JP2005295710A

JP2005295710A - モータ

Info

Publication number: JP2005295710A
Application number: JP2004108394A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Iwamoto; 哲也岩本; Akihiro Ito; 彰浩伊藤; Masami Yamamoto; 正美山本; Masato Tanaka; 正人田中
Original assignee: Seiko Precision Inc
Current assignee: Seiko Precision Inc
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】ステータのコイル巻線形状が安定化し、コイルの巻崩れの恐れが少ないモータを提供する。
【解決手段】本発明に係るモータＭは、複数の磁極を着磁したロータ１と、磁極部４ａ１，４ａ２がロータ１の外周面に近接して位置するヨーク４及びヨーク４に巻回されるコイル５を備えたステータ３とから構成される。ヨーク４は対向する一対の脚部４ａ，４ａとこれを連結する連結部４ｂから構成されるＨ字形状をなし、コイル５がヨークの連結部４ｂに巻回されている。コイル５は、その外周部が脚部４ａの外端部とほぼ等しい位置にあることが好ましい。また、本発明に係るモータＭは、例えば、光学モジュールのレンズ系を移動させる駆動部に組み込まれる。
【選択図】図１

Description

本発明はコイルの巻崩れを防止したモータに関する。

近年、微小なカメラを搭載した携帯電話、ノート型パソコン、携帯型テレビ電話等の携帯用電子機器が広く普及している。これらの携帯用電子機器には、光学系に対して精度良く位置決めする小型のモータが組み込まれている。モータは、一般にロータとヨーク及びコイルを備えたステータとから構成される。かかるモータとしては、従来から数多くの提案がなされている（例えば、特許文献１）。
特許文献１のモータでは、Ｕ字状ないしはコ字状ヨークの外側の脚部にコイル枠が挿着され、コイル枠内にコイルが巻回されている。この特許文献１は、コイル枠を設けているため部品点数が多くなるという難点がある。そこで、Ｕ字状ヨークにおける外側の脚部または中央部にコイルを直に巻き付けたステータ構造が考えられる。

例えば、後者のステータ構造を採用したモータを図６に示す。
このモータは、複数の磁極を着磁したロータａの外周面に近接して、Ｕ字状ヨークｂの中央部に導線を直に巻き付けたコイルｃ及び上記ヨークｂから構成される一対のステータｄ，ｄの磁極部が配置され、更にロータａの外周面に近接して上記ヨークｂ開口部内に補助ヨークｅが配置されている。なお、モータは、ロータ軸ｆ及びそのボス部ｇを備えている。
特開２００１−６１２６８号公報

図６に示すモータにおいては、Ｕ字状ヨークの中央部に導線を直に巻き付けることによりステータが形成される。そのため、ヨークの開口部内に巻回されるコイル両端面は、ヨークの一対の脚部間で支持されるので巻線形状が安定化する。しかし、図６に示すステータ構造では、特許文献１の構成部材であるコイル枠が存在しないため、ヨークの外側に巻回されるコイル部分は、単に先に巻回された導線上に支持されるだけであるので、巻線形状にむらが生じやすく、場合によっては巻崩れの懸念がある。従って、図６(Ａ)の破線Ａで示すように、コイル巻線全体が巻崩れする懸念がある。この点は、Ｕ字状ヨークの脚部に導線を直に巻き付けた場合も同様である。

そこで、本発明の目的は、上述の従来技術の問題点を解消しようとするものであり、ヨークに巻回されるコイルの巻線形状が安定化し、コイルの巻崩れの恐れの少ないモータを提供することにある。

本発明に係るモータは、複数の磁極を着磁したロータと、磁極部がロータの外周面に近接して位置するヨーク及び該ヨークに巻回された導線により形成されるコイルを備えたステータとから構成され、前記ヨークは対向する一対の脚部とこれを連結する連結部から構成されるＨ字形状をなし、前記コイルが連結部の上にかつ一対の脚部の間に巻回されている。

前記コイルは、例えばその導線がヨークの連結部に直に巻回されて構成されている。
また、前記ヨークに巻回されるコイルの外周部が、脚部の外端部とほぼ等しい位置にあることが好ましい。

本発明に係る光学モジュールは、上述のモータがレンズ系を移動させる駆動部に組み込まれている。
前記レンズ系を包含する光学ユニットの外周部に一対の前記ステータが配置され、前記一対のステータは組み合わされてく字状を構成し、かつ、各ステータは前記光学ユニットの外周に沿う向きに配置されている。

本発明に係るモータは、Ｈ字状ヨークにおける対向する一対の脚部を連結する連結部にステータコイルが巻回されているので、ステータコイルがＨ字状ヨークの一対の脚部間に巻回・支持される。そのため、コイルの巻線形状が安定化して、ヨークに巻き付けられるコイルの巻崩れが防止される。

以下、本発明の実施の形態に係るモータについて、図１の平面図及び側面図を参照して具体的に説明する。
図１において、分布型ＰＭモータＭは、ロータ１とロータ１を介して対向する一対のステータ３，３とから構成される。ロータ１は、１０極の磁極を着磁した永久磁石構造体から構成され、その中心軸線上にボス部２ａを有するロータ軸２を備えている。
ステータ３はヨーク４とコイル５とから構成される。ヨーク４は、対向する一対の脚部４ａ，４ａとこれを連結する連結部４ｂとで構成されるＨ字形状の軟磁性材料により形成される。コイル５はヨークの連結部４ｂ上に直に導線を巻回して形成されており、巻回コイル５は一対の脚部４ａ，４ａ間に位置する。このようなステータ３は、各脚部４ａ内端部の円弧面に切欠形成された磁極部４ａ１，４ａ２がロータ１の外周面に沿って近接して位置するよう、ロータ１の周囲に配置される。
更に、各ステータ３におけるヨーク４の両端の磁極部４ａ１，４ａ２間には、円弧状の補助ヨーク６がロータ１の外周面に沿って配置されている。

一対のステータ３，３は、ロータ軸２に対して、交差角１９８°のハ字状に配置されている。また、各コイル５は、駆動回路（図示せず）に接続されており、パルス電流により磁極部４ａ１，４ａ２を励磁可能としている。従って、各コイル５に任意のパルス電流を通電することにより、ロータ１を所望の方向に所望の量だけ回転させることができる。

本実施の形態において、ロータ１は、モータＭが適用される機器に応じて適宜のサイズに設定され、２極以上の磁極を着磁したものであれば特に限定されるものではない。例えば、モータＭが携帯用電子機器に組み込まれる小型のステッピングモータである場合、ロータ１の直径は２〜４ｍｍの範囲にあることが好ましい。
Ｈ字形状のヨーク４は、一対の脚部４ａ，４ａとこれらの端部以外の中間領域を連結する連結部４ｂとから構成される。一対の脚部４ａ，４ａは完全に平行な関係になくてもよく、また、連結部４ｂの両端は各脚部４ａの内端から外端の長さ方向１／２〜３／４の部分に連結していることが好ましい。図１には、上記長さ方向の略２／３の部分に連結部４ｂが連結したヨーク４の好適な例を図示している。
同一のサイズのヨークを用いてモータＭのトルクを同一とする場合は、スペース効率の観点から、コイル５の外周部が一対の脚部４ａ，４ａの外端部とほぼ等しい位置にあることが好ましい。しかし、コイル５が脚部４ａ，４ａ間から多少露出したり、あるいはコイルの外周面が脚部４ａ，４ａの外端部に達していなくてもよい。

一般に、小型のモータの場合、大型のモータと比較してコイルの巻線形状を安定化させることが困難であるが、本発明によれば、前述の理由により、コイルの巻線形状が安定化してコイルの巻崩れが防止される。その結果、コイルの巻線工程が簡素化され、モータへのステータの固定が容易となる。しかも、上述のステータのスペース効率を向上させることも可能である。
このように、本発明の実施の形態においては、モータＭは小型のモータとして利用すると好適である。

次に、一例として、本発明に係るモータとしてステッピングモータが組み込まれたＡＦ機構を有する光学モジュールについて、図２〜図５を参照して以下に説明する。理解を容易にするために、図４には、光学モジュールにおける駆動部とレンズホルダ下部との配置関係を表す平面図が示されており、図５はその駆動部を示している。
光学モジュール１０は、図２及び図３(Ａ)に示すように、基台１１と、保護カバー２０と、光学系ユニット３０と、ステッピングモータを包含する駆動部４０とを備えている。なお、光学系ユニット３０の下部は基台１１により構成される。

基台１１は、底部１１ａと、光学系ユニット３０の構成部材である鏡筒１２と、鏡筒１２に隣接して駆動部４０の下部を形成する壁部１３とから構成される。鏡筒１２は、一部が仕切壁１１ｂに置き換えられた円筒体で形成される。壁部１３は、鏡筒１２の仕切壁１１ｂを共有し、上面が開口した矩形状の垂直壁体で形成される。
鏡筒１２は略環状の大径部１２ａと環状の小径部１２ｂとから構成される。小径部１２ｂの底面が臨む基台１１の底部１１ａ開口には、所定の配線パターンが形成された基板１５が嵌着されている。この基板１５上には撮像素子であるＣＣＤ（Charge Coupled Device；図示せず）が固定される。

保護カバー２０は、鏡筒１２と壁部１３との上面をそれぞれ覆う円筒状の第一カバー部２１と無底の略直方体形状をなす第二カバー部２２とから構成される。第二カバー部２２の上面中央には、前記ロータ軸２の上端部を軸支する軸受孔２３が形成されている。

光学系ユニット３０は、１枚のレンズＬを保持する筒状のレンズホルダ３１と、円筒カム３３と、前記鏡筒１２と、環状のコイルバネ３４とを備えている。なお、図２及び図３(Ａ)には、フィルタや絞り等を省略して図示している。
円筒カム３３は、その回動により、レンズホルダ３１を光軸方向ＬＤに進退自在に移動させる。即ち、円筒カム３３には、その上面（光の入射側面）にカム面３３ａが形成され、下部外周面にラック部３３ｂが形成されている。ラック部３３ｂは、基台１１に設けられた後述の軸１７に固定されるギア４２ｂと噛合する。円筒カム３３は、基台１１の底部１１ａとレンズホルダ３１の後述するカムフォロア３１ｂとの間に配置される。このような円筒カム３３は、レンズＬを綴出（ＡＦ）させることができる。

レンズホルダ３１下部の外周面には、フランジ部３１ａが形成されている。フランジ部３１ａの上部には、半径方向に突出して対向する一対の上記カムフォロア３１ｂが形成されている。レンズホルダ３１は、フランジ部３１ａの下部を鏡筒１２の小径部１２ｂ外周面と円筒カム３３の内周面との間に嵌入させ、かつ、カムフォロア３１ｂを鏡筒１２の大径部１２ａに形成された突出部１４の溝内に嵌合させることによって、鏡筒１２に摺動自在に案内される。
コイルバネ３４は、レンズホルダ３１を円筒カム３３側に付勢するものであり、上記カムフォロア３１ｂに形成された溝内に載置され、レンズホルダ３１の外周部と保護カバー２０との間の空間に配置される。このコイルバネ３４の付勢力により、カムフォロア３１ｂの下面が円筒カム３３のカム面３３ａに当接する。

駆動部４０は、前記円筒カム３３を回動させるものであり、本発明に係るモータと、ロータ軸２に設けられたギア４１と、図３(Ｂ)に示す２枚のギア４２と、図４及び図５に示す電磁アクチュエータ固定部材４３とを備えている。
前記ロータ軸２は、上部ボス部２ａと、大径の下部ボス部２ｂと、ギア取付部２ｃとが一体成形されており、ロータ軸２の両端部がそれぞれ第二カバー部２２の前記軸受孔２３及び電磁アクチュエータ固定部材４３の底板に形成された軸受部（図示せず）に軸支される。また、各ステータ３は、ヨーク両端の磁極部４ａ１，４ａ２がロータ１の外周面に近接して位置するように、電磁アクチュエータ固定部材４３の底板から突設された位置決め部材に挟持されている。補助ヨーク６も、その背面及び両側面がそれぞれ上記固定部材４３に設けられた位置決め部材４４ａ，４４ｂによって支持されている。

ギア４２は、基台１１の底部１１ａから上方に延びる回転自在の軸１７に二段に固定される。一方のギア４２ａはロータ軸２に設けられたギア４１と噛合し、他方のギア４２ｂは円筒カム３３の前記ラック部３３ｂに噛合する。
電磁アクチュエータ固定部材４３には、レンズホルダ３１と反対側に垂直な側壁４３ａが形成されている。また、レンズホルダ３１側のアクチュエータ固定部材４３には段差部４３ｂが形成されている。段差部４３ｂは、ステータ３，３の位置決め部であり、レンズホルダ３１の位置決めも兼ねている。
また、前記保護カバー２０は、適宜の手段より基台１１に固定されることによって、光学系ユニット３０及び駆動部４０を保護する以外に、コイルバネ３４の押さえバネとして作用する。

図４に示すように、レンズＬを含む光学ユニット３０の外周部に一対のステータ３，３が配置されている。一対のステータ３，３は組み合わされてく字状を構成し、各ステータ３が光学ユニット３０の外周に沿う向きに配置されている。この配置構成により、ステータ３，３を光学系ユニット３０及び駆動部４０の下部空間に効率的に配置することができ、光学モジュール１０をよりコンパクト化することが可能となる。

以上の光学モジュール１０において、１枚のレンズＬを綴出（ＡＦ）させるには、ステータコイル５に流す電流を制御して、ヨーク両端の磁極部４ａ１，４ａ２の磁極を変化させてロータ１を回転させる。ロータ１の回転に伴って、ロータ軸２が回転すると共に、ロータ軸２に固定されたギア４１と噛合するギア４２ａが固定された軸１７も回転する。軸１７の回転に伴って、他方のギア４２ｂが円筒カム３３のラック部３３ｂと噛合しているので、円筒カム３３も回動する。円筒カム３３の回動に伴い、円筒カム３３のカム面３３ａ上をカムフォロア３１ｂが摺動することにより、カムフォロア３１ｂの摺動軌跡に対応してレンズホルダ３１が光軸方向ＬＤに移動する。これにより、レンズホルダ３１に取り付けられたレンズＬが綴出（ＡＦ）する。即ち、レンズＬとＣＣＤとの距離であるバックフォーカスを変化させることができる。

光学モジュール１０の駆動部４０を組み立てるには、まず、円筒カム３３のラック部３３ｂと噛合するように、基台１１に設けられた軸１７にギア４２ｂを固定する。次に、電磁アクチュエータ固定部材４３にステッピングモータを固定して、ロータ軸２に設けられたギア４１と基台１１の軸１７に固定されたギア４２ａとが噛合するように、アクチュエータ固定部材４３を基台１１に取り付けることにより、駆動部４０が組み立てられる。

本発明に係るモータは、カメラを搭載した携帯電話や、ノート型パソコン、複写機、ファクシミリ、携帯型テレビ電話等のＯＡ機器などに適用可能である。
以上のような本発明に係るモータは、好適には、コイルの巻崩れの懸念がある小型のモータとして利用される。

(Ａ)は本発明の実施形態に係るモータの平面図であり、(Ｂ)はその側面図である。本発明に係るモータが組み込まれた光学モジュールの斜視図である。 (Ａ)は図２のIII−III線断面図であり、(Ｂ)は光学モジュールにおける駆動部の断面図である。図２に示す光学モジュールにおける駆動部とレンズホルダの配置を表す図３(Ａ)のIV−IV線矢視図である。図４に示す駆動部の側面図である。 (Ａ)はコイルをＵ字状ヨークに巻き付けたステータ構造のモータの一例を示す平面図であり、(Ｂ)はその側面図である。

符号の説明

１ロータ
３ステータ
４ヨーク
４ａ脚部
４ｂ連結部
４ａ１，４ａ２磁極部
５コイル
Ｍモータ

Claims

複数の磁極を着磁したロータと、磁極部がロータの外周面に近接して位置するヨーク及び該ヨークに巻回された導線により形成されるコイルを備えたステータとから構成され、前記ヨークは対向する一対の脚部とこれを連結する連結部から構成されるＨ字形状をなし、前記コイルが連結部の上にかつ一対の脚部の間に巻回されていることを特徴とするモータ。
前記コイルの導線がヨークの連結部に直に巻回されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
前記ヨークに巻回されるコイルの外周部が、脚部の外端部とほぼ等しい位置にあることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のモータが、レンズ系を移動させる駆動部に組み込まれた光学モジュール。
前記レンズ系を包含する光学ユニットの外周部に一対の前記ステータが配置され、
前記一対のステータは組み合わされてく字状を構成し、かつ、各ステータは前記光学ユニットの外周に沿う向きに配置されている、ことを特徴とする請求項４に記載の光学モジュール。