JP2010288426A - 三相直流モータ - Google Patents

Abstract

【課題】設置寸法に制約がある場合にも対応可能であり、高いトルクが得られ、且つ動作が安定した三相直流モータを提供する。
【解決手段】外周部に、周方向に複数等分割された磁極を備えるロータと、当該ロータの外周側面に沿って離間配置された固定子とを備えるインナーロータ型の三相直流モータであって、当該固定子は、相が互いに異なる３つのコイル巻線体からなる固定子部を（Ｍ−ｎ；ｎ≧１の整数）個備え、ロータの磁極数とコイル巻線体との総数との比を、従来と異なる関係とした新規な三相直流モータを採用した。
【選択図】図１

Description

本件発明は、磁石を備える回転子を内側に備え、その外側に固定子を備えるインナーロータ型の三相直流モータに関する。

カメラ等の光学系装置におけるズームレンズ、フォーカスレンズ等のレンズ移動機構や、光量調整用の絞り機構等の可動機構や、電気製品に備える可動機構において、駆動源として各種モータが用いられている。例えば、特許文献１に開示の光学機器では、可動レンズの移動や、光量調整用の絞り部材を移動させるための駆動源としてパルスモータを用いている。

そして、近年、これらの光学系装置や電気製品は、小型化、高性能化、省電力化が図られている。そのため、駆動源としてのモータは、始動性、トルク、動作の安定性、エネルギー効率等の性能の他に、小型化が求められている。

例えば、光学系のフォーカス用、ズーム用のモータは、レンズ鏡筒内におけるレンズの周辺に配置されることが多い。そのため、限られたスペースに配置する必要がある。さらに、近年の小型化、高性能化の要求に応じて、鏡筒部分の小型化や、ズーミングやフォーカシングの速度や精度が要求されており、出力等の駆動性能と、モータの設置寸法とのバランスが求められる。このことは、電気製品に備える可動機構においても同様であり、小型化、高性能化に伴って、可動機構のコンパクト化及び駆動源の高性能化が求められている。

このようなニーズに対し、特許文献２には、モータの外径を大きくすることなく出力を向上させ、円筒のレンズを備える鏡筒地板あるいは光量調節装置内に配置するステップモータに関する技術が開示されている。この特許文献２に開示のモータは、特殊形状のステータを用い、円環形状のマグネットを有する回転可能なロータと、マグネットの外周に隣接して配置される２つのコイル及び４つの外側磁極部と、マグネットの内周に配置される２つの内側磁極部とを備え、外側磁極部の配置を、ロータの回転中心を基準にした外側磁極部の角度で調整している。

特許第２５５９８２７号公報 特開２００５−５７９０３号公報

近年の光学系装置の高性能化に応じて、ズーミングやフォーカシングの速度や精度のさらなる向上が望まれているが、特許文献１や特許文献２に開示のようなパルスモータ（ステップモータ）では、始動トルクが定速状態に比べて低く、高荷重を要する動作に対する機敏性が劣る。また、オープンループ型の制御機構となっているため、負荷トルクが変動した場合の速度変化への対応が難しい。

そこで、上述のニーズに応じたモータとして、駆動源としての性能の向上を図るには、三相直流モータを用いることが考えられる。三相直流モータは、始動トルクが大きく、加速性が高く、また速度制御性に優れるので、機敏で繊細な動作が求められる可動機構の駆動源として好適だからである。

しかし、従来のモータでは、駆動性能を向上させると、その分、外形寸法が大きくなるため、限られた設置スペースに設置するモータの高出力化が課題となっていた。例えば、撮像装置では、レンズ鏡筒の内部中央には複数のレンズを配置し、この複数のレンズを光軸方向に移動させることにより、ズーミングやフォーカシングを行う。オートフォーカス機能等を備える撮像装置では、これらのレンズを、モータの駆動力を用いて光軸方向に移動させるのである。この際、レンズ鏡筒内部にモータを配置するため、図６に示すように、レンズ鏡筒等の円環状の形状をなすスペースにモータを設置する。この場合を例に、モータの設置寸法について説明する。

図６（１）〜（３）は、レンズ鏡筒内において、レンズを中央に配置可能な円環状平板である地板にモータを取り付ける従来例を示す模式図である。図６（１）は、レンズ鏡筒内にブラシレスモータ１００を配置した例である。可動機構では、駆動源としてのモータの回転力を伝達する減速機を接続するが、ブラシモータ１００を用いる場合、トルクが小さいため減速比が大きくなる。その結果、駆動音が大きく、また、駆動伝達速度が遅く機敏な動作には適さないといった点が課題となる。

次に、従来の三相直流モータ１０１を配置する例について図６（２）に示す。従来の三相直流モータを用いる場合、図６（２）に示すように、円環状部材の矢印ａ方向の大きさがモータの外形寸法の制約となり、固定子の直径を、円環状部材の矢印ａ方向の大きさより小さくする必要がある。この場合、回転子の直径が小さくなり、トルクを大きくすることができない。

これに対し、図６（３）に示す三相直流モータ１０２のように、ロータ２００を大きくすることによりトルクアップが可能となる。しかし、ロータ２００の大きさに比例して、コイルの巻線体積も増やす必要があり、モータ１０２の外形寸法が大きくなる。そのため、レンズ鏡筒内等、限られた場所に配置するモータとして、高トルクの三相直流モータを採用できなかった。

本件発明は、上記課題に対し、設置寸法を抑制しながら高いトルクが得られ、且つ安定した動作が得られる三相直流モータを提供することを目的とする。

本発明者等は、鋭意研究を行った結果、以下の三相直流モータを採用することで上記課題を達成するに到った。

本件発明に係る三相直流モータは、外周部に、周方向に複数等分割された磁極を備えるロータと、当該ロータの外周側面に沿って離間配置された固定子とを備えるインナーロータ型の三相直流モータであって、当該固定子は、相が互いに異なる３つのコイル巻線体からなる固定子部を（Ｍ−ｎ；ｎ≧１の整数）個備え、前記ロータに備える磁極の数４Ｍと固定子のコイル巻線体の総数３（Ｍ−ｎ）とが以下の数１に示す式で表されることを特徴とする。

本件発明に係る三相直流モータでは、前記固定子は、設置寸法に応じて（Ｍ−ｎ）個の固定子部を分散して配置したものがより好ましい。

本件発明に係る三相直流モータでは、前記固定子は、前記ロータを挟んで両側に（Ｍ−ｎ）／２個ずつ固定子部を配置してなるものがより好ましい。

本件発明に係る三相直流モータでは、より好ましくは、前記固定子部に備える３つのコイル巻線体は、それぞれ平行に配置される。

本件発明に係る三相直流モータでは、前記数１に示すロータの磁極の数とコイル巻線体の総数との関係式において、Ｍ＝３、ｎ＝１であるものがより好ましい。

本件発明に係る三相直流モータでは、前記ロータ及び固定子は、半径が異なる２つの円弧形状の辺を略同心円状に有するベース部材上に、平面視において、当該ベース部材の２つの円弧形状の辺の間に収められて取り付けられるものがより好ましい。

本件発明に係る三相直流モータでは、２つの固定子部のコイル巻線体の相は、一方の固定子部が第１、第２、第３の相の順に並んで配置され、他方の固定子部が、第２、第３、第１の相の順に並んで配置されるものがより好ましい。

本件発明に係る三相直流モータは、より好ましくは、前記ロータの磁極の位置を検出する位置検出センサが、前記ベース部材に設けられ、当該位置検出センサの検出結果に基づいて回転動作が制御されるものであり、当該位置検出センサは、前記ベース部材の２つの円弧形状の辺の間に収められて取り付けられるロータの外周に沿い、且つ、前記分散して配置した固定子部が配置されない位置に設けられる。

本件発明に係る三相直流モータは、レンズを駆動するために用いられる三相直流モータであって、前記ベース部材は、円柱状のレンズ鏡筒内において、光軸と垂直な平面に配置されたものがより好ましい。

本件発明に係る三相直流モータは、設置寸法に制約がある場所に設置する場合でも、ロータを大きくして高トルクを得ることができる。その結果、モータと接続させる減速機の減速比が小さくても、十分なトルクを得ることが可能となり、減速機による騒音を抑えて静音化を図ることができるとともに、停止精度を向上させることができる。また、固定子部を複数個備える構成としたことにより、従来のインナーロータ型の三相直流モータのような円形状の固定子を用いる場合に比べて、設置寸法への対応性に優れる。

本件発明に係る三相直流モータの一実施形態の概略を示す平面図である。 図１の三相直流モータの固定支部の配置を示す平面図である。 本件発明に係る三相直流モータの固定子部の配置例を示す模式図である。 本件発明に係る三相直流モータの固定子部の配置例を示す模式図である。 本件発明に係る三相直流モータの固定子部の配置例を示す平面図である。 従来技術におけるモータを光学系装置に設置する際の設置寸法を説明するための模式図である。

以下、本件発明に係る三相直流モータの好ましい実施の形態を説明する。図１は、本件発明に係る三相直流モータを、カメラレンズの鏡筒内に配置して用いる実施形態の一例を示す平面図である。

本件発明に係る三相直流モータは、インナーロータ型の三相直流モータであり、複数等分割された磁極を有するロータを内側に備え、当該ロータの外周側面に沿って離間配置される固定子を備える。

図１に示す三相直流モータの例では、ロータ２と、２つの固定子部３，４からなる固定子と、ロータ２の磁極２１の位置を検出する位置検出センサ６とを備え、当該三相直流モータ１をカメラ等の撮像装置のレンズ鏡筒内に設置する例である。図中に実線で示した２本の円弧はベース部材７であり、図６で説明したようなレンズ鏡筒におけるモータの設置箇所の形状を表している。本件発明に係る三相直流モータは、このように円弧形状の二辺の間にモータを収める場合等、特殊形状の設置位置において、ロータ２の外周に２つの固定子部を配置する際に好適である。

ロータ２は、その外周部に、周方向に複数等分割配置された磁極２１を備える。このロータ２は、点Ｐを中心に回転可能な部材であり、ベース部材７に、回転可能に支持されて取り付けられる。図１に示す実施の形態では、ロータ２の外周部に、１２極に等分割され、Ｎ極とＳ極が交互に配置された永久磁石を備える。

そして、本件発明に係る三相直流モータにおける固定子の構成は、本件発明の特徴の一つである。すなわち、本件発明に係る三相直流モータでは、固定子として、３つのコイル巻線体３１ａ〜３１ｃ，４１ａ〜４１ｃを備える固定子部を複数備える構成とし、三相直流モータの配置場所の形状に応じて、複数の固定子部を任意に配置する。そして、固定子部３，４は、３つのコイル巻線体３１ａ〜３１ｃ，４１ａ〜４１ｃを備え、当該３つのコイル巻線体３１ａ〜３１ｃ，４１ａ〜４１ｃには、それぞれに誘導コイル５を巻き付ける。コイルの巻き付け方法は、一般的な直流モータ巻線の技術を採用すれば良い。

この各コイル巻線体３１ａ〜３１ｃ，４１ａ〜４１ｃのロータ２側の端部には、ロータ２の外周側面形状に沿う円弧形状の面が形成されるティース３３，４３を備える。ティース３３，４３は、回転軸方向から見た場合に、コイル巻線体３１ａ〜３１ｃ，４１ａ〜４１ｃの幅より幅が広く、ロータ２の外周側面に沿って対向する面３３１，４３１を備える。この対向する面３３１，４３１の幅は、ロータ２の各磁極２１の弧の長さに略等しく形成される。また、隣接するティース間は一定離間している。例えば、図２に示す例における固定子部では、ティース３３，４３は、ロータ２の回転中心Ｐを中心として、ティースの対向面３３１，４３１を円周とする仮想円ｍにおける角度１０°の円弧の長さと略等しい距離で離間している。そして、当該３つのコイル巻線体に流す電流を制御することによって、ロータを回転させる。

ところで、従来の三相モータでは、図６（３）に示すように、ロータ２００の外周に、略円形の固定子２０１を配置する。そして、固定子２０１に備えるコイル巻線体２０１ａは、当該固定子２０１の外周側の基部２０１ｂから、ロータ２００の外周側面に向けて延出して形成されている。この固定子２０１のコイル巻線体２０１ａの数は、ロータ２００の磁極数と関係があり、従来の三相モータにおける磁極数とコイル巻線体数との関係は４Ｎ：３Ｎとなる。例えば、Ｎ＝３の場合、磁極数が１２、且つ、コイル巻線体数は９となる。しかし、配置スペースに制約がある場合に、従来の三相モータの構成では、より大きな出力を得ることが難しい。そこで、本願では、配置する場所の形状等の制約がある中で、より大きな出力を得るために、大きなロータを使うことを考えたのである。そして、磁極数とコイル巻線対数の関数である４Ｎ：３Ｎに縛られずにこれを変更すると共に、ロータの大きさ、固定子部の配置及びそのコイル巻線体の相互での配置を検討したのである。

その結果、本件発明に係るインナーロータ型の三相直流モータを想到したのである。すなわち、本件発明に係る三相直流モータは、固定子として、相が互いに異なる３つのコイル巻線体からなる固定子部を（Ｍ−ｎ；ｎ≧１の整数）個備え、ロータに備える磁極数４Ｍと固定子のコイル巻線体の総数３（Ｍ−ｎ）とが以下の数２に示す式で表されることを特徴とする。

上記数２に示す式から、ロータの磁極数４Ｍに対し、固定子の巻線体の総数は３（Ｍ−ｎ）の比率となり、固定子部の数は、（Ｍ−ｎ）個となる。なお、固定子部の数（Ｍ−ｎ）は２以上である。固定子部の数が１個だと、ロータを回転させることが困難となるからである。例えば、ロータの磁極数が１６極である場合、数２で表す式によれば、Ｍ＝４となり、固定子部の数（Ｍ−ｎ）は、２又は３となり、固定子の巻線体の総数は６又は９となる。

図１に示す三相直流モータでは、ロータの磁極数が１２極であり、固定子部を２個備え、固定子部の中央コイル巻線体は６つ備える。すなわち、ロータの磁極数と固定子部の中央コイル巻線体との数２に示す関係式において、Ｍ＝３、ｎ＝１である。このように、固定子を２個の固定子部で構成する場合、磁極の数は１２極とすると、高トルク、省スペース、安定駆動という性能がバランス良く得られる。なお、図１に示す実施の形態におけるロータ２は直径１０ｍｍとした。

図１に示す例では、各固定子部３，４は、ロータ２の回転軸方向から見て、中央コイル巻線体３１ａ，４１ａの両側に他のコイル巻線体３１ｂ，３１ｃ，４１ｂ，４１ｃが、それぞれ平行に配置される。図１において、固定子部３，４は、基部３２，４２からロータ２側に向けて、３つのコイル巻線体３１ａ〜３１ｃ，４１ａ〜４１ｃが、離間して略平行に延出するように形成されている。当該３つのコイル巻線体は、それぞれ異なる相の磁力線が発生する。

なお、中央コイル巻線体３１ａ，４１ａの両側に位置する他のコイル巻線体３１ｂ，３１ｃ，４１ｂ，４１ｃは、図１に示す形状に限られず、例えば、各コイル巻線体３１ａが、ロータ２の回転中心Ｐからの放射方向に沿う位置に延出して配置される構成であっても良い。しかし、巻線の取り付けや、省スペース化、設置寸法への対応等を考慮すると、図１に示すように、中央コイル巻線体３１ａ，４１ａの両側に位置する他のコイル巻線体３１ｂ，３１ｃ，４１ｂ，４１ｃは、当該中央コイル巻線体３１ａ，４１ａに平行に配置することが好ましい。

さらに、３つのコイル巻線体３１ａ〜３１ｃ，４１ａ〜４１ｃは、固定子部３，４の基部３２，４２とティース３３，３４との間の長さを略等しく形成したものがより好ましい。また、ロータ２の回転軸方向におけるコイル巻線体３１ａ〜３１ｃ，４１ａ〜４１ｃの長さは全て等しく、各コイル巻線体３１ａ〜３１ｃ，４１ａ〜４１ｃのコイルの巻線体積を等しくすると、発生する磁力にムラが無く、ロータ２の回転を安定させることができる。なお、本実施の形態では、各コイル巻線体３１ａ〜３１ｃ，４１ａ〜４１ｃは、固定子部３，４の基部３２，４２とティース３３，３４との間の長さと、ロータ２の回転軸方向における長さをそれぞれ４．９ｍｍとした。

また、スロットとなる、回転軸方向からみた固定子部３，４における３つのコイル巻線体間の離間距離は、０．４ｍｍ〜２．５ｍｍが好ましい。３つのコイル巻線体間の離間距離が０．４ｍｍより小さいと、コイル５の巻線作業が難しくなる。一方、３つのコイル巻線体間の離間距離が、２．５ｍｍを上まわると、ロータ２の磁極とのレイアウトが困難となる。さらに、コイル巻線体３１ａへのコイル巻き付け厚さは、３つのコイル巻線体において等しく設定することが好ましい。図１に示す例では、コイル巻き付け厚さは０．８ｍｍとした。

次に、固定子を構成する複数の固定子部の配置について説明する。本件発明に係る三相直流モータでは、固定子部を（Ｍ−ｎ）個備え、且つ、（Ｍ−ｎ）は２以上である。そして、この固定子部を分散配置させることが好ましい。固定子部をロータの外周に分散配置することによって、三相直流モータの駆動力が安定するからである。

さらに、固定子は、ロータを挟むようにして、両側に（Ｍ−ｎ）／２個ずつ固定子部を配置することも好ましい。すなわち、固定子部を偶数個用意し、ロータの回転軸側から見たときに、ロータの外周領域を２等分し、それぞれの領域に（Ｍ−ｎ）／２個ずつ固定子部を配置するのである。これにより、ロータの回転バランスを取りやすく、三相直流モータの駆動力がさらに安定する。

さらに、ロータ２、固定子部３，４の配置について図１，２を参照して説明する。図２は、図１に示す三相直流モータのロータと固定子部３，４との配置を示す概略平面図である。図１，２に示す三相直流モータは、２つの固定子部３，４をロータ２の外周側面にそれぞれ配置する。一方の固定子部３及び他方の固定子部４は、それぞれの中央コイル巻線体３１ａ，４１ａが、ロータ２の回転中心Ｐからの放射方向に沿う位置に設けられ、且つ、他方の固定子部４は、ロータ２の回転軸方向からみて、当該他方の固定子部４の中央コイル巻線体４１ａが、一方の固定子部３の中央コイル巻線体３１ａに対して、ロータ２の回転中心Ｐを軸に１６０°となる位置に配置される。すなわち、固定子部３，４の端部が、レンズ鏡筒に備えるベース部材７の外周側の端部に沿うように、一方の中央コイル巻線体４１ａと他方の中央コイル巻線体４１ａと回転中心Ｐとでなす角θ＝１６０°となるように配置した。

次に、位置検出センサ６について説明する。位置検出センサ６は、ロータ２の磁極の位置を検出するセンサである。本件発明に係る三相直流モータは、いわゆる閉ループ制御を採用して、回転運動の制御を行うことが好ましい。閉ループ制御では、位置検出センサを用いて、ロータ２の磁極の位置を検出し、その検出信号に基づいて、コイル巻線体３１ａ〜３１ｃ，４１ａ〜４１ｃ側へ流す電流を制御することにより、ロータ２の回転動作が制御される。

さらに、本件発明に係る三相直流モータでは、誘導コイル５の配線をＹ結線とし、一方の固定子部３と他方の固定子部４との同一相を直列に接続し、位置検出センサ６による磁極の位置の検出結果に基づき、一方の固定子部３と他方の固定子部４の同一相の誘導コイル５の電流を流す順序を制御することが好ましい。

そして、位置検出センサ６は、ロータ２及び固定子を取り付けるベース部材７に設けるが、ロータ２の外周に沿い、且つ、分散配置した固定子部が配置されない位置に設けることがより好ましい。本件発明に係る三相直流モータは、複数の固定子部を分離配置させることにより、ロータ２の外周に空きスペースが生じるが、この空きスペースに位置検出センサ６を配置することができるのである。詳述すると、位置検出センサ６は、ロータ２が設けられるベース部材７上における当該ロータ２の外周近傍であって、２つの固定子部３，４の間の空きスペースに、当該ロータ２の外周形状に沿って、３つ配置される。この３つの位置検出センサ６は、固定子部３，４の３つのコイル巻線体３１ａ〜３１ｃ，４１ａ〜４１ｃの制御回路に接続され、当該３つの位置検出センサの検出結果に基づいて、コイル巻線体の電流が制御され、ロータの回転動作が制御される。

図１に示す実施の形態では、位置検出センサ６は、ベース部材７の２つの円弧形状の辺７１，７２の間に収められ、且つ、ロータ２の外周側において、一方の固定子部３と他方の固定子部４との間に位置検出センサ６が配置される。すなわち、固定子部３，４をロータ２の外周に２つに分けて配置したので、ロータ２の外周近傍に、位置検出センサ６を設置するスペースが確保できた。そして、三相それぞれを制御するための位置検出センサ６を、２つの固定子部３，４の間であり且つ、ロータ２の磁極近傍において、固定子部３，４のティース３３，４３と同様の角度で放射状に並べて配置した。この結果、位置検出センサ６と磁極とを近接配置することができ、ロータ２の回転位置を検出する精度が向上し、回転運動の制御の精度を向上させられ、トルク変動を抑制し、高速運動時も速度制御を確保できるという効果が得られる。また、位置検出センサ６の設置が容易となる。

次に、固定子として、２つの固定子部３，４を備える三相直流モータにおける固定子部の他の配置例を図３に示す。図３に破線で示すように、モータの設置場所が略長方形状の場合において、２つの固定子部３，４が、ロータ２を間に挟む位置であり、且つロータ２の回転中心Ｐを通る直線Ｌに沿う位置とすることもできる。すなわち、２つの固定子部３，４の中央コイル巻線体３１ａ，４１ａのなす角θが１８０°となるように配置することもできる。この場合、従来の三相直流モータに比べて大きなロータを採用することができるので、高トルクを得ることができる。

さらに、２つの固定子部３，４からなる固定子を備える三相直流モータにおける固定子部の他の配置例を図４に示す。なお、図４（ａ）〜（ｃ）に示す三相直流モータでは、ロータの磁極が１６極である。すなわち、数２に示した式で言えば、Ｍ＝４、ｎ＝２、固定子部の数（Ｍ−ｎ）＝２、ロータの磁極数４Ｍ＝１６、固定子のコイル巻線体数３（Ｍ−ｎ）＝６となる。

図４（ａ）は、２つの固定子部３，４を、それぞれの中央コイル巻線体３１ａ，４１ａ同士のなす角θが１５０°となる位置に配置した例である。また、図４（ｂ）は、２つの固定子部を、それぞれの中央コイル巻線体３１ａ，４１ａ同士のなす角θが１２０°となる位置に配置した例である。この図４（ａ），（ｂ）に示す例では、上述の円環形状の配置スペース等、湾曲した設置場所における配置として好適である。次に、図４（ｃ）は、２つの固定子部を、それぞれの中央コイル巻線体３１ａ，４１ａ同士のなす角θが９０°となる位置に配置した例である。この図４（ｃ）に示す例では、略三角形状の設置場所や、装置の角部等にモータを配置する場合等に好適である。

この他、図５に示すように、３つの固定子部からなる固定子を備える三相直流モータも可能である。図５に示す例では、数２に示した式で言えば、Ｍ＝４、ｎ＝１であり、固定子部の数（Ｍ−ｎ）＝３、ロータの磁極数４Ｍ＝１６、固定子の巻線体数３（Ｍ−ｎ）＝９である。

そして、図５に示すように、３つの固定子部３，４，８を、ロータの回転中心Ｐを中心として略Ｔ字状となる位置に配置できる。すなわち、第１の固定子部３と第２の固定子部４とが、それぞれの中央コイル巻線体３１ａ，４１ａ同士のなす角θが１８０°となる位置に配置される。そして、第３の固定子部８は、当該第３の固定子部８の中央コイル巻線体８１ａが、２つの固定子部３，４の中央コイル巻線体３１ａ，４１ａと垂直となる位置に配置されるのである。この他、３つの固定子部の各中央コイル巻線体間のなす角θが６０°とすることもできる。このように、モータの設置場所が略三角形上であったり、略Ｔ字形状であるような場合にも、ロータの大きさを小さくすることなくモータを配置することができる。

なお、固定子部の数や、配置角度に応じて、固定子部の各コイル巻線体の相配置を異なるものとしても良い。図１，図２に示すように、２つの固定子部同士のなす角θが１８０°ではない場合、一方の固定子部３及び他方の固定子部４において、同一相が配線されるコイル巻線体同士は、ロータ２の同じ極の磁極が対向するように配置するのである。そのため、２つの固定子部の配置に応じて、各固定子部のコイル巻線体の相順配置をずらして構成し、一方の固定子部３と他方の固定子部４とでは相配置が非対称とする。例えば、一方の固定子部が第１、第２、第３の相の順に並んで配置され、他方の固定子部が、第２、第３、第１の相の順に並んで配置される。

図１,２に示した実施の形態では、一方の固定子部３においては、中央コイル巻線体３１ａにＷ相を配線し、円環状のベース部材７の内周側の円弧形状の辺７２側に位置するコイル巻線体３１ｂにＶ相を配線し、ベース部材７の外周側に位置する円弧形状の辺７１側に位置するコイル巻線体３１ｃにＵ相を配線した。そして、他方の固定子部４においては、中央コイル巻線体４１ａにＶ相を配線し、ベース部材７の内周側に位置する円弧形状の辺７２側に配置されるコイル巻線体４１ｂにＷ相を配線し、ベース部材７の外周側に位置する円弧形状の辺７１側のコイル巻線体４１ｃにＵ相を配線した。この結果、一方の固定子部３において、Ｗ相が配線された中央コイル巻線体３１ａのティース３３が、ロータ２のＮ極と対向したとき、他方の固定子部４においてＷ相が配線された円環状部材の内周側に位置するコイル巻線体４１ｂのティース４３も、ロータ２のＮ極と対向するティースもＮ極となる位置に配置されるのである。

本件発明に係る三相直流モータは、高トルクを得るために、ロータの大きさを大きくし、それに伴って必要となるコイルの磁束密度に応じたコイルの巻線体積を確保しながらも、モータの外形寸法においては、所定方向の拡大を抑制することができる。すなわち、従来、ロータの全周囲に渡って放射状にコイル巻線部が配置された固定子を用いていた。これに対し、ロータの外周側面の領域に固定子部を分離配置させる構成とすることにより、ロータの大きさを大きくしながら、所定の方向に長い形状として、モータ全体の外形寸法の拡大を抑制したのである。その結果、限られた設置スペースにおいてもロータの大きさを大きくすることが可能となり、高トルクが得られ、且つ、安定した回転運動を確保できるのである。

さらに、位置検出センサを、ロータの磁極部分に近接配置することが可能となり、磁極の位置検出精度を向上させることができる。その結果、駆動制御の精度良く行うことができる。したがって、始動トルクが大きく、加速性が高く、また速度制御性に優れる三相直流モータの長所を活かしながら、限られた設置スペースで、高トルクを実現できる。さらに、本件発明に係る三相直流モータを可動機構の駆動源に用いる場合、高トルク化によって、減速機の減速比を小さくすることができるので、駆動時の静音化と、停止精度の向上を図ることができる。

そして、本件発明に係る三相直流モータを、レンズ鏡筒に備える円環状のベース部材の光軸と垂直な平面に取り付けて光学系レンズを移動させる駆動源として用いる場合は、当該ベース部材の円弧形状に応じて２つの固定子部の角度θを調節して配置すると、光学系レンズを移動させる駆動源として、機敏で繊細な動作が実現でき、フォーカシングやズーミングの時間を短縮することができる。

また、本件発明に係る三相直流モータは、設置場所に制約がある場合のみならず使用可能であることは言うまでもない。設置場所に制約が無い場合でも、複数の固定子部を分離配置して用いることにより、モータの周辺に空きスペースが生じるので、この空きスペースに、他の部品や線等を配置することも可能であり、集約性の高い部品の配置が可能となる。

本件発明に係る三相直流モータは、設置箇所に制約がある場合でも、大きなロータを用いて、高トルクを実現することができる。したがって、フォーカシングやズーミング等のレンズを移動させる際の駆動源や、光量調節装置等の光学系装置の他、可動機構を備える小型電気製品等、高密度あるいは狭小スペースに可動機構が収容される電気製品の駆動源として好適に利用できる。

１・・・三相直流モータ
２・・・ロータ
３・・・一方の固定子部
４・・・他方の固定子部
６・・・位置検出センサ
７・・・ベース部材
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，４１ａ，４１ｂ，４１ｃ・・・コイル巻線体

Claims (9)

1. 外周部に、周方向に複数等分割された磁極を備えるロータと、当該ロータの外周側面に沿って離間配置された固定子とを備えるインナーロータ型の三相直流モータであって、
   当該固定子は、相が互いに異なる３つのコイル巻線体からなる固定子部を（Ｍ−ｎ；ｎ≧１の整数）個備え、
   前記ロータに備える磁極の数４Ｍと固定子のコイル巻線体の総数３（Ｍ−ｎ）とが以下の数１に示す式で表されることを特徴とする三相直流モータ。
   

   
2. 前記固定子は、設置寸法に応じて（Ｍ−ｎ）個の固定子部を分散して配置した請求項１に記載の三相直流モータ。
3. 前記固定子は、前記ロータを挟んで両側に（Ｍ−ｎ）／２個ずつ固定子部を配置してなる請求項１又は請求項２に記載の三相直流モータ。
4. 前記固定子部に備える３つのコイル巻線体は、それぞれ平行に配置される請求項１に記載の三相直流モータ。
5. 前記数１に示すロータの磁極の数とコイル巻線体の総数との関係式において、Ｍ＝３、ｎ＝１である請求項１〜請求項４のいずれかに記載の三相直流モータ。
6. 前記ロータ及び固定子は、半径が異なる２つの円弧形状の辺を略同心円状に有するベース部材上に、平面視において、当該ベース部材の２つの円弧形状の辺の間に収められて取り付けられる請求項３〜請求項５のいずれかに記載の三相直流モータ。
7. ２つの固定子部のコイル巻線体の相は、一方の固定子部が第１、第２、第３の相の順に並んで配置され、他方の固定子部が、第２、第３、第１の相の順に並んで配置される請求項６に記載の三相直流モータ。
8. 前記ロータの磁極の位置を検出する位置検出センサが、前記ベース部材に設けられ、当該位置検出センサの検出結果に基づいて回転動作が制御されるものであり、
   当該位置検出センサは、前記ベース部材の２つの円弧形状の辺の間に収められて取り付けられるロータの外周に沿い、且つ、前記分散して配置した固定子部が配置されない位置に設けられる請求項６又は請求項７に記載の三相直流モータ。
9. レンズを駆動するために用いられる三相直流モータであって、
   前記ベース部材は、円柱状のレンズ鏡筒内において、光軸と垂直な円環形状の平面に配置された請求項６〜請求項８のいずれかに記載の三相直流モータ。

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