JP2016167920A - ステッピングモータおよびこれを備えた駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータの磁極を正確に検出することを可能にしたステッピングモータを提供すること。【解決手段】マグネットロータと、前記マグネットロータの外周に対向する複数の極部、およびモータ軸方向の両側において前記極部よりもモータの外周方向に延びる延出部を有し、モータ軸方向に配置された第１相ステータおよび第２相ステータと、各々前記第１相ステータおよび前記第２相ステータの前記延出部の間に配置された第１相コイルおよび第２相コイルと、前記第１相ステータにおける前記第２相ステータに近い側の前記延出部である第２の延出部および前記第２相ステータにおける前記第１相ステータに近い側の前記延出部である第３の延出部の間に磁気検出素子を配置し、磁気検出素子の外周はヨークで覆われていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、スチルカメラやビデオカメラ、そしてデジタルスチルカメラ等に好適なレンズ駆動装置に搭載されるステッピングモータに関する。

従来からステッピングモータの構造として、回転軸の外周部にマグネットを配置したロータと、その外周部に駆動コイルを配置し、ロータが回転することにより磁束を変化させ、その磁束の変化を磁気検出素子で読み取る構造が知られている。

特許文献１では、回転軸上のロータを回転させロータの着磁数より多いパルス信号を発生する回転軸上のエンコーダ用磁石を回転させ、エンコーダ磁石からの信号を読み取る磁気検出素子を備えた構造が開示されている。

また、特許文献２では、２つの駆動コイルの間に磁気検出素子を配置し、ロータの回転数を検出する構成が開示されている。

特許２７０８０６０号公報 特開２００８−０６１３７６号公報

特許文献１では、ロータの磁極数よりも多い磁極を有するエンコーダ用磁石を用いてロータの回転量に応じたパルス信号を発生するエンコーダと、その信号をカウントするカウンタ、およびそのカウンタをリセットする初期設定手段を備えることを特徴としている。

この場合、高精細なエンコーダが必要である点、およびカウンタおよび初期設定手段を備えるため制御が複雑になる点で課題を有する。

また、特許文献２は、磁気検出素子を２つの駆動コイルの間に配置することで、ステータ磁極の磁界を直接読む構成を採用している。

しかしながら、特許文献２は構造的に磁気検出素子の外周にヨークがないため、外部磁場の影響を受けやすく、偽信号を検出しやすくなる点で実使用上の課題を有する。

本発明の目的は、上述の問題点を解消し、制御が簡単で、ステータの磁極を正確に検出することを可能にしたステッピングモータおよびその駆動装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、ステッピングモータにおいて、
マグネットロータと、
前記マグネットロータの外周に対向する複数の極部、およびモータ軸方向の両側において前記極部よりもモータの外周方向に延びる延出部を有し、モータ軸方向に配置された第１相ステータおよび第２相ステータと、
各々前記第１相ステータおよび前記第２相ステータの前記延出部の間に配置された第１相コイルおよび第２相コイルと、
前記第１相ステータにおける前記第２相ステータに近い側の前記延出部である第２の延出部および前記第２相ステータにおける前記第１相ステータに近い側の前記延出部である第３の延出部の間に磁気検出素子を配置し、
磁気検出素子の外周はヨークで覆われていることを特徴とする。

本発明によれば、制御が簡単で、ステータの磁極を正確に検出するステッピングモータの提供を実現できる。

実施例１のステッピングモータのヨーク内部を拡大した断面図（軸方向の断面） 実施例１のステッピングモータ断面図（軸と垂直方向の断面） 実施例１のステッピングモータ断面図（軸方向の断面） 実施例２のステッピングモータのヨーク内部を拡大した断面図（軸方向の断面） 実施例２のステッピングモータ断面図（軸と垂直方向の断面） 実施例２のステッピングモータ断面図（軸方向の断面） 各実施例のモータの制御方式の回路図 本発明各実施例のステッピングモータを用いた撮像装置

以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。本発明を図１〜図８に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１から図３は実施例１に関する図である。図１はステッピングモータのヨーク内部を拡大した断面図（軸方向の断面）、図２はステッピングモータの軸と垂直方向の断面図、図３は図１のステッピングモータ全体を表した図である。

図１において、マグネットロータ１の外周部には周方向にＮ極とＳ極とが交互に１０極着磁されており、マグネットロータ１は回転軸２に固定されている。

図１において、回転軸２の左側は回転軸２とスクリュ１３が一体で形成され、板金１２に固定された軸受３Ａに保持されている。また、回転軸２の右側は図１に示した軸受３Ｂで保持されている。

ここで、マグネットロータ１の左側を第１領域、右側を第２領域と呼ぶこととする。

マグネットロータの第１領域および第２領域の外周面には、第１相ステータＳ１および第２ステータＳ２がある。

第１相ステータＳ１および第２相ステータＳ２は、円板の内周部に周方向に等間隔で複数の略Ｖ字形状を有する円板状の板金において、板金の略Ｖ字形状部分をモータ軸方向に折り曲げて作られる。

この折り曲げられた部分（内周部分）を極部とよび、もともとの円板からそのまま残った円環状の部分を延出部とよぶ。

第１相ステータＳ１はコイル５Ａを巻き付けたボビン４Ａを挟みこむように、図１のボビン４Ａの左側に第１の延出部Ｓ１１と第１の極部Ｓ１２と、さらに、ボビン４Ａの右側に第２の延出部Ｓ２１と第２の極部Ｓ２２で構成されている。

同様に、第２相ステータＳ２はコイル５Ｂを巻き付けたボビン４Ｂを挟みこむように、図１のボビン４Ｂの左側に第３の延出部Ｓ３１と第３の極部Ｓ３２と、さらに、ボビン４Ｂの右側に第４の延出部Ｓ４１と第４の極部Ｓ４２で構成されている。

コイル５Ａおよびコイル５Ｂは、図１に示すように、モータ軸方向に所定の間隔をあけて並べられ、所定の位相差を持ったパルス信号を印加することにより、コイル５Ａおよびコイル５Ｂにそれぞれ磁界を発生させる。

コイル５Ａおよびコイル５Ｂで形成された磁界によりマグネットロータ１を回転させる力が生まれる。

この回転方向切換えおよび回転停止制御は、パルス信号の制御を通じて行われる。

そして、第２の延出部Ａ２１と第３延出部Ｂ３１の間にはスペーサ９を配置し、スペーサ９に接するよう磁気検出素子２０を配置する。

磁気検出素子２０をこの位置に置くことでモータを駆動させるロータと信号読み出し用磁石を一つのマグネットロータ１で兼ねることが可能となり、エンコーダなど他の検出手段を介すことなく直接的に信号を読み出すことが可能となる。

磁気検出素子２０の周方向はフレキ７に固定されており、フレキ７は磁気検出素子の受け板８に固定されている。

第１相ステータＳ１および第１相コイル５Ａは第１相ヨーク６Ａで覆われ、第２相ステータＳ２および第２相コイル５Ｂは第２相ヨーク６Ｂで覆われている。

そして、磁気検出素子２０の外周部はヨーク６Ａとヨーク６Ｂの両方で覆われている。
こうすることで、磁気検出素子が外部磁場の影響を受けず正確な位置検出が可能となる。

なお、本実施例ではヨーク６Ａ、ヨーク６Ｂはこれらの接続部を対称軸とした略対称形状としたが、ヨーク６Ａおよびヨーク６Ｂが略対称形状でない場合は、磁気検出素子２０の外周部がヨーク６Ａまたはヨーク６Ｂのいずれか一方で覆われれば本発明と同じ効果が得られる。

また、磁気検出素子２０がヨーク６Ａおよびヨーク６Ｂのどちらでも覆わない場合は他の部材で覆うことで本発明と同じ効果が得られる。

板金１２はヨーク６Ａに固定され、軸受３Ｂはヨーク６Ｂに固定されている。

スペーサ９はスペーサの突起部９Ａ、９Ｂを有し、これらにより第１相ステータＳ１と第２相ステータＳ２の極部の回転方向の位相を、マグネットロータ１のＮ極から隣のＮ極までの角度を１周期としたときに、１／４周期相当分ずらした位置で位置決めする構造とする。

また、磁気検出素子２０の配置は磁気検出素子２０の信号をヨーク６Ａ、６Ｂの内側から外側へ引き出す引き出し部である端子１１および端子台１２から回転軸中心に９０°以上離した位置とする。

一般に、外部磁場の影響を抑えるためには磁気検出素子の周辺はなるべく遮蔽することが望ましい。

そこで、本発明では、信号引き出し部である端子１１および端子台１２を一か所にまとめることで、ヨークを切り欠く範囲を最小限に抑えている。

実施例１の磁気検出素子２０は、図２に示したように１つの素子に感磁面２１Ａと２１Ｂの２つの感磁面を有する素子であり、２つの感磁面の出力差を処理することによりマグネットロータ１の回転量を検出する。

磁気検出素子の電源は定電圧電源および定電流電源のいずれも対応可能で、具体的にはホール素子やMR（GMR、AMR、MR）などを使用することが可能である。

また、本実施例ではマグネットロータの着磁数は１０極としたが、本発明は１０極に限ったものではなく、２極以上の着磁であれば適応可能である。

また、極部の形状は周期的な構造であれば略V字以外に矩形形状などさまざまな形状を選択することが可能である。

次に、実施例２について説明する。

図４〜６は実施例２に関する図である。実施例２では、感磁面が１つの磁気検出素子を用いた場合の実施例である。実施例１と共通する説明は省略し、実施例２特有の説明を以下で行う。図４は図５のA-A断面の断面図であるが、実施例２では図５に示すように磁気検出素子４０Ａ、４０Ｂという２つの素子を使いている。

磁気検出素子４０Ａ、４０Ｂは、第１相ステータと第２相ステータの間に置かれたスペーサ３０の穴部３０Ｃ、３０Ｄによって、素子同士の出力信号の位相が１／４周期分ずれた位置で固定されている。

磁気検出素子４０Ａおよび４０Ｂはそれぞれ感磁面４１Ａ、４１Ｂを有している。

スペーサ３０はスペーサの突起部３０Ａ、３０Ｂを有し、これらにより第１相ステータＳ１と第２相ステータＳ２の極部の回転方向の位相を、マグネットロータ１のＮ極から隣のＮ極までの角度を１周期としたときに、１／４周期相当分ずらした位置に固定する。

そして、磁気検出素子４０Ａおよび４０Ｂの外周部はヨーク６Ａとヨーク６Ｂの両方で覆われている。

こうすることで、磁気検出素子が外部磁場の影響を受けず正確な位置検出が可能となる。

なお、本実施例ではヨーク６Ａ、ヨーク６Ｂはこれらの接続部を対称軸とした略対称形状としたが、ヨーク６Ａおよびヨーク６Ｂが略対称形状でない場合は、磁気検出素子２０の外周部がヨーク６Ａまたはヨーク６Ｂのいずれか一方で覆われれば本発明と同じ効果が得られる。

また、ヨーク６Ａおよびヨーク６Ｂのどちらも磁気検出素子２０を覆わない場合は他の部材で覆うことで本発明と同じ効果が得られる。

そして、本実施例ではマグネットロータの着磁数は１０極としたが、本発明は１０極に限ったものではなく、２極以上の着磁であれば適応可能である。

ただし、実施例２のように感磁面が１つの磁気検出素子を用いる場合、磁気検出素子同士を離す距離はマグネットロータの着磁数に合わせてスペーサの形状を適切に設計することが望ましい。

図６は図３のステッピングモータ全体を表した図である。図７、８は本発明を用いた撮像装置および駆動回路を説明した図である。図７は本発明のステッピングモータを使用した撮像装置の概略図である。

本発明のステッピングモータは図７のようにレンズ系のズーム駆動やフォーカス駆動をさせるために用いるものである。

図８は本発明のステッピングモータの回路図である。

図８に示すように、モータはモータドライバを介しCPUの信号で駆動している。また、磁気検出素子は定電圧または定電流の電源を使用し、検出した信号をアンプで増幅している。

また、上記実施例においては２相のステッピングモータについて説明したが、３相以上のステッピングモータにおいても適用できるものである。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１ マグネットロータ、２ 回転軸、３Ａ，３Ｂ 軸受、４Ａ，４Ｂ ボビン、
５Ａ，５Ｂ コイル、６Ａ，６Ｂ ヨーク、７ フレキ（実施例１)、
８ 磁気検出素子の受け板（実施例１）、９ スペーサ（実施例１）、
９Ａ，９Ｂ スペーサの突起部（実施例１）、１０ 端子台、１１ 端子、
１２ 板金、１３ スクリュ、Ｓ１ 第１相ステータ、Ｓ２ 第２相ステータ、
Ｓ１１ 第１の延出部、Ｓ１２ 第１の極部、Ｓ２１ 第２の延出部、
Ｓ２２ 第２の極部、Ｓ３１ 第３の延出部、Ｓ３２ 第３の極分、
Ｓ４１ 第４の延出部、Ｓ４２ 第４の極部、２０ 磁気検出素子（実施例１)、
２１Ａ，２１Ｂ 磁気検出素子の感磁面（実施例１）、３０ スペーサ（実施例２）、
３０Ａ，３０Ｂ スペーサの突起部(実施例２)、
３０Ｃ，３０Ｄ スペーサの穴部（実施例２）３１ フレキ（実施例２）、
４０Ａ，４０Ｂ 磁気検出素子（実施例２）、
４１Ａ，４１Ｂ 磁気検出素子の感磁面（実施例２)

Claims (7)

1. マグネットロータと、前記マグネットロータの外周に対向する複数の極部、およびモータ軸方向の両側において前記極部よりもモータの外周方向に延びる延出部を有し、モータ軸方向に配置された第１相ステータおよび第２相ステータと、
   各々前記第１相ステータおよび前記第２相ステータの前記延出部の間に配置された第１相コイルおよび第２相コイルと、
   前記第１相ステータにおける前記第２相ステータに近い側の前記延出部である第２の延出部および前記第２相ステータにおける前記第１相ステータに近い側の前記延出部である第３の延出部の間に磁気検出素子を配置し、
   磁気検出素子の外周はヨークで覆われていることを特徴とするステッピングモータ。
2. 前記ヨークは、前記第１相ステータおよび第１相コイルを覆うように配置された第１相ヨークと、前記第２相ステータおよび第２相コイルを覆うように配置された第２相ヨークを有することを特徴とする請求項１に記載のステッピングモータ。
3. 前記第２の延出部および第３の延出部の間には磁気検出素子を保持するスペーサがあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のステッピングモータ。
4. 前記スペーサは第１相ステータと第２相ステータの極部の位相が１／４着磁がずれた位置で位置決めされることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のステッピングモータ。
5. 前記磁気検出素子は、磁気検出素子の信号をヨークの内側から外側へ引き出す引き出し部である端子および端子台からロータの回転軸回りに９０°以上離した位置に配置することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のステッピングモータ。
6. 請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載のステッピングモータを駆動部に搭載したことを特徴とするレンズ駆動装置。
7. 請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載のレンズ駆動装置を内蔵した光学機器。