JP2003333820A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロータの軸方向の寸法が小さく、高出力、且
つ安価な構造のアクチュエータとする。 【解決手段】 円周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１と、マグネットの外径の外側およ
び内径の内側に巻回されて配置される第１、第２のコイ
ル２，４と、前記第１、第２のコイルによりそれぞれ励
磁される複数の磁極部を有する第１、第２のステータ
７，８とを有し、前記第１のステータに、前記外周側の
磁極部７ａ,７ｃ，７ｅ，７ｇの先端と前記内周側の磁
極部７ｉ、７ｋ，７ｍ，７ｏの先端とを一体につなぐ複
数のつなぎ部７ｑ〜７ｔを、前記第２のステータに、前
記外周側の磁極部８ｂ，８ｄ，８ｆ，８ｈの先端と前記
内周側の磁極部８ｊ，８ｌ，８ｎ，８ｐの先端とを一体
につなぐ複数のつなぎ部８ｑ〜８ｔを、それぞれ具備
し、前記各複数のつなぎ部のそれぞれの位相をずらした
構成にする。

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
のアクチェエータに関するものである。

【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挙げられる。この種のブラシ
レスタイプのモータにおいて、駆動回路を単純化したも
のとして、以下に記載する永久磁石を用いたステッピン
グモータがある。ステッピングモータは、例えば銀塩カ
メラのシャッタや絞り調節機構、あるいは、デジタルカ
メラのシャッタ機構に使用される。

【０００３】これらの機構は撮影レンズに組み込まれ、
撮影レンズを小型化しようとすると、ステッピングモー
タはレンズの周囲に配置されるよりは、レンズの前後に
配置されるほうが都合が良い。したがってステッピング
モータのロータの回転軸方向の寸法を小さくすることが
できれば、撮影レンズの小型化に寄与できる。

【０００４】軸方向に短い薄型のモータとしては、例え
ば特開平７−２１３０４１号公報や特開２０００−５０
６０１号公報等で提案されている、図１１、図１２に示
すようなものがある。

【０００５】このモータは、図１１に示すように、複数
のコイル（３０１，３０２，３０３）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ように配置されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１１
に示す上記従来の薄型のステッピングモータは、コイル
から発生する磁束は図１２中の矢印で示すようにナグネ
ットに向かって流れない磁束もあるため完全には有効に
マグネットに作用せず、又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該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。

【０００７】また、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、該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。又コイルと
マグネットが回転軸方向に重ねて配置されているため、
該モータをシャッタや絞り調整機構に用いた場合、該モ
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。

【０００８】一般的に高トルクの発生するモータにする
為にはマグネットとステータの間で大きな電磁力を発生
させる必要があり、基本的にマグネットとステータの配
置する間隔をできる限り近接させなければならず、マグ
ネットの高い磁束密度を安定して得られるような設計が
必須である。薄型モータを設計する場合にもこの点は必
須条件であるが、相対的に小さいスペースの中ではマグ
ネットやステータなどの部品の平面性によっては最適な
間隔を確保することが難しくなってしまい、最悪の場合
は両者が接触して回転負荷が増大したり、所定の回動ト
ルクも発生しないなどの問題が発生する虞があった。

【０００９】このように薄型モータにおいては、マグネ
ットとステータの間隔の確保の問題は部品の生産性とモ
ータの仕様のバランスを考慮する重要かつ困難な課題で
あった。

【００１０】（発明の目的）本発明の目的は、ロータの
軸方向の寸法が小さく、高出力、且つ安価な構造のアク
チュエータを提供しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、中空円盤形状に形成され
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、回転中心の仮想軸に対して垂直方向の面が該仮想軸
を中心とする円周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、該マグネットの外径の外側に巻回
されて配置される第１のコイルと、前記マグネットの内
径の内側に巻回されて配置される第２のコイルと、前記
マグネットの前記仮想軸に対し垂直方向の一方の面の外
周側と内周側に所定の空隙を持って対向しかつ円周方向
に隣接して配置され、前記第１および第２のコイルによ
りそれぞれ励磁される複数の磁極部を有する第１のステ
ータと、前記マグネットの前記仮想軸に対して垂直方向
の他方の面の外周側と内周側に所定の空隙を持って対向
してかつ円周方向に隣接して配置され、前記第１および
第２のコイルによりそれぞれ励磁される複数の磁極部を
有し、前記第１のステータの外周端と内周端でそれぞれ
連結される第２のステータとを有するアクチュエータで
あって、前記第１のステータに、前記外周側の磁極部の
先端と径方向で対向する前記内周側の磁極部の先端とを
一体につなぐ複数のつなぎ部を具備し、前記第２のステ
ータに、前記外周側の磁極部の先端と径方向で対向する
前記内周側の磁極部の先端とを一体につなぐ複数のつな
ぎ部を具備し、前記第１のステータの前記複数のつなぎ
部と前記第２のステータの前記複数のつなぎのそれぞれ
の位相をずらしたアクチュエータとするものである。

【００１２】同じく上記目的を達成するために、請求項
２に記載の発明は、中空円盤形状に形成されその中心を
回転中心として回転可能に保持されるとともに、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
る円周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、該マグネットの外径の外側に巻回されて配置
されるコイルと、前記マグネットの前記仮想軸に対して
垂直方向の一方の面に所定の空隙を持って対向しかつ円
周方向に隣接して配置され、前記コイルにより励磁され
る複数の磁極部を有する第１のステータと、前記マグネ
ットの前記仮想軸に対して垂直方向の他方の面に所定の
空隙を持って対向しかつ円周方向に隣接して配置され、
前記コイルにより励磁される複数の磁極部を有し、前記
第１のステータの外周端で連結される第２のステータと
を有するアクチュエータであって、前記第１のステータ
に、隣接する前記磁極部と磁極部の間を一体につなぐ複
数のつなぎ部を具備し、前記第２のステータに、隣接す
る前記磁極部と磁極部の間を一体につなぐ複数のつなぎ
部を具備し、前記第１のステータの前記複数のつなぎ部
と前記第２のステータの前記複数のつなぎ部のそれぞれ
の位相をずらしたアクチュエータとするものである。

【００１３】同じく上記目的を達成するために、請求項
３に記載の発明は、中空円盤形状に形成されその中心を
回転中心として回転可能に保持されるとともに、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
る円周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、該マグネットの内径の内側に巻回されて配置
されるコイルと、前記マグネットの前記仮想軸に対して
垂直方向の一方の面に所定の空隙を持って対向しかつ円
周方向に隣接して配置され、前記コイルにより励磁され
る複数の磁極部を有する第１のステータと、前記マグネ
ットの前記仮想軸に対して垂直方向の他方の面に所定の
空隙を持って対向しかつ円周方向に隣接して配置され、
前記コイルにより励磁される複数の磁極部を有し、前記
第１のステータの内外周端で連結される第２のステータ
とを有するアクチュエータであって、前記第１のステー
タに、隣接する前記磁極部と磁極部の間を一体につなぐ
複数のつなぎ部を具備し、前記第２のステータに、隣接
する前記磁極部と磁極部の間を一体につなぐ複数のつな
ぎ部を具備し、前記第１のステータの前記複数のつなぎ
部と前記第２のステータの前記複数のつなぎ部のそれぞ
れの位相をずらしたアクチュエータとするものである。

【００１４】同じく上記目的を達成するために、請求項
４に記載の発明は、中空円盤形状に形成されその中心を
回転中心として回転可能に保持されるとともに、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
る円周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、該マグネットの外径の外側に巻回されて配置
される第１のコイルと、前記マグネットの内径の内側に
巻回されて配置される第２のコイルと、前記マグネット
の回転中心の仮想軸に対し垂直方向の一方の面の外周側
と内周側に所定の空隙を持って対向しかつ円周方向に隣
接して配置され、第１および第２のコイルによりそれぞ
れ励磁される複数の磁極部を有する第１のステータと、
前記マグネットの前記仮想軸に対して垂直方向の他方の
面の外周側と内周側に所定の空隙を持って対向しかつ円
周方向に隣接して配置され、前記第１および第２のコイ
ルによりそれぞれ励磁される複数の磁極部を有し、前記
第１のステータの外周端と内周端でそれぞれ連結される
第２のステータとを有するアクチュエータであって、前
記第１のステータに、隣接する前記外周側の磁極部と磁
極部の間を一体につなぐ複数のつなぎ部、および、隣接
する前記内周側の磁極部と磁極部の間を一体につなぐ複
数のつなぎ部を具備し、前記第２のステータに、隣接す
る前記外周側の磁極部と磁極部の間を一体につなぐ複数
のつなぎ部、および、隣接する前記内周側の磁極部と磁
極部の間を一体につなぐ複数のつなぎ部を具備し、前記
第１のステータの前記外周側と内周側の複数のつなぎ部
と前記第２のステータの外周側と内周側の前記複数のつ
なぎ部が前記仮想軸方向から見て重ならないに、それぞ
れの位相をずらしたアクチュエータとするものである。

【００１５】

【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。

【００１６】図１〜図７は本発明の実施の第１の形態に
係るアクチュエータ（ステッピングモータ）を示す図で
あり、詳しくは、図１はアクチュエータの分解斜視図、
図２は図１に示すアクチュエータの組み立て完成状態の
軸方向の断面図、図３はステータのみを組み立てたアク
チュエータの上面図である。また、図４、図５、図６、
図７はステッピングモータのマグネットの回転動作につ
いて説明する為の図である。

【００１７】図１から図７において、１は中空円盤形状
（軸中心部分が空けられた円盤形状（＝薄型のリング形
状）を意味する）に形成されたロータであるマグネット
であり、回転の中心を仮想軸とすると、該仮想軸に対し
て直交する第１の平面（１ｅ面）、同じく仮想軸に対し
て直交する第２の平面（１ｆ面）、外周面および内周面
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１ｅ面が該仮想軸を中心とする円周方向（角度
方向）に分割され異なる極に交互に着磁（詳細は後述）
される。図１、図４に示すように、該マグネット１は１
ｅ面が回転中心の仮想軸を中心とする円周方向にｎ分割
（この実施の形態では１６分割）され、Ｓ極とＮ極が交
互に着磁されている。

【００１８】なお、前記マグネット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。

【００１９】前記マグネット１は射出成形により形成さ
れたプラスチックマグネット材料により成る。マグネッ
ト１は非常に単純な形状であるため加工が容易であり、
小さく形成するのに適している。したがって、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は後述の軸受け
６の嵌合部６ｂに嵌合して固定される。

【００２０】上記のようにマグネット１は射出成形によ
り形成されたプラスチックマグネットから成るため、嵌
合部１ａもマグネット材料で一体成形でき、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、品質を向上させることができる。

【００２１】前記マグネット材料は、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
ー材との混合物であり、こ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。従って、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、８００Ｋｇｆ／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中空円盤形状に
形成することが可能となる。

【００２２】上記のように中空円盤形状に形成すること
で、後述の第１ステータ７の外周側の磁極部とマグネッ
ト１の１ｅ面との間隔ｄ１、第１ステータ７の内周側の
磁極部とマグネット１の１ｆ面との間隔ｄ２を短く設定
することができ、その間の磁気抵抗を小さくした磁気回
路とすることができる。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。

【００２３】２は円筒かつ扁平形状の第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。該第１のコイル２は前記マグネット１の外径（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
されており、よって、該第１のコイル２の軸方向の長さ
は前記マグネット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。

【００２４】４は円筒かつ扁平形状の第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。該第２のコイル４は前記マグネット１の内径（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
されており、よって、該第２のコイル４の軸方向の長さ
は前記マグネット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。

【００２５】ボビン５のリブ５ａ，５ｂはマグネット１
に接合された軸受け６の内側の摺動面６ｄに当接し（図
２参照）、滑らかに回転可能な回転の中心位置規制をす
るようになっている。

【００２６】６は軸受けであり、非常に円滑な摺動性の
良い材料、例えばプラスチックであればポリアセタール
やテフロン（登録商標）、フッ素系樹脂等で作られてい
る。この軸受け６により、マグネット１は金属である磁
極部の間に配置されていても円滑に回転を行うことがで
きる。また、磁極部の仕上げによっては前記マグネット
１に一体に成型した該マグネット１の上下面からそれぞ
れ突出したリブであってもかまわない。一方で球軸受け
などを用いて更なる摺動摩擦の低減を図ってもよい。軸
方向の位置、即ち第１のステータ７とマグネット１の間
隔ｄ１、及び、第２のステータ８とマグネット１の間隔
ｄ２は、軸受け６の上側の摺動面６ａと下側の摺動面６
ｃの高さによってモータトルク発生に重要なマグネット
とステータの間隔を安定して確保し、常に最適な所定量
である間隔ｄ１，ｄ２を確保する。

【００２７】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
ステータ７の外周側の磁極部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，
７ｅ，７ｆ，７ｇ，７ｈ（図１、図４参照）を持ち、該
磁極部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆ，７ｇ，７
ｈは前記円盤形状のマグネット１の軸方向と垂直な平面
である１ｅ面に所定の間隔ｄ１をもって対向し、マグネ
ット１の半径方向でしかも内径方向に延出する平板の櫛
歯形状の歯により構成されている。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（この実施の形態では４５度）ずつ
等分配置されている（この実施の形態では８個）。第１
のコイル２への通電により、磁極部７ａ，７ｂ，７ｃ，
７ｄ，７ｅ，７ｆ，７ｇ，７ｈはすべて互いに同極にな
るように励磁される。

【００２８】第１のステータ７の内周側の磁極部７ｉ，
７ｊ，７ｋ，７ｌ，７ｍ，７ｎ，７ｏ，７ｐ（図１、図
４参照）は第２のコイル４への通電により励磁され、該
磁極部７ｉ，７ｊ，７ｋ，７ｌ，７ｍ，７ｎ，７ｏ，７
ｐは前記円盤形状のマグネット１の軸方向と垂直な平面
である１ｆ面に所定の間隔ｄ２をもって対向し、マグネ
ット１の半径方向でしかも外径方向に延出する櫛歯形状
の歯により構成されている。

【００２９】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
（この実施の形態では４５度）ずつ等分配置されている
（この実施の形態では８個）。第２のコイル４への通電
により、磁極部７ｉ，７ｊ，７ｋ，７ｌ，７ｍ，７ｎ，
７ｏ，７ｐはすべて互いに同極になるように励磁され
る。

【００３０】つなぎ部７ｑ，７ｒ，７ｓ，７ｔ（図１、
図３参照）は、第１のステータ７の外周側の磁極部先端
と径方向で対向する内周側の磁極部先端を細い橋形状で
つないでいる。これにより、第１のステータ７の外周側
と内周側が一体になり、プレス加工などによる加工時の
悪影響を防ぐことができる。この実施の形態では充分な
つなぎ部の数として磁極の２つに一つに設けている。

【００３１】また、つなぎ部を有する磁極部、たとえば
７ａと７ｉをつなぐつなぎ部７ｑにより磁極部７ａと７
ｉの先端高さ精度は維持されるのは勿論だが、隣接する
磁極、たとえば７ｂ，７ｊも相対差としての変形量は減
少することになる。これはその他のり磁極部についても
同様である。

【００３２】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
ステータ８の外周側の磁極部８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，
８ｅ，８ｆ，８ｇ，８ｈ（図１参照）を持ち、該磁極部
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ，８ｇ，８ｈは前
記円盤形状のマグネット１の軸方向と垂直な平面である
１ｆ面に所定の間隔ｄ２をもって対向し、マグネット１
の半径方向でしかも外径方向に延出する櫛歯形状の歯に
より構成されている。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（この実施の形態では４５度）ずつ等分配置され
ている（この実施の形態では８個）。

【００３３】前記第２のステータ８の外周側の磁極部８
ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ，８ｇ，８ｈは、マ
グネット１を挟んで前記第１のステータ７の外周側の磁
極部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆ，７ｇ，７ｈ
に対向する位置、つまり同位相となるように形成されて
いる。

【００３４】前記第１のステータ７と前記第２のステー
タ８は、第２のステータ８の最外周８ｕ部で磁気的に連
結されて、第１のコイル２、第１のステータ７の外周側
の磁極部７ａ〜７ｈ、第２のステータ８の外周側の磁極
部８ａ〜８ｈは磁気回路を構成している。

【００３５】第１のコイル２への通電により、磁極部８
ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ，８ｇ，８ｈはすべ
て互いに同極になるように励磁され、前記第１のステー
タ７の外周側の磁極７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７
ｆ，７ｇ，７ｈは前記第２のステータ８の外周側の磁極
部８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ，８ｇ，８ｈと
は異なる極性に励磁される。

【００３６】第２のステータ８の内周側の磁極部８ｉ，
８ｊ，８ｋ，８ｌ，８ｍ，８ｎ，８ｏ，８ｐ（図１参
照）は、第２のコイル４への通電により励磁され、該磁
極部８ｉ，８ｊ，８ｋ，８ｌ，８ｍ，８ｎ，８ｏ，８ｐ
は前記円盤形状のマグネット１の軸方向と垂直な平面で
ある１ｆ面に所定の間隔ｄ２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の歯により構成されてい
る。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（この実施
の形態では、４５度）ずつ等分配置されている（この実
施の形態では８個）。

【００３７】第２のステータ８の内周側の磁極部８ｉ，
８ｊ，８ｋ，８ｌ，８ｍ，８ｎ，８ｏ，８ｐは、マグネ
ット１を挟んで第１のステータ７の内周側の磁極部７
ｉ，７ｊ，７ｋ，７ｌ，７ｍ，７ｎ，７ｏ，７ｐ に対
向する位置、つまり同位相となるように形成されてい
る。

【００３８】また、前記第１のステータ７と前記第２の
ステータ８は、該第２のステータ８の最内周８ｖ部で磁
気的に連結されている。よって、第２のコイル４、第１
のステータ７の内周側の磁極部７ｉ〜７ｐ、第２のステ
ータ８の内周側の磁極部８ｉ〜８ｐは磁気回路を構成し
ている。

【００３９】第２のコイル４への通電により、第１のス
テータ７の内周側の磁極部７ｉ，７ｊ，７ｋ，７ｌ，７
ｍ，７ｎ，７ｏ，７ｐはすべて互いに同極になるように
励磁され、前記第１のステータ７内周側の磁極部７ｉ，
７ｊ，７ｋ，７ｌ，７ｍ，７ｎ，７ｏ，７ｐと前記第２
のステータ８の内周側の磁極部８ｉ，８ｊ，８ｋ，８
ｌ，８ｍ，８ｎ，８ｏ，８ｐとは異なる極性に励磁され
る。

【００４０】つなぎ部８ｑ，８ｒ，８ｓ，６ｔ（図１、
図３参照）は、第２のステータ８の外周側の磁極部先端
と径方向で対向する内周側の磁極部先端を細い橋形状で
つないでいる。これにより、第２のステータ８の外周側
と内周側が一体になり、プレス加工などによる加工時の
悪影響を防ぐことができる。本実施の形態では、充分な
つなぎ部の数として磁極の２つに一つに設けている。

【００４１】また、つなぎ部を有する磁極部、たとえば
８ｂと８ｊをつなぐつなぎ部８ｑにより磁極部８ｂと８
ｊの先端高さ精度は維持されるのは勿論だが、隣接する
磁極、たとえば８ａ，８ｉも相対差としての変形量は減
少することになる。これはその他の磁極部についても同
様である。

【００４２】ここで、前記第１のステータ７と前記第２
のステータ８の各々の磁極部は磁気回路的に損失が無い
ように完全に対向していなければならない。そこで、各
ステータの内周側と外周側をつなぐ磁極部は、その面積
を小さくすることで磁気抵抗を大きくし、ステータ７，
８とコイルとで形成する磁気回路の磁束の流れに与える
影響を小さく抑えている。

【００４３】さらに磁気抵抗を大きくし、磁束の乱れを
防ぐため、磁極部間に設けてあるつなぎ部の位相をずら
している。

【００４４】すなわち、図３に示すように、第１のステ
ータ７のつなぎ部７ｑ, ７ｒ, ７ｓ, ７ｔと第２のステ
ータ８のつなぎ部８ｑ, ８ｒ, ８ｓ, ８ｔは軸方向から
見て完全に重ならなように、ここではマグネットに着磁
された極数をｎとすると（３６０×２／ｎ）だけずらし
てある。

【００４５】前記第１のステータ７の外周側の磁極部が
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
１上の位置の回転中心からの距離をＲ１、前記第１のス
テータ７の内周側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１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。

【００４６】前記第１のステータ７の外周側の磁極部が
前記円盤状のマグネット１の対向する面積をＳ１、前記
第１のステータ７の内周側の磁極部が前記円盤状のマグ
ネット１に対向する面積をＳ２とすると、「Ｓ１＜Ｓ
２」となるように設定してある。

【００４７】そのため、第１のステータ７の内周側の磁
極部が励磁されことで発生する電磁力は、該第１のステ
ータ７の外周側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のステータ
７の外周側の磁極部が励磁されことで発生する場合と該
第１のステータ７の内周側の磁極部が励磁されことで発
生する場合とで同じになるように設定してある。これに
より、位置出し性能の良いアクチュエータとなる。

【００４８】第１のステータ７がマグネット１の着磁面
に対向する位相と、第１のステータ７の内周側の磁極部
がマグネット１の着磁面に対向する位相は（１８０／
Ｎ）度、即ち本実施の形態では11.25 度ずれて構成され
ている。

【００４９】次に、図４〜図７を参照して、図１、図２
及び図３で説明した本発明の実施の第１の形態に係るス
テッピングモータの動作について説明する。

【００５０】図４は、第１のステータ７の外周側の磁極
部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆ，７ｇ，７ｈを
Ｎ極とし、第２のステータ８の外周側の磁極部８ａ，８
ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ，８ｇ，８ｈをＳ極とし、
第１のステータ７の内周側の磁極部７ｉ，７ｊ，７ｋ，
７ｌ，７ｍ，７ｎ，７ｏ，７ｐをＳ極とし、第２のステ
ータ８の内周側の磁極部８ｉ，８ｊ，８ｋ，８ｌ，８
ｍ，８ｎ，８ｏ，８ｐ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。

【００５１】この時、第１のステータ７の外周側の磁極
部と内周側の磁極部をつなぐつなぎ部７ｑ，７ｒ，７
ｓ，７ｔは磁極部の面積に比べて十分に小さいので、外
周側の磁極部と内周側の磁極部で発生する磁気回路に影
響を及ぼすことはほとんどない。

【００５２】同様に、第２のステータ８の外周側の磁極
部と内周側の磁極部をつなぐつなぎ部８ｑ，８ｒ，８
ｓ，８ｔも外周側の磁極部と内周側の磁極部で発生する
磁気回路に影響を及ぼすことはほとんどない。

【００５３】図４の状態から第１のコイル２への通電は
そのままで、第２のコイル４への通電方向を切り換え
て、第１のステータ７の内周側の磁極部７ｉ，７ｊ，７
ｋ，７ｌ，７ｍ，７ｎ，７ｏ，７ｐをＮ極、第２のステ
ータ８の内周側の磁極部８ｉ，８ｊ，８ｋ，８ｌ，８
ｍ，８ｎ，８ｏ，８ｐ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11.25 度回転
し、図５に示す状態になる。

【００５４】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の外周側の磁極部７ａ，７ｂ，７
ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆ，７ｇ，７ｈをＳ極とし、第２の
ステータ８の外周側の磁極部８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，
８ｅ，８ｆ，８ｇ，８ｈ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11.25度
回転し、図６に示す状態になる。

【００５５】次に、第２のコイル４への通電を反転させ
て、第１のステータ７の内周側の磁極部７ｉ，７ｊ，７
ｋ，７ｌ，７ｍ，７ｎ，７ｏ，７ｐをＳ極とし、第２の
ステータ８の内周側の磁極部８ｉ，８ｊ，８ｋ，８ｌ，
８ｍ，８ｎ，８ｏ，８ｐ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11.25度
回転し、図７に示す状態になる。

【００５６】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。

【００５７】なお、第２のステータ８の外周側の磁極部
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ，８ｇ，８ｈと該
第２のステータ８の内周側の磁極部８ｉ，８ｊ，８ｋ，
８ｌ，８ｍ，８ｎ，８ｏ，８ｐに対向している前記円盤
状形状のマグネット１の１ｆ面は必ずしも着磁されてい
る必要はないが、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。

【００５８】上述の実施の第１の形態によれば、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、各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、つまりステッピングモータの軸方向の長さ
は、円盤状のマグネット１の厚さと該マグネット１を挟
んで対向する複数の磁極部やつなぎ部を有する第１、第
２のステータ７，８で決めることができ、ステッピング
モータの軸と平行方向に関する寸法を非常に小さくでき
る。磁極部の形状が径方向に延出した櫛歯状であるた
め、軸方向への凹凸により構成される磁極部に比べて軸
方向に関する寸法（ロータの軸方向の寸法）を小さく構
成できる。

【００５９】また、第１のコイル２により発生する磁束
は、ステータ７，８の一方のステータの外周側の磁極部
から、他方のステータの対向位置にある磁極部に向かっ
て流れるため、このステ−タ７，８の間に配置されたマ
グネット１に従来より多くの磁束が作用する。同様に、
第１のコイル４により発生する磁束は、ステータ７，８
の一方のステータの外周側の磁極部から、他方のステー
タの対向位置にある磁極部に向かって流れるため、この
ステ−タ７，８の間に配置されたマグネット１に従来よ
り多くの磁束が作用する。

【００６０】また、上記各ステータの複数の磁極部は薄
い鉄板を使用してプレス打ち抜き工程で製作されるのが
一般的だが、細い櫛歯状の磁極部の先端同士に前述のつ
なぎ部７ｑ〜７ｔ，８ｑ〜８ｔを設けたことにより、薄
板のプレス工程中に発生しやすい平面性の悪化を最小に
することができ、各磁極部の先端の高さのばらつきは最
小限に抑えることができる。これにより、結果的に固定
された各磁極部と回転するマグネット１の間隔を最小限
に設定することが可能となり、この構成において磁束に
より発生する回動力は最大となり、高出力のアクチュエ
ータまたはアクチュエータを構成することができる。

【００６１】また、追加した磁極部のつなぎ部７ｑ〜７
ｔ，８ｑ〜８ｔは、マグネット１、各ステータ７，８の
磁気回路に乱れの影響を与えないような構成（その面積
を小さくしたり、位相をずらしたりして）しているの
で、各磁極部の先端が接続されていても問題はない。

【００６２】更に、第２のステータ８は一体となって形
成されているので構造材として使用することができ、ロ
ータであるマグネット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、第２のステータ８の開口
部の通過光量を制御するシャッタ装置とすることができ
る。又そのとき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の外周側の磁極部７ａ〜７ｈ、或いは、内周側の磁極
部７ｉ〜７ｐ、或いは、第２のステータ８の外周側の磁
極部８ａ〜８ｈ、或いは、内周側の磁極部８ｉ〜８ｐに
より決まる為、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。 つまり、上
記構成によれば、軸と平行方向に関する寸法がコンパク
トで、高出力、且つ安価な構造のアクチュエータを提供
することができ、特に薄型のアクチュエータ或いはアク
チュエータにおいて重要となる磁極とマグネットの間隙
の精度を向上させて、高出力かつ生産性の高いアクチュ
エータを実現できる。

【００６３】（実施の第２の形態）図８〜図１０は本発
明の実施の第２の形態に係るアクチュエータを示す図で
あり、詳しくは、図８はアクチュエータの分解図、図９
は図８に示すアクチュエータを組み立て完成状態の軸方
向の断面図、図１０はステータのみ組み立てたアクチュ
エータの上面図である。

【００６４】上記の実施の第１の形態に対し、ステータ
の内周の磁極部及び内周のコイルを廃止し、外周部の磁
極部及びコイルで構成したアクチュエータであり、図１
〜図７と同じ部分は同一符号を付してある。

【００６５】図８〜図１０において、１０は軸受けで、
マグネット１に接合され、コイル２を取り付けたボビン
３の内周面で位置決めされて円滑に回転する。また、軸
受け１０の上側の摺動面１０ａ、下側の摺動面１０ｃ
（図９参照）がそれぞれ後述の第３のステータ９の内側
面と第４のステータ１１の内側面で摺動し、第３のステ
ータ８とマグネット１、及び、第４のステータ１１とマ
グネット１のそれぞれの最適な間隔を維持しながら円滑
に回転するようにしてある。

【００６６】９は軟磁性材料からなる第３のステータで
あり、平面的な形状の磁極部９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，
９ｅ，９ｆ，９ｇ，９ｈが形成されている。１１は軟磁
性材料からなる第４のステータであり、平面的な形状の
磁極部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１
ｆ，１１ｇ，１１ｈ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。

【００６７】第３のステータ９の磁極部９ａ，９ｂ，９
ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆ，９ｇ，９ｈは、マグネット１を
挟んで第４のステータ１１の磁極部１１ａ，１１ｂ，１
１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ，１１ｈに対向
する位置（図１０参照）に形成されている。第３のステ
ータ９の円周方向で互いに隣接する磁極部を接続するつ
なぎ部９ｉ，９ｊ，９ｋ，９ｌ（図８、図１０参照）
は、相互の間で磁束の通過をできるだけ少なくするため
になるべく細い形状にしてその間の磁気抵抗を高くして
いる。また、第４のステータ１１の円周方向で互いに隣
接する磁極部を接続するつなぎ部９ｉ，９ｊ，９ｋ，９
ｌも、相互の間で磁束の通過をできるだけ少なくするた
めに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。

【００６８】さらに、第３のステータ９のつなぎ部９
ｉ，９ｊ，９ｋ，９ｌは、図１０に示すように、第４の
ステータ１１のつなぎ部１１ｉ，１１ｊ，１１ｋ，１１
ｌは軸方向から見て重ならないように位相をずらして構
成してある。ここではマグネットに着磁された極数をｎ
とすると（３６０×２／ｎ）だけずらしてある。

【００６９】また、第３のステータ９と第４のステータ
１１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１１ｍ部で磁気的に連結されている。

【００７０】上記各ステータの磁極部は薄い鉄板を使用
してプレス打ち抜き工程で製作されるが、細い櫛歯状の
磁極の先端同士に前述のつなぎ部９ｉ〜９ｌを設けたこ
とにより、薄板のプレス工程中に発生しやすい平面性の
悪化を最小にすることができ、磁極の先端の高さのばら
つきを最小限に抑えることができ、結果的に固定された
磁極と回転するマグネットの間隔を最小限に設定するこ
とが可能となり、この構成において磁束により発生する
回動力は最大となり、高出力のアクチュエータを構成す
ることができる。

【００７１】また、追加した磁極部のつなぎ部は、マグ
ネット、各ステータの磁気回路に乱れの影響を与えない
ように構成（磁気抵抗が大きくなるような形状）してい
るので、磁極部の先端が接続されていても問題はない。

【００７２】よって、上記実施の第１の形態と同様、回
転軸と平行方向に関する寸法がコンパクトで、高出力、
且つ安価な構造のアクチュエータを提供することがで
き、特に薄型のアクチュエータ或いはアクチュエータに
おいて重要となる磁極とマグネットの間隙の精度を向上
させて高出力かつ生産性の高いアクチュエータを実現で
きる。

【００７３】なお、上記実施の第２の形態では、第３の
ステータ９と第４のステータ１１を外周端で連結し、第
３のステータ９と第４のステータ１１の内周側の櫛歯状
磁極部の先端につなぎ部を設け、二つのステータの連結
部の内周側にコイル２を、さらのコイル２の内周側にマ
グネット１を配置したが、この構成に限られるものでは
ない。

【００７４】外径方向に延出する平板の櫛歯形状の歯を
形成した円環形状の二つのステータを形成し、この二つ
のステータを内周端で連結する。それぞれのステータに
おいて外周側の櫛歯状磁極部の先端につなぎ部を設け、
二つのステータの連結部の外周側にコイルを、さらにこ
のコイルの外周側にマグネットを配置する構成としても
よい。

【００７５】また、上記実施の第２の形態に示したよう
な構成を、前述の実施の第１の形態のような構成（ステ
ータの内周の磁極部及び内周のコイルを具備した構成）
にしても良い。具体的には、マグネットや第１、第２の
コイルは同様の構成とし、第１のステータと第２のステ
ータの構成を以下のようにする。

【００７６】第１のステータを、マグネット１の回転中
心の仮想軸に対し垂直方向の一方の面（１ｅ面）の外周
側と内周側に所定の空隙を持って対向しかつ円周方向に
隣接して配置され、第１および第２のコイル２，４にそ
れぞれ励磁される複数の磁極部を有するものとし、第２
のステータを、前記マグネット１の前記仮想軸に対して
垂直方向の他方の面（１ｆ面）の外周側と内周側に所定
の空隙を持って対向しかつ円周方向に隣接して配置さ
れ、前記第１および第２のコイルにそれぞれ励磁される
複数の磁極部を有し、前記第１のステータの外周端と内
周端でそれぞれ連結される構成にし、さらに、前記第１
のステータに、隣接する前記外周側の磁極部と磁極部の
間を一体につなぐ複数のつなぎ部、および、隣接する前
記内周側の磁極部と磁極部の間を一体につなぐ複数のつ
なぎ部を具備し、前記第２のステータに、隣接する前記
外周側の磁極部と磁極部の間を一体につなぐ複数のつな
ぎ部、および、隣接する前記内周側の磁極部と磁極部の
間を一体につなぐ複数のつなぎ部を具備し、前記第１の
ステータの複数のつなぎ部と前記第２のステータの複数
のつなぎ部のそれぞれの位相をずらした構成のアクチュ
エータにしても良い。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ロータの軸方向の寸法が小さく、高出力、且つ安価な構
造のアクチュエータを提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１の形態に係るアクチュエー
タの分解斜視図である。

【図２】図１に示すアクチュエータの組立て完成状態の
軸方向の断面図である。

【図３】ステータのみを組み立てた図１のアクチュエー
タの上面図である。

【図４】図１に示すアクチュエータのマグネットの回転
動作説明図である。

【図５】同じく図１に示すアクチュエータのマグネット
の回転動作説明図である。

【図６】同じく図１に示すアクチュエータのマグネット
の回転動作説明図である。

【図７】同じく同じく図１に示すアクチュエのマグネッ
トの回転動作説明図である。

【図８】本発明の実施の第２の形態に係るアクチュエー
タの分解図である。

【図９】図８に示すアクチュエータの組み立て完成状態
の軸方向の断面図である。

【図１０】ステータのみを組み立てたアクチュエータの
上面図である。

【図１１】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】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 軸受け ６ａ 摺動部 ７ 第１のステータ ７ａ〜７ｈ 第１のステータの外周の磁極部 ７ｉ〜７ｐ 第１のステータの内周の磁極部 ７ｑ〜７ｔ つなぎ部 ８ 第２のステータ ８ａ〜８ｈ 第２のステータの外周の磁極部 ８ｉ〜８ｐ 第２のステータの内周の磁極部 ８ｑ〜８ｔ つなぎ部 ９ 第３のステータ ９ａ〜９ｈ 第３のステータの磁極部 ９ｉ〜９ｌ つなぎ部 １０ 軸受け １１ 第４のステータ １１ａ〜１１ｈ 第４のステータの磁極部 １１ｉ〜１１ｌ つなぎ部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空円盤形状に形成されその中心を回転
   中心として回転可能に保持されるとともに、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円
   周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、該マグネットの外径の外側に巻回されて配置され
   る第１のコイルと、前記マグネットの内径の内側に巻回
   されて配置される第２のコイルと、前記マグネットの前
   記仮想軸に対し垂直方向の一方の面の外周側と内周側に
   所定の空隙を持って対向しかつ円周方向に隣接して配置
   され、前記第１および第２のコイルによりそれぞれ励磁
   される複数の磁極部を有する第１のステータと、前記マ
   グネットの前記仮想軸に対して垂直方向の他方の面の外
   周側と内周側に所定の空隙を持って対向してかつ円周方
   向に隣接して配置され、前記第１および第２のコイルに
   よりそれぞれ励磁される複数の磁極部を有し、前記第１
   のステータの外周端と内周端でそれぞれ連結される第２
   のステータとを有するアクチュエータであって、 前記第１のステータに、前記外周側の磁極部の先端と径
   方向で対向する前記内周側の磁極部の先端とを一体につ
   なぐ複数のつなぎ部を具備し、前記第２のステータに、
   前記外周側の磁極部の先端と径方向で対向する前記内周
   側の磁極部の先端とを一体につなぐ複数のつなぎ部を具
   備し、前記第１のステータの前記複数のつなぎ部と前記
   第２のステータの前記複数のつなぎのそれぞれの位相を
   ずらしたことを特徴とするアクチュエータ。
2. 【請求項２】 中空円盤形状に形成されその中心を回転
   中心として回転可能に保持されるとともに、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円
   周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、該マグネットの外径の外側に巻回されて配置され
   るコイルと、前記マグネットの前記仮想軸に対して垂直
   方向の一方の面に所定の空隙を持って対向しかつ円周方
   向に隣接して配置され、前記コイルにより励磁される複
   数の磁極部を有する第１のステータと、前記マグネット
   の前記仮想軸に対して垂直方向の他方の面に所定の空隙
   を持って対向しかつ円周方向に隣接して配置され、前記
   コイルにより励磁される複数の磁極部を有し、前記第１
   のステータの外周端で連結される第２のステータとを有
   するアクチュエータであって、 前記第１のステータに、隣接する前記磁極部と磁極部の
   間を一体につなぐ複数のつなぎ部を具備し、前記第２の
   ステータに、隣接する前記磁極部と磁極部の間を一体に
   つなぐ複数のつなぎ部を具備し、前記第１のステータの
   前記複数のつなぎ部と前記第２のステータの前記複数の
   つなぎ部のそれぞれの位相をずらしたことを特徴とする
   アクチュエータ。
3. 【請求項３】 中空円盤形状に形成されその中心を回転
   中心として回転可能に保持されるとともに、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円
   周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、該マグネットの内径の内側に巻回されて配置され
   るコイルと、前記マグネットの前記仮想軸に対して垂直
   方向の一方の面に所定の空隙を持って対向しかつ円周方
   向に隣接して配置され、前記コイルにより励磁される複
   数の磁極部を有する第１のステータと、前記マグネット
   の前記仮想軸に対して垂直方向の他方の面に所定の空隙
   を持って対向しかつ円周方向に隣接して配置され、前記
   コイルにより励磁される複数の磁極部を有し、前記第１
   のステータの内外周端で連結される第２のステータとを
   有するアクチュエータであって、 前記第１のステータに、隣接する前記磁極部と磁極部の
   間を一体につなぐ複数のつなぎ部を具備し、前記第２の
   ステータに、隣接する前記磁極部と磁極部の間を一体に
   つなぐ複数のつなぎ部を具備し、前記第１のステータの
   前記複数のつなぎ部と前記第２のステータの前記複数の
   つなぎ部のそれぞれの位相をずらしたことを特徴とする
   アクチュエータ。
4. 【請求項４】 中空円盤形状に形成されその中心を回転
   中心として回転可能に保持されるとともに、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円
   周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、該マグネットの外径の外側に巻回されて配置され
   る第１のコイルと、前記マグネットの内径の内側に巻回
   されて配置される第２のコイルと、前記マグネットの回
   転中心の仮想軸に対し垂直方向の一方の面の外周側と内
   周側に所定の空隙を持って対向しかつ円周方向に隣接し
   て配置され、第１および第２のコイルによりそれぞれ励
   磁される複数の磁極部を有する第１のステータと、前記
   マグネットの前記仮想軸に対して垂直方向の他方の面の
   外周側と内周側に所定の空隙を持って対向しかつ円周方
   向に隣接して配置され、前記第１および第２のコイルに
   よりそれぞれ励磁される複数の磁極部を有し、前記第１
   のステータの外周端と内周端でそれぞれ連結される第２
   のステータとを有するアクチュエータであって、 前記第１のステータに、隣接する前記外周側の磁極部と
   磁極部の間を一体につなぐ複数のつなぎ部、および、隣
   接する前記内周側の磁極部と磁極部の間を一体につなぐ
   複数のつなぎ部を具備し、前記第２のステータに、隣接
   する前記外周側の磁極部と磁極部の間を一体につなぐ複
   数のつなぎ部、および、隣接する前記内周側の磁極部と
   磁極部の間を一体につなぐ複数のつなぎ部を具備し、前
   記第１のステータの前記外周側と内周側の複数のつなぎ
   部と前記第２のステータの外周側と内周側の前記複数の
   つなぎ部が前記仮想軸方向から見て重ならないに、それ
   ぞれの位相をずらしたことを特徴とするアクチュエー
   タ。
5. 【請求項５】 前記マグネットを挟んで対向する前記複
   数のつなぎ部は、前記マグネットに着磁された極数をｎ
   とすると、（３６０×２／ｎ）度ずらしたことを特徴と
   する請求項１〜４の何れかに記載のアクチュエータ。