(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面的に配設された磁性材料からなるステータと該ステータの磁極と非対称空隙を介して係合する外周に着磁された永久磁石からなるロータと、前記ステータに巻回されたシングルコイルとで構成された１相ステッピングモータであって、該ステッピングモータの回転軸に直接または減速輪列を介して、運動変換機構を配設し、該運動変換機構に前記減速輪列の出力車の回転軸に回転運動を往復運動に変換するためのアイリスレバーを固定して構成し、該運動変換機構を前記ステッピングモータ部品と共にパッケージに収納する超小型ステッピングモータユニットにおいて、前記シングルコイルはロータに対して凸となるように形状付け、前記ステータと係合する前記ロータはシングルコイルの巻き芯端部に片寄せし、運動変換に係わるアイリスレバーを前記パッケージのほぼ中心に配設したことを特徴とする超小型ステッピングモータユニット。
【請求項２】
前記ステッピングモータユニットの外側に前記シングルコイルの一対の電気的接続端子を設けたことを特徴とする請求項１記載の超小型ステッピングモータユニット。
【請求項３】
前記シングルコイルの一対の電気的接続端子に正負の駆動パルスを組み合わせて印加励磁して、前記１相ステッピングモータを正回転または逆回転することを特徴とする請求項１記載の超小型ステッピングモータユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、腕時計またはクロック等に用いられているステッピングモータの大きさとほぼ同等のパッケージに収納された超小型ステッピングモータユニットの構成に関するもので、特に外部光量の絞り装置に適する超小型ステッピングモータユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオカメラやスチルカメラ等携帯機器に用いられている外部光量の絞り装置には常に小形化、薄型化、低消費電力化が求められている。外部光量に応じてアイリス羽を開閉して前記外部光量の絞りを調節する絞り機構を駆動するために、アクチュエータを用いることはよく知られている。例えば、特許公報昭５６ー５１７２９号（引用文献Ａ）によれば、以下のことが開示されている。その構成は、アクチュエータとして、２個の駆動コイルと永久磁石回転子と前記永久磁石回転子の回転位置を検出するため配設されたホール素子とを有するサーボメータを用い、回転子軸に直結したアイリスレバーの機械的な係合によって回転運動を絞り機構を構成する回動するリングに伝達するものである。その作用は、光電変換素子によって外部光量に応じて、前記サーボメータの駆動コイルに駆動電流を流して永久磁石回転子を回転させ、前記ホール素子によって永久磁石回転子の位置を検出して駆動電流を増減するフィードバックによって制御を行うものである。従って、前述の外部光量の絞りを調節する絞り機構を駆動するアクチュエータによって装置全体の大きさも消費電力も決定されることになる。
【０００３】
また、図４に示すもう一つの従来例の外部光量の絞り装置５０は、金属または樹脂からなるほぼ長方形でカップ状の偏平なパッケージ３１、前記パッケージの内部底面には互いに前記パッケージの長手方向にスライドできる重畳された薄板から形成された２枚のアイリス羽３２、３３が配設され、前記パッケージ３１の下面にはモータユニット３５が取り付けられて構成される。前記パッケージ３１の内部底面にはガイドピン３８ａ、３８ｂ及び３８ｃ、３８ｄが前記パッケージ３１の長辺の両側に対向して取り付けられ、前記アイリス羽３２、３３の長辺の両側に横長のガイド溝３９ａ、３９ｂ及び３９ｃ、３９ｄが平行に対向配設され、前記ガイドピン３８ａ、３８ｂ及び３８ｃ、３８ｄでスライド方向が保持される。モータユニット３５の回転軸３６には、両端に一対のアイリスレバーピン３７ａ、３７ｂが固定された薄板状のアイリスレバー３４が取り付け固定され、前記アイリスレバーピン３７ａ、３７ｂは夫々アイリス羽３２、３３のアイリスレバーピン穴４０ａ、４０ｂに嵌合される。この例においても、光電変換素子によって外部光量に応じて、前記モータユニットの駆動コイルに駆動電流を流して回転子を回転させて前述のアイリスレバー３４の回転運動を前記アイリス羽３２、３３の直線運動に運動変換して制御を行うものである。従って、前述の外部光量の絞りを調節する絞り機構を駆動するモータユニットによって装置全体の大きさも消費電力も決定されることになる。
【０００４】
一方、周知のように超小型ステッピングモータの代表例としては、出力が限定されるマイクロマシン用のモータを除けば、アナログ腕時計及びクロック等に用いられている超小型のステッピングモータを挙げることができる。アナログ腕時計の超小型のステッピングモータは、平面的に配設された磁性材料からなるステータと非対称空隙を介して、エネルギー積が２０〜３０ＭＧＯｅの希土類永久磁石を有する径方向２極着磁の直径が約１ｍｍの回転子と、前記ステータに５，０００〜１０，０００ターン巻回されたシングルコイルとで構成される。前記構成のステッピングモータでは、アナログ時計の製品の性格から、前記シングルコイルへ正負の有極パルス電圧を交互に印加することによって、定方向回転が達成されている。秒運針の場合は、前記印加電圧は１ＰＰＳ（１Ｐｕｌｓｅ／Ｓｅｃ）でよいが、時刻合わせを早急に行いたい場合は脱調が生じない範囲の周波数で高速駆動することも可能である。また、場合によっては逆方向回転させて時刻合わせすることも、合わせ時間を短縮する点で有効である。１相のシングルコイルを用いて正回転または逆回転させる駆動原理は例えば特許公報昭５３ー２２６４８号（以下引用文献Ｂ）に開示されている。前述の引用文献Ｂに示された駆動回路システムによって、通常の定方向回転するアナログ腕時計用のステッピングモータの構成で正回転または逆回転させることが可能で、且つフィードバックなしのオープン駆動で位置制御が可能であることが説明されている。また、周知のように前記超小型ステッピングモータの駆動は間欠的で停止しているときは消費電力は零である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の従来例では以下に述べる問題が生じていた。先ず引用文献Ａでは、（１）アクチュエータとして比較的大きいサーボメータを用いるので前記外部光量の絞り装置が大きくなり小型薄型化ができない、（２）位置検出をするフィードバック制御のために常時電流が流れており消費電力が大きく、３〜５Ｖ駆動で１５〜３０ｍＡにも達する、（３）フィードバック制御をするためにサーボメータの構造と駆動回路の構成が複雑になる、という欠点があった。
【０００６】
また、従来例の図４においては、モータユニット３５がいかにも大きく、引用文献Ａについて説明した同様の問題点が指摘される。即ち、（１）モータとして比較的大きいサーボモータを用いるので前記絞り装置が大きくなり小型薄型化ができない、（２）位置検出をするフィードバック制御のために常時電流が流れており消費電力が大きい、（３）フィードバック制御をするためにモータの構造と駆動回路の構成が複雑になる、という欠点があった。また、ここでモータとして通常の大きさのステッピングモータを用いてもフィードバック制御がないだけで回転位置を保持するためにホールデング電流が流れるので同様の問題が発生することになる。
【０００７】
また、前述のアナログ時計用の超小型ステッピングモータを用いるのは構造簡単で小型薄型化、シングルコイルで正回転逆回転ができ、低消費電力という点では優れている。しかしながら、もともと時計モジュールにビルトインする構造なので幅広く応用展開する構造、即ちユニット化されていないという嫌いがあり、運動変換器の構造になっていなかった。
【０００８】
本発明の目的は、前述の欠点を除去して小型薄型で消費電力の少ないパッケージされた超小型ステッピングモータユニットを提案することである。本発明の目的のもう一つは前記超小型ステッピングモータユニットとパッケージされた外部光量の絞り装置とを厚み方向に積層して小型薄型の外部光量の絞り装置を提案することである。
【０００９】
本発明の課題の解決手段の構成は、平面的に配設された磁性材料からなるステータと該ステータの磁極と非対称空隙を介して係合する外周に着磁された永久磁石からなるロータと、前記ステータに巻回されたシングルコイルとで構成された１相ステッピングモータであって、該ステッピングモータの回転軸に直接または減速輪列を介して、運動変換機構を配設し、該運動変換機構に前記減速輪列の出力車の回転軸に回転運動を往復運動に返還するためのアイリスレバーを固定して構成し、該運動変換機構を前記ステッピングモータ部品と共にパッケージに収納する超小型ステッピングモータユニットにおいて、前記シングルコイルはロータに対して凸となるように形状付け、前記ステータと係合する前記ロータはシングルコイルの巻き芯端部に片寄せし、運動変換に係わるアイリスレバーを前記パッケージのほぼ中心に配設したことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の解決手段の構成は、前記ステッピングモータユニットの外側に前記シングルコイルの一対の電気的接続端子を設けことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の解決手段の構成は、前記シングルコイルの一対の電気的接続端子に政府の駆動パルスを組み合わせて印加励磁して、前記１相ステッピングモータを正回転または逆回転する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明を図面に基づいて説明する。図１は本発明の超小型ステッピングモータと外部光量絞り装置との運動変換説明図である。図２は本発明の超小型ステッピングモータユニットの構成斜視図である。図３は本発明外部光量絞り装置の構成斜視図である。図１において、本発明の超小型ステッピングモータ１０は平面的に配設された磁性材料からなるステータ１１と前記ステータ１１の磁極と非対称空隙１５を介して係合する外周に着磁された永久磁石からなるロータ１２と、前記ステータ１１に巻回されたシングルコイル１３と駆動回路１６とで構成される。ロータ１２は減速輪列１４ａ、１４ｂ、１４ｃを経て出力車１７と係合する。前述の減速輪列１４ａ、１４ｂ、１４ｃの段数は設計上任意である。前記出力車１７の回転軸には薄板状のアイリスレバー１８が固定されて、外部光量絞り機構ユニット３０のアイリス羽２１ａ、２１ｂと係合する。
【００１５】
図２において、本発明の超小型ステッピングモータユニット２０は金属または樹脂からなるパッケージ２９に、前述の超小型ステッピングモータ１０の各部材、即ちステータ１１、ロータ１２、シングルコイル１３及び減速輪列１４ａ、１４ｂが収納されて構成される。前記減速輪列１４ｂには、両端に一対のアイリスレバーピン１９ａ、１９ｂを有するアイリスレバー１８が固定されている。また、パッケージ２９の外周部には前記シングルコイル１３を励磁するため電気接続端子２５ａ、２５ｂが突出して設けられる。なお、駆動回路は本発明の実施例では収納されていないが、実装密度によっては収納することも可能である。
【００１６】
図３において、本発明の外部光量絞り装置４０は、パッケージされた外部光量絞り機構ユニット３０と前述の超小型ステッピングモータユニット２０とを厚み方向に積層組み立てることによって構成される。外部光量絞り機構ユニット３０の、金属または樹脂からなるほぼ長方形でカップ状の偏平なパッケージ２６の内部底面には、互いに前記パッケージの長手方向にスライドできる重畳された薄板から形成される２枚のアイリス羽２１ａ、２１ｂと、ガイドピン２２ａ、２２ｂ及び２３ａ、２３ｂが前記パッケージ２６の長辺の両側に対向して配設されている。前記アイリス羽２１ａ、２１ｂの長辺の両側に横長のガイド溝２７ａ、２７ｂ及び２８ａ、２８ｂが平行に対向配設され、前記ガイドピン２２ａ、２２ｂ及び２３ａ、２３ｂで案内されてスライド方向が保持される。前記アイリスレバーピン１９ａ、１９ｂは夫々アイリス羽２１ａ、２１ｂのアイリスレバーピン穴２４ａ、２４ｂに嵌合される。
【００１７】
本発明の外部光量絞り装置は、光電変換素子によって外部光量に応じて、前述の超小型ステッピングモータユニット２０の電気的接続端子２５ａ、２５ｂに有極パルス電圧を印加することによって、フィードバックなしのオープン駆動でロータ１２を正回転または逆回転させて前述のアイリスレバー１８の回転運動を前記アイリス羽２１ａ、２１ｂの直線運動に運動変換して絞り装置の制御を行うものである。本発明の外部光量絞り装置の結果によると、電圧１〜３Ｖ、５００Ｈｚ駆動で消費電流は１〜３ｍＡであり、従来例と比べて消費電力は実に約１／２０となり、大きさは約１／５にすることができた。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、回転運動を直線運動に変換する運動変換機能を有する１相駆動の超小型ステッピングモータの主要部材をパッケージに収納してユニット化することによって超小型ステッピングモータユニットを従来例の約１／５に大幅に薄型化小型化することができた。
【００１９】
また、本発明によれば、回転運動を直線運動に変換する運動変換機能を有する１相駆動の超小型ステッピングモータの主要部材が小さく出来ているので騒音源が小さく、しかも前記部材をパッケージに収納してユニット化するため遮音されて外部に出る騒音が小さくなり、セットメーカの仕様規格である３０ｄＢ以下に抑えることができた。
【００２０】
また、本発明によれば、回転運動を直線運動に変換する運動変換をロータの回転軸に直結または適宜段数の減速輪列を介してアイリスレバー経由で伝達することによって超小型ステッピングモータユニットを従来例の約１／５に大幅に薄型化小型化することができ、ビデオカメラやスチルカメラなど携帯機器の小形化と軽量化に貢献することができた。
【００２１】
更に、本発明によれば、外部光量の絞り装置を、パッケージに収納された絞り機構ユニットと前記超小型ステッピングモータユニットを厚み方向に積層組み立てるので、外部光量の絞り装置全体の厚みを大幅に低減することができた。
【００２２】
更にまた、本発明によれば、前記超小型ステッピングモータユニットは前記超小型ステッピングモータ部材を中心にパッケージされているので組み立て性が良くメンテナンスフリーでありコスト／パフォーマンスが改善された。
【００２３】
また更に、本発明によれば、前記超小型ステッピングモータユニットは低電圧、低電流、高速フィードバックなしのオープン駆動で正回転または逆回転させて外部光量の絞り装置を制御するので従来例と比べて大幅に消費電力を低減することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超小型ステッピングモータと外部光量絞り機構ユニットとの運動変換説明図である。
【図２】本発明の超小型ステッピングモータユニットの構成斜視図である。
【図３】本発明の外部光量絞り装置の構成斜視図である。
【図４】従来例の外部光量の絞り装置である。
【符号の説明】
１０  超小型ステッピングモータ
１１  ステータ
１２  ロータ
１３  シングルコイル
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ  減速輪列
１５  非対称空隙
１６  駆動回路
１７  出力車
１８  アイリスレバー
２０  超小型ステッピングモータユニット
２１ａ、２１ｂ  アイリス羽
３０  外部光量絞り機構ユニット
４０  外部光量絞り装置
【図１】
0003938608.tif 000002
【図２】
0003938608.tif 000003
【図３】
0003938608.tif 000004
【図４】
0003938608.tif 000005