(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に設けてあり径方向に複数の極が着磁された永久磁石からなるロータと、上記ロータに対向して設けてあり複数の磁極部を有するステータと、上記ステータに設けてあるコイルとを備えているステップモータにおいて、
上記ロータは、上記コイルに任意のパルス電流を通電し上記複数の磁極部の励磁状態を変更させることにより所望の方向及び量だけ回転可能であり、
上記ロータと平面的に対向する位置に、上記ロータと磁気的に作用して当該ロータにロック力を与える磁性部材が固定的に設けてあることを特徴とするステップモータ。
【請求項２】
回転自在に設けてあり径方向に複数の極が着磁された永久磁石からなるロータと、上記ロータに対向して設けてあり複数の磁極部を有するステータと、上記ステータに設けてあるコイルと、上記ロータと一体に回転可能なロータ軸にピニオンが設けられているステップモータにおいて、
上記ロータは、上記コイルに任意のパルス電流を通電し上記複数の磁極部の励磁状態を変更させることにより所望の方向及び量だけ回転可能であり、
上記ピニオンと当該ピニオンと平面的に対向する位置との一方に永久磁石を、他方に上記永久磁石と磁気的に作用して上記ピニオンにロック力を与える磁性部材を固定的に設けてあることを特徴とするステップモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明はカメラ等に用いる小型のステップモ−タに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カメラや時計に用いる小型のステップモータの一型式として図６に示すように、半ドーナツ形状の下板６１の角度中心部に回転自在に支持されたロータ軸６２を介してロータ６３を設け、このロータに対してハの字状に配置されたステータ６４，６５への通電によりロータを所望の角度だけ回転可能としたものが提案されている（例えば実公平６−２４６８号公報）。
【０００３】
ロータ６３は、円筒状の永久磁石の外周部をＮ極とＳ極とが交互かつ同一極性が対向するように着磁された４極の永久磁石が採用され、ステータ６４，６５はコ字状に形成された磁性板からなる。ステータの先端部の磁極部６４ａ，６４ｂ，６５ａ，６５ｂはそれぞれロータ６３の外周と対向するように形成されている。各ステータの外側の脚部にはコイル６６，６７がそれぞれコイル枠６８，６９を介して巻回してある。各コイル６６，６７に駆動回路（図示略）から通電されることにより、各ステータの先端の各磁極部を励磁可能としてある。
【０００４】
各磁極部は、ロータ６３の中心に対してそれぞれ角度αになるように配置してあり、かつ各ステータの内側の磁極部同士のロータ６３の中心に対してなす角度がβとなるように配置してある。これらの角度はβ＜９０°かつ１８０°＜２α＋β＜２７０°の関係を有するように配置することにより４極のロータを所望の方向に回転可能としてある。
【０００５】
ロータ６３とステータ６４，６５が上記の関係になるように配置されているため、例えば図６に示されているようにロータ６３の各極（Ｎ、Ｓ）が位置しているとすると、コイル６６，６７が無通電になっているときには、各磁極部はロータの各極とそれぞれ吸引し合って安定した静止状態となっている。これに対し各コイル６６，６７に通電して各ステータの各磁極部を図７（ａ）に示すような極性になるように励磁すると、こんどはロータ６３の各極とステータの各磁極部が吸引・反発する関係となって時計方向へ４５°回転（８分の１回転）することにより図７（ｂ）に示す状態になる。
【０００６】
図７（ｂ）の状態において、次のパルス電流の通電により同図（ｃ）に示すように右側の各磁極部を反転させると、ロータ６３はさらに４５°だけ時計方向へ回転して図７（ｄ）の状態になる。同図（ｄ）の状態において、次のパルス電流の通電により同図（ｅ）に示すように左側の各磁極部を反転させると、ロータ６３はさらに４５°だけ時計方向へ回転して図７（ｆ）の状態になる。こうしてステータの各磁極を順次変化させることによりロータはパルス電流の通電ごとに４５°ずつ回転するようにしてある。
【０００７】
ところが、このモータで省電力のためにモータ停止時に通電を止めようとするとロータが８分の１回転して図７（ｂ）又は同図（ｆ）に示すような状態になっているときには、ロータの各極は最も近くに位置するステータの磁極部に吸引されてロータが左右どちらかの方向に回転する状態となるためにロータが振れて所望位置での停止ができない問題がある。ただし、２パルス目の通電により（ｄ）に示すような状態になっているときには、ロータの各極とステータの各磁極部とが互いに吸引し合う関係になっているため、ロータへの通電を止めてもロータの位置は安定したものとなっている。これは、ロータの極数とステータの磁極部の配置との関係からパルス数が偶数の時は所定の位置に安定的に停止するが、奇数の時には上記のような不安定な状態となる現象として指摘されている。
【０００８】
図８は、ステップモータのパルス数とこのモータによって駆動されるカメラの絞り（ＡＶ値）との関係を示すものである。絞りをモータのパルス数で制御する場合に、通電を止めたときの絞りの停止位置はパルス数が偶数の時には、所望の絞りとすることができるが、奇数の時には上記したように不安定な状態になっているために、本来は黒丸で示す絞りとなるべきものが白丸印で示すように所望の絞りよりも大きくなったり、×印で示すように小さくなったりしてしまう結果が生じている。このようにこの型式のステップモータをカメラの絞り装置に採用した場合には、省電力のためにモータ停止時に通電を切ると正確な絞りが得られないために絞り精度が低下する結果を生じている。
【０００９】
このような無通電時のロータの振れを防止する手段としては、隣接する磁極部間の他方にロータの回転に伴いこのロータの極と磁気結合する磁性材料からなる補極を設けて奇数パルスの時にはこの他方側の極と補極との間に磁気吸引力を働かせてロータが正確な位置に停止するようにすることが提案されている（前記実公平６−２４６８号 ）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記提案の内、前者は補極を設ける位置がロータの外側になっているため、モータの平面の面積が広くなってしまい、これを組み込むカメラ等の機器の小型化に制約を与える問題がある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の問題を解決するために本発明のステップモ−タは、回転自在に設けてあり径方向に複数の極が着磁された永久磁石からなるロータと、上記ロータに対向して設けてあり複数の磁極部を有するステータと、上記ステータに設けてあるコイルとを備えているステップモータであり、上記ロータは、上記コイルに任意のパルス電流を通電し上記複数の磁極部の励磁状態を変更させることにより所望の方向及び量だけ回転可能であり、上記ロータと平面的に対向する位置に、このロータと磁気的に作用してこのロータにロック力を与える磁性部材を固定的に設けることにより、パルス数が奇数であってもロータが不正確な位置に停止することを防止するようにしてある。
【００１２】
また、他の手段では、径方向に複数の極が着磁された永久磁石からなるロータと一体に回転可能なロータ軸に固着されたピニオンと、このピニオンと平面的に対向する位置のいずれか一方に永久磁石を設けるとともに他方に磁性部材を設け、互いにロック力を働かせるようにすることにより、ロータの回転角を安定させるようにしてある。ピニオンと平面的に対向する位置としては、例えば下板のロータ軸の突出部の周囲の部分やピニオンの先端部と対向する基板面などが該当する。永久磁石と磁性部材とはいずれをどちらに設置するかを問わず互いに磁気吸引力が作用するように対向させることによりロータの回転角を安定化することが可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、回転自在に設けてあるとともに径方向に複数の極が着磁された永久磁石からなるロータと、このロータに対向して設けてあり複数の磁極部を有するステータと、これらのステータに設けてあるコイルとを備えているステップモータにおいて、ロータと平面的に対向する位置に、このロータと磁気的に作用してこのロータにロック力を与える磁性部材を固定的に設けてロータを正確な位置に停止可能としてあるところに特徴がある。
また、このステップモータは、ロータ軸にピニオンが設けられているステップモータである場合には、ピニオンとこのピニオンと平面的に対向する位置との一方に永久磁石を、他方にこの永久磁石と磁気的に作用してピニオンにロック力を与える磁性部材を固定的に設けるとよい。
【００１４】
【実施例】
以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。なお、この説明においては方向を図面の左右及び上下をそのまま当てはめて用いることとする。
図１，２に示すように、下板１及び上板２に回転自在に支持されたロータ軸３にこれと一体回転するロータ４が設けてある。下板１及び上板２は、半ドーナツ形状に形成したプラスチック成形品からなる。下板の上面には、ロータ軸３と下板の曲率中心とを結ぶ分割線Ｌ１を中心とする両側の対称位置に４本のガイドピン１ａ，…が立設してあり、両端の弦状になっている部分にはそれぞれ上板２を係止する係止爪１ｂ，１ｂが設けてある。
【００１５】
上板２の下面には、上記のガイドピン１ａ，１ａを挿着可能なガイド孔２ａ，２ａが設けてあり、両端部には上記の係止爪１ｂ，１ｂと係合可能な引掛爪２ｂ，２ｂ（左側だけ図示）が形成してある。下板１と上板２とは内部に後述のステータ等のステップモータの構成要素を組み込んだ状態で、ガイドピン１ａとガイド孔２ａ，…を向かい合わせ、両者を押え付けるようにすると係止爪１ｂと引掛部２ｂとが係合して一体に組み立てられる。最後に両端部近傍にそれぞれ設けてある透孔１ｃ，２ｃにビス（図示略）を挿し込んで固定することによりステップモータの組立て体が得られる。
【００１６】
ロータ４は円筒形に形成された永久磁石からなり、図１に示すように径方向に４極着磁したものを、ロータ軸３に圧入してこれと一体になって回転可能としてある。ロータ軸３は上部が上板２に設けられた孔部を挿着され、下部は下板１に設けられた孔部を貫通して下板１の下方に突出した状態に支持されている。下板１から突出しているロータ軸３の部分にはピニオン（モータピニオン）５が固着してある。
下板１の上面におけるロータ４の左側にはステータ６が下板１の円弧面に沿って斜め状態に設けてある。ステータ６はコ字状に形成された磁性板からなり、各脚部の先端にロータ４の外周面と対向する円弧面に切欠形成された磁極部６ａ，６ｂとなる切欠部が形成してある。なお、ステータ６は２か所に設けてある孔部に既述したガイドピン１ａ，１ａを挿通することにより位置決めしてある。
【００１７】
ステータ６の外側の脚部にはコイル枠７が挿着してあり、このコイル枠にはコイル８が巻回してある。コイル８は図示していない駆動回路に接続してあり、パルス電流により磁極部６ａ，６ｂを励磁可能としてある。
下板１の上面におけるロータ軸３を中心とする左側のステータ６の反対側には、右側のステータ９が左側のステータと対称的に設けてある。すなわちステータ６，９はロータ軸３の中心を通る垂直線Ｌ１に対して対称すなわちハの字状に配置してある。ステータ９の外側の脚部にも同様にコイル枠１０を介してコイル１１が巻回してある。
【００１８】
各ステータの磁極部６ａ，６ｂ及び９ａ，９ｂはロータ軸３の中心に対する角度をαとし、またこれらの各１対の磁極部６ａ，６ｂ及び９ａ，９ｂの一方の磁極部６ａ，９ａのロータ軸３の中心に対する角度をβとすると、これらの各磁極部は、β＜９０°、１８０°＜２α＋β＜２７０°という関係を有するように配置してある。ステータの各磁極部をこのように配置してあるのでコイル８，１１に任意のパルス電流を通電することによりロータ４を所望の方向に所望の量だけ回転可能となる。この実施例では、上記の角度の一例として、β＝４５°、α＝９０°としてある。
【００１９】
このステップモータでは、ステータ６，９を上記の角度関係に配設してあるために、ロータ４を任意の方向に任意の量だけ回転させることができるが、既述したように各コイル８，１１へ通電するパルス電流のパルス数が奇数の時には通電を止めるとロータが左右いずれかの方向に振れてしまう短所を有する。そこでこの実施例においてはロータ４と平面的に対向する位置、具体的には上板２の背面におけるロータと対向する範囲に磁性部材１２を設けてある。
磁性部材１２は、例えばパーマロイ板等をロータ４の平面の面積とほぼ同じ面積とし、その中心にロータ軸が貫通する透孔を有する円板からなる。この磁性部材１２は、上板２の背面に形成された凹部２ｄ内に嵌め込んで接着剤で固着してある。
【００２０】
こうしてロータ４の上面と磁性部材１２の下面とが近接位置で対向させてあるため、永久磁石からなるロータと磁性部材とは互いに磁気吸引力（ロック力）を及ぼし合うことによりロータに非接触状態でブレーキ力が働く。この結果、ロータ４の左右方向への振れが防止可能となるとともに、通電停止後におけるロータを所望の停止位置に停止可能となる。
【００２１】
図３は、本実施例によるステップモータをカメラの絞り駆動装置に採用した場合におけるパルス数と絞り開口との関係を示すものである。同図の下段の線図（ａ）は、ステップモータへのパルス電流の通電状態を示しており、上段の線図（ｂ）は、下段の通電状態に対応する絞り羽根の開口状態を示すものである。線図（ａ）の初期は無通電状態になっていることを示しており、これに対応する線図（ｂ）における絞り羽根の開口は、１点鎖線で示してあるように羽根が重なり合う状態（マイナス開口）となっている。この区間はレリーズボタンを押してから絞り羽根が動き出すまでの準備期間といえる。
【００２２】
次にコイルにパルス電流を通電すると１〜７のパルスが順次送り出されていることを示している。これに対し、線図（ｂ）における絞り羽根の開口はマイナス状態から徐々に開き始め、２パルス目を過ぎた時点から開口がプラスに転じて徐々に広くなっていく。そして７パルス目が所望の絞り開口に対応するパルス数であるとすると、７パルス目でパルスをストップさせても絞り羽根は慣性力により所望の開口値よりも大きくなる。
【００２３】
このような絞り開口が大きくなり過ぎる程度は、磁性部材１２を設けてないものにあっては、図３の線図（ｂ）に破線で示してあるように大きくなっている。７パルス目の電流をそのまま通電状態を続けると、ロータが本来停止すべき位置に戻ろうとして反対方向に振れて行き過ぎ、さらにその反対側に振れることを繰り返して最後に本来の停止位置に停止する。しかし通電が停止されると奇数パルスである場合には、ロータは既述したように左右のいずれかに振れて白丸印または×印の位置で停止するため、正確な開口が得られないことを示している。
【００２４】
これに対し、本実施例では、磁性部材１２によりロータ４にブレーキ力が働くようにしてあるため、線図（ｂ）に実線で示してあるように７パルス目におけるロータの行き過ぎが小さく短時間で本来の位置に復帰することを示している。さらに、通電を停止した後もロータの左右方向への振れも生じなく、黒丸印で示す本来の位置に停止することにより所望の絞り開口が得られる。なお、付言すると偶数パルスの場合には通電を停止したことによるロータ位置の振れを生じない。
【００２５】
次に他の実施例について説明する。
この実施例では、ステップモータの基本的構成は上記実施例と全く同じであるが、ロータ４にスラスト力を与える手段をロータ軸３に固着されたピニオン５とその対向面とに設けられた１対の永久磁石と磁性部材とによって行うようにしてある。
【００２６】
図４は、下板１の下方に突出しているロータ軸３の先端部にピニオン５が設けてある場合に、その背面側すなわち下板１との対向面にこのピニオンとほぼ同径の円板状の永久磁石４１を固着し、この永久磁石と対向する下板の面に磁性部材４２を固着したものを示してある。もちろん永久磁石と磁性部材との固着位置は上記と逆であってもよい。これら両者の磁気的作用によりピニオン５にロック力が働いてロータ４の振れを防止可能とするものである。この実施例においては上記の実施例で説明したコイルへの通電と絞り羽根の開口との関係がそのまま当てはまる。なお、その他の構成については上記実施例と同じなので主要な構成要素については図１と同一符号を付し、それぞれの構成要素の説明については省略してある。
【００２７】
図５は他の実施例の変形例を示すものであり、永久磁石５１をピニオン５の前面（図５下面）に固着し、磁性部材５２をシャッタ基板等５３の対向面に固定的に設けてある。もちろん永久磁石５１と磁性部材５２とはそれぞれ逆の位置に設けるようにしてもよい。ステップモータの基板の構成やこの実施例による効果については図４と同様である。
【００２８】
その他の手段として、図４における永久磁石４１と磁性部材４２との代わりに下板１とピニオン５との間に圧縮ばねを介在させてピニオンにロック力を働かせるようにすることにより同様の効果を得ることも可能である。
以上の実施例で説明したステップモータは、いずれもステータをハの字状に配置してあるが、ステータの配置は一直線上に配置し、脚部の長さを調整することによりステータ磁極部をロータの中心に対してβ＜９０°かつ１８０°＜２α＋β＜２７０°となるように配置したものであってもよい。
また、ステータをハの字状に配置してある平面上のものでなく、ステータをロータの周りに配置する筒型のステップモータでも同様に採用できる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によればロータ又はピニオンに磁気的作用によりロック力を与え、無通電時のロータの振れを防止可能としてあるので、パルス数が奇数の場合であっても所望の回転量が得られる。したがってこのステップモータをカメラの絞り駆動装置として採用した場合に、所望の開口量を正確に得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例におけるステップモータの内部構成を示す平面図である。
【図２】一実施例の構成を示す断面図である。
【図３】本発明におけるステップモータへの通電とカメラの絞り開口との関係を示す線図である。
【図４】本発明の他の実施例の構成を示す断面図である。
【図５】他の実施例の変形例の構成を示す断面図である。
【図６】従来例におけるステップモータの内部構成を示す平面図である。
【図７】従来例における通電とロータの回転角との関係を示す説明図である。
【図８】従来例におけるモータパルス数と絞り（ＡＶ）との関係を示す線図である。
【符号の説明】
３                      ロータ軸
４                      ロータ
５                      ピニオン
６，９                  ステータ
６ａ，６ｂ，９ａ，９ｂ  磁極部
８，１１                コイル
１２，４２，５２        磁性部材
４１，５１              永久磁石
【図１】
0004237887.tif 000002
【図２】
0004237887.tif 000003
【図３】
0004237887.tif 000004
【図４】
0004237887.tif 000005
【図５】
0004237887.tif 000006
【図６】
0004237887.tif 000007
【図７】
0004237887.tif 000008
【図８】
0004237887.tif 000009