JP2004254357A

JP2004254357A - 中空ステッピングモータ及びこれを備えた電子カメラモジュール

Info

Publication number: JP2004254357A
Application number: JP2003039336A
Authority: JP
Inventors: Hirohiko Ina; 裕彦伊奈
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-02-18
Filing date: 2003-02-18
Publication date: 2004-09-09

Abstract

【課題】外形寸法の小型化を図る。
【解決手段】本発明は、Ｓ極とＮ極とが周方向に交互に着磁された環状のロータ磁石３を備える中空ロータ２と、ステータ４とからなる中空ステッピングモータ１において、前記ステータ４は、前記ロータ磁石３の軸から放射線状に拡がる所定角度領域であって、一部がロータ磁石３の外周面よりも内方領域に入り込むように配置されてなることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空ステッピングモータ、特にレンズの駆動装置に適用できる中空ステッピングモータに関するものであり、また、この中空ステッピングモータを用いた電子カメラモジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ステッピングモータを用いてカメラのレンズを駆動する手段としては、ステッピングモータのロータからギア列等の連結部材を介してレンズ保持部材、例えばヘリコイド筒又はカム環を回転させる構造が一般的であった。
【０００３】
ところが、従来の手段では、連結部材を必要とするため、コストアップとなり、また、ステッピングモータには大きな負担がかかるため、高い電圧を必要としていた。
【０００４】
この点、例えば、特許文献１に記載されたステッピングモータ（中空ステッピングモータ）は、ボビンにステータコイルを同心状に巻回し、ボビンを２個のステータヨークで軸方向から挟持固定し、且つステータヨークにボビンの内周面の円周方向にステータ歯を配置し、ケースにステータ歯と一体のステータヨークを固定してステータを構成するものであり、上記問題の解決を図っている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−５０７１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に記載された中空ステッピングモータにあっては、中空ロータの外側に、ケース、ボビン、ステータコイル、ステータヨーク等が同心状に配置されているために外形寸法が大きくなってしまう欠点がある。
【０００７】
特に、近年は、携帯情報端末（携帯電話端末）に小型の電子カメラを搭載するようにしたり、デジタルカメラの小型化が図られるようになっており、中空ステッピングモータのさらなる小型化が望まれている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る中空ステッピングモータは、上記要請に鑑みてなされたもので、Ｓ極とＮ極とがステータと対向した面の周方向に交互に着磁された環状のロータ磁石を備える中空ロータと、前記ステータとからなる中空ステッピングモータにおいて、前記ステータは、前記ロータ磁石の軸から放射線状に拡がる所定角度領域であって、一部がロータ磁石の外周面よりも内方領域に入り込むように配置されてなることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る中空ステッピングモータは、請求項２記載の如く、前記ステータは、直交４箇所位置にそれぞれ配置されると共に、前記ロータ磁石の着磁極数は、２の倍数であって４の倍数ではない値に設定される構成を採用することができる。
【００１０】
そして、請求項２記載の中空ステッピングモータにあっては、請求項３記載の如く、前記ステータのステータコイルは、前記ロータ磁石の軸と直交する面に沿って巻回される構成であるのがより好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る中空ステッピングモータは、請求項４記載の如く、前記ステータは、前記ロータ磁石の軸を挟んで互いに対向する位置に一対配置され、且つそれぞれがロータ磁石の軸から放射線状に拡がる約９０゜領域で該ロータ磁石の周方向に沿って形成される構成を採用することができる。
【００１２】
そして、本発明に係る電子カメラモジュールは、上記何れかの中空ステッピングモータにおける中空ロータにレンズが装着される一方、該レンズの光軸位置に撮像素子が配置されることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１４】
（実施形態１）図１及び図２は、実施形態１による中空ステッピングモータを示した図であり、図１は、電子カメラモジュールの一部として組み込まれた状態の半断面斜視図、図２は、概略構成の平面図である。
【００１５】
図１及び図２に示す如く、中空ステッピングモータ１は、中空ロータとしての第１レンズ保持筒２と、異極（Ｎ極とＳ極）がステータ４と対向した面の周方向に交互に着磁され、第１レンズ保持筒２に同軸に取り付けられた環状のロータ磁石３と、供給された電流によって励磁されるステータ４とを基本構成とする。
【００１６】
ステータ４は、円柱状のコア部と、該コア部の一端に配置され、周縁の所定位置からコア部の軸方向に突出する片を備えた円板状のヨーク部とからなるステータコア５、そして、該ステータコア５のコア部に巻回されるステータコイル６によって構成されている。従って、ステータコイル６に通電されると、コア部のヨーク部とは反対側の端が第１極５ａとなり、ヨーク部の片が第２極５ｂとなる。
【００１７】
また、ステータ４は、そのコア部をロータ磁石３の軸と平行にした状態で、第１極５ａをロータ磁石３と軸方向で対向させることにより、一部（具体的には、ステータ４の約半分）がロータ磁石３の外周面よりも内方領域に入り込むように配置された格好となる。
【００１８】
さらに、ステータ４は、直交４箇所位置に配置され、それぞれが二つの第２極５ｂを備えている。この一対の第２極５ｂ，５ｂの間隔は、ロータ磁石３の一つ極を挟んだ二つの同極の中心間隔と一致し、且つこの一対の第２極５ｂ，５ｂの中間位置に第１極５ａが位置するようにすることで、励磁されたステータ４は、ロータ磁石３の連続する三つの極を引き付けることが可能となる。
【００１９】
一方、ロータ磁石３は、その着磁極数が２の倍数であって４の倍数ではない値に設定されるものであり、実施形態１では、１８個の極が形成されている。従って、ロータ磁石３の軸を挟んで対向する一対のステータ４，４は、もう一対のステータ４，４とは、ロータ磁石３の周方向に半相ずれた配置となる。
【００２０】
そして、ロータ磁石３の軸を挟んで対向する一対のステータ４，４は、それぞれのステータコイル６，６が電気的に接続されており、且つ巻き方向が反対となっているため、一方側の第１極５ａがＮ極、第２極５ｂ，５ｂがＳ極に励磁されると、他方側の第１極５ａがＳ極、第２極５ｂ，５ｂがＮ極に励磁されることとなり、よって、ロータ磁石３の極数との関係から、ステッピングモータ１が構成される。
【００２１】
電子カメラモジュールは、このステッピングモータ１を組み込んだものであり、レンズ８を有し、第１レンズ保持筒２に内挿される第２レンズ保持筒７と、レンズ１０を有し、第２レンズ保持筒７と共にヘリコイド筒を構成する第１レンズ保持筒２の回転によって軸方向に移動する可動体９と、該レンズ１０の光軸位置に配置されるＣＣＤ撮像素子１１とを備えている。
【００２２】
即ち、ステッピングモータ１が駆動することにより、ＣＣＤ撮像素子の受像面に対するレンズ１０の位置が変えられ、ピント調整が行われるのである。
【００２３】
ＣＣＤ撮像素子１１は、一般的には方形状であり、また、これを取り付ける回路基板（プリント基板）１２も、一般的には方形状である。そこで、実施形態１では、ＣＣＤ撮像素子１１及び回路基板１２の中心に光軸（ロータ磁石３の軸）が通るよう、これらを配置することとする。
【００２４】
ところで、図２を見れば、明らかなように、ロータ磁石３は円形である。これに対し、回路基板１２は方形である。すると、必然的に回路基板１２の四隅位置はデッドスペースとなる。そこで、実施形態１では、ロータ磁石３を内接する正方形領域内にほぼ収まるよう、四つのステータ４，…の大きさ（特にヨーク部）、配置を決定している。これにより、電子カメラモジュールの外形寸法が大きくなるのを防ぐことができるのである。
【００２５】
しかも、ステータ４は、ステータコイル６がロータ磁石３の軸と直交する面に沿って巻回されているため、ロータ磁石３の軸方向におけるステータ４の寸法を小さくすることができ、これにより、電子カメラモジュールの長さ寸法が大きくなるのを防ぐことができるのである。
【００２６】
（実施形態２）図３は、実施形態２による中空ステッピングモータを示した図である。基本的には、実施形態１と同一構成であり、また、図示はしないが、同様の電子カメラモジュールが構成される。
【００２７】
異なる点は、実施形態１においては、四つのステータ４，…が（回路基板１２の）四隅に配置されるようになっているのに対し、実施形態２においては、一対のステータ１４，１４がロータ磁石１３の軸を挟んで互いに対向し且つそれぞれがロータ磁石１３の周方向に沿った形状に形成されていることである。
【００２８】
ステータ１４は、ロータ磁石１３の軸から放射線状に拡がる約９０゜領域の長さとなっている。そして、そのステータコア１５の中間部にステータコイル１６が巻回されることにより、長いステータコア１５の両端が第１極１５ａ，第２極１５ｂとなる。
【００２９】
両極１５ａ，１５ｂの間隔は、ロータ磁石１３の連続する四つの極を挟んだ二つの異極の中心間隔と一致することで、励磁されたステータ１４は、ロータ磁石１３の極を引き付けることが可能となる。
【００３０】
また、一方のステータ１４は、他方のステータ１４とは、ロータ磁石１３の周方向に半相ずれた配置となる。よって、ロータ磁石１３の極数との関係から、ステッピングモータが構成される。
【００３１】
図４は、このステッピングモータを駆動するための出力パルス状態を示す。まず、１位相の時は、一方のステータコイル１６に＋方向の電流が流れ、一方のステータ１４の第１極１５ａがＮ極、第２極１５ｂがＳ極に励磁される。それと同時に、他方のステータコイル１６に＋方向の電流が流れ、他方のステータ１４の第１極１５ａがＮ極、第２極１５ｂがＳ極に励磁される。すると、ロータ磁石１３のＮ極（斜線部分）と一方のステータ１４の第２極１５ｂとが引き合い、且つロータ磁石１３のＳ極（斜線でない部分）と一方のステータ１４の第１極１５ａとが引き合い、且つロータ磁石１３のＮ極と他方のステータ１４の第２極１５ｂとが引き合い、且つロータ磁石１３のＳ極と他方のステータ１４の第１極１５ａとが引き合う位置にロータ磁石１３（中空ロータ）は回転する。
【００３２】
次に、２位相の時は、一方のステータコイル１６の通電方向を変えて−方向の電流を流すと、一方のステータ１４の第１極１５ａがＳ極、第２極１５ｂがＮ極に励磁される。そして、他方のステータ１４は変化しない。すると、ロータ磁石１３のＳ極と一方のステータ１４の第２極１５ｂとが引き合い、且つロータ磁石１３のＮ極と一方のステータ１４の第１極１５ａとが引き合い、且つロータ磁石１３のＮ極と他方のステータ１４の第２極１５ｂとが引き合い、且つロータ磁石１３のＳ極と他方のステータ１４の第１極１５ａとが引き合う結果として、ロータ磁石１３（中空ロータ）は一方向（時計回り）に半相だけ回転する。
【００３３】
次に、３位相の時は、他方のステータコイル１６の通電方向を変えて−方向の電流を流す。さらに、４位相の時は、一方のステータコイル１６の通電方向を変えて＋方向の電流を流す。このような出力パルス状態を繰り返すことにより、回転は連続する。また、位相順を逆にすることにより、逆回転も可能である。
【００３４】
（実施形態３）図５は、実施形態３による中空ステッピングモータを示した図である。基本的には、実施形態２と同一構成である。但し、相違点は、実施形態２では、ステータ１４の第１極１５ａ、第２極１５ｂがロータ磁石１３径方向で対向する形態であるのに対し、実施形態３では、第１極１５ａ、第２極１５ｂがロータ磁石１３と軸方向で対向する形態であることである。
【００３５】
但し、何れにしても、一対のステータ１４，１４が略平行関係となって配置され、平面視にて方形状を呈することとなり、これが回路基板１２と略一致するようになっており、この点、回路基板１２のデッドスペースを有効活用して、電子カメラモジュールの外形寸法の小型化を図る配置となっている。
【００３６】
加えて、ステータコイル１６は、ロータ磁石１３の軸方向において偏平化された巻回態様となっており、電子カメラモジュールの長さ寸法の小型化を図る配置となっている。
【００３７】
以上のように、上記何れの実施形態に係る中空ステッピングモータにあっても、従来の中空ステッピングモータのように外形寸法が大きくなるといった問題はなく、従って、これを用いた電子カメラユニットを携帯電話端末やデジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等に組み込む設計負担は軽減されるのである。
【００３８】
尚、本発明に係る中空ステッピングモータ及び電子カメラモジュールは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００３９】
そして、将来的には、撮像素子を取り付けた回路基板にステータの機能を構成するようにすれば、さらなる小型化に寄与するであろう。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、ロータ磁石の軸から放射線状に拡がる所定角度領域であって、一部がロータ磁石の外周面よりも内方領域に入り込むようにステータを配置するようにしたため、外形寸法が大きくなるようなことはなく、中空ステッピングモータの小型化、あるいはこれを組み込んだ電子カメラモジュールの小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態１の中空ステッピングモータを用いた電子カメラモジュールの半断面斜視図
【図２】同実施形態１の中空ステッピングモータの概略構成平面図
【図３】本発明に係る実施形態２の中空ステッピングモータの概略構成平面図
【図４】同実施形態２の中空ステッピングモータを駆動するための出力パルス状態図
【図５】本発明に係る実施形態３の中空ステッピングモータの概略構成平面図
【符号の説明】
１中空ステッピングモータ
２第１レンズ保持筒（中空ロータ）
３，１３ロータ磁石
４，１４ステータ
５，１５ステータコア
５ａ，１５ａ第１極
５ｂ，１５ｂ第２極
６，１６ステータコイル
１０レンズ
１１ＣＣＤ撮像素子

Claims

Ｓ極とＮ極とがステータと対向した面の周方向に交互に着磁された環状のロータ磁石を備える中空ロータと、前記ステータとからなる中空ステッピングモータにおいて、前記ステータは、前記ロータ磁石の軸から放射線状に拡がる所定角度領域であって、一部がロータ磁石の外周面よりも内方領域に入り込むように配置されてなることを特徴とする中空ステッピングモータ。
前記ステータは、直交４箇所位置にそれぞれ配置されると共に、前記ロータ磁石の着磁極数は、２の倍数であって４の倍数ではない値に設定される請求項１記載の中空ステッピングモータ。
前記ステータのステータコイルは、前記ロータ磁石の軸と直交する面に沿って巻回される請求項２記載の中空ステッピングモータ。
前記ステータは、前記ロータ磁石の軸を挟んで互いに対向する位置に一対配置され、且つそれぞれがロータ磁石の軸から放射線状に拡がる約９０゜領域で該ロータ磁石の周方向に沿って形成される請求項１記載の中空ステッピングモータ。
請求項１乃至４の何れかに記載の中空ステッピングモータにおける中空ロータにレンズが装着される一方、該レンズの光軸位置に撮像素子が配置されることを特徴とする電子カメラモジュール。