JP2013201884A - Brushless dc motor, optical element drive device and imaging apparatus - Google Patents

Brushless dc motor, optical element drive device and imaging apparatus Download PDF

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冬彦 島村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact brushless DC motor that implements a higher output than before with ease of motor assembly and without a larger motor outside diameter, and an optical element drive device and an imaging apparatus having the brushless DC motor.SOLUTION: The brushless DC motor provided includes: a rotor 10 having a plurality of magnetic poles 13 circumferentially in an outer circumferential portion; and a stator 20 having an annular part 22 with a surface perpendicular to a rotation axis direction, a plurality of projecting core parts 23 raised on an outer circumferential portion of the annular part 22, and coil winding bodies 24 wound on the projecting core parts 23, respectively. The rotor 10 and a coil winding region 21 are arranged vertically in the rotation axis direction, and lines of magnetic force generated from the coils act on an outer circumferential surface of the rotor 10 via tip end portions 23a of the projecting core parts 23.

Description

本件発明は、ブラシレス直流モータと、当該ブラシレス直流モータを備えた光学素子駆動装置及び撮像装置に関する。特に、従来に比して同寸法であっても高出力化を図ることができる小型のブラシレス直流モータに関する。   The present invention relates to a brushless DC motor, and an optical element driving apparatus and an imaging apparatus including the brushless DC motor. In particular, the present invention relates to a small brushless DC motor that can achieve high output even if it has the same dimensions as conventional ones.

従来より、各種電子機器の駆動源等として各種の直流モータが使用されている。例えば、撮像装置においても、撮像用レンズ群のレンズ位置を移動させるためのレンズ移動機構の駆動源として小型のブラシ付直流モータが用いられている。小型のブラシ付直流モータは、始動トルクが大きく、加速性及び速度制御性に優れるため、レンズの位置を精密に制御しなければならないレンズ移動機構の駆動源として好適である。小型のブラシ付直流モータでは、ロータとステータの配置によって、インナ・ロータタイプのものと、アウタ・ロータタイプのものとに分類される。いずれの場合であっても、ロータの回転軸方向に対して垂直な面において見た場合、ロータの外周又は内周の周囲に、コイルの巻線領域が配置される。モータのトルクを向上させるためには、ロータ径及びコイル巻線を大きくする必要がある。しかしながら、ロータ径及びコイル巻線を大きくすると、モータの外径も大きくなることから、設置スペースに制約のある場合、モータのトルクを向上させるには限界があった。   Conventionally, various DC motors have been used as drive sources for various electronic devices. For example, also in an imaging apparatus, a small DC motor with a brush is used as a driving source of a lens moving mechanism for moving the lens position of an imaging lens group. A small brushed DC motor has a large starting torque and is excellent in acceleration and speed controllability, and is therefore suitable as a driving source for a lens moving mechanism that requires precise control of the lens position. Small DC motors with brushes are classified into an inner rotor type and an outer rotor type depending on the arrangement of the rotor and the stator. In any case, when viewed in a plane perpendicular to the rotation axis direction of the rotor, the winding region of the coil is disposed around the outer periphery or inner periphery of the rotor. In order to improve the torque of the motor, it is necessary to increase the rotor diameter and the coil winding. However, when the rotor diameter and the coil winding are increased, the outer diameter of the motor is also increased. Therefore, when the installation space is limited, there is a limit to improving the motor torque.

一方、モータのトルクが小さい場合は、モータの回転数を上げることにより高出力化を図ることも考えられる。しかしながら、小型モータの場合、モータの出力軸（回転軸）の回転速度が速いため、出力軸と負荷の間に、ギヤ等で構成した減速機構を介在させる場合がある。この場合、モータの回転数を増加させると、減速比を大きくする必要が生じる。減速比が大きくなると、ギヤ等が噛合する時の音が大きくなり、レンズ移動時の騒音が大きくなると共に、駆動伝達速度が遅くなり、迅速応答性に欠けるという課題がある。   On the other hand, when the torque of the motor is small, it may be possible to increase the output by increasing the number of revolutions of the motor. However, in the case of a small motor, since the rotational speed of the output shaft (rotating shaft) of the motor is fast, there is a case where a speed reduction mechanism constituted by a gear or the like is interposed between the output shaft and the load. In this case, if the rotational speed of the motor is increased, the reduction ratio needs to be increased. When the speed reduction ratio is increased, there is a problem that the sound when the gears and the like are engaged increases, the noise during the movement of the lens increases, the drive transmission speed decreases, and the quick response is lacking.

そこで、特許文献１に開示のインナ・ロータタイプの三相ブラシレス直流モータは、外周部に、周方向に複数の磁極を備えたロータと、このロータの外周側面に沿って離間配置された固定子（ステータ）とを備えた構成を採用している。固定子をロータの外周側面に沿って、設置スペースに応じて離間配置することにより、ロータ径を従来のモータ外形と同程度にまで大きくすることができ、従来に比して、トルクを向上させることができ、動作の安定化を図ることができるとしている。   Therefore, an inner-rotor type three-phase brushless DC motor disclosed in Patent Document 1 includes a rotor having a plurality of magnetic poles in the circumferential direction on the outer peripheral portion, and a stator that is spaced apart along the outer peripheral side surface of the rotor. The structure provided with (stator) is employ | adopted. By arranging the stator along the outer peripheral side of the rotor so as to be separated according to the installation space, the rotor diameter can be increased to the same level as that of the conventional motor and the torque can be improved as compared with the conventional one. It is possible to stabilize the operation.

特開２０１０−２８８４２６号公報JP 2010-288426 A

しかしながら、特許文献１に開示の三相ブラシレス直流モータでは、円形状の固定子を採用する場合と比較すると、設置寸法のロータを挟んで両側に固定子を配置する構成を採用しているため、モータを円環状平板に設置するためには、ロータと、固定子とを別個に組み付ける必要があり、モータの組み付け作業が繁雑になるという課題がある。   However, the three-phase brushless DC motor disclosed in Patent Document 1 employs a configuration in which stators are arranged on both sides across a rotor having an installation dimension, compared to the case where a circular stator is employed. In order to install the motor on the annular flat plate, it is necessary to assemble the rotor and the stator separately, and there is a problem that the assembly work of the motor becomes complicated.

そこで、本件発明の課題は、モータの組み付け作業が容易であり、且つ、モータ外径を大きくすることなく、従来に比して高出力化を図ることができる小型のブラシレス直流モータと、当該ブラシレス直流モータを備えた光学素子駆動装置及び撮像装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a small brushless DC motor that is easy to assemble a motor and that can achieve higher output than before without increasing the outer diameter of the motor, and the brushless motor. An object of the present invention is to provide an optical element driving device and an imaging device provided with a DC motor.

本発明者等は、鋭意研究を行った結果、ブラシレス直流モータのロータとステータ（突条鉄心部）のコイル巻線領域とを下記のように回転軸方向において上下に配置することで上記課題を解決するに到った。   As a result of earnest research, the present inventors have arranged the above problem by arranging the rotor of the brushless DC motor and the coil winding region of the stator (projection core) vertically in the rotation axis direction as follows. It came to solve.

本件発明に係るブラシレス直流モータは、外周部に、周方向に複数の磁極を有するロータと、当該ロータの回転軸方向に対して垂直な面を有する円環状部と、当該円環状部の外周部に立設され、その先端部がロータ側に延在する当該回転軸と平行な複数の突条鉄心部と、各突条鉄心部に巻回されるコイル巻線体とを有するステータとを備え、ロータと突条鉄心部のコイル巻線領域とが回転軸方向において上下に配置され、各突条鉄心部の先端部を介してコイルから発生する磁力線をロータの外周面に作用させることを特徴とする。   The brushless DC motor according to the present invention includes a rotor having a plurality of magnetic poles in the circumferential direction, an annular portion having a surface perpendicular to the rotation axis direction of the rotor, and an outer circumferential portion of the annular portion. And a stator having a plurality of projecting iron cores parallel to the rotation shaft, the tip of which extends to the rotor side, and a coil winding body wound around each projecting iron core. The rotor and the coil winding region of the ridge iron core portion are arranged vertically in the direction of the rotation axis, and the magnetic field lines generated from the coil act on the outer peripheral surface of the rotor via the tip of each ridge iron core portion. And

本件発明に係るブラシレス直流モータにおいて、前記突条鉄心部の数が３×ｍ（但し、ｍは２以上の整数）、ロータの外周面に設けられる磁極数は、２×ｎ（但し、ｎは４以上の整数）、突条鉄心部の数と磁極数との最小公倍数が２４以上の三相ブラシレス直流モータであることが好ましい。   In the brushless DC motor according to the present invention, the number of the protrusion cores is 3 × m (where m is an integer of 2 or more), and the number of magnetic poles provided on the outer peripheral surface of the rotor is 2 × n (where n is It is preferably a three-phase brushless DC motor in which the least common multiple of the number of protrusion cores and the number of magnetic poles is 24 or more.

本件発明に係るブラシレス直流モータにおいて、前記突状鉄心部の数が９（ｍ＝３）、磁極数は８（ｎ＝４）又は１６（ｎ＝８）であることが好ましい。   In the brushless DC motor according to the present invention, it is preferable that the number of the protruding iron core portions is 9 (m = 3) and the number of magnetic poles is 8 (n = 4) or 16 (n = 8).

本件発明に係るブラシレス直流モータにおいて、前記ステータは、前記円環状部の外周部に前記突条鉄心部が放射状に設けられた平板状部材を用い、当該突条鉄心部を当該円環状部に対して略垂直に折り曲げることにより形成されたものであることが好ましい。   In the brushless DC motor according to the present invention, the stator uses a flat plate member in which the protruding cores are radially provided on the outer periphery of the annular part, and the protruding core is attached to the annular part. It is preferably formed by bending substantially vertically.

本件発明に係るブラシレス直流モータにおいて、前記ステータは、前記円環状部の外周部に放射状に前記突条鉄心部が設けられた状態で、各突条鉄心部にコイルの巻線が巻回され、その後、当該突条鉄心部を当該円環状部に対して略垂直に折り曲げられたものであることが好ましい。   In the brushless DC motor according to the present invention, in the stator, the winding of the coil is wound around each protruding iron core in a state where the protruding iron core is radially provided on the outer periphery of the annular portion, Then, it is preferable that the said protruding iron core part is bent substantially perpendicularly with respect to the said annular part.

本件発明にかかる光学素子駆動装置は、光学素子を光軸方向に移動させる駆動源として上述のブラシレス直流モータを備えることを特徴とする。   The optical element driving device according to the present invention includes the brushless DC motor described above as a driving source for moving the optical element in the optical axis direction.

本件発明にかかる撮像装置は、上述の光学素子駆動装置を用いて、撮像用のレンズを光軸方向に移動させることを特徴とする。   The imaging apparatus according to the present invention is characterized in that the imaging lens is moved in the optical axis direction using the optical element driving apparatus described above.

本件発明によれば、ロータと、ステータのコイル巻線領域とをロータの回転軸方向において上下に配置するため、ロータ径を大きくした場合であっても、コイル巻線領域を大きく確保することができ、モータの外径及び減速比を大きくすることなく、従来に比してブラシレス直流モータの高出力化を図ることができる。   According to the present invention, since the rotor and the coil winding region of the stator are arranged vertically in the direction of the rotation axis of the rotor, a large coil winding region can be secured even when the rotor diameter is increased. Therefore, it is possible to increase the output of the brushless DC motor as compared with the conventional one without increasing the outer diameter and the reduction ratio of the motor.

本件発明に係るブラシレス直流モータの一例を示す外観斜視図である。1 is an external perspective view showing an example of a brushless DC motor according to the present invention. 本件発明に係るブラシレス直流モータの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the brushless DC motor which concerns on this invention. ロータの磁極を示す平面図である。It is a top view which shows the magnetic pole of a rotor. 本件発明に係るブラシレス直流モータのステータ部分の一例を示す平面図（ａ）及び（ａ）のＡ−Ａ’の断面を示す図（ｂ）である。It is the top view (a) which shows an example of the stator part of the brushless DC motor which concerns on this invention, and the figure (b) which shows the cross section of A-A 'of (a). コイル巻線体の相構成を示す平面図である。It is a top view which shows the phase structure of a coil winding body. コイル巻線体の他の配置例を示す平面図である。It is a top view which shows the other example of arrangement | positioning of a coil winding body. 図１のブラシレス直流モータを備えた光学素子駆動装置の模式断面図である。It is a schematic cross section of the optical element drive device provided with the brushless DC motor of FIG.

以下、図面を参照して、本件発明に係るブラシレス直流モータ１００の実施の形態を説明する。図１に、本件発明に係るブラシレス直流モータ１００の外観斜視図を示す。また、図２は、当該ブラシレス直流モータ１００の断面図であり、図３は、ロータ１０の磁極１３（Ｓ、Ｎ）の配置を示す平面図である。また、図４は当該ブラシレス直流モータ１００のステータ２０（但し、コイル巻線体２４を除く）の平面図（ａ）及び断面図（ｂ）であり、図５はコイル巻線体２４の相構成の一例を示す平面図である。   Hereinafter, an embodiment of a brushless DC motor 100 according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an external perspective view of a brushless DC motor 100 according to the present invention. 2 is a cross-sectional view of the brushless DC motor 100, and FIG. 3 is a plan view showing the arrangement of the magnetic poles 13 (S, N) of the rotor 10. As shown in FIG. 4 is a plan view (a) and a sectional view (b) of the stator 20 (excluding the coil winding body 24) of the brushless DC motor 100, and FIG. It is a top view which shows an example.

本件発明に係るブラシレス直流モータ１００は、鉄心（突条鉄心部２３）にコイルの巻線を巻回したいわゆる鉄心型モータであり、図１に示すように、ロータ１０と、ステータ２０のコイル巻線領域２１とをロータ１０の回転軸方向（回転軸１１の軸方向）において上下に配置したものである。モータを平面視した場合、従来のように、ロータ１０の外周又は内周に沿ってコイル巻線領域２１をその周囲に同一平面上に配置するのではなく、ロータ１０と、コイル巻線領域２１とを回転軸方向において上下に配置することにより、ロータ１０の外径を大きくすると共に、コイル巻線領域２１を大きく確保することができる。これにより、インナ・ロータタイプ等の従来の一般的な構成のブラシレス直流モータと比較した場合、同寸法で、高トルクを達成することができる。なお、図１に示す例では、鉄心（突条鉄心部２３）のコイル巻線領域２１の上方には、突条鉄心部２３の外側を取り囲むように各種配線を備えるフレキシブルプリント基板３０を巻き付けた例を示している。以下、ロータ１０と、ステータ２０の具体的な構成を説明する。   The brushless DC motor 100 according to the present invention is a so-called iron core type motor in which a coil winding is wound around an iron core (the protruding iron core portion 23). As shown in FIG. 1, the coil winding of the rotor 10 and the stator 20 is performed. The line region 21 is arranged above and below in the rotation axis direction of the rotor 10 (the axial direction of the rotation shaft 11). When the motor is viewed in plan, the coil winding region 21 is not disposed on the same plane around the outer periphery or inner periphery of the rotor 10 as in the prior art, but instead of the rotor 10 and the coil winding region 21. Are arranged vertically in the rotation axis direction, the outer diameter of the rotor 10 can be increased and the coil winding region 21 can be secured large. Thereby, when compared with a conventional brushless DC motor having a general configuration such as an inner / rotor type, a high torque can be achieved with the same dimensions. In the example shown in FIG. 1, a flexible printed board 30 having various wirings is wound above the coil winding region 21 of the iron core (the ridge iron core portion 23) so as to surround the outside of the ridge iron core portion 23. An example is shown. Hereinafter, specific configurations of the rotor 10 and the stator 20 will be described.

ロータ１０は、その外周部１２に、周方向に複数の磁極１３（Ｓ、Ｎ）を有するマグネット（永久磁石）ロータである。図２に示すように、ロータ１０は回転軸１１（シャフト）を備え、回転軸１１は軸受け１４、１５を介してブラケット４０に回転自在に支持されている。図３に示す例では、周方向に８極に等分割された磁極１３を有し、Ｓ極とＮ極が外周面において周方向に交互に現れるように磁極１３が配置される。   The rotor 10 is a magnet (permanent magnet) rotor having a plurality of magnetic poles 13 (S, N) in the circumferential direction on the outer peripheral portion 12 thereof. As shown in FIG. 2, the rotor 10 includes a rotating shaft 11 (shaft), and the rotating shaft 11 is rotatably supported by the bracket 40 via bearings 14 and 15. In the example shown in FIG. 3, the magnetic pole 13 is equally divided into eight poles in the circumferential direction, and the magnetic poles 13 are arranged so that the S pole and the N pole alternately appear in the circumferential direction on the outer peripheral surface.

ステータ２０は、図２及び図４に示すように、ロータ１０の回転軸方向に対して垂直な面を有する円環状部２２と、その先端部２３ａがロータ１０側に延在する当該回転軸１１と平行な複数の突条鉄心部２３と、各突条鉄心部２３に巻回されるコイル巻線体２４とを有する。また、円環状部２２の中央は開口しており、この開口部２２ａにはブラケット４０及び軸受け１５を介して、ロータ１０の回転軸１１が挿入される。   As shown in FIGS. 2 and 4, the stator 20 includes an annular portion 22 having a surface perpendicular to the rotation axis direction of the rotor 10, and the rotation shaft 11 having a tip portion 23 a extending to the rotor 10 side. And a coil winding body 24 wound around each of the rib core parts 23. Further, the center of the annular portion 22 is opened, and the rotating shaft 11 of the rotor 10 is inserted into the opening 22 a via the bracket 40 and the bearing 15.

円環状部２２及び突条鉄心部２３は、強磁性体材料を用いて一体的に成形することができる。具体的に、円環状部２２の外周部に突条鉄心部２３を放射状に連設した平板状部材を用い、当該突条鉄心部２３を当該円環状部２２に対して略垂直に折り曲げることにより、図２及び図３に示す形状の鉄心構造とすることができる。突条鉄心部２３は円環状部２２の外周部に等間隔に設けられている。図示例では、突条鉄心部２３を９本備えた例を示している。なお、ロータ１０の外周部１２に設けられる磁極１３の数と突条鉄心部２３の数（スロット数）との関係については後述する。   The annular portion 22 and the protruding iron core portion 23 can be integrally formed using a ferromagnetic material. Specifically, by using a flat plate-like member in which the protruding core portion 23 is radially connected to the outer peripheral portion of the annular portion 22, the protruding core portion 23 is bent substantially perpendicularly to the annular portion 22. 2 and FIG. 3 can be used as the iron core structure. The protruding iron core portions 23 are provided at equal intervals on the outer peripheral portion of the annular portion 22. In the example of illustration, the example provided with nine protrusion iron core parts 23 is shown. The relationship between the number of magnetic poles 13 provided on the outer peripheral portion 12 of the rotor 10 and the number of the protruding iron core portions 23 (number of slots) will be described later.

図１及び図２に示すように、各突条鉄心部２３の円環状部２２側はコイル巻線領域２１となっており、各突条鉄心部２３の先端部２３ａはロータ１０側に延在し、ロータ１０の外周面に対向配置されている。コイル巻線体２４に通電したとき、コイル巻線体２４から発生する磁力線（磁界）は強磁性体である突条鉄心部２３に収束され、当該突条鉄心部２３の先端部２３ａを介してロータ１０の外周面に作用する。本実施の形態では、各突条鉄心部２３の回転軸方向における長さは、ロータ１０の回転軸方向における長さと、コイル巻線領域２１の回転軸方向における長さとの和よりも長く、各突条鉄心部２３の先端はロータ１０の上端より突出している。また、突条鉄心部２３には、絶縁性塗料が塗布されており、突条鉄心部２３とコイル巻線体２４との絶縁が図られている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the annular portion 22 side of each protruding iron core portion 23 is a coil winding region 21, and the tip end portion 23 a of each protruding iron core portion 23 extends to the rotor 10 side. The rotor 10 is disposed opposite to the outer peripheral surface. When the coil winding body 24 is energized, the magnetic lines of force (magnetic field) generated from the coil winding body 24 are converged on the ridge iron core portion 23 which is a ferromagnetic body, and the ridge iron core portion 23 is connected via the tip 23a. It acts on the outer peripheral surface of the rotor 10. In the present embodiment, the length of each protruding iron core portion 23 in the rotation axis direction is longer than the sum of the length of the rotor 10 in the rotation axis direction and the length of the coil winding region 21 in the rotation axis direction. The tip of the ridge iron core portion 23 protrudes from the upper end of the rotor 10. In addition, an insulating paint is applied to the ridge iron core portion 23 so that the ridge iron core portion 23 and the coil winding body 24 are insulated.

コイルを突条鉄心部２３に巻回する方法は特に限定されるものではなく、一般的なブラシレス直流モータ１００の巻線技術を採用することができる。但し、本件発明は小口径のモータに適用されるものであり、互いに隣接する突条鉄心部２３間の間隙も小さい。そこで、例えば、上述のように円環状部２２の外周部に突条鉄心部２３が放射状に設けられた平板状部材を用いる場合、各突条鉄心部２３を折り曲げる前に、各突条鉄心部２３にコイルの巻線を巻回し、その後、突条鉄心部２３を折り曲げる方法を採用することができる。また、予めコイル巻線体２４を形成しておき、このコイル巻線体２４を突条鉄心部２３に取り付ける方法を採用してもよい。これらの方法を採用することにより、突条鉄心部２３を折り曲げた状態では、隣接する突条鉄心部２３間の間隙が小さく、各突条鉄心部２３にコイルの巻線を巻回するのが困難である場合であっても、各突条鉄心部２３に公知の方法等を用いて容易にコイルの巻線を巻回することができる。   The method for winding the coil around the protruding iron core portion 23 is not particularly limited, and a general winding technique of the brushless DC motor 100 can be employed. However, the present invention is applied to a motor having a small diameter, and the gap between the adjacent protrusion core portions 23 is also small. Therefore, for example, when using a flat plate member in which the protruding core portions 23 are provided radially on the outer peripheral portion of the annular portion 22 as described above, before the protruding protruding core portions 23 are bent, the protruding core portions are bent. It is possible to employ a method in which a coil winding is wound around 23 and then the protruding iron core portion 23 is bent. Alternatively, a method in which the coil winding body 24 is formed in advance and the coil winding body 24 is attached to the protruding iron core portion 23 may be employed. By adopting these methods, in the state where the ridge iron core portion 23 is bent, the gap between the adjacent ridge iron core portions 23 is small, and the winding of the coil is wound around each ridge iron core portion 23. Even if it is difficult, the winding of the coil can be easily wound around each protruding iron core portion 23 using a known method or the like.

また、各突条鉄心部２３の先端部２３ａにおいて、突条鉄心部２３間の間隙には、ホール素子等の位置検出センサ５０が配置される。位置検出センサ５０を各突条鉄心部２３の先端部２３ａ間の隙間に挿入することにより、ロータ１０の回転位置、すなわち磁極１３の位置をロータ１０により近い位置で検出することができる。   Further, a position detection sensor 50 such as a Hall element is disposed in the gap between the rib core portions 23 at the tip end portion 23 a of each rib core portion 23. By inserting the position detection sensor 50 into the gap between the tip end portions 23 a of the protruding iron core portions 23, the rotational position of the rotor 10, that is, the position of the magnetic pole 13 can be detected at a position closer to the rotor 10.

なお、図示は省略したが、当該モータは、外装材によりステータ２０及びロータ１０の周囲が被覆され、一つのモータ部品として構成される。従って、モータを取り付ける際には、上記特許文献１に記載の従来例のようにステータ２０とロータ１０とを別々に組み付ける必要がなく、取り付け作業が容易である。   Although not shown, the motor is configured as one motor component by covering the periphery of the stator 20 and the rotor 10 with an exterior material. Therefore, when the motor is mounted, it is not necessary to separately assemble the stator 20 and the rotor 10 as in the conventional example described in Patent Document 1, and the mounting work is easy.

次に、円環状部２２の周囲に設けられる突条鉄心部２３の数、すなわちコイル巻線体２４の数と、ロータ１０の外周面に設けられる磁極数との関係について説明する。本件発明に係るブラシレス直流モータ１００は、突条鉄心部２３の数（以下、「スロット数」と称する。）が３×ｍ（但し、ｍは２以上の整数）、ロータ１０の外周面に設けられる磁極数は、２×ｎ（但し、ｎは４以上の整数）、スロット数と磁極数との最小公倍数が２４以上の三相ブラシレス直流モータであることが好ましい。   Next, the relationship between the number of protruding core parts 23 provided around the annular part 22, that is, the number of coil winding bodies 24, and the number of magnetic poles provided on the outer peripheral surface of the rotor 10 will be described. The brushless DC motor 100 according to the present invention is provided on the outer peripheral surface of the rotor 10 in which the number of the protruding iron core portions 23 (hereinafter referred to as “the number of slots”) is 3 × m (where m is an integer of 2 or more). The number of magnetic poles is preferably 2 × n (where n is an integer of 4 or more), and the least common multiple of the number of slots and the number of magnetic poles is preferably a three-phase brushless DC motor.

当該ブラシレス直流モータ１００をファンモータ等として使用する場合には、２相又は４相の相構成を採用してもよいが、当該ブラシレス直流モータ１００を小型電子機器等の各種駆動源等として用いる場合には、３相の相構成とすることが好ましい。従って、スロット数も３ｍで表すように、３の倍数で表される数にすることが好ましい。   When the brushless DC motor 100 is used as a fan motor or the like, a two-phase or four-phase configuration may be adopted. However, the brushless DC motor 100 is used as various driving sources such as a small electronic device. It is preferable to have a three-phase structure. Therefore, it is preferable that the number of slots is a number represented by a multiple of 3 so that the number of slots is also represented by 3 m.

ここで、鉄心型モータの場合、スロット数と磁極数の最小公倍数が大きいほど、静止トルクが小さくなることが知られている。例えば、従来の構成の鉄心型モータの場合、スロット数が９、磁極数が１２の組み合わせ、又は、スロット数が６、磁極数が８の組み合わせが採用されることから、これらの最小公倍数はそれぞれ３６、２４である。これに対して、図示例のように、スロット数を９、磁極数を８とした場合、その最小公倍数は、７２となる。したがって、本件発明に係るブラシレス直流モータ１００では、従来の構成の鉄心型のブラシレス直流モータ１００と比較した場合、スロット数と磁極数との最小公倍数の値が、２倍、３倍となり、静止トルクを従来構成のものと比較すると１／２、１／３に低減することができる。なお、本件発明において、スロット数と磁極数との組み合わせは、図示例に限定されるものではなく、例えば、スロット数を９、磁極数を１６としてもよい。この場合、スロット数と磁極数との最小公倍数は１４４になり、より静止トルクを小さくすることができる。また、静止トルクを低減するという観点からは、このようにスロット数と磁極数との最小公倍数が従来に比して高くなるような組み合わせにすることがより好ましいが、本件発明に係るブラシレス直流モータ１００についても従来と同様にスロット数を９、磁極数が１２の組み合わせ、又は、スロット数を６、磁極数が８の組み合わせを採用してもよいのは勿論である。   Here, it is known that in the case of an iron core type motor, the static torque decreases as the least common multiple of the number of slots and the number of magnetic poles increases. For example, in the case of a conventional iron core type motor, a combination of 9 slots and 12 magnetic poles, or a combination of 6 slots and 8 magnetic poles is adopted. 36, 24. On the other hand, when the number of slots is 9 and the number of magnetic poles is 8, as in the illustrated example, the least common multiple is 72. Therefore, in the brushless DC motor 100 according to the present invention, the value of the least common multiple of the number of slots and the number of magnetic poles is doubled and tripled as compared with the iron core type brushless DC motor 100 of the conventional configuration, and the static torque Can be reduced to 1/2 and 1/3 compared to the conventional configuration. In the present invention, the combination of the number of slots and the number of magnetic poles is not limited to the illustrated example. For example, the number of slots may be 9 and the number of magnetic poles may be 16. In this case, the least common multiple of the number of slots and the number of magnetic poles is 144, and the static torque can be further reduced. Further, from the viewpoint of reducing the static torque, it is more preferable that the combination is such that the least common multiple of the number of slots and the number of magnetic poles is higher than the conventional one. However, the brushless DC motor according to the present invention is preferred. Of course, as in the conventional case, a combination of 9 slots and 12 magnetic poles or a combination of 6 slots and 8 magnetic poles may be adopted for 100.

また、図示例では、スロット数を９、磁極数を８としているため、ロータ１０の磁極境界に対して、隣り合う突条鉄心部２３のセンター位置が機械角度で５°ずれている。このため、静止トルクが各突条鉄心部２３に分散され、静止トルクを低減することができる。   Further, in the illustrated example, since the number of slots is 9 and the number of magnetic poles is 8, the center position of the adjacent protruding iron core portion 23 is shifted by 5 ° in mechanical angle with respect to the magnetic pole boundary of the rotor 10. For this reason, a static torque is disperse | distributed to each protrusion iron core part 23, and a static torque can be reduced.

さらに、図５に示す例では、相構成を３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）とし、ｕ−、ｕ＋、ｕ−、ｖ−、ｖ＋、ｖ−、ｗ−、ｗ＋、ｗ−のように同相のコイル巻線体２４を３つ隣り合うように配置している。但し、各相において、中央に配置されるコイル巻線体２４の巻線方向と、その両側に配置されるコイル巻線体２４の巻線方向は逆向きになるようにする。コイル巻線体２４に通電したときに、各相内の発生トルクが、相内中央に配置されるコイル巻線体２４ｕ＋（ｖ＋、ｗ＋）と、その両側に配置されるコイル巻線体２４ｕ−（ｖ−、ｗ−）とでは、電気角度で±２０°（機械角度で±５°）のずれがあるため、各相の発生トルクが平坦になり、トルクリップルを小さくすることができる。これに対して、一般的な鉄心型モータの場合、Ｕ相のコイル巻線体２４、Ｖ相のコイル巻線体２４、Ｗ相のコイル巻線体２４の順序などで、互いに隣り合うコイル巻線体２４はそれぞれ異なる相になるように等配置する。このため、各相の発生トルクは同相となるため、トルクリップルが大きくなる。 Further, in the example shown in FIG. 5, the phase configuration is three phases (U phase, V phase, W phase), and u − , u + , u − , v − , v + , v − , w − , w + , As shown by w − , three in-phase coil winding bodies 24 are arranged adjacent to each other. However, in each phase, the winding direction of the coil winding body 24 disposed in the center and the winding direction of the coil winding body 24 disposed on both sides thereof are reversed. When the coil winding body 24 is energized, the generated torque in each phase is the coil winding body 24u + (v + , w + ) disposed in the center of the phase and the coil windings disposed on both sides thereof. Since there is a deviation of ± 20 ° in electrical angle (± 5 ° in mechanical angle) with the body 24u − (v − , w − ), the torque generated in each phase becomes flat and torque ripple can be reduced. it can. On the other hand, in the case of a general iron core type motor, coil windings adjacent to each other in the order of the U-phase coil winding body 24, the V-phase coil winding body 24, the W-phase coil winding body 24, and the like. The wire bodies 24 are arranged so as to be in different phases. For this reason, the torque generated in each phase is in-phase, and torque ripple is increased.

従って、磁束密度のより高い高磁力のマグネットを使用してロータ１０を構成した場合であっても、静止トルクやトルクリップルが大きくならず、高トルク化を図ると共に、ロータ１０を安定的に回転させることができる。   Therefore, even when the rotor 10 is configured using a magnet having a higher magnetic flux density and a higher magnetic force, the static torque and torque ripple are not increased, the torque is increased, and the rotor 10 is stably rotated. Can be made.

以上説明した本実施の形態のブラシレス直流モータ１００は、本件発明の一態様であり、本件発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能であるのは勿論である。図５に示した例では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のコイル巻線体２４のうち、同相のコイル巻線体２４を互いに隣接して配置したが、図６に示す様に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相のコイル巻線体２４を順に配置し、同相のコイルを等配置してもよいのは勿論である。本件発明では、主に小型のブラシレス直流モータ１００を例に挙げて説明したが、モータの外径等に特に制限はなく、大型のブラシレス直流モータ１００に適用してもよいのは勿論である。   The brushless DC motor 100 of the present embodiment described above is an aspect of the present invention, and it is needless to say that the brushless DC motor 100 can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention. In the example shown in FIG. 5, among the three-phase coil winding bodies 24 of U phase, V phase, and W phase, the in-phase coil winding bodies 24 are arranged adjacent to each other, but as shown in FIG. Of course, the coil winding bodies 24 of each phase of the U phase, the V phase, and the W phase may be arranged in order, and the coils of the same phase may be arranged equally. In the present invention, the small brushless DC motor 100 has been mainly described as an example. However, the outer diameter of the motor is not particularly limited, and may be applied to the large brushless DC motor 100.

＜光学素子駆動装置＞
次に、本件発明にかかるブラシレス直流モータ１００を備えた光学素子駆動装置６０について図７を参照して詳述する。図７は本件発明にかかる光学素子駆動装置６０の模式断面図を示している。 <Optical element driving device>
Next, the optical element driving device 60 including the brushless DC motor 100 according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the optical element driving device 60 according to the present invention.

本実施の形態における光学素子駆動装置６０は、上述したブラシレス直流モータ１００を駆動源とし、ブラシレス直流モータ１００の回転軸１１からの回転力を用いて、レンズ保持枠６１を介してレンズ鏡筒６２内に収容保持された撮像用のフォーカスレンズ等のレンズ（光学素子）６３を光軸方向（図７中一点破線Ｌにて示す）に移動させるものである。   The optical element driving device 60 according to the present embodiment uses the brushless DC motor 100 described above as a driving source, and uses a rotational force from the rotating shaft 11 of the brushless DC motor 100 to a lens barrel 62 via a lens holding frame 61. A lens (optical element) 63 such as an imaging focus lens housed and held therein is moved in the optical axis direction (indicated by a dashed line L in FIG. 7).

光学素子駆動装置６０は、固定筒６５と、当該固定筒６５の外周に貫挿配置されるカム筒６６と、ブラシレス直流モータ１００の回転力をカム筒６６に伝達する減速機構７１とを備える。減速機構７１は、上述のブラシレス直流モータ１００の回転軸１１に設けられたギヤ７２と、当該ギヤ７２に噛合してカム筒６６を光軸を中心として回転させる伝達ギヤ７３、７４とを備えるものである。当該減速機構７１は、上述のブラシレス直流モータ１００と共にモータユニット７０を構成する。カム筒６６には、カムピン６７、６８を介してレンズ保持枠６１に保持されたレンズ６３が係合されている。ブラシレス直流モータ１００の回転軸１１が回転駆動することにより、固定筒６５に対してカム筒６６が回転駆動し、カムピン６７、６８により係合されるレンズ保持枠６１が光軸方向に移動する。   The optical element driving device 60 includes a fixed cylinder 65, a cam cylinder 66 that is inserted through the outer periphery of the fixed cylinder 65, and a speed reduction mechanism 71 that transmits the rotational force of the brushless DC motor 100 to the cam cylinder 66. The speed reduction mechanism 71 includes a gear 72 provided on the rotation shaft 11 of the brushless DC motor 100 described above, and transmission gears 73 and 74 that mesh with the gear 72 and rotate the cam cylinder 66 around the optical axis. It is. The reduction mechanism 71 constitutes a motor unit 70 together with the brushless DC motor 100 described above. A lens 63 held by the lens holding frame 61 is engaged with the cam barrel 66 via cam pins 67 and 68. When the rotating shaft 11 of the brushless DC motor 100 is rotationally driven, the cam cylinder 66 is rotationally driven with respect to the fixed cylinder 65, and the lens holding frame 61 engaged by the cam pins 67 and 68 moves in the optical axis direction.

これにより、フォーカスレンズ６３の焦点調節を行うオートフォーカス動作において、ブラシレス直流モータ１００の回転軸１１に伝達された駆動力が、ギヤ７２及び伝達ギヤ７３、７４に伝達されて、レンズ保持枠６１を光軸方向に移動させることができる。   Thereby, in the autofocus operation for adjusting the focus of the focus lens 63, the driving force transmitted to the rotating shaft 11 of the brushless DC motor 100 is transmitted to the gear 72 and the transmission gears 73 and 74, and the lens holding frame 61 is moved. It can be moved in the optical axis direction.

上述したように、本件発明にかかるブラシレス直流モータ１００は、上述の光学素子駆動装置６０を備えた撮像装置等、各種の部品が高密度に狭小スペースに搭載される各種小型電子機器の駆動源として好適に用いることができる。特に、本件発明にかかるブラシレス直流モータ１００は、直径が１０ｍｍ以下の構造を採用した場合に有効である。すなわち、本件発明にかかるブラシレス直流モータ１００は、従来のインナ・ロータタイプ或いはアウタ・ロータタイプのものと比較すると、図１に示すような円環状平板２００に取り付ける場合であっても、同じ１０ｍｍ以下の外寸であってもロータ１０の径を従来に比して大きくすることができ、コイル巻線領域２１も大きく確保することができる。そのため、従来に較べて２倍〜５倍程度のトルクを発揮することができる。従って、直径が１０ｍｍ以下であっても、高いトルクを発揮することができる本件発明にかかるブラシレス直流モータ１００は、上述したようにレンズ鏡筒６２内などの狭小なスペースに配置されて動力が要求される機器に採用することで、より大きな利益をもたらすことができる。   As described above, the brushless DC motor 100 according to the present invention is used as a drive source for various small electronic devices in which various components are mounted in a narrow space with high density, such as an imaging device including the optical element driving device 60 described above. It can be used suitably. In particular, the brushless DC motor 100 according to the present invention is effective when a structure having a diameter of 10 mm or less is employed. That is, the brushless DC motor 100 according to the present invention is equal to or less than 10 mm even when attached to an annular flat plate 200 as shown in FIG. 1 as compared with a conventional inner rotor type or outer rotor type. The outer diameter of the rotor 10 can be made larger than the conventional one, and the coil winding region 21 can be secured large. Therefore, it is possible to exert a torque about 2 to 5 times that of the conventional case. Therefore, even if the diameter is 10 mm or less, the brushless DC motor 100 according to the present invention capable of exhibiting high torque is disposed in a narrow space such as the lens barrel 62 as described above, and requires power. By adopting for the equipment to be used, it can bring a greater profit.

また、回転軸１１に減速機構７１を設けたギヤードモータとした場合にも、当該ブラシレス直流モータ１００は、従来に比して高トルクであるため、減速比を小さくすることができる。従って、上述のように撮像装置の光学素子駆動装置６０の駆動源として、本件発明にかかるブラシレス直流モータ１００を用いた場合、駆動時の静音化及び、停止精度の向上を図ることができるため、フォーカシングやズーミングを行う際に騒音を発生させることなく、迅速にレンズを精度良く移動させることができる。   In addition, when the geared motor is provided with the speed reduction mechanism 71 on the rotating shaft 11, the brushless DC motor 100 has a higher torque than the conventional one, and therefore the speed reduction ratio can be reduced. Therefore, when the brushless DC motor 100 according to the present invention is used as the driving source of the optical element driving device 60 of the imaging device as described above, it is possible to achieve noise reduction during driving and improvement of stopping accuracy. The lens can be moved quickly and accurately without generating noise when performing focusing or zooming.

以上説明した本実施の形態の光学素子駆動装置６０及び撮像装置は、本件発明の一態様であり、本件発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能であるのはもちろんである。   The optical element driving device 60 and the imaging device of the present embodiment described above are one aspect of the present invention, and of course can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.

本件発明に係るブラシレス直流モータは、ロータと、ステータのコイル巻線領域とをロータの回転軸方向において上下に配置するため、ロータ径を大きくした場合であっても、コイル巻線領域を大きく確保することができ、モータの外径及び減速比を大きくすることなく、従来に比してブラシレス直流モータの高出力化を図ることができる。従って、各種の部品が高密度に狭小スペースに搭載される各種小型電子機器の駆動源として好適に用いることができる。   In the brushless DC motor according to the present invention, since the rotor and the coil winding region of the stator are arranged vertically in the rotation axis direction of the rotor, a large coil winding region is ensured even when the rotor diameter is increased. Therefore, the brushless DC motor can have a higher output than the conventional one without increasing the outer diameter and the reduction ratio of the motor. Therefore, it can be suitably used as a drive source for various small electronic devices in which various components are mounted in a narrow space with high density.

１０・・・ロータ
１１・・・回転軸
１３・・・磁極
２０・・・ステータ
２１・・・コイル巻線領域
２２・・・円環状部
２３・・・突条鉄心部
２４・・・コイル巻線体
５０・・・位置検出センサ
６０・・・光学素子駆動装置
１００・・ブラシレス直流モータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Rotor 11 ... Rotating shaft 13 ... Magnetic pole 20 ... Stator 21 ... Coil winding area 22 ... Annular part 23 ... Projection iron core part 24 ... Coil winding Linear body 50... Position detection sensor 60... Optical element driving device 100 .. Brushless DC motor

Claims (7)

外周部に、周方向に複数の磁極を有するロータと、
当該ロータの回転軸方向に対して垂直な面を有する円環状部と、当該円環状部の外周部に立設され、その先端部がロータ側に延在する当該回転軸と平行な複数の突条鉄心部と、各突条鉄心部に巻回されるコイル巻線体とを有するステータと、
を備え、
ロータとステータのコイル巻線領域とが回転軸方向において上下に配置され、各突条鉄心部の先端部を介してコイルから発生する磁力線をロータの外周面に作用させること、
を特徴とするブラシレス直流モータ。 A rotor having a plurality of magnetic poles in the circumferential direction on the outer peripheral portion;
An annular portion having a surface perpendicular to the rotation axis direction of the rotor, and a plurality of protrusions that are erected on the outer peripheral portion of the annular portion and whose tip end extends parallel to the rotation shaft and extends to the rotor side. A stator having a strip iron core and a coil winding body wound around each rib core;
With
The rotor and the coil winding region of the stator are arranged vertically in the direction of the rotation axis, and the lines of magnetic force generated from the coils via the tips of the protruding iron cores act on the outer peripheral surface of the rotor;
Brushless DC motor characterized by 前記突条鉄心部の数が３×ｍ（但し、ｍは２以上の整数）、ロータの外周面に設けられる磁極数は、２×ｎ（但し、ｎは４以上の整数）、突条鉄心部の数と磁極数との最小公倍数が２４以上の三相ブラシレス直流モータである請求項１に記載のブラシレス直流モータ。   The number of the protruding cores is 3 × m (where m is an integer of 2 or more), the number of magnetic poles provided on the outer peripheral surface of the rotor is 2 × n (where n is an integer of 4 or more), and the protruding cores 2. The brushless DC motor according to claim 1, wherein the least common multiple of the number of parts and the number of magnetic poles is a three-phase brushless DC motor having 24 or more. 前記突状鉄心部の数が９（ｍ＝３）、磁極数は８（ｎ＝４）又は１６（ｎ＝８）である請求項１又は請求項２に記載のブラシレス直流モータ。   3. The brushless DC motor according to claim 1, wherein the number of the protruding iron core portions is 9 (m = 3) and the number of magnetic poles is 8 (n = 4) or 16 (n = 8). 前記ステータは、前記円環状部の外周部に前記突条鉄心部が放射状に設けられた平板状部材を用い、当該突条鉄心部を当該円環状部に対して略垂直に折り曲げることにより形成されたものである請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のブラシレス直流モータ。   The stator is formed by using a flat plate-like member in which the protruding iron cores are provided radially on the outer periphery of the annular part, and bending the protruding iron cores substantially perpendicularly to the annular part. The brushless DC motor according to any one of claims 1 to 3, wherein 前記ステータは、前記円環状部の外周部に放射状に前記突条鉄心部が設けられた状態で、各突条鉄心部にコイルの巻線が巻回され、その後、当該突条鉄心部を当該円環状部に対して略垂直に折り曲げられたものである請求項４に記載のブラシレス直流モータ。   In the stator, the windings of the coils are wound around each of the protruding cores in a state in which the protruding cores are radially provided on the outer periphery of the annular portion, and then the protruding cores are connected to the stator. The brushless DC motor according to claim 4, wherein the brushless DC motor is bent substantially perpendicularly to the annular portion. 光学素子を光軸方向に移動させる駆動源として請求項１〜請求項５のいずれかに記載のブラシレス直流モータを備えることを特徴とする光学素子駆動装置。   An optical element driving apparatus comprising the brushless DC motor according to claim 1 as a driving source for moving the optical element in the optical axis direction. 請求項６に記載の光学素子駆動装置を用いて、撮像用のレンズを光軸方向に移動させることを特徴とする撮像装置。   An image pickup apparatus that moves an imaging lens in an optical axis direction using the optical element driving apparatus according to claim 6.
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