(57)【要約】【課題】モータの軸方向の寸法の増加を来すことなく、当該モータの外径の縮小化を図ることにある。【解決手段】ロータ２２の外周面を囲むように配置されたボビン４１に巻回される導線を、断面が四角形状の角線４２で構成している。また、角線４２の断面は、ボビン４１の軸方向を向く辺４２ａの寸法ａｈが当該軸方向に直交する径方向を向く辺４２ｂの寸法ｈの１〜１．３倍に形成することが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータの外周面を囲むように配置されたボビンに巻回される導線を、断面が四角形状の角線で構成したことを特徴とする角線使用モータ。
【請求項２】
上記角線の断面は、上記ボビンの軸方向を向く辺の寸法が当該軸方向に直交する径方向を向く辺の寸法の１〜１．３倍に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の角線使用モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボビンに巻回される導線として、断面が四角形状の角線を用いた角線使用モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、デジタルカメラにおいては、絞り調整、ピント調整、ズーム調整等を行う場合、これらを駆動するための各種モータが使用されることになる。また、携帯電話に付加されるカメラについても高性能化が要求されており、この高性能化の要求に伴って、携帯電話にも絞り調整等のためにモータを搭載することが検討されている。
【０００３】
このようなデジタルカメラ等で使用されるモータとしては、小型でかつステッピングモータのような高性能なものが要求される。
【０００４】
このような要求のもと、導線を巻回したボビンをロータの軸方向の外方に当該ロータと同軸状に設けることにより、外径の縮小化を図った細径のステッピングモータが開発されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
ところが、上記従来の細径のステッピングモータにおいては、上述のように外径の縮小化を図ることができるものの、ボビンがロータの軸方向の外方に配置されることになるため、軸方向の寸法が長くなるという欠点がある。
【特許文献１】特開２００４−６４９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、軸方向の寸法の増加を来すことなく、外径の縮小化を図ることのできる角線使用モータを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、ロータの外周面を囲むように配置されたボビンに巻回される導線を、断面が四角形状の角線で構成したことを特徴としている。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記角線の断面は、上記ボビンの軸方向を向く辺の寸法が当該軸方向に直交する径方向を向く辺の寸法の１〜１．３倍に形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
上記のように構成された請求項１及び２に記載の発明によれば、断面が四角形の角線で導線を構成しているので、従来の断面が円形の導線（以下、「円線」という）と断面積を同一に設定した場合における当該円線の直径ｄ（図４参照）より、角線断面の辺の寸法を小さくすることができる。なお、断面積を同一にすれば、導線の電気抵抗がほぼ同一となり、導線において発生するジュール熱もほぼ等しくなる。
【００１０】
例えば、円線の断面積をＡ１とすると、
Ａ１＝πｄ2／４  …（１）
となる。
【００１１】
この場合、ｄ＝１とすると、
Ａ１＝約０．７８５  …（２）
となる。
【００１２】
また、角線の断面積をＢ１とすると、
Ｂ１＝ａｈ2    …（３）
となる。
ただし、角線をボビンに巻回した状態において、角線断面におけるボビンの軸線に沿う軸方向の辺の寸法をａｈ（図１参照）とし、ボビンの軸線に直交する径方向の辺の寸法をｈ（図１参照）としている。
【００１３】
そして、Ａ１＝Ｂ１とすると、上記式（１）〜式（３）から、
ａｈ2＝π／４＝約０．７８５  …（４）
但し、ｄ＝１である。
よって、
ｈ＝（π／４ａ）1/2  …（５）
となる。
【００１４】
この場合、ａ＝１、ａ＝１．１、ａ＝１．２、ａ＝１．３として、上記式（５）からｈ及びａｈを求めると、次の表１の通りになる。なお、検算のために、計算で求めたｈとａｈからａｈ2を算出して、円線の断面積Ａ１と比較した。
【００１５】
【表１】
2005341665.tif 000003
【００１６】
表１より、ａ＝１として断面を正方形状に形成した角線の場合には、軸方向及び径方向の双方の辺の寸法（ａｈ及びｈ）を円線の直径（ｄ＝１）の約８８．６％、即ち９０％程度まで短くすることができる。また、ａ＝１．３とした軸方向に長い長方形断面形状の角線の場合には、軸方向の辺の寸法（ａｈ）を円線の直径にほぼ一致させた状態で、径方向の辺の寸法（ｈ）を円線の直径（ｄ＝１）の約７７．７％、即ち８０％程度まで短くすることができる。
【００１７】
従って、ａ＝１とした正方形断面の角線を使用した場合には、ボビンに巻回した角線の束としての角線コイルの軸方向及び径方向の寸法を、ジュール熱の増大を来すことなく、従来の円線の束としての円線コイルの軸方向及び径方向のそれぞれの寸法の９０％程度まで低減することができる。また、ａ＝１．３とした長方形断面の角線を使用した場合には、角線コイルの軸方向の寸法が円線コイルの軸方向の寸法とほぼ等しくなるが、当該角線コイルの径方向の寸法を円線コイルの径方向の寸法の８０％程度まで低減することができる。
【００１８】
一方、導線からの放熱量は、当該導線の表面積に比例することになる。この場合、円線の表面積はπｄに比例し、角線の表面積は２（ａｈ＋ｈ）に比例することになる。従って、円線の表面積Ａ２及び角線の表面積Ｂ２を下記の式（６）、式（７）で示すことにする。
Ａ２＝πｄ  …（６）
Ｂ２＝２ｈ（ａ＋１）  …（７）
【００１９】
ここで、ｄ＝１とすると、
Ａ２＝約３．１４  …（８）
となる。
【００２０】
また、ａが決まれば、ｈは、式（５）により、上記表１に示す通り一義的に定まるので、式（７）から角線の表面積Ｂ２を求めることができる。Ａ２、Ｂ２及びＢ２／Ａ２をまとめると、次の表２に示す通りになる。
【００２１】
【表２】
2005341665.tif 000004
【００２２】
表２より、ａ＝１〜１．３の角線を使用することにより、円線を使用する従来の場合に比べて、導線の表面積が１３％程度増大することがわかり、このことから、導線からの放熱量も１３％程度増大することがわかる。このため、角線に供給する電流を増大させたとしても、この電流の増大分に応じて増加するジュール熱を充分に放熱することができるので、角線の温度を従来通りの電流を流した場合の導線の温度と同等の温度に維持することが可能となる。
【００２３】
このため、例えば角線に供給する電流を増加させてモータのトルクを向上させ、このトルクの向上分だけ角線の巻き数を低減することにより、角線の温度及びモータのトルクを従来の水準に維持しながら、角線コイルの径方向の寸法を低減することができる。
【００２４】
この場合、電流の増加分の２乗に比例してジュール熱が増加することになるため、上述の表面積の増加割合である１３％まで電流を増加させることができない。但し、電流の増加割合が小さければ当該電流の増加分の２乗値を小さく抑えることができ、また角線の巻き数の低下によってジュール熱が低下することになる等から、電流の増加割合を上記表面積の増加割合である１３％より低い１０％程度に抑えれば、当該１０％の割合で角線の巻き数を低下させることにより、角線の温度及びモータのトルクを従来の水準に維持することが可能である。即ち、温度上昇やトルクの低下等の不具合を生じさせることなく、角線コイルの径方向の寸法を上記角線の巻き数の低減割合に相当する１０％程度まで低減することができる。
【００２５】
以上より、ａ＝１とした正方形断面の角線を使用した場合には、角線コイルの径方向の寸法を、角線の断面積から対策を図ることによって従来の円線を使用した場合の９０％程度に低減することができると共に、角線の表面積から対策を図ることによって従来の円線を使用した場合の９０％程度に低減することができるので、結局、角線コイルの径方向の寸法を従来の円線を使用した場合の８０％（即ち、９０％×９０％＝８１％）程度まで低減することができる。また、断面が正方形状の角線の場合には、角線コイルの軸方向の寸法も従来の円線を使用した場合の９０％程度まで低減することができる。但し、角線コイルの軸方向の寸法を円線コイルの軸方向の寸法まで増加させるべく角線を巻回した場合には、当該角線コイルの径方向の寸法を上記８０％より更に低減することができる。
【００２６】
また、ａ＝１．３とした長方形断面の角線を使用した場合には、角線コイルの径方向の寸法を、角線の断面積から対策を図ることによって従来の円線を使用した場合の８０％程度に低減することができると共に、角線の表面積から対策を図ることによって従来の円線を使用した場合の９０％程度に低減することができるので、結局、角線コイルの径方向の寸法を従来の７０％（即ち、８０％×９０％＝７２％）程度まで低減することができる。
【００２７】
従って、ロータの外周面を囲むように配置されたボビンに巻回される導線を、断面が四角形状の角線で構成することにより、モータにおける軸方向の寸法を増大させることなく外径を低減することができる。また、ボビンをロータの軸方向の外方に配置することによって、モータの軸方向の寸法が増大することもない。
【００２８】
請求項２に記載の発明によれば、角線の断面におけるボビンの軸方向を向く辺の寸法（ａｈ）を当該ボビンの径方向を向く辺の寸法（ｈ）の１倍に形成した場合には、当該角線の断面が上述したａ＝１の正方形状になる。よって、この場合には、角線を巻回してなる角線コイルの径方向の寸法を従来の円線を用いた場合の８０％程度まで低減することができると共に、当該角線コイルの軸方向の寸法を従来の円線を用いた場合の９０％程度まで低減することができる。従って、モータの軸方向の寸法及び外径の低減を図ることができる。
【００２９】
一方、角線の断面におけるボビンの軸方向を向く辺の寸法（ａｈ）を当該ボビンの径方向を向く辺の寸法（ｈ）の１．３倍に形成した場合には、当該角線の断面が上述したａ＝１．３の長方形状になる。よって、この場合には、角線を巻回してなる角線コイルの径方向の寸法を従来の円線を用いた場合の７０％程度まで低減することができる。なお、角線コイルの軸方向の寸法は従来の円線を用いた場合と同程度になる。従って、モータにおける軸方向の寸法を増大させることなく外径を充分に低減することができる。
【００３０】
以上より、角線の断面におけるボビンの軸方向を向く辺の寸法を当該ボビンの径方向を向く辺の寸法の１〜１．３倍に形成することにより、モータにおける軸方向の寸法を増大させることなく外径を充分に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明を実施するための最良の形態としての一実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３２】
この実施の形態で示す角線使用モータ１は、図１〜図３に示すように、ステッピングモータの導線として、断面が直角四角形状の角線４２を使用した構成になっている。
【００３３】
即ち、角線使用モータ１は、図２及び図３に示すように、主軸２１と、この主軸２１の外周に同軸状に固定されたロータ２２と、このロータ２２の外周面に沿うように軸方向に屈曲された複数の極歯３１ａを有する４つのヨーク３１と、内周面４１ａ（図１参照）が極歯３１ａの外周面に嵌合することによってロータ２２の外周面を囲むように配置された円筒部４１ｂ（図１参照）を有すると共に、この円筒部４１ｂの軸方向の両端部に半径方向の外方に突出するフランジ４１ｃ、４１ｃを有する２つのボビン４１と、各ボビン４１のフランジ４１ｃ、４１ｃ間の円筒部４１ｂの外周面に巻回される角線４２と、ヨーク３１及びボビン４１の外周を覆う２つのケース５１、５１と、各ケース５１、５１の端面部に設けられ、主軸２１を回転自在に支持する軸受６１、６１とを備えたステッピングモータによって構成されている。
【００３４】
角線４２は、図１に示すように、ピッチ巻きされた状態で提供されたものを巻線ノズル（図示せず）から連続的に供給することによって、断面の一辺をボビン４１の軸方向に合わせて、フランジ４１ｃ、４１ｃ間の円筒部４１ｂの外周面に整列ピッチ巻きされるようになっている。この場合、角線４２は、その断面におけるボビン４１の軸方向を向く一の辺４２ａと、当該軸方向に直交する径方向を向く他の辺４２ｂとを互いに当接させるか、又は近接させるようにして巻回されることになる。また、上記巻線ノズルには、角線４２の断面形状に対応する形状の角線吐出口が形成されされている。
【００３５】
また、角線４２における一の辺４２ａの寸法がａｈに設定され、他の辺４２ｂの寸法がｈに設定されている。なお、ボビン４１に巻回した角線４２による環状の束を角線コイル４２１として示す。
【００３６】
一方、図４は、ボビン４１に、従来の導線である断面円形状の円線４３を巻回した例を示している。この円線４３は、その断面の直径をｄで示している。また、ボビン４１に巻回した円線４３による環状の束を円線コイル４３１として示した。
【００３７】
上記のように構成された角線使用モータ１においては、断面が直角四角形の角線４２で導線を構成しているので、従来の導線である円線４３と断面積を同一に設定した場合における当該円線４３の直径ｄより、角線４２の断面の辺４２ａ、４２ｂの寸法を小さくすることが可能となる。なお、断面積を同一にすれば、角線４２と円線４３との電気抵抗がほぼ同一となり、これらの角線４２及び円線４３において発生するジュール熱もほぼ同一となる。
【００３８】
例えば、円線４３の断面積Ａ１は、上記式（１）で計算することができ、円線４３の直径ｄを１とすると、上記（２）の通り、Ａ１＝約０．７８５となる。
【００３９】
また、角線４２の断面積Ｂ１は、一の辺４２ａの寸法がａｈであり、他の辺４２ｂの寸法がｈであることから、上記式（３）の通りとなる。
【００４０】
そして、Ａ１＝Ｂ１とすることにより、上記式（５）が求められる。この式（５）から、ａ＝１、ａ＝１．１、ａ＝１．２、ａ＝１．３としてｈ、ａｈを求めると、上記表１の通りとなる。
【００４１】
表１より、ａ＝１とした場合、即ち角線４２の断面を正方形状に形成した場合には、軸方向及び径方向の双方の辺４２ａ、４２ｂの寸法ａｈ、ｈを円線４３の直径ｄの約８８．６％、即ち９０％程度まで短くすることができることがわかる。また、断面をａ＝１．３とする軸方向に長い長方形状に形成した場合には、一の辺４２ａの寸法ａｈを円線４３の直径ｄにほぼ一致させた状態で、他の辺４２ｂの寸法ｈを円線４３の直径ｄの約７７．７％、即ち８０％程度まで短くすることができることがわかる。
【００４２】
従って、正方形断面の角線４２を使用した場合には、ボビン４１に巻回した角線コイル４２１の軸方向及び径方向の寸法を、ジュール熱を増大させることなく、円線コイル４３１の軸方向及び径方向の寸法の９０％程度に低減することができる。また、ａ＝１．３とした長方形断面の角線４２を使用した場合には、角線コイル４２１の軸方向の寸法が円線コイル４３１の軸方向の寸法とほぼ等しくなるが、当該角線コイル４２１の径方向の寸法を円線コイル４３１の径方向の寸法の８０％程度まで低減することができる。
【００４３】
一方、角線４２や円線４３からの放熱量は、これらの表面積に比例することになる。この場合、円線４３の表面積はπｄに比例し、角線４２の表面積は２（ｈ＋ａｈ）に比例することから、円線４３の表面積Ａ２及び角線４２の表面積Ｂ２を上記式（６）、式（７）で示すことができ、円線４３の表面積Ａ２は、ｄ＝１とすると、式（８）に示す通り、約３．１４になる。
【００４４】
また、ａを所定の値に設定することにより、ｈは、上記式（５）により、上記表１に示す通り一義的に定まるので、式（７）から角線４２の表面積Ｂ２を求めることができる。円線４３の表面積Ａ２、角線４２の表面積Ｂ２及びＢ２／Ａ２をまとめると、上記表２に示す通りになる。
【００４５】
表２より、角線４２を使用することにより、円線４３を使用する従来の場合に比べて、表面積が１３％程度増大し、角線４２からの放熱量も１３％程度増大することがわかる。このため、角線４２に供給する電流を増大しても、この電流の増大に対応して増加するジュール熱を充分に放熱することができ、当該角線４２の温度を従来通りの電流を流した場合の導線の温度に維持することが可能となる。
【００４６】
このため、例えば角線４２に供給する電流を増加させてモータのトルクを向上させ、このトルク向上分だけ角線４２の巻き数を低減することにより、角線４２の温度及びモータのトルクを従来の水準に維持しながら、角線コイル４２１の径方向の寸法を低減することができる。
【００４７】
この場合、電流の増加分の２乗に比例してジュール熱が増加することになるため、上述の表面積の増加割合である１３％まで電流を増加させることができない。但し、電流の増加割合が小さければ当該電流の増加分の２乗値を小さく抑えることができ、また角線４２の巻き数の低下によってジュール熱が低下することになる等から、電流の増加割合を上記表面積の増加割合である１３％より低い１０％程度にまで制限すれば、当該１０％の割合で角線４２の巻き数を低下させることにより、角線４２の温度及びモータのトルクを従来の水準に維持することが可能である。即ち、角線４２の温度やモータのトルクを従来通りに維持しながら、角線コイル４２１の径方向の寸法を角線４２の巻き数の低減割合に相当する１０％程度まで低減することができる。
【００４８】
以上より、ａ＝１とした正方形断面の角線４２を使用した場合には、角線コイル４２１の径方向の寸法を、角線４２の断面積から対策することによって円線４３を使用した場合の９０％程度に低減することができると共に、角線４２の表面積から対策することによって円線４３を使用した場合の９０％程度に低減することができるので、結局、角線コイル４２１の径方向の寸法を円線コイル４３１の径方向の寸法の８０％（即ち、９０％×９０％＝８１％）程度まで低減することができる。また、断面が正方形状の角線４２の場合には、角線コイル４２１の軸方向の寸法も円線コイル４３１の軸方向の寸法の９０％程度まで低減させることができる。但し、角線コイル４２１の軸方向の寸法を円線コイル４３１の軸方向の寸法と同程度にすべく角線４２を巻回すれば、当該角線コイル４２１の径方向の寸法を上記８０％程度より更に低減させることも可能である。
【００４９】
一方、ａ＝１．３とした長方形状断面の角線４２を使用した場合には、角線コイル４２１の径方向の寸法を、角線４２の断面積から対策することによって円線４３を使用した場合の８０％程度に低減することができると共に、角線４２の表面積から対策することによって円線４３を使用した場合の９０％程度に低減することができるので、結局、角線コイル４２１の径方向の寸法を円線コイル４３１の径方向の寸法の７０％（即ち、８０％×９０％＝７２％）程度まで低減することができる。
【００５０】
以上の結果、ロータ２２の外周面を囲むように配置されたボビン４１に巻回される導線を、断面が直角四角形状の角線４２で構成することにより、角線コイル４２１の軸方向の寸法を増大させることなく、当該角線コイル４２１の径方向の寸法を低減することができるので、モータにおける軸方向の寸法を増大させることなく、当該モータの外径を低減することができる。
【００５１】
なお、ａの値は、１以上１．３以下の範囲の何れの値に設定してもよい。また、ａの値は、１超（例えば１．０１以上）から１．３以下の範囲に設定してもよい。この場合は、断面が長方形状の角線となる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】この発明の一実施形態として示した角線使用モータのボビン及び当該ボビンに巻回された角線を示す図であって、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は（ａ）の要部拡大断面図である。
【図２】同角線使用モータの分解図である。
【図３】同角線使用モータにおける一部を組み立てた状態の分解図である。
【図４】ボビンに従来の円線を巻回した状態を示す図であって、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は（ａ）の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  角線使用モータ
２２  ロータ
４１  ボビン
４２  角線
４２ａ  一の辺（角線の断面におけるボビンの軸方向を向く辺）
４２ｂ  他の辺（角線の断面におけるボビンの径方向を向く辺）
【図１】
2005341665.tif 000005
【図２】
2005341665.tif 000006
【図３】
2005341665.tif 000007
【図４】
2005341665.tif 000008