JP2005102441A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】 部品点数を最低限に抑えることを可能にするモータを提供すること
【解決手段】 モータ１は、永久磁石からなるロータ本体３０及び該ロータ本体の両端面から突出した回動軸４０を備えたロータ２と、ロータ本体の一方の端面に対面し回動軸の一方の突出端部を回動自在に支持する軸受孔１６を備えた第一の基部１５及び第一の基部の半径方向外側端部から軸線方向に延びた磁極形成脚部１１，１２を一体的に有する第一のステータヨーク１０と、ロータ本体の他方の端面に対面すると共に回動軸のうちの他方の突出端部を回動自在に支持する軸受孔２６を備えた第二の基部２５及び第二の基部の半径方向外側端部から軸線方向に延びた磁極形成脚部２１，２２を一体的に有する第二のステータヨーク２０と、第一及び第二のステータヨークの磁極形成脚部に嵌着されたコイルボビン５０及び該ボビンに巻かれた励磁コイル７０とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータに係り、より詳しくは、回動軸（回転軸）が回転中心軸線（回動中心軸線）のまわりにおいて所定角度範囲内で往復回動される揺動モータとして用いられるに適したモータに係る。

板金のプレス打ち抜き及び折曲などにより形成された円筒状の櫛歯を備えた外側及び内側のステータヨーク部材をコイルボビンの中央孔に軸方向の両側から嵌込んでステータ素体を形成し、更に、該ステータ素体を軸方向に二つ並べてステッピングモータのステータを形成することは、知られている（例えば、特許文献１）。

しかしながら、この特許文献１に開示のステッピングモータでは、各ステータ素体を構成する外側ステータヨーク部材は、板金からなるので、その中央孔に軸受を嵌着して、該軸受により、ロータ軸を回転自在に支える必要があり、部品点数が多くなり、コスト高になる。
特開昭６３−１４４７３６号公報

本発明は、前記した点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、部品点数を最低限に抑えることを可能にするモータを提供することにある。

本発明のモータは、前記目的を達成すべく、永久磁石からなるロータ本体及び該ロータ本体の軸線方向の両端面から端部が突出した回動軸を備えたロータと、ロータ本体の一方の端面に対面し回動軸を回動自在に支持する軸受孔を備えた第一の基部、及び第一の基部の半径方向外側端部から回動中心軸線の延在方向に延びロータ本体の周面に対面する磁極形成脚部を一体に形成した第一のステータヨークと、ロータ本体の他方の端面に対面し回動軸を回動自在に支持する軸受孔を備えた第二の基部、及び第二の基部の半径方向外側端部から回動中心軸線の延在方向に延び第一のステータヨークの磁極形成脚部とは異なる周方向位置でロータ本体の周面に対面する磁極形成脚部を一体に形成した第二のステータヨークと、第一及び第二のステータヨークの磁極形成脚部を支持するコイルボビン及び該ボビンに巻かれた励磁コイルとを有する。

本発明のモータでは、励磁コイルに流す電流の向きを変えることにより、第一及び第二のステータの磁極形成脚部の磁化状態が変わって、永久磁石からなるロータ本体の回動位置が変えられる。本発明のモータでは、特に、磁極形成脚部を備えた第一及び第二のステータヨーク自体が、ロータ本体の端面に対面するその基部に軸受孔を備え該軸受孔でロータの回動軸の対応する突出端部を回動自在に支持するので、軸受を別体で設ける必要がないから、部品点数が少なく組立ても容易でコストの低減が図られ、装置（モータ）の小型化も容易になる。なお、第一及び第二のステータヨークの磁極形成脚部がコイルボビンに支持されているので、第一及び第二のステータヨークは、コイルボビンにより安定に支持され得る。従って、本発明のモータは、例えば、極めて小型のデジタルカメラの如き撮像装置の撮像光学系の光路規制手段（例えば、シャッタや絞り）の位置制御に用いられるに適する。

本発明のモータは、典型的には、ロータ本体の磁極が第一のステータヨークの磁極形成脚部に引付けられる位置と該脚部に対して周方向に隣接する第二のステータヨークの磁極形成脚部に引付けられる位置との間でロータが往復回動される揺動モータの形態を採る。ここで、但し、上記のようなモータを同軸に二つ以上タンデム式に配置すると共に、回動軸を相互に固定するか一体化しておく場合には、全体としてステッピングモータとしても機能する。

第一及び第二のステータヨークの磁極形成脚部は、典型的には、回動中心軸線に垂直な一の面内において相互に対向する位置まで延びているけれども、場合によっては、各ステータヨークの磁極形成脚部がロータ本体の周面のうち隣接端部に対して半径方向に向き合う位置まで延び、ロータ本体の回転位置にかかわらずロータ本体の周面の大半の領域が磁極形成脚部に対面しないようになっていてもよい。

磁極形成脚部は全体として回動中心軸線の延在方向に延びているけれども、磁極形成脚部にロータ本体の周面に対面する磁極が形成され得る限り、回動中心軸線の延在方向と同一の方向でなくてもよい。但し、磁極形成脚部をコイルボビンに挿設して組み付けることによりステータヨークをコイルボビンに対して固定する際の組み付け作業の容易さを考慮すると、磁極形成脚部は、典型的には、回動中心軸線の延在方向と同一の方向に、即ち全体として回動中心軸線に平行に、延びる。

本発明のモータにおいて、各ステータヨークの磁極形成脚部は実質的に一本の磁極形成脚部分からなっていても三本以上の磁極形成脚部分からなっていてもよいけれども、典型的には、二本の磁極形成脚部分からなる。すなわち、本発明のモータでは、典型的には、第一のステータヨークが全体としてＵ字状の形状を有するように、該第一のステータヨークの前記磁極形成脚部が、第一の基部のうち直径方向に対向する外側端部から軸線方向に延びた一対の磁極形成脚部分からなり、第二のステータヨークが全体としてＵ字状の形状を有するように、第二のステータヨークの前記磁極形成脚部が、第二の基部のうち直径方向に対向する外側端部から軸線方向に延びた一対の磁極形成脚部分からなり、励磁コイルに流される電流の向きに応じて、ロータ本体が回動軸の中心軸線のまわりで往復回動される。

なお、ステータヨークを安定に固定するために、磁極形成に関与しない固定用脚部を磁極生成脚部分と同様にステータヨークと一体に形成しておいてもよい。

ロータ本体の磁極数は典型的には、第一及び第二のステータヨークの磁極形成脚部分の数と一致するけれども、所望ならば、ロータ本体の磁極部分の数が、第一及び第二のステータヨークの磁極形成脚部分の数よりも多くてもよい。

本発明のモータでは、典型的には、第一及び第二のステータヨークの磁極形成脚部が嵌込まれる溝部をコイルボビンが備える。その場合、ステータヨークがコイルボビンに対して固定され易いから、ステータヨークの基部の軸受孔による回動軸の支持も安定し易い。

本発明のモータでは、典型的には、第一及び第二のステータヨークの第一及び第二の基部が嵌込まれる開口部をコイルボビンが備える。その場合、ステータヨークがコイルボビンに対して固定され易いから、ステータヨークの基部の軸受孔による回動軸の支持も安定し易い。

本発明のモータにおいて、典型的には、第一及び第二のステータヨークが同一形状である。但し、相互に異なる形状であってもよい。

本発明のモータは、例えば、その回動軸の突出端部に、撮像装置の撮像光学系に入る光の光路を規制する光路規制手段が取付けられて、全体として、光路規制装置を形成する。ここで、光路規制手段は、例えば、光路を開閉するシャッタであっても、光路の開口の大きさを変える絞りであってもよい。その場合、典型的には、回動軸に対して半径方向に延びるセクタレバーが回動軸に取付けられ、回動軸及びセクタレバーに光路規制手段が取付けられる。また、この場合、典型的には、セクタレバーの往復揺動範囲を規制するストッパが設けられる。このストッパは、例えば、セクタレバーの往復揺動を許容する扇形の切欠部ないし溝部の両側の壁部からなる。ストッパは、溝の側壁部の代わりに、ピン（例えば揺動範囲の両端に植設したピン）など他のどのようなものでもよい。

次に、本発明の好ましい一実施の形態を添付図面に示した好ましい一実施例に基づいて説明する。

図１から図６に示した本発明の好ましい一実施例の小型で円筒形の値揺動モータ１は、一対のステータヨーク１０，２０と、ロータ本体３０及び回動軸（回転軸）ないしロータ真４０と、コイルボビンないしコイル枠５０及びコイル７０とを有する。このモータ１は、直径及び長さがいずれも数ｍｍ程度であり得る。但し、より大きくても、より小さくてもよい。

軟磁性材料からなるステータヨーク１０は、平行に延びた一対の脚部１１，１２と、該脚部１１，１２の基端部１３，１４に半径方向外縁部ないし半径方向外側端部で一体的に繋がった基部としての連結部１５とを備え、脚部１１，１２および連結部１５は全体として、Ｕ字状の形状を有する。連結部１５は、円板状ないし環状の形状を有し、中央部に軸受として機能する軸受孔１６を備える。

軟磁性材料からなるステータヨーク２０は、ステータヨーク１０と実質的に同様な構造及び形状を有する。すなわち、ステータヨーク２０は、平行に延びた一対の脚部２１，２２と、該脚部２１，２２の基端部２３，２４に半径方向外縁部ないし半径方向外側端部で一体的に繋がった基部としての連結部２５とを備え、脚部２１，２２および連結部２５は全体として、Ｕ字状の形状を有する。連結部２５は、円板状ないし環状の形状を有し、中央部に軸受として機能する軸受孔２６を備える。

ステータヨーク１０，２０は、金属（合金を含む）であっても、樹脂に軟磁性材料を分散させたものであってもよく、場合によっては他の材料でもよい。

ロータ本体３０は環状ないし厚肉円筒状の永久磁石からなり、周面に９０度間隔に磁極３１，３２，３３，３４（図６）を有する。周方向に隣接する磁極は極性が逆であり、例えば、磁極３１，３３がＮ極で、磁極３２，３４がＳ極である。

回動軸（回転軸）としてのロータ芯ないしロータ軸４０は、円筒状ロータ本体３０の円筒の中心孔３５に嵌着された中央軸部４１と、中央軸部４１の先端側につながりロータ本体３０の一方の端面３６から突出した小径軸部４２と、中央軸部４１の基端側につながりロータ本体３０の他方の端面３７から突出した大径軸部４３及び該大径軸部４３の基端側につながった小径軸部４４とを有すると共に、大径軸部４３に一体的に形成されたセクタレバー４５を有する。セクタレバー４５は、大径軸部４３から半径方向に突出した連結アーム部４６と該連結アーム部４６の延在端に形成された偏心ピン部４７とを有する。連結アーム部４６は、図示の例では、二つの半径方向アーム部分４６ａ，４６ｂと該アーム部分４６ａ，４６ｂをつなぐ軸線方向アーム部分４６ｃとからなる。

ロータ軸４０のうち一端側小径軸部４１は、中心軸線ＣのまわりでＡ，Ｂ方向に回動自在にステータヨーク１０の連結部１５の軸受孔１６に嵌合され、ロータ軸４０のうち他端側小径端部４４は、中心軸線ＣのまわりでＡ，Ｂ方向に回動自在にステータヨーク２０の連結部２５の軸受孔２６に嵌合されている。

ここで、ロータ２は、ロータ本体３０とロータ軸４０とからなる。

コイルボビン５０は、全体としてほぼ円筒状のコイルボビン本体部５１と、該本体部５１の両端５１ａ，５１ｂ側において半径方向外向きに突出したフランジ部５２，５３とを有する。なお、基端側フランジ部５３は、更に、半径方向外向きに延び取付孔５４，５４を備えた取付部５５，５５を有する。

図６において最もよくわかるように、コイルボビン５０の中央孔５６には、９０度間隔で、四つの軸方向溝５７ａ，５７ｂ，５７ｃ，５７ｄ（総称するとき又は相互に区別しないときには符号５７で表す）が形成されている。軸方向溝５７ａ，５７ｃは端部５１ａで開口し、軸方向溝５７ｂ，５７ｄは端部５１ｂで開口している。

ステータヨーク１０及び２０がコイルボビン５０の中央孔５６内に嵌込まれた状態では、ステータヨーク１０の脚部１１，１２が夫々コイルボビン５０の中央孔５６の溝５７ａ，５７ｃに端部５１ａから挿入されて嵌り込み、ステータヨーク２０の脚部２１，２２が夫々コイルボビン５０の中央孔５６の溝５７ｂ，５７ｄに端部５１ｂから挿入されて嵌り込んでいる。

コイルボビン５０のフランジ部５３の表面には、扇形の溝５８が形成されており、該溝５８内において、セクタレバー４５の連結アーム部４６のアーム部分４６ｂがＡ，Ｂ方向に揺動可能である。

コイルボビン５０のうちコイルボビン本体部５１の外周面５９とフランジ部５４，５５に挟まれた環状領域には、ステータヨーク１０，２０の励磁用のステータコイル７０が巻かれている。

ロータ芯４０の小径端部４４及びセクタレバー４５のピン４７は、被揺動部材８０の取付孔８１及び８２に嵌着され、セクタレバー４５がＡ，Ｂ方向に揺動ないし回動される際に、被揺動部材８０をＡ，Ｂ方向に揺動させる。ここで、被揺動部材８０は、例えば、撮像装置（図示せず）の撮像光学系（図示せず）に入る光の光路を規制するシャッタや絞りの如き光路規制手段でも、他のものでもよい。

以上の如き構成を有する揺動モータ１は、例えば、次のように組立てられる。

すなわち、例えば、セクタレバー４５が一体化されたロータ芯４０の軸部４１を、セクタレバー４５の連結アーム部４６がロータ本体３０の磁極に対して所定の向きを向くように、ロータ本体３０の孔３５に嵌着してロータ２を形成する。次に、セクタレバー４５の連結アーム部４６のアーム部分４６ｂが溝５８に嵌るように、ロータ２をコイルボビン５０の孔５６内に遊嵌する（この例では、ロータ本体３０の磁極が９０度間隔で且つ扇形の溝５８の拡がり角が９０度程度（厳密には、９０度未満）であるから、セクタレバー４５の連結アーム部４６が溝５８に嵌る限りセクタレバー４５が所定の角度範囲内に位置することになるけれども、ロータ本体３０の磁極数がより多くて相互の角度間隔が９０度よりも小さい場合には、所望に応じて、セクタレバー４５の連結アーム部４６が溝５８に対して所定の角度位置を採るように溝５８に嵌込む）。

この嵌着状態で、ロータ芯４０の大径軸部４３の環状端面４３ａがロータ本体３０の端面３７に実際上当接する。次に、ロータ２の小径軸部４２がステータヨーク１０の孔１６に嵌合されるように、且つ該ステータヨーク１０の脚部１１，１２がコイルボビン５０の溝５７ａ，５７ｃに嵌り連結部１５がフランジ部５２の開口部５２ａに嵌るように、ステータヨーク１０をコイルボビン５０及びロータ２に嵌込む。また、同様に、ロータ２の小径軸部４４がステータヨーク２０の孔２６に嵌合されるように、且つ該ステータヨーク２０の脚部２１，２２がコイルボビン５０の溝５７ｂ，５７ｄに嵌り連結部２５がフランジ部５３の開口部５３ａに嵌るように、ステータヨーク２０をコイルボビン５０及びロータ２に嵌込む。装着状態において、ステータヨーク１０及び２０は、脚部１１，１２及び２１，２２が相互に周方向の中間に位置するように、Ｕの凹部が向き合った位置を採る。なお、この例では、脚部１１，２１，１２，２２が周方向に等間隔（９０度間隔）に位置するけれども、例えば、脚部１１，２１間及び脚部１２，２２間の間隔が９０度よりも小さくて脚部２１，１２間及び脚部２２，１１間の間隔が９０度よりも大きくてもその逆でもよい。コイル７０は、典型的には、事前に、コイルボビン５０の周面５９に巻きつけられている。

このような簡単な手順での組立てによりモータ１の各部品が強固に支持されて組立てられた状態において、ステータヨーク１０，２０の連結部１５，２５の孔１６，２６が、ロータ２の両端の小径軸部４２，４４の軸受孔として働く。

揺動モータ１をシャッタ駆動装置や絞り駆動装置として機能させる場合、次に、シャッタや絞りとして働く被揺動部材８０を、小径軸部４４及びセクタレバー４５のピン状部４７の先端に取付ける。揺動モータ１は、更に、取付部５５，５５の取付孔５４，５４で他の枠体などに取付けられる。

以上の如く構成された揺動モータ１では、図３において反時計回りＡにコイル７０に電流を流すと、連結部１５がＮ極になり脚部１１，１２がＳ極になるようにステータヨーク１０が磁化されると共に、脚部２１，２２がＮ極になり連結部２５がＳ極になるようにステータヨーク２０が磁化される。従って、横断面で見た場合、図６の断面図で示したように、ロータ２のロータ本体３０のＮ極部３１，３３がステータヨーク１０の脚部１１，１２に対面し、ロータ本体３０のＳ極部３２，３４がステータヨーク２０の脚部２１，２２に対面する回動位置に、ロータ２が回動され、例えばシャッタ８０が開位置（又は閉位置）に揺動される。

一方、図３において時計回りＢにコイル７０に電流を流すと、脚部１１，１２がＮ極になり連結部１５がＳ極になるようにステータヨーク１０が磁化されると共に、連結部２５がＮ極になり脚部２１，２２がＳ極になるようにステータヨーク２０が磁化される。従って、図６と同様な横断面で見た場合、ロータ２のロータ本体３０のＳ極部３２，３４がステータヨーク１０の脚部１１，１２に対面し、ロータ本体３０のＮ極部３１，３３がステータヨーク２０の脚部２１，２２に対面する回動位置に、ロータ２が回動され、例えばシャッタ８０が閉位置（又は開位置）に揺動される。

なお、より厳密には、ロータ本体３０が所定角度範囲θの間で確実に往復回動され得るように構成される。すなわち、例えばＮ極に磁化した特定の部分３３が、図７の（ａ）に示したようにステータヨーク２１に対面する位置よりも角度θ１だけ時計回りにズレた（進んだ）位置Ｐ１と、図７の（ｂ）に示したようにステータヨーク１２に対面する位置よりも角度θ２だけ反時計回りにズレた（遅れた）位置Ｐ２との間において、角度範囲θの間でＡ，Ｂ方向に回動可能になるように、セクタレバー４５及び溝５８が形成されている。ここで、θ１及びθ２は、典型的には、５度程度またはそれより少し大きい角度である。但し、いずれも、より大きくてもより小さくてもよく、θ１とθ２とは同じでも異なっていてもよい。

本発明による好ましい一実施例の揺動モータの分解斜視説明図。 図１の揺動モータの側面説明図。 図１の揺動モータの背面説明図。 図１の揺動モータの正面説明図。 図３のＶ−Ｖ線断面説明図。 図２のＶＩ−ＶＩ線断面説明図。 ロータ本体の可動範囲をより詳しく示したもので、（ａ）は反時計回りの回動端にある状態を示した断面説明図、（ｂ）は時計回りの回動端にある状態を示した断面説明図。

符号の説明

１ 揺動モータ
２ ロータ
１０，２０ ステータヨーク
１１，１２、２１，２２ 脚部
１５，２６ 連結部（基部）
１６，２６ 軸受孔
３０ ロータ本体
３６，３７ 端面
４０ ロータ芯
４２，４４ 小径軸部
４５ セクタレバー
５０ コイルボビン
５６ 孔
５７，５７ａ，５７ｂ，５７ｃ，５７ｄ 溝部
７０ 励磁コイル
８０ 被揺動部材

Claims (6)

1. 永久磁石からなるロータ本体及び該ロータ本体の軸線方向の両端面から端部が突出した回動軸を備えたロータと、
   ロータ本体の一方の端面に対面し回動軸を回動自在に支持する軸受孔を備えた第一の基部、及び第一の基部の半径方向外側端部から回動中心軸線の延在方向に延びロータ本体の周面に対面する磁極形成脚部を一体に形成した第一のステータヨークと、
   ロータ本体の他方の端面に対面し回動軸を回動自在に支持する軸受孔を備えた第二の基部、及び第二の基部の半径方向外側端部から回動中心軸線の延在方向に延び前記第一のステータヨークの磁極形成脚部とは異なる周方向位置でロータ本体の周面に対面する磁極形成脚部を一体に形成した第二のステータヨークと、
   前記第一及び前記第二のステータヨークの磁極形成脚部を支持するコイルボビン及び該ボビンに巻かれた励磁コイルと
   を有するモータ。
2. 第一のステータヨークが全体としてＵ字状の形状を有するように、該第一のステータヨークの前記磁極形成脚部が、第一の基部のうち直径方向に対向する外側端部から回動中心軸線の延在方向に延びた一対の磁極形成脚部分からなり、
   第二のステータヨークが全体としてＵ字状の形状を有するように、第二のステータヨークの前記磁極形成脚部が、第二の基部のうち直径方向に対向する外側端部から回動中心軸線の延在方向に延びた一対の磁極形成脚部分からなり、
   励磁コイルに流される電流の向きに応じて、ロータ本体が回動軸の中心軸線のまわりで往復回動されるように構成された請求項１に記載のモータ。
3. 第一及び第二のステータヨークの磁極形成脚部が嵌込まれる溝部をコイルボビンが備える請求項１又は２に記載のモータ。
4. 第一及び第二のステータヨークの第一及び第二の基部が嵌込まれる開口部をコイルボビンが備える請求項１から３までのいずれか一つの項に記載のモータ。
5. 第一及び第二のステータヨークが同一形状である請求項１から４までのいずれか一つの項に記載のモータ。
6. 請求項１から５までのいずれか一つの項に記載のモータと、撮像装置の撮像光学系に入る光の光路を規制する光路規制手段であってモータの回動軸の突出端部に取付けられたものとを有する光路規制装置。

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