(57)【要約】【課題】  補助ヨークを配置するタイプで、製造効率を向上させることができる構造を備えた電磁アクチュエータを提供する。【解決手段】  複数の磁極を有したロータ３０と、このロータの外周に配置した２つのステータ１０，２０とを備え、このステータの各々が励磁用のコイル１５，２５を備えると共に、ロータ３０の周面に対向させた磁極１３，１４，２３，２４を有している電磁アクチュエータ１であって、前記ステータは、その磁極間に補助ヨーク４１，４２を前記ロータの周面の一部に対向するように配置されており、前記２つのステータの補助ヨークは一体に形成されている。本電磁アクチュエータによると補助ヨークが一体化されているので、組付け工程を簡素化できる。よって製造効率を向上できる。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁極を有したロータと、該ロータの外周に配置した２つのステータとを備え、
前記２つのステータは励磁用のコイルを備えると共に、前記ロータの周面に対向させた磁極を有している電磁アクチュエータであって、
前記ステータは、その磁極間に補助ヨークを前記ロータの周面の一部に対向するように配置されており、前記２つのステータの補助ヨークは一体に形成されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項２】
前記２つのステータの補助ヨーク及び該補助ヨークを接続する接続部材を含み、前記補助ヨーク及び前記接続部材が磁性材料によって一体に形成されており、前記接続部材は断面積を小さくした狭窄部を有していることを特徴とする請求項１に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項３】
前記２つのステータの補助ヨーク及び該補助ヨークを接続する接続部材を含み、前記補助ヨークは磁性材料で形成され、前記接続部材は非磁性材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項４】
前記ロータが回転する所定の空間を形成するハウジングを更に備え、
前記ハウジングは前記補助ヨークと係合する係合部を備えており、補助ヨークが前記係合部に係合したときに前記ハウジングと協働して前記空間を形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電磁アクチュエータ。
【請求項５】
前記ハウジングは、前記ロータおよび前記ステータを挟持する２つのハウジング部材によって構成されると共に、各ハウジング部材が前記係合部を有し、
前記接続部材は前記空間の外部に配置され、
前記補助ヨークは第１のハウジング部材の第１の係合部と第２のハウジング部材の第２の係合部とにより位置決めされていることを特徴とする請求項４に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の電磁アクチュエータを含むことを特徴とする携帯用電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型カメラ等に好適に使用できる電磁アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等の携帯用電子機器には、極めて小型のカメラが搭載されるようになっている。このような小型カメラでは、ズーム駆動を精度良く行うことが必要であるため電磁アクチュエータとしてステップモータが採用されている。したがって、このように使用されるステップモータは、カメラの小型に伴ってより小型化することが必要となる。さらに、最近において小型であっても多段のズーム機能を備えたカメラへの要請が高くなっている。このため、小型カメラに搭載されるステップモータのロータをより小型化かつ多極化することが必要である。ロータを小型化及び多極化すると磁束の漏洩が大きくなって駆動制御が困難となる。しかし、この点を克服して所定位置で停止でき、また所望の回転トルクが得られる小型ステップモータが望まれている。
【０００３】
例えば、特許文献１及び特許文献２では、ステップモータの回転性能ないしステップ回転の際の停止安定性を改良することを目的として、軟磁性材料体をロータに近接させて配置することを提案している。しかしながら、これらの特許文献で提案するのは、ロータのステップ回転位置での安定性を高めることを主な目的とした技術である。すなわち、これらの特許文献はステッピングモータのロータを所定位置で確実に停止させる技術を開示するものであって、回転トルクを向上させる技術は開示していない。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３２９９１号  公報
【特許文献２】特開２００２−１３６０９５  公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本出願人は先にロータの回転トルクを高めることができ、またロータを所定位置に停止できる小型化に適した電磁アクチュエータを提案している（特願２００３−３０６２４０号）。この電磁アクチュエータは、ステータの磁極の間或いは２つのステータの間に磁気抵抗が低く磁束を誘導し易い補助ヨークをロータの周面に対向するように配置している。この電磁アクチュエータによると、ステータの一方の磁極からロータを介して、そのステータの他方の磁極へ向う磁束が補助ヨークを通過するので磁力の低下を抑制できる。よって、この電磁アクチュエータはステータの磁極前面の空隙（磁気間隙）における磁場の強さを高く維持できるので従来のモータと比較してロータの回転トルクを向上できる。
【０００６】
上記のように本件出願人が提案した新規な構造の電磁アクチュエータは、磁束の通過し易い磁路として機能する補助ヨークをロータの外周に対向配置した構造を備えることにより回転トルクを向上させる。しかしながら、この電磁アクチュエータは従来には含まれない補助ヨークを磁極間等に新たに配置する構造となるため製造工程が従来よりも複雑化することになる。
【０００７】
よって、本発明の目的は、ロータの外周に補助ヨークを配置するタイプの電磁アクチュエータの改良に係るものであり、製造効率を向上させることができる構造を備えた電磁アクチュエータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、複数の磁極を有したロータと、該ロータの外周に配置した２つのステータとを備え、前記２つのステータは励磁用のコイルを備えると共に、前記ロータの周面に対向させた磁極を有している電磁アクチュエータであって、前記ステータは、その磁極間に補助ヨークを前記ロータの周面の一部に対向するように配置されており、前記２つのステータの補助ヨークは一体に形成されていることにより達成できる。
【０００９】
本発明によると、２つのステータの補助ヨークが一体に形成されているので部品点数を低減できるので製造コストの低減を図ることができる。また、このように補助ヨークが一体化されていることで、組付け工程を簡素化できる。よって、本発明によると製造効率を向上できる電磁アクチュエータを提供できる。
【００１０】
また、前記２つのステータの補助ヨーク及び該補助ヨークを接続する接続部材を含み、前記補助ヨーク及び前記接続部材が磁性材料によって一体に形成されており、前記接続部材は断面積を小さくした狭窄部を有した一体構造を採用することができる。このように磁性材料を用いて一体加工することで部品コストの低減を図ることができる。そして、断面積を小さくした狭窄部を形成することにより、磁束が通過し易い補助ヨークを互いに接続させたことによって生じる補助ヨーク間での磁束の漏洩を抑制できる。
【００１１】
また、前記２つのステータの補助ヨーク及び該補助ヨークを接続する接続部材を含み、前記補助ヨークは磁性材料で形成され、前記接続部材は非磁性材料で形成されている一体構造を採用してもよい。この場合には非磁性の接続材料により補助ヨーク間での磁束漏洩を確実に防止できる。よって、上記狭窄部を設けた構造を必要としない。
【００１２】
さらに、前記ロータが回転する所定の空間を形成するハウジングを更に備え、前記ハウジングは前記補助ヨークと係合する係合部を備えており、補助ヨークが前記係合部に係合したときに前記ハウジングと協働して前記空間を形成する構造を採用してもよい。上記のようなハウジングを採用した構成では補助ヨークをより確実に所定位置に位置決めできる。よって、組付け性が良くなるので、さらに製造効率を構造させえることができる。なお、前記補助ヨークは、前記ステータの磁極間に配備してもよいし、前記ステータの磁極間及び隣接するステータ間に配備してもよい。
【００１３】
そして、前記ハウジングは、前記ロータおよび前記ステータを挟持する２つのハウジング部材によって構成されると共に、各ハウジング部材が前記係合部を有し、前記接続部材は前記空間の外部に配置され、前記補助ヨークは第１のハウジング部材の第１の係合部と第２のハウジング部材の第２の係合部とにより位置決めされている構造を採用してもよい。上記電磁アクチュエータは小型で所定のトルクが得られるので、これ含む携帯用電子機器はより小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面に基づいて本発明の好ましい実施形態として２つの実施例を説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は実施例１に係るステップモータ１の外観を示した斜視図である。また、図２は同ステップモータ１の各部構成が確認できるように示した分解斜視図である。ステップモータ１は２組のステータ１０、２０と、ロータ軸３１を備えたロータ３０と、２個の補助ヨークを一体化した補助ヨーク集成材４０とを有している。さらに、このステップモータ１は一体のハウジングを形成する上押え板（第１のハウジング部材）６０及び下押え板（第２のハウジング部材）７０を備えている。図２で確認できるように上下の押え板６０、７０をセットすると、これらの間に所定の空間が形成される。この空間内にロータ３０が回動自在な状態で収納される。第１のステータ１０の両端に形成される一対の磁極１３、１４及び第２のステータ２０の両端に形成される一対の磁極２３、２４も上記空間内に収納される。
【００１６】
補助ヨーク集成材４０は、第１のステータ１０の磁極１３、１４間に配置される第１の補助ヨーク４１と、第２のステータ２０の磁極２３、２４間に配置される第２の補助ヨーク４２とが接続部材４５を介して一体に形成された集成部材である。なお、ここで接続部材４５と称しているのは各補助ヨークを接続する部分で磁束の誘導路として機能しない各補助ヨーク部分と直角に接する平面部分である。ただし、補助ヨーク集成材４０は磁性材料により一体的に形成されるので、補助ヨークと接続部材とを分ける明確な境界が存在するわけではない。よって、本補助ヨーク集成材４０に含む接続部材４５は、補助ヨークとして機能する部分を接続するために特別に形成した各補助ヨークの接続用部位とみることもできる。
【００１７】
補助ヨーク４１、４２のそれぞれは、上押え板６０に形成した凹部（第１の係合部）６２、６３に係合するようになっている。よって、補助ヨーク集成材４０は、上押え板６０の所定位置に位置決めされる。補助ヨーク集成材４０が上押え板６０上にセットされると、補助ヨーク４１、４２がロータ３０を収納する空間を区画する側壁の一部となる。すなわち、補助ヨーク集成材４０はセットした状態でハウジングとして機能する上下の押え板６０、７０と協働してロータ３０を収納する空間を形成する。このときに各補助ヨーク４１、４２の内側の面は、ロータ３０の周面に対向した状態となる。なお、下押え板７０側には補助ヨーク４１、４２の下端側を受け入れる凹部（第２の係合部）７２、７３が形成されている。上押え板６０と下押え板７０とがセットされたときには、上側の凹部６２、６３と凹部７２、７３とは上下で位置が一致する。よって、これら凹部によって補助ヨーク集成材４０が確実に位置決めされる。この補助ヨーク集成材４０については、後において更に詳述する。
【００１８】
ロータ３０は筒状に形成した永久磁石である。このロータ３０の中心部から一体に回転するロータ軸３１が立ち上がっている。図３は、このロータ３０の周部を拡大して示した平面図である。この図３には、第１のステータ１０の磁極１３、１４及び第２のステータ２０の磁極２３、２４、並びに補助ヨーク集成材４０が示されている。ロータ３０は周方向において略等間隔で、Ｎ極とＳ極とを交互にして１０極が着磁された構造を有している。図３において、領域Ｎｒ１〜Ｎｒ５の周面がＮ極になるように磁化され、残りの領域Ｓｒ１〜Ｓｒ５の周面がＳ極になるように磁化されている。なお、図３では理解を容易にするため５個のＮ極にハッチングを付して示している。さらに、補助ヨーク集成材４０の下部に位置している部分は点線で示している。ロータ３０の周面の磁極数は１０極〜１４極程度とするのが好ましいが、必要に応じて適宜に増減してもよい。
【００１９】
再度、図２を参照すると、第１のステータ１０はパーマロイ等の透磁率が高く飽和磁化の大きな軟磁性材料をＣ字状に形成したヨーク部１１の外周に励磁用のコイル１５が巻回されている。ヨーク１１の両端部に磁極１３、１４が形成されている。磁極１３，１４は、図３に示すように狭い空隙Ｇ１３，Ｇ１４を介してロータ３０の周面に対向するように配置されている。各磁極１３、１４の周方向での幅（或いは拡がり角度）は、ロータ３０の各磁極幅の１．５程度に設定しておくのが望ましい。また、磁極１３、１４間の幅（開き角度）は、ロータ３０の磁極幅の２．５程度に設定しておくのが望ましい。
【００２０】
他方の第２のステータ２０についてもステータ１０と同様に形成されている。すなわち、ヨーク２１の外周に励磁用のコイル２５が巻回され、ヨーク２１の両端部に磁極２３、２４が形成されている。これら磁極２３、２４とロータ３０との関係は磁極１３、１４の場合と同様である。
【００２１】
さらに、前述した補助ヨーク集成材４０の構成をより詳細に説明する。前述したように補助ヨーク集成材４０は、第１の補助ヨーク４１と第２補助ヨーク４２とを含んでいる。２個の補助ヨーク４１，４２は同様な構成であるので、補助ヨーク４１について説明する。補助ヨーク４１は、対向するロータ３０の周面に沿うような形状、すなわち円筒の一部であるような形状（部分円筒形状）を成している。補助ヨーク４１は磁束を誘導し易い材料により形成されている。具体的には、補助ヨーク４１は磁気抵抗が低く、透磁率の高い磁性材料、例えばパーマロイ等を用いて作製しておくのが望ましい。
【００２２】
補助ヨーク４１は、第１のステータ１０の磁極１３、１４の間に配置されている。補助ヨーク４１はロータ３０に形成した１磁極の周方向の幅よりも大きい幅で周方向に延びている。この補助ヨーク４１は、所定の空隙を介してロータ３０の周面に対向するように配置される。補助ヨーク４１の周方向での幅は、前述したようにロータ３０の各磁極Ｎｒ、Ｓｒの幅に対して１．５程度に設定するのが好ましい。
【００２３】
上記のようにロータ３０の周面近くに配置した補助ヨーク４１は、大気よりも磁気抵抗の低い材料で形成されているので磁束を誘導し易いので誘導路（磁路）として機能する構造体となる。具体的には。ロータ３０に対面する磁極Ｎｒから磁束が補助ヨーク４１の一端から入り、補助ヨーク４１内を通過して補助ヨーク４０の他端からロータ３０の磁極Ｓｒへ戻る。従って、第１のステータ１０の一方側磁極（例えば磁極１３）からロータ３０を介して他方側磁極（例えば磁極１４）へ至る磁束の多くが補助ヨーク４１を通過するようになる。補助ヨーク４１は磁気抵抗が低く、透磁率が高いので磁力エネルギーを減衰させることがない。その結果、ロータ側の磁束が大気中を通る従来型の場合と比較して、ステータ１０の磁極前面の空隙（例えば、上記Ｇ１３）に発生する磁場を強く形成できる。その結果、ロータ３０の回転トルクを向上させることができる。なお、補助ヨーク４１は軟磁性体であり、無通電時においてロータ３０が停止している時にもロータの隣接する磁極間の誘導路を与える。ロータのうち補助ヨークに磁極が対面した磁石部分が磁気的に結合し易くなるので停止位置の精度向上にも寄与する。
【００２４】
上記では第１のステータ１０の第１補助ヨーク４１について説明したが、第２のステータ２０側に配置した第２補助ヨーク４２についても同様である。補助ヨークは一方のステータ側のみに配置しても前述したトルク向上の効果を期待できる。より好ましい形態は各ステータの磁極間に補助ヨークを配置した構造である。ところが、補助ヨークを含まない構造と比較して、複数の補助ヨークを新たに含む構造は製造工程が複雑化する。本ステップモータ１は、この点の問題も解消した構造を実現している。製造工程を効率化できる構成について以下説明する。
【００２５】
前述したように補助ヨーク集成材４０は、第１の補助ヨーク４１と第２の補助ヨーク４２とが接続部材４５を介して接続された構造である。特に、本実施例では磁性材料を用いて、補助ヨーク集成材４０を一体に作製している。よって、補助ヨーク４１と第２の補助ヨーク４２とを独立に配置する場合と比較して、部品点数が減少するのでコスト低減を図ることができる。さらに、補助ヨーク集成材４０は組付けをし易いアーチ形状となっており、前述したように押え板６０及び下押え板７０に設けた凹部（図２参照）に係合させて確実に位置決めできる。よって、本ステップモータ１は製造の効率化を図ることができる。
【００２６】
ところで、第１の補助ヨーク４１は第１のステータ１０側の磁束を誘導するために配置され、また第２の補助ヨーク４２は第２のステータ２０側の磁束を誘導するために配置されている。このような目的で設置された部材が互いに接続されていると、一方の補助ヨーク（例えば第１の補助ヨーク４１）に入った磁束が、他方の補助ヨーク（例えば第２の補助ヨーク４２）側へ逃げる（漏れる）という状態が想定される。そこで、本実施例の補助ヨーク集成材４０については、第１の補助ヨーク４１と第２の補助ヨーク４２との接続部分（接続部材）に断面積を小さくした部位を形成しておくことが望ましい。
【００２７】
図２及び図３で示した補助ヨーク集成材４０の接続部材４５は、中央に向けて幾分か絞り込んだ形状を有している。しかし、補助ヨーク４１、４２の間部分は断面積をより小さくした狭窄部を含んだ構造を採用することが望ましい。このような狭窄部を設けることで、一方の補助ヨークに入った磁束が他に漏れる状態を抑制できる。
【００２８】
図４は、好ましい構造の補助ヨーク集成材４０ＰＲを示している。図４（Ａ）は補助ヨーク集成材４０ＰＲの平面図、図４（Ｂ）は（Ａ）で矢印Ｘ方向から見て補助ヨーク４１側の狭窄部ＣＮを確認できるように示した模式図である。このように断面積が小さく絞り込まれえる狭窄部ＣＮを備える補助ヨーク集成材４０ＰＲを採用すると、補助ヨーク４１、４２間での磁束の漏れを抑制できるので、ロータ３０の回転トルクをより確実に向上させることができる。図４では、第１補助ヨーク４１側を例に説明したが、反対側の第２補助ヨーク４２についても同様である。
【実施例２】
【００２９】
さらに図５を参照して実施例２に係るステップモータ２について説明する。本実施例２に係るステップモータ２は、第３の補助ヨークがステータ１０、２０間に配置されている点が実施例１で示したステップモータ１と異なっている。図５は、図２に対応した図であり、ステップモータ２の各部構成が確認できるように示した分解斜視図である。なお、実施例１のステップモータ１の構成と同じ部位には同じ符号を付している。
【００３０】
ステップモータ２の補助ヨーク集成材５０は、第１のステータ１０の磁極１３，１４間に配置する第１の補助ヨーク５１及び第２のステータ２０の磁極２３，２４間に配置する第２の補助ヨーク５２に加えて、両ステータ間に配置する第３の補助ヨーク５３を備えている。このように各ステータ間にも補助ヨークを配置すると、より確実に漏れ磁界を抑制できる構造となる。そして、ここでの補助ヨーク集成材５０も、３個の補助ヨーク５１，５２，５３が接続部材５５を介して接続された構造であり、これらは磁性材料で一体に形成されている。この補助ヨーク集成材５０も、接続部材５５に断面積を小さくした狭窄部５５ＣＮを備えており、補助ヨーク間の磁束漏洩を抑制した構造を実現している。
【００３１】
よって、本実施例２のステップモータ２の場合も部品点数が減少するのでコスト低減を図ることができる。さらに、この補助ヨーク集成材５０も組付けがし易い形状となっており、押え板６０及び下押え板７０に確実に位置決めできる。よって本ステップモータ２も、本ステップモータ１の場合と同様に製造の効率化を図った構造を実現する。なお、本ステップモータ２では、上記第３の補助ヨーク５３を嵌合する開口６５が上押え板６０に新たに形成され、下押え板７０には開口７５が新たに形成されている。
【００３２】
さらに、図６は実施例２の補助ヨーク集成材５０の変形例を示した図である。前述した実施例１では補助ヨーク部分と接続部分とが一体の磁性材で形成されていたので、狭窄部を設けて補助ヨーク間での磁束の漏洩を抑制していた。しかし、接続部分に非磁性材料を介在させると磁束の漏れをより確実に抑制できる。図６（Ａ）は接続部材５６を非磁性材料で形成した補助ヨーク集成材５０ＰＲ−１を示した図である。非磁性材料として、例えばプラスチック等の樹脂材料を採用できる。樹脂材料の周面に磁性の補助ヨークを差し込むことで、図６（Ａ）に示した一体構造の補助ヨーク集成材５０ＰＲ−１を作製できる。この構造では、磁性の有る補助ヨーク同士が直接に接触しないので、磁束の漏洩という問題を確実に抑制できる。なお、図６（Ａ）で示した例では、３個の補助ヨーク５１〜５３のそれぞれは、部分円筒形状の上端から半径方向へ伸びる舌片５１Ｒ〜５３Ｒを設けた形状となる。すなわち、各補助ヨーク５１〜５３は舌片５１Ｒ〜５３Ｒを介して非磁性の接続部材５６と接続されることで、一体の補助ヨーク集成材５０を形成する。
【００３３】
ところで、図６（Ａ）で示したように、補助ヨーク間に非磁性の接続部材を介在させた構造の場合には、前述した狭窄部を形成する必要がなくなる。よって、図６（Ｂ）で示すように接続部材５７を円盤形状としてもよい。この場合には、部分円筒形状に形成した補助ヨーク５１〜５３を接続部材５７の周部に接続して（差し込んで）一体の構造とすればよい。
【００３４】
以上、本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。上記実施例では、ステータを２個配置した例を示したが３個以上配置した構造でも同様の効果を得ることができる。また、図６では実施例２の補助ヨーク集成材５０の変形例を示したが実施例１の補助ヨーク集成材４０についても同様である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施例１に係るステップモータの外観を示した斜視図である。
【図２】図１で示したステップモータの各部構成が確認できるように示した分解斜視図である。
【図３】図１のステップモータのロータ周部を拡大して示した平面図である。
【図４】（Ａ）は好ましい構造の補助ヨーク集成材の平面図、（Ｂ）は（Ａ）で矢印Ｘ方向から見て補助ヨーク側の狭窄部を確認できるように示した模式図である。
【図５】実施例２に係るステップモータの各部構成が確認できるように示した分解斜視図である。
【図６】実施例２の補助ヨーク集成材の変形例を示した図である
【符号の説明】
【００３６】
１、２            ステップモータ
１０              第１のステータ
１３，１４        磁極
１５              励磁用コイル
２０              第２のステータ
２３，２４        磁極
２５              励磁用コイル
３０              ロータ
４０              補助ヨーク集成材
４１              第１の補助ヨーク
４２              第２の補助ヨーク
６０              上押え板
７０              下押え板
ＣＮ              狭窄部
【図１】
2005210785.tif 000003
【図２】
2005210785.tif 000004
【図３】
2005210785.tif 000005
【図４】
2005210785.tif 000006
【図５】
2005210785.tif 000007
【図６】
2005210785.tif 000008