KR100695464B1

KR100695464B1 - 모터 및 광학장치

Info

Publication number: KR100695464B1
Application number: KR1020050027955A
Authority: KR
Inventors: 마사오 미즈마키
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2004-04-05
Filing date: 2005-04-04
Publication date: 2007-03-15
Also published as: CN1681189A; JP2005295756A; US7122920B2; US20050218743A1; JP4455128B2; KR20060045473A; CN100468927C

Abstract

다음을 각각 구비하는 모터와 광학장치를 제공한다: 원통형 자석을 갖는 회전 가능한 회전자와; 제1 코일과; 상기 제1 코일에 의하여 여자되며, 상기 제1 코일의 중심부에 배치되고, 소정 각도 범위 내에서 상기 자석의 외주면에 대향하는 제1 외부 자극 부분과; 상기 제1 코일에 의하여 여자되며, 상기 제1 코일의 외주면에 인접하고, 상기 자석의 외주면에 대향하는 제2 외부 자극 부분과; 상기 제1 코일에 의하여 여자되며, 상기 제1 코일의 외주면에 인접하고, 상기 자석의 내주면에 대향하는 제1 내부 자극 부분과; 제2 코일과; 상기 제2 코일에 의하여 여자되며, 상기 제2 코일의 중심부에 배치되고, 제2 소정 각도 범위 내에서 상기 자석의 외주면에 대향하는 제3 외부 자극 부분과; 상기 제2 코일에 의하여 여자되며, 상기 제2 코일의 외주면에 인접하고, 상기 자석의 외주면에 대향하는 제4 외부 자극 부분과; 상기 제2 코일에 의하여 여자되며, 상기 제2 코일의 외주면에 인접하고, 상기 자석의 내주면에 대향하는 제2 내부 자극 부분. 따라서, 소형화를 해치지 않으면서 출력을 향상시키는 모터 및 광학장치가 제공된다.

모터, 코일, 회전자, 고정자, 광학장치

Description

모터 및 광학장치{MOTOR AND OPTICAL APPARATUS}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터의 분해 사시도.

도 2는 도 1의 모터에서 고정자의 확대도.

도 3은 도 1의 모터가 완전히 조립된 상태를 도시하는 도면.

도 4는 축방향과 평행한 평면(도 1의 모터의 코일과 회전자 샤프트를 지나는 평면)을 따라 취한 단면도.

도 5는 도 1의 모터에서 자석 및 고정자간의 위치 관계를 도시하는 단면도.

도 6은 도 5의 상태로부터 코일 통전을 절환함으로써 자석이 30도 회전한 상태를 도시하는 단면도.

도 7은 도 6의 상태로부터 코일 통전을 절환함으로써 자석이 한층 더 30도 회전한 상태를 도시하는 단면도.

도 8은 도 7의 상태로부터 코일 통전을 절환함으로써 자석이 한층 더 30도 회전한 상태를 도시하는 단면도.

도 9는 도 1의 모터가 렌즈 배럴(lens barrel; 鏡筒) 베이스판에 배열된 상태를 도시하는 도면.

도 10은 도 1의 모터를 이용하는 광량 조정장치의 분해 사시도.

도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터의 분해 사시도.

도 12는 도 11의 모터에서 축방향과 평행한 평면(도 11의 모터의 코일과 회전자 샤프트를 지나는 평면)을 따라 취한 단면도.

도 13은 도 11의 모터에서 자석 및 고정자간의 위상 관계를 도시하는 단면도.

도 14는 도 13의 상태로부터 코일 통전을 절환함으로써 자석이 30도 회전한 상태를 도시하는 단면도.

도 15는 도 14의 상태로부터 코일 통전을 절환함으로써 자석이 한층 더 30도 회전한 상태를 도시하는 단면도.

도 16은 도 15의 상태로부터 코일 통전을 절환함으로써 자석이 한층 더 30도 회전한 상태를 도시하는 단면도.

도 17은 종래 스텝핑 모터의 구조예를 도시하는 종단면도.

도 18은 도 17에 도시된 스텝핑 모터에서 자속 상태를 개략적으로 도시하는 부분 단면도.

도 19는 종래 실린더형 스텝핑 모터의 또 다른 구조예를 개략적으로 도시하는 종단면도.

도 20은 종래 얇은 동전형 모터의 구성 도면.

도 21은 도 20에 도시된 모터의 자속 상태를 도시하는 단면도.

도 22는 도 17에 도시된 실린더형 스텝핑 모터를 사용하는 경우에 렌즈 배럴 베이스판 또는 광량 조정장치의 단면 사이즈를 도시하는 설명도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 31: 고정자

1a, 31a: 제1 외부 치형부

1b, 31b: 제2 외부 치형부

1c. 31c: 제3 외부 치형부

1d: 제1 내부 치형부

1e: 제1 끼워맞춤 돌출부

1f, 31d: 제4 외부 치형부

1g, 31e: 제5 외부 치형부

1h, 31f: 제6 외부 치형부

1i: 제2 내부 치형부

2, 32: 제1 코일

4, 34; 제2 코일

1. 일본 특개평09-331666호 공보(미국 특허 제5,831,356)

2. 일본 특개평07-213041호 및 제2000-50601호 공보

3. 일본 특허공개 제2003-23763호 공보(미국 특허 제6,591,066호)

본 발명은 실린더형 모터 및 그 모터를 이용한 광학장치에 관한 것이다.

도 17은 종래 스텝핑 모터의 구조예를 도시하는 종단면도이며, 도 18은 도 17에 도시된 스텝핑 모터에서 자속 상태를 개략적으로 도시하는 부분 단면도이다.

상기 도면에서, 고정자 코일(105)이 둘레에 동심으로 권선되어 있는 두 개의 보빈(101)이 축방향으로 병렬로 배치되어 있으며, 개별 고정자 요크(106) 사이에서 유지 및 고정된다. 고정자 요크(106) 각각의 내경부 표면에는 고정자 치형부(106a, 106b)가 형성되며, 상기 고정자 치형부는 보빈(101)의 내경부 표면의 원주방향으로 교대로 배열된다. 각각 고정자 치형부(stator tooth; 106a 또는 106b)가 일체로 형성된 고정자 요크(106) 각각은 두 개의 케이스(103)에 고정된다. 따라서, 여자를 위하여 두 개의 고정자 코일(105)에 각각 대응하는 두 개의 고정자(102)가 형성된다. 상기 두 개의 케이스(103) 중 하나에 플랜지(115)와 베이링(108)이 고정되며, 다른 케이스(103)에는 또 다른 베어링(108)이 고정된다. 회전자(109)는 회전자 샤프트(110)에 고정된 회전자 자석(111)으로 구성되며, 회전자 자석(111)은 고정자(102) 각각의 고정자 요크(106)에 대하여 반경방향으로 연장하는 간극 부분을 형성한다. 회전자 샤프트(110)는 두 개의 베어링(108)에 의하여 회전 가능하게 지지된다.

전술한 종래 소형 스텝핑 모터에 있어서, 케이스(103), 보빈(101), 고정자 코일(105) 및 고정자 요크(106)는 회전자(109)의 외주면에 동심으로 배치되어, 모 터의 외측 치수가 증가하는 문제를 야기한다. 또한, 도 18에 도시된 바와 같이, 고정자 코일(105)의 통전(通電; energization)에 기인하여 발생되는 자속(磁束)은 대부분 고정자 치형부(106a)의 단부면(106a₁)과 고정자 치형부(106b)의 단부면(106b₁)을 통과한다. 따라서, 자속이 회전자 자석(111) 상에 효과적으로 작용하지 않기 때문에, 보다 높은 모터 출력을 얻는 것을 불가능하게 하는 문제점이 있다.

전술한 문제점을 해결하기 위하여, 일본 특개평09-331666호 공보(미국 특허 제5,831,356)에 개시된 바와 같은 구조를 갖는 모터가 제안되었다. 도 19는 그 모터를 개략적으로 도시하는 종단면도이다. 도 19에서, 참조부호 311은 자석을, 참조부호 312는 제1 코일을, 참조부호 313은 제2 코일을, 참조부호 314는 제1 고정자를, 참조부호 314a 및 134b는 제1 외부 자극(磁極) 부분을, 참조부호 314c 및 314d는 제1 내부 자극 부분을, 참조부호 315는 제2 고정자를, 참조부호 315a 및 315b는 제2 외부 자극 부분을, 참조부호 315c 및 315d는 제2 내부 자극 부분을, 그리고 참조부호 316은 제1 고정자(314)와 제2 고정자(315)를 보유하기 위한 결합 링을 지시낸다. 참조부호 317은 출력축을 지시하는 것으로, 이 출력축에는 자석(311)이 체결되며, 그 자석(311)과 일체로 회전한다. 출력축(317)은 제1 고정자(314)의 베어링(314e)과 제2 고정자(315)의 베어링(315e)에 의하여 각각 회전 가능하게 지지된다.

상기 특허 공개 공보에 따른 모터는 다음과 같이 구성되어 있다: 상기 자석(311)은 상이한 극성으로 교대로 자화되는 동일한 부품으로 원주방향으로 분할되는 원통형 영구 자석으로 구성된다; 상기 제1 코일(312), 자석(311) 및 제2 코일(313)은 자석(311)의 축방향으로 순차적으로 배열된다; 제1 코일(312)에 의하여 여자되는, 제1 외부 자극 부분(314a, 314b) 및 제1 내부 자극 부분(314c, 314d) 각각은 일 축방향 측면 상에서 자석(311)의 외주면과 내주면에 대향한다; 제2 코일(313)에 의하여 여자되는, 제2 외부 자극 부분(315a, 315b) 및 제2 내부 자극 부분(315c, 315d) 각각은 다른 축방향 측면 상에서 자석(311)의 외주면과 내주면에 대향한다; 그리고, 출력축(317)은 회전축으로서 원통형 자석(311)에서 돌출한다. 이러한 구조를 갖는 모터는 모터의 높은 출력과 외측 치수 감소를 구현할 수 있다. 게다가, 자석(311)의 두께 감소는 제1 외부 자극 부분과 제1 내부 자극 부분 간의 거리 및 제2 외부 자극 부분과 제2 내부 자극 부분 간의 거리를 단축시킬 수 있다. 따라서, 자기회로에서 자기 저항을 감소시킬 수 있다. 그러므로, 다량의 자속이 발생하므로, 심지어 제1 코일(312)과 제2 코일(313)을 통해 작은 전류가 흐르더라도, 높은 출력을 유지할 수 있다.

그러나, 전술한 일본 특개평09-331666호 공보(미국 특허 제5,831,356)에 기재된 유형의 모터는 축방향 길이가 도 17에 도시된 바와 같은 종래 스텝핑 모터에서와 같이 긴 단점을 갖고 있다.

축방향 길이가 짧은 모터의 예(일본 특개평07-213041호 및 제2000-50601호 공보 참조)가 도 20에 도시되어 있다. 이 모터는 복수개의 코일(301, 302, 303)과 디스크형 자석(304)으로 구성되어 있다. 이 코일(301 내지 303) 각각은 도 20에 도시된 바와 같이 얇은 동전 형상을 가지며, 코일의 축선은 자석(304)의 축선과 평행하게 배열되어 있다. 게다가, 디스크형 자석(304)은 디스크의 축방향으로 자화되며, 자석(304)의 자화면은 코일(301 내지 303)의 축선에 대향하여 배열된다. 이 경우에, 도 21에서 화살표로 도시된 바와 같이, 코일(301 내지 303)로부터 발생된 자속은 자석(304)에 완전히 그리고 효과적으로 작용하지 않는다. 또한, 도 21에 도시된 바와 같이, 자석(304)에 작용하는 회전력의 중심은 모터의 외경으로부터 L만큼 이격된 지점에 위치하며, 따라서 모터 사이즈에 비하여 작은 토오크가 발생된다. 또한, 모터의 중심부를 코일(301 내지 303) 및 자석(304)이 점유함으로써, 모터 내부에 다른 부품을 설치하는 것을 곤란하게 한다. 게다가, 복수개의 코일을 필요로 하기 때문에, 코일에 관한 통전 제어가 복잡하고, 가격이 상승하는 단점이 있다.

한편, 다이어프램 블레이드(diaphragm blade), 셔터, 렌즈 또는 전술한 일본 특개평09-331666호 공보(미국 특허 제5,831,356)에 개시된 모터 등의 사용에 따른 부품을 구동하기 위한 장치가 공지되어 있다. 그러나, 이러한 유형의 모터는 긴 실린더 형상을 갖고 있다. 따라서, 다이어프램 블레이드, 셔터, 렌즈 등을 위한 구동원으로서 사용되는 경우, 모터는 카메라 렌즈 배럴 내부에서 광축과 평행하게 배열되어야 한다. 그러므로, 렌즈 배럴의 반경방향 치수는 렌즈의 반경 및 드로틀 개구의 반경 뿐만 아니라 모터 직경의 총량을 갖는다.

도 22는 도 19에 도시된 실린더형 스텝핑 모터를 사용하는 경우에 렌즈 배럴 베이스판 또는 광량 조정장치의 단면 사이즈를 도시하는 설명도이다. 도 22에서, 모터를 기호 M으로 나타내며, 렌즈 배럴 베이스판 또는 광량 조정장치를 참조부호 400으로, 개구부를 참조부호 401로, 모터(M)의 직경을 참조부호 D1으로, 개구부(401)의 직경을 참조부호 D2로, 그리고 렌즈 배럴 베이스판 또는 광량 조정장치(400)의 직경을 참조부호 D3으로 나타낸다. 전술한 바에 기초하여, 렌즈 배럴 베이스판 또는 광량 조정장치(400)의 직경 D3은 적어도 (2×D1+D2)보다 크다. 도 17에 도시된 모터를 사용하면, 모터(M)의 직경 D1은 코일, 자석 및 고정자의 총 직경에 대응하므로, 이것은 광량 조정장치(400)의 직경 D3이 극단적으로 커진다는 것을 의미한다.

게다가, 도 17 및 도 19에 기술된 유형의 모터의 경우에, 제1 코일의 통전을 통해 발생된 자속이 자석에 작용하는 위치는 제2 코일의 통전을 통해 발생된 자속이 자석의 축방향으로 자석에 작용하는 위치로부터 벗어나 있다. 그러므로, 상기 축선과 평행한 방향의 위치(즉, 도 19에서 참조부호 314 측 상의 위치와 참조부호 315 측 상의 위치) 사이에 불균일한 자화가 존재하는 경우에, 자석의 회전 정지 위치 정밀도가 저하될 수도 있다.

전술한 바를 고려하여, 본 발명의 출원인은 전술한 문제점을 해결하는 모터를 제안한 바 있다[일본 특허 공개 제2003-23763호 공보(미국 특허 제6,591,066호) 참조]. 이 모터에는 원주방향으로 동일한 부분으로 분할되어 상이한 극성으로 교대로 자화되는 원통형 자석을 갖는 회전 가능한 회전자와; 제1 코일에 의하여 여자되며, 제1 예정 각도 범위 내에서 자석의 외주면에 대향하는 제1 외부 자극 부분 과; 제1 코일에 의하여 여자되며, 자석의 내주면에 대향하는 제1 내부 자극 부분과; 제2 코일에 의하여 여자되며, 제2 예정 각도 범위 내에서 자석의 외주면에 대향하는 제2 외부 자극 부분과; 제2 코일에 의하여 여자되며, 자석의 내주면에 대향하는 제2 내부 자극 부분이 마련된다. 상기 모터에서, 제1 외부 자극 부분과 제2 외부 자극 부분은 자석에 의하여 중심과 동일한 원주면 상에 배열되어 있다.

상기 일본 특허 공개 제2003-23763호 공보에 개시된 모터가 자석의 불균일한 자화의 영향에 민감하지 않으며 짧은 축방향 길이를 갖지만, 상기 모터는 모든 외부 자극 부분이 코일의 내주면 내부에 배열되는 구조를 갖는다. 따라서, 모터의 외경이 축소될 때, 외부 자극 부분이 자석의 외주면에 대향하는 범위가 제한된다(외부 자극 부분이 자석의 외주면에 대향하지 않는 면적은 크다).

본 발명은 전술한 바를 고려하여 이루어진 것으로, 소형화를 손상시키지 않으면서 출력을 향상시킬 수 있는 모터 및 광학장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 국면에 따르면, 상이한 자극으로 교대로 자화되도록 원주 방향으로 n개 부분으로 분할된 원통형 자석을 갖는 회전 가능한 회전자와; 상기 회전자의 출력축 방향으로 자석에 인접하여 배치된 제1 코일과; 상기 제1 코일에 의하여 여자되며, 상기 제1 코일의 중심부에 배치되고, 소정 각도 범위 내에서 상기 자석의 외주면에 대향하는 제1 외부 자극 부분과; 상 기 제1 코일에 의하여 여자되며, 상기 제1 코일의 외주면에 인접하고, 상기 자석의 외주면에 대향하는 제2 외부 자극 부분과; 상기 제1 코일에 의하여 여자되며, 상기 제1 코일의 외주면에 인접하고, 상기 자석의 내주면에 대향하는 제1 내부 자극 부분과; 상기 회전자의 출력축 방향으로 자석에 인접하고, 제1 코일과 실질적으로 동일한 평면 상에 배치된 제2 코일과; 상기 제2 코일에 의하여 여자되며, 상기 제2 코일의 중심부에 배치되고, 제2 소정 각도 범위 내에서 상기 자석의 외주면에 대향하는 제3 외부 자극 부분과; 상기 제2 코일에 의하여 여자되며, 상기 제2 코일의 외주면에 인접하고, 상기 자석의 외주면에 대향하는 제4 외부 자극 부분과; 상기 제2 코일에 의하여 여자되며, 상기 제2 코일의 외주면에 인접하고, 상기 자석의 내주면에 대향하는 제2 내부 자극 부분을 포함하는 모터가 제공된다.

전술한 구조를 갖는 모터에 있어서, 제1 코일에 의하여 발생된 자속은 제1 외부 자극 부분과 제1 내부 자극 부분 사이에서 자석을 가로지르며, 제2 코일에 의하여 발생된 자속은 제3 외부 자극 부분과 제2 내부 자극 부분 사이에서 자석을 가로지른다. 따라서, 자속은 자석에 효과적으로 작용하게 될 수 있다. 그 결과, 모터 출력은 증진할 수 있다. 또한, 제1 코일에 의하여 발생된 자속 역시 제2 외부 자극 부분에 작용하며, 제2 코일에 의하여 발생된 자속 역시 제4 외부 자극 부분에 작용하여, 부가적인 모터 출력의 증진을 야기한다. 게다가, 자석의 외주면에 대향하는 외부 자극은 모터의 외경을 증가시키지 않고 수적으로 증가될 수 있다. 그러므로, 회전 균형이 향상되어, 정숙 효과를 개선한다.

본 발명의 또 다른 국면에 있어서, 상기 제1 외부 자극 부분, 제2 외부 자극 부분, 제3 외부 자극 부분 및 제4 외부 자극 부분은 동일한 부재로 형성되는 것이 바람직하다.

전술한 구조를 갖는 모터에 있어서, 상대 위치에서의 에러가 적게 억제될 수 있다. 또한, 적은 수의 부품을 필요로 하며, 구조가 간단하고, 가격을 절감시킨 모터가 제공될 수 있다.

본 발명의 또 다른 국면에 있어서, 상기 제1 외부 자극 부분과 제3 외부 자극 부분 각각은 회전자의 회전축 방향으로 연장하는 빗살(comb-tooth) 형상을 갖는 것이 바람직하다.

전술한 구조를 갖는 모터에 있어서, 회전축에 대하여 직각 방향으로의 사이즈를 감소시키고 또한 코일의 조립을 용이하게 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 국면에 있어서, 상기 회전자의 회전 중심을 정점으로 취한 상태에서, 상기 자석의 외주면에 대향하는 제1 외부 자극 부분의 일 부분의 중심과, 상기 자석의 외주면에 대향하는 제2 외부 자극 부분의 일 부분의 중심으로 형성된 각도 α 및 상기 자석의 외주면에 대향하는 제3 외부 자극 부분의 일 부분의 중심과, 상기 자석의 외주면에 대향하는 제4 외부 자극 부분의 일 부분의 중심으로 형성된 각도 α는 (270/n) ≤ α ≤ (450/n)의 범위로 설정되는 것이 바람직하다.

전술한 구조를 갖는 모터에 있어서, 제1 외부 자극 부분 뿐만 아니라 제2 외부 자극 부분이 자석에 효과적으로 작용하며, 제3 외부 자극 부분 뿐만 아니라 제4 외부 자극 부분이 자석에 효과적으로 작용한다.

본 발명의 또 다른 국면에 있어서, 상기 회전자의 회전 중심을 정점으로 취한 상태에서, 상기 제1 외부 자극 부분과 제3 외부 자극 부분에 의하여 형성된 각도 θ는 θ = (180 - 180/n)으로 표시되는 것이 바람직하다.

전술한 구조를 갖는 모터는 코일의 통전 타이밍을 제어함으로써 양방향 회전을 가능케하는 모터로서 작동할 수 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 국면에 따르면, 상이한 자극으로 교대로 자화되도록 원주 방향으로 n개 부분으로 분할된 원통형 자석을 갖는 회전 가능한 회전자와; 상기 회전자의 출력축 방향으로 자석에 인접하여 배치된 제1 코일과; 상기 제1 코일에 의하여 여자되며, 상기 제1 코일의 중심부에 배치되고, 소정 각도 범위 내에서 상기 자석의 외주면에 대향하는 제1 외부 자극 부분과; 상기 제1 코일에 의하여 여자되며, 상기 제1 코일의 외주면에 인접하고, 상기 자석의 외주면에 대향하는 제2 외부 자극 부분과; 상기 제1 코일에 의하여 여자되며, 상기 제1 코일의 외주면에 인접하고, 상기 자석의 내주면에 대향하는 제1 내부 자극 부분과; 상기 회전자의 출력축 방향으로 자석에 인접하고, 제1 코일과 실질적으로 동일한 평면 상에 배치된 제2 코일과; 상기 제2 코일에 의하여 여자되며, 상기 제2 코일의 중심부에 배치되고, 제2 소정 각도 범위 내에서 상기 자석의 외주면에 대향하는 제3 외부 자극 부분과; 상기 제2 코일에 의하여 여자되며, 상기 제2 코일의 외주면에 인접하고, 상기 자석의 외주면에 대향하는 제4 외부 자극 부분과; 상기 제2 코일에 의하여 여자되며, 상기 제2 코일의 외주면에 인접하고, 상기 자석의 내주면에 대향하는 제2 내부 자극 부분과; 상기 회전자의 회전에 대응하여, 광로로서의 개구 부분을 갖는 광량 규제부재의 개구 부분의 개방 면적을 변화시키는 개방량 조정 부재를 포함하는 광학장치가 제공된다.

전술한 구조를 갖는 광학장치에서, 모터에 기인한 광축 방향으로 비교적 작은 돌출부를 갖는 광학장치를 제공할 수 있다. 게다가, 광축과 평행한 방향의 길이를 개방량 조정 부재를 구동시키는 모터에서 짧게 만들 수 있다. 또한, 저렴하며, 다른 렌즈 및 구조를 방해하지 않고, 출력을 증진을 구현한 광학장치가 제공될 수 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 국면에 따르면, 상이한 자극으로 교대로 자화되도록 원주 방향으로 n개 부분으로 분할된 원통형 자석과; 상기 자석의 내경부에 고정되며, 연성 자성 재료로 제조된 회전자와; 상기 회전자에 인접하여 배치되며, 회전자의 축방향으로 자석에 인접한 제1 코일과; 상기 제1 코일에 의하여 여자되며, 상기 제1 코일의 중심부에 배치되고, 소정 각도 범위 내에서 상기 자석의 외주면에 대향하는 제1 외부 자극 부분과; 상기 제1 코일에 의하여 여자되며, 상기 제1 코일의 외주면에 인접하고, 상기 자석의 외주면에 대향하는 제2 외부 자극 부분과; 상기 회전자에 인접하며, 상기 회전자의 축방향으로 자석에 인접하고, 제1 코일과 실질적으로 동일한 평면 상에 배치된 제2 코일과; 상기 제2 코일에 의하여 여자되며, 상기 제2 코일의 중심부에 배치되고, 제2 소정 각도 범위 내에서 상기 자석의 외주면에 대향하는 제3 외부 자극 부분과; 상기 제2 코일에 의하여 여자되며, 상기 제2 코일의 외주면에 인접하고, 상기 자석의 외주면에 대향하는 제4 외부 자극 부분을 포함하는 모터가 제공된다.

전술한 구조를 갖는 모터에서, 제1 외부 자극 부분에 대향하고 또한 자석의 내주면에 고정된 회전자의 부분을 제1 내부 자극 부분이라 칭하면, 제1 코일에 의하여 발생된 자속은 자석의 외주면에 대향하는 제1 외부 자극 부분과 상기 자석의 내주면에 고정된 회전자의 제1 내부 자극 부분 사이를 통과한다. 따라서, 자속은 자석에 효과적으로 작용한다. 이 때, 자석의 내주면과 상기 자석의 내주면에 대향하는 회전자의 제1 내부 자극 부분 사이에 간극을 마련할 필요가 없으므로, 외부 자극 부분과 내부 자극 부분 간의 거리를 짧게 만들 수 있다. 그러므로, 자기 저항을 감소시켜, 출력을 증가시키는 것이 가능하다. 이와 유사하게, 제3 외부 자극 부분에 대향하고 또한 자석의 내주면에 고정된 회전자의 부분을 제2 내부 자극 부분이라 칭하면, 제2 코일에 의하여 발생된 자속은 자석의 외주면에 대향하는 제3 외부 자극 부분과 상기 자석의 내주면에 고정된 회전자의 제2 내부 자극 부분 사이를 통과한다. 따라서, 자속은 자석에 효과적으로 작용한다. 이 때, 자석의 내주면과 상기 자석의 내주면에 대향하는 회전자의 제2 내부 자극 부분 사이에 간극을 마련할 필요가 없으므로, 외부 자극 부분과 내부 자극 부분 간의 거리를 짧게 만들 수 있다. 그러므로, 자기 저항을 감소시켜, 출력을 증가시키는 것이 가능하다. 또한, 제1 내부 자극 부분과 제2 내부 자극 부분은 회전자로 구성된다. 이에 의하면, 외부 자극 부분과 내부 자극 부분을 상호 연결하거나 또는 일체로 형성한 경우와 비교하여, 제조가 용이하며 가격이 저렴하다. 또한, 회전자는 자석의 내경부에 고정되므로, 강도를 향상시킨다. 게다가, 제1 코일에 의하여 발생된 자속 역시 제2 외부 자극 부분에 작용하며, 제2 코일에 의하여 발생된 자속 역시 제4 외부 자극 부분에 작용한다. 이는 부가적인 모터 출력의 증진을 야기한다. 게다가, 자석의 외주면에 대향하는 외부 자극은 모터의 외경을 증가시키지 않고 수적으로 증가될 수 있다. 그러므로, 회전 균형이 향상되어, 정숙 효과를 개선한다.

상기 및 기타 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 첨부도면과 관련한 하기의 상세한 설명으로부터 보다 명백하게 될 것이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 모터 및 광학장치가 하기의 제1 실시예 및 제2 실시예에 도시된 바와 같다.

실시예 1

도 1 내지 도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 도면으로, 도 1은 모터의 분해 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 모터의 구성 요소인 고정자의 확대도이고, 도 3은 도 1의 모터가 완전히 조립된 상태를 도시하는 도면이며, 도 4는 도 1의 모터의 코일과 회전자 샤프트를 따라 취한, 축방향과 평행한 표면을 따라 취한 단면도이다.

도 1 내지 도 4에 있어서, 참조부호 1은 연성 자성 재료로 구성된 고정자를 지시하며, 그 고정자는 제1 외부 치형부(1a), 제2 외부 치형부(1b) 및 제3 외부 치형부(1c)를 갖는다. 제1 외부 치형부(1a)는 제1 외부 자극 부분을 형성하며, 제2 외부 치형부(1b) 및 제3 외부 치형부(1c)는 제2 외부 자극 부분을 형성한다. 참조부호 1d는 제1 내부 치형부를 지시한다. 참조부호 1e는 제1 끼워맞춤 돌출부를 지시하는 것으로, 이 끼워맞춤 돌출부는 제1 내부 치형부(1d)의 단부에 형성되며 또 한 후술된 보조 요크(6)에 부착된다. 제1 내부 치형부(1d), 제1 끼워맞춤 돌출부(1e) 및 보조 요크(6)의 일부는 제1 내부 자극 부분을 형성한다. 참조부호 1f는 제4 외부 치형부를 지시하며, 참조부호 1g는 제5 외부 치형부를 지시하고, 참조부호 1h는 제6 외부 치형부를 지시한다. 제4 외부 치형부(1f)는 제3 외부 자극 부분을 형성하며, 제5 외부 치형부(1g) 및 제6 외부 치형부(1h)는 제4 외부 자극 부분을 형성한다. 참조부호 1i는 제2 내부 치형부를 지시한다. 참조후보 1j는 제2 끼워맞춤 돌출부를 지시하는 것으로, 이 끼워맞춤 돌출부 제2 내부 치형부(1i)의 일단부에 형성되며 또한 보조 요크(6)에 부착된다. 제2 내부 치형부(1i), 제2 끼워맞춤 돌출부(1j) 및 보조 요크(6)의 일부는 제2 내부 자극 부분을 형성한다. 참조부호 1k는 편평한 플레이트부를 지시하는 것으로, 이 플레이트부는 제1 외부 치형부(1a), 제2 외부 치형부(1b), 제3 외부 치형부(1c), 제1 내부 치형부(1d), 제4 외부 치형부(1f), 제5 외부 치형부(1g), 제6 외부 치형부(1h) 및 제2 내부 치형부(1i)의 단부 각각에 결합한다. 참조부호 1l은 후술된 베어링(11)에 부착되는 베어링 부착부를 지시한다.

제1 외부 치형부(1a), 제2 외부 치형부(1b), 제3 외부 치형부(1c), 제1 내부 치형부(1d), 제4 외부 치형부(1f), 제5 외부 치형부(1g), 제6 외부 치형부(1h) 및 제2 내부 치형부(1i) 각각은 후술한 회전축(8)과 평행한 방향으로 연장하는 빗살(comb-tooth) 형상을 갖도록 형성된다.

제1 실시예 1의 고정자(1)는 일본 특개평09-331666호(미국 특허 제5,831,356호)에 개시된 것과 상이하다. 제1 외부 자극 부분, 제2 외부 자극 부분, 제3 외부 자극 부분 및 제4 외부 자극 부분은 일체로 구성된다. 따라서, 제1 외부 자극 부분, 제2 외부 자극 부분, 제3 외부 자극 부분 및 제4 외부 자극 부분 사이에서 상호간의 에러가 감소한다. 그 결과, 조립에 기인한 모터의 성능 편차를 최소로 억제할 수 있다.

참조부호 2는 제1 코일을 지시하며, 참조부호 3은 제1 코일(2)이 둘레에 권취된 제1 보빈을 지시한다. 제1 보빈(3)에 고정된 상태에서, 제1 코일(2)은 고정자(1)의 제1 외부 치형부(1a)가 내주변에 배열되도록 고정된다. 이 상태에서, 제2 외부 치형부(1b), 제3 외부 치형부(1c) 및 제1 내부 치형부(1d)는 제1 코일(2)의 외주면에 인접한다. 제1 코일(2)에 대한 통전을 통해, 제1 외부 치형부(1a), 제2 외부 치형부(1b), 제3 외부 치형부(1c), 제1 내부 치형부(1d), 제1 끼워맞춤 돌출부(1e) 및 제1 외부 치형부(1a)에 대향하는 보조 요크(6)의 일부는 여자된다. 이 상태에서, 제1 외부 치형부(1a), 제2 외부 치형부(1b), 제3 외부 치형부(1c), 제1 내부 치형부(1d), 제1 끼워맞춤 돌출부(1e) 및 제1 외부 치형부(1a)에 대향하는 보조 요크의 일부는 상호 상이한 극성으로 자화된다. 즉, 제1 외부 자극 부분, 제2 외부 자극 부분 및 제1 내부 자극 부분은 상호 상이한 극성으로 자화된다.

참조부호 4는 제2 코일을 지시하며, 참조부호 5는 제2 코일(4)이 둘레에 권취된 제2 보빈을 지시한다. 제2 보빈(5)에 고정된 상태에서, 제2 코일(4)은 고정자(1)의 제4 외부 치형부(1f)가 내주변에 배열되도록 고정된다. 이 상태에서, 제5 외부 치형부(1g), 제6 외부 치형부(1h) 및 제2 내부 치형부(1i)는 제2 코일(4)의 외주면에 인접한다. 제2 코일(4)에 대한 통전을 통해, 제4 외부 치형부(1f), 제5 외부 치형부(1g), 제6 외부 치형부(1h), 제2 내부 치형부(1i), 제2 끼워맞춤 돌출부(1j) 및 제4 외부 치형부(1f)에 대향하는 보조 요크(6)의 일부는 여자된다. 이 상태에서, 제4 외부 치형부(1f), 제5 외부 치형부(1g), 제6 외부 치형부(1h), 제2 내부 치형부(1i), 제2 끼워맞춤 돌출부(1j) 및 제4 외부 치형부(1f)에 대향하는 보조 요크(6)의 일부는 상호 상이한 극성으로 자화된다. 즉, 제3 외부 자극 부분, 제4 외부 자극 부분 및 제2 내부 자극 부분은 상호 상이한 극성으로 자화된다.

제1 코일(2) 및 제2 코일(4)은 고정자(1)의 편평한 플레이트부(1k)의 평면 상에서 상호 인접하도록 배열된다. 그러므로, 모터는 축방향 길이가 단축되도록 구성될 수 있다.

참조부호 6은 연성 자성 재료로 구성된 원통형 보조 요크를 지시한다. 요크(6)는 그 내주 부분(6a)이 제1 끼워맞춤 돌출부(1e) 및 제2 끼워맞춤 돌출부(1j)에 부착하도록 억지끼워맞춤, 접착 등에 의하여 고정된다. 제1 외부 치형부(1a)에 대향하는 보조 요크(6)의 부분은 제1 내부 치형부(1d)와 제1 끼워맞춤 돌출부(1e)와 협력하여 제1 자극 부분을 형성한다. 이와 유사하게, 제4 외부 치형부(1f)에 대향하는 보조 요크(6)의 부분은 제2 내부 치형부(1i)와 제2 끼워맞춤 돌출부(1j)와 협력하여 제2 자극 부분을 형성한다. 또한, 보조 요크(6)는 제1 코일(2)이 권취된 제1 보빈(3)과 제2 코일(4)이 권취된 제2 보빈(5) 각각이 외부 치형부(1a) 및 외부 치형부(1f)로부터 낙하하는 것을 방지하는 기능을 갖고 있다(도 4 참조).

여기서, 보조 요크(6)는 제1 내부 치형부(1d) 및 제1 끼워맞춤 돌출부(1e)와 별도로 그리고 제2 내부 치형부(1i) 및 제2 끼워맞춤 돌출부(1j)와 별도로 형성된 다. 그러나, 이러한 부품은 일체로 형성될 수도 있으며, 일체형 부품은 이후에 고정자(1)와 별도의 부품으로 고정될 수도 있다.

참조부호 7은 영구 자석으로 구성된 원통형 자석을 지시한다. 참조부호 8은 회전축을 지시하며, 상기 회전축(8)의 원판형부(8a)의 외주면부와 자석(7)의 내주면부(7a)는 접착, 억지끼워맞춤 등에 의하여 상호 고정된다. 이 때, 이러한 고정은 자석(7)의 상부면과 원판형부(8a)의 상부면이 동일한 표면을 형성하도록 수행된다 (도 4 참조). 회전축(8)에는 출력축부(8b)와 보유축부(8c)가 마련되며, 상기 출력축부와 보유축부는 각각 후술된 베어링(11, 10)에 의하여 회전 가능하게 유지된다. 자석(7)과 관련하여, 그 외주면은 원주방향으로 다수개의 부분으로 분할된다. 즉, 이러한 부분은 자극의 개수가 N개(제1 실시예에서 6 분할, 즉 N = 6)인 S극과 N극으로 교대로 자화된다. 자석(7)은 사출 성형 등으로 형성된 플라스틱 자석 재료로 제조된다. 따라서, 원통형상의 반경방향 두께를 극히 감소시킬 수 있다. 자석(7)의 내주면은 외주면의 자화 분포보다 약한 자화 분포를 가질 수 있거나, 전혀 자화되지 않을 수도 있다. 별법으로서, 내주면은 외주면에 대하여 반대 자극으로 자화될 수도 있다. 즉, 외주면의 일부가 S극으로 자화되는 경우에, 그 부분에 대응하는 내주면의 일부는 N극으로 자화된다. 따라서, 자석(7)과 회전축(8)은 회전자를 구성한다. 여기서, 자석(7)과 회전축(8)은 별개 부품으로서 상호 부착 고정된다. 그러나, 상기 두 부품은 플라스틱 자석으로 일체로 형성될 수도 있다.

제1 외부 치형부(1a), 제2 외부 치형부(1b), 제3 외부 치형부(1c), 제4 외부 치형부(1f), 제5 외부 치형부(1g) 및 제6 외부 치형부(1h)는 소정의 간극을 두고 자석(7)의 외주면과 대향하며, 상기 보조 요크(6)는 소정의 간극을 두고 자석(7)의 내주면과 대향한다. 자석(7)은 제1 외부 치형부(1a), 제2 외부 치형부(1b) 및 제3 외부 치형부(1c) 사이에 그리고 제4 외부 치형부(1f), 제5 외부 치형부(1g) 및 제6 외부 치형부(1h) 사이에 개재되어 있다.

제1 외부 자극 부분[제1 외부 치형부(1a)]과 제1 내부 자극 부분[제1 내부 치형부(1d), 제1 끼워맞춤 돌출부(1e) 및 상기 제1 외부 치형부(1a)에 대향하는 보조 요크(6)의 일부]은 제1 코일(2)에 대한 통전을 수행함으로써 여자된다. 자석(7)을 가로지르는 자속이 자극 사이에서 발생하며, 자석(7)에 효과적으로 작용한다. 이와 유사하게, 제3 외부 자극 부분[제4 외부 치형부(1f)]과 제2 외부 자극 부분[제2 내부 치형부(1i), 제2 끼워맞춤 돌출부(1j) 및 상기 제4 외부 치형부(1f)에 대향하는 보조 요크(6)의 일부]은 제2 코일(4)에 대한 통전을 수행함으로써 여자된다. 자석(7)을 가로지르는 자속이 자극 사이에 발생하며, 자석(7)에 효과적으로 작용한다.

또한, 자석(7)은 전술한 바와 같이 사출 성형 등으로 형성된 원통형 플라스틱 자석 재료로 구성된다. 따라서, 원통형상의 반경방향 두께를 극히 감소시킬 수 있다. 그러므로, 제1 외부 치형부(1a)와 보조 요크(6) 간의 거리 및 제4 외부 치형부(1f)와 보조 요크(6) 간의 거리를 극히 단축시킬 수 있다. 그 결과, 제1 코일(2), 제1 외부 치형부(1a)로 구성된 제1 외부 자극 부분, 그리고 보조 요크(6)와, 제1 끼워맞춤 돌출부(1e)와, 제1 내부 치형부(1d)로 구성된 제1 내부 자극 부분을 구비하는 자기 회로의 자기 저항 및 제2 코일(4), 제4 외부 치형부(1f)로 구성된 제3 외부 자극 부분 및 보조 요크(6)를 구비하는 자기 회로의 자기 저항을 작게 만들 수 있다.

또한, 제2 외부 자극 부분[제2 외부 치형부(1b)와 제3 외부 치형부(1c)]은 제1 코일(2)에 대한 통전을 수행함으로써 여자된다. 또한, 자속이 자극(즉, 제1 외부 자극 부분과 제2 외부 자극 부분) 사이에서 발생하며, 제2 외부 자극 부분은 이 부분에 대향하는 자석(7)에 작용한다. 이와 유사하게, 제4 외부 자극 부분[제5 외부 치형부(1g)와 제6 외부 치형부(1h)]은 또한 제2 코일(4)에 대한 통전을 수행함으로써 여자된다. 또한, 자속이 자극(즉, 제3 외부 자극 부분과 제4 외부 자극 부분) 사이에서 발생하며, 제4 외부 자극 부분은 이 부분에 대향하는 자석(7)에 작용한다.

즉, 자극(제1 외부 자극 부분과 제1 내부 자극 부분) 사이에서 발생된 자속은 자석(7)을 가로질러 그 자석에 효과적으로 작용하며, 자극(제1 외부 자극 부분과 제2 외부 자극 부분) 사이에서 발생된 자속은 자석(7)에 인접하여 그 자석에 보조 방식으로 작용한다. 이와 유사하게, 자극(제3 외부 자극 부분과 제2 내부 자극 부분) 사이에서 발생된 자속은 자석(7)을 가로질러 그 자석에 효과적으로 작용하며, 자극(제3 외부 자극 부분과 제4 외부 자극 부분) 사이에서 발생된 자속은 자석(7)에 인접하여 그 자석에 보조 방식으로 작용한다. 그러므로, 적은 전류로 다량의 자속을 발생시킬 수 있으므로, 모터 출력의 증가, 저전력 소모 및 코일의 소형화를 획득할 수 있다.

제1 외부 치형부(1a)와 제4 외부 치형부(1f) 각각은 모터 샤프트로서 회전축(8)과 평행한 방향으로 연장하는 빗살형으로 구성되며, 따라서, 모터의 최대 외경(도 5에서 L1)은 최소로 억제될 수 있다. 예를 들면, 외부 자극 부분이 자석의 반경방향으로 연장하는 요크 플레이트로 구성되면, 자석은 평면 구성을 갖는 것이 필요하며, 또한 코일이 반경방향으로 권취될 수 있다. 그 결과, 심지어 축방향 길이가 짧더라도 최대 외경은 증가한다. 제1 실시예에서 모터의 최대 외경 L1은 자석(7), 제1 외부 치형부(1a) 및 제4 외부 치형부(1f)의 두께 및 제1 코일(2)과 제2 코일(4)의 권선폭에 의해 결정된다. 게다가, 제1 외부 치형부(1a) 및 제4 외부 치형부(1f) 각각은 모터 샤프트와 평행한 방향으로 연장하는 빗살로 구성된다. 그러므로, 제1 코일(2), 제2 코일(4), 보조 요크(6) 및 자석(7)과 회전축(8)으로 구성된 회전자 모두는 일방향으로 조립될 수 있으므로, 조립 작업성을 향상시킨다.

참조부호 9는 커버를 지시하는바, 이 커버는, 고정자(1)의 제1 외부 치형부(1a)의 선단부에 마련된 돌출부(1m)가 끼워맞춤 구멍(9b)에 끼워지고, 제4 외부 치형부(1f)의 선단부에 마련된 돌출부(1n)가 끼워맞춤 구멍(9c)에 끼워지도록 배치되어 있다. 커버(9)는 제1 외부 치형부(1a), 제2 외부 치형부(1b), 제3 외부 치형부(1c), 제4 외부 치형부(1f), 제5 외부 치형부(1g) 및 제6 외부 치형부(1h)의 선단이 커버(9)의 배면과 맞닿는 상태로 고정자(1)에 고정된다. 또한, 참조부호 9a는 베어링 부착부를 지시하며, 베어링(10)은 코킹, 접착 등에 의하여 상기 베어링 부착부에 고정된다. 베어링(10)은 회전축(8)을 회전 가능하게 보유하기 위하여 회전축(8)의 보유축부(8c)에 느슨하게 끼워진다. 베어링(10, 11)은 회전축(8)을 회전 가능하게 보유하며, 또한 커버(9)가 고정자(1)에 고정된 상태에서회전축(8)의 축방향 변위를 소정 범위 내에서 조절한다. 이 상태에서, 회전축(8)에 대하여 고정된 자석(7)의 경우, 외주면은 제1 외부 치형부(1a), 제2 외부 치형부(1b), 제3 외부 치형부(1c), 제4 외부 치형부(1f), 제5 외부 치형부(1g) 및 제6 외부 치형부(1h)에 대하여 소정의 간극을 가지며, 내주면은 보조 요크(6)에 대하여 소정의 간극을 가지고, 상부면은 커버(9)의 배면에 대하여 소정의 간극을 가지며, 하부면은 제1 보빈(3) 및 제2 보빈(5)에 대하여 소정의 간극을 갖는다. 따라서, 자석(7)은 제1 코일(2) 및 제2 코일(4)에 대하여 축방향으로 인접하게 배열되며, 제1 코일(2) 및 제2 코일(4)은 축방향에 대하여 직각인 평면 상에서 상호 인접한다. 그러므로, 축방향 길이가 짧은 모터가 제공될 수 있다.

도 5는 자석(7) 및 고정자(1) 간의 위치 관계를 도시하는 단면도이다.

도 5로부터 명백한 바와 같이, 자석(7)의 외주면과 내주면은 원주방향으로 다수개의 부분으로 균일하게 분할되며(제1 실시예에서 6 분할), 상기 부분은 자화 부분을 형성하기 위하여 S극과 N극으로 교대로 자화된다. 외주면이 S극을 가지면, 대응하는 내주면은 N극을 갖는다. 외주면이 N극을 가지면, 대응하는 내주면은 S극을 갖는다.

여기서, 자석(7)과 외부 자극 부분 간의 위치 관계를 설명하기로 한다.

제1 외부 자극 부분인 제1 외부 치형부(1a)와 제3 외부 자극 부분인 제4 외부 치형부(1f)는, 자석(7)의 회전 중심이 정점으로 선택되면, θ도의 위상만큼 상호 변위된 위치에 배열된다. 상기 θ도는 (180° - 180°/n)이며, 여기서 n은 자 화된 부분의 개수를 나타낸다. 제1 실시예에서, θ도는 n이 6으로 설정되기 때문에 150°이다. (180° - 180°/n)을 θ도로서 적용하면, 도면에서 L2의 치수는 매우 작은 값으로 설정될 수 있다.

제1 외부 치형부(1a) 및 제4 외부 치형부(1f)는 자석(7)의 자화 위상에 대하여 제1 실시예에서 (180/n)°, 즉 30° 만큼 상호 변위되도록 배열되는 것으로 충분하다. 자석(7)의 회전 중심을 기준으로 취한 상태에서 제1 외부 치형부(1a)와 제4 외부 치형부(1f)에 의하여 설정된 각도 θ를 (B × 360/n - 180/n)의 식으로 나타낸다. B는 n보다 크지 않은 양의 정수인 것에 주목하여야 한다. 자석(7)의 회전 중심을 정점으로 취한 상태에서 제1 외부 치형부(1a)와 제4 외부 치형부(1f)에 의하여 설정된 각도 θ는 30°, 90°, 150°, 210°, 270° 및 330°중 어느 하나일 수 있다. 그러나, 30° 및 330°의 경우에, 제1 코일(2)과 제2 코일(4)은 배열하기에 곤란하다. 게다가, 90° 및 270°의 경우에, 자석(7)의 자력과 전자기력의 위치는 불균형하게 된다. 따라서, 자석(7)의 회전 시에 진동이 발생하기 쉬우며, L2의 치수는 감소될 수 없다. L2의 치수를 작게 만들기 위하여, 방정식 B = n/2를 설정하고, 즉 B = 3을 적용하고, θ도를 (180° - 180°/n), 즉 150°로 설정하면 충분하다. 이 상태에서, 자석(7)의 자력과 전자기력의 위치는 거의 좌우 양측으로 대칭인 상태가 되며, 진동 발생은 최소로 억제된다. 게다가, 제2 외부 자극 부분을 형성하는 제2 외부 치형부(1b)와 제3 외부 치형부(1c) 및 제4 외부 자극 부분을 형성하는 제5 외부 치형부(1g)와 제6 외부 치형부(1h)는 각각 자석(7)의 외주면 상의 상이한 위치에 대향하도록 배열된다. 그 결과, 자석(7)의 회전 평형 을 더욱 개선시킬 수 있다.

다음, 제1 외부 자극 부분과 제2 외부 자극 부분 간의 위치 관계 및 제3 외부 자극 부분과 제4 외부 자극 부분 간의 위치 관계를 설명하기로 한다.

자석(7)의 회전 중심을 기준으로 선택하면, 제1 외부 자극 부분으로 작용하는 제1 외부 치형부(1a)와 제2 외부 자극 부분의 일부로서 작용하는 제2 외부 치형부(1b)는, 자석(7)에 대향하는 부분의 중심 각각이 α 각도의 위상으로 상호 변위되도록, 배열된다. 상기 α 각도가 360/n으로 설정되면, 자석(7)에 대한 제1 외부 치형부(1a)의 대향부 중심과 대향하는 극성은 자석(7)에 대한 제2 외부 치형부(1b)의 대향부 중심과 대향하는 극성과 상이하다. 즉, 제1 코일(2)의 외주면에 대하여 인접하게 배열된 제2 외부 치형부(1b) 및 제1 코일(2)의 내주변에 대하여 배열된 제1 외부 치형부(1a)는 상호 상이한 극성으로 여자된다. 따라서, 제2 외부 치형부(1b)는 외부 자극 부분으로서 자석(7)에 효과적으로 작용한다. 여기서, 제2 외부 치형부(1b)의 대향부는 소정의 폭을 갖고 있다. 따라서, 상기 효과는 α 각도가 어느 정도의 범위를 갖고 있더라도 유지된다. 그러므로, 제2 외부 치형부(1b)는 상기 α 각도가 (270/n) ≤ α ≤ (450/n)의 범위를 갖도록 설정되는 경우에 외부 자극 부분으로서 자석(7)에 효과적으로 작용한다.

이와 유사하게, 자석(7)의 회전 중심을 기준으로 선택하면, 제3 외부 자극 부분으로 작용하는 제4 외부 치형부(1f)와 제4 외부 자극 부분의 일부로서 작용하는 제5 외부 치형부(1g)는, 자석(7)에 대향하는 부분의 중심 각각이 α 각도의 위상으로 상호 변위되도록, 배열된다. 제5 외부 치형부(1g)는 외부 자극 부분으로서 자석(7)에 효과적으로 작용한다.

자석(7)의 회전 중심을 기준으로 선택하면, 제1 외부 자극 부분으로 작용하는 제1 외부 치형부(1a)와 제2 외부 자극 부분의 일부로서 작용하는 제3 외부 치형부(1c)는, 자석(7)에 대향하는 부분의 중심 각각이 β 각도의 위상으로 상호 변위되도록, 배열된다. 상기 β 각도가 360/n으로 설정되면, 자석(7)에 대한 제1 외부 치형부(1a)의 대향부 중심과 대향하는 극성은 자석(7)에 대한 제3 외부 치형부(1c)의 대향부 중심과 대향하는 극성과 상이하다. 즉, 제1 코일(2)의 외주면에 대하여 인접하게 배열된 제3 외부 치형부(1c) 및 제1 코일(2)의 내주면에 대하여 배열된 제1 외부 치형부(1a)는 상호 상이한 극성으로 여자된다. 따라서, 제3 외부 치형부(1c)는 외부 자극 부분으로서 자석(7)에 효과적으로 작용한다. 여기서, 제3 외부 치형부(1c)의 대향부는 소정의 폭을 갖고 있다. 따라서, 상기 효과는 β 각도가 어느 정도의 범위를 갖고 있더라도 유지된다. 그러므로, 제3 외부 치형부(1c)는 상기 β 각도가 (270/n) ≤ β ≤ (450/n)의 범위를 갖도록 설정되는 경우에 외부 자극 부분으로서 자석(7)에 효과적으로 작용한다.

이와 유사하게, 자석(7)의 회전 중심을 기준으로 선택하면, 제3 외부 자극 부분으로 작용하는 제4 외부 치형부(1f)와 제4 외부 자극 부분의 일부로서 작용하는 제6 외부 치형부(1h)는, 자석(7)에 대향하는 부분의 중심 각각이 β 각도의 위상으로 상호 변위되도록, 배열된다. 제6 외부 치형부(1h)는 외부 자극 부분으로서 자석(7)에 효과적으로 작용한다. 제1 실시예에서 n = 6으로 설정하기 때문에, α도와 β도 각각은 45° 내지 75°의 범위 내로 설정되는 것으로 충분하다. 게다 가, α도와 β도는 동일한 것이 가장 바람직하지만, 구동 방법에 따라 동일하지 않을 수도 있다(α도와 β도는 1-2상(相) 여자 구동에서 스텝 정밀도의 관점에서 동일한 것이 바람직하지만, 2상 여자 구동에서 불편하지 않고 다소 상이하게 될 수도 있다).

전술한 구조에 따르면, 제1 외부 자극 부분으로서의 제1 외부 치형부(1a) 및 제2 외부 자극 부분을 형성하는 제2 외부 치형부(1b)와 제3 외부 치형부(1c), 그리고 제3 외부 자극 부분으로서의 제4 외부 치형부(1f) 및 제4 외부 자극 부분을 형성하는 제5 외부 치형부(1g)와 제6 외부 치형부(1h)는 각각 상이한 각도 범위에서 동일한 자석(7)에 대향하도록 구성된다. 그러므로, 자석(7)은 축방향으로 짧게 구성될 수 있으므로, 축방향과 평행한 방향으로의 길이 관점에서 짧은 모터를 가능케 한다.

전술한 구조의 주요 특징으로서, 자석(7)의 외주면의 일부에 주목하면, 자석(7)이 회전하면, 제1 코일(2)에 의하여 여자되는 제1 외부 자극 부분과 제2 외부 자극 부분 사이에 형성된 자속 및 제2 코일(4)에 의하여 여자되는 제3 외부 자극 부분과 제4 외부 자극 부분 사이에 형성된 자속이 자석(7)의 일부 상에 교대로 작용한다. 외부 자극 부분은 자속을 자석(7)의 동일한 부분에 작용시킨다. 따라서, 자화에서의 편차 등에 기인한 악영향에 민감하지 않으며 안정된 성능을 갖는 모터를 제공할 수 있다.

다음, 제1 실시예에 따른 스텝핑 모터의 작동을 도 5 내지 도 8을 참조하여 설명하기로 한다.

도 5에 도시된 모터에서, 제1 코일(2)은, 고정자(1)의 제1 외부 치형부(1a)가 N극으로 여자되고, 제2 외부 치형부(1b)와 제3 외부 치형부(1c)가 S극으로 여자되며, 제1 외부 치형부(1a)에 대향하는 보조 요크(6)의 부분이 S극으로 여자되는 방식으로 여자를 수행하도록 통전된다. 또한, 제2 코일(4)은, 제4 외부 치형부(1f)가 N극으로 여자되고, 제5 외부 치형부(1g)와 제6 외부 치형부(1h)가 S극으로 여자되며, 제4 외부 치형부(1f)에 대향하는 보조 요크(6)의 부분이 S극으로 여자되는 방식으로 여자를 수행하도록 통전된다.

도 5의 상태에서, 제1 코일(2)에 대한 통전 방향만이 역전되고, 제1 외부 치형부(1a)가 S극으로 여자되고, 제2 외부 치형부(1b)와 제3 외부 치형부(1c)가 N극으로 여자되며, 제1 외부 치형부(1a)에 대향하는 보조 요크(6)의 부분이 N극으로 여자되는 방식으로 여자를 수행한다. 그 결과, 자석(7)은 도 6에 도시된 바와 같이 반시계 방향으로 30° 만큼 회전된다.

도 6의 상태에서, 제2 코일(4)에 대한 통전 방향만이 역전되고, 제4 외부 치형부(1f)가 S극으로 여자되고, 제5 외부 치형부(1g)와 제6 외부 치형부(1h)가 N극으로 여자되며, 제4 외부 치형부(1f)에 대향하는 보조 요크(6)의 부분이 N극으로 여자되는 방식으로 여자를 수행한다. 그 결과, 자석(7)은 도 7에 도시된 바와 같이 반시계 방향으로 30° 만큼 회전된다.

도 7의 상태에서, 제1 코일(2)에 대한 통전 방향만이 역전되고, 제1 외부 치형부(1a)가 N극으로 여자되고, 제2 외부 치형부(1b)와 제3 외부 치형부(1c)가 S극으로 여자되며, 제1 외부 치형부(1a)에 대향하는 보조 요크(6)의 부분이 S극으로 여자되는 방식으로 여자를 수행한다. 그 결과, 자석(7)은 도 8에 도시된 바와 같이 반시계 방향으로 30° 만큼 더욱 회전된다.

그 후, 제1 코일(2) 및 제2 코일(4)에 대한 통전 방향을 순차적으로 절환한다. 따라서, 여자 절환은 제1 외부 자극 부분과 제2 외부 자극 부분 및 제3 외부 자극 부분과 제4 외부 자극 부분에 대하여 상이한 타이밍으로 수행되며, 그 결과, 자석(7)은 통전 위상에 대응하는 위치로 회전하게 된다.

제1 실시예에서, 자석(7)은 제1 통전 상태, 제2 통전 상태, 제3 통전 상태 및 제4 통전 상태 순서(2상 여자 구동)로 통전 상태를 절환함으로써 회전되는바, 여기서, 제1 통전 상태는 제1 코일(2)에 대한 순방향 통전 및 제2 코일(4)에 대한 순방향 통전으로 규정되며, 제2 통전 상태는 제1 코일(2)에 대한 역방향 통전 및 제2 코일(4)에 대한 순방향 통전으로 규정되고, 제3 통전 상태는 제1 코일(2)에 대한 역방향 통전 및 제2 코일(4)에 대한 역방향 통전으로 규정되며, 제4 통전 상태는 제1 코일(2)에 대한 순방향 통전 및 제2 코일(4)에 대한 역방향 통전으로 규정된다. 그러나, 자석(7)을 제5 통전 상태, 제6 통전 상태, 제7 통전 상태 및 제8 통전 상태 순서(1-2상 여자 구동)로 통전 상태를 절환함으로써 회전시키는 것을 채용할 수 있는바, 여기서, 제5 통전 상태는 제1 코일(2)에 대한 순방향 통전 및 제2 코일(4)에 대한 비통전으로 규정되며, 제6 통전 상태는 제1 코일(2)에 대한 비통전 및 제2 코일(4)에 대한 순방향 통전으로 규정되고, 제7 통전 상태는 제1 코일(2)에 대한 역방향 통전 및 제2 코일(4)에 대한 비통전으로 규정되며, 제8 통전 상태는 제1 코일(2)에 대한 비통전 및 제2 코일(4)에 대한 역방향 통전으로 규정된다. 또 한, 이것은 자석(7)을 통전 위상에 대응하는 회전 위치로 회전시킨다.

다음, 제1 외부 자극 부분으로서 자석(7)과 제1 외부 치형부(1a) 사이의 위상 관계, 제2 외부 자극 부분을 형성하는 제2 외부 치형부(1b)와 제3 외부 치형부(1c) 사이의 위상 관계, 제3 외부 자극 부분으로서 자석과 제4 외부 치형부(1f) 사이의 위상 관계, 또는 제4 외부 자극 부분을 형성하는 제5 외부 치형부(1g)와 제6 외부 치형부(1h) 사이의 위상 관계를 설명하기로 한다.

전술한 바와 같이 제1 통전 상태로부터 제2 통전 상태 및 제3 통전 상태를 거쳐 제4 통전 상태로 통전 상태를 절환하면, 자화되는 극성의 절환은 제1 외부 자극 부분 및 제2 외부 자극 부분에 대하여 그리고 제3 외부 자극 부분 및 제4 외부 자극 부분에 대하여 교대로 수행된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 코일(2)에 대하여 순방향 통전을 수행하면, 제1 외부 자극 부분을 N극으로 여자시키고, 제2 외부 자극 부분을 S극으로 여자시킨다. 따라서, 제1 외부 치형부(1a)의 중심이 자석(7)의 자화 부분의 중심(S극의 중심)과 정합하도록, 자석(7)에는 도면에서 시계 방향으로 회전력이 발생한다. 이와 동시에, 제2 코일(4)에도 순방향 통전이 수행되어, 제3 외부 자극 부분을 N극으로 여자시키고, 제4 외부 자극 부분을 S극으로 여자시킨다. 따라서, 제4 외부 치형부(1f)의 중심이 자석(7)의 자화 부분의 중심(S극의 중심)과 정합하도록, 자석(7)에는 도면에서 반시계 방향으로 회전력이 발생한다. 따라서, 자석(7)은 양 코일에 대한 통전 동안 회전력이 평형을 이룬 상태에 있다. 이 상태는 도 5에 도시되어 있다. 양 코일에 대한 통전 양이 상호 동일하면, 제1 외부 치형부(1a)의 중심과 자석(7)의 자화 부분의 중심(S극 중심) 간의 위 상차 및 제4 외부 치형부(1f)의 중심과 자석(7)의 자화 부분의 중심(S극 중심) 간의 위상차 모두가 대략 15°이다. 이 상태에서, S극으로 여자된 제2 외부 치형부(1b)는 자석(7)의 N극에 대향하고, S극으로 여자된 제3 외부 치형부(1c)는 자석(7)의 N극에 대향하며, S극으로 여자된 제5 외부 치형부(1g)는 자석(7)의 N극에 대향하고, S극으로 여자된 제6 외부 치형부(1h)는 자석(7)의 N극에 대향한다.

도 5에 도시된 상태에서, 제1 코일(2)에 대하여 역방향 통전을 수행하면, 제1 외부 자극 부분을 S극으로 여자시키고, 제2 외부 자극 부분을 N극으로 여자시킨다. 따라서, 제1 외부 치형부(1a)의 중심이 자석(7)의 자화 부분의 중심(N극의 중심)과 정합하도록, 자석(7)에는 도면에서 반시계 방향으로 회전력이 발생한다. 이와 동시에, 제2 외부 치형부(1b)가 자석(7)의 S극에 대향하도록, 도면에서 반시계 방향으로 회전력이 발생하고, 또한, 제3 외부 치형부(1c)가 자석(7)의 S극에 대향하도록, 도면에서 반시계 방향으로 회전력이 발생한다. 여기서, 제2 코일(4)은 순방향으로 통전 유지된다. 따라서, 제4 외부 치형부(1f)의 중심이 자석(7)의 자화 부분의 중심(S극의 중심)과 정합하도록, 자석(7)에는 도면에서 반시계 방향으로 회전력이 발생한다. 그 결과, 자석(7)은 도 5에 도시된 상태에서 반시계 방향으로 회전하기 시작한다.

자석(7)이 도 5의 상태에서 반시계 방향으로 대략 15°만큼 회전한 이후에, 제4 외부 치형부(1f)의 중심은 자석(7)의 자화 부분의 중심(S극의 중심)과 정합한다. 제5 외부 치형부(1g)와 제6 외부 치형부(1h)는 여전히 자석(7)의 N극에 대향한다. 이 상태에서, 제1 외부 치형부(1a)의 중심은 자석(7)의 자화 부분의 경계(S 극과 N극간의 경계)와 정합한다. 이 상태에서, 반시계 방향으로의 회전력이 더욱 발생하게 된다. 따라서, 자석이 상기 상태로부터 반시계 방향으로 대략 15° 만큼 더욱 회전(도 5에 도시된 상태에서 반시계 방향으로 대략 30° 만큼 회전)하면, 양 코일의 회전력은 평형을 이룬다. 자석은 상기 위치에 있게 된다. 이것은 도 6에 도시된 상태이다. 이 때, N극으로 여자된 제2 외부 치형부(1b)와 제3 외부 치형부(1c)는 자석(7)의 S극에 대향하며, S극으로 여자된 제5 외부 치형부(1g)와 제6 외부 치형부(1h)는 자석(7)의 N극에 대향한다.

도 6에 도시된 상태에서, 제2 코일(4)이 역방향 통전으로 절환되면, 제3 외부 자극 부분을 S극으로 여자시키고, 제4 외부 자극 부분을 N극으로 여자시킨다. 따라서, 제4 외부 치형부(1f)의 중심이 자석(7)의 자화 부분의 중심(N극의 중심)과 정합하도록, 자석(7)에는 도면에서 반시계 방향으로 회전력이 발생한다. 이와 동시에, 제5 외부 치형부(1g)가 자석(7)의 S극에 대향하도록, 도면에서 반시계 방향으로 회전력이 발생하고, 또한, 제6 외부 치형부(1h)가 자석(7)의 S극에 대향하도록, 도면에서 반시계 방향으로 회전력이 발생한다. 여기서, 제1 코일(2)은 역방향으로 통전 유지된다. 따라서, 제1 외부 치형부(1a)의 중심이 자석(7)의 자화 부분의 중심(N극의 중심)과 정합하도록, 자석(7)에는 도면에서 반시계 방향으로 회전력이 발생한다. 그 결과, 자석(7)은 도 6에 도시된 상태에서 반시계 방향으로 회전하기 시작한다.

자석(7)이 도 6의 상태에서 반시계 방향으로 대략 15°만큼 회전한 이후에, 제1 외부 치형부(1a)의 중심은 자석(7)의 자화 부분의 중심(N극의 중심)과 정합한 다. 제2 외부 치형부(1b)와 제3 외부 치형부(1c)는 여전히 자석(7)의 S극에 대향한다. 이 상태에서, 제4 외부 치형부(1f)의 중심은 자석(7)의 자화 부분의 경계(S극과 N극간의 경계)와 정합한다. 이 상태에서, 반시계 방향으로의 회전력이 더욱 발생하게 된다. 따라서, 자석이 상기 상태로부터 반시계 방향으로 대략 15° 만큼 더욱 회전(도 6에 도시된 상태에서 반시계 방향으로 대략 30° 만큼 회전)하면, 양 코일의 회전력은 평형을 이룬다. 자석은 상기 위치에 있게 된다. 이것은 도 7에 도시된 상태이다. 이 때, N극으로 여자된 제2 외부 치형부(1b)와 제3 외부 치형부(1c)는 자석(7)의 S극에 대향하며, S극으로 여자된 제5 외부 치형부(1g)와 제6 외부 치형부(1h)는 자석(7)의 N극에 대향한다.

도 7에 도시된 상태로부터 제1 코일(2)을 순방향 통전으로 절환시키면, 제1 외부 자극 부분을 N극으로 여자시키고, 제2 외부 자극 부분을 S극으로 여자시킨다. 따라서, 제1 외부 치형부(1a)의 중심이 자석(7)의 자화 부분의 중심(S극의 중심)과 정합하도록, 자석(7)에는 도면에서 반시계 방향으로 회전력이 발생한다. 이와 동시에, 제2 외부 치형부(1b)가 자석(7)의 N극에 대향하도록, 도면에서 반시계 방향으로 회전력이 발생하고, 또한, 제3 외부 치형부(1c)가 자석(7)의 N극에 대향하도록, 도면에서 반시계 방향으로 회전력이 발생한다. 여기서, 제2 코일(4)은 역방향으로 통전 유지된다. 따라서, 제4 외부 치형부(1f)의 중심이 자석(7)의 자화 부분의 중심(N극의 중심)과 정합하도록, 자석(7)에는 도면에서 반시계 방향으로 회전력이 발생한다. 그 결과, 자석(7)은 도 7에 도시된 상태에서 반시계 방향으로 회전하기 시작한다.

자석(7)이 도 7의 상태에서 반시계 방향으로 대략 15°만큼 회전한 이후에, 제4 외부 치형부(1f)의 중심은 자석(7)의 자화 부분의 중심(N극의 중심)과 정합한다. 제5 외부 치형부(1g)와 제6 외부 치형부(1h)는 여전히 자석(7)의 S극에 대향한다. 이 상태에서, 제1 외부 치형부(1a)의 중심은 자석(7)의 자화 부분의 경계(S극과 N극간의 경계)와 정합한다. 이 상태에서, 반시계 방향으로의 회전력이 더욱 발생하게 된다. 따라서, 자석이 상기 상태로부터 반시계 방향으로 대략 15° 만큼 더욱 회전(도 7에 도시된 상태에서 반시계 방향으로 대략 30° 만큼 회전)하면, 양 코일의 회전력은 평형을 이룬다. 자석은 상기 위치에 있게 된다. 이것은 도 8에 도시된 상태이다. 이 때, S극으로 여자된 제2 외부 치형부(1b)와 제3 외부 치형부(1c)는 자석(7)의 N극에 대향하며, N극으로 여자된 제5 외부 치형부(1g)와 제6 외부 치형부(1h)는 자석(7)의 S극에 대향한다.

전술한 바와 같이, 제1 실시예에 따르면, 제1 코일(2)에 의하여 발생된 자속은 제1 외부 자극 부분과 제1 내부 자극 부분 사이에서 자석(7)을 가로지르며, 제2 코일(4)에 의하여 발생된 자속은 제3 외부 자극 부분과 제2 내부 자극 부분 사이에서 자석(7)을 가로지른다. 따라서, 자속은 자석(7)에 효과적으로 작용하게 될 수 있다. 그 결과, 모터 출력은 증진할 수 있다. 또한, 제1 코일(2)에 의하여 발생된 자속 역시 제2 외부 자극 부분에 작용하며, 제2 코일(4)에 의하여 발생된 자속 역시 제4 외부 자극 부분에 작용하여, 부가적인 모터 출력의 증진을 야기한다. 게다가, 자석의 외주면에 대향하는 외부 자극은 모터의 외경을 증가시키지 않고 수적으로 증가될 수 있다. 그러므로, 회전 균형이 향상되어, 정숙 효과를 개선한다.

또한, 제1 외부 자극 부분으로서 제1 외부 치형부(1a)와 제3 외부 자극 부분으로서의 제4 외부 치형부(1f)는 회전축(8)과 평행한 방향으로 연장하는 빗살 부분으로 형성된다. 따라서, 모터 샤프트와 직각 방향의 치수는 최소로 억제될 수 있다. 또한, 제1 코일(2) 및 제2 코일(4)의 조립을 용이하게 수행할 수 있는 구조를 구현할 수 있다.

또한, 제1 외부 자극 부분으로서의 제1 외부 치형부(1a) 및 제2 외부 자극 부분을 형성하는 제2 외부 치형부(1b)와 제3 외부 치형부(1c), 그리고 제3 외부 자극 부분으로서의 제4 외부 치형부(1f) 및 제4 외부 자극 부분을 형성하는 제5 외부 치형부(1g)와 제6 외부 치형부(1h)는 각각 상이한 각도 범위에서 동일한 자석(7)에 대향하도록 구성된다. 그러므로, 자석(7)은 축방향으로 짧게 구성될 수 있으므로, 축방향과 평행한 방향으로의 길이 관점에서 짧은 모터를 가능케 한다.

보다 구체적으로 설명하면, 제1 코일(2), 제1 외부 자극 부분 및 제2 외부 자극 부분, 그리고 제1 내부 자극 부분으로 구성된 자기 회로에서 발생된 자속과, 제2 코일(4), 제3 외부 자극 부분 및 제4 외부 자극 부분, 그리고 제2 내부 자극 부분으로 구성된 자기 회로에서 발생된 자속은 동일한 자석 부분에 작용하는 구조를 제공한다. 자석(7)의 회전에 기인하여, 자기 회로 각각은 자석(7)의 동일한 원주면에 작용하며, 자석(7)의 동일한 부분을 이용한다. 자석(7)의 동일한 부분을 사용하기 때문에, 자화 등의 편차에 기인한 악영향에 민감하지 않으며 안정된 성능을 갖는 모터를 제공할 수 있다.

또한, 제1 외부 자극 부분, 제2 외부 자극 부분, 제3 외부 자극 부분 및 제4 외부 자극 부분을 동일한 부재를 사용하여 형성하기 때문에, 상호 위치에서의 에러가 낮게 억제될 수 있다. 또한, 필요한 부품의 수가 적으며, 그 구조가 간단하고, 가격을 절감시킨 모터를 제공할 수 있다.

또한, 자석(7)의 외주면 상의 다수의 자극이 N극으로 설정되면, 제1 외부 치형부(1a)는 제4 외부 치형부(1f)로부터 (180/n)° 위상 만큼 변위되도록 형성된다. 따라서, 자석(7)은 통전 방향을 제1 코일(2) 및 제2 코일(4)로 상이한 타이밍으로 순차적으로 절환시킴으로써 통전 상태에 대응하는 위치로 회전할 수 있다. 따라서, 모터는 양방향 회전을 가능케 하는 스텝핑 모터로서 작용하도록 구성될 수 있다.

도 9는 제1 실시예에서의 모터가 렌즈 배럴 베이스판에 배치된 상태를 도시하는 평면도이다.

모터(M)가 원통형 렌즈 배럴 베이스판(12)에 배치된 상태에서, 모터(M)의 회전축은 광축 Z와 평행하게 배열된다. 또한, 배열은, 회전자의 회전축 중심을 정점으로 취한 상태에서, 제1 외부 자극 부분[제1 외부 치형부(1a)]과 제2 외부 자극 부분[제4 외부 치형부(1f)]으로 형성된 각도 θ가 도 9에 도시된 바와 같이 회전자의 회전축 중심에 대하여 광축 Z 측 상에 있도록 제공된다. 또한, 이 상태에서, 제1 외부 치형부(1a)와 제4 외부 치형부(1f)는 광축 Z으로부터 동일한 거리를 갖도록 배열된다. 상기 배열에 기초하여, 모터(M)는 렌즈 배럴 베이스판(12)의 원통형 형상을 따라 배열된다. 따라서, 도 22에서 D3의 치수는 매우 작은 렌즈 배럴 베이스판을 가능케 하기 위하여 소형으로 제조될 수 있으며, 또한, 광축 방향으로의 돌 출부가 작게 된다.

도 10은 개방량 조정장치의 분해 사시도이다. 제1 실시예에서의 모터(M)를 개방량 조정부재를 구동하는데 사용한다.

참조부호 13은 중심에 개구부(13a)가 형성된 링형 베이스판을 지시한다. 참조부호 14는 구동 레버를 지시하는 것으로, 구멍 부분(14a)에는 제1 실시예의 모터(M)의 출력축 부분이 끼워지고, 레버는 억지끼워맞춤, 접착 등에 의하여 고정된다. 참조부호 15는 구동 전달 링을 지시하는 것으로, 개구 부분(15a)에는 베이스판(13)의 끼워맞춤부(13b)가 끼워지고, 링은 베이스판(13)에 회전 가능하게 부착된다. 모터(M)는 공지된 방식(예를 들면, 접착 또는 기계 나사 스톱)으로 베이스판(13) 상에 고정된다. 이 때, 베어링(11)이 부착 구멍 부분(13i)에 끼워지고, 모터(M)는 위치 고정된다. 또한, 구동 레버(14)는 모터(M)에 고정되는 반면, 베이스판(13)은 그 사이에 개재된다. 구동 레버(14)에 마련된 돌출부(14b)가 구동 전동 링(15) 내부의 U형 홈 부분(15b)에 끼워지고, 따라서, 구동 레버(14)는 링(15)과 협력하여 구동된다.

참조부호 16, 17, 18, 19, 20 및 21은 다이어프램 블레이드를 지시하는 것으로, 상기 다이어프램 블레이드는 개방량 조정 부재로서 작용하며, 샤프트 구멍(16a, 17a, 18a, 19a, 20a, 21a)이 각각 마련된다. 샤프트 구멍에는 베이스판(13)에 형성된 각각의 돌출부(13c, 13d, 13e, 13f, 13g, 13h)가 회전 가능하게 끼워진다. 또한, 다이어프램 블레이드(16 내지 21)에는 각각 캠 홈(16b, 17b, 18b, 19b, 20b, 21b)이 형성된다. 이러한 캠 홈에는 구동 전동 링(15)에 형성된 각각의 돌출부(15c, 15d, 15e, 15f, 15g, 15h)에 미끄럼 이동 가능하게 끼워진다. 참조부호 22는 그 중심에 개구 부분(22a)이 마련된 블레이드 가압판을 지시한다. 블레이드 가압판(22)은, 다이어프램 블레이드(16 내지 21) 및 구동 전동 링(15)이 그 사이에 개재된 상태에서, 베이스판(13)에 고정되며, 다이어프램 블레이드(16 내지 21) 및 구동 전동 링(15)을 회전 가능하게 보유하며 그것이 광축 방향으로 미끄러지는 것을 방지하는 기능을 수행한다.

모터(M)가 회전하면, 회전축(8)에 고정된 구동 레버(14)는 일체로 회전한다. 구동 전동 링(15)은 또한 이것과 협력하여 회전한다. 그 결과, 다이어프램 블레이드(16 내지 21) 각각은 샤프트 구멍(16a 내지 21a)을 중심으로 회전한다. 따라서, 베이스판(13)의 개구 부분(13a)에서 통과하는 광량은 변화한다.

또한, 도 10에 도시된 개방량 조정 장치에서, 모터(M)의 회전축은 광축과 평행하게 배열되며, 게다가, 개방량 조정 장치는, 회전자의 회전 중심을 정점으로 취한 상태에서, 제1 외부 자극 부분[제1 외부 치형부(1a)]과 제2 외부 자극 부분[제4 외부 치형부(1f)]으로 형성된 각도 θ가 도 9에 도시된 바와 같이 회전자의 회전 중심에 대하여 광축 Z 측 상에 있도록 배열된다. 이러한 배열은 도 22의 D3 치수를 작게 만들 수 있게 한다. 따라서, 외경을 증가시키지 않고 개방량 조정 장치를 초소형화할 수 있다. 또한, 모터(M)는 회전축의 방향으로 길이가 단축된다. 그러므로, 다른 렌즈 및 구조를 방해하지 않고 광축 방향으로 소형 돌출부를 갖는 개방량 조정 장치를 제공할 수 있다.

제1 실시예에서, 모터(M)를 사용하여 다이어프램 블레이드를 구동하기 위한 액츄에이터로서 사용하지만, 예를 들면, 렌즈 구동용의 캠 실린더 등을 회전시키기 위한 다른 용례에 사용할 수도 있다. 따라서, 상기 모터는 고출력, 작은 직경 및 축방향 길이가 짧은 장점을 갖는 구동 장치로서 유용하다.

실시예 2

도 11 내지 도 16은 본 발명의 제2 실시예에 따른 도면으로, 도 11은 모터의 분해 사시도이며, 도 12는 도 11에 도시된 모터의 코일과 회전자 샤프트를 따라 취한, 축방향과 평행한 표면을 따라 취한 단면도이다.

도 11 및 도 12에 있어서, 참조부호 31은 연성 자성 재료로 구성된 고정자를 지시하며, 그 고정자는 제1 외부 치형부(31a), 제2 외부 치형부(31b) 및 제3 외부 치형부(31c)를 갖는다. 제1 외부 치형부(31a)는 제1 외부 자극 부분을 형성하며, 제2 외부 치형부(31b) 및 제3 외부 치형부(31c)는 제2 외부 자극 부분을 형성한다. 참조부호 31d는 제1 내부 치형부를 지시하며, 참조부호 31e는 제5 외부 치형부를 지시하고, 참조부호 31f는 제6 외부 치형부를 지시한다. 제4 외부 치형부(31d)는 제3 외부 자극 부분을 형성하며, 제5 외부 치형부(31e) 및 제6 외부 치형부(31f)는 제4 외부 자극 부분을 형성한다. 참조부호 31g는 편평한 플레이트부를 지시하는 것으로, 이 플레이트부는 제1 외부 치형부(31a), 제2 외부 치형부(31b), 제3 외부 치형부(31c), 제4 외부 치형부(31d), 제5 외부 치형부(31e) 및 제6 외부 치형부(31f)의 단부 각각에 결합한다. 참조부호 31h는 후술된 베어링(40)에 부착되는 베어링 부착부를 지시한다.

제1 외부 치형부(31a), 제2 외부 치형부(31b), 제3 외부 치형부(31c), 제4 외부 치형부(31d), 제5 외부 치형부(31e) 및 제6 외부 치형부(31f) 각각은 후술한 회전자 샤프트(37)와 평행한 방향으로 연장하는 빗살(comb-tooth) 형상으로 구성된다.

제2 실시예의 고정자(31)는 일본 특개평09-331666호(미국 특허 제5,831,356호)에 개시된 상기 고정자와 상이하다. 제1 외부 자극 부분, 제2 외부 자극 부분, 제3 외부 자극 부분 및 제4 외부 자극 부분은 일체로 구성된다. 따라서, 제1 외부 자극 부분, 제2 외부 자극 부분, 제3 외부 자극 부분 및 제4 외부 자극 부분 사이에서 상호간의 에러가 감소한다. 그 결과, 조립에 기인한 모터의 성능 편차를 최소로 억제할 수 있다.

참조부호 32는 제1 코일을 지시하며, 참조부호 33은 제1 코일(32)이 둘레에 권취된 제1 보빈을 지시한다. 제1 보빈(33)에 고정된 상태에서, 제1 코일(32)은 고정자(31)의 제1 외부 치형부(31a)가 내주변에 배열되도록 고정된다. 이 상태에서, 제2 외부 치형부(31b) 및 제3 외부 치형부(31c)는 제1 코일(32)의 외주면에 인접한다. 제1 코일(32)에 대한 통전을 통해, 제1 외부 치형부(31a), 제2 외부 치형부(31b) 및 제3 외부 치형부(31c)는 여자된다. 이 상태에서, 제1 외부 치형부(31a)는 제2 외부 치형부(31b)와 제3 외부 치형부(31c)가 여자되는 자극과 상이한 자극으로 여자된다. 즉, 제1 외부 자극 부분 및 제2 외부 자극 부분 각각은 상호 상이한 극성으로 여자된다.

참조부호 34는 제2 코일을 지시하며, 참조부호 35는 제2 코일(34)이 둘레에 권취된 제2 보빈을 지시한다. 제2 보빈(35)에 고정된 상태에서, 제2 코일(34)은 고정자(31)의 제4 외부 치형부(31d)가 내주변에 배열되도록 고정된다. 이 상태에서, 제5 외부 치형부(31e) 및 제6 외부 치형부(31f)는 제1 코일(34)의 외주면에 인접한다. 제2 코일(34)에 대한 통전을 통해, 제4 외부 치형부(31d), 제5 외부 치형부(31e) 및 제6 외부 치형부(31f)는 여자된다. 이 상태에서, 제4 외부 치형부(31d)는 제5 외부 치형부(31e)와 제6 외부 치형부(31f)가 여자되는 자극과 상이한 자극으로 여자된다. 즉, 제3 외부 자극 부분 및 제4 외부 자극 부분 각각은 상호 상이한 극성으로 여자된다.

제1 코일(32) 및 제2 코일(34)은 고정자(31)의 편평한 플레이트부(31g)의 평면 상에서 상호 인접하도록 배열된다. 그러므로, 모터는 축방향 길이가 단축되도록 구성될 수 있다.

참조부호 36은 연성 자성 재료로 구성된 원통형 자석을 지시한다. 참조부호 37은 연성 자성 재료로 구성된 회전자 샤프트를 지시하며, 회전자 샤프트(37)의 제1 원주(圓柱) 부분(37a)의 외주면과 자석(36)의 내주면(36a)이 접착, 억지 끼워맞춤 등에 의하여 상호 부착 고정된다. 이 때, 이러한 고정은 자석(36)의 상부면과 제1 원주 부분(37a)의 상부면이 동일한 표면을 형성하도록 수행된다 (도 12 참조). 회전자 샤프트(37)에는 출력축부(37c)와 보유축부(37d)가 마련되며, 상기 출력축부와 보유축부는 각각 후술된 베어링(40, 39)에 의하여 회전 가능하게 유지된다. 이 때, 회전자 샤프트(37)의 제2 원주 부분(37b)이 제1 코일(32)과 제2 코일(34) 사이에 인접하게 배열된다. 자석(36)과 관련하여, 그 외주면은 원주방향으로 다수개의 부분으로 분할된다. 즉, 이러한 부분은 자극의 개수가 n개(제2 실시예에서 6 분 할, 즉 n = 6)인 S극과 N극으로 교대로 자화된다. 자석(36)은 사출 성형 등으로 형성된 플라스틱 자석 재료로 제조된다. 따라서, 원통형상의 반경방향 두께를 극히 감소시킬 수 있다. 자석(36)의 내주면은 외주면의 자화 분포보다 약한 자화 분포를 가질 수 있거나, 전혀 자화되지 않을 수도 있다. 별법으로서, 내주면은 외주면에 대하여 반대 자극으로 자화될 수도 있다. 즉, 외주면의 일부가 S극으로 자화되는 경우에, 그 부분에 대응하는 내주면의 일부는 N극으로 자화된다.

제1 외부 치형부(31a), 제2 외부 치형부(31b), 제3 외부 치형부(31c), 제4 외부 치형부(31d), 제5 외부 치형부(31e) 및 제6 외부 치형부(31f)는 소정의 간극을 두고 자석(36)의 외주면을 향하도록 배치된다.

제1 외부 자극 부분(31a)을 향하는 제1 원주 부분(37a)의 부분과, 제1 코일(32)의 외주면에 인접한 제2 원주 부분(37b)의 부분은 제1 내부 자극 부분을 형성한다. 이와 유사하게, 제3 외부 자극 부분(31d)을 향하는 제1 원주 부분(37a)의 부분과, 제2 코일(34)의 외주면에 인접한 제2 원주 부분(37b)의 부분은 제2 내부 자극 부분을 형성한다.

제1 외부 자극 부분[제1 외부 치형부(31a)]과 제1 내부 자극 부분[제1 외부 자극 부분(31a)을 향하는 제1 원주 부분(37a)의 부분과, 제1 코일(32)의 외주면에 인접한 제2 원주 부분(37b)의 부분]은 제1 코일(32)에 대한 통전을 수행함으로써 여자된다. 자석(36)을 가로지르는 자속이 자극 사이에서 발생하며, 자석(36)에 효과적으로 작용한다. 이 상태에서, 제1 외부 자극 부분과 제1 내부 자극 부분은 대향 자극으로 여자된다. 이와 유사하게, 제3 외부 자극 부분[제4 외부 치형부 (31d)]과 제2 내부 자극 부분[제3 외부 자극 부분(31d)을 향하는 제1 원주 부분(37a)의 부분과, 제2 코일(34)의 외주면에 인접한 제2 원주 부분(37b)의 부분]은 제2 코일(34)에 대한 통전을 수행함으로써 여자된다. 자석(36)을 가로지르는 자속이 자극 사이에 발생하며, 자석(36)에 효과적으로 작용한다. 이 때, 제2 외부 자극 부분과 제2 내부 자극 부분은 대향 자극으로 여자된다.

또한, 자석(36)은 전술한 바와 같이 사출 성형 등으로 형성된 원통형 플라스틱 자석 재료로 구성된다. 따라서, 원통형상의 반경방향 두께를 극히 감소시킬 수 있다. 또한, 자석(36)의 내주면에 대향하면서 내부 자극 부분을 형성하는 제1 원주 부분(37a)에는 자석(36)의 내주면에 대하여 간극이 마련될 필요가 없다. 그러므로, 제1 외부 치형부(31a)와 제1 원주 부분(37a) 간의 거리 및 제4 외부 치형부(31d)와 제1 원주 부분(37a) 간의 거리를 극히 단축시킬 수 있다. 그 결과, 제1 코일(32), 제1 외부 자극 부분, 그리고 제1 내부 자극 부분을 구비하는 자기 회로의 자기 저항 및 제2 코일(34), 제2 외부 자극 부분, 그리고 제2 내부 자극 부분을 구비하는 자기 회로의 자기 저항을 작게 만들 수 있다. 따라서, 모터의 출력을 증가시킬 수 있다.

또한, 제2 외부 자극 부분[제2 외부 치형부(31b)와 제3 외부 치형부(31c)]은 제1 코일(32)에 대한 통전을 수행함으로써 여자된다. 또한, 자속이 자극(즉, 제1 외부 자극 부분과 제2 외부 자극 부분) 사이에서 발생하며, 제2 외부 자극 부분은 이 부분에 대향하는 자석(36)에 작용한다. 이와 유사하게, 제4 외부 자극 부분[제5 외부 치형부(31e)와 제6 외부 치형부(31f)]은 또한 제2 코일(34)에 대한 통전을 수행함으로써 여자된다. 또한, 자속이 자극(즉, 제3 외부 자극 부분과 제4 외부 자극 부분) 사이에서 발생하며, 제4 외부 자극 부분은 이 부분에 대향하는 자석(36)에 작용한다. 즉, 자극(제1 외부 자극 부분과 제1 내부 자극 부분) 사이에서 발생된 자속은 자석(36)을 가로질러 그 자석에 효과적으로 작용하며, 자극(제1 외부 자극 부분과 제2 외부 자극 부분) 사이에서 발생된 자속은 자석(36)에 인접하여 그 자석에 보조 방식으로 작용한다. 이와 유사하게, 자극(제3 외부 자극 부분과 제2 내부 자극 부분) 사이에서 발생된 자속은 자석(36)을 가로질러 그 자석에 효과적으로 작용하며, 자극(제3 외부 자극 부분과 제4 외부 자극 부분) 사이에서 발생된 자속은 자석(36)에 인접하여 그 자석에 보조 방식으로 작용한다. 그러므로, 적은 전류로 다량의 자속을 발생시킬 수 있으므로, 모터 출력의 증가, 저전력 소모 및 코일의 소형화를 획득할 수 있다.

또한, 자석(36)의 내경부에는 회전자 샤프트(37)가 충전된다. 따라서, 자석의 기계적 강도는 일본 특개평09-331666호(미국 특허 제5,831,356호)에 개시된 모터의 그것보다 크다.

또한, 상기 일본 특개평09-331666호(미국 특허 제5,831,356호)에 개시된 모터에서, 자석의 외경부와 외부 자극 부분 사이의 간극을 높은 정밀도로 유지하면서 조립을 수행할 필요가 있다. 게다가, 자석의 내경부에 대향하여 배치된 내부 자극 부분은 자석에 대하여 소정의 간극으로 배치될 필요가 있다. 그 간극은 부품 정밀도에서의 편차와 낮은 조립 정밀도가 존재하는 경우에 확보될 수 없으므로, 내부 자극 부분이 자석과 접촉하는 것과 같은 손상이 발생할 가능성이 높다. 그러나, 본 발명의 제2 실시예에서, 자석(36)의 외경부 간극이 관리되는 것을 필요로 할 뿐이므로, 용이하게 조립할 수 있다. 또한, 종래의 예에서, 내부 자극 부분은 출력축으로 자석과 연결하는 부분과 접촉하지 않도록 배열될 필요가 있으므로, 따라서, 내부 자극 부분이 자석에 대향하는 축방향 길이를 충분히 길게할 수 없다. 이와 반대로, 제2 실시예에서, 출력축은 또한 내부 자극 부분으로 작용한다. 따라서, 내부 자극 부분이 자석(36)에 대향하는 축방향 길이를 충분히 길게 확보할 수 있다. 따라서, 제1 외부 자극 부분, 제2 외부 자극 부분, 제3 외부 자극 부분, 제4 외부 자극 부분 및 자석(36)을 효과적으로 이용할 수 있으므로, 모터 출력을 증가시킬 수 있다.

제1 외부 치형부(31a)와 제4 외부 치형부(31d) 각각은 모터 샤프트와 평행한 방향으로 연장하는 빗살형으로 구성되며, 따라서, 모터의 최대 외경(도 13에서 L1)은 최소로 억제될 수 있다. 예를 들면, 외부 자극 부분이 자석의 반경방향으로 연장하는 요크 플레이트로 구성되면, 자석은 평면 구성을 갖는 것이 필요하며, 또한 코일이 반경방향으로 권취될 수 있다. 그 결과, 심지어 축방향 길이가 짧더라도 모터의 최대 외경은 증가한다. 제2 실시예에서 모터의 최대 외경 L1은 자석(36), 제1 외부 치형부(31a) 및 제4 외부 치형부(31d)의 두께 및 제1 코일(32)과 제2 코일(34)의 권선폭에 의해 결정된다. 게다가, 제1 외부 치형부(31a) 및 제4 외부 치형부(31f) 각각은 모터 샤프트와 평행한 방향으로 연장하는 빗살로 구성된다. 그러므로, 제1 코일(32), 제2 코일(34), 제3 코일(34) 및 자석(36)에 고정된 회전자 샤프트(37) 모두는 일방향으로 조립될 수 있으므로, 조립 작업성을 향상시킨다.

참조부호 38은 커버를 지시하는바, 이 커버는, 고정자(31)의 제1 외부 치형부(31a)의 선단부에 마련된 돌출부(31i)가 끼워맞춤 구멍(38b)에 끼워지고, 제4 외부 치형부(31d)의 선단부에 마련된 돌출부(31j)가 끼워맞춤 구멍(38c)에 끼워지도록 배치되어 있다. 커버(38)는 제1 외부 치형부(31a), 제2 외부 치형부(31b), 제3 외부 치형부(31c), 제4 외부 치형부(31d), 제5 외부 치형부(31e) 및 제6 외부 치형부(31f)의 선단이 커버(38)의 배면과 맞닿는 상태로 고정자(31)에 고정된다. 또한, 참조부호 38a는 베어링 부착부를 지시하며, 베어링(39)은 코킹, 접착 등에 의하여 상기 베어링 부착부에 고정된다. 베어링(39)은 회전자 샤프트(37)를 회전 가능하게 보유하기 위하여 회전자 샤프트(37)의 보유축부(37d)에 느슨하게 끼워진다. 베어링(39, 40)은 회전자 샤프트(37)를 회전 가능하게 보유하며, 또한 커버(38)가 고정자(31)에 고정된 상태에서 회전자 샤프트(37)의 이동을 소정 범위 내에서 조절한다. 이 상태에서, 회전자 샤프트(37)에 고정된 자석(36)의 경우, 상기 자석(36)의 외주면과, 제1 외부 치형부(31a), 제2 외부 치형부(31b), 제3 외부 치형부(31c), 제4 외부 치형부(31d), 제5 외부 치형부(31e) 및 제6 외부 치형부(31f) 사이에 소정의 간극, 자석(36)의 상부면과 커버(38) 사이에 소정의 간극을 확보한다. 그리고, 자석(36)의 하부면과 제1 보빈(33) 및 제2 보빈(34) 사이에 소정의 간극을 확보한다. 따라서, 자석(36)은 제1 코일(32) 및 제2 코일(34)에 대하여 축방향으로 인접하게 배열되며, 제1 코일(32) 및 제2 코일(34)은 축방향에 대하여 직각인 평면 상에서 상호 인접한다. 그러므로, 축방향 길이가 짧은 모터가 제공될 수 있다.

도 13은 자석(36) 및 고정자(31) 간의 위치 관계를 도시하는 단면도이다. 도 13으로부터 명백한 바와 같이, 자석(36)의 외주면과 내주면은 원주방향으로 다수개의 부분으로 균일하게 분할되며(제2 실시예에서 6 분할), 상기 부분은 자화 부분을 형성하기 위하여 S극과 N극으로 교대로 자화된다. 외주면이 S극을 가지면, 대응하는 내주면은 N극을 갖는다. 이와 반대로, 외주면이 N극을 가지면, 대응하는 내주면은 S극을 갖는다.

여기서, 자석(36)과 외부 자극 부분 간의 위치 관계를 설명하기로 한다.

제1 외부 치형부(31a)와 제4 외부 치형부(31d)는, 자석(36)의 회전 중심이 정점으로 선택되면, θ도의 위상만큼 상호 변위된 위치에 배열된다. 상기 θ도는 (180° - 180°/n)이며, 여기서 n은 자화된 부분의 개수를 나타낸다. 제2 실시예에서, θ도는 n이 6으로 설정되기 때문에 150°이다. (180° - 180°/n)을 θ도로서 적용하면, 도 13에서 L2의 치수는 매우 작은 값으로 설정될 수 있다.

제1 외부 치형부(31a) 및 제4 외부 치형부(31d)는 자석(36)의 자화 위상에 대하여 제2 실시예에서 (180/n)°, 즉 30° 만큼 상호 변위되도록 배열되는 것으로 충분하다. 자석(36)의 회전 중심을 정점으로 취한 상태에서 제1 외부 치형부(31a)와 제4 외부 치형부(31d)에 의하여 설정된 각도 θ를 (B × 360/n - 180/n)의 식으로 나타낼 수 있다. B는 n보다 크지 않은 양의 정수인 것에 주목하여야 한다. 자석(36)의 회전 중심을 정점으로 취한 상태에서 제1 외부 치형부(31a)와 제4 외부 치형부(31d)에 의하여 설정된 각도 θ는 30°, 90°, 150°, 210°, 270° 및 330°중 어느 하나일 수 있다. 그러나, 30° 및 330°의 경우에, 제1 코일(32)과 제2 코일(34)은 배치되기에 곤란하다. 게다가, 90° 및 270°의 경우에, 자석(36)의 자력과 전자기력의 위치는 불균형하게 된다. 따라서, 자석(36)의 회전 시에 진동이 발생하기 쉬우며, L2의 치수는 감소될 수 없다. L2의 치수를 작게 만들기 위하여, 방정식 B = n/2를 설정하고, 즉 B = 3을 적용하고, θ도를 (180° - 180°/n), 즉 150°로 설정하면 충분하다. 이 상태에서, 자석(36)의 자력과 전자기력의 위치는 거의 좌우 양측으로 대칭인 상태가 되며, 진동 발생은 최소로 억제된다. 게다가, 제2 외부 자극 부분을 형성하는 제2 외부 치형부(31b)와 제3 외부 치형부(31c) 및 제4 외부 자극 부분을 형성하는 제5 외부 치형부(31e)와 제6 외부 치형부(31f)는 각각 자석의 외주면 상의 상이한 위치에 대향하도록 배열된다. 그 결과, 자석(36)의 회전 평형을 더욱 개선시킬 수 있다.

자석(36)의 회전 중심을 기준으로 선택하면, 제1 외부 자극 부분으로 작용하는 제1 외부 치형부(31a)와 제2 외부 자극 부분의 일부로서 작용하는 제2 외부 치형부(31b)는, 자석(36)에 대향하는 부분의 중심 각각이 α 각도의 위상으로 상호 변위되도록, 배열된다. 상기 α 각도가 360/n으로 설정되면, 자석(36)에 대한 제1 외부 치형부(31a)의 대향부 중심과 대향하는 극성은 자석(36)에 대한 제2 외부 치형부(31b)의 대향부 중심과 대향하는 극성과 상이하다. 즉, 제1 코일(32)의 외주면에 대하여 인접하게 배열된 제2 외부 치형부(31b) 및 제1 코일(32)의 내주변에 대하여 배열된 제1 외부 치형부(31a)는 상호 상이한 극성으로 여자된다. 따라서, 제2 외부 치형부(31b)는 외부 자극 부분으로서 자석(36)에 효과적으로 작용한다. 여기서, 제2 외부 치형부(31b)의 대향부는 소정의 폭을 갖고 있다. 따라서, 상기 효과는 α 각도가 어느 정도의 범위를 갖고 있더라도 유지된다. 그러므로, 제2 외부 치형부(31b)는 상기 α 각도가 (270/n) ≤ α ≤ (450/n)의 범위를 갖도록 설정되는 경우에 외부 자극 부분으로서 자석(36)에 효과적으로 작용한다.

이와 유사하게, 자석(36)의 회전 중심을 기준으로 선택하면, 제3 외부 자극 부분으로 작용하는 제4 외부 치형부(31d)와 제4 외부 자극 부분의 일부로서 작용하는 제5 외부 치형부(31e)는, 자석(36)에 대향하는 부분의 중심 각각이 α 각도의 위상으로 상호 변위되도록, 배열된다. 따라서, 제5 외부 치형부(31e)는 외부 자극 부분으로서 자석(36)에 효과적으로 작용한다. 또한, 자석(36)의 회전 중심을 기준으로 선택하면, 제1 외부 자극 부분으로 작용하는 제1 외부 치형부(31a)와 제2 외부 자극 부분의 일부로서 작용하는 제3 외부 치형부(31c)는, 자석(36)에 대향하는 부분의 중심 각각이 β 각도의 위상으로 상호 변위되도록, 배열된다. 상기 β 각도가 360/n으로 설정되면, 자석(36)에 대한 제1 외부 치형부(31a)의 대향부 중심과 대향하는 극성은 자석(36)에 대한 제3 외부 치형부(31c)의 대향부 중심과 대향하는 극성과 상이하다. 즉, 제1 코일(32)의 외주면에 대하여 인접하게 배열된 제3 외부 치형부(31c) 및 제1 코일(32)의 내주면에 대하여 배열된 제1 외부 치형부(31a)는 상호 상이한 극성으로 여자된다. 따라서, 제3 외부 치형부(31c)는 외부 자극 부분으로서 자석(36)에 효과적으로 작용한다. 여기서, 제3 외부 치형부(31c)의 대향부는 소정의 폭을 갖고 있다. 따라서, 상기 효과는 β 각도가 어느 정도의 범위를 갖고 있더라도 유지된다. 그러므로, 제3 외부 치형부(31c)는 상기 β 각도가 (270/n) ≤ β ≤ (450/n)의 범위를 갖도록 설정되는 경우에 외부 자극 부분으로서 자석(36)에 효과적으로 작용한다.

이와 유사하게, 자석(36)의 회전 중심을 기준으로 선택하면, 제3 외부 자극 부분으로 작용하는 제4 외부 치형부(31d)와 제4 외부 자극 부분의 일부로서 작용하는 제6 외부 치형부(31f)는, 자석(36)에 대향하는 부분의 중심 각각이 β 각도의 위상으로 상호 변위되도록, 배열된다. 제6 외부 치형부(31f)는 외부 자극 부분으로서 자석(36)에 효과적으로 작용한다. 제2 실시예에서 n = 6으로 설정하기 때문에, α도와 β도 각각은 45° 보다 작지 않고 또한 75° 보다 크지 않게 설정되는 것으로 충분하다. 게다가, α도와 β도는 동일한 것이 가장 바람직하지만, 구동 방법에 따라 동일하지 않을 수도 있다(α도와 β도는 1-2상 여자 구동에서 스텝 정밀도의 관점에서 동일한 것이 바람직하지만, 2상 여자 구동에서 불편하지 않고 다소 상이하게 될 수도 있다).

전술한 구조에 따르면, 제1 외부 자극 부분으로서의 제1 외부 치형부(31a) 및 제2 외부 자극 부분을 형성하는 제2 외부 치형부(31b)와 제3 외부 치형부(31c), 그리고 제3 외부 자극 부분으로서의 제4 외부 치형부(31d) 및 제4 외부 자극 부분을 형성하는 제5 외부 치형부(31e)와 제6 외부 치형부(31f)는 각각 상이한 각도 범위에서 동일한 자석(36)에 대향하도록 구성된다. 그러므로, 자석(36)은 축방향으로 짧게 구성될 수 있으므로, 축방향과 평행한 방향으로의 길이 관점에서 짧은 모터를 가능케 한다.

전술한 구조의 주요 특징으로서, 자석(36)의 외주면의 일부에 주목하면, 자석(36)이 회전하면, 제1 코일(32)에 의하여 여자되는 제1 외부 자극 부분과 제2 외부 자극 부분 사이에 형성된 자속 및 제2 코일(34)에 의하여 여자되는 제3 외부 자극 부분과 제4 외부 자극 부분 사이에 형성된 자속이 자석(36)의 일부 상에 교대로 작용한다. 외부 자극 부분은 자속을 자석(36)의 동일한 부분에 작용시킨다. 따라서, 자화에서의 편차 등에 기인한 악영향에 민감하지 않으며 안정된 성능을 갖는 모터를 제공할 수 있다.

다음, 제2 실시예에 따른 스텝핑 모터의 작동을 도 13 내지 도 16을 참조하여 설명하기로 한다.

도 13에 도시된 모터에서, 제1 코일(32)은, 고정자(31)의 제1 외부 치형부(31a)가 N극으로 여자되고, 제2 외부 치형부(31b)와 제3 외부 치형부(31c)가 S극으로 여자되며, 제1 내부 자극 부분[제1 외부 치형부(31a)에 대향하는 제1 원주 부분(37a) 및 제2 원주 부분(37b)의 부분]이 S극으로 여자되는 방식으로 여자를 수행하도록 통전된다. 또한, 제2 코일(34)은, 제4 외부 치형부(31d)가 N극으로 여자되고, 제5 외부 치형부(31e)와 제6 외부 치형부(31f)가 S극으로 여자되며, 제2 내부 자극 부분[제4 외부 치형부(31d)에 대향하는 제1 원주 부분(37a) 및 제2 원주 부분(37b)의 부분]이 S극으로 여자되는 방식으로 여자를 수행하도록 통전된다.

도 13의 상태에서, 제1 코일(32)에 대한 통전 방향만이 역전되고, 제1 외부 치형부(31a)가 S극으로 여자되고, 제2 외부 치형부(31b)와 제3 외부 치형부(31c)가 N극으로 여자되며, 제1 내부 자극 부분[제1 외부 치형부(31a)에 대향하는 제1 원주 부분(37a) 및 제2 원주 부분(37b)의 부분]이 N극으로 여자되는 방식으로 여자를 수행한다. 그 결과, 자석(36)은 도 14에 도시된 바와 같이 반시계 방향으로 30° 만큼 회전된다.

도 14의 상태에서, 제2 코일(34)에 대한 통전 방향만이 역전되고, 제4 외부 치형부(31d)가 S극으로 여자되고, 제5 외부 치형부(31e)와 제6 외부 치형부(31f)가 N극으로 여자되며, 제2 내부 자극 부분[제4 외부 치형부(31d)에 대향하는 제1 원주 부분(37a) 및 제2 원주 부분(37b)의 부분]이 N극으로 여자되는 방식으로 여자를 수행한다. 그 결과, 자석(36)은 도 15에 도시된 바와 같이 반시계 방향으로 30° 만큼 회전된다.

도 15의 상태에서, 제1 코일(32)에 대한 통전 방향만이 역전되고, 제1 외부 치형부(31a)가 N극으로 여자되고, 제2 외부 치형부(31b)와 제3 외부 치형부(31c)가 S극으로 여자되며, 제1 내부 자극 부분[제1 외부 치형부(31a)에 대향하는 제1 원 주분(37a) 및 제2 원주 부분(37b)의 부분]이 S극으로 여자되는 방식으로 여자를 수행한다. 그 결과, 자석(36)은 도 16에 도시된 바와 같이 반시계 방향으로 30° 만큼 더욱 회전된다.

그 후, 제1 코일(32) 및 제2 코일(34)에 대한 통전 방향을 순차적으로 절환한다. 따라서, 제1 외부 자극 부분, 제2 외부 자극 부분 및 제3 외부 자극 부분의 여자 절환은 제3 외부 자극 부분과 제4 외부 자극 부분의 그것과 상이한 타이밍으로 수행되며, 그 결과, 자석(36)은 통전 위상에 대응하는 위치로 회전하게 된다.

제2 실시예에서, 자석(36)은 제1 통전 상태, 제2 통전 상태, 제3 통전 상태 및 제4 통전 상태 순서(2상 여자 구동)로 통전 상태를 절환함으로써 회전되는바, 여기서, 제1 통전 상태는 제1 코일(32)에 대한 순방향 통전 및 제2 코일(34)에 대한 순방향 통전으로 규정되며, 제2 통전 상태는 제1 코일(32)에 대한 역방향 통전 및 제2 코일(34)에 대한 순방향 통전으로 규정되고, 제3 통전 상태는 제1 코일(32)에 대한 역방향 통전 및 제2 코일(34)에 대한 역방향 통전으로 규정되며, 제4 통전 상태는 제1 코일(32)에 대한 순방향 통전 및 제2 코일(34)에 대한 역방향 통전으로 규정된다. 그러나, 자석(36)을 제5 통전 상태, 제6 통전 상태, 제7 통전 상태 및 제8 통전 상태 순서(1-2상 여자 구동)로 통전 상태를 절환함으로써 회전될 수 있는바, 여기서, 제5 통전 상태는 제1 코일(32)에 대한 순방향 통전 및 제2 코일(34)에 대한 비통전으로 규정되며, 제6 통전 상태는 제1 코일(32)에 대한 비통전 및 제2 코일(34)에 대한 순방향 통전으로 규정되고, 제7 통전 상태는 제1 코일(32)에 대한 역방향 통전 및 제2 코일(34)에 대한 비통전으로 규정되며, 제8 통전 상태는 제1 코일(32)에 대한 비통전 및 제2 코일(34)에 대한 역방향 통전으로 규정된다.

다음, 제1 외부 자극 부분으로서 자석(36)과 제1 외부 치형부(31a) 사이의 위상 관계, 제2 외부 자극 부분을 형성하는 제2 외부 치형부(31b)와 제3 외부 치형부(31c) 사이의 위상 관계, 제3 외부 자극 부분으로서 자석과 제4 외부 치형부(31d) 사이의 위상 관계, 또는 제4 외부 자극 부분을 형성하는 제5 외부 치형부(31e)와 제6 외부 치형부(31f) 사이의 위상 관계를 설명하기로 한다.

전술한 바와 같이 제1 통전 상태로부터 제2 통전 상태 및 제3 통전 상태를 거쳐 제4 통전 상태로 통전 상태를 절환하면, 여자되는 극성의 절환은 제1 외부 자 극 부분 및 제2 외부 자극 부분에 대하여 그리고 제3 외부 자극 부분 및 제4 외부 자극 부분에 대하여 교대로 수행된다.

도 13에 도시된 바와 같이, 제1 코일(32)에 대하여 순방향 통전을 수행하면, 제1 외부 자극 부분을 N극으로 여자시키고, 제2 외부 자극 부분을 S극으로 여자시킨다. 따라서, 제1 외부 치형부(31a)의 중심이 자석(36)의 자화 부분의 중심(S극의 중심)과 정합하도록, 자석(36)에는 도면에서 시계 방향으로 회전력이 발생한다. 이와 동시에, 제2 코일(34)에도 순방향 통전이 수행되어, 제3 외부 자극 부분을 N극으로 여자시키고, 제4 외부 자극 부분을 S극으로 여자시킨다. 따라서, 제4 외부 치형부(31d)의 중심이 자석(36)의 자화 부분의 중심(S극의 중심)과 정합하도록, 자석(36)에는 도면에서 반시계 방향으로 회전력이 발생한다. 따라서, 자석(36)은 양 코일에 대한 통전 동안 회전력이 평형을 이룬 상태에 있다. 이 상태는 도 13에 도시되어 있다. 양 코일에 대한 통전 양이 상호 동일하면, 제1 외부 치형부(31a)의 중심과 자석(36)의 자화 부분의 중심(S극 중심) 간의 위상차 및 제4 외부 치형부(31d)의 중심과 자석(36)의 자화 부분의 중심(S극 중심) 간의 위상차 모두가 대략 15°이다. 이 상태에서, S극으로 여자된 제2 외부 치형부(31b)는 자석(36)의 N극에 대향하고, S극으로 여자된 제3 외부 치형부(31c)는 자석(36)의 N극에 대향하며, S극으로 여자된 제5 외부 치형부(31e)는 자석(36)의 N극에 대향하고, S극으로 여자된 제6 외부 치형부(31f)는 자석(36)의 N극에 대향한다.

도 13에 도시된 상태에서, 제1 코일(32)에 대하여 역방향 통전을 수행하면, 제1 외부 자극 부분을 S극으로 여자시키고, 제2 외부 자극 부분을 N극으로 여자시 킨다. 따라서, 제1 외부 치형부(31a)의 중심이 자석(36)의 자화 부분의 중심(N극의 중심)과 정합하도록, 자석(36)에는 도면에서 반시계 방향으로 회전력이 발생한다. 이와 동시에, 제2 외부 치형부(31b)가 자석(36)의 S극에 대향하도록, 도면에서 반시계 방향으로 회전력이 발생하고, 또한, 제3 외부 치형부(31c)가 자석(36)의 S극에 대향하도록, 도면에서 반시계 방향으로 회전력이 발생한다. 여기서, 제2 코일(34)은 순방향으로 통전 유지된다. 따라서, 제4 외부 치형부(31d)의 중심이 자석(36)의 자화 부분의 중심(S극의 중심)과 정합하도록, 자석(36)에는 도면에서 반시계 방향으로 회전력이 발생한다. 그 결과, 자석(36)은 도 13에 도시된 상태에서 반시계 방향으로 회전하기 시작한다.

자석이 도 13의 상태에서 반시계 방향으로 대략 15°만큼 회전한 이후에, 제4 외부 치형부(31d)의 중심은 자석(36)의 자화 부분의 중심(S극의 중심)과 정합한다. 제5 외부 치형부(31e)와 제6 외부 치형부(31f)는 여전히 자석(36)의 N극에 대향한다. 이 상태에서, 제1 외부 치형부(31a)의 중심은 자석(36)의 자화 부분의 경계(S극과 N극간의 경계)와 정합한다. 이 상태에서, 반시계 방향으로의 회전력이 더욱 발생하게 된다. 따라서, 자석이 상기 상태로부터 반시계 방향으로 대략 15° 만큼 더욱 회전(도 13에 도시된 상태에서 반시계 방향으로 대략 30° 만큼 회전)하면, 양 코일의 회전력은 평형을 이룬다. 자석은 상기 위치에 있게 된다. 이것은 도 16에 도시된 상태이다. 이 때, N극으로 여자된 제2 외부 치형부(31b)와 제3 외부 치형부(31c)는 자석(36)의 S극에 대향하며, S극으로 여자된 제5 외부 치형부(31e)와 제6 외부 치형부(31f)는 자석(36)의 N극에 대향한다.

도 14에 도시된 상태에서, 제2 코일(34)이 역방향 통전으로 절환되면, 제3 외부 자극 부분을 S극으로 여자시키고, 제4 외부 자극 부분을 N극으로 여자시킨다. 따라서, 제4 외부 치형부(31d)의 중심이 자석(36)의 자화 부분의 중심(N극의 중심)과 정합하도록, 자석(36)에는 도면에서 반시계 방향으로 회전력이 발생한다. 이와 동시에, 제5 외부 치형부(31e)가 자석(36)의 S극에 대향하도록, 도면에서 반시계 방향으로 회전력이 발생하고, 또한, 제6 외부 치형부(31f)가 자석(36)의 S극에 대향하도록, 도면에서 반시계 방향으로 회전력이 발생한다. 여기서, 제1 코일(32)은 역방향으로 통전 유지된다. 따라서, 제1 외부 치형부(31a)의 중심이 자석(36)의 자화 부분의 중심(N극의 중심)과 정합하도록, 자석(36)에는 도면에서 반시계 방향으로 회전력이 발생한다. 그 결과, 자석(36)은 도 14에 도시된 상태에서 반시계 방향으로 회전하기 시작한다.

자석이 도 14의 상태에서 반시계 방향으로 대략 15°만큼 회전한 이후에, 제1 외부 치형부(31a)의 중심은 자석(36)의 자화 부분의 중심(N극의 중심)과 정합한다. 제2 외부 치형부(31b)와 제3 외부 치형부(31c)는 여전히 자석(36)의 S극에 대향한다. 이 상태에서, 제4 외부 치형부(31d)의 중심은 자석(36)의 자화 부분의 경계(S극과 N극간의 경계)와 정합한다. 이 상태에서, 반시계 방향으로의 회전력이 더욱 발생하게 된다. 따라서, 자석이 상기 상태로부터 반시계 방향으로 대략 15° 만큼 더욱 회전(도 14에 도시된 상태에서 반시계 방향으로 대략 30° 만큼 회전)하면, 양 코일의 회전력은 평형을 이룬다. 자석은 상기 위치에 있게 된다. 이것은 도 15에 도시된 상태이다. 이 때, N극으로 여자된 제2 외부 치형부(31b)와 제3 외 부 치형부(31c)는 자석(36)의 S극에 대향하며, S극으로 여자된 제5 외부 치형부(31e)와 제6 외부 치형부(31f)는 자석(36)의 N극에 대향한다.

도 15에 도시된 상태로부터 제1 코일(32)을 순방향 통전으로 절환시키면, 제1 외부 자극 부분을 N극으로 여자시키고, 제2 외부 자극 부분을 S극으로 여자시킨다. 따라서, 제1 외부 치형부(31a)의 중심이 자석(36)의 자화 부분의 중심(S극의 중심)과 정합하도록, 자석(36)에는 도면에서 반시계 방향으로 회전력이 발생한다. 이와 동시에, 제2 외부 치형부(31b)가 자석(36)의 N극에 대향하도록, 도면에서 반시계 방향으로 회전력이 발생하고, 또한, 제3 외부 치형부(31c)가 자석(36)의 N극에 대향하도록, 도면에서 반시계 방향으로 회전력이 발생한다. 여기서, 제2 코일(34)은 역방향으로 통전 유지된다. 따라서, 제4 외부 치형부(31d)의 중심이 자석(36)의 자화 부분의 중심(N극의 중심)과 정합하도록, 자석(36)에는 도면에서 반시계 방향으로 회전력이 발생한다. 그 결과, 자석(36)은 도 15에 도시된 상태에서 반시계 방향으로 회전하기 시작한다.

자석이 도 15의 상태에서 반시계 방향으로 대략 15°만큼 회전한 이후에, 제4 외부 치형부(31d)의 중심은 자석(36)의 자화 부분의 중심(N극의 중심)과 정합한다. 제5 외부 치형부(31e)와 제6 외부 치형부(31f)는 여전히 자석(36)의 S극에 대향한다. 이 상태에서, 제1 외부 치형부(31a)의 중심은 자석(36)의 자화 부분의 경계(S극과 N극간의 경계)와 정합한다. 이 상태에서, 반시계 방향으로의 회전력이 더욱 발생하게 된다. 따라서, 자석이 상기 상태로부터 반시계 방향으로 대략 15° 만큼 더욱 회전(도 15에 도시된 상태에서 반시계 방향으로 대략 30° 만큼 회전)하 면, 양 코일의 회전력은 평형을 이룬다. 자석은 상기 위치에 있게 된다. 이것은 도 16에 도시된 상태이다. 이 때, S극으로 여자된 제2 외부 치형부(31b)와 제3 외부 치형부(31c)는 자석(36)의 N극에 대향하며, N극으로 여자된 제5 외부 치형부(31e)와 제6 외부 치형부(31f)는 자석(36)의 S극에 대향한다.

제2 실시예에 따르면, 제1 코일(32)에 의하여 발생된 자속은 제1 외부 자극 부분과 제1 내부 자극 부분 사이에서 자석(36)을 가로지르며, 제2 코일(34)에 의하여 발생된 자속은 제3 외부 자극 부분과 제2 내부 자극 부분 사이에서 자석(36)을 가로지른다. 따라서, 자속은 자석(36)에 효과적으로 작용하게 될 수 있다. 그 결과, 모터 출력은 증진할 수 있다. 또한, 제1 코일(32)에 의하여 발생된 자속 역시 제2 외부 자극 부분에 작용하며, 제2 코일(34)에 의하여 발생된 자속 역시 제4 외부 자극 부분에 작용하여, 부가적인 모터 출력의 증진을 야기한다. 게다가, 자석의 외주면에 대향하는 외부 자극은 모터의 외경을 증가시키지 않고 수적으로 증가될 수 있다. 그러므로, 회전 균형이 향상되어, 정숙 효과를 개선한다.

또한, 자석(36)은 사출 성형 등에 의하여 중공의 원통형 플라스틱 자성 재료로 제조된다. 따라서, 원통 형상의 반경방향 두께를 상당히 감소시킬 수 있다. 또한, 자석(36)의 내주면에 대향하면서 내부 자극 부분을 형성하는 제1 원주 부분(37a)에는 자석(36)의 내주면에 대하여 간극을 마련할 필요가 없다. 그러므로, 제1 외부 치형부(31a)와 제1 원주 부분(37a) 간의 거리 및 제4 외부 치형부(31d)와 제1 원주 부분(37a) 간의 거리를 매우 짧게 만들 수 있다. 그 결과, 제1 코일(32), 제1 외부 자극 부분, 그리고 제1 내부 자극 부분을 구비하는 자기 회로의 자 기 저항 및 제2 코일(34), 제3 외부 자극 부분, 그리고 제2 내부 자극 부분을 구비하는 자기 회로의 자기 저항을 작게 만들 수 있다. 따라서, 모터의 출력을 더욱 증가시킬 수 있다.

게다가, 자석(36)의 내경부는 회전자 샤프트(37)로 충전된다. 따라서, 자석의 기계적 강도는 증가한다.

또한, 제2 실시예에서, 자석(36)의 외경부 간극이 관리되는 것을 필요로 할 뿐이므로, 용이하게 조립할 수 있다. 출력축은 또한 내부 자극 부분으로 작용한다. 따라서, 내부 자극 부분이 자석(36)에 대향하는 축방향 길이를 충분히 길게 확보할 수 있다. 따라서, 제1 외부 자극 부분, 제2 외부 자극 부분, 제3 외부 자극 부분, 제4 외부 자극 부분 및 자석(36)을 효과적으로 이용할 수 있으므로, 모터 출력을 증가시킬 수 있다.

또한, 제1 외부 자극 부분으로서 제1 외부 치형부(31a), 제2 외부 자극 부분을 형성하는 제2 외부 치형부(31b)와 제3 외부 치형부(31c), 제3 외부 자극 부분으로서 제4 외부 치형부(31d) 및 제4 외부 자극 부분을 형성하는 제5 외부 치형부(31e)와 제6 외부 치형부(31f) 각각은 회전자 샤프트(37)와 평행한 방향으로 연장하는 빗살로 형성된다. 따라서, 모터 샤프트와 직각 방향의 치수는 최소로 억제될 수 있다. 또한, 제1 코일(32) 및 제2 코일(34)의 조립을 용이하게 수행할 수 있는 구조가 마련된다.

또한, 제1 외부 자극 부분으로서의 제1 외부 치형부(31a) 및 제2 외부 자극 부분을 형성하는 제2 외부 치형부(31b)와 제3 외부 치형부(31c), 그리고 제3 외부 자극 부분으로서의 제4 외부 치형부(31d) 및 제4 외부 자극 부분을 형성하는 제5 외부 치형부(31e)와 제6 외부 치형부(31f)는 각각 상이한 각도 범위에서 동일한 자석(36)에 대향하도록 구성된다. 그러므로, 자석(36)은 축방향으로 짧게 구성될 수 있으므로, 축방향과 평행한 방향으로의 길이 관점에서 짧은 모터를 가능케 한다.

보다 구체적으로 설명하면, 제1 코일(32), 제1 외부 자극 부분 및 제2 외부 자극 부분, 그리고 제1 내부 자극 부분으로 구성된 자기 회로에서 발생된 자속과, 제2 코일(34), 제3 외부 자극 부분 및 제4 외부 자극 부분, 그리고 제2 내부 자극 부분으로 구성된 자기 회로에서 발생된 자속은 동일한 자석 부분에 작용하는 구조를 제공한다. 자석(36)의 회전에 기인하여, 자기 회로 각각은 자석(36)의 동일한 원주면에 작용하며, 자석(36)의 동일한 부분을 이용한다. 자석(36)의 동일한 부분을 사용하기 때문에, 자화 등의 편차에 기인한 악영향에 민감하지 않으며 안정된 성능을 갖는 모터를 제공할 수 있다.

또한, 자석(36)의 외주면 상의 다수의 자극이 N극으로 설정되면, 제1 외부 치형부(31a)는 제4 외부 치형부(31d)로부터 (180/n)° 위상 만큼 변위되도록 형성된다. 따라서, 자석(36)은 통전 방향을 제1 코일(32) 및 제2 코일(34)로 상이한 타이밍으로 순차적으로 절환시킴으로써 통전 상태에 대응하는 위치로 회전할 수 있 다. 따라서, 모터는 양방향 회전을 가능케 하는 스텝핑 모터로서 작용하도록 구성될 수 있다.

본원은 2004년 4월 5일자로 출원된 일본 특허 출원 제2004-110711호의 우선권을 주장하며, 그 내용은 본원에 인용하여 원용한다.

마지막으로, 제1 실시예 및 제2 실시예의 효과를 총괄하여 열거하기로 한다.

1) 제1 실시예에 따른 모터는 다음을 구비한다: 제1 코일(2)의 내주변에 배치되고 또한 제1 소정 각도 범위에서 자석(7)의 외주면에 대향하는 제1 외부 자극 부분; 제1 코일(2)의 외주면에 배치되고 또한 자석(7)의 외주면에 대향하는 제2 외부 자극 부분; 제1 코일(2)의 외주면에 배치되고 또한 자석(7)의 내주면에 대향하는 제1 내부 자극 부분; 제2 코일(4)에 의하여 여자되며, 제2 코일의 내주변에 배치되고 또한 제2 소정 각도 범위에서 자석(7)의 외주면에 대향하는 제3 외부 자극 부분; 제2 코일(4)의 외주면에 인접하여 배치되고 또한 자석(7)의 외주면에 대향하는 제4 외부 자극 부분; 및 제2 코일(4)의 내주변에 인접하여 배치되고 또한 자석(7)의 내주면에 대향하는 제2 내부 자극 부분.

따라서, 제1 코일(2)에 의하여 발생된 자속은 제1 외부 자극 부분과 제1 내부 자극 부분 사이에서 자석(7)을 가로지르며, 제2 코일(4)에 의하여 발생된 자속은 제3 외부 자극 부분과 제2 내부 자극 부분 사이에서 자석(7)을 가로지른다. 따라서, 자속은 자석(7)에 효과적으로 작용하게 될 수 있다. 그 결과, 모터 출력은 증진할 수 있다. 또한, 제1 코일(2)에 의하여 발생된 자속 역시 제2 외부 자극 부분에 작용하며, 제2 코일(4)에 의하여 발생된 자속 역시 제4 외부 자극 부분에 작용하여, 부가적인 모터 출력의 증진을 야기한다. 게다가, 자석의 외주면에 대향하는 외부 자극은 모터의 외경을 증가시키지 않고 수적으로 증가될 수 있다. 그러므로, 회전 균형이 향상되어, 정숙 효과를 개선한다. 게다가, 회전축 방향으로의 길이가 종래 소형 모터와 비교하여 단축된 모터를 제공할 수 있다. 또한, 모터를 구동시키기 위한 두 개의 자기 회로는 자석(7)의 동일한 부분에 작용한다. 그러므로, 자석(7)의 자화에서의 편차에 기인한 영향에 민감하지 않으며 높은 회전 정밀도를 갖는 모터를 제공할 수 있다.

2) 제2 실시예에 따른 모터는 다음을 구비한다: 자석(36)의 내경부에 고정되며 또한 연성 자성 재료로 구성된 회전자 샤프트(37); 제1 코일(32)의 내주변에 배치되고 또한 제1 소정 각도 범위에서 자석(36)의 외주면에 대향하는 제1 외부 자극 부분; 제1 코일(32)의 외주면에 인접하여 배치되고 또한 자석(36)의 외주면에 대향하는 제2 외부 자극 부분; 제2 코일(34)에 의하여 여자되며, 제2 코일(34)의 내주변에 배치되고 또한 제2 소정 각도 범위에서 자석(36)의 외주면에 대향하는 제3 외부 자극 부분; 제2 코일(34)의 외주면에 인접하여 배치되고 또한 자석(36)의 외주면에 대향하는 제4 외부 자극 부분.

따라서, 제1 외부 자극 부분에 대향하는 회전자 샤프트(37)의 부분을 제1 내부 자극 부분이라 칭하면, 제1 코일(32)에 의하여 발생된 자속은 자석(36)의 외주면에 대향하는 제1 외부 자극 부분과 자석(36)의 내주면에 고정된 회전자 샤프트 (37)의 제1 내부 자극 부분 사이를 통과한다. 따라서, 자속은 자석(36)에 효과적으로 작용한다. 이 때, 회전자 샤프트(37)의 제1 내부 자극 부분에는 자석(36)의 내주면에 대하여 간극이 마련될 필요가 없으므로, 외부 자극 부분과 내부 자극 부분 간의 거리를 짧게 만들 수 있다. 그러므로, 자기 저항을 감소시켜, 출력을 증가시키는 것이 가능하다. 이와 유사하게, 제3 외부 자극 부분에 대향하는 회전자 샤프트(37)의 부분을 제2 내부 자극 부분이라 칭하면, 제2 코일(34)에 의하여 발생된 자속은 자석(36)의 외주면에 대향하는 제3 외부 자극 부분과 회전자 샤프트(37)의 제2 내부 자극 부분 사이를 통과한다. 따라서, 자속은 자석(36)에 효과적으로 작용한다. 이 때, 회전자 샤프트(37)의 제2 내부 자극 부분에는 자석(36)의 내주면에 대하여 간극이 마련될 필요가 없으므로, 외부 자극 부분과 내부 자극 부분 간의 거리를 짧게 만들 수 있다. 그러므로, 자기 저항을 감소시켜, 출력을 증가시키는 것이 가능하다.

또한, 제1 내부 자극 부분과 제2 내부 자극 부분은 회전자 샤프트(37)로 구성된다. 이에 의하면, 외부 자극 부분과 내부 자극 부분을 연결하거나 또는 일체로 형성한 경우와 비교하여, 제조가 용이하며 가격이 저렴하다. 또한, 회전자 샤프트(37)는 자석(36)의 내경부에 고정되므로, 강도를 향상시킨다. 게다가, 제1 코일(32)에 의하여 발생된 자속 역시 제2 외부 자극 부분에 작용하며, 제2 코일(34)에 의하여 발생된 자속 역시 제4 외부 자극 부분에 작용한다. 이는 부가적인 모터 출력의 증진을 야기한다. 게다가, 자석의 외주면에 대향하는 외부 자극은 모터의 외경을 증가시키지 않고 수적으로 증가될 수 있다. 그러므로, 회전 균형이 향상되 어, 정숙 효과를 개선한다. 또한, 모터에서, 회전축 방향의 길이가 종래 소형 모터와 비교하여 더욱 감소될 수 있다. 또한, 모터를 구동하기 위한 두 개의 자기 회로가 자석(36)의 동일한 부분에 작용한다. 그러므로, 자석의 자화에서의 편차에 기인한 영향에 민감하지 않으며 높은 회전 정밀도를 갖는 모터를 제공할 수 있다.

3) 제1 외부 자극 부분, 제2 외부 자극 부분, 제3 외부 자극 부분 및 제4 외부 자극 부분을 동일한 부재를 사용하여 형성한다. 따라서, 상호 위치에서의 에러가 낮게 억제될 수 있다. 또한, 필요한 부품의 수가 적으며, 그 구조가 간단하고, 가격을 절감시킨 모터를 제공할 수 있다.

4) 제1 외부 자극 부분과 제3 외부 자극 부분은 각각 회전축(8) 또는 회전자 샤프트(37)의 축방향으로 그리고 동일한 방향으로 빗살 형상을 갖도록 형성된다. 따라서, 회전축(8) 또는 회전자 샤프트(37)와 직각 방향의 치수는 최소로 감소될 수 있으며, 또한, 코일의 조립을 용이하게 수행할 수 있다.

5) 모터의 회전 중심을 정점으로 취한 상태에서, 자석(7, 36)의 외주면에 대향하는 제1 외부 자극 부분의 부분 중심과, 자석(7, 36)의 외주면에 대향하는 제2 외부 자극 부분의 부분 중심으로 형성된 각도 α 및 자석(7, 36)의 외주면에 대향하는 제3 외부 자극 부분의 부분 중심과, 자석(7, 36)의 외주면에 대향하는 제4 외부 자극 부분의 부분 중심으로 형성된 각도 β는 각각 (270/n) ≤ α ≤ (450/n)의 범위 및 (270/n) ≤ β ≤ (450/n)의 범위로 설정된다. 따라서, 제1 외부 자극 부분 뿐만 아니라 제2 외부 자극 부분은 자석(7, 36)에 효과적으로 작용한다. 또한, 제3 외부 자극 부분 뿐만 아니라 제4 외부 자극 부분은 자석(7, 36)에 효과적으로 작용한다.

6) 여자 절환은 제1 코일(2, 32) 및 제2 코일(4, 34)에 대하여 상이한 타이밍으로 수행된다. 또한, 모터의 회전 중심을 정점으로 취한 상태에서, 제1 외부 자극 부분과 제3 외부 자극 부분에 의하여 형성된 각도 θ는 θ = (180 - 180/n)으로 표시된다. 그러므로, 모터는 각 코일의 통전 타이밍을 제어하는 것에 의하여 양방향 회전이 가능한 스텝핑 모터로 작용될 수 있다.

7) 제1 및 제2 실시예에 따른 모터의 회전축(8)[회전자 샤프트(37)]은 렌즈의 광축에 대하여 평행하게 배치된다. 따라서, 모터가 광축 방향으로 소형 돌출부를 갖는 카메라와 같은 광학장치를 제공할 수 있다.

8) 상기 모터는, 모터의 회전 중심을 정점으로 한 상태에서, 제1 외부 자극 부분에 의하여 형성된 각도 θ = (180 - 180/n)가 광축 측 상에 있도록 배치된다. 따라서, 모터는 카메라와 같은 광학장치의 외경을 증가시키지 않고 배치될 수 있다.

9) 광학장치에는 모터의 회전에 응답하여 광로와 같은 개방 부분의 개방 면적을 변화시키는 다이어프램 블레이드(16 내지 21)가 마련된다. 따라서, 광축과 평행한 방향의 길이는 단축될 수 있다. 그 결과, 다른 렌즈와 구조를 방해하지 않고 출력을 향상시킨 저렴하고 소형인 모터가 마련된 카메라와 같은 광학장치를 제공할 수 있다.

Claims

상이한 자극으로 교대로 자화되도록 원주 방향으로 n개 부분으로 분할된 원통형 자석을 갖는 회전 가능한 회전자와;

상기 회전자의 출력축 방향으로 자석에 인접하여 배치된 제1 코일과;

상기 제1 코일에 의하여 여자되며, 상기 제1 코일의 중심부에 배치되고, 소정 각도 범위 내에서 상기 자석의 외주면에 대향하는 제1 외부 자극 부분과;

상기 제1 코일에 의하여 여자되며, 상기 제1 코일의 외주면에 인접하고, 상기 자석의 외주면에 대향하는 제2 외부 자극 부분과;

상기 제1 코일에 의하여 여자되며, 상기 제1 코일의 외주면에 인접하고, 상기 자석의 내주면에 대향하는 제1 내부 자극 부분과;

상기 회전자의 출력축 방향으로 자석에 인접하고, 제1 코일과 실질적으로 동일한 평면 상에 배치된 제2 코일과;

상기 제2 코일에 의하여 여자되며, 상기 제2 코일의 중심부에 배치되고, 제2 소정 각도 범위 내에서 상기 자석의 외주면에 대향하는 제3 외부 자극 부분과;

상기 제2 코일에 의하여 여자되며, 상기 제2 코일의 외주면에 인접하고, 상기 자석의 외주면에 대향하는 제4 외부 자극 부분과;

상기 제2 코일에 의하여 여자되며, 상기 제2 코일의 외주면에 인접하고, 상기 자석의 내주면에 대향하는 제2 내부 자극 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
제1항에 있어서,

상기 제1 외부 자극 부분, 제2 외부 자극 부분, 제3 외부 자극 부분 및 제4 외부 자극 부분은 동일한 부재로 형성되는 것을 특징으로 하는 모터.
제1항에 있어서,

상기 제1 외부 자극 부분과 제3 외부 자극 부분 각각은 회전자의 회전축 방향으로 연장하는 빗살(comb-tooth) 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 모터.
제1항에 있어서,

상기 회전자의 회전 중심을 정점으로 취한 상태에서, 상기 자석의 외주면에 대향하는 제1 외부 자극 부분의 일 부분의 중심과, 상기 자석의 외주면에 대향하는 제2 외부 자극 부분의 일 부분의 중심으로 형성된 각도 α 및 상기 자석의 외주면에 대향하는 제3 외부 자극 부분의 일 부분의 중심과, 상기 자석의 외주면에 대향하는 제4 외부 자극 부분의 일 부분의 중심으로 형성된 각도 α는 (270/n) ≤ α ≤ (450/n)의 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 모터.
제1항에 있어서,

상기 회전자의 회전 중심을 정점으로 취한 상태에서, 상기 제1 외부 자극 부분과 제3 외부 자극 부분에 의하여 형성된 각도 θ는 θ = (180 - 180/n)으로 표시되는 것을 특징으로 하는 모터.
상이한 자극으로 교대로 자화되도록 원주 방향으로 n개 부분으로 분할된 원통형 자석을 갖는 회전 가능한 회전자와;

상기 회전자의 출력축 방향으로 자석에 인접하여 배치된 제1 코일과;

상기 제1 코일에 의하여 여자되며, 상기 제1 코일의 중심부에 배치되고, 소정 각도 범위 내에서 상기 자석의 외주면에 대향하는 제1 외부 자극 부분과;

상기 제1 코일에 의하여 여자되며, 상기 제1 코일의 외주면에 인접하고, 상기 자석의 외주면에 대향하는 제2 외부 자극 부분과;

상기 제1 코일에 의하여 여자되며, 상기 제1 코일의 외주면에 인접하고, 상기 자석의 내주면에 대향하는 제1 내부 자극 부분과;

상기 회전자의 출력축 방향으로 자석에 인접하고, 제1 코일과 실질적으로 동일한 평면 상에 배치된 제2 코일과;

상기 제2 코일에 의하여 여자되며, 상기 제2 코일의 중심부에 배치되고, 제2 소정 각도 범위 내에서 상기 자석의 외주면에 대향하는 제3 외부 자극 부분과;

상기 제2 코일에 의하여 여자되며, 상기 제2 코일의 외주면에 인접하고, 상기 자석의 외주면에 대향하는 제4 외부 자극 부분과;

상기 제2 코일에 의하여 여자되며, 상기 제2 코일의 외주면에 인접하고, 상기 자석의 내주면에 대향하는 제2 내부 자극 부분과;

상기 회전자의 회전에 대응하여, 광로(optical path)로서의 개구 부분을 갖는 광량 규제부재의 개구 부분의 개방 면적을 변화시키는 개방량(opening amount) 조정 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학장치.
상이한 자극으로 교대로 자화되도록 원주 방향으로 n개 부분으로 분할된 원통형 자석과;

상기 자석의 내경부에 고정되며, 연성 자성 재료로 제조된 회전자와;

상기 회전자에 인접하여 배치되며, 회전자의 축방향으로 자석에 인접한 제1 코일과;

상기 제1 코일에 의하여 여자되며, 상기 제1 코일의 중심부에 배치되고, 소정 각도 범위 내에서 상기 자석의 외주면에 대향하는 제1 외부 자극 부분과;

상기 제1 코일에 의하여 여자되며, 상기 제1 코일의 외주면에 인접하고, 상기 자석의 외주면에 대향하는 제2 외부 자극 부분과;

상기 회전자에 인접하며, 상기 회전자의 축방향으로 자석에 인접하고, 제1 코일과 실질적으로 동일한 평면 상에 배치된 제2 코일과;

상기 제2 코일에 의하여 여자되며, 상기 제2 코일의 중심부에 배치되고, 제2 소정 각도 범위 내에서 상기 자석의 외주면에 대향하는 제3 외부 자극 부분과;

상기 제2 코일에 의하여 여자되며, 상기 제2 코일의 외주면에 인접하고, 상기 자석의 외주면에 대향하는 제4 외부 자극 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
제7항에 있어서,

상기 제1 외부 자극 부분, 제2 외부 자극 부분, 제3 외부 자극 부분 및 제4 외부 자극 부분은 동일한 부재로 형성되는 것을 특징으로 하는 모터.
제7항에 있어서,

상기 제1 외부 자극 부분과 제3 외부 자극 부분 각각은 회전자의 회전축 방향으로 연장하는 빗살 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 모터.
제7항에 있어서,

상기 회전자의 회전 중심을 정점으로 취한 상태에서, 상기 자석의 외주면에 대향하는 제1 외부 자극 부분의 일 부분의 중심과, 상기 자석의 외주면에 대향하는 제2 외부 자극 부분의 일 부분의 중심으로 형성된 각도 α 및 상기 자석의 외주면에 대향하는 제3 외부 자극 부분의 일 부분의 중심과, 상기 자석의 외주면에 대향하는 제4 외부 자극 부분의 일 부분의 중심으로 형성된 각도 α는 (270/n) ≤ α ≤ (450/n)의 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 모터.
제7항에 있어서,

상기 회전자의 회전 중심을 정점으로 취한 상태에서, 상기 제1 외부 자극 부분과 제3 외부 자극 부분에 의하여 형성된 각도 θ는 θ = (180 - 180/n)으로 표시되는 것을 특징으로 하는 모터.
상이한 자극으로 교대로 자화되도록 원주 방향으로 n개 부분으로 분할된 원통형 자석과

상기 자석의 내경부에 고정되며, 연성 자성 재료로 제조된 회전자와;

상기 회전자에 인접하여 배치되며, 회전자의 축방향으로 자석에 인접한 제1 코일과;

상기 제1 코일에 의하여 여자되며, 상기 제1 코일의 중심부에 배치되고, 소정 각도 범위 내에서 상기 자석의 외주면에 대향하는 제1 외부 자극 부분과;

상기 제1 코일에 의하여 여자되며, 상기 제1 코일의 외주면에 인접하고, 상기 자석의 외주면에 대향하는 제2 외부 자극 부분과;

상기 회전자에 인접하며, 상기 회전자의 축방향으로 자석에 인접하고, 제1 코일과 실질적으로 동일한 평면 상에 배치된 제2 코일과;

상기 제2 코일에 의하여 여자되며, 상기 제2 코일의 중심부에 배치되고, 제2 소정 각도 범위 내에서 상기 자석의 외주면에 대향하는 제3 외부 자극 부분과;

상기 제2 코일에 의하여 여자되며, 상기 제2 코일의 외주면에 인접하고, 상기 자석의 외주면에 대향하는 제4 외부 자극 부분;

상기 회전자의 회전에 대응하여, 광로로서의 개구 부분을 갖는 광량 규제부재의 개구 부분의 개방 면적을 변화시키는 개방량 조정 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학장치.