JPH0739338Y2

JPH0739338Y2 - ブラシレスモータの検出素子保持構造

Info

Publication number: JPH0739338Y2
Application number: JP1988111978U
Authority: JP
Inventors: 千明　　達生
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-08-26
Filing date: 1988-08-26
Publication date: 1995-09-06
Anticipated expiration: 2003-08-26
Also published as: JPH0233587U

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ドねじ
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、幅が小さな地板（ベース）上に回転軸を有す
るマグネットロータ（永久磁石の回転子）を軸支すると
ともに、前記地板上に前記マグネットロータの周囲に配
置される円弧状磁極部を有する複数のステータ部材を取
付け、さらに、前記マグネットロータの磁極を検出する
検出素子（ホール素子など）を有する回路基板を前記地
板に位置決め固定するよう構成したブラシレスモータ
が、例えば実願昭62−134935号において提案されてい
る。

このブラシレスモータにおいては、各ステータ部材は前
記地板に沿った細長い形状をしており、各ステータ部材
の先端部にマグネットロータの外周面との間に一定の空
隙をもって対向する円弧状の磁極部が構成されている。

このように構成したブラシレスモータは、モータ全体を
所望の円弧形状に容易に構成することができ、例えばカ
メラのレンズ鏡筒内などの環状空間にコンパクトに収納
することができる。

〔考案が解決しようとする技術課題〕

ところで、上記ブラシレスモータにあっては、マグネッ
トロータの回転すなわち回転方向、速度、停止位置など
を制御するため、該マグネットロータの磁極を検出する
必要があり、そのためホール素子などの検出素子が使用
されている。

この検出素子は、電気接続用の回路基板上に固着された
状態で、マグネットロータの円周に対し所定位置に取付
けられる。

しかし、従来のこの種のブラシレスモータの検出素子保
持構造においては、前記検出素子が固着された回路基板
を前記地板上に接着剤またはビスなどで固定していたの
で、前記マグネットロータに対する前記検出素子の位置
精度を安定的に維持することが難しく、組付け時の工数
が多く作業性に難点があった。

本考案は、上記従来技術に鑑みなされたものであり、回
路基板上の検出素子を容易にしかも高い位置精度でもっ
て組付けることができ、工数を低減してコストダウンを
図りうるブラシレスモータの検出素子保持構造を提供す
ることを目的とする。

〔課題解決のための手段〕

本考案は、回転軸を有するマグネットロータと、該マグ
ネットロータの周囲に配置される円弧状磁極部を有する
複数のステータ部材と、該ステータ部材を取付ける地板
と、前記マグネットロータの磁極を検出する検出素子を
有する回路基板とを備えたブラシレスモータにおいて、
前記回路基板はその延長部に前記検出素子を備えたフレ
キシブル配線基板であり、前記地板には前記フレキシブ
ル配線基板の延長部が装着される溝が設けられ、該溝に
は、前記検出素子を位置決めする位置決め段部と該位置
決め段部に前記検出素子を保持させるために前記フレキ
シブル配線基板の延長部を屈曲させるように保持する狭
隘部とが設けられているように構成したブラシレスモー
タの検出素子保持構造により、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一実施例の分
解斜視図である。

第１図において、マグネットロータ（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と回転軸5
B、5Dで構成され、該マグネットロータ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。

例えば硅素鋼板を積層したような磁性体で作られた第１
のステータ部材２は、開角が約90度のマグネットロータ
５と対向する円弧状磁極部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が嵌装されており、
また第１のステータ部材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、マグネットロータ
５と円弧状磁極部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。

例えば硅素鋼板を積層したような磁性体で作られた第２
のステータ部材３は、同様に、開角が略90度のマグネッ
トロータ５と対向する円弧状磁極部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が嵌装され
ており、また、ステータ部材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、マグネット
ロータ５と前記円弧状磁極部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。

例えば硅素鋼板を積層したような磁性体で作られた第３
のステータ部材４は開角が略180度のマグネットロータ
５と対向する円弧状磁極部4Aを有し、該円弧状磁極部4A
は、前記第１のステータ部材２の磁極部2Aとマグネット
ロータ５を挟んで対向する磁極部と前記第２のステータ
部材３の磁極部3Aとマグネットロータ５を挟んで対向す
る磁極部とを１つの円弧状対向面として接続した形状を
成している。

また、第３のステータ部材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のステータ部材４は前記マグ
ネットロータ５に対し前記円弧状磁極部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のステータ部材４の第１の側面4Bは、第３のステー
タ部材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のステータ部材２を挟持する形状寸法を有す
る。

また、同様に、第３のステータ部材４の第２の側面4C
は、第３のステータ部材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のステータ部材
３を挟持する形状寸法を有する。

前記第１のステータ部材２および第２のステータ部材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
磁極部2Aおよび3Aと反対側の突出部の両側面2B、2Dおよ
び3B、3Dである。

また、第３のステータ部材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
ータ部材４と第１のステータ部材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のステータ部材２と第３のステータ部材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1Eと嵌合
し、また第２のヨーク12は、第２のステータ部材３と第
３のステータ部材４と地板１との間に挟まれるように構
成され、第２のステータ部材３と第３のステータ部材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のステータ部材２を回転軸方向に押
え、前記第２のバネ部9Eは第３のステータ部材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11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
ータ部材３を回転軸方向に押え、第２のバネ部10Eは第
３のステータ部材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マグネットロータ
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1
B、1Cとの嵌合により、その軸受部8Aの中心と第１、第
２、第３の各ステータ部材２、３、４の磁極部2A、3A、
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
タ部材４を回転軸方向に押え、第３のバネ部8Dは第１の
ステータ部材２を回転軸方向に押え、第４のバネ部8Eは
第２のステータ部材３を回転軸方向に押え、それぞれの
ステータ部材２、３、４を固定する。

地板１上には、第１および第２のホール素子等の検出素
子13、14を所定の位置に固着した回路基板（フレキシブ
ルプリント配線基板）15が保持されている。

この回路基板15は、第１および第２の検出素子13、14が
マグネットロータ５の外周面すなわち着磁表面に対し所
定の位置となるように位置決め保持されており、第１お
よび第２の検出素子13、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の検出素子（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
テータ部材２の磁極部2AがＳ極（またはＮ極）になる方
向に行われ、一方、第１の検出素子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のステータ部材２の磁極部2AがＮ極（またはＳ極）に
なる方向に行われる。

また、第２の検出素子（ホール素子）14についても同様
であり、第２の検出素子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
タ部材３の磁極部3AがＮ極（またはＳ極）になる方向に
行われ、一方、第２の検出素子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
ステータ部材３の磁極部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の検出素子13は、第２のステ
ータ部材３の磁極部3Aの中心と回転軸心とを結ぶ直線上
で、かつ第３のステータ部材４の磁極部4Aの略直下に配
設され、また、第２の検出素子14は、第１のステータ部
材２の磁極部2Aの中心と回転軸心とを結ぶ直線上で、か
つ第３のステータ部材４の磁極部4Aの略直下に配設され
ている。

マグネットロータ５の永久磁石5Cの回転軸方向長さは、
第１、第２、第３の各ステータ部材２、３、４の回転軸
方向の長さよりも長く、検出素子（ホール素子）13、14
側へ突出している。

第２図および第３図は前記回路基板15上の各検出素子
（ホール素子）13、14を前記地板１上に位置決め保持す
るための検出素子保持構造を示す部分拡大平面図であ
り、第２図は検出素子13、14を装着する前の状態を、第
３図は検出素子13、14を装着した状態をそれぞれ示す。

なお、第２図および第３図においても、第１図と共通す
る部分にはそれぞれ同一番号が付されている。

第１図〜第３図において、地板１のマグネットロータ保
持部のまわりには、前記各ステータ部材２、３、４の磁
極部2A、3A、4Aを回転軸方向に位置決め支持するための
隆起部1Lはが形成され、該隆起部の中央には前記マグネ
ットロータ５の前記各ステータ部材２、３、４より前記
検出素子13、14側へ突出した部分が収容されるロータ受
入れ穴1Wが形成されている。

前記隆起部1Lは、図示の例では前記リブ1J、1Kと同じ高
さの平坦面で形成されている。

然して、前記隆起部1Lの前記第３のステータ４の磁極部
4Aの略直下に相当する前記検出素子13、14を装着する位
置には、前記回路基板15上の検出素子13、14を挿入する
ための溝1M、1Nが形成されている。

なお、図示の例では、前記検出素子13、14は、回路基板
15の一端に形成された２つの延長部15A、15Bに固着され
ている。

また、前記各溝1M、1Nの内面には、各検出素子13、14を
掛止させるための位置決め段部1Z、1Pが形成されてお
り、各溝1M、1Nの両端部には、回路基板15の延長部15
A、15Bの挿入部材を拘束保持するための屈曲狭隘部1R、
1S、1T、1Uが形成されている。

前記隆起部1Lの左側面に近接した位置には、前記検出素
子13、14を組付けた状態で前記回路基板延長部15Bを案
内するためのガイドピン1Qが設けられている。

回路基板15および検出素子13、14を地板１に組付けた状
態では、第３図に示すごとく、回路基板15の延長部15
A、15Bの先端部分を前記溝1M、1N内へ挿入するととも
に、該延長部15A、15Bに固着された検出素子13、14を溝
1M、1N内の位置決め段部1Z、1P内に嵌合させる。この
時、回路基板15の各延長部15A、15Bは検出素子13、14の
両側部分で前記溝1M、1Nの屈曲狭隘部1R、1S、1T、1U内
に押し込まれ、該屈曲狭隘部の内面との間の圧接力（押
圧力）による摩擦力によって保持される。

さらに、回路基板15を地板１に接続した状態では、第３
図に示すごとく、各延長部15A、15Bは隆起部1Lの側面に
沿って案内されており、確実に組付けることができる。
前記ガイドピン1Qは第３図に示すごとく一方の延長部15
Bを隆起部1Lの側面に添わせるために使用されている。

第３図のように回路基板15上に検出素子13、14を溝1M、
1N内に位置決め挿入した後、その上から前記各ステータ
部材２、３、４が隆起部1Lおよびリブ1J、1K上に固定さ
れるので、前記検出素子13、14および回路基板延長部15
A、15Bは専用の固定手段（ビスなど）を必要とせず、溝
1M、1N内へ挿入するだけで確実に保持することができ
る。

次に上記ブラシレスモータにおけるマグネットロータ５
の回転動作を第４図を参照して説明する。

第４図の（Ａ）において、第１の検出素子（ホール素
子）13はＮ極を検出し、駆動回路は第１のステータ部材
２の磁極部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の検出素子（ホール素子）14はＳ極を検出
し、駆動回路は第２のステータ部材３の磁極部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のステータ部材４の磁極部4AにはＮ極が生
じる。

第４図の（Ａ）においては、マグネットロータ５の永久
磁石と各ステータ部材２、３、４の磁極部との吸引反発
により、マグネットロータ５は反時計方向に回転する。
ロータ５が45度回転し第４図の（Ｂ）の状態になった
時、第１のステータ部材２の磁極部2Aの中心はロータ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
ータ部材２はトルクを発生しないが、第２のステータ部
材３は反時計方向のトルクを発生しているため、ロータ
５の回転は継続される。

また、この状態において、第１の検出素子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
部材２の磁極部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４図の（Ｂ）の状態から、第２のステータ部材３の発
生するトルクによってロータ５がわずかに反時計方向に
回転すると、第１のステータ部材２もトルクを発生しは
じめ、ロータ５の回転が継続し、第４図の（Ｃ）の状態
を経てロータ５は第４図の（Ｄ）の状態まで回転する。

ここで、今度は、第１のステータ部材２が発生するトル
クのもとで、第２の検出素子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のコイル７への通電
が切り換えられ、第２のステータ部材３の磁極部3Aには
Ｎ極が励磁される。

ここで、第４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４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のステータ部材４の磁極部4Aには磁極は生じない、
第１のステータ部材２および第２のステータ部材３のそ
れぞれの磁極部2A、3Aに生じる磁極によりトルクが発生
し、ロータ５の回転は継続する。

以上述べたと同様に、ロータ５は反時計方向へ回転を継
続し、以下順次、第４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４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、本ステータ部材２、３、４の磁極
部2A、3A、4Aがロータ５の略全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４図の実施例においては、２極に着磁された
ロータ５を使用したが、本考案はロータ５の着磁極数に
関して制約を受けるものではない。

また、上記実施例では、第１のステータ部材２の磁極部
2Aの直径方向反対側の第３のステータ部材４の磁極部
と、第２のステータ部材３の磁極部3Aの直径方向反対側
の第３のステータ部材４の磁極部とを、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。

〔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
ータの検出素子保持構造によれば、回転軸を有するマグ
ネットロータと、該マグネットロータの周囲に配置され
る円弧状磁極部を有する複数のステータ部材と、該ステ
ータ部材を取付ける地板と、前記マグネットロータの磁
極を検出する検出素子を有する回路基板とを備えたブラ
シレスモータにおいて、前記回路基板はその延長部に前
記検出素子を備えたフレキシブル配線基板であり、前記
地板には前記フレキシブル配線基板の延長部が装着され
る溝が設けられ、該溝には、前記検出素子を位置決めす
る位置決め段部と該位置決め段部に前記検出素子を保持
させるために前記フレキシブル配線基板の延長部を屈曲
させるように保持する狭隘部とが設けられている構成と
したので、ビスや接着等の固定手段を用いることなく、
回路基板を溝に挿入するだけで該回路基板の検出素子を
容易にしかも高い位置精度で組付けることができ、回路
基板の弾性で検出素子を前記段部に押圧して位置決め固
定することができることから信頼性および生産性の向上
並びに構造の小型化を図ることができ、工数を低減して
コストダウンが可能なブラシレスモータの検出素子保持
構造が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例による検出素子保持構造を備
えたブラシレスモータの分解斜視図、第２図は第１図中
の地板の検出素子保持部の部分正面図、第３図は第１図
中の地板の回路基板および検出素子を組付けた状態の部
分正面図、第４図は第１図のモータの動作説明図であ
る。１……地板、２、３、４……ステータ部材、５……マグ
ネットロータ、６、７……コイル、13、14……検出素子
（ホール素子）、15……回路基板、1L……隆起部（地
板）、1M、1N……溝（地板）、2A、3A,4A……磁極部、5
B、5D……回転軸（ロータ）。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】回転軸を有するマグネットロータと、該マ
グネットロータの周囲に配置される円弧状磁極部を有す
る複数のステータ部材と、該ステータ部材を取付ける地
板と、前記マグネットロータの磁極を検出する検出素子
を有する回路基板とを備えたブラシレスモータにおい
て、前記回路基板はその延長部に前記検出素子を備えたフレ
キシブル配線基板であり、前記地板には前記フレキシブ
ル配線基板の延長部が装着される溝が設けられ、該溝に
は、前記検出素子を位置決めする位置決め段部と該位置
決め段部に前記検出素子を保持させるために前記フレキ
シブル配線基板の延長部を屈曲させるように保持する狭
隘部とが設けられていることを特徴とするブラシレスモ
ータの検出素子保持構造。