促動器、光量調節裝置及步進電動機的製作方法

2023-05-13 04:27:06 2

專利名稱：促動器、光量調節裝置及步進電動機的製作方法
技術領域：
本發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載的促動器、使用該促動器的光量調節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是驅動杆，102a是設置於驅動杆102上的驅動銷。驅動杆102固定於永久磁鐵101上，並與該永久磁鐵101一體地旋轉。103是線圈，104、105是由軟磁性材料構成、通過線圈103進行勵磁的定子。定子104和定子105在104a和105a部接合，在磁性迴路上成為一體。通過向線圈103通電，定子104及定子105被勵磁，永磁鐵101在規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。快門葉片106、107的孔部106a、107a相對於地板108的銷108b、108c能夠旋轉地進行安裝，長孔106b、107b能夠滑動地嵌合於驅動銷102a上，通過與永久磁體101一同旋轉驅動杆102，該快門葉片106、107以孔部106a、107a為中心被旋轉驅動，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，並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是用於保持定子104、105並能夠旋轉地保持永久磁鐵101的後地板。
另外，在攝影元件中使用CCD、將被攝範圍的像進行光電變換後作為靜止圖像的信息儲存於存儲介質上的數位相機逐漸普及。下面對這種數位相機的曝光動作，進行簡單地說明。
首先，攝影前接通主電源，若攝像單元處於動作狀態，則快門葉片被保持於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覆進行電荷的蓄積和放出傳送，通過圖像監控器能夠進行被攝範圍的觀察。
然後，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，並據此，在有必要縮小曝光開口的口徑的情況下，首先，驅動光圈葉片設置為規定的光圈值。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信號並起動曝光時間控制電路，通過經過規定的曝光時間，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後，進行被蓄積的電荷的傳送，並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於多餘的光而引起電荷發生變化。
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，線圈、定子在地板上佔有較大的範圍，具有難以配置其它的促動器、透鏡導向棒等的缺點。鑑於該點，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裝置。
圖19表示的是特開2002-49076號公報所公開的光量調節裝置的分解立體圖，圖20表示的是圖19的光量調節裝置的軸向的剖面圖。該光量調節裝置，至少具有外圓周面在圓周方向被分割磁化為不同的極、並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進行驅動並用於調節地板205的開口部205a的開口量的光量調節葉片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、固定於該定子203的內側磁極部203b上並通過線圈202進行勵磁的輔助定子204、一體地構成於上述磁體201上的葉片驅動銷201h，上述線圈202配置於磁體201的軸方向。206是壓板。
通過形成如上述結構的光量調節裝置，由於在軸方向配置線圈和磁體，所以能夠形成為這些部件在地板上不佔用大量的範圍的緊湊的裝置，能夠形成為具有較好的效果的裝置。
但是，根據將採用上述促動器的數位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，上述的促動器由於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於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於步進電動機。
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，具有經由固定於旋轉軸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)π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圈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，由於作為磁力線的入口、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僅作為掛金屬襯裡進行工作，而不對勵磁線圈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)勵磁線圈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(兼用作軛部)。
如此的特開平06-083561號公報所述的步進電動機，由於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，由於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是其組裝後的剖面圖。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固定於該旋轉軸403上，在厚度方向進行磁化並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1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，和勵磁線圈411。並且，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)π的電氣角的形式進行定位。若將此作為磁性迴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，由於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，由於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，由於部件數量較多，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，是具有作為曝光量調節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磁化分割，以該磁體505為中心，在兩側配置有2個線圈506、507，通過以軸方向的上下2個定子508、509夾持該磁體505和線圈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裝置。
但是，在該結構例中具有如下的困難。即，第1，與1相的磁體505對置的定子508、509的磁極齒由於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，線圈和定子的接近部分由於僅在上下端，所以向線圈的外圓周洩漏的磁力線較多，談不上高效率。第3，如上述，由於與磁體對置的定子的極齒為整個圓周的一半的程度，所以對於各個勵磁相，驅動力的產生範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、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。

發明內容
本發明的第1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，能夠以低成本進行製造。
本發明的第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、能夠低成本地製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，該磁體為環狀，並且垂直於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，並具有圓盤部，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，該線圈配置於與上述磁體大致同一平面上，並固定於上述定子上、用於對該定子及上述圓盤部進行勵磁。
在上述結構的促動器中，線圈和磁體配置於大致同一平面上，由於固定有例如線圈的定子和固定有磁體的轉子分別為薄環形狀，所以裝置整體構成為薄型。另外，由於是在軸方向磁體和定子對置並且形成為閉合磁路的促動器，同時磁體固定於轉子的圓盤部上，所以，定子和磁體間的空氣間隔只有1個，由於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，通過向線圈通電，產生於轉子的圓盤部和定子上的磁力線，由於有效地作用於位於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，在上述本發明的第1～第4實施方式中，上述磁體最好固定於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，最好固定於上述定子的與上述磁體對置的面的比該磁體更位於內圓周一側。
在上述結構的促動器中，由線圈而產生的磁力線，由於通過與該線圈鄰接的定子和轉子及圓盤部，所以磁阻較小，能夠減少磁力線的洩漏。另外，由於將磁體配置於促動器的外圓周一側，並在其內圓周一側配置線圈，所以磁體的直徑變大，輸出轉矩變大。
另外，在上述本發明的第1～第4實施方式中，最好具有固定於上述定子上，並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，由於通過磁阻小的軟磁性材料製造軸承，所以該軸承部分也能夠包含於有效的磁性迴路中，能夠避免磁性迴路的磁飽和。
另外，在上述本發明的第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，轉子由於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，固定於軸承上的定子由於經由磁體相對於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，由於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，難以發生磁飽和。
另外，在本發明的第1～第4實施方式中，在上述磁體的外圓周上，最好具有安裝於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，調整作用於磁體上的轉矩，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，為了達到上述第1個目的，根據本發明的第1～第4實施方式，提供一種具有如下的部件的光量調節裝置磁體，該磁體為環狀，並且垂直於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，並具有圓盤部，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，該線圈配置於與上述磁體大致同一平面上，並固定於上述定子上、用於對該定子及上述圓盤部進行勵磁；對應於上述轉子的旋轉進行動作的輸出部件；具有開口部的地板；光量調節部件，該光量調節部件通過上述輸出部件進行驅動，並在上述地板的開口部上移動，用於改變通過上述開口部的光量。
在上述結構的光量調節裝置中，能夠以上述促動器作為驅動源改變通過開口部的光量，並能夠將光量調節裝置本體做成薄型。
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1磁體及第2磁體，該第1磁體及第2磁體為環狀，並且垂直於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；第1定子，該第1定子具有與上述第1磁體的磁化面對置並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磁體的磁化面對置並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線圈固定於上述第1定子上，用於對第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線圈固定於上述第2定子上，用於對第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1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，但是由於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線圈通電而產生的磁力線，能夠有效地作用於位於第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線圈通電而產生的磁力線，能夠有效地作用於位於第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1磁體和第2磁體的轉子的旋轉輸出變高。
另外，在上述本發明的第5～第8實施方式中，固定於上述第1定子上的上述第1線圈，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；固定於上述第2定子上的上述第2線圈，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線圈及第2線圈產生的磁力線，由於通過由鄰接這些線圈的軟磁性材料構成的第1及第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，能夠減少洩漏的磁力線。另外，由於將上述第1磁體和第2磁體配置在步進電動機的外圓周一側，並且在其內圓周一側配置第1線圈和第2線圈，所以磁體的直徑變大，輸出轉矩變大。
另外，在上述本發明的第5～第8實施方式中，具有固定於上述第1及第2定子並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，由於通過磁阻較小的軟磁性材料製造軸承，所以軸承部分也包含於有效的磁性迴路之中，能夠避免磁性迴路的磁飽和。
在下面對實施列及其附圖的描述中，本發明的上述及其它目的、特徵和優勢會更趨明顯。


圖1是表示本發明的第1實施方式的促動器的分解立體圖。
圖2是使用本發明的第1實施方式的促動器的光量調節裝置的分解立體圖。
圖3是圖2的光量調節裝置的軸方向的剖面圖。
圖4A及圖4B是表示切換向線圈的通電、使磁體向逆時針方向及順時針方向旋轉的各個狀態的促動器的底面圖。
圖5是本發明的第2實施方式的促動器的分解立體圖。
圖6是本發明的第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是本發明的第4實施方式的促動器的底面圖。
圖9是本發明的第5實施方式的步進電動機的分解立體圖。
圖10是圖9的步進電動機的軸方向的剖面圖。
圖11是表示圖9的步進電動機的磁體和定子的相位關係的側視模式圖。
圖12是表示從圖11的狀態切換向線圈的通電使磁體旋轉18度的狀態的側視模式圖。
圖13是表示從圖12的狀態切換向線圈的通電使磁體旋轉18度的狀態的側視模式圖。
圖14是表示從圖13的狀態切換向線圈的通電使磁體旋轉18度的狀態的側視模式圖。
圖15是本發明的第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。
具體實施例方式
下面根據圖紙對本發明進行詳細說明。
關於本發明的促動器及光亮調節裝置，如以下的第1實施方式至第4實施方式所示；關於本發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1至圖4A及圖4B是表示本發明的實施方式的促動器及光量調節裝置的圖，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裝置的分解立體圖，圖3是光量調節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，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。
在圖1至圖4A及圖4B中，1是環狀的磁體，具有磁化部，該磁化部是將與環狀磁體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)，然後交替地對N極和S極進行平面磁化而形成的。在此，是對與後述定子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1a、1c、1e、1g磁化為S極，將1b、1d、1f、1h磁化為N極。該磁體1雖然是將銣類結合磁鐵進行壓縮成形而製成的，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製造。2是在由絕緣材料形成的繞線管上卷繞導線而形成的線圈，在磁體1的大致同心的位置上，其位於該磁體1的內圓周面的內側並固定於後述的定子3上。另外，線圈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，和用於固定後述軸承4的孔3e，其將在鍛壓工序等進行製造。在此磁極齒的數目為磁體1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通過向線圈2通電，被勵磁為相同的N極或者S極。
4是軸承，為了使後述的轉子5能夠順利地旋轉，將其固定於定子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，通過例如燒結製造法等製成的。另外，底面部4a是具有良好滑動性的軸向力承受面，其與後述的轉子5的半球部5d相接觸，用於進行相對於磁體1的定子3的軸方向的定位，並作為旋轉中心。平面部4b與後述轉子5的圓盤部5b接近並對置，但不接觸。
5是定子，由旋轉自如地支承於軸承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、形成於軸部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於轉子5的圓盤部5b上。輸出銷5c是用於將轉子5的旋轉向後述的葉片傳遞的裝置，並從後述地板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，上述摩擦力是由於在磁體1和定子3的磁極齒之間產生的軸方向的吸引力，而在固定於上述磁體1上的轉子5和固定於定子3上的軸承4的底面部4a之間產生的。
6是用於使後述的葉片7、8在其平面上旋轉的促動器的地板，具有開口部6a。6b、6c分別是作為後述的葉片7、8的旋轉中心的支承軸。6d是用於限制轉子5的輸出銷5c的旋轉範圍、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，並在地板6的開口部6a上旋轉(進退)，以此調節其通過的光量，其旋轉軸心的孔7a、8a嵌合於地板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及線圈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餘量。另一方面，由於磁體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3一側。因此，通過使轉子5的半球部5d在旋轉摩擦較少的狀態下一直與固定於定子3上的軸承4的底面部4a相接觸，能夠將間隙A一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×2/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的端面相接觸後停止。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後停止。
參照圖3對本第1實施方式的促動器的磁性迴路進行說明。
當對內圓周的線圈2進行通電時，在該線圈2的周圍將產生磁力線，該磁力線，到達線圈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並通過磁體1。然後，朝向並通過轉子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，是由於僅依靠轉子5的軸部5a會使上述剖面積較小，所以以此防止磁力飽和，在與磁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生磁力飽和。另外，由於定子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製成的所以磁力損失較小。
在此，為了節省空間，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，並有必要將該磁體放置在磁力線流過的空間，即，磁路所打開的磁場中。另一方面，在磁力迴路中所打開的部分，由於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實施方式的磁體1由於被進行平面磁化(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，由於即使是薄型的磁體也具有充分的磁力，所以在滿足製造上、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1實施方式中，磁體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一側直接接觸，無間隙。
另外，在本第1實施方式的促動器中，由於將除去定子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，所以由於磁體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突出於磁體一側並將從這些磁極齒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，即使減少流入線圈2的電流也能產生較多的磁束，由於能夠利用來自磁體1的高排斥、吸引力，所以以薄型的狀態也能成為高輸出、高效率的促動器。由此，本第1實施方式的促動器，除了線圈2、定子3、圓盤部5b及定子3的軸承4構成的磁力迴路的損失較小，還能夠無無用空間地最大限度地卷繞線圈2的卷線，即由於能夠增加卷線數，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1的旋轉動作和定子3的關係進行說明。磁體1的磁化面為紙面的相反一側，並與磁極齒3a～3d對置，因此，在圖中，作為1a(背面S極)等進行表示。為了容易理解線圈2等不進行圖示。
當不對線圈2通電時，如圖4A所示，磁鐵1首先在逆時針旋轉的位置停止。在該狀態下，輸出銷5c位於逆時針旋轉的位置，葉片7處於以支承軸6c為旋轉中心向逆時針方向旋轉的狀態，葉片8處於以支承軸6b為旋轉中心向順時針方向旋轉的狀態，即，關閉地板6的開口部6a處於快門關閉狀態。從該狀態開始，如果對線圈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，當旋轉過規定的角度後，通過地板6的切口部6d停止S的旋轉，在規定的時間切斷向線圈2的通電。該狀態為圖4B的狀態。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，處於快門完全打開的狀態。
下面，若從圖4B的狀態對向線圈2的通電進行反轉，並對定子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旋轉。此外，當旋轉角度達到規定的旋轉角度後，通過地板6的切口部6d停止旋轉，在規定的時間切斷向線圈2的通電。該狀態為圖4A的狀態。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。
如上述，通過切換向線圈2的通電方向，光量調節裝置能夠作為開閉通過開口部的光束的快門機構進行工作。
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及內圓周的線圈2，c)轉子5的圓盤部5b，並構成為薄型。
另外，由於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、線圈和定子而構成的促動器，由於具有高轉矩、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，環狀的磁體1固定於以軟磁性材料製成的轉子5的圓盤部5b的表面上，且，使通過線圈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，將相對於磁體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並抱住線圈2，並縮短其與極力轉子5的圓盤部5b一側的間隔，將其配置在整個圓周上構成；第4，將磁體1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圈2；第5，設置在定子3上的磁極齒3a～3d為被磁體1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3一側的一個構成。
由於上述結構，通過向線圈2通電而產生的磁力線，由於橫切位於定子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一體地構成，線圈2固定於定子3上，其結果，由於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，由於作為磁體1的材料的結合磁鐵等一般容易破碎，所以通過貼合於由電磁軟鐵等構成的轉子5，能夠增加機械強度。此外，同時由於轉子5的圓盤部5b作為掛金屬襯裡進行工作，所以能夠保持磁性穩定的狀態，並能夠增大磁性強度，減少由於溫度變化而導致的磁力降低。
另外，由於磁體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由於向軸向延伸而構成，所以即使增大線圈2的卷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，內齒和外齒成對並且與磁體對置而不進行磁力線的交接，由於是相對於1個磁極齒向磁體流入磁力線的方式，所以磁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，在關於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，由於將磁體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1的半徑變大，有利於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，由於作為整體有助於產生的轉矩，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，能夠通過增大配置於磁體1的內側的線圈2的體積提高平衡空間效率，並且提高促動器的特性。另外，由於將線圈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由於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，由於軸承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，由於將線圈2的周圍用磁性材料的定子3等進行包圍，所以從磁性迴路漏掉的磁力線較少，不會導致效率低下。另外，由於驅動力產生的範圍沿著整個圓周，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。由此，能夠成為停止位置精度較高的促動器。
此外，在本第1實施方式中，由於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及線圈2中，所以部件數量較少，且由於分別為單純的容易製造的平板形狀，所以製造成本較低。
另外，由於在轉子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，依靠設置於定子3一側的一個軸承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。
在上述第1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、深衝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，對於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1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製成，並與定子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。其他的部件由於與上述的第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實施方式是相對於上述第1實施方式及第2實施方式以不鏽鋼棒作為轉子軸。
由於光量調節裝置的特性，磁力線的產生不會那麼多，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，使用例如不鏽鋼棒作為轉子16的軸15，使用軟磁性材料作為圓盤部16a等，通過壓入等製造不鏽鋼軸。其他的部分由於與上述第1實施方式相同，所以省略其說明。
產生於線圈2的周圍的磁力線，以線圈2的旁邊的定子3→磁體1→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衝壓加工等廉價地進行製造，作為沒有成為磁性迴路的轉子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實施方式是相對於上述第1實施方式及第2實施方式，在用非磁性體製造的蓋18的一部分上，以插入成形法等方法裝入由軟磁性材料製成的模擬軛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1洩漏的磁力線，並且，不與定子3相接觸以使其不受通過線圈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圈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，即作用於磁體1上的轉矩。詳細地說，能夠不改變向線圈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，在採用第4實施方式的結構的促動器的光量調節裝置(關於光量調節的葉片等部件未圖示)中，能夠提高用於開閉地板的開口部的葉片的打開位置和關閉位置的穩定性。其他的部分由於與上述第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10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係的側視模式圖，圖12是表示從圖11的狀態切換向線圈的通電、使磁體旋轉18度的狀態的側視的模式圖。另外，圖13是表示從圖12的狀態切換向線圈的通電、使磁體旋轉18度的狀態的側視的模式圖，圖14是表示從圖13的狀態切換向線圈的通電使磁體旋轉18度的狀態的側視的模式圖。
在從圖9至圖12中，21是環狀的第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)並且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對置的面進行磁化，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製成的，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製造。27是第2磁體，是用與上述第1磁體21相同的部件構成的。即，第2磁體27，是將與第2定子29對置的面進行磁化，將磁化部27a、27c、27e、27g、27i(27e、27g、27i未圖示)磁化為N極，將27b、27d、27f、27h、27j(27f、27h未圖示)磁化為S極。
22是第1線圈，在由絕緣材料構成的繞線管上卷饒有導線，在與第1磁體21大致同心的位置上，固定於位於第1磁體21的內圓周面的內側的第1定子23上。28是第2線圈，是由與上述第1線圈22相同的部件構成的。
23是由軟磁性材料構成的第1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和用於支承後述的第1軸承24的孔，及合乎殼體25的相位的切口52a和用於配合磁極齒的相位的突起部，是通過衝切工序等進行製造的。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。第1定子23的所有的磁極齒23a～23e通過向第1線圈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和用於支承後述的第2軸承30的孔，及合乎殼體25的相位的切口25b和用於配合磁極齒的相位的突起部，是通過衝切工序等進行製造的。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線圈28通電被勵磁成同一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於第1定子23上，使用電磁軟鐵等的軟磁性材料的金屬，通過燒結製造方法等製造的。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，能夠進行相對於第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。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，固定於第2定子29上，是用電磁軟鐵等的軟磁性材料的金屬，通過燒結製造方法等製造的。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，能夠進行相對於第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，具有以規定的同軸度固定有切口25a、25b、第1定子23和第2定子29的臺階高差部，上述切口25a、25b以成規定的相位的形式結合第1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度後的位置，由此第1定子23和第2定子29在旋轉方向偏離18度地進行組裝。
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於該軸部的面。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，並固定於該轉子26上。即，如圖11所示，以在第1磁體21的磁化面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。實際上在製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的前後面，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，由於根據在2個磁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磁極的相位，所以能夠省略重合2個磁極的相位等的工序。另外，在此，雖然是貼合於轉子26後進行磁化，但是也可以採用將事先磁化的2個磁體貼合於轉子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1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，但是由於在轉子的內部共有安裝有磁體的轉子A相和B相的2個磁性迴路，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磁阻小的部分，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，只要在圓盤上有規定的厚度，各個磁性迴路的磁力線就難以幹涉。
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線圈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線圈28的第2定子29，為上、中、下三個組件，第1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餘量而形成的距離。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，由於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24一側移動的狀態，這是在規定的間隙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，L1表示各個定子的磁極齒和磁極齒的角度節距，M是各個磁體的磁化寬度的角度。L1為360度×2/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線圈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線圈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相的組件的磁性迴路進行說明。若對位於內圓周的第1線圈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1磁體21的磁化面相對置的列齒形狀的磁極齒23a、23b、23c、23d、23e，並從此處朝向位於第1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。然後，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，並從第1軸承24流向第1定子23，磁力線閉合。由於第1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)等的軟磁性材料製成的，所以磁性損失較小。另外，由於第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1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，由於第1磁體21和圓盤部26a一側直接接觸、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線圈22、第1定子23、圓盤部26a及第1軸承24構成的磁性迴路的損失較小。
下面，參照圖10的剖面圖，對B相的組件的磁性迴路進行說明。若對位於內圓周的第2線圈28進行通電，則在線圈的周圍將產生磁力線，該磁力線到達線圈附近的與第2定子29的第2磁體27的磁化面相對置的列齒形狀的磁極齒29a、29b、29c、29d、29e，並從此處朝向位於第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。然後，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，並從第2軸承30流向第2定子29，磁力線閉合。由於第2定子29及轉子26的圓盤部26a和突緣部26b、第2軸承30是由SUY(電磁軟鐵)等的軟磁性材料製成的，所以磁性損失較小。另外，由於第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磁體27和第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，另外，由於第2磁體27和圓盤部26a一側直接接觸、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線圈28、第2定子29、圓盤部26a及第2軸承30構成的磁性迴路的損失較小。
因此，即使減少流向線圈的電流也能產生大量的磁力線，由於利用來自磁體的高排斥、吸引力，所以以薄型的狀態也能成為高輸出、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個定子的相位關係的側視的局部圖，為了理解容易，線圈等，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，是表示如下的狀態通過對第1線圈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的狀態下保持旋轉方向的平衡並靜止。
下面，從圖11的狀態，若一邊保持向第1線圈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線圈28的通電切換為逆通電，則第2定子29的磁極齒29a～29e將變為N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的中心的旋轉力，並開始向圖中箭頭R方向的旋轉。接著，在圖12所示的狀態下保持平衡並靜止。該狀態，是第1磁體21及第2磁體27，即，轉子26從圖11的狀態向箭頭R方向旋轉18度的狀態。
接著，從圖12的狀態，若一邊保持向第2線圈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線圈22的通電切換為逆通電，則第1定子23的磁極齒23a～23e將變為S極，第1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，並開始向圖中箭頭R方向的旋轉。接著，在圖13所示的狀態下保持平衡並靜止。該狀態，是第1磁體21及第2磁體27，即，轉子26從圖12的狀態向箭頭R方向旋轉18度的狀態。
接著，從圖13的狀態，若一邊保持向第1線圈22的逆通電，即，將第1定子23的磁極齒23a～23e作為S極，一邊將向第2線圈28的通電切換為正通電，則第2定子29的磁極齒29a～29e將變為S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的中心的旋轉力，並開始向圖中箭頭R方向的旋轉。接著，在圖14所示的狀態下保持平衡並靜止。該狀態，是第1磁體21及第2磁體27，即，轉子26從圖13的狀態向箭頭R方向旋轉18度的狀態。
如上述，通過順次切換向第1線圈22及第2線圈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相線圈，c)A、B相共通的轉子圓盤部，d)B相磁體和B相線圈，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磁體和線圈的結構而構成的2相步進電動機，由於部件數量較少，所以能夠形成為成本低且較薄的部件，又，由於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個磁體固定於一個轉子上，在一個轉子的內部共同具有A相和B相的2個磁性迴路的一部分；第2，將圓盤形狀的第1磁體21和第2磁體27兩個磁體固定於由軟磁性材料製成的轉子26的圓盤部26a上，且，使由第1線圈22勵磁的第1定子23、由第2線圈28勵磁的第2定子29分別與第1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，將相對於作為第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，並安裝到殼體上；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線圈28；第7，通過軟磁性材料製造第1軸承24及第2軸承30；第8，分別設置於第1定子23及第2定子29上的磁極齒為被磁體磁化的磁極數的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層並作為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，由於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，所以各個磁性迴路的磁力線的幹涉較小。
另外，通過向第1線圈22通電而產生的磁力線，由於橫切位於第1定子23和轉子26的圓盤部26a之間的第1磁體21，所以能夠有效地產生電磁力。另外，通過向第2線圈28通電而產生的磁力線，由於橫切位於第2定子29和轉子26的圓盤部26a之間的第2磁體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27一體地構成，第1線圈22固定於第1定子23上，第2線圈28固定於第2定子29上，其結果，由於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，由於在轉子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上後，由於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，通過貼合於由電磁軟鐵等構成的轉子26上來增加機械強度。此外，同時，由於轉子26的圓盤部26a作為掛金屬襯裡進行工作，所以能夠保持磁性穩定的狀態，能夠增大磁性強度減少由於溫度變化而引起的磁力降低。
此外，由於磁體21的垂直於軸方向的面被磁化，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由於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。另外，在該步進電動機的結構中，內齒和外齒成對，並且與磁體對置不進行磁力線的交接，由於是相對於一個磁極齒向磁體流入磁力線的方式，所以磁極齒的數量最好為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，由於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，由於即使在半徑過小的部位存在有磁體，作為整體有助於產生的轉矩的比例也是很小的，所以使垂直於磁體的軸方向的平面的寬度變窄，於是，通過增大配置於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，由於將線圈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，由於通過將2個磁體的磁化的相位統一，並將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下，通過一次磁化來最為2個磁體。另外，由於是通過第1線圈2和第2線圈28兩個線圈而形成的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，由於沿著整個圓周以均等的節距具有磁極齒，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，軸承由於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，由於通過軟磁性材料的定子等包圍線圈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，由於產生驅動力的範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生振動、噪音、旋轉不穩的情況。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，由於在所謂的電磁驅動裝置的最小限度的要素磁體、定子及線圈中，追加轉子和軸承，所以部件數量較少，且，由於各自是簡單且容易製造的平板形狀，所以製造成本較低。
第6實施方式圖15是本發明的第6實施方式的步進電動機的剖面圖，上述第6實施方式是相對於第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是由軟磁性材料製成，以不鏽鋼棒等作為軸37。其餘部分由於與第5實施方式相同，所以省略其說明。
產生於線圈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製成的，軸37是由軸的剛性、硬度較高的不鏽鋼棒製成的，所以可以將高性能低成本的市售棒材用於軸37，圓盤36是通過衝壓等加工而成的，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上之後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是本發明的第7實施方式的步進電動機的剖面圖，上述本發明的第6實施方式，是相對於上述第6實施方式同樣地將不鏽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。其餘部分由於與上述第6實施方式相同，所以省略其說明。
產生於線圈的周圍的磁力線按照線圈(22、28)附近的定子(23、29)→磁體(21、27)→轉子的圓盤46a-→突緣部46b→軸承(24、30)→定子(23、29)的順序進行流動。由此，由於A相的磁性迴路和B相的磁性迴路在轉子46的圓盤部46a中不進行幹涉，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後，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實施方式是相對於上述第5實施方式，用非磁性體的由燒結黃銅製成的含油金屬製造轉子56的軸承54、60，與此同時，將相當於第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。其餘部分由於與上述第5實施方式相同，所以省略其說明。
產生於線圈的周圍的磁力線，按照線圈附近的定子(53、59)→磁體(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製成的含油金屬製造軸承54、60，並將轉子56的突緣部56b延長至定子的高度，磁性迴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製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，並能夠價格低廉地進行製造。
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製造的高性能的步進電動機。
權利要求
1.一種促動器，由以下部件構成磁體，該磁體為環狀，並且垂直於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，並具有圓盤部，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，該線圈配置於與上述磁體大致同一平面上，並固定於上述定子上、用於對該定子及上述圓盤部進行勵磁。
2.如權利要求1所述的促動器，其特徵在於，上述磁體固定於與上述定子對置的上述轉子的圓盤部的面的外圓周一側；上述線圈，固定於上述定子的與上述磁體對置的面的比該磁體更位於內圓周一側。
3.如權利要求2所述的促動器，其特徵在於，具有固定於上述定子上，並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。
4.如權利要求3所述的促動器，其特徵在於，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，上述軸承的前端面以接近上述轉子的圓盤部的形式延伸。
5.如權利要求1所述的促動器，其特徵在於，在上述磁體的外圓周上，具有安裝於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。
6.一種光量調節裝置，由以下部件構成磁體，該磁體為環狀，並且垂直於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，並具有圓盤部，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，該線圈配置於與上述磁體大致同一平面上，並固定於上述定子上、用於對該定子及上述圓盤部進行勵磁；對應於上述轉子的旋轉進行動作的輸出部件；具有開口部的地板；光量調節部件，該光量調節部件通過上述輸出部件驅動，並在上述地板的開口部上移動，用於改變通過上述開口部的光量。
7.一種步進電動機，由以下部件構成第1磁體及第2磁體，該第1磁體及第2磁體為環狀，並且垂直於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；第1定子，該第1定子具有與上述第1磁體的磁化面對置並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磁體的磁化面對置並向徑向延伸的多個磁極齒；轉子，該轉子由軟磁性材料構成，並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線圈固定於上述第1定子上，用於對第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線圈固定於上述第2定子上，用於對第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。
8.如權利要求7所述的步進電動機，其特徵在於，固定於上述第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；固定於上述第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。
9.如權利要求8所述的步進電動機，其特徵在於，具有固定於上述第1及第2定子並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
本發明提供一種促動器，該促動器具有以下部件磁體，該磁體為環狀，並且垂直於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；轉子，該轉子以旋轉軸為中心能夠旋轉地被保持，並具有固定於與上述旋轉軸垂直的面上的圓盤部，該轉子由軟磁性材料構成；線圈，該線圈配置於與上述磁體大致同一平面上，並固定於上述定子上、用於對該定子及圓盤部進行勵磁。由此，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，能夠低成本地製造。
文檔編號H02K7/14GK1637573SQ20041008170
公開日2005年7月13日 申請日期2004年12月30日 優先權日2004年1月6日
發明者宮脅誠 申請人:佳能株式會社