JP2007129824A

JP2007129824A - 駆動装置

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Publication number: JP2007129824A
Application number: JP2005319989A
Authority: JP
Inventors: Kimisuke Kiyamura; 公介木矢村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-11-02
Filing date: 2005-11-02
Publication date: 2007-05-24
Anticipated expiration: 2025-11-02
Also published as: JP4920950B2

Abstract

【課題】第１及び第２のステータ部の間の位相調整を容易化し、低コストで精度及び効率の良い駆動装置を提供する。
【解決手段】ステッピングモータは、外周面が周方向に分割されると共に軸方向に沿ってスパイラル形状に着磁されたマグネット１０１、出力軸１０２、第１及び第２のステータ部、第１及び第２のステータ部間に配設されたスペーサ１１５を備える。第１のステータ部は、マグネット１０１の着磁面に対向する磁極歯を有する第１及び第２のヨーク１０３、１０４と第１のコイル１０５を備える。第２のステータ部は、マグネット１０１の着磁面に対向する磁極歯を有する第３及び第４のヨーク１０９、１１０と第２のコイル１１１を備える。スペーサ１１５により、第１及び第２のステータ部間の軸方向の相対位置を変更可能とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置等の小型電子機器の駆動源として用いられるステッピングモータに適用される駆動装置に関する。

従来、小型電子機器等の駆動源に使用されるステッピングモータとして２相クローポール型ステッピングモータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図１２は、従来例に係る２相クローポール型ステッピングモータの構成を示す断面図である。

図１２において、ステッピングモータは、マグネット１１０１、出力軸１１０２、第１のヨーク１１０３、第２のヨーク１１０４、第１のコイル１１０５、第１のボビン１１０６、第１のケース１１０７、第１の軸受１１０８を備えている。更に、ステッピングモータは、第３のヨーク１１０９、第４のヨーク１１１０、第２のコイル１１１１、第２のボビン１１１２、第２のケース１１１３、第２の軸受１１１４を備えている。

マグネット１１０１は、円筒形状に形成され、外周面がスキュー状態に着磁されている。出力軸１１０２は、マグネット１１０１に対し同軸に固定されている。第１のヨーク１１０３〜第４のヨーク１１１０は、マグネット１１０１の着磁面と対向する矩形状の磁極歯をそれぞれ有する。第１のコイル１１０５は、第１のボビン１１０６に巻回され、第１のヨーク１１０３及び第２のヨーク１１０４を励磁する。第２のコイル１１１１は、第２のボビン１１１２に巻回され、第３のヨーク１１０９及び第４のヨーク１１１０を励磁する。

第１のケース１１０７は、第１のヨーク１１０３及び第２のヨーク１１０４を固定する。第２のケース１１１３は、第３のヨーク１１０９及び第４のヨーク１１１０を固定する。第１の軸受１１０８は、第１のケース１１０７に固定され、出力軸１１０２を回転自在に支持する。第２の軸受１１１４は、第２のケース１１１３に固定され、出力軸１１０２を回転自在に支持する。

上述したような、２つのヨーク及びコイル及びケースからなるステータ部を軸方向に２つ配置したステッピングモータにおいて、ステータ部は電気的に９０度の位相差を持つように設計されている。しかし、ステッピングモータの構成部品の加工誤差や組立誤差などにより上記位相差が設計値からずれてしまうと、ステッピングモータの精度や効率が低下してしまう。そこで、ステッピングモータの組立時には、各ステータ部を冶具等で保持した後、トルクの測定を行いながら、適切な位相差が得られるように互いのステータ部を回転させ、その状態を保持したままスポット溶接などでステータ部を固定する調整方法が用いられていた。
特開平６−２２５５０９号公報

しかしながら、従来のステッピングモータの組立時において上記のようにステータ部を固定する調整方法では、ステータ部の回転、トルクの測定、ステータ部の溶接を同時に行う複雑な設備を導入することが必要となる。そのため、前記設備の導入により、ステッピングモータの検査・調整工程に多大なコストが要求されるという問題があった。

本発明の目的は、第１及び第２のステータ部の間の位相調整を容易化し、低コストで精度及び効率の良い駆動装置を提供することにある。

上述の目的を達成するために、本発明の駆動装置は、外周面が周方向に分割されると共に軸方向に沿ってスパイラル形状に着磁された円筒形状のマグネットと、前記マグネットと一体に固定されると共に回転可能に支持される出力軸と、軟磁性材料から形成され前記マグネットの着磁面に対向する磁極歯を有する第１及び第２のヨークと、前記第１及び第２のヨークを励磁する第１のコイルとを装備し、前記マグネットの軸方向一方の側に対向配置される第１のステータ部と、軟磁性材料から形成され前記マグネットの着磁面に対向する磁極歯を有する第３及び第４のヨークと、前記第３及び第４のヨークを励磁する第２のコイルとを装備し、前記マグネットの軸方向他方の側に対向配置される第２のステータ部と、前記第１のステータ部と前記第２のステータ部との間に配設され、前記第１及び第２のステータ部間の軸方向の相対位置を変更可能とする挿入部材と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の駆動装置は、軸方向に間隔をおいて配置され、それぞれ外周面が周方向に分割されると共に軸方向に沿ってスパイラル形状に着磁された円筒形状の第１及び第２のマグネットと、前記第１及び第２のマグネットと一体に固定されると共に回転可能に支持される出力軸と、軟磁性材料から形成され前記第１のマグネットの着磁面に対向する磁極歯を有する第１及び第２のヨークと、前記第１及び第２のヨークを励磁する第１のコイルとを装備し、前記第１のマグネットに対向配置される第１のステータ部と、軟磁性材料から形成され前記第２のマグネットの着磁面に対向する磁極歯を有する第３及び第４のヨークと、前記第３及び第４のヨークを励磁する第２のコイルとを装備し、前記第２のマグネットに対向配置される第２のステータ部と、前記第１のマグネットと前記第２のマグネットとの間に配設され、前記第１及び第２のマグネット間の軸方向の相対位置を変更可能とする挿入部材と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の駆動装置は、外周面が周方向に分割されると共に軸方向に沿ってスパイラル形状に着磁された円筒形状のマグネットと、前記マグネットと一体に固定されると共に軸方向に移動可能なガイド部材と、前記ガイド部材を軸方向に移動可能に支持する支持部材と、軟磁性材料から形成され前記マグネットの着磁面に対向する磁極歯を有する第１及び第２のヨークと、前記第１及び第２のヨークを励磁する第１のコイルとを装備し、前記マグネットの軸方向一方の側に対向配置される第１のステータ部と、軟磁性材料から形成され前記マグネットの着磁面に対向する磁極歯を有する第３及び第４のヨークと、前記第３及び第４のヨークを励磁する第２のコイルとを装備し、前記マグネットの軸方向他方の側に対向配置される第２のステータ部と、前記第１のステータ部と前記第２のステータ部との間に配設され、前記第１及び第２のステータ部間の軸方向の相対位置を変更可能とする挿入部材と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の駆動装置は、軸方向に間隔をおいて配置され、それぞれ外周面が周方向に分割されると共に軸方向に沿ってスパイラル形状に着磁された円筒形状の第１及び第２のマグネットと、前記第１及び第２のマグネットと一体に固定されると共に軸方向に移動可能なガイド部材と、前記ガイド部材を軸方向に移動可能に支持する支持部材と、軟磁性材料から形成され前記第１のマグネットの着磁面に対向する磁極歯を有する第１及び第２のヨークと、前記第１及び第２のヨークを励磁する第１のコイルとを装備し、前記第１のマグネットに対向配置される第１のステータ部と、軟磁性材料から形成され前記第２のマグネットの着磁面に対向する磁極歯を有する第３及び第４のヨークと、前記第３及び第４のヨークを励磁する第２のコイルとを装備し、前記第２のマグネットに対向配置される第２のステータ部と、前記第１のマグネットと前記第２のマグネットとの間に配設され、前記第１及び第２のマグネット間の軸方向の相対位置を変更可能とする挿入部材と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、第１及び第２のステータ部を互いに回転させることなく、第１及び第２のステータ部の軸方向の相対位置或いはマグネットの軸方向の相対位置を変えることで、第１及び第２のステータ部の位相差を変化させることができる。これにより、調整工程に複雑な設備を導入する必要がなく、第１及び第２のステータ部の間の位相調整を容易に行うことができ、低コストで精度及び効率の良い駆動装置を製作することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置としてのステッピングモータの構成を示す断面図であり、図２は、ステッピングモータを側面から見た場合の構成を示す側面図である。

図１及び図２において、ステッピングモータは、マグネット１０１、出力軸１０２、第１のヨーク１０３、第２のヨーク１０４、第１のコイル１０５、第１のボビン１０６、第１のケース１０７、第１の軸受１０８を備えている。更に、ステッピングモータは、第３のヨーク１０９、第４のヨーク１１０、第２のコイル１１１、第２のボビン１１２、第２のケース１１３、第２の軸受１１４、スペーサ１１５、ガイド部１１６を備えている。

マグネット１０１は、円筒形状に形成されており、外周面が周方向に分割されると共に軸方向に沿ってＮ極とＳ極がスパイラル形状になるように着磁されている。

出力軸１０２は、マグネット１の内径部に圧入されマグネット１０１と一体に固定されることにより、ロータを形成している。また、出力軸１０２は、第１の軸受１０８と第２の軸受１１４によって回転可能に支持されている。

第１のヨーク１０３は、電磁軟鉄等の軟磁性材料から形成されており、マグネット１０１の着磁面に対向して軸方向に延出された複数の磁極歯を備えている。

第２のヨーク１０４は、電磁軟鉄等の軟磁性材料から形成されており、マグネット１０１の着磁面に対向して軸方向に延出された複数の磁極歯を備えている。

ここで、第１のヨーク１０３及び第２のヨーク１０４の各磁極歯は、マグネット１０１の着磁極の中心線に沿って延出されている。

第１のコイル１０５は、第１のボビン１０６に導線を巻回したものであり、マグネット１０１に対し略同心の位置で、マグネット１０１の外周面の外側に配置されている。第１のコイル１０５は、第１のヨーク１０３及び第２のヨーク１０４を励磁する。

第１のボビン１０６は、絶縁材料から形成されており、第１のコイル１０５の導線が巻回されると共に、マグネット１０１に対し略同心の位置で、第１のヨーク１０３と第２のヨーク１０４に固定されている。また、第１のボビン１０６は、第１のコイル１０５の導線を接続する（からげる）ための端子ピンを備えている。

第１のケース１０７は、電磁軟鉄等の軟磁性材料から形成されており、第１のヨーク１０３と第２のヨーク１０４が所定の位相となるように両ヨークを固定している。また、第１のケース１０７は、出力軸１０２に直交する外側方向に延出されたキー１０７ａを備えている。キー１０７ａは、後述するガイド部１１６のキー溝１１６ａと嵌合することにより、回転止めとなる。

第１の軸受１０８は、第１のケース１０７に固定されると共に出力軸１０２の外周部に装着されており、出力軸１０２を滑らかに回転摺動させる。

上述した、第１のヨーク１０３、第２のヨーク１０４、第１のコイル１０５、第１のボビン１０６、第１のケース１０７、第１の軸受１０８により、第１のステータ部を構成している。

第３のヨーク１０９は、電磁軟鉄等の軟磁性材料から形成されており、マグネット１０１の着磁面に対向して軸方向に延出された複数の磁極歯を備えている。

第４のヨーク１１０は、電磁軟鉄等の軟磁性材料から形成されており、マグネット１０１の着磁面に対向して軸方向に延出された複数の磁極歯を備えている。

ここで、第３のヨーク１０９及び第４のヨーク１１０の各磁極歯は、マグネット１０１の着磁極の中心線に沿って延出されている。

第２のコイル１１１は、第２のボビン１１２に導線を巻回したものであり、マグネット１０１に対し略同心の位置で、マグネット１０１の外周面の外側に配置されている。第２のコイル１１１は、第３のヨーク１０９及び第４のヨーク１１０を励磁する。

第２のボビン１１２は、絶縁材料から形成されており、第２のコイル１１１の導線が巻回されると共に、マグネット１０１に対し略同心の位置で、第３のヨーク１０９と第４のヨーク１１０に固定されている。また、第２のボビン１１２は、第２のコイル１１１の導線を接続する（からげる）ための端子ピンを備えている。

第２のケース１１３は、電磁軟鉄等の軟磁性材料から形成されており、第３のヨーク１０９と第４のヨーク１１０が所定の位相となるように両ヨークを固定している。また、第２のケース１１３は、出力軸１０２に直交する外側方向に延出されたキー１１３ａを備えている。キー１１３ａは、後述するガイド部１１６のキー溝１１６ａと嵌合することにより、回転止めとなる。

第２の軸受１１４は、第２のケース１１３に固定されると共に出力軸１０２の外周部に装着されており、出力軸１０２を滑らかに回転摺動させる。

上述した、第３のヨーク１０９、第４のヨーク１１０、第２のコイル１１１、第２のボビン１１２、第２のケース１１３により、第２のステータ部を構成している。

スペーサ１１５は、リング状に形成されており、第１のケース１０７と第２のケース１１３との間に配置され、第１のステータ部と第２のステータ部との間の軸方向の相対位置を決定している。第１のヨーク１０３及び第２のヨーク１０４と、第３のヨーク１０９及び第４のヨーク１１０とは、スペーサ１１５を境にして軸方向の両側にそれぞれ配置されている。

ガイド部１１６は、第１のケース１０７及び第２のケース１１３の外周部と嵌合して、第１のステータ部と第２のステータ部との同軸を維持している。また、ガイド部１１６は、外壁部の軸方向に延出されたキー溝１１６ａを備えている。キー溝１１６ａは、第１のケース１０７のキー１０７ａ及び第２のケース１１３のキー１１３ａと嵌合することにより、第１のステータ部と第２のステータ部を軸方向にスライド可能としている。

第１のステータ部の第１のボビン１０６及び第２のステータ部の第２のボビン１１２に径方向へ延出する端子ピンを設けた構成において各ステータ部は回転を行わないので、各端子ピンの位相が変わることはなく、各端子ピンに導線を接続する際の簡易性を損なわない。また、後述する各ステータ部の位相調整においては、各ステータ部の軸方向のスライドのみで位相調整を行うことができるため、位相調整が容易である。

次に、上記構成を有する本実施の形態のステッピングモータの動作について図３乃至図６を参照しながら詳細に説明する。

先ず、マグネット１０１と、第１のヨーク１０３、第２のヨーク１０４、第３のヨーク１０９、第４のヨーク１１０の各磁極歯との位置関係について図３に基づき説明する。

図３は、ステッピングモータのマグネットとヨークの位置関係を示す展開図である。

図３において、Ｃ１は、第１のヨーク１０３と第２のヨーク１０４との中間線であり、Ｃ２は、第３のヨーク１０９と第４のヨーク１１０との中間線である。θは、軸方向に対するマグネット１０１の着磁極の傾きである。Ｄは、スペーサ１１５の厚さであり、上述したように第１のステータ部と第２のステータ部との間の軸方向の相対位置を決定している。尚、マグネット１０１のＮ極とＳ極の間に図示した斜めの実線は、着磁境界線である。

着磁境界線とＣ１との交点Ｐ１と、前記着磁境界線とＣ２との交点Ｐ２との間には、θから求められる周方向の位相差Ａが存在する。従って、第１のステータ部と第２のステータ部の間には、２相ステッピングモータにおける所定の位相差（電気的に９０度）に位相差Ａを加えた位相差を設けることにより、マグネット１０１及び出力軸１０２からなるロータを円滑に回転させることが可能となる。上記所定の位相差に位相差Ａを加えた位相差が、ステータ部位相差の設計値である。

次に、各ステータ部の位相調整を行う際の、マグネット１０１と、第１のヨーク１０３、第２のヨーク１０４、第３のヨーク１０９、第４のヨーク１１０の各磁極歯の位置関係について図４及び図５に基づき説明する。

図４は、ステッピングモータのステータ部位相差に設計値からズレが生じた場合のマグネットとヨークの位置関係を示す展開図であり、図５は、ステッピングモータの位相調整を行った後のマグネットとヨークの位置関係を示す展開図である。

図４において、ａは、上述したステータ部位相差の設計値に対して、加工誤差や組立誤差などにより生じた位相ズレ量である。このような位相ズレが存在すると、コギングトルク（Cogging Torque）や通電トルクがステッピングモータの全周で一様にならず、ステッピングモータの回転精度や駆動効率が低下してしまう。そこで、検査工程においてコギングトルク波形や通電トルク波形を測定し、位相ズレが検知されたものに対して調整を行う。

図５において、位相調整前のヨークを点線で、位相調整後のヨークを実線で示す。調整工程において、厚さが違う複数のスペーサを用意しておき、トルク波形から求めた位相ズレ量に対応した厚さのスペーサに取り替えることで位相調整を行う。ここでは、厚さＤのスペーサを厚さＤ’のスペーサと取り替えて、ステータ部の相対位置をｄだけ変化させている。ここで、スペーサの厚さの変化量ｄ［ｍｍ］とステータ部の位相ズレ量ａ［°］の関係は、ａ＝（（ｄ×ｔａｎθ）／Ｌ）×３６０と表される。Ｌはヨークの内周長さである。

ステータ部の相対位置の変化に伴って、マグネット１０１の着磁極の傾きに相当するステータ部位相差がＡからＡ’となり、その結果、ステータ部位相差が位相ズレ量ａだけ調整され、適切な値となる。図５では、Ｄ’はＤよりも大きく、ｄが正となる場合を示しているが、Ｄより薄いスペーサを用いればｄは負となり、ステータ部の周方向逆向きに位相調整を行うことも可能である。

上記背景技術で説明したように、従来の位相調整方法は、各ステータ部を保持した後、トルク測定を行いながら、適切な位相差が得られるように互いのステータ部を回転させ、その状態を保持したままスポット溶接などで各ステータ部を固定する方法であった。この方法では、ステータ部の回転、トルク測定、ステータ部の溶接を同時に行う設備が必要となり、検査・調整工程に多大なコストが要求される。

これに対し、本実施の形態の位相調整方法では、第１のケース１０７及び第２のケース１１３間に配置するスペーサを取り替えるだけで各ステータ部の位相調整を行うことができる。これにより、調整工程に複雑な設備を導入する必要がなく、低コストで精度及び効率の良いステッピングモータを製作することが可能となる。

また、トルク測定とスペーサの交換をステッピングモータごとに行わず、ロットごとにトルク測定を行い、一定の厚さのスペーサを設定してもよいし、ステッピングモータごとのトルク測定とロット管理を併用してもよい。この方法では、ロット管理により工程を減らし、コスト削減を図ることが可能となる。

また、一方を切り欠いたＣ型のスペーサを用いて、ステッピングモータの径方向からスペーサの入れ替えを可能にしてもよいし、ステータ部の間に偏心カムを有する工具を挿し込み、回転させることでステータ部の軸方向の相対位置を変化させ、調整を行ってもよい。これらの方法では、ステッピングモータを分解せずに軸方向の相対位置を変えることができるので、組立コストの低減に貢献することが可能となる。

図６は、変形例に係る第１及び第２のマグネットの軸方向の相対位置が変更可能なステッピングモータの構成を示す断面図である。

図６において、ステッピングモータは、第１のマグネット１０１ａ、第２のマグネット１０１ｂ、出力軸１０２、第１のヨーク１０３、第２のヨーク１０４、第１のコイル１０５、第１のボビン１０６、第１のケース１０７、第１の軸受１０８を備えている。更に、ステッピングモータは、第３のヨーク１０９、第４のヨーク１１０、第２のコイル１１１、第２のボビン１１２、第２のケース１１３、第２の軸受１１４、スペーサ１１５を備えている。

第１のヨーク１０３、第２のヨーク１０４、第１のコイル１０５、第１のボビン１０６、第１のケース１０７、第１の軸受１０８により、第１のステータ部を構成している。また、第３のヨーク１０９、第４のヨーク１１０、第２のコイル１１１、第２のボビン１１２、第２のケース１１３により、第２のステータ部を構成している。

本ステッピングモータは、第１のステータ部と第２のステータ部との間の軸方向の相対位置が固定されており、第１のマグネット１０１ａと第２のマグネット１０１ｂとの間の軸方向の相対位置を変更可能に保持するスペーサ１１５を有する。

第１のマグネット１０１ａは、円筒形状に形成されており、外周面が周方向に分割されると共に軸方向に沿ってＮ極とＳ極がスパイラル形状になるように着磁されている。

第１のマグネット１０１ｂは、円筒形状に形成されており、外周面が周方向に分割されると共に軸方向に沿ってＮ極とＳ極がスパイラル形状になるように着磁されている。

スペーサ１１５は、リング状に形成されており、第１のマグネット１０１ａと第２のマグネット１０１ｂの間に配置され、第１のマグネット１０１ａと第２のマグネット１０１ｂとの間の軸方向の相対位置を決定している。

変形例においても、上述した本実施の形態と同様に、マグネット１０１と、第１のヨーク１０３、第２のヨーク１０４、第３のヨーク１０９、第４のヨーク１１０の各磁極歯との相対的な位置関係は変わらない。よって、スペーサ１１５を取り替えることで、第１のマグネット１０１ａと第２のマグネット１０１ｂの間の軸方向の相対位置を変化させることにより、位相調整を行うことが可能である。変形例では、位相調整時に、軸方向の相対位置が変更可能に保持される第１のマグネット１０１ａと第２のマグネット１０１ｂが出力軸１０２に直接固定されるので、同軸がとりやすいという利点がある。

以上説明したように、本実施の形態によれば、第１及び第２のステータ部を互いに回転させることなく、第１及び第２のステータ部の軸方向の相対位置或いはマグネットの軸方向の相対位置を変えることで、第１及び第２のステータ部の位相差を変化させることができる。これにより、調整工程に複雑な設備を導入する必要がなく、第１及び第２のステータ部の間の位相調整を容易に行うことができ、低コストで精度及び効率の良いステッピングモータを製作することが可能となる。

［第２の実施の形態］
図７は、本発明の第２の実施の形態に係るレンズ駆動装置の構成部品を示す分解斜視図であり、図８は、組み立て後のレンズ駆動装置の構成を示す断面図である。

図７及び図８において、レンズ駆動装置は、マグネット２０１、第１のヨーク２０２、第２のヨーク２０３、第１のボビン２０４、第１のコイル２０５、第１の外カバー２０６を備えている。更に、レンズ駆動装置は、第３のヨーク２０７、第４のヨーク２０８、第２のボビン２０９、第２のコイル２１０、第２の外カバー２１１を備えている。更に、レンズ駆動装置は、レンズホルダ２１２、スリーブ２１３、ガイドバー２１４、振れ止めガイドバー２１５、地板２１６、スペーサ２１７、ガイド部２１８を備えている。

マグネット２０１は、円筒形状に形成されており、外周面が周方向に分割されると共に軸方向に沿ってスパイラル形状になるように着磁されている。マグネット２０１は、スリーブ２１３に固定されると共にガイドバー２１４と平行な方向に直進可能に支持されている。

第１のヨーク２０２は、軟磁性材料から形成されており、マグネット２０１の外周面のスパイラル形状に着磁された着磁極の中心線に沿って対向するスパイラル形状の磁極歯を備えている。

第２のヨーク２０３は、軟磁性材料から形成されており、マグネット２０１の外周面のスパイラル形状に着磁された着磁極の中心線に沿って対向するスパイラル形状の磁極歯を備えている。

ここで、第１のヨーク２０２及び第２のヨーク２０３の各磁極歯は、マグネット２０１の着磁極の中心線に沿って延出されている。

第１のボビン２０４は、非導電性材料（例えばプラスチック）から形成されており、第１のコイル２０５の導線が巻回される。また、第１のボビン２０４は、第１のコイル２０５の導線を接続するための端子ピンを備えている。

第１のコイル２０５は、第１のボビン２０４に導線を巻回したものであり、電流が流されることにより第１のヨーク２０２の磁極歯と第２のヨーク２０３の磁極歯を所定の極性に励磁する。

第１の外カバー２０６は、軟磁性材料から形成されており、第１のヨーク２０２と第２のヨーク２０３とを連結し固定する。第１の外カバー２０６は、第１のボビン２０４及び第１のコイル２０５を覆うと共に、第１のヨーク２０２と第２のヨーク２０３とを磁気的に連結し、且つ両ヨークを相対的に所定の位置に固定する。また、第１の外カバー２０６は、軸方向に直交する外側方向に延出されたキー２０６ａを備えている。キー２０６ａは、後述するガイド部２１８のキー溝２１８ａと嵌合することにより、回転止めとなる。

この場合、第１のヨーク２０２の磁極歯と第２のヨーク２０３の磁極歯とは、電気的な角度で１８０度位相をずらして配置されている。

上述した、第１のヨーク２０２、第２のヨーク２０３、第１のボビン２０４、第１のコイル２０５、第１の外カバー２０６により、第１のステータ部を構成している。

第３のヨーク２０７は、軟磁性材料から形成されており、マグネット２０１の外周面のスパイラル形状に着磁された着磁極の中心線に沿って対向するスパイラル形状の磁極歯を備えている。

第４のヨーク２０８は、軟磁性材料から形成されており、マグネット２０１の外周面のスパイラル形状に着磁された着磁極の中心線に沿って対向するスパイラル形状の磁極歯を備えている。

ここで、第３のヨーク２０７及び第４のヨーク２０８の各磁極歯は、マグネット２０１の着磁極の中心線に沿って延出されている。

第２のボビン２０９は、非導電性材料（例えばプラスチック）から形成されており、第２のコイル２１０の導線が巻回される。また、第２のボビン２０９は、第２のコイル２１０の導線を接続するための端子ピンを備えている。

第２のコイル２１０は、第２のボビン２０９に導線を巻回したものであり、電流が流されることにより第３のヨーク２０７の磁極歯と第４のヨーク２０８の磁極歯を所定の極性に励磁する。

第２の外カバー２１１は、軟磁性材料から形成されており、第３のヨーク２０７と第３のヨーク２０８とを連結し固定する。第２の外カバー２１１は、第２のボビン２０９及び第２のコイル２１０を覆うと共に、第３のヨーク２０７と第４のヨーク２０８とを磁気的に連結し、且つ両ヨークを相対的に所定の位置に固定する。また、第２の外カバー２１１は、軸方向に直交する外側方向に延出されたキー２１１ａを備えている。キー２１１ａは、後述するガイド部２１８のキー溝２１８ａと嵌合することにより、回転止めとなる。

この場合、第３のヨーク２０７の磁極歯と第４のヨーク２０８の磁極歯とは、電気的な角度で１８０度位相をずらして配置されている。

上述した、第３のヨーク２０７、第４のヨーク２０８、第２のボビン２０９、第２のコイル２１０、第２の外カバー２１１により、第２のステータ部を構成している。

レンズホルダ２１２は、カメラに装着されるレンズを保持する部材であり、腕部２１２ａ、溝部２１２ｂ、開口部２１２ｃを備えている。腕部２１２ａは、スリーブ２１３が嵌合可能な内径部を備えており、スリーブ２１３の外周部に固着されている。溝部２１２ｂは、一対の突起と両突起間に形成された溝から構成されており、前記溝に振れ止めガイドバー２１５が摺動可能に嵌合される。開口部２１２ｃには、レンズ（不図示）が固定される。

スリーブ２１３は、摺動性のよい樹脂材料から形成されており、マグネット２０１の内周部に一体に固定されている。また、スリーブ２１３は、ガイドバー２１４が嵌合可能な内径部を備えており、ガイドバー２１４によって軸と平行な方向に直進可能に支持されている。

ガイドバー２１４は、スリーブ２１３が移動可能にスリーブ２１３の内径部に嵌合しており、スリーブ２１３を軸と平行な方向に直進可能に支持する。

振れ止めガイドバー２１５は、地板２１６の穴部２１６ｂに嵌合され固着されると共に、レンズホルダ２１２の溝部２１２ｂに摺動可能に嵌合される。

地板２１６は、中空の円盤形状に形成されており、開口部２１６ａ、穴部２１６ｂ、穴部２１６ｃ、腕部２１６ｄ、穴部２１６ｅを備えている。地板２１６の盤面上には、ガイド部２１８が固定されている。腕部２１６ｄに設けられた穴部２１６ｅには、ガイドバー２１４が固着され、穴部２１６ｂには、振れ止めガイドバー２１５が固着されている。レンズホルダ２１２の開口部２１２ｃに固定されたレンズを通過した光は、地板２１６の開口部２１６ａを通過し所定の位置に導かれる。

ガイドバー２１４は、地板２１６の腕部２１６ｄの穴部２１６ｅに固着されているので、マグネット２０１は、地板２１６の穴部２１６ｃを通って軸方向に直進可能に構成されている。振れ止めガイドバー２１５は、地板２１６の穴部２１６ｂに固着されており、またレンズホルダ２１２の溝部２１２ｂと摺動可能に嵌合しているので、レンズホルダ２１２は、ガイドバー２１４を中心に回転することなく光軸に沿ってのみ移動可能となる。

スペーサ２１７は、リング状に形成されており、上記の第１のステータ部と第２のステータ部の間に配置され、第１のステータ部と第２のステータ部の軸方向の相対位置を決定している。第１のヨーク２０２及び第２のヨーク２０３と、第３のヨーク２０７及び第４のヨーク２０８とは、スペーサ２１７を境にして軸方向の両側にそれぞれ配置されている。

ガイド部２１８は、地板２１６に固定されると共に、第１の外カバー２０６及び第２の外カバー２１１の外周部と嵌合して、第１のステータ部と第２のステータ部との同軸を維持している。また、ガイド部２１８は、軸方向に延出されたキー溝２１８ａを備えている。キー溝２１８ａは、第１の外カバー２０６のキー２０６ａ及び第２の外カバー２１１のキー２１１ａと嵌合することにより、第１のステータ部と第２のステータ部を軸方向にスライド可能としている。

第１のステータ部の第１のボビン２０４及び第２のステータ部の第２のボビン２０９に径方向へ延出する端子ピンを設けた構成において各ステータ部は回転を行わないので、各端子ピンの位相が変わることはなく、各端子ピンに導線を接続する際の簡易性を損なわない。また、後述する各ステータ部の位相調整においては、各ステータ部の軸方向のスライドのみで位相調整を行うことができるため、位相調整が容易である。

図９は、レンズ駆動装置のマグネットとヨークの位置関係を示す展開図である。

図９において、Ｃ１は、第１のヨーク２０２と第２のヨーク２０３との中間線であり、Ｃ２は第３のヨーク２０７と第４のヨーク２０８との中間線である。θは、軸方向に対するマグネット２０１の着磁極の傾きである。Ｄは、スペーサ２１７の厚さであり、第１のステータ部と第２のステータ部との間の軸方向の相対位置を決定している。尚、マグネット２０１のＮ極とＳ極の間に図示した斜めの実線は、着磁境界線である。

着磁境界線とＣ１との交点Ｐ１と、同じ着磁境界線とＣ２との交点Ｐ２との間には、θから求められる周方向の位相差Ａが存在する。従って、第１のステータ部と第２のステータ部との間には、２相ステッピングモータにおける所定の位相差（電気的に９０度）に位相差Ａを加えた位相差を設けることにより、マグネット２０１とスリーブ２１３が円滑に直進することが可能となる。上記所定の位相差に位相差Ａを加えた位相差が、ステータ部位相差の設計値である。

次に、上記構成を有する本実施の形態のレンズ駆動装置の動作及びステータ部の位相調整の方法について図９乃至図１１を参照しながら詳細に説明する。

先ず、レンズ駆動装置の動作について説明する。

図９に示す状態は、マグネット２０１が着磁されており、第１のヨーク２０２の磁極歯がＳ極に、第２のヨーク２０３の磁極歯がＮ極に各々励磁されるように第１のコイル２０５に通電している状態である。

この状態から、第１のコイル２０５の通電を遮断すると同時に、第３のヨーク２０７の磁極歯がＮ極に、第４のヨーク２０８の磁極歯がＳ極に各々励磁されるように第２のコイル２１０に通電する。これに伴い、マグネット２０１には矢印Ｂ方向の電磁力が発生する。矢印Ｂ方向の力は、マグネット２０１を回転する方向の力とマグネット２０１の軸に沿った力に分けて考えることができる。

上述したように、マグネット２０１に固着されているレンズホルダ２１２が、振れ止めガイドバー２１５によってガイドバー２１４を中心とした回転を防止されている状態にある。そのため、矢印Ｂ方向に発生する電磁力のうちのマグネット２０１を回転する方向の力によってもマグネット２０１は回転せず、矢印Ｂ’方向の力によってガイドバー２１４に沿ってマグネット２０１及びレンズホルダ２１２、スリーブ２１３は駆動する。その結果、マグネット２０１は、Ｓ極着磁部が第３のヨーク２０７の磁極歯に対向する位置となるように、図９における上方すなわち矢印Ｂ’方向に移動して停止する。

更にこの状態から、第２のコイル２１０の通電を遮断すると同時に、第１のヨーク２０２の磁極歯がＮ極に、第２のヨーク２０３の磁極歯がＳ極に各々励磁されるように第１のコイル２０５に通電する。これに伴い、再度、マグネット２０１には矢印Ｂ方向の電磁力が発生する。

上記同様に、矢印Ｂ方向に発生する電磁力のうちのマグネット２０１を回転する方向の力によってもマグネット２０１は回転せず、矢印Ｂ’方向の力によってガイドバー２１４に沿ってマグネット２０１及びレンズホルダ２１２、スリーブ２１３は駆動する。マグネット２０１は、Ｓ極着磁部が第１のヨーク２０２の磁極歯に対向する位置となるように、図９における上方すなわち矢印Ｂ’方向に移動して停止する。

更にこの状態から、第１のコイル２０５の通電を遮断すると同時に、第３のヨーク２０７の磁極歯がＳ極に、第４のヨーク２０８の磁極歯がＮ極に各々励磁されるように第２のコイル２１０に通電する。これに伴い、再度、マグネット２０１には矢印Ｂ方向の電磁力が発生する。

上記同様に、矢印Ｂ方向に発生する電磁力のうちのマグネット２０１を回転する方向の力によってもマグネット２０１は回転せず、矢印Ｂ’方向の力によってガイドバー２１４に沿ってマグネット２０１及びレンズホルダ２１２、スリーブ２１３は駆動する。マグネット２０１は、Ｎ極着磁部が第３のヨーク２０７の磁極歯に対向する位置となるように、図９における上方すなわち矢印Ｂ’方向に移動して停止する。

更にこの状態から、第２のコイル２１０の通電を遮断すると同時に、第１のヨーク２０２の磁極歯がＳ極に、第２のヨーク２０３の磁極歯がＮ極に各々励磁されるように第１のコイル２０５に通電する。これに伴い、再度、マグネット２０１には矢印Ｂ方向の電磁力が発生する。

上記同様に、矢印Ｂ方向に発生する電磁力のうちのマグネット２０１を回転する方向の力によってもマグネット２０１は回転せず、矢印Ｂ’方向の力によってガイドバー２１４に沿ってマグネット２０１及びレンズホルダ２１２、スリーブ２１３は駆動する。マグネット２０１は、Ｎ極着磁部が第１のヨーク２０２の磁極歯に対向する位置となるように、図９における上方すなわち矢印Ｂ’方向に移動して停止する。

マグネット２０１を矢印Ｂ’方向とは逆方向に駆動するときは、第１のコイル２０５及び第２のコイル２１０に対する上述した通電切り替えを順次元の状態に戻すように切り替えていけばよい。

このように、第１のコイル２０５と第２のコイル２１０の通電状態を順次切り替え、第１のヨーク２０２の磁極歯、第２のヨーク２０３の磁極歯、第３のヨーク２０７の磁極歯、第４のヨーク２０８の磁極歯の励磁状態を切り替えていく。これにより、マグネット２０１及びレンズホルダ２１２、スリーブ２１３を矢印Ｂ’方向或いはその逆方向のみに駆動することが可能である。

尚、本実施の形態は、上記制御に限定されず、第１のコイル２０５と第２のコイル２１０の通電電流を加減し、各コイルが発生する磁力の大きさに応じた位置にマグネット２０１を停止させるマイクロステップ制御を行うことも可能である。マイクロステップ制御によれば、２相のコイルで引き合う位置にマグネット２０１は安定的に位置するようになり、安定した位置出し及び精度の高い位置出しを実現することが可能となる。

次に、レンズ駆動装置のステータ部の位相調整の方法について説明する。

図１０は、レンズ駆動装置のステータ部位相差に設計値からズレが生じた場合のマグネットとヨークの位置関係を示す展開図である。

図１０において、ａは、上述したステータ部位相差の設計値に対して、加工誤差や組立誤差などにより生じた位相ズレ量である。このような位相ズレが存在すると、アクチュエータ（レンズ駆動装置）で発生する力が一様にならず、アクチュエータの精度や効率が低下してしまう。そこで、検査工程において、マグネット２０１の支持方法を変えて、マグネット２０１の可動方向を軸方向から回転方向に変更する冶具を使用してコギングトルク波形や通電トルク波形を測定し、位相ズレが検知されたものに対して調整を行う。もちろん、軸方向の力を測定してもよいが、測定の難易度・精度の観点から、回転トルクを測定するのが望ましい。

図１１は、レンズ駆動装置の位相調整を行った後のマグネットとヨークの位置関係を示す展開図である。

図１１において、位相調整前のヨークを点線で、位相調整後のヨークを実線で示す。調整工程において、厚さが違う複数のスペーサを用意しておき、トルク波形から求めた位相ズレ量に対応した厚さのスペーサに取り替えることで位相調整を行う。図示の例では、厚さＤのスペーサを厚さＤ’のスペーサと取り替えて、ステータ部の相対位置をｄだけ変化させている。ここで、スペーサの厚さの変化量ｄ［ｍｍ］とステータ部の位相ズレ量ａ［°］の関係は、ａ＝（（ｄ×ｔａｎθ）／Ｌ）×３６０と表される。Ｌはヨークの内周長さである。

ステータ部の相対位置の変化に伴って、マグネット２０１の着磁極の傾きに対応するステータ部位相差がＡからＡ’となり、その結果、ステータ部位相差が位相ズレ量ａだけ調整され、適切な値となる。図１１では、Ｄ’はＤよりも大きく、ｄが正となる場合を示しているが、Ｄより薄いスペーサを用いればｄは負となり、ステータ部の周方向逆向きに位相調整を行うことも可能である。

これに対し、本実施の形態の位相調整方法では、第１のステータ部及び第２のステータ部間に配置するスペーサを取り替えるだけで位相調整を行うことができる。これにより、調整工程に複雑な設備を導入する必要がなく、低コストで精度及び効率の良いアクチュエータ（レンズ駆動装置）を製作することが可能となる。

また、トルク測定とスペーサの交換をアクチュエータごとに行わず、ロットごとにトルク測定を行い、一定の厚さのスペーサを設定してもよいし、アクチュエータごとのトルク測定とロット管理を併用してもよい。この方法では、ロット管理により工程を減らし、コスト削減を図ることが可能となる。

また、一方を切り欠いたＣ型のスペーサを用いて、アクチュエータ径方向からスペーサの入れ替えを可能にしてもよいし、ステータ部の間に偏心カムを有する工具を挿し込み、回転させることでステータ部の軸方向の相対位置を変化させ、調整を行ってもよい。これらの方法では、アクチュエータを分解せずに軸方向の相対位置を変えることができるので、組立コストの低減に貢献することが可能となる。

尚、本実施の形態では、第１及び第２のステータ部の軸方向の相対位置を変更可能とした構成を例に挙げたが、これに限定されるものではない。変形例として、第１及び第２のステータ部の軸方向の相対位置を固定とし、２つに分割した第１及び第２のマグネットの軸方向の相対位置を変更可能とする構成してもよい。

変形例の構成でも、上記第１の実施の形態で示したように、第１及び第２のマグネットとヨークの磁極歯の相対関係は変わらず、第１及び第２のマグネット間の軸方向の相対位置を変化させることで位相調整を行うことが可能である。変形例の構成では、位相調整時に、軸方向の相対位置が変更可能である第１及び第２のマグネットが出力軸に直接固定されているので、位相調整の際に同軸がとりやすいという利点がある。

以上説明したように、本実施の形態によれば、第１及び第２のステータ部を互いに回転させることなく、第１及び第２のステータ部の軸方向の相対位置或いはマグネットの軸方向の相対位置を変えることで、第１及び第２のステータ部の位相差を変化させることができる。これにより、調整工程に複雑な設備を導入する必要がなく、第１及び第２のステータ部の間の位相調整を容易に行うことができ、低コストで精度及び効率の良いアクチュエータ（レンズ駆動装置）を製作することが可能となる。

［他の実施の形態］
上記第１の実施の形態では、マグネットと出力軸を別々に構成（別体）した場合を例に挙げたが、本発明は、これに限定されるものではなく、マグネットと出力軸を一体に構成する場合にも適用可能である。

上記第２の実施の形態では、レンズホルダをスリーブに固着した場合を例に挙げたが、本発明は、これに限定されるものではなく、複数種類のレンズホルダをスリーブに交換可能に装着する場合にも適用可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置としてのステッピングモータの構成を示す断面図である。ステッピングモータを側面から見た場合の構成を示す側面図である。ステッピングモータのマグネットとヨークの位置関係を示す展開図である。ステッピングモータのステータ部位相差に設計値からズレが生じた場合のマグネットとヨークの位置関係を示す展開図である。ステッピングモータの位相調整を行った後のマグネットとヨークの位置関係を示す展開図である。変形例に係る第１及び第２のマグネットの軸方向の相対位置が変更可能なステッピングモータの構成を示す断面図である。本発明の第２の実施の形態に係るレンズ駆動装置の構成部品を示す分解斜視図である。組み立て後のレンズ駆動装置の構成を示す断面図である。レンズ駆動装置のマグネットとヨークの位置関係を示す展開図である。レンズ駆動装置のステータ部位相差に設計値からズレが生じた場合のマグネットとヨークの位置関係を示す展開図である。レンズ駆動装置の位相調整を行った後のマグネットとヨークの位置関係を示す展開図である。従来例に係る２相クローポール型ステッピングモータの構成を示す断面図である。

符号の説明

１０１、１０１ａ、１０１ｂ、２０１マグネット
１０２出力軸
１０３、２０２第１のヨーク
１０４、２０３第２のヨーク
１０９、２０７第３のヨーク
１１０、２０８第４のヨーク
１０５、２０５第１のコイル
１１１、２１０第２のコイル
１１５、２１７スペーサ（挿入部材）
２１２レンズホルダ（レンズ保持部材）
２１３スリーブ（ガイド部材）
２１４ガイドバー（支持部材）

Claims

外周面が周方向に分割されると共に軸方向に沿ってスパイラル形状に着磁された円筒形状のマグネットと、
前記マグネットと一体に固定されると共に回転可能に支持される出力軸と、
軟磁性材料から形成され前記マグネットの着磁面に対向する磁極歯を有する第１及び第２のヨークと、前記第１及び第２のヨークを励磁する第１のコイルとを装備し、前記マグネットの軸方向一方の側に対向配置される第１のステータ部と、
軟磁性材料から形成され前記マグネットの着磁面に対向する磁極歯を有する第３及び第４のヨークと、前記第３及び第４のヨークを励磁する第２のコイルとを装備し、前記マグネットの軸方向他方の側に対向配置される第２のステータ部と、
前記第１のステータ部と前記第２のステータ部との間に配設され、前記第１及び第２のステータ部間の軸方向の相対位置を変更可能とする挿入部材と、
を備えることを特徴とする駆動装置。
軸方向に間隔をおいて配置され、それぞれ外周面が周方向に分割されると共に軸方向に沿ってスパイラル形状に着磁された円筒形状の第１及び第２のマグネットと、
前記第１及び第２のマグネットと一体に固定されると共に回転可能に支持される出力軸と、
軟磁性材料から形成され前記第１のマグネットの着磁面に対向する磁極歯を有する第１及び第２のヨークと、前記第１及び第２のヨークを励磁する第１のコイルとを装備し、前記第１のマグネットに対向配置される第１のステータ部と、
軟磁性材料から形成され前記第２のマグネットの着磁面に対向する磁極歯を有する第３及び第４のヨークと、前記第３及び第４のヨークを励磁する第２のコイルとを装備し、前記第２のマグネットに対向配置される第２のステータ部と、
前記第１のマグネットと前記第２のマグネットとの間に配設され、前記第１及び第２のマグネット間の軸方向の相対位置を変更可能とする挿入部材と、
を備えることを特徴とする駆動装置。
外周面が周方向に分割されると共に軸方向に沿ってスパイラル形状に着磁された円筒形状のマグネットと、
前記マグネットと一体に固定されると共に軸方向に移動可能なガイド部材と、
前記ガイド部材を軸方向に移動可能に支持する支持部材と、
軟磁性材料から形成され前記マグネットの着磁面に対向する磁極歯を有する第１及び第２のヨークと、前記第１及び第２のヨークを励磁する第１のコイルとを装備し、前記マグネットの軸方向一方の側に対向配置される第１のステータ部と、
軟磁性材料から形成され前記マグネットの着磁面に対向する磁極歯を有する第３及び第４のヨークと、前記第３及び第４のヨークを励磁する第２のコイルとを装備し、前記マグネットの軸方向他方の側に対向配置される第２のステータ部と、
前記第１のステータ部と前記第２のステータ部との間に配設され、前記第１及び第２のステータ部間の軸方向の相対位置を変更可能とする挿入部材と、
を備えることを特徴とする駆動装置。
軸方向に間隔をおいて配置され、それぞれ外周面が周方向に分割されると共に軸方向に沿ってスパイラル形状に着磁された円筒形状の第１及び第２のマグネットと、
前記第１及び第２のマグネットと一体に固定されると共に軸方向に移動可能なガイド部材と、
前記ガイド部材を軸方向に移動可能に支持する支持部材と、
軟磁性材料から形成され前記第１のマグネットの着磁面に対向する磁極歯を有する第１及び第２のヨークと、前記第１及び第２のヨークを励磁する第１のコイルとを装備し、前記第１のマグネットに対向配置される第１のステータ部と、
軟磁性材料から形成され前記第２のマグネットの着磁面に対向する磁極歯を有する第３及び第４のヨークと、前記第３及び第４のヨークを励磁する第２のコイルとを装備し、前記第２のマグネットに対向配置される第２のステータ部と、
前記第１のマグネットと前記第２のマグネットとの間に配設され、前記第１及び第２のマグネット間の軸方向の相対位置を変更可能とする挿入部材と、
を備えることを特徴とする駆動装置。
前記挿入部材の厚さを、前記第１のステータ部と前記第２のステータ部との間の位相ズレ量に対応した厚さに変更することで前記第１のステータ部と前記第２のステータ部の位相調整を行うことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の駆動装置。
前記第１乃至第４のヨークの前記磁極歯は、前記マグネットの着磁極の中心線又は前記第１及び第２のマグネットの着磁極の中心線に沿って延出されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の駆動装置。
前記駆動装置の駆動対象は、撮像装置に装着するレンズを保持するレンズ保持部材を含む群から選択されることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の駆動装置。