專利名稱：步進電動機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及作為照相機等的小型電子機器的驅動源而適合被搭栽 的促動器、使用該促動器的光量調節(jié)裝置及應用上述促動器的原理的 步進電動機。
背景技術：
作為以往的中心快門照相機的快門裝置，如圖18所示。在該圖中，101是永磁鐵，102是驅動桿，102a是設置于驅動桿 102上的驅動銷。驅動桿102固定于永久磁鐵101上，并與該永久磁 鐵101—體地旋轉。103是線圏，104、 105是由軟磁性材料構成、通 過線圏103進行勵磁的定子。定子104和定子105在104a和105a部 接合，在磁性回路上成為一體。通過向線圏103通電，定子104及定 子105被勵磁，永磁鐵101在規(guī)定的角度內旋轉驅動。106、 107是快 門葉片，108是具有開口部108a的地板?？扉T葉片106、 107的孔部 106a、 107a相對于地板108的銷108b、 108c能夠旋轉地進行安裝， 長孔106b、 107b能夠滑動地嵌合于驅動銷102a上，通過與永久磁體 101 —同旋轉驅動桿102,該快門葉片106、 107以孔部106a、 107a 為中心被^走轉驅動，以此開閉未圖示的開口。作為其他的實施方式，為了防止成本上升，用塑料磁體形成永久 磁鐵，并與驅動銷一體地成形。109是在與地板108之間能夠移動地保持快門葉片106、 107的前 地板，110是用于保持定子104、 105并能夠旋轉地保持永久磁鐵101 的后地板。
另夕卜，在攝影元件中使用CCD、將被攝范圍的像進行光電變換后 作為靜止圖像的信息儲存于存儲介質上的數碼相機逐漸普及。下面對 這種數碼相機的曝光動作，進行簡單地說明。首先，攝影前接通主電源，若攝像單元處于動作狀態(tài)，則快門葉 片被保持于能夠向上述攝像元件曝光的開位置。由此，通過上述攝像 單元反復進行電荷的蓄積和放出傳送，通過圖像監(jiān)控器能夠進行被攝 范圍的觀察。然后，若按下釋放器按鈕，則與此刻的攝影元件的輸出相對應地 決定光圈值和曝光時間，并據此，在有必要縮小曝光開口的口徑的情 況下，首先，驅動光圏葉片設置為規(guī)定的光圈值。接著，對進行放出 蓄積電荷的上述攝影元件進行蓄積開始的指示，與此同時，將該蓄積 開始信號作為觸發(fā)信號并起動曝光時間控制電路，通過經過規(guī)定的曝 光時間，上述快門葉片被向遮斷向上述攝影元件的曝光的閉位置驅動。 在遮斷向上述攝影元件曝光后，進行被蓄積的電荷的傳送，并經由圖 像寫入裝置將圖像信息儲存到存儲介質中。在電荷的傳送中防止向攝 影元件的曝光，是為了防止在電荷的傳送過程中由于多余的光而引起 電荷發(fā)生變化。除了如上述的快門裝置，有的還具有使ND濾波器進退的機構、 使具有較小的光圈口徑的光圈限制部件進退的機構。在上述以往的快門裝置中，線圏、定子在地板上占有較大的范圍， 具有難以配置其它的促動器、透鏡導向棒等的缺點。鑒于該點，在由 本申請的申請人提出的特開2002-49076號公報中，提出了以下的光量 調節(jié)裝置。圖19表示的是特開2002-49076號公報所公開的光量調節(jié)裝置的 分解立體圖，圖20表示的是圖19的光量調節(jié)裝置的軸向的剖面圖。 該光量調節(jié)裝置，至少具有外圓周面在圓周方向被分割磁化為不同的 極、并且以旋轉中心作為軸能夠旋轉的磁體201，還具有促動器、 具有開口部205a的地板205、通過促動器的葉片驅動銷201h進行驅 動并用于調節(jié)地板205的開口部205a的開口量的光量調節(jié)葉片207、208,上述促動器是一種具有以下部件的驅動裝置被線圈202勵磁的 外側磁極部203a及內側磁極部203b在磁體201的外圓周面及內圓周 面對置的定子203、固定于該定子203的內側磁極部203b上并通過線 圏202進行勵/磁的輔助定子204、 一體地構成于上述》茲體201上的葉 片驅動銷201h，上述線圈202配置于萬茲體201的軸方向。206是壓板。通過形成如上述結構的光量調節(jié)裝置，由于在軸方向配置線圏和 磁體，所以能夠形成為這些部件在地板上不占用大量的范圍的緊湊的 裝置，能夠形成為具有較好的效果的裝置。但是，根據將釆用上述促動器的數碼照相機等進一 步進行小型化 的要求，在促動器自身的小型化之外，還需要實現薄型化，上述的促 動器由于在軸方向配置線圈和磁體，所以極端的薄型化可能會導致由 于磁體的圓周方向的磁化效率降低等而產生該促動器的效率降低的情 況，因此是比較困難的。另一方面，具有旋轉軸的促動器的原理也可以應用于步進電動機。在圖21中，作為以往技術的一個例子示出了特公平06-083561號 公報所公開的2相步進電動機的部分剖面圖。該步進電動機，具有經 由固定于旋轉軸311上的圓板形的磁性體303而重合的一對永久磁鐵 301、 302，這些永久磁鐵是以在軸方向被磁化的多個磁極在圓周方向 交替成為不同磁極的形式而形成的，在各個與永久磁鐵對置的定子 307、 308上形成有向外呈放射狀突出的內齒305和向內呈放射狀突出 的外齒306。另外，在定子307、 308上具有對各個定子進行勵磁的勵 磁線圈309、 310，且，在永磁鐵301、 302的兩側以相互錯開電角度(1/2) 7T的形式進行定位。在此，若參照磁力線的流動，則順序為包圍勵磁線圏309的外 殼317—外齒306 —永磁鐵301 —磁性體303 —永磁鐵302—內齒305 —外殼317。所謂的永磁鐵就是磁體。在此，由于作為磁力線的入口、 出口的內齒305和外齒306與被平面磁化的磁體對置，所以，實際上， 內齒和外齒呈大致同一平面狀。另外，磁性體303僅作為掛金屬襯里 進;f亍工作，而不對勵^茲線圏309、 310進行勵磁。若按照軸方向的順序
舉出該電動機的必要的結構要素，則如下所示a)外殼317(兼用作 軛部)，b)勵》茲線圈309， c)內齒305、外齒306 (磁極齒)，d)磁 體(永磁鐵301)， e)磁性體303， f)磁體(永磁鐵302), g)內齒 305,外齒306 (磁極齒)，h)勵磁線圈310, i)外殼318(兼用作輒 部)。如此的特開平06-083561號公報所述的步進電動機，由于多個要 素在具有與軸垂直的平面的磁體的上下軸方向重疊配置，所以軸方向的長度變長，具有難以構成為薄型的缺點。另外，由于在定子上設置 有內齒和外齒，內齒及外齒分別將磁體的圓周方向的同磁極間作為1 電氣角以相互錯開的形式進行配置，因此具有以下缺點在實現步進 電動機的多極化的時候每1磁極齒的寬度及間隙變窄，增大部件加工 上的困難，另外物理強度下降。因此，希望開發(fā)出一種能夠構成為薄 型，且能夠對應多極化的步進電動機。圖22及圖23,是表示作為以往技術的其它的例子的特公平 06-083564號公報所公開的2相步進電動機的圖，圖22是2相步進電 動機的分解立體圖，圖23是其組裝后的剖面圖。該步進電動機，具有 旋轉軸403和第1永磁鐵401和第2永磁鐵402，該第1永磁鐵401 和第2永磁鐵402固定于該旋轉軸403上，在厚度方向進行磁化并在 圓周方向交互地形成不同的磁極；第1固定子406具有面對第l永磁 鐵401的磁極的兩側的一對磁極齒404、 405，和勵磁線圈410;第2 固定子409具有面對第2永磁鐵402的磁極的兩面的一對磁極齒407、 408，和勵磁線圏411。并且，第1固定子406的磁極齒404、 405和 第2固定子409的磁極齒407、 408在圓周方向以錯開(1/2) tt的電 氣角的形式進行定位。若將此作為磁性回路的結構要素進行考慮，則 將形成為第1固定子406的磁極齒404和第1永磁鐵401和磁極齒405， 及磁極齒408和第2永磁鐵402和第2固定子409的磁極齒407共計 6層結構，各個固定子和磁體之間將具有每相2個，共計4個空氣間 隔。此外，所謂的固定子就是定子。如此特公平06-083564號公報所公開的步進電動機，由于通過多
個部件構成為多層形狀，所以軸方向的長度變長，難以構成為薄型， 另外，還具有部件成本升高的缺點。此外，在多個部件在軸方向重疊為多層形狀、對磁性特性具有較大影響的磁體和定子之間具有4個空 氣間隔，高精度地對其進行組裝不是很容易。另外，在組裝時，由于 需要將多個部件按順序通過中心的旋轉軸，所以組裝時要花費時間， 有可能導致組裝成本升高。又，由于部件數量較多，所以部件加工精 度的疊加可能會引起組裝精度的惡化，難以構成為高性能的步進電動 機。作為其它的以往的技術，公開了軸方向較短的步進電動機(特開 平02-058035號公報)。圖24,是具有作為爆光量調節(jié)裝置的驅動源 的特開平02-058035號公報所公開的步進電動機的結構的例子，磁體 505的與軸方向垂直的面在圓周方向被》茲化分割，以該磁體505為中 心，在兩側配置有2個線圏506、 507，通過以軸方向的上下2個定子 508、 509夾持該磁體505和線圏506、 507而構成。由此，作為薄型 的步進電動機，能夠非常合適地裝入照相機的曝光量調節(jié)裝置。但是，在該結構例中具有如下的困難。即，第1,與l相的磁體 505對置的定子508、 509的磁極齒由于為整個圓周的一半程度，所以 磁體所具有的有效磁力線也只能利用一半以下的程度，談不上高效率。 第2，線圏和定子的接近部分由于僅在上下端，所以向線圈的外圓周 泄漏的磁力線較多，談不上高效率。第3，如上述，由于與磁體對置 的定子的極齒為整個圓周的一半的程度，所以對于各個勵磁相，驅動 力的產生范圍也為整個圓周的一半，在將該驅動力轉換為旋轉力時， 容易產生不需要的橫向力，步進電動機可能會出現振動、噪音、旋轉 不穩(wěn)、位置精度惡化的情況。如上述，在以往的促動器、步進電動機中，具有以下的問題部 件數量較多，成本較高，難以實現薄型化和高效率化，也難以對應多 極化，組裝性不好。發(fā)明內容本發(fā)明的笫l個目的，是提供一種促動器及以該促動器為驅動源
的光量調節(jié)裝置，該促動器能夠構成為薄型且能夠保持高效率，同時， 能夠對應多極化，具有良好的組裝性，能夠以低成本進行制造。本發(fā)明的第2個目的，是提供一種能夠構成為薄型且能夠對應多 極化、組裝容易、能夠低成本地制造的高性能步進電動機。為了達到上述第1個目的，根據本發(fā)明的第1~第4實施方式， 提供由以下部件構成的促動器磁體，該磁體為環(huán)狀，并且垂直于其 中心軸方向的至少 一個面在圓周方向分割、被交替地平面磁化為不同 的極；定子，該定子具有與上述磁體的磁化面對置的多個磁極齒；由 軟磁性材料構成的轉子，該轉子以旋轉軸為中心能夠旋轉地被保持， 并具有圓盤部，該圓盤部將上述磁體固定在與上述旋轉軸垂直的面上； 線圈，該線圏配置于與上述磁體大致同一平面上，并固定于上述定子 上、用于對該定子及上述圓盤部進行勵磁。在上述結構的促動器中，線圏和磁體配置于大致同一平面上，由 于固定有例如線圏的定子和固定有磁體的轉子分別為薄環(huán)形狀，所以 裝置整體構成為薄型。另外，由于是在軸方向磁體和定子對置并且形 成為閉合磁路的促動器，同時磁體固定于轉子的圓盤部上，所以，定 子和磁體間的空氣間隔只有i個，由于構成該空氣間隔的部件間的精度高，且組裝容易，所以通過軸的必要的部件較少，組裝容易。另外， 通過向線圏通電，產生于轉子的圓盤部和定子上的磁力線，由于有效 地作用于位于轉子的圓盤部和定子之間的磁體，所以固定有磁體的轉 子的旋轉輸出升高。另外，在上述本發(fā)明的笫1~第4實施方式中，上述磁體最好固 定于上述轉子的圓盤部的與上述定子對置的面的外圓周一側，上述線 圈，最好固定于上述定子的與上述磁體對置的面的比該磁體更位于內 圓周一側。在上述結構的促動器中，由線圈而產生的磁力線，由于通過與該 線圈鄰接的定子和轉子及圓盤部，所以磁阻較小，能夠減少磁力線的 泄漏。另外，由于將磁體配置于促動器的外圓周一側，并在其內圓周 一側配置線圏，所以磁體的直徑變大，輸出轉矩變大。
另外，在上述本發(fā)明的第1~第4實施方式中，最好具有固定于 上述定子上，并且能夠旋轉地支承上述轉子的軸部、由軟磁性材料構 成的軸承。在上述結構的促動器中，由于通過磁阻小的軟磁性材料制造軸承， 所以該軸承部分也能夠包含于有效的磁性回路中，能夠避免磁性回路 的磁飽和。另外，在上述本發(fā)明的第1~第4實施方式中，上述轉子，通過 該軸部的前端突部與上述軸承的底面一側相接觸，進行軸方向的定位， 上述軸承的前端面最好以接近上述轉子的圓盤部的形式延伸。在上述結構的促動器中，轉子由于在旋轉滑動的摩擦力較小、且 與接觸半徑較小的軸部的前端突部相接觸，所以即使軸方向的吸引力 變大也能夠降低其摩擦力的影響。另外，固定于軸承上的定子由于經 由磁體相對于轉子一直被向軸方向吸引，所以轉子難以向軸承的相反 方向拔出，僅以一個軸承就能夠進行軸向和徑向的定位。另外，由于 使軸承的前端面與轉子的圓盤部接近，所以能夠將該部分作為磁阻低 的磁路進行利用，難以發(fā)生磁飽和。另外，在本發(fā)明的第1~第4實施方式中，在上述磁體的外圓周 上，最好具有安裝于由非磁性體材料構成的蓋上的由軟磁性材料構成 的模擬軛。在上述結構的促動器中，具有安裝有模擬軛的蓋的促動器，在對 定子勵磁以外的情況下，能夠根據促動器的特性，調整作用于磁體上 的轉矩，即齒槽轉矩，能夠不改變例如向線圈通電時的轉子的旋轉特 性地增大轉子的旋轉位置和終端位置的該轉子的保持轉矩。進而，為了達到上述笫1個目的，根據本發(fā)明的第1~笫4實施 方式，提供一種具有如下的部件的光量調節(jié)裝置磁體，該磁體為環(huán) 狀，并且垂直于其中心軸方向的至少一個面在圓周方向分割、被交替 地平面磁化為不同的極；定子，該定子具有與上述磁體的磁化面對置 的多個磁極齒；由軟磁性材料構成的轉子，該轉子以旋轉軸為中心能 夠旋轉地被保持，并具有圓盤部，該圓盤部將上述磁體固定在與上述
旋轉軸垂直的面上；線圈，該線圏配置于與上述磁體大致同一平面上， 并固定于上述定子上、用于對該定子及上述圓盤部進行勵磁；對應于 上述轉子的旋轉進行動作的輸出部件；具有開口部的地板；光量調節(jié) 部件，該光量調節(jié)部件通過上述輸出部件進行驅動，并在上述地板的 開口部上移動，用于改變通過上述開口部的光量。在上述結構的光量調節(jié)裝置中，能夠以上述促動器作為驅動源改 變通過開口部的光量，并能夠將光量調節(jié)裝置本體做成薄型。另外，為了達到上述第2個目的，根據本發(fā)明的第5~第8實施 方式，提供一種具有如下的部件的步進電動機第l磁體及第2磁體， 該第l磁體及第2磁體為環(huán)狀，并且垂直于其中心軸方向的至少一個 面在圓周方向分割、被交替地平面/f茲化為不同的極；第1定子，該第 1定子具有與上述第1磁體的磁化面對置并向徑向延伸的多個磁極齒； 第2定子，該第2定子具有與上述第2磁體的磁化面對置并向徑向延 伸的多個磁極齒；轉子，該轉子由軟磁性材料構成，由具有能夠旋轉 地凈皮保持的軸部和與該軸部相垂直的面的圓盤部構成；第1線圈，該 第1線圏固定于上述第1定子上，用于對第1定子及將第l磁體固定 在一側的上述轉子的圓盤部進行勵磁；第2線圈，該第2線圏固定于 上述笫2定子上，用于對第2定子及將第2磁體固定在另一側的上述 轉子的圓盤部進行勵磁。在上述結構的步進電動機中，由固定有第1線圈的第1定子，和 固定有第2線圈的第2定子，及在這些中間固定有第l磁體和第2磁 體的轉子的上中下3層構成，能夠構成為薄型。雖然是2相的步進電 動機，但是由于定子和磁體間的空氣間隔只有2個，所以能夠容易地 進行高精度的組裝，而且需要通過軸的部件較少，組裝容易。另外， 通過向第1線圏通電而產生的磁力線，能夠有效地作用于位于第1定 子和固定有第1磁體一側的轉子的圓盤部兩者的軸方向中間的第1磁 體，通過向第2線圏通電而產生的磁力線，能夠有效地作用于位于第 2定子和固定有第2磁體一側的轉子的圓盤部兩者中間的第2磁體， 因此固定有第l磁體和第2磁體的轉子的旋轉輸出變高。
另外，在上述本發(fā)明的第5~第8實施方式中，固定于上述第1 定子上的上述第l線圏，最好在其內圓周一側配置有從上述圓盤部向 上述第1定子突出的第1突緣部，在其外圓周一側配置有第l磁體， 在與上述第1定子相接觸一側的相反一側配置有上述轉子的圓盤部； 固定于上述第2定子上的上述第2線圏，最好在其內圓周一側配置有 從上述圓盤部向上述第2定子突出的第2突緣部，在其外圓周一側配 置有第2磁體，在與上述第2定子相接觸一側的相反一側配置有上述 轉子的圓盤部。在上述結構的步進電動機中，由第1線圏及第2線圏產生的磁力 線，由于通過由鄰接這些線圏的軟磁性材料構成的第l及笫2定子和 第1及第2突緣部及轉子的圓盤部，所以磁阻較小，能夠減少泄漏的 磁力線。另外，由于將上述第1磁體和第2磁體配置在步進電動機的 外圓周一側，并且在其內圓周一側配置第1線圏和第2線圈，所以磁 體的直徑變大，輸出轉矩變大。另外，在上述本發(fā)明的第5~第8實施方式中，具有固定于上述 第1及第2定子并能夠旋轉地支承上述轉子、由軟磁性材料構成的軸 承，上述軸承最好與上述第1及第2突緣部相連接。在上述結構的步進電動機中，由于通過磁阻較小的軟磁性材料制 造軸承，所以軸承部分也包含于有效的磁性回路之中，能夠避免》茲性 回路的/P茲飽和。在下面對實施列及其附圖的描述中，本發(fā)明的上述及其它目的、 特征和優(yōu)勢會更趨明顯。


圖l是表示本發(fā)明的第1實施方式的促動器的分解立體圖。 圖2是使用本發(fā)明的第1實施方式的促動器的光量調節(jié)裝置的分 解立體圖。圖3是圖2的光量調節(jié)裝置的軸方向的剖面圖。 圖4A及圖4B是表示切換向線圏的通電、使磁體向逆時針方向及 順時針方向旋轉的各個狀態(tài)的促動器的底面圖。
圖5是本發(fā)明的第2實施方式的促動器的分解立體圖。 圖6是本發(fā)明的第3實施方式的促動器的軸方向的剖面圖。 圖7是本發(fā)明的第4實施方式的促動器的軸方向的剖面圖。 圖8是本發(fā)明的第4實施方式的促動器的底面圖。 圖9是本發(fā)明的第5實施方式的步進電動機的分解立體圖。 圖IO是圖9的步進電動機的軸方向的剖面圖。 圖ll是表示圖9的步進電動機的磁體和定子的相位關系的側視模 式圖。圖12是表示從圖11的狀態(tài)切換向線圏的通電使磁體旋轉18度的狀態(tài)的側視模式圖。圖13是表示從圖12的狀態(tài)切換向線圈的通電使磁體旋轉18度的狀態(tài)的側視模式圖。圖14是表示從圖13的狀態(tài)切換向線圈的通電使磁體旋轉18度的狀態(tài)的側視模式圖。圖15是本發(fā)明的第6實施方式的步進電動機的軸方向的剖面圖。圖16是本發(fā)明的第7實施方式的步進電動機的軸方向的剖面圖。圖17是本發(fā)明的第8實施方式的步進電動機的軸方向的剖面圖。圖18是表示以往的快門裝置的一個例子的分解立體圖。圖19是表示以往的快門裝置的另一個例子的分解立體圖。圖20是圖19的光量調節(jié)裝置的剖面圖。圖21是以往的步進電動機的軸方向的剖面圖。圖22是以往的其他的步進電動機的分解立體圖。圖23是圖22的步進電動機的軸方向的剖面圖。圖24是表示具有以往的其他的薄型的步進電動機的曝光量調整裝置的立體圖。
具體實施方式
下面根據圖紙對本發(fā)明進行詳細說明。關于本發(fā)明的促動器及光亮調節(jié)裝置，如以下的第1實施方式至 第4實施方式所示；關于本發(fā)明的步進電動機如以下的第5實施方式 至第8實施方式所示。 第1實施方式圖l至圖4A及圖4B是表示本發(fā)明的實施方式的促動器及光量調 節(jié)裝置的圖，詳細地說就是，圖1是促動器的分解立體圖，圖2是以 圖1的促動器作為驅動源進行組裝的光量調節(jié)裝置的分解立體圖，圖 3是光量調節(jié)裝置的軸方向的剖面圖。另外，圖4A及圖4B是表示磁 體的旋轉動作的狀態(tài)的圖3的沿B—B向的視圖，圖4A是僅表示從地 板一側觀察時的磁體和定子的圖，該圖表示磁體向逆時針方向旋轉的 狀態(tài)，圖4B是僅表示切換從圖4A向線圈的通電時的磁體和定子的圖， 該圖表示使磁體順時針旋轉30。時的狀態(tài)。在圖1至圖4A及圖4B中，l是環(huán)狀的磁體，具有磁化部，該磁 化部是將與環(huán)狀磁體1的中心軸(假想軸)相垂直的方向的面在圓周 方向分割成P份(P為偶數，在本第1實施方式中P=8)，然后交替地 對N極和S極進行平面磁化而形成的。在此，是對與后述定子3對置 的面，即圖示面的背面進行磁化，如圖4A及圖4B所示的那樣將磁化 部la、 lc、 le、 lg》茲化為S極，將lb、 ld、 lf、 lh》茲化為N極。該 磁體l雖然是將銣類結合磁鐵進行壓縮成形而制成的，但也可以用注 射成形來形成，此外也可以用氧化鐵類材料的磁鐵來制造。2是在由 絕緣材料形成的繞線管上巻繞導線而形成的線圏，在磁體1的大致同 心的位置上，其位于該磁體1的內圓周面的內側并固定于后述的定子 3上。另外，線圏2通過端子部2a與外部相連接。3是由軟磁性材料構成的定子，在從與其中心軸相垂直的面向軸 方向，具有突出為列齒形狀的磁極齒3a、 3b、 3c、 3d，和用于固定后 述軸承4的孔3e，其將在鍛壓工序等進行制造。在此》茲極齒的數目為 磁體l的被磁化的極數P的1/2個，即4個。定子3的全部磁極齒3a~ 3d通過向線圏2通電，^皮勵磁為相同的N極或者S極。4是軸承，為了使后述的轉子5能夠順利地旋轉，將其固定于定 子3的孔3e內，該軸承4是用電磁軟鐵等的軟磁性材料的金屬，通過 例如燒結制造法等制成的。另外，底面部4a是具有良好滑動性的軸向
力承受面，其與后迷的轉子5的半球部5d相接觸，用于進行相對于磁 體l的定子3的軸方向的定位，并作為旋轉中心。平面部4b與后述轉 子5的圓盤部5b接近并對置，但不接觸。5是定子，由旋轉自如地支承于軸承4上的軸部5a、具有與該軸 部5a直交的面的圓盤部5b、輸出銷5c、形成于軸部5a的前端的半球 部5d構成。其材料是由低磁阻的電磁軟鐵等的軟磁性材料構成的。磁 體1的磁化面的相反一側固定于轉子5的圓盤部5b上。輸出銷5c是 用于將轉子5的旋轉向后述的葉片傳遞的裝置，并從后述地板6的切 割孔6d突出。半球部5d，為了將摩擦力抑制為最小，對其表面進行 了光滑地加工，上述摩擦力是由于在磁體1和定子3的磁極齒之間產 生的軸方向的吸引力，而在固定于上述磁體1上的轉子5和固定于定 子3上的軸承4的底面部4a之間產生的。6是用于使后述的葉片7、 8在其平面上旋轉的促動器的地板，具 有開口部6a。 6b、 6c分別是作為后述的葉片7、 8的旋轉中心的支承 軸。6d是用于限制轉子5的輸出銷5c的旋轉范圍、以其端部決定葉 片7、 8的打開位置及關閉位置的切口部。其材料是例如由工程塑料構 成的成型品。7、 8是作為光量調節(jié)部件的葉片，該葉片7、 8與轉子5的輸出 銷5c的旋轉相連動，并在地板6的開口部6a上旋轉(進退)，以此調 節(jié)其通過的光量，其旋轉軸心的孔7a、 8a嵌合于地板6的支承軸6b、 6c上，輸出銷5c插入到長孔7b、 8b中，從而進行開口部6a的開閉。 9是具有開口部9a的按壓板。下面，對以上結構中的促動器進行說明。如圖3的剖面圖(省略 表示剖面的剖面線)所示，固定有軸承4及線圏2的定子3、磁體1 作為與圓盤部5b相貼合的轉子5的上下兩個組件。如果將磁體1的磁 化面和定子3的各個磁極齒的空氣間隔作為間隙A，則其距離可以具 有即使轉子5旋轉也不與各個磁極齒相接觸的最低限度的余量。另一 方面，由于磁體1在定子3的各磁極齒的軸方向上對置，所以轉子5 整體一直被吸引到定子3 —側。因此，通過使轉子5的半球部5d在旋 轉摩擦較少的狀態(tài)下一直與固定于定子3上的軸承4的底面部4a相接 觸，能夠將間隙A—直高精度地保持為一定的距離。圖4A所示的L是定子3的磁極齒和磁極齒之間的角度齒距，M 是表示磁體1的各個磁化部的寬度的中心角度。L是360度x2/P，在 此是90度。另外，M是360度/P，在此是45度。另外，在圖4A中， 轉子5向逆時針方向旋轉，在輸出銷5c與地板6的切口部6d的端面 相接觸后停止。圖4B與圖4A相反，轉子5沿順時針方向旋轉，在輸 出銷5c與地板6的切口部6d的相反側端面相接觸后停止。參照圖3對本第1實施方式的促動器的磁性回路進行說明。當對內圓周的線圏2進行通電時，在該線圏2的周圍將產生磁力 線，該>磁力線，到達線圏2旁邊的與定子3的磁體1的磁化面對置的 列齒形狀的磁極齒3a、 3b、 3c、 3d，接著從此處朝向轉子5的圓盤部 5b并通過磁體l。然后，朝向并通過轉子5的圓盤部5b的中心，接 著通過將與圓盤部5b對置的軸承4的平面部4b和轉子5的軸部5a 的剖面合在一起的剖面，從軸承4流向定子3，磁力線閉合。此外， 如上述，使磁力線通過將軸承4的平面部4b和轉子5的軸部5a剖面 合在一起的剖面，是由于僅依靠轉子5的軸部5a會使上述剖銜積較小， 所以以此防止^茲力飽和，在與/P茲力線的流動方向相垂直方向的剖面積 較小時在該部分容易形成上述磁力飽和。即，將轉子5的軸徑和軸承 4的直徑合在一起作為磁力線通路，使磁力線從圓盤部5a流出，上述 圓盤部5a與作為軸承4的前端面的平面部4b的直徑部分直接接觸或 靠近，通過將該部分作為低磁阻的磁路進行利用使其不易發(fā)生磁力飽 和。另外，由于定子3及轉子5的圓盤部5b和軸承部4都是由SUY (電磁軟鐵)等的低磁阻的軟磁性材料制成的所以磁力損失較小。在此，為了節(jié)省空間，對能夠獲得高轉矩的結構進行說明。 一般 的，為了不改變供給的能量的量地增大促動器的轉矩，選擇具有高磁 力的磁體，并有必要將該磁體放置在磁力線流過的空間，即，磁路所 打開的^f茲場中。另一方面，在磁力回路中所打開的部分，由于此處寬 度越寬磁阻越大，所以如果該部分的寬度極窄是很有利的。本第1實
施方式的^茲體1由于被進行平面》茲化(在與軸相垂直的面一側的圓周 方向交替磁化)，所以一定以上的磁體厚度的增加不會與磁力的增加成 比例。也就是，由于即使是薄型的磁體也具有充分的磁力，所以在滿 足制造上、組裝上的足夠的物理強度的程度下，可以將其做得較薄。因此，在本第l實施方式中，^茲體1和定子3之間的間隙A,可以通 過組裝、加工精度設定為旋轉體和固定體的最小限度的必要的距離， 另外，磁體1和圓盤部5b—側直接接觸，無間隙。另外，在本第1實施方式的促動器中，由于將除去定子3的板厚 和轉子5的圓盤部5b的厚度及伴隨旋轉的最低限度的間隙以外的空 間，形成為線圈2的空間，所以由于》茲體1在很多情況下不必形成為 如上述那樣的厚度，因此將該磁體1做成必要的厚度，使定子3的磁 極齒3a ~ 3d突出于磁體一側并將從這些磁極齒3a ~ 3d到轉子5的圓 盤部5b位置的空氣間隔做得充分窄，使磁阻較小。因此，即使減少流 入線圏2的電流也能產生較多的磁束，由于能夠利用來自磁體1的高 排斥、吸引力，所以以薄型的狀態(tài)也能成為高輸出、高效率的促動器。 由此，本第l實施方式的促動器，除了線圏2、定子3、圓盤部5b及 定子3的軸承4構成的磁力回路的損失較小，還能夠無無用空間地最 大限度地巻繞線圏2的巻線，即由于能夠增加巻線數，所以能夠成為 單位空間獲得的轉矩較大、效率較高的電動機。下面，在圖4A、圖4B中，對磁體l的旋轉動作和定子3的關系 進行說明。磁體1的磁化面為紙面的相反一側，并與磁極齒3a 3d 對置，因此，在圖中，作為la (背面S極)等進行表示。為了容易理 解線圏2等不進行圖示。當不對線圈2通電時，如圖4A所示，磁鐵l首先在逆時針旋轉 的位置停止。在該狀態(tài)下，輸出銷5c位于逆時針旋轉的位置，葉片7 處于以支承軸6c為旋轉中心向逆時針方向旋轉的狀態(tài)，葉片8處于以 支承軸6b為旋轉中心向順時針方向旋轉的狀態(tài)，即，關閉地板6的開 口部6 a處于快門關閉狀態(tài)。從該狀態(tài)開始，如果對線圏2例如通正電， 對定子3的磁極齒3a~3d進行S極勵磁，則磁體1接受旋轉方向的 電磁力，該磁體1開始向順時針方向順利地旋轉。此外，當旋轉過規(guī)定的角度后，通過地板6的切口部6d停止S的旋轉，在規(guī)定的時間 切斷向線圏2的通電。該狀態(tài)為圖4B的狀態(tài)。由此，葉片7以支承 軸6c為旋轉中心向順時針方向旋轉，葉片8以支承軸6d為旋轉中心 向逆時針方向旋轉，以此從地板6的開口部6a完全避開，處于快門完 全打開的狀態(tài)。下面，若從圖4B的狀態(tài)對向線圏2的通電進行反轉，并對定子3 的磁極齒3a ~ 3d進行N極勵磁，則通過對磁極齒3a ~ 3d進行勵磁磁 體1接受旋轉方向的電磁力，該磁體1開始向逆時針方向順利地4t轉。 此外，當旋轉角度達到規(guī)定的旋轉角度后，通過地板6的切口部6d 停止旋轉，在規(guī)定的時間切斷向線圈2的通電。該狀態(tài)為圖4A的狀 態(tài)。由此，葉片7以支承軸6c為旋轉中心向逆時針方向旋轉，葉片8 以支承軸6d為旋轉中心向順時針方向旋轉，以此完全關閉地板6的開 口部6a，返回到快門關閉的狀態(tài)。如上述，通過切換向線圏2的通電方向，光量調節(jié)裝置能夠作為 開閉通過開口部的光束的快門才幾構進4亍工作。如以上說明，通過本第1實施方式的結構，能夠不降低效率地形 成在軸方向較薄的促動器。其磁性的構成要素按照軸方向的順序為a) 定子3 (磁極齒3a 3d)， b)磁體1及內圓周的線圏2， c )轉子5的 圓盤部5b,并構成為薄型。另外，由于軸方向的吸引力一直作用，所以轉子5難以向與軸承 4相反的方向拔出，以一個軸承4就能進行軸向和徑向的定位，能夠 構成為向軸方向相反一側的簡易的止脫裝置。在此，對下列情況進行敘述以這樣的原理具有磁體、線圏和定 子而構成的促動器，由于具有高轉矩、部件數量少，所以能夠構成為 成本較低且為薄型的部件。第1，環(huán)狀的磁體1固定于以軟磁性材料制成的轉子5的圓盤部 5b的表面上，且，使通過線圏2勵磁的定子3與磁體1的磁化面對置， 其結果，僅以一個縫隙構成定子3和磁體1的空氣間隔；
第2，將相對于磁體1的假想的中心軸垂直的面交替地磁化(平 面磁化)為分離的不同的極；第3，將定子3的磁極齒3a 3d在軸方向延伸為列齒形狀并抱住 線圈2，并縮短其與極力轉子5的圓盤部5b—側的間隔，將其配置在 整個圓周上構成；第4，將磁體l配置在外側(外圓周一側)，在其內圓周面的內側 在大致同軸上以大致相同的高度配置有線圏2;第5，設置在定子3上的磁極齒3a 3d為被磁體l磁化的磁極數 的1/2;第6，轉子5的軸承4,僅由產生吸引力的定子3 —側的一個構成。 由于上述結構，通過向線圏2通電而產生的磁力線，由于橫切位 于定子3和轉子5的圓盤部5b之間的磁體1，所以能有效地產生電磁 力。另外，磁體1和轉子5的圓盤部5b—體地構成，線圏2固定于定 子3上，其結果，由于僅以一個縫隙構成定子3和磁體1的空氣間隔， 所以除了部件數量較少外，作為整體由該三個部分構成，能夠使組裝 變得容易，且能夠降低組裝成本。此外，由于作為磁體l的材料的結 合磁鐵等一般容易破碎，所以通過貼合于由電磁軟鐵等構成的轉子5， 能夠增加機械強度。此外，同時由于轉子5的圓盤部5b作為掛金屬襯 里進行工作，所以能夠保持磁性穩(wěn)定的狀態(tài)，并能夠增大磁性強度， 減少由于溫度變化而導致的磁力降低。另外，由于磁體1在軸方向的垂直面被磁化，所以與使用圓筒的 外圓周面被磁化的磁體的促動器相比能夠構成為薄型。另外，定子3 由于向軸向延伸而構成，所以即使增大線圏2的巻線高度也能縮短磁 體1和定子3的距離，磁阻較小。另外，在該促動器的結構中，內齒 和外齒成對并且與磁體對置而不進行磁力線的交接，由于是相對于1 個/P茲極齒向萬茲體流入》茲力線的方式，所以》茲極齒的數量最好是每一相 為被磁體磁化的磁極數的1/2，與以往的磁化極數相同的必要的促動器 相比，特別是在將促動器多極化的情況下，在關于磁極齒的寬度及間 隙的加工性、機械強度這點上是很有利的。
另外，由于將磁體1配置在作為促動器的電動機的內部的最外側 (外圓周側)，所以該磁體l的半徑變大，有利于將產生的力變換為較 大的轉矩。此外，根據同樣的觀點，即使在半徑較小的部位存在有磁 體，由于作為整體有助于產生的轉矩，所以在磁體1的軸方向的垂直 平面上也能使寬度變小，而且，能夠通過增大配置于磁體1的內側的線圈2的體積提高平衡空間效率，并且提高促動器的特性。另外，由 于將線圏2配置在與磁體1相同的高度，所以能夠不增加軸方向的高 度地構成為薄型。另外，定子3由于沿著整個圓周以均等的齒距具有磁極齒3a ~ 3d, 所以能夠增大其與磁體1對置的面積，能夠最大限度地利用該磁體1 的磁力線。另外，由于軸承4是由軟磁性材料構成的，所以通過該部 分的磁力線難以飽和，不會導致效率低下。另外，由于將線圏2的周圍用磁性材料的定子3等進行包圍，所 以從磁性回路漏掉的磁力線較少，不會導致效率低下。另外，由于驅 動力產生的范圍沿著整個圓周，所以將驅動力轉換為旋轉轉矩的時候， 難以產生不需要的橫方向的力，作為促動器，難以產生振動、噪音、 旋轉不穩(wěn)。由此，能夠成為停止位置精度較高的促動器。此外，在本第l實施方式中，由于將作為輸出軸的轉子5和軸承 4追加到作為電磁驅動裝置的最小限度要素的磁體1、定子3及線圏2 中，所以部件數量較少，且由于分別為單純的容易制造的平板形狀， 所以制造成本較4氐。另外，由于在轉子5和定子4之間長時間作用軸方向的吸引力， 所以難以將轉子5向與軸承4相反的方向拔出。因此，依靠設置于定 子3 —側的一個軸承4就能進行轉子5的軸向和徑向的定位，能夠將 防止向軸向相反一側脫離的簡易的轉子5的止脫部設置在蓋上。另外， 研究了輸出銷5c等的輸出部的機構，通過將來自被驅動部件一側的反 作用設定為轉子5的吸引力以下，能夠使蓋等的止脫部件省力，且能 夠進一步實現促動器的薄型化。第2實施方式
圖5所示的是本發(fā)明的第2實施方式的促動器的立體圖。下面， 僅就與上述第1實施方式的不同點進行說明。在上述笫l實施方式中，定子3和軸承4中的任何一個都是由軟 磁性材料構成的。在本發(fā)明的第2實施方式中，將這些一體地構成， 作為具有軸承部13e的定子13。這樣的結構，通過例如鍛造、深沖加 工或者金屬注射成型法實現。在圖5中，在定子13中，不只是磁極齒13a~ 13d，還具有軸承 部13e，以使轉子5能夠順利旋轉的形式作用。由此，如第1實施方 式那樣，組裝軸承和定子的工序變得不必要，能夠實現進一步降低成 本。另外，在2部件為分離的情況下，對于決定促動器的特性的磁體 和定子的磁極齒的距離，磁體—轉子-軸承—定子4個部件與其精度 相關。與此相對應，在第2實施方式中，通過軸承和定子的一體化， 如磁體—轉子—帶軸承的定子那樣，部件數量減少，且，能夠以更高 的精度決定磁體l和定子13的各個磁極齒13a 13d的距離，作為結 果，以能夠產生更高的轉矩的更窄的距離作為該距離。此外，在地板不是專用的情況下，可以考慮如14那樣的蓋。蓋 14具有進行轉子5的旋轉角度的限制的切口 14a，由非磁性體的例如 塑料等制成，并與定子13同軸進行配置，能夠防止轉子5的脫落及向 促動器內部侵入異物。另外，通過在該蓋14上設置由螺紋等形成的安 裝孔等，能夠使促動器成為通用品。其他的部件由于與上述的第1實 施方式相同，所以省略說明。第3實施方式圖6是本發(fā)明的第3實施方式的促動器的軸向剖面圖，該第3實 施方式是相對于上述第1實施方式及第2實施方式以不銹鋼棒作為轉 子軸。由于光量調節(jié)裝置的特性，磁力線的產生不會那么多，在磁力線 通過轉子16的圓盤部16a和定子3之間時不必擔心磁性飽和的情況 下，使用例如不銹鋼棒作為轉子16的軸15，使用軟磁性材料作為圓 盤部16a等，通過壓入等制造不銹鋼軸。其他的部分由于與上述第1 實施方式相同，所以省略其說明。產生于線圏2的周圍的磁力線，以線圏2的旁邊的定子3 —磁體l —轉子16的圓盤部16b—軸承4的平面部4b —軸承4 —定子3的順序 流動。由此，轉子16的圓盤部16b能夠通過軟磁性材料的沖壓加工等 廉價地進行制造，作為沒有成為磁性回路的轉子16的旋轉中心的軸 15能夠使用單體且便宜的棒材，作為裝置整體成本較低。第4實施方式圖7及圖8是本發(fā)明的第4實施方式的促動器的剖面圖及僅表示 磁體和定子、模擬軛的上面圖，該第4實施方式是相對于上述第1實 施方式及第2實施方式，在用非/磁性體制造的蓋18的一部分上，以插 入成形法等方法裝入由軟磁性材料制成的模擬軛17，以改善促動器的 齒槽效應特性，上述非磁性體是以防止異物的侵入及安裝促動器為目 的。使用作為非磁性體的一般的稱作為工程塑料的高性能塑料成型殼 體18，在外圓周的一部分上配置有電磁軟鐵等的模擬軛17。模擬軛 17的位置為磁體1的磁化面和定子3所對置的位置的外側，即，能拾 取從磁體l泄漏的磁力線，并且，不與定子3相接觸以使其不受通過 線圏2勵磁所產生的磁力線影響的位置。通過插入到上述蓋18中，將模擬軛17配置到能對磁體1作用吸 引力且受被勵磁的線圏2的影響較少的位置。此外，在磁體1為8極 的情況下，能夠將8個模擬軛17等分配置到例如外徑一側以改變不通 電時的齒槽效應特性。如果在例如圖8的相位上配置模擬軛17，則能 夠增大轉子5的待機位置的保持力。即，在將定子3勵磁的情況以外 的情況下，能夠根據促動器的特性調整所謂的轉矩，即作用于磁體1 上的轉矩。詳細地說，能夠不改變向線圏2通電時的轉子5的旋轉特 性地，增大該轉子5的旋轉開始位置和終端位置的轉子5的保持轉矩， 由此，在采用第4實施方式的結構的促動器的光量調節(jié)裝置(關于光 量調節(jié)的葉片等部件未圖示)中，能夠提高用于開閉地板的開口部的 葉片的打開位置和關閉位置的穩(wěn)定性。其他的部分由于與上述第1實
施方式及第2實施方式相同，所以省略其說明。 第5實施方式圖9至圖14是表示本發(fā)明的第5實施方式的步進電動機的圖，詳 細地說就是，圖9是步進電動機的分解立體圖，圖IO是步進電動機的 軸向剖面圖，圖11是表示磁體和定子的相位關系的側視模式圖，圖 12是表示從圖11的狀態(tài)切換向線圈的通電、使磁體旋轉18度的狀態(tài) 的側視的模式圖。另外，圖13是表示從圖12的狀態(tài)切換向線圏的通 電、使磁體旋轉18度的狀態(tài)的側視的模式圖，圖14是表示從圖13 的狀態(tài)切換向線圏的通電使磁體旋轉18度的狀態(tài)的側視的模式圖。在從圖9至圖12中，21是環(huán)狀的第1磁體，在與其中心軸相垂 直的面上構成有在圓周方向進行P分割(P為偶數，在本第5實施方 式中P=10)并且N極和S極被交替地進行平面磁化的磁化部。在此， 將與第1定子23對置的面進行》茲化，將磁化部21a、 21c、 21e、 21g、 21i(21e、 21g、 21i未圖示)磁化為S極，將21b、 21d、 21f、 21h、 21j ( 21f、 21h未圖示)磁化為N極。該第1磁體21雖然是將銣類結 合磁鐵進行壓縮成形而制成的，但也可以用注射成形來形成，此外也 可以用氧化鐵類材料的磁鐵來制造。27是第2磁體，是用與上述第l 》茲體21相同的部件構成的。即，第2磁體27，是將與第2定子29對 置的面進^f亍》茲化，將石茲化部27a、 27c、 27e、 27g、 27i (27e、 27g、 27i 未圖示)》茲化為N極，將27b、 27d、 27f、 27h、 27j (27f、 27h未圖 示)^磁化為S極。22是第1線圏，在由絕緣材料構成的繞線管上巻饒有導線，在與 第l磁體21大致同心的位置上，固定于位于第l磁體21的內圓周面 的內側的第l定子23上。28是第2線圏，是由與上述第l線圏22相 同的部件構成的。23是由軟磁性材料構成的第l定子，在與中心軸相垂直的方向延 伸的列齒形狀的磁極齒23a、 23b、 23c、 23d、 23e和用于支承后述的 第l軸承24的孔，及合乎殼體25的相位的切口 52a和用于配合》茲極 齒的相位的突起部，是通過沖切工序等進行制造的。在此，磁極齒的 數量為第1磁體21的磁化極數P的1/2個，即5個。笫1定子23的 所有的磁極齒23a 23e通過向第1線圏22通電被勵磁成同一 N極或 者S極。29是第2定子，是通過與上述第1定子23相同的部件構成 的。即，第2定子29，是由軟磁性材料構成的，在與中心軸相垂直的 方向延伸的列齒形狀的磁極齒29a、 29b、 29c、 29d、 29e和用于支承 后述的第2軸承30的孔，及合乎殼體25的相位的切口 25b和用于配 合磁極齒的相位的突起部，是通過沖切工序等進行制造的。在此，磁 極齒的數量為第2磁體27的磁化極數P的1/2個，即5個。第2定子 29的所有的磁極齒29a 29e通過向第2線圏28通電被勵石茲成同一N 極或者S極。24是第1軸承，為了能夠使轉子26光滑地旋轉滑動而固定于第1 定子23上，使用電磁軟鐵等的軟磁性材料的金屬，通過燒結制造方法 等制造的。另外，具有推力承受面，能夠與轉子26的突緣部26b的推 力承受面相接觸，其結果，能夠進行相對于第1磁體21及第2磁體 27的笫1定子23及第2定子29的軸向定位。30是第2軸承，是通過 與上述第1軸承24相同的部件構成的。即，第2軸承30，固定于第2 定子29上，是用電磁軟鐵等的軟磁性材料的金屬，通過燒結制造方法 等制造的。另外，具有推力承受面，能夠與轉子26的突緣部26b的推 力承受面相接觸，其結果，能夠進行相對于第1磁體21及第2磁體 27的第1定子23及第2定子29的軸向定位。25是由軟磁性材料構成的殼體，具有以規(guī)定的同軸度固定有切口 25a、 25b、第l定子23和第2定子29的臺階高差部，上述切口 25a、 25b以成規(guī)定的相位的形式結合第l定子23和第2定子29。在此，該 切口 25a和25b的相位的偏角為360度/2P，為旋轉18度后的位置， 由此第l定子23和第2定子29在旋轉方向偏離18度地進^f亍組裝。26是轉子，由圓盤部26a、突緣部26b構成，上述圓盤部26a具 有通過第1軸承24和第2軸承30能夠旋轉地支承的軸部和垂直于該 軸部的面。其材料由磁阻較小的電磁軟鐵等的軟磁性材料構成。第1 磁體21和第2磁體27，不同的極彼此相互對置，并固定于該轉子26
上。即，如圖11所示，以在第l磁體21的^茲化面21a的S極的夾著 轉子26的圓盤部26a的相反一側，為第2磁體27的磁化面27a的N 極的形式相互貼合。另外，極和極的邊界重合。實際上在制成固定有 兩個磁體的轉子磁體的時候，事先將由磁性材料構成的圓盤形狀的坯 件貼合在轉子26的前后面，接著將其設置在磁化裝置中進行磁化，以 此能夠在磁體上形成磁極。根據該方法，由于根據在2個》茲體上進行 的磁化裝置的磁化叉形件的配置、工件的固定位置精度決定不茲極的相 位，所以能夠省略重合2個磁極的相位等的工序。另外，在此，雖然 是貼合于轉子26后進行磁化，但是也可以采用將事先磁化的2個磁體 貼合于轉子26上的方法。此外，本第5實施方式的步進電動機，雖然是呈將上述第l實施 方式及第2實施方式所示的促動器層疊為軸方向的2層的形狀，但是 由于在轉子的內部共有安裝有磁體的轉子A相和B相的2個磁性回 路，所以一般的與定子相接觸的圓盤形狀部分將兩個作為一個圓盤進 行利用，以削減部件。磁力線具有即使在磁路中也會通過^ 茲阻小的部 分，即磁路上的近路的特性。即，在圓盤的板厚方向，從安裝有各個 相的磁體的一側的面的表層通過，只要在圓盤上有規(guī)定的厚度，各個 磁性回路的》茲力線就難以干涉。在此進行作用的說明。如圖10的剖面圖(省略表示剖面的剖面線) 所示，固定有第1軸承24及第1線圏22的第1定子23、兩面(表面 和背面)貼合有第1磁體21和第2磁體27的轉子26、固定有第2軸 承30及第2線圏28的第2定子29，為上、中、下三個組件，第l軸 承24和第2軸承30的各自的止推面的距離，是通過將第1定子23 和第2定子29緊密固定在殼體25的臺階高差部上而形成的規(guī)定的間 隔，這是在轉子26的上下突緣部26b的間隔上加入旋轉所需的最低限 度的余量而形成的距離。由此，第1磁體21和第1定子23之間的間 隙C，及第2磁體27和第2定子29之間的間隙D分別形成為一定的 間隔。因此，由于只要高精度地管理好間隙A和間隙B兩個空氣間隔 就可以，所以組裝不會變得困難。另外，在圖11中表示的是將轉子
26向第1軸承24 —側移動的狀態(tài)，這是在規(guī)定的間隙C和間隙D的 基礎上，再加上作為電動機的軸間隙(軸向間隙)而得到的。如圖11所示，第1定子23的磁極齒23a等和第2定子29的磁極 齒29a等僅向旋轉方向偏離PHs的角度。第1磁體21和第2磁體27 的磁化角度的相位相同。在此，Ll表示各個定子的磁極齒和磁極齒的 角度節(jié)距，M是各個磁體的磁化寬度的角度。Ll為360度x2/P,在此 為72度。另外，M為360度/P，在此為36度。因此，PHs為L的1/2, 即18度。在此，將第1磁體21、第1線圏22、第1定子23、圓盤部26a 及第1軸承24稱作A相的組件；將第2磁體27、第2線圏28、第2 定子29、圓盤部26a及第2軸承30稱作B相的組件。首先，參照圖10的剖面圖對A相的組件的磁性回路進行說明。 若對位于內圓周的第1線圏22進行通電，則在該第1線圈22的周圍 將產生磁力線，該磁力線到達第1線圈22的附近的與第1定子23的 第l磁體21的磁化面相對置的列齒形狀的磁極齒23a、23b、23c、23d、 23e，并從此處朝向位于第l磁體21的相反側的轉子26的圓盤部26a， 接著通過第1磁體21。然后，從轉子26的圓盤部26a通過內圓周的 突緣部26b和轉子26的軸部，并從第l軸承24流向第l定子23，磁 力線閉合。由于第l定子23及轉子26的圓盤部26a和突緣部26b、 第1軸承24是由SUY (電磁軟鐵)等的軟磁性材料制成的，所以磁 性損失較小。另外，由于第1磁體21被進行平面磁化，所以即使不增 加厚度也能具有充分的磁力，因此可以將其做得較薄。第1磁體21 和第l定子23之間的間隙C，通過組裝、加工精度可以作為旋轉體和 固定體的最小限度的必要的距離，另外，由于第1磁體21和圓盤部 26a —側直接接觸、沒有間隙，所以從第1定子23到轉子26的圓盤 部26a為止的空氣間隔間隙C充分狹窄，磁性損失較小。由此，由第 1線圏22、第1定子23、圓盤部26a及第1軸承24構成的磁性回路 的損失較小。下面，參照圖10的剖面圖，對B相的組件的磁性回路進行說明。
若對位于內圓周的第2線圏28進行通電，則在線圏的周圍將產生磁力 線，該磁力線到達線圏附近的與第2定子29的第2磁體27的磁化面 相對置的列齒形狀的》茲極齒29a、 29b、 29c、 29d、 29e，并從此處朝 向位于第2磁體27的相反側的轉子26的圓盤部26a，接著通過第2 磁體27。然后，從轉子26的圓盤部26a通過內圓周的突緣部26b和 轉子26的軸部，并從第2軸承30流向第2定子29,磁力線閉合。由 于第2定子29及轉子26的圓盤部26a和突鄉(xiāng)彖部26b、第2軸承30是 由SUY (電磁軟鐵)等的軟磁性材料制成的，所以磁性損失較小。另 外，由于第2磁體27被進行平面磁化，所以即使不增加厚度也能具有 充分的磁力，因此可以將其做得較薄。第2萬茲體27和笫2定子29之 間的間隙D，通過組裝、加工精度可以作為旋轉體和固定體的最小限 度的必要的距離，另夕卜，由于第2磁體27和圓盤部26a—側直接接觸、 沒有間隙，所以從第2定子29到轉子26的圓盤部26a為止的空氣間 隔間隙D充分狹窄，磁性損失較小。由此，由第2線圏28、笫2定子 29、圓盤部26a及第2軸承30構成的磁性回路的損失較小。因此，即使減少流向線圏的電流也能產生大量的磁力線，由于利 用來自磁體的高排斥、吸引力，所以以薄型的狀態(tài)也能成為高輸出、 高效率的步進電動機。下面，說明旋轉動作。圖11至圖14，是表示如上述的圖9及圖 10所示的步進電動機的12個磁體和2個定子的相位關系的側視的局 部圖，為了理解容易，線圏等，在圖11至圖14中未做顯示。下面， 用圖9~ 14對步進電動機的旋轉驅動進行說明。圖11的狀態(tài)，是表示如下的狀態(tài)通過對第1線圏22通正電， 使第1定子23的磁極齒23a、 23b、 23c、 23d、 23e為N極；同時， 通過對第2線圈28通正電，使第2定子29的磁極齒29a、 29b、 29c、 29d、 29e為S極。此時，將第1磁體21的上面一側磁化為S極的磁 化部21a、 21c、 21e、 21g、 21i的中心產生分別朝向第1定子23的磁 極齒23a 23e的中心的旋轉力(圖11的箭頭R的方向)，同時，將 第2磁體27的下面一側磁化為N極的磁化部27a、 27c、 27e、 27g、
27i的中心產生朝向第2定子29的磁極齒29a~29e的中心的旋轉力 (圖11的箭頭R的相反方向)，由此，在圖11的狀態(tài)下保持旋轉方 向的平衡并靜止。下面，從圖11的狀態(tài)，若一邊保持向第1線圏22的正通電，即， 將第1定子23的磁極齒23a 23e作為N極， 一邊將向第2線圏28 的通電切換為逆通電，則第2定子29的磁極齒29a 29e將變?yōu)镹極， 第2磁體27的下側面的被磁化為S極的磁化部27b、 27d、 27f、 27h、 27j將產生朝向第2定子29的,茲極齒29a~29e的中心的S走轉力，并開 始向圖中箭頭R方向的旋轉。接著，在圖12所示的狀態(tài)下保持平衡 并靜止。該狀態(tài)，是第1磁體21及第2磁體27，即，轉子26從圖11 的狀態(tài)向箭頭R方向旋轉18度的狀態(tài)。接著，從圖12的狀態(tài)，若一邊保持向第2線圏28的逆通電，即， 將第2定子29的磁極齒29a 29e作為S極， 一邊將向第1線圏22 的通電切換為逆通電，則第1定子23的磁極齒23a 23e將變?yōu)镾極， 第l磁體21的下側面的被磁化為N極的磁化部21b、 21d、 21f、 21h、 21j將產生朝向第1定子23的磁極齒23a~23e的中心的旋轉力，并開 始向圖中箭頭R方向的旋轉。接著，在圖13所示的狀態(tài)下保持平衡 并靜止。該狀態(tài)，是第1磁體21及第2磁體27，即，轉子26從圖12 的狀態(tài)向箭頭R方向旋轉18度的狀態(tài)。接著，從圖13的狀態(tài)，若一邊保持向第1線圏22的逆通電，即， 將第1定子23的磁極齒23a~23e作為S極， 一邊將向笫2線圏28 的通電切換為正通電，則第2定子29的磁極齒29a~ 29e將變?yōu)镾極， 第2磁體27的下側面的被磁化為S極的磁化部27b、 27d、 27f、 27h、 27j將產生朝向第2定子29的磁極齒29a ~ 29e的中心的i走轉力，并開 始向圖中箭頭R方向的旋轉。接著，在圖14所示的狀態(tài)下保持平衡 并靜止。該狀態(tài)，是第1磁體21及第2磁體27，即，轉子26從圖13 的狀態(tài)向箭頭R方向旋轉18度的狀態(tài)。如上述，通過順次切換向第1線圏22及第2線圏28的通電方向， 第1磁體21及第2磁體27，即，轉子26將順次旋轉到與通電相位相
對應的位置。通過如本第5實施方式說明的結構，能夠形成不降低效率且軸方 向較薄的步進電動機。其磁性構成要素，按照以下軸方向的順序構成 為薄型a) A相定子(磁極齒)，b) A相磁體和A相線圏，c) A、 B 相共通的轉子圓盤部，d)B相磁體和B相線圏，e) B相定子(磁極 齒)。在此，對以下情況進行說明以這樣的原理通過層積由定子從上 下方向夾持》茲體和線圏的結構而構成的2相步進電動^li，由于部件數 量較少，所以能夠形成為成本低且較薄的部件，又，由于軸方向重疊 的層數較少，所以是一種容易組裝的結構。第1，將第1實施方式及第2實施方式所示的促動器在軸方向層 疊為2層，將2個磁體固定于一個轉子上，在一個轉子的內部共同具 有A相和B相的2個磁性回路的一部分；第2，將圓盤形狀的第1磁體21和第2磁體27兩個萬茲體固定于 由軟磁性材料制成的轉子26的圓盤部26a上，且，使由第1線圏22 勵磁的第l定子23、由第2線圏28勵磁的第2定子29分別與第l磁 體21及第2磁體27的磁化面對置，其結果，以A相和B相各一個位 置，合計僅兩個間隙構成定子和磁體的空氣間隔；第3，將相對于作為第1磁體21及第2磁體27的旋轉中心的軸 垂直的面分割交替磁化為不同的極；第4，將列齒配置在整個圓周上而構成，上述列齒是將第1定子 23、第2定子29的各個磁極齒在半徑方向延伸而成的；第5，將第1磁體21和第2磁體27的磁極的相位相同地安裝到 轉子26上，將第1定子23和第2定子28的磁極齒的相位錯開360° 除以磁化極數的2倍所得到的角度，并安裝到殼體上；第6，將第1磁體21及第2磁體27配置到裝置的外側，在其內 圓周面的內側在大致同軸上以大致相同的高度配置第1線圈22及第2 線圏28;第7，通過軟磁性材料制造第1軸承24及第2軸承30; 笫8，分別設置于第1定子23及第2定子29上的磁極齒為被磁 體》茲化的磁極數的1/2。通過上述結構，雖然是將與第1實施方式及第2實施方式所示的 促動器相同的結構的部件在軸方向層疊為2層并作為2相驅動的步進 電動機，但是轉子是一個部件，所以部件數量較少。另外，磁力線具 有通過磁路中磁阻最小的部分，即，通過形狀上的近路的特性，在此， 由于在圓盤的板厚方向從安裝有各個相的磁體一側的面的表層通過， 所以各個/f茲性回路的》茲力線的干涉較小。另外，通過向第1線圏22通電而產生的磁力線，由于橫切位于第 l定子23和轉子26的圓盤部26a之間的第l磁體21,所以能夠有效 地產生電磁力。另外，通過向第2線圏28通電而產生的磁力線，由于 橫切位于第2定子29和轉子26的圓盤部26a之間的第2》茲體27，所 以能夠有效地產生電磁力。另外，第1磁體21和轉子26的圓盤部26a 及第2磁體27—體地構成，第1線圏22固定于第1定子23上，第2 線圈28固定于第2定子29上，其結果，由于定子和磁體的空氣間隔 僅通過A相和B相各一個位置合計兩個間隙構成，所以部件數量較少， 而且整體由3個部分構成，組裝容易，且組裝成本低。另外，由于在 轉子26的圓盤部26a的表面和背面上固定有2個磁體，所以在將磁化 前的磁性材料的2個坯件固定在轉子26上后，由于將這些在磁化裝置 中進行磁化加工，所以不必 一邊調整磁化完的磁體的相位一 邊進行貼 合，組裝容易。另外，作為磁體材料的結合磁鐵等一般容易破碎，通 過貼合于由電磁軟鐵等構成的轉子26上來增加機械強度。此外，同時， 由于轉子26的圓盤部26a作為掛金屬村里進行工作，所以能夠保持磁 性穩(wěn)定的狀態(tài)，能夠增大磁性強度減少由于溫度變化而引起的磁力降 低。此外，由于磁體21的垂直于軸方向的面被磁化，所以，與使用圓 筒的外圓周面被磁化的磁體的步進電動機相比能夠構成為薄型。另外， 第1定子23、第2定子29由于全部由向半徑方向延伸的列齒形狀構 成，所以與向軸方向延伸而構成的定子相比軸方向的尺寸較小。另夕卜， 在該步進電動機的結構中，內齒和外齒成對，并且與磁體對置不進行 磁力線的交接，由于是相對于一個磁極齒向磁體流入磁力線的方式，所以萬茲極齒的數量最好為每一相為被磁體萬茲化的》茲極數的1/2 ，與以往 的磁化極數相同的步進電動機相比，特別是在對步進電動機進行多極 磁化的情況下，在磁極齒的寬度及間隙的加工性、機械強度方面是很 有利的。另外，由于將磁體配置在電動機內部最外側(外圓周一側)，所以 磁體的半徑變大，在將產生的力變換為大的轉矩時是很有利的。另外， 根據相同的觀點，由于即使在半徑過小的部位存在有磁體，作為整體 有助于產生的轉矩的比例也是很小的，所以使垂直于磁體的軸方向的 平面的寬度變窄，于是，通過增大配置于磁體內側的線圈的體積能夠 使平衡空間效率變高，能夠提高步進電動機的特性。進而，由于將線 圏配置在與磁體相同的高度，所以能夠不增加軸方向的高度地構成為 薄型。此外，由于通過將2個磁體的磁化的相位統(tǒng)一，并將2個定子的 相位錯開360度除以磁化極數的2倍所得到的角度，以此來作為2相 步進電動機，所以能夠在將2個磁性材料安裝到轉子上的狀態(tài)下，通 過一次磁化來最為2個磁體。另外，由于是通過第1線圏2和第2線 圈28兩個線圏而形成的2相步進電動機，所以控制容易，且驅動電路 簡單。此外，各個定子，由于沿著整個圓周以均等的節(jié)距具有磁極齒， 所以能夠增大與磁體對置的面積，能夠最大限度地利用磁體的磁力線。 另外，軸承由于是通過軟磁性材料構成的，所以通過該部分的磁力線 難以飽和，不會導致效率降低。另外，由于通過軟磁性材料的定子等包圍線圏2、 28的周圍，所 以從磁性電路漏出的磁力線較少，且效率較低。此外，由于產生驅動 力的范圍也是沿著整個圓周，所以在將驅動力變換為旋轉轉矩時難以 產生不需要的橫方向的力，作為步進電動機難以發(fā)生振動、噪音、旋 轉不穩(wěn)的情況。由此，能夠成為停止位置的精度較高的步進電動機。此外，在本第5實施方式中，由于在所謂的電磁驅動裝置的最小
限度的要素磁體、定子及線圏中，追加轉子和軸承，所以部件數量 較少，且，由于各自是簡單且容易制造的平板形狀，所以制造成本較 低。第6實施方式圖15是本發(fā)明的第6實施方式的步進電動機的剖面圖，上述第6 實施方式是相對于第5實施方式，將轉子26分割成圓盤36和軸37 兩個部件，圓盤36是由軟磁性材料制成，以不銹鋼棒等作為軸37。 其余部分由于與第5實施方式相同，所以省略其說明。產生于線圏的周圍的磁力線按照線圈附近的定子—磁體—圓盤 36—突緣部—軸承—定子的順序進行流動。在此，與磁體貼合的圓盤 36及凸緣部是由電磁軟鐵等的軟磁性材料制成的，軸37是由軸的剛 性、硬度較高的不銹鋼棒制成的，所以可以將高性能低成本的市售棒 材用于軸37,圓盤36是通過沖壓等加工而成的，由此能夠降低合計 的部件成本。即使在這種情況下，在將磁化前的磁性材料的2個坯件 事先貼合在圓盤部36上之后能夠通過磁化裝置進行磁化，不必一邊調 整磁化完的磁體的相位一邊進行組裝。第7實施方式圖16是本發(fā)明的第7實施方式的步進電動機的剖面圖，上述本發(fā) 明的第6實施方式，是相對于上述第6實施方式同樣地將不銹鋼等市 售棒材作為轉子的軸部37進行利用，將貼合有2個磁體的轉子46的 圓盤部46a分割為2個圓盤，進而在中間夾裝PC等的襯墊48作為空 氣間隙，其結果，將2個磁體、2個圓盤部和襯墊與軸37進行一體化。 其余部分由于與上述第6實施方式相同，所以省略其說明。產生于線圍的周圍的磁力線按照線圏(22、 28)附近的定子(23、 29) —/f茲體(21、 27)—轉子的圓盤46a—突緣部46b —軸承(24、 30) —定子(23、 29)的順序進4亍流動。由此，由于A相的》茲性回路和B 相的磁性回路在轉子46的圓盤部46a中不進行干涉，所以能提高轉子 46的輸出轉矩。即使在這種情況下，也能夠將磁化前的磁性材料的坯 件事先貼合在圓盤部46a上，進而在貼合這些部件后，通過磁化裝置
進行磁化，不必 一 邊調整磁化完的磁體的相位 一 邊進行組裝。
第8實施方式圖17是本發(fā)明的第8實施方式的步進電動機的剖面圖，該第8 實施方式是相對于上述第5實施方式，用非磁性體的由燒結黃銅制成 的含油金屬制造轉子56的軸承54、 60，與此同時，將相當于第5實 施方式的轉子26、定子23、 29的轉子56、定子53、 59的形狀進行一 部分改變。其余部分由于與上述第5實施方式相同，所以省略其說明。
產生于線圏的周圍的磁力線，按照線圏附近的定子(53、 59)— 》茲體(21、 27)—轉子56的圓盤56a —突緣部56b —定子的順序進行 流動。在此，用非磁性體的由燒結黃銅制成的含油金屬制造軸承54、 60，并將轉子56的突緣部56b延長至定子的高度，磁性回路為磁力線 直接從轉子56流入定子(53、 59)的形式。由此，通過與磁體貼合， 在被磁化的轉子56的突緣部56b和軸承54、60之間將不產生吸引力， 另外，可以使用更容易得到的由燒結黃銅制成的含油金屬的軸承，能 夠降低旋轉損失和成本。
如以上說明，通過上述各實施方式，能夠提供如下的促動器或者 以此作為驅動源的光量調節(jié)裝置能夠構成為薄型且能夠保持高效率， 同時，能夠對應多極化，具有良好的組裝性，并能夠價格低廉地進行 制造。另外，能夠提供一種構成為薄型且能夠對應多極化、具有良好的 組裝性、能夠價格低廉地進行制造的高性能的步進電動機。
權利要求
1. 一種步進電動機，具有第1磁體及第2磁體，該第1磁體及第2磁體為環(huán)狀，并且垂直于其中心軸方向的至少一個面在圓周方向分割、被交替地平面磁化為不同的極，并且，所述第2磁體與所述第1磁體在軸向方向上同心地配置；第1定子，該第1定子具有與上述第1磁體的磁化面對置并向徑向延伸的多個磁極齒；第2定子，該第2定子具有與上述第2磁體的磁化面對置并向徑向延伸的多個磁極齒；轉子，該轉子由用于磁路的磁通通路的軟磁性材料構成，并由具有能夠旋轉地被保持的軸部和與該軸部相垂直的面的圓盤部構成；第1線圈，該第1線圈固定于上述第1定子上，用于對第1定子及將第1磁體固定在一側的上述轉子的圓盤部進行勵磁；第2線圈，該第2線圈固定于上述第2定子上，用于對第2定子及將第2磁體固定在另一側的上述轉子的圓盤部進行勵磁；其中，固定于上述第1定子上的上述第1線圈，在其內圓周一側配置有從上述圓盤部向上述第1定子突出的第1突緣部，在其外圓周一側配置有第1磁體，在與上述第1定子相接觸一側的相反一側配置有上述轉子的圓盤部；固定于上述第2定子上的上述第2線圈，在其內圓周一側配置有從上述圓盤部向上述第2定子突出的第2突緣部，在其外圓周一側配置有第2磁體，在與上述第2定子相接觸一側的相反一側配置有上述轉子的圓盤部。
2. 如權利要求1所述的步進電動機，其特征在于，具有固定于上 述第1及第2定子并能夠旋轉地支承上述轉子、由軟磁性材料構成的 軸承，該軸承與上述第1及第2突緣部相連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種步進電動機，該步進電動機具有第1磁體、第2磁體、第1定子、第2定子、轉子、第1線圈、第2線圈，其中，固定于上述第1定子上的上述第1線圈，在其內圓周一側配置有從上述圓盤部向上述第1定子突出的第1突緣部，在其外圓周一側配置有第1磁體，在與上述第1定子相接觸一側的相反一側配置有上述轉子的圓盤部；固定于上述第2定子上的上述第2線圈，在其內圓周一側配置有從上述圓盤部向上述第2定子突出的第2突緣部，在其外圓周一側配置有第2磁體，在與上述第2定子相接觸一側的相反一側配置有上述轉子的圓盤部。
文檔編號G03B9/08GK101399485SQ20081013776
公開日2009年4月1日 申請日期2004年12月30日 優(yōu)先權日2004年1月6日
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