(57)【要約】【課題】マグネットと各磁極部との間の吸引力の発生を最小限に抑え、各磁極部が励磁されることにより発生するエネルギーの多くを回転する力とすることができるようにし、高出力で、小電力でも滑めらかな回転を行えるようにする。【解決手段】マグネット１と、第１のコイル２と、第２のコイル４と、第１のコイルにより励磁される櫛歯形状の第１の磁極部７ａ〜７ｈと、第１のコイルにより励磁される櫛歯形状の第２の磁極部８ａ〜８ｈと、第２のコイルにより励磁される櫛歯形状の第３の磁極部９ａ〜９ｈと、第２のコイルにより励磁される櫛歯形状の第４の磁極部１０ａ〜１０ｈとを有し、各磁極部の１つあたりの角度をＡ、マグネット１極あたりの角度をＢとして、「Ａ／Ｂ」をＹとし、マグネットの前記仮想軸方向の板厚に対する該マグネット１極あたりの円周上の長さの比の値をＸとすると「−０．３３３Ｘ＋０．７≦Ｙ≦−０．３３３Ｘ＋０．９」と設定している。【選択図】　　　　図１
2004064875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング形状に形成されその中心を回転中心として回転可能に保持されるとともに、前記回転中心の仮想軸に対して垂直方向の面が前記仮想軸を中心とする円周方向に分割して異なる極に交互に着磁されたマグネットと、該マグネットの外径側に配置される第１のコイルと、前記マグネットの内径側に配置される第２のコイルと、前記マグネットの前記仮想軸に対して垂直方向の一方の面に対向し、前記第１のコイルにより励磁される櫛歯形状の第１の磁極部と、前記マグネットの前記仮想軸に対して垂直方向の他の面に対向し、前記第１のコイルにより励磁される櫛歯形状の第２の磁極部と、前記マグネットの前記仮想軸に対して垂直方向の一方の面に対向し、前記第２のコイルにより励磁される櫛歯形状の第３の磁極部と、前記マグネットの前記仮想軸に対して垂直方向の他の面に対向し、前記第２のコイルにより励磁される櫛歯形状の第４の磁極部とを有し、
前記各磁極部の１つあたりの角度をＡ、前記マグネット１極あたりの角度をＢとして、「Ａ／Ｂ」をＹとし、前記マグネットの前記仮想軸方向の板厚に対する該マグネット１極あたりの円周上の長さの比の値をＸとすると
−０．３３３Ｘ＋０．７≦Ｙ≦−０．３３３Ｘ＋０．９
と設定してあることを特徴とするステッピングモータ。
【請求項２】
請求項１に記載のステッピングモータと、該ステッピングモータの構成要素であるマグネットの回転に伴って作動し、固定部材に形成された開口部の開口面積を変更して前記開口部の通過光量を調節する光量調節部材とを有することを特徴とする光学装置。
【請求項３】
請求項１に記載のステッピングモータと、該ステッピングモータの構成要素であるマグネットの回転に伴って作動し、レンズを光軸方向に移動させて該レンズを所望の位置に位置出しするレンズ位置出し手段とを有することを特徴とする光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動源として好適なステッピングモータや該ステッピングモータを具備した光学装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１４に、本願出願人より特開平０９−３３１６６６号公報にて開示されたモータの構成の一例を示す斜視図を、図１５に、その断面図を示す。
【０００３】
これらの図において、２１１は円周方向に等分割して異なる極に交互に着磁された永久磁石からなるロータ、２１２はロータ２１１の軸方向に隣り合って配置された第２のコイル、２１３はロータ２１１の軸方向に隣り合って配置された第１のコイル、２１８は第２のコイル２１２により励磁され、軟磁性材料からなる第２のステータ、２１９は第１のコイル２１３により励磁され、軟磁性材料からなる第１のステータである。
【０００４】
前記第１のステータ２１９は、前記ロータ２０１の外周面に隙間をもって所定角度対向する第１の外側磁極部２１９ａ，２１９ｂ及び前記ロータ２１１の内周面に隙間をもって対向する第１の内側磁極２１９ｃを備えている。前記第２のステータ２１８は、前記ロータ２１１の外周面に隙間をもって所定角度対向する第２の外側磁極２１８ａ，２１８ｂ及び前記ロータ２１１の内周面に隙間をもって対向する第２の内側磁極２１８ｃを備えている。２１７は出力軸であり、前記ロータ２１１が固着され、前記第１のステータ２１９の軸受部２１９ｄと前記第２のステータ２１８の軸受部２１８ｄに回転可能に保持されている。２２０は非磁性材料からなる連結リングであり、前記第１のステータ２１９と前記第２のステータ２１８とを所定の間隔で保持するものである。
【０００５】
第１のコイル２１３、第２のコイル２１２への通電方向を切り換えることにより、前記第１の外側磁極２１９ａ，２１９ｂ、第１の内側磁極２１９ｃ、第２の外側磁極２１８ａ，２１８ｂ及び第２の内側磁極２１８ｃの極性を切り換えてロータ２１１を回転させていくものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成のモータは、出力が高く、該モータの外形寸法を小さいものとする事ができるなど、従来にない効果を有するものである。
【０００７】
本願出願人がこの種の装置の開発を進めていくと、マグネットに着磁むらがあった場合などには、該マグネットの位相により該マグネットと第１の外側磁極部、第１の内側磁極部、第２の外側磁極部、第２の内側磁極部との間の吸引力が変化し、それが回転力に影響を及ぼすことが判明した。この吸引力が、前記各磁極部が励磁されそれにより発生する電磁力、つまりロータを回転させようとする駆動トルクよりも大きい場合には、モータが起動できない事や安定して滑らかに回らないといった事が生じ、避けなければならない改善点であった。
【０００８】
したがって、この種のモータを光量調節装置やレンズ位置出し装置に適用した場合にも、光量調節やレンズの位置出しを精度良くかつ滑らかに行えない虞があり、この点を改善したモータや装置を本願出願人は新たに考えている。
【０００９】
（発明の目的）
本発明の第１の目的は、マグネットと各磁極部との間の吸引力の発生を最小限に抑え、前記各磁極部が励磁されることにより発生するエネルギーの多くを回転する力とすることができるようにし、高出力で、小電力でも滑めらかな回転を行うことのできるステッピングモータを提供しようとするものである。
【００１０】
本発明の第２の目的は、光量調節やレンズ位置出しを精度良くかつ滑らかに行うことのできる光学装置を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、リング形状に形成されその中心を回転中心として回転可能に保持されるとともに、前記回転中心の仮想軸に対して垂直方向の面が前記仮想軸を中心とする円周方向に分割して異なる極に交互に着磁されたマグネットと、該マグネットの外径側に配置される第１のコイルと、前記マグネットの内径側に配置される第２のコイルと、前記マグネットの前記仮想軸に対して垂直方向の一方の面に対向し、前記第１のコイルにより励磁される櫛歯形状の第１の磁極部と、前記マグネットの前記仮想軸に対して垂直方向の他の面に対向し、前記第１のコイルにより励磁される櫛歯形状の第２の磁極部と、前記マグネットの前記仮想軸に対して垂直方向の一方の面に対向し、前記第２のコイルにより励磁される櫛歯形状の第３の磁極部と、前記マグネットの前記仮想軸に対して垂直方向の他の面に対向し、前記第２のコイルにより励磁される櫛歯形状の第４の磁極部とを有し、前記各磁極部の１つあたりの角度をＡ、前記マグネット１極あたりの角度をＢとして、「Ａ／Ｂ」をＹとし、前記マグネットの前記仮想軸方向の板厚に対する該マグネット１極あたりの円周上の長さの比の値をＸとすると
−０．３３３Ｘ＋０．７≦Ｙ≦−０．３３３Ｘ＋０．９
と設定したステッピングモータとするものである。
【００１２】
また、上記第２の目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１又は２の何れかに記載のステッピングモータと、該ステッピングモータの構成要素であるマグネットの回転に伴って作動し、固定部材に形成された開口部の開口面積を変更して前記開口部の通過光量を調節する光量調節部材とを有する光学装置とするものである。
【００１３】
同じく上記第２の目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の何れかに記載のステッピングモータと、該ステッピングモータの構成要素であるマグネットの回転に伴って作動し、レンズを光軸方向に移動させて該レンズを所望の位置に位置出しするレンズ位置出し手段とを有する光学装置とするものである。
【００１４】
上記条件を満足することで、前記各磁極部が励磁されそれにより発生するマグネットの回転力に抗する力として作用することのあった、マグネットと各磁極部との間の吸引力を激減させることを可能にする構成にしている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１本発明の実施の一形態に係るステッピングモータの分解斜視図、図２は図１のステッピングモータの断面図、図３〜図６は図１のステッピングモータの動作説明図である。
【００１７】
これらの図において、１は、リング形状に形成されその中心を回転中心として回転可能に保持されるとともに、前記回転中心の仮想軸に対して垂直方向の面が前記仮想軸を中心とする円周方向に分割して異なる極に交互に着磁されたマグネットである。詳しくは、前記仮想軸（以下、回転軸と記す）に対して垂直方向の一方の面１ｅと他方の面１ｆ、外周面及び内周面からなり、図３に示すように、前記一方の面１ｅが回転軸を中心とする角度方向にｎ分割（本実施の形態では１６分割）して、Ｓ極、Ｎ極が交互に着磁されている。該マグネット１の他方の面１ｆは前記一方の面１ｅとは逆の極性に分割着磁されていても良いし、全く着磁されていなくても良い。そして、該マグネット１は射出成形によりプラスチックマグネット材料により形成される。これにより、リング形状の厚さ方向、即ち軸と平行方向に関する長さを非常に薄く構成することができる。また、該マグネット１には中央部に嵌合穴１ａがあり，　該嵌合穴１ａは後述の軸受６の嵌合部６ｂに嵌合されて固定される。
【００１８】
上記のようにマグネット１は射出成形により形成されるプラスチックマグネットからなるため、嵌合穴１ａを該マグネット１により一体で成形でき、回転中心に対してマグネット部の同軸精度が向上する。また、射出成形マグネットは表面に薄い樹脂皮膜が形成されるため、錆の発生がコンプレッションマグネットに比較して大幅に少ないので、塗装などの防錆処理を廃止できる。さらにコンプレッションマグネットで問題になる磁性粉の付着もなく、防錆塗装時に発生しやすい表面のふくらみもなく、品質の向上が達成できる。
【００１９】
前記マグネット１の材料には、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁性粉とポリアミドなどの熱可塑性樹脂バインダー材との混合物を射出成形することにより形成されたプラスチックマグネットを用いている。これにより、コンプレッション成形されたマグネットの場合の曲げ強度が５００Ｋｇｆ／ｃｍ２程度なのに対して、例えばポリアミド樹脂をバインダー材として使用した場合、８００Ｋｇｆ／ｃｍ２以上の曲げ強度が得られ、コンプレッション成形では出来ないリング形状に形成することが可能となる。リング形状に形成することで後述の第１のステータ７と第２のステータ８との間隔、及び、第３のステータ９と第４のステータ１０との間隔を短く設定することができ、その間の磁気抵抗の小さい磁気回路とすることができる。よって、後述の第１のコイル２及び第２のコイル４への通電を行った場合、小さな起磁力でも多くの磁束を発生することができ、アクチュエータの性能が高まる。
【００２０】
２はリング形状の第１のコイルであり、絶縁材料からなる第１のボビン３に巻き付けられている。該第１のコイル２は前記マグネット１の外周面の外側に配置されており、その軸方向の長さは前記マグネット１の回転軸方向の長さ、即ちリング形状の厚さとほぼ同じ寸法となっている。４はリング形状の第２のコイルであり、絶縁材料からなる第２のボビン５に巻き付けられている。該第２のコイル４は前記マグネット１の内周面の内側に配置されており、その軸方向の長さは前記マグネット１の軸方向の長さ、即ちリング形状の厚さとほぼ同じ寸法となっている。
【００２１】
前記第２のボビン５のリブ５ａ，５ｂはマグネット１と接合された軸受６の内側の摺動面６ｄに当接し、滑らかに回転可能な回転の中心位置規制をするようになっている。
【００２２】
６は軸受であり、非常に円滑な摺動性の良い材料、例えばプラスチックであればポリアセタールやテフロン、フッ素系樹脂等で作られて金属である磁極部上であっても円滑性を失わないようにしている。また、磁極部の仕上げによっては前記マグネット１に一体に成型したマグネット１の一方及び他方の面上からそれぞれ突出したリブであっても構わない。一方で球軸受などを用いて更なる摺動摩擦の低減を図ってもよい。軸方向の位置、すなわち後述する第１のステータ７とマグネット１の間隔、及び、後述する第２のステータ８とマグネット１の間隔ｄ１、又後述する第３のステータ９とマグネット１の間隔及び後述する第４のステータ１０とマグネット１の間隔ｄ２は軸受６の上側の摺動面６ａと下側の摺動面６ｃの高さによってそれぞれ決められ、モータトルク発生に重要なマグネットとステータの間隔を安定して確保し、常に最適な所定量ｄ１，ｄ２を確保する。
【００２３】
７は軟磁性材料からなる第１のステータであり、第１のコイル２への通電により励磁される第１の磁極部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆ，７ｇ，７ｈを持ち、該第１の磁極部７ａ〜７ｈは前記マグネット１の回転軸方向と垂直な方向の一方の面１ｅに所定の間隔ｄ１（図２参照）をもって対向し、マグネット１の半径方向でしかも内径方向に延出する櫛歯形状により構成されている。この延出する歯の数はマグネット１の着磁分割数ｎの１／２個形成され、それらが７２０／ｎ度（本実施の形態では４５度）ずつ等分配置されている（本実施の形態では８個）。前記第１のコイル２への通電により、前記第１の磁極部７ａ〜７ｈはすべて互いに同極になるように励磁される。
【００２４】
８は軟磁性材料からなる第２のステータであり、第１のコイル２への通電により励磁される第２の磁極部８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ，８ｇ，８ｈを持ち、該第２の磁極部８ａ〜８ｈは前記マグネット１の回転軸方向と垂直方向の他方の面１ｆに所定の間隔ｄ２（図２参照）をもって対向し、マグネット１の半径方向でしかも外径方向に延出する櫛歯形状より構成されている。この延出する歯の数はマグネット１の着磁分割数ｎの１／２個形成され、それらが７２０／ｎ度（本実施の形態では４５度）ずつ等分配置されている（本実施の形態では８個）。前記第１のコイル２への通電により、第２の磁極部８ａ〜８ｈはすべて互いに同極になるように励磁される。
【００２５】
但し、前記第１の磁極部７ａ〜７ｈと前記第２の磁極部８ａ〜８ｈとは互いに異なる極性に励磁される。また、前記第２の磁極部８ａ〜８ｈはマグネット１を挟んで前記第１の磁極部７ａ〜７ｈに対向する位置に形成されている。
【００２６】
前記第１のステータ７と前記第２のステータ８は、第２のステータ８の最外周８ｕ部で磁気的に連結されている。よって、第１のコイル２、第１の磁極部７ａ〜７ｈ、第２の磁極部８ａ〜８ｈで磁気回路を構成している。
【００２７】
９は軟磁性材料からなる第３のステータであり、第２のコイル４への通電により励磁される第３の磁極部９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆ，９ｇ，９ｈを持ち、該第３の磁極部９ａ〜９ｈは前記マグネット１の回転軸方向と垂直方向の他方の面１ｆに所定の間隔ｄ２をもって対向し、マグネットの半径方向でしかも外径方向に延出する櫛歯形状するより構成されている。該第３の磁極部９ａ〜９ｈはその先端部がマグネット１の半径方向に延出する複数の歯、即ち櫛歯形状によって構成されるが、この延出する歯の数はマグネット１の着磁分割数ｎの１／２個形成され、それらが７２０／ｎ度（本実施の形態では４５度）ずつ等分配置されている（本実施の形態では８個）。前記第２のコイル４への通電により、第３の磁極部９ａ〜９ｈはすべて互いに同極になるように励磁される。
【００２８】
１０は軟磁性材料からなる第４のステータであり、第２のコイル４への通電により励磁される第４の磁極部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈを持ち、該第４の磁極部１０ａ〜１０ｈは前記マグネット１の軸方向と垂直方向の他方の面１ｆに所定の間隔ｄ２をもって対向し、マグネット１の半径方向でしかも外径方向に延出する櫛歯形状により構成されている。該第４の磁極部１０ａ〜１０ｈはその先端部がマグネット１の半径方向に延出する複数の歯、即ち櫛歯形状によって構成されるが、この延出する歯の数はマグネット１の着磁分割数ｎの１／２個形成され、それらが７２０／ｎ度（本実施の形態では４５度）ずつ等分配置されている（本実施の形態では８個）。前記第２のコイル４への通電により、第４の磁極部１０ａ〜１０ｈはすべて互いに同極になるように励磁される。
【００２９】
但し、前記第３の磁極部９ａ〜９ｈと前記第４の磁極部１０ａ〜１０ｈとは互いに異なる極性に励磁される。また、前記第４の磁極部１０ａ〜１０ｈはマグネット１を挟んで前記第３の磁極部９ａ〜９ｈに対向する位置形成されている。
【００３０】
前記第３のステータ９と前記第４のステータ１０は、前記第４のステータ１０の最内周１０ｕ部で磁気的に連結されている。よって、第２のコイル４、第３の磁極部、第４の磁極部で磁気回路を構成している。
【００３１】
１１は非磁性体材料からなる地板であり、第２のステータ８と第４のステータ１０をその同軸度を確保しながら固定してある。これにより、該ステッピングモータの各構成部品は精度よく組み立てられてモータの機能を発揮する。
【００３２】
次に、図３〜図６を参照して、上記構成のステップモータの動作について説明する。
【００３３】
図３は、第１の磁極部７ａ〜７ｈをＮ極とし、マグネット１を挟んで対向する第２の磁極部８ａ〜８ｈをＳ極とし、第３のステータ９の９ａ〜９ｈをＳ極とし、第４の磁極部１０ａ〜１０ｈをＮ極とするように、第１のコイル２及び第２のコイル４に通電して励磁した状態を示す。
【００３４】
図３の状態から第１のコイル２への通電はそのままで、第２のコイル４への通電方向を切り換えて、第３の磁極部９ａ〜９ｈをＮ極、第４の磁極部１０ａ〜１０ｈをＳ極となるように励磁する。これにより、マグネット１は反時計方向に１１．２５度回転し、図４に示す状態になる。
【００３５】
次に、第１のコイル２への通電を反転させて、第１の磁極部７ａ〜７ｈをＳ極とし、第２の磁極部８ａ〜８ｈをＮ極となるように励磁する。これにより、マグネット１は反時計方向に更に１１．２５度回転し、図５に示す状態になる。次いで、第２のコイル４への通電を反転させて、第３の磁極部９ａ〜９ｈをＳ極とし、第４の磁極部１０ａ〜１０ｈをＮ極となるように励磁する。これにより、マグネット１は反時計方向に更に１１．２５度回転し、図６に示す状態になる。
【００３６】
以後、このように第１のコイル２及び第２のコイル４への通電方向を順次切り換えていくことにより、ロータであるマグネット１は通電位相に応じた位置へと回転していくことになる。
【００３７】
次に、第１〜第４の磁極部の形状について詳細に説明する。
【００３８】
図７において、縦軸は、マグネット１に作用する第１のステータ７と第２のステータ８と第３のステータ９と第４のステータ１０との間で発生する磁力を示し、横軸は、マグネット１の回転位相を示す。
【００３９】
Ｅ１点，Ｅ２点，Ｅ３点で示されるところは正回転しようとするとマイナスの力が働いて元の位置に戻ろうとし、逆回転しようとするとプラスの力が働いて元の位置に戻される。すなわち、マグネット１とステータ７〜１０の間の磁力によってマグネットがＥ１点，Ｅ２点，Ｅ３点に安定的に位置決めされようとするコギングの位置である。Ｆ１点，Ｆ２点はマグネット１の位相が少しでもずれると前後のＥ１点，Ｅ２点，Ｅ３点の位置に回転する力が働く不安定な均衡状態にある停止位置である。第１のコイル２への通電がなされない状態では、振動や姿勢の変化によってＦ１点，Ｆ２点に停止していることはできず、Ｅ１点，Ｅ２点，Ｅ３点の位置へ移動して停止する。
【００４０】
Ｅ１点，Ｅ２点，Ｅ３点のようなコギング安定点はマグネットの着磁極数をｎとすると、３６０／ｎ度の周期で存在し、その中間位置がＦ１点，Ｆ２点のような不安定点になる。
【００４１】
有限要素法による数値シミュレーションの結果、着磁される極の角度（図３においてＢで示す角度）と磁極部のマグネットの１極あたりに対向する角度（図３においてＡで示す角度）との関係により、コイルへの通電がない状態での磁極部とマグネットとの吸引状態の様子が変化することが明らかになった。それによると、磁極部のマグネットに対向する角度により、マグネットのコギング位置が変化する。すなわち、磁極部のマグネットに対向する角度が所定値以下の場合には、該マグネットの極の中心が磁極部の中心に対向する位置で安定的に保持されるので、図７で述べたＥ１点及びＥ２点がマグネットの極の中心が磁極部の中心に対向する位置となる。
【００４２】
逆に、磁極部のマグネットに対向する角度が所定値以上の場合にはマグネットの極と極の境界が磁極部の中心に対向する位置で安定的に保持される。この時、図７で述べたＥ１点及びＥ２点がマグネットの極と極の境界が外側磁極部の中心に対向する位置となる。その様子を図８で詳しく説明する。
【００４３】
図８は、磁極部の幅寸法とコギングトルク、マグネット寸法の関係をグラフ化して示す図であり、横軸は、「マグネットの板厚（回転軸方向の）／マグネットの外径の１極あたりの円周上の長さ」、縦軸は「磁極部１つあたりの対向角度（図３のＡ度）／マグネット１極あたりの角度（図３のＢ度）である。
【００４４】
例えば、マグネットの外径寸法が１８ｍｍ、内径寸法が１６ｍｍで極数が１６極の場合、マグネットの板厚は「（１８−１６）／２」、磁極部１極あたりの外周長さは「１８×π／１６」であるから、横軸の「マグネットの板厚／マグネットの外径の１極あたりの円周上の長さ」の値は０．１４１となる。また、磁極部１つあたりの対向角度を１３．５度とすると、マグネット１極あたりの角度は２２．５度であるから縦軸の「磁極部１つあたりの対向角度／マグネット１極あたりの角度」は０．６００となる。
【００４５】
図８中の各ポイントはコギングトルクがほぼ０或いは最小となるようなモデルの「磁極部１つあたりの対向角度／マグネット１極あたりの角度」をプロットしたものである。
【００４６】
図９は、１４種類のモータについてコギングトルクがほぼ０或いは最小となるような場合をグラフ化したものである。
【００４７】
縦軸を「Ｙ＝磁極部１つあたりの対向角度／マグネット１極あたりの角度」、横軸を「Ｘ＝「マグネットの板厚／マグネットの外径の１極あたりの円周上の長さ」とすると、これらのポイントは「Ｙ＝−０．３３３Ｘ＋０．７」の式で近似した直線１と、「Ｙ＝−０．３３３Ｘ＋０．９」の式で近似した直線２とに囲まれた領域に存在する。直線１より下の範囲、即ち、「Ｙ＜−０．３３３Ｘ＋０．７」の範囲はマグネットの極の中心が磁極部の中心に対向する位置で安定的に保持され、「Ｙ＞−０．３３３Ｘ＋０．９」ならばマグネットの極と極の境界が磁極部の中心に対向する位置で安定的に保持される。直線１と直線２とに囲まれた領域、即ち次の条件を満たしている場合は、コギングトルクがほぼ０或いは極めて小さく構成される。
【００４８】
−０．３３３Ｘ＋０．７≦Ｙ≦−０．３３３Ｘ＋０．９
図９、図１０、　図１１は実験結果を示す。
【００４９】
図９、図１０、　図１１において、縦軸はマグネット１に作用する第１のステータ７と第２のステータ８と第３のステータ９と第４のステータ１０とで発生する磁力によるトルクを示す、横軸はマグネット１の回転位相を示す。データはコイルに通電しない時のトルク、即ちコギングトルクとコイル端子間に３Ｖの電圧を印加した時に発生する通電トルクを示している。
【００５０】
このモデルのマグネットは、外径φ１６ｍｍ、内径φ１４ｍｍ、着磁極数４０極、コイルは巻き数１０５ターン、抵抗１０．５６Ω、ステータは外径φ１９．１ｍｍであり、図９は、磁極部のマグネットに対する対向角Ａ度は４．５度のものである。Ｘ，Ｙの値は、Ｘ＝０．４５，Ｙ＝０．５となる。
【００５１】
図１０は、磁極部のマグネットに対する対向角Ａ度は５．６３度のものである。この場合が無通電時の発生するトルク、即ちコギングトルクが一番小さくなっている。Ｘ，Ｙの値は、Ｘ＝０．４５５，Ｙ＝０．６２５となる。
【００５２】
図１１は、磁極部のマグネットに対する対向角Ａ度は７．２度のものである。Ｘ，Ｙの値は、Ｘ＝０．４５５，Ｙ＝０．８となる。
【００５３】
図８で求めた直線上に、図９、図１０、　図１１の結果を重ねて示したものが図１２であり、それぞれをａ，ｂ，ｃとする。
【００５４】
図９に特性を示した構成のもの、つまり磁極部のマグネットに対する対向角Ａ度は４．５度のものは、Ｘ＝０．４５５，Ｙ＝０．５で、「Ｙ＜−０．３３３Ｘ＋０．７」の条件に当てはまり、マグネットの安定位置は着磁部の極の中心が磁極部の中心に対向する位置であった。図１０に特性を示した構成のもの、つまり磁極部のマグネットに対する対向角Ａ度が５．６３度のものは、Ｘ＝０．４５５，Ｙ＝０．６で、「−０．３３３Ｘ＋０．７≦Ｙ≦−０．３３３Ｘ＋０．９」の条件に当てはまり、コギングトルクが極めて小さくなっている。図１１に特性を示した構成のもの、つまり磁極部のマグネットに対する対向角Ａ度は７．２度のものは、Ｘ＝０．４５５，Ｙ＝０．８で、「Ｙ＞−０．３３３Ｘ＋０．９」の条件に当てはまり、マグネットの安定位置は着磁部の極と極の境界が磁極部の中心に対向する位置であった。
【００５５】
本実施の形態では、「−０．３３３Ｘ＋０．７≦Ｙ≦−０．３３３Ｘ＋０．９」となるように寸法が設定されている。
【００５６】
以上の実施の形態によれば、各磁極部の１つあたり角度をＡ、マグネット１　極あたりの角度をＢとして、「Ａ／Ｂ」をＹとし、「マグネットの回転軸方向の板厚に対するマグネットの外径の１極あたりの円周上の長さ比の値をＸとすると、「−０．３３３Ｘ＋０．７≦Ｙ≦−０．３３３Ｘ＋０．９」を満たす構成にしたので、各コイルへの無電状態時の、各磁極部とマグネットとの間で発生する吸引力（コギング力）は０或いは最小となる。よって、薄型で出力が高く、かつ小電力でも滑らかな回転を行うことのできるステップモータとすることができる。
【００５７】
最後に、上記実施の形態の効果を、請求項の構成要素との関係を明示しつつ、以下の説明する。
【００５８】
リング形状のマグネット１と、第１のコイル２と、第２のコイル４と、前記第１のコイル２により励磁される櫛歯形状の第１の磁極部７ａ〜７ｈと、前記第１のコイル２により励磁される櫛歯形状の第２の磁極部８ａ〜８ｈと、前記第２のコイル４により励磁される櫛歯形状の第３の磁極部９ａ〜９ｈと、前記第２のコイル４により励磁される櫛歯形状の第４の磁極部１０ａ〜１０ｈとを有し、前記各磁極部の１つあたりの角度をＡ、前記マグネット１極あたりの角度をＢとして、「Ａ／Ｂ」をＹとし、前記マグネット１の前記仮想軸方向の板厚に対する該マグネット１極あたりの円周上の長さの比の値をＸとすると、「−０．３３３Ｘ＋０．７≦Ｙ≦−０．３３３Ｘ＋０．９」と設定した構成にしている。
【００５９】
上記のような条件を満足することで、前記各磁極部が励磁されそれにより発生するマグネットの回転力に抗する力として作用することのあった、マグネットと各磁極部との間の吸引力を激減させることができ、つまり、コイルに通電して駆動させた時に働く駆動方向と逆向きのコギング力を抑えることができ、マグネットの回転力を大きくすることができる。
【００６０】
よって、前記各磁極部が励磁されることにより発生するエネルギーの多くを回転する力とすることができ、高出力で、小電力でも滑めらかな回転を行うことができるステッピングモータとすることができる。
【００６１】
また、上記構成のステッピングモータと、該ステッピングモータを駆動源として作動する、地板（固定部材）に形成された開口部の開口面積を変更して前記開口部の通過光量を調節するシャッタ羽根等の光量調節部材とを具備する光学装置としたり、同じく上記構成のステッピングモータと、該ステッピングモータを駆動源として作動し、レンズを光軸方向に移動させて該レンズを所望の位置に位置出しするレンズ位置出し手段とを具備する光学装置とすることで、光量調節やレンズ位置出しを精度良くかつ滑らかに行うことができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、マグネットと各磁極部との間の吸引力の発生を最小限に抑え、前記各磁極部が励磁されることにより発生するエネルギーの多くを回転する力とすることができるようにし、高出力で、小電力でも滑めらかな回転を行うことができるステッピングモータを提供できるものである。
【００６３】
また、請求項２又は３に記載の発明によれば、光量調節やレンズ位置出しを精度良くかつ滑らかに行うことができる光学装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１の形態に係るステッピングモータを示す分解斜視図である。
【図２】図１のステッピングモータを示す断面図である。
【図３】図１のステッピングモータの動作を示す断面図である。
【図４】同じく図１のステッピングモータの動作を示す断面図である。
【図５】同じく図１のステッピングモータの動作を示す断面図である。
【図６】図１のステッピングモータの動作を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の一形態においてコギングトルクの様子を示す図である。
【図８】図７の各関係を求めるために使用したステッピングモータの種類を示す図である。
【図９】本発明の実施の一形態において磁極部の幅寸法とコギングトルク、マグネット寸法の関係を示す図である。
【図１０】本発明の実施の一形態に係る実験結果を示すトルクとマグネットの回転位相との関係を示す図である。
【図１１】本発明の実施の一形態に係る実験結果を示すトルクとマグネットの回転位相との関係を示す図である。
【図１２】本発明の実施の一形態に係る実験結果を示すトルクとマグネットの回転位相との関係を示す図である。
【図１３】本発明の実施の一形態に係る実験モデルの磁極の幅寸法とコギングトルク、マグネット寸法の関係を示す図である。
【図１４】従来の小型ステッピングモータの分解斜視図である。
【図１５】図１４のステッピングモータの組立後の軸方向の断面図である。
【符号の説明】
１　　　　　　マグネット
１ｅ　　　　　着磁部
２　　　　　　第１のコイル
３　　　　　　ボビン
４　　　　　　第２のコイル
５　　　　　　ボビン
６　　　　　　軸受
７　　　　　　第１のステータ
７ａ〜７ｈ　　第１の磁極部
８　　　　　　第２のステータ
８ａ〜８ｈ　　第２の磁極部
９　　　　　　第３のステータ
９ａ〜９ｈ　　第３の磁極部
１０　　　　　第４のステータ
１０ａ〜１０ｈ　第４の磁極部
１１　　　　　　地板
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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