JP4271514B2

JP4271514B2 - Step motor

Info

Publication number: JP4271514B2
Application number: JP2003188981A
Authority: JP
Inventors: 尚志川本; 誠一大石
Original assignee: Seiko Precision Inc
Current assignee: Seiko Precision Inc
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2023-06-30
Also published as: CN100495871C; WO2005002029A1; KR100745729B1; CN1816960A; JP2005027408A; KR20060024430A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、十分なディテントトルクを発生させることができる小型ステップモータに関する。また、このステップモータを採用したカメラ内部の駆動機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カメラは電子化されており、シャッタの駆動等をステップモータによって行なわれるようになっている。この種カメラでは、バッテリの消費を抑制できること、また、シャッタ羽根や絞り羽根を無通電時でも保持できる構成を備えていることが望ましい。そこで、例えば特許文献１では、コイルの無通電時にロータが振れを生じることなく所定位置にくるようにロック力を与える磁性部材を設けたステップモータが提案されている。このようなステップモータであれば、モータ停止時にロータを正確な位置に停止させつつ電力消費を抑制できる。また、特許文献２ではデジタルカメラのシャッタに関する発明が開示され、無通電でもシャッタの開放或いは閉鎖状態を保持可能として消費電力を抑制したシャッタ構造が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−６１２６８号公報
【特許文献２】
特開２００３−２１８５７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１で開示するステップモータは、ロータにロック力を与えるために新たに磁性部材を配置している。また、上記特許文献２で開示するシャッタに用いるモータは、マグネットの外周面に対向するように設けるステータの磁極が複雑な櫛歯形状に形成されている。よって、上記従来技術によるモータは、新たな部材を加えたり、複雑な加工を施したりするのでモータの構造が複雑化し、また製造コストが増加するという問題がある。
【０００５】
よって、本発明は、上記課題を解決し、簡易な構造で必要なディテントトルクを得ることができるステップモータを提供することを目的とする。また、このようなステップモータを含んでいるカメラの駆動機構を提供することも目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、４磁極を有するロータと、第１のコイルにより励磁される第１磁極、第２のコイルにより励磁される第２磁極、前記第１及び第２のコイルにより励磁される第３磁極を含むステータとを備え、前記ロータの一部分は、前記第 1 磁極と前記第２磁極との間で挟まれ、前記ロータの磁極と前記第１磁極及び前記第２磁極との間で磁気的吸引力が発生するように、前記第１磁極及び前記第２磁極と前記ロータとのギャップｄを設定し、前記第３磁極と前記ロータとのギャップＤは前記ギャップｄより大きく形成したステップモータにより達成される。
【０００７】
本発明によると、第１磁極及び第２磁極とロータとの間に強い磁気的吸引力（磁気的結合力）が発生するので、コイルの無通電時に十分なディテントトルクを得ることができる。このディテントトルクは、ステータ側の２つの磁極部分とロータ側の２磁極とが、２つセットなった磁気的吸引力に基づくので大きなトルクとなる。よって、本発明のステップモータをカメラのシャッタ駆動部等に適用すると、無通電時でもシャッタ状態を確実に保持できる。このようなステップモータは、構造が簡単で、確実に電力消費を抑制できるので、低コストかつ省エネ型のステップモータとして提供できる。
【０００８】
そして、前記ロータは円筒形状を有し、前記ロータの外周面に対向するように平面略コ字状のステータが配置され、該ステータの両端部の各々に前記第１磁極及び前記第２磁極が設定され、該ステータの中央部位置に前記第３磁極が設定されている構造を一例として採用することができる。また、前記ステータの前記第１磁極と第３磁極との間に前記第１のコイルが、前記第２磁極と第３磁極との間に前記第２のコイルがそれぞれ配置され、前記ステータは前記第１及び第２のコイルの位置ずれ防止用の突部を備えていることが望ましい。このような形態であれば、第１のコイル及び第２のコイルを所定位置に確実に位置決めできる。
【０００９】
そして、上記構成を備えたステップモータと、前記ステップモータのロータに接続され所定範囲内で回動動作を行う係合ピンと、前記係合ピンが係合する係合穴を備え、前記係合ピンの回動動作に伴って、基板に形成した撮影用開口を閉じる位置と該撮影用開口を開く位置との間を、移動するセクタとを含んでカメラの駆動機構を形成できる。この駆動機構は前述した強いディテントトルクを発生させることのできるステップモータを含むので、無通電状態のきにセクタを所望の状態で保持することができる。前記セクタには、シャッタ羽根と絞り羽根とを含むことができる。これらの羽根を適宜に組合せることにより、シャッタ基板に形成した撮影用開口に全開、全閉、小絞り等の状態を設定でき、しかもそのシャッタ状態を無通電にて保持できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る一実施形態を図面を参照して説明する。図１は実施形態に係るステップモータの主要部の構成を示した図である。本ステップモータ１は、中央に配置した両方向に回転可能なロータ２及びこのロータ２の外側に対向するように配置したステータ３を備えている。このロータ２は断面円形で円筒形状を成している。ステータ３は断面略コ字状で一体型に形成され、その内部空間にロータ２を収納する状態で配置されている。なお、図１ではステータ３のコ字の開放側が上向きとなる状態でステップモータ１を示している。
【００１１】
ロータ２は、Ｎ磁極及びＳ磁極をそれぞれ２個ずつ備えた４磁極構成である。このロータ２は、同一磁極が互いに対向する位置に着磁された永久磁石であり、軸２１回りに両方向へ回動自在に設定されている。上記コ字形状を有するステータ３の両端は、ロータ２の周面に対向するように形成されている。これらのそれぞれが第１磁極１１、第２磁極１２となる。そして、この第１磁極１１及び第２磁極１２の中間位置に第３磁極１３が配置されている。
【００１２】
上記第１磁極１１と第３磁極１３との間には第１のコイル４が、第２磁極１２と第３磁極１３との間には第２のコイル５が、それぞれ巻回されている。第１磁極１１は第１のコイル４が通電されたときに励磁され、第２磁極１２は第２のコイル５が通電されたときに励磁される。これに対して、第３磁極１３は第１のコイル４及び第２のコイル５の両方によって励磁される。よって、第３磁極１３の励磁状態は、第１のコイル４及び第２のコイル５への通電状態を組み合わせた状態が見た目の状態として現れる。
【００１３】
図１では、ステップモータ１の第１のコイル４及び第２のコイル５に接続される電流制御回路２５が点線で示されている。本実施形態では、この電流制御回路２５から第１のコイル４及び第２のコイル５を励磁する電流が供給される。この電流供給には、２つのパターンが設定されている。第１のパターンでは、電流制御回路２５から第１のコイル４及び第２のコイル５の両コイルを励磁する電流が供給され、その電流供給方向をコイル毎に切換えることによりロータ２の駆動状態が制御される。この第１パターンでは、第１磁極１１及び第２磁極１２が、共に同じ磁極に励磁される状態と、互いに異なる磁極に励磁される状態とが存在する。このとき第３磁極１３に結果として現れる磁界は、第１磁極１１及び第２磁極１２が共に同じ磁極に励磁された場合には、これらよりも強力なものとなる。その逆に、第１磁極１１及び第２磁極１２が互いに異なる磁極に励磁された場合には、第３磁極１３での磁化は相殺されて無磁化状態となる。
【００１４】
第２のパターンでは、電流制御回路２５から第１のコイル４又は第２のコイル５のいずれか一方を励磁する電流が供給され、その電流供給方向を切換えることによりロータ２の駆動状態が制御される。この第２のパターンの場合には、第１磁極１１側又は第２磁極１２側のみが励磁され、電流供給方向を変更することにより反対の磁極に切換えられる。この第２のパターンでの第３磁１３は、励磁された第１磁極１１又は第２磁極１２の対極を成す磁極に励磁される。
【００１５】
第１のパターンでは、第１のコイル４及び第２のコイル５を励磁する２相励磁の状態でロータ２の駆動が制御される。また、第２のパターンでは、第１のコイル４及び第２のコイル５の内でいずれか一方のみが励磁される１相励磁の状態でロータ２の駆動が制御される。これら第１のパターンは及び第２のパターンによるロータ２の回動状態については、後に図を参照してより詳細に説明する。
【００１６】
ところで、本ステップモータ１はロータ２が４磁極構成であり、特に上記第１のコイル４及び第２のコイル５への通電を行わない無通電状態で、十分なディテントトルクを得られる構造を備えている。この点について説明する。本ステップモータ１では、ロータ２の周表面と第１磁極１１及び第２磁極１２との間の間隔は、同じギャップｄとされている。このギャップｄは、ロータ２側の磁極との間で十分な磁気的吸引力が得られる狭い距離を持って設定されている。これに対し、ロータ２の周表面と第３磁極１３との間のギャップＤは、このギャップｄよりも大きく設定されている。このギャップＤは、第３磁極１３とロータ２との間で発生する磁気的吸引力が、第１磁極１１及び第２磁極１２とロータ２との間で発生する磁気的吸引力に影響を及ぼさない十分な距離を持って設定される。例えば、ギャップＤは、ギャップｄの１．３倍程度にされる。
【００１７】
上記構成では、第１磁極１１及び第２磁極１２と、ロータ２側の２磁極とがそれぞれ磁気的に強く吸引し、第３磁極１３がこの磁気的関係の障害とならない構造が実現される。よって、無通電状態では、図１でその状態を例示するように、ロータ２側の２極が第１磁極１１及び第２磁極１２のそれぞれにちょうど対向した位置で安定する。本ステップモータ１では、無通電時に互いに磁気的吸引する場所が２箇所（２セット）存在するので、強力なディテントトルクを得ることができる。よって、本ステップモータ１は無通電状態でロータを所定位置に安定保持できるので、例えばカメラのシャッタ駆動部等に好適に採用され、シャッタ等を所望の状態に安定保持できる。
【００１８】
以下、図２〜図４を参照して、本ステップモータ１のロータ２が回転する際の様子をより詳細に説明する。図２は、前述した第１の電流供給パターンの場合であり、第１のコイル４及び第２のコイル５を励磁する２相励磁によりロータ２を回転させた場合について示している。また、図３及び図４は、前述した第２のパターンであり、第１のコイル４及び第２のコイル５の内、一方のみを励磁する１相励磁でロータ２を回転させた場合について示している。そして、特に図３は第１のコイル４を励磁した場合、図４は第１のコイル５を励磁した場合について示している。図２〜図４に示す各コイル４、５への電流供給は、図１に示した電流制御回路２５により行なわれるが、これらの図では図示を省略している。また、図３及び図４では、理解を容易とするために通電されたコイルのみを図示している。
【００１９】
図２を参照して、本ステップモータ１のロータ２が回転する際の様子を説明する。この図２は、前述した第１のパターンについて示しており、第１のコイル４及び第２のコイル５を励磁して、ステップ角４５°でロータ２を時計方向（右回転方向）に回転する場合を示している。図２（ａ）はコイル４、５が無通電である状態を示している。図２（ｂ）から（ｅ）では、コイル４、５へ供給する電流を制御してロータ２を時計方向に回転させる場合を時系列で示している。図２（ａ）は、コイル４、５に通電されておらず第１磁極１１及び第２磁極１２は励磁されないが、前述したようにロータ２のＮ、Ｓ磁極のそれぞれは、強いディテントトルクで第１、第２磁極１１、１２の対向位置に保持される。
【００２０】
図２（ｂ）は、図２（ａ）の状態から第１及び第２のコイル４、５に通電され、第１磁極１１及び第２磁極１２が共にＳ極に励磁された場合を示している。このとき第３磁極１３ではＮ極が倍化して励磁される。つぎに示す、図２（ｃ）では、図２（ｂ）の状態から第１磁極１１の励磁状態がＳ極に維持され、第２磁極１２が逆のＮ極に励磁された場合を示している。このとき第３磁極１３にはＮ極とＳ極が励磁されるので相殺し合って無磁化状態となる。以下同様に、図２（ｄ）では、図２（ｃ）の状態から第１磁極１１及び第２磁極１２が共にＮ極に励磁された場合を示している。このとき第３磁極１３ではＳ極が倍化して励磁される。次に、図２（ｅ）では、図２（ｄ）の状態から第１磁極１１の励磁状態がＮ極に維持され、第２磁極１２が逆のＳ極に励磁された場合を示している。このとき第３磁極１３にはＮ極とＳ極が励磁されるので相殺し合って無磁化状態となる。
【００２１】
上記のように、ステータ３側の各磁極１１〜１３の磁化状態が順次変化するのに伴って、図示するようにロータ２が時計回転方向に４５°ずつ回転する。なお、図２の各図では第１、第２のコイル４、５に通電が行なわれ、４５°の回転が完了した位置にあるロータ２を示している。この図２において、特に注目すべき点は無通電状態を示した図２（ａ）である。本ステップモータ１では、第１磁極１１及び第２磁極１２とロータ２のギャップｄを狭く形成しているので、第１磁極１１及び第２磁極１２とロータ２側の２磁極との間で強い磁気吸引力が生じているので、無通電であってもディテントトルクにより図２（ａ）の状態は確実に保持される。
【００２２】
また、図２（ｃ）及び図２（ｅ）で示す状態は、第１磁極１１及び第２磁極１２が励磁されているが、ロータ２側の２磁界が第１磁極１１及び第２磁極１２のそれぞれにちょうど対向しているので、仮にコイル４、５への通電を遮断しても図２（ａ）の場合と同様にディテントトルクによりその時の状態が保持できる。なお、図２（ｅ）のロータ２の位置は図２（ａ）と同じであるから、図２（ｅ）の状態からコイル４、５への通電を遮断すると、図２（ａ）の状態となる。
【００２３】
図３は、前述した第２の電流供給パターンの場合であり、第１のコイル４のみを励磁する１相励磁でロータ２を時計方向にステップ角９０°回転させる場合を示している。図３（ａ）はコイル４、５が無通電である状態を示している。図３（ｂ）から（ｅ）では、コイル４に供給する電流を制御してロータ２を９０°ずつ時計方向に回転させる場合を時系列で示している。図３の場合には、第１のコイル４に供給する電流を逆向きに切換えることで第１磁極１１に発生させる磁極を反転させている。このとき第３磁極１３に発生する磁極は、第１磁極とは反対の磁極となる。また、第２磁極１２はコイルから励磁を受けないので、第３磁極１３と一体の磁極となる。
【００２４】
まず、図３（ａ）は、第１磁極１１及び第２磁極１２は励磁されおらず、図２（ａ）と同様であり、ロータ２のＮ、Ｓ磁極のそれぞれは、強いディテントトルクで第１、第２磁極１１、１２の対向位置に保持される。次の図３（ｂ）は、図３（ａ）の状態から第１のコイル４に通電がされ、第１磁極１１がＳ極に励磁された場合を示している。このとき第３磁極１３及び第２磁極はＮ極に励磁される。次に示す図３（ｃ）では、図３（ｂ）の状態から第１磁極１１の励磁状態がＮ極に切換えられ、第３磁極１３及び第２磁極１２が逆のＳ極に励磁された場合を示している。以下同様に、図３（ｄ）では、図３（ｃ）の状態から第１磁極１１が共にＳ極に励磁された場合を示している。このとき第３磁極１３及び第２磁極１２がＮ極に励磁される。次に、図３（ｅ）では、図３（ｄ）の状態から第１磁極１１がＮ極に切換えられ、第３磁極１３及び第２磁極１２が逆のＳ極に励磁される。
【００２５】
上記のように、ステータ３側の各磁極１１〜１３の磁化状態が順次変化するのに伴って、図示するようにロータ２が時計回転方向に９０°ずつ回転する。なお、図３の各図では第１のコイル４に通電が行なわれ、９０°の回転が完了した位置にあるロータ２を示している。この図３で示す１相励磁の場合は、図３（ａ）〜（ｅ）で示す全ての状態で、ロータ２側の２磁界が第１磁極１１及び第２磁極１２のそれぞれにちょうど対向している。よって、図３（ｂ）〜（ｅ）で仮にコイル４への通電を遮断しても図３（ａ）の場合と同様にディテントトルクによりその時の状態が保持される。なお、この図３で示す例では、第２のコイル５を休ませた状態でロータ２を時計方向に９０°ずつ回転させることができるという顕著なメリットもある。
【００２６】
さらに、図４は、前述した第２の電流供給パターンの場合であり、第２のコイル５のみを励磁する１相励磁でロータ２を反時計方向にステップ角９０°回転させる場合を示している。この図４は、図３の場合とはちょうど逆の動作を示している。この図４で示す場合も、ステータ３側の各磁極１１〜１３の磁化状態が順次変化するのに伴って、図示するようにロータ２が反時計回転方向に９０°ずつ回転する。そして、この図４で示す場合も、図４（ａ）〜（ｅ）の全ての状態で、ロータ２の２磁界が第１磁極１１及び第２磁極１２のそれぞれにちょうど対向している。よって、コイル５への通電を遮断してもディテントトルクによりその時の状態が保持できる。
【００２７】
上記のように本ステップモータ１は、第１磁極及び第２磁極とロータとの間に強い磁気的吸引力を発生させた構造に基づいて、コイル４、５への無通電時に強いディテントトルクが得られる構造を備えている。また、上記に記載したように、２相励磁でステップ角を４５°とした場合、１相励磁でステップ角を９０°とした場合のどちらでも同様にディテントトルクが得られる。
【００２８】
図５は、本ステップモータ１で用いるのに好ましい形状を備えたステータについて示した図である。この図５では、図１及び図２で示した部位と対応する部位に同一の符号を付している。ステータ３の第１磁極１１及び第２磁極１２は、図示を省略しているロータの周面に対向し、かつロータの長手方向での長さに対応するように縦長に形成されている。ステータ３は両側にアーム部３１、３２を備え、このアーム部３１、３２が基部３５に接続されている。基部３５の中央部には第３磁極１３が形成されている。この第３磁極１３も上記第１磁極１１及び第２磁極１２と同様の縦長形状に形成されている。
【００２９】
本ステータ３は、上記アーム部３１、３２に第１〜第３磁極を励磁するためのコイル４、５が巻回される。これらコイル４、５を位置決めするため、各アーム部の後端には突部３３、３４が形成されている。このように突部３３、３４を設けることにより、各アーム部３１、３２に巻回したコイル４、５を確実に位置決めできる構造が実現される。なお、各磁極１１〜１３の上部には凹部３７〜３９が形成されている。本実施形態で示すステップモータ１は、その上下にケースがセットされてモジュール化される。これら凹部３７〜３９はケースをセットする際の位置決めに用いられる。
【００３０】
図６は前述したステップモータ１の主要部構造を含みモジュール化した場合のステップモータの外観を示した斜視図である。なお、この図６でも図１及び図２で示した部位と対応する部位に同一の符号を付している。図６は主要部構成の上下それぞれに、上部ケース７及び下部ケース８をセットして一体化したモジュールを示している。このようにモジュール化したステップモータを例えばカメラのシャッタ駆動部に採用すると、無通電時に強いディテントトルクが作用するので、シャッタを所定状態に安定保持できる。よって、シャッタの状態を保持するためにコイルへの通電を維持する必要がないので、消費エネルギを図ったステップモータとして提供することができる。また、ロータとステータの磁極との配置間隔を変更した簡単な構造であるから、低コストで実現できる。
【００３１】
さらに、以下において図７から図１０を参照して、上記ステップモータ１をカメラのシャッタ駆動部に採用して駆動機構を構成した一例を説明する。図７（Ａ）は、シャッタ基板５０に対してステップモータ１を配置した様子を平面視で模式的に示した図である。シャッタ基板５０は、後述するように撮影用のレンズ開口５１を備えている。シャッタ基板５０の前面側には３枚のセクタ６０、６５、７０が基板面に沿うように配置されている。これらのセクタは、シャッタ基板５０側から第１シャッタ羽根６０、第２シャッタ羽根６５、絞り羽根７０である。シャッタ基板５０の背面側にはステップモータ１が配置されている。
【００３２】
この図７（Ａ）では穴の位置は確認できないが、第１シャッタ羽根６０は基板５０に設けた突起６１に係合する穴、及びロータ２から延びた係合ピン２７に係合する穴を備えている。同様に、第２シャッタ羽根６５は基板５０に設けた突起６６に嵌合する穴、及びロータ２から延びた係合ピン２７に係合する穴を備えている。また、絞り羽根７０は基板５０に設けた突起７１に係合する穴、及びロータ２から延びた係合ピン２７に係合する穴を備えている。これら第１シャッタ羽根６０、第２シャッタ羽根６５及び絞り羽根７０は、後述する係合ピン２７の回動動作に伴って、それぞれが独自の軌跡を描いて揺動する。これらの羽根６０、６５、７０に設けられた穴の位置や、これらの動作はこの後に示す図８から図１０で明らかにする。
【００３３】
基板５０背面側に配置しているステップモータ１のロータ２には、半径方向に延出したアーム部２６が接続されている。このアーム部２６の端部からはシャッタ基板５０側に設けた開口５５を通り反対側まで延在した係合ピン２７が接続されている。前面側に出たこの係合ピン２７に、前記第１シャッタ羽根６０、第２シャッタ羽根６５及び絞り羽根７０のそれぞれに設けた穴が係合している。よって、ステップモータ１のロータ２が回動したときには、係合ピン２７がこれに連動して回動し、さらに前記第１シャッタ羽根６０、第２シャッタ羽根６５及び絞り羽根７０が所定の軌跡で揺動する。
【００３４】
なお、図７（Ｂ）は、上記係合ピン２７の移動軌跡ＣＲについて示した図である。係合ピン２７はロータ２回転に伴い３６０°の回転が可能であるが、基板５０に形成された開口５５は扇型であり、また、アーム２６の移動を規制する部材２９が配置されている。よって、本例では係合ピン２７は所定範囲ＲＥ内を回動するように設定されている。この範囲ＲＥは例えば中心角約１２０°に設定される。
【００３５】
上記のような構成を有するシャッタ部の駆動機構を、動作させた場合を図８から図１０を参照して説明する。これらの各図では、シャッタ基板５０の前面側から見て、第１シャッタ羽根６０、第２シャッタ羽根６５及び絞り羽根７０の位置が変化する様子が示されている。なお、これら各図の上部には、ロータ２の回転状態が確認できるようにステップモータ１を示している。
【００３６】
図８は、基板５０に設けた撮影用のレンズ開口５１を全開とした状態が示されている。図８中の符号ＣＲは図７（Ｂ）と対応している。このときステップモータ１のロータ２は、回転角０°で、例えば図２（ａ）より若干図２（ｂ）寄りの位置に規制部材２９により停止している。ロータ２のＮ、Ｓ磁極のそれぞれは、ディテントトルクにより第１、第２磁極１１、１２に対向する位置に移動しようとして規制部材２９により規制された状態で保持される。よって、図８に示す状態でコイル４、５への通電を行なわなくとも、このシャッタの状態を保持できる。このディテントトルクに基づいた状態保持力は、十分に大きいのでカメラに少々の衝撃が加わった場合でもシャッタ状態を確実に保持できる。なお、この図８では、第１シャッタ羽根６０の突起６１に係合する穴６２、第２シャッタ羽根６５の突起６６に嵌合する穴６７、及び絞り羽根７０の突起７１に係合する穴７２が示されている。また、係合ピン２７に係合する係合穴は、手前側にある絞り羽根７０の係合穴７３が確認できる。
【００３７】
ところで、図８の上部に示すステップモータ１のロータ２の位置は、図２（ａ）で示した無通電状態のロータ２の位置より僅かに（本実施の形態では２５°程度）時計回転方向へずれた状態となっている。本駆動機構では、このように位置のずれが発生するように、係合ピン２７と前記規制部材２９（図７（Ｂ）参照）との位置関係が設定されている。このように設定すると、ロータ２の各磁極が常に第１、第２磁極１１、１２に対向する位置に移動しようとするので定常的にディテントトルクが発生した状態とすることができる。よって、ディテントトルクにより各羽根６０、６５、７０を所定位置に安定保持できる。
【００３８】
図９は、基板５０に設けた撮影用のレンズ開口５１を全閉とした状態が示されている。この図９は、図８の状態からロータ２が約６５°時計方向に回転した状態であり、係合ピン２７がこれに連動して回動する。この係合ピン２７の回動に伴って第１シャッタ羽根６０、第２シャッタ羽根６５、絞り羽根７０が所定の軌跡を描いて揺動し、第１シャッタ羽根６０及び第２シャッタ羽根６５によりレンズ開口５１が閉じられる。このときステップモータ１のロータ２は、時計方向に回転して、例えば図２（ｃ）の状態に相当している。この図９の場合は、ロータ２のＮ、Ｓ磁極それぞれが、ちょうど第１、第２磁極１１、１２に対向した位置でディテントトルクにより保持される。よって、図９で示した場合もこの状態でコイル４、５への通電が遮断されても、シャッタをこの閉状態にて保持できる。この状態保持力は十分大きいのでカメラに少々の衝撃が加わった場合でも確実に保持する。
【００３９】
図１０は、基板５０に設けた撮影用のレンズ開口５１に絞り羽根を位置させて小絞りとした状態を示した図である。この図１０は図９の状態からロータ２がさらに時計方向に回転した状態であり、図２（ｄ）の次に図２（ｅ）の２度の通電を行なっている。係合ピン２７がこれに連動して回動する。この係合ピン２７の回動に伴って第１シャッタ羽根６０、第２シャッタ羽根６５、絞り羽根７０が所定の軌跡を描いて揺動し、第１シャッタ羽根６０及び第２シャッタ羽根６５はレンズ開口５１を開く位置まで遠ざかり、その代わりに絞り羽根７０がレンズ開口５１を閉じる位置にくる。この絞り羽根７０は絞り開口７５を備えているので、レンズ開口５１を小絞りとした状態を実現する。このときステップモータ１のロータ２は、時計方向に回転して、例えば図２（ｅ）より若干図２（ｄ）寄りの位置に規制部材２９により停止している。この図１０の場合は、図８の場合と同様で無通電状態のロータ２の位置が僅かに反時計回転方向へずれた状態となっている。この図１０で示す場合もコイル４、５への通電を遮断しても、各羽根の位置が保持されるので小絞り状態を保持できる。図１０の状態から図９の状態に戻すには、図２（ｃ）の通電を１度行なえばよい。図８又は図１０の状態から図９の状態に移動させるのは図２（ｃ）の通電を１度行なえばいいが、図９の状態から図８の状態に移動する際には、図２（ｂ）の次に図２（ａ）の２度の通電を、図９の状態から図１０の状態に移動するには上述したように図２（ｄ）の次に図２（ｅ）の２度の通電を行なう。
【００４０】
以上説明したように、上記ステップモータ１を採用した本シャッタ駆動機構では、図８から図１０に示した全開、前閉及び小絞りの状態を無通電の状態でも保持できるので、省電力化を測った機構として提供できる。上記で示したシャッタ駆動機構の例では、２枚のシャッタ羽根と１枚の絞り羽根をステップモータで駆動する例を示したがこの態様に限定するものではなく、シャッタ羽根と絞り羽根の枚数は必要により適宜変更すればよい。
【００４１】
以上本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ステータ側の第１磁極及び第２磁極とロータとの間に強い磁気的吸引力が発生するので、コイルの無通電時にロータに十分なディテントトルクを発生させることができるステップモータを得ることができる。また、このようなステップモータは、構造が簡単で、確実に電力消費を抑制できるので低コストで省エネ型のステップモータとして提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るステップモータの主要部の構成を示した図である。
【図２】実施形態に係るステップモータのロータが２相励磁で回転される場合について示した図である。
【図３】実施形態に係るステップモータのロータが１相励磁で時計方向に回転される場合について示した図である。
【図４】実施形態に係るステップモータのロータが１相励磁で反時計方向に回転される場合について示した図である。
【図５】ステップモータで用いるのに好ましい形状を備えたステータについて示した図である。
【図６】ステップモータの構造を含みモジュール化した場合の外観を示した斜視図である。
【図７】（Ａ）はシャッタ基板に対して図１のステップモータを配置した様子を平面視で模式的に示した図、（Ｂ）は係合ピンの移動軌跡について示した図である。
【図８】基板に設けた撮影用のレンズ開口を全開とした状態について示した図である。
【図９】基板に設けた撮影用のレンズ開口を全閉とした状態について示した図である。
【図１０】基板に設けた撮影用のレンズ開口を小絞りとした状態について示した図である。
【符号の説明】
１ステップモータ
２ロータ
３ステータ
４第１のコイル
５第２のコイル
１１第１磁極
１２第２磁極
１３第３磁極
２５電流制御回路
２７係合ピン
３３、３４突部
６０第１シャッタ羽根
６５第２シャッタ羽根
７０絞り羽根
７３係合穴
ｄ第１磁極及び前記第２磁極とロータとのギャップ
Ｄ第３磁極とロータとのギャップ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a small step motor capable of generating a sufficient detent torque. The present invention also relates to a drive mechanism inside the camera that employs this step motor.
[0002]
[Prior art]
In recent years, cameras have been digitized, and a shutter is driven by a step motor. In this type of camera, it is desirable that the battery consumption can be suppressed and that the shutter blade and the diaphragm blade can be held even when no power is supplied. Therefore, for example, Patent Document 1 proposes a step motor provided with a magnetic member that gives a locking force so that the rotor is in a predetermined position without vibration when the coil is not energized. With such a step motor, power consumption can be suppressed while stopping the rotor at an accurate position when the motor is stopped. Patent Document 2 discloses an invention relating to a shutter of a digital camera, and a shutter structure that suppresses power consumption by allowing the shutter to be kept open or closed even when no power is supplied is proposed.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2001-61268 A
[Patent Document 2]
JP 2003-21857 A
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the step motor disclosed in Patent Document 1, a magnetic member is newly arranged to give a locking force to the rotor. Further, in the motor used for the shutter disclosed in Patent Document 2, the magnetic pole of the stator provided so as to face the outer peripheral surface of the magnet is formed in a complicated comb-teeth shape. Therefore, the motor according to the prior art has a problem that the structure of the motor is complicated and the manufacturing cost is increased because a new member is added or complicated processing is performed.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide a step motor capable of solving the above-described problems and obtaining a necessary detent torque with a simple structure. It is another object of the present invention to provide a camera driving mechanism including such a step motor.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The object is to provide a rotor having four magnetic poles, a first magnetic pole excited by a first coil, a second magnetic pole excited by a second coil, and a third magnetic pole excited by the first and second coils. TheWith stator including,A portion of the rotor is 1 Sandwiched between the magnetic pole and the second magnetic pole,A gap d between the first magnetic pole, the second magnetic pole and the rotor is set so that a magnetic attractive force is generated between the magnetic pole of the rotor and the first magnetic pole and the second magnetic pole, A gap D between the three magnetic poles and the rotor is achieved by a step motor formed larger than the gap d.
[0007]
According to the present invention, since a strong magnetic attractive force (magnetic coupling force) is generated between the first magnetic pole and the second magnetic pole and the rotor, a sufficient detent torque can be obtained when the coil is not energized. This detent torque is a large torque because the two magnetic pole portions on the stator side and the two magnetic poles on the rotor side are based on the magnetic attraction force of two sets. Therefore, when the step motor of the present invention is applied to a shutter drive unit of a camera, the shutter state can be reliably maintained even when no power is supplied. Since such a step motor has a simple structure and can reliably suppress power consumption, it can be provided as a low-cost and energy-saving step motor.
[0008]
The rotor has a cylindrical shape, and a substantially plane U-shaped stator is disposed so as to face the outer peripheral surface of the rotor, and the first magnetic pole and the second magnetic pole are respectively disposed at both ends of the stator. A structure in which the third magnetic pole is set at the center position of the stator can be adopted as an example. The first coil is disposed between the first magnetic pole and the third magnetic pole of the stator, and the second coil is disposed between the second magnetic pole and the third magnetic pole. It is desirable to provide protrusions for preventing the positional deviation of the first and second coils. With such a configuration, the first coil and the second coil can be reliably positioned at predetermined positions.
[0009]
A step motor having the above-described configuration; an engagement pin that is connected to a rotor of the step motor and rotates within a predetermined range; and an engagement hole that engages with the engagement pin. With this rotational movement, a camera drive mechanism can be formed including a moving sector between a position for closing the photographing aperture formed on the substrate and a position for opening the photographing aperture. Since this driving mechanism includes the step motor capable of generating the strong detent torque described above, the sector can be held in a desired state when the power is not supplied. The sector may include a shutter blade and a diaphragm blade. By appropriately combining these blades, the photographing aperture formed on the shutter substrate can be set to a fully open state, a fully closed state, a small stop, and the like, and the shutter state can be maintained without energization.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a main part of the step motor according to the embodiment. The step motor 1 includes a rotor 2 that can be rotated in both directions disposed in the center, and a stator 3 that is disposed so as to face the outside of the rotor 2. The rotor 2 has a circular cross section and a cylindrical shape. The stator 3 has a substantially U-shaped cross section and is integrally formed. The stator 3 is disposed in a state in which the rotor 2 is accommodated in the internal space. In FIG. 1, the step motor 1 is shown in a state where the open side of the U-shape of the stator 3 faces upward.
[0011]
The rotor 2 has a four-pole configuration including two N-poles and two S-poles. The rotor 2 is a permanent magnet in which the same magnetic poles are magnetized at positions facing each other, and is set so as to be rotatable around the shaft 21 in both directions. Both ends of the stator 3 having the U-shape are formed so as to face the peripheral surface of the rotor 2. Each of these becomes the first magnetic pole 11 and the second magnetic pole 12. A third magnetic pole 13 is disposed at an intermediate position between the first magnetic pole 11 and the second magnetic pole 12.
[0012]
A first coil 4 is wound between the first magnetic pole 11 and the third magnetic pole 13, and a second coil 5 is wound between the second magnetic pole 12 and the third magnetic pole 13. The first magnetic pole 11 is excited when the first coil 4 is energized, and the second magnetic pole 12 is excited when the second coil 5 is energized. On the other hand, the third magnetic pole 13 is excited by both the first coil 4 and the second coil 5. Therefore, the excited state of the third magnetic pole 13 appears as an apparent state that is a combination of the energized states of the first coil 4 and the second coil 5.
[0013]
In FIG. 1, the current control circuit 25 connected to the first coil 4 and the second coil 5 of the step motor 1 is indicated by a dotted line. In the present embodiment, a current for exciting the first coil 4 and the second coil 5 is supplied from the current control circuit 25. Two patterns are set for this current supply. In the first pattern, a current for exciting both the first coil 4 and the second coil 5 is supplied from the current control circuit 25, and the driving state of the rotor 2 is changed by switching the current supply direction for each coil. Be controlled. In the first pattern, there are a state where both the first magnetic pole 11 and the second magnetic pole 12 are excited to the same magnetic pole and a state where the first magnetic pole 11 and the second magnetic pole 12 are excited to different magnetic poles. At this time, when the first magnetic pole 11 and the second magnetic pole 12 are both excited by the same magnetic pole, the magnetic field that appears as a result of the third magnetic pole 13 becomes stronger than these. On the other hand, when the first magnetic pole 11 and the second magnetic pole 12 are excited to different magnetic poles, the magnetization at the third magnetic pole 13 cancels out and becomes a non-magnetized state.
[0014]
In the second pattern, a current for exciting either the first coil 4 or the second coil 5 is supplied from the current control circuit 25, and the driving state of the rotor 2 is controlled by switching the current supply direction. The In the case of this second pattern, only the first magnetic pole 11 side or the second magnetic pole 12 side is excited and switched to the opposite magnetic pole by changing the current supply direction. The third magnet 13 in the second pattern is excited by a magnetic pole that is a counter electrode of the excited first magnetic pole 11 or the second magnetic pole 12.
[0015]
In the first pattern, the driving of the rotor 2 is controlled in a two-phase excitation state in which the first coil 4 and the second coil 5 are excited. In the second pattern, the driving of the rotor 2 is controlled in a one-phase excitation state in which only one of the first coil 4 and the second coil 5 is excited. The rotation state of the rotor 2 according to the first pattern and the second pattern will be described later in detail with reference to the drawings.
[0016]
By the way, the step motor 1 has a structure in which the rotor 2 has a four-pole configuration and can obtain a sufficient detent torque particularly in a non-energized state in which the first coil 4 and the second coil 5 are not energized. ing. This point will be described. In the step motor 1, the gap between the circumferential surface of the rotor 2 and the first magnetic pole 11 and the second magnetic pole 12 is the same gap d. This gap d is set with a narrow distance from which a sufficient magnetic attractive force can be obtained with the magnetic pole on the rotor 2 side. On the other hand, the gap D between the circumferential surface of the rotor 2 and the third magnetic pole 13 is set to be larger than the gap d. The gap D affects the magnetic attractive force generated between the first magnetic pole 11 and the second magnetic pole 12 and the rotor 2 by the magnetic attractive force generated between the third magnetic pole 13 and the rotor 2. Not set with enough distance. For example, the gap D is set to about 1.3 times the gap d.
[0017]
In the above configuration, a structure is realized in which the first magnetic pole 11 and the second magnetic pole 12 and the two magnetic poles on the rotor 2 side are attracted magnetically strongly, and the third magnetic pole 13 does not interfere with this magnetic relationship. Therefore, in the non-energized state, as illustrated in FIG. 1, the two poles on the rotor 2 side are stabilized at positions where they are just opposite to the first magnetic pole 11 and the second magnetic pole 12, respectively. In this step motor 1, since there are two places (two sets) that are magnetically attracted to each other when no power is supplied, a strong detent torque can be obtained. Therefore, since the step motor 1 can stably hold the rotor at a predetermined position in a non-energized state, the step motor 1 is preferably used for a shutter drive unit of a camera, for example, and can stably hold the shutter or the like in a desired state.
[0018]
Hereinafter, the state when the rotor 2 of the step motor 1 rotates will be described in more detail with reference to FIGS. FIG. 2 shows the case of the above-described first current supply pattern, in which the rotor 2 is rotated by two-phase excitation that excites the first coil 4 and the second coil 5. 3 and 4 show the second pattern described above, and shows a case where the rotor 2 is rotated by one-phase excitation in which only one of the first coil 4 and the second coil 5 is excited. ing. 3 particularly shows a case where the first coil 4 is excited, and FIG. 4 shows a case where the first coil 5 is excited. The current supply to the coils 4 and 5 shown in FIGS. 2 to 4 is performed by the current control circuit 25 shown in FIG. 1, but the illustration is omitted in these drawings. In FIGS. 3 and 4, only the energized coil is shown for easy understanding.
[0019]
A state when the rotor 2 of the step motor 1 rotates will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows the first pattern described above. The first coil 4 and the second coil 5 are excited to rotate the rotor 2 clockwise (in the clockwise direction) at a step angle of 45 °. Shows the case. FIG. 2A shows a state where the coils 4 and 5 are not energized. FIGS. 2B to 2E show the time series in which the current supplied to the coils 4 and 5 is controlled to rotate the rotor 2 clockwise. In FIG. 2A, the coils 4 and 5 are not energized and the first magnetic pole 11 and the second magnetic pole 12 are not excited. As described above, each of the N and S magnetic poles of the rotor 2 has a strong detent torque. The first and second magnetic poles 11 and 12 are held at opposing positions.
[0020]
FIG. 2B shows a case where the first and second coils 4 and 5 are energized from the state of FIG. 2A and both the first magnetic pole 11 and the second magnetic pole 12 are excited to the S pole. Yes. At this time, the N pole is doubled and excited in the third magnetic pole 13. Next, FIG. 2C shows a case where the excitation state of the first magnetic pole 11 is maintained at the S pole from the state of FIG. 2B and the second magnetic pole 12 is excited at the opposite N pole. Yes. At this time, since the N pole and the S pole are excited in the third magnetic pole 13, they cancel each other and become a non-magnetized state. Similarly, FIG. 2D shows a case where both the first magnetic pole 11 and the second magnetic pole 12 are excited to the N pole from the state of FIG. At this time, in the third magnetic pole 13, the S pole is doubled and excited. Next, FIG. 2E shows a case where the excitation state of the first magnetic pole 11 is maintained at the N pole from the state of FIG. 2D and the second magnetic pole 12 is excited to the opposite S pole. . At this time, since the N pole and the S pole are excited in the third magnetic pole 13, they cancel each other and become a non-magnetized state.
[0021]
As described above, as the magnetization state of each of the magnetic poles 11 to 13 on the stator 3 side changes sequentially, the rotor 2 rotates 45 degrees clockwise as shown in the figure. 2 shows the rotor 2 in a position where the first and second coils 4 and 5 are energized and the rotation of 45 ° is completed. In FIG. 2, a particularly notable point is FIG. 2A showing a non-energized state. In this step motor 1, the gap d between the first magnetic pole 11 and the second magnetic pole 12 and the rotor 2 is formed narrow, so that it is strong between the first magnetic pole 11 and the second magnetic pole 12 and the two magnetic poles on the rotor 2 side. Since the magnetic attractive force is generated, the state shown in FIG. 2A is reliably maintained by the detent torque even when no current is applied.
[0022]
2C and 2E, the first magnetic pole 11 and the second magnetic pole 12 are excited, but the two magnetic fields on the rotor 2 side are the first magnetic pole 11 and the second magnetic pole 12. Therefore, even if the energization to the coils 4 and 5 is interrupted, the state at that time can be maintained by the detent torque as in the case of FIG. Since the position of the rotor 2 in FIG. 2 (e) is the same as that in FIG. 2 (a), when the power supply to the coils 4 and 5 is interrupted from the state in FIG. 2 (e), the state in FIG. It becomes.
[0023]
FIG. 3 shows the case of the above-described second current supply pattern, in which the rotor 2 is rotated clockwise by a step angle of 90 ° by one-phase excitation that excites only the first coil 4. FIG. 3A shows a state where the coils 4 and 5 are not energized. FIGS. 3B to 3E show the time series in which the current supplied to the coil 4 is controlled to rotate the rotor 2 clockwise by 90 °. In the case of FIG. 3, the magnetic pole generated in the first magnetic pole 11 is reversed by switching the current supplied to the first coil 4 in the reverse direction. At this time, the magnetic pole generated in the third magnetic pole 13 is a magnetic pole opposite to the first magnetic pole. Further, since the second magnetic pole 12 is not excited by the coil, it becomes an integral magnetic pole with the third magnetic pole 13.
[0024]
First, in FIG. 3A, the first magnetic pole 11 and the second magnetic pole 12 are not excited and are the same as in FIG. 2A, and each of the N and S magnetic poles of the rotor 2 has a strong detent torque. 1 and the second magnetic poles 11 and 12 are held at opposing positions. Next, FIG. 3B shows a case where the first coil 4 is energized from the state of FIG. 3A and the first magnetic pole 11 is excited to the S pole. At this time, the third magnetic pole 13 and the second magnetic pole are excited to the N pole. In FIG. 3C, the excitation state of the first magnetic pole 11 is switched from the state of FIG. 3B to the N pole, and the third magnetic pole 13 and the second magnetic pole 12 are excited to the opposite S pole. Shows the case. Similarly, FIG. 3D shows a case where both the first magnetic poles 11 are excited to the S pole from the state of FIG. At this time, the third magnetic pole 13 and the second magnetic pole 12 are excited to the N pole. Next, in FIG. 3E, the first magnetic pole 11 is switched to the N pole from the state of FIG. 3D, and the third magnetic pole 13 and the second magnetic pole 12 are excited to the opposite S pole.
[0025]
As described above, as the magnetization state of each of the magnetic poles 11 to 13 on the stator 3 side changes sequentially, the rotor 2 rotates 90 ° in the clockwise direction as shown in the figure. 3 shows the rotor 2 in the position where the first coil 4 is energized and the rotation of 90 ° is completed. In the case of the one-phase excitation shown in FIG. 3, the two magnetic fields on the rotor 2 side are just opposite to the first magnetic pole 11 and the second magnetic pole 12 in all states shown in FIGS. ing. Therefore, even if the power supply to the coil 4 is interrupted in FIGS. 3B to 3E, the state at that time is maintained by the detent torque as in the case of FIG. In addition, in the example shown in FIG. 3, there is also a remarkable merit that the rotor 2 can be rotated clockwise by 90 ° with the second coil 5 rested.
[0026]
Further, FIG. 4 shows the case of the above-described second current supply pattern, in which the rotor 2 is rotated counter-clockwise by a step angle of 90 ° by one-phase excitation that excites only the second coil 5. . FIG. 4 shows an operation that is just the reverse of that in FIG. Also in the case shown in FIG. 4, as the magnetization state of each of the magnetic poles 11 to 13 on the stator 3 side changes sequentially, the rotor 2 rotates 90 ° in the counterclockwise direction as shown in the figure. Also in the case shown in FIG. 4, the two magnetic fields of the rotor 2 are just opposite to the first magnetic pole 11 and the second magnetic pole 12 in all states of FIGS. 4 (a) to 4 (e). Therefore, even if the power supply to the coil 5 is cut off, the state at that time can be maintained by the detent torque.
[0027]
As described above, the step motor 1 has a strong detent torque when the coils 4 and 5 are not energized based on the structure in which a strong magnetic attractive force is generated between the first magnetic pole and the second magnetic pole and the rotor. It has the resulting structure. In addition, as described above, the detent torque can be obtained in the same manner when the step angle is 45 ° in the two-phase excitation and the step angle is 90 ° in the one-phase excitation.
[0028]
FIG. 5 is a view showing a stator having a preferable shape for use in the step motor 1. In FIG. 5, the same reference numerals are given to the parts corresponding to the parts shown in FIGS. 1 and 2. The first magnetic pole 11 and the second magnetic pole 12 of the stator 3 are formed in a vertically long shape so as to face the circumferential surface of the rotor (not shown) and correspond to the length in the longitudinal direction of the rotor. The stator 3 includes arm portions 31 and 32 on both sides, and the arm portions 31 and 32 are connected to a base portion 35. A third magnetic pole 13 is formed at the center of the base 35. The third magnetic pole 13 is also formed in a vertically long shape similar to the first magnetic pole 11 and the second magnetic pole 12.
[0029]
In the stator 3, coils 4 and 5 for exciting the first to third magnetic poles are wound around the arm portions 31 and 32. In order to position the coils 4 and 5, projections 33 and 34 are formed at the rear ends of the arm portions. By providing the protrusions 33 and 34 as described above, a structure that can reliably position the coils 4 and 5 wound around the arm portions 31 and 32 is realized. In addition, the recessed parts 37-39 are formed in the upper part of each magnetic pole 11-13. The step motor 1 shown in the present embodiment is modularized by setting cases on the upper and lower sides thereof. These recesses 37 to 39 are used for positioning when setting the case.
[0030]
FIG. 6 is a perspective view showing the external appearance of the step motor when it is modularized including the main part structure of the step motor 1 described above. In FIG. 6 as well, parts corresponding to those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. FIG. 6 shows a module in which the upper case 7 and the lower case 8 are set and integrated on the upper and lower parts of the main part configuration. If a step motor modularized in this way is employed in, for example, a shutter drive unit of a camera, a strong detent torque acts when no power is supplied, so that the shutter can be stably held in a predetermined state. Therefore, since it is not necessary to maintain energization to the coil in order to maintain the shutter state, it can be provided as a step motor that consumes energy. In addition, since it has a simple structure in which the arrangement interval between the rotor and the magnetic pole of the stator is changed, it can be realized at a low cost.
[0031]
Further, with reference to FIGS. 7 to 10, an example in which the step motor 1 is employed as a shutter drive unit of a camera and a drive mechanism is configured will be described below. FIG. 7A is a diagram schematically showing the state in which the step motor 1 is disposed with respect to the shutter substrate 50 in plan view. As will be described later, the shutter substrate 50 includes a lens opening 51 for photographing. On the front side of the shutter substrate 50, three sectors 60, 65, and 70 are arranged along the substrate surface. These sectors are the first shutter blade 60, the second shutter blade 65, and the diaphragm blade 70 from the shutter substrate 50 side. A step motor 1 is disposed on the back side of the shutter substrate 50.
[0032]
Although the position of the hole cannot be confirmed in FIG. 7A, the first shutter blade 60 has a hole that engages with the protrusion 61 provided on the substrate 50 and a hole that engages with the engagement pin 27 extending from the rotor 2. I have. Similarly, the second shutter blade 65 includes a hole that engages with a protrusion 66 provided on the substrate 50 and a hole that engages with an engagement pin 27 extending from the rotor 2. The aperture blade 70 includes a hole that engages with a protrusion 71 provided on the substrate 50 and a hole that engages with an engagement pin 27 extending from the rotor 2. Each of the first shutter blade 60, the second shutter blade 65, and the aperture blade 70 swings with its own locus along with the rotation operation of the engagement pin 27 described later. The positions of the holes provided in the blades 60, 65 and 70 and their operations will be clarified in FIGS. 8 to 10 which will be described later.
[0033]
An arm portion 26 extending in the radial direction is connected to the rotor 2 of the step motor 1 disposed on the back side of the substrate 50. An engagement pin 27 extending from the end of the arm 26 to the opposite side through an opening 55 provided on the shutter substrate 50 side is connected. The holes provided in each of the first shutter blade 60, the second shutter blade 65, and the aperture blade 70 are engaged with the engaging pin 27 that protrudes to the front side. Therefore, when the rotor 2 of the step motor 1 rotates, the engaging pin 27 rotates in conjunction with this, and the first shutter blade 60, the second shutter blade 65, and the aperture blade 70 follow a predetermined locus. Swing.
[0034]
FIG. 7B is a view showing the movement locus CR of the engagement pin 27. The engagement pin 27 can rotate 360 ° with the rotation of the rotor 2, but the opening 55 formed in the substrate 50 has a fan shape, and a member 29 for restricting the movement of the arm 26 is disposed. . Therefore, in this example, the engagement pin 27 is set to rotate within the predetermined range RE. This range RE is set, for example, at a central angle of about 120 °.
[0035]
The case where the shutter drive mechanism having the above-described configuration is operated will be described with reference to FIGS. Each of these drawings shows how the positions of the first shutter blade 60, the second shutter blade 65, and the aperture blade 70 change when viewed from the front side of the shutter substrate 50. In addition, the step motor 1 is shown in the upper part of each figure so that the rotation state of the rotor 2 can be confirmed.
[0036]
FIG. 8 shows a state in which the photographing lens opening 51 provided on the substrate 50 is fully opened. The code CR in FIG. 8 corresponds to FIG. At this time, the rotor 2 of the step motor 1 is stopped by the restricting member 29 at a rotational angle of 0 °, for example, at a position slightly closer to FIG. 2B than FIG. Each of the N and S magnetic poles of the rotor 2 is held in a state of being regulated by the regulating member 29 in an attempt to move to a position facing the first and second magnetic poles 11 and 12 by detent torque. Therefore, the state of the shutter can be maintained without energizing the coils 4 and 5 in the state shown in FIG. The state holding force based on the detent torque is sufficiently large so that the shutter state can be reliably held even when a slight impact is applied to the camera. In FIG. 8, a hole 62 that engages with the protrusion 61 of the first shutter blade 60, a hole 67 that engages with the protrusion 66 of the second shutter blade 65, and a hole 72 that engages with the protrusion 71 of the aperture blade 70. It is shown. Moreover, the engagement hole 73 of the aperture blade 70 on the near side can be confirmed as the engagement hole engaged with the engagement pin 27.
[0037]
By the way, the position of the rotor 2 of the step motor 1 shown in the upper part of FIG. 8 is slightly clockwise (about 25 ° in the present embodiment) in the clockwise direction from the position of the non-energized rotor 2 shown in FIG. It is in a state of slipping. In the present drive mechanism, the positional relationship between the engagement pin 27 and the restricting member 29 (see FIG. 7B) is set so that the position shift occurs in this way. With this setting, each magnetic pole of the rotor 2 always moves to a position facing the first and second magnetic poles 11 and 12, so that a detent torque can be constantly generated. Therefore, each blade 60, 65, 70 can be stably held at a predetermined position by the detent torque.
[0038]
FIG. 9 shows a state in which the lens opening 51 for photographing provided on the substrate 50 is fully closed. FIG. 9 shows a state in which the rotor 2 has rotated about 65 ° clockwise from the state of FIG. 8, and the engagement pin 27 rotates in conjunction with this. As the engagement pin 27 rotates, the first shutter blade 60, the second shutter blade 65, and the aperture blade 70 swing along a predetermined locus, and the lens is moved by the first shutter blade 60 and the second shutter blade 65. The opening 51 is closed. At this time, the rotor 2 of the step motor 1 rotates clockwise, for example, corresponding to the state of FIG. In the case of FIG. 9, each of the N and S magnetic poles of the rotor 2 is held by detent torque at positions just opposite to the first and second magnetic poles 11 and 12. Therefore, even in the case shown in FIG. 9, the shutter can be held in this closed state even when the power to the coils 4 and 5 is interrupted in this state. This state holding force is sufficiently large, so that even when a slight impact is applied to the camera, it is reliably held.
[0039]
FIG. 10 is a view showing a state in which the diaphragm blade is positioned in the photographing lens opening 51 provided on the substrate 50 to form a small diaphragm. FIG. 10 shows a state in which the rotor 2 is further rotated clockwise from the state shown in FIG. 9, and energization is performed twice as shown in FIG. 2 (e) after FIG. 2 (d). The engagement pin 27 rotates in conjunction with this. As the engagement pin 27 rotates, the first shutter blade 60, the second shutter blade 65, and the aperture blade 70 swing along a predetermined locus, and the first shutter blade 60 and the second shutter blade 65 are in contact with the lens. It moves away to the position where the opening 51 is opened, and instead, the diaphragm blade 70 comes to a position where the lens opening 51 is closed. Since the aperture blade 70 includes the aperture opening 75, a state in which the lens aperture 51 is a small aperture is realized. At this time, the rotor 2 of the step motor 1 rotates in the clockwise direction and is stopped by the restricting member 29 at a position slightly closer to FIG. 2D than, for example, FIG. In the case of FIG. 10, as in the case of FIG. 8, the position of the non-energized rotor 2 is slightly shifted in the counterclockwise direction. In the case shown in FIG. 10 as well, even if the energization to the coils 4 and 5 is interrupted, the position of each blade is maintained, so that the small aperture state can be maintained. To return to the state of FIG. 9 from the state of FIG. 10, the energization of FIG. 2 (c) may be performed once. The movement from the state of FIG. 8 or FIG. 10 to the state of FIG. 9 may be performed by conducting the energization of FIG. 2C once, but when moving from the state of FIG. 9 to the state of FIG. 2 (a), the second energization of FIG. 2 (a) is moved from the state of FIG. 9 to the state of FIG. 10, as described above, after FIG. 2 (d) and FIG. 2 (e). Energize twice.
[0040]
As described above, the shutter drive mechanism employing the step motor 1 can maintain the fully open, front closed, and small aperture states shown in FIGS. 8 to 10 even in a non-energized state, thereby saving power. It can be provided as a measured mechanism. In the example of the shutter driving mechanism shown above, an example in which two shutter blades and one diaphragm blade are driven by a step motor is shown, but the present invention is not limited to this mode. What is necessary is just to change suitably as needed.
[0041]
The preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, but the present invention is not limited to the specific embodiment, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims.・ Change is possible.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a strong magnetic attraction force is generated between the first magnetic pole and the second magnetic pole on the stator side and the rotor, so that sufficient detent torque is applied to the rotor when the coil is not energized. A step motor that can be generated can be obtained. Further, such a step motor has a simple structure and can reliably suppress power consumption, so that it can be provided as an energy saving step motor at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a main part of a step motor according to an embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing a case where the rotor of the step motor according to the embodiment is rotated by two-phase excitation.
FIG. 3 is a diagram showing a case where the rotor of the step motor according to the embodiment is rotated clockwise by one-phase excitation.
FIG. 4 is a diagram showing a case where the rotor of the step motor according to the embodiment is rotated counterclockwise by one-phase excitation.
FIG. 5 is a view showing a stator having a preferable shape for use in a step motor.
FIG. 6 is a perspective view showing an external appearance when modularized including a step motor structure.
7A is a diagram schematically showing a state in which the step motor of FIG. 1 is arranged with respect to the shutter substrate in a plan view, and FIG. 7B is a diagram showing a movement locus of the engagement pin.
FIG. 8 is a diagram showing a state where a photographing lens opening provided on a substrate is fully opened.
FIG. 9 is a view showing a state in which a photographing lens aperture provided on a substrate is fully closed.
FIG. 10 is a diagram showing a state in which a photographing lens aperture provided on a substrate has a small aperture.
[Explanation of symbols]
1 Step motor
2 Rotor
3 Stator
4 First coil
5 Second coil
11 First magnetic pole
12 Second magnetic pole
13 Third magnetic pole
25 Current control circuit
27 Engagement pin
33, 34 Projection
60 First shutter blade
65 Second shutter blade
70 Aperture blade
73 engagement hole
d Gap between the first magnetic pole and the second magnetic pole and the rotor
D Gap between the third magnetic pole and the rotor

Claims

A rotor having four magnetic poles, a first magnetic pole excited by a first coil, a second magnetic pole excited by a second coil, and a third magnetic pole excited by the first and second coils; With
A portion of the rotor is sandwiched between the first magnetic pole and the second magnetic pole;
A gap d between the first magnetic pole, the second magnetic pole and the rotor is set so that a magnetic attractive force is generated between the magnetic pole of the rotor and the first magnetic pole and the second magnetic pole, The gap D between the three magnetic poles and the rotor is formed larger than the gap d ,
The rotor has a cylindrical shape, and the stator having a substantially U-shaped plane is disposed so as to face the outer peripheral surface of the rotor, and the first magnetic pole and the second magnetic pole are set at each of both ends of the stator. The third magnetic pole is set at the center position of the stator,
A first coil is disposed between the first magnetic pole and the third magnetic pole of the stator, and the first magnetic pole and the third magnetic pole of the stator can be excited to have different polarities, and the second A step motor, wherein a second coil is disposed between a magnetic pole and the third magnetic pole, and the second magnetic pole and the third magnetic pole can be excited with different polarities.

2. The step motor according to claim 1, wherein the stator includes protrusions for preventing displacement of the first and second coils.

At least one of the four magnetic poles of the rotor is between the first magnetic pole and the second magnetic pole of the stator, between the first magnetic pole and the third magnetic pole, and between the second magnetic pole and the third magnetic pole. The step motor according to claim 1, wherein the rotor can be stopped in a state where the rotor is located between the magnetic pole and the magnetic pole.

Step motor according to any one of claims 1 to 3,
An engagement pin connected to the rotor of the step motor and performing a rotation within a predetermined range;
An engagement hole with which the engagement pin is engaged is provided, and moves between a position for closing the imaging opening formed on the substrate and a position for opening the imaging opening as the engagement pin rotates. A drive mechanism for a camera, comprising:

The camera driving mechanism according to claim 4, wherein the sector includes a shutter blade and a diaphragm blade.