(57)【要約】  【課題】  回転のより滑らかで低振動のＰＭ型ステッピングモータを提供する。  【解決手段】  ＰＭ型ステッピングモータのステータは、極歯２３、２４とロータマグネット１１１との間のスキマが周方向に沿って、滑らかに大→小→大と変化するように形成されている。極歯２３、２４の内面が平面であり、その形状が台形、山形又は流線型である。このような構成により、極歯２３、２４とマグネットとの間に働く吸引力と反発力の変化が滑らかになり、ディテントトルクが低減され、回転子を滑らかに駆動させることができるとともに騒音の発生を抑えることができる。また、マグネット１１１の各磁極の中心と極歯２３、２４の中心との間隔が最も狭くなるときに、周方向において各極歯の中心にマグネットの各磁極の中心が合うので、回転子を固定子に対して正確に位置決めでき、モータの位置決め精度が向上する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周にＮ極とＳ極が交互に複数着磁されたロータマグネット及び回転軸を有する回転子と、
該回転子の磁極に対向する複数の磁極を有するステータ及び、該ステータの磁極を磁化するコイルを有し、前記回転子の外周域に配置される固定子と、
を備え、
前記ステータが、複数の極歯の形成されたステータヨーク及び、前記コイルが収容される凹部の形成されたボビンを含み、
前記各極歯と前記ロータマグネットとの間のスキマが周方向に沿って、滑らかに大→小→大と変化するように形成されていることを特徴とするクローポール型ステッピングモータ。
【請求項２】
前記各極歯の内面が平面であり、その形状が台形、山形又は流線型であることを特徴とする請求項１記載のクローポール型ステッピングモータ。
【請求項３】
前記ステータヨークの内周面が略多角形であることを特徴とする請求項１又は２記載のクローポール型ステッピングモータ。
【請求項４】
前記コイルが平角のコイル線を巻き回したものであることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載のクローポール型ステッピングモータ。
とができ、トルクが向上する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ用フォーカス、ズーム、アイリス駆動及び低振動を必要とする製品に使用されるＰＭ型ステッピングモータに関する。特には、クローポール（極歯）の形状を改良して回転をより滑らかにしうるＰＭ型ステッピングモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の２相ＰＭ型ステッピングモータの全体構造の一例を説明する。
図２は、従来の２相ＰＭ型ステッピングモータの構造を示す分解斜視図である。
ステッピングモータ１０１は、回転子１１０と、同回転子１１０の外周域に配置される固定子１２０を含む。
図３は、図２のステッピングモータの断面図である。
回転子１１０は、外周にＮ極とＳ極が交互に複数着磁された、円柱状の永久磁石１１１と、回転軸１１２とを有する。回転軸１１２の一端は、固定子１２０の一端に取り付けられた軸受１２９に支持されるとともに、スラストバネ１３０で軸方向に付勢されている。
固定子１２０は、永久磁石１１１の磁極と同数の極歯（クローポール）１２３、１２４を有するステータ１２１と、ステータ１２１の磁極を磁化するコイル１２７（図２には図示されず）とを有する。
【０００３】
ステータ１２１は、回転軸方向に並んだＡ相ステータ１２１ＡとＢ相ステータ１２１Ｂとからなる。各相ステータは、極歯１２３付きヨーク（ステータヨーク）１２２と、極歯１２４が設けられた中央ヨーク１２６と、コイル１２７が収容されるボビン１２５と、を有する。ステータヨーク１２２は、円筒状部１２２ａと、同部の内周縁から内方向に張り出したフランジ部１２２ｂとを有し、フランジ部１２２ｂの内縁から複数の極歯１２３が回転軸方向に突出している。中央ヨーク１２６はリング状で、内縁から複数の磁極１２４が回転方向に突出している。極歯１２３、１２４は、回転軸方向の両側から突き合わされて、円周方向に等間隔で交互になるように配置されている。各相ステータにおいて、ステータヨーク１２２は回転軸方向外側に配置されており、中央ヨーク１２６は同方向内側に配置されている。
【０００４】
コイルボビン１２５の内周面には、凹部１２５ａが形成されており、同凹部１２５ａ内に極歯１２３、１２４が収容されている。ボビン１２５は樹脂製であり、極歯１２３、１２４はこの樹脂の中に埋め込まれて、内周面がボビン１２５の内周面に現れている。
コイルボビン１２５の外周面には、円周方向に延びる凹部１２５ｂが形成され、同凹部１２５ｂ内にコイル１２７が収容されている（図３参照）。
【０００５】
ステータ１２１Ａ、１２１Ｂは、コイルボビン１２５を両側から挟んで、極歯１２３、１２４が互いに１／２ピッチ円周方向にずれるように配置され、レーザ溶接などにより固定されている。
【０００６】
次に、極歯の形状について説明する。
図４は、極歯の形状の一例を模式的に説明する図であり、図４（Ａ）は展開図、図４（Ｂ）は平面図、図４（Ｃ）は斜視図である。
図４（Ａ）、（Ｃ）に示すように、ステータヨークのフランジ部１２２ｂの内周縁の形状は円形であり、その内周縁から極歯１２３が軸方向に延びている。この極歯１２３と、コイルボビンに埋め込まれた極歯１２４の平面形状は二等辺三角形状であり、内周面は、マグネット１１１の外周面に沿うように凹状に湾曲している。つまり、極歯１２３、１２４の内周面の曲率はマグネット１１１の外周面の曲率とほぼ等しく、両者の間隔は、円周方向においてほぼ均一となっている。
【０００７】
図５は、極歯の形状の他の例を模式的に説明する図であり、図５（Ａ）は展開図、図５（Ｂ）は平面図、図５（Ｃ）は斜視図である。
図５（Ａ）、（Ｃ）に示すように、この例においてもステータヨークのフランジ部１２２ｂの内周縁の形状は円形であり、その内周縁から極歯１２３´が軸方向に延びている。極歯１２３´、１２４´の平面形状は、この例では角の丸められた長方形状であり、内周面は、マグネット１１１の外周面に沿うように凹状に湾曲している。この例においても、極歯１２３´、１２４´の内周面の曲率はマグネット１１１の外周面の曲率とほぼ等しく、両者の間隔は、円周方向においてほぼ均一となっている。
【０００８】
一方、コギングトルクやトルクリップルの低減を目的として、回転子の各極の永久磁石を、断面形状が円弧状とした（中央部の径方向厚さを、磁極境界部の径方向厚さよりも大きくした）モータ（ブラシレスモータ）が提案されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。このように、永久磁石と極歯間の間隔を円周方向で変化させることにより、磁束密度分布が正弦波形状に近づき、コギングトルクが低減できるとされている。
【０００９】
【特許文献１】特開平６−２１７４７８
【特許文献２】特開２００１−２７５２８５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、前述の永久磁石と極歯間の間隔を円周方向で変化させる手法を適用した、回転のより滑らかなクローポール型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】
【００１１】
本発明のクローポール型ステッピングモータは、  外周にＮ極とＳ極が交互に複数着磁されたロータマグネット及び回転軸を有する回転子と、  該回転子の磁極に対向する複数の磁極を有するステータ及び、該ステータの磁極を磁化するコイルを有し、前記回転子の外周域に配置される固定子と、を備え、  前記ステータが、複数の極歯の形成されたステータヨーク及び、前記コイルが収容される凹部の形成されたボビンを含み、  前記各極歯と前記ロータマグネットとの間のスキマが周方向に沿って、滑らかに大→小→大と変化するように形成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明においては、  前記各極歯の内面が平面であり、その形状が台形、山形又は流線型であることが好ましい。
【００１３】
本発明によれば、極歯とマグネットとの間に働く吸引力と反発力の変化が滑らかになり、ディテントトルクが低減され、回転子を滑らかに駆動させることができるとともに騒音、振動の発生を抑えることができる。また、マグネットの各磁極の中心と各極歯の中心との間隔が最も狭くなるときに、周方向において各極歯の中心にマグネットの各磁極の中心が合うので、回転子を固定子に対して正確に位置決めできる。したがって、モータの位置決め精度が向上する。
【００１４】
本発明においては、  前記ステータヨークの内周面が略多角形であることとすると、ステータヨークに平面形状がフラットな極歯を設けやすい。
【００１５】
本発明においては、  前記コイルが平角のコイル線を巻き回したものであることが好ましい。
コイルを平角のコイル線で形成することにより、断面におけるコイル線の密度を高くすることができるので、線積が多くなる。したがって、形成される磁場の強度を高くすることができ、トルクが向上する。
【発明の効果】
【００１６】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、振動や騒音が少ないステッピングモータを提供できる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明のステッピングモータの全体の構造は、図２、３に示した従来のステッピングモータの全体の構造とほぼ同じであってよい。同ステッピングモータの特徴は、極歯（ステータヨーク含む）の形状とコイルにあるので、以降ではステータヨーク及び極歯の形状とコイルの種類について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るステッピングモータの極歯の形状を説明する図であり、図１（Ａ）は展開図、図１（Ｂ）は平面図、図１（Ｃ）は図１（Ｂ）の一部拡大図、図１（Ｄ）は斜視図である。
図１に示すように、ステータヨークのフランジ部１２２ｂの内周縁の形状は多角形（この例では１０角形）であり、内周縁の一つおきの辺から、極歯２３が軸方向に突出するように設けられている。極歯２３は、平面形状が山形状で、一定の肉厚の平板である。つまり、各々の極歯２３の内面は平面である。このため、極歯２３の内周面の曲率とマグネット１１１の外周面の曲率は異なり、両者の間隔は、円周方向において大→小→大と滑らかに変化する。
【００１８】
すなわち、図１（Ｃ）に示すように、極歯２３の一方の端部（マグネット１１１の回転方向における入口）２３ａにおいては、極歯−マグネット間のスキマｘ１は比較的大きく（マグネット１１１の径４．４ｍｍの場合、例えば０．３９ｍｍ）、極歯２３の中央に行くに従い徐々に狭くなり、中央２３ｂではスキマｘ２が最も狭くなる（例えば０．２ｍｍ）。そして、もう一方の端部（出口）２３ｃに行くに従い徐々に広くなり、同端部のスキマｘ３は、入口２３ａのスキマｘ１と等しくなる。
【００１９】
図１（Ａ）における符号２４は、図２の中央ヨーク１２６に設けられた極歯を示し、極歯２３と同じ形状及びマグネット１１１との位置関係を有する。
【００２０】
この例では、極歯２３、２４の平面形状がフラットな山形の場合について説明したが、台形や流線型であってもよい。
【００２１】
このような形状のステータヨークを作製するには、図４に示す従来のステータヨークと同様にプレス加工によることができる。
【００２２】
このように極歯２３、２４の内周面とマグネット１１１の外周面との間の間隔を円周方向において大→小→大と変化させることにより、極歯２３、２４とマグネット１１１との間に働く吸引力と反発力の変化が滑らかになり、ディテントトルクが低減される。これにより、回転子を滑らかに駆動させることができるとともに騒音の発生を抑えることができる。また、マグネット１１１の各磁極の中心と各極歯２３、２４の中心との間隔が最も狭くなるときに、周方向において極歯２３、２４の中心にマグネット１１１の各磁極の中心が合うので、回転子１１０を固定子１２０に対して正確に位置決めできる。したがって、モータの位置決め精度が向上する。
【００２３】
この例においては、コイル１２７は、断面形状が平角の細線（径が１００μｍ以下）を、ボビン１２５の凹部１２５ｂ内に巻き回したものである。このような平角の細線を使用することにより、コイルと比べて、線積が約１０％〜１５％アップし、トルクを向上させることができる。このコイル１２７は、ボビン１２５により極歯２３、２４と絶縁されている。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態に係るステッピングモータの極歯の形状を説明する図であり、図１（Ａ）は展開図、図１（Ｂ）は平面図、図１（Ｃ）は図１（Ｂ）の一部拡大図、図１（Ｄ）は斜視図である。
【図２】従来の２相ＰＭ型ステッピングモータの構造を示す分解斜視図である。
【図３】図２のステッピングモータの断面図である。
【図４】極歯の形状の一例を模式的に説明する図であり、図４（Ａ）は展開図、図４（Ｂ）は平面図、図４（Ｃ）は斜視図である。
【図５】極歯の形状の他の例を模式的に説明する図であり、図５（Ａ）は展開図、図５（Ｂ）は平面図、図５（Ｃ）は斜視図である。
【符号の説明】
【００２５】
２３、２４  極歯
１０１  ステッピングモータ            １１０  回転子
１１１  永久磁石                      １１２  回転軸
１２０  固定子                        １２１  ステータ
１２２  ステータヨーク                １２３、１２４  極歯
１２５  ボビン                        １２６  中央ヨーク
１２７  コイル                        １２９  軸受
１３０  スラストバネ
【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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