JPH06303756A - ステップモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ステップモータの高分解能化、小型化、高精
度化を図る。 【構成】 リング状のマグネットの内周に配置され、マ
グネットの内周着磁部と相対する交互に噛み合った磁極
片を有する第１の界磁部と、マグネットの外周に配置さ
れ、マグネットの外周着磁部と相対する交互に噛み合っ
た磁極片を有する第２の界磁部と、を備え、マグネット
の内周着磁部には、Ｎ極、Ｓ極のうち、いずれか一方の
極が間欠的に着磁されており、一方、マグネットの外周
着磁部には、他方の極が間欠的に着磁されており、相対
する磁極片とマグネットの極との関係において、磁極片
の数が極数の２倍であるステップモータ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロータの外周側および
内周側の両方にステータが配置されたステップモータに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、薄型化を図るために、例えば特開
昭５８−２０７８５６号公報に示される如く、環状のマ
グネットの内周および外周の両方にステータを配置する
ステップモータが提案されている。

【０００３】この従来のステップモータを図５に基づい
て説明する。図に示す如く、磁極ピッチ９６でＮ極、Ｓ
極が周方向に交互に着磁された環状マグネット９０が内
側ヨーク９１と外側ヨーク９２とに挟まれて配置されて
いる。これらヨーク９１および９２は、それぞれ交互に
噛み合った磁極片９１１，９１２および９２１，９２２
を有している。また、各ヨーク９１，９２の磁極片の数
はそれぞれ相対するマグネット９０の極数と同じであ
る。各ヨーク９１，９２において、磁極片９１１と９１
２、および磁極片９２１と９２２は、それぞれ図に示す
如く異極に励磁されて、磁極ピッチ９３をもってＮ極、
Ｓ極が周方向に交互に現れる磁界が形成される。

【０００４】上記構成により、各磁極片の励磁を切り換
えマグネット９０に作用する磁束を変化させると、マグ
ネット９０を有する図示しないロータが回転する。例え
ば、外側ヨーク９２の磁極片９２１，９２２の励磁状態
を、図１（ａ）に示す状態（９２１：Ｎ極、９２２：Ｓ
極）から図１（ｂ）に示す状態（９２１：Ｓ極、９２
２：Ｎ極）へと切り換えると、ステップ角９４だけマグ
ネット９０が矢印９５の方向へ移動する。尚、ステップ
角９４は磁極ピッチ９３の１／２である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、ステップモータ
の高分解能化、小型化、高精度化が要求されている。高
分解能化、小型化はマグネットの着磁ピッチの短縮によ
り達成される。また、高精度化はマグネットに充分な磁
力を持たせることにより達成される。

【０００６】しかしながら、上記従来のものは、これら
を充分に達成することができない。すなわち、上記従来
のステップモータに適用されるマグネットは、一般に図
６に示す如く、磁石材料９０’の外周側に複数の着磁コ
イル９７を配置し、内周側に磁路を形成する磁性部材９
８を配置し、隣合う着磁コイル間で磁束が反対になるよ
う該着磁コイル９７を励磁することによって着磁され
る。そして、磁極ピッチの短縮は、各着磁コイル９７間
の間隔を短縮することによって達成される。しかしなが
ら、各着磁コイル９７間の間隔を短縮するためには着磁
コイル９７の体格を小型化する必要があり、小型化のた
めにはコイルの巻数を減少させなければならない。従っ
て、着磁ピッチの短縮に伴って着磁コイル９７の励磁力
は低減し、その結果、着磁されたマグネットの磁力は不
充分となり精度が悪化してしまう。

【０００７】逆に、着磁されたマグネットに充分な磁力
を持たせるためには着磁コイルの巻数を多くする必要が
あり、各着磁コイル間の間隔が大きくなり、マグネット
が大型化してしまう。

【０００８】そこで、本発明は、着磁ピッチを良好に短
縮し得るマグネットを適用し、もって高分解能化、小型
化、高精度化を達成することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、上述した従来技術の不具合が、内周および
外周それぞれに、所定のピッチでＮ極、Ｓ極を周方向に
交互に着磁したマグネットを適用した点に起因している
ことに着目し、以下の技術的手段を提供するものであ
る。

【００１０】すなわち、本発明は、リング状で、その内
周および外周に着磁されているマグネットを有するロー
タと、内側ボビンに巻装された内側コイルと、この内側
コイルの外周に設けられ、周方向に交互に噛み合うと共
に、前記マグネットの内周着磁部と相対する複数個の一
対の内側磁極片が形成された内側ヨークと、を有する内
側界磁部と、外側ボビンに巻装された外側コイルと、こ
の外側コイルの内周に設けられ、周方向に交互に噛み合
うと共に、前記マグネットの外周着磁部と相対する複数
個の一対の外側磁極片が形成された外側ヨークと、を有
する外側界磁部と、を備え、前記マグネットの内周着磁
部には、Ｎ極、Ｓ極のうち、いずれか一方の極が周方向
に間欠的に着磁されており、前記マグネットの外周着磁
部には、他方の極が周方向に間欠的に着磁されており、
前記マグネットの内周着磁部の極数と前記一対の内側磁
極片の数とが等しく、前記マグネットの外周着磁部の極
数と前記一対の外側磁極片の数とが等しいステップモー
タを提供する。

【００１１】

【作用および発明の効果】上記構成によると、リング状
マグネットの内外周に界磁部が配置されているため、軸
方向の寸法を小さくすることができる。

【００１２】また、各ヨークの交互に噛み合った一対の
磁極片の数とマグネットの内外周に着磁された極の数が
同数であるため、磁極片数は極数の２倍となる。ステッ
プ角はヨークの磁極片数に対応するため、従って、上記
本発明は、上述した従来技術の如く磁極片数と極数とが
同数のものに対して以下の効果を奏する。

【００１３】まず、両者のステップ角を同じにした場
合、マグネットの極数を１／２にすることができ、着磁
ピッチを２倍にすることができる。従って、マグネット
を着磁するためのスペースが２倍となり、その分だけ着
磁コイルの巻数が多く体格の大きい着磁コイルを適用す
ることができ、着磁後のマグネットの磁力の大きくして
高精度のステップモータを得ることができる。

【００１４】つぎに、両者の着磁ピッチを同じにした場
合、本発明のステップ角を１／２にすることができ、２
倍の分解能を有するステップモータを得ることができ
る。そして、両者のステップ角および着磁ピッチを同じ
にした場合、マグネットを小型化することができ、ステ
ップモータの体格を小型化することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明ステップモータの実施例を図１
から図４に基づいて説明する。図１は上記実施例の断面
図であり、図２は分解斜視図である。

【００１６】内側界磁部に対応する内側ステータ１０は
第１，第２の内側ヨーク１１，１２と、内側コイル１３
とを有する。第１，第２の内側ヨーク１１，１２は、そ
れぞれ外周側面に軸方向に突出する多数の櫛歯状の内側
磁極片１１１，１２１を有しており、これら磁極片１１
１，１２１は所定の間隔を介して交互に噛み合うよう配
置され、複数個の一対の内側磁極片を形成している。第
１の内側ヨークの内周には筒部１１２が形成されてい
る。この筒部１１２の端部には４個の突出部１１３が形
成されている。

【００１７】コイル１３は樹脂製の内側ボビン１３１に
巻装されている。ボビン１３１の軸方向一端には２個の
突出部１３２が形成されており、この突出部１３２の先
端にはターミナル１３３が一体成形されている。このタ
ーミナル１３３とコイル１３の端末とは電気的に接続さ
れており、このターミナル１３３を介して図示しない外
部の配線とコイル１３とが電気的に接続される。

【００１８】また、第２の内側ヨーク１２の内周部には
ボビン１３１の突出部１３２に対応する２個の切欠部１
２２が設けられている。外側界磁部に対応する外側ステ
ータ２０は第１，第２の外側ヨーク２１，２２と、外側
コイル２３とを有する。

【００１９】第１，第２の外側ヨーク２１，２２は、そ
れぞれ内周側面に軸方向に突出する多数の櫛歯状の外側
磁極片２１１，２２１を有しており、これら磁極片２１
１，２２１は所定の間隔を介して交互に噛み合うよう配
置され、複数個の一対の外側磁極片を形成している。第
１の外側ヨークの外周には筒部２１２が形成されてい
る。この筒部２１２の両端にはそれぞれ４個の突出部２
１３および２１４が形成されている。

【００２０】コイル２３は樹脂製の外側ボビン２３１に
巻装されている。ボビン２３１の軸方向一端には２個の
突出部２３２が形成されており、この突出部２３２の先
端にはターミナル２３３が一体成形されている。このタ
ーミナル２３３とコイル２３の端末とは電気的に接続さ
れており、このターミナル２３３を介して図示しない外
部の配線と環状コイル２３とが電気的に接続される。

【００２１】また、第２の外側ヨーク１２の外周部には
ボビン２３１の突出部２３２に対応する２個の切欠部２
２２が設けられている。ロータ３０は環状マグネット３
１と回転軸３２とを有する。環状マグネット３１は、円
板部３１１と、この円板部３１１の外周から軸方向に延
びる環部３１２とを有する。円板部３１１の中心には回
転軸３２が圧入されている。環部３１２は、内側ステー
タ１０と外側ステータ２０との間に形成される環状の空
間内に配置され、その内周が内側ステータ１０の磁極片
１１１，１２１に相対し、その外周が外側ステータ２０
の磁極片２１１，２２１に相対している。また、環部３
１２の内周は周方向に間欠的に一定のピッチ（例えば１
２°）でＳ極に着磁されており、この内周のＳ極に対応
して外周はＮ極に着磁されている。そして、内側ステー
タ１０の一対の磁極片１１１，１２１の数と環部３１２
内周のＳ極の数とは同数であり、外側ステータ２０の一
対の磁極片２１１，２２１の数と環部３１２内周のＮ極
の数とは同数である。

【００２２】この環部３１２は図３に示す如く、環部３
１２を径方向に貫通する磁路を含む閉磁路を形成するヨ
ーク８０に、着磁コイル８１を励磁することにより発生
する磁束を流して着磁される。

【００２３】円板状の上ケース４０の中心には回転軸３
２が貫通し、該回転軸３２を回転自在に支持する貫通孔
４１が開けられており、外周には、第１の外側ヨーク２
１の突出部２１４に対応して４個の段部４２が形成され
ている。

【００２４】円板状の下ケース５０の中心部には円筒状
の突出部５１が形成されており、この突出部５１の中心
には回転軸３２が挿入され、該回転軸３２を回転自在に
支持する挿入孔５１が開けられている。円板部分には、
突出部５１に沿って４個の貫通孔５３，２個の貫通孔５
４が開けられており、外周には４個の切欠部５５，２個
の切欠部５６が形成されている。貫通孔５３，５４は、
それぞれ、第１の内側ヨーク１１の突出部１１３，ボビ
ン１３１の突出部１３２に対応している。切欠部５５，
５６は、それぞれ、第１の外側ヨーク２１の突出部２１
３，ボビン２３１の突出部２３２に対応している。

【００２５】ワッシャ６０および７０は、ロータの軸方
向のがた防止および摺動性の向上を図るものであり、そ
れぞれロータ３０の円板部３１１の上面と上ケース４０
の内面との間、およびロータ３０の円板部３１１の下面
と下ケース５０の突出部５１の上面との間に配置されて
いる。

【００２６】上記構成のステップモータは第２の内側ヨ
ーク１２から順に下ケース５０上に積層して組付けられ
る。その際に、ボビン１３１の突出部１３２が内側ヨー
ク１２の切欠部１２２を介して下ケース５０の貫通孔５
４を貫通し、ボビン１３１および内側ヨーク１２が下ケ
ース５０に対して位置決めされる。そして、第１の内側
ヨーク１１の突出部１１３が下ケース５０の貫通孔５３
を貫通した後に、該突出部１１３を外径側に折り曲げ
て、第１の内側ヨーク１１を下ケースに対して固定す
る。従って、第２の内側ヨーク１２およびボビン１３１
が第１の内側ヨーク１１と下ケース５０とにより挟持固
定される。

【００２７】外側ステータ２０も、上記内側ステータ１
０と同様に組付けられる。また、上ケース４０は、第１
の外側ヨーク２１の突出部２１４が折り曲げられて段部
４１と係合することにより、第１の外側ヨーク２１に対
して固定される。

【００２８】次に、上記構成のステップモータの作動を
図４に基づいて説明する。図４（ａ）は外側ステータ２
０の磁極片２１１，２２１および内側ステータ１０の磁
極片１１１，１２１からの磁束とマグネットからの磁束
とが安定した磁束を形成し、ロータ３０が所定の位置で
安定している状態を示す。尚、本実施例の着磁ピッチは
磁極ピッチの２倍である。また、図４に示す如く、内側
ステータ１０の磁極片１１１および１２１と、外側ステ
ータ２０の磁極片２１１および２２１とは磁極ピッチ９
３′の１／２の角度だけずらせて配置されている。

【００２９】第４図（ａ）の状態から、外側ステータ２
０の環状コイルの通電方向を反転させ、図４（ｂ）に示
す如く、外側ステータ２０の磁極片２１１，２２１の極
を反転させると、同図に示す如くロータ３０を図面の右
方向に付勢する磁束が発生し、この付勢力によりマグネ
ットが第４図（ｃ）の位置まで移動して安定する。

【００３０】つづいて、この状態から内側ステータ１０
の磁極片の極を同様に反転させると図４（ｄ）に示す如
くロータ３０を図面の右方向に付勢する磁束が発生し、
この付勢力によりマグネットが第４図（ｅ）の位置まで
移動して安定する。

【００３１】このように、上記のステップを一周期とし
て繰り返すことにより、ロータが回転する。また、ステ
ップ角９４’は磁極ピッチ９３’の１／２であり、磁極
ピッチ９３’は着磁ピッチ９６’の１／２となる。

【００３２】上述した本実施例は、図５に示す従来技術
と比較すると、両者のステップ角を同じにした場合、本
実施例のマグネットの着磁ピッチは従来技術の着磁ピッ
チの２倍となる。従って、まず、マグネットを着磁する
着磁コイルの間隔を広くとることができ、着磁コイルの
巻数を多くすることができる。そのため、着磁後のマグ
ネットの磁力の大きい高精度のステップモータを得るこ
とができる。

【００３３】次に、両者の着磁ピッチを同じにした場
合、本実施例のステップ角は従来技術の１／２となり、
従来の２倍の分解能を有するステップモータを得ること
ができる。

【００３４】そして、両者のステップ角および着磁ピッ
チを同じにした場合、マグネットを小型化することがで
き、ステップモータの体格を小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明ステップモータの一実施例を示す断面図
である。

【図２】上記実施例を示す分解斜視図である。

【図３】上記実施例のマグネットの着磁方法の説明に供
する平面図である。

【図４】上記実施例の作動の説明に供する平面図であ
る。

【図５】従来のステップモータの説明に供する平面図で
ある。

【図６】上記従来のマグネットの着磁方法の説明に供す
る平面図である。

【符号の説明】

１０ 内側界磁部 １１，１２ 内側ヨーク １１１，１２１ 内側磁極片 １３ 内側コイル １３１ 内側ボビン ２０ 外側界磁部 ２１，２２ 外側ヨーク ２１１、２２１ 外側磁極片 ２３ 外側コイル ２３１ 外側ボビン ３０ ロータ ３１２ 環部（マグネット）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リング状で、その内周および外周に着磁
   されているマグネットを有するロータと、 内側ボビンに巻装された内側コイルと、この内側コイル
   の外周に設けられ、周方向に交互に噛み合うと共に、前
   記マグネットの内周着磁部と相対する複数個の一対の内
   側磁極片が形成された内側ヨークと、を有する内側界磁
   部と、 外側ボビンに巻装された外側コイルと、この外側コイル
   の内周に設けられ、周方向に交互に噛み合うと共に、前
   記マグネットの外周着磁部と相対する複数個の一対の外
   側磁極片が形成された外側ヨークと、を有する外側界磁
   部と、 を備え、前記マグネットの内周着磁部には、Ｎ極、Ｓ極
   のうち、いずれか一方の極が周方向に間欠的に着磁され
   ており、前記マグネットの外周着磁部には、他方の極が
   周方向に間欠的に着磁されており、 前記マグネットの内周着磁部の極数と前記一対の内側磁
   極片の数とが等しく、前記マグネットの外周着磁部の極
   数と前記一対の外側磁極片の数とが等しいステップモー
   タ。