JP3675526B2 - パルスモータ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、精密機器への組み込みなどのように狭いスペースに組み込むのに適した永久磁石回転子を有する正逆転可能な小型のパルスモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年になり各種機器の電動化が進み、低価格で小型の正逆転可能なパルスモータの需要が増えているが、特に、カメラ等の精密機器に内蔵されるようなパルスモータの場合には、回転子の初期位置の安定化やトルクなどについての精度に対する要求度も高く、最近では４極又は６極の回転子を用いたものが主流となっている。本発明は４極の回転子を有する正逆転可能な小型のパルスモータに関するものであるが、そのような例としては、特開昭５３−１２６１１２号公報，実開平１−１１６５８３号公報等に記載のものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、４極の回転子を有する小型のパルスモータについて、低コスト化，小型化を図ろうとする場合には、取り付け場所の状態に応じていろいろな方法が考えられるが、一般には、取り付け面積を小さくすること、取り付け面に対して薄型化すること、部品点数を少なくすること、鉄芯部材（ステータ）の形状を単純化し加工し易くすること、鉄芯部材に対するコイルの巻装作業のような組み付け作業を簡単にできるようにすることなどが考えられる。しかしながら、上記した公報記載のものは、取り付け面に対する薄型化やコイルの巻装の作業性についてはともかくとして、部品点数や取り付け面積等の点において、まだまだ改善しなければならない点が多く残されている。
【０００４】
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、その目的とするところは、性能が良く且つ部品点数が少なく、しかも組立の作業性に優れた正逆転可能な小型のパルスモータを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び作用】
上記の目的を達成するために、本発明の正逆転可能なパルスモータは、周辺部に所定の均等な角度範囲で４極の着磁領域を形成した永久磁石回転子と、二つの脚部を有していてそれらの先端部に両者によって前記回転子の周面を挟み該回転子の周面に所定の角度範囲で且つ所定の対向間隔を有して配置される円弧面を該回転子の回転軸に対して相互に線対称となるように形成した略Ｕ字形の鉄芯部材と、前記二つの脚部に夫々巻装されたコイルとを備えており、前記各円弧面の角度範囲と前記回転子の各着磁領域の角度範囲が異なり、且つ前記回転子の静止状態において、該回転子は、前記各円弧面に対向している前記各着磁領域の角度範囲の中間位置が、前記各円弧面の角度範囲の中間位置に対してずれた状態で平衡しているように構成している。
【０００６】
また、本発明の正逆転可能なパルスモータは、好ましくは、前記先端部の円弧面の角度範囲が前記回転子の各着磁領域の角度範囲より小さく、該回転子の静止状態において二つの該円弧面が該回転子の極性の同じ二つの着磁領域に夫々対向するように構成している。
【０００７】
【実施例】
本発明の実施例を図１乃至図４を用いて説明する。図１は本実施例の平面図である。図２（ａ）乃至（ｆ）は夫々本実施例の時計方向への回転作動を説明するための平面図であり、図３（ａ）乃至（ｆ）は夫々本実施例の反時計方向への回転作動を説明するための平面図である。また、図４は本実施例のパルスモータを制御する駆動パルスのシーケンスを示す図であり、図（ａ）は時計方向へ回転させる場合の駆動パルスを示し、図（ｂ）は反時計方向へ回転させる場合の駆動パルスを示している。
【０００８】
先ず、図１を用いて本実施例の構成を説明する。この図は回転子１の静止状態を示している。回転子１は４極の永久磁石を有しており、その円周部が、回転軸１ａを中心とする９０度の角度範囲で交互に異なる極性となるように着磁されている。鉄芯部材２は二つの脚部２ａ，２ｂと基部２ｃとからなる略Ｕ字形をしており、脚部２ａ，２ｂの先端部には回転軸１ａを中心とする円弧面２ａ−１，２ｂ−１が形成されている。また、コイル３，４は、ボビン５，６に巻回され、それらを脚部２ａ，２ｂに先端部から嵌め込むことによって巻装されている。
【０００９】
そして、上記の円弧面２ａ−１，２ｂ−１は、回転軸１ａを中心とした円弧面であって、その円弧は回転軸１ａに対して図面上、線対称に形成されている。また、円弧面２ａ−１，２ｂ−１の角度範囲は９０度より小さく、回転子１の周面に対して所定の対向間隔を有して配置されている。しかも、図１に示すように、回転軸１ａの中心と各Ｓ極の周面の中間位置とを結ぶ線ｘと、回転軸１ａの中心と円弧面２ａ−１，２ｂ−１の各中間位置とを結ぶ線ｙとの間には、Δだけの角度のずれがあるように配置されている。即ち、前記回転子１は、静止状態において、Ｓ極の角度範囲の中間位置に対して、円弧面２ａ−１，２ｂ−１の角度範囲の中間位置が、コイル５，６方向へずれた状態で平衡するようになっている。
【００１０】
本実施例は上記のように構成されているから、静止状態において回転子１が極めて安定した状態にある。即ち、図１に示すように、回転軸１ａを中心にして円弧面２ｂ−１の上端から上側のＮ極までの角度をαとし、下端から下側のＮ極までの角度をβとすると、α＞βであるから、回転子１は円弧面２ｂ−１との関係においては時計方向に回転力が付与されている。他方、対称的な関係にあるので、回転子１は円弧面２ａ−１との関係においては反時計方向に回転力が付与されている。このようにして、相反する回転力が作用するので、回転子１は多少の振動によっても図１の状態を崩すことがなく、回転開始の初期位置を常に一定に確保することができる。従って、例えばこのパルスモータをカメラのシャッタ羽根駆動用に用いた場合、常に一定の露光条件が得られることになる。
【００１１】
言うまでもないことであるが、上記のような作用効果は、α＜βとしても得ることができる。ただし、その場合には脚部２ａ，２ｂへのコイル３，４の巻装が若干しずらくなり、コイル３，４の形状、即ちボビン５，６の形状を変形しなければならない場合が生じる。また、そのような場合には鉄芯部材２の形状も一部変えたり、巻装後の固定の仕方に工夫をしなければならないこともあり得る。しかしながら、そのようにした場合にも本発明に含まれる。
【００１２】
また、βの値が僅かにマイナスになるように配置しても構わない。その場合には両円弧面２ａ−１，２ｂ−１の一部が共に下側のＮ極に対向することになり、保持作用に若干の差異が生じるし、後で説明する回転子１の回転効率が低下することになる。更に、本実施例においては円弧面２ａ−１，２ｂ−１の角度範囲が９０度より小さく形成されているが、９０度より僅かに大きくしても構わない。要は、図１の静止状態において、Ｓ極の角度範囲の中間位置に対して、円弧面２ａ−１，２ｂ−１の角度範囲の中間位置が、共にコイル５，６方向又は共にコイル５，６とは反対方向へずれるように形成されればよい。
【００１３】
次に、図２乃至図４（ａ）を用いて本実施例の作動を説明する。尚、図２及び図３においては図１におけるコイル３，４を夫々符号Ａ，Ｂで示すと共に、図４においてはそれらの符号を用い、コイルＡ，Ｂに供給される正・逆方向の通電パルスを示してある。先ず、図２（ａ）には、図１に示した回転子１の静止状態において、図４（ａ）にイで示すように、コイルＡ，Ｂに共に正方向のパルスが供給された状態が示されている。このとき、二つの脚部２ａ，２ｂの先端部にはＮ極が現れ、回転子１を磁気的にしっかりと保持する。
【００１４】
次に、図４（ａ）にロで示すようにコイルＡのみに逆方向のパルスが供給されると、図２（ｂ）に示すように、脚部２ａの先端部にはＳ極が現れ、脚部２ｂの先端部には弱くＮ極が現れる。そのため、上記したように、回転子１の各Ｓ極の角度範囲の中間位置よりも、各円弧面２ａ−１，２ｂ−１の角度範囲の中間位置の方がコイルＡ（３），Ｂ（４）側にずれているため、円弧面２ａ−１側のＳ極には強い反発力が作用し、また円弧面２ｂ−１側のＳ極には弱い吸引力が作用することによって、回転子１は時計方向へ回転される。そして、９０度回転する直前の状態が図２（ｃ）に示されている。
【００１５】
図２（ｃ）の位置まで回転したとき、図４（ａ）にハで示すようにコイルＢにも逆方向のパルスを供給すると、図２（ｄ）に示すように二つの脚部２ａ，２ｂの先端部には共にＳ極が現れ、回転子１は停止する。その後、図４（ａ）にニで示すようにコイルＡのみに正方向のパルスを供給すると、図２（ｅ）に示すように脚部２ａの先端部にはＮ極が現れ、脚部２ｂの先端部には弱くＳ極が現れる。そのため、回転子１は、円弧面２ａ−１側のＮ極には強い反発力が作用し、また円弧面２ｂ−１側のＮ極には弱い吸引力が作用することによって、更に時計方向へ回転される。
【００１６】
回転子１が、図２（ｆ）に示すように図２（ｅ）の位置から９０度回転される直前の状態になると、図４（ａ）のホに示すようにコイルＡ，Ｂに正方向のパルスが供給される。それによって、回転子１は停止するが、その停止状態は、回転子１が初期位置から１８０度回転したとはいえ、図２（ａ）の状態と全く同じになる。従って、その後は説明するまでもなく、これまでの作動を繰り返して行わせることによって時計方向の回転が継続され、パルス制御が停止した時点で回転子１も停止する。
【００１７】
次に、図３及び図４（ｂ）を用いて、回転子１を反時計方向へ回転させる場合を説明するが、この場合には上記した時計方向へ回転させる場合とは対称的にパルス制御を行うことになる。先ず、図３（ａ）には、図２（ａ）の場合と同じようにして、図４（ｂ）にヘで示すように、コイルＡ，Ｂに共に正方向のパルスを供給した状態が示されている。従って、回転子１は磁気的にしっかりと保持されている。次に、図４（ｂ）にトで示すようにコイルＢのみに逆方向のパルスが供給されると、図３（ｂ）に示すように、脚部２ｂの先端部にはＳ極が現れ、脚部２ａの先端部には弱くＮ極が現れる。そのため、円弧面２ｂ−１側のＳ極には強い反発力が作用し、また円弧面２ａ−１側のＳ極には弱い吸引力が作用することによって、回転子１は反時計方向へ回転される。そして、９０度回転する直前の状態が図３（ｃ）に示されている。
【００１８】
図３（ｃ）の位置まで回転したとき、図４（ｂ）にチで示すようにコイルＡにも逆方向のパルスを供給すると、図３（ｄ）に示すように二つの脚部２ａ，２ｂの先端部には共にＳ極が現れ、回転子１は停止する。その後、図４（ｂ）にリで示すようにコイルＢのみに正方向のパルスを供給すると、図３（ｅ）に示すように脚部２ｂの先端部にはＮ極が現れ、脚部２ａの先端部には弱くＳ極が現れる。そのため、回転子１は、円弧面２ｂ−１側のＮ極には強い反発力が作用し、また円弧面２ａ−１側のＮ極には弱い吸引力が作用することによって、更に反時計方向へ回転される。
【００１９】
回転子１が、図３（ｆ）に示すように図３（ｅ）の位置から９０度回転される直前の状態になると、図４（ｂ）のヌに示すようにコイルＡ，Ｂに共に正方向のパルスが供給される。それによって、二つの脚部２ａ，２ｂの先端部にはＮ極が現れ、回転子１は図３（ａ）に示す位置で停止する。これで、初期位置から反時計方向へ１８０度回転したことになり、以後は同じサイクルでパルス制御を繰り返えすことによって反時計方向の回転が継続される。勿論、パルス制御を停止すれば回転子１も停止する。
【００２０】
【発明の効果】
上記のように、本発明は、二つのコイルを、一つのＵ字形をした鉄芯部材の脚部に夫々巻装するので、従来のように鉄芯部材を二つ設けるものに比べて部品点数が少なく且つ取り付け面積が小さくて済む。また、鉄芯部材の脚部に形成される円弧面が対称的な形状であるため、鉄芯部材の加工がし易く、組立時における回転子との位置合わせが容易となる。更に、静止状態において、二つの円弧面の角度範囲の中間位置が、対向している回転子の磁極の角度範囲の中間位置に対して、共に同一方向へずれるように配置されるので、従来のように補極部材を別に設けたり、鉄芯部材の一方の脚部の形状を一部変形させることなく、回転子の初期位置を常に正しい位置に規制することが可能である。よって、低コスト化，小型化に極めて有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例のパルスモータの静止状態を示す平面図である。
【図２】図（ａ）乃至（ｆ）は夫々本実施例のパルスモータの時計方向への回転作動を説明するための平面図である。
【図３】図（ａ）乃至（ｆ）は夫々本実施例のパルスモータの反時計方向への回転作動を説明するための平面図である。
【図４】本実施例のパルスモータを制御する駆動パルスのシーケンスを示す図であり、図（ａ）は時計方向へ回転させる場合の駆動パルスを示し、図（ｂ）は反時計方向へ回転させる場合の駆動パルスを示している。
【符号の説明】
１ 回転子
１ａ 回転軸
２ 鉄芯部材
２ａ，２ｂ 脚部
２ａ−１，２ｂ−１ 円弧面
２ｃ 基部
３，４ コイル
５，６ ボビン

Claims (2)

1. 周辺部に所定の均等な角度範囲で４極の着磁領域を形成した永久磁石回転子と、二つの脚部を有していてそれらの先端部に両者によって前記回転子の周面を挟み該回転子の周面に所定の角度範囲で且つ所定の対向間隔を有して配置される円弧面を該回転子の回転軸に対して相互に線対称となるように形成した略Ｕ字形の鉄芯部材と、前記二つの脚部に夫々巻装されたコイルとを備えており、前記各円弧面の角度範囲と前記回転子の各着磁領域の角度範囲が異なり、且つ前記回転子の静止状態において、該回転子は、前記各円弧面に対向している前記各着磁領域の角度範囲の中間位置が、前記各円弧面の角度範囲の中間位置に対してずれた状態で平衡しているように構成したことを特徴とするパルスモータ。
2. 前記先端部の円弧面の角度範囲が前記回転子の各着磁領域の角度範囲より小さく、該回転子の静止状態において二つの該円弧面が該回転子の極性の同じ二つの着磁領域に夫々対向するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のパルスモータ。

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