(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面が周方向に分割して着磁された円筒形状のマグネットと、
前記マグネットに対向する円筒形状のヨークと、
前記ヨークを励磁するコイルと、
前記ヨークの内周に形成され、前記マグネットの軸方向に沿って延出し、前記コイルによって励磁される第１の磁極部と、
前記ヨークの内周に形成され、前記マグネットの軸方向に沿って延出し、前記コイルによって前記第１の磁極部とは異なる極に励磁される第２の磁極部とを有し、
前記ヨークの周方向に対して第１の角度だけ傾いて延出する溝を前記ヨークの内周に形成することで、前記第１の磁極部と前記第２の磁極部とを連結する第１の薄肉部を形成し、
前記ヨークの周方向に対して第２の角度だけ傾いて延出する溝を前記ヨークの内周に形成することで、前記第１の磁極部と前記第２の磁極部とを連結する第２の薄肉部を形成し、
前記第１の角度と前記第２の角度とは互いに異なり、
前記ヨークの周方向に前記第１の薄肉部と前記第２の薄肉部とを交互に形成することを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記第１の薄肉部および前記第２の薄肉部は前記ヨークの内周をねじ切り加工することにより形成され、前記ヨークの内周の前記ねじ切り加工が施されない部分が前記第１の磁極部および前記第２の磁極部となることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記第１の薄肉部および前記第２の薄肉部は、２種類の異なるタップによって形成されることを特徴とする請求項２に記載のモータ。
【請求項４】
前記マグネットの外周面に複数の磁極がスパイラル形状に着磁されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のモータ。
【請求項５】
前記複数の磁極の境界は、前記マグネットの回転軸に対して第３の角度だけ傾いており、
前記第１の角度が前記第３の角度より小さくなり、前記第２の角度が前記第３の角度以上となるように、前記第１の薄肉部および前記第２の薄肉部は形成されることを特徴とする請求項４に記載のモータ。
【請求項６】
前記第１の薄肉部は第１の溝幅を有し、
前記第２の薄肉部は第２の溝幅を有し、
前記第１の溝幅と前記第２の溝幅とは互いに異なることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２相ＰＭ型ステップモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、コイルによって励磁されたヨークとマグネットの間の相互作用によって回転運動を行うステップモータが実用化されている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、カメラなどに用いられるレンズ駆動装置として、スパイラル着磁されたマグネットとスパイラル着磁に沿ったヨークの間の相互作用によってレンズを直進駆動させているものがある（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平０５−１６１３３３号公報
【特許文献２】特開２００６−１２１８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に開示されているステップモータでは、ヨークをプレス加工によって生産することが行われている。すなわち、平板を打ち抜き加工することにより平面上に磁極歯形状を作成した後、磁極歯を立ち曲げることによりヨークが生産されていた。
【０００５】
しかし、モータの外径を変えずにマグネットとの対向面積を向上させるために磁極歯を軸方向に長くしようとすると、打ち抜き加工の工程で平面上に磁極歯形状が収まりきらなくなるため、立ち曲げ時に絞り加工などにより磁極歯を伸ばす工程が必要になる。
【０００６】
図１０はプレス加工によって生産されるヨークを示した図である。図１０において、Ａ−１，Ａ−２は打ち抜き加工後のヨーク、Ｂ−１，Ｂ−２は立ち曲げ加工後のヨークを示している。Ａ−１における磁極歯高さｈは内周半径Ｒより小さくなる。したがって、Ｂ−２における磁極歯高さｈ’も内周半径Ｒより小さくなる。絞り加工によってｈ’を大きくすることも可能であるが、その分、生産コストが高くなる。また、絞り加工を行ってもｈ’を極端に大きくすることはできず、ｈ’の寸法には限界がある。
【０００７】
したがって、軸方向に長い磁極歯をプレス加工によって安価に生産することは難しく、生産コストが高いという問題点があった。
【０００８】
さらに、１つのコイルによって励磁される２つのヨークが別部材で構成されているため、２つのヨークがもつ磁極歯の位置関係が組立精度によってばらつき、安定した性能が出ないという問題点があった。
【０００９】
また、上記特許文献２に開示されているレンズ駆動装置では、磁極歯がマグネットの着磁部に沿ってスパイラル形状に延出しており、磁極歯の長さが比較的長い。さらに、磁極歯が所定の角度を持って延出しているため、打ち抜き加工の工程で隣り合う磁極歯同士が干渉しやすい。
【００１０】
図１１はプレス加工によって生産される磁極歯が傾いたヨークを示した図である。図１１において、Ａ−１，Ａ−２は打ち抜き加工後のヨーク、Ｂ−１，Ｂ−２は立ち曲げ加工後のヨークを示している。Ａ−１における磁極歯の長さＬ、磁極歯の傾きθによっては磁極歯の先端が隣の磁極歯に干渉してしまうので、設計の自由度が限られる。また、傾きθを保ったまま立ち曲げ加工を行うことは難しい。
【００１１】
以上のことから、ヨークをプレス加工によって生産することは難しく、安定した性能を有するモータに適用可能なヨークを生産しようとすると、生産コストが高くなるという問題点があった。
【００１２】
さらに、１つのコイルによって励磁される２つのヨークが別部材で構成されているため、２つのヨークがもつ磁極歯の位置関係が組立精度によってばらつき、安定した性能が出ないという問題点もあった。
【００１３】
そこで本発明の目的は、低コストで安定した性能を有するモータおよび駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明のモータは、外周面が周方向に分割して着磁された円筒形状のマグネットと、前記マグネットに対向する円筒形状のヨークと、前記ヨークを励磁するコイルと、前記ヨークの内周に形成され、前記マグネットの軸方向に沿って延出し、前記コイルによって励磁される第１の磁極部と、前記ヨークの内周に形成され、前記マグネットの軸方向に沿って延出し、前記コイルによって前記第１の磁極部とは異なる極に励磁される第２の磁極部とを有し、前記ヨークの周方向に対して第１の角度だけ傾いて延出する溝を前記ヨークの内周に形成することで、前記第１の磁極部と前記第２の磁極部とを連結する第１の薄肉部を形成し、前記ヨークの周方向に対して第２の角度だけ傾いて延出する溝を前記ヨークの内周に形成することで、前記第１の磁極部と前記第２の磁極部とを連結する第２の薄肉部を形成し、前記第１の角度と前記第２の角度とは互いに異なり、前記ヨークの周方向に前記第１の薄肉部と前記第２の薄肉部とを交互に形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、低コストで安定した性能を有するモータおよび駆動装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実現するための一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１９】
＜第１の実施形態＞
（モータの構成の説明）
図１は第１の実施形態に係るモータを示す分解斜視図、図２は第１の実施形態に係るモータを示す軸方向断面図である。
【００２０】
図１、図２において、１０１は円筒形状で外周面が周方向に分割されて着磁されたマグネットである。本実施形態では８極の着磁部を有するマグネットを例にとって説明するが、極数によって本発明が限定されるものではない。
【００２１】
１０２は円筒形状のコアであり、外周がマグネット１０１の内周部と嵌合または接着され、一体に固定されている。
【００２２】
１０３は軸であり、コア１０２の内周部と軸１０３の外周の一部が嵌合または接着され、一体に固定されている。また、外周の一部が後述する第１の軸受１１３、第２の軸受１２３と摺動し、軸１０３が回転可能に固定されている。また、端部は後述する第１のステータ１１０または第２のステータ１２０から軸方向に露出しており、回転運動により発生する動力を外部に取り出せるように構成されている。
【００２３】
マグネット１０１、コア１０２、軸１０３によってロータ１００が構成されている。
【００２４】
１１１は軟磁性材料からなる第１のヨークであり、円筒部１１１ａ、フランジ部１１１ｂ、円筒部１１１ａの内周に軸方向に延出して形成される磁極部１１１ｃ、ねじ形状に形成される薄肉部１１１ｄを有する。磁極部１１１ｃの径方向の厚さをｔ１、薄肉部１１１ｄの径方向の厚さをｔ２とすると、ｔ１＞ｔ２となるように寸法が決定されている。また、薄肉部の径方向の厚さは、フランジ部１１１ｂの軸方向の厚さ、後述する第１のケース１１２の径方向の厚さ・軸方向の厚さに比べて薄くなるように形成されることが望ましい。薄肉部がこのように形成されることが望ましい理由を以下に述べる。
【００２５】
コイルに流す電流を増やしていくと、磁界が強くなり、他の磁路に比べて断面積が小さい部分、本実施形態における、薄肉部１１１ｄで最初に磁束飽和が起こり、磁束が空気中に漏れることになる。本実施形態のモータでは、薄肉部において空気中に漏れた磁束と、磁石との相互作用によりモータの回転力を得ている。もし仮に、ケース１１２の径方向厚さが、薄肉部１１１ｄより薄かった（断面積が小さい）としたら、先にケースで磁束飽和が起こってしまうため、磁束飽和による損失を考えると効率がよくないので、このような構成をとることが望ましい。
【００２６】
磁極部１１１ｃ、薄肉部１１１ｄの形状に関しては後述する。
【００２７】
１１２はカップ形状で軟磁性材料からなる第１のケースであり、開口部１１２ａ、曲げ部１１２ｂ、穴部１１２ｃを有する。開口部１１２ａは第１のヨークのフランジ部１１１ｂと軸方向に当接して固定されることで、第１のヨーク１１１と第１のケース１１２との軸方向の位置関係が決定される。曲げ部１１２ｂ内周は第１のヨークの円筒部１１１ａ外周と嵌合し、第１のヨーク１１１と第１のケース１１２との径方向の位置関係が決定される。
【００２８】
さらに、穴部１１２ｃが後述する第１の軸受１１３の外周部と嵌合し、第１の軸受１１３との径方向の位置関係が決定されるとともに、軸受１１３のつば部と当接し、第１の軸受１１３と軸方向の位置関係が決定される。
【００２９】
また、本実施形態とは異なり、開口部１１２ａの内周と第１のヨークのフランジ部１１１ｂの外周を嵌合させて、第１のヨーク１１１と第１のケース１１２との径方向の位置関係を決定するように構成してもよい。また、本実施形態とは異なり、第１のヨークの円筒部１１１ａの端部を第１のケース１１２の一部に軸方向に当接して固定することで、第１のヨーク１１１と第１のケース１１２との軸方向の位置関係を決定するように構成してもよい。
【００３０】
１１３は第１の軸受であり、前述したように第１のケース１１２に固定されるとともに軸１０３と摺動可能に配置されている。１１４は非導電性材料からなる第１のボビンである。１１５は第１のコイルであり、第１のボビン１１４に巻回されている。
【００３１】
第１のヨーク１１１、第１のケース１１２、第１の軸受１１３、第１のボビン１１４、第１のコイル１１５によって第１のステータ１１０が構成されている。
【００３２】
第２のヨーク１２１、第２のケース１２２、第２の軸受１２３、第２のボビン１２４、第２のコイル１２５に関しても第１のステータ１１０を構成する各部と同様であるので説明は省略する。第２のヨーク１２１、第２のケース１２２、第２の軸受１２３、第２のボビン１２４、第２のコイル１２５によって第２のステータ１２０が構成されている。
【００３３】
（磁極歯形状の説明）
図３は第１の実施形態に係るモータのヨーク構造を示す展開図である。ここでは、第１のヨーク１１１と第２のヨーク１２１が実際に組み立てられる時の位置関係をもって、各ヨークの円筒部を内周側から見た展開図が示されている。
【００３４】
図３において、まず第１のヨーク１１１の形状から説明する。
【００３５】
１１１ｃ（１）は、周方向に並んだ三角形状の複数の磁極歯を有する第１の磁極部であり、マグネット１０１の軸方向に沿って延出し第１のコイルによって一方の極に励磁される。各磁極歯は、第１のヨークのフランジ部１１１ｂとは逆の端面を底辺として、第１のヨークのフランジ部１１１ｂ端面へ向かって延出している。個数Ｎ個の磁極歯が所定の位相間隔２Ｐをとって形成されている。ここで、マグネット１０１の極数Ｍとすると、Ｎ、２Ｐは以下の式で表される。
Ｎ＝Ｍ／２，２Ｐ＝２×３６０°／Ｍ
マグネットの極数を８極とした本実施形態では、磁極歯の個数は４、磁極歯の位相間隔は９０°となる。
【００３６】
１１１ｃ（２）は、周方向に並んだ三角形状の複数の磁極歯を有する第２の磁極部であり、マグネット１０１の軸方向に沿って延出し第２のコイルによって一方の極に励磁される。各磁極歯は、第１のヨークのフランジ部１１１ｂ端面を底辺として、第１のヨークのフランジ部１１１ｂとは逆の端面へ向かって延出している。磁極歯の個数、磁極歯の位相間隔は１１１ｃ（１）と同様である。
【００３７】
磁極部１１１ｃ（１）と１１１ｃ（２）は所定の位相差を持って形成されており、位相差Ｐは以下の式で表される。
Ｐ＝３６０°／Ｍ
マグネットの極数を８極とした本実施形態では、磁極部の位相差は４５°となる。
【００３８】
また、円筒部１１１ａの軸方向高さをｈ１、磁極部１１１ｃの軸方向高さをｈ２、フランジ部１１１ｂの軸方向高さをｈ３とすると、以下の関係を持つように磁極歯が形成されることが望ましい。
ｈ１＞ｈ２，ｈ１−ｈ２＞ｈ３
１１１ｄ（１）は、円周方向から所定の角度α１、所定の幅ｗ１を持って形成される薄肉部である。形状は多条ねじ形状となっており、条数Ｊは以下の式で表される。
Ｊ＝Ｍ／２
マグネットの極数を８極とした本実施形態では、条数は４となる。
【００３９】
１１１ｄ（２）は、円周方向から所定の角度α２、所定の幅ｗ２を持って形成される薄肉部である。形状は多条ねじ形状となっており、条数は１１１ｄ（１）と同様である。
【００４０】
薄肉部１１１ｄ（１）と１１１ｄ（２）によって、磁極部１１１ｃ（１）と１１１ｃ（２）の形状が決定される。
【００４１】
また、薄肉部１１１ｄ（１）と１１１ｄ（２）はα１とα２が以下の関係を持つように形成されることが望ましい。
α１＋α２＝１８０°，ｔａｎα１＝ｈ１／Ｐ
本実施形態では薄肉部１１１ｄ（１）と１１１ｄ（２）が連続して形成されているが、磁極歯１１１ｃによって分断されていてもよいし、薄肉部１１１ｄの一部が円筒部１１１ａの径方向に貫通している構成でもよい。
【００４２】
なお、薄肉部１１１ｄ（１）と１１１ｄ（２）は、多条ねじ切り加工によって作成可能である。
【００４３】
作成手順としては、まず、リード角がα１、条数Ｊのタップ１と、リード角がα２、条数Ｊのタップ２を用意する。そして、円筒部１１１ａとフランジ部１１１ｂを有するヨークに対し、円筒部１１１ａ内周にタップ１によって薄肉部１１１ｄ（１）を作成する。その後、円筒部１１１ｂ内周にタップ２によって薄肉部１１１ｄ（２）を作成することで、本実施形態のヨーク形状が作成可能である。つまり、薄肉部は２種類の異なるタップにより形成されている。
【００４４】
また、フランジ部１１１ｂを別部材とし、円筒部１１１ａにねじ切り加工を行った後、フランジ部１１１ｂを溶接などにより固着してもよいし、円筒部１１１ａにねじ切り加工を行った後、外周の切削加工などによりフランジ部１１１ｂを形成してもよい。
【００４５】
また、タップの歯形状とリード角を変更することで、磁極部１１１ｃと薄肉部１１１ｄの形状は自由に変更可能である。例えば、磁極部１１１ｃの軸方向高さｈ２を自由に変更可能である。
【００４６】
上記にあげたいずれの手順でヨークの形状を作成しても、第１の磁極部と第２の磁極部は、第１の磁極部または第２の磁極部と比べて径方向の厚さが小さい薄肉部で連結されることになる。なお、この構成については、後述する第２のヨーク１２１における、第３の磁極部と第４の磁極部についても同様である。
【００４７】
第２のヨーク１２１の形状も同様であるので、説明は省略する。第１のヨーク１１１と第２のヨーク１２１は、第１のヨークの磁極部１１１ｃと第２のヨークの磁極部１２１ｃが所定の位相差を持つように組み立てられており、位相差Ｐ／２は以下の式で表される。
Ｐ／２＝３６０°／（２×Ｍ）
マグネットの極数を８極とした本実施形態では、位相差Ｐ／２は２２．５°となる。
【００４８】
（動作の説明）
図４は第１の実施形態に係るモータを示す径方向の断面図である。
【００４９】
まず、第１のステータ１１０の動作について説明する。
【００５０】
第１のコイル１１５に電流を流すとコイル導線方向を中心とした磁界が発生し、それに伴い、第１のヨークの円筒部１１１ａ、第１のヨークのフランジ部１１１ｂ、第１のケース１１２の内部に磁束が発生し、磁路が形成される。さらに大きな電流を流し、第１のヨーク１１１と第１のケース１１２の内部に発生する磁束を大きくすると、磁束方向の断面積が小さい場所で磁束の飽和が生じ、磁束が空気中に漏れる。
【００５１】
本実施形態では、第１のヨーク磁極部１１１ｃの径方向の厚さ、第１のヨークフランジ部１１１ｂの軸方向の厚さ、第１のケース１１２の径方向・軸方向の厚さに比べて第１のヨーク薄肉部１１１ｄの径方向の厚さが薄い。そのため、第１のヨーク薄肉部１１１ｄが、最も磁束飽和が発生しやすい場所となり、磁極部１１１ｃ（１）と磁極部１１１ｃ（２）の間で磁束が空気中に漏れる。
【００５２】
例えば、図３、図４において、第１のコイル１１５に充分な電流を流すと、薄肉部１１１ｄ（１）で磁束飽和が生じ、矢印Ａの方向に磁束が漏れ、磁極部１１１ｃ（１）がＮ極、磁極部１１１ｃ（２）がＳ極に励磁されることになる。このとき発生する漏れ磁束とマグネット１０１による磁界の相互作用により、ロータ１００に回転方向の力が発生する。ロータ１００は回転方向の力を受けて所定の角度だけ回転する。
【００５３】
第２のステータ１２０に関しても同様であるので、説明は省略する。
【００５４】
以上説明したように、第１のコイル１１５と第２のコイル１２５の通電方向を順次切り替えることにより、特許文献１に挙げた２相ＰＭ型ステップモータと同様に回転運動が可能となる。
【００５５】
このように、本実施形態に記載のモータは、ねじ切り加工によって磁極部を作成することが可能なため、プレス加工によって磁極部を作成するよりも、低コストでモータを提供することが可能である。
【００５６】
また、プレス加工で作成する従来のヨークは磁極部の高さに制限があったが、本実施形態のモータではタップの歯形状とリード角を変えることにより磁極部の形状を自由に変更可能である。そのため、軸方向に長い磁極歯をもつヨークを容易に作成でき、低コストで高トルクなモータを提供することが可能である。
【００５７】
また、従来は１つのコイルによって励磁される１対の磁極部が別部材で構成されていたのに対し、本実施形態に記載のモータでは１対の磁極部を一体で作成するので、磁極歯間の位置関係が精度よく決定され、変形も起こりにくい。そのため、安定した性能を有するモータを提供することが可能である。
【００５８】
なお、本実施形態は、２相のステップモータについて記載したが、これに限られるわけでなく、２相以上のステップモータについても適応可能である。
【００５９】
＜第２の実施形態＞
（駆動装置の構成の説明）
図５は第２の実施形態に係る駆動装置を示す分解斜視図、図６は第２の実施形態に係る駆動装置を示す軸方向の断面図である。
【００６０】
図５、図６において、２０１は円筒形状で外周面がスパイラル状に着磁されたマグネットである。２０１ａはＮ極に着磁された着磁部、２０１ｂはＳ極に着磁された着磁部である。本実施形態では８極の着磁部を有するマグネットを例にとって説明するが、極数によって本発明が限定されるものではない。
【００６１】
２０２は、ガイド部としての、円筒状のチューブであり、外周がマグネット２０１の内周と嵌合または接着され、一体的に固定されている。また、内周は後述するガイド軸２３１の外周と摺動可能に嵌合しており、ガイド軸２３１は、チューブ２０２を回転軸と平行な方向に可動可能に支持する。
【００６２】
マグネット２０１とチューブ２０２によって可動部２００が構成されている。可動部２００は後述するガイド軸２３１によって径方向の移動を規制されている。また、可動部２００は不図示の回転止めにより回転方向の移動を規制されている。そのため、可動部２００は回転軸に平行な方向にのみ可動可能に保持されている。
【００６３】
２１１は軟磁性材料からなる第１のヨークであり、円筒部２１１ａ、フランジ部２１１ｂ、円筒部２１１ａの内周にマグネット着磁部に沿って対向するように形成される磁極部２１１ｃ、ねじ形状に形成される薄肉部２１１ｄを有する。磁極部２１１ｃの径方向の厚さをｔ１、薄肉部２１１ｄの径方向の厚さをｔ２とすると、ｔ１＞ｔ２となるように寸法が決定されている。また、薄肉部の径方向の厚さは、フランジ部１１１ｂの軸方向の厚さ、後述する第１のケース２１２の径方向の厚さ・軸方向の厚さに比べて薄くなるように形成されることが望ましい。薄肉部がこのように形成されることが望ましい理由は、第１の実施形態にて説明した理由と同様である。
【００６４】
磁極部２１１ｃ、薄肉部２１１ｄの形状に関しては後述する。
【００６５】
２１２はカップ形状で軟磁性材料からなる第１のケースであり、開口部２１２ａ、穴部２１２ｂを有する。
【００６６】
開口部２１２ａは第１のヨークのフランジ部２１１ｂと軸方向に当接して固定されることで、第１のヨーク２１１と第１のケース２１２との軸方向の位置関係が決定される。穴部２１２ｂ内周は第１のヨークの円筒部２１１ａ外周と嵌合し、第１のヨーク２１１と第１のケース２１２との径方向の位置関係が決定される。
【００６７】
また、本実施形態とは異なり、開口部２１２ａ内周と第１のヨークのフランジ部２１１ｂ外周を嵌合させて、第１のヨーク２１１と第１のケース２１２との径方向の位置関係を決定するように構成してもよい。また、本実施形態とは異なり、第１のヨークの円筒部２１１ａ端部を第１のケース２１２の一部に軸方向に当接して固定することで、第１のヨーク２１１と第１のケース２１２との軸方向の位置関係を決定するように構成してもよい。
【００６８】
２１３は非導電性材料からなる第１のボビンである。２１４は第１のコイルであり、第１のボビン２１３に巻回されている。
【００６９】
第１のヨーク２１１、第１のケース２１２、第１のボビン１１３、第１のコイル１１４によって第１のステータ２１０が構成されている。
【００７０】
第２のヨーク２２１、第２のケース２２２、第２のボビン２２３、第２のコイル２２４に関しても第１のステータ２１０を構成する各部と同様であるので説明は省略する。第２のヨーク２２１、第２のケース２２２、第２のボビン２２３、第２のコイル２２４によって第２のステータ２２０が構成されている。
【００７１】
（磁極歯形状の説明）
図７は第２の実施形態に係る駆動装置のヨーク構造を示す展開図である。ここでは、第１のヨーク２１１と第２のヨーク２２１が実際に組み立てられる時の位置関係をもって、各ヨークの円筒部を内周側から見た展開図が示されている。
【００７２】
図７において、まず第１のヨーク２１１の形状から説明する。
【００７３】
２１１ｃ（１）は、周方向に並んだ三角形状の複数の磁極歯を有する第１の磁極部である。各磁極歯は、円筒部２１１ａのフランジ部２１１ｂ側端面を底辺として、周方向から所定の角度α０を持ってマグネット１０１の着磁部に沿うように延出している。ここで、α０は磁極歯の周方向の中心を結んだ直線が周方向となす角を表している。マグネット１０１の着磁部の周方向に対する角度をθとしたとき、α０は次の関係を持つように決定されることが望ましい。
α０＝θ
第１の磁極部２１１ｃ（１）は、個数Ｎ個の磁極歯が所定の位相間隔２Ｐをとって形成されている。ここで、マグネット１０１の極数Ｍとすると、Ｎ、２Ｐは以下の式で表される。
Ｎ＝Ｍ／２，２Ｐ＝２×３６０°／Ｍ
マグネットの極数を８極とした本実施形態では、磁極歯の個数は４、磁極歯の位相間隔は９０°となる。
【００７４】
２１１ｃ（２）は、周方向に並んだ三角形状の複数の磁極歯を有する第２の磁極部である。各磁極歯は、円筒部２１１ａのフランジ部２１１ｂとは逆側の端面を底辺として、周方向から所定の角度α０を持ってマグネット１０１の着磁部に沿うように延出している。磁極歯の個数、磁極歯の位相間隔は２１１ｃ（１）と同様である。
【００７５】
磁極は列２１１ｃ（１）と２１１ｃ（２）は所定の位相差を持って形成されており、位相差Ｐは以下の式で表される。
Ｐ＝３６０°／Ｍ
マグネットの極数を８極とした本実施形態では、磁極部の位相差は４５°となる。
【００７６】
また、円筒部１１１ａの軸方向高さをｈ１、磁極部２１１ｃの軸方向高さをｈ２、フランジ部２１１ｂの軸方向高さをｈ３とすると、以下の関係を持つように磁極歯が形成されることが望ましい。
ｈ１＞ｈ２，ｈ１−ｈ２＞ｈ３
２１１ｄ（１）は、円周方向から所定の角度α１、所定の幅ｗ１を持って形成される薄肉部である。形状は多条ねじ形状となっており、条数Ｊは以下の式で表される。
Ｊ＝Ｍ／２
マグネットの極数を８極とした本実施例では、条数は４となる。
【００７７】
２１１ｄ（２）は、円周方向から所定の角度α２、所定の幅ｗ２を持って形成される薄肉部である。形状は多条ねじ形状となっており、条数は２１１ｄ（１）と同様である。
【００７８】
薄肉部２１１ｄ（１）と２１１ｄ（２）によって、磁極部２１１ｃ（１）と２１１ｃ（２）の形状が決定される。
【００７９】
また、薄肉部２１１ｄ（１）と２１１ｄ（２）はα１とα２が以下の関係を持つように形成されることが望ましい。
α１≦α０＝θ≦α２
本実施形態では薄肉部２１１ｄ（１）と２１１ｄ（２）が連続して形成されているが、磁極歯２１１ｃによって分断されていてもよいし、薄肉部２１１ｄの一部が円筒部１１１ａの径方向に貫通している構成でもよい。
【００８０】
薄肉部２１１ｄ（１）と２１１ｄ（２）は、多条ねじ切り加工によって作成可能である。
【００８１】
まず、リード角がα１、条数Ｊのタップ１と、リード角がα２、条数Ｊのタップ２を用意する。そして、円筒部２１１ａとフランジ部２１１ｂを有するヨークに対し、円筒部２１１ａ内周にタップ１によって薄肉部２１１ｄ（１）を作成する。その後、円筒部２１１ｂ内周にタップ２によって薄肉部２１１ｄ（２）を作成することで、本実施形態のヨーク形状が作成可能である。また、フランジ部２１１ｂを別部材とし、円筒部２１１ａにねじ切り加工を行った後、フランジ部２１１ｂを溶接などにより固着してもよいし、円筒部２１１ａにねじ切り加工を行った後、外周の切削加工などによりフランジ部２１１ｂを形成してもよい。
【００８２】
また、タップの歯形状とリード角を変更することで、磁極部２１１ｃと薄肉部２１１ｄの形状は自由に変更可能である。例えば、磁極部２１１ｃの軸方向高さｈ２を自由に変更可能である。
【００８３】
第２のヨーク２２１の形状も同様であるので、説明は省略する。
【００８４】
第１のヨーク２１１と第２のヨーク２２１は、第１のヨークの磁極部１１１ｃと第２のヨークの磁極部１２１ｃが所定の位相差を持つように組み立てられている。フランジ部２１１ｂとフランジ部２２１ｂが接する面において、磁極部２１１ｃ（１）と２２１ｃ（１）が位相差Ｐ／２を持つとすると、Ｐ／２は以下の式で表される。
Ｐ／２＝３６０°／（２×Ｍ）
マグネットの極数を８極とした本実施形態では、位相差Ｐ／２は２２．５°となる。
【００８５】
（駆動装置の動作の説明）
図８は第２の実施形態に係る駆動装置を示す径方向の断面図である。
【００８６】
まず、第１のステータ２１０の動作について説明する。
【００８７】
第１のコイル２１４に電流を流すとコイル導線方向を中心とした磁界が発生し、それに伴い、第１のヨークの円筒部２１１ａ、第１のヨークのフランジ部２１１ｂ、第１のケース２１２の内部に磁束が発生し、磁路が形成される。さらに大きな電流を流し、第１のヨーク２１１と第１のケース２１２の内部に発生する磁束を大きくすると、磁束方向の断面積が小さい場所で磁束の飽和が生じ、磁束が空気中に漏れる。
【００８８】
本実施形態では、第１のヨーク磁極部２１１ｃの径方向の厚さ、第１のヨークフランジ部２１１ｂの軸方向の厚さ、第１のケース２１２の径方向・軸方向の厚さに比べて第１のヨーク薄肉部２１１ｄの径方向の厚さが薄くなっている。従って、第１のヨーク薄肉部２１１ｄが最も磁束飽和が発生しやすい場所となる。そのため、磁極部２１１ｃ（１）と磁極部２１１ｃ（２）の間で磁束が空気中に漏れる。
【００８９】
例えば、図７、図８において、第１のコイル２１４に充分な電流を流すと、薄肉部２１１ｄ（１）で磁束飽和が生じ、矢印Ａの方向に磁束が漏れ、磁極部２１１ｃ（１）がＮ極、磁極部２１１ｃ（２）がＳ極に励磁されることになる。このとき発生する漏れ磁束とマグネット２０１による磁界の相互作用により、可動部２００に回転方向の力と軸方向の力が発生する。可動部２００は不図示の回転止めにより回転方向の移動を規制されているため、可動部２００は軸方向の力を受けて所定の移動量だけ軸方向に移動する。第２のステータ２２０に関しても同様であるので、説明は省略する。
【００９０】
第１のコイル２１４と第２のコイル２２４の通電方向を順次切り替えることにより、特許文献２に挙げた駆動装置と同様に、マグネット２０１、チューブ２０２から構成される可動部２００の直進運動が可能となる。
【００９１】
このように、本実施形態に記載の駆動装置では、ねじ切り加工によって磁極部を作成することが可能なため、低コストな駆動装置を提供することが可能である。
【００９２】
また、従来手法では、スパイラル形状をした磁極歯は、ヨークの内径に比較して磁極歯の長さが長くなる傾向にあり、プレス加工で作成することが困難であり、設計自由度が少なかった。
【００９３】
対して、本実施形態の駆動装置は、タップの歯形状とリード角を変えることにより磁極部の形状を自由に変更可能である。そのため、長い磁極歯をもつヨークを従来手法に比べ、容易に作成でき、低コストな駆動装置を提供することが可能である。
【００９４】
また、従来は１つのコイルによって励磁される１対の磁極部が別部材で構成されていたのに対し、本実施形態では１対の磁極部を一体で作成するので、磁極歯間の位置関係が精度よく決定され、変形も起こりにくい。そのため、安定した性能を有する駆動装置が提供可能である。
【００９５】
なお、第１の実施形態のマグネットとヨークを、本実施形態で適用したマグネットとヨークに置き換えて使用しても、第１の実施形態で開示したモータと同様の機能を実現することが可能である。
【００９６】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態における駆動装置は第２の実施形態における駆動装置と基本的な形状は同様であり、磁極歯の形状が異なっている。そのため、なお、駆動装置の構成について第２の実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【００９７】
図９は第３の実施形態に係る駆動装置のヨークの構造を示す展開図である。
【００９８】
第３の実施形態の磁極歯形状は、第２の実施形態の各寸法値に関して、特に次の条件の場合である。
α２＝９０°
また、望ましくは、α１、ｗ１、ｗ２が以下の関係を持つように形成される。
α１＝θ，ｗ１＜ｗ２
薄肉部２１１ｄ（１）の角度はマグネット２０１の着磁角と一致するので、漏れ磁束Ａの方向はマグネットの着磁角と直角になり、回転力と直進力の発生に大きく寄与する。漏れ磁束Ｂの方向はマグネットの着磁角と大きく異なるため、回転力と直進力の発生にはあまり寄与しない。本実施形態では、薄肉部２１１ｄ（１）の幅が薄肉部２１１ｄ（２）の幅より小さくなるように形成されているため、漏れ磁束Ｂに比べて漏れ磁束Ａの割合が大きい。したがって、出力の効率がよい漏れ磁束Ａの方向により多くの磁束が流れることになる。
【００９９】
本実施形態では、薄肉部２１１ｄ（２）の長手方向は軸方向と一致し、ねじ切り加工ではなくスプライン加工などでも加工可能となり、加工が容易になる。すなわち、低コストな駆動装置を提供することが可能である。
【０１００】
また、従来手法では、スパイラル形状をした磁極歯は、ヨークの内径に比較して磁極歯の長さが長くなる傾向にあり、プレス加工で作成することが困難であり、設計自由度が少なかった。対して、本実施形態における駆動装置では、タップの歯形状を変えることにより磁極部の形状を自由に変更可能である。そのため、長い磁極歯をもつヨークを容易に作成でき、低コストな駆動装置を提供することが可能である。
【０１０１】
また、従来は１つのコイルによって励磁される１対の磁極部が別部材で構成されていたのに対し、本実施形態では１対の磁極部を一体で作成するので、磁極歯間の位置関係が精度よく決定され、変形も起こりにくい。そのため、安定した性能を有する駆動装置を提供することが可能である。
【０１０２】
なお、本実施形態では、マグネットが可動となる構成について説明したが、マグネットがガイド軸に固定されており、ヨークを可動とする構成としても、本実施形態に開示の駆動装置と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】第１の実施形態に係るモータを示す分解斜視図である。
【図２】第１の実施形態に係るモータを示す軸方向断面図である。
【図３】第１の実施形態に係るモータのヨーク構造を示す展開図である。
【図４】第１の実施形態に係るモータを示す径方向の断面図である。
【図５】第２の実施形態に係る駆動装置を示す分解斜視図である。
【図６】第２の実施形態に係る駆動装置を示す軸方向の断面図である。
【図７】第２の実施形態に係る駆動装置のヨーク構造を示す展開図である。
【図８】第２の実施形態に係る駆動装置を示す径方向の断面図である。
【図９】第３の実施形態に係る駆動装置のヨークの構造を示す展開図である。
【図１０】プレス加工によって生産されるヨークを示した図である。
【図１１】プレス加工によって生産される磁極歯が傾いたヨークを示した図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１０１、２０１  マグネット
１０２  コア
１０３  軸
１１１、２１１  第１のヨーク
１２１、２２１  第２のヨーク
１１１ａ、１２１ａ、２１１ａ、２２１ａ  ヨークの円筒部
１１１ｂ、１２１ｂ、２１１ｂ、２２１ｂ  ヨークのフランジ部
１１１ｃ、１２１ｃ、２１１ｃ、２２１ｃ  ヨークの磁極部
１１１ｄ、１２１ｄ、２１１ｄ、２２１ｄ  ヨークの薄肉部
１１２、２１２  第１のケース
１２２、２２２  第２のケース
１１２ａ、１２２ａ、２１２ａ、２２２ａ  ケースの開口部
１１２ｂ、１２２ｂ  ケースの曲げ部
１１２ｃ、１２２ｃ、２１２ｂ、２２２ｂ  ケースの穴部
１１３  第１の軸受
１２３  第２の軸受
１１４、２１３  第１のボビン
１２４、２２３  第２のボビン
１１５、２１４  第１のコイル
１２５、２２４  第２のコイル
１００  ロータ
１１０、２１０  第１のステータ
１２０、２２０  第２のステータ
２０１ａ  マグネットのＮ極着磁部
２０１ｂ  マグネットのＳ極着磁部
２０２  チューブ
２３１  ガイド軸
２００  可動部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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