JP2000092810A - ステッピングモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ステッピングモータの薄型化、ロータの回転応
答性の向上等を図る。 【解決手段】ロータを、回転軸の軸線に垂直な方向に広
がりをもつ両側の面に磁極が形成された平板状のディス
クロータ２０として形成し、ステータを、ディスクロー
タの周方向において、間隔をおいて配置された第１ステ
ータ群３０及び第２ステータ群４０により形成し、第１
及び第２ステータ群を、ディスクロータを挟むように配
置され、ディスクロータの両側の面に対してそれぞれ平
行でかつ回転軸の中心に向けて伸長すると共にディスク
ロータの周方向に等ピッチ間隔で形成された複数の極歯
３１ａ’，３１ｂ及び４１ａ’，４１ｂ’をそれぞれ有
する一対の第１平板状ヨーク３１ａ，３１ｂ及び第２平
板状ヨーク４１ａ，４１ｂとにより形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＰＭ（永久磁石）
を用いたステッピングモータに関し、特に、ロータとし
て円板状のディスクロータを用いたステッピングモータ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】家電製品の駆動部、自動車等の指示計器
類の駆動部等に用いられている従来のステッピングモー
タとしては、例えば、特開平９−１３１０４１号公報、
特開平９−１９１２６号公報等に開示されたものが存在
する。このステッピングモータは、図１２に示すよう
に、回転軸１に固定された永久磁石からなる円柱状のロ
ータ２と、このロータ２の外周面に形成された第１磁極
面２ａ及び第２磁極面２ｂに対して、所定間隔をおいて
それぞれ対向配置された環状の第１ステータ３及び第２
ステータ４と、をその基本構成として備えている。

【０００３】そして、この第１ステータ３及び第２ステ
ータ４は、断面が矩形形状をなす環状の第１ボビン３ａ
及び第２ボビン４ａ内にそれぞれ配置された第１ステー
タコイル３ｂ及び第２ステータコイル４ｂ、及び第１ボ
ビン３ａ及び第２ボビン４ａをそれぞれ囲むように配置
され断面が矩形形状をなす環状の第１ヨーク３ｃ及び第
２ヨーク４ｃにより形成されており、これら第１ヨーク
３ｃ及び第２ヨーク４ｃの内周面には、それぞれ回転軸
１の軸線Ｌ方向において伸長しかつ噛み合うように組み
合わせられた爪状の極歯３ｄ，４ｄが形成されている。

【０００４】すなわち、第１ステータ３の極歯３ｄが、
ロータ２の外周面に形成された第１磁極面２ａに対向
し、かつ、第２ステータ４の極歯４ｄが、ロータ２の外
周面に形成された第２磁極面２ｂに対向するように、第
１ステータ３と第２ステータ４とは、回転軸１の軸線Ｌ
方向において積層された構造になっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
ステッピングモータにおいては、第１ステータ３と第２
ステ−タ４とが、回転軸１の軸線Ｌ方向に積層された構
造になっているため、回転軸１方向における厚みが大き
くなり、奥行きが浅いような領域においてこのステッピ
ングモータを配置できないという問題があった。

【０００６】また、第１ステータ３と第２ステータ４と
が積層されているため、この両者の間で磁気のリークを
生じ易いという問題があった。

【０００７】また、ロータ２が、その外周面に第１磁極
面２ａ及び第２磁極面２ｂをもつように円柱形状に形成
されていることから、本質的に慣性モーメントの大きい
構造になり、その結果ロータ２そのものの回転応答性が
悪いという問題があった。

【０００８】さらに、第１ステータ３及び第２ステータ
４の第１ヨーク３ｃ及び第２ヨーク４ｃに形成される極
歯３ｄ，４ｄは、平板状の鉄板を打ち抜いて折り曲げる
ことにより形成されることから、極歯３ｄ同士あるいは
４ｄ同士の離隔寸法等にバラツキを生じ、ロータ２のス
テップ角を均一に設定できないという問題があった。

【０００９】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
成されたものであり、その目的とするところは、ステッ
ピングモータ全体としての小型化、特に厚み方向におけ
る薄型化が図れ、又、磁気のリークを低減でき、さら
に、ロータの回転応答性の向上、ロータの角度位置の高
精度化等を図れるステッピングモータを提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するべく鋭意検討した結果、以下の如き構成をなす
発明を見出すに至った。すなわち、本発明のステッピン
グモータは、回転軸に固着されかつ磁極をもつロータ
と、励磁コイル及びこの励磁コイルの磁界を導くヨーク
を有するステータとを備えて、上記ヨークの極歯に形成
される励磁極と上記ロータの磁極との磁気的吸引力及び
反発力により上記ロータを所定角度づつ回転させるステ
ッピングモータであって、上記ロータは、上記回転軸の
軸線に垂直な方向に広がりをもつ両側の面に磁極が形成
された平板状のディスクロータからなり、上記ステータ
は、上記ディスクロータの周方向において、間隔をおい
て配置された第１ステータ群及び第２ステータ群からな
り、上記第１ステータ群は、上記ディスクロータを挟む
ように配置され、上記ディスクロータの両側の面に対し
てそれぞれ平行でかつ上記回転軸の中心に向けて伸長す
ると共に上記ディスクロータの周方向に等ピッチ間隔で
形成された複数の極歯をそれぞれ有する一対の第１平板
状ヨークと、この一対の第１平板状ヨークに磁界を形成
する第１励磁コイルとを有し、上記第２ステータ群は、
上記ディスクロータを挟むように配置され、上記ディス
クロータの両側の面に対してそれぞれ平行でかつ上記回
転軸の中心に向けて伸長すると共に上記ディスクロータ
の周方向に等ピッチ間隔で形成された複数の極歯をそれ
ぞれ有する一対の第２平板状ヨークと、この一対の第２
平板状ヨークに磁界を形成する第２励磁コイルとを有す
る、構成を特徴としている。

【００１１】上記構成をなすステッピングモータにおい
ては、上記第１励磁コイル及び第２励磁コイルが、上記
一対の第１平板状ヨーク及び上記一対の第２平板状ヨー
クの間において、それぞれ複数個設けられた構成を採用
することができる。

【００１２】上記構成をなすステッピングモータにおい
ては、上記一対の第１平板状ヨーク及び上記一対の第２
平板状ヨークは、それぞれ上記ディスクロータを挟む極
歯の領域の離隔距離に比べて上記第１励磁コイル及び第
２励磁コイルを配置する領域の離隔距離が大きくなるよ
うに、形成された構成を採用することができる。

【００１３】上記構成をなすステッピングモータにおい
ては、上記ディスクロータが、粉末磁石及び樹脂材料を
用いて形成された構成を採用することができる。上記構
成をなすステッピングモータにおいては、上記極歯が、
略矩形形状に形成された構成を採用することができる。

【００１４】上記構成をなすステッピングモータにおい
ては、上記ディスクロータを所定回転角度位置にて停止
させるストッパを設けた構成を採用することができる。
上記構成をなすステッピングモータにおいては、上記デ
ィスクロータ及び上記ステータを囲繞する囲繞カバーを
有し、上記囲繞カバーは、上記ストッパを取り付ける領
域が少なくとも透明である、構成を採用することができ
る。

【００１５】上記構成をなすステッピングモータによれ
ば、一対の第１平板状ヨークに形成される複数の極歯
が、上記平板状のディスクロータの両側の面すなわち両
側の磁極面に対して、それぞれ平行に伸長するように形
成されていることから、この複数の極歯に形成される励
磁極と上記ディスクロータの磁極との間で、磁気的な吸
引力あるいは反発力が生成される。また、一対の第２平
板状ヨークに形成される複数の極歯が、上記平板状のデ
ィスクロータの両側の面すなわち両側の磁極面に対し
て、それぞれ平行に伸長するように形成されていること
から、この複数の極歯に生成される励磁極と上記ディス
クロータの磁極との間で、磁気的な吸引力あるいは反発
力が生成される。

【００１６】そして、第１励磁コイル及び第２励磁コイ
ルが、それぞれ所定のタイミングかつ所定の向きに通電
されることにより、第１ステータ群及び第２ステータ群
が、ディスクロータを所定角度回転させるように作用す
る。

【００１７】上記構成をなすステッピングモータにおい
て、上記第１励磁コイル及び第２励磁コイルが、上記一
対の第１平板状ヨーク及び一対の第２平板状ヨークの間
において、それぞれ複数個設けられた場合は、これら複
数個の第１励磁コイル及び第２励磁コイルは、それぞれ
一対の第１平板状ヨーク及び一対の第２平板状ヨークに
形成された極歯に対して、効率良く励磁極を生成するよ
うに作用する。

【００１８】上記構成をなすステッピングモータにおい
て、上記一対の第１平板状ヨーク及び一対の第２平板状
ヨークが、それぞれ上記ディスクロータを挟む極歯の領
域の離隔距離に比べて第１励磁コイル及び第２励磁コイ
ルを配置する領域の離隔距離が大きくなるように形成さ
れた場合は、この離隔距離が大きい分だけ第１励磁コイ
ル及び第２励磁コイルの巻き数を増やすことができ、一
方、ディスクロータを挟む極歯の部分においては所定の
間隔が保持されることから、これら第１励磁コイル及び
第２励磁コイルにより、効率良く励磁極が生成され、こ
の励磁極とされた極歯とディスクロータの磁極との間
で、磁気的な吸引力あるいは反発力が生成される。

【００１９】上記構成をなすステッピングモータにおい
て、上記ディスクロータが粉末磁石及び樹脂材料を用い
て形成された場合は、ディスクロータそのものが軽量で
あることから、その慣性モーメントが小さくなり、ディ
スクロータは応答性良く回転移動を行なうように作用す
る。

【００２０】上記構成をなすステッピングモータにおい
て、上記極歯が略矩形形状に形成された場合は、この略
矩形形状をなす極歯のうち、ディスクロータの磁極面と
対向する部分が励磁極として作用する。

【００２１】上記構成をなすステッピングモータにおい
て、上記ディスクロータを所定回転角度位置にて停止さ
せるストッパを設けた場合は、このストッパがディスク
ロータを所定の回転角度位置にて停止させるように作用
する。

【００２２】上記構成をなすステッピングモータにおい
て、上記ディスクロータ及びステータを囲繞する囲繞カ
バーを有し、上記囲繞カバーのうち、上記ストッパを取
り付ける部分が少なくとも透明である場合は、ディスク
ロータ及びステータを囲繞するように囲繞カバーを組み
付け、その後、所望の位置にストッパを挿入して取り付
ける際に、この透明な部分が、内部を視認するための窓
として作用する。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係るステッ
ピングモータの第１実施形態を示すものであり、（ａ）
は一部の部品（後述の上側囲繞カバー６２）を省略した
平面図、（ｂ）は縦断面図である。この実施形態に係る
ステッピングモータ１０は、図１に示すように、回転軸
１１に固着されかつこの回転軸の軸線に垂直な方向に広
がる両側面に磁極をもつ平板状のディスクロータ２０
と、ディスクロータ２０の周方向において、間隔をおい
て配置された第１ステータ群３０及び第２ステータ群４
０からなるステータと、をその基本構成として備えてい
る。

【００２４】上記ディスクロータ２０は、図２に示すよ
うに、その中心に円孔２０ａを有し、外輪郭が円形の平
板状に形成されており、その一方の面２０ｂ及び他方の
面２０ｃには、磁極であるＮ極とＳ極が周方向において
交互に（本実施形態では、片面に合計４８極）配列さ
れ、さらに、一方の面２０ｂに形成された磁極と他方の
面に形成された磁極とは、Ｎ極とＳ極とが対向するよう
に配列されている。このディスクロータ２０は、希土類
又はフェライト系等の磁石粉末を樹脂材料で円板状に成
形、すなわち、プラスチック成形したものであり、その
厚み方向に多極着磁されている。このように樹脂材料を
用いて形成した場合、その慣性モーメントを小さくする
ことができ、ディスクロータ２０そのものの回転応答性
を向上させることができる。

【００２５】そして、上記ディスクロータ２０は、図１
（ｂ）に示すように、鋼製の回転軸１１に圧入により固
着された小径部１２ａ及び大径部１２ｂの２段構成から
なるフランジ部材１２の小径部１２ａに、その円孔２０
ａを外嵌圧入することにより固定され、さらに、環状固
定部材１３をその円孔１３ａを介し小径部１２ａに外嵌
圧入して、この環状固定部材１３とフランジ部材１２の
大径部１２ｂとで挟持することにより、回転軸１１の軸
線Ｌ方向への移動を防止するように固定されている。

【００２６】ここで、上記フランジ部材１２及び環状固
定部材１３は、非磁性材料の例えばアルミニウム等の材
料により形成することで、その慣性モーメントを抑えつ
つ所定以上の固定強度を確保することができる。尚、こ
れら非磁性材料からなる環状固定部材１３及びフランジ
部材１２を成形型内に配置し、上記磁石粉末を用いて樹
脂材料によりディスクロータ２０を成形する際に、全体
を一体的にインサート成形することも可能であり、又、
回転軸に加わる負荷が比較的小さいような適用条件にお
いては、これら環状固定部材１３、フランジ部材１２、
及びディスクロータ２０の他に、回転軸１１をも含め
て、樹脂材料により一体的に形成することも可能であ
る。

【００２７】上記ステータは、ディスクロータ２０の周
方向に間隔をおいて、すなわち、角度で約１８０°離れ
た位置において、ディスクロータ２０を挟むように相対
向して配置された第１ステータ群３０及び第２ステータ
群４０により構成されている。

【００２８】上記第１ステータ群３０は、ディスクロー
タ２０の外周部領域を所定間隔をおいて挟むように配置
されて一対の第１平板状ヨーク３１を形成する上側平板
状ヨーク３１ａ及び下側平板状ヨーク３１ｂと、この上
側平板状ヨーク３１ａ及び下側平板状ヨーク３１ｂの間
において、鉄芯３２に巻回された第１励磁コイル３３
と、により構成されている。

【００２９】上記上側平板状ヨーク３１ａ及び下側平板
状ヨーク３１ｂは、パーマロイ、硅素鋼、鉄等の高透磁
性材料からなる板材にプレス成形等を施すことにより形
成したものであり、全体が略円弧状をなし、その内周縁
領域において、ディスクロータ２０の両側の面（磁極
面）２０ｂ，２０ｃに対してそれぞれ平行でかつ回転軸
１１の中心に向けて先細りに伸長するような略矩形形状
の複数の極歯３１ａ’，３１ｂ’をもつ櫛形状に形成さ
れている。

【００３０】上記極歯３１ａ’，３１ｂ’は、回転軸１
１の回転中心に対して、１８０°未満の中心角の範囲に
おいて、ディスクロータ２０の周方向に等ピッチ間隔で
形成されている。本実施形態では、ディスクロータ２０
の極数が４８個すなわち２４ピッチであることから、上
記ピッチ間隔を中心角１５°として、それぞれ１１個ず
つ形成されている。

【００３１】上記上側平板状ヨーク３１ａ及び下側平板
状ヨーク３１ｂの間には、スペーサ５０が配置されてお
り、組み付け状態で両者が所定の離隔距離にて保持され
るようになっている。このスペーサ５０は、非磁性材料
により形成されており、輪郭が略矩形形状をなし、その
中央部にディスクロータ２０の配置を許容する円孔５０
ａが設けられている。

【００３２】上記第１励磁コイル３３は、軟鉄からなる
鉄芯３２に外嵌固定された非磁性材料からなるボビン３
４を介して、鉄芯３２の周りに巻回されており、鉄芯３
２は、上側平板状ヨーク３１ａ及び下側平板状ヨーク３
１ｂに形成された取り付け孔Ｈに嵌入されることにより
固定されている。

【００３３】以上のように構成された第１ステータ群３
０は、磁極面２０ｂ，２０ｃとの間にそれぞれ所定間隔
をおいて、その極歯３１ａ’及び極歯３１ｂ’がディス
クロータ２０を挟むように配置され、通電された第１励
磁コイル３３の磁界が、鉄芯３２、上側平板状ヨーク３
１ａ、及び下側平板状ヨーク３１ｂに導かれて磁路を形
成し、その極歯３１ａ’及び極歯３１ｂ’に励磁極が生
成、例えば、極歯３１ａ’がＮ極のとき極歯３１ｂ’が
Ｓ極に、極歯３１ａ’がＳ極のとき極歯３１ｂ’がＮ極
に、形成されることになる。

【００３４】そして、上記の如く極歯３１ａ’，３１
ｂ’に生成される励磁極とディスクロータ２０の磁極面
２０ｂ，２０ｃに形成された磁極との間に磁気的吸引力
及び反発力が発生することになる。

【００３５】一方、上記第２ステータ群４０は、図１
（ａ）に示すように、回転軸１１の回転中心回りに中心
角で１８０°離れた位置から、さらに１ステップ角すな
わち１／４ピッチ（中心角θで３．７５°；θ＝（３６
０°／２４ピッチ）／４）だけずれた位置に、上記第１
ステータ群３０と対向するように配置されている。

【００３６】上記第２ステータ群４０は、前述の第１ス
テータ群３０と同様に、ディスクロータ２０の外周部領
域を所定間隔をおいて挟むように配置されて一対の第２
平板状ヨーク４１を形成する上側平板状ヨーク４１ａ及
び下側平板状ヨーク４１ｂと、この上側平板状ヨーク４
１ａ及び下側平板状ヨーク４１ｂの間において、鉄芯４
２に巻回された第２励磁コイル４３と、により構成され
ている。

【００３７】上記上側平板状ヨーク４１ａ及び下側平板
状ヨーク４１ｂは、パーマロイ、硅素鋼、鉄等の高透磁
性材料からなる板材にプレス成形等を施すことにより形
成したものであり、全体が略円弧状をなし、その内周縁
領域において、ディスクロータ２０の両側の面（磁極
面）２０ｂ，２０ｃに対してそれぞれ平行でかつ回転軸
１１の中心に向けて先細りに伸長するような略矩形形状
の複数の極歯４１ａ’，４１ｂ’をもつ櫛形状に形成さ
れている。

【００３８】上記極歯４１ａ’，４１ｂ’は、回転軸１
１の回転中心に対して、１８０°未満の中心角の範囲に
おいて、ディスクロータ２０の周方向に等ピッチ間隔で
形成されている。本実施形態では、ディスクロータ２０
の極数が４８個すなわち２４ピッチであることから、上
記ピッチ間隔を中心角１５°として、それぞれ１１個ず
つ形成されている。

【００３９】上記上側平板状ヨーク４１ａ及び下側平板
状ヨーク４１ｂの間には、前述のスペーサ５０が配置さ
れており、組み付け状態で両者が所定の離隔距離にて保
持されるようになっている。

【００４０】上記第２励磁コイル４３は、軟鉄からなる
鉄芯４２に外嵌固定された非磁性材料からなるボビン４
４を介して、鉄芯４２の周りに巻回されており、鉄芯４
２は、上側平板状ヨーク４１ａ及び下側平板状ヨーク４
１ｂに形成された取り付け孔Ｈに嵌入されることにより
固定されている。

【００４１】以上のように構成された第２ステータ群４
０は、磁極面２０ｂ，２０ｃとの間にそれぞれ所定間隔
をおいて、その極歯４１ａ’及び極歯４１ｂ’がディス
クロータ２０を挟むように配置され、通電された第２励
磁コイル４３の磁界が、鉄芯４２、上側平板状ヨーク４
１ａ、及び下側平板状ヨーク４１ｂに導かれて磁路を形
成し、その極歯４１ａ’及び極歯４１ｂ’に励磁極が生
成、例えば、極歯４１ａ’がＮ極のとき極歯４１ｂ’が
Ｓ極に、極歯４１ａ’がＳ極のとき極歯４１ｂ’がＮ極
に、形成されることになる。

【００４２】そして、上記の如く極歯４１ａ’，４１
ｂ’に生成される励磁極とディスクロータ２０の磁極面
２０ｂ，２０ｃに形成された磁極との間に磁気的吸引力
及び反発力が発生することなる。

【００４３】上記ディスクロータ２０、第１ステータ群
３０、及び第２ステータ群４０は、樹脂材料等により成
形された下側囲繞ケース６１及び上側囲繞ケース６２か
らなる囲繞ケ−ス６０内に収容されている。この下側囲
繞ケース６１及び上側囲繞ケース６２には、それぞれ軸
受部６１ａ，６２ａが設けられており、この軸受部６１
ａ，６２ａにより回転軸１１が回動自在に支持されてい
る。

【００４４】次に、本実施形態に係るステッピングモー
タ１０の動作について説明する。図３は、１相励磁によ
り、ディスクロータ２０を正転駆動させる場合に、励磁
コイル３３，４３に印加する駆動電圧波形を示すもので
ある。この駆動方法の場合、図４（ａ）に示すような初
期位置にあるディスクロータ２０は、第１ステータ群３
０の第１励磁コイル３３が励磁されることにより、極歯
３１ａ’及び３１ｂ’とディスクロータ２０の磁極面２
０ｂ及び２０ｃとの間に磁気的吸引力が生成されて、図
４（ｂ）に示すように１／８ピッチだけ回転する。

【００４５】続いて、第１励磁コイル３３の励磁が解か
れて、第２ステータ群４０の第２励磁コイル４３が励磁
されることにより、極歯４１ａ’及び４１ｂ’とディス
クロータ２０の磁極面２０ｂ及び２０ｃとの間に磁気的
吸引力が生成されて、図４（ｃ）に示すように、ディス
クロータ２０はさらに１／４ピッチだけ回転する。

【００４６】次に、第２励磁コイル４３の励磁が解かれ
て、第１ステータ群３０の第１励磁コイル３３が逆向き
に励磁されることにより、極歯３１ａ’及び３１ｂ’と
ディスクロータ２０の磁極面２０ｂ及び２０ｃとの間に
磁気的吸引力が生成されて、図４（ｄ）に示すように、
ディスクロータ２０はさらに１／４ピッチだけ回転す
る。

【００４７】続いて、第１励磁コイル３３の励磁が解か
れて、第２ステータ群４０の第２励磁コイル４３が逆向
きに励磁されることにより、極歯４１ａ’及び４１ｂ’
とディスクロータ２０の磁極面２０ｂ及び２０ｃとの間
に磁気的吸引力が生成されて、図４（ｅ）に示すよう
に、ディスクロータ２０はさらに１／４ピッチだけ回転
する。

【００４８】以上の駆動動作を所定のステップ量だけ連
続的に行なうことより、ディスクロータ２０は所定の角
度だけ正回転することになる。尚、１相励磁により、デ
ィスクロータ２０を逆転駆動させる場合に、図５に示す
ような波形の駆動電圧を励磁コイル３３，４３に印加し
て駆動させればよい。

【００４９】図６は、２相励磁により、ディスクロータ
２０を正転駆動させる場合に、励磁コイル３３，４３に
印加する駆動電圧波形を示すものである。この駆動方法
の場合、図７（ａ）に示すような初期位置にあるディス
クロータ２０は、第１ステータ群３０の第１励磁コイル
３３及び第２ステータ群４０の第２励磁コイル４３が共
に同じ方向に励磁されることにより、極歯３１ａ’，３
１ｂ’及び極歯４１ａ’，４１ｂ’とディスクロータ２
０の磁極面２０ｂ及び２０ｃとの間に磁気的吸引力が生
成されて、図７（ｂ）に示すように１／４ピッチだけ回
転する。

【００５０】続いて、第２ステータ群４０の第２励磁コ
イル４３が前述の方向に励磁された状態で、第１ステー
タ群３０の第１励磁コイル３３が逆向きに励磁されるこ
とにより、極歯３１ａ’及び３１ｂ’とディスクロータ
２０の磁極面２０ｂ及び２０ｃとの間に生成される磁気
的吸引力が特に作用して、図７（ｃ）に示すように、デ
ィスクロータ２０はさらに１／４ピッチだけ回転する。

【００５１】次に、第１ステータ群３０の第１励磁コイ
ル３３が前述の逆向き方向に励磁された状態で、第２ス
テータ群４０の第２励磁コイル４３が逆向きに励磁され
ることにより、極歯４１ａ’及び４１ｂ’とディスクロ
ータ２０の磁極面２０ｂ及び２０ｃとの間に生成される
磁気的吸引力が特に作用して、図７（ｄ）に示すよう
に、ディスクロータ２０はさらに１／４ピッチだけ回転
する。

【００５２】続いて、第２ステータ群４０の第２励磁コ
イル４３が前述の逆向き方向に励磁された状態で、第１
ステータ群３０の第１励磁コイル３３が元の向きに励磁
されることにより、極歯３１ａ’及び３１ｂ’とディス
クロータ２０の磁極面２０ｂ及び２０ｃとの間に生成さ
れる磁気的吸引力が特に作用して、図７（ｅ）に示すよ
うに、ディスクロータ２０はさらに１／４ピッチだけ回
転する。

【００５３】以上の駆動動作を所定のステップ量だけ連
続的に行なうことより、ディスクロータ２０は所定の角
度だけ正回転することになる。尚、２相励磁により、デ
ィスクロータ２０を逆転駆動させる場合に、図８に示す
ような波形の駆動電圧を励磁コイル３３，４３に印加し
て駆動させればよい。

【００５４】図９は、本発明に係るステッピングモータ
の第２実施形態を示すものであり、（ａ）は一部の部品
（後述の上側囲繞カバー１６２）を省略した平面図、
（ｂ）は縦断面図である。この実施形態に係るステッピ
ングモータ１００は、図９に示すように、回転軸１１０
に固着されかつこの回転軸の軸線に垂直な方向に広がる
両側面に磁極をもつ平板状のディスクロータ１２０と、
ディスクロータ１２０の周方向において、間隔をおいて
配置された第１ステータ群１３０及び第２ステータ群１
４０からなるステータと、をその基本構成として備えて
おり、ディスクロータ１２０を挟持固定する環状固定部
材１１３、囲繞カバー１６０の一方を構成する上側囲繞
カバー１６２、さらに追加されたストッパ１７０等が相
違する以外は、前述第１実施形態と同一であり、この同
一部分の説明については省略する。

【００５５】この実施形態のステッピングモータ１００
において、ディスクロータ１２０を回転軸１１０に対し
て挟持固定する環状固定部材１１３は、前述第１実施形
態のものに比べて、外径が小さい円板状に形成されてお
り、その外周面の一部には、径方向外側に向けて突出す
る突起１１３ａが、一体的に形成されている。

【００５６】また、囲繞カバー１６０の一方を構成する
上側囲繞カバー１６２は、内部を視認できるような全体
が透明な樹脂材料により形成されている。そして、その
上面の一部には、座ぐり部を有する円孔１６２ｂが形成
されており、この円孔１６２ｂに対して、ストッパ１７
０が嵌着されるようになっている。

【００５７】上記ストッパ１７０は、上側囲繞カバー１
６２の座ぐり部に当接するフランジ部１７０ａと、上側
囲繞カバー１６２の円孔１６２ｂに圧入される円柱状の
ストッパ部１７０ｂとにより形成されており、上側囲繞
カバー１６２に取り付けられた状態で、このストッパ部
１７０ｂの外周面が、環状固定部材１１３の突起１１３
ａの側面に当接し得るようになっている。

【００５８】上記のように、上側囲繞カバー１６２が透
明な材料により形成されていることから、ストッパ１７
０のストッパ部１７０ｂの先端が環状固定部材１１３の
突起１１３ａに衝突しないように、外部から確認して回
転軸１１０の角度位置を調節しつつ、上側囲繞カバー１
６２に対してストッパ１７０を取り付けることができ
る。尚、ストッパ１７０を取り付ける際に、そのストッ
パ部１７０ｂの先端と突起１１３ａとの位置関係を確認
できるのであれば、上側囲繞カバー１６２全体が透明で
ある必要はなく、少なくともストッパ１７０の取り付け
領域が透明であればよい。

【００５９】本実施形態に係るステッピングモータ１０
０の動作については、基本的には前述の第１実施形態と
同様であるが、ディスクロータ１２０が約３６０°回転
すると、再び突起１１３ａがストッパ部１７０ｂの外周
面に当接することから、それ以上の回転動作が行なわれ
ないようになっている。

【００６０】したがって、本実施形態に係るステッピン
グモータ１００の回転軸１１０の他端部１１０ａ側に所
望の情報を指示する指針等を取り付ければ、例えば、自
動車のスピードメータ、タコメータ、燃料計、水温計等
の指針を駆動する駆動源として用いることができる。

【００６１】図１０は、本発明に係るステッピングモー
タの第３実施形態を示すものであり、（ａ）は一部の部
品（後述の上側囲繞カバー２６２）を省略した平面図、
（ｂ）は縦断面図である。この実施形態に係るステッピ
ングモータ２００は、図１０に示すように、回転軸２１
０に固着されかつこの回転軸の軸線に垂直な方向に広が
る両側面に磁極をもつ平板状のディスクロータ２２０
と、ディスクロータ２２０の周方向において、間隔をお
いて配置された第１ステータ群２３０及び第２ステータ
群２４０からなるステータと、をその基本構成として備
えており、第１ステータ群２３０及び第２ステータ群２
４０を構成する一対の第１平板状ヨーク２３１ａ，２３
１ｂ及び一対の第２平板状ヨーク２４１ａ，２４１ｂの
形状、ディスクロータ２２０を挟持固定するフランジ部
材２１２、環状固定部材２１３の配置関係、囲繞カバー
２６０の一方を構成する下側囲繞カバー２６１、さらに
追加されたストッパ１７０等が相違する以外は、前述第
１及び第２実施形態と同一であり、この同一部分の説明
については省略する。

【００６２】本実施形態に係るステッピングモータ２０
０においては、前述第１実施形態と同様のフランジ部材
２１２と、前述第２実施形態と同様の環状固定部材２１
３とが、上下逆向きに取り付けられている。

【００６３】また、囲繞カバー２６０の一方を構成する
下側囲繞カバー２６１は、内部を視認できるような全体
が透明な樹脂材料により形成されている。そして、その
壁面の一部には、座ぐり部を有する円孔２６１ｂが形成
されており、この円孔２６１ｂに対して、前述第２実施
形態と同様のストッパ１７０が嵌着されるようになって
いる。

【００６４】上記のように、下側囲繞カバー２６１が透
明な材料により形成されていることから、ストッパ１７
０のストッパ部１７０ｂの先端が環状固定部材２１３の
突起２１３ａに衝突しないように、外部から確認して回
転軸２１０の角度位置を調節しつつ、下側囲繞カバー２
６１に対してストッパ１７０を取り付けることができ
る。尚、ストッパ１７０を取り付ける際に、そのストッ
パ部１７０ｂの先端と突起２１３ａとの位置関係を確認
できるのであれば、下側囲繞カバー２６１全体が透明で
ある必要はなく、少なくともストッパ１７０の取り付け
領域が透明であればよい。

【００６５】また、本実施形態に係るステッピングモー
タ２００においては、第１ステータ群２３０及び第２ス
テータ群２４０をそれぞれ構成する一対の第１平板状ヨ
ーク２３１及び一対の第２平板状ヨーク２４１、すなわ
ち、上側平板状ヨーク２３１ａ及び下側平板状ヨーク２
３１ｂと、上側平板状ヨーク２４１ａ及び下側平板状ヨ
ーク２４１ｂとは、それぞれディスクロータ２２０を挟
む極歯２３１ａ’，２３１ｂ’及び２４１ａ’，２４１
ｂ’の領域の離隔距離に比べて，第１励磁コイル２３３
（不図示）及び第２励磁コイル２４３を配置する領域の
離隔距離が大きくなるように、すなわち、基本的には平
板状であるが、極歯２３１ａ’，２３１ｂ’及び２４１
ａ’，２４１ｂ’の付け根領域において段差を生じるよ
うに形成されている。

【００６６】上記上側平板状ヨーク２３１ａ，２４１ａ
及び下側平板状ヨーク２３１ｂ，２４１ｂは、前述第１
及び第２実施形態と同様に、パーマロイ、硅素鋼、鉄等
の高透磁性材料からなる板材にプレス成形等を施すこと
により形成したものであり、全体が略円弧状をなし、そ
の内周縁領域において、ディスクロータ２２０の両側の
面（磁極面）２２０ｂ，２２０ｃに対してそれぞれ平行
でかつ回転軸２１０の中心に向けて先細りに伸長するよ
うな略矩形形状の複数の極歯２３１ａ’，２３１ｂ’及
び極歯２４１ａ’，２４１ｂ’をもつ櫛形状に、それぞ
れ形成されている。

【００６７】また、上記極歯２３１ａ’，２３１ｂ’及
び極歯２４１ａ’，２４１ｂ’は、回転軸２１０の回転
中心に対して、１８０°未満の中心角の範囲において、
ディスクロータ２２０の周方向に等ピッチ間隔で形成さ
れている。本実施形態でも、ディスクロータ２２０の極
数が４８個すなわち２４ピッチであることから、上記ピ
ッチ間隔を中心角１５°として、それぞれ１１個ずつ形
成されている。

【００６８】そして、上記のように形成された上側平板
状ヨーク２３１ａと下側平板状ヨーク２３１ｂとの間で
離隔距離が大きい部分に、又、上側平板状ヨーク２４１
ａと下側平板状ヨーク２４１ｂとの間で離隔距離が大き
い部分に、前述第１及び第２実施形態のものよりも背丈
の高い鉄芯２３２（不図示），２４２及び同様に背丈の
高いボビン２３４（不図示），２４４が配置され、これ
らボビン２３４，２４４の回りに、前述第１及び第２実
施形態のものよりも背丈が高くなるように巻回された第
１励磁コイル２３３（不図示）及び第２励磁コイル２４
３が配置されている。

【００６９】上記上側平板状ヨーク２３１ａ，２４１ａ
及び下側平板状ヨーク２３１ｂ，２４１ｂの間には、ス
ペーサ（不図示）が配置されて、組み付け状態で両者が
所定の離隔距離にて保持されるようになっているが、こ
のスペーサを採用する代わりに、ボビン２３４，２４４
にスペーサの役割をもたせることも可能である。

【００７０】以上のように構成された第１ステータ群２
３０及び第ステータ群２４０は、磁極面２２０ｂ，２２
０ｃとの間にそれぞれ所定間隔をおいて、その極歯２３
１ａ’，２３１ｂ及び極歯２４１ａ’，２４１ｂ’がデ
ィスクロータ２２０を挟むように配置され、通電された
第１励磁コイル２３３及び第２励磁コイル２４３の磁界
が、鉄芯２３２，２４２、上側平板状ヨーク２３１ａ，
２４１ａ及び下側平板状ヨーク２３１ｂ，２４１ｂに導
かれて磁路を形成し、その極歯２３１ａ’，２３１ｂ’
及び極歯２４１ａ’，２４１ｂ’に励磁極が生成、例え
ば、極歯２３１ａ’，２４１ａ’がＮ極のとき極歯２３
１ｂ’，２４１ｂ’がＳ極に、極歯２３１ａ’，２４１
ａ’がＳ極のとき極歯２３１ｂ’，２４１ｂ’がＮ極
に、形成されることになる。

【００７１】そして、上記の如く極歯２３１ａ’，２３
１ｂ’及び極歯２４１ａ’，２４１ｂ’に生成される励
磁極とディスクロータ２２０の磁極面２２０ｂ，２２０
ｃに形成された磁極との間に磁気的吸引力及び反発力が
発生することなる。

【００７２】本実施形態に係るステッピングモータ２０
０の動作については、基本的には前述の第１実施形態と
同様であるが、ディスクロータ２２０が約３６０°回転
すると、再び突起２１３ａがストッパ部１７０ｂの外周
面に当接することから、それ以上の回転動作が行なわれ
ないようになっている。

【００７３】したがって、前述第２実施形態と同様に、
ステッピングモータ２００の回転軸２１０の他端部２１
０ａ側に所望の情報を指示する指針等を取り付ければ、
例えば、自動車のスピードメータ、タコメータ、燃料
計、水温計等の指針を駆動する駆動源として用いること
ができる。

【００７４】また、第１ステータ群２３０及び第２ステ
ータ群２４０を構成する上側平板状ヨーク２３１ａ，２
４１ａ及び下側平板状ヨーク２３１ｂ，２４１ｂの離隔
距離が大きい分だけ第１励磁コイル２３３及び第２励磁
コイル２４３の巻き数を増やすことができ、一方、ディ
スクロータ２２０を挟む極歯２３１ａ’，２３１ｂ’及
び極歯２４１ａ’，２４１ｂ’の部分においては所定の
間隔が保持されることから、これら第１励磁コイル２３
３及び第２励磁コイル２４３により、効率良く励磁極が
生成され、この励磁極とされた極歯２３１ａ’，２３１
ｂ’及び極歯２４１ａ’，２４１ｂ’とディスクロータ
２２０の磁極面２２０ｂ，２２０ｃとの間で、効率良く
磁気的な吸引力あるいは反発力が生成されることにな
る。

【００７５】図１１は、本発明に係るステッピングモー
タの第４実施形態を示す平面図である。この実施形態に
係るステッピングモータ３００は、図１１に示すよう
に、回転軸３１０に固着されかつこの回転軸の軸線に垂
直な方向に広がる両側面に磁極をもつ平板状のディスク
ロータ３２０と、ディスクロータ３２０の周方向におい
て、間隔をおいて配置された第１ステータ群３３０及び
第２ステータ群３４０からなるステータと、をその基本
構成として備えており、前述第１ないし第３実施形態に
対して、上記第１ステータ群３３０及び第２ステータ群
３４０を構成する一対の第１平板状ヨーク３３１（上側
平板状ヨーク３３１ａ，下側平板状ヨーク３３１ｂ（不
図示））及び一対の第２平板状ヨーク３４１（上側平板
状ヨーク３４１ａ，下側平板状ヨーク３４１ｂ（不図
示））のそれぞれの間に配置される励磁コイルを複数個
設けた以外は、前述第１ないし第３実施形態と同一であ
り、この同一部分の説明については省略する。

【００７６】本実施形態に係るステッピングモータ３０
０においては、図１１に示すように、略円弧状をなす上
側平板状ヨーク３３１ａ，下側平板状ヨーク３３１ｂ及
び上側平板状ヨーク３４１ａ，下側平板状ヨーク３４１
ｂの間に、それぞれ２個の鉄芯３３２，３４２を配置
し、ボビン（不図示）を介してそれぞれに２個の第１励
磁コイル３３３及び第２励磁コイル３４３を配置したも
のである。

【００７７】本実施形態のステッピングモータ３００に
よれば、上記のように複数個の第１励磁コイル３３３及
び第２励磁コイル３４３が設けられていることから、極
歯極歯３３１ａ’，３３１ｂ’（不図示）及び極歯３４
１ａ’，３４１ｂ’（不図示）に対して、効率良く励磁
極を生成させることができる。

【００７８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のステッピン
グモータによれば、ロータを、回転軸の軸線に垂直な方
向に広がりをもつ両側の面に磁極が形成された平板状の
ディスクロータとして形成し、ステータを、上記ディス
クロータの周方向において、間隔をおいて配置された第
１ステータ群及び第２ステータ群により形成したことか
ら、第１ステータ群及び第２ステータ群を回転軸の軸線
方向に積層する従来のステッピングモータに比べて、回
転軸に軸線方向すなわち厚み方向における薄型化を達成
することができ、これにより、全体としての小型化を達
成せることができる。また、第１ステータ群と第２ステ
ータ群とが、ディスクロータを挟んで対向するように配
置されていることから、両者間での磁気のリークを低減
することができる。さらに、極歯がディスクロータの両
側の面に平行に伸長するように、折り曲げられることな
く形成されていることから、極歯同士のピッチ距離のバ
ラツキを防止でき、これにより、ディスクロータの回転
角度位置の高精度化を達成することができる

【００７９】上記構成をなすステッピングモータにおい
て、上記第１励磁コイル及び第２励磁コイルが、上記一
対の第１平板状ヨーク及び一対の第２平板状ヨークの間
において、それぞれ複数個設けられた場合は、それぞれ
一対の第１平板状ヨーク及び一対の第２平板状ヨークに
形成された極歯に対して、効率良く励磁極を生成させる
ことができる。

【００８０】上記構成をなすステッピングモータにおい
て、上記一対の第１平板状ヨーク及び一対の第２平板状
ヨークが、それぞれ上記ディスクロータを挟む極歯の領
域の離隔距離に比べて第１励磁コイル及び第２励磁コイ
ルを配置する領域の離隔距離が大きくなるように形成さ
れた場合は、この離隔距離が大きい分だけ第１励磁コイ
ル及び第２励磁コイルの巻き数を増やすことができ、一
方、ディスクロータを挟む極歯の部分においては所定の
間隔が保持されることから、これら第１励磁コイル及び
第２励磁コイルにより、効率良く励磁極を生成させるこ
とができると共に、この励磁極とされた極歯とディスク
ロータの磁極との間で、磁気的な吸引力あるいは反発力
を効率良く生成させることができる。

【００８１】上記構成をなすステッピングモータにおい
て、上記ディスクロータが粉末磁石及び樹脂材料を用い
て形成された場合は、ディスクロータそのものが軽量で
あることから、その慣性モーメントを小さくすることが
でき、ディスクロータそのものの回転応答性を向上させ
ることができる。

【００８２】上記構成をなすステッピングモータにおい
て、上記極歯が略矩形形状に形成された場合は、ディス
クロータの磁極面との間で、磁気的な吸引力あるいは反
発力を効率良く生成させることができる。

【００８３】上記構成をなすステッピングモータにおい
て、上記ディスクロータを所定回転角度位置にて停止さ
せるストッパを設けた場合は、このステッピングモータ
の回転軸に所望の情報を指示する指針等を取り付けるこ
とで、例えば、自動車のスピードメータ、タコメータ、
燃料計、水温計等の指針を駆動する駆動源として用いる
ことができる。

【００８４】上記構成をなすステッピングモータにおい
て、上記ディスクロータ及びステータを囲繞する囲繞カ
バーのうち、上記ストッパを取り付ける部分を少なくと
も透明とする場合は、ディスクロータ及びステータを囲
繞するように囲繞カバーを組み付け、その後、所望の位
置にストッパを挿入して取り付ける際に、この透明な部
分を通して内部を視認することができ、これにより、ス
トッパを容易に取り付けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るステッピングモータの第１の実施
形態を示すものであり、（ａ）はその平面図、（ｂ）は
その縦断面図である。

【図２】本発明に係るステッピングモータの一部を構成
するディスクロータを示す外観斜視図である。

【図３】本発明に係るステッピングモータを駆動する際
の駆動電圧波形を示す図である。

【図４】本発明に係るステッピングモータの駆動を模式
的に説明するためのものであり、（ａ）ないし（ｅ）は
それぞれの駆動位置における状態図である。

【図５】本発明に係るステッピングモータを駆動する際
の他の駆動電圧波形を示す図である。

【図６】本発明に係るステッピングモータを駆動する際
の他の駆動電圧波形を示す図である。

【図７】本発明に係るステッピングモータの駆動を模式
的に説明するためのものであり、（ａ）ないし（ｅ）は
それぞれの駆動位置における状態図である。

【図８】本発明に係るステッピングモータを駆動する際
の他の駆動電圧波形を示す図である。

【図９】本発明に係るステッピングモータの第２の実施
形態を示すものであり、（ａ）はその平面図、（ｂ）は
その縦断面図である。

【図１０】本発明に係るステッピングモータの第３の実
施形態を示すものであり、（ａ）はその平面図、（ｂ）
はその縦断面図である。

【図１１】本発明に係るステッピングモータの第４の実
施形態を示す平面図である。

【図１２】従来のステッピングモータを示す概略構成図
である。

【符号の説明】

１０ ステッピングモータ １１ 回転軸 １２ フランジ部材 １３ 環状固定部材 ２０ ディスクロータ ２０ｂ，２０ｃ 磁極面 ３０ 第１ステータ群 ３１ 一対の第１平板状ヨーク ３１ａ 上側平板状ヨーク ３１ａ’ 極歯 ３１ｂ 下側平板状ヨーク ３１ｂ’ 極歯 ３２ 鉄芯 ３３ 第１励磁コイル ４０ 第２ステータ群 ４１ 一対の第２平板状ヨーク ４１ａ 上側平板状ヨーク ４１ａ’ 極歯 ４１ｂ 下側平板状ヨーク ４１ｂ’ 極歯 ４２ 鉄芯 ４３ 第２励磁コイル １００ ステッピングモータ １１０ 回転軸 １１３ 環状固定部材 １１３ａ 突起 １２０ ディスクロータ １３０ 第１ステータ群 １４０ 第２ステータ群 １６１ 下側囲繞カバー １６２ 上側囲繞カバー １７０ ストッパ ２００ ステッピングモータ ２１０ 回転軸 ２２０ ディスクロータ ２３０ 第１ステータ群 ２３１ａ 上側平板状ヨーク ２３１ａ’ 極歯 ２３１ｂ 下側平板状ヨーク ２３１ｂ’ 極歯 ２３３ 第１励磁コイル ２４０ 第２ステータ群 ２４１ａ 上側平板状ヨーク ２４１ａ’ 極歯 ２４１ｂ 下側平板状ヨーク ２４１ｂ’ 極歯 ２４３ 第２励磁コイル ２６１ 下側囲繞カバー ２６２ 上側囲繞カバー ３００ ステッピングモータ ３１０ 回転軸 ３２０ ディスクロータ ３３０ 第１ステータ群 ３３３ 第１励磁コイル ３４０ 第２ステータ群 ３４３ 第２励磁コイル

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸に固着されかつ磁極をもつロータ
   と、励磁コイル及び前記励磁コイルの磁界を導くヨーク
   を有するステータとを備えて、前記ヨークの極歯に形成
   される励磁極と前記ロータの磁極との磁気的吸引力及び
   反発力により前記ロータを所定角度づつ回転させるステ
   ッピングモータであって、 前記ロータは、前記回転軸の軸線に垂直な方向に広がり
   をもつ両側の面に磁極が形成された平板状のディスクロ
   ータからなり、 前記ステータは、前記ディスクロータの周方向におい
   て、間隔をおいて配置された第１ステータ群及び第２ス
   テータ群からなり、 前記第１ステータ群は、前記ディスクロータを挟むよう
   に配置され、前記ディスクロータの両側の面に対してそ
   れぞれ平行でかつ前記回転軸の中心に向けて伸長すると
   共に前記ディスクロータの周方向に等ピッチ間隔で形成
   された複数の極歯をそれぞれ有する一対の第１平板状ヨ
   ークと、前記一対の第１平板状ヨークに磁界を形成する
   第１励磁コイルとを有し、 前記第２ステータ群は、前記ディスクロータを挟むよう
   に配置され、前記ディスクロータの両側の面に対してそ
   れぞれ平行でかつ前記回転軸の中心に向けて伸長すると
   共に前記ディスクロータの周方向に等ピッチ間隔で形成
   された複数の極歯をそれぞれ有する一対の第２平板状ヨ
   ークと、前記一対の第２平板状ヨークに磁界を形成する
   第２励磁コイルとを有する、ことを特徴とするステッピ
   ングモータ。
2. 【請求項２】 前記第１励磁コイル及び第２励磁コイル
   は、前記一対の第１平板状ヨーク及び前記一対の第２平
   板状ヨークの間において、それぞれ複数個設けられてい
   る、ことを特徴とする請求項１記載のステッピングモー
   タ。
3. 【請求項３】 前記一対の第１平板状ヨーク及び前記一
   対の第２平板状ヨークは、それぞれ前記ディスクロータ
   を挟む極歯の領域の離隔距離に比べて前記第１励磁コイ
   ル及び第２励磁コイルを配置する領域の離隔距離が大き
   くなるように、形成されている、ことを特徴とする請求
   項１又は２記載のステッピングモータ。
4. 【請求項４】 前記ディスクロータは、粉末磁石及び樹
   脂材料を用いて形成されている、ことを特徴とする請求
   項１ないし３いずれか１つに記載のステッピングモー
   タ。
5. 【請求項５】 前記極歯は、略矩形形状に形成されてい
   る、ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか１つに
   記載のステッピングモータ。
6. 【請求項６】 前記ディスクロータを所定回転角度位置
   にて停止させるストッパを有する、ことを特徴とする請
   求項１ないし４いずれか１つに記載のステッピングモー
   タ。
7. 【請求項７】 前記ディスクロータ及び前記ステータを
   囲繞する囲繞カバーを有し、前記囲繞カバーは、前記ス
   トッパを取り付ける領域が少なくとも透明である、こと
   を特徴とする請求項６記載のステッピングモータ。