JPH05260717A - ステップモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ステップモータの小型化、作動の微細化の要
請に応え、更に作動の円滑化、応答性を向上させること
ができるステップモータを提供すること。 【構成】 回転自在に配設されたロータ１は軸方向に閉
ループをなす極磁を径方向に複数個形成した永久磁石か
らなり、磁極に対向志手軸方向に配設された一対のステ
ータ６ｂ、６ｃを備え、このステータ６ｂ、６ｃは同一
平面状で近接することなく配設される。これによりステ
ップモータを小型化、薄型化することができる。また、
ロータ１は磁極を軸線に対し傾斜して着磁させることに
より、ステータ６ｂ、６ｃの励磁タイミングに応答して
ロータが吸引、反発を繰り返しながら旋回する際の作動
の円滑化が向上する。更にロータ１は中間部分に溝を設
けているのでロータ１の慣性が小さくなりステータ６
ｂ、６ｃに対向する部分の径を大きくしたままで励磁に
対する作動応答性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はステップモータに係わ
り、特にカメラ用としてコンパクトであり作動応答性の
速いステップモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的にカメラ等の小型機器に組込まれ
るステップモータは電源に電池が使用されるため、高効
率で消費電流が少なく、しかも小型なものが望まれる。
また高速且つ正確に正逆回転可能なステップモータは少
なくとも２組のコイルとステータを必要とするため、従
来技術によるものはロータの円周方向に着磁した磁極に
対向するステータによりロータを制御していた。

【０００３】このような従来技術として例えば、周方向
を８分割して隣接する２つの領域が同一極性となるよう
にしたロータと、ロータの円周方向に着磁した磁極に対
向するステータとを備えたステップモータが提案されて
いる（特開昭６２−１６３５５６号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のステップモータにあっては、図８のようにス
テータ１０２、１０３をロータ１０１の円周方向に着磁
した磁極に対向させていたので配置するためのスペース
が多く必要であり、カメラ用として使用する場合には撮
影レンズの円環状のスペースに配置するのが困難であっ
た。したがって、このステップモータの小型化、薄型化
という要請に反するという課題があった。更に、ステー
タ１０２、１０３それぞれの一対の磁極部間のロータ１
０１の回転中心に対する角度αとロータ１０１の円周方
向の着磁角度θは密接な関係にあり、またステータ１０
２、１０３は、それぞれの一対の磁極部のうち隣接する
磁極部であって、この磁極部間の一方のロータの回転中
心に対する角度βとも関連するので、作動の円滑さを向
上するために、これらの角度を微細に調整する際にロー
タ１０１とステータ１０２、１０３の位置関係が制約さ
れる。

【０００５】

【目的】本発明は、このような従来の問題点を解決する
ためになされたもので、ステップモータの小型化、薄型
化の要請に応え、更に作動の円滑化、応答性を向上させ
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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のステップモータは、回転自在に配設され軸方向に閉
ループをなす磁極を径方向に複数個形成した永久磁石か
らなるロータと、磁極に対向して軸方向に配設された一
対のステータと、ステータに巻回されたコイルと、コイ
ルに通電させる励磁電流を制御する駆動回路とを備え、
このように構成されたロータは磁極が軸線に対し傾斜し
て着磁されおり、ステータが対向する中間部分に周方向
の溝を設けているものである。

【０００７】

【作用】ロータの軸方向に閉ループをなす磁極を径方向
に複数個配設し、ステータを磁極に対向して軸方向に配
設したのでステップモータの小型化、作動の円滑化が可
能になる。

【０００８】またロータの磁極を軸線に対し傾斜して着
磁させた場合には、ステータの励磁タイミングに応答し
てロータが吸引、反発を繰り返しながら旋回する際の作
動の円滑化が向上する。

【０００９】更に、ロータの中間部分に溝を設けている
のでロータの慣性が小さくなりステータに対向する部分
の径を大きくしたままで励磁に対する作動応答性が向上
する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明をする。図１と図２は本発明のステップモータ
の一実施例を示すものである。

【００１１】図１及び図２に示すように軸方向に閉ルー
プをなす磁極を径方向に、例えば８極形成した永久磁石
（例えば希土類磁石）から成るロータ１はロータ軸２に
一体的に固着されている。ロータ軸２の一端は下板３の
穴により、また他の一端は上板４の穴により回転自在に
支持され、ロータ軸２の一端は下板３の穴を貫通して先
端に図示されない歯車列にロータ１の回転を伝達するた
めのロータカナ５（ピニオン）が固着されている。この
ようなロータ１は図３に示すように磁極を軸線に対し傾
斜して着磁させた場合には、ステータの励磁タイミング
に応答してロータが吸引、反発を繰り返しながら旋回す
る際の作動の円滑化が更に向上する。

【００１２】磁性材料からなるステータ６ｂ、６ｃはＵ
字形状をなすようにそれぞれ一対の脚部を有し、その脚
部の各端部にはロータ１の外周に軸方向に沿って対向す
る磁極部６ａ１、６ａ２および６ａ３、６ａ４を有して
いる。

【００１３】このようなステータ６ｂ、６ｃは同一平面
上で近接することなく任意に配設され、下板３と上板４
に設けられたガイドピン３ａにより位置決めされてい
る。

【００１４】本実施例では、ロータ１において隣接する
Ｎ極、Ｓ極間の着磁角度はθ＝４５゜なので、一対の磁
極部６ａ１、６ａ２および６ａ３、６ａ４間のロータ１
の回転中心に対する角度をβ＝１３５゜とすることがで
きる。

【００１５】また、上記各ステータ６ｂ、６ｃの磁極部
６ａ１、６ａ２および６ａ３、６ａ４に磁界を発生させ
る２つのコイル７ａ、７ｂは後述する駆動回路９に接続
されていると共に、コイル７ａ、７ｂはそれぞれコイル
枠８に巻線され、ステータ６ｂ、６ｃの脚部に挿入され
ている。

【００１６】一方、図２に示すように下板３と上板４は
プラスチック成形加工で形成されており、下板３には上
板４を取付け固定するための係止爪３ｂを有しており、
また上板４には下板３の係止爪３ｂと係合する引掛部４
ａを有している。そしてコイル７ａ、７ｂの挿入された
２つのステータ６ｂ、６ｃとロータ１が下板３に取付け
られた後に、上板４を上から乗せて係止爪３ｂと引掛部
４ａを係合させることにより下板３と上板４及びステー
タ６ｂと６ｃが固定され、ロータ１が回転自在に支持さ
れるものである。

【００１７】次に図４と図５は前述したステップモータ
Ｍにより作動する輪列部およびセクタ部の構成を示すも
ので、レンズを保持する地板１１に台板１２がネジによ
り取付けられている。上記地板１１および台板１２の中
心にはレンズ開口のための開口Ｏが形成されるととも
に、両者の間には後述するセクタ１３を格納するセクタ
室Ｒが形成されている。セクタ駆動レバー１４は地板１
１に設けられた回転軸１１ａにより回転可能に支持され
ており、ステップモーターＭの下面部により抜け出さな
いように支持されている。

【００１８】セクタ駆動レバー１４には、後述するセク
タ駆動車１５が回転可能に取付けられており、セクタ駆
動レバー１４に設けられた溝部１４ｂとセクタ駆動車１
５に固定された後述する調整ピン１６とが係合されて、
両者１５、１６の回転が規制されている。更にセクタ駆
動レバー１４には地板１１を貫通しセクタ１３の溝部と
係合するセクタピン１４ａを有している。またセクタ１
３は、地板１１に設けられたピン１１ｂにより回転可能
に支持され、対称位置に配置された２枚のセクタ１３で
レンズの開口を決定するように構成している。セクタ駆
動レバー１４に取付けられたセクタ駆動車１５は、後述
するアイドラー車１７と噛み合う歯部１５ａと地板１１
に設けられたピン１１ｃと関係して回転を規制する度決
部１５ｂとバネ１９と係合するピン１５ｃを有してお
り、バネ１９により反時計方向に付勢されている。

【００１９】セクタ駆動車１５に固定された調整ピン１
６は、セクタ駆動車１５に係合している径部が偏心して
いるとともに、セクタ駆動車１５にカシメ加工等により
所定の摩擦スリップトルクで回転可能に固定されてい
る。したがって調整ピン１６の溝部をドライバー等で回
すことによりセクタ駆動車の歯部１５ａとセクタ駆動レ
バーのセクタピン１４ａの位相関係を調整することがで
きる。

【００２０】アイドラー車１７は、セクタ駆動車の歯部
１５ａと噛み合うカナ部１７ａと、ロータカナ５と噛み
合う歯部１７ｂを有し、地板１１に設けられた回転軸１
１ｄに回転可能に支持され、ステップモーターＭの下面
部により抜け出さないように支持されている。また、地
板１１にはステップモーターＭを取付けるための柱１１
ｅを有しており、ステップモーターＭが止ネジ１８によ
り柱１１ｅに固定されることによりロータカナ５とアイ
ドラー車１７が噛み合い、両者間に回転伝達が可能とな
る。

【００２１】更に図６（ａ）は、上記２つのコイル７
ａ、７ｂに通電してステータの各磁極部６ａに所定の磁
界を発生させるための駆動回路９の出力信号を示し、こ
れはコイルの励磁電流の方向が正（＋）および負（−）
の方向でかつ常時２つのコイルに励磁電流を流す公知の
バイポーラ駆動の２相励磁方式の駆動信号である。また
この駆動信号は、被写体の測光情報や距離情報等に対応
しており、たとえば被写体の明るさが暗い場合はコイル
の励磁パルス数を多くし、明るい場合は励磁パルス数を
少なくするよう適宜決定されるものである。そして更に
図６（ｂ）は図６（ａ）のパルスで駆動されたときのセ
クタ１３の作動線図である。

【００２２】以上の構成において以下動作を説明する。

【００２３】まず、２つのコイル７ａ、７ｂが通電され
ない状態においては、２つのステータの４つの磁極部６
ａ１、６ａ２、６ａ３、６ａ４とロータ１の上部８つと
下部８つのＮＳ極との磁気結合力および前述した様な位
相関係の構成により、ロータ１の１回転を８等分した角
度（４５゜）毎にバランスして停止する静的安定点が存
在する。

【００２４】すなわち、ロータ１の上部８つと下部８つ
の磁極に対して対向配設されたステータ６ｂ、６ｃのそ
れぞれ一対の磁極部６ａ１、６ａ２、６ａ３、６ａ４は
ロータ１の上部８つと下部８つの磁極の磁力によってそ
れぞれ反対の磁極に磁化される。このため、ロータ１は
この１回転を８等分した角度（４５゜）毎に静的安定点
がある。

【００２５】一方、セクタ駆動車１５も反時計方向の度
決部１５ｂとピン１１ｃが当接する位置にあり、セクタ
駆動レバーのピン１４ａと係合している２つのセクタ１
３もレンズ開口Ｏを閉鎖する状態となっている。

【００２６】この状態において、図示されないカメラの
レリーズ手段や測光手段等が作動し、被写体の情報など
により駆動回路９の出力信号がたとえば図６（ａ）のよ
うに決定され、この出力信号が順次２つのコイル７ａ、
７ｂに通電されて以下述べるようにセクタ開閉動作が行
われる。まず最初の励磁パルスは、図７（ａ）のように
停止しているロータ１の状態を保持するように各ステー
タの磁極部６ａに図７（ｂ）のような磁界を発生させる
通電を行う。これは、前述したようにロータ１とステー
タの磁極部６ａの磁気結合力により非通電時においても
停止し続けるものであるが、カメラに大きな外力や衝撃
が加わった場合に、停止位置が狂ってしまい、これを防
止するためにロータ１の停止位置を矯正する励磁パルス
である。次にコイル７ｂ側は１パルス目と同じでコイル
７ａ側の電流が反転した２パルス目が通電されると、図
７（ｃ）のような磁界が発生しロータ１は時計方向に回
動を始める。このロータ１の回転はロータカナ５、アイ
ドラー車１７、セクタ駆動車１５およびセクタ駆動レバ
ー１４によりセクタ１３に伝達され、セクタ１３が図６
（ｂ）に示すように開放作動を始める。

【００２７】３パルス目が通電されるとコイル７ａとコ
イル７ｂの電流が反転し図７（ｄ）のような磁界が発生
しロータ１は更に時計方向に回転し、セクタ１３が開口
を始める。

【００２８】４パルス目と５パルス目も通電されるとコ
イル７ａとコイル７ｂの電流が反転することにより図７
（ｅ）、（ｆ）のような磁界が発生しロータ１はさらに
時計方向に回転し、セクタ１３が開口を始める。

【００２９】次にコイル７ａ側は５パルス目と同じでコ
イル７ｂ側の電流が反転した６パルス目が通電される
と、図７（ｇ）のような磁界が発生しロータ１は停止さ
せた後に、コイル７ａ側は６パルス目と同じでコイル７
ｂ側の電流が反転した７パルス目が通電されると、図７
（ｈ）のような磁界が発生しロータ１は反時計方向に逆
転を始めるとともに、セクタ１３も図６（ｂ）に示すよ
うに閉じ作業を始める。図７（ｉ）の８パルス目、図７
（ｊ）の９パルス目、図７（ｋ）の１０パルス目の励磁
により順次セクタ１３の閉じ作業が行われ、１０パルス
目の作業終了時点ではセクタ駆動車の度決部１５ｂとピ
ン１１ｃが関係する作動前の状態と同じ位置になる。し
かしセクタ１３やロータ１などの慣性運動によりセクタ
駆動車の度決部１５ｂとピン１１ｃが衝撃的に当り反発
してセクタ１３は再び開放方向に作動しようとするが、
１１パルス目で図７（ｌ）のように励磁することにより
ロータ１を停止位置に保持し、セクタ１３の作動を制御
している。

【００３０】その後２つのコイル７ａ、７ｂへの通電が
解除されロータ１が図７（ａ）の初期位置に停止してカ
メラの作動が終了する。

【００３１】なお、セクタ駆動車１５を反時計方向に付
勢しているバネ１９は、ロータカナ５、アイドラー車１
７、セクタ駆動車１５等の回転支持部のクリアランスや
噛合部のバックラッシュ等により、セクタ１３の開口量
が変動して露光性能が低下するのを防止するために続け
たもので、高性能を必要としない低級カメラにおいては
省略してもよい。またセクタ駆動車１５とセクタ駆動レ
バー１４とを連結している調整ピン１６は、ドライバー
等で回転させることによりセクタ駆動レバー１４の位相
関係が変り、作動前の２つのセクタ１３の重なり量およ
び開放作動中の開口径が変化するので露出量調整のため
に用いられる。

【００３２】以上の動作説明では６パルス目から７パル
ス目から反転させロータを逆転させているが、この反転
パルスのタイミングは測光情報や距離情報等により、被
写体が明るい場合やストロボ使用時で近距離撮影の場合
は少ないパルス数の位置で反転させ、被写体が暗い場合
やストロボ使用時で遠距離撮影の場合は多いパルス数の
位置で反転させるようにプログラム化されているもので
ある。

【００３３】このように、ロータ１を軸方向に閉ループ
をなす磁極で径方向に配設し、ステータ６ｂ、６ｃを磁
極に対向して軸方向に配設したのでステップモータを小
型化、作動の円滑化を図ることができる。これにより丸
型シャッタのカメラにこのステップモータを使用する際
に、容易にドーナツ状のスペースに組込むことができ
る。また、本発明では、図１のようにロータ１の円周方
向の着磁角度θとステータ６ｂ、６ｃ相互の角度βの関
係のみなので、ロータ１の円周方向に対するステータの
制約は一極だけになり、これらの角度を微細に調整する
際の障害を減少させることができる。

【００３４】なお図３に磁極を傾斜させたロータ１ａの
実施例を示したが、このロータ１ａは傾斜させることに
よりさらに微細且つ円滑な作動制御ができるもので、こ
の形態が必須のものではなく軸方向に着磁したものでも
十分である。

【００３５】また図２に示すロータ１は中間部分に溝を
設けることにより、ロータの慣性が小さくなりステータ
に対向する部分の径を大きくしたままで励磁に対する作
動応答性が向上する。

【００３６】

【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように本発
明によるステップモータは、ロータを軸方向に閉ループ
をなす磁極で径方向に配設しステータを磁極に対向して
軸方向に配設したので、従来のロータに対向して平面的
に配設された一対のステータを有するステップモータに
較べて小径のスペースに配設することができる。これに
よりカメラ用として使用する場合には撮影レンズの円環
状のスペースに配置するのが困難であったが、例えば丸
型シャッタのカメラにこのステップモータを使用する際
に、容易にドーナツ状のスペースに組込むことができ
る。

【００３７】またロータの円周方向の着磁角度θとステ
ータ相互の角度βの関係のみなので、ロータの円周方向
に対するステータの制約は一極だけになり、これらの角
度を微細に調整する際の障害を減少させることができる
ので、回転の円滑化が容易に図られる。また、これによ
りロータの磁極数を増加させることができるのでロータ
を回転させる励磁電流が小さくて済むことになり、消費
電流を低減することができることになる。したがって、
ステップモータには小容量の電池を組込むことができ
る。

【００３８】またロータは磁極を軸線に対し傾斜して着
磁させることにより、ステータの励磁タイミングに応答
してロータが吸引、反発を繰り返しながら旋回する際の
作動の円滑化が向上する。

【００３９】更にロータは中間部分に溝を設けることに
より、ロータの慣性が小さくなりステータに対向する部
分の径を大きくしたままで励磁に対する作動応答性が向
上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のステップモータの一実施例を示す平面
図

【図２】図１のステップモータの一実施例を示す断面図

【図３】本発明のステップモータのロータの一実施例を
示す斜視図

【図４】本発明のステップモータで駆動されるセクタ開
閉部の平面図

【図５】本発明のステップモータで駆動されるセクタ開
閉部の断面図

【図６】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ駆動回路よりの出力
信号の波形図とセクタの作動線図

【図７】ステップモータの動作図

【図８】従来のステップモータを示す平面図

【符号の説明】

１ ロータ ２ ロータ軸 ５ ロータカナ（ピニオン） ６ａ１、６ａ２、６ａ３、６ａ４ 磁極部 ６ｂ、６ｃ ステータ ７ａ、７ｂ コイル ９ 駆動回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転自在に配設され軸方向に閉ループを
   なす磁極を径方向に複数個形成した永久磁石からなるロ
   ータと、前記磁極に対向して軸方向に配設された一対の
   ステータと、前記ステータに巻回されたコイルと、前記
   コイルに通電させる励磁電流を制御する駆動回路とを備
   えたことを特徴とするステップモータ。
2. 【請求項２】 前記ロータは前記磁極が軸線に対し傾斜
   して着磁されていることを特徴とする請求項第一項記載
   のステップモータ。
3. 【請求項３】 前記ロータは前記ステータが対向する中
   間部分に周方向の溝を設けたことを特徴とする請求項第
   一項記載のステップモータ。