(57)【要約】【課題】歩留まりの低下、コストや工数の増加を来すことなく発振を防止することにある。【解決手段】外周面に磁極を有するロータ２と、このロータ２の周囲を囲むように設置された駆動コイル４および制動コイル５とを備え、制動コイル５は、その導線の一部が正規の方向とは逆の方向に巻回された構成になっている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に磁極を有するロータと、このロータの周囲を囲むように設置された駆動コイルおよび制動コイルとを備えてなり、
上記制動コイルは、その導線の一部が正規の方向とは逆の方向に巻回されていることを特徴とするモータ。
【請求項２】
上記駆動コイルおよび制動コイルは、それぞれの導線が上記ロータの周囲に層状に重なるように巻回されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動コイルおよび制動コイルを有するモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
駆動コイルおよび制動コイルを有するモータとしては、例えばカメラの絞りを調整するために使用する揺動型のモータが知られている。
このモータは、外周面における周方向に１８０度離れた位置にＮ極とＳ極とがそれぞれ配置された永久磁石を有するロータと、このロータの周囲を囲むように設置された駆動コイルと、同じくロータの周囲を囲むように設置された制動コイルとを備えたものとなっている。
【０００３】
駆動コイルは、ロータの外周面に沿う２位置に軸方向に延在し、かつ当該ロータの各端面に沿って延在する導線によって環状に巻回されており、例えば駆動用の直流電圧が印加された際にその電圧に応じた所定の角度にロータを駆動するようになっている。
一方、制動コイルは、駆動コイルと同様に巻回されているが、ロータの中心軸を挟んで駆動コイルと所定の間隔をおいた位置に配置されている。
【０００４】
そして、上記のように構成されたモータにおいては、駆動コイルを駆動する駆動回路に、例えば制動コイルに誘起された電圧をフィードバックさせることによりロータに制動をかけることができる。
【０００５】
また、近年においては、駆動コイルおよび制動コイルをロータの周囲における同一位置に層状に重ねて設置することによって、より小型化されたモータが開発されてきている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記モータにおいては、例えばロータに発振現象が生じ、当該ロータの回転角度を正常に制御することができなくなることがある。そして、この傾向は、駆動コイルおよび制動コイルを層状に重ねたモータにおいて顕著であった。
【０００７】
上記発振現象は、モータ側や上記駆動回路側等における種々の要因によって発生したものと推定されるが、現段階においては制動コイルの導線の巻数を低減することによって上記発振現象が抑えられることが分かっている。ただし、巻数の低減によって、制動コイルの抵抗値（電気抵抗値）が下がってしまうため、そのままでは上記駆動回路等とのマッチングが図れない。
【０００８】
このため、径の細い導線で制動コイルを構成することによって、導線の巻数を低減するとともに現状の抵抗値を維持する第１の方法や、導線の径を変えることなく巻数を低減するとともに当該導線に所定の抵抗素子を接続することによって現状の抵抗値を維持する第２の方法が考えられる。
【０００９】
しかし、上記第１の方法では、導線の径が細くなることから、例えば巻線装置を用いて導線を巻く際に当該導線が切れやすくなり、歩留まりが低下するという問題がある。一方、第２の方法では、抵抗素子を導線に接続することになるので、コストや工数が増加するという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、歩留まりの低下、コストや工数の増加を来すことなく発振を防止することのできるモータを提供することを課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、外周面に磁極を有するロータと、このロータの周囲を囲むように設置された駆動コイルおよび制動コイルとを備えてなり、上記制動コイルは、その導線の一部が正規の方向とは逆の方向に巻回されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記駆動コイルおよび制動コイルは、それぞれの導線が上記ロータの周囲に層状に重なるように巻回されていることを特徴としている。
【００１３】
請求項１および２に記載の発明においては、制動コイルにおける導線の一部を逆方向に巻回することによって、導線の長さを変えることなく当該導線の巻数を実質的に低減することができる。したがって、ロータの発振を防止することができる。
【００１４】
しかも、導線の全長を変更する必要がないので、制動コイルの抵抗値を現状のまま維持することができる。したがって、例えばモータを駆動する回路等とのマッチング不良を起こすこともない。そして、径の細い導線を使用したり、抵抗素子を別途接続したりする必要がないので、歩留まりの低下、コストや工数の増加を来すこともない。
【００１５】
以上の結果、歩留まりの低下、コストや工数の増加を来すことなく発振を防止することができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明においては、駆動コイルおよび制動コイルのそれぞれの導線が層状に巻回された状態になっていることから、ロータによる発振現象がより顕著に発生しやすくなるが、上述のように、制動コイルにおける導線の一部を逆方向に巻回することによって、その発振現象を確実に防止することができる。そして、この場合も歩留まりの低下、コストや工数の増加を来すことがない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図８を参照して説明する。
【００１８】
この実施形態で示すモータ１は、図１〜図８に示すように、Ｎ極とＳ極の磁極が断面円形状の外周面における周方向に１８０度離れた位置に配置された永久磁石２３を有するロータ２と、このロータ２の軸方向の各端面および外周面を囲むように設置されたボビン３と、このボビン３に導線を巻回することによって、ロータ２の周囲に層状に重なるように設置される駆動コイル４および制動コイル５と、ボビン３に設けられ、永久磁石２３との磁力の作用により、ロータ２を原点位置に復帰させる復帰用磁石３４とを備えている。
【００１９】
ロータ２は、回転中心に位置する金属製の軸部２１と、この軸部２１の周囲を囲むように円柱状に形成された樹脂製の本体部２２と、この本体部２２における外周面の周方向に１８０度離れた位置に上記磁極を配すべく設けられた永久磁石２３とを備えている。
本体部２２は、軸部２１および永久磁石２３を金型内に取り込んだ状態で射出成形することにより、軸部２１および永久磁石２３と一体的に結合されるようになっている。
また、本体部２２には、図示しないカメラの絞り羽根を駆動して当該カメラの絞りを調節するための一対のレバー２２ａ、２２ａが樹脂により一体的に成形されている。
【００２０】
ボビン３は、ロータ２の一端面および外周面を囲むように形成された断面円形状の収容凹部３１ｄを有する第１のボビン３１と、ロータ２の他端面を囲むべく第１のボビン３１の開口端面に連結された第２のボビン３２とを備えた構成になっている。これらの第１のボビン３１および第２のボビン３２は、図４〜図８に示すように、第１のボビン３１の開口端面の４カ所の位置に形成された嵌合凹部３１ａに、第２のボビン３２における第１のボビン３１側を向く端面の４カ所の位置に突出する嵌合突部３２ａをそれぞれ嵌合させることによって、正規の位置に同軸状に連結されるようになっている。そして、第１のボビン３１および第２のボビン３２には、各端面部の中心軸上の位置にそれぞれ軸部２１の端部を回転自在に支持する軸受孔３１ｂ、３２ｂが形成されている。
【００２１】
また、ボビン３は、第１のボビン３１および第２のボビン３２のそれぞれの外周に、駆動コイル４および制動コイル５の各導線を巻回するための溝３ａが形成されている。この溝３ａは、ロータ２の各端面およびロータ２の外周面の周方向に１８０度間隔をおいた位置（軸部２１の中心線に対して対称の位置）に対応した位置に形成されている。すなわち、溝３ａは、ロータ２の各端面に対応した位置においてはロータ２の軸心部を通るとともにロータ２の軸線に直交する方向に延在すべく形成され、ロータ２の外周面に対応した２位置においてはロータ２の軸方向に沿って延在すべく形成されている。
【００２２】
さらに、第１のボビン３１の外周面には、図２に示すように、復帰用磁石３４を固定するための溝３１ｃが周方向に離れた２カ所の位置に形成されている。各溝３１ｃは、ロータ２の回転駆動方向が異なる場合に、復帰用磁石３４の位置を変更することによって、ロータ２の復帰方向への駆動を可能にしている。
【００２３】
駆動コイル４の導線はボビン３の溝３ａの底側（内側）に巻回され、制動コイル５の導線は溝３ａにおける駆動コイル４の外側に層状に重なるように巻回されている。また、駆動コイル４および制動コイル５は、ボビン３の溝３ａに２層状に設置されることによって、ロータ２の軸心部の周囲を囲むように設置されるようになっている。
【００２４】
また、駆動コイル４および制動コイル５の導線は、巻線装置によってボビン３に巻回されることになる。ただし、制動コイル５の導線は、正規の方向に所定回数巻いた後、逆方向に巻くことによって、正規の方向にそのまま巻回した場合に比して実質的に巻数の低減が図られている。この正規方向から逆方向への巻回方向の切り換えは、巻線装置におけるコンピュータのプログラムを変更することによって可能である。この場合、逆方向への切り換えは、切換位置に設けたフック等の係止手段に導線を引っかけたり、その切換位置に導線を接着テープ等の接着手段で固定したりするなどによって、逆方向への巻回の起点部を設けることによって行うようになっている。
【００２５】
また、図において、３ｃ、３ｃは駆動コイル４の導線に接続される端子であり、３ｄ、３ｄは制動コイル５の導線に接続される端子であり、３３はボビン３の外周面を覆う円筒カバーである。
【００２６】
上記のように構成されたモータ１においては、制動コイル５の導線の一部を逆方向に巻回することによって、導線の長さを変えることなく当該制動コイル５の導線の巻数を実質的に低減することができる。したがって、ロータ２の発振を防止することができる。
【００２７】
しかも、導線の全長を変更する必要がないので、制動コイル５の抵抗値を現状のまま維持することができる。したがって、モータ１を駆動する図示しない回路等とのマッチング不良を起こすこともない。そして、径の細い導線を使用したり、抵抗素子を別途接続したりする必要がないので、歩留まりの低下、コストや工数の増加を来すこともない。
【００２８】
以上の結果、歩留まりの低下、コストや工数の増加を来すことなく発振を防止することができる。
【００２９】
また、この実施の形態においては、駆動コイル４および制動コイル５のそれぞれの導線が２層状に巻回された状態になっていることから、ロータ２による発振現象がより発生しやすくなるが、上述のように、制動コイル５における導線の一部を逆方向に巻回することによって、その発振現象を確実に防止することができる。
【００３０】
しかも、駆動コイル４をロータ２の軸心部に配置しているので、ロータ２に大きな駆動力を作用させることができる。
さらに、復帰用磁石３４によってロータ２を原点位置に復帰させるようになっているので、例えばねじりバネ等の機械的な付勢手段を用いて原点復帰させる場合に比べて、モータ１の小型化を図ることができる。
【００３１】
次ぎに、制動コイル５の導線の巻数を低減することによって、上記発振現象を防止できる点について考察する。
制動コイル５における正規方向の導線の巻数、抵抗値およびインダクタンスをそれぞれＮ１、Ｒ１、Ｌ１とし、逆方向の導線の巻数、抵抗値およびインダクタンスをそれぞれＮ２、Ｒ２、Ｌ２とすると、当該制動コイル５の実質的な有効巻数Ｎは、
【００３２】
Ｎ＝Ｎ１−Ｎ２  …（１）
【００３３】
となり、制動コイル５の抵抗値Ｒは、
【００３４】
Ｒ＝Ｒ１＋Ｒ２  …（２）
【００３５】
で総巻数の抵抗値と等しくなり、制動コイル５のインダクタンスＬは、
【００３６】
Ｌ＝Ｌ１−Ｌ２  …（３）
【００３７】
となる。
【００３８】
また、制動コイル５の導線の全てを同方向に巻回したときのインダクタンスをＬ０とすると、
【００３９】
Ｌ０＝Ｌ１＋Ｌ２  …（４）
となる。
【００４０】
このため、制動コイル５は、抵抗値Ｒが変化することなく、インダクタンスがＬ０からＬまで減少することになる。この場合、制動コイル５に発生する電圧と電流との位相差は次のようになる。すなわち、導線の一部を逆方向に巻いた場合の位相差をφとし、導線の全てを同方向に巻回した場合の位相差をφ０とすると、
【００４１】
ｔａｎφ＝ωＬ／Ｒ  …（５）
【００４２】
ｔａｎφ１＝ωＬ０／Ｒ  …（６）
【００４３】
ω＝２πｆ  …（７）
【００４４】
となる。ただし、ｆは制動コイル５に作用する交流成分の周波数である。
【００４５】
上記式（５）および（６）から、導線の一部を逆方向に巻回することによって、電圧と電流との間の位相差に変化が生じることがわかる。したがって、制動コイル５の導線の一部を逆方向に巻回するかしないかによって、制動コイル５の例えば電圧と駆動コイル４の電圧との間の位相差も変化することになる。
【００４６】
したがって、導線の一部を逆方向に巻回することによってロータ２の発振現象を防止することができる原因の一つとして、駆動コイル４と制動コイル５との間の位相差に変化が生じることが考えられる。そして、この点から類推すると、駆動コイル４と制動コイル５を層状に重ねることによって、ロータ２の発振現象が顕著になる原因として、駆動コイル４と制動コイル５との位相差が減少することや、その位相差が発振に適した値になることが考えられる。
【００４７】
また、ＬＣ発振回路が自然に構成されることにより、上述のような発振現象が生じたとも考えられる。すなわち、制動コイル５のインダクタンスをＬとし、例えば自然に構成された静電容量をＣとすると、その発振周波数Ｆは、
【００４８】
Ｆ＝１／（２π√（Ｌ／Ｃ））  …（８）
【００４９】
となり、２√（Ｌ／Ｃ）が抵抗Ｒより大きいときに発振することになる。この場合、導線の一部を逆方向に巻回すると、抵抗Ｒは変化しないが、２√（Ｌ／Ｃ）は低下することになるので、発振しにくくなる。したがって、制動コイル５の導線の巻数を低減することは、ＬＣ発振回路上からも、ロータ２の発振を防止する上で効果があると考えられる。
【００５０】
なお、上記実施の形態においては、駆動コイル４を内側に配置し制動コイル５を外側に配置したが、制動コイル５を内側に配置し、駆動コイル４を外側に配置してもよい。すなわち、駆動コイル４および制動コイル５のいずれを内側に配置してもよい。ただし、ロータ２に大きな駆動力を作用させる上で、駆動コイル４を内側に配置することが好ましい。
【００５１】
また、駆動コイル４と制動コイル５とを同軸状に層状となるように設置した例を示したが、これらの駆動コイル４および制動コイル５はこれらのコイルの巻回中心線に沿って隣接あるいは所定量離れた位置に設けるように構成してもよい。すなわち、駆動コイル４と制動コイル５とは、ロータ２の軸部２１の中心線を介して隣接あるいは所定の間隔をおいて配置してもよい。そして、この場合にも、制動コイル５の導線の一部を逆方向に巻回することによって、ロータ２の発振を防止することが可能である。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１または請求項２に記載の発明によれば、制動コイルにおける導線の一部を逆方向に巻回することによって、導線の長さを変えることなく当該導線の巻数を実質的に低減することができる。したがって、ロータの発振を防止することができる。
【００５３】
しかも、導線の全長を変更する必要がないので、制動コイルの抵抗値を現状のまま維持することができる。したがって、例えばモータを駆動する回路等とのマッチング不良を起こすこともない。そして、径の細い導線を使用したり、抵抗素子を別途接続したりする必要がないので、歩留まりの低下、コストや工数の増加を来すこともない。
【００５４】
以上の結果、歩留まりの低下、コストや工数の増加を来すことなく発振を防止することができる。
【００５５】
請求項２に記載の発明によれば、駆動コイルおよび制動コイルのそれぞれの導線が層状に巻回された状態になっていることから、ロータによる発振現象がより発生しやすくなるが、上述のように、制動コイルにおける導線の一部を逆方向に巻回することによって、その発振現象を確実に防止することができる。そして、この場合も歩留まりの低下、コストや工数の増加を来すことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態として示したモータの断面図である。
【図２】同モータの平面図である。
【図３】同モータの底面図である。
【図４】同モータの第１のボビンを示す断面図である。
【図５】同モータの第１のボビンを示す平面図である。
【図６】同モータの第１のボビンを示す底面図である。
【図７】同モータの第２のボビンを示す断面図である。
【図８】同モータの第２のボビンを示す平面図である。
【符号の説明】
１  モータ
２  ロータ
４  駆動コイル
５  制動コイル
【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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