驱动设备的制作方法

专利名称：驱动设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及驱动设备，该驱动设备适用于薄盘状步进电机或者致动器。
背景技术：
以前，作为适用于小型电机的形态，可举出无刷电机。驱动回路简单的无刷电机的 例子包括如图16所示采用永久磁体的小型圆筒状步进电机。图16是表示依据已知例的步进电机的内部构造的剖视图。在图16中，定子线圈105同心地卷绕在绕线筒101上，且利用两个定子磁轭106 从轴向夹持并固定该绕线筒101。对于定子磁轭106，定子轮齿106a和106b沿绕线筒101 的内径面的圆周方向交替设置。通过使定子磁轭106与定子轮齿106a或106b —体固定， 在外壳103内构成定子102。在两个外壳103中，一个外壳103与法兰115和轴承108固定，另一外壳103与另 一轴承108固定。转子109由固定在转子轴110上的转子磁体111构成。转子磁体111与 定子102的定子磁轭106 —起形成放射状的气隙部。转子轴110被支承在两个轴承108之 间以可转动。作为具有上述构造的步进电机的变形，已提出光控制设备(参见例如日本专 利公开文献No. 1978-2774)。光控制设备通过分级地开/关与步进电机连接的快门叶 片来控制光通过量。此外，作为其它变形，已提出中空电机(参见例如日本专利特开昭 No. 1982-166847)。中空电机是具有环状构造的步进电机，其允许光等通过其中央部的空腔。此外，对于采用卤化银膜的照相机的快门或光圈调节机构或者数字照相机的快 门，当试图使摄像镜头小型化和短轴化时，需要把该摄像镜头设置在快门或光圈调节机构 的前后。为此，希望沿快门或光圈调节机构的光路即轴向方向薄型化以及电机的高输出。然而，对于图16所示的已知小型圆筒状步进电机，外壳103、绕线筒101、定子线圈 105以及定子磁轭106同心设置在转子109的外周上。因此，这导致了步进电机的外形尺寸 变大的缺点。此外，利用给定子线圈105供应电力生成的磁通量如图17所示主要通过定子 轮齿106a的端面106al和定子轮齿106b的端面106bl。因此，磁通量不能有效地作用于转 子磁体111，导致了步进电机的输出低的缺点。此外，对于日本专利公开文献No. 1978-2774中的上述光控制设备以及日本专利 特开昭No. 1982-166847中的上述中空电机，与上述同样的，定子线圈和定子磁轭设置在转 子磁体的外周上。因此，电机的外形尺寸变大，且利用给定子线圈供应电力生成的磁通量不 能有效地作用于转子磁体。一般，照相机采用一种利用电机来驱动光圈叶片(diaphragmblade)、快门、摄像镜头等的机构。然而，在如图16所示类型的电机与光轴平行地设置在照相机的镜筒内并试图 利用其来驱动光圈叶片、快门、摄像镜头等的情况中，这种类型的电机具有实心圆筒形状， 会遇到以下问题。由于镜筒的半径尺寸是通过把摄像镜头的半径尺寸或光圈开口部的半径 尺寸加上电机直径获得的值，所以难以把该镜筒的直径限定为非常小的值。此外，对于这种 电机，光轴方向的尺寸长，所以难以把摄像镜头设置在光圈叶片或者快门叶片附近。另一方面，已提出如图18和19所示轴向上的尺寸短的薄型电机(参见例如日本 专利特开No. 1995-213041和日本专利特开No. 2000-50601)。图18是表示一种已知无刷电机的构造的透视图，图19是表示该无刷电机的内部 构造的剖视图。在图18和19中，无刷电机包括多个线圈301、302和303、圆盘状磁体304等。线 圈301至303呈薄硬币形状，它们的轴线被设置成与磁体304的轴线平行。磁体304沿着 圆盘的轴向磁化，且磁化面被设置成面向线圈301至303的轴线。在此情况下，由线圈301至303生成的磁通量如图19中的箭头所示不能全部且有 效地作用于磁体304。此外，磁体304生成的回转力作用在各线圈301至303的中心位置、 离电机外径距离L的位置处。因此，尽管电机的尺寸大，但生成的转矩却小。此外，线圈301 至303占据直至电机的中心部附近，所以难以把其它部件设置在该电机内。此外，需要提供多个线圈301至303，所以导致了例如该线圈301至303的供电控 制复杂化以及成本增大的缺点。此外，线圈301至303和磁体304被设置成在相对于回转 轴的平行方向上重叠。因此，在这种电机用作快门或光圈调节机构的情况下，该电机的光轴 方向尺寸长，所以难以把摄像镜头设置在光圈叶片或者快门叶片附近。本申请人已提出例如以下电机以解决此问题(参见例如日本专利特开 No.2003-219623(USP No. 6897579))。该电机包括磁体、第一和第二线圈、以及第一至第四磁极部。磁体形成为中空圆盘 状，且由垂直于中心假想轴的第一平面、垂直于该中心假想轴的第二平面、外周面和内周面 构成。此外，磁体被保持能够以其中心为回转中心转动，且至少垂直于回转中心的假想轴的 表面沿着以该假想轴为中心的角度方向(周向)被分割以被交替磁化为不同极性。第一线 圈设置在磁体的外周面的外侧，第二线圈设置在磁体的内周面的内侧。第一磁极部以预定的间隙面向垂直于磁体的回转中心的假想轴垂直的表面之一， 且被第一线圈磁化。第二磁极部以预定的间隙面向垂直于磁体的回转中心的假想轴垂直的 另一表面，且被第一线圈磁化。第三磁极部以预定的间隙面向垂直于磁体的回转中心的假 想轴垂直的表面之一，且被第二线圈磁化。第四磁极部以预定的间隙面向垂直于磁体的回 转中心的假想轴垂直的另一表面，且被第二线圈磁化。为便于说明，让我们称这类电机为第 一过去例。对于上述构造，步进电机的轴向上的长度由磁体厚度和面向该磁体厚度方向的磁 极部决定，所以该步进电机的轴向上的尺寸可以减至非常小。此外，利用第一线圈生成的磁 通量横过位于第一磁极部与第二磁极部之间的磁体，所以能够有效地作用。利用第二线圈 生成的磁通量横过位于第三磁极部与第四磁极部之间的磁体，所以能够有效地作用。由此， 能够提供高输出的电机。此外，已提出一种采用与上述日本专利特开No. 2003-219623 (USPNo. 6897579)中描述的电机相同的电机的致动器(参见例如日本专利特开No. 2004-45682 (USP No. 6781772))。此致动器包括磁体、线圈、第一和第二磁极部。磁体形成为中空圆盘状，且 由垂直于中心假想轴的第一平面、垂直于该中心假想轴的第二平面、外周面和内周面构成。 此外，磁体被保持能够以其中心为回转中心转动，且至少垂直于回转中心的假想轴的表面 沿着以该假想轴为中心的角度方向(周向)被分割以被交替磁化为不同极性。线圈设置在 磁体的外周面的外侧。第一磁极部以预定的间隙面向垂直于磁体的回转中心的假想轴垂直的表面之一， 且被线圈磁化。第二磁极部以预定的间隙面向垂直于磁体的回转中心的假想轴垂直的另一 表面，且被线圈磁化。为便于说明，让我们称这类电机为第二过去例。此外，作为一种与以上日本专利特开No. 2004-45682 (USP No. 6781772)中描述的 致动器相类似的致动器，考虑以下构造，其中，线圈设置在磁体的内周侧。此致动器包括磁 体、线圈、第一和第二磁极部。磁体形成为中空圆盘状，且由垂直于中心假想轴的第一平面、 垂直于该中心假想轴的第二平面、外周面和内周面构成。此外，磁体被保持能够以其中心为 回转中心转动，且至少垂直于回转中心的假想轴的表面沿着以该假想轴为中心的角度方向 (周向)被分割以被交替磁化为不同极性。线圈设置在磁体的内周面的内侧。第一磁极部以预定的间隙面向垂直于磁体的回 转中心的假想轴垂直的表面之一，且被线圈磁化。第二磁极部以预定的间隙面向垂直于磁 体的回转中心的假想轴垂直的另一表面，且被线圈磁化。为便于说明，让我们称这类电机为 第三过去例。然而，上述第一过去例(日本专利特开No. 2003-219623 (USP No. 6897579))的电 机是一种作为输出装置的回转体，即，磁体以一间隙面向第一至第四磁极部。由此，电机的 轴向上的厚度至少是第一磁极部、磁体与第一磁极部之间的间隙、磁体、磁体与第二磁极部 之间的间隙以及第二磁极部的合计尺寸。或者，其是第三磁极部、磁体与第三磁极部之间的 间隙、磁体、磁体与第四磁极部之间的间隙以及第四磁极部的合计尺寸。此外，磁体的回转输出需要利用销等从第一磁极部与第三磁极部之间或者第二磁 极部与第四磁极部之间引出。像普通电机那样以回转轴引出输出还需要与上述销啮合的圆 盘等一类的部件，在某些情况中这使电机厚度进一步变大。此外，上述第二过去例(日本专利特开No. 2004-45682 (USP No. 6781772))的致动 器也是一种作为输出装置的回转体，即，磁体以一间隙面向第一和第二磁极部。由此，电机 的轴向上的厚度至少是第一磁极部、磁体与第一磁极部之间的间隙、磁体、磁体与第二磁极 部之间的间隙以及第二磁极部的合计尺寸。此外，上述第三过去例的致动器是一种作为输出装置的回转体，S卩，磁体的回转输 出需要利用销等从第一磁极部和第二磁极部的齿乏间或者从磁体的外周侧引出。由此，在 某些情况中，回转输出的引出位置被规定，使用致动器场合的自由度受到限制。此外，磁体 与例如线圈外侧的绕线筒等部件嵌合，所以两者间的摩擦大，有时难以获得稳定的性能。

发明内容
本发明目的是提供一种易于组装的廉价驱动设备，该驱动设备具有薄形，其中，轴 向上的尺寸非常小，且该驱动设备具有高输出，其中，由于摩擦导致的转矩损失小。
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本发明的第一方面提供一种驱动设备，包括磁体，具有圆环状，保持围绕一轴在 一平面内转动，该轴经过基本上圆环的中心，至少磁体的表面之一基本垂直于转动轴且具 有被磁化为不同极性的相邻区域；同心线圈，设在所述磁体的外侧且在转动平面内与所述 磁体重叠；磁轭，包括第一磁极部和圆筒部，该第一磁极部面向所述磁体的所述至少表面之 一且两者间具有预定的第一间隙，且包括沿着所述磁体的径向延伸的齿状磁极，并被所述 线圈磁化，该圆筒部覆盖所述线圈的外周部；以及回转磁轭，包括第二磁极部，该第二磁极 部固定在所述磁体的相对面上、可与所述磁体一体转动并被所述线圈磁化；其中，所述磁轭 的圆筒部和所述回转磁轭在径向上越过第二间隙相互面对。本发明的第二方面提供一种驱动设备，包括磁体，具有圆环状，保持围绕一轴在 一平面内转动，该轴经过基本上圆环的中心，至少磁体的表面之一基本垂直于转动轴且具 有被磁化为不同极性的相邻区域；同心线圈，设在所述磁体的内侧且在转动平面内与所述 磁体重叠；磁轭，包括第一磁极部和圆筒部，该第一磁极部面向所述磁体的所述至少表面之 一且两者间具有预定的第一间隙，且包括沿着所述磁体的径向延伸的齿状磁极，并被所述 线圈磁化，该圆筒部覆盖所述线圈的内周部；以及回转磁轭，包括第二磁极部，该第二磁极 部固定在所述磁体的相对面上、可与所述磁体一体转动并被所述线圈磁化；其中，所述磁轭 的圆筒部和所述回转磁轭在轴向上越过第二间隙相互面对。本发明的第三方面提供一种驱动设备，包括磁体，具有圆环状，保持围绕一轴在 一平面内转动，该轴经过基本上圆环的中心，至少磁体的表面之一基本垂直于转动轴且具 有被磁化为不同极性的相邻区域；第一线圈，设在所述磁体的外侧且在转动平面内与所述 磁体重叠，以及与所述磁体同心；第二线圈，设在所述磁体的内侧且在转动平面内与所述磁 体重叠，以及与所述磁体同心；第一磁轭，包括第一磁极部和圆筒部，该第一磁极部面向所 述磁体的所述至少表面之一且两者间具有预定间隙，且具有沿着所述磁体的内径方向延伸 的齿状磁极，并被所述第一线圈磁化，该圆筒部覆盖所述线圈的外周部；第二磁轭，包括第 二磁极部和圆筒部，该第二磁极部面向所述磁体的所述表面之一且两者间具有预定间隙， 且具有沿着所述磁体的外径方向延伸的齿状磁极，并被所述第二线圈磁化，该圆筒部覆盖 所述线圈的内周部；以及回转磁轭，包括第三磁极部，该第三磁极部固定在所述磁体的相对 面上、可与所述磁体一体转动并被所述第一或第二线圈磁化；其中，所述第一磁轭的圆筒部 和所述回转磁轭在径向上越过一间隙相互面对，以及所述第二磁轭的圆筒部和所述回转磁 轭在转动轴方向上越过一间隙相互面对。根据本发明的另一个方面，提供了一种驱动设备，包括磁体，具有圆环形状并被保持成以所述圆环的中心作为转动轴以便进行转动，所 述磁体的表面中的垂直于所述转动轴的至少一个表面沿周向被交替磁化为南极和北极；同心线圈，沿所述磁体的径向设在所述磁体的外侧且设置于面向所述磁体的外周 的位置；磁轭，包括第一磁极部，由所述同心线圈磁化，并且设置于以预定第一间隙面向所述磁体的 磁化表面的状态，该第一磁极部具有沿着所述磁体的径向延伸的齿状，以及圆筒部，覆盖所述同心线圈的外周部；回转磁轭，固定在所述磁体的磁化表面的相对面上并与所述磁体一起转动，所述回转磁轭包括由所述同心线圈磁化的第二磁极部；其中，所述磁轭的所述圆筒部和所述回转磁轭的外表面在所述回转磁轭的径向上 越过第二间隙相互面对。优选地，所述回转磁轭也用作引出回转输出的输出件。根据本发明的另一个方面，提供了一种驱动设备，包括磁体，具有圆环形状并被保持成以所述圆环的中心作为转动轴以便进行转动，所 述磁体的表面中的垂直于所述转动轴的至少一个表面沿周向被交替磁化为南极和北极；第一同心线圈，沿所述磁体的径向设在所述磁体的外侧且设置于面向所述磁体的 外周的位置；第二同心线圈，沿所述磁体的径向设在所述磁体的内侧且设置于面向所述磁体的 内周的位置；第一磁轭，包括第一磁极部，由所述第一同心线圈磁化，并且设置于以第一预定间隙面向所述磁 体的磁化表面的状态，该第一磁极部具有沿着所述磁体的径向延伸的齿状，以及第一圆筒部，覆盖所述第一同心线圈的外周部；和第二磁轭，包括第二磁极部，由所述第二同心线圈磁化，并且设置于以第二预定间隙面向所述磁 体的磁化表面的状态，该第二磁极部具有沿着所述磁体的径向延伸的齿状，以及第二圆筒部，覆盖所述第二同心线圈的内周部；回转磁轭，固定在所述磁体的磁化表面的相对面上并与所述磁体一起转动，所述 回转磁轭包括由所述第一或第二同心线圈磁化的第三磁极部；其中，所述第一磁轭的所述第一圆筒部和所述回转磁轭的外表面在所述回转磁轭 的径向上越过第一间隙相互面对，所述第二磁轭的所述第二圆筒部和所述回转磁轭的固定 着所述磁体的表面在所述回转磁轭的转动轴方向上越过第二间隙相互面对。优选地，所述回转磁轭也用作引出回转输出的输出件。上述构造可提供一种易于组装的廉价驱动设备，该驱动设备具有薄形，其中，轴向 上的尺寸非常小，且该驱动设备具有高输出，其中，由于摩擦导致的转矩损失小。参照附图自以下示范实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。


图1是表示一种步进电机的构造的分解透视图，该步进电机作为依据本发明第一 实施例的驱动设备。图2是表示在图1所示步进电机的组装状态下的轴向内部构造的剖视图。图3是说明磁体的回转动作的示图。图4是说明磁体的回转动作的示图。图5是说明磁体的回转动作的示图。图6是说明磁体的回转动作的示图。图7是表示一种致动器的构造的分解透视图，该致动器作为依据本发明第二实施 例的驱动设备。
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图8是表示在图7所示致动器的组装状态下的轴向内部构造的剖视图。图9是说明磁体的回转动作的示图。图10是说明磁体的回转动作的示图。图11是表示磁体生成的力与回转相位之间关系的示图。图12是表示一种致动器的构造的分解透视图，该致动器作为依据本发明第三实 施例的驱动设备。图13是表示在图12所示致动器的组装状态下的轴向内部构造的剖视图。图14是说明磁体的回转动作的示图。图15是说明磁体的回转动作的示图。图16是表示依据过去例的步进电机的内部构造的剖视图。图17是表示通过给图16所示步进电机的定子线圈供应电力而生成的磁通量的示 图。图18是表示依据已知例的无刷电机的构造的透视图。图19是表示图18所示无刷电机的内部构造的剖视图。
具体实施例方式以下，基于附图详细说明本发明。依据本发明的步进电机及驱动设备如以下第一至第三实施例中所示。第一实施例图1是表示作为依据本发明第一实施例的驱动设备的步进电机的构造的分解透 视图。图2是表示在该步进电机的组装状态下的轴向内部构造的剖视图。图3至6是说明 在本实施例中磁体的回转动作的示图。在图1至6中，步进电机包括磁体1、第一线圈2、第一绕线筒3、第二线圈4、第二 绕线筒5、第一磁轭7、回转磁轭8、第二磁轭9、基板11以及轴承12。磁体1形成为扁平环状或者圆环状，包括垂直于中心假想轴(即转轴)的第一和 第二平面、外周面以及内周面，且被保持能够以该假想轴为回转中心转动。此外，如图3至 6所示，对于磁体1，垂直于假想轴的表面(第一平面或第二平面)le沿着以该假想轴为中 心的角度方向(周向)被分割成n个区(本实施例中为10个区)，该n个区被交替磁化为 南极和北极。注意，磁体1的另一表面If可以被分区并磁化为与这个表面le(以下，称为 磁化部le)相反的极性，或者可以根本不磁化。此外，磁体1由通过注射成型形成的塑性磁体材料构成。因此，圆盘状步进电机的 厚度方向即轴向上的长度可构造得非常薄。对于此通过注射成型的磁体，薄树脂膜形成在 其表面上，所以与通过压缩成型的磁体相比，锈的生成显著减少，从而可避免例如涂漆一类 的防锈处理。此外，通过注射成型的磁体不附着任何磁粉、表面不膨胀并能提高质量，当采 用通过压缩成型的磁体时会出现磁粉附着的问题，在防锈涂漆时易于发生表面膨胀。至于磁体1的材料，采用通过对Nd-Fe-B稀土磁粉和热塑性树脂粘合材料例如聚 酰胺树脂的混合物进行注射成型形成的塑性磁体材料。由此，尽管在利用压缩成型形成的 磁体情况中弯曲强度约5000N/cm2，但在例如采用聚酰胺树脂作为利用注射成型形成的磁 体的粘合材料的情况中，可获得8000N/cm2或更大的弯曲强度。结果，磁体1可形成为薄圆环状，而此形状不能利用压缩成型形成。磁体1形成为薄圆环状，由此随后将要描述的第一磁轭7的第一磁极部与回转磁 轭8的第三磁极部之间的间隙以及第二磁轭9的第二磁极部与回转磁轭8的第三磁极部之 间的间隙可被设定得短，并能够提供其间磁阻小的磁路。因此，在给第一线圈2和第二线圈 4供应电力的情况下，即便用小磁通势，也能生成许多磁通量，从而改善步进电机的性能。第一线圈2形成为圆环状并卷绕在由绝缘材料形成的第一绕线筒3上。第一线圈 2设置于磁体1的外周面的外侧且在垂直于假想轴的方向上重合的位置，以与该磁体1同 心。第一线圈2的轴向上的长度被设定为尺寸基本与磁体1的轴向上的长度(圆环厚度) 相同。第二线圈4形成为圆环状并卷绕在由绝缘材料形成的第二绕线筒5上。第二线圈 4设置于磁体1的内周面的外侧且在垂直于假想轴的方向上重合的位置，以与该磁体1同 心。第二线圈4的轴向上的长度被设定为尺寸基本与磁体1的轴向上的长度(圆环厚度) 相同。第一磁轭7由软磁性材料形成且包括第一磁极部7a，7b, 7c, 7d和7e，该第一磁极 部通过给第一线圈2供应电力被磁化。如图2所示，第一磁极部7a至7e被设置成处于以预 定间隙面向磁体1的磁化部le的状态，且包括在该磁体1的内径方向上伸出的齿状磁极。 第一磁极部7a至7e的磁极齿数被设定为“磁体1的磁化分区数n/2” (本实施例中为五个 齿)，它们以720/n度(本实施例中为72度)等分设置。通过给第一线圈2供应电力，第一 磁极部7a至7e都被磁化为具有相同极性。第二磁轭9由软磁性材料形成且包括第二磁极部9a，9b，9c，9d和9e，该第二磁极 部通过给第二线圈4供应电力被磁化。如图2所示，第二磁极部9a至9e被设置成处于以预 定间隙面向磁体1的磁化部le的状态，且包括在该磁体1的外径方向上伸出的齿状磁极。 第二磁极部9a至9e的磁极齿数被设定为“磁体1的磁化分区数n/2” (本实施例中为五个 齿)，它们以720/n度(本实施例中为72度)等分设置。通过给第二线圈4供应电力，第二 磁极部9a至9e都被磁化为具有相同极性。回转磁轭8由软磁性材料形成且包括圆盘平面部8a和轴杆8b。回转磁轭8用轴 承12支承，以可与磁体1 一体转动以及该磁体1的表面If稳固地固定到圆盘平面部8a上。 对于回转磁轭8，通过给第一线圈2供应电力，面对第一磁轭7的第一磁极部7a至7e的部 分被磁化为与该第一磁极部7a至7e相反的极性。下文中，这些部分称为第3_1磁极部。此 外，对于回转磁轭8，通过给第二线圈4供应电力，面对第二磁轭9的第二磁极部9a至9e的 部分被磁化为与该第二磁极部9a至9e相反的极性。下文中，这些部分称为第3_2磁极部。对于本步进电机，上述第一线圈2、第一磁轭7和回转磁轭8构成第一磁路，以及上 述第二线圈4、第二磁轭9和回转磁轭8构成第二磁路。如图2所示，第一磁轭7和回转磁轭8在各自磁极部的逆侧(reverse side)位置 处即第一磁轭7的圆筒部7f部分和回转磁轭8的最外径部8f部分之间磁性连接且在径向 上设有小间隙L1，该圆筒部7f部分和最外径部8f部分覆盖第一线圈2的外径部。此外，第 二磁轭9和回转磁轭8在各自磁极部的逆侧位置处即第二磁轭9的圆筒部9f部分和回转 磁轭8的 面部8g部分之间磁性连接且在轴向上设有小间隙L2，该圆筒部9f部分和平面 部8g部分覆盖第二线圈4的内径部。
第一磁轭7的第一磁极部7a至7e和第二磁轭9的第二磁极部9a至9e形成沿着 磁体1的磁化部le径向延伸的齿状，由此可在使步进电机的厚度最小化的同时形成磁极 部。也就是说，一旦利用平行于轴向延伸的凹凸来形成磁极部，步进电机就变厚正好那么 多。另一方面，对于本实施例，磁极部形成为上述齿状，所以能够使步进电机的轴向上的尺 寸即厚度最小化。相对于第二磁轭9的第二磁极部9a至9e面向磁体1的位置，第一磁轭7的第一 磁极部7a至7e面向该磁体1的位置处在该磁体的外周面侧上。如果我们假定从回转中心 到通过磁化第一磁极部7a至7e生成的电磁力作用在磁体上的位置的距离为R1，以及从回 转中心到通过磁化第二磁极部9a至9e生成的电磁力作用在磁体上的位置的距离为R2，则 R1与R2之间的关系为Rl > R2。如果我们假定第一磁极部7a至7e面向磁体1的面积为S1以及第二磁极部9a至 9e面向磁体1的面积为S2，则S1与S2之间的关系可被设定成满足SI < S2。因此，通过磁 化第二磁极部9a至9e生成的电磁力大于通过磁化第一磁极部7a至7e生成的电磁力。在 通过磁化第一磁极部7a至7e生成电磁力的情况下以及在通过磁化第二磁极部9a至9e生 成电磁力的情况下，(电磁力)X(电磁力作用半径)的值即转矩相同。由此，可以提供定 位性能增强的步进电机。第一磁极部7a至7e面向磁体1的磁化部le的相位与第二磁极部9a至9e面向 磁体1的磁化部le的相位被设定为偏移(180/N)度(本实施例中为18度)的状态。轴承12配合并固定在第二磁轭9的内径部9g上，并可转动地保持回转磁轭8的 轴杆8b。基板11由非磁性材料形成，并在磁性分隔第一磁轭7和第二磁轭9的同时固定两
者o对于上述回转磁轭8，在外径部分处由于轴向倾斜导致的轴向上的摆动量比径向 上的摆动大，下面将就这种摆动对磁路的影响进行说明。对于本实施例，如上所述，第一磁轭7和回转磁轭8被构造成在各自磁极部的逆侧 位置处即第一磁轭7的圆筒部7f部分和回转磁轭8的最外径部8f部分之间磁性连接且在 径向上设有小间隙L1 (参见图2)，该圆筒部7f部分和最外径部8f部分覆盖第一线圈2的 外径部。由此，第一磁路可以说是一种稳定的磁路，其不会受到由于轴向倾斜导致的摆动的影响。此外，如上所述，第二磁轭9和回转磁轭8被构造成在各自磁极部的逆侧位置处即 第二磁轭9的圆筒部9f部分和回转磁轭8的平面部8g部分之间磁性连接且在轴向上设有 小间隙L2，该圆筒部9f部分和平面部8g部分覆盖第二线圈4的内径部。该第二磁轭9的 圆筒部9f部分具有较小的直径，因此由于轴向倾斜导致的摆动引起的上述间隙12的变化 量较小。由此，第二磁路可以说是一种稳定的磁路，其不会受到轴向倾斜的影响。接着，参照图3至6详细说明具有以上构造的依据本实施例的步进电机的动作。图3表示一种磁化状态，在该磁化状态，给第一线圈2和第二线圈4供应电力，以 把第一磁轭7的第一磁极部7a至7e、第二磁轭9的第二磁极部9a至9e、第3_1和3_2磁 极部设置为以下极性。也就是说，第一磁轭7的第一磁极部7a至7e设定为北极，且回转磁 轭8的面对该第一磁极部7a至7e的部分即第3_1磁极部设定为南极。第二磁轭9的第二磁极部9a至9e设定为南极，且回转磁轭8的面对该第二磁极部9a至9e的部分即第3_2 磁极部设定为北极。对第二线圈4的电力供应从图3状态起切换至第二磁轭9的第二磁极部9a至9e 设定为北极且回转磁轭8的第3-2磁极部设定为南极同时保持对第一线圈2的电力供应照 原样的磁化状态。于是，磁体1逆时针转动18度，变成图4所示的状态。接着，通过反转对第一线圈2的电力供应，进行磁化以将第一磁轭7的第一磁极部 7a至7e设定为南极以及回转磁轭8的第3_1磁极部设定为北极。于是，磁体1进一步地逆 时针转动18度，变成图5所示的状态。接着，通过反转对第二线圈4的电力供应，进行磁化以将第二磁轭9的第二磁极部 9a至9e设定为南极以及回转磁轭8的第3_2磁极部设定为北极。于是，磁体1进一步地逆 时针转动18度，变成图6所示的状态。以后，通过依次切换对第一线圈2和第二线圈4的电力供应方向，作为转子的磁体 1转动至与电力供应相位对应的位置。接着，说明具有以上构造的本实施例步进电机是用以实现高输出和超小型化的最 适当构造。依据本实施例的步进电机的基本构造如下(1)磁体1形成为圆环形状。(2)垂直于磁体1的回转中心的假想轴的表面沿着以该假想轴为中心的角度方向 (周向)被分区，以被交替磁化为不同极性。(3)第一线圈2设置在磁体1的外周面的外侧且在与假想轴垂直的方向上重合的 位置处以与该磁体1同心，第二线圈4设置在磁体1的内周面的内侧且在与假想轴垂直的 方向上重合的位置处以与该磁体1同心。(4)利用第一和第二线圈2和4磁化的第一磁轭7的第一磁极部7a至7e、第二磁 轭9的第二磁极部9a至9e、以及回转磁轭8的第3_1和3_2磁极部都面向垂直于磁体1的 轴向的表面，即，圆环状平面。(5)第一磁轭7的第一磁极部7a至7e形成为在径向上延伸的齿状。(6)具有第3-1和3-2磁极部的回转磁轭8无任何变化地用作引出回转输出的输 出件。通过采用以上构造，依据本实施例的步进电机提供以下优点。通过给第一线圈2供应电力生成的磁通量横过位于第一磁轭7的第一磁极部7a 至7e与回转磁轭8的第3-1磁极部之间的磁体1，从而有效地起作用。通过给第二线圈4供应电力生成的磁通量横过位于第二磁轭9的第二磁极部9a 至9e与回转磁轭8的第3-2磁极部之间的磁体1，从而有效地起作用。第一线圈2设置在磁体1的外周面的外侧且在与假想轴垂直的方向上重合的位置 处以与该磁体1同心，第二线圈4设置在磁体1的内周面的内侧且在与假想轴垂直的方向 上重合的位置处以与该磁体1同心。此外，第一磁轭7的第一磁极部7a至7e和第二磁轭9 的第二磁极部9a至9e形成为在径向上延伸的齿状。因此，与由平行于轴向延伸的凹凸形 成的磁极部相比，可减小轴向上的尺寸，从而提供非常薄的圆盘状步进电机。本步进电机的轴向上的长度由第一磁轭7的第一磁极部7a至7e、磁体1与第一磁极部7a至7e之间的间隙、磁体1、以及回转磁轭8的第三磁极部的合计尺寸决定。或者，本 步进电机的轴向上的长度由第二磁轭9的第二磁极部9a至9e、磁体1与第二磁极部9a至 9e之间的间隙、磁体1、以及回转磁轭8的第三磁极部的合计尺寸决定。因此，依据本实施 例的步进电机比上述第一过去例(日本专利特开No. 2003-219623 (USP No. 6897579))要薄 一磁体1与第三磁极部之间的间隙尺寸。由软磁性材料构成的回转磁轭8的第三磁极部固定在垂直于磁体1的回转中心的 假想轴的表面If上，所以该磁体1的机械强度增大。由此，即便磁体1呈薄圆环状，也能防 止该磁体1破裂。回转磁轭8的第三磁极部作为背衬金属，且磁路的磁导系数可设定得高。由此，即 便在高温环境下采用本步进电机，也能减少由于退磁导致的磁劣化。回转磁轭8在小直径轴杆8b处由轴承12保持以可转动，所以轴杆支承构造小于 上述第一过去例，由此减少由于摩擦导致的转矩损失。第一磁轭7和回转磁轭8在该第一磁轭7的圆筒部7f部分与该回转磁轭8的最 外径部8f部分之间磁性连接且在径向上设有小间隙L1。由此，回转磁轭8能够保持一种不 与第一磁轭7邻接的合适回转状态，同时能够形成稳定的磁路。第二磁轭9与回转磁轭8在该第二磁轭9的圆筒部9f部分与该回转磁轭8的平 面部8g部分之间磁性连接且在轴向上设有小间隙L2。由此，回转磁轭8能够保持一种不与 第二磁轭9邻接的合适回转状态，同时能够形成稳定的磁路。此外，回转磁轭8无任何变化地用作引出回转输出的输出件，所以不需要用于引 出回转输出的额外部件，结果能够减少部件数量和成本。如上所述，本实施例能够提供一种易于组装的廉价步进电机，该步进电机具有薄 形，其中，轴向上的尺寸非常小，且该步进电机具有高输出，其中，由于摩擦导致的转矩损失第二实施例本发明第二实施例不同于上述第一实施例之处在于列举例如致动器作为驱动设 备，该致动器具有图7和8所示的构造。对于本实施例，具有与上述第一实施例(图1和2) 相同参考数字的部件与该图1和2中的那些部件相同，因此将简化或省略对它们的说明。图7是表示一种致动器的构造的分解透视图，该致动器作为依据本实施例的驱动 设备，图8是表示在该致动器的组装状态下的轴向内部构造的剖视图。图9和10是说明磁 体的回转动作的示图。图11是表示磁体生成的力与回转相位之间关系的示图。在图7至11中，致动器通过把线圈设置在磁体的外侧而往复移动，且包括磁体1、 线圈2、绕线筒3、磁轭7、回转磁轭18、基板13以及轴承12。以下主要就与第一实施例的不 同进行说明。磁体1包括销钉lc。与上述第一实施例一样，磁体1沿着以磁化部le的回转中心 的假想轴为中心的角度方向(周向)被分割成n个区(本实施例中为10个区)，这些区被 交替磁化为南极和北极。磁体1形成为薄圆环状，由此后面描述的磁轭7的第一磁极部与 回转磁轭18的第二磁极部之间的间距可设定得短，且能提供其间磁阻小的磁路。由此，在 给线圈2供应电力的情况下，即便用小磁通势，也能生成许多磁通量，从而改善致动器的性 能。
线圈2卷绕在绕线筒3上。线圈2设置于磁体1外周面外侧处且在垂直于假想轴 的方向上重合的位置处，以与该磁体1同心。注意，线圈2也可设置在磁体1内周面内侧上 的垂直于该磁体1的轴向的位置处，以与该磁体1同心。对于本实施例，就前一情况进行说 明。磁轭7包括第一磁极部7a，7b，7c，7d和7e。通过给线圈2供应电力，第一磁极部 7a至7e都被磁化为具有相同极性。回转磁轭18由软磁性材料形成且包括圆盘平面部18a和轴杆18b。回转磁轭18 由轴承12支承，以可与磁体1 一体转动以及该磁体1的表面If稳固地固定到圆盘平面部 18a上。对于回转磁轭18，通过给线圈2供应电力，面对磁轭7的第一磁极部7a至7e的部 分被磁化为与该第一磁极部7a至7e相反的极性。下文中，这些部分称为第二磁极部。对于本致动器，上述线圈2、磁轭7以及回转磁轭18构成磁路。如图8所示，磁轭7和回转磁轭18在各自磁极部的逆侧位置处即磁轭7的圆筒部 7f部分和回转磁轭18的最外径部18f部分之间磁性连接且在径向上设有小间隙L1，该圆 筒部7f部分和最外径部18f部分覆盖线圈2的外径部。磁轭7的第一磁极部7a至7e形成沿着磁体1的磁化部le径向延伸的齿状，由此 可在使步进电机的厚度最小化的同时形成磁极部。也就是说，一旦利用平行于轴向延伸的 凹凸来形成磁极部，步进电机就变厚正好那么多。另一方面，对于本实施例，磁极部形成为 上述齿状，所以能够使步进电机的轴向上的尺寸即厚度最小化。轴承12收容在磁体1的内径侧上且配合并固定在基板13的内径部上，该轴承12 可转动地保持回转磁轭18的轴杆18b。基板13由非磁性材料形成且固定磁轭7和轴承12。此外，基板13具有狭槽13d。 通过磁体1的销钉lc与基板13的狭槽13d抵接，限制该磁体1的转动。也就是说，磁体1 可在由狭槽13d所限定的销钉lc的位置之间转动，让我们假定该回转角度为0度。对于上述回转磁轭8，在外径部分处由于轴向倾斜导致的轴向摆动量比径向摆动 量大，下面将就这种摆动对磁路的影响进行说明。对于本实施例，如上所述，磁轭7和回转磁轭18被构造成在各自磁极部的逆侧位 置处即磁轭7的圆筒部7f部分和回转磁轭18的最外径部18f部分之间磁性连接且在径向 上设有小间隙L1，该圆筒部7f部分和最外径部18f部分覆盖线圈2的外径部。由此，提供 一种稳定的磁路而不受由于轴向倾斜导致的摆动的影响。接着，说明具有以上构造的本实施例致动器是用以实现高输出和超小型化的最适 当构造。依据本实施例的致动器的基本构造如下(1)磁体1形成为圆环状。(2)垂直于磁体1的回转中心的假想轴的表面沿着以该假想轴为中心的角度方向 (周向)被分区，以被交替磁化为不同极性。(3)线圈2设置在磁体1的外周面的外侧且在与假想轴垂直的方向上重合的位置 处以与该磁体1同心。(4)利用线圈2磁化的磁轭7的第一磁极部7a至7e和回转磁轭18的第二磁极部 都面向垂直于磁体1的轴向的表面，即，圆环状平面部。
(5)磁轭7的第一磁极部7a至7e形成为在径向上延伸的齿状。(6)具有第二磁极部的回转磁轭18无任何变化地用作引出回转输出的输出件。通过采用以上构造，依据本实施例的致动器提供以下优点。通过给线圈2供应电力生成的磁通量横过位于磁轭7的第一磁极部7a至7e与回 转磁轭18的第二磁极部之间的磁体1，从而有效地起作用。线圈2设置在磁体1的外周面的外侧且在与假想轴垂直的方向上重合的位置处以 与该磁体1同心。此外，磁轭7的第一磁极部7a至7e形成为在径向上延伸的齿状。因此， 与由平行于轴向延伸的凹凸形成的磁极部相比，可减小轴向上的尺寸，从而提供非常薄的 圆盘状致动器。本致动器的轴向上的长度由磁轭7的第一磁极部7a至7e、磁体1与第一磁极部 7a至7e之间的间隙、磁体1、以及回转磁轭18的第二磁极部的合计尺寸决定。因此，依据 本实施例的致动器比上述第二过去例(日本专利特开No. 2004-45682 (USP No. 6781772)) 和第三过去例要薄一磁体1与第二磁极部之间的间隙尺寸。由软磁性材料构成的回转磁轭18的第二磁极部固定在垂直于磁体1的回转中心 的假想轴的表面If上，所以该磁体1的机械强度增大。由此，即便磁体1呈薄圆环状，也能 防止该磁体1破裂。回转磁轭18的第二磁极部作为背衬金属，且磁路的磁导系数可设定得高。由此， 即便在高温环境下采用本致动器，也能减少由于退磁导致的磁劣化。回转磁轭18在小直径轴杆18b处由轴承12保持以可转动，所以轴杆支承构造小 于上述第三过去例，由此减少由于摩擦导致的转矩损失。磁轭7和回转磁轭18在该磁轭7的圆筒部7f部分与该回转磁轭18的最外径部 18f部分之间磁性连接且在径向上设有小间隙L1。由此，回转磁轭18能够保持一种不与磁 轭7邻接的合适回转状态，同时能够形成稳定的磁路。此外，回转磁轭18无任何变化地用作引出回转输出的输出件，所以不需要用于引 出回转输出的额外部件，结果能够减少部件数量和成本。图9表示磁体1的销钉lc与基板13内的狭槽13d的端面之一抵接且逆时针方向 的转动受到限制的状态。此外，图10表示磁体1的销钉lc与基板13内的狭槽13d的另一 端面抵接且顺时针方向的转动受到限制的状态。图9所示磁体1的回转位置与图10所示 磁体1的回转位置相差0度。当没有任何电力供应给线圈2时，磁体1的回转位置保持在图9和10所示的各状 态。参照图9至11，说明此状态。图11表示变动转矩的状态。也就是说，图11表示当没有任何电力供应给线圈2 时磁体1的回转位置以及该磁体1被磁轭7的第一磁极部7a至7e吸引的状态。图11的 垂直轴表示在磁体1与磁轭7之间生成的作用于磁体1的磁力，以及图11的水平轴表示磁 体1的回转相位。在点E1和E2处，一旦磁体1试图执行正旋转，则负力作用于其以回到原位置，以 及一旦磁体1试图执行逆旋转，则正力作用于其以回到原位置。也就是说，点E1和E2是磁 体1利用其与磁轭7的第一磁极部7a至7e之间的磁力而稳定地定位于该点E1或E2的转 矩变动位置。
点Fl、F2和F3是处于不稳定平衡状态的停止位置，其中，一旦磁体1的相位偏离 正常位置，回转力就作用于磁体1的前或后点E1或E2的位置。在没有任何电力供应给线 圈2的状态下，磁体1经由振动或者姿态变化不停在点Fl、F2或F3，而停在点E1或E2的位置。如果我们假定磁体1的被磁化的磁极的数量为n，则转矩变动稳定点例如点E1或 E2位于360/n度的周期内，且其中间位置成为不稳定点例如点F1、F2或F3。对于本实施例，在没有任何电力供应给线圈2的状态下，磁轭7的第一磁极部7a 至7e的尺寸被设定为使磁体1的磁极中心稳定停止在面向该第一磁极部7a至7e的中心 的位置。然而，即便第一磁极部7a至7e通过从此状态起给线圈2供应电力而被磁化，磁体 1也不生成任何回转力。因此，对于本实施例，磁体1的销钉lc与基板13的狭槽13d之间的关系被设定为 使磁体1处于图9所示的状态。也就是说，利用磁体1的销钉lc与基板13的狭槽13d的 端面抵接，磁体1的逆时针方向的回转位置被设定为使该磁体1的磁极的中心与磁轭7的 第一磁极部7a至7e的中心之间的角度为a度。由此，一旦磁轭7的第一磁极部7a至7e通过从图9所示状态起给线圈2供应电 力而被磁化，磁体1就生成回转力，结果步进电机稳定起动。此外，一旦图9所示状态应用于图11，获得点G的位置。此位置处的变动转矩(在 磁体1的磁轭7之间生成的作用于磁体1的吸引力)为T2。这意味着负力(图9中逆时 针方向的力)影响磁体1试图返回点E1的回转方向。也就是说，在磁体1的销钉lc与基 板13的狭槽13d抵接的位置的保持力为T2。由此，当没有任何电力供应给线圈2时，磁体 1稳定地停在此位置(图9所示位置)。类似地，对于本实施例，磁体1的顺时针方向的转动被设定为使该磁体1的位置为 图10所示位置以及使基板13的狭槽13d的端面抵接该磁体1的销钉lc。磁体1在此情况 下的位置被设定为使该磁体1的磁极的中心与磁轭7的第一磁极部7a至7e的中心之间的 角度为0度。由此，一旦磁轭7的第一磁极部7a至7e通过从图10所示状态起给线圈2供应电 力而被磁化，磁体1就生成回转力，结果步进电机稳定起动。此外，一旦图10所示状态应用于图11，获得点H的位置。此位置处的变动转矩为 T1。这意味着正力(图10中顺时针方向的力)影响磁体1试图前进至点E2的回转方向。 也就是说，在磁体1的销钉lc与基板13的狭槽13d抵接的位置处的保持力为T1。由此，当 没有任何电力供应给线圈2时，磁体1稳定地停在此位置(图10所示位置)。在图9所示状态与图10所示状态下，磁体1被设定为转动e度。接着，参照图9和10说明磁体1的回转动作的情况。如上所述，让我们假定在最初没有任何电力供应给线圈2时，磁体1稳定地停在图 9所示的位置。一旦从图9所示状态起通过给线圈2供应电力而把磁轭7的第一磁极部7a 至7e磁化为南极，作为转子的磁体1就接收沿回转方向的电磁力并开始绕顺时针方向平稳 转动。然后，在到达图10所示状态的时间，切断对线圈2的电力供应，在图10所示状态下， 磁体1的回转角度达到0度。图10所示状态是图11中的点H，所以磁体1利用上述保持力(变动转矩)T1稳定地保持在此位置。一旦从图10所示状态起使对线圈2的电力供应反向、把磁轭7的第一磁 极部7a至7e磁化为北极以及使磁体1逆时针方向转动，该磁体1就返回图9所示的状态。如上，通过切换对线圈2的电力供应方向，作为转子的磁体1切换至图9所示状态 或者图10所示状态。由此，本致动器可在两位置(图9所示状态和图10所示状态)之间 驱动，并作为一种即便在没有任何电力供应时也能稳定保持在各位置的致动器。如上所述，本实施例能够提供一种易于组装的廉价致动器，该致动器具有薄形，其 中，轴向上的尺寸非常小，且该致动器具有高输出，其中，由于摩擦导致的转矩损失小。第三实施例本发明第三实施例不同于上述第一实施例之处在于列举例如致动器作为驱动设 备，该致动器具有图12和13所示的构造。对于本实施例，具有与上述第一实施例(图1和 2)相同参考数字的部件与该图1和2中的那些部件相同，因此将简化或省略对它们的说明。图12是表示一种致动器的构造的分解透视图，该致动器作为依据本实施例的驱 动设备，图13是表示在该致动器的组装状态下的轴向内部构造的剖视图。图14和15是说 明磁体的回转动作的示图。在图12至15中，致动器通过把线圈设置在磁体的内径侧而往复移动，且包括磁体 1、线圈22、绕线筒23、磁轭17、回转磁轭18以及轴承12。以下主要就与第一实施例的不同 进行说明。磁体1包括销钉lc。与上述第一实施例一样，磁化部le沿着以回转中心的假想轴 为中心的角度方向(周向)被分割成n个区(本实施例中为10个区)以被交替磁化为南 极和北极。磁体1形成为薄圆环状，由此下面描述的磁轭17的第一磁极部与回转磁轭18 的第二磁极部之间的间隙可设定得短，且能提供其间磁阻小的磁路。由此，在给线圈22供 应电力的情况下，即便用小磁通势，也能生成许多磁通量，从而改善致动器的性能。线圈22卷绕在由绝缘材料构成的绕线筒23上。线圈22设置在磁体1的内周面 内侧上的在平行于假想轴的方向上重合的位置处以与该磁体1同心。线圈22的轴向上的 长度被设定为一般与磁体1的轴向上的长度(圆环厚度)相同的尺寸。磁轭17由软磁性材料形成且包括第一磁极部17a，17b，17c, 17d和17e，该第一磁 极部通过给第一线圈22供应电力被磁化。第一磁极部17a至17e以某一间隙面向垂直于磁 体1的轴向的磁化部le，且由沿着该磁体1的外径方向伸出的齿状磁极构成。第一磁极部 17a至17e的磁极的齿数被设定为“磁体1的磁化分区数X1/2” (本实施例中为5个齿)， 它们以720/n度(本实施例中为72度)等分设置。通过给第一线圈22供应电力，第一磁 极部17a至17e都被磁化为具有相同极性。回转磁轭18由软磁性材料形成且包括圆盘平面部18a和轴杆18b。回转磁轭18 由轴承12支承，以可与磁体1 一体转动以及该磁体1的表面If稳固地固定到圆盘平面部 18a上。对于回转磁轭18，通过给线圈22供应电力，面对磁轭17的第一磁极部17a至17e 的部分被磁化为与该第一磁极部17a至17e相反的极性。以后，这些部分称为第二磁极部。对于本致动器，上述线圈22、磁轭17以及回转磁轭18构成磁路。磁轭17和回转磁轭18在各自磁极部的逆侧位置处即磁轭17的圆筒部17f部分 和回转磁轭18的平面部18g部分之间磁性连接且在轴向上设有小间隙L2，该圆筒部17f 部 分和平面部18g部分覆盖线圈22的内径部。磁轭17的圆筒部17f具有小直径，所以由于
16摆动导致的上述间隙L2的变化量小，该摆动是由于轴向倾斜导致的。于是，此磁路可以说 是一种稳定的磁路而不受轴向倾斜的影响。磁轭17的第一磁极部17a至17e形成沿着磁体1的磁化部le在径向上延伸的齿 状，由此可在使步进电机的厚度最小化的同时形成磁极部。也就是说，一旦利用平行于轴向 延伸的凹凸来形成磁极部，步进电机就变厚正好那么多。另一方面，对于本实施例，磁极部 形成为上述齿状，所以能够使步进电机的轴向上的尺寸即厚度最小化。轴承12配合并固定在磁轭17的内径部上，该轴承12可转动地保持回转磁轭18 的轴杆18b。通过磁体1的销钉lc与上述磁轭17的第一磁极部17d和17e的端面邻接来限制 该磁体1的转动。也就是说，磁体1可在销钉lc被磁轭17的第一磁极部17d和17e的端 面所限定的位置之间转动。让我们假定此回转角度为9度。接着，说明具有以上构造的本实施例致动器是用以实现高输出和超小型化的最适 当构造。依据本实施例的致动器的基本构造如下(1)磁体1形成为圆环形状。(2)垂直于磁体1的回转中心的假想轴的表面沿着以该假想轴为中心的角度方向 (周向)被分区，以被交替磁化为不同极性。(3)线圈22设置在磁体1的外周面的外侧且在与假想轴平行的方向上重合的位置 处以与该磁体1同心。(4)由线圈22磁化的磁轭17的第一磁极部17a至17e和回转磁轭18的第二磁极 部都面向垂直于磁体1的轴向的表面，即，圆环状平面部。(5)磁轭17的第一磁极部17a至17e形成为在径向上延伸的齿状。(6)具有第二磁极部的回转磁轭18无任何变化地用作引出回转输出的输出件。通过采用以上构造，依据本实施例的致动器提供以下优点。通过给线圈22供应电力生成的磁通量横过位于磁轭17的第一磁极部17a至17e 与回转磁轭18的第二磁极部之间的磁体1，从而有效地起使用。线圈22设置在磁体1的外周面的外侧且在与假想轴平行的方向上重合的位置处 以与该磁体1同心。此外，磁轭17的第一磁极部17a至17e形成为在径向上延伸的齿状。 因此，与由平行于轴向延伸的凹凸形成磁极部相比，可减小轴向上的尺寸，从而提供非常薄 的圆盘状致动器。本致动器的轴向上的长度由磁轭17的第一磁极部17a至17e、磁体1与第一磁极 部17a至17e之间的间隙、磁体1、以及回转磁轭18的第二磁极部的合计尺寸决定。因此， 依据本实施例的致动器比上述第二过去例和第三过去例要薄一磁体1与第二磁极部之间 的间隙尺寸。由软磁性材料构成的回转磁轭18的第二磁极部固定在垂直于磁体1的回转中心 的假想轴的表面If上，所以该磁体1的机械强度增大。由此，即便磁体1呈薄圆环状，也能 防止该磁体1破裂。回转磁轭18的第二磁极部作为背衬金属，且磁路的磁导系数可设定得高。由此， 即便在高温环境下采用本致动器，也能减少由于退磁导致的磁劣化。
回转磁轭18在小直径轴杆18b处由轴承12保持以可转动，所以轴杆支承构造小 于上述第三过去例，由此减少由于摩擦导致的转矩损失。磁轭17和回转磁轭18在该磁轭17的圆筒部17f部分与该回转磁轭18的平面部 18g部分之间磁性连接且在轴向上设有小间隙L2。由此，回转磁轭18能够保持一种不与磁 轭17邻接的合适回转状态，同时能够形成稳定的磁路。此外，回转磁轭18无任何变化地用作引出回转输出的输出件，所以不需要用于引 出回转输出的额外部件，结果能够减少部件数量和成本。此外，在磁轭17的第一磁极部17a至17e的端面处执行磁体1的回转限制，所以 与上述第二实施例中所示在基板处执行回转限制的致动器相比，可以提供轴向上的尺寸更 薄的薄圆盘状致动器。图14表示磁体1的销钉lc与磁轭17的第一磁极部17a至17e的端面抵接且逆 时针方向的转动受到限制的状态。图15表示磁体1的销钉lc与磁轭17的第一磁极部17d 的端面抵接且顺时针方向的转动受到限制的状态。图14所示磁体1的回转位置与图15所 示磁体1的回转位置相差e度。当没有任何电力供应给线圈22时，磁体1的回转位置保持在图14和15所示的各 状态。图14所示状态与上述第二实施例中的图9所示状态相同，以及图15所示状态与上 述第二实施例中的图10所示状态相同。对于本实施例，与上述第二实施例一样，采用这样一种构造，其中，磁体1可通过 切换对线圈22的电力供应而在图14所示状态与图15所示状态之间移动，且即便在切断对 该线圈22的电力供应的状态下也可维持各状态。此外，对于本实施例，在没有任何电力供应给线圈22的状态下，磁轭17的第一磁 极部17a至17e的尺寸被设定为使磁体1的磁极的中心稳定停止在面向第一磁极部17a至 17e的中心的位置。然而，即便第一磁极部17a至17e通过从此状态起给线圈22供应电力 而被磁化，磁体1也不生成任何回转力。因此，对于本实施例，磁轭17的第一磁极部17e的端面与磁体1的销钉lc之间的 关系被设置为处于图14所示的状态。也就是说，在利用磁体1的销钉lc与磁轭17的第一 磁极部17e的端面抵接来限制逆时针方向的回转的状态下，该磁体1的磁极的中心与磁轭 17的第一磁极部17a至17e的中心之间的角度被设定为a度。由此，一旦磁轭17的第一 磁极部17a至17e通过从图14所示状态起给线圈22供应电力而被磁化，磁体1就生成回 转力，结果步进电机稳定起动。此外，一旦图14所示状态应用于图11，就可获得点G的位置。此位置处的变动转 矩为T2。这意味着负力(图9中逆时针方向的力)影响磁体1试图返回点E1的回转方向。 也就是说，在磁体1的销钉lc与磁轭17的第一磁极部17e的端面抵接的位置处的保持力 为T2。由此，当没有任何电力供应给线圈22时，磁体1稳定地停在此位置(图14所示位置)。类似地，对于本实施例，磁体1的顺时针方向的转动被设定为使该磁体1处于图15 所示位置以及使磁轭17的第一磁极部17d的端面抵接该磁体1的销钉lc。磁体1在此情 况下的位置被设定为使该磁体1的磁极的中心与磁轭17的第一磁极部17a至17e的中心 之间的角度为0度。由此，一旦磁轭17的第一磁极部17a至17e通过从图15所示状态起给线圈2供应电力而被磁化，磁体1就生成回转力，结果步进电机稳定起动。此外，一旦图15所示状态应用于图11，就可获得点H的位置。此位置处的变动转 矩为T1。这意味着正力(图15中顺时针方向的力)影响磁体1试图前进至点E2的回转方 向。也就是说，在磁轭17的第一磁极部17d的端面与磁体1的销钉lc抵接的位置处，保持 力为T1。由此，当没有任何电力供应给线圈22时，磁体1稳定地停在此位置(图15所示位 置)。在图14所示状态与图15所示状态下，磁体1被设定为转动0度。接着，参照图14和15说明磁体1的回转动作的情况。如上所述，让我们假定在最初没有任何电力供应给线圈22时，磁体1稳定地停在 图14所示位置。一旦从图14所示状态起通过给线圈22供应电力而把磁轭17的第一磁极 部17a至17e磁化为南极，作为转子的磁体1就接收沿回转方向的电磁力并开始绕顺时针 方向平稳转动。然后，在到达图15所示状态的时间，切断对线圈22的电力供应，在图15所示状态 下，磁体1的回转角度达到e度。图15所示状态是图11中的点H，所以磁体1通过上述变 动转矩T1稳定保持在此位置。一旦从图15所示状态起使对线圈22的电力供应反向、把磁 轭17的第一磁极部17a至17e磁化为北极以及使磁体1逆时针方向转动，该磁体1就返回 图14所示的状态。如上所述，通过切换对线圈22的电力供应方向，作为转子的磁体1切换至图14所 示状态或者图15所示状态。由此，本致动器可在两位置(图14所示状态和图15所示状 态)之间驱动，并作为一种即便在没有任何电力供应时也能稳定保持在各位置的致动器。如上所述，本实施例能够提供一种易于组装的廉价致动器，该致动器具有薄形，其 中，轴向上的尺寸非常小，且该致动器具有高输出，其中，由于摩擦导致的转矩损失小。其它实施例尽管已就上述第一实施例中的步进电机单体以及上述第二和第三实施例中的致 动器单体进行了说明，但本发明不限用于该步进电机单体和致动器单体。本发明可应用于 利用步进电机或致动器来驱动摄像装置的光圈叶片、快门以及摄像镜头的情况。尽管已参照示范实施例对本发明进行了说明，但应理解的是，本发明不限于所公 开的示范实施例。以下权利要求书的范围将给出最广义的解释以涵盖所有变型、等效结构 及功能。
权利要求
一种驱动设备，包括磁体，该磁体具有圆环形状并被保持成以所述圆环的中心作为转动轴以便进行转动，所述磁体的表面中的垂直于所述转动轴的至少一个表面被磁化为多种极性，所述多种极性沿周向为不同的极性；同心线圈，该同心线圈沿所述磁体的径向设在所述磁体的内侧且设置于面向所述磁体的内周的位置；磁轭，该磁轭包括第一磁极部，该第一磁极部由所述同心线圈磁化，并且设置于以预定第一间隙面向所述磁体的磁化表面的状态，该第一磁极部具有沿着所述磁体的径向延伸的齿状，以及圆筒部，该圆筒部覆盖所述同心线圈的内周部；回转磁轭，该回转磁轭固定在所述磁体的磁化表面的相对面上并与所述磁体一起转动，所述回转磁轭包括由所述同心线圈磁化的第二磁极部；其中，所述磁轭的所述圆筒部和所述回转磁轭的固定着所述磁体的表面在所述回转磁轭的径向上越过第二间隙相互面对。
2.根据权利要求1所述的驱动设备，其特征在于，所述回转磁轭也用作引出回转输出 的输出件。
全文摘要
一种步进电机，包括具有磁化部的磁体、第一线圈、第二线圈、具有第一磁极部的第一磁轭、具有第二磁极部的第二磁轭、以及具有固定在该磁体的单面上的第三磁极部的回转磁轭。第一线圈设置在磁体的外周面外侧以与该磁体同心，以及第二线圈设置在磁体的内周面内侧以与该磁体同心。第一和第二磁极部与磁化部以越过一定间隙相互面对。第一磁轭的圆筒部与回转磁轭的最外径部在径向上越过一间隙相互面对，第二磁轭的圆筒部与回转磁轭的平面部在轴向上越过一间隙相互面对。由此，本发明提供了一种易于组装的廉价驱动设备，该设备具有在轴向上的薄形状和转矩损失小的高输出。
文档编号H02K37/12GK101895186SQ20101025572
公开日2010年11月24日 申请日期2006年5月31日 优先权日2005年5月31日
发明者青岛力 申请人:佳能株式会社