JP2530069Y2

JP2530069Y2 - ブラシレスモータ

Info

Publication number: JP2530069Y2
Application number: JP1987134935U
Authority: JP
Inventors: 千明　　達生; 明黒澤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-09-03
Filing date: 1987-09-03
Publication date: 1997-03-26
Anticipated expiration: 2002-09-03
Also published as: JPS6440269U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案はカメラのレンズ鏡筒内に組付けられるフォー
カスレンズ駆動モータなどに使用するのに好適なブラシ
レスモータの構造に関する。

〔従来の技術〕

オートフォーカス装置や自動絞り装置などを内蔵した
レンズ鏡筒は、通常の銀塩フィルム用カメラの他、電子
カメラ、ビデオカメラ、あるいは監視用カメラなどの産
業用カメラでも使用されている。

一般に、この種のレンズ鏡筒では、ズーム操作によっ
て撮影倍率の拡大を行う一方、自動合焦時にフォーカス
レンズを光軸方向にモータで微小移動させてピント合わ
せを行ったり、明るさを測定して同時に絞りモータで調
整することが広く行われている。

前記フォーカスレンズは、カメラ本体に固定される固
定筒に対して前後に移動する移動筒内に保持されてお
り、この移動筒は、その外周面に形成されたヘリコイル
ねじに回転リングをねじ係合させ、該回転リングを回転
させることにより前後に移動する。

この種の回転リング駆動装置に使用するのに好適なモ
ータとして、幅が小さなベース（地板）上に永久磁石の
回転子（ロータマグネット）を軸支するとともに、該回
転子のまわりに複数対のステータを配置し、各対のスタ
ータの少なくとも１つに励磁コイルを巻回した構造のモ
ータが実開昭58-77310および実開昭59-128609で提案さ
れている。このモータにおいては、各ステータはベース
に沿った細長い形状をしており、各対を構成する２個の
ステータは後端部で互いに固定され、先端部はそれぞれ
回転子との間に一定にエアギャップをもって対向する磁
極部を構成している。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで、このような幅が小さな小型モータにあって
は各ステータと回転子とのエアギャップは正確にかつ均
一にすることが要求される。

しかし、上記提案に係るモータにおいては、１対のス
テータの後端接合部から各ステータの回転子に対向する
前端部（エアギャップ形成部）までの長さが大きいにも
かかわらず、回転子周面とのエアギャップを各ステータ
自体の部品精度で規制しようとすると、該ステータの部
品精度をきわめて高いものにすると同時に剛性が高く変
形し難いものにする必要があり、非常にコストが嵩むと
いう問題があった。

また、上記提案に係るモータにおいては部品コストを
低減するために部品精度を落とすと、組立て時に治具も
しくはモータに設けた調整機構による調整工程が必要と
なり、結局コストを低減することが困難になるという欠
点を有していた。

さらにまた、上記提案に係るモータにおいては、ステ
ータの形成する磁路が３次元的であるために、組付け工
程に調整工程を入れたとしても、品質を安定させるのが
困難であり、さらに、積層鋼板をステータに使用するこ
とが困難であるため、高い効率を得ることができないと
いう問題があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案の目的は、上記従来技術の問題を解決でき、ス
テータの位置決めを容易にかつ確実に行うことができ、
安定した品質を保障でき、さらに、高い効率を得ること
ができる構造のブラシレスモータを提供することであ
る。

本考案は、２相のブラシレスモータにおいて、複数極
に着磁された回転子と、上記回転子の周囲に順に配置さ
れた第１乃至第４の磁極部と、上記第１の磁極部を有す
る第１のステータと、上記第２の磁極部を有する第２の
ステータと、上記第３及び第４の磁極部を連続して有す
るとともに両端部を上記第１のステータと第２のステー
タに磁気的に接続されるように位置決めされる第３のス
テータと、上記第１及び第２のステータにそれぞれ設け
られた電機子コイルと、上記回転子の一端側の軸受部を
備えた地板と、上記回転子の他端側の軸受部材と、上記
第１及び第２の磁極部と上記回転子との間隔を決めるよ
うに上記第１及び第２のステータを位置決めするととも
に上記軸受部材を固定する第１の位置決め手段と、上記
第３及び第４の磁極部と上記回転子との間隔を決めるよ
うに上記第３のステータの位置決めを行う第２の位置決
め手段とを備えることを特徴とするブラシレスモータに
より、上記目的を達成するものである。

〔実施例〕

以下図面を参照して本考案を具体的に説明する。

第１図は本考案によるブラシレスモータの第１実施例
の分解斜視図であり、第２図は第１図のブラシレスモー
タの正面図である。

第１図において、永久磁石回転子５は複数極に着磁さ
れた円筒状の永久磁石5Cと軸5B、5Dで構成され、該回転
子５は、略円弧状をしたプラスチック製の地板１に設け
られた軸受部1Aと、前記地板１に設けたピン1B、1Cによ
り固定される軸受部材８の軸受部8Aとで両側の軸部5B、
5Dを軸支することにより、回転自在に組付けられてい
る。

例えば珪素鋼板を積層したような磁性体で作られた第
１のステータ２は、開角が約90度の回転子５との円弧状
対向面（対向部）2Aを有し、伸長部2Eにはボビン6Aに巻
線を施した電機子コイル６が貫装されており、また第１
のステータ２は、孔2Cと地板１上に設けたピン1Bとの嵌
合および第１の側面2Dと地板１上に設けた第１の凸部1F
の側面との当接により、回転子５と円弧状対向面（対向
部）2Aとの間のエアギャップが所定量になるように位置
決めされ、さらにピン1Bの第１の段差部により回転軸方
向にも位置決めされる。前記ピン1Bは第１および第２の
段差部を有し、地板１側より順に細くなっている。

例えば珪素鋼板を積層したような磁性体で作られた第
２のステータ３は、同様に、開角が略90度の回転子５と
の円弧状対向面3Aを有し、伸長部3Eにはボビン7Aに巻線
を施した電機子コイル７が貫装されており、また、ステ
ータ３は孔3Cと地板１上に設けたピン1Cとの嵌合および
第１の側面3Dと地板１上に設けられた第２の凸部1Gの側
面との当接により、永久磁石回転子５と前記円弧状対向
面3Aとの間のエアギャップが所定の量になるように位置
決めされ、さらに、ピン1Cの第１の段差部により回転軸
方向にも位置決めされる。前記ピン1Cは第１図に示すよ
うに第１および第２の段差部を有し、地板１側より順に
細くなっている。

例えば珪素鋼板を積層したような磁性体で作られた第
３のステータ４は開角が略180度の回転子５との円弧状
対向面（対向部）4Aを有し、該円弧状対向面4Aは、前記
第１のステータ２の円弧状対向面（対向部）2Aと回転子
５を挟んで対向する対向面（他側の対向部）と前記第２
のステータ３の円弧状対向面（対向部）3Aと回転子５を
挟んで対向する対向面（他側の対向部）とを１つの円弧
状対向面（対向部）として接続した形状を成している。

また、第３のステータ４には孔4D、4Eが設けられ、該
孔4D、4Eがそれぞれ地板１に設けられたピン1D、1Eと嵌
合することにより、第３のステータ４は前記回転子５に
対し前記円弧状対向面（対向部）4Aとの間のエアギャッ
プが所定量となるように位置決めされる。

第３のステータ４の第１の側面4Bは、第３のステータ
４が孔4D、4Eと地板１上のピン1D、1Eとの嵌合により位
置決めされた状態において、地板１上の凸部1Fとの間で
第１のステータ２を挟持する形状寸法を有する。

また、同様に、第３のステータ４の第２の側面4Cは、
第３のステータ４が孔4D、4Eと地板１上のピン1D、1Eと
の嵌合により位置決めされた状態において、地板１上に
設けられた凸部1Gとの間で第２のステータ３を挟持する
形状寸法を有する。

前記第１のステータ２および第２のステータ３の挟持
される部分は、電機子コイル６および７に対して回転子
対向部2Aおよび3Aと反対側の突出部の側面2B、2Dとおよ
び3B、3Dである。

また、第３のステータ４は、地板１上に設けられたリ
ブ1J、1Kに当接されることにより、回転軸方向に位置決
めされる。

磁性体で作られた板状の第１のヨーク11は、第３のス
テータ４と第１のステータ２との磁気的結合を補助する
ものであり、該第１のヨーク11の孔11Aは地板１上に設
けられたピン1Dと嵌合し、また、第１のヨーク11は、第
１のステータ２と第３のステータ４と地板１との間に挟
まれるように構成されている。

また、同様に、磁性体で作られた板状の第２のヨーク
12は孔12Aを有し、該孔12Aは地板１に設けたピン11と嵌
合し、また第２のヨーク12は、第２のステータ３と第３
のステータ４と地板１との間に挟まれるように構成さ
れ、第２のステータ３と第３のステータ４との間の磁気
的な結合を補助するものである。

第１の止め具９は、例えばリン青銅のようなバネ性を
有する材料で作られ、地板１上に設けたピン1Dと嵌合す
る孔9C、第１および第２のバネ部9D、9E、並びに切り欠
き部を有する第１および第２のフック部9A、9Bを備えて
いる。

この第１の止め具９は、前記孔9Cが地板１のピン1Dと
嵌合し、第１および第２のフック部9A、9Bがそれぞれ地
板１に形成した第１の突起部1Hおよび第２の突起部（反
対側に形成され、不図示）と噛み合うように構成されて
いる。

前記第１の止め具９をこのように組付けたとき、前記
第１のバネ部9Dは第１のステータ２を回転軸方向に押
え、前記第２のバネ部9Eは第３のステータ４を回転軸方
向に押える。

第２の止め具10は、第１の止め具９と同様にバネ性を
有する材料で作られ、地板１に設けたピン1Eと嵌合する
孔10C、第１および第２のバネ部10D、10E、並びに切り
欠き部を有する第１および第２のフック部10A、10Bを備
えている。

この第２の止め具10は、前記孔10Cが地板１のピン1E
と嵌合し、第１および第２のフック部10A、10Bがそれぞ
れ地板１に形成した第３の突起部1Iおよび第４の突起部
（反対側に形成され、不図示）と噛合うように構成され
ている。

前記第２の止め具10をこのように組付けたとき、前述
の第１の止め具９と同様、第１のバネ部10Dは第２のス
テータ３を回転軸方向に押え、第２のバネ部10Eは第３
のステータ４を回転軸方向に押える。

軸受部材８は、永久磁石より成る前記回転子５の回転
軸5Dの１端5Aを回転自在に支持する軸受部8A、地板１に
設けたピン1B、1Cのそれぞれの先端部（最も径が細い部
分）と嵌合する第１、第２の孔8F、8G、並びに第１、第
２、第３、第４のバネ部8B、8C、8D、8Eを備えている。

軸受部材８は、第１、第２の孔8F、8Gと地板１のピン
1B、1Cとの嵌合により、その軸受部8Aの中心と第１、第
２、第３の各ステータ２、３、４の回転子対向部2A、3
A、4Aが形成する円の中心とが一致するよう位置決めさ
れる。

また、前記軸受部材８は、地板１のピン1B、1Cの第２
の段差部によって回転軸方向に位置決めされ、熱カシメ
または接着等により地板１に固定される。

軸受部材８が地板１にピン1B、1Cを介して固定された
状態において、第１、第２のバネ部8B、8Cは第３のステ
ータ４を回転軸方向に押え、第３のバネ部8Dは第１のス
テータ２を回転軸方向に押え、第４のバネ部8Eは第２の
ステータ３を回転軸方向に押え、それぞれのステータ
２、３、４を固定する。

地板１上には、第１および第２のホール素子13、14を
所定の位置に固定したフレキシブルプリント配線板15が
固定されている。

このフレキシブルプリント配線15は、第１および第２
のホール素子13、14が第１、第２、第３の各ステータの
回転子対向部（面）2A、3A、4Aに対し所定の位置となる
ように固定されており、第１および第２のホール素子1
3、14の各端子は不図示の駆動回路と電気的に接続され
ている。

また、この駆動回路には、前記第１および第２の電機
子巻線６、７のそれぞれの端子6B、6C、7B、7Cも電気的
に接続されている。

本実施例における駆動回路の動作は、周知の２相式DC
ブラシレスモータの駆動回路と同様である。すなわち、
第１のホール素子13が例えばＳ極を検出している時に
は、第１の電機子コイル６への通電は第１のステータ２
の回転子対向部2AがＳ極（またはＮ極）になる方向に行
われ、一方、第１のホール素子13が例えばＮ極を検出し
ている時には、第１の電機子コイル６への通電は第１の
ステータ２の回転子対向部2AがＮ極（またはＳ極）にな
る方向に行われる。

また、第２のホール素子14についても同様であり、第
２のホール素子14が例えばＳ極を検出している時には、
第２の電機子コイル７への通電は第２のステータ３の回
転子対向部3AがＮ極（またはＳ極）になる方向に行わ
れ、一方、第２のホール素子14が例えばＮ極を検出して
いる時には、第２の電機子コイル７への通電は第２のス
テータ３の回転子対向部3AがＳ極（またはＮ極）となる
方向に行われ、それぞれのコイル６、７への通電が制御
される。

本実施例においては、第１のホール素子13は、第２の
ステータ３の回転子対向部3Aの中心と回転軸とを結ぶ直
線上で、かつ第３のステータ４の回転子対向部4Aの略直
下に配設され、また、第２のホール素子14は、第１のス
テータ２の回転子対向部2Aの中心と回転軸とを結ぶ直線
で、かつ第３のステータ４の回転子対向部4Aの略直下に
配設されている。

回転子５の永久磁石5Cの回転軸方向長さは、第１、第
２、第３の各ステータ２、３、４の回転軸方向の長さよ
りも長く、ホール素子13、14側へ突き出ている。そのた
め、各ホール素子13、14は、回転軸と垂直な面上に配設
されても、該ホール素子の直上部の永久磁石がＳ極のと
きはＳ極の信号を、Ｎ極のときはＮ極の信号をそれぞれ
出力するものである。

次に本実施例のモータにおける回転子５の回転動作を
第３図を参照して説明する。

第３図の（Ａ）において、第１のホール素子13はＮ極
を検出し、駆動回路は第１のステータ２の回転子対向部
2AにＳ極が発生するように第１のコイル６に通電を行
う。

また、第２のホール素子14はＳ極を検出し、駆動回路
は第２のステータ３の回転子対向部3AにＳ極が発生する
ように第２のコイル７に通電を行う。

この時、第３のステータ４の回転子対向部4AにはＮ極
が生じる。

第３図の（Ａ）においては、回転子５の永久磁石と各
ステータ２、３、４に生じる磁極との吸引反発により、
回転子５は反時計方向に回転する。

回転子５が45度回転し第３図の（Ｂ）の状態になった
時、第１のステータ２の回転子対向部2Aの中心は回転子
５の永久磁石5Cの磁極の中心と一致するので、第１のス
テータ２はトルクを発生しないが、第２のステータ３は
反時計方向のトルクを発生しているため、回転子５の回
転は継続される。

また、この状態において、第１のホール素子13の検出
している信号がＮ極からＳ極へ切り換わり、第１のステ
ータ２の回転子対向部2Aに励磁される磁極がＳ極からＮ
極へ変わるように、駆動回路は第１のコイル６への通電
を制御する。

第３図の（Ｂ）の状態から、第２のステータ３の発生
するトルクによって回転子５がわずかに反時計方向に回
転すると、第１のステータ２もトルクを発生しはじめ、
回転子５の回転が継続し、第３図の（Ｃ）の状態を経て
回転子５は第３図の（Ｄ）の状態まで回転する。

ここで、今度は、第１のステータ２が発生するトルク
のもとで、第２のホール素子14の検出する磁極がＳ極か
らＮ極へ変化することにより、第２の電機子コイル７へ
の通電が切り換えられ、第２のステータ３の回転子対向
部3AにはＮ極が励磁される。

ここで、第３図の（Ｂ）の状態で第１の電機子コイル
６への通電が切り換わってから第３図の（Ｄ）の状態で
第２の電機子コイル７への通電か切り換わるまでの間
は、第３のステータ４の回転子対向部4Aには磁極は生じ
ない、第１のステータ２および第２のステータ３のそれ
ぞれの回転子対向部2A、3Aに生じる磁極によりトルクが
発生し、回転子５の回転は継続する。

以上述べたと同様に、回転子５は反時計方向へ回転を
継続し、以下順次、第３図の（Ｆ）の状態では第１の電
機子コイル６の通電を切り換え、第３図の（Ｈ）の状態
では第２の電機子コイル７の通電を切り換えて回転を継
続していくことができる。

本実施例においては、各ステータ２、３、４の回転子
対向部2A、3A、4Aが回転子５の略前面を覆うように構成
されているので、磁束を有効に使用でき、強力なトルク
が得られるとともに、コギングトルクが極めて小さなモ
ータを得ることができた。

第１図〜第３図の第１実施例においては、２極に着磁
された回転子５を使用したが、本考案は回転子５の着磁
極数に関して制約を受けるものではない。

また、上記第１実施例では、第１のステータ２の回転
子対向部2Aの直径方向反対側の第３のステータ４の回転
子対向部と、第２のステータ３の回転子対向部3Aの直径
方向反対側の第３のステータ４の回転子対向部とを、同
一円周4Aとして接続したが、これは分離することもで
き、分離することにより、所定数のコギングトルクによ
る安定した停止点が容易に得られるという効果を達成し
うる。

第４図は、回転子５の着磁極数を６極とし、第１のス
テータ２の回転子対向部2Aおよび第２のステータ３の回
転子対向部3Aの開角を略60度とし、第３のステータ４の
回転子対向部を２箇所の略60度の円弧面4A−１、4A−２
で構成した第２実施例の分解斜視図である。

第５図は第４図のプラシレスモータの組立て状態の正
面図である。

第４図および第５図においても、第１図および第２図
の第１実施例の構造の各部に対応する部分はそれぞれ同
一番号で示されており、それら重複する詳細説明は省略
する。

第４図において、回転子５の永久磁石5Cは全周を６極
に着磁されており、第１のステータ２の回転子対向部2A
は、回転子５の着磁角に対して電気角で略180度すなわ
ち機械角60度の開角を有する。

また、第３のステータ４の回転子対向部内の第１のス
テータ２の回転子対向部2Aと反対側の部分、すなわち、
第１のステータ２の回転子対向部2Aと回転子５の第１の
回転子対向部4A−１も同様に電気角で略180度の開角を
有する。

第２のステータ３の回転子対向部3Aも同様に電気角で
略180度の開角を有し、また、第２のステータ３の回転
子対向部3Aと回転子５を挟んで直径方向に対向する第３
のステータ４の第２の回転子対向部4A−２も同様に電気
角で略180度の開角を有する。

第４図および第５図の第２実施例においては、第１、
第２および第３の各ステータ２、３および４は、２組の
回転子対向部、すなわち2Aと4A−１との組および3Aと4A
−２との組が互いに電気角で90度位相がズレるように構
成されている。

また、第１のホール素子13は第３のステータの第２の
回転子対向部4A−２と同位相の位置に、第２のホール素
子14は第３のステータの第１の回転子対向部4A−１と同
位相となるようにそれぞれ配設されている。

ここで、第１のホール素子13は第１のコイル６の通電
を制御するための回転子５の回転位置信号を出力し、第
２のホール素子14は第２のコイル７の通電を制御するた
めの回転子５の回転位置信号を出力する。

第６図は第２実施例によるブラシレスモータの回転原
理を示す。

前述の２極着磁の第１実施例においては、第３図に示
すごとく、回転子５が90度回転するごとにコイルの通電
が切り換わった（１つのコイルについては回転子５が18
0度回転するごとに交番）が、第２実施例においては、
第６図の（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｆ）、（Ｈ）が切り換わり
のタイミングとなり、回転子５が30度回転するごとにコ
イルの通電が切り換わる。この場合、１つのコイルにつ
いては60度ごとに切り換わる。

第４図〜第６図の第２実施例は以下説明した点で第１
図〜第３図の第１実施例と相違しているが、その他は全
て実質上同じである。

この第２実施例によれば、モータが継続的に回転可能
であり前述の第１実施例の場合と同様の作用効果が得ら
れる他、コギングトルクによる安定な停止位置数が第１
実施例の場合より多いので、通電を切り換える間隔が狭
くなり、より精密な制御が可能になるという効果が得ら
れた。

〔考案の効果〕

以上の説明から明らかなごとく、本考案のブラシレス
モータによれば、回転子の周囲に順に配置される４つの
磁極部を３つのステータに配置する２相のブラシレスモ
ータとして構成し、前記３つのステータを２次元的に配
置して各ステータを地板に位置決め固定するので、回転
子の軸と直角な方向の極めて小さいスペースに配置する
ことができ、容易にかつ確実に所定のエアギャップ量を
得ることができ、さらに、各ステータの形状を単純な形
にすることができ、安価でしかも安定した円滑なトルク
特性を得ることが可能なブラシレスモータが提供され
る。

また、磁路が２次元的に構成されるので、ステータを
積層鋼板で作ることが容易であり、高い効率が得られる
という効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例によるブラシレスモータの
分解斜視図、第２図は第１図のモータの正面図、第３図
は第１図のモータの動作説明図、第４図は本考案の第２
実施例によるブラシレスモータの分解斜視図、第５図は
第４図のモータの正面図、第６図は第４図のモータの動
作説明図である。１……地板、２……第１のステータ、３……第２のステ
ータ、４……第３のステータ、５……回転子、1A……軸
受部、８……軸受部材。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】２相のブラシレスモータにおいて、複数極
に着磁された回転子と、上記回転子の周囲に順に配置さ
れた第１乃至第４の磁極部と、上記第１の磁極部を有す
る第１のステータと、上記第２の磁極部を有する第２の
ステータと、上記第３及び第４の磁極部を連続して有す
るとともに両端部を上記第１のステータと第２のステー
タに磁気的に接続されるように位置決めされる第３のス
テータと、上記第１及び第２のステータにそれぞれ設け
られた電機子コイルと、上記回転子の一端側の軸受部を
備えた地板と、上記回転子の他端側の軸受部材と、上記
第１及び第２の磁極部と上記回転子との間隔を決めるよ
うに上記第１及び第２のステータを位置決めするととも
に上記軸受部材を固定する第１の位置決め手段と、上記
第３及び第４の磁極部と上記回転子との間隔を決めるよ
うに上記第３のステータの位置決めを行う第２の位置決
め手段とを備えることを特徴とするブラシレスモータ。