(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空円盤形状に形成され中心軸に対して直交する平面と外周面と内周面からなり、前記中心軸を回転中心として回転可能に保持されるとともに、前記中心軸に対して直交する少なくとも一方の平面が角度方向に分割され異なる極に交互に着磁されたマグネットと、
前記マグネットの外周面の外側に同軸上に配置された第１のコイル、前記マグネットの内周面の内側に同軸上に配置された第２のコイルと、
前記マグネットの中心軸に対して直交する一方の平面に対向し、前記第１のコイルにより励磁される第１の磁極部と、
前記マグネットの中心軸に対して直交する他の一方の平面に対向し、前記第１のコイルにより励磁される第２の磁極部と、
前記マグネットの中心軸に対して直交する一方の平面に対向し、前記第２のコイルにより励磁される第３の磁極部と、
前記マグネットの中心軸に対して直交する他の一方の平面に対向し、前記第２のコイルにより励磁される第４の磁極部と、を有し、
前記第１の磁極部と前記第３の磁極部は別部材からなり、前記第２の磁極部と前記第４の磁極部が同一部材からなることを特徴とするステッピングモータ。
【請求項２】
前記第１の磁極部が前記マグネットに対向する位置は、前記第３の磁極部が前記マグネットに対向する位置に対して外周面側であり、前記第１の磁極部が前記マグネットに対向する面積をＳ１、前記第３の磁極部が前記マグネットに対向する面積をＳ２とすると、Ｓ１＜Ｓ２であることを特徴とする請求項１に記載のステッピングモータ。
【請求項３】
前記第１の磁極部或いは前記第３の磁極部は、前記マグネットの中心軸方向と直交する平面に所定の隙間をもって対向し、マグネットの半径方向に延出する複数の櫛歯形状より構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のステッピングモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超薄型の円盤形状のステッピングモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、小型モータに適する形態としてブラシレスタイプのものがあげられる。ブラシレスタイプのモータで駆動回路の単純なものとしては以下に記載する永久磁石を用いたステップモータがある。
【０００３】
小型円筒形状のステップモータとしてはまず図９に示すものがある。これは、ボビン１０１にステータコイル１０５が同心状に巻回され、ボビン１０１は２個のステータヨーク１０６で軸方向から挟持固定されており、かつステータヨーク１０６にはボビン１０１の内径面円周方向にステータ歯１０６ａと１０６ｂが交互に配置され、ケース１０３には、ステータ歯１０６ａまたは１０６ｂと一体のステータヨーク１０６が固定されてステータ１０２が構成されている。２組のケース１０３の一方にはフランジ１１５と軸受け１０８が固定され、他方のケース１０３には他の軸受け１０８が固定されている。ロータ１０９はロータ軸１１０に固定されたロータ磁石１１１からなり、ロータ磁石１１１はステータ１０２のステータヨーク１０６ａと放射状の空隙部を形成している。そして、ロータ軸１１０は２個の軸受け１０８の間に回転可能に支持されている。
【０００４】
このような構造のステップモータの変形例として、特公昭５３−２７７４号で提案される光制御装置がある。これはステップモータに連結するシャッタ羽根をステップ的に開閉させて光の通過量を制御するものである。また、別の変形例として、特開昭５７−１６６８４７号で提案される中空形モータがある。これはステップモータをリング状の構造として、その中央部の空洞を光等が通過可能としたものである。
【０００５】
また、銀塩フィルムを用いるカメラのシャッタ或いは絞り調節機構や上記デジタルカメラのシャッタにおいて、撮影レンズを小型化、短軸化しようとするとシャッタ或いは絞り調節機構の前後にレンズが位置せざるを得なくなり、モータの高出力化とともにシャッタ或いは絞り調節機構の光軸方向に関する薄型化が望まれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図９に示す上記従来の小型のステップモータは、ロータの外周にケース１０３、ボビン１０１、ステータコイル１０５、ステータヨーク１０６が同心状に配置されているため、モータの外形寸法が大きくなってしまう欠点があった。また、ステータコイル１０５への通電により発生する磁束は図１０に示すように主としてステータ歯１０６ａの端面１０６ａ１とステータ歯１０６ｂの端面１０６ｂ１とを通過するため、ロータ磁石１１１に効果的に作用しないのでモータの出力は高くならない欠点がある。
【０００７】
特公昭５３−２７７４号の光制御装置及び特開昭５７−１６６８４７号の中空形モータにおいても上記と同様に、ロータ磁石の外周にステータコイル及びステータヨークが配置されているためモータの外形寸法が大きくなるとともに、ステータコイルへの通電により発生する磁束がロータ磁石に効果的に作用しない。
【０００８】
また、モータにより絞り羽根やシャッタやレンズ等を駆動する装置が知られている。しかしながら、図９に示すようなタイプのモータは中実の円筒形状であったため、カメラの鏡筒内で光軸と平行になるように配置し絞り羽根やシャッタあるいはレンズ等を駆動するのに用いようとした場合、鏡筒の半径寸法はレンズの半径や絞り開口の半径寸法にモータの直径を加えた値になることから、カメラの鏡筒の直径を十分小さい値にすることはできなかった。
【０００９】
また、上記の例の駆動源或いはモータは光軸方向の寸法が長くなってしまい、撮影レンズを絞り羽根或いはシャッタ羽根の近くまで配置することは困難であった。
【００１０】
また、軸方向に短い薄型のモータとしては、例えば特開平７−２１３０４１や特開２０００−５０６０１等で提案されている図１１、図１２に示すようなものがある。複数のコイル（３０１、３０２、３０３）と円盤形状のマグネット（３０４）で構成されるものであり、コイルは図に示すように薄型コイン形状でありその軸はマグネットの軸と平行に配置されている。一方円盤形状のマグネットはその円盤の軸方向に着磁されておりマグネットの着磁面とコイルの軸は対向する様に配置されている。
【００１１】
この場合コイルから発生する磁束は図１２中の矢印で示すように完全には有効にマグネットに作用せず、またマグネットが発生する回転力の中心は各コイルの中心の位置でありモータの外径からＬだけ離れた位置となるのでモータの大きさの割には発生するトルクは小さくなってしまう。また、このモータの中心部付近までコイルが占有してしまっているのでモータ内に別の部品を配置することは困難である。更には複数のコイルが必要であることからコイルへの通電制御が複雑になったりコストが上がってしまったりする欠点がある。
【００１２】
また、コイルとマグネットが回転軸に対して平行方向に重ねて配置されているため、このモータをシャッタや絞り調整機構に用いた場合にモータは光軸方向の寸法が長くなってしまい、撮影レンズを絞り羽根或いはシャッタ羽根の近くまで配置することは困難であった。
【００１３】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、本出願に係る第１及び第４の発明の目的は、特に軸と平行方向に関する寸法がコンパクトで、高出力、且つ安価な構造のステッピングモータを提供することである。
【００１４】
また、本出願に係る第２の発明の目的は、上記の第１の発明の目的に加え更に組み立てが容易でコストが安いステッピングモータを提供することである。
【００１５】
また、本出願に係る第３の発明の目的は、上記の第１の発明の目的に加え更に位置出し性能の良いステッピングモータを提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本出願にかかる第１の発明のステッピングモータは、中空円盤形状に形成され中心軸に対して直交する平面と外周面と内周面からなり、前記中心軸を回転中心として回転可能に保持されるとともに、前記中心軸に対して直交する少なくとも一方の平面が角度方向に分割され異なる極に交互に着磁されたマグネットと、前記マグネットの外周面の外側に同軸上に配置された第１のコイル、前記マグネットの内周面の内側に同軸上に配置された第２のコイルと、前記マグネットの中心軸に対して直交する一方の平面に対向し、前記第１のコイルにより励磁される第１の磁極部と、前記マグネットの中心軸に対して直交する他の一方の平面に対向し、前記第１のコイルにより励磁される第２の磁極部と、前記マグネットの中心軸に対して直交する一方の平面に対向し、前記第２のコイルにより励磁される第３の磁極部と、前記マグネットの中心軸に対して直交する他の一方の平面に対向し、前記第２のコイルにより励磁される第４の磁極部と、を有し、前記第１の磁極部と前記第３の磁極部は別部材からなり、前記第２の磁極部と前記第４の磁極部が同一部材からなることを特徴とする。
【００１７】
上記構成において、ステッピングモータの軸方向の長さは円盤状のマグネット厚さと厚さ方向に対向する磁極部で決められ、ステッピングモータの軸と平行方向に関する寸法は非常に小さくできる。また、第１のコイルにより発生する磁束は第１の磁極部と第２の磁極部との間にあるマグネットを横切るので効果的に作用する。第２のコイルにより発生する磁束は第３の磁極部と第４の磁極部との間にあるマグネットを横切るので効果的に作用し高出力なモータとすることができる。また、第１の磁極部と第３の磁極部は別部材からなり、第２の磁極部と第４の磁極部は同一部材からなる。このように、片側の磁極部のみを別体にする事で磁気回路の効率を落とすことがなく、もう片側の磁極部を一体化しベース部も兼ねることで、ベース部材を不要とし薄い形状のモータが得られる。
【００１９】
上記目的を達成するために、本出願にかかる第２の発明のステッピングモータは、第１の発明に加え、前記第１の磁極部が前記マグネットに対向する位置は、前記第３の磁極部が前記マグネットに対向する位置に対して外周面側であり、前記第１の磁極部が前記マグネットに対向する面積をＳ１、前記第３の磁極部が前記マグネットに対向する面積をＳ２とすると、Ｓ１＜Ｓ２であることを特徴とするものである。
【００２０】
上記構成において、前記第１の磁極部が励磁されることで発生する電磁力が作用するマグネット上の位置の回転中心からの距離をＲ１、前記第３の磁極部が励磁されることで発生する電磁力が作用するマグネット上の位置の回転中心からの距離をＲ２とすると、Ｒ１＞Ｒ２の関係にあるから、上記Ｓ１、Ｓ２をＳ１＜Ｓ２の関係になっているので、第１の磁極部が励磁されることで発生する回転トルクと第３の磁極部が励磁されることで発生する回転トルクとは、ほぼ同じになり位置出し性能の良いステッピングモータとなる。
【００２１】
上記目的を達成するために、本出願にかかる第３の発明のステッピングモータは、第１または第２の発明に加え、前記第１の磁極部或いは前記第３の磁極部は、前記マグネットの中心軸方向と直交する平面に所定の隙間をもって対向し、マグネットの半径方向に延出する複数の櫛歯形状より構成されることを特徴とするものである。
【００２２】
磁極部がマグネットの着磁面方向への凹凸により構成されるものに比べて軸と平行方向に関する寸法は小さく構成できる。
【００２３】
【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。
【００２４】
（第１の実施例）
図１〜図６は本発明の第１の実施例のステッピングモータを示す図であり、そのうち、図１はステッピングモータの分解斜視図であり、図２はシャッタの組み立て完成状態の軸方向断面図であり、図３、図４、図５、図６はステップモータのマグネットの回転動作説明図である。
【００２５】
図１から図５において、１は中空円盤形状に形成され中心の仮想軸に対して直交する第１の平面と同じく仮想軸に対して直交する第２の平面と外周面と内周面からなり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少なくとも回転中心の仮想軸に対して垂直方向の面１ｅが該仮想軸を中心とする角度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り、図３に示すように該マグネット１は１ｅ面が回転中心の仮想軸を中心とする角度方向にｎ分割（本実施例では１０分割）して、Ｓ極・Ｎ極が交互に着磁されている。
【００２６】
マグネット１の１ｅ面に対して裏の面１ｆは１ｅ面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。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で形成される。これにより円筒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には中央部に嵌合部１ａがあり，該嵌合部１ａは後述の嵌合リング６の嵌合部６ａに摺動可能に嵌合して回転可能に支持される。
【００２７】
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であるため、嵌合部１ａはマグネット１で一体成形でき、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。
【００２８】
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薄肉円筒形状に形成することが可能となる。薄肉円筒状に形成することで後述の第１ステータ７の第１の磁極部と第２ステータ８の第２の磁極部との間隔及び第３ステータ９の第３の磁極部と第４ステータ１０の第４の磁極部との間隔を短く設定することができ、その間の磁気抵抗を小さい磁気回路とすることができる。
【００２９】
これにより、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。
【００３０】
２は円筒形状の第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。第１のコイル２はマグネット１の外周面の外側で軸と平行方向に関して重なる位置に配置されている。第１のコイル２の軸方向の長さはマグネット１の軸方向の長さ即ち円盤形状の厚さとほぼ同じ寸法となっている。
【００３１】
４は円筒形状の第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。第２のコイル４はマグネット１の内周面の内側で軸と平行方向に関して重なる位置に配置されている。第２のコイル４の軸方向の長さはマグネット１の軸方向の長さ即ち円盤形状の厚さとほぼ同じ寸法となっている。
【００３２】
ボビン５のリブ５ａはマグネット１の１ｅ面の位置規制をするようになっており、第１のステータ７の第２の磁極部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ及び第３のステータ９の磁極部９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅとマグネット１との間隔を所定量確保する。
【００３３】
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を持ち、磁極部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅは前記円盤形状のマグネット１の軸方向と垂直な平面１ｅに所定の隙間をもって対向しマグネットの半径方向でしかも内径方向に延出する櫛歯形状する櫛歯形状の歯により構成されている。第１のステータ７の磁極部はその先端部がマグネット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（本実施例では７２度）ずつ等分配置されている（本実施例では５つ）。コイルへの通電により磁極部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅはすべて互いに同極になるように励磁される。
【００３４】
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を持ち、磁極部８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅは円盤形状のマグネット１の軸方向と垂直な平面１ｆに所定の隙間をもって対向しマグネットの半径方向でしかも内径方向に延出する櫛歯形状する櫛歯形状の歯により構成されている。第２のステータ８の磁極部はその先端部がマグネット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（本実施例では７２度）ずつ等分配置されている（本実施例では５つ）。
【００３５】
第２のステータの磁極部８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅはマグネット１を挟んで第１のステータ７の第１の磁極部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ  に対向する位置形成されている。
【００３６】
第１のステータ７と第２のステータ８とは磁極部とは逆側の位置即ち第１のコイルの外径を覆う７ｆ部と８ｆ部で磁気的に連結されている。第１のコイル２、第１のステータ７、第２のステータ８は磁気回路を構成している。
【００３７】
第１のコイル２への通電により磁極部８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅはすべて互いに同極になるように励磁される。ただし前記第１のステータ７の磁極部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅと第２のステータ８の磁極部８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅとは異なる極性に励磁される。
【００３８】
この構成によりステップモータの厚さを最小限にしつつ磁極の形成が可能となる。すなわち磁極部を軸方向と平行に延びる凹凸で形成すると、その分ステップモータの厚くなってしまうが、本実施例では半径方向に延出する櫛歯形状により磁極部を形成しているので、ステップモータの軸と平行方向の寸法即ち厚さを最小限に抑えることができる。
【００３９】
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を持ち、磁極部９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅは円盤形状のマグネット１の軸方向と垂直な平面１ｅに所定の隙間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櫛歯形状の歯により構成されている。第３のステータ９の磁極部はその先端部がマグネット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（本実施例では７２度）ずつ等分配置されている（本実施例では５つ）。コイルへの通電により磁極部９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅはすべて互いに同極になるように励磁される。
【００４０】
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を持ち、磁極部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅは前記円盤形状のマグネット１の軸方向と垂直な平面１ｆに所定の隙間をもって対向しマグネットの半径方向に延出する櫛歯形状する櫛歯形状の歯により構成されている。第４のステータ１０の磁極部はその先端部がマグネット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（本実施例では７２度）ずつ等分配置されている（本実施例では５つ）。
【００４１】
第４のステータの磁極部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅはマグネット１を挟んで第３のステータ９の第３の磁極部９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ  に対向する位置形成されている。
【００４２】
第３のステータ９と第４のステータ１０とは磁極部とは逆側の位置即ち第２のコイルの内径を覆う９ｆ部と１０ｆ部で磁気的に連結されている。第２のコイル４、第３のステータ９、第４のステータ１０は磁気回路を構成している。
【００４３】
第２のコイル４への通電により第４のステータ１０の磁極部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅはすべて互いに同極になるように励磁される。ただし第３のステータ９の磁極部９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅと第４のステータ１０の磁極部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅとは異なる極性に励磁される。
【００４４】
この構成によりステップモータの厚さを最小限にしつつ磁極の形成が可能となる。すなわち磁極部を軸方向と平行に延びる凹凸で形成すると、その分ステップモータの厚くなってしまうが、本実施例では半径方向に延出する櫛歯形状により磁極部を形成しているので、ステップモータの軸と平行方向の寸法即ち厚さを最小限に抑えることができる。
【００４５】
第１のステータ７の第１の磁極部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅがマグネット１に対向している位置は第３のステータ９の第３の磁極部９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅがマグネット１に対向している位置に対してマグネットの外周面側であり、第１の磁極部が励磁されることで発生する電磁力が作用するマグネット上の位置の回転中心からの距離をＲ１、前記第３の磁極部が励磁されることで発生する電磁力が作用するマグネット上の位置の回転中心からの距離をＲ２とすると、Ｒ１＞Ｒ２の関係にある。第１の磁極部が円盤状のマグネットの対向する面積Ｓ１、第３の磁極部が前記円盤状のマグネットの対向する面積Ｓ２とすると、Ｓ１＜Ｓ２となるように設定してある。これによれば、第３の磁極部が励磁されことで発生する電磁力は、第１の磁極部が励磁されことで発生する電磁力に比べて大きくなり、（電磁力）×（電磁力が作用する半径）の値即ち回転トルクは、第１の磁極部が励磁されことで発生する場合と第３の磁極部が励磁されことで発生する場合とで同じになり、位置出し性能の良いステッピングモータとなる。
【００４６】
第１の磁極部がマグネット１の着磁面に対向する位相と、第３の磁極部がマグネット１の着磁面に対向する位相は（１８０／Ｎ）度即ち本実施例では１８度ずれて構成されている。
【００４７】
６は嵌合リングで、第４のステータに固定され摺動面６ａがマグネット１の内周面部１ａと回転可能に嵌合している。またリブ６ｂがマグネット１の１ｆ面の位置規制をするようになっており、第２のステータ８の第２の磁極部８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ及び第４のステータ１０の磁極部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅとマグネット１との間隔を所定量確保する。
【００４８】
１１は非磁性材料からなるベースで、第２のステータ８と第４のステータ１０を磁気的に分断しつつそれらを固定している。
【００４９】
次に、図３〜図６を参照して、図１及び図２で説明した本発明の一実施例に係るステップモータの動作を説明する。図３は、第１のステータ７の第１の磁極部７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅをＮ極とし、第２のステータ８の第２の磁極部８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅをＳ極とし、第３のステータ９の第３の磁極部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅをＳ極とし、第４のステータ１０の第４の磁極部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ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。
【００５０】
図３の状態から第１のコイル２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替えて、第３のステータ９の第３の磁極部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅをＮ極、第４のステータ１０の第４の磁極部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ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１８度回転し、図４に示す状態になる。
【００５１】
次に、第１のコイル２への通電を反転させて、第１のステータ７の第１の磁極部７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅをＳ極とし、第２のステータ８の第２の磁極部８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ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１８度回転し、図５に示す状態になる。
【００５２】
次に、第２のコイル４への通電を反転させて、第３のステータ９の第３の磁極部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅをＳ極とし、第４のステータ１０の第４の磁極部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ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１８度回転し、図６に示す状態になる。
【００５３】
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。
【００５４】
また、第２のステータ８の第２の磁極部８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅと第４のステータの１０の第４の磁極部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅに対向している円盤状形状のマグネット１の面１ｆは必ずしも着磁されている必要はない。
【００５５】
しかしながら、円盤形状のマグネット１の面１ｆが１ｅ面とは逆の極性に分割着磁されていればより一層出力は増す。
【００５６】
ここで、このような構成のステップモータが、高出力で超小型化になる上で最適な構成であることについて述べる。
本実施例のアクチュエータの基本構成について述べると、
第１にマグネットを中空の円盤形状に形成していること。
第２にマグネットの回転中心の仮想軸に対して垂直方向の面が仮想軸を中心とする角度方向に分割して異なる極に交互に着磁していること。
第３にマグネットの外周面の外側と内周面の内側でかつ軸方向に関して重なるようにそれぞれコイルを同軸上に配置していること。
第４にそれらのコイルにより励磁される第１の磁極、第２の磁極、第３の磁極、第４の磁極をそれぞれ円盤形状のマグネットの軸方向と垂直な面即ち円盤形状の平面に対向させていること。
第５に第１の磁極部を半径方向に延出する櫛歯により構成していること。
このアクチュエータの軸方向に関する寸法即ち厚さは、円盤形状のマグネットの厚さに対してステータの磁極を対向させるだけの厚さがあればよく、このためアクチュエータの厚さは、マグネット或いはコイルの厚さによって決まるので、マグネット及びコイルの径と高さをそれぞれ非常に小さくすればアクチュエータを超小型にすることができる。
またコイル２への通電により発生する磁束は第１の磁極部と第２の磁極部との間にあるマグネットを横切るので効果的に作用する。
【００５７】
第１の磁極部、第２の磁極部、第３の磁極部、第４の磁極部は半径方向に延出する櫛歯形状により構成されるため、軸方向への凹凸により構成されるものに比べて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のアクチエータとすることができる。
【００５８】
ベース１１の中心に開口部を設け、マグネット１に連結して不図示のシャッタ羽根を開閉させるようにすれば、ベース１１の開口部の通過光量を制御するシャッタ装置にすることができる。また、その時のシャッタ装置の光軸と平行方向に関する寸法即ち厚さ方向に関する寸法は、第１のステータ７の第１の磁極部７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ或いは第３のステータ９の第３の磁極部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅと、マグネット１の厚さと、第２のステータ８の第２の磁極部８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ或いは第４のステータ１０の第４の磁極部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅとで決まるため非常に小さく構成でき、シャッタ装置の近くまで他の構造物を配置可能となる。
【００５９】
以上により、シャッタ装置に応用した場合に有効な、出力が高く、かつ安価で小型のステップモータを提供することができる。
【００６０】
（第２の実施例）
図７は第２の実施例を示す図であり、ベースを廃止し、第１の実施例における第２ステータと第４ステータを同一部材で形成している。１２は軟磁性材料からなる第５ステータで、平板形状に切欠き穴により平面的な形状の第２の磁極部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅと第４の磁極部１５ｆ，１５ｇ，１５ｈ，１５ｉ，１５ｊが形成されている。これも磁極が軸方向への凹凸により構成されるものに比べて軸方向に関する寸法は小さく構成できる。
【００６１】
第５のステータ１５の第２の磁極部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅはマグネット１を挟んで第１のステータ７の第１の磁極部７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅに対向する位置に形成されており、第５のステータの第４の磁極部１部１５ｆ，１５ｇ，１５ｈ，１５ｉ，１５ｊはマグネット１を挟んで第３のステータ９の第３の磁極部部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅに対向する位置に形成されている。また第１のステータ７と第５のステータ１５とは磁極部とは逆側の位置即ち第１のコイル２の外径を覆う７ｆ部と１５ｋ部で磁気的に連結されている。また第３のステータ９と第５のステータ１５とは磁極部とは逆側の位置即ち第２のコイル４の内径を覆う９ｆ部と１５ｍ部で磁気的に連結されている。
【００６２】
第５のステータ１５の第２の磁極部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅと第４の磁極部１５ｆ，１５ｇ，１５ｈ，１５ｉ，１５ｊとの間で磁束の通過をできるだけ少なくするために、第２の磁極部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅと第４の磁極部１５ｆ，１５ｇ，１５ｈ，１５ｉ，１５ｊとの間の接続形状はなるべく細い形状にしてその間の磁気抵抗を大きくしている。
【００６３】
これによれば第１の実施例と同様の効果を得つつ、ベースが不要になるので更に薄型でコストの安いステップモータとすることができる。
【００６４】
（第３の実施例）
図８は第３の実施例を示す図であり、ベースを廃止し、第１の実施例における第２ステータと第４ステータを同一部材で形成し、更に第２磁極部と第４磁極部を切欠きによる形状で構成せず、単なる平板形状で構成している。１６は軟磁性材料からなる第６のステータである。
【００６５】
第１のステータ７の第１の磁極部７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅは上に述べた櫛歯形状で構成されているため、第１のステータ７の第１の磁極部７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅと第６のステータ１６の間を通過する磁束は櫛歯状の第１のステータ７の第１の磁極部７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅと該第１のステータ７の第１の磁極部７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅの形状を第６のステータ１６の平板形状上に投影した位置との間を通過する。そのため第１のステータ７の第１の磁極部７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅに対向するもう一つの磁極である第６のステータ１６の形状は単なる平板形状形状のままでもよいのである。
【００６６】
同様に第３のステータ９の第３の磁極部部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅは上に述べた櫛歯形状で構成されているため、第３のステータ９の第３の磁極部部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅと第６のステータ１６の間を通過する磁束は櫛歯状の第３のステータ９の第３の磁極部部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅと該第３のステータ９の第３の磁極部部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅの形状を第６のステータ１６の平板形状上に投影した位置との間を通過する。そのため第３のステータ９の第３の磁極部部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅに対向するもう一つの磁極である第６のステータ１６の形状は単なる平板形状形状のままでもよいのである。
これによれば第６のステータは第１の実施例、第２の実施例に比べ製造は容易になり更にコストが安くなる。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本出願に係る第１の発明によれば、ステッピングモータの軸方向の長さは円盤状のマグネット厚さと厚さ方向に対向する磁極部で決められ、ステッピングモータの軸と平行方向に関する寸法は非常に小さくできる。また、第１のコイルにより発生する磁束は第１の磁極部と第２の磁極部との間にあるマグネットを横切るので効果的に作用する。第２のコイルにより発生する磁束は第３の磁極部と第４の磁極部との間にあるマグネットを横切るので効果的に作用し高出力なモータとすることができる。また、第１の磁極部と第３の磁極部は別部材からなり、第２の磁極部と第４の磁極部は同一部材からなる。このように、片側の磁極部のみを別体にする事で磁気回路の効率を落とすことがなく、もう片側の磁極部を一体化しベース部も兼ねることで、ベース部材を不要とし薄い形状のモータが得られる。
【００６９】
また、本出願にかかる第２の発明によれば、前記第１の磁極部が前記マグネットに対向する位置は、前記第３の磁極部が前記マグネットに対向する位置に対して外周面側であり、前記第１の磁極部が前記マグネットに対向する面積をＳ１、前記第３の磁極部が前記マグネットに対向する面積をＳ２とすると、Ｓ１＜Ｓ２とするものである。前記第１の磁極部が励磁されることで発生する電磁力が作用するマグネット上の位置の回転中心からの距離をＲ１、前記第３の磁極部が励磁されることで発生する電磁力が作用するマグネット上の位置の回転中心からの距離をＲ２とすると、Ｒ１＞Ｒ２の関係があるから、上記Ｓ１、Ｓ２をＳ１＜Ｓ２の関係とすることで、第１の磁極部が励磁されることで発生する回転トルクと第３の磁極部が励磁されることで発生する回転トルクとは、ほぼ同じになり位置出し性能の良いステッピングモータとすることができる。
【００７０】
また、本出願にかかる第３の発明によれば、前記第１の磁極部或いは前記第３の磁極部は、前記マグネットの中心軸方向と直交する平面に所定の隙間をもって対向し、マグネットの半径方向に延出する複数の櫛歯形状の歯により構成しているので、磁極部がマグネットの着磁面方向への凹凸により構成されるものに比べてステッピングモータの軸と平行方向に関する寸法は小さく構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係る第１の実施例のステッピングモータの分解斜視図である。
【図２】図２は図１に示すステッピングモータの組み立て完成状態の軸方向断面図である。
【図３】図３はステップモータのマグネットの回転動作説明図である。
【図４】図４はステップモータのマグネットの回転動作説明図である。
【図５】図５はステップモータのマグネットの回転動作説明図である。
【図６】図６はステップモータのマグネットの回転動作説明図である。
【図７】図７は本発明に係る第２の実施例の斜視図である。
【図８】図８は本発明に係る第３の実施例の斜視図である。
【図９】図９は従来のステップモータの断面図である。
【図１０】図１０は従来のステップモータのステータの様子を示す断面図である。
【図１１】図１１は従来のブラシレスモータの一例を示す斜視図である。
【図１２】図１２は従来のブラシレスモータの一例を示す断面図である。
【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・・・・嵌合リング
７・・・・第１のステータ
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ  ・・・第１の磁極部
８・・・・第２のステータ
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ  ・・・第２の磁極部
９・・・・第３のステータ
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ  ・・・第３の磁極部
１０・・・・第４のステータ
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ  ・・・第４の磁極部
１１・・・・ベース
１５・・・・第５のステータ
１６・・・・第６のステータ
【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】
0004006234.tif 000009
【図９】
0004006234.tif 000010
【図１０】
0004006234.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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