JP2007110885A - ステッピングモータ及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気的な相互干渉を極力小さくして、残留トルクの低減を可能とし、滑らかな回転で低振動化、低騒音化を図ること。
【解決手段】永久磁石２を有するロータ３と、ロータの軸線Ｌ方向に互いに重なるように配された第１及び第２のヨークユニット４、５と、ロータを軸線回りに回転可能に支持する一対の蓋部材６、７とを備え、第１及び第２のヨークユニットがそれぞれ、環状の励磁コイル１２と、円周方向に一定の間隔を空けて複数形成された磁極歯１３ｃとを有する外ヨーク１３と、円周方向に一定の間隔を空けて複数形成されると共に、外ヨークの磁極歯に対して非接触状態で円周方向に交互に等間隔で並ぶ磁極歯１４ｃとを有る内ヨーク１４とを備え、第１及び第２のヨークユニットが、それぞれ背面部１３ｂ同士を面接触させた状態で重なっているステッピングモータ１及びこれを有する電子機器を提供する。
【選択図】図３

Description

本発明は、デジタルカメラやカメラ付き携帯電話器等のフォーカスやズーム等のレンズ駆動等を行う駆動源に用いるステッピングモータ、及び、該ステッピングモータを有する電子機器に関するものである。

ステッピングモータは、デジタル制御系との整合性に優れており、最近ではデジタルカメラやカメラ付き携帯電話器等の電子機器において、フォーカスやズーム等のレンズ駆動等を行う駆動源として頻繁に利用されている。特に、クローポール式のステッピングモータに関しては、製造コストを低減し易く、制御も容易であることから、より頻繁に使用されている。

このクローポール式のステッピングモータは、様々なものが提供されており、例えば、カップ状に形成されたハウジング内に、２つのステータ（Ａ相ステータ、Ｂ相ステータ）を組み込んだ２相ＰＭ型ステッピングモータ（例えば、特許文献１及び２参照）や、ハウジングを利用しない２相ＰＭ型ステッピングモータ（例えば、特許文献３参照）等が知られている。

図７に示すように、例えば、ハウジングを利用した２相ＰＭ型ステッピングモータ３０は、円周方向Ｒに多極磁化された円筒状の永久磁石３１からなるロータ３２と、該ロータ３２の周囲を囲んだ状態で、ロータ３２の軸線Ｌ方向に互いに重なるように配置されたＡ相ステータ３３及びＢ相ステータ３４と、該Ａ相ステータ３３及びＢ相ステータ３４を内部に収納するハウジング３５と、該ハウジング３５に蓋をして、ロータ３２を回転可能に支持するブラケット３６とを備えている。

また、Ａ相ステータ３３及びＢ相ステータ３４は、共に同一構成とされておりそれぞれ、樹脂材料から形成された環状のボビン４０の外周にコイル巻線４１を巻きつけて構成された励磁コイル４２と、該励磁コイル４２を軸線Ｌ方向に沿って両側から挟み込んだ一対のヨーク４３とを備えている。
そして、この一対のヨーク４３には、それぞれ複数の磁極歯４４が形成されており、ボビン４０の内周面に形成された図示しない案内溝に案内されながらボビン４０を両側から挟み込むようになっている。この際、一対のヨーク４３の磁極歯４４は、円周方向Ｒに非接触状態で順次配列されるように、ピッチがずれた状態でボビン４０に組み合わさるようになっている。

また、ハウジング３５は、内周面が一対のヨーク４３の外周と接触するようになっている。また、励磁コイル４２に巻回されたコイル巻線４１の端末は、ボビン４０の外部接続端子４５に接続されており、回路部品等の図示しない外部部品と電気的に接続できるようになっている。なお、ボビン４０の外部接続端子４５は、ハウジング３５に形成された図示しない切り欠き部を通して外部に露出するようになっている。

一方、図８に示すように、ハウジングを利用しない２相ＰＭ型ステッピングモータ５０は、１つのヨークユニット５１を、内ヨーク５２と、カップ形状に形成された外ヨーク５３と、励磁コイル４２とで構成しており、両ヨーク５２、５３で励磁コイル４２の周囲を囲むように構成されているものである。
また、このステッピングモータ５０は、２つのヨークユニット５１を、一対のブラケット５４で両側から挟み込むように固定している。
なお、図８においては、図７に示すステッピングモータ３０と同一の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略している。
特開２００４−２８９９６１号公報 特開２００１−７８４１９号公報 特開平３−１１２３５６号公報

しかしながら、上記特許文献１及び２等に記載されている従来のステッピングモータでは、以下の課題が残されている。
即ち、ハウジングを利用したステッピングモータは、図７に示すように、ハウジング３５が、Ａ相ステータ３３とＢ相ステータ３４と同一部材で構成されていることから、Ａ相ステータ３３又はＢ相ステータ３４の一方のロータマグネットからの磁束の流れが、他方の相に影響を及ぼす不具合があった。

具体的に、図９に示す磁気的な等価回路の模式図を用いて説明する。まず、ロータマグネットからの磁束を受け、各ステータ３３、３４にはそれぞれ位相が９０度ずれた磁束が流れる。この際、一方のステータ３３（３４）の磁束の流れは、他方のステータ３４（３３）の磁束の流れに干渉されずに、独立した状態で流れることが理想とされている。
しかしながら、従来のステッピングモータ３０では、上述したようにハウジング３５を介して、両ステータ３３、３４の磁気回路が接続された状態となってしまう。また、これに加え各部品同士の接触部分は、必ず磁気抵抗を有してしまう。つまり、一対のヨーク４３とハウジング３５とが接触する箇所（Ｐ１）（４箇所）と、一対のヨーク４３同士が面接触する箇所（Ｐ２）（１箇所）とによる合計５箇所の部分で磁気抵抗となってしまっていた。

よって、磁束の流れが理想状態ではなく、ステータ３３、３４間の磁気的な相互干渉が大きくなってしまい、残留トルク（ディテントトルク）の低減が難しかった。その結果、トルクリップルも大きく滑らかな回転が得ることができず、振動や騒音等が発生し易いものであった。
特に、５箇所の磁気抵抗に加え、ハウジング３５を介しての直接的な磁束の流れ込みがあるので、この問題が顕著に現れるものであった。

一方、図８に示すハウジングを利用しないステッピングモータ５０に関しては、ハウジング３５を介しての直接的な磁束の流れ込みはないが、図１０に示すように、各ヨークユニット５１の、内ヨーク５２と外ヨーク５３とが接触する箇所（Ｐ３）（２箇所）と、両ヨークユニット５１の外ヨーク５３同士が接触する箇所（Ｐ４）（１箇所）と、両ヨークユニット５１の内ヨーク５２同士が面接触する箇所（Ｐ５）（１箇所）とによる合計４箇所の部分で磁気抵抗となってしまっていた。
そのため、ハウジング３５を利用したステッピングモータ３０程ではないが、やはり磁気的な相互干渉の影響を受け易く、残留トルクの低減が難しかった。その結果、同様に振動や騒音等が発生し易いものであった。

本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、磁気的な相互干渉を極力小さくして、残留トルクの低減を可能とし、滑らかな回転で低振動化、低騒音化を図ることができるステッピングモータ及び該ステッピングモータを有する電子機器を提供することである。

本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明のステッピングモータは、円周方向に多極磁化された円筒状の永久磁石を有するロータと、該ロータの周囲を囲んだ状態で、ロータの軸線方向に互いに重なるように配された環状の第１及び第２のヨークユニットと、該第１及び第２のヨークユニットを、前記軸線方向に沿って両側から挟み込むと共に、前記ロータを軸線回りに回転可能に支持する一対の蓋部材とを備え、前記第１及び第２のヨークユニットはそれぞれ、環状の励磁コイルと、前記軸線を中心として円筒状に形成され、前記励磁コイルを内部に収納可能な外筒部と、該外筒部の一端側の外縁から軸線方向に向けて所定距離だけ９０度折曲された背面部と、該背面部から軸線方向に向けて９０度折曲され、励磁コイルの円周方向に一定の間隔を空けて複数形成された磁極歯とを有する外ヨークと、前記軸線を中心として環状に形成されたリング部と、該リング部の内周面側から前記軸線方向に向けて９０度折曲され、励磁コイルの円周方向に一定の間隔を空けて複数形成されると共に、前記外ヨークの磁極歯に対して非接触状態で交互に等間隔で並ぶ磁極歯とを有し、前記外ヨークに組み合わされる内ヨークとを備え、前記第１及び第２のヨークユニットが、それぞれ前記背面部同士を面接触させた状態で重なっていることを特徴とするものである。

この発明に係るステッピングモータにおいては、永久磁石を有するロータと、Ａ相ステータとなる第１のヨークユニットと、Ｂ相ステータとなる第２のヨークユニットと、両ヨークユニットを軸線方向に沿って両側から挟み込むと共にロータを軸線回りに回転可能に支持する一対の蓋部材とから構成されるクローポール式の２相ＰＭ型ステッピングモータである。

特に、従来のハウジングを利用するタイプではなく、外ヨークと内ヨークとで励磁コイルを囲んで構成された第１及び第２のヨークユニットを有するステッピングモータである。即ち、励磁コイルは、外ヨークの外筒部と複数の磁極歯との間に収納されている。この際、励磁コイルは、外筒部の一端側と磁極歯とを繋ぐ背面部上に載置されている状態となっている。そして、この状態で内ヨークが外ヨークに組み合わされることで、励磁コイルは内ヨークと外ヨークとに囲まれた状態となる。よって、内ヨークと外ヨークとで、励磁コイルが発生させる磁束の磁気回路を構成する。なお、この際、内ヨークの磁極歯と、外ヨークの磁極歯とは、互いに非接触状態で円周方向に交互に等間隔で並ぶように組み合わされる。

そして、このように構成された第１及び第２のヨークユニットは、それぞれ背面部同士が面接触した状態で重なって配されている。つまり、外筒部と背面部と磁極歯とで、断面コ形形状に形成された外ヨークが、背面部同士で面接触するように重ね合わされた状態となっている。
よって、磁気抵抗となる接触部分は、外ヨーク同士が面接触する箇所と、各ヨークユニットの内ヨークと外ヨークとが接触する箇所（外ヨークの外筒部と、内ヨークのリング部とが接触する箇所）とによる合計３箇所になる。これにより、従来のハウジングを利用し、５箇所の磁気抵抗を有する例や、ハウジングを使用しない別の従来である４箇所の磁気抵抗を有する従来のステッピングモータに比較して、磁気抵抗の発生箇所を減らすことができる。

また、単に磁気抵抗の発生箇所を低減させるだけでなく、両ヨークユニット間の磁束の流れ込みに注目すると、従来のものは内ヨーク同士が接触する箇所と、外ヨーク同士が接触する箇所との２箇所により、磁束の流れ込みが生じていたが、本発明のステッピングモータは、外ヨーク同士の接触による１箇所でしか磁束の流れ込みが生じない。

その結果、従来のハウジングを使用しないステッピングモータに比べて、磁気的な相互干渉を極力抑えることができることから、両ヨークユニットが発生するそれぞれの磁束の影響を受け難い。よって、残留トルクの低減を可能とし、滑らかな回転を実現して、低振動化及び低損音化を図ることができる。

また、本発明に係るステッピングモータにおいては、上記本発明のステッピングモータにおいて、前記励磁コイルが、非磁性材料により環状に形成され、外部接続端子を有するボビンと、該ボビンの外周面に巻回されると共に、前記外部接続端子に端末が接続されるコイル巻線とを備え、前記ボビンの内周面には、前記外ヨーク及び前記内ヨークの磁極歯をそれぞれ案内して、所定位置に配列させる案内溝が形成されていることを特徴とするものである。

この発明に係るステッピングモータにおいては、ボビンの外周面に単にコイル巻線を巻きつけることで励磁コイルを製造できるので、製造が容易となる。また、確実に所定の巻き数及び大きさの励磁コイルを得ることができる。更に、ボビンは外部接続端子を有しているので、コイル巻線の端末を絡げることで、確実に回路部品等の外部部品と電気的に接続することができる。
特に、ボビンの内周面には、各ヨークの磁極歯を案内する案内溝が形成されているので、外ヨークと励磁コイルと内ヨークとを組み合わせたときに、容易且つ確実に各磁極歯を非接触状態で円周方向に交互に等間隔で並ぶように配列することができる。よって、高精度な組み立てを行うことができる。これにより、無断な磁気漏洩が減少し、トルク性能を向上することができる。

また、本発明の電子機器は、上記本発明のステッピングモータを有することを特徴とするものである。

この発明に係る電子機器においては、従来と比較して残留トルクが低減し、滑らかに回転して低振動化及び低騒音化が向上したステッピングモータを有しているので、該ステッピングモータの駆動力を利用して各種機構を駆動させるときに、より静か且つ滑らかに駆動させることができる。よって、性能及び信頼性を向上することができる。

また、本発明の電子機器は、上記本発明の電子機器において、光軸に沿って移動可能に配されたレンズ体と、前記ロータの回転に伴って前記レンズ体を前記光軸に沿って移動させるレンズ駆動手段と、前記光軸上に配された撮像素子とを有するカメラモジュールを備えていることを特徴とするものである。

この発明に係る電子機器においては、ロータを回転させると、レンズ駆動手段が作動してレンズ体を光軸に沿って自在に移動させる。これにより、光軸上に配された撮像素子と、レンズ体との距離を任意に調整することができる。これにより、フォーカスやズーム等を行いながら、撮像をすることができる。特に、低振動化及び低損音化が向上したスッテッピングモータを利用するので、フォーカスやズーム等をより静か且つ滑らかな動作で行うことができる。

本発明に係るステッピングモータによれば、磁気的な相互干渉を極力小さくして、十分低く安定した残留トルク性能を得ることができ、滑らかな回転を実現して、低振動化及び低騒音化を図ることができる。

また、本発明の電子機器によれば、ステッピングモータの駆動力を利用して各種機構を駆動させるときに、より静か且つ滑らかに駆動させることができ、性能及び信頼性を向上することができる。

以下、本発明に係るステッピングモータ及び電子機器の一実施形態を、図１から図６を参照して説明する。
本実施形態のカメラ付き携帯電話器（電子機器）１００は、図１に示すように、ステッピングモータ１と、光軸Ｌ１に沿って移動可能に配されたレンズ体１０１と、ステッピングモータ１の後述するロータ３の回転に伴って、レンズ体１０１を光軸Ｌ１に沿って移動させるレンズ駆動手段１０２と、光軸Ｌ１上に配された撮像素子１０３とを有するカメラモジュール１０４とを備えている。

上記ステッピングモータ１は、図２及び図３に示すように、円周方向Ｒに多極磁化された円筒状の永久磁石２を有するロータ３と、該ロータ３の周囲を囲んだ状態で、ロータ３の軸線Ｌ方向に互いに重なるように配された環状の第１のヨークユニット４及び第２のヨークユニット５と、該第１及び第２のヨークユニット４、５を、軸線Ｌ方向に沿って両側から挟み込むと共に、ロータ３を軸線Ｌ回りに回転可能に支持する一対のプレート（一対の蓋部材）６、７とを備えた、クローポール式の２相ＰＭ型ステッピングモータ１である。

上記永久磁石２は、軸線Ｌ方向に延びたシャフト８の周囲を囲むように円筒状に形成されており、該シャフト８に対して固着一体化されている。また、この永久磁石２は、例えば、円周方向Ｒに磁極が８分割されており、交互に極性が異なるように着磁されている。即ち、この永久磁石２とシャフト８とで、ロータ３を構成している。
なお、シャフト８と永久磁石２とは、間に接着剤等を介在させることで固定されている。

上記第１のヨークユニット４及び第２のヨークユニット５は、共に同一構成とされている。よって、ここでは、第１のヨークユニット４について詳細に説明する。

この第１のヨークユニット４は、Ａ相ステータとなるものであり、図３に示すボビン１０と該ボビン１０の外周に巻回されたコイル巻線１１とで構成された環状の励磁コイル１２と、外ヨーク１３と、内ヨーク１４とを有している。
上記ボビン１０は、樹脂性材料により環状に形成され、外周面にコイル巻線１１を巻回可能な溝部１０ａが形成されていると共に、内周面に内ヨーク１４及び外ヨーク１３の後述する磁極歯（クローポール：誘電子）１３ｃ、１４ｃをそれぞれ案内して、所定位置に配列させる案内溝１０ｂが形成されている。
また、ボビン１０の外周には外方に突出した突起部１０ｃが設けられており、該突起部１０ｃに、コイル巻線１１の端末を接続すると共に回路部品等の図示しない外部部品に電気的接続する金属製の外部接続端子１０ｄが設けられている。また、ボビン１０の溝部１０ａに巻回されたコイル巻線１１は、図２に示すように、ボビン１０の外周から外方に突出しないように、溝部１０ａの深さ以内に収まるように巻回されている。

上記外ヨーク１３は、例えば、純鉄等の磁性体の金属材料により、軸線Ｌを中心として円筒状に形成され、励磁コイル１２を内部に収納可能な外筒部１３ａと、該外筒部１３ａの一端側の外縁から軸線Ｌ方向に向けて所定距離だけ９０度折り曲げられた背面部１３ｂと、該背面部１３ｂから軸線Ｌ方向に向けて所定距離だけ９０度折り曲げられ、ボビン１０の案内溝１０ｂに案内されながら、ボビンの内周面１０に対向配置された状態で円周方向Ｒに一定の間隔を空けて複数形成された磁極歯１３ｃとを有している。
なお、本実施形態では、円周方向Ｒに一定の間隔を空けて４つ並ぶように磁極歯１３ｃが形成されている場合を例にしている。

外筒部１３ａは、励磁コイル１２の高さ及び外径より若干大きなサイズで形成されており、他端側の外縁には、軸線Ｌ方向に対して内ヨーク１４を位置決めさせる段部１３ｄが形成されている。また、外筒部１３ａの一部分には、円周方向Ｒに対して内ヨーク１４を位置決めさせると共に、ボビン１０の突起部１０ｃを嵌合させて、軸線Ｌ方向及び円周方向Ｒの２方向に対して励磁コイル１２を位置決めさせる切り欠き部１３ｅが形成されている。これら位置決めについては、後に詳細に説明する。

背面部１３ｂは、励磁コイル１２の厚さに応じて、外筒部１３ａの一端側の外縁から軸線Ｌに向かって折り曲げられている。即ち、外筒部１３ａと磁極歯１３ｃとの間に励磁コイル１２を収納できる間隔を有するように折り曲げられている。
磁極歯１３ｃは、外筒部１３ａの内側に位置するように設けられており、先端が段部１３ｄの近傍に位置するように長さが調整されている。また、先端に向かって徐々に幅が狭くなるように、即ち、台形形状となるように設けられている。そして、上述したように、磁極歯１３ｃと外筒部１３ａとの間に励磁コイル１２を収納したときに、各磁極歯１３ｃがボビン１０の案内溝１０ｂに案内されながら、ボビン１０の内周面に対向配置されるようになっている。

内ヨーク１４は、外ヨーク１３と同様に、例えば、純鉄等の磁性体の金属材料により形成されており、上記背面部１３ｂと同じように軸線Ｌを中心として環状に形成されたリング部１４ａと、該リング部１４ａの内周側から軸線Ｌ方向に向けて９０度折り曲げられ、ボビン１０の案内溝１０ｂに案内されながら、ボビン１０の内周面に対向配置されるように、円周方向Ｒに一定の間隔を空けて複数形成さると共に、外ヨーク１３の磁極歯１３ｃに対して非接触状態で円周方向Ｒに交互に等間隔で並ぶ磁極歯１４ｃとを備えている。

なお、本実施形態では、内ヨーク１４の磁極歯１４ｃも、外ヨーク１３の磁極歯１３ｃと同様に、円周方向Ｒに一定の間隔を空けて４つ並ぶように設けられている場合を例にしている。
また、この内ヨーク１４は、外ヨーク１３に組み合わせた際に、リング部１４ａが外ヨーク１３の段部１３ｄに接触することで、軸線Ｌ方向への位置決めがされるようになっている。

また、リング部１４ａの外周側の一部分には、外ヨーク１３の切り欠き部１３ｅに嵌合する突起部１４ｂが形成されている。これにより、円周方向Ｒに対して内ヨーク１４と外ヨーク１３とを位置決めした状態で組み合わせることができるようになっている。
即ち、段部１３ｄ、切り欠き部１３ｅ及び突起部１４ｂは、内ヨーク１４と外ヨーク１３とを組み合わせる際に、両ヨーク１３、１４を位置決めさせるヨーク位置決め手段２０を構成している。

また、内ヨーク１４の磁極歯１４ｃは、外ヨーク１３の磁極歯１３ｃと同様に、先端が背面部１３ｂの近傍に位置するように長さが調整されている。また、先端に向かって徐々に幅が狭くなるように、即ち、台形形状となるように設けられている。そして、各磁極歯１４ｃがボビン１０の内周面に対向配置されるようになっている。
また、内ヨーク１４の磁極歯１４ｃは、突起部１４ｂを切り欠き部１３ｅに嵌合させたときに、外ヨーク１３の磁極歯１３ｃの間に入り込むように、即ち、ピッチがずれるようにボビン１０の案内溝１０ｂによって案内されるようになっている。これにより、外ヨーク１３と内ヨーク１４とを組み合わせた際に、互いの磁極歯１３ｃ、１４ｃが上述したように、非接触状態で円周方向Ｒに交互に等間隔で並ぶ。

このように構成されたＡ相ステータとなる第１のヨークユニット４と、Ｂ相ステータとなる第２のヨークユニット５とは、互いに外ヨーク１３の背面部１３ｂ同士を面接触させた状態で重なるように配置され、互いに溶接により接合されている。
この際、軸線Ｌ方向に対して、第１のヨークユニット４の、外ヨーク１３の磁極歯１３ｃと、第２のヨークユニット５の、内ヨーク１４の磁極歯１４ｃとが磁極歯ピッチの１／４ピッチずれるように接合されている。なお、この状態で、両外ヨーク１３の切り欠き部１３ｅが、軸線Ｌ方向に対して一致する。

また、一対のプレート６、７は、外ヨーク１３の外径と同じ大きさで形成された円形状のプレートであり、重ね合わされた第１及び第２のヨークユニット４、５を両側から挟み込んだ状態で、溶接により各ヨークユニット４、５に接合されている。また、この一対のプレート６、７は、それぞれシャフト８を挿通させると共に、該シャフト８を軸線Ｌ回りに回転可能に支持する軸受け部６ａ、７ａを有している。

このように構成されたステッピングモータは、図１に示すように、第１の支持プレート１１０に固定されたモータ支持部材１１１に連結されて固定されている。この第１の支持プレート１１０には、内部空間を有した状態で第１の支持プレート１１０の上面を覆うように、断面コ形状に形成されたカバー１１２が連結されるようになっている。なお、この第１の支持プレート１１０とカバー１１２とで、カメラモジュール１０４のケーシング１１３を構成している。
また、第１の支持プレート１１０の裏面には、図示しない制御部、モータドライバ及び信号処理部や上記撮像素子１０３が実装された回路基板１１４が取り付けられている。このうち、撮像素子１０３は、第１の支持プレート１１０に形成された開口部１１０ａ内に収まるように、設置位置が調整されている。なお、この撮像素子１０３は、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の半導体デバイスである。

なお、上記制御部は、ＣＰＵやメモリ等を有しており、撮像素子１０３の動作を制御すると共にカメラモジュール１０４全般を総合的に制御している。また、モータドライバは、ステッピングモータ１の各励磁コイル１２の巻線端末にそれぞれ電流を供給している。また、信号処理部は、撮像素子１０３から出力された信号を処理して制御部に出力している。

撮像素子１０３の上方には、レンズ体１０１が配されている。このレンズ体１０１は、円筒状のレンズホルダ部１１５と、該レンズホルダ部１１５の内周面に固定された１つ又は複数のレンズＲとで構成されている。撮像素子１０３は、上述したようにこれらレンズＲの光軸Ｌ１上に配されるように、設置位置が調整されている。さらに、カバー１１２には、レンズＲの光軸Ｌ１上に位置する箇所に、採光孔１１２ａが形成されている。

また、レンズホルダ部１１５の外周には、光軸Ｌ１を間に挟んで互いに対向するように一対の凸部１１６、１１７が設けられている。これら一対の凸部１１６、１１７には、一対のガイド軸１１８、１１９が挿通可能な貫通孔や溝等のガイド孔１１６ａ、１１７ａがそれぞれ形成されている。
この一対のガイド軸１１８、１１９は、例えば、丸棒であり、レンズ体１０１を間に挟む位置で光軸Ｌ１と平行に配されており、両端がそれぞれカバー１１２及び第１の支持プレート１１０に固定されている、つまり、レンズ体１０１は、一対のガイド軸１１８、１１９によって支持された状態でケーシング１１３の内部空間内に内蔵され、撮像素子１０３と採光孔１１２ａとの間に配されている。そして、一対のガイド軸１１８、１１９と一対のガイド孔１１６ａ、１１７ａとの間は、摺動自在となっている。これにより、レンズ対は、一対のガイド軸１１８、１１９に沿って光軸Ｌ１方向に移動可能とされている。

また、一対の凸部１１６、１１７のうち一方の凸部１１６は、レンズ体１０１から離間する方向に延びるように形成されており、その先端に送りねじ軸１２０のねじ部１２０ａに螺合するナット部１１６ｂを有している。
この送りねじ軸１２０は、一対のガイド軸１１８、１１９のうち、一方のガイド軸１１８に隣接する位置において、同様に光軸Ｌ１に平行となるように配されている。また、この送りねじ軸１２０の両端は、カバー１１２及び第１の支持プレート１１０にそれぞれ回転可能に固定されている。これにより、送りねじ軸１２０は、光軸Ｌ１と平行な軸線Ｌ２回りに回転できるようになっている。

また、送りねじ軸１２０の第１の支持プレート１１０側には、該送りねじ軸１２０に一体成型された被動歯車１２０ｂが形成されており、その先のカバー１１２側の部分が外周面にネジ溝が形成されたねじ部１２０ａとなっている。そして、上述したように、このねじ部１２０ａに一方の凸部１１６のナット部１１６ｂが螺合されている。この際、レンズ体１０１は、一対のガイド軸１１８、１１９によって支持されているので、送りねじ軸１２０を軸線Ｌ２回りに回転させたときに、ナット部１１６ｂは送りねじ軸１２０につられて回転することなく軸線Ｌ２方向に移動するようになっている。即ち、回転運動が直線運動に変換される。

また、送りねじ軸１２０の被動歯車１２０ｂは、伝動機構１２１を介してステッピングモータ１のシャフト８に連結されており、シャフト８の回転に伴って軸線Ｌ２回りに回転するようになっている。
具体的に説明すると、ステッピングモータ１のシャフト８の一端側には、駆動歯車１２２が固定されており、中間歯車１２３の入力歯車１２３ａに噛合されている。なお、ステッピングモータ１のシャフト８の他端側には、カバー１１２に固定された図示しない軸受けによって回転可能に支持されている。
上記中間歯車１２３は、さらに３つの中間歯車１２４、１２５、１２６に順々に噛合されている。そして、送りねじ軸１２０に隣接配置された中間歯車１２６の出力歯車１２６ａと被動歯車１２０ｂとが噛合している。これにより、シャフト８の回転力は、各中間歯車１２３、１２４、１２５、１２６によって３段階に減速された後、送りねじ軸１２０に伝達されるようになっている。

また、各中間歯車１２３は、それぞれ軸部材１３０を中心に回転するようになっている。これら各軸部材１３０の両端は、第１の支持プレート１１０、及び、第１の支持プレート１１０に対向配置された第２の支持プレート１３１にそれぞれ回転可能に支持されている。即ち、これら各中間歯車１２３、１２４、１２５、１２６、駆動歯車１２２及び軸部材１３０は、上記伝動機構１２１を構成している。
また、ナット部１１６ｂ、送りねじ軸１２０及び伝動機構１２１は、ロータ３、即ち、シャフト８の回転に伴ってレンズ体１０１を移動させる上述したレンズ駆動手段１０２を構成している。

次に、本実施形態のステッピングモータ１の組み立て方法について、図２及び図３を参照しながら説明する。なお、以下に説明する組み立て方法は一例であって、この組み立て順番に限定されるものはない。
まず、第１のヨークユニット４の外ヨーク１３と、第２のヨークユニット５の外ヨーク１３とを背面部１３ｂ同士で重ね合わせる。この際、両外ヨーク１３の磁極歯１３ｃが、軸線Ｌ回りに所定角度だけずれるように、図示しない治具を利用して正確に重ね合わせる。なお、この状態は、両外ヨーク１３の切り欠き部１３ｅが軸線Ｌ方向に対して一致した状態（直線上にある状態）である。この両外ヨーク１３の位置合わせが終了した後、両外ヨーク１３を溶接により接合する。

次いで、第１のヨークユニット４の外ヨーク１３内に励磁コイル１２を収納させる。つまり、外ヨーク１３の外筒部１３ａと複数の磁極歯１３ｃとの間に励磁コイル１２を収納する。この際、ボビン１０の突起部１０ｃを外ヨーク１３の切り欠き部１３ｅに嵌合させると共に、磁極歯１３ｃをボビン１０の案内溝１０ｂで案内するように励磁コイル１２を収納する。これにより、励磁コイル１２を外ヨーク１３に位置決めした状態で収納できると共に、励磁コイル１２の内周面に磁極歯１３ｃが対向配置された状態となる。

励磁コイル１２を収納した後、内ヨーク１４を外ヨーク１３に被せるように組み合わせる。この際、内ヨーク１４の突起部１４ｂと外ヨーク１３の切り欠き部１３ｅとが嵌合すると共に、内ヨーク１４のリング部１４ａと外ヨーク１３の段部１３ｄとが接触するので、内ヨーク１４と外ヨーク１３とを、軸線Ｌ方向及び円周方向Ｒの２方向に対して確実に位置決めした状態で組み合わせることができる。また、このとき、内ヨーク１４の磁極歯１４ｃは、ボビン１０の案内溝１０ｂに案内される。

これにより、内ヨーク１４の磁極歯１４ｃと外ヨーク１３の磁極歯１３ｃとが、互いに非接触状態で円周方向Ｒに交互に等間隔で並ぶように配列される。また、内ヨーク１４の磁極歯１４ｃも外ヨーク１３の磁極歯１３ｃと同様に、励磁コイル１２の内周面に対して対向配置された状態となる。
なお、内ヨーク１４と外ヨーク１３とを組み合わせた際に、外ヨーク１３内に内ヨーク１４が入り込み、内ヨーク１４が軸線Ｌ方向に過度に突出することはない。

次いで、内ヨーク１４が外れないように、内ヨーク１４と外ヨーク１３とを仮固定した後、上述した第１のヨークユニット４の組み立て方法と同様に、第２のヨークユニット５を組み立てる。そして、第２のヨークユニット５の外ヨーク１３と内ヨーク１４とを仮固定する。
次いで、第１及び第２のヨークユニット４、５を貫くようにロータ３を挿入する。ロータ３の挿入後、軸受け部６ａ、７ａにシャフト８を挿通させながら、第１及び第２のヨークユニット４、５を両側から挟み込むように一対のプレート６、７を取り付ける。この際、図２に示すように、永久磁石２と第１及び第２のヨークユニット４、５の磁極歯１３ｃ、１４ｃとの間は、所定の距離Ｈが空いた状態になるように治具により調整されている。次いで、一対のプレート６、７と、両外ヨーク１３とを溶接により接合する。
これにより、ステッピングモータ１を組み立てることができる。

次に、上述したように構成されたステッピングモータ１を作動させて、カメラ付き携帯電話器１００のカメラモジュール１０４を動かし、例えば、図示しない被写体をズームした状態で撮像する場合について説明する。
まず、使用者が、カメラ付き携帯電話器１００の図示しない表示パネルで被写体を確認しながらズーム操作を行うと、カメラモジュール１０４の回路基板１１４に実装された制御部がステッピングモータ１を作動させるために、各励磁コイル１２に電流を流す。各励磁コイル１５に電流が流れると、第１及び第２のヨークユニット４、５の各磁極歯１６ａ、１７ａが順にＮ極、Ｓ極に励磁される。その結果、ロータ３を軸線Ｌ回りに回転させることができる。

ロータ３の回転に伴って、シャフト８も軸線Ｌ回りに回転するので、シャフト８の一端側に固定された駆動歯車１２２も同様に回転する。この駆動歯車１２２の回転によって、噛合されている各中間歯車１２３、１２４、１２５、１２６も次々と軸部材１３０を中心に回転し、所定の回転数に減速された後、送りねじ軸１２０の被動歯車１２０ｂを回転させる。これにより、ねじ部１２０ａが軸線Ｌ２回りに所定の回転数で回転する。

また、ねじ部１２０ａに螺合している一方の凸部１１６のナット部１１６ｂは、送りねじ軸１２０の回転に伴って、軸線Ｌ２方向に沿って移動する。これにより、一方の凸部１１６に固定されているレンズ体１０１全体が、一対のガイド軸１１８、１１９に沿って軸線Ｌ２方向、即ち、光軸Ｌ１方向に移動する。その結果、レンズホルダ部１１５で固定しているレンズＲを撮像素子１０３に接近させることができ、ズームを行うことができる。
従って、使用者は、被写体をズームした状態で撮像することができる。
なお、ズームを行う場合を説明したが、ロータ３の回転方向をかえることで、レンズ体１０１を撮像素子１０３から離間させたり、接近させたりすることができ、合焦を自由に行うことができる。

特に、本実施形態のステッピングモータ１は、第１及び第２のヨークユニット４、５が、それぞれ背面部１３ｂ同士で面接触した状態で重なっている、即ち、外筒部１３ａと背面部１３ｂと磁極歯１３ｃとで、断面コ形形状に形成された外ヨーク１３が、背面部１３ｂ同士で面接触するように重ね合わされた状態となっている。
よって、図２及び図５に示すように、磁気抵抗となる接触部分は、外ヨーク１３同士が面接触する箇所（Ｐ１０）と、各ヨークユニット４、５の内ヨーク１４と外ヨーク１３とが接触する箇所（Ｐ１１）とによる合計３箇所になる。これにより、従来のハウジングを利用し、５箇所の磁気抵抗を有する例や、ハウジングを使用しない別の従来である４箇所の磁気抵抗を有する従来のステッピングモータに比較して、磁気抵抗の発生箇所を減らすことができる。

また、単に磁気抵抗の発生箇所を低減させるだけでなく、両ヨークユニット４、５間の磁束の流れ込みに注目すると、従来のステッピングモータ５０は図８及び図１０に示すように、内ヨーク５２同士が接触する箇所（Ｐ５）と、外ヨーク５３同士が接触する箇所（Ｐ４）との２箇所により、磁束の流れ込みが生じていたが、本実施形態のステッピングモータ１は、図２及び図５に示すように、外ヨーク１３同士による１箇所（Ｐ１０）でしか磁束の流れ込みが生じない。

その結果、従来のハウジングを使用しないステッピングモータに比べて、磁気的な相互干渉を極力抑えることができることから、両ヨークユニット４、５が発生するそれぞれの磁束の影響を受け難い。よって、図６に示すように、従来のものに比べて残留トルクの低減を可能（ピーク位置及び周期性が共に安定していると共に、振幅が小さく残留トルクが低減している）とし、滑らかな回転を実現して、低振動化及び低損音化を図ることができる。

また、ハウジングを利用するタイプではなく、外ヨーク１３と、内ヨーク１４と、励磁コイル１２とを組み合わせる構成であるので、組み立てが容易となる。即ち、予め第１のヨークユニット４（Ａ相ステータ）及び第２のヨークユニット５（Ｂ相ステータ）をそれぞれ別個に組み立てた後、各ヨークユニット４、５をハウジング内に組み込む構成ではなく、上述したように、一連の流れの中で次々と順番に各構成品部品を組み合わせることができる。よって、組み立てが容易であると共に、精度良く組み立て易い。また、ハウジングが不要であるので、より小型化を図ることができる。

また、組み立てを行う際に、ヨーク位置決め手段２０により、外ヨーク１３の磁極歯１３ｃと、内ヨーク１４の磁極歯１４ｃとが、非接触状態で円周方向Ｒに向けて交互に等間隔で並ぶように位置決めした状態で、内ヨーク１４と外ヨーク１３とを組み合わせることができる。このことからも、組み立て精度を向上することができる。その結果、無駄な磁気漏洩が減少し、トルク性能の向上化を図ることができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態では、電子機器としてカメラ付き携帯電話器を例にして説明したが、この場合に限られるものではない。例えば、デジタルカメラ等でも構わない。
また、上記実施形態では、ロータの磁極の数を８とし、各ヨークユニットの磁極歯を４つずつ設けた構成にしたが、この場合に限られず、ロータの磁極の数を４、６又は１０等、ヨークの磁極歯の数を２、３又は５等に適時変更して構わない。
また、ボビンの外周にコイル巻線を巻回して励磁コイルを構成したが、この場合に限られず、例えば、ボビンを使用せずに、予め環状に形成され、表面が絶縁状態とされた空芯コイルを励磁コイルとして利用しても構わない。この場合においても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。なお、空芯コイルを用いる場合には、両ヨークユニットに空芯コイルの巻線端末を接続する専用の端子を設け、回路部品等の外部回路と電気的に接続する構成にすれば良い。

本発明に係るステッピングモータを有する電子機器の一実施形態を示す断面図である。 図１に示すステッピングモータの一実施形態を示す断面図である。 図２に示すステッピングモータの分解斜視図である。 図１に示すステッピングモータのボビンの斜視図である。 図１に示すステッピングモータの磁気的な等価回路を模式的に示した図である。 図２に示すステッピングモータを作動させたときの、ロータ回転角に対する残留トルクの変化図である。 ハウジングを有する従来のステッピングモータの一例を示す断面図である。 ハウジングを有しない従来のステッピングモータの一例を示す断面図である。 図７に示すステッピングモータの磁気的な等価回路を模式的に示した図である。 図８に示すステッピングモータの磁気的な等価回路を模式的に示した図である。

符号の説明

Ｌ 軸線
Ｌ１ 光軸
１ ステッピングモータ
２ 永久磁石
３ ロータ
４ 第１のヨークユニット
５ 第２のヨークユニット
６、７ 一対のプレート（一対の蓋部材）
１２ 励磁コイル
１３ 外ヨーク
１３ａ 外筒部
１３ｂ 背面部
１３ｃ 外ヨークの磁極歯
１４ 内ヨーク
１４ａ リング部
１４ｃ 内ヨークの磁極歯
２０ ヨーク位置決め手段
１００ カメラ付き携帯電話器（電子機器）
１０１ レンズ体
１０２ レンズ駆動手段
１０３ 撮像素子
１０４ カメラモジュール

Claims (4)

1. 円周方向に多極磁化された円筒状の永久磁石を有するロータと、
   該ロータの周囲を囲んだ状態で、ロータの軸線方向に互いに重なるように配された環状の第１及び第２のヨークユニットと、
   該第１及び第２のヨークユニットを、前記軸線方向に沿って両側から挟み込むと共に、前記ロータを軸線回りに回転可能に支持する一対の蓋部材とを備え、
   前記第１及び第２のヨークユニットはそれぞれ、
   環状の励磁コイルと、
   前記軸線を中心として円筒状に形成され、前記励磁コイルを内部に収納可能な外筒部と、該外筒部の一端側の外縁から軸線方向に向けて所定距離だけ９０度折曲された背面部と、該背面部から軸線方向に向けて９０度折曲され、励磁コイルの円周方向に一定の間隔を空けて複数形成された磁極歯とを有する外ヨークと、
   前記軸線を中心として環状に形成されたリング部と、該リング部の内周面側から前記軸線方向に向けて９０度折曲され、励磁コイルの円周方向に一定の間隔を空けて複数形成されると共に、前記外ヨークの磁極歯に対して非接触状態で交互に等間隔で並ぶ磁極歯とを有し、前記外ヨークに組み合わされる内ヨークとを備え、
   前記第１及び第２のヨークユニットが、それぞれ前記背面部同士を面接触させた状態で重なっていることを特徴とするステッピングモータ。
2. 請求項１に記載のステッピングモータにおいて、
   前記励磁コイルは、非磁性材料により環状に形成され、外部接続端子を有するボビンと、
   該ボビンの外周面に巻回されると共に、前記外部接続端子に端末が接続されるコイル巻線とを備え、
   前記ボビンの内周面には、前記外ヨーク及び前記内ヨークの磁極歯をそれぞれ案内して、所定位置に配列させる案内溝が形成されていることを特徴とするステッピングモータ。
3. 請求項１又は２に記載のステッピングモータを有することを特徴とする電子機器。
4. 請求項３に記載の電子機器において、
   光軸に沿って移動可能に配されたレンズ体と、
   前記ロータの回転に伴って前記レンズ体を前記光軸に沿って移動させるレンズ駆動手段と、
   前記光軸上に配された撮像素子とを有するカメラモジュールを備えていることを特徴とする電子機器。
   
   
   
   

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