JP2007110884A - ステッピングモータ及び電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】全体の大きさを変えずに、より大きなコイル体積を確保することができ、コイルの起磁力を最大に利用してトルク性能を向上すること。
【解決手段】永久磁石2を有するロータ3と、ロータの周囲を囲むように配された第1及び第2のヨークユニット4、5と、両ヨークユニットに固定され、外部接続端子6を有する樹脂性材料からなる電気接続部材6とを備え、両ヨークユニットがそれぞれ、環状の空芯コイル15と、該空芯コイルを内部に収納すると共に、円周方向に一定の間隔を空けて複数形成された磁極歯16aを有する外ヨーク16と、円周方向に一定の間隔を空けて複数形成された磁極歯17aを有し、該磁極歯が外ヨークの磁極歯に対して非接触状態で交互に等間隔で並ぶように外ヨークに組み合わされる内ヨーク17とを有し、空芯コイルの巻線端末が外部接続端子に接続されているステッピングモータ1及びこれを有する電子機器を提供する。
【選択図】図3

Description

本発明は、デジタルカメラやカメラ付き携帯電話器等のフォーカスやズーム等のレンズ駆動等を行う駆動源に用いるステッピングモータ、及び、該ステッピングモータを有する電子機器に関するものである。
ステッピングモータは、デジタル制御系との整合性に優れており、最近ではデジタルカメラやカメラ付き携帯電話器等の電子機器において、フォーカスやズーム等のレンズ駆動等を行う駆動源として頻繁に利用されている。特に、クローポール式のステッピングモータに関しては、製造コストを低減し易く、制御も容易であることから、より頻繁に使用されている。
このクローポール式のステッピングモータは、様々なものが提供されており、例えば、カップ状に形成されたハウジング内に、2つのステータ(A相ステータ、B相ステータ)を組み込んだ2相PM型ステッピングモータ(例えば、特許文献1及び2参照)や、ハウジングを利用しない2相PM型ステッピングモータ(例えば、特許文献3参照)等が知られている。
図6及び図7に示すように、例えば、ハウジングを利用した2相PM型ステッピングモータ30は、円周方向Rに多極磁化された円筒状の永久磁石31からなるロータ32と、該ロータ32の周囲を囲んだ状態で、ロータ32の軸線L方向に互いに重なるように配置されたA相ステータ33及びB相ステータ34と、該A相ステータ33及びB相ステータ34を内部に収納するハウジング35と、該ハウジング35に蓋をして、ロータ32を回転可能に支持するブラケット36とを備えている。
また、A相ステータ33及びB相ステータ34は、共に同一構成とされており、樹脂材料から形成された環状のボビン40の外周にコイル巻線41を巻きつけて構成された励磁コイル42と、該励磁コイル42を軸線L方向に沿って両側から挟み込んだ一対のヨーク43とを備えている。そして、この一対のヨーク43には、それぞれ複数の磁極歯44が形成されており、ボビン40の内周面に形成された案内溝40aに案内されながらボビン40を両側から挟み込むようになっている。この際、一対のヨーク43の磁極歯44は、円周方向Rに非接触状態で順次配列されるように、ピッチがずれた状態でボビン40に組み合わさるようになっている。
また、ハウジング35は、内周面が一対のヨーク43の外周と接触するようになっている。また、励磁コイル42に巻回されたコイル巻線41の端末は、ボビン40の外部接続端子40bに接続されており、回路部品等の図示しない外部部品と電気的に接続できるようになっている。なお、ボビン40の外部接続端子40bは、ハウジング35に形成された図示しない切り欠き部を通して外部に露出するようになっている。
このように、ハウジング35を利用した従来のクローポール式のステッピングモータ30は、環状のボビン40にコイル巻線41を巻き付けて励磁コイル42を構成していると共に、ボビン40を利用して外部との電気的接続が可能とされているものである。
一方、ハウジングを利用しない2相PM型ステッピングモータは、1つのヨークユニットを、内ヨークとカップ形状に形成された外ヨークとで構成しており、この両ヨークで励磁コイルの周囲を囲むように構成されているものである。
なお、この場合のステッピングモータにおいても、上述したハウジングを利用したステッピングモータと同様に、ボビンの外周にコイル巻線を巻き付けて励磁コイルを構成している点は同じである。
特開2004−289961号公報 特開2001−78419号公報 特開平3−112356号公報
しかしながら、上記特許文献1及び2等に記載されている従来のステッピングモータでは、以下の課題が残されている。
即ち、樹脂性材料から形成されたボビン40にコイル巻線41を巻きつけて励磁コイル42を構成しているので、ヨーク43で囲まれた励磁コイル42の断面的収容スペースの内、ボビン40が占めるスペース部分が磁気的には無駄なスペースとなっていた。
特に、外径がφ6mm以下の小型のステッピングモータにおいては、このボビン40が占めるスペースが無視できなく、コイル体積を大きく確保することが困難であった。そのため、トルク性能が低下する問題が生じていた。
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、全体の大きさを変えずに、より大きなコイル体積を確保することができ、コイルが発生する起磁力を最大に利用してトルク性能を向上することができるステッピングモータ、及び、該ステッピングモータを有する電子機器を提供することである。
本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明のステッピングモータは、円周方向に多極磁化された円筒状の永久磁石を有するロータと、該ロータの周囲を囲んだ状態で、ロータの軸線方向に互いに重なるように配された環状の第1及び第2のヨークユニットと、該第1及び第2のヨークユニットにそれぞれ固定され、外部接続端子を有する樹脂性材料からなる電気接続部材と、前記第1及び第2のヨークユニットを、前記軸線方向に沿って両側から挟み込むと共に、前記ロータを軸線回りに回転可能に支持する一対の蓋部材とを備え、前記第1及び第2のヨークユニットがそれぞれ、表面が絶縁状態とされた環状の空芯コイルと、該空芯コイルを内部に収納すると共に、空芯コイルの円周方向に一定の間隔を空けて複数形成された磁極歯を有する外ヨークと、空芯コイルの円周方向に一定の間隔を空けて複数形成された磁極歯を有し、該磁極歯が外ヨークの磁極歯に対して非接触状態で交互に等間隔で並ぶように外ヨークに組み合わされる内ヨークとを有し、前記空芯コイルの巻線端末が、前記外部接続端子に接続されていることを特徴とするものである。
この発明に係るステッピングモータにおいては、永久磁石を有するロータと、A相ステータとなる第1のヨークユニットと、B相ステータとなる第2のヨークユニットと、両ヨークユニットを軸線方向に沿って両側から挟み込むと共にロータを軸線回りに回転可能に支持する一対の蓋部材とから構成されるクローポール式の2相PM型ステッピングモータである。
特に、第1及び第2のヨークユニットは、コイル巻線をボビンの外周に巻きつけた従来の励磁コイルを利用するものとは異なり、予め環状に形成された空芯コイルを励磁コイルとして利用しているので、従来ボビンが占有していたスペースを、空芯コイル用のスペースにあてることができる。そのため、全体のサイズを変えずにコイル体積を増大することができる。その結果、トルク性能を向上することができる。
また、空芯コイルの巻線端末は、第1及び第2のヨークユニットにそれぞれ固定された電気接続部材の外部接続端子に電気的接続されているので、ボビンがなくとも確実且つ容易に回路部品等の外部部品と電気的に接続することができる。よって、特別な接続方法の必要はない。
また、ハウジングを利用するタイプではなく、内ヨークと外ヨークと空芯コイルとを組み合わせる構成であるので、組み立てが容易となる。即ち、予めA相ステータ及びB相ステータをそれぞれ別個に組み立てた後、各ステータをハウジング内に組み込む構成ではなく、例えば、ロータに対して、始めに第1及び第2のヨークユニットそれぞれの外ヨークの底面部を対向させて固定し、次いで外ヨークの内部に空芯コイルを収納し、最後に内ヨークを外ヨークに被せるといったように、一連の流れの中で次々と順番に組み立てることができる。よって、組み立て工程が容易であると共に、精度良く組み立て易い。また、ハウジングが不要であるので、より小型化を図ることができる。
また、本発明のステッピングモータは、上記本発明のステッピングモータにおいて、前記外ヨーク、前記空芯コイル及び前記内ヨークが、絶縁剤により一体的に固定されていることを特徴とするものである。
この発明に係るステッピングモータにおいては、外ヨーク、空芯コイル及び内ヨークがワニス等の液体の絶縁剤により一体的に固定されているので、第1及び第2のヨークユニットを、それぞれより強固に組み立てることができる。よって、強度増加を図ることができ、品質の信頼性を向上することができる。
また、本発明のステッピングモータは、上記本発明のステッピングモータにおいて、前記電気接続部材が、少なくとも前記第1及び第2のヨークユニットに接触する領域に、非磁性の金属部材を有していることを特徴とするものである。
この発明に係るステッピングモータにおいては、電気接続部材が少なくとも第1及び第2のヨークユニットに接触する領域に、例えば、ステンレス、アルミ等の非磁性の金属材料を有しているので、溶接により電気接続部材と第1及び第2のヨークユニットとを固定することができる。よって、組み立て状態をより強固にすることができ、品質の信頼性をより向上することができる。
また、本発明のステッピングモータは、上記本発明のいずれかに記載のステッピングモータにおいて、前記内ヨークを前記外ヨークに組み合わせる際に、内ヨークと外ヨークとを位置決めさせるヨーク位置決め手段を備えていることを特徴とするものである。
この発明に係るステッピングモータにおいては、ヨーク位置決め手段を備えているので、外ヨークの磁極歯と内ヨークの磁極歯とを非接触状態で円周方向に向けて、交互に等間隔に並ぶように位置決めした状態で内ヨークと外ヨークとを組み合わせることができる。よって、組み立て精度が向上することから、無駄な磁気漏洩が減少し、トルク性能を向上することができる。
また、本発明のステッピングモータは、上記本発明のいずれかに記載のステッピングモータにおいて、前記第1及び第2のヨークユニットに対して前記電気接続部材を位置決めさせる接続部材位置決め手段を備えていることを特徴とするものである。
この発明に係るステッピングモータにおいては、接続部材位置決め手段を有しているので、第1及び第2のヨークユニットに対して電気接続部材を位置決めさせることができ、空芯コイルの巻線端末を確実に外部接続端子に接続することができる。よって、組み立て精度を向上することができると共にさらなる品質の信頼性の向上をすることができる。
また、本発明の電子機器は、上記本発明のいずれかのステッピングモータを有することを特徴とするものである。
この発明に係る電子機器においては、従来と比較して大きさが変わらずにトルク性能が向上したステッピングモータを有しているので、電子機器自体の大きさを変えることなく、トルク性能が向上したステッピングモータの駆動力を各種機構の駆動源として有効に利用できる。よって、性能及び信頼性を向上することができる。
また、本発明の電子機器は、上記本発明の電子機器において、光軸に沿って移動可能に配されたレンズ体と、前記ロータの回転に伴ってレンズ体を光軸に沿って移動させるレンズ駆動手段と、前記光軸上に配された撮像素子とを有するカメラモジュールを備えていることを特徴とするものである。
この発明に係る電子機器においては、ロータを回転させると、レンズ駆動手段が作動してレンズ体を光軸に沿って自在に移動させる。これにより、光軸上に配された撮像素子と、レンズ体との距離を任意に調整することができる。これにより、フォーカスやズーム等を行いながら、撮像をすることができる。特に、トルク性能が向上したスッテッピングモータをカメラカメラモジュールの駆動源として利用するので、フォーカスやズーム等をより容易且つ滑らかな動作で行うことができる。
本発明に係るステッピングモータによれば、全体の大きさを変えずに、より大きなコイル体積を確保することができ、コイルに発生する起磁力を最大に利用してトルク性能を向上することができる。
また、本発明に係る電子機器によれば、電子機器自体の大きさを変えることなく、トルク性能が向上したステッピングモータの駆動力を各種機能の駆動源として有効に利用して、性能及び信頼性の向上化を図ることができる。
以下、本発明に係るステッピングモータ及び電子機器の一実施形態を、図1から図5を参照して説明する。
本実施形態のカメラ付き携帯電話器(電子機器)100は、図1に示すように、ステッピングモータ1と、光軸L1に沿って移動可能に配されたレンズ体101と、ステッピングモータ1の後述するロータ3の回転に伴って、レンズ体101を光軸L1に沿って移動させるレンズ駆動手段102と、光軸L1上に配された撮像素子103とを有するカメラモジュール104とを備えている。
上記ステッピングモータ1は、図2及び図3に示すように、円周方向Rに多極磁化された円筒状の永久磁石2を有するロータ3と、該ロータ3の周囲を囲んだ状態で、ロータ3の軸線L方向に互いに重なるように配された環状の第1のヨークユニット4及び第2のヨークユニット5と、該第1及び第2のヨークユニット4、5にそれぞれ固定され、金属製の外部接続端子6を有する樹脂性材料からなるコイルリード端子(電気接続部材)7と、第1及び第2のヨークユニット4、5を、軸線L方向沿って両側から挟み込むと共に、ロータ3を軸線L回りに回転可能に支持する一対のプレート(蓋部材)8、9とを備えた、クローポール式の2相PM型ステッピングモータである。
上記永久磁石2は、軸線L方向に延びたシャフト10の周囲を囲むように円筒状に形成されており、該シャフト10に対して固着一体化されている。また、この永久磁石2は、例えば、円周方向Rに磁極が8分割されており、交互に極性が異なるように着磁されている。即ち、この永久磁石2とシャフト10とで、ロータ3を構成している。
なお、シャフト10と永久磁石2とは、間に接着剤等を介在させることで固定されている。
上記第1のヨークユニット4及び第2のヨークユニット5は、共に同一構成とされている。よって、ここでは、第1のヨークユニット4について詳細に説明する。
この第1のヨークユニット4は、A相ステータとなるものであり、表面が絶縁状態とされた環状の空芯コイル15と、該空芯コイル15を内部に収納すると共に、空芯コイル15の内周面に対向配置された状態で、円周方向Rに一定の間隔を空けて複数形成された磁極歯(クローポール;誘導子)16aを有する外ヨーク16と、空芯コイル15の内周面に対向配置された状態で、円周方向Rに一定の間隔を空けて複数形成された磁極歯17aを有し、該磁極歯17aが外ヨーク16の磁極歯16aに対して非接触状態で円周方向Rに交互に等間隔で並ぶように外ヨーク16に組み合わされる内ヨーク17とを備えている。
空芯コイル15は、予め所定の大きさ(外径、内径、厚さ、高さ等)の環状となるようにコイル巻線が渦巻いて成型されたものである。また、空芯コイル15の表面は、コイル線材外皮に設けられた絶縁層及び接着層により絶縁状態となっている。
外ヨーク16は、例えば、純鉄等の磁性体の金属材料によりカップ状に形成されている。具体的には、この外ヨーク16は、上記軸線Lを中心として円筒状に形成された外筒部16bと、該外筒部16bの一端側の外縁から軸線L方向に向けて所定距離だけ90度折り曲げられた背面部16cと、該背面部16cから軸線L方向に向けて所定距離だけ90度折り曲げられた上記磁極歯16aとで構成されている。
なお、本実施形態では、円周方向Rに一定の間隔を空けて4つ並ぶように磁極歯16aが形成されている場合を例にしている。
外筒部16bは、空芯コイル15の高さ及び外径より若干大きなサイズで形成されており、他端側の外縁には、軸線L方向に対して内ヨーク17を位置決めさせる段部16dが形成されている。また、外筒部16bの一部分には、円周方向Rに対して内ヨーク17を位置決めさせると共に、軸線L方向及び円周方向Rの2方向に対してコイルリード端子7を位置決めさせる切り欠き部16eが形成されている。これら位置決めについては、後に詳細に説明する。
背面部16cは、空芯コイル15の厚さに応じて、外筒部16bの一端側の外縁から軸線Lに向かって折り曲げられている。即ち、外筒部16bと磁極歯16aとの間に空芯コイル15を収納できる間隔を有するように折り曲げられている。
磁極歯16aは、外筒部16bの内側に位置するように設けられており、先端が段部16dの近傍に位置するように長さが調整されている。また、先端に向かって徐々に幅が狭くなるように、即ち、台形形状となるように設けられている。そして、上述したように、磁極歯16aと外筒部16bとの間に空芯コイル15を収納したときに、各磁極歯16aが空芯コイル15の内周面に対向配置されるようになっている。
内ヨーク17は、外ヨーク16と同様に、例えば、純鉄等の磁性体の金属材料により形成されており、上記背面部16cと同じ環状に形成されたリング部17bと、該リング部17bの内周側から軸線L方向に向けて所定距離だけ90度折り曲げられた上記磁極歯17aとで構成されている。なお、本実施形態では、内ヨーク17の磁極歯17aも、外ヨーク16の磁極歯16aと同様に、円周方向Rに一定の間隔を空けて4つ並ぶように設けられている場合を例にしている、
また、内ヨーク17は、外ヨーク16に組み合わせた際に、リング部17bが外ヨーク16の段部16dに接触することで、軸線L方向への位置決めがされるようになっている。
また、リング部17bの外周側の一部分には、外ヨーク16の切り欠き部16eに嵌合する突起部17cが形成されている。これにより、円周方向Rに対して内ヨーク17と外ヨーク16とを位置決めした状態で組み合わせることができるようになっている。
即ち、段部16d、切り欠き部16e及び突起部17cは、内ヨーク17と外ヨーク16とを組み合わせる際に、両ヨーク16、17を位置決めさせるヨーク位置決め手段20を構成している。
また、内ヨーク17の磁極歯17aは、先端が外ヨーク16の背面部16cの近傍に位置するように長さが調整されている。また、外ヨーク16の磁極歯16aと同様に、先端に向かって徐々に幅が狭くなるように、即ち、台形形状となるように設けられている。そして、各磁極歯17aが空芯コイル15の内周面に対向配置されるようになっている。
また、内ヨーク17の磁極歯17aは、突起部17cを切り欠き部16eに嵌合させたときに、外ヨーク16の磁極歯16aの間に入り込むように、即ち、ピッチがずれるように位置が調整されている。これにより、外ヨーク16と内ヨーク17とを組み合わせた際に、互いの磁極歯16a、17aが非接触状態で円周方向Rに交互に等間隔で並ぶようになっている。
このように構成されたA相ステータとなる第1のヨークユニット4と、B相ステータとなる第2のヨークユニット5とは、互いに外ヨーク16の背面部16c同士を面接触させた状態で重なるように配置され、互いに溶接により接合されている。この際、軸線L方向に対して、第1のヨークユニット4の、外ヨーク16の磁極歯16aと、第2のヨークユニット5の、内ヨーク17の磁極歯17aとが磁極歯ピッチの1/4ピッチずれるように接合されている。そして、この状態で、両外ヨーク16の切り欠き部16eが、軸線L方向に対して一致するようになっている。
また、一対のプレート8、9は、外ヨーク16の外径と同じ大きさで形成された円形状のプレートであり、重ね合わされた第1及び第2のヨークユニット4、5を両側から挟み込んだ状態で、溶接により各ヨークユニット4、5に接合されている。また、この一対のプレート8、9は、それぞれシャフト10を挿通させると共に、軸線L回りに回転可能に支持する軸受け部8a、9aを有している。
コイルリード端子7は、図4及び図5に示すように、樹脂性材料により略直方体状に形成されており、表面には、空芯コイル15の図示しない巻線端末が絡げられて、電気的に接続される突起状の4つの外部接続端子6が設けられている。
この4つの外部接続端子6のうち、2つの外部接続端子6が第1のヨークユニット4の空芯コイル15用端子であり、残りの2つの外部接続端子6が第2のヨークユニット5の空芯コイル15用端子である。また、コイルリード端子7の両側には、表面から裏面にかけて空芯コイル15の巻線端末を外部接続端子6に導くU字状の溝部7aが形成されている。
また、コイルリード端子7の両側の裏面には、第1及び第2のヨークユニット4、5に形成された切り欠き部16eに嵌合する爪部7bが形成されている。そして、この爪部7bを切り欠き部16eに嵌合することで、第1及び第2のヨークユニット4、5に対して、軸線L方向及び円周方向Rの2方向におけるコイルリード端子7の位置決めを行うことができるようになっている。即ち、これら爪部7b及び切り欠き部16eは、第1及び第2のヨークユニット4、5に対してコイルリード端子7を位置決めさせる端子位置決め手段(接続部材位置決め手段)21を構成している。
また、このコイルリード端子7は、少なくとも第1及び第2のヨークユニット4、5に接触する領域、即ち、両外ヨーク16に接触する領域に、例えば、ステンレス等の非磁性の金属板(金属部材)22を有している。
つまり、本実施形態のコイルリード端子7は、内部に一体成型されると共に外部に部分的に露出した上記金属板22を有している。そして、この金属板22の露出した部分が、両外ヨーク16に接触するようになっており、その部分が溶接により両外ヨーク16に接合されるようになっている。
このように構成されたステッピングモータは、図1に示すように、第1の支持プレート110に固定されたモータ支持部材111に連結されて固定されている。この第1の支持プレート110には、内部空間を有した状態で第1の支持プレート110の上面を覆うように、断面コ形状に形成されたカバー112が連結されるようになっている。なお、この第1の支持プレート110とカバー112とで、カメラモジュール104のケーシング113を構成している。
また、第1の支持プレート110の裏面には、図示しない制御部、モータドライバ及び信号処理部や上記撮像素子103が実装された回路基板114が取り付けられている。このうち、撮像素子103は、第1の支持プレート110に形成された開口部110a内に収まるように、設置位置が調整されている。なお、この撮像素子103は、例えば、CCDやCMOS等の半導体デバイスである。
なお、上記制御部は、CPUやメモリ等を有しており、撮像素子103の動作を制御すると共にカメラモジュール104全般を総合的に制御している。また、モータドライバは、ステッピングモータ1の各空芯コイル15の巻線端末にそれぞれ電流を供給している。また、信号処理部は、撮像素子103から出力された信号を処理して制御部に出力している。
撮像素子103の上方には、レンズ体101が配されている。このレンズ体101は、円筒状のレンズホルダ部115と、該レンズホルダ部115の内周面に固定された1つ又は複数のレンズRとで構成されている。撮像素子103は、上述したようにこれらレンズRの光軸L1上に配されるように、設置位置が調整されている。さらに、カバー112には、レンズRの光軸L1上に位置する箇所に、採光孔112aが形成されている。
また、レンズホルダ部115の外周には、光軸L1を間に挟んで互いに対向するように一対の凸部116、117が設けられている。これら一対の凸部116、117には、一対のガイド軸118、119が挿通可能な貫通孔や溝等のガイド孔116a、117aがそれぞれ形成されている。
この一対のガイド軸118、119は、例えば、丸棒であり、レンズ体101を間に挟む位置で光軸L1と平行に配されており、両端がそれぞれカバー112及び第1の支持プレート110に固定されている、つまり、レンズ体101は、一対のガイド軸118、119によって支持された状態でケーシング113の内部空間内に内蔵され、撮像素子103と採光孔112aとの間に配されている。そして、一対のガイド軸118、119と一対のガイド孔116a、117aとの間は、摺動自在となっている。これにより、レンズ対は、一対のガイド軸118、119に沿って光軸L1方向に移動可能とされている。
また、一対の凸部116、117のうち一方の凸部116は、レンズ体101から離間する方向に延びるように形成されており、その先端に送りねじ軸120のねじ部120aに螺合するナット部116bを有している。
この送りねじ軸120は、一対のガイド軸118、119のうち、一方のガイド軸118に隣接する位置において、同様に光軸L1に平行となるように配されている。また、この送りねじ軸120の両端は、カバー112及び第1の支持プレート110にそれぞれ回転可能に固定されている。これにより、送りねじ軸120は、光軸L1と平行な軸線L2回りに回転できるようになっている。
また、送りねじ軸120の第1の支持プレート110側には、該送りねじ軸120に一体成型された被動歯車120bが形成されており、その先のカバー112側の部分が外周面にネジ溝が形成されたねじ部120aとなっている。そして、上述したように、このねじ部120aに一方の凸部116のナット部116bが螺合されている。この際、レンズ体101は、一対のガイド軸118、119によって支持されているので、送りねじ軸120を軸線L2回りに回転させたときに、ナット部116bは送りねじ軸120につられて回転することなく軸線L2方向に移動するようになっている。即ち、回転運動が直線運動に変換される。
また、送りねじ軸120の被動歯車120bは、伝動機構121を介してステッピングモータ1のシャフト10に連結されており、シャフト10の回転に伴って軸線L2回りに回転するようになっている。
具体的に説明すると、ステッピングモータ1のシャフト10の一端側には、駆動歯車122が固定されており、中間歯車123の入力歯車123aに噛合されている。なお、ステッピングモータ1のシャフト10の他端側には、カバー112に固定された図示しない軸受けによって回転可能に支持されている。
上記中間歯車123は、さらに3つの中間歯車124、125、126に順々に噛合されている。そして、送りねじ軸120に隣接配置された中間歯車126の出力歯車126aと被動歯車120bとが噛合している。これにより、シャフト10の回転力は、各中間歯車123、124、125、126によって3段階に減速された後、送りねじ軸120に伝達されるようになっている。
また、各中間歯車123は、それぞれ軸部材130を中心に回転するようになっている。これら各軸部材130の両端は、第1の支持プレート110、及び、第1の支持プレート110に対向配置された第2の支持プレート131にそれぞれ回転可能に支持されている。即ち、これら各中間歯車123、124、125、126、駆動歯車122及び軸部材130は、上記伝動機構121を構成している。
また、ナット部116b、送りねじ軸120及び伝動機構121は、ロータ3、即ち、シャフト10の回転に伴ってレンズ体101を移動させる上述したレンズ駆動手段102を構成している。
次に、本実施形態のステッピングモータ1の組み立て方法について、図2及び図3を参照しながら説明する。なお、以下に説明する組み立て方法は一例であって、この組み立て順番に限定されるものはない。
まず、第1及び第2のヨークユニット4、5の外ヨーク16を、背面部16同士で重ね合わせる。この際、両外ヨーク16の磁極歯16aが、軸線L回りに所定角度だけずれるように、図示しない治具を利用して正確に重ね合わせる。なお、この状態は、両外ヨーク16の切り欠き部16eが軸線L方向に対して一致した状態(直線上にある状態)である。この位置合わせが終了した後、両外ヨーク16を溶接により接合する。
次いで、コイルリード端子7の固定を行う。即ち、両外ヨーク16の切り欠き部16eに、コイルリード端子7の裏面に形成された爪部7bを嵌めて嵌合させる。これにより、コイルリード端子7は、軸線L方向及び円周方向Rの2方向に対する移動が規制され、両外ヨーク16に対して位置決めされた状態になる。この際、コイルリード端子7の金属板22の露出部分は、両外ヨーク16の外周面、即ち、外筒部16bに接触している状態となっている。この位置決めが終了した後、コイルリード端子7の金属板22の露出部分と、両外ヨーク16とを溶接により接合する。
次いで、第1のヨークユニット4の外ヨーク16内に空芯コイル15を収納させる。つまり、外ヨーク16の外筒部16bと複数の磁極歯16aとの間に、空芯コイル15を収納する。これにより、空芯コイル15の内周面に磁極歯16aが対向配置された状態となる。次いで、空芯コイル15を収納した後、内ヨーク17を外ヨーク16に被せるように組み合わせる。この際、内ヨーク17の突起部17cと外ヨーク16の切り欠き部16eとが嵌合すると共に、内ヨーク17のリング部17bと外ヨーク16の段部16dとが接触する。これにより、内ヨーク17と外ヨーク16とを、軸線L方向及び円周方向Rの2方向に対して確実に位置決めした状態で組み合わせることができる。
これにより、内ヨーク17の磁極歯17aと外ヨーク16の磁極歯16aとが、互いに非接触状態で円周方向Rに交互に等間隔で並ぶように配列される。また、内ヨーク17の磁極歯17aも外ヨーク16の磁極歯16aと同様に、空芯コイル15の内周面に対して対向配置された状態となる。
なお、内ヨーク17と外ヨーク16とを組み合わせた際に、外ヨーク16内に内ヨーク17が入り込み、内ヨーク17が軸線L方向に過度に突出することはない。
また、空芯コイル15を外ヨーク16内に収納したときに、該空芯コイル15の巻線端末をコイルリード端子7の溝部7aを通して、外部接続端子6が設けられた表面側に引き出しておく。
次いで、内ヨーク17が外れないように、内ヨーク17と外ヨーク16とを仮固定した後、上述した第1のヨークユニット4の組み立て方法と同様に、第2のヨークユニット5を組み立てる。そして、第2のヨークユニット5の外ヨーク16と内ヨーク17とを仮固定する。
次いで、第1及び第2のヨークユニット4、5を貫くようにロータ3を挿入する。ロータ3の挿入後、軸受け部8a、9aにシャフト10を挿通させながら、第1及び第2のヨークユニット4、5を両側から挟み込むように一対のプレート8、9を取り付ける。この際、図1に示すように、永久磁石2と第1及び第2のヨークユニット4、5の磁極歯16a、17aとの間は、所定の距離Hが空いた状態になるように治具等により調整されている。
次いで、一対のプレート8、9と、両外ヨーク16とを溶接により接合する。そして、最後に空芯コイル15の巻線端末をそれぞれコイルリード端子7の4つの外部接続端子6に絡げて電気的に接続する。これにより、ステッピングモータ1を組み立てることができる。
次に、上述したように構成されたステッピングモータ1を作動させて、カメラ付き携帯電話器100のカメラモジュール104を動かし、例えば、図示しない被写体をズームした状態で撮像する場合について説明する。
まず、使用者が、カメラ付き携帯電話器100の図示しない表示パネルで被写体を確認しながらズーム操作を行うと、カメラモジュール104の回路基板114に実装された制御部がステッピングモータ1を作動させるために、各空芯コイル15に電流を流す。各空芯コイル15に電流が流れると、第1及び第2のヨークユニット4、5の各磁極歯16a、17aが順にN極、S極に励磁される。その結果、ロータ3を軸線L回りに回転させることができる。
ロータ3の回転に伴って、シャフト10も軸線L回りに回転するので、シャフト10の一端側に固定された駆動歯車122も同様に回転する。この駆動歯車122の回転によって、噛合されている各中間歯車123、124、125、126も次々と軸部材130を中心に回転し、所定の回転数に減速された後、送りねじ軸120の被動歯車120bを回転させる。これにより、ねじ部120aが軸線L2回りに所定の回転数で回転する。
また、ねじ部120aに螺合している一方の凸部116のナット部116bは、送りねじ軸120の回転に伴って、軸線L2方向に沿って移動する。これにより、一方の凸部116に固定されているレンズ体101全体が、一対のガイド軸118、119に沿って軸線L2方向、即ち、光軸L1方向に移動する。その結果、レンズホルダ部115で固定しているレンズRを撮像素子103に接近させることができ、ズームを行うことができる。
従って、使用者は、被写体をズームした状態で撮像することができる。
なお、ズームを行う場合を説明したが、ロータ3の回転方向をかえることで、レンズ体101を撮像素子103から離間させたり、接近させたりすることができ、合焦を自由に行うことができる。
特に、本実施形態のステッピングモータ1は、コイル巻線をボビンの外周に巻き付けた従来の励磁コイルを利用するものとは異なり、予め環状に形成された空芯コイル15を励磁コイルとして利用しているので、従来ボビンが占有していたスペースを、空芯コイル15用のスペースに当てることができる。そのため、全体のサイズを変えずに、コイル体積を増大することができる。その結果、コイルの起磁力も増大してトルク性能を向上することができる。
また、空芯コイル15の巻線端末は、第1及び第2のヨークユニット4、5にそれぞれ固定されたコイルリード端子7の外部接続端子6に接続されているので、ボビンがなくても確実且つ容易に回路部品等の外部部品と電気的に接続することができる。よって、特別な接続手段を用いる必要がなく、従来と同様に使用することができる。
また、ハウジングを利用するタイプではなく、外ヨーク16と、内ヨーク17と、空芯コイル15とを組み合わせる構成であるので、組み立てが容易となる。即ち、予め第1のヨークユニット4(A相ステータ)及び第2のヨークユニット5(B相ステータ)をそれぞれ別個に組み立てた後、各ヨークユニット4、5をハウジング内に組み込む構成ではなく、上述したように、一連の流れの中で次々と順番に各構成品部品を組み合わせることができる。よって、組み立てが容易であると共に、精度良く組み立て易い。また、ハウジングが不要であるので、より小型化を図ることができる。
また、両ヨークユニット4、5の外ヨーク16と、一対のプレート8、9とを溶接により確実に接合していると共に、コイルリード端子7に関しても金属板22を有しているので、溶接で両ヨークユニット4、5に対して確実に接合することができる。よって、全体の組み立て状態をより強固にすることができ、品質の信頼性を向上することができる。
また、組み立てを行う際に、ヨーク位置決め手段20により、外ヨーク16の磁極歯16aと、内ヨーク17の磁極歯17aとが、非接触状態で円周方向Rに向けて確実に交互に等間隔で並ぶように位置決めした状態で、内ヨーク17と外ヨーク16とを組み合わせることができる。このことからも、組み立て精度を向上することができる。よって、無駄な磁気漏洩が減少し、トルク性能を向上することができる。
同様に、端子位置決め手段21により、第1及び第2のヨークユニット4、5に対して、コイルリード端子7を位置決めできるので、空芯コイル15の巻線端末を、確実に外部接続端子6に接続することができる。よって、組み立て精度を向上することができると共に、品質の向上化を図ることができる。
また、本実施形態のカメラ付き携帯電話器100によれば、上述したように、従来と比較して大きさが変わらずにトルク性能が向上したステッピングモータ1を有しているので、携帯電話器自身の大きさを変えずに、ズームやフォーカス等をより容易且つ滑らかな動作で行うことができ、性能及び信頼性を向上することができる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、電子機器としてカメラ付き携帯電話器を例にして説明したが、この場合に限られるものではない。例えば、デジタルカメラ等でも構わない。
また、上記実施形態では、単に外ヨーク内に空芯コイルを収納し、内ヨークで外ヨークに蓋をするような構成であったが、更に外ヨークの切り欠き部からワニス等の液体の絶縁剤を含浸させる。
こうすることで、外ヨークと空芯コイルと内ヨークとを絶縁剤により一体的に固定できるので、第1及び第2のヨークユニット単体をより強固に組み立てることができる。よって、強度増加を図ることができ、品質の向上化を図ることができる。
また、上記実施形態では、金属板を有するコイルリード端子を用いて、溶接により第1及び第2のヨークユニットに接合したが、この場合に限られず、金属板を有しない樹脂性のコイルリード端子を、接着により固定しても構わない。但し、強固に固定できる点から、上記実施形態のように金属板を有するコイルリード端子を、溶接で固定する方法がより好ましい。
また、上記実施形態では、外部接続端子を有する電気接続部材としてコイルリード端子を利用したが、ステッピングモータを電子機器に内蔵する場合には、電気接続部材として、電子機器に通常用いられるプリント基板を利用しても構わない。
また、上記実施形態では、ロータの磁極の数を8とし、各ヨークユニットの磁極歯を4つずつ設けた構成にしたが、この場合に限られず、ロータの磁極の数を4、6又は10等、ヨークの磁極歯の数を2、3又は5等に適時変更して構わない。
本発明に係るステッピングモータを有する電子機器の一実施形態を示す断面図である。 図1に示すステッピングモータの一実施形態を示す断面図である。 図2に示すステッピングモータの分解斜視図である。 図2に示すステッピングモータのコイルリード端子の斜視図である。 図4に示すコイルリードの上面図である。 従来のハウジングを有するステッピングモータの一例を示す断面図である。 図6に示すステッピングモータの励磁コイルを構成するボビンの斜視図である。
符号の説明
L 軸線
L1 光軸
1 ステッピングモータ
2 永久磁石
3 ロータ
4 第1のヨークユニット(A相ステータ)
5 第2のヨークユニット(B相ステータ)
6 外部接続端子
7 コイルリード端子(電気接続部材)
8、9 一対のプレート(一対の蓋部材)
15 空芯コイル
16 外ヨーク
16a 外ヨークの磁極歯
17 内ヨーク
17a 内ヨークの磁極歯
20 ヨーク位置決め手段
21 端子位置決め手段(接続部材位置決め手段)
22 金属板(金属部材)
100 カメラ付き携帯電話器(電子機器)
101 レンズ体
102 レンズ駆動手段
103 撮像素子
104 カメラモジュール


Claims (7)

  1. 円周方向に多極磁化された円筒状の永久磁石を有するロータと、
    該ロータの周囲を囲んだ状態で、ロータの軸線方向に互いに重なるように配された環状の第1及び第2のヨークユニットと、
    該第1及び第2のヨークユニットにそれぞれ固定され、外部接続端子を有する樹脂性材料からなる電気接続部材と、
    前記第1及び第2のヨークユニットを、前記軸線方向に沿って両側から挟み込むと共に、前記ロータを軸線回りに回転可能に支持する一対の蓋部材とを備え、
    前記第1及び第2のヨークユニットはそれぞれ、表面が絶縁状態とされた環状の空芯コイルと、該空芯コイルを内部に収納すると共に、空芯コイルの円周方向に一定の間隔を空けて複数形成された磁極歯を有する外ヨークと、空芯コイルの円周方向に一定の間隔を空けて複数形成された磁極歯を有し、該磁極歯が外ヨークの磁極歯に対して非接触状態で交互に等間隔で並ぶように外ヨークに組み合わされる内ヨークとを有し、
    前記空芯コイルの巻線端末が、前記外部接続端子に電気的接続されていることを特徴とするステッピングモータ。
  2. 請求項1に記載のステッピングモータにおいて、
    前記外ヨーク、前記空芯コイル及び前記内ヨークは、絶縁剤により一体的に固定されていることを特徴とするステッピングモータ。
  3. 請求項1又は2に記載のステッピングモータにおいて、
    前記電気接続部材は、少なくとも前記第1及び第2のヨークユニットに接触する領域に、非磁性の金属部材を有していることを特徴とするステッピングモータ。
  4. 請求項1から3のいずれか1項に記載のステッピングモータにおいて、
    前記内ヨークを前記外ヨークに組み合わせる際に、内ヨークと外ヨークとを位置決めさせるヨーク位置決め手段を備えていることを特徴とするステッピングモータ。
  5. 請求項1から4のいずれか1項に記載のステッピングモータにおいて、
    前記第1及び第2のヨークユニットに対して前記電気接続部材を位置決めさせる接続部材位置決め手段を備えていることを特徴とするステッピングモータ。
  6. 請求項1から5のいずれか1項に記載のステッピングモータを有することを特徴とする電子機器。
  7. 請求項6に記載の電子機器において、
    光軸に沿って移動可能に配されたレンズ体と、
    前記ロータの回転に伴って前記レンズ体を前記光軸に沿って移動させるレンズ駆動手段と、
    前記光軸上に配された撮像素子とを有するカメラモジュールを備えていることを特徴とする電子機器。

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