JP2006280051A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 出力を高め小型化を実現することを可能とした駆動装置を提供する。
【解決手段】 ステッピングモータは、マグネットリング１、第１及び第２のコイル２、３、マグネットリング１の軸方向一方の端面から外周面に沿って配設された櫛歯形状の第１の外側磁極部８Ａ〜８Ｄを有する第１のステータ８、マグネットリング１の軸方向他方の端面から外周面に沿って配設された櫛歯形状の第２の外側磁極部９Ａ〜９Ｄを有する第２のステータ９、第１の外側磁極部８Ａ〜８Ｄと第２の外側磁極部９Ａ〜９Ｄに対向し、第１及び第２のコイル２、３により励磁される内側磁極部１０Ａが形成された回転軸１０を備える。第１の外側磁極部８Ａ〜８Ｄ及び第２の外側磁極部９Ａ〜９Ｄをスパイラル形状に形成し、第１の外側磁極部８Ａ〜８Ｄの先端部と第２の外側磁極部９Ａ〜９Ｄの先端部とが、マグネットリング１の軸方向において重複するように構成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、円筒形状のステッピングモータの改良に関する場合に適用される駆動装置に関する。

従来、回転軸を中心とする直径を小さくし且つ出力を高めたステッピングモータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載の従来例に係るステッピングモータについて図１３及び図１４に基づき説明する。

図１３は、従来例（特許文献１）に係るステッピングモータの構成を示す分解斜視図、図１４は、図１３に示すステッピングモータの組み立て完成状態の構成を示す断面図である。

図１３及び図１４において、ステッピングモータは、ロータ２０１、第１のコイル２０２、第２のコイル２０３、第１のステータ２０４、第２のステータ２０５、出力軸２０６、連結リング２０７を備えている。

ロータ２０１は、円筒形状に形成され、円周方向に４分割して異なる極に交互に着磁された永久磁石（マグネット）から構成されている。第１のコイル２０２及び第２のコイル２０３は、ロータ２０１の軸方向の両側に隣り合って配置されている。第１のステータ２０４は、軟磁性材料から形成され、第１のコイル２０２により励磁される。第２のステータ２０．５は、軟磁性材料から形成され、第２のコイル２０３により励磁される。

第１のステータ２０４は、ロータ２０１の外周面に隙間を空けて対向する第１の外側磁極部２０４Ａ、２０４Ｂと、ロータ２０１の内周面に隙間を空けて対向する第１の内側磁極部２０４Ｃ、２０４Ｄを備えている。第２のステータ２０５は、ロータ２０１の外周面に隙間を空けて対向する第２の外側磁極部２０５Ａ、２０５Ｂと、ロータ２０１の内周面に隙間を空けて対向する第２の内側磁極部２０５Ｃ、２０５Ｄを備えている。

出力軸２０６は、ロータ２０１が固着され、第１のステータ２０４の軸受部２０４Ｅと第２のステータ２０５の軸受部２０５Ｅに回転可能に保持されている。連結リング２０７は、非磁性材料から形成され、第１のステータ２０４と第２のステータ２０５とを所定の間隔で保持するものである。

上記構成において、第１のコイル２０２及び第２のコイル２０３への通電方向を切り換えることで、第１の外側磁極部２０４Ａ、２０４Ｂと第１の内側磁極部２０４Ｃ、２０４Ｄ、第２の外側磁極部２０５Ａ、２０５Ｂと第２の内側磁極部２０５Ｃ、２０５Ｄの極性を切り換える。これにより、ロータ２０１を回転させていくものである。

このステッピングモータは、第１のコイル２０２及び第２のコイル２０３に通電することで発生した磁束が外側磁極部から対向する内側磁極部へ、或いは、内側磁極部から対向する外側磁極部へと流れ、外側磁極部と内側磁極部の間に位置するロータ２０１を構成するマグネットに効率的に作用する。また、外側磁極部と内側磁極部との距離を円筒形状のマグネットの厚さ程度とすることができるため、外側磁極部と内側磁極部とで構成される磁気回路の抵抗を小さくすることができる。磁気回路の抵抗が小さいほど、少ない電流で多くの磁束を発生させることができ、出力の向上につながる。

また、上記ステッピングモータを更に改良したものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。該提案は、内側磁極部を円筒形状で構成し、その内側磁極部の内径部に挿入されている出力軸を軟磁性材料で構成すると共に、該出力軸を回転可能に保持する軸受を、内側磁極部と外側磁極部を備えたステータに取り付け、該軸受を非磁性材料で構成したものである。該提案によれば、出力軸も磁気回路として利用できるため、ステッピングモータの出力が上がる。
特開平０９−３３１６６６号公報 特開平１０−２２９６７０号公報

しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２に開示されているステッピングモータは、両者共に、ロータを構成するマグネットの内径とそれに対向する内側磁極部との間には所定の間隔が必要であり、該所定間隔を製造時に管理することはコストの上昇を招くことになる。また、ステータについては、円筒形状の内側磁極部と外側磁極部を形成することが必要であるが、内側磁極部と外側磁極部を一体的に構成することは部品製造上難しいという問題がある。また、内側磁極部と外側磁極部を別体で製造し、後で一体的に組み立てる場合は、部品点数が多くなり、コストの上昇を招くことになる。

更に、上記特許文献１記載のステッピングモータの場合、第１のステータの第１の外側磁極部と第２のステータの第２の外側磁極部が近接すると、互いにクロストークを生じ、回転精度及び回転出力が低下してしまう。そのため、第１の外側磁極部と第２の外側磁極部との間には、軸方向に隙間Ｔ１を設けている。

ロータを構成するマグネットの着磁極数をＮ極とすると、第１の外側磁極部と第２の外側磁極部は、ロータの外周面に１８０/ｎ度位相をずらして配置されている。しかも、第１の外側磁極部は、ロータの外周面に対し７２０/ｎ度ピッチで３６０/ｎ度以下の対向角でｎ/２個所に設けられ、第２の外側磁極部も、ロータの外周面に対し７２０/ｎ度ピッチで３６０/ｎ度以下の対向角でｎ/２個所に設けられている。そのため、もしも第１の外側磁極部と第２の外側磁極部の間に軸方向の隙間Ｔ１を設けない場合は、第１の外側磁極部と第２の外側磁極部とが接触してしまう。

また、第１の外側磁極部と第２の外側磁極部の間に隙間Ｔ１を設けることで、第１の外側磁極部がロータに対向する軸方向の長さは、ロータの軸方向の長さをＭＬとすると、（ＭＬ−Ｔ１）/２となってしまう。そのため、ロータを有効に利用しているとは言えず、特にステッピングモータの軸方向の寸法を小さくした場合、出力が低下してしまうという問題がある。

本発明の目的は、出力を高め小型化を実現することを可能とした駆動装置を提供することにある。

上述の目的を達成するために、本発明の駆動装置は、円筒形状を有し円周方向に異なる極が交互に着磁されたマグネットと、前記マグネットと同心で且つ前記マグネットの軸方向両側に各々配設された第１及び第２のコイルと、前記第１のコイルにより励磁され、前記マグネットの軸方向一方の端面から前記マグネットの外周面に沿って対向状態に配設された櫛歯形状の第１の外側磁極部と、前記第２のコイルにより励磁され、前記マグネットの軸方向他方の端面から前記マグネットの外周面に沿って対向状態に配設された櫛歯形状の第２の外側磁極部と、前記マグネットの内径部に固定され、前記第１の外側磁極部と前記第２の外側磁極部の少なくとも何れか一方に対向し、前記第１のコイルと前記第２のコイルの少なくとも何れか一方により励磁される内側磁極部が形成された回転軸とを備え、前記第１の外側磁極部及び前記第２の外側磁極部をスパイラル形状に形成したことを特徴とする。

上述の目的を達成するために、本発明の駆動装置は、円周方向に異なる極が交互に着磁された円筒形状のマグネットと、前記マグネットと同心で且つ前記マグネットの軸方向両側に各々配設された第１及び第２のコイルと、前記第１のコイルにより励磁され、前記マグネットの軸方向一方の端面から前記マグネットの外周面に沿って対向状態に配設された櫛歯形状の第１の外側磁極部と、前記第２のコイルにより励磁され、前記マグネットの軸方向他方の端面から前記マグネットの外周面に沿って対向状態に配設された櫛歯形状の第２の外側磁極部と、前記マグネットの内径部に固定され、前記第１の外側磁極部と前記第２の外側磁極部の少なくとも何れか一方に対向し、前記第１のコイルと前記第２のコイルの少なくとも何れか一方により励磁される内側磁極部が形成された回転軸とを備え、前記マグネットはスパイラル形状に着磁されていることを特徴とする。

本発明によれば、第１の外側磁極部及び第２の外側磁極部をマグネットの外周面に沿ってスパイラル形状に形成する、あるいはマグネットの外周面をスパイラル形状に着磁し、第１の外側磁極部と第２の外側磁極部との間のクロストークを防ぎつつ、マグネットの着磁部と第１の外側磁極部あるいは第２の外側磁極部の対向面積を大きくする構成にしているにより、マグネットの有効利用によるトルクアップが可能となる。

また、駆動装置の径は、マグネットの径に加えて、第１及び第２の外側磁極部をマグネットの外周面に対向させるだけの大きさがあればよいため、駆動装置の小型化を実現することが可能となる。

また、従来例のように内側磁極部と外側磁極部を一体的に構成する場合と比較し、製造が容易であり、コストの削減を図ることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るステッピングモータの構成を示す分解斜視図、図２は、図１に示すステッピングモータの組み立て完成状態の構成を示す断面図、図３は、図２に示すステッピングモータの矢視Ａ−Ａ線に沿う構成を示す断面図である。また、図４は、ステータの外側磁極部とマグネットリングの関係を示す展開平面図、図５乃至図８は、マグネットリングの回転動作を説明する展開平面図である。

図１乃至図８において、ステッピングモータは、マグネットリング１、第１のコイル２、第２のコイル３、第１のステータ８、第２のステータ９、回転軸１０、第１の軸受１２、第２の軸受１３、連結リング１４、第１のボビン１５、第２のボビン１６を備えている。

マグネットリング１は、ロータを構成するもので円筒形状に形成されており、その外周表面が円周方向に等間隔にｎ分割（本実施の形態ではｎ＝８（ｎは整数））され、Ｓ極、Ｎ極が交互に着磁された着磁部１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈを有している。着磁部１Ａ、１Ｃ、１Ｅ、１Ｇの外周面がＳ極であり、着磁部１Ｂ、１Ｄ、１Ｆ、１Ｈの外周面がＮ極である。マグネットリング１は、射出成形で形成されたプラスチックマグネットとして構成されており、簡単な形状であるために、小さく且つ薄く構成することが容易である。また、マグネットリング１は、圧入により組み立てを行っても割れは発生しない。

第１のコイル２は、円筒形状に形成されており、第１のボビン１５の円筒部に巻き付けられている。第１のコイル２は、組み立て時は、その中心部をマグネットリング１の中心部と一致させた状態で、第２のコイル３と共に軸方向においてマグネットリング１を挟む位置に配置される。また、第１のコイル２は、その外径がマグネットリング１の外径と略等しく形成されている。

第２のコイル３は、円筒形状に形成されており、第２のボビン１６の円筒部に巻き付けられている。第２のコイル３は、組み立て時は、その中心部をマグネットリング１の中心部と一致させた状態で、第１のコイル２と共に軸方向においてマグネットリング１を挟む位置に配置される。また、第２のコイル３は、その外径がマグネットリング１の外径と略等しく形成されている。

第１のステータ８は、軟磁性材料から形成されており、円筒形状の外筒部と、外側磁極部としての櫛歯形状部と、切り欠き部とから構成されている。第１のステータ８は、第１のコイル２により励磁される。第１のステータ８には、マグネットリング１の外周面に所定の隙間をもって対向し、マグネットリング１の一方の端面からマグネットリング１の外周面の外側に沿ってスパイラル（螺旋）形状に延びる櫛歯形状の第１の外側磁極部８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄが形成されている。

第１の外側磁極部８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄは、円筒形状の軟磁性材料の先端をスパイラル形状に切り欠くことで周方向に複数に分割され、それぞれが上記外筒部の端面から軸方向に延出した櫛歯形状に形成されている。第１の外側磁極部８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄは、機械的な角度で（７２０/ｎ）度毎の位相（即ち９０度）、電気的な角度で３６０度毎の位相で（ｎ/２）個（即ち４個）配置されている。

第２のステータ９は、軟磁性材料から形成されており、円筒形状の外筒部と、外側磁極部としての櫛歯形状部と、切り欠き部とから構成されている。第２のステータ９は、第２のコイル３により励磁される。第２のステータ９には、マグネットリング１の外周面に所定の隙間をもって対向し、マグネットリング１の他方の端面からマグネットリング１の外周面の外側に沿ってスパイラル形状に延びる櫛歯形状の第２の外側磁極部９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄが形成されている。

第２の外側磁極部９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄは、円筒形状の軟磁性材料の先端をスパイラル形状に切り欠くことで周方向に複数に分割され、それぞれが上記外筒部の端面から軸方向に延出した櫛歯形状に形成されている。第２の外側磁極部９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄは、機械的な角度で（７２０/ｎ）度毎の位相（即ち９０度）、電気的な角度で３６０度毎の位相で（ｎ/２）個（即ち４個）配置されている。

上記のように、第１のステータ８の第１の外側磁極部８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ及び第２のステータ９の第２の外側磁極部９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄは、両者共に、マグネットリング１の外周面に沿ったスパイラル形状に延出する櫛歯部と、切り欠き部とにより構成されている。本構成により、ステッピングモータの直径を最小限にしつつ、外側磁極部の形成が可能となる。つまり、もし外側磁極部をステータの半径方向に延びる凹凸で形成すると、その分、ステッピングモータの直径は大きくなってしまう。しかし、本実施の形態では、外側磁極部を軸方向に延出する櫛歯部と切り欠き部とにより構成しているので、ステッピングモータの直径を最小限に抑えることができる。

第１のステータ８の第１の外側磁極部８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄと、第２のステータ９の第２の外側磁極部９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄとは、同一形状を有し、互いの櫛歯形状部の先端が向かい合う向きで配置されている。更に、第１のステータ８の第１の外側磁極部８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄと、第２のステータ９の第２の外側磁極部９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄとは、スパイラル形状であることから櫛歯形状部の先端が円周方向に関して互いに離反するような向きに配置されている。

第１のステータ８の第１の外側磁極部８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄは、スパイラル形状であるため、マグネットリング１の軸方向に沿った位置に応じて、マグネットリング１の着磁部に対する位相関係は異なる。即ち、第１の外側磁極部８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄにおける先端側（歯部の先端側）と根元側（マグネットリング１の端面側の外周面に対向する側）では、マグネットリング１の着磁部に対する位相関係は異なる。

図４に示すように、マグネットリング１の着磁部の境界線に対してのスパイラル角度をθ１とすると、マグネットリング１の着磁部に対する第１の外側磁極部８Ａの平均的な位相位置はＡ１で示す位置にある。同様に、マグネットリング１の着磁部に対する第１の外側磁極部８Ｂ、８Ｃ、８Ｄの平均的な位相位置は、それぞれＡ２、Ａ３、Ａ４で示す位置となる。

同様に、第２のステータ９の第２の外側磁極部９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄは、スパイラル形状であるため、マグネットリング１の軸方向に沿った位置に応じて、マグネットリング１の着磁部に対する位相関係は異なる。即ち、第２の外側磁極部９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄにおける先端側（歯部の先端側）と根元側（マグネットリング１の端面側の外周面に対向する側）では、マグネットリング１の着磁部に対する位相関係は異なる。

図４に示すように、マグネットリング１の着磁部１Ａ〜１Ｈの境界線に対してのスパイラル角度をθ２とすると、マグネットリング１の着磁部に対する第２の外側磁極部９Ａの平均的な位相位置はＢ１で示す位置にある。同様に、マグネットリング１の着磁部に対する第２の外側磁極部９Ｂ、９Ｃ、９Ｄの平均的な位相位置は、それぞれＢ２、Ｂ３、Ｂ４で示す位置となる。

第１の外側磁極部８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄの平均的な位相位置Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４と、第２の外側磁極部９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄの平均的な位相位置Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４とは、マグネットリング１の着磁部の着磁位相に対し電気的な角度で９０度、機械的な角度で（１８０/ｎ）度（本実施の形態では２２．５度）位相がずれて配置されている。

図４に示すように、第１の外側磁極部８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄは、マグネットリング１の着磁部の境界線に対してθ１の角度で配置され、第２の外側磁極部９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄは、マグネットリング１の着磁部の境界線に対してθ２の角度で配置されている。即ち、スパイラル形状のため、第１の外側磁極部８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄの先端部と第２の外側磁極部９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄの先端部とが円周方向に関して離反する方向に構成されている。そのため、互いの櫛歯形状の磁極部の先端が軸と並行方向に向かい合う向きで、且つマグネットリング１の外周面に沿ってマグネットリング１の軸と平行方向の位置に関してＬだけ重複するように配置されていても、互いに接触はせずに離した状態に構成できる。

マグネットリング１の長さをＭＬで表し、本実施の形態と従来例（特許文献１記載の特開平０９−３３１６６６号公報）とを比較すると、次のようになる。従来例では、第１の外側磁極部と第２の外側磁極部との間のクロストークを防ぐための互いの間に軸と平行方向に隙間を設けなければならない。その隙間の長さをＴ１とすると、マグネットリングに対向する外側磁極部の長さは（ＭＬ−Ｔ１）/２である。

これに対し、本実施の形態では、第１の外側磁極部８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄの先端部と、第２の外側磁極部９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄの先端部を、マグネットリング１の軸と平行方向の位置に関して重複するように配置することができる。その重複した長さをＬとすると、マグネットリング１に対向する第１及び第２の外側磁極部の長さは（ＭＬ＋Ｌ）/２となる。

ステッピングモータの出力トルクは、外側磁極部がマグネットリングに対向する面積にほぼ比例する。また、本実施の形態では、第１の外側磁極部８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄと第２の外側磁極部９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄがスパイラル形状になっているため、発生する電磁力が全て回転軸１０の回転方向に向いていない。そのため、スパイラル角度をθとすると、ステッピングモータの回転力は発生する電磁力のＣＯＳθ倍となる。つまり、発生する電磁力が回転軸の回転方向に向いていないことにより、回転力は小さくなってしまう。

外側磁極部がマグネットリングに対向する面積が増えるによる回転力の増大すると、発生する電磁力が回転軸の回転方向に向いていないことにより、回転力は小さくなってしまうとを合わせて考えると、本実施の形態のステッピングモータは、従来例に対し、
（（ＭＬ＋Ｌ）/（ＭＬ−Ｔ１））×ＣＯＳθ
倍の出力になる。

例えば、外径寸法がφ６ｍｍ、軸方向寸法が９ｍｍ程度のステッピングモータでは、ＭＬが３ｍｍ、Ｌが０．５ｍｍ、Ｔ１が０．５ｍｍ、θ＝１０度であるから、これらを上記式に代入すると、
（（３＋０．５）/（３−０．５））×ＣＯＳ１０°
となり、その値は１．３７９となる。従って、本実施の形態のステッピングモータの出力トルクは、従来例に比較すると１．３７９倍の上昇が見込まれる。

また、上述したように、第１のステータ８と第２のステータ９は、円筒形状の軟磁性材料の先端をスパイラル形状に切り欠くことで周方向に複数に分割するという単純なカップ形状に構成するため、製造及び組み立てが容易である。

回転軸１０は、軟磁性材料から形成されており、マグネットリング１の内径部に固定されている。回転軸１０には、マグネットリング１に対向している第１のステータ８の第１の外側磁極部８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄと対向した軸方向の範囲で、マグネットリング１を挟む位置に外径寸法Ｄ１を有する内側磁極部１０Ａが形成されている。上述したように、第２のステータ９の第２の外側磁極部９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄは、第１のステータ８の第１の外側磁極部８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄと、マグネットリング１の軸方向において重複するように配置されている。そのため、回転軸１０の内側磁極部１０Ａは、第２の外側磁極部９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄとも対向していることになる。

回転軸１０は、一部１０Ｃが第１のコイル２の内径部に挿入されている。回転軸１０の内側磁極部１０Ａは、第１のステータ８の第１の外側磁極部８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄに対向する角度範囲の部分が、第１のコイル２により、第１のステータ８の第１の外側磁極部８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄとは反対の極に励磁される。回転軸１０の内側磁極部１０Ａの軸に直交する方向の断面形状は、図３に示すように円形形状である。

回転軸１０は、一部１０Ｄが第２のコイル３の内径部に挿入されている。回転軸１０の内側磁極部１０Ａは、第２のステータ９の第２の外側磁極部９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄに対向する角度範囲の部分が、第２のコイル３により、第２のステータ９の第２の外側磁極部９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄとは反対の極に励磁される。回転軸１０は、マグネットリング１を内側磁極部１０Ａにて固着している。

上記のように、回転軸１０の内側磁極部１０Ａによりマグネットリング１の内径を埋めているので、マグネットリング１の機械的強度を増大させることができる。また、回転軸１０の内側磁極部１０Ａは、バックメタルとして働き、磁気回路のパーミアンス係数は高く設定されることになり、高温下の環境で使用した場合でも減磁による磁気的劣化も少なくなる。

第１の軸受１２は、非磁性材料から形成されており、第１のステータ８に固定され、回転軸１０の細軸部１０Ｅを回転可能に保持している。

第２の軸受１３は、非磁性材料から形成されており、第２のステータ９に固定され、回転軸１０の細軸部１０Ｆを回転可能に保持している。

第１の軸受１２及び第２の軸受１３は、共に非磁性材料から形成されているので、第１のステータ８と回転軸１０との間に発生する磁力による吸着及び第２のステータ９と回転軸１０との間に発生する磁力による吸着を防止し、回転特性及び耐久性を高めることができる。

尚、第１の軸受１２、第２の軸受１３は、軟磁性材料から形成しても構わない。この場合は、磁気回路の磁気抵抗が小さくなるので発生するトルク自体は大きくなる。勿論、第１の軸受１２と回転軸１０との間或いは第２の軸受１３と回転軸１０との間では、吸着力が発生し、摩擦力によるトルク損失が生じたり、摺動面の耐久性を損なったりする可能性はある。

その対策としては、第１の軸受１２、回転軸１０、第２の軸受１３の表面に、潤滑材の塗布、潤滑塗装（フッ素系潤滑塗装・グラファイト系潤滑塗装・二流化モリブデン系潤滑塗装）、潤滑メッキ（例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）粒子を含有した無電解ニッケルメッキやテフロン（登録商標）潤滑無電解ニッケルメッキ等）等を施す。これにより、摺動面の摩擦によるトルク損失を抑制したり、摺動面の耐久性を損なうことを防止したりすることができ、出力トルクの大きいステッピングモータとすることができる。

第１のステータ８の外筒部と回転軸１０の間で且つ第１の軸受１２を介したこれらの連結部近傍に、第１のコイル２を配置し、第１のステータ８の第１の外側磁極８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄと回転軸１０の内側磁極１０Ａとの間に、マグネットリング１の一端側を挟む。また、第２のステータ９の外筒部と回転軸１０の間で且つ第２の軸受１３を介したこれらの連結部近傍に、第２のコイル３を配置し、第２のステータ９の第２の外側磁極９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄと回転軸１０の内側磁極１０Ａとの間に、マグネットリング１の他端側を挟む。

つまり、次のような構造になっている。第１のステータ８の第１の外側磁極８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄと、第２のステータ９の第２の外側磁極９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄが、マグネットリング１の外周面と対向している。また、回転軸１０の内側磁極１０Ａがマグネットリング１の内周面に位置し、第１のステータ８の第１の外側磁極部８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄと、回転軸１０の内側磁極部１０Ａが対向している。同様に、第２のステータ９の第２の外側磁極部９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄと、回転軸１０の内側磁極部１０Ａが対向している。

連結リング１４は、円筒形状に形成されており、その内側には溝１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、１４Ｅ、１４Ｆ、１４Ｇ、１４Ｈが形成されている。また、連結リング１４は、非磁性材料から形成されており、第１のステータ８と第２のステータ９との間の磁気回路を分断でき、互いの磁極の影響が出にくい構成となっている。

溝１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅ、１４Ｇは、互いに位相が３６０／ｎ度、即ち９０度ずれており、溝１４Ｂ、１４Ｄ、１４Ｆ、１４Ｈは、互いに位相が３６０／ｎ度、即ち９０度ずれている。溝１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅ、１４Ｇには、第１のステータ８の第１の外側磁極８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄが嵌合されると共に接着剤等で固定される。溝１４Ｂ、１４Ｄ、１４Ｆ、１４Ｈには、第２のステータ９の第２の外側磁極９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄが嵌合されると共に接着剤等で固定される。

溝１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅ、１４Ｇと、溝１４Ｂ、１４Ｄ、１４Ｆ、１４Ｈとは、マグネットリング１の着磁部の着磁位相に対し電気的な角度で９０度、機械的な角度で（１８０/ｎ）度（本実施の形態では２２．５度）位相がずれている。これにより、上述したように、第１のステータ８の櫛歯形状の第１の外側磁極部８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄと、第２のステータ９の櫛歯形状の第２の外側磁極部９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄとは、マグネットリング１の着磁部の着磁位相に対し電気的な角度で９０度、機械的な角度で（１８０/ｎ）度（本実施の形態では２２．５度）位相がずれて配置され保持される。

上記のようにして、連結リング１４に第１のステータ８と第２のステータ９を固定することで、これら第１のステータ８と第２のステータ９を所望の位置及び位相で配置することができる。

上述したように、本実施の形態では、マグネットリング１の内径部は回転軸１０の内側磁極部１０Ａにより埋められているので、従来例（特許文献１、特許文献２）と比較し、マグネットリング１の機械的強度を大きくできる。また、回転軸１０は、マグネットリング１の内径部に現れるＳ極、Ｎ極との間の磁気抵抗を小さくするいわゆるバックメタルとして作用するので、磁気回路のパーミアンス係数は高く設定されることになり、高温下の環境で使用されても減磁による磁気的劣化も少ない。

また、第１のステータ８と第２のステータ９は、円筒形状の部材に切り欠きを設けたという単純なカップ形状であるから、製造が容易である。もしも、第１及び第２のステータが従来例（特許文献１、特許文献２）に示す構造であると、第１のステータ或いは第２のステータはそれぞれ内側磁極部を外側磁極部と一体的に構成しなければならず、内側磁極部と外側磁極部を同一の部品で構成する場合は製造が難しい。

例えば、内側磁極部と外側磁極部をメタルインジェクションモールドにより成型する場合は、コストが高くなる。また、内側磁極部と外側磁極部をプレスにより一体的に製造する場合は、部品が細かくなればなるほど困難度を増す。また、内側磁極部と外側磁極部を別々に製造してからカシメや溶接或いは接着等により一体的に固着する場合は、コストが高くなる。

即ち、従来例（特許文献１、特許文献２）のステッピングモータは、コイル２個、マグネットリング１個、出力軸１個、第１のステータ（外側磁極部を構成する部品と内側磁極部を構成する部品の２部品）、第２のステータ（外側磁極部を構成する部品と内側磁極部を構成する部品の２部品）、連結リングの、合計９部品が最低限必要であった。

これに対し、本実施の形態のステッピングモータは、コイル２個、マグネットリング１個、出力軸に相当する回転軸１個、第１のステータ（外側磁極部を構成する部品）、第２のステータ（外側磁極部を構成する部品）、連結リングの、合計７部品で構成することが可能となる。これにより、部品点数を削減できるため、コストが安くなり、製造もし易くなる。

更に、従来例（特許文献１、特許文献２）のステッピングモータは、マグネットの外径部と外側磁極部の隙間を精度良く保って組み立てる必要がある。そのほかに、マグネットの内径部に対向する位置にある内側磁極部は、マグネットに対し所定の隙間を設けて配置する必要がある。しかし、部品精度のばらつきや組み立て精度が悪いことにより、この隙間を確保できず、内側磁極部がマグネットに接触してしまうなどの不良が生じる可能性が高い。

これに対し、本実施の形態のステッピングモータは、マグネットリング１の外径部のみの隙間を管理するだけでよいので、組み立てが容易になる。

更に、従来例（特許文献１、特許文献２）のステッピングモータは、内側磁極部を構成する部品と外側磁極部を構成する部品の２つの部品からステータを構成している。

これに対し、本実施の形態のステッピングモータは、第１のステータ８と第２のステータ９とを共に単一の部品で構成している。これにより、その分だけ部品間の相互差が少なく精度のよいステッピングモータとすることができる。

更に、従来例（特許文献１、特許文献２）のステッピングモータは、内側磁極部はマグネットと出力軸をつなぐ部分に接触しないように構成しなければならない。そのため、内側磁極部とマグネットとが対向する軸方向の長さ（図１４のＬ１）は十分に長くできない。

これに対し、本実施の形態のステッピングモータは、図２のＭＬで示すように、回転軸１０の内側磁極部１０Ａとマグネットリング１とが対向する軸方向の長さを容易に長く確保することができる。これにより、第１のステータ８の第１の外側磁極部８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、第２のステータ９の第２の外側磁極部９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄ、マグネットリング１を有効に利用することができ、ステッピングモータの出力を高めることができる。

更に、マグネットリング１の長さをＭＬで表し、従来例（特許文献１）と比較すると、次のようになる。従来例のステッピングモータは、第１の外側磁極部と第２の外側磁極部との間のクロストークを防ぐため、両者の間に軸と平行方向に隙間を設けなければならない。隙間の長さをＴ１とすると、マグネットリングに対向する外側磁極部の長さは（ＭＬ−Ｔ１）/２である。

これに対し、本実施の形態のステッピングモータは、第１のステータ８の第１の外側磁極部８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄの先端部と、第２のステータ９の第２の外側磁極部９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄの先端部が、マグネットリング１の軸と平行方向の位置に関して重複するように配置している。その重複した長さをＬとすると、上述したように、マグネットリング１に対向する第１及び第２の外側磁極部の長さは（ＭＬ＋Ｌ）/２となる。これにより、マグネットリング１を有効に利用でき、出力の大きなステッピングモータとすることができる。

次に、本実施の形態のステッピングモータの回転駆動について図５乃至図８を参照しながら説明する。

図５の状態は、第１のコイル２及び第２のコイル３に通電して、第１のステータ８の第１の外側磁極部８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８ＤをＮ極に励磁し、第２のステータ９の第２の外側磁極部９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９ＤをＳ極に励磁している状態である。

図５の状態から、第１のコイル２及び第２のコイル３に通電して、第１のステータ８の第１の外側磁極部８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８ＤをＮ極に励磁し、第２のステータ９の第２の外側磁極部９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９ＤをＮ極に励磁する。これに伴い、ロータであるマグネットリング１は、図３に示す向きにおいて時計方向に１１．２５度回転し、図６に示す状態になる。

次に、第１のコイル２への通電を反転させ、第１のステータ８の第１の外側磁極部８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８ＤをＳ極に励磁し、第２のステータ９の第２の外側磁極部９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９ＤをＮ極に励磁する。これに伴い、ロータであるマグネットリング１は、更に反時計方向に１１．２５度回転し、図７に示す状態になる。

次に、第２のコイル３への通電を反転させ、第１のステータ８の第１の外側磁極部８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８ＤをＳ極に励磁し、第２のステータ９の第２の外側磁極部９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９ＤをＳ極に励磁する。これに伴い、ロータであるマグネットリング１は、更に反時計方向に１１．２５度回転し、図８に示す状態になる。

以後、上記のように第１のコイル２及び第２のコイル３への通電方向を順次切り換えていくことにより、ロータであるマグネットリング１は、通電位相に応じた位置へと順に回転する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、第１及び第２のコイル２、３への通電により発生する磁束を直接マグネットリング１に作用させることで、ステッピングモータを高出力なものにすると共に、非常に小型化可能なものとしている。つまり、ステッピングモータの径は、マグネットリング１の径に加えて、第１及び第２のステータ８、９の外側磁極部をマグネットリング１の外周面に対向させるだけの大きさがあればよい。また、ステッピングモータの長さは、マグネットリング１の長さに第１及び第２のコイル２、３の長さを加えただけの長さがあればよいことになる。

従って、ステッピングモータの大きさは、マグネットリング１及び第１及び第２のコイル２、３の径と長さにより決まることになり、マグネットリング１及び第１及び第２のコイル２、３の径と長さをそれぞれ非常に小さくすれば、ステッピングモータの超小型化を実現することが可能となる。

この場合、マグネットリング１及び第１及び第２のコイル２、３の径と長さをそれぞれ非常に小さくすると、ステッピングモータとしての精度を維持することが難しくなるが、これは次のように解決する。即ち、上述したようにマグネットリング１を中空の円筒形状に形成すると共に、マグネットリング１の内径部に回転軸１０を固定する。更に、マグネットリング１の外周面に第１及び第２のステータ８、９の外側磁極部を対向させ、マグネットリング１の内周面に回転軸１０の内側磁極部を対向させるという簡単な構造により、ステッピングモータの精度の問題を解決している。

また、ステッピングモータを、コイル２個、マグネットリング１個、回転軸１個、第１及び第２のステータ、連結リングの、合計７部品で構成することで、部品点数を削減できるため、コストを削減することができる。

また、第１及び第２のステータ８、９の外側磁極部の先端部を、マグネットリング１の軸と平行方向の位置に関して重複するように配置し、その重複した長さをＬとすると、マグネットリング１に対向する外側磁極部の長さは（ＭＬ＋Ｌ）/２となる。これにより、マグネットリング１を有効に利用でき、出力の大きなステッピングモータを実現することができる。

［第２の実施の形態］
図９は、本発明の第２の実施の形態に係るステッピングモータの構成を示す分解斜視図、図１０は、図９に示すステッピングモータの組み立て完成状態の構成を示す断面図である。また、図１１は、図１０に示すステッピングモータの矢視Ａ−Ａ線に沿う構成を示す断面図、図１２は、ステータの外側磁極部とマグネットリングの関係を示す展開平面図である。

本実施の形態は、上述した第１の実施の形態に対して、マグネットリングをスパイラル形状に着磁し、第１のステータの第１の外側磁極部及び第２のステータの第２の外側磁極部をマグネットリングの軸方向に沿ってまっすぐ延出する櫛歯形状に構成した点において相違する。上述した第１の実施の形態と同じ構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する。

図９乃至図１２において、ステッピングモータは、マグネットリング５１、第１のコイル２、第２のコイル３、第１のステータ５８、第２のステータ５９、回転軸１０、第１の軸受１２、第２の軸受１３、連結リング５４、第１のボビン１５、第２のボビン１６を備えている。

マグネットリング５１は、円筒形状に形成され、外周面が軸方向の位置の応じて位相が回転していくスパイラル形状に着磁された着磁部５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄ、５１Ｅ、５１Ｆ、５１Ｇ、５１Ｈを有している。着磁部５１Ａ〜５１Ｈは、スパイラル形状に形成され且つ各々が隣接して配置されている。着磁部５１Ａ、５１Ｃ、５１Ｅ、５１Ｇは、Ｓ極に着磁され、着磁部５１Ｂ、５１Ｄ、５１Ｆ、５１Ｈは、Ｎ極に着磁されている。

マグネットリング５１を軸と直交する方向の断面で示した場合、図１１に示すように、マグネットリング５１の外周面には８極の着磁部５１Ａ〜５１Ｈが現れる。本実施の形態では、マグネットリング５１の外周面に８極の着磁部５１Ａ〜５１Ｈが現れる場合を例に挙げ、以後のヨーク形状等を説明していくが、本発明は特定の極数に限定されるものではない。

第１のコイル２及び第２のコイル３は、共にその中心部はマグネットリング５１の中心部と一致しており、軸方向に並んでマグネットリング５１を挟む位置に配置されている。第１のコイル２及び第２のコイル３の外径は、マグネットリング５１の外径とほぼ等しく設定されている。

第１のステータ５８は、軟磁性材料から形成されており、円筒形状の外筒部と、外側磁極部としての櫛歯形状部と、切り欠き部とから構成されている。第１のステータ５８は、第１のコイル２により励磁される。第１のステータ５８には、マグネットリング５１の外周面に所定の隙間をもって対向し、マグネットリング５１の一方の端面からマグネットリング５１の外周面に沿って軸方向と平行方向に延びる櫛歯形状の第１の外側磁極部５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄが形成されている。

第１の外側磁極部５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄは、機械的な角度で（７２０/ｎ）度毎の位相（９０度）、電気的な角度で３６０度毎の位相で（ｎ/２）個（４個）配置されている。第１の外側磁極部５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄは、円筒形状の軟磁性材料の先端を切り欠くことで周方向に複数に分割され、それぞれが上記外筒部の端面から軸方向に延出した櫛歯形状に形成されている。また、第１の外側磁極部５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄは、それぞれがマグネットリング５１に対向する角度がθ３となる寸法で構成されている。

第２のステータ５９は、軟磁性材料から形成されており、円筒形状の外筒部と、外側磁極部としての櫛歯形状部と、切り欠き部とから構成されている。第２のステータ５９は、第２のコイル３により励磁される。第２のステータ５９には、マグネットリング５１の外周面に所定の隙間をもって対向し、マグネットリング５１の他方の端面からマグネットリング５１の外周面に沿って軸方向と平行方向に延びる櫛歯形状の第２の外側磁極部５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃ、５９Ｄが形成されている。

第２の外側磁極部５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃ、５９Ｄは、機械的な角度で（７２０/ｎ）度毎の位相（９０度）、電気的な角度で３６０度毎の位相で（ｎ/２）個（４個）配置されている。第２の外側磁極部５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃ、５９Ｄは、円筒形状の軟磁性材料の先端を切り欠くことで周方向に複数に分割され、それぞれが上記外筒部の端面から軸方向に延出した櫛歯形状に形成されている。また、第２の外側磁極部５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃ、５９Ｄは、それぞれがマグネットリング５１に対向する角度がθ４となる寸法で構成されている。

第１のステータ５８の第１の外側磁極部５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄと、第２のステータ５９の第２の外側磁極部５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃ、５９Ｄとは、同一形状を有し、互いの櫛歯形状部の先端が向かい合う向きで配置されている。

連結リング５４は、円筒形状に形成されており、その内側には、溝５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄ、５４Ｅ、５４Ｆ、５４Ｇ、５４Ｈが形成されている。また、連結リング５４は、非磁性材料から形成されており、第１のステータ５８と第２のステータ５９との間の磁気回路を分断でき、互いの磁極の影響が出にくい構成となっている。

溝５４Ａ、５４Ｃ、５４Ｅ、５４Ｇは、互いに位相が３６０／ｎ度、即ち９０度ずれており、溝５４Ｂ、５４Ｄ、５４Ｆ、５４Ｈは、互いに位相が３６０／ｎ度、即ち９０度ずれている。溝５４Ａ、５４Ｃ、５４Ｅ、５４Ｇには、第１のステータ５８の第１の外側磁極部５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄが嵌合され接着剤等で固定される。溝５４Ｂ、５４Ｄ、５４Ｆ、５４Ｈには、第２のステータ５９の第２の外側磁極部５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃ、５９Ｄが嵌合され接着剤等で固定される。溝５４Ａ、５４Ｃ、５４Ｅ、５４Ｇと、溝５４Ｂ、５４Ｄ、５４Ｆ、５４Ｈとは、マグネットリング５１の着磁部の着磁位相に対し電気的な角度で９０度位相がずれて形成されている。

上述したように、第１のステータ５８の第１の外側磁極部５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄと、第２のステータ５９の第２の外側磁極部５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃ、５９Ｄは、マグネットリング５１の外周面に沿って軸方向と平行方向に延びる櫛歯形状で構成されている。また、マグネットリング５１の着磁部は、軸方向の位置の応じて位相が回転していくスパイラル形状で構成されている。そのため、マグネットリング５１の着磁部の着磁位相に対して、第１の外側磁極部５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄと、第２の外側磁極部５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃ、５９Ｄとを、全く同位相相当に配置するには、機械的な角度でα度ずらして配置する必要がある。

溝５４Ａ、５４Ｃ、５４Ｅ、５４Ｇと、溝５４Ｂ、５４Ｄ、５４Ｆ、５４Ｈとを、マグネットリング５１の着磁部の着磁位相に対し電気的な角度で９０度位相をずらして形成するには、機械的な角度で（１８０/ｎ）＋α度（即ち２２．５度＋α度）位相をずらして構成すればよい。これにより、第１の外側磁極部５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄと、第２の外側磁極部５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃ、５９Ｄも、機械的な角度で（１８０/ｎ）＋α度（即ち２２．５度＋α度）位相がずれて配置され、マグネットリング５１の着磁部の着磁位相に対し電気的な角度で９０度位相がずれて配置されることになる。

ここで、第１の外側磁極部５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄと、第２の外側磁極部５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃ、５９Ｄとの機械的な角度のずれ量（１８０/ｎ）＋α度、即ち２２．５度＋α度をθ５とおくと、図１１に示すように、θ５＞（θ３＋θ４）/２となるように構成されている。

即ち、第１の外側磁極部５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄのマグネットリング５１の各極に対向する角度θ３と、第２の外側磁極部５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃ、５９Ｄのマグネットリング５１の各極に対向する角度θ４と、第１の外側磁極部と第２の外側磁極部の位相差θ５との関係が、θ５＞（θ３＋θ４）/２となるように構成されている。

上記のようにして、連結リング５４に第１のステータ５８と第２のステータ５９を固定することで、これら第１のステータ５８と第２のステータ５９を所望の位置及び位相で配置することができる。

本実施の形態のステッピングモータは、上記特許文献２で提案されている、円筒形状の内側磁極部に挿入した出力軸を回転可能に保持する軸受を、内側磁極部と外側磁極部を備えたステータに取り付けものと比較し、次のような特徴がある。即ち、マグネットリング５１をスパイラル形状に着磁しているため、第１のステータ５８の第１の外側磁極部５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄの先端部と、第２のステータ５９の第２の外側磁極部５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃ、５９Ｄの先端部とが、機械的な角度α度更に離反するように構成している。

これにより、第１の外側磁極部５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄの先端部と、第２の外側磁極部５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃ、５９Ｄの先端部との間における軸方向の隙間Ｔ１を小さくしても、両先端部間の隙間は確保される。従って、上記隙間Ｔ１を十分小さくしても、第１の外側磁極部５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄと、第２の外側磁極部５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃ、５９Ｄとの間のクロストークを防止することができ、ステッピングモータの軸方向寸法を十分小さいものとすることができる。

また、本実施の形態では、第１の外側磁極部５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄと、第２の外側磁極部５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃ、５９Ｄとの機械的な角度のずれ量をθ５とした場合、θ５＞（θ３＋θ４）/２となるように構成している。但し、θ３は、第１の外側磁極部５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄのマグネットリング５１の各極に対向する角度寸法を示し、θ４は、第２の外側磁極部５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃ、５９Ｄのマグネットリング５１の各極に対向する角度寸法を示す。

これにより、第１の外側磁極部５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄの先端部と、第２の外側磁極部５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃ、５９Ｄの先端部を、マグネットリング５１の軸と平行方向の位置に関して重複するように配置しても、両先端部は接触しない。その重複した長さをＬとすると、マグネットリング５１に対向する第１及び第２の外側磁極部の長さは（ＭＬ＋Ｌ）/２となる。

ステッピングモータの出力トルクは、外側磁極部がマグネットリング５１に対向する面積にほぼ比例する。また、本実施の形態では、マグネットリング５１をスパイラル形状に着磁しているため、発生する電磁力が全て回転軸１０の回転方向に向いていない。そのため、スパイラル角度をθとすると、ステッピングモータの回転力は発生する電磁力のＣＯＳθ倍となる。つまり、発生する電磁力が回転軸の回転方向に向いていないことにより、回転力は小さくなってしまう。

外側磁極部がマグネットリングに対向する面積が増えるによる回転力の増大すると、発生する電磁力が回転軸の回転方向に向いていないことにより、回転力は小さくなってしまうとを合わせて考えると、本実施の形態のステッピングモータは、従来例に対し、
（（ＭＬ＋Ｌ）/（ＭＬ−Ｔ１））×ＣＯＳθ
倍の出力になる。

例えば、外径寸法がφ６ｍｍ、軸方向寸法が９ｍｍ程度のステッピングモータでは、ＭＬが３ｍｍ、Ｌが０．５ｍｍ、Ｔ１が０．５ｍｍ、θ＝１０度であるから、これらを上記式に代入すると、
（（３＋０．５）/（３−０．５））×ＣＯＳ１０°
となり、その値は１．３７９となる。従って、本実施の形態のステッピングモータの出力トルクは、従来例に比較すると１．３７９倍の上昇が見込まれる。

更に、従来例（特許文献１、特許文献２）のステッピングモータは、内側磁極部はマグネットと出力軸をつなぐ部分に接触しないように構成しなければならない。そのため、内側磁極部とマグネットとが対向する軸方向の長さ（図１４のＬ１）は十分に長くできない。

これに対し、本実施の形態のステッピングモータは、図７のＭＬで示すように、回転軸１０の内側磁極部１０Ａとマグネットリング５１とが対向する軸方向の長さを容易に長く確保することができる。これにより、第１のステータ５８の第１の外側磁極部５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄ、第２のステータ５９の第２の外側磁極部５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃ、５９Ｄ、マグネットリング５１を有効に利用することができ、ステッピングモータの出力を高めることができる。

更に、マグネットリング５１の長さをＭＬで表し、従来例（特許文献１）と比較すると、次のようになる。従来例のステッピングモータは、第１の外側磁極部と第２の外側磁極部との間のクロストークを防ぐため、両者の間に軸と平行方向に隙間を設けなければならない。隙間の長さをＴ１とすると、マグネットリングに対向する外側磁極部の長さは（ＭＬ−Ｔ１）/２である。

これに対し、本実施の形態のステッピングモータは、第１のステータ５８の第１の外側磁極部５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄの先端部と、第２のステータ５９の第２の外側磁極部５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃ、５９Ｄの先端部を、マグネットリング５１の軸と平行方向の位置に関して重複するように配置している。その重複した長さをＬとすると、上述したように、マグネットリング５１に対向する第１及び第２の外側磁極部の長さは（ＭＬ＋Ｌ）/２となる。これにより、マグネットリング５１を有効に利用でき、出力の大きなステッピングモータとすることができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、第１及び第２のコイル２、３への通電により発生する磁束を直接マグネットリング５１に作用させることで、ステッピングモータを高出力なものにすると共に、非常に小型化可能なものとしている。つまり、ステッピングモータの径は、マグネットリング５１の径に加えて、第１及び第２のステータ５８、５９の外側磁極部をマグネットリング５１の外周面に対向させるだけの大きさがあればよい。また、ステッピングモータの長さは、マグネットリング５１の長さに第１及び第２のコイル２、３の長さを加えただけの長さがあればよいことになる。

従って、ステッピングモータの大きさは、マグネットリング５１及び第１及び第２のコイル２、３の径と長さにより決まることになり、マグネットリング５１及び第１及び第２のコイル２、３の径と長さをそれぞれ非常に小さくすれば、ステッピングモータの超小型化を実現することが可能となる。

この場合、マグネットリング５１及び第１及び第２のコイル２、３の径と長さをそれぞれ非常に小さくすると、ステッピングモータとしての精度を維持することが難しくなるが、これは次のように解決する。即ち、上述したようにマグネットリング５１を中空の円筒形状に形成すると共に、マグネットリング５１の内径部に回転軸１０を固定する。更に、マグネットリング５１の外周面に第１及び第２のステータ５８、５９の外側磁極部を対向させ、マグネットリング５１の内周面に回転軸１０の内側磁極部を対向させるという簡単な構造により、ステッピングモータの精度の問題を解決している。

また、ステッピングモータを、コイル２個、マグネットリング１個、回転軸１個、第１及び第２のステータ、連結リングの、合計７部品で構成することで、部品点数を削減できるため、コストを削減することができる。

また、第１及び第２のステータ５８、５９の外側磁極部の先端部を、マグネットリング５１の軸と平行方向の位置に関して重複するように配置し、その重複した長さをＬとすると、マグネットリング５１に対向する外側磁極部の長さは（ＭＬ＋Ｌ）/２となる。これにより、マグネットリング５１を有効に利用でき、出力の大きなステッピングモータを実現することができる。

［他の実施の形態］
上記第１及び第２の実施の形態では、第１のステータの第１の外側磁極部及び第２のステータの第２の外側磁極部と、回転軸とを、軸方向の範囲において対向させる構成とした場合を例に挙げたが、本発明は、これに限定されるものではない。第１のステータの第１の外側磁極部或いは第２のステータの第２の外側磁極部（少なくとも何れか一方の外側磁極部）と、回転軸とを、軸方向の範囲において対向させる構成してもよい。

本発明の第１の実施の形態に係るステッピングモータの構成を示す分解斜視図である。 図１に示すステッピングモータの組み立て完成状態の構成を示す断面図である。 図２に示すステッピングモータの矢視Ａ−Ａ線に沿う構成を示す断面図である。 ステータの外側磁極部とマグネットリングの関係を示す展開平面図である。 マグネットリングの回転動作を説明する展開平面図である。 マグネットリングの回転動作を説明する展開平面図である。 マグネットリングの回転動作を説明する展開平面図である。 マグネットリングの回転動作を説明する展開平面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るステッピングモータの構成を示す分解斜視図である。 図９に示すステッピングモータの組み立て完成状態の構成を示す断面図である。 図１０に示すステッピングモータの矢視Ａ−Ａ線に沿う構成を示す断面図である。 ステータの外側磁極部とマグネットリングの関係を示す展開平面図である。 従来例に係るステッピングモータの構成を示す分解斜視図である。 図１３に示すステッピングモータの組み立て完成状態の構成を示す断面図である。

符号の説明

１、５１ マグネットリング
１Ａ〜１Ｈ、５１Ａ〜５１Ｈ 着磁部
２ 第１のコイル
３ 第２のコイル
８、５８ 第１のステータ
８Ａ〜８Ｄ、５８Ａ〜５８Ｄ 第１の外側磁極部
９、５９ 第２のステータ
９Ａ〜９Ｄ、５９Ａ〜５９Ｄ 第２の外側磁極部
１０ 回転軸
１０Ａ 内側磁極部
１４、５４ 連結リング

Claims (5)

1. 円筒形状を有し円周方向に異なる極が交互に着磁されたマグネットと、
   前記マグネットと同心で且つ前記マグネットの軸方向両側に各々配設された第１及び第２のコイルと、
   前記第１のコイルにより励磁され、前記マグネットの軸方向一方の端面から前記マグネットの外周面に沿って対向状態に配設された櫛歯形状の第１の外側磁極部と、
   前記第２のコイルにより励磁され、前記マグネットの軸方向他方の端面から前記マグネットの外周面に沿って対向状態に配設された櫛歯形状の第２の外側磁極部と、
   前記マグネットの内径部に固定され、前記第１の外側磁極部と前記第２の外側磁極部の少なくとも何れか一方に対向し、前記第１のコイルと前記第２のコイルの少なくとも何れか一方により励磁される内側磁極部が形成された回転軸とを備え、
   前記第１の外側磁極部及び前記第２の外側磁極部をスパイラル形状に形成したことを特徴とする駆動装置。
2. 円周方向に異なる極が交互に着磁された円筒形状のマグネットと、
   前記マグネットと同心で且つ前記マグネットの軸方向両側に各々配設された第１及び第２のコイルと、
   前記第１のコイルにより励磁され、前記マグネットの軸方向一方の端面から前記マグネットの外周面に沿って対向状態に配設された櫛歯形状の第１の外側磁極部と、
   前記第２のコイルにより励磁され、前記マグネットの軸方向他方の端面から前記マグネットの外周面に沿って対向状態に配設された櫛歯形状の第２の外側磁極部と、
   前記マグネットの内径部に固定され、前記第１の外側磁極部と前記第２の外側磁極部の少なくとも何れか一方に対向し、前記第１のコイルと前記第２のコイルの少なくとも何れか一方により励磁される内側磁極部が形成された回転軸とを備え、
   前記マグネットはスパイラル形状に着磁されていることを特徴とする駆動装置。
3. 前記第１の外側磁極部の先端部と、前記第２の外側磁極部の先端部とが、前記マグネットの軸方向において重複するように構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の駆動装置。
4. 前記マグネットの着磁部の着磁位相に対する前記第１の外側磁極部の位相位置と、前記マグネットの着磁部の着磁位相に対する前記第２の外側磁極部の位相位置とが、所定角度ずれるように構成したことを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
5. 前記第１の外側磁極部の前記マグネットの各極に対向する角度θ３と、前記第２の外側磁極部の前記マグネットの各極に対向する角度θ４と、前記第１の外側磁極部と前記第２の外側磁極部の位相差θ５との関係が、θ５＞（θ３＋θ４）/２となるように構成したことを特徴とする請求項２記載の駆動装置。

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