JP3153341B2

JP3153341B2 - ステップモータおよび該ステップモータを用いたカメラ

Info

Publication number: JP3153341B2
Application number: JP16374092A
Authority: JP
Inventors: 力青島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-05-29
Filing date: 1992-05-29
Publication date: 2001-04-09
Anticipated expiration: 2016-04-09
Also published as: JPH05336729A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ステップモータおよび
該ステップモータを用いたカメラに関し、特に、ステッ
プモータの構造の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ステップモータによってカメ
ラのシャッタ羽根または撮影レンズ等を駆動するものは
良く知られている（例えば、実開昭６３−１１３１２７
号参照）。この公開公報の考案では、図２８に示すよう
に、ステップモータは、円周方向に分割され半径方向に
着磁されたロータ２と、ロータ２の外周にロータ２と対
向して配置された複数の磁極を持つ複数のステータ３、
４と、ステータ３、４の一部にステータを励磁するよう
に配置されたコイル５、６とから成り、ステップモータ
全体は、カメラのレンズ鏡筒内に配置し易いように、鏡
筒地板１上にほぼ円弧状に配置されている。

【０００３】詳細には、ロータ２は、箇所２ａで鏡筒地
板１に回転可能に取付けられており、図２８に示すよう
に、円周方向に４分割され、Ｓ極、Ｎ極が交互に着磁さ
れている。ステータ３、４は、ロータの外周に対向する
ように磁極３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂが形成されている。
そして、ステータモータは、コイルの通電を切り換える
ことによってロータをいずれかの方向に回転させ、この
ロータの回転をシャッタ羽根（図示せず）または撮影レ
ンズ（図示せず）の駆動に用いている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
では、ステータ３、４のそれぞれの磁極３ａ、３ｂ、４
ａ、４ｂは、図２８に示すように、平面的に配置しなか
ればならないため、ステータの幅ｌの寸法を短くするに
は限度があり、このため、鏡筒の直径Ｄを小さくするの
に限界があった。

【０００５】また、別の観点から従来例を見ると、以下
に説明するような要請がある。例えば、特に、ステップ
モータを用いて撮影レンズを駆動する場合、露出動作中
は、撮影レンズを停止させておかなければならない。一
般にロータの着磁部とステップとの間に発生するコギン
グトルクによりロータを所定の回転位置に停止させてお
く方法を用いる。しかしながら、コギングトルクにより
安定的に保持されるロータの回転位置は、図２８および
図２９に示す位置、即ち９０°ごとに回転したときにと
る位置の４か所しかない（図２８はそのうちの１８０°
異なった２つの状態を示し、図２９もそのうちの１８０
°異なった２つの状態を示す）。このステップモータは
コイル５、６の通電により、図３０及び図３１に示すよ
うな９０°ごとに回転した４か所の位置にもロータを割
り出すことができる。しかしコイルへの通電を絶つと、
この状態ではコギングトルクは非常に小さいためにロー
タ２は安定に保持されない状態となる。このため、例え
ば、図３０及び図３１に示す位置を撮影レンズの繰出し
停止位置としても用いるためには、コイルの通電を保
ち、それにより発生する電磁力により図３０および図３
１に示す位置にロータを保持する必要があった。

【０００６】一方、カメラ操作において露出制御を行う
際には、露出制御機構（図示せず）を駆動させるアクチ
ュエータにも通電を行う必要がある。カメラにおいて使
用している電源が電池であることを考えると、露出動作
中は撮影レンズの繰出しを行うアクチュエータへの通
電、即ち、コイル５、６への通電は行わないようにする
ことが望ましい。

【０００７】したがって、本発明の第１の目的は、カメ
ラの鏡筒の直径を小さくできる構造のステップモータを
提供することにある。

【０００８】本発明の第２の目的は、カメラの鏡筒の直
径を小さくできると共に、駆動トルクの発生の低下を防
止できる構造のステップモータを提供することにある。

【０００９】本発明の第３の目的は、カメラにおいて露
出動作中でも撮影レンズの繰出し用に通電を行うことな
く撮影レンズの繰出し動作に利用できる構造のステップ
モータを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前述の第１の目的を達成
するために、本発明は、半径方向に着磁された永久磁石
から成る円筒形状のロータと、該ロータの外周に対向し
て配置された複数の磁極部を持つ第1及び第2のステータ
と、第1及び第2のステータの各々を励磁するように配置
されたコイルとを有するステップモータにおいて、前記
ロータはその軸方向に2つの着磁層が形成されており、
各着磁層は少なくとも2つの着磁部を有し、隣合った各
着磁層の磁極部は反対極性に着磁されており、前記第1
及び第2のステータの各々の複数の磁極部は前記ロータ
の軸方向に異なる着磁層の着磁部に対向するように配置
され、前記第1及び第2のステータは前記コイルによって
ステータ毎に励磁され前記第１及び第2のステータの前
記コイルの通電を順に切り換えることにより前記ロータ
を駆動することを特教とするステップモータを採用する
ものである。

【００１１】また、他の構成として、本発明は、半径方
向に着磁された永久磁石から成る円筒形状のロータと、
該ロータの外周に対向して配置された複数の磁極部を持
つ第1及び第2のステータと、第1及び第2のステータの各
々を励磁するように配置されたコイルとを有するステッ
プモータにおいて、前記ロータは互いに軸方向に対向し
て配置された2つのロータ部材を有し、各ロータ部材は
その軸方向に2つの着磁層が形成されており、各着磁層
は少なくとも2つの着磁部を有し、隣合った各着磁層の
磁極部は反対極性に着磁されており、前記第1及び第2の
ステータの各々の複数の磁極部は前記ロータの軸方向に
異なる着磁層の着磁部に対向するように配置され、前記
第1及び第2のステータは前記コイルによってステータ毎
に励磁され、前記第1及び第2のステータの前記コイルの
通電を順に切り換えることにより前記ロータを駆動する
ことを特徴とするステップモータを採用するものであ
る。

【００１２】また、第２の目的を達成するために、本発
明は、前述の構成に加えて、前記２つのロータ部材の間
に透磁性材料を介在させたことを特徴とするステップモ
ータを採用するものである。

【００１３】また、第３の目的を達成するために、本発
明は、前述の最初の構成に加えて、透磁性材料から成る
ヨークを備え、該ヨークを前記ステータに対しロータの
軸方向に併置し、該ヨークの端部が前記ロータの軸方向
に異なる着磁層の着磁部に対向するようにヨークが前記
ステータとは異なった位置でロータに対して配置されて
いることを特徴とするステップモータを採用するもので
ある。

【００１４】さらにまた、本発明は、半径方向に着磁さ
れた永久磁石から成る円筒形状のロータと、該ロータの
外周に対向して配置された複数の磁極部を持つ第1及び
第2のステータと、第1及び第2のステータの各々を励磁
するように配置されたコイルとを有するステップモータ
において、前記第1及び第2のステータに対してロータの
軸方向に併置した透磁性材料から成る2つのヨークを備
え、前記ロータは互いに軸方向に対向して配置された第
1及び第2ロータ部材を有し、第1ロータ部材の磁極部に
対して第1及び第2のステータの磁極部が対向して配置さ
れており、第2ロータ部材の着磁部には前記第1及び第2
のステータの上方に配置した2つのヨークの端部が対向
して配置されており、前記第1及び第2ロータ部材の着磁
部の極性が或るずれ角だけ互いにずれていることによ
り、第1ロータ部材が第1及び第2のステータとの関係で
受けるコギングトルクと第2ロータ部材が2つのヨークと
の関係で受けるコギングトルクとの合成力を小さくする
ことを特徴とするステップモータ、または半径方向に着
磁された象久破石から成る円筒形状のロータと、該ロー
タの外周に対向して配置された複数の磁極部を持つ第1
及び第2のステータと、第1及び第2のステータの各々を
励磁するように配置されたコイルとを有するステップモ
ータにおいて、前記ロータは軸方向に2つの着磁層が形
成されており、各着磁層は少なくとも2つの着磁部を有
し、前記第1及び第2のステータの各々の複数の磁極部は
前記ロータの軸方向に異なる着磁層の着磁部に対向する
ように配置され、前記第1及び第2のステータに隣接して
透磁性材料から成る2つのヨークを備え、2つのヨークの
各々の複数の磁極部は前記ロータの軸方向に異なる着磁
層の着磁部に対向するように配置され、前記第1及び第2
のステータと前記2つのヨークが平面的に或るずれ角だ
けずれていることにより、第1ロータ部材が第1及び第2
のステータとの関係で受けるコギングトルクと第2ロー
タ部材が2つのヨークとの関係で受けるコギングトルク
との合成力を小さくすることを特徴とするステップモー
タを採用するものである。

【００１５】

【実施例】次に、図面を参照して本発明の好ましい実施
例を説明する。

【００１６】（第１実施例）図１から図９は本発明のス
テータモータの第１実施例を示す。図１において、ロー
タ７は、箇所７ａを回転中心として回転可能に鏡筒地板
１に取付けられており、半径方向に着磁されており、こ
の実施例では、円周方向を２分割するように着磁されて
いる。さらにロータ７には軸方向に２層に分かれて着磁
層がある。各着磁部は、円周方向に隣合う部分、例えば
７ａと７ｂは互いに反対極性に着磁されており、また、
上下の層に関しても隣合う部分、例えば７ａと７ｃは互
いに反対極性に着磁されている。即ち、例えば、７ａ部
はＳ極に、７ｂ部はＮ極に、７ｃ部はＮ極に、７ｄ部は
Ｓ極に着磁されている。

【００１７】第１ステータ８は、磁極部８ａ、８ｂを持
ち、これらの磁極部８ａ、８ｂがロータ７に隣接するよ
うに鏡筒地板１に固定されており、第２ステータ９は磁
極部９ａ、９ｂを持ち、これらの磁極部９ａ、９ｂがロ
ータ７に隣接するようにかつ第１ステータ８とは反対側
位置で鏡筒地板１に固定されている。

【００１８】第１ステータ８および第２ステータ９は、
従来例とは異なり、それらの磁極部８ａ、８ｂと９ａ、
９ｂがロータ７の軸方向にそれぞれ重なるように構成さ
れている。そして、第１ステータの磁極部８ａと第２ス
テータの磁極部９ａは、ロータ７の上側の着磁部７ａ、
７ｂを含む円筒部に対向するようになっており、また第
１ステータの磁極部８ｂと第２ステータの磁極部９ｂは
ロータ７の下側の着磁部７ｃ、７ｄを含む円筒部に対向
するようになっている。

【００１９】このように、第１ステータ８の磁極部８
ａ、８ｂと第２ステータ９の磁極部９ａ、９ｂはロータ
の軸方向に重ねて構成してあるので、ステータモータが
必要とする鏡筒地板の半径方向（矢印Ａ方向）の寸法は
小さくてすみ、カメラの鏡筒部をコンパクトなものとす
ることができる。

【００２０】次に、この実施例の動作を説明する。今ロ
ータ７の初期位置が図１に示す位置にあるとすると、最
初に第１ステータ８の磁極部８ａをＮ極に、磁極部８ｂ
をＳ極に、第２ステータ９の磁極部９ａをＳ極に、磁極
部９ｂをＮ極になるようにコイル５、６に通電する。図
２および図３は、それぞれ、このときの下側のロータと
ステータの状態と、上側のロータとステータの状態を示
す。この状態では、ロータと各着磁部と該着磁部と対向
する各ステータの各磁極部の極性はそれぞれ反対極性で
あり、ロータは静止した安定状態にある。なお、仮に通
電前にロータが他の位置にあった場合には、通電後は図
２、図３に示す状態になる。

【００２１】この状態から、第１ステータ８の磁極部８
ａをＳ極に、磁極部８ｂをＮ極になるようにコイル５へ
の通電を切り換えると、Ｓ極に着磁した磁極部８ａにロ
ータの着磁部７ａが反発し、着磁部７ｂが吸引され、こ
れと同時に、Ｎ極に着磁された磁極部８ｂにロータの着
磁部７ｃが反発し、着磁部７ｄが吸引され、この結果ロ
ータ７は反時計方向に９０°回転し、図４、図５に示す
ような位置にくる。

【００２２】図４、図５の状態から、第２ステータ９の
磁極部９ａをＮ極に、磁極部９ｂをＳ極になるようにコ
イル６への通電方向を切り換えると、Ｎ極に着磁された
磁極部９ａにロータの着磁部７ｂが反発し、７ａが吸引
され、これと同時にＳ極に着磁された磁極部９ｂにロー
タの着磁部７ｄが反発し、着磁部７ｃが吸引される。こ
の結果、ロータ７は反時計方向にさらに９０°回転し、
図６、図７に示す位置にくる。

【００２３】図６、図７に示す状態から、第１ステータ
の磁極部８ａをＮ極に、磁極部８ｂをＳ極になるように
コイル５への通電を切り換えると、Ｎ極に着磁された磁
極部８ａにロータの着磁部７ｂが反発し、着磁部７ａが
吸引され、これと同時に、Ｓ極に着磁された着磁部８ｂ
に磁極部７ｄが反発し、磁極部７ｃが吸引される。この
結果、ロータは反時計方向にさらに９０°回転し、図
８、図９に示す位置にくる。

【００２４】図８、図９の状態から、第２ステータ９の
磁極部９ａをＳ極に、磁極部９ｂをＮ極になるようにコ
イルへの通電を切り換えると、Ｓ極に着磁された磁極部
９ａにロータの着磁部７ａが反発し、着磁部７ｂが吸引
され、これと同時に、Ｎ極に着磁された着磁部９ｂに磁
極部７ｃが反発し、磁極部７ｄが吸引される。この結
果、ロータは反時計方向にさらに９０°回転し、図２、
図３に示す位置に再びくることになる。

【００２５】このようにして、ロータ７は反時計方向に
一回転したことになる。また、ロータ７を時計方向に回
転させるには、前述と同様な要領で、コイル５、６の通
電方向を順次切り換えていけばよい。

【００２６】即ち、図２、図３の状態から、コイル６の
通電方向を切り換えて、第２ステータ９の磁極部９ａを
Ｎ極に、磁極部９ｂをＳ極にすると、ロータ７は、９０
°時計方向に回転して図８、図９に示すような位置にく
る。さらに、コイル５の通電方向を切り換えて、第１ス
テータ８の磁極部８ａをＳ極に、磁極部８ｂをＮ極にす
ると、ロータ７は図８、図９の位置から図６、図７に示
す位置にさらに９０°時計方向に回転する。さらにこの
状態から、コイル６の通電方向を切り換えて第２ステー
タ９の磁極部９ａをＳ極に、磁極部９ｂをＮ極にする
と、ロータ７は図６、図７の位置から図４、図５の位置
にさらに９０°時計方向に回転する。さらにこの状態か
ら、コイル５の通電方向を切り換えて第１ステータ８の
磁極部８ａをＮ極に、磁極部８ｂをＳ極にすると、ロー
タ７はさらに９０°時計方向に回転し再び元の位置であ
る図２、図３の位置にくる。

【００２７】この実施例はロータを円周方向に２分割し
て、即ち１８０°づつＳ極とＮ極の着磁を行ったものを
用いたが、４分割、８分割したものに対しても適用で
き、分割する数は本発明においては限定されない。

【００２８】（第２実施例）図１０から図１５は本発明
のステータモータの第２実施例を示す。図１０におい
て、第１および第２ロータ部材１０、１１は軸１２の両
端に固定されて一体に回転するように構成されている。
このロータが第１実施例と同様にシャッタの開閉や撮影
レンズの駆動を行うものである。

【００２９】第１ロータ部材１０は、永久磁石から成
り、上下２つの着磁層を持ち、各着磁層には２つの着磁
部がある。したがって、第１ロータ部材は、４つの着磁
部を持つ。これらの着磁部のうち、着磁部１０ａはＳ極
に、着磁部１０ｂはＮ極に、着磁部１０ｃはＮ極に、着
磁部１０ｄはＳ極にそれぞれ着磁されている。また第２
ロータ１１はやはり永久磁石から成り、上下２つの着磁
層を持ち、各着磁層には２つの着磁部がある。したがっ
て、第２ロータ部材は、第１ロータ部材と同様に４つの
着磁部を持つ。これらの着磁部のうち、着磁部１１ａは
Ｓ極に、着磁部１１ｂはＮ極に、着磁部１１ｃはＮ極
に、着磁部１１ｄはＳ極にそれぞれ着磁されている。

【００３０】この実施例では、第１ロータ部材の着磁部
１０ａと１０ｂ、１０ｃと１０ｄ、第２ロータ部材の着
磁部１１ａと１１ｂ、１１ｃと１１ｄは、図１０に示す
ように、それぞれ円周方向に１８０°づつ分割されてい
る。そして、第１ロータ部材の着磁部１０ａと１０ｃ
は、回転方向の位相が一致しており、即ち、軸方向で整
列しており、このため当然第１ロータ部材の着磁部１０
ｂと１０ｄは、回転方向の位相が一致している。また、
第２ロータ部材の着磁部１１ａと１１ｃは、回転方向の
位相が一致しており、着磁部１１ｂと１１ｄは、回転方
向の位相も一致している。

【００３１】しかし、第１ロータ部材１０と第２ロータ
部材１１とでは、着磁されている回転方向の位相が異な
る。即ち、第１ロータ部材の着磁部間の境界線１０ｅと
第２ロータ部材の着磁部間の境界線１１ｅは或る角度、
例えばα（図１１参照）だけずれているように構成され
ている。

【００３２】第１ステータ８の２つの磁極部は第１ロー
タ部材１０に対向するように、また第２ステータ９の２
つの磁極部は第２ロータ１１に対向するように鏡筒地板
１（図１１参照）に配置されている。そして、各ステー
タは、各ステータの２つの磁極部の中心が第１、第２ロ
ータ部材の回転中心を通る鏡筒地板１の同心円上にある
半径Ｒ（図１１参照）上の位置にある。そして、各ステ
ータの２つの磁極部が各ロータ部材に対向する２つの位
置がロータの中心となす角度β（図１２参照）は、ロー
タ部材に着磁した分割数をｎとすると、１８０°／ｎ程
度がよい。この実施例では、Ｓ極とＮ極による着磁でロ
ータの円周方向に２分割されているので、この実施例で
は、β＝９０°となる。

【００３３】そして、第１ロータ部材１０と第２ロータ
部材１１の着磁の位相差であるαは、α＝１８０°−１
８０°／ｎであるのが好ましいので、この実施例では、
ｎ＝２であるから、α＝９０°となるように構成されて
いる。

【００３４】図１０における各磁極部８ａ、８ｂ、９
ａ、９ｂと第１ロータ部材および第２ロータ部材１１と
の配置関係を容易に理解できるように、図１２、図１
３、図１４、１５に平面図で示してある。即ち、図１２
は、第２ロータ部材１１と第２ステータの磁極部９ａと
の関係を示し、図１３は、第２ロータ部材１１と第２ス
テータの磁極部９ｂとの関係を示し、図１４は、第１ロ
ータ部材１０と第１ステータの磁極部８ａとの関係を示
し、図１５は、第１ロータ部材１０と第１ステータの磁
極部８ｂとの関係を示す。

【００３５】この第２実施例におけるロータを駆動する
ための動作は、第１実施例の動作と同様に、コイル５、
６への通電を切り換えることによって行うことができ
る。したがって、詳細な説明は省略する。

【００３６】この第２実施例では、ステータの磁極部は
鏡筒地板１の半径方向に関してロータよりも外側または
内側に出っ張る必要がなく、前述の寸法Ａをさらに小さ
くできる。

【００３７】（第３実施例）この第３実施例は、第１実
施例において鏡筒地板の半径方向の寸法を小さくするた
めに行ったステップモータの構成上の変更に基づいて生
じた欠点（駆動トルクの発生の低下）を、前記寸法を小
さく維持しながら、改善することに向けたものである。
即ち、第１実施例のステップモータの構造では（図１参
照）、ステップモータのロータの着磁方向は、半径方向
であるので、ロータ７内の磁束のほとんどは、着磁部７
ａから着磁部７ｂに、また着磁部７ｄから着磁部７ｃに
向かう。この結果、磁気回路としては、ステータ８の磁
極部８ａ→ロータ７の着磁部７ａ→着磁部７ｂ→ステー
タ９の磁極部９ａ→磁極部９ｂ→ロータ７の着磁部７ｄ
→着磁部７ｃ→ステータ８の磁極部８ｂ→（磁極部８
ａ）という経路でつながる磁気回路になる。この磁気回
路では、図２８で示した従来例のステップモータと同等
の駆動トルクが発生しないという欠点がある。この欠点
を解消して図２８に示した従来例のステップモータと等
価な磁気回路を持つには、ロータ７内の磁束は着磁部７
ａから着磁部７ｃに、また着磁部７ｄから着磁部７ｂに
も向かう必要がある。

【００３８】図１６、図１７は、それぞれ、前述の欠点
を解消した第３実施例の斜視図および断面図である。図
１６、図１７において、ロータ部材は、詳細には後述す
るが、ロータ軸２４によって互いに固定された第１ロー
タ部材２１と第２ロータ部材２２とから成る。第１ロー
タ部材２１は永久磁石から成り、その面２１ａはＳ極
に、面２１ａと反対側の面２１ｂはＮ極になるように着
磁されている。第２ロータ部材２２は永久磁石から成
り、その面２２ａはＮ極に、面２２ａと反対側の面２２
ｂはＳ極になるように着磁されている。面２１ａの下方
に面２２ａが位置し、面２１ｂの下方に面２２ｂが位置
するように、即ち、上下方向では着磁の極性が反対とな
るように、第１ロータ部材２１と第２ロータ部材２２は
ロータ軸２４によって固定されている。

【００３９】非磁性材料から作られた非磁性円盤２３が
第１ロータ部材２１と第２ロータ部材２２の間に挟まれ
て配置されている。ロータ軸２４は、地板２５と地板２
６にその両端部２４ｂ、２４ｃで回転自在に取付けられ
ており、その軸本体２４ａには、第１ロータ部材２１、
非磁性円盤２３、第２ロータ部材２２が同心的に固定さ
れている。そして、このロータ軸２４の軸本体２４ａは
少なくともパーマロイや電磁軟鉄等の透磁率の高い材料
から成り、第１ロータ部材２１と第２ロータ部材２２の
内部で磁束が行き来しやすくしている。また、ロータ軸
２４にはギヤ部２４ｄが設けられており、このギヤ部２
４ｄは鏡筒繰出し機構（図示せず）やシャッタ駆動機構
（図示せず）等と係合しており、これらを駆動するよう
になっている。そして、第１ロータ部材２１、非磁性円
盤２３、第２ロータ部材２２でロータを構成している。

【００４０】第１ステータ１０８の磁極部１０８ａは第
１ロータ部材２１に対してわずかな隙間を持って対向
し、磁極部１０８ｂは第２ロータ部材２２に対してわず
かな隙間を持って対向するように構成されている。同様
に、第２ステータ１０９の磁極部１０９ａは第１ロータ
部材２１に対してわずかな隙間を持って対向し、磁極部
１０９ｂは第２ロータ部材２２に対してわずかな隙間を
持って対向するように構成されている。

【００４１】ロータ軸２４の軸本体２４ａにより、第１
ロータ部材２１および第２ロータ部材２２の内径部に向
かう磁束は、必要に応じて、即ち、第１ステータ１０８
や第２ステータ１０９により構成される外部の磁気回路
の状態に応じて、第１ロータ部材および第２ロータ部材
の内径部間を通ることができる。

【００４２】このような構成により、第１ロータ部材２
１および第２ロータ部材２２を異方性磁石で構成しても
等方性磁石で構成しても、従来例のステップモータの持
つ磁気回路と等価な磁気回路を得ることができる。

【００４３】（第４実施例）図１８は本発明のステップ
モータの第４実施例におけるロータ軸の断面図である。
この図１８から明らかなように、この第４実施例では第
１ロータ部材２１と第２ロータ部材２２の間に隙間を持
たせてある。これにより、第１ロータ部材の下面と第２
ロータ部材の上面との間で磁束が通ることが防止され
る。

【００４４】（第５実施例）この第５実施例は、例え
ば、カメラにおいて露出動作中でも撮影レンズの繰出し
用に通電を行うことなく撮影レンズの繰出し動作に利用
できるようなステップモータの構造に向けられたもので
ある。なお、後述する第６実施例および第７実施例も第
５実施例と同様に意図されたものである。

【００４５】図１９から図２３は本発明のステップモー
タの第５実施例を示す。図１９において、ロータは、ロ
ータ軸で互いに固定された第１ロータ部材２０１と第２
ロータ部材２０２から成り、地板（図示せず）に回転可
能に取付けられている。第１ロータ部材２０１は円周方
向に４分割されて、Ｓ極、Ｎ極が交互に着磁され、着磁
方向は半径方向である。同様に、第２ロータ部材２０２
は円周方向に４分割されて、Ｓ極、Ｎ極が交互に着磁さ
れ、着磁方向は半径方向である。第１ステータ２０３、
第２ステータ２０４は、これらの磁極部２０３ａ、２０
３ｂ、２０４ａ、２０４ｂ（図２０参照）が第１ロータ
２０１の外周の着磁部に対向する配置されている。コイ
ル２０５、２０６はステータを励磁するように配置され
ている。また、ヨーク２０７、２０８は、それらの端部
２０７ａ、２０７ｂ、２０８ａ、２０８ｂ（図２１参
照）が第２ロータ部材２０２に対向するように配置され
ている。ステータ２０３、２０４とヨーク２０７、２０
８は透磁性材料から成り、ヨーク２０７の端部２０７ａ
はステータ２０３の磁極部２０３ａとほぼ同一の形状で
あり、同様に、端部２０７ｂと磁極部２０３ｂと、端部
２０８ａと磁極部２０４ａと、端部２０８ｂと磁極部２
０４ｂとはほぼ同一形状である。

【００４６】図２０は、第１ロータ部材２０１とステー
タ２０３、２０４の関係を示す平面図であり、また図２
１は第２ロータ部材２０２とヨーク２０７、２０８の関
係を示す平面図である。図２０および図２１を同時に見
るとわかるように、ヨーク２０７、２０８の端部２０７
ａ、２０７ｂ、２０８ａ、２０８ｂと第２ロータ部材２
０２の着磁部の極性との関係は、ステータ２０３、２０
４の磁極部２０３ａ、２０３ｂ、２０４ａ、２０４ｂと
第１ロータ部材２０１の着磁部の極性との関係と比べて
４５°ずれた関係となっている。即ち、この実施例で
は、ステータ２０３、２０４の磁極部２０３ａ、２０３
ｂ、２０４ａ、２０４ｂとヨーク２０７、２０８の端部
２０７ａ、２０７ｂ、２０８ａ、２０８ｂはそれぞれ平
面的には同一位置にあるので、第２ロータ部材２０２の
着磁部は第１ロータ部材２０１の着磁部に対して４５°
ずれるように配置されている。

【００４７】このずれ角は、第１ロータ部材及び第２ロ
ータ部材の着磁部の分割数が８の場合には、２２．５°
であり、ずれ角αの一般式は、分割数をｎとすると、α
＝１／２・３６０°／ｎで表すことができる。

【００４８】図２２は、コギングトルクの特性図であ
る。図中、縦軸は、発生するコギングトルクを表し、＋
側は回転を戻そうとする方向に作用する力であり、−側
は回転を進める方向に作用する力である。横軸はロータ
（第１ロータ部材）の回転角度である。なお、０°のと
き、第１ロータ部材は図２０の状態にある。また、第１
ロータ部材２０１がステータ２０３、２０４との関係か
ら受けるコギングトルクを図２２中にａで示す。

【００４９】この図２２から、ロータが図２０から４５
°回転した位置の近傍ではコギングトルクが小さく、即
ち、０°または９０°の回転位置へ進むために必要なト
ルクｔ₁が小さく衝撃等により容易に０°または９０°
の位置に動いてしまうことがわかる。また、第２ロータ
部材２０２がヨーク２０７、２０８との関係で受けるコ
ギングトルクを図２２中にｂで示す。このトルクはａに
対して４５°位相がずれている。

【００５０】第１ロータ部材２０１と第２ロータ部材２
０２とを一体的に回転するように構成したので、全体の
ロータが受けるコギングトルクはａとｂの力の合成力と
なる。この合成力を図中ｃで示す。ｃは４５°回転した
位置では０°の位置に戻るまたは９０°の位置に進むた
めに必要なトルクはｔ₂となり、これは前述のｔ₁に比
べて大きい。したがって、４５°の位置においては安定
的にロータが保持されるといえる。また第１ロータ部材
２０１が０°の位置または９０°の位置にある場合、即
ち、図１９で示す位置または図１９から９０°回転した
位置にある場合に、４５°回転した位置に回転するため
に打ち勝つべきコギングトルクは、図２２に示すよう
に、従来例では、ｔ₃であったのに対して、この実施例
ではｔ₂（ｔ₃＞ｔ₂）である。この実施例のステータ
モータが発生する駆動力は、コイル２０５、２０６への
通電を行って発生する電磁力からコギングトルクを引い
たものであるから、最大のコギングトルクが小さくな
る。即ち、ｔ₃からｔ₂になると、ステータモータが発
生する駆動力は大きくなる利点がある。

【００５１】この実施例では、第１ロータ部材と第２ロ
ータ部材の２つのロータ部材があり、ヨーク２０７、２
０８はステータ２０３、２０４が対向するロータ部材と
別のロータ部材に対向するようにしたので、ヨーク２０
７、２０８とステータ２０３、２０４は互いに干渉しな
い位置に配置できる。

【００５２】図２３は、この実施例の断面図である。図
２３に示すように、ヨーク２０７、２０８はコイル２０
５、２０６に干渉しないように、ロータ部材の中心位置
からＬ₁、Ｌ₂の距離内にあるため、ヨーク２０７、２
０８をコイル２０５、２０６の厚みＡ₁内に配置するこ
とができ、このステップモータ全体の厚みが従来のもの
と比べて厚くなるものではない。

【００５３】（第６実施例）図２４、図２５は、ぞれぞ
れ、第６実施例の斜視図および平面図である。これらの
図において、ロータ２０９は円周方向に４分割されて、
Ｓ極、Ｎ極が交互に着磁されている。着磁方向は半径方
向である。ロータ２０９の着磁部の下側部分にはステー
タ２０３、２０４が対向しており、上側部分にはヨーク
２０２、２０８が対向している。ヨーク２０７、２０８
は、図２５に示すように、ステータ２０３、２０４がロ
ータに対向する位置に対してα、即ち４５°ずれたロー
タの着磁部の位置に対向するように配置されている。こ
のような構成により、前記の第５実施例と同様な効果が
得られる。

【００５４】（第７実施例）この第７実施例は、第１実
施例を、第５実施例または第６実施例と同様な観点から
さらに改良したステップモータの構造に向けられてもの
である。第１実施例のステップモータにおいては、図
２、図３、図６、図８に示すロータの位置では、コギン
グトルクが強くすぎて、コイル５、６に通電しても十分
な駆動力が得られず、また図４、図５、図８、図９に示
すロータの位置では、十分なコギングトルクが発生せ
ず、コイルに通電しない状態では、この図に示す位置で
はロータは安定に保持されない。この場合でも、それぞ
れのステータに対してロータの着磁ピッチの半分の角度
ずらした位置にヨークを配置することで、第５実施例お
よび第６実施例と同様な効果が得られる。即ち、図２、
図３、図６、図８に示すロータの位置でのコギングトル
クを減少させ、図４、図５、図８、図９に示すロータの
位置でのコギングトルクを増大させ、大きな駆動力を発
生し、４か所でロータが安定的に保持されるステップモ
ータを得るものである。

【００５５】図２６は第７実施例のステップモータの斜
視図である。第１ヨーク３１０は地板３０１に固定され
ている。この第１ヨーク３１０は第ステータ３０８の磁
極部３０８ａ、３０８ｂに対してロータ３０７を中心に
９０°ずれた位置に端部３１０ａ、３１０ｂを持ってい
る。第２ヨーク３１１は地板３０１に固定されている。
この第２ヨーク３１１は、第２ステータ３０９の磁極部
３０９ａ、３０９ｂに対してロータ３０７を中心に９０
°ずれた位置に端部３１１ａ、３１１ｂを持っている。
なお、図２７は第７実施例の平面図である。

【００５６】このように構成すると、第５実施例と同様
な理由により、ロータの４５°回転ごとに同じ大きさの
コギングトルクが発生し、４５°ごとに安定してロータ
を保持できる。また、コギングトルクのうち最大のもの
は小さくなるので、コイルへの通電により大きな駆動力
が得られる。また、第１ヨーク３１０および第２ヨーク
３１１は、平面上でコイル３０５とロータ３０７の間お
よびコイル３０６とロータ３０７の間に配置できるの
で、図２７で示すようにＡ方向（半径方向）の寸法は大
きくならない。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ロータにその軸方向に複数の着磁部を形成し、ステータ
の磁極部をロータの着磁部に対向するようにロータの軸
方向に重ねるように配置することによってステップモー
タの平面的な寸法を小さくすることができる。

【００５８】本発明はさらに２つのロータ部材の間の中
心部に透磁性材料のヨーク、即ちロータ軸を介在させた
ことにより、ステップモータの平面的な寸法を小さくす
ることができると共に、駆動トルクの発生の低下を防止
できる。

【００５９】また、前述の効果に加えて、本発明によれ
ば、ロータを２つのロータ部材に分け、またはロータを
２つの着磁部にわけ、ステータに対して着磁ピッチの半
分の角度だけ円周方向にずれた位置にヨークをステータ
と干渉しないように配置することによりコンパクト性を
損なうことなく、以下の効果も達成できる。

【００６０】ロータの各停止位置で適度なコギングトル
クを発生させ、コイルへの通電を絶ってもロータを安定
的に保持でき、またコイルへの通電を行えば大きな駆動
力が得られる。

【００６１】さらに、従来は、安定位置からスタートす
る加速パターンと不安定位置からスタートする加速パタ
ーンとを異なったものにしていたが、本発明において
は、駆動トルク（通電トルク−コギングトルク）が一定
となるため、前述の加速スターートのいずれの場合で
も、同一加速パターンを使用でき、制御方法も簡単にす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明のステップモータの第１実施例
の斜視図である。

【図２】図２は、ステータの励磁状態に対応するロータ
の回転位置を示す平面図である。

【図３】図３は、ステータの励磁状態に対応するロータ
の回転位置を示す平面図である。

【図４】図４は、ステータの励磁状態に対応するロータ
の回転位置を示す平面図である。

【図５】図５は、ステータの励磁状態に対応するロータ
の回転位置を示す平面図である。

【図６】図６は、ステータの励磁状態に対応するロータ
の回転位置を示す平面図である。

【図７】図７は、ステータの励磁状態に対応するロータ
の回転位置を示す平面図である。

【図８】図８は、ステータの励磁状態に対応するロータ
の回転位置を示す平面図である。

【図９】図９は、ステータの励磁状態に対応するロータ
の回転位置を示す平面図である。

【図１０】図１０は、本発明のステップモータの第２実
施例の斜視図である。

【図１１】図１１は、第２実施例の平面図である。

【図１２】図１２は、１つのステータの磁極部と１つの
ロータの着磁部との関係を示す平面図である。

【図１３】図１３は、１つのステータの磁極部と１つの
ロータの着磁部との関係を示す平面図である。

【図１４】図１４は、１つのステータの磁極部と１つの
ロータの着磁部との関係を示す平面図である。

【図１５】図１５は、１つのステータの磁極部と１つの
ロータの着磁部との関係を示す平面図である。

【図１６】図１６は、第３実施例のステップモータの斜
視図である。

【図１７】図１７は、第４実施例のステップモータの平
面図である。

【図１８】図１８は、ステップモータのロータ軸の断面
図である。

【図１９】図１９は、第５実施例のステップモータの斜
視図である。

【図２０】図２０は、ステップモータのロータとステー
タの平面図である。

【図２１】図２１は、ステップモータのロータとヨーク
の平面図である。

【図２２】図２２は、ステップモータのコギングトルク
に関する特性図である。

【図２３】図２３は、ステップモータの断面図である。

【図２４】図２４は、第６実施例のステップモータの斜
視図である。

【図２５】図２５は、ステップモータの平面図である。

【図２６】図２６は、第７実施例のステップモータの斜
視図である。

【図２７】図２７は、ステップモータの平面図である。

【図２８】図２８は、従来例のステップモータの平面図
である。

【図２９】図２９は、ロータが異なった位置にある図２
８と同様な平面図である。

【図３０】図３０は、ロータが異なった位置にある図２
８と同様な平面図である。

【図３１】図３１は、ロータが異なった位置にある図２
８と同様な平面図である。

【符号の説明】

１鏡筒地板５、６コイル７ロータ８第１ステータ９第ステータ１０第１ロータ部材１１第２ロータ部材１０５、１０６コイル１０８、１０９ステータ２０１ロータ２０３、２０４ステータ２０５、２０６コイル２０７、２０８ヨーク

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】半径方向に着磁された永久磁石から成る
円筒形状のロータと、該ロータの外周に対向して配置さ
れた複数の磁極部を持つ第1及び第2のステータと、第1
及び第2のステータの各々を励磁するように配置された
コイルとを有するステップモータにおいて、前記ロータ
はその軸方向に2つの着磁層が形成されており、各着磁
層は少なくとも2つの着磁部を有し、隣合った各着磁層
の磁極部は反対極性に着磁されており、前記第1及び第2
のステータの各々の複数の磁極部は前記ロータの軸方向
に異なる着磁層の着磁部に対向するように配置され、前
記第1及び第2のステータは前記コイルによってステータ
毎に励磁され前記第１及び第2のステータの前記コイル
の通電を順に切り換えることにより前記ロータを駆動す
ることを特教とするステップモータ。
【請求項２】半径方向に着磁された永久磁石から成る
円筒形状のロータと、該ロータの外周に対向して配置さ
れた複数の磁極部を持つ第1及び第2のステータと、第1
及び第2のステータの各々を励磁するように配置された
コイルとを有するステップモータにおいて、前記ロータ
は互いに軸方向に対向して配置された2つのロータ部材
を有し、各ロータ部材はその軸方向に2つの着磁層が形
成されており、各着磁層は少なくとも2つの着磁部を有
し、隣合った各着磁層の磁極部は反対極性に着磁されて
おり、前記第1及び第2のステータの各々の複数の磁極部
は前記ロータの軸方向に異なる着磁層の着磁部に対向す
るように配置され、前記第1及び第2のステータは前記コ
イルによってステータ毎に励磁され、前記第1及び第2の
ステータの前記コイルの通電を順に切り換えることによ
り前記ロータを駆動することを特徴とするステップモー
タ。
【請求項３】請求項2記載のステップモータにおい
て、前記ステータの各々の磁極部間の中心は、前記ロー
タの回転中心が通る鏡筒地板の半径方向の位置と同一円
周上にあることを特徴とするステップモータ。
【請求項４】請求項2記載のステップモータにおい
て、前記ロータ部材の各々は、それらの着磁部の境界線
が互いに回転方向に関してずらされていることを特徴と
するステップモータ。
【請求項５】請求項2記載のステップモータにおい
て、前記2つのロータ部材の間に透磁性材料を介在させ
たことを特徴とするステップモータ。
【請求項６】請求項５記載のステップモータにおい
て、前記透磁性材料が前記ロータ部材をその両端で固定
するロータ軸であることを特徴とするステップモータ。
【請求項７】請求項５記載のステップモータにおい
て、前記2つのロータ部材の間には隙間が設けられてい
ることを特徴とするステップモータ。
【請求項８】請求項1記載のステップモータにおい
て、透磁性材料から成るヨークを備え、該ヨークを前記
ステータに対してロータの軸方向に併置し該ヨークの端
部が前記ロータの軸方向に異なる着磁層の着磁部に対向
するようにヨークが前記ステータとは異なった位置でロ
ータに対して配置されていることを特徴とするステップ
モータ。
【請求項９】半径方向に着磁された永久磁石から成る
円筒形状のロータと、該ロータの外周に対向して配置さ
れた複数の磁極部を持つ第1及び第2のステータと、第1
及び第2のステータの各々を励磁するように配置された
コイルとを有するステップモータにおいて、前記第1及
び第2のステータに対してロータの軸方向に併置した透
磁性材料から成る2つのヨークを備え、前記ロータは互
いに軸方向に対向して配置された第1及び第2ロータ部材
を有し、第1ロータ部材の磁極部に対して第1及び第2の
ステータの磁極部が対向して配置されており、第2ロー
タ部材の着磁部には前記第1及び第2のステータの上方に
配置した2つのヨークの端部が対向して配置されてお
り、前記第1及び第2ロータ部材の着磁部の極性が或るず
れ角だけ互いにずれていることにより、第1ロータ部材
が第1及び第2のステータとの関係で受けるコギングトル
クと第2ロータ部材が2つのヨークとの関係で受けるコギ
ングトルクとの合成力を小さくすることを特徴とするス
テップモータ。
【請求項１０】半径方向に着磁された象久破石から成
る円筒形状のロータと、該ロータの外周に対向して配置
された複数の磁極部を持つ第1及び第2のステータと、第
1及び第2のステータの各々を励磁するように配置された
コイルとを有するステップモータにおいて、前記ロータ
は軸方向に2つの着磁層が形成されており、各着磁層は
少なくとも2つの着磁部を有し、前記第1及び第2のステ
ータの各々の複数の磁極部は前記ロータの軸方向に異な
る着磁層の着磁部に対向するように配置され、前記第1
及び第2のステータに隣接して透磁性材料から成る2つの
ヨークを備え、2つのヨークの各々の複数の磁極部は前
記ロータの軸方向に異なる着磁層の着磁部に対向するよ
うに配置され、前記第1及び第2のステータと前記2つの
ヨークが平面的に或るずれ角だけずれていることによ
り、第1ロータ部材が第1及び第2のステータとの関係で
受けるコギングトルクと第2ロータ部材が2つのヨークと
の関係で受けるコギングトルクとの合成力を小さくする
ことを特徴とするステップモータ。
【請求項１１】請求項9または10のいずれか1つに紀載
のステップモータにおいて、前記ずれ角は、ステータと
対向する着磁部の着磁個数をnとすると、1／2・360°／
nであることを特徴とするステップモータ。
【請求項１２】請求項1乃至11に記載のステップモー
タをレンズ鏡筒内に配置したことを特徴とするカメラ。