JP6192788B2 - Stepping motor, lens device, and imaging device - Google Patents
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Description
本発明は、ステッピングモータに関する。 The present invention relates to a stepping motor.
ステッピングモータは、各種装置の可動部材の駆動源として、特に位置制御精度が要求されるレンズ等の光学調節部材の駆動源として用いられている。近年、カメラやレンズの小型化設計に伴い、ステッピングモータには更にスペース効率を向上させた小型かつ高駆動トルク性能が要求されている。このようなステッピングモータにおいては、駆動トルク特性の向上だけでなく、カメラの動画撮影に適した静音性も要求されている。このため、ステッピングモータ自身の騒音を低減するための種々の提案がなされている。 A stepping motor is used as a drive source for a movable member of various devices, and in particular, as a drive source for an optical adjustment member such as a lens that requires position control accuracy. In recent years, with the miniaturization design of cameras and lenses, stepping motors are required to have a small size and high driving torque performance with further improved space efficiency. Such a stepping motor is required not only to improve driving torque characteristics, but also to be quiet enough to capture a moving image by a camera. For this reason, various proposals for reducing the noise of the stepping motor itself have been made.
特許文献1には、両端の軸受部の一方をロータマグネットに当接するように延出させることで、コイルボビンとコイルボビンとの当接面と、ロータマグネットの軸方向の中心面とを必要量変位させたステッピングモータが開示されている。特許文献1のステッピングモータでは、ロータマグネットとコイルボビンとの磁気中心を、予め必要量だけ変位させている。このため、部品の個体差に応じてロータマグネットとコイルボビンとの磁気バランスが崩れても、ロータが軸方向に変位することが防止される。このため、ロータマグネットと軸受により発生する打撃音を低減することができる。 In Patent Document 1, by extending one of the bearing portions at both ends so as to contact the rotor magnet, the contact surface between the coil bobbin and the coil bobbin and the axial center surface of the rotor magnet are displaced by a necessary amount. A stepping motor is disclosed. In the stepping motor of Patent Document 1, the magnetic center between the rotor magnet and the coil bobbin is displaced in advance by a necessary amount. For this reason, even if the magnetic balance between the rotor magnet and the coil bobbin is lost depending on the individual difference of the parts, the rotor is prevented from being displaced in the axial direction. For this reason, the striking sound generated by the rotor magnet and the bearing can be reduced.
しかしながら、特許文献1に開示されているステッピングモータでは、ロータマグネットとコイルボビンとの磁気バランスの崩れによりロータが軸方向に変位することを防止するため、ロータマグネットとコイルボビンとの磁気中心を変位させている。このため、ロータマグネットとコイルボビンとの磁気中心を一致させた場合と比較して、モータの駆動トルクが小さくなる。一方、特許文献1の構成において所望の駆動トルクを確保するには、軸受を延出させたことでロータマグネットとコイルボビンとの対向面積の減少を補うのに必要な分だけモータ全長を伸ばす必要があり、ステッピングモータの大型化を招くことになる。 However, in the stepping motor disclosed in Patent Document 1, the magnetic center between the rotor magnet and the coil bobbin is displaced in order to prevent the rotor from being displaced in the axial direction due to the loss of the magnetic balance between the rotor magnet and the coil bobbin. Yes. For this reason, compared with the case where the magnetic center of a rotor magnet and a coil bobbin is made to correspond, the drive torque of a motor becomes small. On the other hand, in order to secure a desired driving torque in the configuration of Patent Document 1, it is necessary to extend the entire length of the motor by an amount necessary to compensate for the decrease in the facing area between the rotor magnet and the coil bobbin by extending the bearing. There will be an increase in the size of the stepping motor.
そこで本発明は、駆動トルク特性を維持しながら、ロータマグネットと軸受部の打撃音を低減した静音性の高いステッピングモータを提供する。また、このようなステッピングモータを備えたレンズ装置および撮像装置を提供する。 Therefore, the present invention provides a stepping motor with high noise reduction in which the impact sound of the rotor magnet and the bearing portion is reduced while maintaining the driving torque characteristics. In addition, a lens apparatus and an imaging apparatus provided with such a stepping motor are provided.
本発明の一側面としてのステッピングモータは、回転軸に固定されたロータマグネットを有するロータと、コイルが巻かれた複数のコイルボビンと、各々が、前記複数のコイルボビンの各々を前記回転軸の軸方向および径方向においてそれぞれ囲い、前記回転軸を中心とした周方向に交互に配置された極歯を、前記ロータマグネットの側面に対向するように有する複数のステータヨークを有するステータヨーク群と、前記回転軸を支持する第1の軸受及び第2の軸受と、前記第1の軸受を支持する第1のケース板金と、前記第2の軸受を支持する第2のケース板金と、前記ロータマグネットと前記第2の軸受との間に設けられたワッシャーと、前記ロータマグネットを前記第2の軸受の側に吸引する磁性部材と、を有し、前記ロータマグネットの前記軸方向の中心と前記ステータヨーク群の前記軸方向の中心とが互いに一致しており、前記磁性部材の前記軸方向の厚さT M と、前記ロータマグネットの一方側端面と前記第2のケース板金の一方側端面との間の距離T A は、T M ≦T A の関係を満たし、前記ワッシャーは前記ロータマグネットと前記第2の軸受に接触している。 A stepping motor according to one aspect of the present invention includes a rotor having a rotor magnet fixed to a rotation shaft, a plurality of coil bobbins each having a coil wound thereon, and each of the plurality of coil bobbins in the axial direction of the rotation shaft. And a stator yoke group having a plurality of stator yokes each having pole teeth that are enclosed in the radial direction and alternately arranged in the circumferential direction around the rotation axis so as to face the side surface of the rotor magnet, and the rotation A first bearing and a second bearing for supporting the shaft; a first case sheet metal for supporting the first bearing; a second case sheet metal for supporting the second bearing; the rotor magnet; It includes a washer provided between the second bearing, and the magnetic member for attracting the rotor magnet on the side of the second bearing, the said Rotamagune' And the axial direction of the mind in the and the center of the said axial direction of the stator yoke group coincide with each other, wherein the thickness T M of said axial magnetic member, one side end surface of the rotor magnet and The distance T A between the one end face of the second case sheet metal satisfies the relationship T M ≦ T A , and the washer is in contact with the rotor magnet and the second bearing .
本発明の他の側面としてのレンズ装置は、前記ステッピングモータを有する。 A lens apparatus according to another aspect of the present invention includes the stepping motor.
本発明の他の側面としての撮像装置は、前記ステッピングモータを有する。 An imaging apparatus as another aspect of the present invention includes the stepping motor.
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。 Other objects and features of the present invention are illustrated in the following examples.
本発明によれば、駆動トルク特性を維持しながら、ロータマグネットと軸受部の打撃音を低減した静音性の高いステッピングモータを提供することができる。また、このようなステッピングモータを備えたレンズ装置および撮像装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a stepping motor with high noise reduction in which the striking sound between the rotor magnet and the bearing portion is reduced while maintaining the driving torque characteristics. In addition, it is possible to provide a lens apparatus and an imaging apparatus provided with such a stepping motor.
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the same members are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
まず、図1を参照して、本発明と比較するための比較例としてのステッピングモータについて説明する。図1は、比較例としてのステッピングモータ(2相PM型ステッピングモータ)の断面図である。 First, a stepping motor as a comparative example for comparison with the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a sectional view of a stepping motor (two-phase PM type stepping motor) as a comparative example.
図1において、10は回転軸である。20はロータマグネットであり、回転軸10に固定されている。31、32はスラストワッシャーであり、ロータマグネット20を回転軸10の軸方向において挟みこんで固定するように、ロータマグネット20の両端に設けられている。回転軸10、ロータマグネット20、および、スラストワッシャー31、32はステッピングモータのロータを構成する。ロータを構成するこれらの部位は、ステッピングモータの励磁の際に一体的に回転する。 In FIG. 1, 10 is a rotating shaft. Reference numeral 20 denotes a rotor magnet, which is fixed to the rotary shaft 10. 31 and 32 are thrust washers, which are provided at both ends of the rotor magnet 20 so as to be sandwiched and fixed in the axial direction of the rotary shaft 10. The rotating shaft 10, the rotor magnet 20, and the thrust washers 31, 32 constitute a rotor of a stepping motor. These portions constituting the rotor rotate integrally when the stepping motor is excited.
40aはA相ステータヨーク、40bはB相ステータヨーク(これらをまとめて「ステータヨーク群」という)である。ステータヨーク群は、各々が、複数のコイルボビンの各々を回転軸10の軸方向および径方向においてそれぞれ囲い、回転軸10を中心とした周方向に交互に配置された極歯を、ロータマグネット20の側面に対向するように有する複数のステータヨークを有する。A相ステータヨーク40aおよびB相ステータヨーク40bはそれぞれ、ロータマグネット20の側面(円筒外径側面)に対向するように、ロータマグネット20の周方向(円周方向)に交互に配置された不図示のステータ(極歯)を有する。またA相ステータヨーク40aおよびB相ステータヨーク40bはそれぞれ、ステッピングモータの外形を形成するヨークを有する。A相ステータヨーク40aおよびB相ステータヨーク40bは、回転軸10の軸方向おいて2段に重ねられ、溶接などにより固定されている。 Reference numeral 40a denotes an A-phase stator yoke, and 40b a B-phase stator yoke (collectively referred to as a “stator yoke group”). Each of the stator yoke groups encloses each of the plurality of coil bobbins in the axial direction and the radial direction of the rotating shaft 10, and the pole teeth alternately arranged in the circumferential direction around the rotating shaft 10 are arranged on the rotor magnet 20. A plurality of stator yokes are provided to face the side surfaces. The A-phase stator yoke 40a and the B-phase stator yoke 40b are alternately arranged in the circumferential direction (circumferential direction) of the rotor magnet 20 so as to face the side surface (cylindrical outer diameter side surface) of the rotor magnet 20, respectively. Stator (pole teeth). Each of the A-phase stator yoke 40a and the B-phase stator yoke 40b has a yoke that forms the outer shape of the stepping motor. The A-phase stator yoke 40a and the B-phase stator yoke 40b are stacked in two stages in the axial direction of the rotary shaft 10, and are fixed by welding or the like.
50aはA相コイルボビン、50bはB相コイルボビンである(これらをまとめて「コイルボビン」という)。A相コイルボビン50aおよびB相コイルボビン50bは、それぞれ、A相ステータヨーク40aおよびB相ステータヨーク40bにより軸方向および径方向(軸方向および周方向と直交する方向)において囲われている。また、A相コイルボビン50aおよびB相コイルボビン50bには、A相コイル60aおよびB相コイル60b(これらをまとめて「コイル」という)がそれぞれ巻かれている。なお、コイルにおける励磁のための端子は省略している。 50a is an A-phase coil bobbin, and 50b is a B-phase coil bobbin (these are collectively referred to as “coil bobbin”). The A-phase coil bobbin 50a and the B-phase coil bobbin 50b are surrounded in the axial direction and the radial direction (direction orthogonal to the axial direction and the circumferential direction) by the A-phase stator yoke 40a and the B-phase stator yoke 40b, respectively. A phase coil 60a and B phase coil 60b (collectively referred to as “coils”) are wound around the A phase coil bobbin 50a and the B phase coil bobbin 50b, respectively. A terminal for excitation in the coil is omitted.
71は軸受(第1の軸受)であり、ケース板金81(フランジ板金)に固定されている。72は軸受(第2の軸受)であり、ケース板金82に固定されている。ケース板金81、82は、2段に重ねて固定されたA相ステータヨーク40aおよびB相ステータヨーク40bを、回転軸10の軸方向の両側において溶接などを用いて固定されている。すなわち、ケース板金81、82は、軸受71、72を固定し、かつ、A相ステータヨーク40aおよびB相ステータヨーク40bを軸方向の両側で挟持することにより固定する。これにより、ロータはケース板金81、82により挟み込まれるように配置される。このように配置することで、軸受71、72は回転軸10(回転軸10の軸方向の両端)を径方向において支持する。また、ステッピングモータに励磁してロータが回転する際に、軸受71、72とロータマグネット20との干渉を防止するため、軸受71、72とロータマグネット20との間には、スラストワッシャー31、32がそれぞれ介在している。これにより、ロータマグネット20の軸方向(スラスト方向)の移動が規制される。 Reference numeral 71 denotes a bearing (first bearing), which is fixed to a case sheet metal 81 (flange sheet metal). Reference numeral 72 denotes a bearing (second bearing), which is fixed to the case sheet metal 82. The case metal plates 81 and 82 are fixed to the A-phase stator yoke 40a and the B-phase stator yoke 40b, which are fixed in two stages, by welding or the like on both sides in the axial direction of the rotary shaft 10. That is, the case metal plates 81 and 82 are fixed by fixing the bearings 71 and 72 and sandwiching the A-phase stator yoke 40a and the B-phase stator yoke 40b on both sides in the axial direction. Accordingly, the rotor is disposed so as to be sandwiched between the case metal plates 81 and 82. By arranging in this way, the bearings 71 and 72 support the rotary shaft 10 (both ends in the axial direction of the rotary shaft 10) in the radial direction. Further, when the rotor rotates by being excited by the stepping motor, the thrust washers 31, 32 are provided between the bearings 71, 72 and the rotor magnet 20 in order to prevent interference between the bearings 71, 72 and the rotor magnet 20. Are intervening. Thereby, the movement of the rotor magnet 20 in the axial direction (thrust direction) is restricted.
次に、図2および図3を参照して、ステッピングモータ(2相PM型ステッピングモータ)の動作原理について説明する。図2は、ステッピングモータの駆動電流の波形図であり、横軸は電気角、縦軸は電流値をそれぞれ示している。図2において、100aはA相コイル60aに励磁する余弦波形、100bはB相コイル60bに励磁する正弦波形である。また、図3は、ステッピングモータのロータマグネット20と、A相コイル60aおよびB相コイル60bに電流を供給することで磁極を発生するA相ステータヨーク40aおよびB相ステータヨーク40bの極歯との位置関係を示す模式図である。 Next, the principle of operation of the stepping motor (two-phase PM type stepping motor) will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a waveform diagram of the driving current of the stepping motor, in which the horizontal axis indicates the electrical angle and the vertical axis indicates the current value. In FIG. 2, 100a is a cosine waveform that excites the A-phase coil 60a, and 100b is a sine waveform that excites the B-phase coil 60b. FIG. 3 shows the rotor magnet 20 of the stepping motor and the pole teeth of the A-phase stator yoke 40a and the B-phase stator yoke 40b that generate magnetic poles by supplying current to the A-phase coil 60a and the B-phase coil 60b. It is a schematic diagram which shows a positional relationship.
2相PM型ステッピングモータでは、ロータマグネット20は合計20極、N極とS極が周方向に交互に着磁されている(図3では8極)。例えば1−2相駆動方式で駆動した場合、1ステップあたりの回転角度は4.5°となる。また、A相ステータヨーク40aおよびB相ステータヨーク40bは、ロータマグネット20の側面(外周)を包み込むように、かつ同一形状を1周期とした場合に90°程度の位相をずらして配置されている。各相の励磁コイルに電流が供給されると、A相ステータヨーク40aおよびB相ステータヨーク40bに磁極が発生し、ロータマグネット20の磁極と引き合い、磁気力が釣り合う角度でロータマグネット20は停止する。 In the two-phase PM type stepping motor, the rotor magnet 20 has a total of 20 poles, and N poles and S poles are alternately magnetized in the circumferential direction (8 poles in FIG. 3). For example, when driven by the 1-2 phase driving method, the rotation angle per step is 4.5 °. The A-phase stator yoke 40a and the B-phase stator yoke 40b are arranged so as to wrap around the side surface (outer periphery) of the rotor magnet 20 and with a phase shift of about 90 ° when the same shape is taken as one cycle. . When current is supplied to the excitation coils of each phase, magnetic poles are generated in the A-phase stator yoke 40a and the B-phase stator yoke 40b, attracting the magnetic poles of the rotor magnet 20, and the rotor magnet 20 stops at an angle that balances the magnetic force. .
図3(a)は、図2の励磁状態において、電気角P0の場合のロータマグネット20とA相ステータヨーク40aおよびB相ステータヨーク40bとの位置関係を示している。図3(b)は、図2の励磁状態において、電気角P2の場合のロータマグネット20とA相ステータヨーク40aおよびB相ステータヨーク40bとの位置関係を示している。図3(c)は、図2の励磁状態において、電気角P4の場合のロータマグネット20とA相ステータヨーク40aおよびB相ステータヨーク40bとの位置関係を示している。図3(d)は、図2の励磁状態において、電気角P6の場合のロータマグネット20とA相ステータヨーク40aおよびB相ステータヨーク40bとの位置関係を示している。このように、2相の励磁コイルにそれぞれの電流が励磁されることで、ロータとしてのロータマグネット20が回転する(すなわち、ステッピングモータが回転駆動する)。 FIG. 3A shows the positional relationship between the rotor magnet 20, the A-phase stator yoke 40a, and the B-phase stator yoke 40b in the excitation state of FIG. 2 when the electrical angle is P0. FIG. 3B shows the positional relationship between the rotor magnet 20, the A-phase stator yoke 40a, and the B-phase stator yoke 40b in the case of the electrical angle P2 in the excited state of FIG. FIG. 3C shows the positional relationship between the rotor magnet 20, the A-phase stator yoke 40a and the B-phase stator yoke 40b in the case of the electrical angle P4 in the excited state of FIG. FIG. 3D shows the positional relationship between the rotor magnet 20, the A-phase stator yoke 40a, and the B-phase stator yoke 40b in the excitation state of FIG. 2 when the electrical angle is P6. In this way, the rotor magnet 20 as the rotor rotates (ie, the stepping motor is driven to rotate) by exciting the respective currents in the two-phase exciting coils.
次に、図4を参照して、ステッピングモータの励磁の際における回転軸10の軸方向の動作について説明する。図4(a)は、図2の電気角P0、P4の場合のA相ステータヨーク40aのみが励磁された状態でのステッピングモータの断面図である。このとき、B相ステータヨーク40bは励磁されていないため、B相ステータヨーク40bには磁気力が発生していない。このため、ロータマグネット20の磁気中心(軸方向中心)とA相ステータヨーク40aの磁気中心(軸方向中心)とが互いに引き付け合うことにより、軸受71とスラストワッシャー31とが当接する。 Next, the operation in the axial direction of the rotating shaft 10 during excitation of the stepping motor will be described with reference to FIG. FIG. 4A is a cross-sectional view of the stepping motor in a state where only the A-phase stator yoke 40a is excited in the case of the electrical angles P0 and P4 in FIG. At this time, since the B-phase stator yoke 40b is not excited, no magnetic force is generated in the B-phase stator yoke 40b. Therefore, the magnetic center (axial center) of the rotor magnet 20 and the magnetic center (axial center) of the A-phase stator yoke 40a are attracted to each other, so that the bearing 71 and the thrust washer 31 come into contact with each other.
一方、図4(b)は、図2の電気角P2、P6の場合のB相ステータヨーク40bのみが励磁された状態でのステッピングモータの断面図である。このとき、A相ステータヨーク40aは励磁されていないため、A相ステータヨーク40aには磁気力が発生していない。このため、ロータマグネット20の磁気中心(軸方向中心)とB相ステータヨーク40bの磁気中心(軸方向中心)とが互いに引き付け合うことにより、軸受72とスラストワッシャー32とが当接する。 On the other hand, FIG. 4B is a sectional view of the stepping motor in a state where only the B-phase stator yoke 40b is excited in the case of the electrical angles P2 and P6 of FIG. At this time, since the A-phase stator yoke 40a is not excited, no magnetic force is generated in the A-phase stator yoke 40a. For this reason, the magnetic center (axial center) of the rotor magnet 20 and the magnetic center (axial center) of the B-phase stator yoke 40b attract each other, so that the bearing 72 and the thrust washer 32 come into contact with each other.
ステッピングモータは、図2に示されるA相電流およびB相電流(駆動電流)により動作するため、図4(a)、(b)の励磁状態が繰り返される。この結果、軸受71とスラストワッシャー31との衝突、および、軸受72とスラストワッシャー32との衝突が繰り返され、これらの衝突により打撃音が発生する。この打撃音は、撮像装置(カメラ)で動画撮影を行う際などに意図しない異音として使用者に認識されるため、カメラの品位が損なわれる場合がある。そこで本実施形態は、このような衝突を低減するステッピングモータ、レンズ装置、および、撮像装置を提供する。具体的な構成については、以下の実施例1〜3において説明する。 Since the stepping motor operates by the A-phase current and the B-phase current (drive current) shown in FIG. 2, the excitation states of FIGS. 4 (a) and 4 (b) are repeated. As a result, the collision between the bearing 71 and the thrust washer 31 and the collision between the bearing 72 and the thrust washer 32 are repeated, and a hitting sound is generated by these collisions. Since this hitting sound is recognized by the user as an unintentional abnormal sound when a moving image is taken with an imaging device (camera), the quality of the camera may be impaired. Therefore, the present embodiment provides a stepping motor, a lens device, and an imaging device that reduce such a collision. A specific configuration will be described in Examples 1 to 3 below.
まず、図5を参照して、本発明の実施例1におけるステッピングモータについて説明する。図5は、本実施例におけるステッピングモータの断面図である。 First, with reference to FIG. 5, the stepping motor in Example 1 of this invention is demonstrated. FIG. 5 is a cross-sectional view of the stepping motor in this embodiment.
本実施例のステッピングモータの基本構成は、図1を参照して説明した比較例のステッピングモータと同様である。このため、図5において説明に必要な番号のみ記載し、他の番号は省略している。本実施例のステッピングモータにおいて、90は、磁性材料からなる磁気吸引力発生部材としての磁性ワッシャー(SUS鋼)である。磁性ワッシャー90は、比較例としてのステッピングモータを回転駆動させる際に生じる打撃音を低減するために設けられている。磁性ワッシャー90は、ケース板金82に溶接などで固定されている。 The basic configuration of the stepping motor of this embodiment is the same as the stepping motor of the comparative example described with reference to FIG. For this reason, only the numbers necessary for explanation are shown in FIG. 5, and other numbers are omitted. In the stepping motor of the present embodiment, 90 is a magnetic washer (SUS steel) as a magnetic attraction force generating member made of a magnetic material. The magnetic washer 90 is provided in order to reduce a hitting sound generated when a stepping motor as a comparative example is rotationally driven. The magnetic washer 90 is fixed to the case sheet metal 82 by welding or the like.
本実施例の磁性ワッシャー90は、外径DM1および内径DM2のドーナツ形状を有する。好ましくは、磁性ワッシャー90の内径DM2は軸受72の外径DB以上、すなわち磁性ワッシャー90の内径DM2と軸受72の外径DBはDM2≧DBの関係を満たすように設定される。より好ましくは、磁性ワッシャー90の外径DM1はロータマグネット20の外径DR以下、すなわち磁性ワッシャー90の外径DM1とロータマグネット20の外径DRはDR≧DM1の関係を満たすように設定される。このような関係を満たすように設定することで、ステッピングモータの小型化が可能となる。 The magnetic washer 90 of the present embodiment has a donut shape with an outer diameter D M1 and an inner diameter D M2 . Preferably, the inner diameter D M2 of the magnetic washer 90 is the outer diameter D B more bearings 72, i.e. the outer diameter D B of the inner diameter D M2 and the bearing 72 of the magnetic washer 90 is set so as to satisfy the relation of D M2 ≧ D B The More preferably, the outer diameter D M1 of the magnetic washer 90 is less outer diameter D R of the rotor magnet 20, i.e. the outer diameter D R of the outer diameter D M1 and the rotor magnet 20 of the magnetic washer 90 the relation D R ≧ D M1 Set to meet. By setting so as to satisfy such a relationship, the stepping motor can be reduced in size.
また、磁性ワッシャー90の軸方向の厚さTMと、ロータマグネット20の軸方向の一方側端面20aとケース板金82の一方側端面82aとの間の距離TAは、TM≦TAの関係を満たすように設定される。このような関係を満たすように設定することで、励磁によりロータマグネット20が回転する際、ロータマグネット20と磁性ワッシャー90との干渉を防ぐことができる。 Further, the thickness T M of the axial direction of the magnetic washer 90, the distance T A between one side end face 82a of the one side end face 20a and the case sheet metal 82 in the axial direction of the rotor magnet 20, the T M ≦ T A Set to satisfy the relationship. By setting so as to satisfy such a relationship, interference between the rotor magnet 20 and the magnetic washer 90 can be prevented when the rotor magnet 20 rotates by excitation.
続いて、磁性ワッシャー90が磁気吸引力発生部材として働く仕組みについて説明する。まず、本実施例のステッピングモータのロータマグネット20における着磁は、各励磁ステータに対向する側面だけでなく、磁性ワッシャー90に対向する底面(ロータマグネット20の一方側端面20a)にもされている。このため、ロータマグネット20の底面においても一定の磁束密度を有する。すなわち、ロータマグネット20の底面と対向するように磁性ワッシャー90を配置することにより、ロータマグネット20と磁性ワッシャー90との間に磁気吸引力を発生させる。このような構成により、磁性ワッシャー90は、磁気吸引力によりロータマグネット20を軸方向に吸引することができる。例えば、比較例としてのステッピングモータにおけるA相またはB相にのみ励磁した場合、ロータマグネット20に対して回転軸10の軸方向に働く磁気力は、最大で1.1gfである。一方、本実施例のステッピングモータでは、磁性ワッシャー90の磁気吸引力が1.1gfを超えるように設定される。 Next, a mechanism in which the magnetic washer 90 works as a magnetic attraction force generating member will be described. First, the magnetization in the rotor magnet 20 of the stepping motor of this embodiment is applied not only to the side surface facing each excitation stator but also to the bottom surface (one end surface 20a of the rotor magnet 20) facing the magnetic washer 90. . For this reason, the bottom surface of the rotor magnet 20 has a constant magnetic flux density. That is, by arranging the magnetic washer 90 so as to face the bottom surface of the rotor magnet 20, a magnetic attractive force is generated between the rotor magnet 20 and the magnetic washer 90. With such a configuration, the magnetic washer 90 can attract the rotor magnet 20 in the axial direction by a magnetic attraction force. For example, when exciting only in the A phase or the B phase in the stepping motor as a comparative example, the magnetic force acting in the axial direction of the rotating shaft 10 with respect to the rotor magnet 20 is 1.1 gf at the maximum. On the other hand, in the stepping motor of this embodiment, the magnetic attractive force of the magnetic washer 90 is set to exceed 1.1 gf.
以上の構成により、A相またはB相にのみ励磁した状態でロータマグネット20に対して回転軸10の軸方向に磁気力が発生した場合でも、磁性ワッシャー90がロータマグネット20に加わる磁気力(磁気吸引力)以上の磁気力で吸引することができる。このため、ステッピングモータの回転駆動中、ロータマグネット20は常に軸受72側に吸引されており、スラストワッシャー32と軸受72が互いに当接した状態が保たれる。従って、軸受71とスラストワッシャー31の衝突、および、軸受72とスラストワッシャー32の衝突は低減し、結果として、打撃音の発生を低減することができる。 With the above configuration, even when a magnetic force is generated in the axial direction of the rotary shaft 10 with respect to the rotor magnet 20 in a state where only the A phase or the B phase is excited, the magnetic force (magnetic) applied to the rotor magnet 20 by the magnetic washer 90 It can be attracted with a magnetic force greater than (attractive force). For this reason, during the rotational drive of the stepping motor, the rotor magnet 20 is always attracted to the bearing 72 side, and the thrust washer 32 and the bearing 72 are kept in contact with each other. Therefore, the collision between the bearing 71 and the thrust washer 31 and the collision between the bearing 72 and the thrust washer 32 are reduced, and as a result, the generation of impact sound can be reduced.
本実施例のステッピングモータでは、ロータマグネット20の軸方向10の中心面22とステータヨーク群(A相ステータヨーク40a、B相ステータヨーク40b)の軸方向の中心面とが互いに一致している。ここで「一致」とは厳密に一致することだけでなく、実質的に一致していると評価される場合、すなわち略一致の場合も含む意味である。また、本実施例のステッピングモータでは、ロータマグネット20とステータヨーク群の磁気中心は互いに一致しているともいえる。ロータマグネット20の磁気中心とは、ロータマグネット20の軸方向の中心面22である。ステータヨーク群の磁気中心とは、A相ステータヨーク40aとB相ステータヨーク40bの当接面42(ステータヨーク群の中心面)であり、各相コイル60a、60bに同時に電流が供給された状態での磁気中心を意味する。また、磁気中心が一致するとは、厳密に一致する場合だけでなく実質的に一致すると評価される状態、すなわち略一致の場合も含む意味である。本実施例において、ステータヨーク群はA相ステータヨーク40aおよびB相ステータヨーク40bの2段構成であるが、これに限定されるものではなく、複数段であればよい。例えば3段構成の場合、ステータヨーク群の磁気中心は、3段のうち中央(2段目)に位置するステータヨークの中心面に相当する。 In the stepping motor of this embodiment, the axial center surface 22 of the rotor magnet 20 and the axial center surface of the stator yoke group (A-phase stator yoke 40a, B-phase stator yoke 40b) coincide with each other. Here, the term “match” means not only a strict match but also includes a case where it is evaluated that a match substantially exists, that is, a case of a substantially match. In the stepping motor of this embodiment, it can be said that the magnetic centers of the rotor magnet 20 and the stator yoke group coincide with each other. The magnetic center of the rotor magnet 20 is the central surface 22 in the axial direction of the rotor magnet 20. The magnetic center of the stator yoke group is the contact surface 42 (center plane of the stator yoke group) of the A-phase stator yoke 40a and the B-phase stator yoke 40b, and the current is simultaneously supplied to the phase coils 60a and 60b. Means the magnetic center at Further, “matching magnetic centers” means not only a case where the magnetic centers are exactly matched but also a state where it is evaluated that they are substantially matched, that is, a case where they are substantially matched. In the present embodiment, the stator yoke group has a two-stage configuration of an A-phase stator yoke 40a and a B-phase stator yoke 40b, but is not limited to this, and may have a plurality of stages. For example, in the case of a three-stage configuration, the magnetic center of the stator yoke group corresponds to the center plane of the stator yoke located at the center (second stage) of the three stages.
また、本実施例のステッピングモータでは、ロータマグネット20と各相のステータ(ステータヨーク)との対向面積を低減することなく、磁性ワッシャー90がスペース効率よく配置されている。このため、磁性ワッシャー90を設けて静音対策をとった場合でも、良好な駆動トルク特性を維持できる。また、本実施例のステッピングモータでは、ステッピングモータの外形を大きくすることなくスペース効率に配慮しているため、ステッピングモータの小型化を図ることができる。なお本実施例において、磁性ワッシャー90は軸受72側(ケース板金82側)に配置しているが、これに限定されるものではない。磁性ワッシャー90を軸受71側(ケース板金81側)に配置してもよい。 In the stepping motor of the present embodiment, the magnetic washer 90 is arranged in a space-efficient manner without reducing the facing area between the rotor magnet 20 and each phase stator (stator yoke). For this reason, even when the magnetic washer 90 is provided and a countermeasure against noise is taken, good driving torque characteristics can be maintained. Further, in the stepping motor of this embodiment, the space efficiency is taken into consideration without increasing the outer shape of the stepping motor, so that the stepping motor can be reduced in size. In this embodiment, the magnetic washer 90 is disposed on the bearing 72 side (case sheet metal 82 side), but is not limited thereto. The magnetic washer 90 may be disposed on the bearing 71 side (case sheet metal 81 side).
次に、図6を参照して、本発明の実施例2におけるステッピングモータについて説明する。図6は、本実施例におけるステッピングモータの断面図である。本実施例のステッピングモータは、実施例1の軸受72に代えて、回転軸10の一端(下端)の軸方向受け形状(スラスト受け形状)を有する軸受73を備えている点で、実施例1のステッピングモータとは異なる。他の構成は図5を参照して説明した実施例1の構成と同様であるため、それらの説明は省略する。 Next, with reference to FIG. 6, the stepping motor in Example 2 of this invention is demonstrated. FIG. 6 is a cross-sectional view of the stepping motor in this embodiment. The stepping motor of the present embodiment is different from the bearing 72 of the first embodiment in that a bearing 73 having an axial bearing shape (thrust receiving shape) at one end (lower end) of the rotary shaft 10 is provided. This is different from the stepping motor. Other configurations are the same as those of the first embodiment described with reference to FIG.
このように、回転軸10の軸方向受け形状を有する軸受73を備えることにより、ロータマグネット20と磁性ワッシャー90との空気間隔をより高精度に設定することができる。このため、磁性ワッシャー90に必要な磁気吸引力を小さくすることが可能となる。その結果、磁性ワッシャー90の大きさを小さくすることができるため、ステッピングモータの小型化を図ることが可能である。また、回転軸10の軸受73への当接部の形状に関して、接触面積を小さくして駆動損失を小さくするため、先端R形状は自由に設定することができる。 Thus, by providing the bearing 73 having the axial bearing shape of the rotating shaft 10, the air gap between the rotor magnet 20 and the magnetic washer 90 can be set with higher accuracy. For this reason, the magnetic attraction force required for the magnetic washer 90 can be reduced. As a result, since the size of the magnetic washer 90 can be reduced, the stepping motor can be reduced in size. Further, regarding the shape of the contact portion of the rotating shaft 10 with the bearing 73, the tip R shape can be freely set in order to reduce the contact loss and drive loss.
本実施例においても、実施例1と同様に、好ましくは、磁性ワッシャー90の内径DM2は軸受73の外径DB以上、すなわち磁性ワッシャー90の内径DM2と軸受73の外径DBはDM2≧DBの関係を満たすように設定される。より好ましくは、磁性ワッシャー90の外径DM1はロータマグネット20の外径DR以下、すなわち磁性ワッシャー90の外径DM1とロータマグネット20の外径DRはDR≧DM1の関係を満たすように設定される。また好ましくは、磁性ワッシャー90の軸方向の厚さTMと、ロータマグネット20の軸方向の一方側端面20aとケース板金82の一方側端面82aとの間の距離TAは、TM≦TAの関係を満たすように設定される。 In this embodiment, as in the first embodiment, preferably, the inner diameter D M2 of the magnetic washer 90 is the outer diameter D B more bearings 73, i.e. the outer diameter D B of the inner diameter D M2 and the bearing 73 of the magnetic washer 90 It is set so as to satisfy the relationship of D M2 ≧ D B. More preferably, the outer diameter D M1 of the magnetic washer 90 is less outer diameter D R of the rotor magnet 20, i.e. the outer diameter D R of the outer diameter D M1 and the rotor magnet 20 of the magnetic washer 90 the relation D R ≧ D M1 Set to meet. Preferably, the thickness T M in the axial direction of the magnetic washer 90 and the distance T A between the one end surface 20a in the axial direction of the rotor magnet 20 and the one end surface 82a of the case sheet metal 82 are T M ≦ T It is set so as to satisfy the relationship of A.
次に、図7を参照して、本発明の実施例3におけるステッピングモータについて説明する。図7は、本実施例におけるステッピングモータの断面図である。本実施例のステッピングモータは、実施例1のケース板金82に代えて、回転軸10の一端の軸方向受け形状(スラスト受け形状)を有するケース板金83を備えている点で、実施例1のステッピングモータとは異なる。他の構成は図5を参照して説明した実施例1の構成と同様であるため、それらの説明は省略する。 Next, with reference to FIG. 7, the stepping motor in Example 3 of this invention is demonstrated. FIG. 7 is a cross-sectional view of the stepping motor in this embodiment. The stepping motor of this embodiment is provided with a case metal plate 83 having an axial receiving shape (thrust receiving shape) at one end of the rotating shaft 10 in place of the case metal plate 82 of the first embodiment. Different from stepping motor. Other configurations are the same as those of the first embodiment described with reference to FIG.
このように、回転軸10の軸方向受け形状を有するケース板金83を備えることにより、ロータマグネット20と磁性ワッシャー90との空気間隔をより高精度に設定することができる。このため、磁性ワッシャー90に必要な磁気吸引力を小さくすることが可能となる。その結果、磁性ワッシャー90の大きさを小さくすることができるため、ステッピングモータの小型化を図ることが可能である。また、回転軸10のケース板金83への当接部の形状に関して、接触面積を小さくして駆動損失を小さくするため、先端R形状は自由に設定することができる。 Thus, by providing the case sheet metal 83 having the axial receiving shape of the rotating shaft 10, the air gap between the rotor magnet 20 and the magnetic washer 90 can be set with higher accuracy. For this reason, the magnetic attraction force required for the magnetic washer 90 can be reduced. As a result, since the size of the magnetic washer 90 can be reduced, the stepping motor can be reduced in size. Further, with respect to the shape of the contact portion of the rotating shaft 10 with the case sheet metal 83, the tip R shape can be freely set in order to reduce the contact area and drive loss.
本実施例においても、実施例1と同様に、好ましくは、磁性ワッシャー90の内径DM2は軸受72の外径DB以上、すなわち磁性ワッシャー90の内径DM2と軸受72の外径DBはDM2≧DBの関係を満たすように設定される。より好ましくは、磁性ワッシャー90の外径DM1はロータマグネット20の外径DR以下、すなわち磁性ワッシャー90の外径DM1とロータマグネット20の外径DRはDR≧DM1の関係を満たすように設定される。また好ましくは、磁性ワッシャー90の軸方向の厚さTMと、ロータマグネット20の軸方向の一方側端面20aとケース板金83の一方側端面83aとの間の距離TAは、TM≦TAの関係を満たすように設定される。 In this embodiment, as in the first embodiment, preferably, the magnetic inner diameter D M2 of the washer 90 bearing 72 outer diameter D B above, namely outer diameter D B of the inner diameter D M2 and the bearing 72 of the magnetic washer 90 It is set so as to satisfy the relationship of D M2 ≧ D B. More preferably, the outer diameter D M1 of the magnetic washer 90 is less outer diameter D R of the rotor magnet 20, i.e. the outer diameter D R of the outer diameter D M1 and the rotor magnet 20 of the magnetic washer 90 the relation D R ≧ D M1 Set to meet. Preferably, the thickness T M in the axial direction of the magnetic washer 90 and the distance T A between the one end surface 20a in the axial direction of the rotor magnet 20 and the one end surface 83a of the case metal plate 83 are T M ≦ T It is set so as to satisfy the relationship of A.
上記各実施例によれば、駆動トルク特性を維持しながら、ロータマグネットと軸受部の打撃音を低減した静音性の高いステッピングモータを提供することができる。また、スペース効率にも適しているため、ステッピングモータの小型化を図ることもできる。更に、上記各実施例によれば、このようなステッピングモータを備えたレンズ装置および撮像装置を提供することができる。例えばレンズ装置において、各実施例のステッピングモータは絞りを駆動するために用いられる。 According to each of the above-described embodiments, it is possible to provide a stepping motor with high noise reduction in which the striking sound of the rotor magnet and the bearing portion is reduced while maintaining the driving torque characteristics. Further, since it is suitable for space efficiency, the stepping motor can be downsized. Furthermore, according to each of the above embodiments, it is possible to provide a lens apparatus and an imaging apparatus provided with such a stepping motor. For example, in the lens apparatus, the stepping motor of each embodiment is used to drive the diaphragm.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
例えば、磁性ワッシャー90および軸受72(軸受73)に代えて、磁性材料からなる径方向に拡大した軸受を磁気吸引力発生部材として用いても、上記各実施例と同様の効果を得ることができる。また、磁性ワッシャー90およびケース板金82(ケース板金83)に代えて、磁性材料からなるこれら二部品を一体化したケース板金を磁気吸引力発生部材として用いても、上記各実施例と同様の効果を得られる。また、磁性ワッシャー90の外径DM1とロータマグネット20の外径DRをDR<DM1、すなわちB相ステータヨーク40bとケース板金82との間に磁性ワッシャー90を挟持配置してもよい。 For example, instead of the magnetic washer 90 and the bearing 72 (bearing 73), the same effect as in the above embodiments can be obtained even if a radially expanded bearing made of a magnetic material is used as the magnetic attractive force generating member. . Further, in place of the magnetic washer 90 and the case metal plate 82 (the case metal plate 83), a case metal plate in which these two parts made of a magnetic material are integrated can be used as the magnetic attractive force generating member. Can be obtained. Further, the outer diameter D M1 of the magnetic washer 90 and the outer diameter D R of the rotor magnet 20 may be set to D R <D M1 , that is, the magnetic washer 90 may be sandwiched between the B-phase stator yoke 40b and the case metal plate 82. .
10 回転軸
20 ロータマグネット
31、32 スラストワッシャー
40a、40b ステータヨーク
50a、50b コイルボビン
60a、60b コイル
71、72、73 軸受
81、82、83 ケース板金
90 磁性ワッシャー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotating shaft 20 Rotor magnet 31, 32 Thrust washer 40a, 40b Stator yoke 50a, 50b Coil bobbin 60a, 60b Coil 71, 72, 73 Bearing 81, 82, 83 Case sheet metal 90 Magnetic washer
Claims (10)
コイルが巻かれた複数のコイルボビンと、
各々が、前記複数のコイルボビンの各々を前記回転軸の軸方向および径方向においてそれぞれ囲い、前記回転軸を中心とした周方向に交互に配置された極歯を、前記ロータマグネットの側面に対向するように有する複数のステータヨークを有するステータヨーク群と、
前記回転軸を支持し、出力側に設けられた第1の軸受と、
前記回転軸を支持し、前記出力側とは反対側に設けられた第2の軸受と、
前記第1の軸受を支持する第1のケース板金と、
前記第2の軸受を支持する第2のケース板金と、
前記ロータマグネットと前記第2の軸受との間に設けられたワッシャーと、
前記ロータマグネットを前記第2の軸受の側に吸引する磁性部材と、を有し、
前記ロータマグネットの前記軸方向の中心と前記ステータヨーク群の前記軸方向の中心とが互いに一致しており、
前記磁性部材の前記軸方向の厚さT M と、前記ロータマグネットの一方側端面と前記第2のケース板金の一方側端面との間の距離T A は、
T M ≦T A
の関係を満たし、
前記ワッシャーは前記ロータマグネットと前記第2の軸受に接触していることを特徴とするステッピングモータ。 A rotor having a rotor magnet fixed to a rotating shaft;
A plurality of coil bobbins wound with coils;
Each surrounds each of the plurality of coil bobbins in the axial direction and the radial direction of the rotating shaft, and the pole teeth alternately arranged in the circumferential direction around the rotating shaft face the side surface of the rotor magnet. A stator yoke group having a plurality of stator yokes,
A first bearing that supports the rotating shaft and is provided on the output side;
A second bearing that supports the rotating shaft and is provided on a side opposite to the output side;
A first case sheet metal that supports the first bearing;
A second case metal plate for supporting the second bearing;
A washer provided between the rotor magnet and the second bearing;
A magnetic member for attracting the rotor magnet toward the second bearing ,
And heart in the axial direction of the shaft the heart and stator yoke group in the direction of the rotor magnet are coincident with each other,
The axial thickness T M of the magnetic member, and the distance T A between the one end surface of the rotor magnet and the one end surface of the second case sheet metal are:
T M ≦ T A
Satisfy the relationship
The stepping motor according to claim 1, wherein the washer is in contact with the rotor magnet and the second bearing .
コイルが巻かれた複数のコイルボビンと、A plurality of coil bobbins wound with coils;
各々が、前記複数のコイルボビンの各々を前記回転軸の軸方向および径方向においてそれぞれ囲い、前記回転軸を中心とした周方向に交互に配置された極歯を、前記ロータマグネットの側面に対向するように有する複数のステータヨークを有するステータヨーク群と、Each surrounds each of the plurality of coil bobbins in the axial direction and the radial direction of the rotating shaft, and the pole teeth alternately arranged in the circumferential direction around the rotating shaft face the side surface of the rotor magnet. A stator yoke group having a plurality of stator yokes,
前記回転軸を支持する第1の軸受及び第2の軸受と、A first bearing and a second bearing for supporting the rotating shaft;
前記第1の軸受を支持する第1のケース板金と、A first case sheet metal that supports the first bearing;
前記第2の軸受を支持する第2のケース板金と、A second case metal plate for supporting the second bearing;
前記ロータマグネットと前記第2の軸受との間に設けられたワッシャーと、A washer provided between the rotor magnet and the second bearing;
前記ロータマグネットを前記第2の軸受の側に吸引する磁性部材と、を有し、A magnetic member for attracting the rotor magnet toward the second bearing,
前記ロータマグネットの前記軸方向の中心と前記ステータヨーク群の前記軸方向の中心とが互いに一致しており、The axial center of the rotor magnet and the axial center of the stator yoke group coincide with each other,
前記磁性部材の前記軸方向の厚さTThe axial thickness T of the magnetic member MM と、前記ロータマグネットの一方側端面と前記第2のケース板金の一方側端面との間の距離TAnd a distance T between one end face of the rotor magnet and one end face of the second case sheet metal AA は、Is
TT MM ≦T≦ T AA
の関係を満たし、Satisfy the relationship
前記ワッシャーは前記ロータマグネットと前記第2の軸受に接触しており、The washer is in contact with the rotor magnet and the second bearing;
前記ワッシャーは前記距離TThe washer is the distance T AA と前記厚みTAnd the thickness T MM との差分が前記ワッシャーの厚みよりも小さくなるように構成されていることを特徴とするステッピングモータ。The stepping motor is characterized in that the difference between the stepping motor and the washer is smaller than the thickness of the washer.
DM2≧DB
の関係を満たすことを特徴とする請求項1または2に記載のステッピングモータ。 Outer diameter D B of the inner diameter D M2 before Symbol magnetic member and the second bearing,
D M2 ≧ D B
Stepping motor according to claim 1 or 2, characterized in relationship full plus that of.
DR≧DM1
の関係を満たすことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のステッピングモータ。 Outer diameter D R of the rotor magnet and the outer diameter D M1 of the magnetic member,
D R ≧ D M1
The stepping motor according to any one of claims 1 to 3, wherein the relationship is satisfied.
前記出力側ワッシャーは前記第1の軸受とは接触していないことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のステッピングモータ。The stepping motor according to claim 1, wherein the output washer is not in contact with the first bearing.
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