KR100745729B1

KR100745729B1 - 스텝모터

Info

Publication number: KR100745729B1
Application number: KR1020057024419A
Authority: KR
Inventors: 히사시 카와모토; 세이이찌 오이시
Original assignee: 세이코 프레시죤 가부시키가이샤
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2004-06-28
Publication date: 2007-08-02
Also published as: WO2005002029A1; CN100495871C; CN1816960A; JP4271514B2; JP2005027408A; KR20060024430A

Abstract

4자극을 가지는 로터와, 제1 코일에 의해 여자되는 제1 자극과, 제2 코일에 의해 여자되는 제2 자극과, 상기 제1 및 제2 코일에 의해 여자되는 제3 자극을 포함하고, 상기 로터의 자극과 상기 제1 자극 및 상기 제2 자극과의 사이에 자기적 흡인력이 발생하도록, 상기 제1 자극 및 상기 제2 자극과 상기 로터와의 갭 d를 설정하고, 상기 제3 자극과 상기 로터와의 갭 D는 상기 갭 d보다 크게 형성한 스텝모터이다. 이 스텝모터를 카메라의 셔터 구동부 등에 적용하면, 무통전시라도 셔터 상태를 확실히 보지(保持)할 수 있다.

자극, 로터, 코일, 여자, 자극, 흡인력, 갭, 스텝모터, 셔터 구동부

Description

스텝모터{STEP MOTOR}

본 발명은 충분한 디텐트 토크(detent torque)를 발생시킬 수가 있는 소형 스텝모터에 관한 것이다. 또, 이 스텝모터(step motor)를 채용한 카메라 내부의 구동 기구에 관한 것이다.

근년 카메라는 전자화되고 있고, 셔터의 구동 등을 스텝모터에 의해 행해지도록 되어 있다. 이 종류의 카메라에서는 배터리의 소비를 억제할 수 있는 것, 또 셔터 날개나 조임 날개를 무통전시라도 보지(保持)할 수 있는 구성을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 그래서 예를 들면 특허문헌 1에서는 코일의 무통전시에 로터(rotor)가 흔들림이 없이 소정 위치에 오도록 락(lock)하는 힘을 주는 자성 부재를 설치한 스텝모터가 제안되어 있다. 이러한 스텝모터라면 모터 정지시에 로터를 정확한 위치에 정지시키면서 전력 소비를 억제할 수 있다. 또, 특허문헌 2에서는 디지털 카메라의 셔터에 관한 발명이 개시되고, 무통전에서도 셔터의 개방 혹은 폐쇄 상태를 보지 가능하게 하여 소비 전력을 억제한 셔터 구조가 제안되어 있다.

　　　　특허문헌 1 :　특개 2001-61268호　공보

　　　　특허문헌 2 :　특개 2003-21857호　공보

그렇지만, 상기 특허문헌 1에 개시하는 스텝모터는 로터에 락(lock)하는 힘을 주기 위해서 새롭게 자성 부재를 배치하고 있다. 또, 상기 특허문헌 2에서 개시하는 셔터에 이용하는 모터는 마그넷(magnet)의 외주면에 대향하도록 설치하는 고정자의 자극이 복잡한 즐치형상(櫛齒形狀)으로 형성되어 있다. 따라서 상기 종래 기술에 의한 모터는 새로운 부재를 더하거나 복잡한 가공을 하거나 하므로 모터의 구조가 복잡화하고, 또 제조비용이 증가한다고 하는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 상기 과제를 해결하고, 간단하고 용이한 구조로 필요한 디텐트 토크(torque)를 얻을 수 있는 스텝모터를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또 이러한 스텝모터를 포함하고 있는 카메라의 구동 기구를 제공하는 것도 목적으로 한다.

상기 목적은 4자극을 가지는 로터와, 제1 코일에 의해 여자(勵磁)되는 제1 자극과, 제2 코일에 의해 여자되는 제2 자극과, 상기 제1 및 제2 코일에 의해 여자되는 제3 자극을 포함하고, 상기 로터의 자극과 상기 제1 자극 및 상기 제2 자극의 사이에 자기적 흡인력이 발생하도록, 상기 제1 자극 및 상기 제2 자극과 상기 로터와의 갭(gap) d를 설정하고, 상기 제3 자극과 상기 로터의 갭 D는 상기 갭 d보다 크게 형성한 스텝모터에 의해 달성된다.

본 발명에 의하면, 제1 자극 및 제2 자극과 로터와의 사이에 강한 자기적 흡인력(자기적 결합력)이 발생하므로 코일의 무통전시에 충분한 디텐트 토크를 얻을 수 있다. 이 디텐트 토크는 고정자측의 2개의 자극 부분과 로터측의 2자극이 2개 세트된 자기적 흡인력에 기초하므로 큰 토크로 된다. 따라서 본 발명의 스텝모터를 카메라의 셔터 구동부 등에 적용하면, 무통전시라도 셔터 상태를 확실히 보지할 수 있다. 이러한 스텝모터는 구조가 간단하고 확실히 전력 소비를 억제할 수 있으므로, 저비용 한편 절전형태의 스텝모터로서 제공할 수 있다.

그리고 상기 로터는 원통 형상을 가지고, 상기 로터의 외주면에 대향하도록 평면 대략 역ㄷ자형의 고정자가 배치되고, 상기 고정자의 양단부의 각각에 상기 제1 자극 및 상기 제2 자극이 설정되고, 상기 고정자의 중앙부 위치에 상기 제3 자극이 설정되어 있는 구조를 일례로서 채용할 수가 있다. 또 상기 고정자의 상기 제1 자극과 제3 자극과의 사이에 상기 제1 코일이, 상기 제2 자극과 제3 자극과의 사이에 상기 제2 코일이 각각 배치되어 상기 고정자는 상기 제1 및 제2 코일의 위치 어긋남 방지용의 돌기부를 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이러한 형태이면 제1 코일 및 제2 코일을 소정 위치에 확실히 위치 결정할 수 있다.

그리고, 상기 구성을 구비한 스텝모터와, 상기 스텝모터의 로터에 접속되고 소정 범위 내에서 회동 동작을 하는 계합 핀과, 상기 계합 핀이 계합하는 계합 구멍을 구비하고, 상기 계합 핀의 회동 동작에 수반하여 기판에 형성한 촬영용 개구를 닫는 위치와 상기 촬영용 개구를 여는 위치의 사이를 이동하는 섹터(sector)를 포함하여 카메라의 구동 기구를 형성할 수 있다. 본 구동 기구는 전술한 강한 디텐트 토크를 발생시킬 수 있는 것이 가능한 스텝모터를 포함하므로, 무통전 상태의 때에 섹터를 소망한 상태로 보지할 수가 있다. 상기 섹터에는 셔터 날개와 조임 날개를 포함할 수가 있다. 이러한 날개를 적당하게 조합함으로써 셔터 기판에 형성한 촬영용 개구에 전개(全開), 전폐(全閉), 작은 조임 등의 상태를 설정할 수 있고, 게다가 그 셔터 상태를 무통전으로 보지할 수 있다.

　　도 1은 실시 형태와 관련되는 스텝모터의 주요부의 구성을 나타낸 도이다.

　　도 2는 실시 형태와 관련되는 스텝모터의 로터가 2상 여자로 회전되는 경우에 대해서 나타낸 도이다.

　　도 3은 실시 형태와 관련되는 스텝모터의 로터가 1상 여자로 시계방향으로 회전되는 경우에 대해서 나타낸 도이다.

　　도 4는 실시 형태와 관련되는 스텝모터의 로터가 1상 여자로 반시계방향으로 회전되는 경우에 대해서 나타낸 도이다.

　　도 5는 스텝모터로 이용하는데 바람직한 형상을 구비한 고정자에 대해서 나타낸 도이다.

　　도 6은 스텝모터의 구조를 포함해 모듈화 하는 경우의 외관을 나타낸 사시도이다.

　　도 7은 (A)는 셔터 기판에 대해서 도 1의 스텝모터를 배치한 모습을 평면시로 모식적으로 나타낸 도, (B)는 계합 핀의 이동 궤적에 대해서 나타낸 도이다.

　　도 8은 기판에 설치한 촬영용의 렌즈 개구를 전개(全開)로 한 상태에 대해서 나타낸 도이다.

　　도 9는 기판에 설치한 촬영용의 렌즈 개구를 전폐(全閉)로 한 상태에 대해서 나타낸 도이다.

　　도 10은 기판에 설치한 촬영용의 렌즈 개구를 작은 조임으로 한 상태에 대해서 나타낸 도이다.

이하, 본 발명과 관련되는 일실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 실시 형태와 관련되는 스텝모터의 주요부의 구성을 나타낸 도이다. 본 스텝모터(1)는 중앙에 배치한 양방향으로 회전 가능한 로터(2) 및 이 로터(2)의 외측에 대향하도록 배치한 고정자(3)를 구비하고 있다. 이 로터(2)는 단면 원형으로 원통 형상을 이루고 있다. 고정자(3)는 단면 대략 역ㄷ자형으로 일체형으로 형성되고 그 내부 공간에 로터(2)를 수납하는 상태로 배치되어 있다. 또 도 1에서는 고정자(3)의 역ㄷ자의 개방측이 상향으로 되는 상태에서 스텝모터(1)를 나타내고 있다.

로터(2)는 N자극 및 S자극을 각각 2개씩 구비한 4자극 구성이다. 이 로터(2)는 동일 자극이 서로 대향하는 위치에 착자(着磁)된 영구자석이고, 축(21) 회전에 양방향에 회동 자유롭게 설정되어 있다. 상기 역ㄷ자 형상을 가지는 고정자(3)의 양단은 로터(2)의 주면(周面)에 대향하도록 형성되어 있다. 이 각각이 제1 자극(11), 제2 자극(12)으로 된다. 그리고 이 제1 자극(11) 및 제2 자극(12)의 중간 위치에 제3 자극(13)이 배치되어 있다.

상기 제1 자극(11)과 제3 자극(13)과의 사이에는 제1 코일(4)이, 제2 자극(12)과 제3 자극(13)의 사이에는 제2 코일(5)이 각각 감겨져 있다. 제1 자극(11)은 제1 코일(4)이 통전되었을 때에 여자되고, 제2 자극(12)은 제2 코일(5)이 통전되었을 때에 여자된다. 이에 대해서 제3 자극(13)은 제1 코일(4) 및 제2 코일(5)의 양쪽 모두에 의해 여자된다. 따라서 제3 자극(13)의 여자 상태는 제1 코일(4) 및 제2 코일(5)에의 통전 상태를 조합한 상태가 외형의 상태로서 나타난다.

도 1에서는 스텝모터(1)의 제1 코일(4) 및 제2 코일(5)에 접속되는 전류 제어회로(25)가 점선으로 나타나 있다. 본 실시 형태에서는 이 전류 제어회로(25)로부터 제1 코일(4) 및 제2 코일(5)을 여자하는 전류가 공급된다. 이 전류 공급에는 2개의 패턴이 설정되어 있다. 제1 패턴에서는 전류 제어회로(25)로부터 제1 코일(4) 및 제2 코일(5)의 양쪽 코일을 여자하는 전류가 공급되고, 그 전류 공급 방향을 코일마다 전환함으로써 로터(2)의 구동 상태가 제어된다. 이 제1 패턴에서는 제1 자극(11) 및 제2 자극(12)이 모두 같은 자극으로 여자되는 상태와, 서로 다른 자극으로 여자되는 상태가 존재한다. 이 때 제3 자극(13)에 결과로서 나타나는 자계는, 제1 자극(11) 및 제2 자극(12)이 모두 같은 자극으로 여자되는 경우에는, 이들보다 강력한 것이 된다. 그 반대로 제1 자극(11) 및 제2 자극(12)이 서로 다른 자극으로 여자되는 경우에는, 제3 자극(13)에서의 자화는 상쇄되어 무자화 상태로 된다.

제2 패턴에서는 전류 제어회로(25)로부터 제1 코일(4) 또는 제2 코일(5)의 어느 한쪽을 여자하는 전류가 공급되고, 그 전류 공급 방향을 전환함으로써 로터(2)의 구동 상태가 제어된다. 이 제2 패턴의 경우에는 제1 자극(11)측 또는 제2 자극(12)측만이 여자되고, 전류 공급 방향을 변경함으로써 반대의 자극으로 변환된다. 이 제2 패턴에서의 제3자석(13)은 여자된 제1 자극(11) 또는 제2 자극(12)의 반대극을 이루는 자극으로 여자된다.

제1 패턴에서는 제1 코일(4) 및 제2 코일(5)을 여자하는 2상 여자의 상태에 서 로터(2)의 구동이 제어된다. 또, 제2 패턴에서는 제1 코일(4) 및 제2 코일(5) 중에서 어느 한쪽만이 여자되는 1상 여자의 상태에서 로터(2)의 구동이 제어된다. 이들 제1 패턴 및 제2 패턴에 의한 로터(2)의 회동 상태에 대해서는, 후에 도를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

그런데 이 스텝모터(1)는 로터(2)가 4자극 구성이고, 특히 상기 제1 코일(4) 및 제2 코일(5)에의 통전을 하지 않는 무통전 상태로 충분한 디텐트 토크를 얻을 수 있는 구조를 구비하고 있다. 이 점에 대해서 설명한다. 이 스텝모터(1)에서는 로터(2)의 주표면(周表面)과 제1 자극(11) 및 제2 자극(12)의 사이의 간격은 같은 갭 d로 되어 있다. 이 갭 d는 로터(2)측의 자극과의 사이에 충분한 자기적 흡인력이 얻어지는 좁은 거리를 갖고 설정되어 있다. 이에 대해 로터(2)의 주표면과 제3 자극(13)의 사이의 갭 D는 이 갭 d보다 크게 설정되어 있다. 이 갭 D는 제3 자극(13)과 로터(2)의 사이에 발생하는 자기적 흡인력이 제1 자극(11) 및 제2 자극(12)과 로터(2)와의 사이에 발생하는 자기적 흡인력에 영향을 미치지 않는 충분한 거리를 갖고 설정된다. 예를 들면, 갭 D는 갭 d의 1.3배 정도로 된다.

상기 구성에서는 제1 자극(11) 및 제2 자극(12)과, 로터(2)측의 2자극이 각각 자기적으로 강하게 흡인하고, 제3 자극(13)이 이 자기적 관계의 장해로 되지 않는 구조가 실현된다. 따라서 무통전 상태에서는, 도 1에 그 상태를 예시하듯이 로터(2)측의 2극이 제1 자극(11) 및 제2 자극(12)의 각각에 정확히 대향한 위치에서 안정된다. 이 스텝모터(1)에서는 무통전시에 서로 자기적 흡인하는 장소가 2개소(2세트) 존재하므로, 강력한 디텐트 토크를 얻을 수 있다. 따라서 이 스텝모터(1)는 무통전 상태로 로터를 소정 위치에 안정되게 보지할 수 있으므로, 예를 들면 카메라의 셔터 구동부 등에 매우 적합하게 채용되고, 셔터 등을 소망한 상태로 안정되게 보지할 수 있다.

이하, 도 2∼도 4를 참조하여 본 스텝모터(1)의 로터(2)가 회전할 때의 모습을 보다 상세하게 설명한다. 도 2는 전술한 제1 전류 공급 패턴의 경우이고, 제1 코일(4) 및 제2 코일(5)을 여자하는 2상 여자에 의해 로터(2)를 회전시키는 경우에 대해서 나타내고 있다. 또, 도 3 및 도 4는 전술한 제2 패턴이고, 제1 코일(4) 및 제2 코일(5) 중 한쪽만을 여자하는 1상 여자로 로터(2)를 회전시키는 경우에 대해서 나타내고 있다. 그리고 특히 도 3은 제1 코일(4)을 여자한 경우, 도 4는 제2 코일(5)을 여자한 경우에 대해서 나타내고 있다. 도 2∼도 4에 나타내는 각 코일(4, 5)에의 전류 공급은 도 1에 나타낸 전류 제어회로(25)에 의해 행해지지만, 이들 도에서는 도시를 생략하고 있다. 또, 도 3및 도 4에서는 이해를 용이하게 하기 위해서 통전된 코일만을 도시하고 있다.

도 2를 참조하여 본 스텝모터(1)의 로터(2)가 회전할 때의 모습을 설명한다. 이 도 2는 전술한 제1 패턴에 대해서 나타내고 있고, 제1 코일(4) 및 제2 코일(5)을 여자하여 스텝각 45도로 로터(2)를 시계방향(오른쪽 회전 방향)으로 회전하는 경우를 나타내고 있다. 도 2(a)는 코일(4, 5)이 무통전인 상태를 나타내고 있다. 도 2(b)로부터 (e)에서는 코일(4, 5)에 공급하는 전류를 제어하여 로터(2)를 시계방향으로 회전시키는 경우를 시계열로 나타내고 있다. 도 2(a)는 코일(4, 5)에 통전되어 있지 않고 제1 자극(11) 및 제2 자극(12)은 여자되지 않지만, 전술한 것처럼 로터(2)의 S, N자극의 각각은 강한 디텐트 토크로 제1, 제2 자극(11, 12)의 대향 위치에 보지된다.

도 2(b)는 도 2(a)의 상태로부터 제1 및 제2 코일(4, 5)로 통전되어, 제1 자극(11) 및 제2 자극(12)이 함께 S극으로 여자되는 경우를 나타내고 있다. 이 때 제3 자극(13)에서는 N극이 배화(倍化)하여 여자된다. 다음에 나타내는 도 2(c)에서는 도 2(b)의 상태로부터 제1 자극(11)의 여자 상태가 S극으로 유지되고, 제2 자극(12)이 역의 N극으로 여자되는 경우를 나타내고 있다. 이 때 제3 자극(13)에는 N극과 S극이 여자되므로 서로 상쇄하여 무자화 상태로 된다. 이하와 같이 도 2(d)에서는 도 2(c)의 상태로부터 제1 자극(11) 및 제2 자극(12)이 모두 N극으로 여자된 경우를 나타내고 있다. 이 때 제3 자극(13)에서는 S극이 배화하여 여자된다. 다음으로 도 2(e)에서는 도 2(d)의 상태로부터 제1 자극(11)의 여자 상태가 N극으로 유지되고, 제2 자극(12)이 역의 S극으로 여자되는 경우를 나타내고 있다. 이 때 제3 자극(13)에는 N극과 S극이 여자되므로 서로 상쇄하여 무자화 상태로 된다.

상기와 같이 고정자(3)측의 각 자극(11∼13)의 자화 상태가 순차 변화하는데 따라서, 도시하듯이 로터(2)가 시계 회전 방향으로 45도씩 회전한다. 또한 도 2의 각 도에서는 제1, 제2 코일(4, 5)에 통전이 이루어지고 45도의 회전이 완료한 위치에 있는 로터(2)를 나타내고 있다. 이 도 2에 있어서, 특히 주목해야 할 점은 무통전 상태를 나타내는 도 2(a)이다. 본 스텝모터(1)에서는 제1 자극(11) 및 제2 자극(12)과 로터(2)의 갭 d를 좁게 형성하고 있으므로, 제1 자극(11) 및 제2 자극(12)과 로터(2)측의 2자극의 사이에 강한 자기 흡인력이 생기고 있으므로, 무통전이어 도 디텐트 토크에 의해 도 2(a)의 상태는 확실히 보지된다.

또, 도 2(c) 및 도 2(e)에 나타내는 상태는 제1 자극(11) 및 제2 자극(12)이 여자되어 있지만, 로터(2)측의 2자계가 제1 자극(11) 및 제2 자극(12)의 각각에 정확히 대향하고 있으므로, 만일 코일(4, 5)에의 통전을 차단하더라도 도 2(a)의 경우와 마찬가지로 디텐트 토크에 의해 그 때의 상태를 보지할 수 있다. 또한 도 2(e)의 로터(2)의 위치는 도 2(a)와 같으므로 도 2(e)의 상태로부터 코일(4, 5)에의 통전을 차단하면 도 2(a)의 상태로 된다.

도 3은 전술한 제2 전류 공급 패턴의 경우이고, 제1 코일(4)만을 여자하는 1상 여자로 로터(2)를 시계방향으로 스텝각 90도 회전시키는 경우를 나타내고 있다. 도 3(a)은 코일(4, 5)이 무통전인 상태를 나타내고 있다. 도 3(b)으로부터 (e)에서는, 코일(4)로 공급하는 전류를 제어하여 로터(2)를 90도씩 시계방향으로 회전시키는 경우를 시계열로 나타내고 있다. 도 3의 경우에는, 제1 코일(4)로 공급하는 전류를 역방향으로 전환함으로써 제1 자극(11)에 발생시키는 자극을 반전시키고 있다. 이 때 제3 자극(13)에 발생하는 자극은 제1 자극과는 반대의 자극으로 된다. 또, 제2 자극(12)은 코일로부터 여자를 받지 않기 때문에 제3 자극(13)과 일체의 자극으로 된다.

우선, 도 3(a)은 제1 자극(11) 및 제2 자극(12)은 여자되어 있지 않고 도 2(a)와 같으며, 로터(2)의 S, N자극의 각각은 강한 디텐트 토크로 제1, 제2 자극(11, 12)의 대향 위치에 보지된다. 다음의 도 3(b)은 도 3(a)의 상태로부터 제1 코일(4)에 통전이 되어 제1 자극(11)이 S극으로 여자되는 경우를 나타내고 있다. 이 때 제3 자극(13) 및 제2 자극(12)은 N극으로 여자된다. 다음에 나타내는 도 3(c)에서는 도 3(b)의 상태로부터 제1 자극(11)의 여자 상태가 N극으로 변환되고, 제3 자극(13) 및 제2 자극(12)이 역의 S극으로 여자되는 경우를 나타내고 있다. 이하 동일하게 도 3(d)에서는 도 3(c)의 상태로부터 제1 자극(11)이 함께 S극으로 여자되는 경우를 나타내고 있다. 이 때 제3 자극(13) 및 제2 자극(12)이 N극으로 여자된다. 다음에, 도 3(e)에서는 도 3(d)의 상태로부터 제1 자극(11)이 N극으로 변환되고, 제3 자극(13) 및 제2 자극(12)이 역의 S극으로 여자된다.

상기와 같이 고정자(3)측의 각 자극(11∼13)의 자화 상태가 순차 변화하는데 따라서, 도시하듯이 로터(2)가 시계 회전 방향으로 90도씩 회전한다. 또한 도 3의 각 도에서는 제1 코일(4)에 통전이 이루어지고, 90도의 회전이 완료한 위치에 있는 로터(2)를 나타내고 있다. 이 도 3에 나타내는 1상 여자의 경우는 도 3(a)∼(e)에 나타내는 모든 상태에서, 로터(2)측의 2자계가 제1 자극(11) 및 제2 자극(12)의 각각에 정확히 대향하고 있다. 따라서 도 3(b)∼(e)로 만일 코일(4)에의 통전을 차단하여도 도 3(a)의 경우와 마찬가지로 디텐트 토크에 의해 그 때의 상태가 보지된다. 또한 이 도 3에 나타내는 예에서는 제2 코일(5)을 쉬게 한 상태에서 로터(2)를 시계방향으로 90도씩 회전시킬 수가 있다고 하는 현저한 장점도 있다.

또한 도 4는 전술한 제2 전류 공급 패턴의 경우이고, 제2 코일(5)만을 여자하는 1상 여자로 로터(2)를 반시계방향으로 스텝각 90도 회전시키는 경우를 나타내고 있다. 이 도 4는 도 3의 경우와는 정확히 역의 동작을 나타내고 있다. 이 도 4에 나타내는 경우도 고정자(3)측의 각 자극(11∼13)의 자화 상태가 순차 변화하는 데 따라서, 도시하듯이 로터(2)가 반시계 회전 방향으로 90도씩 회전한다. 그리고 이 도 4에 나타내는 경우도 도 4(a)∼(e)의 모든 상태에서, 로터(2)의 2자계가 제1 자극(11) 및 제2 자극(12)의 각각에 정확히 대향하고 있다. 따라서 코일(5)에의 통전을 차단하여도 디텐트 토크에 의해 그 때의 상태를 보지할 수 있다.

상기와 같이 본 스텝모터(1)는 제1 자극 및 제2 자극과 로터의 사이에 강한 자기적 흡인력을 발생시킨 구조에 기초하고, 코일(4, 5)에의 무통전시에 강한 디텐트 토크를 얻을 수 있는 구조를 구비하고 있다. 또, 상기에 기재한 것처럼 2상 여자로 스텝각을 45도로 하는 경우, 1상 여자로 스텝각을 90도로 하는 경우의 어느 쪽도 마찬가지로 디텐트 토크를 얻을 수 있다.

도 5는 본 스텝모터(1)에서 이용하는데 바람직한 형상을 구비한 고정자에 대해서 나타낸 도이다. 이 도 5에서는 도 1 및 도 2에 나타낸 부위와 대응하는 부위에 동일한 부호를 붙이고 있다. 고정자(3)의 제1 자극(11) 및 제2 자극(12)은 도시를 생략하고 있는 로터의 주면(周面)에 대향하고 한편 로터의 긴 방향에서의 길이에 대응하도록 세로로 길게 형성되어 있다. 고정자(3)는 양측으로 암부(31, 32)를 구비하고, 이 암부(31, 32)가 베이스 부(35)에 접속되어 있다. 베이스 부(35)의 중앙부에는 제3 자극(13)이 형성되어 있다. 이 제3 자극(13)도 상기 제1 자극(11) 및 제2 자극(12)과 같이 세로로 긴 형상으로 형성되어 있다.

본 고정자(3)는 상기 암부(31, 32)에 제1∼제3 자극을 여자하기 위한 코일(4, 5)이 감겨진다. 이들 코일(4, 5)을 위치 결정하기 위해, 각 암부의 후단에는 돌기부(33, 34)가 형성되어 있다. 이와 같이 돌기부(33, 34)를 설치함으로써 각 암 부(31, 32)에 감은 코일(4, 5)을 확실히 위치 결정할 수 있는 구조가 실현된다. 또한 각 자극(11∼13)의 상부에는 오목부(37∼39)가 형성되어 있다. 본 실시 형태로 나타내는 스텝모터(1)는 그 상하에 케이스가 세팅(setting)되어 모듈화 된다. 이들 오목부(37∼39)는 케이스를 세팅할 때의 위치 결정에 이용된다.

도 6은 전술한 스텝모터(1)의 주요부 구조를 포함하여 모듈화 하는 경우의 스텝모터의 외관을 나타낸 사시도이다. 또 이 도 6에서도 도 1 및 도 2에 나타낸 부위와 대응하는 부위에 동일한 부호를 붙이고 있다. 도 6은 주요부 구성의 상하 각각에 상부 케이스(7) 및 하부 케이스(8)를 세팅하여 일체화한 모듈을 나타내고 있다. 이와 같이 모듈화 한 스텝모터를 예를 들어 카메라의 셔터 구동부에 채용하면, 무통전시에 강한 디텐트 토크가 작용하므로, 셔터를 소정 상태로 안정되게 보지할 수 있다. 따라서 셔터의 상태를 보지하기 위해서 코일에 통전을 유지할 필요가 없기 때문에, 소비 에너지를 도모하는 스텝모터로서 제공할 수가 있다. 또 로터와 고정자의 자극과의 배치 간격을 변경한 간단한 구조이기 때문에 저비용으로 실현될 수 있다.

또한, 이하에 있어서 도 7부터 도 10을 참조하여, 상기 스텝모터(1)를 카메라의 셔터 구동부에 채용하여 구동 기구를 구성한 일례를 설명한다. 도 7(A)은 셔터 기판(50)에 대해서 스텝모터(1)를 배치한 모습을 평면시로 모식적으로 나타낸 도이다. 셔터 기판(50)은 후술하듯이 촬영용의 렌즈 개구(51)를 구비하고 있다. 셔터 기판(50)의 전면측에는 3매의 섹터(60, 65, 70)가 기판면을 따르도록 배치되어 있다. 이러한 섹터는 셔터 기판(50)측으로부터 제1 셔터 날개(60), 제2 셔터 날개 (65), 조임 날개(70)이다. 셔터 기판(50)의 배면측에는 스텝모터(1)가 배치되어 있다.

이 도 7(A)에서는 구멍의 위치는 확인할 수 없지만, 제1 셔터 날개(60)는 기판(50)에 설치한 돌기(61)에 계합하는 구멍, 및 로터(2)로부터 늘어난 계합 핀(27)에 계합하는 구멍을 구비하고 있다. 마찬가지로 제2 셔터 날개(65)는 기판(50)에 설치한 돌기(66)에 감합(嵌合)하는 구멍, 및 로터(2)로부터 늘어난 계합 핀(27)에 계합하는 구멍을 구비하고 있다. 또, 조임 날개(70)는 기판(50)에 설치한 돌기(71)에 계합하는 구멍, 및 로터(2)로부터 늘어난 계합 핀(27)에 계합하는 구멍을 구비하고 있다. 이들 제 1 셔터 날개(60), 제2 셔터 날개(65) 및 조임 날개(70)는, 후술하는 계합 핀(27)의 회동 동작에 수반하여 각각이 독자적인 궤적을 그리며 요동한다. 이러한 날개(60, 65, 70)에 설치된 구멍의 위치나, 이러한 동작은 이 후에 나타내는 도 8부터 도 10으로 분명히 한다.

기판(50)의 배면측에 배치하고 있는 스텝모터(1)의 로터(2)에는 반경 방향으로 연장한 암부(26)가 접속되어 있다. 이 암부(26)의 단부로부터는 셔터 기판(50)측에 설치된 개구(55)를 통과하여 반대측까지 뻗어 있는 계합 핀(27)이 접속되어 있다. 전면측에 튀어나온 이 계합 핀(27)에 상기 제 1 셔터 날개(60), 제2 셔터 날개(65) 및 조임 날개(70)의 각각에 설치된 구멍이 계합하고 있다. 따라서 스텝모터(1)의 로터(2)가 회동할 때에는 계합 핀(27)이 이에 연동하여 회동하고, 또한 상기 제 1 셔터 날개(60), 제2 셔터 날개(65) 및 조임 날개(70)가 소정의 궤적으로 요동한다.

또한 도 7(B)은 상기 계합 핀(27)의 이동 궤적 CR에 대해서 나타낸 도이다. 계합 핀(27)은 로터(2) 회전에 수반하여 360도의 회전이 가능하지만, 기판(50)에 형성된 개구(55)는 부채형이고, 또, 암(26)의 이동을 규제하는 부재(29)가 배치되어 있다. 따라서 본 예에서는 계합 핀(27)은 소정 범위 RE 내를 회동하도록 설정되어 있다. 이 범위 RE는 예를 들면 중심각 약 120도로 설정된다.

상기와 같은 구성을 가지는 셔터부의 구동 기구를 동작시키는 경우를 도 8부터 도 10을 참조하여 설명한다. 이들 각 도면에서는 셔터 기판(50)의 전면측에서 보았을 때, 제1 셔터 날개(60), 제2 셔터 날개(65) 및 조임 날개(70)의 위치가 변화하는 모습이 나타나 있다. 또한 이들 각 도의 상부에는, 로터(2)의 회전 상태를 확인할 수 있도록 스텝모터(1)를 나타내고 있다.

도 8은 기판(50)에 설치한 촬영용의 렌즈 개구(51)를 전개(全開)한 상태를 나타내고 있다. 도 8중의 부호 CR는 도 7(B)과 대응하고 있다. 이 때 스텝모터(1)의 로터(2)는 회전각 0도로, 예를 들면 도 2(a)보다 약간 도 2(b) 쪽으로의 위치에 규제 부재(29)에 의해 정지하고 있다. 로터(2)의 S, N자극의 각각은 디텐트 토크에 의해 제1, 제2 자극(11, 12)에 대향하는 위치로 이동하려고 하여도 규제 부재(29)에 의해 규제된 상태로 보지된다. 따라서 도 8에 나타내는 상태로 코일(4, 5)에 통전을 행하지 않아도 이 셔터의 상태를 보지할 수 있다. 이 디텐트 토크에 기초한 상태 보지력은 충분히 크기 때문에 카메라에 조금의 충격이 가해지는 경우에도 셔터 상태를 확실히 보지할 수 있다. 또한 이 도 8에서는 제1 셔터 날개(60)의 돌기(61)에 계합하는 구멍(62), 제2 셔터 날개(65)의 돌기(66)에 감합하는 구멍(67), 및 조임 날개(70)의 돌기(71)에 계합하는 구멍(72)이 나타나 있다. 또 계합 핀(27)에 계합하는 계합 구멍은 맨앞측에 있는 조임 날개(70)의 계합 구멍(73)이 확인할 수 있다.

그런데 도 8의 상부에 나타내는 스텝모터(1)의 로터(2)의 위치는 도 2(a)에 나타낸 무통전 상태의 로터(2)의 위치보다 약간(본 실시의 형태에서는 25도 정도) 시계 회전 방향으로 어긋난 상태로 되어 있다. 본 구동 기구에서는 이와 같이 위치의 어긋남이 발생하도록 계합 핀(27)과 상기 규제 부재(29)(도 7(B) 참조)의 위치 관계가 설정되어 있다. 이와 같이 설정하면, 로터(2)의 각 자극이 항상 제1, 제2 자극(11, 12)에 대향하는 위치로 이동하므로 정상적으로 디텐트 토크가 발생한 상태로 할 수가 있다. 따라서 디텐트 토크에 의해 각 날개(60, 65, 70)를 소정 위치에 안정되게 보지할 수 있다.

도 9는 기판(50)에 설치한 촬영용의 렌즈 개구(51)를 전폐(全閉)로 한 상태를 나타내고 있다. 이 도 9는 도 8의 상태로부터 로터(2)가 약 65도 시계방향으로 회전한 상태이고, 계합 핀(27)이 이에 연동하여 회동한다. 이 계합 핀(27)의 회동에 수반하여 제1 셔터 날개(60), 제2 셔터 날개(65), 조임 날개(70)가 소정의 궤적을 그리며 요동하고, 제1 셔터 날개(60) 및 제2 셔터 날개(65)에 의해 렌즈 개구(51)가 닫혀 진다. 이 때 스텝모터(1)의 로터(2)는 시계방향으로 회전하고, 예를 들면 도 2(c)의 상태에 상당하고 있다. 이 도 9의 경우는 로터(2)의 N, S자극 각각이 정확히 제1, 제2 자극(11, 12)에 대향한 위치에서 디텐트 토크에 의해 보지된다. 따라서 도 9로 나타낼 경우도 이 상태로 코일(4, 5)의 통전이 차단되어도, 셔터를 이 닫힌 상태에서 보지할 수 있다. 이 상태 보지력은 충분히 크기 때문에 카메라에 조금의 충격이 가해지는 경우에서도 확실히 보지한다.

도 10은 기판(50)에 설치한 촬영용의 렌즈 개구(51)에 조임 날개를 위치시켜 작은 조임으로 한 상태를 나타낸 도이다. 이 도 10은 도 9의 상태로부터 로터(2)가 한층 더 시계방향으로 회전한 상태이고, 도 2(d)의 다음에 도 2(e)의 2번의 통전을 행하였다. 계합 핀(27)이 이에 연동하여 회동한다. 이 계합 핀(27)의 회동에 수반하여 제1 셔터 날개(60), 제2 셔터 날개(65), 조임 날개(70)가 소정의 궤적을 그리며 요동하고, 제1 셔터 날개(60) 및 제2 셔터 날개(65)는 렌즈 개구(51)를 여는 위치까지 멀어지고, 그 대신에 조임 날개(70)가 렌즈 개구(51)를 닫는 위치에 온다. 이 조임 날개(70)는 조임 개구(75)를 구비하고 있으므로, 렌즈 개구(51)를 작은 조임으로 한 상태를 실현한다. 이 때 스텝모터(1)의 로터(2)는 시계방향으로 회전하고, 예를 들면 도 2(e)보다 약간 도 2(d) 쪽으로의 위치에 규제 부재(29)에 의해 정지하고 있다. 이 도 10의 경우는 도 8의 경우와 마찬가지로 무통전 상태의 로터(2)의 위치가 약간 반시계 회전 방향으로 어긋난 상태로 되어 있다. 이 도 10에 나타내는 경우도 코일(4, 5)에의 통전을 차단하여도, 각 날개의 위치가 보지되므로 작은 조임 상태를 보지할 수 있다. 도 10의 상태로부터 도 9의 상태로 되돌리는데는, 도 2(c)의 통전을 1번 행하면 좋다. 도 8 또는 도 10의 상태로부터 도 9의 상태로 이동시키는 것은 도 2(c)의 통전을 1번 행하면 좋지만, 도 9의 상태로부터 도 8의 상태로 이동할 때에는, 도 2(b)의 다음에 도 2(a)의 2번의 통전을, 도 9의 상태로부터 도 10의 상태로 이동하는데는 상술한 것처럼 도 2(d)의 다음에 도 2(e)의 2번의 통전을 행한다.

이상 설명한 것처럼, 상기 스텝모터(1)를 채용한 본 셔터 구동 기구에서는 도 8부터 도 10에 나타낸 전개, 전폐 및 작은 조임의 상태를 무통전의 상태에서도 보지할 수 있으므로, 전력 절약화를 도모하는 기구로서 제공할 수 있다. 상기에 나타낸 셔터 구동 기구의 예에서는 2매의 셔터 날개와 1매의 조임 날개를 스텝모터로 구동하는 예를 나타냈지만 이 태양으로 한정하는 것은 아니고, 셔터 날개와 조임 날개의 매수는 필요에 따라 적당하게 변경하면 좋다.

이상 본 발명의 바람직한 일실시 형태에 대해서 상술하였지만, 이 발명은 관계되는 특정의 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에 있어서 여러 가지의 변형 및 변경이 가능하다.

본 발명에 의하면 고정자측의 제1 자극 및 제2 자극과 로터의 사이에 강한 자기적 흡인력이 발생하므로, 코일의 무통전시에 로터에 충분한 디텐트 토크를 발생시킬 수가 있는 스텝모터를 얻을 수 있다. 또, 이러한 스텝모터는 구조가 간단하고, 확실히 전력 소비를 억제할 수 있으므로 저비용으로 절전형태의 스텝모터로서 제공할 수 있다.

Claims

4개의 자극을 가지며, 양방향으로 회전 가능한 로터와,

상기 로터의 제1 외측에 대향하고, 또한, 상기 제1 외측으로부터 제1 갭(d)만큼 이격하여 배치되는 제1 자극과,

상기 로터의 제2 외측에 대향하고, 또한, 상기 제2 외측으로부터 상기 제1 갭(d)만큼 이격하여 배치되는 제2 자극과,

상기 로터의 제3 외측에 대향하고, 또한, 상기 제3 외측으로부터 제2 갭(D)만큼 이격하여 배치되는 제3 자극을 포함하고,

상기 제1 자극은, 상기 제1 자극과 상기 제3 자극 사이에 배치된 제1 코일에 의해 여자되고,

상기 제2 자극은, 상기 제2 자극과 상기 제3 자극 사이에 배치된 제2 코일에 의해 여자되고,

상기 제3 자극은, 상기 제1 코일 또는 상기 제2 코일에 의해 여자되고,

상기 로터의 자극과 상기 제1 자극 사이에, 또한, 상기 로터의 자극과 상기 제2 자극 사이에, 각각 자기적 흡인력이 발생하도록 하기 위해, 상기 제2 갭(D)이 상기 제1 갭(d)보다 더 크게 형성된 것을 특징으로 하는 스텝모터.
제1항에 있어서,

상기 로터는 원통 형상을 가지고,

상기 로터의 외주면에 대향하도록 평면 대략 역ㄷ자형의 고정자가 배치되고,

상기 고정자의 양단부의 각각에 상기 제1 자극 및 상기 제2 자극이 설정되고,

상기 고정자의 중앙부 위치에 상기 제3 자극이 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 스텝모터.
제2항에 있어서,

상기 제1 코일은, 상기 고정자의 상기 제1 자극과 상기 제3 자극 사이에 배치되고,

상기 제2 코일은, 상기 고정자의 상기 제2 자극과 상기 제3 자극 사이에 배치되고,

상기 고정자는 상기 제1 및 제2 코일의 위치 어긋남 방지용의 돌기부를 구비하는 것을 특징으로 하는 스텝모터.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재의 스텝모터와,

상기 스텝모터의 로터에 접속되고 소정 범위 내에서 회동 동작을 하는 계합 핀과,

상기 계합 핀이 계합하는 계합 구멍을 구비하고,

상기 계합 핀의 회동 동작에 수반하여, 기판에 형성한 촬영용 개구를 닫는 위치와 상기 촬영용 개구를 여는 위치의 사이를, 이동하는 섹터를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라의 구동 기구.
제4항에 있어서,　

상기 섹터는 셔터 날개와 조임 날개를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라의 구동 기구.