JP2003219623A - ステッピングモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】軸と平行方向に関する寸法がコンパクトで、高
出力、且つ安価な構造のステッピングモータを提供す
る。 【解決手段】中空円盤形状に形成され中心の仮想軸に対
して直交する第１の平面と同じく仮想軸に対して直交す
る第２の平面と外周面と内周面からなり、その中心を回
転中心としての仮想軸に対して角度方向に分割して異な
る極に交互に着磁されたマグネットと、マグネットの外
周面の外側に配置された第１のコイル、内側に配置され
た第２のコイルと、マグネットの回転中心の仮想軸に対
して垂直方向の面の一方の面に対向し第１のコイルによ
り励磁される第１の磁極部と、他の一方の面に対向し第
１のコイルにより励磁される第２の磁極部と、前記マグ
ネットの回転中心の仮想軸に対して垂直方向の面の一方
の面に対向し前記第２のコイルにより励磁される第３の
磁極部と、他の一方の面に対向し前記第２のコイルによ
り励磁される第４の磁極部と、を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超薄型の円盤形状
のステッピングモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、小型モータに適する形態としてブ
ラシレスタイプのものがあげられる。ブラシレスタイプ
のモータで駆動回路の単純なものとしては以下に記載す
る永久磁石を用いたステップモータがある。

【０００３】小型円筒形状のステップモータとしてはま
ず図９に示すものがある。これは、ボビン１０１にステ
ータコイル１０５が同心状に巻回され、ボビン１０１は
２個のステータヨーク１０６で軸方向から挟持固定され
ており、かつステータヨーク１０６にはボビン１０１の
内径面円周方向にステータ歯１０６ａと１０６ｂが交互
に配置され、ケース１０３には、ステータ歯１０６ａま
たは１０６ｂと一体のステータヨーク１０６が固定され
てステータ１０２が構成されている。２組のケース１０
３の一方にはフランジ１１５と軸受け１０８が固定さ
れ、他方のケース１０３には他の軸受け１０８が固定さ
れている。ロータ１０９はロータ軸１１０に固定された
ロータ磁石１１１からなり、ロータ磁石１１１はステー
タ１０２のステータヨーク１０６ａと放射状の空隙部を
形成している。そして、ロータ軸１１０は２個の軸受け
１０８の間に回転可能に支持されている。

【０００４】このような構造のステップモータの変形例
として、特公昭５３−２７７４号で提案される光制御装
置がある。これはステップモータに連結するシャッタ羽
根をステップ的に開閉させて光の通過量を制御するもの
である。また、別の変形例として、特開昭５７−１６６
８４７号で提案される中空形モータがある。これはステ
ップモータをリング状の構造として、その中央部の空洞
を光等が通過可能としたものである。

【０００５】また、銀塩フィルムを用いるカメラのシャ
ッタ或いは絞り調節機構や上記デジタルカメラのシャッ
タにおいて、撮影レンズを小型化、短軸化しようとする
とシャッタ或いは絞り調節機構の前後にレンズが位置せ
ざるを得なくなり、モータの高出力化とともにシャッタ
或いは絞り調節機構の光軸方向に関する薄型化が望まれ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図９に
示す上記従来の小型のステップモータは、ロータの外周
にケース１０３、ボビン１０１、ステータコイル１０
５、ステータヨーク１０６が同心状に配置されているた
め、モータの外形寸法が大きくなってしまう欠点があっ
た。また、ステータコイル１０５への通電により発生す
る磁束は図１０に示すように主としてステータ歯１０６
ａの端面１０６ａ１とステータ歯１０６ｂの端面１０６
ｂ１とを通過するため、ロータ磁石１１１に効果的に作
用しないのでモータの出力は高くならない欠点がある。

【０００７】特公昭５３−２７７４号の光制御装置及び
特開昭５７−１６６８４７号の中空形モータにおいても
上記と同様に、ロータ磁石の外周にステータコイル及び
ステータヨークが配置されているためモータの外形寸法
が大きくなるとともに、ステータコイルへの通電により
発生する磁束がロータ磁石に効果的に作用しない。

【０００８】また、モータにより絞り羽根やシャッタや
レンズ等を駆動する装置が知られている。しかしなが
ら、図９に示すようなタイプのモータは中実の円筒形状
であったため、カメラの鏡筒内で光軸と平行になるよう
に配置し絞り羽根やシャッタあるいはレンズ等を駆動す
るのに用いようとした場合、鏡筒の半径寸法はレンズの
半径や絞り開口の半径寸法にモータの直径を加えた値に
なることから、カメラの鏡筒の直径を十分小さい値にす
ることはできなかった。

【０００９】また、上記の例の駆動源或いはモータは光
軸方向の寸法が長くなってしまい、撮影レンズを絞り羽
根或いはシャッタ羽根の近くまで配置することは困難で
あった。

【００１０】また、軸方向に短い薄型のモータとして
は、例えば特開平７−２１３０４１や特開２０００−５
０６０１等で提案されている図１１、図１２に示すよう
なものがある。複数のコイル（３０１、３０２、３０
３）と円盤形状のマグネット（３０４）で構成されるも
のであり、コイルは図に示すように薄型コイン形状であ
りその軸はマグネットの軸と平行に配置されている。一
方円盤形状のマグネットはその円盤の軸方向に着磁され
ておりマグネットの着磁面とコイルの軸は対向する様に
配置されている。

【００１１】この場合コイルから発生する磁束は図１２
中の矢印で示すように完全には有効にマグネットに作用
せず、またマグネットが発生する回転力の中心は各コイ
ルの中心の位置でありモータの外径からＬだけ離れた位
置となるのでモータの大きさの割には発生するトルクは
小さくなってしまう。また、このモータの中心部付近ま
でコイルが占有してしまっているのでモータ内に別の部
品を配置することは困難である。更には複数のコイルが
必要であることからコイルへの通電制御が複雑になった
りコストが上がってしまったりする欠点がある。

【００１２】また、コイルとマグネットが回転軸に対し
て平行方向に重ねて配置されているため、このモータを
シャッタや絞り調整機構に用いた場合にモータは光軸方
向の寸法が長くなってしまい、撮影レンズを絞り羽根或
いはシャッタ羽根の近くまで配置することは困難であっ
た。

【００１３】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたものであり、本出願に係る第１及び第４の発
明の目的は、特に軸と平行方向に関する寸法がコンパク
トで、高出力、且つ安価な構造のステッピングモータを
提供することである。

【００１４】また、本出願に係る第２の発明の目的は、
上記の第１の発明の目的に加え更に組み立てが容易でコ
ストが安いステッピングモータを提供することである。

【００１５】また、本出願に係る第３の発明の目的は、
上記の第１の発明の目的に加え更に位置出し性能の良い
ステッピングモータを提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本出願にかかる第１の発明は中空円盤形状に形成さ
れ、中心の仮想軸に対して直交する第１の平面と同じく
仮想軸に対して直交する第２の平面と外周面と内周面か
らなりその中心を回転中心として回転可能に保持される
とともに少なくとも回転中心の仮想軸に対して垂直方向
の面が該仮想軸を中心とする角度方向に分割して異なる
極に交互に着磁されたマグネットと、該マグネットの外
周面の外側に配置された第１のコイル、前記マグネット
の内周面の内側に配置された第２のコイルと、中空円盤
形状に形成された前記マグネットの回転中心の仮想軸に
対して垂直方向の面の一方の面に対向し前記第１のコイ
ルにより励磁される第１の磁極部と、前記マグネットの
回転中心の仮想軸に対して垂直方向の面の他の一方の面
に対向し前記第１のコイルにより励磁される第２の磁極
部と、中空円盤形状に形成された前記マグネットの回転
中心の仮想軸に対して垂直方向の面の一方の面に対向し
前記第２のコイルにより励磁される第３の磁極部と前記
マグネットの回転中心の仮想軸に対して垂直方向の面の
他の一方の面に対向し前記第２のコイルにより励磁され
る第４の磁極部とからなるものである。

【００１７】上記構成において、ステップモータの軸方
向の長さは円盤状のマグネット厚さと厚さ方向に対向す
る磁極部で決められ、ステップモータの軸と平行方向に
関する寸法は非常に小さくできる。また、第１のコイル
により発生する磁束は第１の磁極と第２の磁極との間に
ある マグネットを横切るので効果的に作用する。第２
のコイルにより発生する磁束は第３の磁極と第４の磁極
との間にある マグネットを横切るので効果的に作用し
高出力なモータとすることができる。

【００１８】上記目的を達成するために、本出願にかか
る第２の発明は、第１の発明に加え、前記第２の磁極部
と前記第４の磁極部が同一部材からなることを特徴とす
るものである。上記構成において、前記第２の磁極部と
前記第４の磁極部が同一部材であることからコストが安
く、また前記第２の磁極部と前記第４の磁極部の位相あ
わせの必要がないので組み立てが容易でコストが安いス
テッピングモータを提供することができる。

【００１９】上記目的を達成するために、本出願にかか
る第３の発明は、第１の発明に加え前記第１の磁極部は
前記円盤状のマグネットの対向する位置は前記第３の磁
極部が前記円盤状のマグネットの対向する位置に対して
外径側であり、前記第１の磁極部は前記円盤状のマグネ
ットの対向する面積Ｓ１、前記第３の磁極部は前記円盤
状のマグネットの対向する面積Ｓ２とすると、Ｓ１＜Ｓ
２であることを特徴とするものである。

【００２０】上記構成において、前記第１の磁極部が励
磁されることで発生する電磁力が作用するマグネット上
の位置の回転中心からの距離をＲ１、前記第３の磁極部
が励磁されることで発生する電磁力が作用するマグネッ
ト上の位置の回転中心からの距離をＲ２とすると、Ｒ１
＞Ｒ２の関係にあるから、上記Ｓ１、Ｓ２をＳ１＜Ｓ２
の関係になっているので、第１の磁極部が励磁されるこ
とで発生する回転トルクと第３の磁極部が励磁されるこ
とで発生する回転トルクとは、ほぼ同じになり位置出し
性能の良いステッピングモータとなる。

【００２１】上記目的を達成するために、本出願にかか
る第４の発明は上記第１、２、３の発明に加え、前記第
１の磁極部或いは前記第３の磁極部は前記円盤形状のマ
グネットの軸方向と垂直な平面に所定の隙間をもって対
向しマグネットの半径方向に延出する櫛歯形状する櫛歯
形状の歯により構成されることを特徴とするものであ
る。

【００２２】磁極部がマグネットの着磁面方向への凹凸
により構成されるものに比べて軸と平行方向に関する寸
法は小さく構成できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて詳細に説明する。

【００２４】（第１の実施例）図１〜図６は本発明の第
１の実施例のステッピングモータを示す図であり、その
うち、図１はステッピングモータの分解斜視図であり、
図２はシャッタの組み立て完成状態の軸方向断面図であ
り、図３、図４、図５、図６はステップモータのマグネ
ットの回転動作説明図である。

【００２５】図１から図５において、１は中空円盤形状
に形成され中心の仮想軸に対して直交する第１の平面と
同じく仮想軸に対して直交する第２の平面と外周面と内
周面からなりその中心を回転中心として回転可能に保持
されるとともに少なくとも回転中心の仮想軸に対して垂
直方向の面１ｅが該仮想軸を中心とする角度方向に分割
して異なる極に交互に着磁されたマグネットであり、図
３に示すように該マグネット１は１ｅ面が回転中心の仮
想軸を中心とする角度方向にｎ分割（本実施例では１０
分割）して、Ｓ極・Ｎ極が交互に着磁されている。

【００２６】マグネット１の１ｅ面に対して裏の面１ｆ
は１ｅ面とは逆の極性に分割着磁されていても良いし全
く着磁されていなくても良い。該マグネット１は射出成
形によりプラスチックマグネット材料で形成される。こ
れにより円筒形状の厚さ方向即ち軸と平行方向に関する
長さを非常に薄く構成することができる。また、該マグ
ネット１には中央部に嵌合部１ａがあり，該嵌合部１ａ
は後述の嵌合リング６の嵌合部６ａに摺動可能に嵌合し
て回転可能に支持される。

【００２７】マグネット１は射出成形により形成される
プラスチックマグネットであるため、嵌合部１ａはマグ
ネット１で一体成形でき、回転中心に対してマグネット
部の同軸精度が向上する。また、射出成形マグネットは
表面に薄い樹脂皮膜が形成されるため、錆の発生がコン
プレッションマグネットに比較して大幅に少ないので、
塗装などの防錆処理を廃止できる。さらにコンプレッシ
ョンマグネットで問題になる磁性粉の付着もなく、防錆
塗装時に発生しやすい表面のふくらみもなく、品質の向
上が達成できる。

【００２８】マグネット１の材料にはＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系
希土類磁性粉とポリアミドなどの熱可塑性樹脂バインダ
ー材との混合物を射出成形することにより形成されたプ
ラスチックマグネットを用いている。これにより、コン
プレッション成形されたマグネットの場合の曲げ強度が
５００Ｋｇｆ／ｃｍ²程度なのに対して、例えばポリア
ミド樹脂をバインダー材として使用した場合８００Ｋｇ
ｆ／ｃｍ²以上の曲げ強度が得られ、コンプレッション
成形では出来ない薄肉円筒形状に形成することが可能と
なる。薄肉円筒状に形成することで後述の第１ステータ
７の第１の磁極部と第２ステータ８の第２の磁極部との
間隔及び第３ステータ９の第３の磁極部と第４ステータ
１０の第４の磁極部との間隔を短く設定することがで
き、その間の磁気抵抗を小さい磁気回路とすることがで
きる。

【００２９】これにより、後述の第１のコイル２及び第
２のコイル４への通電を行った場合、小さな起磁力でも
多くの磁束を発生することができ、アクチュエータの性
能が高まる。

【００３０】２は円筒形状の第１のコイルであり、絶縁
材料からなる第１のボビン３に巻き付けられている。第
１のコイル２はマグネット１の外周面の外側で軸と平行
方向に関して重なる位置に配置されている。第１のコイ
ル２の軸方向の長さはマグネット１の軸方向の長さ即ち
円盤形状の厚さとほぼ同じ寸法となっている。

【００３１】４は円筒形状の第２のコイルであり、絶縁
材料からなる第２のボビン５に巻き付けられている。第
２のコイル４はマグネット１の内周面の内側で軸と平行
方向に関して重なる位置に配置されている。第２のコイ
ル４の軸方向の長さはマグネット１の軸方向の長さ即ち
円盤形状の厚さとほぼ同じ寸法となっている。

【００３２】ボビン５のリブ５ａはマグネット１の１ｅ
面の位置規制をするようになっており、第１のステータ
７の第２の磁極部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ及び第
３のステータ９の磁極部９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ
とマグネット１との間隔を所定量確保する。

【００３３】７は軟磁性材料からなる第１のステータで
あり、第１のコイル２への通電により励磁される第１の
磁極部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅを持ち、磁極部７
ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅは前記円盤形状のマグネッ
ト１の軸方向と垂直な平面１ｅに所定の隙間をもって対
向しマグネットの半径方向でしかも内径方向に延出する
櫛歯形状する櫛歯形状の歯により構成されている。第１
のステータ７の磁極部はその先端部がマグネットの半径
方向に延出する複数の歯、即ち櫛歯形状によって構成さ
れるが、この延出する歯の数はマグネット１の着磁分割
数ｎの１／２個形成され、それらが７２０／ｎ度（本実
施例では７２度）ずつ等分配置されている（本実施例で
は５つ）。コイルへの通電により磁極部７ａ，７ｂ，７
ｃ，７ｄ，７ｅはすべて互いに同極になるように励磁さ
れる。

【００３４】８は軟磁性材料からなる第２のステータで
あり、第１のコイル２への通電により励磁される第２の
磁極部８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅを持ち、磁極部８
ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅは円盤形状のマグネット１
の軸方向と垂直な平面１ｆに所定の隙間をもって対向し
マグネットの半径方向でしかも内径方向に延出する櫛歯
形状する櫛歯形状の歯により構成されている。第２のス
テータ８の磁極部はその先端部がマグネットの半径方向
に延出する複数の歯、即ち櫛歯形状によって構成される
が、この延出する歯の数はマグネット１の着磁分割数ｎ
の１／２個形成され、それらが７２０／ｎ度（本実施例
では７２度）ずつ等分配置されている（本実施例では５
つ）。

【００３５】第２のステータの磁極部８ａ，８ｂ，８
ｃ，８ｄ，８ｅはマグネット１を挟んで第１のステータ
７の第１の磁極部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ に対
向する位置形成されている。

【００３６】第１のステータ７と第２のステータ８とは
磁極部とは逆側の位置即ち第１のコイルの外径を覆う７
ｆ部と８ｆ部で磁気的に連結されている。第１のコイル
２、第１のステータ７、第２のステータ８は磁気回路を
構成している。

【００３７】第１のコイル２への通電により磁極部８
ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅはすべて互いに同極になる
ように励磁される。ただし前記第１のステータ７の磁極
部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅと第２のステータ８の
磁極部８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅとは異なる極性に
励磁される。

【００３８】この構成によりステップモータの厚さを最
小限にしつつ磁極の形成が可能となる。すなわち磁極部
を軸方向と平行に延びる凹凸で形成すると、その分ステ
ップモータの厚くなってしまうが、本実施例では半径方
向に延出する櫛歯形状により磁極部を形成しているの
で、ステップモータの軸と平行方向の寸法即ち厚さを最
小限に抑えることができる。

【００３９】９は軟磁性材料からなる第３のステータで
あり、第２のコイル４への通電により励磁される第３の
磁極部９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅを持ち、磁極部９
ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅは円盤形状のマグネット１
の軸方向と垂直な平面１ｅに所定の隙間をもって対向し
マグネットの半径方向でしかも外径方向に延出する櫛歯
形状する櫛歯形状の歯により構成されている。第３のス
テータ９の磁極部はその先端部がマグネットの半径方向
に延出する複数の歯、即ち櫛歯形状によって構成される
が、この延出する歯の数はマグネット１の着磁分割数ｎ
の１／２個形成され、それらが７２０／ｎ度（本実施例
では７２度）ずつ等分配置されている（本実施例では５
つ）。コイルへの通電により磁極部９ａ，９ｂ，９ｃ，
９ｄ，９ｅはすべて互いに同極になるように励磁され
る。

【００４０】１０は軟磁性材料からなる第４のステータ
であり、第２のコイル４への通電により励磁される第４
の磁極部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅを持
ち、磁極部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅは
前記円盤形状のマグネット１の軸方向と垂直な平面１ｆ
に所定の隙間をもって対向しマグネットの半径方向に延
出する櫛歯形状する櫛歯形状の歯により構成されてい
る。第４のステータ１０の磁極部はその先端部がマグネ
ットの半径方向に延出する複数の歯、即ち櫛歯形状によ
って構成されるが、この延出する歯の数はマグネット１
の着磁分割数ｎの１／２個形成され、それらが７２０／
ｎ度（本実施例では７２度）ずつ等分配置されている
（本実施例では５つ）。

【００４１】第４のステータの磁極部１０ａ，１０ｂ，
１０ｃ，１０ｄ，１０ｅはマグネット１を挟んで第３の
ステータ９の第３の磁極部９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９
ｅに対向する位置形成されている。

【００４２】第３のステータ９と第４のステータ１０と
は磁極部とは逆側の位置即ち第２のコイルの内径を覆う
９ｆ部と１０ｆ部で磁気的に連結されている。第２のコ
イル４、第３のステータ９、第４のステータ１０は磁気
回路を構成している。

【００４３】第２のコイル４への通電により第４のステ
ータ１０の磁極部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１
０ｅはすべて互いに同極になるように励磁される。ただ
し第３のステータ９の磁極部９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，
９ｅと第４のステータ１０の磁極部１０ａ，１０ｂ，１
０ｃ，１０ｄ，１０ｅとは異なる極性に励磁される。

【００４４】この構成によりステップモータの厚さを最
小限にしつつ磁極の形成が可能となる。すなわち磁極部
を軸方向と平行に延びる凹凸で形成すると、その分ステ
ップモータの厚くなってしまうが、本実施例では半径方
向に延出する櫛歯形状により磁極部を形成しているの
で、ステップモータの軸と平行方向の寸法即ち厚さを最
小限に抑えることができる。

【００４５】第１のステータ７の第１の磁極部７ａ，７
ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅがマグネット１に対向している位
置は第３のステータ９の第３の磁極部９ａ，９ｂ，９
ｃ，９ｄ，９ｅがマグネット１に対向している位置に対
してマグネットの外周面側であり、第１の磁極部が励磁
されることで発生する電磁力が作用するマグネット上の
位置の回転中心からの距離をＲ１、前記第３の磁極部が
励磁されることで発生する電磁力が作用するマグネット
上の位置の回転中心からの距離をＲ２とすると、Ｒ１＞
Ｒ２の関係にある。第１の磁極部が円盤状のマグネット
の対向する面積Ｓ１、第３の磁極部が前記円盤状のマグ
ネットの対向する面積Ｓ２とすると、Ｓ１＜Ｓ２となる
ように設定してある。これによれば、第３の磁極部が励
磁されことで発生する電磁力は、第１の磁極部が励磁さ
れことで発生する電磁力に比べて大きくなり、（電磁
力）×（電磁力が作用する半径）の値即ち回転トルク
は、第１の磁極部が励磁されことで発生する場合と第３
の磁極部が励磁されことで発生する場合とで同じにな
り、位置出し性能の良いステッピングモータとなる。

【００４６】第１の磁極部がマグネット１の着磁面に対
向する位相と、第３の磁極部がマグネット１の着磁面に
対向する位相は（１８０／Ｎ）度即ち本実施例では１８
度ずれて構成されている。

【００４７】６は嵌合リングで、第４のステータに固定
され摺動面６ａがマグネット１の内周面部１ａと回転可
能に嵌合している。またリブ６ｂがマグネット１の１ｆ
面の位置規制をするようになっており、第２のステータ
８の第２の磁極部８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ及び第
４のステータ１０の磁極部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１
０ｄ，１０ｅとマグネット１との間隔を所定量確保す
る。

【００４８】１１は非磁性材料からなるベースで、第２
のステータ８と第４のステータ１０を磁気的に分断しつ
つそれらを固定している。

【００４９】次に、図３〜図６を参照して、図１及び図
２で説明した本発明の一実施例に係るステップモータの
動作を説明する。図３は、第１のステータ７の第１の磁
極部７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅをＮ極とし、第２の
ステータ８の第２の磁極部８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８
ｅをＳ極とし、第３のステータ９の第３の磁極部９ａ、
９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅをＳ極とし、第４のステータ１
０の第４の磁極部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１
０ｅをＮ極とするように、第１のコイル２及び第２のコ
イル４に通電して励磁した状態を示す。

【００５０】図３の状態から第１のコイル２の通電はそ
のままで、第２のコイル４への通電方向を切り替えて、
第３のステータ９の第３の磁極部９ａ、９ｂ、９ｃ、９
ｄ、９ｅをＮ極、第４のステータ１０の第４の磁極部１
０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅをＳ極となるよ
うに励磁する。これにより、マグネット１は反時計方向
に１８度回転し、図４に示す状態になる。

【００５１】次に、第１のコイル２への通電を反転させ
て、第１のステータ７の第１の磁極部７ａ、７ｂ、７
ｃ、７ｄ、７ｅをＳ極とし、第２のステータ８の第２の
磁極部８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅをＮ極となるよう
に励磁する。これにより、マグネット１は反時計方向に
更に１８度回転し、図５に示す状態になる。

【００５２】次に、第２のコイル４への通電を反転させ
て、第３のステータ９の第３の磁極部９ａ、９ｂ、９
ｃ、９ｄ、９ｅをＳ極とし、第４のステータ１０の第４
の磁極部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅをＮ
極となるように励磁する。これにより、マグネット１は
反時計方向に更に１８度回転し、図６に示す状態にな
る。

【００５３】以後、このように第１のコイル２及び第２
のコイル４への通電方向を順次切り換えていくことによ
り、ロータであるマグネット１は通電位相に応じた位置
へと回転していくことになる。

【００５４】また、第２のステータ８の第２の磁極部８
ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅと第４のステータの１０の
第４の磁極部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ
に対向している円盤状形状のマグネット１の面１ｆは必
ずしも着磁されている必要はない。

【００５５】しかしながら、円盤形状のマグネット１の
面１ｆが１ｅ面とは逆の極性に分割着磁されていればよ
り一層出力は増す。

【００５６】ここで、このような構成のステップモータ
が、高出力で超小型化になる上で最適な構成であること
について述べる。本実施例のアクチュエータの基本構成
について述べると、第１にマグネットを中空の円盤形状
に形成していること。第２にマグネットの回転中心の仮
想軸に対して垂直方向の面が仮想軸を中心とする角度方
向に分割して異なる極に交互に着磁していること。第３
にマグネットの外周面の外側と内周面の内側でかつ軸方
向に関して重なるようにそれぞれコイルを同軸上に配置
していること。第４にそれらのコイルにより励磁される
第１の磁極、第２の磁極、第３の磁極、第４の磁極をそ
れぞれ円盤形状のマグネットの軸方向と垂直な面即ち円
盤形状の平面に対向させていること。第５に第１の磁極
部を半径方向に延出する櫛歯により構成していること。
このアクチュエータの軸方向に関する寸法即ち厚さは、
円盤形状のマグネットの厚さに対してステータの磁極を
対向させるだけの厚さがあればよく、このためアクチュ
エータの厚さは、マグネット或いはコイルの厚さによっ
て決まるので、マグネット及びコイルの径と高さをそれ
ぞれ非常に小さくすればアクチュエータを超小型にする
ことができる。またコイル２への通電により発生する磁
束は第１の磁極部と第２の磁極部との間にあるマグネッ
トを横切るので効果的に作用する。

【００５７】第１の磁極部、第２の磁極部、第３の磁極
部、第４の磁極部は半径方向に延出する櫛歯形状により
構成されるため、軸方向への凹凸により構成されるもの
に比べて軸方向に関する寸法は小さく構成できる。これ
により、非常に薄型の円盤形状のアクチエータとするこ
とができる。

【００５８】ベース１１の中心に開口部を設け、マグネ
ット１に連結して不図示のシャッタ羽根を開閉させるよ
うにすれば、ベース１１の開口部の通過光量を制御する
シャッタ装置にすることができる。また、その時のシャ
ッタ装置の光軸と平行方向に関する寸法即ち厚さ方向に
関する寸法は、第１のステータ７の第１の磁極部７ａ、
７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ或いは第３のステータ９の第３
の磁極部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅと、マグネット
１の厚さと、第２のステータ８の第２の磁極部８ａ，８
ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ或いは第４のステータ１０の第４
の磁極部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅとで
決まるため非常に小さく構成でき、シャッタ装置の近く
まで他の構造物を配置可能となる。

【００５９】以上により、シャッタ装置に応用した場合
に有効な、出力が高く、かつ安価で小型のステップモー
タを提供することができる。

【００６０】（第２の実施例）図７は第２の実施例を示
す図であり、ベースを廃止し、第１の実施例における第
２ステータと第４ステータを同一部材で形成している。
１２は軟磁性材料からなる第５ステータで、平板形状に
切欠き穴により平面的な形状の第２の磁極部１５ａ，１
５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅと第４の磁極部１５ｆ，
１５ｇ，１５ｈ，１５ｉ，１５ｊが形成されている。こ
れも磁極が軸方向への凹凸により構成されるものに比べ
て軸方向に関する寸法は小さく構成できる。

【００６１】第５のステータ１５の第２の磁極部１５
ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅはマグネット１を
挟んで第１のステータ７の第１の磁極部７ａ、７ｂ、７
ｃ、７ｄ、７ｅに対向する位置に形成されており、第５
のステータの第４の磁極部１部１５ｆ，１５ｇ，１５
ｈ，１５ｉ，１５ｊはマグネット１を挟んで第３のステ
ータ９の第３の磁極部部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ
に対向する位置に形成されている。また第１のステータ
７と第５のステータ１５とは磁極部とは逆側の位置即ち
第１のコイル２の外径を覆う７ｆ部と１５ｋ部で磁気的
に連結されている。また第３のステータ９と第５のステ
ータ１５とは磁極部とは逆側の位置即ち第２のコイル４
の内径を覆う９ｆ部と１５ｍ部で磁気的に連結されてい
る。

【００６２】第５のステータ１５の第２の磁極部１５
ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅと第４の磁極部１
５ｆ，１５ｇ，１５ｈ，１５ｉ，１５ｊとの間で磁束の
通過をできるだけ少なくするために、第２の磁極部１５
ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅと第４の磁極部１
５ｆ，１５ｇ，１５ｈ，１５ｉ，１５ｊとの間の接続形
状はなるべく細い形状にしてその間の磁気抵抗を大きく
している。

【００６３】これによれば第１の実施例と同様の効果を
得つつ、ベースが不要になるので更に薄型でコストの安
いステップモータとすることができる。

【００６４】（第３の実施例）図８は第３の実施例を示
す図であり、ベースを廃止し、第１の実施例における第
２ステータと第４ステータを同一部材で形成し、更に第
２磁極部と第４磁極部を切欠きによる形状で構成せず、
単なる平板形状で構成している。１６は軟磁性材料から
なる第６のステータである。

【００６５】第１のステータ７の第１の磁極部７ａ、７
ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅは上に述べた櫛歯形状で構成され
ているため、第１のステータ７の第１の磁極部７ａ、７
ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅと第６のステータ１６の間を通過
する磁束は櫛歯状の第１のステータ７の第１の磁極部７
ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅと該第１のステータ７の第
１の磁極部７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅの形状を第６
のステータ１６の平板形状上に投影した位置との間を通
過する。そのため第１のステータ７の第１の磁極部７
ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅに対向するもう一つの磁極
である第６のステータ１６の形状は単なる平板形状形状
のままでもよいのである。

【００６６】同様に第３のステータ９の第３の磁極部部
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅは上に述べた櫛歯形状で
構成されているため、第３のステータ９の第３の磁極部
部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅと第６のステータ１６
の間を通過する磁束は櫛歯状の第３のステータ９の第３
の磁極部部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅと該第３のス
テータ９の第３の磁極部部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９
ｅの形状を第６のステータ１６の平板形状上に投影した
位置との間を通過する。そのため第３のステータ９の第
３の磁極部部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅに対向する
もう一つの磁極である第６のステータ１６の形状は単な
る平板形状形状のままでもよいのである。これによれば
第６のステータは第１の実施例、第２の実施例に比べ製
造は容易になり更にコストが安くなる。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本出願に係る第１
乃至第４の発明によれば、ステップモータの軸方向の長
さは円盤状のマグネット厚さと厚さ方向に対向する磁極
部で決められ、ステップモータの軸と平行方向に関する
寸法は非常に小さくできる。また、第１のコイルにより
発生する磁束は第１の磁極と第２の磁極との間にあるマ
グネットを横切るので効果的に作用する。第２のコイル
により発生する磁束は第３の磁極と第４の磁極との間に
ある マグネットを横切るので効果的に作用し高出力な
モータとすることができる。

【００６８】また、本出願にかかる第２の発明によれ
ば、上記効果に加え、前記第２の磁極部と前記第４の磁
極部が同一部材からなるので、前記第２の磁極部と前記
第４の磁極部が同一部材であることからコストが安く、
また前記第２の磁極部と前記第４の磁極部の位相あわせ
の必要がないので組み立てが容易でコストが安いステッ
ピングモータとすることができる。

【００６９】また、本出願にかかる第３の発明によれ
ば、前記第１の磁極部は前記円盤状のマグネットの対向
する位置は前記第３の磁極部が前記円盤状のマグネット
の対向する位置に対して外径側であり、前記第１の磁極
部は前記円盤状のマグネットの対向する面積Ｓ１、前記
第３の磁極部は前記円盤状のマグネットの対向する面積
Ｓ２とすると、Ｓ１＜Ｓ２とするものである。前記第１
の磁極部が励磁されることで発生する電磁力が作用する
マグネット上の位置の回転中心からの距離をＲ１、前記
第３の磁極部が励磁されることで発生する電磁力が作用
するマグネット上の位置の回転中心からの距離をＲ２と
すると、Ｒ１＞Ｒ２の関係にあるから、上記Ｓ１、Ｓ２
をＳ１＜Ｓ２の関係とすることで、第１の磁極部が励磁
されることで発生する回転トルクと第３の磁極部が励磁
されることで発生する回転トルクとは、ほぼ同じになり
位置出し性能の良いステッピングモータとすることがで
きる。

【００７０】また、本出願にかかる第４の発明によれ
ば、前記第１の磁極部或いは前記第３の磁極部は前記円
盤形状のマグネットの軸方向と垂直な平面に所定の隙間
をもって対向しマグネットの半径方向に延出する櫛歯形
状する櫛歯形状の歯により構成しているので、磁極部が
マグネットの着磁面方向への凹凸により構成されるもの
に比べてステッピングモータの軸と平行方向に関する寸
法は小さく構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る第１の実施例のステッピン
グモータの分解斜視図である。

【図２】図２は図１に示すステッピングモータの組み立
て完成状態の軸方向断面図である。

【図３】図３はステップモータのマグネットの回転動作
説明図である。

【図４】図４はステップモータのマグネットの回転動作
説明図である。

【図５】図５はステップモータのマグネットの回転動作
説明図である。

【図６】図６はステップモータのマグネットの回転動作
説明図である。

【図７】図７は本発明に係る第２の実施例の斜視図であ
る。

【図８】図８は本発明に係る第３の実施例の斜視図であ
る。

【図９】図９は従来のステップモータの断面図である。

【図１０】図１０は従来のステップモータのステータの
様子を示す断面図である。

【図１１】図１１は従来のブラシレスモータの一例を示
す斜視図である。

【図１２】図１２は従来のブラシレスモータの一例を示
す断面図である。

【符号の説明】

１ ・・・ マグネット １ｅ ・・・ 着磁部 ２ ・・・ 第１のコイル ３ ・・・ ボビン ４ ・・・ 第２のコイル ５・・・・ボビン ６・・・・嵌合リング ７・・・・第１のステータ ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ ・・・第１の磁極部 ８・・・・第２のステータ ８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ ・・・第２の磁極部 ９・・・・第３のステータ ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ ・・・第３の磁極部 １０・・・・第４のステータ １０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ ・・・第４
の磁極部 １１・・・・ベース １５・・・・第５のステータ １６・・・・第６のステータ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中空円盤形状に形成され中心の仮想軸に対
   して直交する第１の平面と同じく仮想軸に対して直交す
   る第２の平面と外周面と内周面からなり、その中心を回
   転中心として回転可能に保持されるとともに少なくとも
   回転中心の仮想軸に対して垂直方向の面が該仮想軸を中
   心とする角度方向に分割して異なる極に交互に着磁され
   たマグネットと、 該マグネットの外周面の外側に配置された第１のコイ
   ル、前記マグネットの内周面の内側に配置された第２の
   コイルと、 中空円盤形状に形成された前記マグネットの回転中心の
   仮想軸に対して垂直方向の面の一方の面に対向し前記第
   １のコイルにより励磁される第１の磁極部と、 前記マグネットの回転中心の仮想軸に対して垂直方向の
   面の他の一方の面に対向し前記第１のコイルにより励磁
   される第２の磁極部と、 中空円盤形状に形成された前記マグネットの回転中心の
   仮想軸に対して垂直方向の面の一方の面に対向し前記第
   ２のコイルにより励磁される第３の磁極部と、 前記マグネットの回転中心の仮想軸に対して垂直方向の
   面の他の一方の面に対向し前記第２のコイルにより励磁
   される第４の磁極部と、 からなることを特徴とするステッピングモータ。
2. 【請求項２】請求項１記載のステッピングモータにおい
   て、前記第２の磁極部と前記第４の磁極部が同一部材か
   らなることを特徴とするステッピングモータ。
3. 【請求項３】請求項１記載のステッピングモータにおい
   て、前記第１の磁極部は前記円盤状のマグネットの対向
   する位置は前記第３の磁極部が前記円盤状のマグネット
   の対向する位置に対して外周面側であり、前記第１の磁
   極部は前記円盤状のマグネットの対向する面積Ｓ１、前
   記第３の磁極部は前記円盤状のマグネットの対向する面
   積Ｓ２とすると、Ｓ１＜Ｓ２であることを特徴とするス
   テッピングモータ。
4. 【請求項４】請求項１、２、３記載のステッピングモー
   タにおいて、前記第１の磁極部或いは前記第３の磁極部
   は前記円盤形状のマグネットの軸方向と垂直な平面に所
   定の隙間をもって対向しマグネットの半径方向に延出す
   る櫛歯形状する櫛歯形状の歯により構成されることを特
   徴とするステッピングモータ。