(57)【要約】【課題】駆動トルクを維持しつつ、コギング力のピーク値を低下させ、円滑な回転をする駆動装置を提供する。【解決手段】周方向に磁極部として作用する複数の極歯を備えた第１のステータ５および第２のステータ６を有し、第１のステータ５の極歯は、周方向の幅寸法が異なる第１の極歯５ａと第２の極歯５ｂより成り、これらは周方向に交互に配置されており、第２のステータ６の極歯は、第１のステータ５の第１の極歯５ａと第２の極歯５ｂと周方向の幅寸法がそれぞれ同一の第１の極歯６ａと第２の極歯６ｂより成り、これらは周方向に交互に配置されており、第１のステータ５の第１の極歯５ａはマグネット１を挟んで第２のステータ６の第２の極歯６ｂと対向し、第１のステータ５の第２の極歯５ｂは第２のステータ６の第１の極歯６ａとマグネット１を挟んで対向している。【選択図】図１
2005124320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に分割して異なる極に交互に厚み方向に着磁された円環状のマグネットと、前記マグネットの一方の面側に配置され、周方向に磁極部として作用する複数の極歯を備えた第１のステータと、前記マグネットの他方の面側に前記第１のステータに対向して配置され、周方向に磁極部として作用する複数の極歯を備えた第２のステータと、前記マグネットの内側或いは外側に略同心に配置され、前記第１のステータと前記第２のステータを逆方向に励磁するコイルとを有する駆動装置において、
前記第１のステータの前記極歯は、周方向の幅寸法が異なる第１の極歯と第２の極歯より成り、これらは周方向に交互に配置されており、前記第２のステータの前記極歯は、前記第１のステータの前記第１の極歯と前記第２の極歯と周方向の幅寸法がそれぞれ同一の第１の極歯と第２の極歯より成り、これらは周方向に交互に配置されており、
前記第１のステータの前記第１の極歯は前記マグネットを挟んで前記第２のステータの前記第２の極歯と対向し、前記第１のステータの前記第２の極歯は前記第２のステータの前記第１の極歯と前記マグネットを挟んで対向していることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
周方向に分割して異なる極に交互に厚み方向に着磁された円環状のマグネットと、前記マグネットの一方の面側に配置され、周方向に磁極部として作用する複数の極歯を備えた第１のステータと、前記マグネットの他方の面側に前記第１のステータに対向して配置され、周方向に磁極部として作用する複数の極歯を備えた第２のステータと、前記マグネットの内側或いは外側に略同心に配置され、前記第１のステータと前記第２のステータを逆方向に励磁するコイルとを有する駆動装置において、
前記第１のステータの前記極歯は、周方向の幅寸法が異なる第１の極歯と第２の極歯より成り、これらは周方向に交互に配置されており、前記第２のステータの前記極歯は、前記第１のステータの前記第１の極歯と前記第２の極歯と周方向の幅寸法がそれぞれ同一の第１の極歯と第２の極歯より成り、これらは周方向に交互に配置されており、
前記第１のステータの前記第１の極歯は前記マグネットを挟んで前記第２のステータの前記第１の極歯と対向し、前記第１のステータの前記第２の極歯は前記第２のステータの前記第２の極歯と前記マグネットを挟んで対向していることを特徴とする駆動装置。
【請求項３】
周方向に分割して異なる極に交互に厚み方向に着磁された円環状のマグネットと、前記マグネットの一方の面側に配置され、周方向に磁極部として作用する複数の第１の極歯を備えた第１のステータと、前記マグネットの他方の面側に前記第１のステータに対向して配置され、周方向に磁極部として作用する複数の第２の極歯を備えた第２のステータと、前記マグネットの内側或いは外側に略同心に配置され、前記第１のステータと前記第２のステータを逆方向に励磁するコイルとを有する駆動装置において、
前記第１のステータの前記第１の極歯と前記第２のステータの前記第２の極歯は、周方向の幅寸法が異なることを特徴とする駆動装置。
【請求項４】
前記第１のステータと前記第２のステータそれぞれの前記第１の極歯と前記第２の極歯の幅寸法は、それぞれが単独の極歯として各ステータに具備されて駆動装置を構成した場合に、各駆動装置のマグネットの回転角毎に得られるコギング力それぞれを合成した場合に、そのコギング力のピーク値が最小となる幅寸法を基に決定されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光量調節部材の開閉駆動などに好適な駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的にモータやアクチュエータなどコイルに発生する電磁力と永久磁石を用いて駆動力を得る装置においては、通電時に発生する通電トルクの他に、無通電時にマグネットとヨークの間にコギング力と言われる吸引力が発生している。このコギング力が必要以上に大きい場合、モータにおいては通電時のマグネットのロータの回転ムラが大きくなり、円滑な回転が妨げられ、振動、騒音の発生が懸念され、往復動作のみのアクチュエータにおいてはロータ、マグネットの位相によっては起動できない位相が発生することがある。
【０００３】
これらの欠点を解消するものとして様々な手段の提案がなされており、特許文献１においては、マグネットの磁極数とステータの極歯の数を異ならせ、ステータの極歯のピッチを一部変更することなどでコギング力を低減するようにしたＰＭ型ステッピングモータが提案されている。しかしながらこの従来例では、極歯の形状は一定でピッチをずらしている為に最大出力の点では不利になる場合があった。
【０００４】
また、他の手段として、マグネットと対向するステータの極歯の幅を調節することでコギング力を変化させることができることが知られている。以下に簡単にコイルを１つ用いてその正逆通電によりマグネットを往復運動させる装置を例にその状況を、図８ないし図１３を用いて説明する。
【０００５】
図８，図１０，図１２において、２０１，２１１，２２１はプラスチックマグネット材料などからなる扁平円環形状のマグネットであり、該マグネットにはその回転トルクを出力する為に後述の第２のステータの側に駆動ピンが形成されている。２０２，２１２，２２２は上軸受であり、２０３，２１３，２２３の下軸受と嵌りあって一体となり、マグネットの径方向と軸方向の位置を決めて該マグネットの円滑な回転を支持する。２０４，２１４，２２４はリング形状のコイルであり、該コイルはマグネットと同心でかつ、該マグネットの外径側に配置されている。２０５，２１５，２２５は軟磁性材料からなる第１のステータであり、２０６，２１６，２２６は軟磁性材料からなる第２のステータであり、これら第１及び第２のステータはコイル２０４，２１４，２２４への通電によりそれぞれ励磁される。
【０００６】
ここで、例として、直径２２ｍｍ、厚さ１．４ｍｍの偏平駆動装置の形状に対し、有限要素法による数値シミュレーションの結果を用いて、極歯の幅とコギング力の関係ついて述べる。ここではマグネットの形状は一定とする。
【０００７】
最初に、第１及び第２のステータ２０５，２０６の全ての極歯２０５ａ，２０６ａの周方向の幅寸法Ａをマグネット１極分の幅と同一、角度にして１００％、すなわち２２．５度（ここでは極歯を、全周を着磁極数１６で除した１極分の幅或いは角度寸法と比較して表現し、マグネットの着磁された１極分と同一の幅寸法の場合、これを１、すなわち１００％と称することを例にしている）の「広い」極歯とした場合の駆動装置が図８であり、そのトルクとマグネット回転角の関係は図９に示すようになった。図９は、縦軸にマグネット２０５に発生するトルクを、そのマグネット２０５の回転方向に対しプラスする力を正側にとり、横軸にマグネット２０５の回転をロータとして考えた時の幅寸法Ａに相当する範囲の回転角度を表している。図９の下側の曲線がコギング力によって発生するマグネット２０１のコギングトルクを示し、上側の曲線が通電トルクを示している。ここではコイル２０４への印加電圧は２．５Ｖである。この結果、コギングトルクは通電トルクの５０％程度で３ｇｃｍある。
【０００８】
次に、第１及び第２のステータ２１５，２１６の全ての極歯２１５ａ，２１６ａの周方向の幅寸法を角度にして５０％、すなわち１１．２５度の「狭い」極歯とした場合の駆動装置が図１０であり、そのトルクとマグネット回転角の関係は図１１に示すようになった。この結果、コギングトルクは２ｇｃｍ程度である。
【０００９】
以上のように極歯の幅寸法（マグネットの回転中心を中心とした角度寸法）を変更することで、発生するコギング力及びマグネットのコギングトルクが変化することがわかる。従って、シミュレーションを重ねて最もコギング力が低下する形状として、第１及び第２のステータ２２５，２２６の全ての極歯２２５ａ，２２６ａの幅寸法を角度にして７５％、すなわち１６．８度の「中間」極歯とした場合の駆動装置が図１２であり、そのトルクとマグネット回転角の関係は図１３のようになった。この結果、コギングトルクは１ｇｃｍ以下で最低となった。
【００１０】
このようにマグネットに対向する極歯の幅寸法を変更することで、発生するコギング力を変化させることができるが、さらなるコギング力の低下が必要な場合にはこれ以上その手段がなかった。
【００１１】
なお、図８，図１０、図１２において、下側の第２のステータの極歯の先端はマグネットの軸受の保持構造の関係でリング状につながっており、上側の第１のステータと一部異なっているが、この保持構造部分はマグネットの有効域より内側なので電磁気的には無関係であり、極歯の幅に関しては同一とみなして構わない。
【００１２】
また、近年デジタルカメラなどのシャッタ装置の駆動源として、コイルへの通電方向を正逆に変えることでマグネットを往復運動させてシャッタ羽根を開閉する装置が普及している。ここでカメラの省電力機能の為には、シャッタの開閉動作時のみ通電することが好ましく、シャッタ羽根の閉じきり状態や開ききり状態では通電せずにマグネットのコギングトルクのみでシャッタ羽根がその位置を保持する構成が望まれており、この種の技術は特許文献２などにて開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３５９９５８号公報
【特許文献２】特開２００２−２７２０８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
駆動部が電磁力を用いて正逆通電により往復運動を行う一般のデジタルカメラのシャッタ装置では、シャッタ羽根の開きから閉じまでのマグネットの駆動ストロークを全周をマグネットの磁極数で除した角度範囲内において設定するが、上記のような省電力機能の為には所定のマグネットの位置に対し、上記のシャッタ羽根の位置を保持する為の必要な保持トルクをコギング力で設定しなければならない。
【００１４】
すなわち、起動特性が良好でかつ、省電力機能を有するデジタルカメラのシャッタ装置などには、単にコギング力を低下させた駆動装置ではなく、所定のマグネットの位置に所定の保持トルクが発生するようにコギングトルクの特性を自由に設定できなければならないことになる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、周方向に分割して異なる極に交互に厚み方向に着磁された円環状のマグネットと、前記マグネットの一方の面側に配置され、周方向に磁極部として作用する複数の極歯を備えた第１のステータと、前記マグネットの他方の面側に前記第１のステータに対向して配置され、周方向に磁極部として作用する複数の極歯を備えた第２のステータと、前記マグネットの内側或いは外側に略同心に配置され、前記第１のステータと前記第２のスタータを逆方向に励磁するコイルとを有する駆動装置において、前記第１のステータの前記極歯は、周方向の幅寸法が異なる第１の極歯と第２の極歯より成り、これらは周方向に交互に配置されており、前記第２のステータの前記極歯は、前記第１のステータの前記第１の極歯と前記第２の極歯と周方向の幅寸法がそれぞれ同一の第１の極歯と第２の極歯より成り、これらは周方向に交互に配置されており、前記第１のステータの前記第１の極歯は前記マグネットを挟んで前記第２のステータの前記第２の極歯と対向し、前記第１のステータの前記第２の極歯は前記第２のステータの前記第１の極歯と前記マグネットを挟んで対向している駆動装置とするものである。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明は、周方向に分割して異なる極に交互に厚み方向に着磁された円環状のマグネットと、前記マグネットの一方の面側に配置され、周方向に磁極部として作用する複数の極歯を備えた第１のステータと、前記マグネットの他方の面側に前記第１のステータに対向して配置され、周方向に磁極部として作用する複数の極歯を備えた第２のステータと、前記マグネットの内側或いは外側に略同心に配置され、前記第１のステータと前記第２のステータを逆方向に励磁するコイルとを有する駆動装置において、前記第１のステータの前記極歯は、周方向の幅寸法が異なる第１の極歯と第２の極歯より成り、これらは周方向に交互に配置されており、前記第２のステータの前記極歯は、前記第１のステータの前記第１の極歯と前記第２の極歯と周方向の幅寸法がそれぞれ同一の第１の極歯と第２の極歯より成り、これらは周方向に交互に配置されており、前記第１のステータの前記第１の極歯は前記マグネットを挟んで前記第２のステータの前記第１の極歯と対向し、前記第１のステータの前記第２の極歯は前記第２のステータの前記第２の極歯と前記マグネットを挟んで対向している駆動装置とするものである。
【００１７】
また、請求項３に記載の発明は、周方向に分割して異なる極に厚み方向に交互に着磁された円環状のマグネットと、前記マグネットの一方の面側に配置され、周方向に磁極部として作用する複数の第１の極歯を備えた第１のステータと、前記マグネットの他方の面側に前記第１のステータに対向して配置され、周方向に磁極部として作用する複数の第２の極歯を備えた第２のステータと、前記マグネットの内側或いは外側に略同心に配置され、前記第１のステータと前記第２のステータを逆方向に励磁するコイルとを有する駆動装置において、前記第１のステータの前記第１の極歯と前記第２のステータの前記第２の極歯は、周方向の幅寸法が異なる駆動装置とするものである。
【００１８】
上記構成においては、第１のステータと第２のステータそれぞれに具備され、マグネットを挟んで対向して配置される各極歯の周方向の幅寸法を変更することで、コギング特性およびトルク特性が変化することに着目したものであり、第１のステータに具備される極歯を周方向の幅寸法が異なる（コギング特性が異なる）第１の極歯と第２の極歯とするとともにこれらを周方向に交互に配置し、同じく第２のステータに具備される極歯を周方向の幅寸法が異なる第１の極歯と第２の極歯とするとともにこれらを周方向に交互に配置し、従来の駆動装置に比べてコギング力が小さく、トルク特性が良好になるように、第１のステータの第１と第２の極歯と第２のステータの第１と第２の極歯を対向させる構成にしている。詳しくは、第１のステータの第１の極歯と第２のステータの第２の極歯もしくは第１の極歯とを対向させ、かつ、第１のステータの第２の極歯と第２のステータの第１の極歯もしくは第２の極歯とを対向させることで、コギング力のピーク値を低下させ得る駆動装置としている。
【００１９】
または、第１のステータに具備される第１の極歯と第２のステータに具備される第２の極歯の周方向の幅寸法を異ならせ（コギング特性を異ならせ）、これらを対向させることで、コギング力のピーク値を低下させ得る駆動装置としている。
【００２０】
なお、第１のステータと第２のステータそれぞれの第１の極歯と第２の極歯の幅寸法は、それぞれが単独の極歯として各ステータに具備されて駆動装置を構成した場合に、各駆動装置のマグネットの回転角毎に得られるコギング力それぞれを合成した場合に、そのコギング力のピーク値が最小となる幅寸法に基づいて決定される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、駆動出力を維持しつつ、コギング力のピーク値を低下させて円滑な回転をすることのできる駆動装置を提供できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下の実施例１ないし実施例３に示す通りである。
【実施例１】
【００２３】
図１〜図７は本発明の実施例１に係わる駆動装置を示す図であり、そのうち、図１は駆動装置の分解斜視図、図２は駆動装置の断面図、図３はマグネット回転角に対するトルク特性を示す図、図４はマグネットが反時計方向に回動した時の上面図、図５は同じくマグネットが時計方向に回動した時の上面図である。
【００２４】
図１および図２において、１はプラスチックマグネット材料などからなる扁平円環形状のマグネットであり、扁平円環形状の中心を回転中心の仮想軸とすると該仮想軸に対して垂直な面である一方の面を円周方向に１６分割して交互にＳ極、Ｎ極に着磁されている。また、各々その裏面は反対の極になっている。この例では着磁極数は１６極であるが、マグネット１は２極以上であればよい。マグネット１にはその回転トルクを出力する為に第２のステータ６の側に駆動ピン１ｈが形成されている。２は上軸受であり、下軸受３と嵌りあって一体となり、マグネット１の径方向と軸方向の位置を決めて該マグネット１の円滑な回転を支持する。両者ともにその材料は非磁性体で非常に円滑な摺動性の良いもの、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（登録商標）、フッ素系樹脂等で作られている。４はリング形状のコイルであり、該コイル４はマグネット１と同心でかつ、該マグネット１の外径側に配置されている。
【００２５】
５は軟磁性材料からなる第１のステータであり、コイル４への通電により励磁される。第１のステータ５はマグネット１の軸方向と垂直な平面（一方の面）に所定の隙間をもって対向し、該マグネット１の径方向でしかも内径方向に延出する平板の櫛歯形状で２種類の周方向に異なる幅寸法（角度寸法）の第１の極歯５ａと第２の極歯５ｂにより構成されている。この延出する櫛歯形状の極歯の合計数はマグネット１の着磁分割数ｎの１／２個形成され、それらが７２０／ｎ度（この実施例１では４５度）ずつ、第１の極歯５ａと第２の極歯５ｂが交互に等分（ここでは８つ）配置されている。コイル４ヘの通電により、第１のステータ５の第１の極歯５ａ、第２の極歯５ｂはすべて互いに同極になるように励磁される。
【００２６】
６は軟磁性材料からなる第２のステータであり、コイル４への通電により励磁される。第２のステータ６はマグネット１の軸方向と垂直な平面（他方の面）に所定の隙間をもって対向し、該マグネット１の径方向でしかも内径方向に延出する平板の櫛歯形状の第１の極歯６ａと第２の極歯６ｂにより構成されている。第１の極歯６ａは第１のステータ５の第１の極歯５ａと同一形状であり、第２の極歯６ｂは第１のステータ５の第２の極歯５ｂと同一形状である。この延出する櫛歯形状の極歯の合計数はマグネット１の着磁分割数ｎの１／２個形成され、それらが７２０／ｎ度（この実施例１では４５度）ずつ、第１の極歯６ａと第２の極歯６ｂが交互に等分（ここでは８つ）配置されている。コイル４ヘの通電により、第２のステータ６の第１の極歯６ａ、第２の極歯６ｂはすべて互いに同極になるように励磁されるが、第１のステータ５の第１の極歯５ａ、第２の極歯５ｂとは常に逆の極性になるよう励磁される。
【００２７】
上記の第１のステータ５と第２のステータ６はマグネット１を挟み込んで配置され、その際第１のステータ５の第１の極歯５ａと第２のステータ６の第２の極歯６ｂが対向し、よって、第１のステータ５の第２の極歯５ｂと第２のステータ６の第１の極歯６ａが対向する。また、第１のステータ５と第２のステータ６は、第２のステータ６の最外周部の立ち壁形状の連接部６ｊで磁気的に連結されている。
【００２８】
前記マグネット１、コイル４、第１のステータ５及び第２のステータ６で磁気回路を構成している。
【００２９】
なお、図１，図２において、第２のステータ６の極歯の先端は下軸受３の保持構造の関係でリング状につながっており、第１のステータ５と一部異なっているが、この保持構造部分はマグネット１の有効域より内側なので電磁気的には無関係であり、極歯の幅に関して、第１のステータ５の第１の極歯５ａと第２のステータ６の第１の極歯６ａ、第１のステータ５の第２の極歯５ｂと第２のステータ６の第２の極歯６ｂは同一とみなして構わない。
【００３０】
次に、図４および図５を用いて、コイル４への通電によるマグネット１の回転動作について簡単に説明する。図４、図５は本実施例１の駆動装置を軸方向から見た上面図を示しており、理解を容易にするためにマグネット１と出力ピン１ｈ、第２のステータ６のみを示している。
【００３１】
図４は、コイル４への逆通電によりマグネット１が反時計回りに回転して出力ピン１ｈが第２のステータ６の第１の極歯６ａの右側面に当接している状態であり、図５は、コイル４への正通電によりマグネット１が時計回りに回転して出力ピン１ｈが第２のステータ６の隣接する別の第２の極歯６ｂ方向に回転して不図示の地板に形成された規制部の一端に当接した状態である。ここでは一部の極歯と着磁部に着目して説明するが、実際の動作は全ての極歯と着磁部において作用している。
【００３２】
コイル４への通電（仮に正通電とする）により第２のステータ６（及び不図示の第１のステータ５）の極歯が励磁されると、発生した磁束は極歯に挟まれたマグネット１の着磁部分を通過することによりマグネット１を回転させる電磁力を発生させる。図４のように第１の極歯６ａの幅の中心Ｒ１に対し、マグネット１の着磁部１ａの中心Ｑ１が時計方向にずれている状態（図４ではα°）でコイル４に正通電を行い、第２のステータ６の全ての極歯がＮ極に励磁されると、マグネット１の着磁部１ａの裏面はＮ極なので互いに反発し合い、マグネット１は時計回りに回転する力を得る。隣接する別の第２の極歯６ｂに着目すれば、着磁部１ａの右隣の着磁部１ｂの裏面がＳ極なのでこちらは吸引され、やはりマグネット１は時計回りに回転する力となる。実際には、図示されない第１のステータ５の極歯は第２のステータ６の極歯と逆の極に励磁され、マグネット１の図面上、表面の着磁極に対して同様に作用してやはり、マグネット１は時計回りに回転する力となる。
【００３３】
図５のように隣接する別の極歯６ｂの幅の中心Ｒ２に対し、マグネット１の着磁部１ｂの中心Ｑ２が反時計方向にずれている状態でコイル４への逆通電を行い、第２のステータ６の全ての極歯がＳ極に励磁されるとマグネット１の着磁部１ｂの裏面はＳ極なので反発し合い、マグネット１は反時計回りに回転する力を得る。隣接する別の極歯６ａに着目すれば、そちらの裏面がＳ極なのでこちらは吸引され、やはりマグネット１は反時計回りに回転する力となる。
【００３４】
このようにしてコイル４へ正通電するとマグネット１は時計回りに、逆通電をすると反時計回りに回転する往復動作の駆動装置が構成されている。
【００３５】
次に、それぞれのステータの極歯の形状を決定する過程について説明する。
【００３６】
例として、直径２２ｍｍ、厚さ１．４ｍｍの偏平駆動装置の形状に対し、有限要素法による数値シミュレーションの結果を用いて極歯の周方向の幅寸法の最適化検討を行った。ここではマグネットの形状は一定とする。
【００３７】
ここで、極歯の幅寸法の表現方法に関し説明する。
【００３８】
寸法の基準となるのはマグネット１に着磁された１極分であり、すなわち、全周を着磁極数１６で除した１極分でその具体的な寸法は、マグネット１は周方向かつ厚み方向に分割着磁されているので１極分の範囲を回転軸中心から見込む角度である。また、極歯の幅寸法もこの１極分の幅と比較して表現することとし、マグネット１の着磁された１極分と同一の幅寸法の場合、これを１、すなわち１００％と称する。従って、最小のゼロから最大１００％の間の範囲で仮想軸からみた角度範囲にある磁極の幅寸法を意味しており、「広い」「狭い」「中間」とはゼロから１００％の範囲から選択するのでこの割合の数値が大きいものを「広い」幅寸法の磁極、数値が小さいものを「狭い」幅寸法の磁極、これらの中間の数値のものを「中間」幅寸法の磁極としている。
【００３９】
また、本実施例の駆動装置の動作はこの１極分の角度内で発生する特性が全周において同様に発生するので、この１極分の範囲のみを観察すれば良いことになる。
【００４０】
前述した、極歯の幅寸法Ａを角度にして１００％、すなわち２２．５度の「広い」極歯とした場合の従来の駆動装置は図８に示すようになり、そのトルクとマグネット回転角の関係は図９に示した通りであった。この結果においてコギングトルクの曲線に注目すると、回動範囲の端によった約３度付近と約２０度付近にピークを有し、ピークを結ぶ曲線は左肩上がりの直線となり、その傾きはかなり立ったものである。
【００４１】
また、前述した、全ての極歯の幅寸法を角度にして５０％、すなわち１１．２５度の「狭い」極歯とした場合の従来の駆動装置は図１０に示すようになり、そのトルクとマグネット回転角の関係は図１１に示した通りであった。その結果、そのコギングトルクの曲線は１００％に比べてピーク位置は中央に寄り、その２つの山形を結ぶ線は直線ではなく若干平坦部を有するものとなっている。ここでもコギングトルクの曲線に注目すると、結果として極歯の幅５０％の特性は極歯の幅１００％の特性曲線に対し、全体として右肩上がりの曲線で、互いに「逆の位相」の曲線と見ることができる。
【００４２】
そこで、さらなる最適化を目指して先の検討においてその特性を示す曲線が互いに概略、逆の位相であることを利用し、先に検討した１００％の幅寸法Ａの極歯を第１の極歯５ａ及び６ａとし、５０％の幅寸法の極歯を第２の極歯５ｂ及び６ｂとして第１のステータ５及び第２のステータ６内で交互に配置し、さらに第１のステータ５の第１の極歯５ａと第２のステータ６の第２の極歯６ｂを対向するように第１のステータ５と第２のステータ６を配置する。図１にその構成、配置を示す。また、その特性は図３に示す結果となった。ここで、その特性は図９と図１１を、通電トルク（駆動出力）、コギングトルクともにそれぞれ合成した形となり、コギングトルクはそれぞれのピークが合成の際、相殺しあって最低の約０．６ｇｃｍ程度となった。これはすなわち低電圧での起動が保証されることになる。
【００４３】
更に、図３から明らかなように、通電トルク、コギングトルク共にマグネット１の回転角度の広い範囲にわたってフラットな特性となっており、これは装置組立の際、部品精度のばらつきなどが発生してもその特性に影響を与えないことを意味している。また振動、騒音の観点からも良好であることは言うまでもない。
【００４４】
このように特性の異なる極歯を同一ステータ、同一平面内で交互に、さらにマグネット１を挟んで上下のステータ間でも異なる幅の極歯が対向するように配置することで、両者の特性の合成された特性を有する駆動装置が実現する。別言すれば、第１のステータ５と第２のステータ６それぞれの第１の極歯５ａ，６ａと第２の極歯５ｂ，６ｂの幅寸法を、それぞれが単独の極歯として各ステータ５，６に具備されて駆動装置（図８と図１０の駆動装置に相当）を構成した場合に、各駆動装置のマグネットの回転角毎に得られるコギング力（図９，図１１に相当）それぞれを合成した場合に、そのコギング力のピーク値が最小となる幅寸法を基に決定される事を意味し、このようにして各極歯の幅寸法を決定した駆動装置とすることで、図３に示すような特性の駆動装置とすることができる。つまり、特性（トルク−回転角）が概略、逆位相となる極歯同士を組み合わせることでそのコギングトルクは相殺され、小さくすることができる。
【００４５】
さらには、図４および図５に示すように、マグネット１の出力ピン１ｈの回転を規制する規制部を不図示の地板側に設けることにより、必要な回転角度位置において保持トルクを発生させる際、あらかじめ組み合わせる極歯の特性（図３上の曲線の凹凸形状）を選択しておき、最終的に所望の位置において必要な保持トルクを持つように合成して設計することが可能である。すなわち、図３において、２．５度付近と１７．５度付近までをマグネット１の回転範囲とし、その回転範囲の端部となる位置（２．５度付近と１７．５度付近）に出力ピン１ｈの回転を規制する規制部を設ければ、コイル４への無通電時においてもマグネット１には保持トルクとして０．５ｇｃｍが得られ、マグネット１のコギングトルクのみでシャッタ羽根等の被駆動部材をその位置で保持する事が可能になる。つまり、省電化を達成できる。
【００４６】
以上の実施例１によれば、図９と図１１に示した特性（トルク−回転角）が概略、逆位相となるような極歯同士を組み合わせて同一ステータ内とマグネットを挟んで対向するステータの間で交互に配置することで、つまり第１のステータ５の第１の極歯５ａはマグネット１を挟んで第２のステータ６の第２の極歯６ｂと対向し、第１のステータ５の第２の極歯５ｂは第２のステータ６の第１の極歯６ａとマグネット１を挟んで対向する構成にすることで、最大駆動出力を維持しつつ、コギングトルクの低減が可能となり、駆動装置の低電圧における起動が保証され、且つ滑らかな回転が可能になる。さらにマグネット１の回転角とコギングトルクの特性の調整も容易なものとなる。
【００４７】
また、振動、騒音の観点からも良好となり、装置の動作角度範囲の全域においてフラットな特性となることから、装置組立の際、部品精度のばらつきを吸収できる。さらには、組み合わせる極歯の形状を選択すれば、必要なマグネット１の回転角に、必要なコギングトルクを設定することができるので、カメラのシャッタ機構などでシャッタ羽根の開き端、閉じ端における無通電保持の機能が達成される。
【００４８】
その他の効果として、本実施例１では、半径方向に延出する櫛歯形状の２種類の極歯を組み合わせて最適化する為、軸方向への寸法の増大がなく、軸方向に関する寸法は小さく構成できる。これにより、非常に薄型の円盤形状で所望のトルク特性を得ることができる。
【００４９】
なお、本実施例１では、コイル４はマグネット１の外径側に配置されているが、内径側に配置されていても構わない。また、第１のステータ５の第１の極歯５ａ、第２の極歯５ｂおよび第２のステータ６の第１の極歯６ａ、第２の極歯６ｂは半径方向の内径方向に延出する形状としているが、外径方向に延出する形状でも構わない。また、マグネット１の着磁極数を１６極としたが、極数は限定されない。また、ここでは一方の面から着磁しているが、マグネット１の厚さが薄い為に、裏面には表面とは異なる極が発生している。しかし、これは両面側から着磁しても良く、その場合はさらなる高い磁力が得られる可能性がある。
【実施例２】
【００５０】
図６は本発明の実施例２に係わる駆動装置の分解斜視図であり、実施例１と異なる部分のみについて説明する。
【００５１】
ここでは第１のステータ５と第２のステータ６の仮想軸を中心とする回転方向の位相を４５度異ならせてあり、第１のステータ５の第１の極歯５ａは第２のステータ６の第１の極歯６ａと、第１のステータ５の第２の極歯５ｂは第２のステータ６の第２の極歯６ｂと対向するように構成されている。
【００５２】
この構成においても、実施例１と同様、駆動装置の低電圧における起動が保証され、振動、騒音の観点からも良好となり、装置組立の際、部品精度のばらつきを吸収できる、という効果を有する。
【００５３】
さらに実施例２においては、マグネットの分割する極数が奇数であっても上下のステータへの吸引力のバランスが良い、というメリットがある。
【実施例３】
【００５４】
図７は本発明の実施例３に係わる駆動装置の分解斜視図であり、実施例１と異なる部分のみについて説明する。
【００５５】
ここでは第１のステータ１５は全て「広い」幅寸法Ａの極歯１５ａ、第２のステータ１６は全て「狭い」幅寸法Ｂの極歯１６ａによって構成されている。おのおのの極歯同士は対向させている。
【００５６】
また、上軸受２２と下軸受２３によりマグネット１が支持されているが、これら上軸受２２と下軸受２３の軸方向の厚み（高さ）は前者の方が厚くなっており、部品が組み立てられた状態ではマグネット１と第１のステータ１５の間隔がマグネット１と第２のステータ１６の間隔よりも広くなるようにしてある。これは、面積の大きい極歯１５ａを有する第１のステータ１５側にマグネット１が必要以上に吸引されないようにする為である。
【００５７】
このような構成においても、実施例１と同様、駆動装置の低電圧における起動が保証され、振動、騒音の観点からも良好となり、装置組立の際、部品精度のばらつきを吸収できる、という効果を有する。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の駆動装置は、駆動出力を維持しつつ、コギング力のピーク値を低下させ、円滑な回転をするという効果を有し、シャッタ装置や絞り装置の光量調節部材の駆動源等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施例１に係わる駆動装置の分解斜視図である。
【図２】本発明の実施例１に係わる駆動装置の断面図である。
【図３】本発明の実施例１に係わる駆動装置においてマグネットの回転角に対するトルク特性を示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係わる駆動装置の反時計方向回動時の部分図である。
【図５】本発明の実施例１に係わる駆動装置の時計方向回動時の部分図である。
【図６】本発明の実施例２に係わる実施例の駆動装置の分解斜視図である。
【図７】本発明の実施例３に係わる駆動装置の分解斜視図である。
【図８】従来の幅寸法の広い極歯を有する駆動装置の分解斜視図である。
【図９】従来の幅寸法の広い極歯を有する駆動装置においてマグネットの回転角に対するトルク特性を示す図である。
【図１０】従来の幅寸法の狭い極歯を有する駆動装置の分解斜視図である。
【図１１】従来の幅寸法の狭い極歯を有する駆動装置においてマグネットの回転角に対するトルク特性を示す図である。
【図１２】従来の中間の幅寸法の極歯を有する駆動装置の分解斜視図である。
【図１３】従来の中間の幅寸法の極歯を有する駆動装置においてマグネットの回転角に対するトルク特性を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１            マグネット
１ｈ          出力ピン
２，２２      上軸受
３，２３      下軸受
４            コイル
５，１５      第１のステータ
６，１６      第２のステータ
【図１】
2005124320.tif 000003
【図２】
2005124320.tif 000004
【図３】
2005124320.tif 000005
【図４】
2005124320.tif 000006
【図５】
2005124320.tif 000007
【図６】
2005124320.tif 000008
【図７】
2005124320.tif 000009
【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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