組驅(qū)動信號(PH，PL)、(NH，NL)的波形對應(yīng)的期間成為恒定電流值Ip或者In。因而，可以理解，在電磁線圈中流過的電流A7的有效值(即有效的電量)與電流值CVm相當(dāng)。
這樣，在第2實施例中，在同一符號的偏差A(yù)4連續(xù)發(fā)生的情況下，生成逐漸減小的系數(shù)A4-2，將該系數(shù)A4-2與根據(jù)偏差A(yù)4確定的基準(zhǔn)電流值A(chǔ)4-3相乘并進(jìn)行累加，并用與該累加結(jié)果CVm相當(dāng)?shù)碾娏黩?qū)動電磁線圈。其結(jié)果，當(dāng)在偏差A(yù)4接近零的位置上偏差A(yù)4的符號變化時，使電流值CVm的絕對值逐漸增加，從而能夠不引起過度的位置變化。在具體例子中，在圖23中，在偏差A(yù)4的符號從零變?yōu)檎龝r，電流值CVm逐漸變?yōu)?40和-65。另一方面，在圖18所示的第1實施例中，在這些時序中電流值CVref是-127、-127，電流值的絕對值比第2實施例要大。因而，在第2實施例中，具有在偏差A(yù)4接近零的位置，引起過度的位置變化的可能性比第1實施例要小、位置控制的精度優(yōu)良的優(yōu)點(diǎn)。
B-3.控制裝置的第3實施例圖25是示出控制裝置的第3實施例的結(jié)構(gòu)的方框圖。另外，圖26是示出控制裝置的第3實施例的動作的時序圖。該控制裝置400a具有從控制裝置的第1實施例(圖17)的結(jié)構(gòu)中將電流值確定部450置換為第2實施例的電流值確定部450a(圖22)，另外，在電流值確定部450a和驅(qū)動信號生成部460之間添加了極性緩和部620的結(jié)構(gòu)。換句話說，控制裝置的第3實施例具有在第2實施例的裝置中添加了極性緩和部620的結(jié)構(gòu)。
圖27是示出極性緩和部620的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框圖。極性緩和部620具有升降連續(xù)判定部622、計數(shù)器624、緩和系數(shù)表626。升降連續(xù)判定部622，與電流值確定部450a的計數(shù)器606(圖22)同樣，根據(jù)3個偏差符號信號UP、EQU、DOWN對同一符號(正或者負(fù))的連續(xù)發(fā)生數(shù)Mt進(jìn)行遞增計數(shù)。因而，該連續(xù)發(fā)生數(shù)Mt取得與在電流值確定部450a的計數(shù)器606中生成的同一符號連續(xù)發(fā)生數(shù)A4-3相同的值。緩和系數(shù)表626輸出與該連續(xù)發(fā)生數(shù)Mt相應(yīng)的緩和系數(shù)A5Sin。該緩和系數(shù)A5Sin例如由下式給出。
A4Sin＝sin(Mt/k)在此，k是常數(shù)，在圖26的例子中被設(shè)定為k＝6。
此外，作為緩和系數(shù)A5Sin，能夠采用同一符號連續(xù)發(fā)生數(shù)Mt越增大則會越大那樣的任意的系數(shù)。但是，緩和系數(shù)A5Sin的值，優(yōu)選的是取0～1的范圍的值。
乘法器628將該緩和系數(shù)A5Sin與電流值CVm相乘，并將該相乘結(jié)果A5S作為最終的電流值提供給驅(qū)動信號生成部460。如從圖26中可以理解的那樣，該電流值A(chǔ)5S在偏差A(yù)4的符號維持在相同的期間，取逐漸增大的值。電磁線圈由與該電流值A(chǔ)5S相當(dāng)?shù)碾娏黩?qū)動。
這樣，在第3實施例中，在偏差A(yù)4的符號維持在相同的期間，以線圈電流逐漸增大的方式來確定線圈電流值。因而，除了第2實施例的效果外，還具有在偏差A(yù)4的符號從正向負(fù)、或者從負(fù)向正轉(zhuǎn)換時，能夠以線圈電流逐漸增大的方式進(jìn)行控制的效果。即，在偏差A(yù)4的符號轉(zhuǎn)換時，能夠進(jìn)一步降低引起過度的位置變化的可能性。
C.致動器的應(yīng)用例圖28是示出作為本發(fā)明的實施例的致動器的第1應(yīng)用例的葉片部件驅(qū)動機(jī)構(gòu)的說明圖。該葉片部件驅(qū)動機(jī)構(gòu)510具備可以繞中心軸512轉(zhuǎn)動的葉片部件514；使該葉片部件514移動的致動器機(jī)構(gòu)100。該致動器機(jī)構(gòu)100，是將圖10所示的機(jī)構(gòu)修正為依照曲線的形狀的機(jī)構(gòu)。致動器機(jī)構(gòu)100的磁鐵部210固定在葉片部件514的一端，電磁線圈部110固定在未圖示的支撐部件上。但是，電磁線圈部110和磁鐵部210沿著以中心軸512為中心的圓周配置。在使致動器機(jī)構(gòu)100工作時，葉片部件514以中心軸512為中心轉(zhuǎn)動。如上所述，因為致動器機(jī)構(gòu)100可以進(jìn)行位置控制，所以能夠?qū)⑷~片部件514定位在所希望的位置。而且，在該應(yīng)用例中，所謂“位置”，意味著葉片部件514的角度。通過使用多個這樣的葉片部件514，能夠構(gòu)成光學(xué)裝置的光圈機(jī)構(gòu)。
圖29是示出作為本發(fā)明的實施例的致動器的第2應(yīng)用例的杠桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)的說明圖。該杠桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)520具備可以繞中心軸522轉(zhuǎn)動的杠桿524；使該杠桿524移動的致動器機(jī)構(gòu)100。在致動器機(jī)構(gòu)100的磁鐵部210和杠桿524的相對的位置，固定有相互咬合的齒輪526、528。一方的齒輪526是正齒輪，另一方的齒輪528是半圓形的齒輪。電磁線圈部110固定在未圖示的支撐部件上。磁鐵部210的直線運(yùn)動由齒輪526、528變換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。在使致動器機(jī)構(gòu)100工作時，杠桿524以中心軸522為中心轉(zhuǎn)動。其結(jié)果，可以將杠桿524定位在所希望的位置上。
圖30是示出作為本發(fā)明的實施例的致動器的第3應(yīng)用例的突起部件驅(qū)動機(jī)構(gòu)的說明圖。該突起部件驅(qū)動機(jī)構(gòu)530具備可以繞中心軸532轉(zhuǎn)動的突起部件534；使該突起部件534移動的2個致動器機(jī)構(gòu)100。在各致動器機(jī)構(gòu)100的磁鐵部210的一端固定有聯(lián)桿保持部件538，電磁線圈部110固定在未圖示的支撐部件上。2個聯(lián)桿保持部件538分別利用配置在同一平面上的2個直線狀聯(lián)桿536(X1軸以及X2軸)連結(jié)到突起部件534。在使2個致動器機(jī)構(gòu)100工作時，突起部件534以中心軸532為中心轉(zhuǎn)動。其結(jié)果，可以將位于突起部件534的前端的突起534a定位在所希望的角度。
圖31是示出作為本發(fā)明的實施例的致動器的第4應(yīng)用例的3維驅(qū)動機(jī)構(gòu)的說明圖。該3維驅(qū)動機(jī)構(gòu)540具備使驅(qū)動對象部件542在3維上移動的3個致動器機(jī)構(gòu)100。在各致動器機(jī)構(gòu)100的磁鐵部210的一端固定有聯(lián)桿保持部件548，電磁線圈部110固定在未圖示的支撐部件上。3個聯(lián)桿保持部件548分別利用直線狀聯(lián)桿546與驅(qū)動對象部件542連結(jié)。3個致動器機(jī)構(gòu)100的磁鐵部210以及聯(lián)桿保持部件548沿著相互正交的3個軸(X軸，Y軸，Z軸)移動。其結(jié)果，在使3個致動器機(jī)構(gòu)100工作時，可以在3維上進(jìn)行驅(qū)動對象部件542的定位。
圖32是示出作為本發(fā)明的實施例的致動器的第5應(yīng)用例的環(huán)狀致動器的說明圖。該環(huán)狀致動器550具備中空圓筒狀的殼體552、收納在殼體552內(nèi)并繞轉(zhuǎn)動軸554轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子556。轉(zhuǎn)子556的轉(zhuǎn)動軸554由殼體552的軸承556保持。在轉(zhuǎn)子556上配置有磁鐵部210，在磁鐵部210的周圍配置有電磁線圈部110。圖32(B)分別示出了線圈和磁鐵的配置。在該環(huán)狀致動器550中，轉(zhuǎn)子556可以在45度的范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動。
圖33是示出作為本發(fā)明的實施例的致動器的第6應(yīng)用例的電磁懸掛裝置的說明圖。該電磁懸掛裝置560具備固定有磁鐵部210的懸掛裝置主體562、在與磁鐵部210相對的位置固定在支撐部件564上的電磁線圈部110、下端限制器566。在電磁線圈部110上設(shè)置有位置傳感器120。在該致動器560中，通過調(diào)整在電磁線圈部110中流過的電流，來調(diào)整懸掛裝置的力和位置，從而能夠吸收向上和向下的振動應(yīng)力。
圖34是示出作為本發(fā)明的實施例的致動器的第7應(yīng)用例的打印頭驅(qū)動裝置的說明圖。該打印頭驅(qū)動裝置570是使用與圖15所示的致動器機(jī)構(gòu)100h相同的機(jī)構(gòu)使打印頭的滑架572移動的裝置?；?72與電磁線圈部110連結(jié)，并沿著導(dǎo)軌574被導(dǎo)向。該致動器機(jī)構(gòu)100是一種線性電動機(jī)，其能夠通過流過恒定的電流使滑架572以恒定速度移動。
圖35是示出作為本發(fā)明的實施例的致動器的第8應(yīng)用例的角度伺服控制裝置的說明圖。圖35(A)是平面圖，圖35(B)是側(cè)面圖。在該裝置中利用的致動器機(jī)構(gòu)的磁鐵部210是在圓盤狀的支架部件20的上下配置有圓盤狀的2個磁鐵30的磁鐵部。各磁鐵30在與主表面平行的方向上被磁化。在圖35(A)的狀態(tài)下，磁鐵30的右側(cè)為S極，左側(cè)為N極。在磁鐵部210的周圍設(shè)置有電磁線圈部110的2個線圈。這些線圈以將大致圓形的磁鐵部210的上下夾于中間的方式，在與磁鐵部210的主表面垂直的方向上卷繞。此外，磁鐵部210的中心固定在旋轉(zhuǎn)軸582上，旋轉(zhuǎn)軸582由軸承584保持。另外，在殼體44的上側(cè)和下側(cè)設(shè)置有第2支架部件40。在該角度伺服控制裝置580中，通過在電磁線圈部110中流過電流，如圖35(A)、(C)、(D)所示，可以使磁鐵部210向右側(cè)以及左側(cè)轉(zhuǎn)動。而且，在磁鐵部210的外側(cè)設(shè)置有用于檢測轉(zhuǎn)動角的位置傳感器120。
D.變形例此外，本發(fā)明并不限于上述的實施例、實施方式等，在不脫離其主旨的范圍內(nèi)可以在各種方式下實現(xiàn)，例如也可以如以下那樣變形。
D1.變形例1在控制裝置的各種實施例中是將位置作為控制量的，但是，也可以將位置以外的各種量作為控制來利用。例如，也可以將光量(例如調(diào)節(jié)照明光學(xué)系統(tǒng)的開口孔徑的致動器的情況)、流量、流速(流量調(diào)節(jié)閥用的致動器的情況)等作為控制量。這些控制量，因為也根據(jù)致動器的位置而變化，所以可以認(rèn)為與致動器的位置相關(guān)聯(lián)。另外，一般地，優(yōu)選的是設(shè)置直接或者間接測定控制量的傳感器。
D2.變形例2在控制裝置的實施例中，是根據(jù)控制量(位置)的偏差是負(fù)值、零、正值中的哪個，而將基準(zhǔn)電流值設(shè)定為正值、零、負(fù)值這3個值中的一個的，但是，代之也可以根據(jù)控制量的偏差的符號將基準(zhǔn)電流值設(shè)定為規(guī)定的正值或者負(fù)值之一。在這種情況下，在控制量的偏差是零時，基準(zhǔn)電流值被設(shè)定為正值和負(fù)值中的預(yù)先選擇的一方。
D3.變形例3在上述實施例中使用的各種致動器機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、控制裝置的結(jié)構(gòu)僅是示例，可以采用它們以外的各種結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種致動器，是利用電磁驅(qū)動力的致動器，其特征在于，具備電磁致動器機(jī)構(gòu)，其具有包括磁鐵的磁鐵部和包括電磁線圈的電磁線圈部，且上述磁鐵部和上述電磁線圈部的相對的位置能夠變化；上述磁鐵部包括支架部件，其包括板狀部；以及第1以及第2磁鐵，其以將上述板狀部夾于中間而同極彼此相對的狀態(tài)分別吸引到上述板狀部上；其中，通過將上述支架部件的上述板狀部的主表面設(shè)定為分別包含面向上述板狀部的上述第1磁鐵的表面和上述第2磁鐵的表面并且比上述第1磁鐵的表面和上述第2磁鐵的表面大的尺寸，而使上述第1以及第2磁鐵吸引到上述板狀部上。
2.如權(quán)利要求1所述的致動器，其中上述第1和第2磁鐵具有大致相同的磁鐵厚度；上述板狀部的厚度被設(shè)定為大于等于上述磁鐵厚度的40％。
3.如權(quán)利要求1或者2所述的致動器，其中上述電磁線圈部包括圍繞在上述磁鐵部的周圍的電磁線圈；上述磁鐵部和上述電磁線圈部的相對的位置關(guān)系能夠在沿著上述電磁線圈的中心軸的方向上變化。
4.如權(quán)利要求1或者2所述的致動器，其中上述電磁線圈部包括與上述第1磁鐵相對的第1電磁線圈和與上述第2磁鐵相對的第2電磁線圈；上述磁鐵部和上述電磁線圈部的相對的位置關(guān)系能夠在與貫穿上述第1電磁線圈、上述磁鐵部和上述第2電磁線圈的方向垂直的方向上變化。
5.一種致動器，是利用電磁驅(qū)動力的致動器，其特征在于，具備電磁致動器機(jī)構(gòu)，其具有包括磁鐵的磁鐵部和包括電磁線圈的電磁線圈部，且上述磁鐵部和上述電磁線圈部的相對的位置能夠變化；上述磁鐵部包括支架部件，其包括板狀部；以及第1以及第2磁鐵，其以將上述板狀部夾于中間而同極彼此相對的狀態(tài)分別吸引到上述板狀部上；其中，通過以在從上述板狀部的厚度方向看上述支架部件時，上述板狀部具有相對上述第1和第2磁鐵突出的突出部的方式構(gòu)成上述支架部件，而使上述第1以及第2磁鐵吸引到上述板狀部上。
6.一種致動器，是利用電磁驅(qū)動力的致動器，其特征在于，具備電磁致動器機(jī)構(gòu)，其具有包括磁鐵的磁鐵部和包括電磁線圈的電磁線圈部，且上述磁鐵部和上述電磁線圈部的相對的位置能夠變化；上述磁鐵部包括支架部件；以及第1以及第2磁鐵，其以將上述支架部件夾于中間而同極彼此相對的狀態(tài)分別吸引到上述支架部件上；其中，上述電磁線圈部包括圍繞在上述磁鐵部的周圍的電磁線圈；上述磁鐵部和上述電磁線圈部的相對的位置關(guān)系能夠在沿著上述電磁線圈的中心軸的方向上變化。
全文摘要
本發(fā)明提供具有與以往不同的磁鐵的磁極配置的電磁致動器。致動器機(jī)構(gòu)100具有包括磁鐵30的磁鐵部210和包括電磁線圈的電磁線圈部110。磁鐵部210和電磁線圈部110的相對的位置可以改變。磁鐵部210包括支架部件20和2個或者2個以上的磁鐵30。2個磁鐵30以將支架部件20夾于中間而同極彼此相對的狀態(tài)分別吸引到支架部件20上。
文檔編號H02K33/18GK1905335SQ200610106429
公開日2007年1月31日 申請日期2006年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月25日
發(fā)明者竹內(nèi)啟佐敏 申請人:精工愛普生株式會社