JP4891600B2 - ギヤドステッピングモータ - Google Patents

Description

本発明は、モバイル通信装置、特に、カメラ付き携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistance）の電動ヒンジやカメラ回転部を駆動させるために利用される小型のギヤドステッピングモータに関するものである。

従来、カメラ付き携帯電話のカメラ回転部の駆動に利用されるギヤドモータとしては、特開２００４−３２０７８２号公報がある。この公報に記載されたギヤドモータは、ＤＣモータ部に遊星歯車が連結されており、モータ部の駆動軸とケースから突出する出力軸とが同一直線状に配置されている。これによって、細長いギヤドモータが達成されている。そして、カメラ回転部を手でも回せるようにするため、カメラ回転部とギヤドモータの出力軸とは、直接連結されておらず、半球状の凹部と凸部との嵌合によって連結されている。したがって、電動によってカメラ回転部を回転させるときには、半球状の凹凸が嵌合した状態でカメラ回転部が回転する。これに対して、手でカメラ回転部を回す場合には、隣接する凹部内に凸部が順次嵌り込むようにして、カメラ回転部を１クリックずつ回すことができる。

特開２００４−３２０７８２号公報 特開２００４−１９４２６７号公報

しかしながら、前述のＤＣモータ部によってカメラ回転部を任意の角度で停止させる場合、モータ部の回転角度を検知するためのセンサやトルクリミッタを付加する必要があり、その結果、ギヤドモータが大型化する。従って、このことは、省スペース化を阻害し、小型化が要求されているモバイル通信機器等では不利になっている。さらに、モータ部の駆動軸とケースから突出する出力軸とが同一直線状に配置されているので、ギヤドモータ自体が長くなり、モバイル通信機器特に携帯電話でその幅寸法を短くする際に支障になっていた。

本発明は、特に、小型化を図りつつ省スペース化を可能にし、組込みが予定されている機器の小型化を促進させるのに適したギヤドステッピングモータを提供することを目的とする。

本発明に係るギヤドステッピングモータは、回転軸が所定角度でステップするステッピングモータ部と、ステッピングモータ部の回転軸の回転軸線に対して並設された回転軸線を有する遊星ギア減速部と、ステッピングモータ部の回転軸に設けられた第１の平歯車と遊星ギア減速部の回転軸に設けられた第２の平歯車とを連結する減速２段平歯車と、ステッピングモータ部と遊星ギア減速部とを並置して収容する筐体と、を備え、ケースには、遊星ギア減速部側及びこれに対向する側に矩形の開口部が設けられ、ケースの外壁は、開口部間を架け渡すように円弧状に形成され、筐体には、遊星ギア減速部側に対向する側の開口部に対応して切欠き部が設けられていることを特徴とする。

このギヤドステッピングモータは、ステッピングモータ部と遊星ギア減速部との組み合わせからなり、ステッピングモータ部を採用することで、フォトセンサなどの回転角度センサやトルクリミッタなどを利用することなく、正確な回転角度制御が可能になる。さらに、ステッピングモータ部の回転軸の回転軸線に対して遊星ギア減速部の回転軸線を並設させ、ステッピングモータ部と遊星ギア減速部とを筐体内で並置させることによって、小型化を図りつつ省スペース化を可能にし、組み込みが予定されている機器（モバイル通信機器など）の小型化を促進させることができる。さらに、ステッピングモータ部の回転軸に設けられた第１の平歯車と、遊星ギア減速部の回転軸に設けられた第２の平歯車とを減速２段平歯車で連結することにより、減速２段平歯車によっても減速が可能になり、遊星ギア減速部内での減速段数又は減速比を減らすことでき、小型化に寄与する。

更に、ステッピングモータ部のケースは小判型に形成され、このケースには、遊星ギア減速部側及びこれに対向する側に矩形の開口部が設けられ、ケースの外壁は、開口部間を架け渡すように円弧状に形成され、筐体には、遊星ギア減速部側に対向する側の開口部に対応して切欠き部が設けられている。

このように、小判型のケースには、遊星ギア減速部側に矩形の開口部が設けられているので、ケースにおいて、遊星ギア減速部側を容易に切り詰めることができ、ステッピングモータ部を遊星ギア減速部に近づけることができる。さらに、小判型のケースには、遊星ギア減速部側に対向する側にも矩形の開口部が設けられているので、ケースにおいて、遊星ギア減速部側に対向する側を容易に切り詰めることができ、ステッピングモータ部と遊星ギア減速部との並設方向におけるギヤドステッピングモータの全長を短くすることができる。従って、このような開口部をもったステッピングモータ部の採用によっても、ギヤドステッピングモータの小型化が図られている。さらに、筐体に設けられた切欠き部により、筐体において遊星ギア減速部側に対向する側を容易に切り詰めることができるので、ステッピングモータ部と遊星ギア減速部との並設方向における筐体の全長を短くすることができ、ギヤドステッピングモータの小型化が図られている。

本発明によれば、小型化を図りつつ省スペース化を可能にし、組込みが予定されている機器の小型化を促進させることができる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係るギヤドステッピングモータの好適な実施形態について詳細に説明する。

図１に示すように、カメラ付き携帯電話１は、操作部本体２とディスプレー本体３とがヒンジ部４を介して開閉動作可能に連結されている。そして、ディスプレー本体３には、回転可能なカメラ回転部５が設けられている。このカメラ回転部５内には、レンズ等の光学系、ＣＭＯＳやＣＣＤ等の撮像素子が収容されている。なお、カメラ回転部５には絞り装置やシャッタ装置が組み付けられている場合もある。このカメラ回転部５は、小型のギヤドステッピングモータ１０によって所定角度範囲内を回転する。そして、ギヤドステッピングモータ１０に供給されるパルス電流によって、カメラ回転部５は任意の角度で停止させることができる。さらに、ヒンジ部４にも、ディスプレー本体３を電動駆動させるための小型のギヤドステッピングモータ１０が設けられている。なお、このようなカメラ回転部５は、携帯電話に利用される他、モバイル通信装置の例えばＰＤＡ（Personal Digital Assistance）にも利用されている。

図２及び図３に示しように、ギヤドステッピングモータ１０は、直径約５〜１０ｍｍ程度で小型に属するＰＭ型のステッピングモータ部１１を備え、このステッピングモータ部１１は、積層されたＡ相スタック１２とＢ相スタック２２とで構成されている。Ａ相スタック１２は、ヨークをなす小判型の金属ケース１４を有している。このケース１４内には、Ｎ極とＳ極とが交互に着磁された多極のロータが収容され、ロータには、回転軸線Ｌ１上に延在する回転軸１６が固定されている。

Ａ相スタック１２側において、ロータの周囲には、外側から内側に延びる磁極歯と内側から外側に延びる磁極歯とが交互に配置され、ロータは、磁極歯のピッチと同じピッチで着磁されている。さらに、磁極歯の周囲には、ボビンに巻回されたコイル１７が配置され、このコイル１７は、ケース１４に固定された端子台１８の各端子１８ａに接続されている。

同様に、Ｂ相スタック２２は、ヨークをなす小判型の金属ケース２４を有している。このケース２４内には、Ｎ極とＳ極とが交互に着磁された多極のロータが収容され、ロータには、回転軸１６が固定されている。Ｂ相スタック２２側において、ロータの周囲には、外側から内側に延びる磁極歯と内側から外側に延びる磁極歯とが交互に配置され、ロータは、磁極歯のピッチと同じピッチで着磁されている。

さらに、磁極歯の周囲には、ボビンに巻回されたコイル２７が配置され、このコイル２７は、ケース２４に固定された端子台２８の各端子２８ａに接続されている。なお、Ａ相スタック１２側の磁極歯に対してＢ相スタック２２側の磁極歯は、１／４ピッチずらされている。

このように構成されたステッピングモータ部１１は、樹脂の筐体３０内に収容され、図３及び図４に示すように、筐体３０内には、ステッピングモータ部１１に並置された遊星ギア減速部３１が収容されている。この遊星ギア減速部３１は、ステッピングモータ部１１の回転軸線Ｌ１に並設された回転軸線Ｌ２上に位置する第１段目の太陽軸３２を有している。この太陽軸３２には、回転軸線Ｌ２上に位置する回転軸３２ａが設けられ、この回転軸３２ａは、筐体３０に設けられた軸受凹部３０ａ内に差し込まれている。

この第１段目の太陽軸３２には太陽歯車３３が一体に形成され、この太陽歯車３３には、３個数の遊星歯車３４が噛合する。各遊星歯車３４は、キャリア３６に回転自在に取付けられると共に、筐体３０の内面に一体成形された固定リングギア３７に噛合されている。このキャリア３６には、回転軸線Ｌ２上に位置する第２段目の太陽軸３８が一体に形成され、第２段目の太陽軸３８には、太陽歯車３９が一体に形成され、この太陽歯車３９には、３個数の遊星歯車４０が噛合する。

各遊星歯車４０は、キャリア４１に回転自在に取付けられると共に、筐体３０の内面に一体成形された固定リングギア３７に噛合されている。このキャリア４１には出力軸４３が一体に成形され、出力軸４３は、筐体３０に固定された軸受４４によって支持されている。この軸受４４は、オイルを含浸させないドライタイプの銅焼結材によって形成されると共に、筐体３０における遊星ギア減速部３１の蓋部として機能している。キャリア４１の中央には、回転軸線Ｌ２上に位置する軸受凹部４１ａが設けられ、この軸受凹部４１ａ内には、第２段目の太陽軸３８から突出する支軸３８ａが挿入されている。

このような遊星ギア減速部３１とステッピングモータ部１１とは、筐体３０内で並置され、ステッピングモータ部１１の回転軸１６には第１の平歯車５０が設けられ、遊星ギア減速部３１における太陽軸３２の回転軸３２ａには第２の平歯車５１が一体に形成されている。第１の平歯車５０と第２の平歯車５１との間には減速２段平歯車５３が配置され、この減速２段平歯車５３は、遊星ギア減速部３１とステッピングモータ部１１との間に位置する筐体３０の隔壁３０ｂに設けられた軸部３０ｃによって回転自在に支持されている。そして、減速２段平歯車５３の下段側の大平歯車５３ａは、第１の平歯車５０に噛合し、減速２段平歯車５３の上段側の小平歯車５３ｂは、第２の平歯車５１に噛合し、これによって、減速が達成されている。

なお、ギヤドステッピングモータ１０を組み立てるにあたって、遊星ギア減速部３１の前述した種々の歯車、第２の平歯車５１及び減速２段平歯車５３は、筐体３０の底部に設けられた底蓋３０ｄを外した状態で、筐体３０の底側から軸部及び軸受部に挿入可能になっており、簡単に筐体３０内に装填できる。そして、遊星ギア減速部３１及び平歯車５０，５１，５３を全て樹脂にすることで、低騒音性を実現し、潤滑材にフッ素系の半固形潤滑材を利用することで、フリクションの安定性や組立て易さを可能にしている。

このように、ギヤドステッピングモータ１０は、並設されたステッピングモータ部１１と遊星ギア減速部３１との組み合わせからなり、ステッピングモータ部１１を採用することで、フォトセンサなどの回転角度センサやトルクリミッタなどを利用することなく、正確な回転角度制御が可能になる。

さらに、ステッピングモータ部１１の回転軸１６の回転軸線Ｌ１に対して遊星ギア減速部３１の回転軸線Ｌ２を並設させ、ステッピングモータ部１１と遊星ギア減速部３１とを筐体３０内で並置させることによって、ギヤドステッピングモータ１０の小型化を図りつつ省スペース化を可能にし、組み込みが予定されているモバイル通信機器（例えば携帯電話やＰＤＡなど）の小型化を促進させることができる。

さらに、ステッピングモータ部１１の回転軸１６に設けられた第１の平歯車５０と、遊星ギア減速部３１における太陽軸３２の回転軸３２ａに設けられた第２の平歯車５１とを減速２段平歯車５３で連結することにより、遊星ギア減速部３１以外でも減速が可能になり、遊星ギア減速部３１内での減速段数又は減速比を減らすことができ、小型化に寄与する。また、ギヤドステッピングモータ１０の減速比を所定の値に設定することで、出力軸４３は、手動によって正転及び逆転を可能している。

次に、ステッピングモータ部１１と遊星ギア減速部３１とを筐体３０内で並置したギヤドステッピングモータ１０の更なる小型化の工夫について説明する。

図２、図３、図５及び図６に示すように、回転軸線Ｌ１に垂直な断面が小判型のステッピングモータ部１１において、Ａ相スタック１２の小判型の金属ケース１４には、遊星ギア減速部側（内側）Ｐ及びこれに対向する側（外側）Ｒに矩形の開口部６０ａ，６０ｂが設けられ、ケース１４の外壁１４ａは、開口部６０ａ，６０ｂ間を架け渡すように円弧状に形成されている。同様に、Ｂ相スタック２２の小判型の金属ケース２４には、遊星ギア減速部側Ｐ及びこれに対向する側Ｒに矩形の開口部６１ａ，６１ｂが設けられ、ケース２４の外壁２４ａは、開口部６１ａ，６１ｂ間を架け渡すように円弧状に形成されている。そして、遊星ギア減速部側Ｐにおいて、開口部６０ａと開口部６１ａとが回転軸線Ｌ１方向に並設され、遊星ギア減速部側Ｐに対向する側Ｒにおいて、開口部６０ｂと開口部６１ｂとが回転軸線Ｌ１方向に並設されている。

このように、小判型のケース１４，２４には、遊星ギア減速部側Ｐに矩形の開口部６０ａ，６１ａが設けられているので、ケース１４，２４において、遊星ギア減速部側Ｐを容易に切り詰めることができ、回転軸線Ｌ１と回転軸線Ｌ２との間隔を狭めて、ステッピングモータ部１１を遊星ギア減速部３１に近づけることができる。さらに、小判型のケース１４，２４には、遊星ギア減速部側Ｐに対向する側Ｒに矩形の開口部６０ｂ，６１ｂが設けられているので、ケース１４，２４において、遊星ギア減速部側Ｐに対向する側Ｒを容易に切り詰めることができ、ステッピングモータ部１１と遊星ギア減速部３１との並設方向におけるギヤドステッピングモータ１０の寸法を短くすることができる。従って、このような開口部６０ａ，６０ｂ，６１ａ，６１ｂをもったステッピングモータ部１１の採用によっても、ギヤドステッピングモータ１０の小型化が図られている。

さらに、筐体３０には、遊星ギア減速部側Ｐに対向する側Ｒの開口部６０ｂ，６１ｂに対応して矩形の切欠き部６３が設けられている。このような切欠き部６３の採用により、筐体３０において遊星ギア減速部側Ｐに対向する側Ｒを容易に切り詰めることができるので、ステッピングモータ部１１と遊星ギア減速部３１との並設方向における筐体３０の長さを短くすることができる。

このように、様々な工夫によって小型化されたギヤドステッピングモータ１０は、ステッピングモータ部１１と遊星ギア減速部３１との並設方向における全長は、１２．５ｍｍであり、幅は７ｍｍである。

本発明に係るギヤドステッピングモータを適用した携帯電話を示す斜視図である。 本発明に係るギヤドステッピングモータの一実施形態を示す斜視図である。 図２に示したギヤドステッピングモータの断面図である。 ギヤドステッピングモータに適用したギア列を示す平面図である。 本発明に係るギヤドステッピングモータの斜視図である。 ギヤドステッピングモータの平面図である。

符号の説明

１…カメラ付き携帯電話、１０…ギヤドステッピングモータ、１１…ステッピングモータ部、１４，２４…ケース、１６…回転軸、３０…筐体、３１…遊星ギア減速部、３２ａ…回転軸、５０…第１の平歯車、５１…第２の平歯車、５３…減速２段平歯車、６０ａ，６０ｂ，６１ａ，６１ｂ…開口部、６３…切欠き部、Ｌ１，Ｌ２…回転軸線、Ｐ…遊星ギア減速部側、Ｒ…遊星ギア減速部側に対向する側。

Claims (1)

1. 回転軸が所定角度でステップするステッピングモータ部と、
   前記ステッピングモータ部の前記回転軸の回転軸線に対して並設された回転軸線を有する遊星ギア減速部と、
   前記ステッピングモータ部の前記回転軸に設けられた第１の平歯車と前記遊星ギア減速部の回転軸に設けられた第２の平歯車とを連結する減速２段平歯車と、
   前記ステッピングモータ部と前記遊星ギア減速部とを並置して収容する筐体と、を備え、
   前記ステッピングモータ部のケースは小判型に形成され、前記ケースには、前記遊星ギア減速部側及びこれに対向する側に矩形の開口部が設けられ、前記ケースの外壁は、前記開口部間を架け渡すように円弧状に形成され、前記筐体には、前記遊星ギア減速部側に対向する側の前記開口部に対応して切欠き部が設けられていることを特徴とするギヤドステッピングモータ。

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