专利名称：电动马达及电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于数码摄像机和带摄像机的便携电话机等电子设备的驱动源等的步进马达或无刷马达等电动马达、以及具备该电动马达的电子设备。
背景技术：
以往，将步进马达或无刷马达等电动马达作为驱动源等搭载于各种电子设备中。例如，因步进马达与数字控制系统的匹配性优良，最近，在数码摄像机和带摄像机的便携电话机等电子设备中，作为进行聚焦和变焦等透镜驱动等操作的驱动源而被频繁地使用。近年来，对于搭载于电子设备上的电动马达，随着电子设备的小型化、精密化，还谋求小型化和可靠性的进一步提高。
例如，以步进马达为例，提出有如下方案，该步进马达包括具有旋转轴的转子、装纳有转子的定子、以及固定在设置于定子上的轴承架部并旋转自如地支承着转子旋转轴的轴承，而且，在轴承和转子之间设有滑动件(例如参照专利文献1)。在该步进马达中，使用具有与轴承架部抵接的突出部的垫圈作为滑动件，从而可以防止伴随着旋转而产生的摩擦负荷的降低和转子的损耗，并且，可以抑制轴向晃动的产生。
另外，作为另一示例而提出有如下的步进马达，其转子由圆筒状的磁体和成形部件构成，在端面上设置与磁体和成形部件一体成形的耐热性滑动部件，其中，成形部件由结合上述磁体和旋转轴的热固性树脂构成(例如参照专利文献2)。在该步进马达中，将滑动部件与转子的成形部件一体成形，从而既可以实现上述滑动件的功能，又可以减少成形时的树脂溢料。
日本特开2000-4570号公报[专利文献2]日本特开2002-199671号公报但是，根据专利文献1，为了确保发挥滑动件功能所必需的部件尺寸，需要在轴承和转子之间设置与之相对应的空间。为此，在沿旋转轴的轴线方向实现电动马达整体的小型化方面存在一定的限度。虽然也考虑到了减小滑动件和轴承的部件尺寸来实现轴线方向的小型化，但是，却存在由强度降低所带来的耐久性下降、在下落等冲击时产生的从旋转轴上脱落等危险，从而在减小部件尺寸方面存在一定的限度。另外，若缩小部件尺寸，则限定了可加工的材质，增大了材料成本、加工成本。
另外，由于如上所述需要设置滑动件的空间，所以，转子相对于定子在轴线方向的尺寸变小。为此，无法利用定子所形成的磁场对转子高效地作用转矩。特别是，由于如上所述在缩小滑动件的部件尺寸方面存在一定的限度，故而有下述问题随着电动马达整体的小型化、转子相对于定子在轴线方向的尺寸比率变小，效率进一步地降低。
此外，根据专利文献2，滑动件与构成转子的磁体和成形部件一体地旋转。为此，利用滑动件来降低产生于轴承和转子之间的摩擦负荷的效果减小。而且，为了防止因摩擦负荷所导致的转矩的减小，需要使轴承的直径尺寸小于滑动件的直径尺寸，以便不与露出于滑动件周围的成形部件接触，从而滑动件与轴承整体接触。为此，在上述结构中，无法高效地降低摩擦负荷。
发明内容
本发明正是鉴于上述问题而作出的，其提供如下电动马达，既可利用滑动件来防止摩擦负荷的增大，又可利用定子将转矩高效地作用于转子上，并且可实现装置整体在轴线方向上的小型化。
为了解决上述课题，本发明提出如下手段。
本发明的特征在于，电动马达包括大致圆筒状的转子；设置于该转子的旋转中心的旋转轴；定子，覆盖上述转子的外周部，并且，具有能形成磁场并对上述转子作用绕上述旋转轴的转矩的磁轭；轴承，由支承部件固定于该定子上，并且支承上述旋转轴，使得该旋转轴能够旋转；以及大致板状的滑动件，夹装在该轴承与上述转子的端部之间；在上述转子的上述端部形成有第一凹部，该第一凹部在上述旋转轴的轴线方向上收纳上述滑动件的至少一部分，使得该部分能够绕上述旋转轴滑动。
根据本发明的电动马达，通过在转子与轴承之间可滑动地夹装滑动件，可降低摩擦负荷地使转子旋转。另外，滑动件收纳于第一收纳凹部，从而能对应于第一收纳凹部的尺寸，确保滑动件沿轴线方向所必需的部件尺寸，并且，可使得轴承和转子端部之间的空间最小化。因此，借助定子的磁轭所形成的磁场，可将转矩高效地作用于转子，并且，可使得装置整体在轴线方向上的尺寸最小化。
另外，在上述电动马达中，优选具有第二凹部，该第二凹部形成于上述第一凹部的底部，在收纳于该第一凹部的上述滑动件与上述转子之间形成空间。
根据本发明的电动马达，通过设置第二凹部，在收纳于第一凹部的滑动件和转子之间形成空间。因此，可减少滑动件与转子的接触面积，并且，起到用于使滑动件与转子顺滑地滑动的润滑油槽的作用，进一步降低摩擦负荷。另外，在粘接固定转子和旋转轴的情况下，即使粘接剂泄漏到转子的端部侧，也可以收纳于第二凹部，从而可以防止夹在与滑动件之间而导致轴向晃动的产生。而且，可以减小转子整体的转动惯量，所以，利用定子所作用的转矩，可更高效地输出电动马达转矩。
另外，在上述电动马达中，优选在上述转子的端部形成第三凹部，该第三凹部在上述轴线方向上以具有间隙的方式收纳上述轴承的至少一部分；上述第一凹部形成于该第三凹部的底部。
根据本发明的电动马达，由于轴承的一部分收纳于第三凹部，所以，轴承与滑动件在第三凹部的内部接触。因此，可不受轴承和滑动件的部件尺寸限制地决定转子轴线方向尺寸。也就是说，实质上不存在轴承和转子的端部之间的用于设置滑动件的空间，而且，可使得支承轴承的支承部件和转子的端部之间的间隙尽可能得小。另外，无需使轴承比支承部件更向轴线方向外侧突出。因此，可进一步实现装置整体在轴线方向上的小型化，并且，可以更高效地在转子上作用转矩。而且，可进一步减小转子的转动惯量，可更高效地旋转。
另外，在上述电动马达中，优选在上述第一凹部中，沿上述轴线方向收纳多个上述滑动件。
根据本发明的电动马达，各滑动件在轴承和转子之间分别独立地绕旋转轴滑动。因此，可进一步降低摩擦负荷，并且，抑制滑动件、轴承、转子之间的粘滑的产生，不仅可以降低转矩的离散，还可以减小停止位置的误差。由于这些滑动件收纳在第一凹部中，所以不会产生因采用多个滑动件而导致轴线方向上大型化的问题。
另外，在上述电动马达中，更优选上述转子由强磁性材料形成，在上述外周部具有沿圆周方向多极磁化了的磁铁；该电动马达是能利用上述转子和上述定子使上述转子断续地旋转的步进马达。
根据本发明的电动马达，可更高效地使转矩作用于转子、实现电动马达转矩的增大，所以，可实现小型且高输出的步进马达。另外，由于转子的磁铁是沿圆周方向被多极磁化了的磁铁，所以，可增大磁通强度、实现电动马达转矩的进一步增大。
此外，在上述电动马达中，更优选通过以包围上述外周部的方式仅沿上述圆周方向交替排列磁极不同的磁化磁轭进行磁化，对上述转子的上述磁铁进行多极磁化。
根据本发明的电动马达，通过以包围外周部的方式交替排列磁极不同的磁化磁轭来对转子的磁铁进行磁化，不必在转子的内侧配置磁化磁轭来进行磁化。为此，无需在转子的内部设置用于磁化磁轭的空间，可实现转子径向的小型化。另外，仅进行外周部的配置，从而可以配置很多磁化磁轭，形成很多磁极而获得更高分辨能力的输出。而且，转子中被磁化的部分是外周部，其中心部分并未被磁化。因此，即使形成第一凹部，也不会产生转子磁力的降低。
此外，在上述电动马达中，更优选沿上述轴线方向在上述定子上排列设置多个上述磁轭。
根据本发明的电动马达，能够利用多个磁轭获得更高分辨能力的输出。
此外，在上述电动马达中，更优选上述定子的上述磁轭通过沿上述圆周方向排列多个磁极齿而构成，该磁极齿沿上述轴线方向配置并可形成磁场；上述转子至少在沿上述轴线方向配置有上述磁极齿的范围内，与该磁极齿对置地设置。
根据本发明的电动马达，转子设置在沿轴线方向配置磁极齿的范围内，从而可利用磁轭的磁极齿所形成的磁场高效地将转矩作用在转子上。另外，在由多个磁轭构成定子的情况下，即使在配置在转子端部侧的磁轭上，也可以将转子设置在配置有磁极齿的范围内，从而可利用任一磁轭均匀地作用转矩。因此，可进一步降低定位转矩，能够实现电动马达转矩的增大、低振动、低噪音化。
此外，在上述电动马达中，更优选上述转子在设有上述磁轭的上述轴线方向范围内，与该磁轭对置地设置。
根据本发明的电动马达，转子设置在沿轴线方向配置磁轭的范围内，从而可更有效地将转矩作用在转子上。另外，在由多个磁轭构成定子的情况下，可进一步降低定位转矩，能够实现电动马达转矩的增大、低振动、低噪音化。
另外，本发明的电子设备的特征在于具有上述电动马达。
根据本发明的电子设备，由于具有上述电动马达，故可实现小型化，并能够以高输出驱动电子设备。
另外，本发明的电子设备的特征在于具有上述电动马达以及摄像机模块；该摄像机模块具有以能沿光轴移动的方式配置的透镜体；透镜驱动机构，随着上述电动马达的上述转子的旋转，使上述透镜体沿上述光轴移动；以及设置在上述光轴上的摄像元件。
根据本发明的电子设备，若使转子旋转，则透镜驱动机构动作，使透镜体沿光轴自由地移动。由此，可以任意地调整配置于光轴上的摄像元件和透镜体之间的距离。这样，可一边进行聚焦、变焦等操作，一边进行拍摄。特别是，由于具有上述电动马达，可实现高输出化以及装置整体的小型化。而且，在由多个磁轭构成定子的情况下，可获得高分辨能力的输出，并且可以进一步降低定位转矩。为此，可安静且顺滑地进行聚焦、变焦等，并能够以高输出进行动作。
根据本发明的电动马达，由于在转子上形成第一凹部，故既可防止摩擦负荷的增大，又可利用定子将转矩高效地作用于转子上，并且可实现装置整体在轴线方向上的小型化。
另外，根据本发明的电子设备，由于具有上述电动马达，故可实现设备整体的小型化，并能以高输出且高效地进行驱动。
图1是本发明的第一实施方式的电子设备的剖面图。
图2是本发明的第一实施方式的步进马达的剖面图。
图3是本发明的第一实施方式的步进马达的分解立体图。
图4是说明本发明的第一实施方式的转子的磁化方法的图。
图5(a)是本发明第一实施方式的步进马达的第一和第二磁轭单元的内周面展开图，(b)是转子的剖面图，(c)是现有的转子的剖面图。
图6是本发明的第二实施方式的步进马达的剖面图。
图7是本发明的第三实施方式的步进马达的剖面图。
图8(a)是本发明第三实施方式的步进马达的第一和第二磁轭单元的内周面展开图，(b)是转子的剖面图。
图9是本发明的第四实施方式的步进马达的剖面图。
具体实施例方式
(第一实施方式)图1至图5表示本发明的第一实施方式。如图1所示，作为本实施方式的电子设备的带摄像机的便携电话机100具有作为驱动源的电动马达即步进马达1、以及摄像机模块104。该摄像机模块104具有可沿光轴L1移动地配置的透镜体101、使透镜体101随着步进马达1的后述转子3的旋转而沿着光轴L1移动的透镜驱动机构102、以及配置于光轴L1上的摄像元件103。这些机构和部件收纳于壳体111的内部。步进马达1是可断续地旋转驱动的马达，由固定在壳体111上的第一支承部件112和第二支承部件113固定。步进马达1的内部结构将在下面进行详细说明。
在壳体111的反面安装有电路基板114，在该电路基板上安装有未图示的控制部、马达驱动器、信号处理部、摄像元件103。摄像元件103例如是CCD、CMOS等半导体器件，收纳在第一支承部件112的凹部112a中。另外，控制部具有CPU、存储器等，控制摄像元件103的动作，并且总体上控制整个摄像机模块104。马达驱动器向步进马达1的后述各励磁线圈22的绕组末端分别供给电流。信号处理部处理从摄像元件103输出的信号，并将该信号输出到控制部。
另外，在摄像元件103的上方配置透镜体101。该透镜体101由圆筒状的透镜保持部115、以及固定于透镜保持部115的内周面上的一个或多个透镜R构成。调整摄像元件103的设置位置，以便于配置在这些透镜R的光轴L1上。而且，在壳体111上，在与透镜R和摄像元件103对置并处于透镜R的光轴L1上的部位，形成有采光孔111a。
此外，在透镜保持部115的外周，以将光轴L1夹在中间并相互对置的方式设置一对外伸部件116、117。在这一对外伸部件116、117上分别形成可插通一对引导轴118、119的贯通孔或槽等引导孔116a、117a。这一对引导轴118、119例如是圆棒，在将透镜体101夹在中间的位置上与光轴L1平行地设置，两端由第一支承部件112和第二支承部件113固定。也就是说，透镜体101在由一对引导轴118、119支承的状态下内置于壳体111的内部空间中，并配置在摄像元件103和采光孔111a之间。而且，一对引导轴118、119滑动自如地设置在一对引导孔116a、117a中。由此，多个透镜R可沿一对引导轴118、119在光轴L1方向上移动。
另外，一对外伸部件116、117中的一个外伸部件116以向从透镜体101离开的方向延伸的方式形成，在其末端具有与进给丝杠120的螺纹部120a螺纹接合的螺母部116b。该进给丝杠120在与一对引导轴118、119中的一个引导轴118相邻接的位置上，同样地以与光轴L1平行的方式设置。而且，该进给丝杠120的两端分别可旋转地固定于第一支承部件112和第二支承部件113。由此，进给丝杠120可绕与光轴L1平行的轴线L2旋转。
此外，在进给丝杠120的第一支承部件112侧，设置有外嵌于进给丝杠120并可与其一体旋转的从动齿轮120b，并且，在比从动齿轮120b更靠第二支承部件113侧的部分，形成在外周面具有螺纹槽的螺纹部120a。如上所述，在该螺纹部120a上螺纹接合一个外伸部件116的螺母部116b。此时，透镜体101由一对引导轴118、119支承，所以，当使进给丝杠120绕轴线L2旋转时，螺母部116b并非随着进给丝杠120旋转而是沿着轴线L2方向移动，也就是说，将进给丝杠120的旋转运动转换为透镜R的直线运动。
此外，进给丝杠120的从动齿轮120b通过传动机构121连接于步进马达1的旋转轴4，可随着旋转轴4的旋转绕轴线L2旋转。具体地说，传动机构121具有可与步进马达1的旋转轴4一起旋转地外嵌的驱动齿轮122、以及中间齿轮123。中间齿轮123具有轴部件123a、外嵌于轴部件123a并可同轴旋转的输入齿轮123b以及输出齿轮123c。该轴部件可旋转地支承于第一支承部件112和第二支承部件113。在输入齿轮123b上啮合着驱动齿轮122。而且，输出齿轮123c与进给丝杠120的从动齿轮120b相啮合。输出齿轮123c与输入齿轮123b相比，外径小且齿数少。由此，步进马达1的旋转轴4的旋转力在经由中间齿轮123的输入齿轮123b和输出齿轮123c减速后传递到进给丝杠120。也可以设置更多的中间齿轮来进行多级减速。螺母部116b、进给丝杠120以及传动机构121构成使透镜体101伴随转子3和旋转轴4的旋转而移动的上述透镜驱动机构102。
下面将详细说明通过透镜驱动机构102使透镜体101移动的驱动源即步进马达1的内部结构。如图2和图3所示，步进马达1具有转子3、旋转轴4和定子5。该转子3为圆筒状，具有沿外周部3a的圆周方向R被多极磁化了的永久磁铁(磁铁)2。该旋转轴4插通于形成在转子3的旋转中心的贯通孔3b。该定子5覆盖转子3的外周部3a。
转子3和旋转轴4例如通过在其间夹设粘接剂而进行固定。在转子3的两端部3c，形成与贯通孔3b同轴且内径大于贯通孔3b的第一凹部6。并且， 在第一凹部6的底部6a形成内径小于第一凹部6且大于贯通孔3b的第二凹部7。另外，在第一凹部6中，以插通旋转轴4且可在第一凹部6的内部绕轴线L滑动的状态收纳有大致圆板状的滑动件8。滑动件8是树脂等非磁性体，优选耐磨性且摩擦系数低的材质，例如选择聚缩醛、尼龙、氟树脂等。此外，在滑动件8和转子3之间填充有润滑油，从而可更加顺畅地滑动。而且，滑动件8的轴线L方向的部件尺寸设定为稍大于第一凹部6的深度，一部分收纳于第一凹部6中，而另一部分从转子3的端部3c突出。并且，在滑动件8收纳于第一凹部6的状态下，在转子3和滑动件8之间，利用第二凹部7形成空间，形成填充了上述润滑油的状态。
此外，转子3例如由钐、钴、钕、铁、硼等强磁性体形成。可以烧结这些强磁性体的粉末来形成转子3的形状，但是也可以将这些粉末与塑料混合并进行注射模塑成形，从而即使是具有孔或凹部的复杂形状，也可以高精度且容易地制作。然后，对外周部3a进行磁化来形成永久磁铁2。例如沿圆周方向R将永久磁铁2分成八个磁极，并以磁性交替不同的方式进行磁化。更详细地说，如下所示地对永久磁铁2进行磁化。即，如图4所示，以包围转子3的外周部3a且与要形成的磁极个数和磁性相对应的方式，将磁性不同的磁化磁轭N1和S1仅沿圆周方向R交替排列。这样，在相邻的磁性不同的磁化磁轭N1、S1之间，形成从转子3的外周部3a表面经过内部再向表面通过的弧状磁场M，从而以磁性交替不同的方式对转子3的外周部3a进行磁化。
参照图2和图3更详细地说明覆盖转子3的外周部3a的定子5，作为A相定子的环状第一磁轭单元9和作为B相定子的环状第二磁轭单元10在旋转轴4的轴线L方向上重叠地设置，构成凸极型的两相PM步进马达。而且，在定子5上设置大致圆板状的支承部件11、12。这两个支承部件沿轴线L方向，从两侧夹入第一和第二磁轭单元9、10。第一及第二磁轭单元9、10与支承部件11、12分别通过熔接来接合。另外，在支承部件11、12的与旋转轴4对应的位置上形成贯通孔11a、12a，其中嵌合并固定有环状的轴承13、14。通过将旋转轴4插通其中，利用这些轴承13、14可旋转地对其加以支承。在转子3的端部3c与轴承13、14之间夹装滑动件8的状态下，限制旋转轴4和转子3沿轴线L方向的移动。轴承13、14采用由烧结金属成形的含油轴承、滑动性良好的树脂轴承。在轴承采用树脂的情况下，支承部件11、12可以与轴承13、14一体成形。此外，在采用非磁性材料的树脂的情况下，由于还可以设计不受转子3的永久磁铁2和后述定子5所形成的磁场影响的构造(磁回路)，故而可期待马达效率的提高。
另外，在本实施方式中，第一磁轭单元9和第二磁轭单元10均采用相同的结构。因此，在此详细说明第一磁轭单元9。第一磁轭单元9作为A相定子，具有图3所示的绕线管20和由卷绕在绕线管20外周的线圈绕组21所构成的环状励磁线圈22、外磁轭23(磁轭)、以及内磁轭24(磁轭)。绕线管20由树脂性材料形成为环状，在外周面形成可卷绕线圈绕组21的槽部20a，在内周面形成引导槽20b。引导槽20b引导内磁轭24和外磁轭23的后述磁极齿(凸极感应体)23c、24c，并使它们配置在既定位置。另外，在绕线管20的外周设置向外方突出的突起部20c，在突起部20c上设置金属制的外部连接端子20d。该外部连接端子20d与线圈绕组21的末端连接，并且与回路部件等未图示的外部部件电连接。此外，如图2所示，卷绕在绕线管20的槽部20a上的线圈绕组21以收纳在槽部20a的深度以内的方式卷绕，以便不从绕线管20的外周向外方突出。
外磁轭23由例如纯铁等磁性体的金属材料形成，具有外筒部23a、背面部23b以及多个磁极齿23c。该外筒部23a以轴线L为中心形成为圆筒状，可在内部收纳励磁线圈22。该背面部23b从外筒部23a一端侧的外缘朝向轴线L方向以既定距离弯折90度。该多个磁极齿23c从背面部23b朝向轴线L方向以既定距离弯折90度，由绕线管20的引导槽20b引导，并以与绕线管20的内周面对置配置的状态沿圆周方向R隔开一定的间隔。在本实施方式中，以沿着圆周方向R隔开一定间隔地排列四个磁极齿23c为例进行说明。
外筒部23a形成比励磁线圈22的高度和外径稍大的尺寸，在另一端侧的外缘形成在轴线L方向上定位内磁轭24的台阶部23d。另外，在外筒部23a的一部分上形成缺口部23e。该缺口部在圆周方向R上定位内磁轭24，并且通过使绕线管20的突起部20c与之嵌合而在轴线L方向和圆周方向R这两个方向上定位励磁线圈22。以后将对这些定位进行详细的说明。
背面部23b对应于励磁线圈22的厚度而从外筒部23a一端侧外缘向轴线L弯折。也就是说弯折成，使得外筒部23a和磁极齿23c之间具有能够收纳励磁线圈22的空间。磁极齿23c位于外筒部23a的内侧，并且长度调整成末端位于台阶部23d附近。另外，以宽度朝向末端逐渐变窄的方式、即形成梯形的方式设置。如上所述，当在磁极齿23c和外筒部23a之间收纳励磁线圈22时，各磁极齿23c由绕线管20的引导槽20b引导，并且与绕线管20的内周面对置配置。
内磁轭24与外磁轭23同样地由例如纯铁等磁性体的金属材料形成，并具有环部24a和磁极齿24c。该环部24a与背面部23b同样地以轴线L为中心形成为环状。该磁极齿24c从环部24a的内周侧朝向轴线L方向弯折90度，由绕线管20的引导槽20b引导，并以与绕线管20的内周面对置配置的状态沿圆周方向R隔开一定的间隔形成多个，而且，以不与外磁轭23的磁极齿23c接触的状态沿圆周方向R等间隔地交替排列。
在本实施方式中，以与外磁轭23的磁极齿23c同样地，沿着圆周方向R隔开一定间隔地排列四个内磁轭24的磁极齿24c为例进行说明。另外，在该内磁轭24与外磁轭23组合之际，环部24a与外磁轭23的台阶部23d接触，从而进行该内磁轭24在轴线L方向上的定位。而且，在环部24a外周侧的一部分上形成与外磁轭23的缺口部23e相嵌合的突起部24b。由此，能以内磁轭24和外磁轭23在圆周方向R上定位了的状态进行组合。
另外，内磁轭24的磁极齿24c呈与外磁轭23的磁极齿23c大致相等的形状。也就是说，磁极齿24c的长度调整成末端位于背面部23b附近，并且设计成宽度朝向末端逐渐变窄而呈梯形形状。并且，各磁极齿24c与绕线管20的内周面对置配置。此外，当突起部24b嵌合于缺口部23e时，内磁轭24的磁极齿24c由绕线管20的引导槽20b引导，以便进入外磁轭23的磁极齿23c之间，即节距错开。由此，当外磁轭23和内磁轭24组合之际，彼此的磁极齿23c、24c以非接触状态、且以沿圆周方向R交替地配置在轴线L方向上的状态等间隔排列，并且，呈与转子3的外周部3a对置的状态。作为这样构成的A相定子的第一磁轭单元9以及作为B相定子的第二磁轭单元10，彼此以使外磁轭23的背面部23b相互面接触的状态重叠配置，并通过熔接而相互接合。
图5(a)表示第一磁轭单元9和第二磁轭单元10的内周面侧的展开图， (b)表示与之对应的转子3的侧面图。如图5(a)所示，第一磁轭单元9的外磁轭23的磁极齿23c与第二磁轭单元10的内磁轭24的磁极齿24c，以错开磁极齿节距的1/4的方式接合。另外，如图5(b)所示，转子3在轴承13、14之间由滑动件8在轴线L方向上定位，在与轴线L方向正交的径向上，转子3和定子5同轴地大致对称配置。而且，转子3设置成，在第一和第二磁轭单元9、10的磁极齿23c、24c沿轴线L方向配置的范围内，与磁极齿23c、24c对置。
接下来，说明本实施方式的带摄像机的便携电话机100以及搭载的步进马达1的作用。在此，以使步进马达1动作、使带摄像机的便携电话机100的摄像机模块104动作、在变焦的状态下拍摄未图示的被摄物的情况为例进行说明。
首先，如图1所示，当使用者一边利用带摄像机的便携电话机100的未图示的显示面板来确认被摄物一边进行变焦操作时，安装于摄像机模块104的电路基板114上的控制部为了使步进马达1动作而使电流流过各励磁线圈22。如图2所示，当电流流过各励磁线圈22时，第一和第二磁轭单元9、10的各磁极齿23c、24c依次被励磁为N极、S极。利用由磁极齿23c、24c所形成的磁场，在转子3的永久磁铁2上产生绕旋转轴4的转矩，可使转子3对应于磁极齿23c、24c的节距而断续地旋转。此时，在轴承13、14和转子3之间夹装着从第一凹部6突出一部分的滑动件8，从而转子3并不与轴承13、14直接接触。为此，可使转子3不因与轴承13、14相接触而损耗地旋转。另外，滑动件8在第一凹部6的内部可独立于转子3、轴承13、14以及旋转轴4的每一个而滑动。因此，可降低摩擦负荷地使转子3旋转。
如图1所示，随着转子3的旋转，旋转轴4也绕轴线L旋转，所以，固定于旋转轴4一端侧的驱动齿轮122同样也进行旋转。由于该驱动齿轮122的旋转，啮合的各中间齿轮123的输入齿轮123b和输出齿轮123c也以轴部件123a为中心旋转，减小到既定的转速，使进给丝杠120的从动齿轮120b旋转。这样，螺纹部120a绕轴线L2以既定的转速旋转。
此外，随着进给丝杠120的旋转，螺纹接合于螺纹部120a的一个外伸部件116的螺母部116b沿轴线L2方向移动。这样，固定着外伸部件116、117的透镜体101整体沿着一对引导轴118、119在光轴L1方向上移动。结果，可以使由透镜保持部115固定的透镜R接近摄像元件103，从而能够进行变焦。因此，使用者可在放大的状态下对被摄物进行拍摄。虽然对进行变焦的情况进行了说明，但是，通过改变转子3的旋转方向，可以使透镜体101离开摄像元件103或者与之接近，可进行自由的调焦。
在此，如图5(c)所示，以往，在未形成第一凹部6的情况下，转子3’和轴承13、14之间的空间由滑动件8的部件尺寸所决定。但是，在本实施方式中，如图5(b)所示，通过将滑动件8收纳于第一收纳凹部6，可以使轴承13、14和转子3的端部3c之间的空间最小化。因此，可实现转子3的轴线L方向尺寸的最大化，能够使得定子5的各磁极齿23c、24c所形成的磁场高效地将转矩作用于转子3上。特别是，在本实施方式中，通过将转子3设置在沿轴线L方向配置有磁极齿23c、24c的范围内，可以更加高效地将转矩作用到转子3上。
另外，将定子5制成第一磁轭单元9和第二磁轭单元10这两个相，使定子5和转子3形成为同轴且大致对称，并且，如上所述，将转子3设置在沿轴线L方向配置有磁极齿23c、24c的范围内。由此，可以获得高分辨能力的输出，并且磁极齿23c、24c形成的任意磁场均可以均匀地将转矩作用于转子3上，可以降低定位转矩(残留转矩)。
另外，利用滑动件8可实现所需空间的最小化，所以，在轴线L方向上，可使得步进马达1整体的尺寸最小化。另一方面，如上所述，滑动件8收纳于第一凹部6中，从而可对应于第一收纳凹部6的深度来确保滑动件8在强度方面、加工方面、轴线L方向上所必需的厚度尺寸。为此，也可以选择如下所述的材料，即，像氟树脂那样尽管因摩擦系数小而适于用作滑动件、以往却因为无法确保强度方面所必需的厚度而无法被选用的材料。或者，通过增加部件尺寸的自由度，不仅可以采用冲裁加工薄板来制作的方法，还可以采用注射模塑成形等方法来制作滑动件。为此，也可以选用难于进行薄板成形的PEEK(注册商标)(聚醚醚酮)等材料、或是以往鉴于强度方面的考虑而无法选用于冲裁加工的PPS(聚苯硫醚)等材料。
另外，由于润滑油填充在轴承13、14和转子3之间而可进一步降低摩擦负荷，并将滑动件8收纳在第一凹部6内，故不会产生润滑油泄露，所以，该滑动件8适用于减小摩擦负荷并经久耐用。而且，在本实施方式中，第二凹部7起到润滑油槽的功能，除了保持更好的持续性以外，还可减小摩擦负荷。另外，如上所述，旋转轴4粘接固定于转子3上，即使粘接剂发生泄露，也可以收纳在第二凹部7中，所以，可防止夹在与滑动件8之间而导致轴向晃动的产生。而且，由于通过形成这些第一凹部6和第二凹部7而能减小转子3整体的转动惯量，所以，可利用由定子5作用的转矩更高效地输出马达转矩。另外，由于利用第二凹部7减小了滑动件8与转子3的接触面积，从而可进一步降低摩擦负荷。
此外，本实施方式的步进马达1是PM型的，转子3具有永久磁铁2作为磁铁。为此，可通过增大磁通强度来实现电动马达转矩的进一步增大。此时，转子3的永久磁铁2通过以包围外周部3a的方式交替排列磁极不同的磁化磁轭N1、S1而被磁化，不必在转子3的内侧配置磁化磁轭来进行磁化。为此，无需在转子3的内部设置用于磁化磁轭的空间，可实现转子3径向的小型化。另外，由于仅进行外周部3a的配置，所以能配置很多磁化磁轭，形成很多磁极而获得更高分辨能力的输出。而且，转子3中被磁化的部分是外周部3a，其中心部分并未被磁化。因此，即使形成第一凹部6和第二凹部7，也不会产生转子3磁力的降低，可以使上述第一凹部6和第二凹部7所产生的效果更加显著。
如上所述，在本实施方式的步进马达1中，利用第一凹部6和滑动件8来防止摩擦负荷的增大，并且，定子高效地将转矩作用于转子、实现马达转矩的增大，从而可获得高输出、高分辨能力的马达。而且，可实现装置整体的小型化。另外，在带摄像机的便携电话机100中，由于具有这样的步进马达1，可实现高输出化，并且，通过缩小搭载步进马达1的空间而可实现装置整体的小型化。而且，可以如上述那样获得高分辨能力的输出，并可以进一步降低定位转矩，所以，可以安静且顺滑地进行聚焦、变焦等，并能够以高输出进行动作。
(第二实施方式)图6表示本发明的第二实施方式。在本实施方式中，对与上述实施方式所采用的部件相同的部件采用相同的附图标记，并省略其说明。
如图6所示，本实施方式的步进马达30的转子31在端部31a上与贯通孔3b同轴地形成第三凹部32。并且，在第三凹部32的底部32a形成用于收纳滑动件8的第一凹部33。而且，固定于支承部件11、12的轴承34、35的轴线L方向的一部分分别向转子3侧突出，收纳在第三凹部32中，并且，在第三凹部32的内部与滑动件8接触。第三凹部32的内径设定成，能够有间隙地收纳轴承34、35和支承部件11、12的一部分。
在本实施方式的步进马达30中，轴承34、35的一部分收纳于第三凹部32中，从而可不受轴承34、35和滑动件8的部件尺寸限制地决定转子31的轴线L方向部件尺寸。也就是说，实质上不存在轴承34、35和转子31的端部31a之间的用来设置滑动件8的空间，而且，可使得支承轴承34、35的支承部件11、12和转子31的端部31a之间的间隙尽可能得小。另外，无需使轴承34、35比支承部件11、12更向轴线L方向外侧突出。因此，可进一步实现装置整体在轴线L方向上的小型化，并且，可以更高效地在转子31上作用转矩。而且，由于形成第三凹部32，可进一步减小转子31的转动惯量，可使转子31更高效地旋转。
(第三实施方式)图7和图8表示本发明的第三实施方式。在本实施方式中，对与上述实施方式所采用的部件相同的部件采用相同的附图标记，并省略其说明。
如图7所示，在本实施方式的步进马达40中，夹入并固定第一和第二磁轭单元9、10的支承部件41、42在与转子43对置的位置上，形成与转子43的外径相对应的凹部41a、42a。因此，可以与凹部41a、42a所形成的空间相应地来增大转子43在轴线L方向上的部件尺寸。因此，如图7和图8所示，转子43的端部43a的位置与第一磁轭单元9和第二磁轭单元10的两端位置大致一致，该转子43设置在这些磁轭23、24沿轴线L方向配置的范围内。故可更高效地将转矩作用于转子43。另外，可进一步降低定位转矩，而且，能够实现马达转矩的增大、低振动、低噪音化。
(第四实施方式)图9表示本发明的第四实施方式。在本实施方式中，对与上述实施方式所采用的部件相同的部件采用相同的附图标记，并省略其说明。
如图9所示，在本实施方式的步进马达50中，在转子51的两端部51a和轴承13、14之间，沿轴线L方向夹设多个滑动件52。收纳这些滑动件52的第一凹部53具有与滑动件52个数相对应的深度，只有位于轴线L方向最外侧的滑动件52a的一部分突出到外侧并分别与轴承13、14接触。
在该步进马达50中，各滑动件52在轴承13、14和转子51之间分别独立地绕旋转轴4滑动。因此，可进一步降低摩擦负荷，并且，能抑制滑动件52、轴承13、14、转子51之间的粘滑的产生，不仅可以降低转矩的离散，还可以减小停止位置的误差。这些滑动件52收纳在第一凹部53中，从而不会产生因采用多个滑动件52而导致轴线L方向大型化的问题。
以上参照附图对本发明的实施方式进行了详细说明，但是具体的结构并不局限于这些实施方式，还包括了不脱离本发明主旨的范围内的设计改变等。
在上述实施方式中，以凸极型的两相PM型步进马达1作为电动马达的示例，但并不局限于此。在步进马达中，例如也可以是VR型等的电动马达。另外，不局限于步进马达，也可以是无刷马达等。至少，只要是利用定子所形成的磁场在转子上作用转矩而进行旋转驱动的电动马达，通过在转子上形成第一凹部并收纳滑动件的至少一部分，则同样可以提供高效且小型化的电动马达。另外，作为搭载这样的电动马达的电子设备，以带摄像机的便携电话机100为例进行了说明，但是并不局限于此。例如，也可以是数码摄像机等。另外，还适用于DVD播放器等中的读取透镜的调整等。而且，本发明采用转子的磁极数为八、各磁轭单元的磁极齿各为四个的结构，但是并不局限于此，可适时地将转子的磁极数变更为四、六或十等，将磁轭的磁极齿数变更为二、三或五等。此外，不限于磁轭单元为两相的情况，可以是单相或三相以上。
权利要求
1.一种电动马达，包括大致圆筒状的转子；设置于该转子的旋转中心的旋转轴；定子，覆盖上述转子的外周部，并且，具有能形成磁场并对上述转子作用绕上述旋转轴的转矩的磁轭；轴承，由支承部件固定于该定子上，并且支承上述旋转轴，使得该旋转轴能够旋转；以及大致板状的滑动件，夹装在该轴承与上述转子的端部之间；在上述转子的上述端部形成有第一凹部，该第一凹部在上述旋转轴的轴线方向上收纳上述滑动件的至少一部分，使得该部分能够绕上述旋转轴滑动。
2.如权利要求1所述的电动马达，其特征在于，具有第二凹部，该第二凹部形成于上述第一凹部的底部，在收纳于该第一凹部的上述滑动件与上述转子之间形成空间。
3.如权利要求1或2所述的电动马达，其特征在于，在上述转子的端部形成第三凹部，该第三凹部在上述轴线方向上以具有间隙的方式收纳上述轴承的至少一部分；上述第一凹部形成于该第三凹部的底部。
4.如权利要求1至3中任一项所述的电动马达，其特征在于，在上述第一凹部中，沿上述轴线方向收纳有多个上述滑动件。
5.如权利要求1至4中任一项所述的电动马达，其特征在于，上述转子由强磁性材料形成，在上述外周部具有沿圆周方向多极磁化了的磁铁；该电动马达是能利用上述转子和上述定子使上述转子断续地旋转的步进马达。
6.如权利要求5所述的电动马达，其特征在于，通过以包围上述外周部的方式仅沿上述圆周方向交替排列磁极不同的磁化磁轭进行磁化，对上述转子的上述磁铁进行多极磁化。
7.如权利要求5或6所述的电动马达，其特征在于，上述定子沿上述轴线方向排列设置有多个上述磁轭。
8.如权利要求5至7中任一项所述的电动马达，其特征在于，上述定子的上述磁轭通过沿上述圆周方向排列多个磁极齿而构成，该磁极齿沿上述轴线方向配置并可形成磁场；上述转子至少在沿上述轴线方向配置有上述磁极齿的范围内，与该磁极齿对置地设置。
9.如权利要求8所述的电动马达，其特征在于，上述转子在设有上述磁轭的上述轴线方向范围内，与该磁轭对置地设置。
10.一种电子设备，具有权利要求1至9中任一项所述的电动马达。
11.一种电子设备，具有权利要求5至9中任一项所述的电动马达以及摄像机模块，该摄像机模块具有以能沿光轴移动的方式配置的透镜体；透镜驱动机构，随着上述电动马达的上述转子的旋转，使上述透镜体沿上述光轴移动；以及设置在上述光轴上的摄像元件。
全文摘要
本发明提供一种电动马达，既能利用滑动件来防止摩擦负荷的增大，又能利用定子将转矩高效地作用在转子上，并可实现装置整体在轴线方向上的小型化。电动马达(1)具有大致圆筒状的转子(3)；设置于转子的旋转中心的旋转轴(4)；定子(5)，覆盖转子的外周部(3a)，并具有能形成磁场且将绕旋转轴的转矩作用于转子的磁轭(23、24)；轴承(13、14)，由支承部件(11、12)固定于定子，并可旋转地支承旋转轴；以及大致板状的滑动件(8)，夹装在轴承(13、14)与转子的端部(3c)之间。在转子的端部(3c)形成第一凹部(6)，该凹部在旋转轴的轴线(L)方向上收纳该滑动件的至少一部分，使得滑动件能绕旋转轴滑动。
文档编号H02K37/12GK101093952SQ20071010956
公开日2007年12月26日 申请日期2007年6月25日 优先权日2006年6月23日
发明者野边哲也, 里舘贵之, 井上彩子, 饭野朗弘 申请人:精工电子有限公司