马达和驱动装置.pdf

本发明提供马达和驱动装置。能够通过螺线切削形成磁极部，从而与通过压力加工形成磁极部的情况相比，能够以低成本提供马达。

1.  一种马达，其包括：
筒状磁体，其外周沿圆周方向被分割磁化；
筒状磁轭，其具有面对所述磁体布置的内周；
线圈，其对所述磁轭进行励磁；
第一磁极部，其形成在所述磁轭的内周中并且沿所述磁体的轴向延伸，该第一磁极部被所述线圈励磁；以及
第二磁极部，其形成在所述磁轭的内周中并且沿所述磁体的轴向延伸，该第二磁极部被所述线圈励磁成与所述第一磁极部的磁极不同的磁极，
其中，所述第一磁极部和所述第二磁极部由薄壁部彼此连结，该薄壁部在所述磁轭的径向上的厚度比所述第一磁极部和所述第二磁极部在所述径向上的厚度小。

2.  根据权利要求1所述的马达，其特征在于，通过螺线切削在所述磁轭的内周中形成所述薄壁部，并且所述磁轭的内周的未通过螺线切削形成的部分包括所述第一磁极部和所述第二磁极部。

3.  一种马达，其包括：
筒状磁体，其外周具有被磁化部分；
筒状磁轭，其具有面对所述磁体布置的内周；
线圈，其对所述磁轭进行励磁；
第一磁极部，其形成在所述磁轭的内周中并且沿所述被磁化部分延伸，该第一磁极部被所述线圈励磁；以及
第二磁极部，其形成在所述磁轭的内周中并且沿所述被磁化部分延伸，该第二磁极部被所述线圈励磁成与所述第一磁极部的磁极不同的磁极，
其中，所述第一磁极部和所述第二磁极部由薄壁部彼此连结，该薄壁部在所述磁轭的径向上的厚度比所述第一磁极部和所述第二磁极部在所述径向上的厚度小。

4.  根据权利要求3所述的马达，其特征在于，以螺旋状磁化所述磁体的外周。

5.  根据权利要求4所述的马达，其特征在于，通过螺线切削在所述磁轭的内周中形成所述薄壁部，并且所述磁轭的内周的未通过螺线切削形成的部分包括所述第一磁极部和所述第二磁极部。

6.  根据权利要求5所述的马达，其特征在于，通过利用两种丝锥来形成所述薄壁部。

7.  一种驱动装置，其包括：
筒状磁体，其外周具有螺旋状被磁化部分；
第一筒状磁轭，其具有面对所述磁体布置的内周；
第二筒状磁轭，其具有面对所述磁体布置的内周；
第一线圈，其对所述第一筒状磁轭进行励磁；
第二线圈，其对所述第二筒状磁轭进行励磁；
引导部，其可使所述引导部沿与转动轴线平行的方向与所述磁体一体地移动；
引导轴，其以可沿与所述转动轴线平行的方向移动的方式支撑所述引导部；
第一磁极部，其形成在所述第一筒状磁轭的内周中并且沿所述被磁化部分延伸，该第一磁极部被所述第一线圈励磁；
第二磁极部，其形成在所述第一筒状磁轭的内周中并且沿所述被磁化部分延伸，该第二磁极部被所述第一线圈励磁成与所述第一磁极部的磁极不同的磁极；
第三磁极部，其形成在所述第二筒状磁轭的内周中并且沿所述被磁化部分延伸，该第三磁极部被所述第二线圈励磁；以及
第四磁极部，其形成在所述第二筒状磁轭的内周中并且沿所述被磁化部分延伸，该第四磁极部被所述第二线圈励磁成与所述第三磁极部的磁极不同的磁极；
其中，所述第一磁极部和所述第二磁极部由薄壁部彼此连结，该薄壁部在所述第一筒状磁轭的径向上的厚度比所述第一磁极部和所述第二磁极部在所述第一筒状磁轭的径向上的厚度小，并且
所述第三磁极部和所述第四磁极部由薄壁部彼此连结，该薄壁部在所述第二筒状磁轭的径向上的厚度比所述第三磁极部和所述第四磁极部在所述第二筒状磁轭的径向上的厚度小。

8.  根据权利要求7所述的驱动装置，其特征在于，通过开槽形成各所述薄壁部，使得所述薄壁部的纵向与所述引导轴的延伸方向一致。

马达和驱动装置
技术领域
本发明涉及一种两相永磁(PM)步进马达。
背景技术
日本特开平5-161333号公报公开了一种被构造成通过由线圈励磁的磁体和磁轭之间的相互作用而转动的步进马达。
日本特开2006-121829号公报公开了一种用在例如照相机中的透镜驱动装置。该透镜驱动装置被构造成通过利用螺旋状磁化磁体(magnetized magnet)和沿着该螺旋状磁化磁体延伸的磁轭之间的相互作用而驱动透镜平移运动。
关于日本特开平5-161333号公报中公开的步进马达，通过压力加工生产磁轭。具体地，用于生产磁轭的该压力加工工艺包括对平板进行打孔以形成平面形式的磁极齿，然后向上弯曲该磁极齿。
然而，如果为了在不改变马达的外径的情况下增加磁轭的面对磁体的面积而使磁极齿在磁轭的轴向上较长，则在打孔步骤中以平面形式形成的磁极齿将变得太长而不能适合于在平板内。为此，在弯曲步骤期间需要通过例如拉拔而使磁极齿伸长。
图10A和和图10B示出了通过压力加工生产的磁轭。具体地，图10A包括示出打孔步骤之后的磁轭的部分A-1和部分A-2，图10B包括示出弯曲步骤之后的磁轭的部分B-1和部分B-2。部分A-1中的磁极齿具有小于内径R的高度h。因此，类似地，部分B-2中的磁极齿具有小于内径R的高度h′。尽管可以通过进行拉拔步骤来增大高度h′，但是这将增加生产成本。另外，进行拉拔步骤不能显著地增加高度h′，因此，增加高度h′受到限制。
因此，利用压力加工技术，难以以低成本形成在轴向上较长的磁极齿。换句话说，通过压力加工形成这种磁极齿的问题是需要高的生产成本。
另外，由于由单一线圈励磁的两个磁轭被设置为分开的部件，因此，两个磁轭的磁极齿之间的位置关系可取决于组装精度而变化，这可能制约马达的稳定运转。
关于日本特开2006-121829号公报中公开的透镜驱动装置，磁极齿沿着磁体的被磁化部分螺旋状地延伸并且较长。由于这些磁极齿以预定角度延伸，因此，在打孔步骤中，相邻的磁极齿趋于彼此接触。
图11A和11B示出通过压力加工生产并且具有倾斜的磁极齿的磁轭。具体地，图11A包括示出打孔步骤之后的磁轭的部分A-1和部分A-2，图11B包括示出弯曲步骤之后的磁轭的部分B-1和部分B-2。参照部分A-1，由于相邻的磁极齿的顶端可取决于磁极齿的长度L和倾角θ而不期望地彼此接触，因此，设计自由度受到限制。另外，难以在适当地保持倾角θ的同时进行弯曲步骤。
由于这些原因，难以利用压力加工技术生产磁轭，此外，为了生产充分适用于具有稳定性能的马达的磁轭，需要高的生产成本。
另外，由于由单一线圈励磁的两个磁轭被设置为分开的部件，因此，两个磁轭的磁极齿之间的位置关系可取决于组装精度而变化，这可能制约马达的稳定运转。
发明内容
本发明提供具有稳定性能的低成本的马达和驱动装置。
根据本发明的一方面，一种马达包括：筒状磁体，其外周沿圆周方向被分割磁化；筒状磁轭，其具有面对磁体布置的内周；线圈，其对磁轭进行励磁；第一磁极部，其形成在磁轭的内周中并且沿磁体的轴向延伸，该第一磁极部被线圈励磁；以及第二磁极部，其形成在磁轭的内周中并且沿磁体的轴向延伸，该第二磁极部被线圈励磁成与第一磁极部的磁极不同的磁极。第一磁极部和第二磁极部由薄壁部彼此连结，该薄壁部在磁轭的径向上的厚度比第一磁极部和第二磁极在径向上的厚度小。
根据本发明的又一方面，一种马达包括：筒状磁体，其外周具有被磁化部分；筒状磁轭，其具有面对磁体布置的内周；线圈，其对磁轭进行励磁；第一磁极部，其形成在磁轭的内周中并且沿被磁化部分延伸，该第一磁极部被线圈励磁；以及第二磁极部，其形成在磁轭的内周中并且沿被磁化部分延伸，该第二磁极部被线圈励磁成与第一磁极部的磁极不同的磁极，其中，第一磁极部和第二磁极部由薄壁部彼此连结，该薄壁部在磁轭的径向上的厚度比第一磁极部和第二磁极部在径向上的厚度小。
根据本发明的另一方面，一种驱动装置包括：筒状磁体，其外周具有螺旋状被磁化部分；第一筒状磁轭，其具有面对磁体布置的内周；第二筒状磁轭，其具有面对磁体布置的内周；第一线圈，其对第一筒状磁轭进行励磁；第二线圈，其对第二筒状磁轭进行励磁；引导部，其可沿与转动轴线平行的方向与磁体一体地移动；引导轴，其以使引导部可沿与转动轴线平行的方向移动的方式支撑引导部；第一磁极部，其形成在第一筒状磁轭的内周中并且沿被磁化部分延伸，该第一磁极部被第一线圈励磁；第二磁极部，其形成在第一筒状磁轭的内周中并且沿被磁化部分延伸，该第二磁极部被第一线圈励磁成与第一磁极部的磁极不同的磁极；第三磁极部，其形成在第二筒状磁轭的内周中并且沿被磁化部分延伸，该第三磁极部被第二线圈励磁；第四磁极部，其形成在第二筒状磁轭的内周中并且沿被磁化部分延伸，该第四磁极部被第二线圈励磁成与第三磁极部的磁极不同的磁极。第一磁极部和第二磁极部由薄壁部彼此连结，该薄壁部在第一筒状磁轭的径向上的厚度比第一磁极部和第二磁极部在第一筒状磁轭的径向上的厚度小。第三磁极部和第四磁极部由薄壁部彼此连结，该薄壁部在第二筒状磁轭的径向上的厚度比第三磁极部和第四磁极部在第二筒状磁轭的径向上的厚度小。
通过下面参照附图对本发明的典型实施方式的说明，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1是沿着在根据本发明的第一典型实施方式的马达的轴向上延伸的线截取的该马达的剖视图。
图2是根据第一典型实施方式的马达的分解立体图。
图3是包括在根据第一典型实施方式的马达中的磁轭的展开图。
图4是沿着在根据第一典型实施方式的马达的径向上延伸的线截取的该马达的剖视图。
图5是沿着在根据本发明的第二典型实施方式的驱动装置的轴向上延伸的线截取的该驱动装置的剖视图。
图6是根据第二典型实施方式的驱动装置的分解立体图。
图7是包括在根据第二典型实施方式的驱动装置中的磁轭的展开图。
图8是沿着在根据第二典型实施方式的驱动装置的径向上延伸的线截取的该驱动装置的剖视图。
图9是包括在根据本发明的第三典型实施方式的驱动装置中的磁轭的展开图。
图10A和图10B示出通过压力加工生产的磁轭。
图11A和图11B示出通过压力加工生产并且具有倾斜的磁极齿的磁轭。
具体实施方式
第一典型实施方式
下面将参照附图说明本发明的第一典型实施方式。
马达的构造
图1是沿着在根据第一实施方式的马达的轴向上延伸的线截取的该马达的剖视图。图2是根据第一实施方式的马达的分解立体图。
参照图1和图2，马达包括筒状磁体101，沿圆周方向将该筒状磁体101的外周划分成多个被磁化部分。尽管在第一实施方式中磁体101具有8个磁极的被磁化部分，但是本发明的第一实施方式不限于该磁极数。
马达还包括筒状铁芯(core)102，该筒状铁芯102的外周被装配或附着到磁体101的内周面，从而被一体地固定到磁体101。
此外，马达包括轴103。铁芯102的内周与轴103的外周的一部分彼此装配或附着，从而被一体地彼此固定。轴103以该轴103的外周的一部分可相对于稍后说明的第一轴承113和第二轴承123滑动的方式被可转动地固定在适当的位置。轴103的两端从稍后说明的第一定子110和第二定子120轴向突出，使得当轴103转动时，由该转动产生的动力能够被传递到外部。
磁体101、芯102和轴103构成转子100。
附图标记111表示由软磁性材料构成的第一磁轭。第一磁轭111具有筒状部111a、凸缘部111b、螺纹状的薄壁部111d和在轴向上沿着筒状部111a的内周延伸的磁极部111c。当磁极部111c的径向厚度为t1并且薄壁部111d的径向厚度为t2时，满足以下条件：t1>t2。此外，薄壁部111d的径向厚度t2优选小于凸缘部111b的轴向厚度并且小于第一壳体112的径向厚度和轴向厚度。下面将说明薄壁部111d优选以这种方式形成的原因。
随着流过线圈的电流增加，磁场变强，使得磁饱和(fluxsaturation)首先发生在截面积比其它磁路的截面积小的区域中，在第一实施方式中，该区域是薄壁部111d。结果，磁通量泄漏到空气中。在根据第一实施方式的马达中，由于磁体101和通过薄壁部111d泄漏到空气中的磁通量之间的相互作用而获得马达的转动力。假设第一壳体112在径向上比薄壁部111d薄(第一壳体112的截面积小于薄壁部11d的截面积)，磁饱和不利地首先发生在第一壳体112处。考虑到磁饱和的损失量，这是效率低的。因此，薄壁部111d优选以上述方式形成。
稍后将给出关于磁极部111c的形状和薄壁部111d的形状的说明。
上述第一壳体112具有由软磁性材料构成的杯形形状。第一壳体112具有开口112a、弯曲部112b和孔112c。在开口112a处，第一壳体112被固定成在轴向上与第一磁轭111的凸缘部111b抵接，从而确定第一磁轭111和第一壳体112之间的在轴向上的位置关系。弯曲部112b的内周与第一磁轭111的筒状部111a的外周配合，从而确定第一磁轭111和第一壳体112之间的在径向上的位置关系。
此外，孔112c与稍后说明的第一轴承113的外周配合，从而确定第一壳体112和第一轴承113之间的在径向上的位置关系。另外，围绕孔112c的区域与第一轴承113的凸缘部抵接，从而确定第一壳体112和第一轴承113之间的在轴向上的位置关系。
作为第一实施方式的可选方案，开口112a的内周可以与第一磁轭111的凸缘部111b的外周配合，使得能够确定第一磁轭111和第一壳体112之间的在径向上的位置关系。作为第一实施方式的另一可选方案，第一磁轭111的筒状部111a的端部可被固定成在轴向上与第一壳体112的一部分抵接，使得能够确定第一磁轭111和第一壳体112之间的在轴向上的位置关系。
如上所述，上述第一轴承113被固定到第一壳体112并且被布置成可相对于轴103滑动。附图标记114表示由非导电性材料构成的第一绕线筒(bobbin)。附图标记115表示缠绕第一绕线筒114的第一线圈。
第一磁轭111、第一壳体112、第一轴承113、第一绕线筒114和第一线圈115构成第一定子110。
第二定子120由第二磁轭121、第二壳体122、第二轴承123、第二绕线筒124和第二线圈125构成。第二磁轭121、第二壳体122、第二轴承123、第二绕线筒124和第二线圈125与构成第一定子110的对应部件基本上相同，因此，将不再重复说明这些部件。
第二磁轭121具有分别与包括在第一磁轭111中的部件111a至111d对应的部件121a至121d。由于这些部件121a至121d的形状与部件111a至111d的形状相同，因此，将不再重复部件121a至121d的形状的说明。
第二壳体122具有分别与包括在第一壳体112中的部件112a至112c对应的部件122a至122c。由于这些部件122a至122c的形状与部件112a至112c的形状相同，因此，将不再重复部件122a至122c的形状的说明。
磁极齿的形状
图3是包括在根据第一实施方式的马达中的磁轭的展开图。具体地，图3示出在将第一磁轭111和第二磁轭121之间的位置关系保持在它们的实际结合状态时，从第一磁轭111和第二磁轭121的筒状部111a和121a的内侧观察的展开状态下的第一磁轭111和第二磁轭121的筒状部111a和121a。
首先，下面参照图3说明第一磁轭111。
磁极部111c包括第一磁极部111c(1)，该第一磁极部111c(1)具有沿圆周方向配置的三角形磁极齿。第一磁极部111c(1)沿磁体101的轴向延伸并且被第一线圈励磁成某一磁极。每个磁极齿具有由第一磁轭111的与第一磁轭111的邻近凸缘部111b的端面相反的端面限定的底边，并且每个磁极齿朝第一磁轭111的邻近凸缘部111b的端面延伸。以预定的相位间隔2P配置预定数量N的磁极齿。当用M表示磁体101的磁极数量时，可以如下表示数量N和相位间隔2P：
N＝M/2
2P＝2×360°/M。
在磁体101具有8个磁极的第一实施方式中，磁极齿的数量为4，磁极齿的相位间隔为90°。
磁极部111c还包括第二磁极部111c(2)，该第二磁极部111c(2)具有沿圆周方向配置的三角形磁极齿。第二磁极部111c(2)沿磁体101的轴向延伸并且被第二线圈励磁成某一磁极。每个磁极齿具有由第一磁轭111的邻近凸缘部111b的端面限定的底边，并且每个磁极齿朝向第一磁轭111的与第一磁轭111的邻近凸缘部111b的端面相反的端面延伸。磁极齿的数量和磁极齿的相位间隔与第一磁极部111c(1)中的磁极齿的数量和磁极齿的相位间隔相同。
在给定磁极部111c(1)和111c(2)预定的相位差的状态下，形成磁极部111c(1)和111c(2)。可以如下表示相位差P：
P＝360°/M。
在磁体101具有8个磁极的第一实施方式中，磁极部111c(1)和111c(2)之间的相位差为45°。
磁极齿优选被形成为：当用h1表示筒状部111a的轴向高度，用h2表示磁极部111c的轴向高度，用h3表示凸缘部111b的轴向高度时，满足以下关系：
h1>h2
h1-h2>h3。
薄壁部111d包括以相对于圆周方向的预定角度α1延伸并且具有预定宽度w1的第一薄壁部111d(1)。第一薄壁部111d(1)具有多条螺旋线(multiple thread screw)的形状，可以如下表示螺线数J：
J＝M/2。
在磁体101具有8个磁极的第一实施方式中，螺线数为4。
薄壁部111d还包括以相对于圆周方向的预定角度α2延伸并且具有预定宽度w2的第二薄壁部111d(2)。第二薄壁部111d(2)具有多条螺旋线的形状，螺线数等于第一薄壁部111d(1)的螺线数。
根据薄壁部111d(1)和111d(2)确定磁极部111c(1)和111c(2)的形状。
薄壁部111d(1)和111d(2)优选形成为预定角度α1和α2具有如下关系：
α1+α2＝180°
tanα1＝h1/P。
尽管在第一实施方式中薄壁部111d(1)和111d(2)形成为连续的图案，薄壁部111d(1)和111d(2)也可以被磁极部111c(1)和111c(2)相互分开，或者薄壁部111d(1)和111d(2)可以部分地在径向上贯通筒状部111a。
可以由多条螺线切削形成薄壁部111d(1)和111d(2)。
以下详细说明该形成过程的工序，首先制备具有J条螺线并且螺旋升角(lead angle)等于角度α1的丝锥(tap)1和具有J条螺线并且螺旋升角等于角度α2的丝锥2。然后，对于具有筒状部111a和凸缘部111b的第一磁轭111，通过利用丝锥1在筒状部111a的内周中形成第一薄壁部111d(1)。随后，使用丝锥2在筒状部111a的内周中形成第二薄壁部111d(2)。结果，可以获得具有根据第一实施方式的形状的第一磁轭。换句话说，通过利用两种丝锥形成薄壁部111d(1)和111d(2)。
在凸缘部111b为分开部件的情况下，可以在完成对筒状部111a进行的螺线切削加工之后，通过例如焊接将凸缘部111b安装到筒状部111a。作为可选方案，可以在完成对筒状部111a进行的螺线切削加工之后，通过例如切削筒状部111a的外周来形成凸缘部111b。
可通过改变每个丝锥的齿形状和螺旋升角自由更改磁极部111c和薄壁部111d的形状。例如，可自由更改磁极部111c的轴向高度h2。
利用用于形成第一磁轭111的上述工序中的任一步，可以将第一磁极部111c(1)和第二磁极部111c(2)连接到径向厚度小于第一磁极部111c(1)和第二磁极部111c(2)的径向厚度的薄壁部111d(1)和111d(2)。类似地，上述构造被应用到稍后说明的第二磁轭121中的第三磁极部和第四磁极部。
因为第二磁轭121的结构与第一磁轭111的结构相同，因此，将不再重复说明第二磁轭121的结构。具体地，第二磁轭121具有分别与包括在第一磁轭111中的部件111c(1)、111c(2)、111d(1)和111d(2)对应并且分别具有与包括在第一磁轭111中的部件111c(1)、111c(2)、111d(1)和111d(2)的形状相同的形状的部件121c(1)、121c(2)、121d(1)和121d(2)。第一磁轭111和第二磁轭121被结合成第一磁轭111的磁极部111c和第二磁轭121的磁极部121c具有预定的相位差P/2，其可以如下表示：
P/2＝360°/(2×M)。
在磁体101具有8个磁极的第一实施方式中，相位差P/2为22.5°。
动作
图4是沿着在根据第一典型实施方式的马达的径向上延伸的线截取的该马达的剖视图。
首先，下面说明第一定子110的动作。
当向第一线圈115施加电流时，产生以第一线圈115的导线为中心的磁场。响应于该磁场，在第一磁轭111的筒状部111a中、第一磁轭111的凸缘部111b中以及第一壳体112的内部产生磁通量，从而形成磁路。当增大电流以放大在第一磁轭111中和第一壳体112的内部产生的磁通量时，磁饱和发生在沿着在磁通量的方向上延伸的线截取的截面积小的区域中，导致磁通量泄漏到空气中。
在第一实施方式中，与磁极部111c的径向厚度、凸缘部111b的轴向厚度以及第一壳体112的径向厚度和轴向厚度相比，第一磁轭111的薄壁部111d的径向厚度较薄。因此，薄壁部111d是磁饱和最可能发生的位置，这意味着磁通量在第一磁极部111c(1)和第二磁极部111c(2)之间泄漏到空气中。
例如，参照图3和图4，当向第一线圈115施加足量的电流时，磁饱和发生在第一薄壁部111d(1)处，磁通量沿箭头A的方向泄漏，使得第一磁极部111c(1)将被励磁成N极，而第二磁极部111c(2)将被励磁成S极。在该情况下，由于泄漏的磁通量和由磁体101产生的磁场之间的相互作用而对转子100产生沿转动方向作用的力。转子100响应沿转动方向作用的力而转动预定角度。
因为第二定子120以相同的方式动作，因此，将不再重复对第二定子120的动作的说明。
如上所述，通过顺次切换施加到第一线圈115和第二线圈125的电流的方向，可以实现与日本特开平05-161333号公报中的两相PM步进马达的转动运动类似的转动运动。
如上所述，可以通过螺线切削有利地形成根据第一实施方式的马达的磁极部，从而与通过压力加工形成磁极部的情况相比，能够以低成本提供马达。
另外，与通过压力加工形成的磁极部的高度受到限制的现有技术的磁轭相比，可以通过改变丝锥的齿形状和螺旋升角自由更改根据第一实施方式的马达中的每个磁极部的形状。因此，能够容易地形成具有轴向长的磁极齿的磁轭，从而能够以低成本提供高转矩马达。
与由单一线圈励磁的一对磁极部设置为分开的部件的现有技术相比，根据第一实施方式的马达中的一对磁极部形成为一体。从而，能够精确地确定磁极齿之间的位置关系，并且能够使磁极部的抗变形性更强。结果，能够提供具有稳定性能的马达。
尽管第一实施方式说明了两相步进马达，但是第一实施方式不限于两相步进马达，第一实施方式也适用于两相以上的步进马达。
第二典型实施方式
驱动装置的构造
图5是沿着在根据本发明的第二典型实施方式的驱动装置的轴向上延伸的线截取的该驱动装置的剖视图。图6是根据第二典型实施方式的驱动装置的分解立体图。
参照图5和图6，驱动装置包括筒状磁体201，该筒状磁体201的外周被划分成螺旋状被磁化部分。这些被磁化部分包括N极被磁化部分201a和S极被磁化部分201b。尽管在第二实施方式中磁体201具有8个磁极的被磁化部分，但是本发明的第二实施方式不限于该磁极数。
驱动装置还包括作为引导部的筒状管202。该筒状管202的外周被装配或附着到磁体201的内周，以被一体地固定到磁体201。另一方面，筒状管202的内周可与稍后说明的引导轴231的外周配合。引导轴231以筒状管202可沿与转动轴线平行的方向移动的方式支撑筒状管202。
磁体201和筒状管202构成可动单元200。由引导轴231限制可动单元200在径向上的移动，并且还由转动止动器(未示出)限制可动单元200在转动方向上的运动。因此，仅在与转动轴线平行的方向上可移动地保持可动单元200。
附图标记211表示由软磁性材料构成的第一磁轭。第一磁轭211具有筒状部211a、凸缘部211b、沿着筒状部211a的内周延伸且面对被磁化部分201a和201b的磁极部211c、以及螺纹状的薄壁部211d。当磁极部211c的径向厚度为t1并且薄壁部211d的径向厚度为t2时，满足以下条件：t1>t2。薄壁部211d的径向厚度t2优选小于凸缘部211b的轴向厚度并且小于第一壳体212的径向厚度和轴向厚度。薄壁部211d优选以这种方式形成的原因与第一实施方式中所述的原因相同。
稍后将给出关于磁极部211c的形状和薄壁部211d的形状的说明。
上述第一壳体212具有杯形形状，并且由软磁性材料构成。第一壳体212具有开口212a和孔212b。
在开口212a处，第一壳体212被固定成沿轴向与第一磁轭211的凸缘部211b抵接，从而确定第一磁轭211和第一壳体212之间的在轴向上的位置关系。孔212b的内周与第一磁轭211的筒状部211a的外周配合，从而确定第一磁轭211和第一壳体212之间的在径向上的位置关系。
作为第二实施方式的可选方案，开口212a的内周可与第一磁轭211的凸缘部211b的外周配合，使得能够确定第一磁轭211和第一壳体212之间的在径向上的位置关系。作为第二实施方式的另一可选方案，第一磁轭211的筒状部211a的端部可被固定成沿轴向与第一壳体212的一部分抵接，使得能够确定第一磁轭211和第一壳体212之间的在轴向上的位置关系。
附图标记213表示由非导电性材料构成的第一绕线筒。附图标记214表示缠绕第一绕线筒213的第一线圈。
第一磁轭211、第一壳体212、第一绕线筒213和第一线圈214构成第一定子210。
第二定子220由第二磁轭221、第二壳体222、第二绕线筒223和第二线圈224构成。第二磁轭221、第二壳体222、第二绕线筒223和第二线圈224与构成第一定子210的对应部件基本上相同，因此，将不再重复说明这些部件。
第二磁轭221具有分别与包括在第一磁轭211中的部件211a至211d对应的部件221a至221d。由于这些部件221a至221d的形状与部件211a至211d的形状相同，因此，将不再重复对部件221a至221d的形状的说明。
第二壳体222具有分别与包括在第一壳体212中的部件212a至212b对应的部件222a至222b。由于这些部件222a至222b的形状与部件212a至212b的形状相同，因此，将不再重复对部件222a到222b的形状的说明。
磁极齿的形状
图7是包括在根据第二实施方式的驱动装置中的磁轭的展开图。具体地，图7示出在将第一磁轭211和第二磁轭221之间的位置关系保持为它们的实际结合状态时，从第一磁轭211和第二磁轭221的筒状部211a和221a的内侧观察的展开状态下的第一磁轭211和第二磁轭221的筒状部211a和221a。
首先，下面参照图7说明第一磁轭211。
磁极部211c包括第一磁极部211c(1)，该第一磁极部211c(1)具有沿圆周方向配置的三角形磁极齿。每个磁极齿具有由筒状部211a的邻近凸缘部211b的端面限定的底边，并且每个磁极齿以相对于圆周方向的预定角度α0沿磁体201的被磁化部分延伸。具体地，角度α0形成在各磁极齿的底边的中心线和沿圆周方向延伸的线之间。当用θ表示磁体201的被磁化部分相对于圆周方向的角度时，角度θ和角度α0优选具有以下关系：
α0＝θ。
第一磁极部211c(1)具有以预定相位间隔2P配置的预定数量N的磁极齿。当用M表示磁体201的磁极数量时，可以如下表示数量N和相位间隔2P：
N＝M/2
2P＝2×360°/M。
在磁体201具有8个磁极的第二实施方式中，磁极齿的数量为4，磁极齿的相位间隔为90°。
磁极部211c还包括第二磁极部211c(2)，该第二磁极部211c(2)具有沿圆周方向配置的三角形磁极齿。每个磁极齿具有由筒状部211a的与邻近凸缘部211b的端面相反的端面限定的底边，并且每个磁极齿以相对于圆周方向的预定角度α0沿磁体201的被磁化部分延伸。磁极齿的数量和磁极齿的相位间隔与第一磁极部211c(1)的磁极齿的数量和磁极齿的相位间隔相同。
在给定磁极部211c(1)和211c(2)预定的相位差的状态下，形成磁极部211c(1)和211c(2)。可以如下表示相位差P：
P＝360°/M。
在磁体201具有8个磁极的第二实施方式中，磁极部211c(1)和211c(2)之间的相位差为45°。
磁极齿优选被形成为当用h1表示筒状部211a的轴向高度，用h2表示磁极部211c的轴向高度，用h3表示凸缘部211b的轴向高度时，满足以下关系：
h1>h2
h1-h2>h3。
薄壁部211d包括以相对于圆周方向的预定角度α1延伸并且具有预定宽度w1的第一薄壁部211d(1)。第一薄壁部211d(1)具有多条螺旋线的形状，可以如下表示螺线数J：
J＝M/2。
在磁体201具有8个磁极的第二实施方式中，螺线数为4。
薄壁部211d还包括以相对于圆周方向的预定角度α2延伸并且具有预定宽度w2的第二薄壁部211d(2)。第二薄壁部211d(2)具有多条螺旋线的形状，螺线数等于第一薄壁部211d(1)的螺线数。
根据薄壁部211d(1)和211d(2)确定磁极部211c(1)和211c(2)的形状。
薄壁部211d(1)和211d(2)优选形成为预定角度α1和α2具有如下关系：
α1≤α0＝θ≤α2。
尽管在第二实施方式中薄壁部211d(1)和211d(2)形成为连续的图案，但是薄壁部211d(1)和211d(2)可被磁极部211c(1)和211c(2)相互分开，或者薄壁部211d(1)和211d(2)可在径向上部分地贯通筒状部211a。
薄壁部211d(1)和211d(2)可以由多条螺线切削形成。
具体地，该形成过程如下开始：首先制备具有J条螺线并且螺旋升角等于角度α1的丝锥1和具有J条螺线并且螺旋升角等于角度α2的丝锥2。然后，对于具有筒状部211a和凸缘部211b的第一磁轭211，通过利用丝锥1在筒状部211a的内周中形成第一薄壁部211d(1)。随后，使用丝锥2在筒状部211a的内周中形成第二薄壁部211d(2)。结果，可以获得具有根据第二实施方式的形状的第一磁轭211。在凸缘部211b为分开部件的情况下，可以在完成对筒状部211a进行的螺线切削加工之后，通过例如焊接将凸缘部211b安装到筒状部211a。作为可选方案，可以在完成对筒状部211a进行的螺线切削加工之后，通过例如切削筒状部211a的外周来形成凸缘部211b。
可通过改变每个丝锥的齿形状和螺旋升角自由更改磁极部211c和薄壁部211d的形状。例如，可以自由更改磁极部211c的轴向高度h2。
因为第二磁轭221的结构与第一磁轭211的结构相同，因此，将不再重复说明第二磁轭221的结构。具体地，第二磁轭221具有分别与包括在第一磁轭211中的部件211c(1)、211c(2)、211d(1)和211d(2)对应并且分别具有与包括在第一磁轭211中的部件211c(1)、211c(2)、211d(1)和211d(2)的形状相同的形状的部件221c(1)、221c(2)、221d(1)和221d(2)。
第一磁轭211和第二磁轭221被结合成第一磁轭211的磁极部211c和第二磁轭221的磁极部221c具有预定的相位差。在磁极部211c(1)和221c(1)在凸缘部211b和凸缘部221b彼此接触的平面处具有相位差P/2的情况下，可以如下表示相位差P/2：
P/2＝360°/(2×M)。
在磁体201具有8个磁极的第二实施方式中，相位差P/2为22.5°。
驱动装置的动作
图8是沿着在根据第二实施方式的驱动装置的径向上延伸的线截取的该驱动装置的剖视图。
首先，下面说明第一定子210的动作。
当向第一线圈214施加电流时，产生以第一线圈214的导线为中心的磁场。响应于该磁场，在第一磁轭211的筒状部211a中、第一磁轭211的凸缘部211b中以及第一壳体212的内部产生磁通量，从而形成磁路。当增大电流以放大在第一磁轭211中和第一壳体212的内部产生的磁通量时，磁饱和发生在沿着在磁通量的方向上延伸的线截取的截面积小的区域中，导致磁通量泄漏到空气中。
在第二实施方式中，与磁极部211c的径向厚度、凸缘部211b的轴向厚度以及第一壳体212的径向厚度和轴向厚度相比，第一磁轭211的薄壁部211d的径向厚度较薄。因此，薄壁部211d是磁饱和最可能发生的位置，这意味着磁通量在第一磁极部211c(1)和第二磁极部211c(2)之间泄漏到空气中。
例如，参照图7和图8，当向第一线圈214施加足量的电流时，磁饱和发生在第一薄壁部211d(1)处，磁通量沿箭头A的方向泄漏，使得第一磁极部211c(1)将被励磁成N极，而第二磁极部211c(2)将被励磁成S极。在该情况下，由于泄漏的磁通量和由磁体201产生的磁场之间的相互作用而对可动单元200产生沿转动方向和轴向作用的力。由于由转动止动器(未示出)限制可动单元200在转动方向上的运动，因此，可动单元200仅接收沿轴向作用的力，使得可动单元200沿轴向移位预定距离。因为第二定子220以相同的方式动作，因此，将不在重复对第二定子220的动作的说明。
通过顺次切换施加到第一线圈214和第二线圈224的电流的方向，可以实现与日本特开2006-121829号公报中公开的驱动装置中的平移运动类似的包括磁体201和筒状管202的可动单元200的平移运动。
如上述所，可以通过螺线切削有利地形成根据第二实施方式的驱动装置中的磁极部211c，从而能够提供低成本驱动装置。
关于现有技术中的螺旋状延伸的磁极齿，磁极齿趋于比磁轭的内径长。这使得难以通过压力加工来形成磁极齿，导致设计自由度少。
相反地，在根据第二实施方式的驱动装置中，可通过改变对应的丝锥的齿形状和螺旋升角自由地改变各磁极部的形状。因此，与现有技术相比，能够更容易地形成具有长磁极齿的磁轭，从而本发明的第二实施方式能够以低成本提供驱动装置。
与由单一线圈励磁的一对磁极部被设置为分开的部件的现有技术相比，根据第二实施方式的驱动装置中的一对磁极部形成为一体。从而，能够精确地确定磁极齿之间的位置关系，并且能够使磁极部的抗变形性更强。结果，能够提供具有稳定性能的驱动装置。
通过用第一实施方式中的磁体和磁轭替换第二实施方式中的磁体和磁轭，根据第二实施方式的驱动装置能够具有与第一实施方式中所述的马达类似的功能。
第三典型实施方式
根据本发明的第三典型实施方式的驱动装置的结构与根据第二典型实施方式的驱动装置的结构基本上相同，但是与第二典型实施方式的不同之处在于磁极齿的形状。因此，将不再重复说明驱动装置的已在第二实施方式中说明的类似构造。
图9是包括在根据第三实施方式的驱动装置中的磁轭的展开图。
第三实施方式中的磁极齿的形状与第二实施方式中的磁极齿的形状不同特别表现为角度α2满足如下关系：
α2＝90°。
优选地，角度α1、宽度w1和宽度w2具有如下关系：
α1＝θ
w1<w2。
因为第一薄壁部211d(1)的角度α1与磁体201的磁化角对应，因此，泄漏的磁通量A的方向与磁体201的磁化角正交并且对转动力和平移力的产生有显著的贡献。另一方面，泄漏的磁通量B的方向与磁体201的磁化角显著地不同并且对转动力和平移力的产生的贡献很小。在第三实施方式中，使第一薄壁部211d(1)的宽度w1小于第二薄壁部211d(2)的宽度w2，这意味着泄漏的磁通量A的百分比比泄漏的磁通量B的百分比大。换句话说，由于泄漏的磁通量A的方向具有较大的输出效率，因此，较大量的磁通量沿该方向流动。
在第三实施方式中，第二薄壁部211d(2)的纵向与引导轴的延伸方向一致，从而能够通过开槽(splining)代替螺线切削来形成第二薄壁部211d(2)。这能够允许较容易的加工处理，从而能够以低成本提供驱动装置。
关于现有技术中的螺旋状延伸的磁极齿，磁极齿趋于比磁轭的内径长。这使得难以通过压力加工来形成磁极齿，导致设计自由度少。相反地，在根据第三实施方式的驱动装置中，可通过改变丝锥的齿形状自由地改变各磁极部的形状。因此，能够容易地形成具有长磁极齿的磁轭，从而能够以低成本提供驱动装置。
与由单一线圈励磁的一对磁极部被设置为分开的部件的现有技术相比，根据第三实施方式的驱动装置中的一对磁极部形成为一体。从而，能够精确地确定磁极齿之间的位置关系，并且能够使磁极部的抗变形性更强。结果，能够提供具有稳定性能的驱动装置。
尽管第三实施方式说明了磁体可动的构造，但是，磁体被固定到引导轴并且以可动的方式设置磁轭的可选构造是允许的。即使在该情况下，也能够类似地实现由根据第三实施方式的驱动装置实现的优点。
虽然已参照典型实施方式说明了本发明，应当理解本发明不限于所公开的典型实施方式。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有变型及等同结构和功能。