特表 2023-527983 電磁制御分割ミラー、電磁制御分割ミラーにおいて使用するための電磁アクチュエータ、および電磁アクチュエータを製造する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-07-03

(54)【発明の名称】電磁制御分割ミラー、電磁制御分割ミラーにおいて使用するための電磁アクチュエータ、および電磁アクチュエータを製造する方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 33/16 20060101AFI20230626BHJP

   H01F 7/06 20060101ALI20230626BHJP

   H01F 7/122 20060101ALI20230626BHJP

   H01F 7/127 20060101ALI20230626BHJP

   H01F 41/02 20060101ALI20230626BHJP

   G02B 26/06 20060101ALI20230626BHJP

【ＦＩ】

H02K33/16 A

H01F7/06 E

H01F7/122 C

H01F7/127

H01F7/16 Q

H01F7/06 Z

H01F41/02 F

G02B26/06

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022572475

(86)(22)【出願日】2021-05-27

(85)【翻訳文提出日】2023-01-23

(86)【国際出願番号】 NL2021050336

(87)【国際公開番号】W WO2021242101

(87)【国際公開日】2021-12-02

(31)【優先権主張番号】20177104.5

(32)【優先日】2020-05-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】515124288

【氏名又は名称】ネーデルランツ オルガニサティー フォール トゥーゲパスト‐ナトゥールヴェテンシャッペリーク オンデルズーク テーエンオー

(74)【代理人】

【識別番号】110000442

【氏名又は名称】弁理士法人武和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】カウペル，ステファン

(72)【発明者】

【氏名】ファン アドリケム，トーマス パウルス コルネリス

【テーマコード（参考）】

2H141

5E048

5H633

【Ｆターム（参考）】

2H141MA27

2H141MB23

2H141MB63

2H141MC05

2H141MD02

2H141MD04

2H141MD31

2H141MZ03

5E048AB10

5E048AC05

5E048AD07

5E048BA01

5H633BB07

5H633GG02

5H633GG09

5H633HH02

5H633JA03

(57)【要約】

第１の端部においてベース（１２）で覆われ、第２の端部において上面（１３）で覆われた、少なくとも実質的に円筒形の周壁（１１；１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）を持つ軟強磁性ヨーク（１０）を備え、周壁（１１）が、前記ベース端部から前記上部までの方向（１４’）において軸（１４）を画定する、電磁アクチュエータ（１）が、本明細書において開示される。中間ヨーク部（１０ｂ）は、少なくとも１つの弾性要素（１８、１９）で柔軟に制限される、軸方向に可動なコア要素（１７）を収納する内部スペースを残す、固定された永久磁石（２０）を保持する。下部ヨーク部（１０ａ）および／または上部ヨーク部（１０ｃ）のうちの一方が、電磁コイル（１６）を収納する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の端部においてベース（１２）で覆われ、第２の端部において上面（１３）で覆われた、少なくとも実質的に円筒形の周壁（１１；１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）を有する軟強磁性ヨーク（１０）を備える電磁アクチュエータ（１）であって、
前記周壁（１１）が、前記ベースから前記上面までの方向（１４’）において軸（１４）を画定し、
前記軟強磁性ヨーク（１０）が、軸方向において、下部ヨーク部（１０ａ）、中間ヨーク部（１０ｂ）、および上部ヨーク部（１０ｃ）を備え、前記下部ヨーク部（１０ａ）が、前記ベース（１２）、および前記周壁の第１の軸方向部（１１ａ）、ならびに前記周壁の前記第１の軸方向部によって空間で囲まれたベース突起部（１５）を形成し、前記中間ヨーク部（１０ｂ）が、前記周壁の第２の軸方向部（１１ｂ）を形成し、前記上部ヨーク部（１０ｃ）が、前記上面（１３）、および前記周壁の第３の軸方向部（１１ｃ）、ならびに前記周壁の前記第３の軸方向部によって空間で囲まれた上面突起部を形成し、
前記下部ヨーク部（１０ａ）および／または前記上部ヨーク部（１０ｃ）が、それらの突起部（１０ａ１、１０ｃ１）と前記周壁のそれらの軸方向部（１０ａ２、１０ａ２）との間の前記空間に電磁コイル（１６）を収納し、
前記中間ヨーク部（１０ｂ）が、少なくとも１つの永久磁石（２０）であって、その第１の磁極が前記周壁（１１ｂ）の内面に面し、その第２の磁極が前記中間ヨーク部（１０ｂ）中の内部空間に面した状態で固定される、前記少なくとも１つの永久磁石（２０）を保持し、前記永久磁石が、前記内部空間に収納される前記軸方向に可動なコア要素（１７）に負剛性を有する引力を加え、前記軸方向に可動な前記コア要素（１７）が、前記負剛性の大きさ以上の値を持つ剛性を有する少なくとも１つの弾性要素（１８、１９）で柔軟に制限され、前記ベースおよび前記上面のうちの少なくとも一方が、それを通して、前記軸方向に可動な前記コア要素（１７）に固定された操作ロッド（２２）が突き出る、前記軸方向に延びる開口部（２１）を画定する、電磁アクチュエータ（１）。

【請求項2】

前記少なくとも１つの弾性要素が、前記中間ヨーク部（１０ｂ）と、前記下部ヨーク部（１０ａ）および前記上部ヨーク部（１０ｃ）のうちの一方との間に配置される第１のメンブレンである、請求項１に記載の電磁アクチュエータ。

【請求項3】

前記中間ヨーク部（１０ｂ）が、前記下部ヨーク部（１０ａ）または前記上部ヨーク部（１０ｃ）と一体である、請求項１に記載の電磁アクチュエータ。

【請求項4】

互いに別個の構成要素としての前記下部ヨーク部（１０ａ）、前記中間ヨーク部（１０ｂ）および前記上部ヨーク部（１０ｃ）から組み立てられる、請求項１に記載の電磁アクチュエータ。

【請求項5】

前記下部ヨーク部（１０ａ）が、第１の構成要素および第２の構成要素から組み立てられ、前記第１の構成要素（１０ａ１）が、前記ベース（１２）および前記ベース突起部を備え、前記第２の構成要素（１０ａ２）が、前記周壁の前記第１の軸方向部（１１ａ）である、請求項４に記載の電磁アクチュエータ。

【請求項6】

前記少なくとも１つの弾性要素が、前記下部ヨーク部（１０ａ）と前記中間ヨーク部（１０ｂ）との間に配置される第１のメンブレン（１８）であり、前記電磁アクチュエータが、さらなる弾性要素として、前記中間ヨーク部（１０ｂ）と前記上部ヨーク部（１０ｃ）との間に配置される第２のメンブレン（１９）を備える、請求項４または５に記載の電磁アクチュエータ。

【請求項7】

前記第１のメンブレンが、前記軸方向に可動な前記コア要素に固定される中央部分（１８０）と、端部（１８４、１８５、１８６）まで放射状に外側へ延びる第１、第２、および第３のサスペンション・アーム（１８１、１８２、１８３）とを備え、一対のヨーク部間で機械的に結合される、請求項６に記載の電磁アクチュエータ。

【請求項8】

前記端部（１８４、１８５、１８６）が、少なくとも部分的に放射状に内側へ延びる第１の端部分および第２の端部分（１８４１、１８４２；１８５１、１８５２；１８６１、１８６２）に分岐する、請求項７に記載の電磁アクチュエータ。

【請求項9】

前記第１および第２の端部分（１８４１、１８４２；１８５１、１８５２；１８６１、１８６２）が、それらが接続要素（１８４３、１８４４；１８５３、１８５４；１８６３、１８６４）で固定される、互いに反対の接線方向にさらに延びる、請求項８に記載の電磁アクチュエータ。

【請求項10】

複数の空間的に分散された、請求項１から９のうちのいずれか一項に記載の電磁アクチュエータを備える、アクチュエータ・アレイ（１００）。

【請求項11】

前記電磁アクチュエータが、一体的に形成される少なくとも１つの部品を備える、請求項１０に記載のアクチュエータ・アレイ（１００）。

【請求項12】

前記少なくとも１つの部品が、前記軟強磁性ヨークの部分（１０ｂ）であり、前記電磁アクチュエータの各々について、前記軟強磁性ヨークの前記部分が、強磁性体の単一のパターン化ブロック（５０）で形成され、および／または前記少なくとも１つの部品が、メンブレン（１８）であり、前記電磁アクチュエータの前記メンブレンが、弾性非磁性体の単一のパターン化平板（６０）として形成される、請求項１１に記載のアクチュエータ・アレイ（１００）。

【請求項13】

前記各中間ヨーク部（１０ｂ１）が、反対の極性を持つ永久磁石を有する少なくとも１つの他の前記中間ヨーク部（１０ｂ２）と境を接する、請求項１０から１２のうちのいずれか一項に記載のアクチュエータ・アレイ（１００）。

【請求項14】

互いに対して可動である複数のミラー・セグメント（３１ａ、３１ｂ、．．．、３１ｎ）を備え、それぞれのミラー・セグメントが、請求項１０から１３のうちのいずれか一項に記載のアクチュエータ・アレイ（１００）のそれぞれの前記電磁アクチュエータ（１ａ）の前記操作ロッド（２２ａ、２２ｂ、．．．、２２ｎ）に機械的に結合される、ミラー（３０）。

【請求項15】

各々が軟強磁性体である下部ヨーク部（１０ａ）、中間ヨーク部（１０ｂ）、および上部ヨーク部（１０ｃ）を与えることと、
少なくとも実質的に非磁性体である第１および第２のメンブレン（１８、１９）と、
コア要素（１７）を与えることと、
永久磁石（２０）を与えることと、
電磁コイル（１６）を与えることと、
前記電磁コイル（１６）を前記下部ヨーク部（１０ａ）および前記上部ヨーク部（１０ｃ）のうちの一方に実装することと、
前記第１のメンブレン（１８）を持つ前記下部ヨーク部（１０ａ）を前記中間ヨーク部（１０ｂ）に対して実装することと、
前記永久磁石（２０）を前記中間ヨーク部（１０ｂ）の内壁に対して実装することであって、その第１の磁極が前記内壁に面し、第２の磁極が内側を向く、実装することと、
前記コア要素（１７）を前記中間ヨーク部（１０ｂ）の残りの内部空間に挿入することと、
前記第２のメンブレン（１９）を持つ前記上部ヨーク部（１０ｃ）を前記中間ヨーク部（１０ｂ）に対して実装することと
を含む、電磁アクチュエータを製造する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電磁制御分割ミラーに関する。
本開示は、電磁制御分割ミラーにおいて使用するための電磁アクチュエータにさらに関する。
本開示は、電磁アクチュエータを製造する方法にまたさらに関する。

【背景技術】

【0002】

電磁制御分割ミラーは、それぞれの電磁アクチュエータによって個別に変形され得る複数のミラー・セグメントを備える。そのような変形可能なミラーは、たとえば、天文学において、または波面の乱れを補償するためにレーザー通信において使用される。用途によっては、そのような変形可能なミラーは、典型的には、百から数千のアクチュエータを有する。

【0003】

円対称アクチュエータ設計は、ＷＯ２００７／００８０６８から公知である。その中で開示されているアクチュエータは、取り付け部の少なくとも一点においてキャリアに取り付けられるリーフ・スプリング、磁場を与えるための手段、および磁束ループを与えるために磁場を導くための手段を備える。リーフ・スプリングの可動部は、磁場を与えるための手段に対して可動である。アクチュエータは、リーフ・スプリングの可動部に取り付けられた駆動コアをさらに備え、これは、磁束ループ中に組み込まれ、可動部に相対運動を与えるためのものである。駆動コアは、磁束ループの磁気特性が、駆動コア上の磁力およびリーフ・スプリングのばね力を互いに調整するための前記相対運動の影響下で変化するように位置決めされる。この構成は、それが要素の階層化構造からなり、それにより製造が容易になるという利点を有する。しかし、その効率が比較的低いことが、既知のデバイスの欠点である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２００７／００８０６８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本開示の目的は、既知の電磁アクチュエータのように容易に組み立てられ得るが、より高い効率を有する、改良された電磁アクチュエータを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この目的は、請求項１に明示されているような電磁アクチュエータにより達成される。

【0007】

この構成は、効率的に組み立てられ得、実質的に線形な応答を与える。

【0008】

いくつかの実施形態では、少なくとも１つの弾性要素が、中間ヨーク部と、下部ヨーク部および上部ヨーク部のうちの一方との間に配置される第１のメンブレンである。

【0009】

いくつかの実施形態では、中間ヨーク部は、下部ヨーク部または上部ヨーク部と一体である。

【0010】

いくつかの実施形態では、アクチュエータは、互いに別個の構成要素としての下部ヨーク部、中間ヨーク部、および上部ヨーク部から組み立てられる。そのいくつかの例では、下部ヨーク部は、第１の構成要素および第２の構成要素から組み立てられ、第１の構成要素は、ベースとベース突起部を備え、第２の構成要素は、周壁の第１の軸方向部である。そのさらなる例では、上部ヨーク部は、第１および第２の構成要素から組み立てられ、第１の構成要素は、上面および上面突起部を備え、第２の構成要素は、周壁の第３の軸方向部である。いくつかの他の例では、上部および下部の両方が、このようにして、構成要素のアセンブリとして与えられる。

【0011】

いくつかの実施形態では、少なくとも１つの弾性要素は、下部ヨーク部と中間ヨーク部との間に配置される第１のメンブレンである。さらに、これらの実施形態では、アクチュエータは、さらなる弾性要素として、中間ヨーク部と上部ヨーク部との間に配置される第２のメンブレンを備える。

【0012】

いくつかの実施形態では、第１のメンブレンは、軸方向に可動なコア要素に固定される中央部分と、端部まで放射状に外側に延びる第１、第２、および第３のサスペンション・アームとを備え、一対のヨーク部間で機械的に結合される。第２のメンブレンは、同様の構造を有し得る。メンブレンは、他の構成要素と簡単に組み立てられ得る。その例では、サスペンション・アームの端部は、少なくとも部分的に内側へ放射状に延びる第１の端部分および第２の端部分に分岐する。それに伴い、サスペンション・アームの効果的な長さが増大され、柔軟性を高めることができる。端部分は、それらが接続要素で固定される、相互に反対の接線方向にさらに延び得る。接続要素は、たとえば後続のヨーク部間にクランプされて固定され得、またはそれに接着され得る。いくつかの実施形態では、サスペンション・アームの端部の運動が接続要素だけによって制約されるように、それらの周りに空間が与えられる。

【0013】

本開示は、空間的に分散された複数のアクチュエータを備えるアクチュエータ・アレイをさらに提供する。その実施形態では、アクチュエータは、少なくとも１つの一体的に形成された部品を備える。これらの実施形態の例では、少なくとも１つの部品は、ヨークの部分であり、前記電磁アクチュエータの各々に対し、ヨークの前記部分は、軟強磁性体の単一のパターン化ブロック中に形成される。その他の例では、少なくとも１つの部品は、メンブレンであり、アクチュエータのメンブレンは、弾性非磁性体の単一のパターン化平板として形成される。個別のアクチュエータの部分を単一のブロックまたは平板として与えることによって、アクチュエータ・アレイの組み立ては、より効率的になり得る。

【0014】

本開示は、互いに対して可動である複数のミラー・セグメントを備えるミラーをさらに提供し、それぞれのミラー・セグメントは、アクチュエータ・アレイのそれぞれのアクチュエータの操作ロッドに機械的に結合される。第１の例として、数百のアクチュエータを持つアクチュエータ・アレイを有し、横方向サイズが、直径数ｃｍから数十ｃｍ、たとえば１０ｃｍまたは２０ｃｍのミラーのための数ｍｍのオーダーである、比較的小さいミラーが与えられ得る。密集したアクチュエータを必要とするそのような比較的小さいミラーについては、アクチュエータのメンブレンを形成する弾性非磁性体の単一のパターン化平板や、下部ヨーク部、中間ヨーク部および上部ヨーク部を形成するための軟強磁性体のそれぞれの単一のパターン化ブロックのような一体化されたアクチュエータ構成要素を使用してアクチュエータ・アレイを組み立てることが特に有利である。

【0015】

他の例では、ミラーは、実質的により大きくてもよく、たとえば、５０ｃｍ以上の範囲の直径を有する。アクチュエータが典型的により大きい横方向寸法を有するそのような場合、たとえば追加のサポート枠を使用して、アクチュエータ・アレイのアクチュエータを個別にミラーに組み付けることがより有利であり得る。

【0016】

いくつかの実施形態では、分割されたミラーのミラー・セグメントは、それらの状態がそれらの適切なアクチュエータによって個別に制御され得るように、互いに機械的に分離されている。適切なアクチュエータは、たとえば、アクチュエータで画定される軸方向にミラー・セグメントを並進させることによってミラー・セグメントを位置決めするように構成される。代替的に、ミラー・セグメントは、部分的に制限され得る。たとえば、ミラー・セグメントは、ミラーの平面中の軸によって回転可能であり得、アクチュエータは、回転角を制御し得る。またさらに、各ミラー・セグメントは、各ミラー・セグメントの位置および向きが完全に制御可能であるように、複数のアクチュエータによって制御され得る。

【0017】

他の例では、ミラー・セグメントはその縁で固定された柔軟素材の平板であり、アクチュエータは、ミラー・セグメントを変形させるために与えられる。他の実施形態では、ミラー・セグメントは柔軟素材の単一の平板の互いに一体の部分であり、分割されたミラーの形状は、それらのそれぞれのアクチュエータによってそのミラー・セグメントの各々に加えられる力によって決定され、さらに平板の剛性の結果としてミラー・セグメントが機械的に結合される程度に依存する。互いに隣接するミラー・セグメント間に薄くした境界区域を設けることにより、それらの機構的な結合が低減され得る。

【0018】

本開示は、請求項１５に記載の改良されたアクチュエータを組み立てるための方法をさらに提供する。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1A】改良された電磁制御分割ミラーの一実施形態の上面図を概略的に示す図である。

【図1B】改良された電磁制御分割ミラーの一実施形態の上面図を概略的に示す図である。

【図2】使用するために好適な改良された電磁アクチュエータの一実施形態の軸方向の断面を示す図である。

【図3】同じ軸方向の断面による前記実施形態の分解図である。

【図4】改良された電磁アクチュエータの一実施形態の軸方向の断面をその動作状態において概略的に示す図である。

【図5】改良された電磁制御分割ミラーの一実施形態のより詳細な態様の断面を示す図である。

【図5A】図５のＶＡ－ＶＡによる断面の図である。

【図6】改良されたアクチュエータ・アセンブリの一実施形態の第１の部品を示す図である。

【図7】改良されたアクチュエータ・アセンブリの一実施形態の第２の部品を示す図である。

【図8】これらの部品のアセンブリを示す図である。

【図9A】中間ヨーク部の中の永久磁石のさまざまな構成を示す図である。

【図9B】中間ヨーク部の中の永久磁石のさまざまな構成を示す図である。

【図9C】中間ヨーク部の中の永久磁石のさまざまな構成を示す図である。

【図9D】改良されたアクチュエータ・アセンブリにおける磁極のバリエーションの例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本開示のこれらおよび他の態様を、図面を参照して、より詳細に説明する。

【0021】

図１Ａ、図１Ｂは、電磁制御分割ミラー３０の上面図を概略的に示す。そのうち、図１Ｂは、図１ＡのＢＢによる断面を示す。ミラー３０は、複数のミラー・セグメント３１ａ、３１ｂ、．．．、３１ｎを備える。各ミラー・セグメントは、関連する操作ロッドによってそれが機械的に結合される適切な電磁アクチュエータ１ａ、１ｂ、．．．１ｎによって制御される。たとえば、ミラー・セグメント３１ａは、操作ロッド２２ａによって電磁アクチュエータ１ａに機械的に結合される。説明のため、図１Ａのミラーは、１６のミラー・セグメントを有する。実際には、セグメントの数は著しくより多くあり得、たとえば、数百または数千のオーダーである。さらに図１Ｂに示されているように、アクチュエータ１ａ、１ｂ、．．．は、アクチュエータ・コントローラ４０からそれぞれの制御信号を受ける。

【0022】

図２および図３は、図１のミラー３０に使用される電磁アクチュエータ１の一実施形態を概略的に示す。そのうち、図２はその組み立てられた状態の電磁アクチュエータ１の断面を示し、図３は、同じ断面によるアクチュエータ１の分解図を示す。アクチュエータ１は、第１の端部においてベース１２で覆われ、第２の端部において上面１３で覆われる、少なくとも実質的に円筒形の周壁１１を持つ軟強磁性体のヨーク１０を備える。軟強磁性体の例は、鉄、ニッケル、ならびに鉄およびニッケルおよび／またはコバルトの合金である。周壁１１は、ベース１２から上面１３までの方向１４’における軸１４を画定する。ヨーク１０は、その方向１４’に、下部ヨーク部１０ａ、中間ヨーク部１０ｂ、および上部ヨーク部１０ｃを続けて有する。ヨーク部１０ａ、１０ｂおよび１０ｃは、円筒壁１１のそれぞれの部分１１ａ、１１ｂ、１１ｃを有する。示されている実施形態では、下部ヨーク部１０ａ、中間ヨーク部１０ｂ、および上部ヨーク部１０ｃは、ヨーク１０を形成するために組み立てられる互いに別個の構成要素である。次に、下部ヨーク部１０ａは、突起部を持つベース１２を形成する第１のサブコンポーネント１０ａ１および第２の円筒形サブコンポーネント１０ａ２から組み立てられる。他の例では、２つ以上の構成要素またはサブコンポーネントが一体型構成要素と置き換えられる。たとえば、下部ヨーク部は、一体型構成要素として与えられ得る。さらなる例として、中間ヨーク部１０ｂおよび上部ヨーク部１０ｃは、一体型構成要素として与えられ得る。

【0023】

図２に、および図３の分解図に示されているように、下部ヨーク部１０ａは、その突起部１０ａ１と周壁のその軸方向部１０ａ２との間の空間に電源ライン１６１を有する電磁コイル１６を収納する。代替的に、または追加的に、電磁コイルは、突起部１０ｃ１と上部ヨーク部の周壁の円筒部１０ｃ２（１１ｃ）との間の空間に収納され得る。電磁コイル１６は、それを用いて電磁アクチュエータ１がコントローラ４０によって駆動され得る電源ライン１６１を有する。

【0024】

中間ヨーク部１０ｂは、中間ヨーク部にある円筒壁１１ｂの内面内に固定された円筒形永久磁石２０を保持する。円筒形永久磁石２０は、放射状に外側へ向けられるとともに、内壁に面する第１の磁極を有し、第２の磁極は、永久磁石２０によって囲まれた内部空間に収納されている、軸方向に可動なコア要素１７に面する。単一の円筒形永久磁石２０の代わりに、円筒壁１１ｂの内面の内壁にわたって分散された複数の別個の永久磁石が使用されてもよい。いくつかの実施形態では、永久磁石は、ＮｄＦｅＢ、ＳｍＣｏ、またはＡｌＮｉＣｏを含むグループから選択される材料を含む。

【0025】

図２に示されているように、コア要素１７は、一対のメンブレン１８、１９の間にクランプされる。メンブレンは、永久磁石２０によってコア要素１７に加えられる負剛性特性を有する引力と平衡をとる弾性要素として働く。メンブレンは、ステンレス・スチール、アルミニウム、チタンもしくはその、たとえばバナジウムとの合金、たとえば合金Ｔｉ－６Ａｌ－Ｖ（ＴｉＡｌＶ）、および／またはモリブデンのような弾性非磁性体であるが、この目的ではプラスチックも考えられ得る。

【0026】

コア要素１７に固定された操作ロッドは、アクチュエータ１の上面１３にある開口部２１を通って軸方向にある空間とともに延びる。いくつかの他の実施形態では、操作ロッドのための開口部が、アクチュエータの下部に設けられる。

【0027】

図４は、同じ断面において、たとえば、図１Ａ、図１Ｂのミラー３０の反射面部分３１ａｓを持つセグメント３１ａを制御するために動作状態にあるアクチュエータを示す。そのうち、図１Ｂに示されているように、たとえばコントローラ４０によって、制御電圧Ｖｃが電磁コイル１６に供給される。それに伴い、磁束が、ベース１２から、円筒壁１１を通り、上面１３を通り、そして軸方向に可動なコア要素１７を通って延びる経路Ｆｃに沿って誘起される。図４にさらに示されているように、永久磁石２０は、上面１３を通って延びる第１の経路ＦＰｔ、およびベース１２を通って延びる第２の経路ＦＰｂに沿った磁束を与える。コア要素１７の（上面１３と面している）上側部分にある永久磁石２０を起点とする磁束密度（Ｄｐ）の極性は、コア要素１７の（ベース１２と面している）下側部分にある永久磁石２０を起点とする磁束密度（－Ｄｐ）の極性と反対である。電磁コイル１６の磁束（Ｄｃ）は、同じ極性を持つ磁束密度Ｄｃを両方のコア要素部分中に有する。コア要素に働く磁力Ｆｍは、二乗された総磁束密度の積分に比例する。結果として、コア要素１７の第１の軸部分、たとえば上側半分において（Ｄｃ＋Ｄｐ）^２のオーダーの磁力が誘起され、コア要素の第２の軸部分、その場合、下側半分において、（Ｄｃ－Ｄｐ）^２のオーダーの磁力が誘起される。これらの項の合計は、Ｄｃにおいて線形である。それに伴い、たとえばミラー・セグメント３１ａを操作するための電磁アクチュエータ１の動作は良好に制御可能となる。

【0028】

図５は、代表的なメンブレン１８を概略的に示す。代表的なメンブレン１８は、軸方向に可動な（概略的に破線の輪郭で示されている）コア要素１７に固定される中央部分１８０と、端部１８４、１８５、１８６まで放射状に外側に延びる第１、第２、および第３のサスペンション・アーム１８１、１８２、１８３とを備え、一対のヨーク部間で機械的に結合される。さらに図５に示されているように、端部１８４、１８５、１８６は、各々が、少なくとも部分的に放射状に内側に延びる第１および第２の端部分１８４１、１８４２；１８５１、１８５２；１８６１、１８６２に分岐する。端部分１８４１、１８４２；１８５１、１８５２；１８６１、１８６２は、さらに互いに反対の接線方向に延び、そこでそれらは、ヨークの壁１１に固定されている適切な実装要素１８４３、１８４４；１８５３、１８５４；１８６３、１８６４に固定され、たとえば、クランプされ、および／または接着剤で接着される。図５Ａは、図５のＶＡ－ＶＡによる断面を示す。その中でさらに詳細に示されているように、円筒壁１１は、放射状に延びるサスペンション・アーム、たとえば１８１、およびそれらの対応する端部、たとえば、端部分１８４１、１８４２を持つ１８４のためのスペース１１Ｓを画定し、それにより、それらの運動は、実装要素、たとえば１８４３、１８４４へのそれらの取り付けによってのみ制限される。

【0029】

図１Ａ、図１Ｂの例では、アクチュエータ１ａ、１ｂ、．．．、１ｎは、空間的に分散されたアクチュエータのアクチュエータ・アレイ１００を形成する。示されている例では、前記複数のアクチュエータのアクチュエータは、それらの軸１４ａ、１４ｂ、１４ｃが、たとえば仮想平面１０１の面法線に対応する互いに平行な方向にある状態で配置される。この場合の仮想平面１０１は、ミラー３０の中立状態を示す。いくつかの実施形態では、ミラー３０はその中立状態において湾曲した形状を有し、各アクチュエータの軸は、それが制御するミラー・セグメントの面法線に対して平行である。

【0030】

図１Ａ、図１Ｂに示されている電磁制御分割ミラー３０の実施形態では、アクチュエータ１ａ、１ｂ、．．．、１ｎは、互いに別個のユニットである。その場合のアクチュエータ１ａ、１ｂ、．．．、１ｎは、たとえば追加のキャリア枠を使用して、たとえば局所的にミラー３０と組み付けられる。

【0031】

代替的な実施形態では、アクチュエータは、一体的に形成される少なくとも１つの部品を備える。図６の例では、図２および図３において１０ｂとして示されている中間ヨーク部が、軟強磁性体の単一ブロック５０として形成される。ブロック５０は、その中にアクチュエータ１ａ、１ｂ、．．．、１ｎの各々のための内部空間を形成することによってパターン化される。個別のアクチュエータ、たとえば１ｍは、その内部空間の内壁に固定された、固定された適切な永久磁石２０ｍ、およびそれぞれの可動コア要素１７ｍを備えている。図６において示されている実施形態では、濃い灰色部分５１は、実装要素、たとえば１８４３、１８４４；１８５３、１８５４；１８６３、１８６４（図５、図５Ａ参照）を取り付けるための場所を示す。薄い灰色部分５２は、空間１１Ｓ（図５、図５Ａ参照）がサスペンション・アーム１８１、１８２、１８３の端部１８４、１８５、１８６、およびそれらをこれらの接続要素に結合するそれらの端部分１８４１、１８４２などの運動ができるように形成される領域を示す。また、ヨークの他の部分、すなわち下部および上部は、軟強磁性体の単一のパターン化ブロックとして与えられ得る。

【0032】

図７に示されているように、アクチュエータ１ａ、１ｂのメンブレン１８ａ、１８ｂ、．．．も、この場合、弾性非磁性体の単一のパターン化平板６０として一体的に形成される。それに伴い、アクチュエータのメンブレン１８ａの実装要素は、他のアクチュエータのメンブレンと共有される。

【0033】

図８は、アクチュエータ・アセンブリを構築するときに、どのようにこれらの構成要素５０、６０が重ねられるかを示す。説明のためだけに、下に軟強磁性体のブロック５０を明らかにするために、パターン化平板６０の一部分のみが示されている。

【0034】

上述のように、ヨークの他の部分も、すなわち、下部および上部も、単一のパターン化構成要素として与えられ得る。それに伴い、アクチュエータ・アセンブリの組み立て工程は、大幅に簡素化され得る。

【0035】

一実施形態では、たとえば図２および図３に示されているような単一のアクチュエータは、以下のように製造される。最初のステップでは、下部ヨーク部１０ａ、中間ヨーク部１０ｂ、および上部ヨーク部１０ｃが与えられ、各々が軟強磁性体である。また、少なくとも実質的に非磁性体の第１および第２のメンブレン１８、１９が与えられる。さらに、コア要素１７、永久磁石２０、電磁コイル１６が与えられる。電磁コイル１６は、下部ヨーク部１０ａ、または上部ヨーク部１０ｃに実装される。第１のメンブレン１８を持つ下部ヨーク部１０ａは、中間ヨーク部１０ｂに対して実装される。したがって、第１のメンブレン１８は、下部ヨーク部と中間ヨーク部１０ｂとの間に収容される。前のステップでは、第１のメンブレン１８が、最初に下部ヨーク部および中間ヨーク部のうちの一方に接着され得る。

【0036】

永久磁石２０は、その第１の磁極が内壁に面し、第２の磁極が内側を向くように、中間ヨーク部１０ｂの内壁に対して実装される。コア要素１７は、中間ヨーク部１０ｂの残りの内部空間に挿入される。中間ヨーク部１０ｂに対する第２のメンブレン１９を持つ上部ヨーク部１０ｃ。したがって、第２のメンブレン１９は、上部ヨーク部と中間ヨーク部との間に収容される。前のステップで、第２のメンブレン１９は、最初に、上部ヨーク部および中間ヨーク部のうちの一方に接着され得る。この例では、アクチュエータは、下部から上部の方向に組み立てられる。代替的に、アクチュエータは、上部から下部への方向に組み立てられ得る。

【0037】

記述したように、アクチュエータ・アレイ中にあるアクチュエータの部品は、たとえば、図６、図７および図８に示されているように、一体化して与えられ得る。その場合、アクチュエータ・アレイの製造は、次のように行われ得る。アクチュエータ・アレイ中の各アクチュエータのためのそれぞれの電磁コイル１６は、下部ヨーク部（下部ブロック）を形成する軟強磁性体のブロック中に、または上部ヨーク部（上部ブロック）を形成する軟強磁性体のブロック中に実装される。第１のメンブレンを形成する弾性材料のパターン化平板（第１のパターン化平板）は、下部ブロック、または中間ヨーク部（中間ブロック）を形成する軟強磁性体のブロックに取り付けられる。次いで、下部ブロック、第１のパターン化平板、および中間ブロックが組み立てられる。それぞれの永久磁石は、中間ブロックにある各アクチュエータのための適切な開口部の中に実装される。さらに、残りの内部空間に各アクチュエータのための適切なコア要素が挿入される。次いで、そのように得られたサブアセンブリは、さらに、第２のメンブレンを形成する第２のパターン化平板および上部ブロックと組み立てられる。代替的に、組み立ては、上部から下部への順で行われ得る。

【0038】

いくつかの実施形態では、図９Ａに概略的に示されているように、中間ヨーク部１０ｂに収容されている少なくとも１つの固定された永久磁石２０は、中間ヨーク部１０ｂの円筒壁１１ｂの内面に向かって放射状に外側へ向いているその第１の磁極（たとえば北極Ｎ）を持つ単一の円筒形磁石である。

【0039】

他の実施形態では、図９Ｂに概略的に示されているように、その第１の磁極Ｎが放射状に外側に向いている円筒形磁石は、それぞれがそれらの第１の磁極Ｎが外側を向いている状態で配置される一式の磁石構成要素２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄによって形成される。磁石構成要素が中間ヨーク部の内側に途切れない輪を形成する必要がないことが、例として図９Ｃに示されている。磁石２０または磁石構成要素２０ａ、．．．、２０ｄの第１の磁極は、必ずしも北極Ｎではないことが理解されるであろう。しかし、中間ヨーク部１０ｂ中の複数の磁石構成要素は、外側を向いている同じ極、たとえば、図９Ｂに示されているようなそれらの北極Ｎ、または図９Ｃに示されているような南極Ｓを互いに有するべきである。

【0040】

アクチュエータ・アレイのいくつかの実施形態では、各中間ヨーク部は、反対の極性を持つ永久磁石を有する少なくとも１つの他の中間ヨーク部と境を接する。各中間ヨーク部のいくつかの例では、３つの隣接する中間ヨーク部のうち少なくとも２つは反対の極性を持つ永久磁石を有する。これは図９Ｄにおいて説明されており、文字「Ｎ」は、少なくとも１つの磁気要素の北極が中間ヨーク部において外側を向いていることを示し、文字「Ｓ」は、少なくとも１つの磁気要素の南極が中間ヨーク部において外側を向いていることを示す。図９Ｄの例では、中間ヨーク部１０ｂ１が反対の極性を持つ永久磁石を有する４つの中間ヨーク部１０ｂ２、１０ｂ３、１０ｂ４、１０５ｂと境を接する。

【0041】

この実施形態では、中間ヨーク部が反対の極性を持つ永久磁石を有する１つまたは複数の他の中間ヨーク部と境を接し、ヨーク中の正味磁束が実質的に打ち消されることが達成される。それに伴い、ヨークの飽和がより簡単に回避され得、いくつかの場合、ヨークの壁は、他の方法が使用される場合よりも薄くなり得る。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図5A】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図9D】

【国際調査報告】