JP5126464B2

JP5126464B2 - ステッピングモータ及びカメラの焦点調整用アクチュエータ

Info

Publication number: JP5126464B2
Application number: JP2006235514A
Authority: JP
Inventors: 俊彦永田; 孝之山脇
Original assignee: Minebea Motor Manufacturing Corp
Current assignee: Minebea Motor Manufacturing Corp
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2026-08-31
Also published as: JP2008061386A

Description

本発明は、ステッピングモータに係り、特に、光ディスク装置やカメラのレンズ駆動用に用いられる小型・細径のステッピングモータに関するものである。

従来から、光ディスク装置、ビデオカメラやデジタルカメラなどの機器の小型化の要求に伴い、装置内に収容されるレンズ駆動用のステッピングモータも収容スペースに合わせて小型化が要求されるようになって来ている。かかる要求に対し、外周面に多極着磁したマグネットを備えるロータと、その外周面に近接対向する極歯部を備える外ヨーク、内ヨーク、それを励磁する励磁コイルを巻回したコイルボビン等を具備したステータを備え、コイルボビンをマグネットの軸方向両端側に配置することにより、モータの外径を、マグネットの外径に極歯部の厚みを加えた値にほぼ等しい径まで小型化したステッピングモータが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

具体的には、図７の断面図、図８の分解斜視図に示されているように、ステッピングモータ１００は外周面に多極着磁したロータマグネット１１１を持つロータ１１０と、ロータ１１０を軸方向に挟んでその近傍に対向する２組のステータ１２０とを有し、ステータ１２０の励磁コイル１２５をロータマグネット１１１の軸方向両端側に各々配置した、クローポール型ステッピングモータである。ステータ１２０は、ロータマグネット１１１の軸方向両端側に各々配置されており、ステータ１２０は多極着磁したロータマグネット１１１の外周に近接対向する極歯部１２３ｂを備える外ヨーク１２３と、極歯部１２１ｂを備える内ヨーク１２１と、外ヨーク１２３及び内ヨーク１２１を励磁するためのコイル１２５が巻回された、コイルボビン１２２とからなる。

内ヨーク１２１は磁性材により形成され、コイルボビン１２２のロータマグネット１１１の円盤状の側面と対向する一端面側に配置された平板部１２１ａと、平板部１２１ａから延びてロータマグネット１１１の外周端面と対向する複数の極歯部１２１ｂとを備えている。外ヨーク１２３も同様に磁性材により形成され、コイルボビン１２２の、内ヨーク１２１の平板部１２１ａが配置された面とは反対側の側面に配置された平板部１２３ａ、及び、平板部１２３ａから延びてロータマグネット１１１の外周面に対向する複数の極歯部１２３ｂとを備えている。そして、内ヨーク１２１の極歯部１２１ｂと外ヨーク１２３の極歯部１２３ｂとが、同一円周上で交互に噛合い円筒状の空間が形成されている。しかも、外ヨーク１２３の極歯部１２３ｂと内ヨーク１２１の極歯部１２１ｂとは、電気角で１８０度の位相差をもって配置されている。コイルボビン１２２の外周端部には、端子ピン１２６が植設された端子台１２２ｂが形成されている。内ヨーク１２１と外ヨーク１２３は、コイルボビン１２２の内径側にあって、内ヨーク１２１の平板部１２１ａに形成された開口と、外ヨーク１２３の平板部１２３ａに形成された開口とに、磁性材からなる円筒状のボス１２４が夫々嵌合されることで、内ヨーク１２１と外ヨーク１２３とは、互いに磁気的及び機械的に結合している。そして、ステータ１２０の間に挟まれた、非磁性材からなるスペーサ１３４によって、２組のステータ１２０間における不要な磁気ループの発生を防止している。
更に、各ステータ１２０は、非磁性材からなるケース１３１によって外側から覆われ、ケース１３１の開放端がブラケット１３２によってふさがれることで、２組のステータ１２０が互いに固定されている。なお、符号１１３は樹脂製のワッシャ、符号１３３は軸受であり、ロータ１１０のシャフト１１２は、この軸受１３３を介してケース１３１及びブラケット１３２に軸支されている。

特開２００３−９４９７号公報

さて、上記従来のステッピングモータ１００は、小型・小径に構成されていることから、特にビデオカメラやデジタルカメラ等のズームやフォーカシング動作におけるレンズ駆動用モータとして用いられている。しかしながら、以下の理由から、所望の位置への移動及び位置決め（アクセス）を高速かつ高精度に行うといった、近年のフォーカシング動作の要求を満たすことが困難となっている。ところで、所望の位置へのアクセスを高速かつ高精度に行うには、高速応答性に優れていることが必要であるが、ステッピングモータの高速応答性は、ロータ１１０の慣性モーメントの影響を大きく受けるものであり、低慣性モーメント化が高速応答性を実現するために必要不可欠であることは周知のことである。このため、ロータマグネット１１１の軽量化がロータ１１０の慣性モーメントの低減に有効となる。

ここで、円柱状回転体の慣性モーメントは、円柱状回転体の直径の四乗、長さ、密度に比例するものであることに鑑み、ロータの慣性モーメントの低減手法として、（i）ロータマグネットの内周端に、非磁性材からなるスリーブの形成、（ii）ロータマグネットの軸方向の長さ（厚さ）の低減、（iii）ロータマグネットの外径寸法の低減、等が挙げられる。しかしながら、図７に示す従来のステッピングモータ１００において、ビデオカメラやデジタルカメラなどに用いられるタイプでは、小型・小径化の要求から、ステッピングモータ１００の外径寸法は６ｍｍと細径化されている。このため、ロータマグネット１１１の内周端に非磁性材からなるスリーブを形成する（i）の手法を採用することは、設置スペースの確保の点で、実現が非常に困難である。又、ロータマグネット１１１の軸方向の長さ（厚さ）を低減する（ii）の手法は、モータトルクが大幅に低減してしまい、所定のモータトルクを得られないという欠点がある。

一方、ロータマグネット１１１の外径寸法を低減する（iii）の手法は、ロータ１１０の慣性モーメントの低減手法として最も効果的であるが、ロータマグネット１１１と極歯部１２１ｂ、１２３ｂとの隙間（距離）が必要以上に拡大し、その結果としてモータトルクが大幅に低減してしまい、所定のモータトルクを得ることができないという問題が生じてしまう。なお、（iii）の手法において、ロータマグネット１１１と極歯部１２１ｂ、１２３ｂとの空隙（距離）の拡大を防止するため、極歯部１２１ｂ、１２３ｂを内径側に折り曲げて空隙を必要程度まで狭める手法を採ろうとしても、極歯部１２１ｂ、１２３ｂによって形成される内側の空間の直径寸法が、コイルボビン１２２の外径寸法よりも小さくなり、コイルボビン１２２を配置できなくなるという問題が生じてしまう。一方、極歯部１２１ｂ、１２３ｂによって狭められた内側の空間の直径寸法に合わせて、更にコイルボビン１２２の外径寸法を小さくした場合、コイル１２５の巻き数が減少することにより起磁力が減少する結果、所定のモータトルクを得ることが困難となる。このように、従来のステッピングモータ１００の構造を踏襲する限り、必要なモータトルクを確保しつつ、ロータの慣性モーメントを低減するための対策を採ることが困難であった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、小型・細径のステッピングモータにおいて、所望のモータ特性を得るために、ロータマグネットの外径寸法を減少させる等、内部レイアウトの選択の自由度を高めることを可能とするものである。そして、小型・細径のステッピングモータにおいて、モータトルク低下を来たすことなくロータの慣性モーメントを低減し、必要な高速応答性を確保することにある。

上記課題を解決するために、本発明のステッピングモータは、ロータマグネットの軸方向両側に配置されたステータから軸方向に突出する極歯部によって、ロータマグネットの外周面が包囲されたステッピングモータであって、ステータを構成するステータヨークの、極歯部を別体構造とすることにより、ロータの外径寸法を減少させる等ステータ構造の選択の自由度を高めるための対応を容易とし、ロータの慣性モーメントを低減し、必要な高速応答性を確保するものである。
又、本発明のカメラの焦点調整用アクチュエータは、本発明に係るステッピングモータを備えることで、小型でありながら、高速かつ正確に焦点調整を行うことが可能である。
（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。なお、各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではない。よって、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）ロータマグネットの軸方向両側に配置されたステータから軸方向に突出する極歯部によって、ロータマグネットの外周面が包囲されたステッピングモータであって、
前記ステータは、コイルボビンと、一方端に底壁を備え他方端が開放され、前記コイルボビンが格納される有底円筒状のハウジングと、第１・第２のステータヨークとを含み、
前記コイルボビンは、巻芯部と、該巻芯部の両端にフランジ部とを備え、該フランジ部の一方には端子台が一体に形成され、
前記ハウジングの円筒壁には、前記端子台を前記ハウジングの外部へ突出させるための切欠きが形成され、前記ハウジングの底壁中央部には、貫通孔と、該貫通孔からハウジングの内部に向けて突出し、前記コイルボビンの中心穴を貫通する円筒状のコアとが設けられ、
前記第１のステータヨークには、環状部と、該環状部の内周端に沿って等間隔に配置され軸方向に突出する複数の極歯部とが設けられ、
前記第２のステータヨークには、環状部と、該環状部の外周端に沿って等間隔に配置され軸方向に突出する複数の極歯部とが設けられ、
前記ハウジングの開放端近傍の内壁に、前記第１のステータヨークの環状部が固定され、前記コアに、前記第２のステータヨークの環状部が固定されることで、前記第１のステータヨーク及び前記第２のステータヨークが、前記ハウジングを介して機械的及び磁気的に結合され、かつ、前記第１のステータヨークの極歯部と前記第２のステータヨークの極歯部とが同一円周上で交互に噛合い円筒状の空間が形成され、
該円筒状の空間にロータマグネットが配置され前記コアにロータマグネットの回転軸が挿通され、前記ハウジングの切欠きから突出する前記コイルボビンの端子台が、軸方向の側面同士が近接対向配置されるように、一対の前記ステータをロータマグネットの軸方向両側に対向配置し、前記ハウジングの開放端同士が密着固定してなることを特徴とするステッピングモータ（請求項１）。

本項に記載のステッピングモータは、有底円筒状のハウジングの底壁中央部に形成された貫通孔から、ハウジングの内部に向けて円筒状のコアが突出し、コイルボビンはその中心穴をコアが貫通するようにしてハウジング内に格納され、コイルボビンを貫通したコアに、第２のステータヨークが固定されることで、コイルボビンは、端子台がハウジングの切欠きから突出した状態で、ハウジングの底壁および円筒面内壁と、コアに固定される第２のステータヨークにより周囲を覆われた状態となる。更に、ハウジングの開放端近傍の内壁に第１のステータヨークが固定されることで、第１のステータヨーク及び第２のステータヨークが、ハウジングを介して機械的及び磁気的に結合され、かつ、第１のステータヨークの極歯部と第２のステータヨークの極歯部とが同一円周上で交互に噛合い、円筒状の空間が形成される。
すなわち、ハウジング及び第１のステータヨークによって、クローポール型ステッピングモータのステータの基本要素である外ヨークが構成され、第２のステータヨークによって、クローポール型ステッピングモータのステータの基本要素である、内ヨークが構成される。そして、円筒状の空間にロータマグネットが配置され、コアの中空穴にロータマグネットの回転軸が挿通され、更に、ハウジングの切欠きから突出する端子台が、軸方向の側面同士が近接対向配置されるように、一対のステータをロータマグネットの軸方向両側に対向配置し、ハウジングの開放端同士が密着固定することで、ロータマグネットの外周端面と各極歯部とが必要最小限の距離を空けて対向し、小型・細径のステッピングモータでありながら、所定のモータトルクを発生させることが可能となる。

なお、ハウジングとコアとの固定方法として、例えば、底壁中央部に形成された貫通孔に対し、円筒状のコアを圧入する方法を用いることが可能である。又、ハウジングの開放端近傍の内壁に第１のステータヨークの環状部を固定する方法として、例えば、環状部の外周端をハウジングの内壁に圧入する方法を用いることが可能である。更に、コアに第２のステータヨークの環状部を固定する方法として、例えば、環状部の内周端をコアの外周壁に圧入する方法を用いることが可能である。
又、本発明のステータは、ハウジング内部に第１のステータヨーク、第２のステータヨーク、コイルボビン及びコアが全て格納されるものであり、しかも、ハウジングの開放端が、第１のステータヨークによって塞がれる構造を有している。そこで、上記各固定作業を行う際に、ハウジングの開放端近傍の内壁に第１のステータヨークの環状部を固定する作業を最後に行うことで、ハウジングの底壁中央にコアを固定する作業、コイルボビンの中心穴をコアに貫通させるようにして、ハウジングにコイルボビンを格納する作業、コアに第２のステータヨークを固定する作業を、全て円滑に行うことができる。

（２）前記第１のステータヨークの環状部の内周端に沿って等間隔に配置された複数の極歯部は、ハウジングの底壁方向に突出し、前記第２のステータヨークの環状部の外周端に沿って等間隔に配置された複数の極歯部は、ハウジングの開放端方向に突出することを特徴とするステッピングモータ（請求項２）。
本項に記載のステッピングモータは、第１のステータヨークの極歯部と第２のステータヨークの極歯部とが、同一円周に交互に噛合うのみならず、軸方向にも交互に噛合って円筒状の空間が形成されることにより、ステータの軸方向の空間の有効利用を図り、軸方向の寸法増大を防いでいる。

（３）前記ロータマグネットは、前記コイルボビンの外径寸法よりも小径に形成され、
前記第１のステータヨークの極歯部と前記第２のステータヨークの極歯部とが交互に噛合って形成される円筒状空間の内径が、前記ロータマグネットの外径寸法に合わせて、前記コイルボビンの外径寸法より小径となるように形成されているステッピングモータ（請求項３）。
本項に記載のステッピングモータは、ロータマグネットがコイルボビンの外径寸法よりも小径に形成されることで、ロータの慣性モーメントが低減され、必要な高速応答性を確保するものである。又、同一円周上で第１のステータヨークの極歯部と第２のステータヨークの極歯部とが交互に噛合って形成される円筒状空間の内径が、ロータマグネットの外径寸法に合わせて、コイルボビンの外径寸法より小径となるように形成されていることで、ロータマグネットの外周端面と各極歯部とが必要最小限の距離を空けて対向し、必要なモータトルクを発生するものとなる。
なお、本発明は、ハウジングの開放端近傍の内壁に、第１のステータヨークの環状部が固定される構造、すなわち、クローポール型ステッピングモータのステータの基本要素である外ヨークの、極歯部がハウジングと別体に形成されていることから、ロータマグネットがコイルボビンの外径寸法よりも小径に形成され、ロータマグネットの外径寸法に合わせて、極歯部により形成される円筒状空間の内径が、コイルボビンの外径寸法よりも小径に形成されることにより、コイルボビンに対し極歯部が軸方向視でオーバーラップする構造を採用しても、各部の組立に何ら支障を来たすものではない。

（４）前記コイルボビンは、前記コアの半径方向外側に隣接して配置される小径部と、前記第２のステータヨークの極歯部の半径方向外側に隣接して配置される大径部とからなる段付き円筒状の巻芯部を備え、前記小径部及び前記大径部の双方にコイルが巻回されてなるステッピングモータ（請求項４）。
本項に記載のステッピングモータは、コイルボビンが、コアの半径方向外側に隣接して配置される小径部と、第２のステータヨークの極歯部の半径方向外側に隣接して配置される大径部とからなる段付き円筒状の巻芯部を備え、小径部及び大径部の双方にコイルが巻回されることでコイルのターン数が増大することにより、コイルの起磁力が増大し、モータトルクを増加させるものである。

（５）前記コイルボビンは円筒状の巻芯部の両端から半径方向外側に広がるフランジ部を備え、前記フランジ部の一方には端子台が形成され、前記ハウジングの円筒壁には、ハウジング内部から外部へと前記端子台を露出させるための切欠きが形成されているステッピングモータ。
本項に記載のステッピングモータは、コイルボビンのフランジ部によってコイルの巻き端位置が確定される。又、フランジ部の一方には端子台が形成されることで、コイル両端部に接続される端子が、端子台によってコイルボビンに固定される。しかも、ハウジングの円筒壁には、ハウジング内部から外部へと端子台を露出させるための切欠きが形成されており、ハウジングに対するコイルボビンの位置が、端子台と切欠きとによって確実に定められる。

（６）ロータマグネットの軸方向両側に配置されたステータは、ハウジング同士が直接固定されているステッピングモータ。
本項に記載のステッピングモータは、ハウジング同士が直接固定されることで、ステータの外径寸法が、そのままステッピングモータの外径寸法となる。

（７）上記（１）から（４）のいずれか１項記載のステッピングモータを備えるカメラの焦点調整用アクチュエータ（請求項５）。
本項に記載のカメラの焦点調整用アクチュエータは、上記（１）から（４）のいずれか１項記載のステッピングモータの特徴を具備するものであることから、小型でありながら、高速かつ正確に焦点調整を行うことが可能である。

本発明はこのように構成したので、小型・細径のステッピングモータにおいて、所望のモータ特性を得るために、ロータマグネットの外径寸法を減少させる等、内部レイアウトの選択の自由度を高めることが可能となる。そして、小型・細径のステッピングモータにおいて、モータトルク低下を来たすことなくロータの慣性モーメントを低減し、必要な高速応答性を確保することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、従来技術と同一部分、若しくは相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明を省略する。
本発明の第１の実施の形態に係るステッピングモータ１は、図１、図２に示されるように、ロータ２（図２）を構成するロータマグネット３の、軸方向両側に配置された一対のステータ５から軸方向に突出する極歯部７ｂ、８ｂによって、ロータマグネット３の外周面が包囲された、ＰＭ型（クローポール型）ステッピングモータである。ロータマグネット３の外周面は多極着磁されており、中心部には回転軸４が貫通している。本実施の形態では、ロータマグネット３は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系のボンド磁石であり、接着剤によって回転軸４に固定されている。
説明の便宜上、一方のステータをＡ相のステータ５Ａとし、他方のステータをＢ相のステータ５Ｂとする。このＡ相のステータ５Ａと、Ｂ相のステータ５Ｂとは、電気角で９０度の位相差となるように、位置決めされている。なお、Ａ相のステータ５ＡとＢ相のステータ５Ｂとは同一構造であることから、Ａ相のステータ５Ａのみ、以下に詳しく説明する。

図３、図４に示されるように、Ａ相のステータ５Ａは、コイルボビン９と、コイルボビンが格納される有底円筒状のハウジング６と、第１のステータヨーク７と、第２のステータヨーク８とを含んでいる。ここで、コイルボビン９は非磁性材料からなり、ハウジング６、第１のステータヨーク７、第２のステータヨーク８は磁性材からなるものである。本実施の形態では、コイルボビン９は合成樹脂（例えば、液晶ポリマー）を用いて射出成形されたものであり、一定半径の円筒状の巻芯部の両端から半径方向外側に広がるフランジ部９ａを備えている。又、フランジ部９ａの一方には端子台９ｂが一体に形成されている。そして、端子台９ｂには、端子ピン９ｃが一体成形され、端子ピン９ｃには、コイルボビン９に巻回されたコイル１０のリード部が接続される。

一方、ハウジング６は、軟磁性の板材（例えば、電磁鋼板、ケイ素鋼板、純鉄板等）が用いられ、絞り加工によって成形されたものである。ハウジング６の円筒壁には、コイルボビン９の端子台９ｂをハウジング６の内部から外部へと露出させるための、切欠き６ａが形成されている。又、ハウジング６の底壁中央部には、貫通孔６ｂ（図２）が形成されている。そして、貫通孔６ｂから、ハウジング６の内部に向けて突出し、コイルボビン９の中心穴９ｄを貫通する円筒状のコア１１が設けられている。円筒状のコア１１は、磁性材料（例えば、鉄系焼結合金、純鉄等）から形成されており、図示の例では、ハウジング６の貫通孔６ｂに圧入されることにより、ハウジング６とコア１１とが、機械的及び磁気的に結合されるように、ハウジング６の貫通孔６ｂ及びコア１１の外径１１ｂが設定されている。更に、コア１１の中空穴１１ａには、含油焼結軸受１２が圧入されており、含油焼結軸受１２によって、ロータ２の回転軸４（図１、図２）が軸支される。

第１のステータヨーク７は、比較的大径の環状部７ａと、環状部７ａの内周端に沿って等間隔に配置され軸方向に突出する複数（図示の例では５個）の極歯部７ｂとが設けられている。環状部７ａの外径は、ハウジング６の円筒状の内壁に圧入可能な直径であり、環状部７ａの内径は、環状部７ａに必要な強度が確保できるように設定される。なお、図示の例では、極歯部７ｂは、ハウジング６に固定された状態で、ハウジング６の底壁方向に突出するように曲げられている。又、極歯部７ｂに囲まれる円筒状の空間の内径（図４の中心穴７ｃの直径）は、後述する第２のステータヨーク８の、極歯部８ｂに囲まれる円筒状の空間の内径と同一径となっている。
第２のステータヨーク８は、比較的小径の環状部８ａと、環状部８ａの外周端に沿って等間隔に配置され軸方向に突出する複数（図示の例では５個）の極歯部８ｂとが設けられている。環状部８ａの内径（図４の中心穴８ｃの直径）は、コア１１の円筒状の外壁に圧入可能な直径であり、環状部８ａの外径は、環状部８ａに必要な強度が確保できるように設定される。なお、図示の例では、極歯部８ｂは、コア１１に固定された状態で、ハウジング６の開放端方向に突出するように曲げられている。又、極歯部８ｂにより囲まれる円筒状の空間の内径は、前述の第１のステータヨーク７の、極歯部７ｂに囲まれる円筒状の空間の内径と同一径となっている。

そして、ハウジング６の開放端近傍の内壁に、第１のステータヨーク７の環状部７ａが固定され、コア１１に、第２のステータヨーク８の環状部８ａが固定されることで、第１のステータヨーク７及び第２のステータヨーク８が、ハウジング６を介して機械的及び磁気的に結合され、かつ、第１のステータヨーク７の極歯部７ｂと第２のステータヨーク８の極歯部８ｂとが、同一円周上で交互に噛合い、図３に直径Ｄ_Ｓで示される円筒状の空間Ｓが形成される。そして、円筒状の空間Ｓに、図１に示されるようにロータマグネット３（図１）が配置され、コア１１の中空穴１１ａにロータ２の回転軸４が挿通される。
なお、本実施の形態では、図１に示されるように、ロータマグネット３の外径寸法Ｄ_Ｍは、ステータ５のコイルボビン９の外径寸法Ｄ_Ｂよりも小径に形成されている。そして、同一円周上で第１のステータヨーク７の極歯部７ｂと第２のステータヨーク８の極歯部８ｂとが交互に噛合って形成される円筒状空間Ｓの内径Ｄ_Ｓも、ロータマグネット３の外径寸法Ｄ_Ｍに合わせて、コイルボビン９の外径寸法Ｄ_Ｂよりも小径となるように形成されている。

本発明の第１の実施の形態に係るステッピングモータ１の組立手順の一例は、以下の通りである。まず、図４を参照しながら、Ａ相のステータ５Ａの組立手順を説明する。最初に、ハウジング６に設けられた切欠き６ａに、コイルボビン９の端子台９ｂを一致させて、コイルボビン９をハウジング６に挿入する。一方、予め中空穴１１ａに含油焼結軸受１２が圧入されたコア１１の一端を、第２のステータヨーク８の中心穴８ｃに圧入し、コア１１の外周に第２のステータヨーク８の環状部８ａを固定する。そして、コア１１の他端をコイルボビン９の中心穴９ｄに挿通し、かつ、ハウジング６の貫通孔６ｂに圧入して位置決めする。最後に、第１のステータヨーク７の極歯部７ｂと第２のステータヨーク８の極歯部８ｂとが交互に噛合った状態で、第１のステータヨーク７の極歯部７ｂと、第２のステータヨーク８の極歯部８ｂとが電気的に１８０度の位相差になるように位置調整した後、第１のステータヨーク７の環状部７ａをハウジング６の開放端近傍の内壁に圧入して固定する。
なお、第１のステータヨーク７の極歯部７ｂと、第２のステータヨーク８の極歯部８ｂとが電気的に１８０度の位相差になるように、正確に位置決め可能な手順であればよく、上記組立手順に限定されるものではない。又、Ｂ相のステータ５Ｂの組立手順も、これと全く同じであることから、詳しい説明を省略する。

続いて、Ａ相のステータ５Ａ及びＢ相のステータ５Ｂを、ロータマグネット３の軸方向両側に対向させて配置し、例えばポリスライダ等の樹脂ワッシャ１３（図１、図２参照）を回転軸４に挿通して、Ａ相のステータ５Ａ及びＢ相のステータ５Ｂに対するロータマグネット３の摺動性を確保する。そして、Ａ相のステータ５Ａ及びＢ相のステータ５Ｂの、各コア１１の中空穴１１ａに、回転軸４を挿通し、含油焼結軸受１２によって回転軸４を軸支する。そして、Ａ相のステータ５Ａ及びＢ相のステータ５Ｂを、互いに電気角で９０度の位相差となる位置に調整した後、Ａ相のステータ５Ａ及びＢ相のステータ５Ｂのハウジング６の、開放端同士を密着させる。このとき、Ａ相のステータ５Ａ及びＢ相のステータ５Ｂの各コイルボビン９の端子台９ｂは、軸方向の側面同士が接近し、軸方向に対向配置される（図１参照）。更に、Ａ相のステータ５Ａ及びＢ相のステータ５Ｂのハウジング６同士を溶接によって固定することで、ステッピングモータ１が完成する。
なお、Ａ相のステータ５Ａ及びＢ相のステータコア５Ｂのハウジング６の開放端に、相補的な凹凸形状を形成しておくことで、Ａ相のステータ５Ａ及びＢ相のステータコア５Ｂ同士の位相差の調整を、容易に行うことが可能となる。

上記構成をなす、本発明の第１の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能となる。
まず、有底円筒状のハウジング６の底壁中央部に形成された貫通孔６ａから、ハウジング６の内部に向けて円筒状のコア１１が突出し、コイルボビン９は中心穴９ｄをコアが貫通するようにしてハウジング６内に格納され、コイルボビン９を貫通したコア１１に、第２のステータヨーク８が固定されることで、コイルボビン９は、端子台９ｂがハウジング６の切欠き６ａから突出した状態で、ハウジング６の底壁および円筒面内壁と、コア１１に固定される第２のステータヨーク８により周囲を覆われた状態となる。更に、ハウジング６の開放端近傍の内壁に第１のステータヨーク７が固定されることで、第１のステータヨーク７及び第２のステータヨーク８が、ハウジング６を介して機械的及び磁気的に結合され、かつ、第１のステータヨーク７の極歯部７ｂと第２のステータヨーク８の極歯部８ｂとが、同一円周上で交互に噛合い、円筒状の空間Ｓが形成される。
すなわち、ハウジング６及び第１のステータヨーク７によって、クローポール型ステッピングモータのステータの基本要素である外ヨークが構成され、第２のステータヨーク８によって、クローポール型ステッピングモータのステータの基本要素である、内ヨークが構成される。そして、円筒状の空間Ｓにロータマグネット３が配置され、コア１１にロータマグネット３の回転軸４が挿通され、更に、ハウジング６の切欠き６ａから突出する端子台９ｂが、軸方向の側面同士が近接対向配置されるように、一対のステータ５Ａ、５Ｂをロータマグネット３の軸方向両側に対向配置し、ハウジング６の開放端同士が密着固定することで、ロータマグネット３の外周面と各極歯部７ｂ、８ｂとが必要最小限の距離を空けて対向し、小型・細径のステッピングモータでありながら、所定のモータトルクを発生させることが可能となる。

なお、ステータ５は、ハウジング６の内部に第１のステータヨーク７、第２のステータヨーク８、コイルボビン９及びコア１１が全て格納されるものであり、しかも、ハウジング６の開放端が、第１のステータヨーク７によって塞がれる構造を有している。そこで、上記各部品の固定作業を行う際に、ハウジング６の開放端近傍の内壁に第１のステータヨーク７の環状部７ａを固定する作業を最後に行うことで、ハウジング６の底壁中央にコア１１を固定する作業、コイルボビン９の中心穴９ｄをコア１１に貫通させるようにして、ハウジング６にコイルボビン９を格納する作業、コア１１に第２のステータヨーク８を固定する作業を、全て円滑に行うことができる。

又、第１のステータヨーク７の環状部７ａの内周端から、複数の極歯部７ｂがハウジング６の底壁方向に突出し、第２のステータヨーク８の環状部８ａの外周端から、複数の極歯部８ｂがハウジング６の開放端方向に突出していることから、第１のステータヨーク７の極歯部７ｂと第２のステータヨーク８の極歯部８ｂとが、円周方向に交互に噛合うのみならず、軸方向にも交互に噛合って円筒状の空間Ｓが形成されることにより、ステータ５の軸方向の空間の有効利用を図り、軸方向の寸法増大を防いでいる。
なお、図示の例と異なり、第１のステータヨーク７の環状部７ａの内周端から、複数の極歯部７ｂがハウジング６の開放端方向に突出することとした場合でも、従来（図７、図８）と同様に、第１のステータヨーク７の極歯部７ｂと第２のステータヨーク８の極歯部８ｂとが交互に噛合って、円筒状の空間Ｓが形成される。よって、必要に応じ、第１のステータヨーク７の極歯部７ｂの突出方向を変更して用いることも可能である。例えば、第１のステータヨーク７を、図１、図２の例に対して表裏逆方向に向け、若干深めにハウジング６内部に圧入する（例えば、第１のステータヨーク７の環状部７ａと第２のステータヨーク８の環状部８ａとを、軸方向同位置とする。）ことによっても、ステータ５を構成することが可能である。

又、ロータマグネット３の外径寸法Ｄ_Ｍがコイルボビン９の外径寸法Ｄ_Ｂよりも小径に形成されることで、ロータ２の慣性モーメントが低減され、必要な高速応答性を確保することができる。又、同一円周上で第１のステータヨーク７の極歯部７ｂと第２のステータヨーク８の極歯部８ｂとが交互に噛合って形成される円筒状空間Ｓの内径Ｄ_Ｓが、ロータマグネット３の外径寸法Ｄ_Ｍに合わせて、コイルボビン９の外径寸法Ｄ_Ｂより小径となるように形成されていることで、ロータマグネット３の外周面と各極歯部７ｂ、８ｂとが必要最小限の距離を空けて対向し、必要なモータトルクを発生するものとなる。
なお、本実施の形態は、ハウジング６の開放端近傍の内壁に、第１のステータヨーク７の環状部７ａが固定される構造、すなわち、クローポール型ステッピングモータのステータの基本要素である外ヨークの、極歯部７ｂがハウジング６と別体に形成された構造であることから、ロータマグネット３及び各極歯部７ｂ、８ｂが上記寸法関係で構成されることにより、コイルボビン９に対し外ヨークの極歯部７ｂが、上記のごとく、軸方向視でオーバーラップする構造を採用しても、各部の組立に何ら支障を来たすものではない。

さて、図５には、本発明の第１の実施の形態に係るステッピングモータ１の起動特性（プルイントルク特性）を、図７、図８に示される従来のステッピングモータ１００の起動特性と比較した例を示している。図示の例では、ステッピングモータ１及び１００の外径は何れも６ｍｍであるが、ステッピングモータ１のロータマグネット３の外径は３ｍｍ、ステッピングモータ１００のロータマグネット１１１（図７、図８）の外径は５ｍｍである。その他、ステップ角、コイル抵抗値は両者とも同一であり、測定条件も同一（３Ｖ、２相励磁）である。

図５から明らかなように、本発明の実施の形態に係るステッピングモータ１の起動特性（符号ＰＩＩ）は、従来のステッピングモータ１００の起動特性（符号ＰＩＡ）と比較して、最大トルク値は小さいが、プルイントルクが高い駆動周波数領域まで伸びており、高速応答性に優れている。従って、本発明の実施の形態に係るステッピングモータ１は、特に大きなトルクを必要としないが、高速応答性が重視される用途、例えば、光ディスク装置やカメラのレンズ駆動用（焦点調整用）のアクチュエータの動力源として、好適な特性を備えていることは理解されるであろう。

又、本発明の実施の形態に係るステッピングモータ１を備えるカメラの焦点調整用アクチュエータを構成すれば、当該アクチュエータの動力源がステッピングモータ１の特徴をそのまま具備するものであることから、小型でありながら、高速かつ正確に焦点調整を行うことが可能となる。

続いて、図６を参照しながら、本発明の第２の実施の形態に係るステッピングモータ３０について説明する。なお、本発明の第１の実施の形態と同一部分、若しくは相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明を省略する。
さて、本発明の第２の実施の形態に係るステッピングモータ３０と、第１の実施の形態に係るステッピングモータ１との相違点として、コイルボビン９の形状の違いが挙げられる。具体的には、本発明の第２の実施の形態に係るステッピングモータ３０のコイルボビン９は、コア１１の半径方向外側に隣接して配置される小径部９ｅと、第２のステータヨーク８の極歯部８ｂの半径方向外側に隣接して配置される大径部９ｆとからなる、段付き円筒状の巻芯部を備えている。そして、コイルボビン９の小径部９ｅ及び大径部９ｆの双方に、コイル１０が巻回されている。

本発明の第２の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能となる。すなわち、コイルボビン９が、コア１１の半径方向外側に隣接して配置される小径部９ｅと、第２のステータヨーク８の極歯部８ｂの半径方向外側に隣接して配置される大径部９ｆとからなる段付き円筒状の巻芯部を備え、小径部９ｅ及び大径部９ｆの双方にコイル１０が巻回されることで、コイル１０のターン数が増大する。よって、コイル１０の起磁力が増大し、モータトルクをより一層増加させることが可能となる。
その他、本発明の第１の実施の形態と同一部分、若しくは相当する部分については、詳しい説明を省略する。

本発明の第１の実施の形態に係るステッピングモータの断面斜視図である。図１に示されるステッピングモータの分解斜視図である。図１に示されるステッピングモータの、ステータの断面斜視図である。図３に示されるステータの分解斜視図である。図１に示されるステッピングモータの起動特性を、従来のステッピングモータの起動特性と比較したグラフである。本発明の第２の実施の形態に係るステッピングモータの断面斜視図である。従来のステッピングモータの断面図である。図７に示される従来のステッピングモータの分解斜視図である。

符号の説明

１、３０：ステッピングモータ、２：ロータ、３：ロータマグネット、４：回転軸、５：ステータ、６：ハウジング、６ｂ：貫通孔、７：第１のステータヨーク、７ａ：環状部、７ｂ：極歯部、８：第２のステータヨーク、８ａ：環状部、８ｂ：極歯部、９：コイルボビン、９ｄ：中心穴、９ｅ：小径部、９ｆ：大径部、１０：コイル、１１：コア、１１ａ：中空穴、Ｄ_Ｂ：コイルボビンの外径寸法、Ｄ_Ｍ：ロータマグネットの外径寸法

Claims

ロータマグネットの軸方向両側に配置されたステータから軸方向に突出する極歯部によって、ロータマグネットの外周面が包囲されたステッピングモータであって、
前記ステータは、コイルボビンと、一方端に底壁を備え他方端が開放され、前記コイルボビンが格納される有底円筒状のハウジングと、第１・第２のステータヨークとを含み、
前記コイルボビンは、巻芯部と、該巻芯部の両端にフランジ部とを備え、該フランジ部の一方には端子台が一体に形成され、
前記ハウジングの円筒壁には、前記端子台を前記ハウジングの外部へ突出させるための切欠きが形成され、前記ハウジングの底壁中央部には、貫通孔と、該貫通孔からハウジングの内部に向けて突出し、前記コイルボビンの中心穴を貫通する円筒状のコアとが設けられ、
前記第１のステータヨークには、環状部と、該環状部の内周端に沿って等間隔に配置され軸方向に突出する複数の極歯部とが設けられ、
前記第２のステータヨークには、環状部と、該環状部の外周端に沿って等間隔に配置され軸方向に突出する複数の極歯部とが設けられ、
前記ハウジングの開放端近傍の内壁に、前記第１のステータヨークの環状部が固定され、前記コアに、前記第２のステータヨークの環状部が固定されることで、前記第１のステータヨーク及び前記第２のステータヨークが、前記ハウジングを介して機械的及び磁気的に結合され、かつ、前記第１のステータヨークの極歯部と前記第２のステータヨークの極歯部とが同一円周上で交互に噛合い円筒状の空間が形成され、
該円筒状の空間にロータマグネットが配置され前記コアにロータマグネットの回転軸が挿通され、前記ハウジングの切欠きから突出する前記コイルボビンの端子台が、軸方向の側面同士が近接対向配置されるように、一対の前記ステータをロータマグネットの軸方向両側に対向配置し、前記ハウジングの開放端同士が密着固定してなることを特徴とするステッピングモータ。
前記第１のステータヨークの環状部の内周端に沿って等間隔に配置された複数の極歯部は、ハウジングの底壁方向に突出し、
前記第２のステータヨークの環状部の外周端に沿って等間隔に配置された複数の極歯部は、ハウジングの開放端方向に突出することを特徴とする請求項１記載のステッピングモータ。
前記ロータマグネットは、前記コイルボビンの外径寸法よりも小径に形成され、
前記第１のステータヨークの極歯部と前記第２のステータヨークの極歯部とが交互に噛合って形成される円筒状空間の内径が、前記ロータマグネットの外径寸法に合わせて、前記コイルボビンの外径寸法より小径となるように形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のステッピングモータ。
前記コイルボビンは、前記コアの半径方向外側に隣接して配置される小径部と、前記第２のステータヨークの極歯部の半径方向外側に隣接して配置される大径部とからなる段付き円筒状の巻芯部を備え、前記小径部及び前記大径部の双方にコイルが巻回されてなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のステッピングモータ。
請求項１から４のいずれか１項記載のステッピングモータを備えるカメラの焦点調整用アクチュエータ。