(57)【要約】【課題】  ディティントトルクの低減、プルイントルク及びプルアウトトルクの増大を図ったステッピングモータを提供する【解決手段】  マグネット４の軸線Ｌ方向における端部４ａ，４ｂにＲ面取り加工又はＣ面取り加工が施されているので、マグネット４の端部４ａ，４ｂとヨーク１１ｃ，１１２ｃとの間に発生する軸線Ｌ方向の磁束密度を減少させることができ、ロータ４の回転の抵抗となる軸線Ｌ方向の磁気吸着力が弱まり、ディティントトルクの低減を図ることができると共に、プルイントルク及びプルアウトトルクの増大を図ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトに固定されると共にＮ極及びＳ極が交互に着磁されたマグネットからなるロータと、前記シャフトの軸線方向において前記ロータと並列して設けられるコイルがヨークに収容されてなる一対のステータとを備え、一対の前記ステータが前記軸線方向において前記ロータを挟んで対向して配置されているステッピングモータにおいて、
前記マグネットの前記軸線方向における端部には、Ｒ面取り加工又はＣ面取り加工が施されていることを特徴とするステッピングモータ。
【請求項２】
前記Ｒ面取り加工の半径及び前記Ｃ面取り加工の面取り寸法は、前記ロータの外径の２０％以上であることを特徴とする請求項１記載のステッピングモータ。
【請求項３】
シャフトに固定されると共にＮ極及びＳ極が交互に着磁されたマグネットからなるロータと、前記シャフトの軸線方向において前記ロータと並列して設けられるコイルがヨークに収容されてなる一対のステータとを備え、一対の前記ステータが前記軸線方向において前記ロータを挟んで対向して配置されているステッピングモータにおいて、
磁性体からなる前記マグネットの前記軸線方向における端面には、非着磁の他の磁性体が設けられていることを特徴とするステッピングモータ。
【請求項４】
前記他の磁性体は、けい素鋼、鉄またはフェライト鋼であることを特徴とする請求項３項記載のステッピングモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータとコイルとがロータの軸線方向に並列して設けられたステッピングモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、特開２００４−２０１４５１号公報がある。この公報に記載されたステッピングモータはＮ極及びＳ極が交互に着磁された円筒形状の永久磁石からなるマグネットリングを有するシャフトを備え、このシャフトの軸心上には、マグネットリングを挟んで一対のコイルが設けられている。
【特許文献１】特開２００４−２０１４５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ステッピングモータでは、ディティントトルク（detent torque）、プルイントルク（pull-in torque）、プルアウトトルク(pull-out torque)を改善することで、性能を向上させることできる。ディティントトルクとは、励磁されていないモータにおいて、停止位置を回復可能な状態を保持しながら、シャフトに印加できる最大トルクをいう。ディティントトルクを低減することで、ステッピングモータの性能を向上させることができる。プルイントルクとは、一定周波数のパルスを与えたときに、停止している状態からどれくらいの負荷トルクを背負って起動できるかを示したものである。プルアウトトルクとは、一定周波数のパルスで回転しているときに、回転を継続可能な最大負荷トルクをいう。プルイントルク及びプルアウトトルクを増大することで、ステッピングモータの性能を向上させることができる。
【０００４】
しかしながら、前述した従来のステッピングモータでは、マグネットの端面とコイルとの間に軸線方向に磁束が発生し、この磁束によりロータの回転を停止させる方向に磁気力が働いてトルク損失が生じるため、トルク特性の改善が求められていた。
【０００５】
本発明は、ディティントトルクの低減、プルイントルク及びプルアウトトルクの増大を図ったステッピングモータ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】
【０００６】
本発明に係るステッピングモータは、シャフトに固定されると共にＮ極及びＳ極が交互に着磁されたマグネットからなるロータと、シャフトの軸線方向においてロータと並列して設けられるコイルがヨークに収容されてなる一対のステータとを備え、一対のステータが軸線方向においてロータを挟んで対向して配置されているステッピングモータにおいて、マグネットの軸線方向における端部には、Ｒ面取り加工又はＣ面取り加工が施されていることを特徴としている。
【０００７】
このステッピングモータにおいては、マグネットの軸線方向における端部にＲ面取り加工又はＣ面取り加工が施されているので、マグネットの端部とヨークとの間に発生する軸線方向の磁束密度を減少させることができ、ロータの回転の抵抗となる軸線方向の磁気吸着力が弱まり、ディティントトルクの低減を図ることができると共に、プルイントルク及びプルアウトトルクの増大を図ることができる。
【０００８】
また、Ｒ面取り加工の半径及びＣ面取り加工の面取り寸法は、ロータの外径の２０％以上であると好適である。
【０００９】
本発明に係るステッピングモータは、シャフトに固定されると共にＮ極及びＳ極が交互に着磁されたマグネットからなるロータと、シャフトの軸線方向においてロータと並列して設けられるコイルがヨークに収容されてなる一対のステータとを備え、一対のステータが軸線方向においてロータを挟んで対向して配置されているステッピングモータにおいて、磁性体からなるマグネットの軸線方向における端面には、非着磁の他の磁性体が設けられていることを特徴としている。
【００１０】
このステッピングモータにおいては、マグネットの端面が他の磁性体により覆われているので、マグネットの軸線方向における端面とヨークとの間の磁束が遮蔽され、マグネットの端部とヨークとの間に発生する軸線方向の磁束密度を減少させることができ、ロータの回転の抵抗となる軸線方向の磁気吸着力が弱まり、ディティントトルクの低減を図ることができると共に、プルイントルク及びプルアウトトルクの増大を図ることができる。
【００１１】
また、本発明に係るステッピングモータの上記他の磁性体は、けい素鋼、鉄またはフェライト鋼であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ディティントトルクの低減、プルイントルク及びプルアウトトルクの増大を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ本発明に係るステッピングモータの好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１４】
［第１の実施形態］
図１に示すステッピングモータ１は、携帯電話機に搭載されたカメラやデジタルカメラ等のオートフォーカス機構のレンズ駆動に利用されるものであり、小型化が図られている。このステッピングモータ１は、その外郭を成す略円筒形状の筐体２を具備し、この筐体２内に、回転軸としてのシャフト３、シャフト３の外周面に装着される永久磁石（マグネット）からなる円筒形状のロータ４、及びシャフト３の軸線Ｌ方向においてロータ４を挟んで対向して配置される一対のステータ５Ａ，５Ｂを収容している。
【００１５】
筐体２の側面には、外部電源（不図示）と接続される端子ユニット６Ａ，６Ｂを外部に露出させるための矩形の開口部２ａが設けられている。また、筐体２の一方の端部は、シャフト３を挿通させる円形の開口部２ｂが形成され、他方の端部は閉じられている。
【００１６】
ステータ５Ａ，５Ｂは、ボビン７Ａ，７Ｂに巻回されたコイル８Ａ，８Ｂを具備している。このコイル８Ａ，８Ｂは、端子ユニット６Ａ，６Ｂと接続され外部電源により通電されて、周囲に磁界を生じさせる。また、ステータ５Ａ，５Ｂに設けられたヨーク９Ａ，９Ｂは、ボビン７Ａ，７Ｂ及びコイル８Ａ，８Ｂを収容すると共に、コイル８Ａ，８Ｂとロータ４との間の磁気回路を構成する磁性体によって形成されている。
【００１７】
ヨーク９Ａ，９Ｂは、ボビン７Ａ，７Ｂの内周からロータ４の周面を覆う位置まで延在する内側ヨーク１１，１２と、コイル８Ａ，８Ｂの外周からロータ４の周面を覆う位置まで延在する外側ヨーク１３，１４とから構成されている。内側ヨーク１１，１２には、スリーブ１１ａ，１２ａが設けられ、内側ヨーク１１，１２の途中において、ロータ４側の端部には、ロータ４の外周面に対向するように軸線Ｌ方向に延びる複数の第１の磁極歯１１ｂ，１２ｂとスリーブ１１ａ，１２ａとを連結する円板状の連結部１１ｃ，１２ｃが設けられている。また、外側ヨーク１３，１４は、ボビン７Ａ，７Ｂの端面を覆う外側円板部１３ａ，１４ａを備え、この外側円板部１３ａ，１４ａの外周には、コイル８Ａ，８Ｂの外周及びロータ４の外周面に対向するように軸線Ｌ方向に延びる第２の磁極歯１３ｂ，１４ｂが複数枚形成され、第１の磁極歯１１ｂ，１２ｂと第２の磁極歯１３ｂ，１４ｂとは、ロータ４上で交互に並設されている。
【００１８】
また、シャフト３の一方の端部は与圧手段によって付勢され、ステータ５Ｂのスリーブ１２ａ内には軸受１７が充填されている。この軸受１７は、コイルバネ１８によって付勢され、ボール１９によって、軸受１７とシャフト３とが連結されて、シャフト３はボール１９によって回転自在に保持されている。筐体２内のシャフト３は、ステータ５Ａのスリーブ１１ａの内側、及び筐体２の開口部２ｂを通って筐体２外へ延出され、シャフト３の先端部は、図示していない軸受によって回転可能に支持されている。
【００１９】
ここで、シャフト３に固定されたロータ４は、上述したように円筒形状を成し、その外周にＮ極とＳ極とが等間隔で交互に着磁された永久磁石から構成されている。そして、内側ヨーク１１，１２の連結部１１ｃ，１２ｃは、ステッピングモータ１の小型化のためにロータ４に近接されるが、本発明では、図１及び図２に示すように、ロータ４の軸線Ｌ方向における両端部４ａ，４ｂには、全周にわたって、Ｒ面取り加工が施されている。このＲ面取り加工の半径は、ロータ４の外径Ｄｏの２０％以上の長さが好適である。
【００２０】
次に、このように構成されたステッピングモータ１の動作について説明する。端子ユニット６を通じてコイル８Ａ、８Ｂに電流が流されると、このコイル８Ａ，８Ｂの周囲に磁界が生じ、ヨーク９Ａ，９Ｂが磁化されて、第１及び第２の磁極歯１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂに磁極が形成される。よって、端子ユニット６を介してコイル８Ａ，８Ｂへ流す電流の向きを順次切り替えることで、ロータ４及びシャフト３がステップ状に回転する。
【００２１】
このとき、内側ヨーク１１，１２の連結部１１ｃ，１２ｃとロータ４の端部との間に軸線Ｌ方向に磁束が生じている。この磁束によりロータ４の回転を停止させる方向に磁気吸引力が働いているが、ロータ４の端部４ａ，４ｂにＲ面取り加工が施されているので、ロータ４の端部４ａ，４ｂと内側ヨーク１１，１２の連結部１１ｃ，１２ｃとの間に発生する軸線Ｌ方向の磁束密度を減少させることができ、ロータ４の回転の抵抗となる軸線Ｌ方向の磁気吸着力が弱まり、ディティントトルクの低減を図ることができると共に、プルイントルク及びプルアウトトルクの増大を図ることができる。また、ロータ４の端部４ａ，４ｂのＲ面取り加工の半径が、ロータ４の外径Ｄｏの２０％の長さになっているので、確実に磁気吸着力を弱めることができる。
【００２２】
なお、上記実施形態のロータ４の端部４ａ，４ｂには、Ｒ面取り加工が施されているが、図３に示すステッピングモータ２１のように、ロータ２４の端部２４ａ，２４ｂにＣ面取り加工を施しても良い。このＣ面取り加工の面取り寸法は、ロータ２４の外径Ｄｏの２０％以上の長さが好適である。このように構成しても、上記ステッピングモータ１と同様な作用効果が得られる。
【００２３】
以上、第１の実施形態について具体的に説明したが、これに限られない。例えば、Ｒ面取り加工の半径及びＣ面取り加工の面取り寸法は、ロータ４の外径Ｄｏの２０％の長さとしていたが、これに限られず、その他の長さでもよい。
【００２４】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態に係るステッピングモータ３１について、図４及び図５を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。
【００２５】
第２の実施形態のステッピングモータ３１において、第１の実施形態のステッピングモータ１と異なる点は、ロータ３４が、マグネット３２の軸線Ｌ方向における両端面に遮蔽板（他の磁性体）３３を各々備えている点である。マグネット３２は、円筒形状を成すと共に、その外周にＮ極とＳ極とが等間隔で交互に着磁された永久磁石から構成されている。遮蔽板３３は円板状を成し、例えばけい素鋼、鉄、フェライト鋼等の非着磁の磁性体から構成されて、所定の厚さを有している。遮蔽板３３の外径は、マグネット３２の外径と略同じとなっている。また、遮蔽板３３の中央には、板厚方向に延びる円形の開口部３３ａが形成されている。そして、一対の遮蔽板３３は、連結部１１ｃ，１２ｃに対面すると共に、軸線Ｌ方向においてマグネット３２を挟んで同軸に配置され、マグネット３２の端面に接着又はカシメ等によって固定されて、マグネット３２の軸線Ｌ方向における端面を覆っている。マグネット３２及び遮蔽板３３により構成されたロータ３４は、シャフト３に固定されている。
【００２６】
このように構成されたステッピングモータ３１では、第１の実施形態のステッピングモータ１と同様に、端子ユニット６を介してコイル８Ａ，８Ｂへ流す電流の向きを順次切り替えることで、ロータ４及びシャフト３がステップ状に回転する。
【００２７】
ここで、ステッピングモータ３１においては、マグネット３２の端面が遮蔽板３３により覆われているので、マグネット３２の軸線Ｌ方向における端面と内側ヨーク１１，１２の連結部１１ｃ，１２ｃとの間の磁束が遮蔽され、マグネット３２の端部と連結部１１ｃ，１２ｃとの間に発生する軸線方向の磁束密度を減少させることができ、ロータ４の回転の抵抗となる軸線Ｌ方向の磁気吸着力が弱まり、ディティントトルクの低減を図ることができると共に、プルイントルク及びプルアウトトルクの増大を図ることができる。
【００２８】
以上、第２の実施形態について具体的に説明したが、これに限られない。例えば、遮蔽板３３及びマグネット３２は、接着やカシメ等により固定されていたが、これに限られず、溶接等その他の方法により固定されていてもよい。また、図６に示すように、軸線Ｌ方向における端部４ａにＲ面取り加工（又はＣ面取り加工）が施されているマグネット４において、軸線Ｌ方向の端面には非着磁された遮蔽板４３を固定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係るステッピングモータの第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】図１のロータと内側ヨークとの間に発生した磁界を磁力線を用いて示す要部拡大断面図である。
【図３】本発明に係るステッピングモータの他の実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明に係るステッピングモータのさらに他の実施形態を示す断面図である。
【図５】図４のロータと内側ヨークとの間に発生した磁界を磁力線を用いて示す要部拡大断面図である。
【図６】本発明に係るステッピングモータのさらに他の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１，２１，３１…ステッピングモータ、３…シャフト、４，２４…ロータ（マグネット）、４ａ，４ｂ，２４ａ，２４ｂ…端部、５Ａ，５Ｂ…ステータ、８Ａ，８Ｂ…コイル、９Ａ，９Ｂ…ヨーク、３２…マグネット、３３，４３…遮蔽板（他の磁性体）、３４…ロータ、Ｌ…軸線。
【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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