JP3697179B2

JP3697179B2 - モータ

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Publication number: JP3697179B2
Application number: JP2001206302A
Authority: JP
Inventors: 力青島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-07-06
Filing date: 2001-07-06
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2021-07-06
Also published as: JP2003023763A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、小型に構成するのに好適な円筒形状のモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は従来のステップモータの一構成例を示す模式的縦断面図であり、図１１は図１０のステップモータのステータから流れる磁束の状態を模式的に示す部分断面図である。
【０００３】
図１０において、ステータコイル１０５が同心状に巻回したボビン１０１が、軸方向に並んで２個配置され、これらの２個のボビン１０１はそれぞれ別のステータヨーク１０６に挟持固定されている。各ステータヨーク１０６の内径面には、ボビン１０１の内径面円周方向に沿って交互に配置されるステータ歯１０６ａ及び１０６ｂが形成されている。ステータ歯１０６ａ又は１０６ｂと一体のステータヨーク１０６が、２個のケース１０３それぞれに固定されている。こうして、励磁用の２個のステータコイル１０５のそれぞれに対応する２個のステータ１０２が構成されている。
【０００４】
２個のケース１０３の一方にはフランジ１１５と軸受１０８が固定され、他方のケース１０３には他の軸受１０８が固定されている。ロータ１０９はロータ軸１１０に固定されたロータマグネット１１１から成り、ロータマグネット１１１は各ステータ１０２のステータヨーク１０６と放射状の空隙部を形成している。そして、ロータ軸１１０は２個の軸受１０８によって回転可能に支持されている。
【０００５】
しかしながら、上記従来の小型のステップモータでは、ロータ１０９の外周にケース１０３、ボビン１０１、ステータコイル１０５及びステータヨーク１０６が同心状に配置されているため、モータの外形寸法が大きくなってしまうという技術的課題があった。また、ステータコイル１０５への通電により発生する磁束は、図１１に示すように主としてステータ歯１０６ａの端面１０６ａ１とステータ歯１０６ｂの端面１０６ｂ１とを通過するため、ロータマグネット１１１に効果的に作用せず、モータ出力が高くならないという技術的課題もあった。
【０００６】
このような技術的課題を解決することを目的として、本出願人は特開平０９−３３１６６６に記載されているような構成のモータを提案している。この提案に係るモータは、円筒形状の永久磁石を円周方向に等分割して異なる極に交互に着磁させたロータ（ロータマグネット）を形成し、ロータの軸方向（モータの軸方向）に第１のコイル、ロータ及び第２のコイルを順に配置し、第１のコイルにより励磁される第１の外側磁極部及び第１の内側磁極部をロータの軸方向一半部の外周面及び内周面に対向させ、第２のコイルにより励磁される第２の外側磁極部及び第２の内側磁極部をロータの軸方向他半部の外周面及び内周面に対向させるように構成したものであり、ロータ軸である回転軸が円筒形状の永久磁石（マグネット）から取り出されている。
【０００７】
このような構成のモータならば、出力が高くモータの外形寸法を小さいものとすることができる。更に、マグネットを薄くすることにより、第１の外側磁極部と第１の内側磁極部との間の距離、並びに第２の外側磁極部と第２の内側磁極部との間の距離を小さくすることができ、それにより磁気回路の磁気抵抗を小さくすることができる。そのため、第１のコイル及び第２のコイルに流す電流が少なくても、多くの磁束を発生させることができ高い出力を維持できる。
【０００８】
図１２は、上記構成のモータを示す模式的縦断面図である。３１１がマグネット、３１２が第１のコイル、３１３が第２のコイル、３１４が第１のステータ、３１４ａ、３１４ｂが第１の外側磁極部、３１４ｃ、３１４ｄが第１の内側磁極部、３１５が第２のステータ、３１５ａ、３１５ｂが第２の外側磁極部、３１５ｃ、３１５ｄが第２の内側磁極部、３１６が第１のステータ３１４と第２のステータ３１５を保持する連結リング、３１７がマグネット３１１が固着されマグネット３１１と一体に回転する出力軸である。この出力軸３１７は第１のステータ３１４と第２のステータ３１５の軸受部３１４ｅ、３１５ｅに回転可能に支持されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような特開平９−３３１６６６号公報等に記載されているタイプのモータでも、図１０に示す従来のステップモータと同様に、軸方向の長さが長くなってしまう欠点があった。また図１０、図１２に記載されているタイプのモータの場合、第１のコイルへの通電により発生する磁束がマグネットに作用する位置と、第２のコイルへの通電により発生する磁束がマグネットに作用する位置とが、マグネットの軸方向にずれている。そのためマグネットが、マグネットの軸と平行方向における位置で（つまり図１２でいう３１４側の位置と３１５側の位置とで）着磁のムラがある場合は、マグネットの回転停止位置の精度が悪くなることもある。
【００１０】
また軸方向に短いモータとしては、例えば特開平７−２１３０４１号公報や特開２０００−５０６０１号公報等で提案されている図１３に示すようなものがある。複数のコイル（３０１、３０２、３０３）と円盤形状のマグネット（３０４）で構成されている。コイルは図に示すように薄型コイン形状であり、その軸はマグネットの軸と平行に配置されている。一方円盤形状のマグネットは、その円盤の軸方向に着磁されておりマグネットの着磁面とコイルの軸は対向する様に配置されている。この場合コイルから発生する磁束は、図１４中の矢印で示すように完全には有効にマグネットに作用していない。また、マグネットに作用する回転力の中心は図に示すようにモータの外径からＬだけ離れた位置となるので、モータの大きさの割には発生するトルクが小さくなってしまう。また、このモータの中心部はコイルやマグネットが占有してしまっているので、モータ内に別の部品を配置することは困難である。更には複数のコイルが必要であることからコイルへの通電制御が複雑になったりコストが上がってしまったりする欠点がある。
【００１１】
また、上記のモータにより絞り羽根やシャッタやレンズ等を駆動する装置が知られている。しかしながら、上述した特開平９−３３１６６６号公報等に記載されているタイプのモータは中実の細長い円筒形状であるため、絞り羽根やシャッタ、あるいはレンズ等の駆動源として用いる場合は、カメラの鏡筒内で光軸と平行になるように配置する必要がある。よって、鏡筒の半径寸法がレンズの半径や絞り開口の半径寸法だけではなく、これにモータの直径を加えた値となっていた。
【００１２】
図１５は図１２に示すような中実の円筒形状のステップモータを使用する場合の鏡筒地板あるいは光量調節装置の横断面の大きさを線図で示す説明図である。図１５において、モータをＭ、鏡筒地板あるいは光量調節装置を３００、開口部を３０１とし、モータＭの直径をＤ１、開口部３０１の直径をＤ２、鏡筒地板又は光量調節装置３００の直径をＤ３とすると、鏡筒地板又は光量調節装置３００の直径Ｄ３は少なくとも（２×Ｄ１＋Ｄ２）以上になってしまう。
【００１３】
一方、鏡筒装置あるいは光量調節装置はコンパクト化が望まれており、そのためには半径方向の厚さ寸法の薄いドーナツ型の断面形状を有するモータが望まれている。更には、他のレンズ群の移動の妨げならぬように光軸方向と平行方向に関する長さについても短いものが望まれている。
【００１４】
また、中空のドーナツ形状のモータにより絞り羽根を駆動するものは、例えば特開昭５３−３７７４５号公報や特開昭５７−１６６４７号公報等で提案されている。これらは中空状のマグネットの外側にコイルを巻回する構造になっているため、コイルの厚み、マグネットの厚みおよびステータの厚みとの全てが半径方向の厚みに加算されてしまい、半径方向の厚さ寸法の薄いドーナツ型のモータとしては十分ではなかった。
【００１５】
レンズを駆動するモータは他にも実開昭５６−１７２８２７号公報等で提案されている。これは、コイルの中心軸が鏡筒の光軸中心に向かう方向に配置されているため、コイル形状の複雑化、組み立ての複雑化、コイルの個数の増加という不都合があり、更には部品点数の増加によって装置自体の小型化が難しく、コストも高くなってしまっていた。
【００１６】
本発明はこのような技術的課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、モータ自体及び該モータを用いる装置をコンパクトで簡易な構造にすることである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本願の請求項１に記載の発明は、少なくとも周方向に異なる極に交互に着磁された回転可能なマグネットと、第１のコイルにより励磁され、前記マグネットに対向する第１の磁極部と、第２のコイルにより励磁され、前記第１の磁極部とは異なる範囲で前記マグネットに対向する第２の磁極部と、前記マグネットを挟んで前記第１の磁極部と前記第２の磁極部に対向するとともに、前記第１の磁極部および前記第２の磁極部と磁気回路を形成する磁極部とを有し、前記第１の磁極部と前記第２の磁極部のうち、一方の磁極部の中心が前記マグネットの着磁された極の中心と対向するときには、他方の磁極部の中心が前記マグネットの極と極の境界部と対向し、前記第１の磁極部と前記第２の磁極部が前記マグネットの回転軸を中心とする同一円周上に配置されていることを特徴とするモータを提供する。
【００１８】
同様に上記課題を解決するために、本願の請求項２に記載の発明は、少なくとも周方向に分割されて異なる極に交互に着磁された回転可能なマグネットと、第１のコイルにより励磁され、前記マグネットに対向する第１の磁極部と、前記第１のコイルにより励磁されるとともに、前記マグネットを挟んで前記第１の磁極部と対向する磁極部と、第２のコイルにより励磁され、前記第１の磁極部とは異なる範囲で前記マグネットに対向する第２の磁極部と、前記第２のコイルにより励磁されるとともに、前記マグネットを挟んで前記第２の磁極部に対向する磁極部とを有し、前記第１の磁極部と前記第２の磁極部のうち、一方の磁極部の中心が前記マグネットの着磁された極の中心と対向するときには、他方の磁極部の中心が前記マグネットの極と極の境界部と対向し、前記第１の磁極部と前記第２の磁極部が前記マグネットの回転軸を中心とする同一円周上に配置されていることを特徴とするモータを提供する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明を適用した一実施形態に係るモータの分解斜視図であり、図２はこのモータの軸を通り、軸方向に平行な面での断面図であり、図３はモータのコイルを通り、軸方向と垂直な面での断面図である。
【００２１】
図１〜図３において、１はロータで、軸部と、永久磁石からなる円筒形状のマグネット部とから構成される。このマグネット部は、外周表面を円周方向に多分割即ち着磁極数がNAとなるよう（本実施形態では１６分割即ちNA=１６となるよう）Ｓ極、Ｎ極が交互に着磁されている。軸部と円筒形状のマグネット部は一体に成形されていても良いし、別に成形してから接着或いは圧入により結合して一体的にしても良い。
【００２２】
また、マグネット部は、射出成形等により成形されるプラスチックマグネット材料により構成することで、円筒形状の半径方向の厚さを非常に薄くすることができる。マグネット部の内周面は、外周面に比べ弱い着磁分布を持つか、あるいは全く着磁されていないか、あるいは外周面と逆の極、すなわち外周面がＳ極の場合はその範囲の内周面はＮ極に着磁されているもののいずれかである。ロータ１の軸部１ｓ、１ｔは後で述べるカバー５の嵌合穴５ａ、ステータ２の嵌合穴２ｈに回転可能に嵌合している。
【００２３】
２は外筒及び内筒を有する軟磁性材料から成るステータであり、前記ロータ１の軸部１ｔを回転可能に嵌合している。特開平９−３３１６６６号公報に記載されたものとは異なり、ステータは一つだけで構成されている。本実施形態では、内筒部２ｇも第１の外側磁極部２ａ、２ｂ、２ｃ及び第２の外側磁極部２ｄ、２ｅ、２ｆと一体的に構成されているが、別部材で成形してから結合する構成でも構わない。ステータ２の外筒の先端部には、筒を先端方向から切欠き、軸と平行方向に延びる櫛歯形状の外側磁極が形成されている。この外側磁極は、ロータ１のマグネット部の外周面と対向し、円周方向に並んで複数の外側磁極が形成されている。後述するコイル３，４によってステータが励磁された場合、外側磁極部からは磁束が発生するが、外側磁極間は単なる空間であるため磁束は発生しない。よって外筒の円周方向について見れば、マグネットに磁束を及ぼす外側磁極部とマグネットに磁束を及ぼすことのない空間とが交互に配置されていることになる。本実施形態では第１の外側磁極部２ａ、２ｂ、２ｃと第２の外側磁極部２ｄ、２ｅ、２ｆとから構成されている。
【００２４】
本実施形態ではステータ２は単一の部材から構成され、第１の外側磁極部２ａ、２ｂ、２ｃと第２の外側磁極部２ｄ、２ｅ、２ｆは一体的に構成されている。このため第１の外側磁極部２ａ、２ｂ、２ｃと第２の外側磁極部２ｄ、２ｅ、２ｆとの相互誤差は小さく抑えられ、組み立てによるモータの性能のばらつきを抑えることができる。
【００２５】
ステータ２の内筒部２ｇはロータ１のマグネット部の内周面と対向する内側磁極部を構成している。内筒部２ｇにより構成される内側磁極と第１の外側磁極部２ａ、２ｂ、２ｃとで、また、内筒部２ｇにより構成される内側磁極と第２の外側磁極部２ｄ、２ｅ、２ｆとで、ロータ１のマグネット部を挟む構成になる。
【００２６】
３は第１のコイルで第１の外側磁極部２ａ、２ｂ、２ｃの周りに巻回されており、通電されることにより第１の外側磁極部２ａ、２ｂ、２ｃと第１の外側磁極部２ａ、２ｂ、２ｃと対向する内側磁極部である内筒部２ｇの一部を励磁する。勿論この場合第１の外側磁極部とそれに対向する内側磁極部とはお互いに異なる極に励磁される。
【００２７】
４は第２のコイルで第２の外側磁極部２ｄ、２ｅ、２ｆの周りに巻回されており、通電されることにより第２の外側磁極部２ｄ、２ｅ、２ｆと対向する内側磁極部である内筒部２ｇの一部を励磁する。勿論この場合第２の外側磁極部とそれに対向する内側磁極部とはお互いに異なる極に励磁される。
【００２８】
内筒部２ｇの第１の外側磁極に対向する部分は第１のコイル３によって励磁され、内筒部２ｇの第２の外側磁極部に対向する部分は第２のコイル４によって励磁されるのであるが、これらは互いに独立して励磁されている。第１のコイル３によって励磁される第１の外側磁極部２ａ、２ｂ、２ｃに対向する部分を今後、第１の内側磁極と呼び、第２のコイル４によって励磁される第２の外側磁極部２ｄ、２ｅ、２ｆに対向する部分を今後、第２の内側磁極と呼ぶ。第１の内側磁極と第２の内側磁極は本実施例のように一体で構成されても良いし、別体で構成されても良い。第１の外側磁極部２ａ、２ｂ、２ｃ或いは第２の外側磁極部２ｄ、２ｅ、２ｆのように筒形状を切欠き、軸と平行方向に延びる歯のように構成しても良い。
【００２９】
また、ステータ２の第１の外側磁極部２ａ、２ｂ、２ｃ或いは第２の外側磁極部２ｄ、２ｅ、２ｆは円筒を先端方向から切欠き、ステータ外周面に沿ってモータ軸に平行な方向に延出する櫛歯により構成されているので、モータの直径を最小限に抑えることができる。仮に外側磁極部を円周方向に空間を挟むことで複数構成した櫛歯形状ではなく、半径方向に延びる凹凸で形成したとする。この場合、磁極として効果的に作用させるためには凹部からの磁束の影響を少なく、凸部からの磁束の影響を大きくする必要があり、凹凸の差を大きくしなければならない。その凹凸の差の分だけモータの直径は大きくなってしまう。本実施形態ではもちろんそのようなことはなく、外側磁極１枚分の厚みだけで足りる。
【００３０】
ステータ２の第１の外側磁極部２ａ、２ｂ、２ｃと内筒部２ｇの一部の第１の内側磁極はロータ１のマグネット部の外周面及び内周面に対向して、マグネット部を挟み込むように形成されており、第２の外側磁極部部２ｄ、２ｅ、２ｆと内筒部２ｇの一部の第２の内側磁極はロータ１のマグネット部の外周面及び内周面に対向して、該マグネット部を挟み込むように形成されている。第１のコイル３への通電により第１の外側磁極部２ａ、２ｂ、２ｃと第１の内側磁極が励磁され、その磁極間にはロータ１のマグネット部を横切る磁束が発生し、効果的に該マグネットに作用する。同様に第２のコイル４への通電により第２の外側磁極部２ｄ、２ｅ、２ｆと第２の内側磁極が励磁され、その磁極間にはロータ１のマグネット部を横切る磁束が発生し、効果的に該マグネットに作用する。
【００３１】
さらに、ロータ１のマグネット部は前記したように射出成形等により成形される中空円筒形状のプラスチックマグネット材料により構成されているので、円筒形状の半径方向厚さを非常に薄くすることができる。
【００３２】
そのため、第１の外側磁極部２ａ、２ｂ、２ｃと第１の内側磁極との距離及び第２の外側磁極部２ｄ、２ｅ、２ｆと第２の内側磁極との距離を非常に小さくできる。それゆえ、第１のコイル３と第１の外側磁極部２ａ、２ｂ、２ｃと第１の内側磁極により形成される磁気回路、および、第２のコイル４と第２の外側磁極部２ｄ、２ｅ、２ｆと第２の内側磁極により形成される磁気回路の磁気抵抗を小さくすることができる。これにより、少ない電流で多くの磁束を発生させることができ、モータの出力アップ、低消費電力化、コイルの小型化を達成することができる。
【００３３】
５はカバーで内周部がステータ１の第１の外側磁極部２ａ、２ｂ、２ｃや第２の外側磁極部２ｄ、２ｅ、２ｆの外周面に取り付けられ、嵌合穴５ａはロータ１の軸部１ｓを回転可能に嵌合している。
【００３４】
図４はロータ１のマグネット部とステータの位置関係を示す断面図である。図４からわかるように、マグネット部はその外周表面を円周方向に均一に多分割して（本実施形態では１６分割して）Ｓ極、Ｎ極が交互に着磁された着磁部１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉ、１ｊ、１ｋ、１ｍ、１ｎ、１ｐ、１ｑ、１ｒが形成されている。ここでは、前記着磁部１ａ、１ｃ、１ｅ、１ｇ、１ｉ、１ｋ、１ｎ、１ｑがＳ極に着磁され、前記着磁部１ｂ、１ｄ、１ｆ、１ｈ、１ｊ、１ｍ、１ｐ、１ｒがＮ極に着磁されている。
【００３５】
ここでマグネット部と外側磁極部との位置関係について説明する。３個の第１外側磁極部２ａ、２ｂ、２ｃと同じくロータのマグネット部の外周面に対向する前記３個の第２外側磁極部２ｄ、２ｅ、２ｆが形成されている。マグネット部の外周表面の分割数をＮＡとすると、ステータ２の第１外側磁極部２ａ、２ｂ、２ｃは着磁位相に対して同位相になるように３６０／（ＮＡ／２）度の整数倍、すなわちθ１＝４５度の整数倍お互いにずらして形成されている。この式におけるＮＡは、図４からもわかるように１６である。
【００３６】
またステータ２の第２外側磁極部２ｄ、２ｅ、２ｆは着磁位相に対して同位相になるように３６０／（ＮＡ／２）度の整数倍、すなわちθ２＝４５度の整数倍お互いにずらして形成されている。第１の外側磁極と第２の外側磁極は全体がθ３＝（１８０／ＮＡ＋Ａ×３６０／ＮＡ）度すなわち（１１．２５＋２２．５×Ａ）度ずれて配置されている。この式中のＡは整数である。本実施形態ではＮＡ＝１６，Ａ＝４としており、θ３＝１０１．２５度となっている。
第１の外側磁極と第２の外側磁極とは、ロータの軸方向と平行方向に関してのロータに対向する範囲は重なっている。つまり第１の外側磁極と第２の外側磁極はロータの軸を中心とした同一円周上に配置されている。
【００３７】
上記構成によれば、第１の外側磁極と第２外側磁極とは、同一のロータに対してそれぞれ異なる角度範囲に関して対向するように構成されており、またロータの軸方向と平行方向に関する位置は重なるように配置されているので、ロータは軸方向に関して短く構成できるので、軸方向と平行方向に関する長さについても短いモータとすることができる。
【００３８】
上記構成の大きな特徴として、第１の外側磁極部と第２の外側磁極部とが、軸に垂直な平面における同一円周上に存在することがあげられる。ロータ１の外周面の一部分着目すれば、ロータ１が回転することにより、このロータの一部分に対して第１の外側磁極部による磁束と第２の外側磁極による磁束とが交互に作用することになる。２つの外側磁極部がロータのマグネット部の同じ個所に対して磁束を作用させるので、着磁によるバラツキなどによる悪影響を受けずに安定した性能となるモータとすることが可能となる。
【００３９】
次に、図４〜図７を参照して、本発明の実施形態に係るステップモータの動作を説明する。
図４に記載されたモータは、第１のコイル３に通電しステータ１の第１の外側磁極部２ａ、２ｂ、２ｃをＮ極とし、内筒部２ｇの一部で第１の外側磁極部２ａ、２ｂ、２ｃに対向する内側磁極部即ち第１の内側磁極部をＳ極となるように励磁している状態である。この状態では第２のコイルには通電は行っていない。
【００４０】
図４の状態から第１のコイル３への通電方向を遮断し、同時に第２のコイル４に通電しステータ１の第２の外側磁極部２ｄ、２ｅ、２ｆをＮ極とし、内筒部２ｇの一部で第２の外側磁極部２ｄ、２ｅ、２ｆに対向する内側磁極部即ち第２の内側磁極部をＳ極となるように励磁すると、図５に示すようにロータ１は反時計方向に１１．２５度回転する。
【００４１】
図５の状態から第２のコイル４への通電方向を遮断し、同時に第１のコイル３に図４の状態とは逆方向の通電、即ち第１の外側磁極部２ａ、２ｂ、２ｃをＳ極、内筒部２ｇの一部で第１の外側磁極部２ａ、２ｂ、２ｃに対向する内側磁極部即ち第１の内側磁極部をＮ極となるように励磁すると図６に示すようにロータ１は反時計方向にさらに１１．２５度回転する。
【００４２】
図６の状態から第１のコイル３への通電方向を遮断し、同時に第２のコイル４に図５の状態とは逆方向の通電、即ち第２の外側磁極部２ｄ、２ｅ、２ｆをＳ極、内筒部２ｇの一部で第２の外側磁極部２ｄ、２ｅ、２ｆに対向する内側磁極部即ち第２の内側磁極部をＮ極となるように励磁すると、図７に示すようにロータ１は反時計方向に更に１１．２５度回転する。
【００４３】
以後、このように第１のコイル３及び第２のコイル４への通電方向を順次切り替え或いは遮断していくことにより、前記櫛歯形状の第1の外側磁極部２ａ、２ｂ、２ｃと第２の外側磁極部２ｄ、２ｅ、２ｆは異なるタイミングで励磁の切り替えが行われ、ロータ１は通電位相に応じた位置へと回転していくことになる。
【００４４】
本実施形態では、第1の通電状態として第1のコイル３を正方向通電、第２のコイル４を非通電、第２の通電状態として第1のコイル３を非通電、第２のコイル４を正方向通電、第３の通電状態として第1のコイル３を逆方向通電、第２のコイル４を非方向通電、第４の通電状態として第1のコイル３を非通電、第２のコイル４を逆方向通電として、第1の通電状態から第２の通電状態、第３の通電状態、第４の通電状態へ切り替えを行いロータ１を回転させていったが、第５の通電状態として第1のコイル３を正方向通電、第２のコイル４を正方向通電、第６の通電状態として第1のコイル３を正方向通電、第２のコイル４を逆方向通電、第７の通電状態として第1のコイル３を逆方向通電、第２のコイル４を逆方向通電、第８の通電状態として第1のコイル３を逆方向通電、第２のコイル４を正方向通電とし第5の通電状態から第６の通電状態、第７の通電状態、第８の通電状態へと通電状態を切り替える或いはその逆に第5の通電状態から第８の通電状態、第７の通電状態、第６の通電状態へと通電状態を切り替えるような通電の切り替えを行っても良い。それによってもロータ１は通電位相に応じた回転位置へと回転していく。
【００４５】
先に第１および第２の外側磁極部の位置関係について説明したが、以下にマグネット部と第１および第２の外側磁極部の位置関係について説明する。
最初に上記したように第1の通電状態、第2の通電状態、第3の通電状態、第4の通電状態の間で通電状態を切り替えると、第１の外側磁極部と第２の外側磁極部は一方ずつ励磁される極性の切り替えが行われる。このとき第１の外側磁極部の励磁が行われたとき、それぞれの第１の外側磁極部の中心部が、マグネット部の着磁部の中心部と対向する。このときそれぞれの第２の外側磁極部の中心部は、マグネット部の着磁部の境界部と対向する。
【００４６】
反対に第２の外側磁極部の励磁が行われたときは、それぞれの第２の外側磁極部の中心部が、マグネット部の着磁部の中心部と対向し、それぞれの第１の外側磁極部の中心部が、マグネット部の着磁部の境界部と対向する。
【００４７】
上記のように第１の外側磁極部と第２の外側磁極部とで、マグネットの着磁部の半領域分だけ位相がずれているため、第１の外側磁極部と第２の外側磁極部とで通電を切り替えるたびに、ロータは着磁部の半分の面積に相当する回転を行うことになる。つまり１６分割されたマグネット部を有していれば１１．２５（＝３６０／１６／２）度ずつ回転することになる。
【００４８】
本実施形態ではコイルを巻回しやすいという理由から、第１の外側磁極部をロータの片側にまとめて配置し、第２の外側磁極部をロータの反対側にまとめて配置したが、これに限らず第１の外側磁極部と第２の外側磁極部とが交互に配置されていても構わない。ただしこの場合は、外側磁極部を励磁させる第１のコイルと第２のコイルとの配置を工夫する必要がある。例えば、交互に配置された第１の外側磁極部と第２の外側磁極部を励磁するために交互に独立したコイルを配置する方法がある。
【００４９】
上記のロータ１は軸部１ｓ、１ｔを備えておりこの部分で回転可能に保持されているが、マグネット部やその他の円周部で例えばカバー５の内周面に保持される構造をとれば中空な円筒形状のモータとすることが可能となる。そのような場合の構造を変形例として図８に示す。
【００５０】
ロータ１の外周面には溝１ｕが１周形成されており、カバー５の突起リブ５ｂと嵌合している。これによりロータ１はカバー５に回転可能に保持されている。ロータは内径部に突起を設けたりして例えばカメラのレンズやシャッタや絞り羽根を駆動する用途に用いることが可能である。
【００５１】
図９は本発明を適用した一実施例に係るモータを駆動源として備えたレンズ鏡筒装置を示す模式的縦断面図である。図９においても、図１〜図７で説明した前述の実施例と同一又は相当する部分はそれぞれ同一符号で示されており、それらの詳細説明は前述の実施例を参照することにし、ここでは適宜省略する。
【００５２】
図９において、５０はステータ２の外側磁極部に固定されたヘリコイド地板であり、５１はレンズホルダーである。前記ヘリコイド地板５０の内径部にはメスヘリコイド部５０ａが形成されており、前記レンズホルダー５１の外径部にはオスヘリコイド部５１ａが形成されており、該オスヘリコイド部５１ａを前記メスヘリコイド部５０ａに摺動可能に嵌合することにより、該レンズホルダー５１は前記ヘリコイド地板５０に対して相対回転させることにより軸方向に移動するように装着されている。
【００５３】
図９において、前記レンズホルダー５１にはレンズ５２が固定されている。このレンズ５２は、レンズホルダー５１を回転させることにより、該レンズホルダー５１とともに光軸方向に移動（変位）して位置を調節できるようになっている。
【００５４】
ロータ１はヘリコイド地板５０の嵌合部５０ｅに対して１ｖ部で回転可能に取り付けられている。前記レンズホルダー５１の内側端面部には溝５１ｂが形成されており、この溝５１ｂにはロータ１のピン部１ｗが嵌合している。従って、ロータ１の回転に伴って前記レンズホルダー５１が回転することで、前記レンズ５２が装置の軸方向に移動するように構成されている。つまり、ロータ１が回転することでレンズ５２が光軸方向の位置を変位するように構成されている。
【００５５】
図９に示すような上記構成のレンズ鏡筒装置において、モータ自体の中空部（内径部）を光路として配置できるので、装置全体の外径寸法は、中空部（開口部）の直径をＤ２とすると、概略（マグネット厚さ＋内側磁極部厚さ＋外側磁極部厚さ）×４＋Ｄ２で済ませることが可能となる。しかも外側磁極部はモータ軸に平行な方向に延出する歯により形成するので、レンズ鏡筒装置全体を非常にコンパクトなものにすることができる。
【００５６】
以上説明したように、上記実施形態によれば、第１のコイル３、第２のコイル４により外側磁極部と内側磁極部との間にあるロータのマグネット部を横切る磁束を発生させ、磁束を効果的に作用させることができる。その結果、モータ出力の向上を図ることが可能となる。
【００５７】
また、第１の外側磁極部及び第２の外側磁極部を、モータ軸と平行な方向に延出する櫛歯により構成したので、モータの占有体積つまりモータの外径と内径の間の体積（ドーナツ形状の幅寸法）を最小限に抑えることができる。もし外側磁極部を半径方向に延びる凹凸で形成すると、効果的に磁束を作用させるためには凹凸差を大きくしなければならず、その分モータの外径と内径の間の体積は大きくなってしまう。しかし、本発明の本実施形態に係るモータでは、モータ軸と平行な方向に延出する歯により外側磁極部を形成するので、モータの占有体積つまりモータの外径と内径の間の体積を最小限に抑えることができる。
【００５８】
また、第１の外側磁極と第２外側磁極とは、同一のロータに対して軸と平行方向に関しては重なりつつそれぞれ異なる角度範囲において対向するように構成されているので、第１の外側磁極と第２の外側磁極とが同一円周上に配置できる。したがって、ロータを軸方向に関して短く構成でき、モータ全体としての軸方向の長さについても短くすることができる。
【００５９】
具体的に言えば、第１のコイル３と第１の外側磁極部２ａ、２ｂ、２ｃと第１の内側磁極により形成される磁気回路において発生する磁束と、第２のコイル４と第１の外側磁極部２ｄ、２ｅ、２ｆと第２の内側磁極により形成される磁気回路において発生する磁束とが、ロータ１の同一のマグネット部に作用する構成になっている。ロータが回転することにより、それぞれの磁気回路はマグネットの同一円周上に作用し、マグネットの同一の部位を利用する構成となっている。ロータのマグネット部の同一部位を利用するので、着磁によるバラツキなどによる悪影響を受けずに安定した性能となるモータとすることができる。
【００６０】
更に、前記第１の外側磁極部と前記第２の外側磁極部とは同一部材から構成すれば、前記第１の外側磁極部と第２の外側磁極部との相互の誤差を小さく抑えることができる。
【００６１】
また、ロータ１は軸部１ｓ、１ｔを備えておりこの部分で回転可能に保持されているが、マグネット部やその他の円周部で例えばカバー５の内周面に保持される構造をとると中空な円筒形状のモータとすることができる。
【００６２】
また更に、前記ロータの外周面の着磁極数をＮＡとすると、前記第１の外側磁極部は前記第２の外側磁極部に対して（１８０／ＮＡ）度位相がずれて形成されているので、第１のコイル及び第２のコイルへの通電方向を順次変える事により通電状態に応じた位置へ前記ロータを回転していくことができステッピングモータとして機能させることができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、従来の小型モータと比較して、直径および回転軸方向長をさらに小型化し、分品点数も少なく簡易な構造のモータを提供できる。また、モータを駆動するための２つの磁気回路はロータの同一個所に対して作用するため、ロータの着磁ムラの影響を受けにくい回転精度の高いモータを提供することができる。さらに、ロータの中心に回転軸を有する構成だけでなく、レンズ駆動等に適した中空形状のモータを構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るモータの分解斜視図
【図２】図１のモータの軸方向に平行な面での断面図
【図３】図１のモータのコイルを通り軸方向に垂直な面での断面図
【図４】図１のモータのマグネット部と外側磁極部の位置関係を示した図
【図５】図４のモータの通電を変化させたときのマグネット部と外側磁極部の位置関係を示した図
【図６】図５のモータの通電を変化させたときのマグネット部と外側磁極部の位置関係を示した図
【図７】図６のモータの通電を変化させたときのマグネット部と外側磁極部の位置関係を示した図
【図８】本発明の実施形態に係るモータの変形例
【図９】本発明のモータを用いたレンズ鏡筒装置の断面図
【図１０】従来のステップモータの一構成例を示す模式的縦断面図
【図１１】図１０のステップモータのステータの磁束の状態を模式的に示す部分断面図
【図１２】従来の中実の円筒形状のステップモータの他の構造例を示す模式的縦断面図
【図１３】従来の薄型コイン形状のモータの構成図
【図１４】図１２に示すモータの磁束の様子を示す断面図
【図１５】図１０に示すような中実の円筒形状のステップモータを使用する場合の鏡筒地板あるいは光量調節装置の横断面の大きさを示す説明図
【符号の説明】
１ロータ
１ａ〜１ｒマグネット部の着磁部
２ステータ
３第１のコイル
４第２のコイル
５０ヘリコイド地板（レンズ鏡筒装置）
５０ａメスヘリコイド部
５１レンズホルダー
５１ａオスヘリコイド部
５１ｂ溝（レンズホルダー）
５２レンズ

Claims

少なくとも周方向に異なる極に交互に着磁された回転可能なマグネットと、
第１のコイルにより励磁され、前記マグネットに対向する第１の磁極部と、
第２のコイルにより励磁され、前記第１の磁極部とは異なる範囲で前記マグネットに対向する第２の磁極部と、
前記マグネットを挟んで前記第１の磁極部と前記第２の磁極部に対向するとともに、前記第１の磁極部および前記第２の磁極部と磁気回路を形成する磁極部とを有し、
前記第１の磁極部と前記第２の磁極部のうち、一方の磁極部の中心が前記マグネットの着磁された極の中心と対向するときには、他方の磁極部の中心が前記マグネットの極と極の境界部と対向し、
前記第１の磁極部と前記第２の磁極部が前記マグネットの回転軸を中心とする同一円周上に配置されていることを特徴とするモータ。
少なくとも周方向に分割されて異なる極に交互に着磁された回転可能なマグネットと、
第１のコイルにより励磁され、前記マグネットに対向する第１の磁極部と、
前記第１のコイルにより励磁されるとともに、前記マグネットを挟んで前記第１の磁極部と対向する磁極部と、
第２のコイルにより励磁され、前記第１の磁極部とは異なる範囲で前記マグネットに対向する第２の磁極部と、
前記第２のコイルにより励磁されるとともに、前記マグネットを挟んで前記第２の磁極部に対向する磁極部とを有し、
前記第１の磁極部と前記第２の磁極部のうち、一方の磁極部の中心が前記マグネットの着磁された極の中心と対向するときには、他方の磁極部の中心が前記マグネットの極と極の境界部と対向し、
前記第１の磁極部と前記第２の磁極部が前記マグネットの回転軸を中心とする同一円周上に配置されていることを特徴とするモータ。
前記第１の磁極部と前記第２の磁極部は異なるタイミングで励磁されることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ。
前記第１のコイルと前記第２のコイルが前記マグネットの回転軸を中心とする同一円周上に配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のモータ。
前記第１の磁極部の前記マグネットの着磁された極に対する位相と、前記第２の磁極部の前記マグネットの着磁された極に対する位相とがずれていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のモータ。
前記マグネットの周方向に着磁された極の数をＮＡとすると、前記マグネットの着磁された極に対する前記第１の磁極部の位相は、前記マグネットの着磁された極に対する前記第２の磁極部の位相に対して、（１８０／ＮＡ）度だけずれていることを特徴とする請求項５に記載のモータ。
前記ロータの回転軸を中心として、前記第１の磁極部と前記第２の磁極部とのなす角度が、（１８０−１８０／ＮＡ）度であることを特徴とする請求項６に記載のモータ。
前記マグネットは中空円筒形状であり、前記第１の磁極部は前記マグネットの外周面に対向するとともに、前記第２の磁極部は前記マグネットの外周面に前記第１の磁極部とは異なる範囲で対向することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のモータ。
前記マグネットの外周面に対向する円筒形状部を備えたステータを有し、前記円筒形状部の一端より他端に向かって形成された切り欠きにより前記第１の磁極部と前記第２の磁極部とが形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のモータ。
請求項１から９のいずれかに記載のモータを駆動源としてシャッタあるいは絞り羽根を駆動することを特徴とする光学装置。
請求項１から１０のいずれかに記載のモータをレンズの光軸と平行に配置し、前記モータを駆動源として前記レンズを駆動することを特徴とする光学装置。
前記レンズを保持するレンズホルダーを有し、前記レンズホルダーは前記マグネットの回転に伴って回転して前記レンズの光軸方向に変位することを特徴とする請求項１１に記載の光学装置。