JP4006330B2

JP4006330B2 - ステッピングモータ

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Publication number: JP4006330B2
Application number: JP2002369125A
Authority: JP
Inventors: 力青島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2022-12-20
Also published as: JP2004201451A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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ものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転軸を中心とする直径を小さくし、かつ、出力を高めたステッピングモータが特許文献１にて開示されている。この特許文献１に記載されたステッピングモータの分解斜視図を図６に、該ステッピングモータの組み立て後の軸中心の断面図を図7に、それぞれ示す。
【０００３】
これらの図において、２０１は円周方向に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）からなる円筒形状のロータ、２０２は前記ロータ２０１の軸方向に隣り合って配置された第１のコイル、２０３は同じく前記ロータ２０１の軸方向に隣り合って配置された第２のコイル、２０４は前記第１のコイル２０２により励磁される軟磁性材料からなる第１のステータ、２０５は前記第２のコイル２０３により励磁される軟磁性材料からなる第２のステータである。
【０００４】
前記第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を備えており、前記第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。
【０００５】
２０６は出力軸であり、前記ロータ２０１が固着され、前記第１のステータ２０４の軸受け部２０４Ｅと前記第２のステータ２０５の軸受け部２０５Ｅに回転可能に保持されている。２０７は非磁性材料からなる連結リングであり、前記第１のステータ２０４と前記第２のステータ２０５とを所定の間隔で保持するものである。
【０００６】
上記構成において、第１のコイル２０２および第２のコイル２０３への通電方向を切り換えて、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、前記ロータ２０１を回転させていくものである。
【０００７】
このステッピングモータは、コイル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、あるいは、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をなす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。
【０００８】
また、上記ステッピングモータを更に改良したものとして、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ステータ（内側磁極部と外側磁極部よりなる）に取り付け、該出力軸を回転可能に保持する軸受けを非磁性材料で構成したものが、特許文献２にて開示されている。この提案によれば、出力軸も磁気回路として利用できるため、モータの出力があがる。また、その際のステータと出力軸の磁気による吸着は軸受けを非磁性材料で構成することで防いでいる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平０９−３３１６６６号公報
【特許文献２】
特開平１０−２２９６７０号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献２で開示されたモータは、第１のコイルへの通電により発生する磁束が軟磁性材料の出力軸を介して第２のコイルおよび第２の外側磁極部、第２の内側磁極部に影響を及ぼし、第２のコイルへの通電により発生する磁束が軟磁性材料の出力軸を介して第１のコイルおよび第１の外側磁極部、第１の内側磁極部に影響を及ぼして、回転を不安定なものにしてしまう。
【００１１】
上記特許文献１および特許文献２に開示されているものは共に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、それを製造時に管理することはコストアップを招くことになる。また、ステータの形状としても円筒形状の内側磁極部と外側磁極部が必要であり、それらを一体的に構成するのは部品製造上難しい。また、それらを別体で製造し、後で一体的に組み立てる場合は部品点数が多くなり、コストアップを招いてしまう。
【００１２】
（発明の目的）
本発明の目的は、小型化を損なうことなく、よりコストが安く、高出力のステッピングモータを提供しようとするものである。
【００１３】
【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、円周方向に等分割され、異なる極が交互に着磁された円筒形状の永久磁石からなるマグネットリングと、前記マグネットリングと同心で、かつ該マグネットリングを軸方向に挟む位置に配置された円筒形状の第１のコイルおよび第２のコイルと、前記マグネットリングの前記第１のコイル側の外周面に間隔をあけて対向し、前記第１のコイルにより励磁される第１の外側磁極部と、前記マグネットリングの前記第２のコイル側の外周面に間隔をあけて対向し、前記第２のコイルにより励磁される第２の外側磁極部と、前記第１のコイルの内径部に挿入され、かつ前記マグネットリングの内径部に固定された軟磁性材料からなる第１軸と、前記第２のコイルの内径部に挿入され、かつ前記マグネットリングの内径部に固定された軟磁性材料からなる第２軸とを有するステッピングモータとするものである。
また、本発明は、円周方向に等分割され、異なる極が交互に着磁された円筒形状の永久磁石からなるマグネットリングと、前記マグネットリングと同心で、かつ該マグネットリングを軸方向に挟む位置に配置された円筒形状の第１のコイルおよび第２のコイルと、前記マグネットリングの前記第１のコイル側の外周面に間隔をあけて対向し、前記第１のコイルにより励磁される第１の外側磁極部と、前記マグネットリングの前記第２のコイル側の外周面に間隔をあけて対向し、前記第２のコイルにより励磁される第２の外側磁極部と、前記第１のコイルの内径部に挿入され、かつ前記マグネットリングの内径部に固定された軟磁性材料からなる第１軸と、前記第２のコイルの内径部に挿入され、かつ前記マグネットリングの内径部に固定された軟磁性材料からなる第２軸とを有するステッピングモータであって、前記第１のコイルが卷き回され、前記第１軸を回転可能に支持する軸受け部を具備する非磁性材料からなる第１のボビンと、前記第２のコイルが卷き回され、前記第２軸を回転可能に支持する軸受け部を具備する非磁性材料からなる第２のボビンとを具備するステッピングモータとするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図１乃至図４は本発明の実施の第１の形態に係る図であり、図１はステッピングモータの分解斜視図、図２は図１のステッピングモータの組み立て後の軸方向の断面図である。
【００１６】
これらの図において、１はロータを構成する円筒形状のマグネットリング（以下、単にマグネットと記す）であり、このロータであるマグネット１は、その外周表面を円周方向に等間隔にｎ分割（ｎは偶数であって、本実施の形態では４）してＳ極、Ｎ極が交互に着磁された着磁部１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを有している。そして、着磁部１Ａと１Ｃの外周面がＳ極、着磁部１Ｂと１Ｄの外周面がＮ極である。このマグネット１は射出成形で形成されたプラスチックマグネットで構成されており、簡単な形状であるために小さく、薄く構成することが容易である。また、圧入によって組み立てを行っても割れは発生しない。
【００１７】
２は円筒形状の第１のコイルであり、３は同じく円筒形状の第２のコイルであって、共にその中心部はマグネット１の中心部と一致しており、軸方向に並んで前記マグネット１を挟む位置に配置されている。この第１、第２のコイル２，３の外径は前記マグネット１の外径とほぼ等しい。
【００１８】
８は第１のステータであり、９は第２のステータであって、共に軟磁性材料で構成され、円筒形状の外筒部がある。前記第１のステータ８には、前記マグネット１の外周面に所定の隙間をもって対向する櫛歯形状の第１外側磁極部８Ａ，８Ｂが形成されている。この第１外側磁極部８Ａ，８Ｂは、円筒形状の第１のステータ８の外筒部の先端を切り欠くことで周方向に複数に分割され、それぞれが軸方向に延出した櫛歯形状の磁極が形成されている。この第１外側磁極部８Ａ，８Ｂは３６０／（ｎ／２）度、すなわち１８０度ずれて形成されている。前記第２のステータ９には、同じく前記マグネット１の外周面に所定の隙間をもって対向する櫛歯形状の第２外側磁極部９Ａ，９Ｂが形成されている。この第２外側磁極部９Ａ，９Ｂは、円筒形状の第２のステータ９の外筒部の先端を切り欠くことで周方向に複数に分割され、それぞれが軸方向に延出した櫛歯形状の磁極が形成されている。この第２外側磁極部９Ａ，９Ｂも３６０／（ｎ／２）度、すなわち１８０度ずれて形成されている。
【００１９】
前記ステータ８の第１外側磁極部８Ａ，８Ｂおよび前記第２のステータ９の第２外側磁極部９Ａ，９Ｂは、共に切欠き穴と軸と平行方向に延出する歯により構成されている。この構成により、ステッピングモータの直径を最小限にしつつ、磁極部の形成が可能となる。つまり、もし外側磁極部を半径方向に延びる凹凸で形成するとその分該モータの直径は大きくなってしまうのであるが、本実施の形態では、切欠き穴と軸と平行方向に延出する歯により外側磁極部を構成しているので、該モータの直径を最小限に抑えることができる。
【００２０】
前記第１のステータ８の第１外側磁極部８Ａ，８Ｂと前記第２のステータ９の第２外側磁極部９Ａ，９Ｂとは同一形状であって、互いの櫛歯形状の磁極部の先端が対向するように向かい合って配置される。また、前記第１のステータ８と前記第２のステータ９とは互いの櫛歯形状の磁極部の位相が１８０／ｎ度、すなわち４５°ずれて配置されている。そして、前記第１のステータ８は第１のコイル２によって励磁され、前記第２のステータ９は第２のコイル３によって励磁される。
【００２１】
１０は出力軸となる軟磁性材料からなる第１軸であり、この第１軸１０は前記第１のコイル２の内径部に挿入され、かつ前記マグネット１の内径部に固定されている。そして、マグネット１に対向している第１のステータ８の第１外側磁極部８Ａ，８Ｂと対向して該マグネット１を挟む位置に、第１内側磁極部１０Ａを形成してある。この第１軸１０の第１内側磁極部１０Ａは第１のコイル２によって第１のステータ８の第１外側磁極部８Ａ，８Ｂとは反対の極に励磁される。
【００２２】
前記第１軸１０の第１内側磁極部１０Ａの軸と垂直方向の断面形状は、図３に示すように円柱形状である。
【００２３】
１１は出力軸となる軟磁性材料からなる第２軸であり、この第２軸１１は前記第２のコイル３の内径部に挿入され、かつマグネット１の内径部に固定されている。そして、マグネット１に対向している第２のステータ９の第２外側磁極部９Ａ，９Ｂと対向して該マグネット１を挟む位置に、第２の内側磁極部１１Ａを形成してある。前記第１軸１０の第１内側磁極部１０Ａ側の端面とこの第２軸１１の第２内側磁極部１１Ａ側の端面とは、図２に示すように、向き合って配置されており、直接接触しない。
【００２４】
前記第２軸１１の第２内側磁極部１１Ａは、第２のコイル３によって第２のステータ９の第２外側磁極部９Ａ，９Ｂとは反対の極に励磁される。また、第２軸１１の第２内側磁極部１１Ａの軸と垂直方向の断面形状は、第１軸１０の第１内側磁極部１０Ａと同様に円柱形状である。
【００２５】
前記第１軸１０と前記第２軸１１とは、マグネット１を介して固定されているが、該マグネット１は軟磁性材料ではないため、第１のコイル２により第１軸１０を励磁したとしても、それにより第２軸１１が励磁されることはない。また逆に、第２のコイル３により第２軸１１を励磁したとしても、それにより第１軸１０が励磁されることはない。
【００２６】
前記第１軸１０と前記第２軸１１とは、直接接触せずかつ軟磁性体を介して接続する構造、別言すれば直接接触しないもしくは軟磁性材料を介して接続しない構造にして、これら第１軸１０と第２軸１１との間で磁束の行き来がないように構成されている。また、第１軸１０と第２軸１１にはお互いに対向する第１内側磁極部１０Ａと第２内側磁極部１１Ａの端面に、凹部１０Ｂ，１１Ｂが形成され、これら第１軸１０と第２軸１１の間の磁気抵抗を大きくするようになっている。しかもこの場合でも、第１軸１０の第１内側磁極部１０Ａとステータ８の第１外側磁極部８Ａ，８Ｂとの対向面積は小さくならず、第１軸１０の第１内側磁極部１０Ａとステータ８の第１外側磁極部８Ａ，８Ｂとの磁気抵抗が大きくならないようになっている。同じく第２軸１１の第２内側磁極部１１Ａとステータ９の第２外側磁極部９Ａ，９Ｂとの対向面積は小さくならず、第２軸１１の第２内側磁極部１１Ａとステータ９の第２外側磁極部９Ａ，９Ｂとの磁気抵抗が大きくならないようになっている。
【００２７】
上記凹部１０Ｂ，１１Ｂの形状は、磁気抵抗の条件（磁気抵抗を大きくすること）を確保するためには円錐形状が望ましく、本実施の形態では円錐形状になっている。この円錐形状の凹部１０Ｂ，１１Ｂに接着剤を注入して、マグネット１と第１軸１０と第２軸１１を固定する方法をとると接着剤の量も十分に使用できるので、固定強度が高まる。また、円錐形状であるので、接着剤が流れ出し、例えばステータやコイルに接触し、不良となることも防ぐことができ、組み立てが容易になる。
【００２８】
１２は非磁性材料からなる第１軸受けであり、前記第１のステータ８に固定され、第１軸１０を回転可能に保持している。１３は同じく非磁性材料からなる第２軸受けであり、前記第２のステータ９に固定され、第２軸１１を回転可能に保持している。これら第１軸受け１２、第２軸受け１３は共に非磁性材料であるので、第１のステータ８と第１軸１０との間に発生する磁力による吸着および第２のステータ９と第２軸１１との間に発生する磁力による吸着を防ぎ、回転特性および耐久性を高めることができる。
【００２９】
なお、前記第１軸受け１２、第２軸受け１３は軟磁性材料であってもかまわない。そ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。もちろん第１軸受け１２と第１軸１０との間或いは第２軸受け１３と第２軸１１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う可能性はあるが、第１軸受け１２或いは第１軸１０或いは第２軸受け１３或いは第２軸１１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など）等を施すこと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いだりでき、出力トルクの大きいモータとすることが出来る。
【００３０】
前記第１のステータ８の外筒部と第１軸１０の間であって、第１軸受け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外側磁極部８Ａ，８Ｂと第１軸１０の第１内側磁極部１０Ａとの間に、マグネット１の一端側（前記第１のコイル２側）を挟む。また、第２のステータ９の外筒部と第２軸１１の間であって、第２軸受け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外側磁極部９Ａ，９Ｂと第２軸１１の第２内側磁極部１１Ａとの間に、マグネット１の他端側（前記第２のコイル３側）を挟む。つまり、外側磁極部８Ａ，８Ｂ，９Ａ，９Ｂがマグネット１の外周表面と対向し、内側磁極部１０Ａ，１０Ｂがマグネット１の内周表面に位置し、そして、前記第１の外側磁極部８Ａ，８Ｂと第１の内側磁極部１０Ａが対向し、第２の外側磁極部９Ａ，９Ｂと第２の内側磁極部１０Ｂが対向している。
【００３１】
１４は円筒形状の連結リングであり、この連結リング１４の内側の一端側には溝１４Ａ，１４Ｂが形成され、他端側には溝１４Ｃ，１４Ｄが形成されており、溝１４Ｃ，１４Ｄは溝１４Ａ，１４Ｂに対して位相が１８０／ｎ度、すなわち４５度位相がずれている。これら溝１４Ａ，１４Ｂと溝１４Ｃ，１４Ｄとは軸方向にも所定距離を空けて形成されており、溝１４Ａ，１４Ｂに前記第１の外側磁極部８Ａ，８Ｂが嵌合され、溝１４Ｃ，１４Ｄに前記第２の外側磁極部９Ａ，９Ｂが嵌合され、接着剤で固定される。
【００３２】
上記の連結リング１４に、上記のようにして第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を所望の位置および位相で配置することができる。また、連結リング１４は非磁性材料で構成されており、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、お互いの磁極の影響が出にくい構成となっている。
【００３３】
本実施の第１の形態では、マグネット１の内径部は第１軸１０や第２軸１１によって埋められているので、上記の特許文献１や特許文献２で提案されているものに比べ、マグネットの機械的強度がおおきく、また、第１軸１０や第２軸１１はマグネットの内径部に現れる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。
【００３４】
前記第１のステータ８と第２のステータ９は一端面が開口した円筒形状であり、該端面の筒部分に切り欠きを設けたという単純な形状であるから、製造が容易である。もしも従来例で述べた特許文献１や特許文献２に示す構造であると、第１のステータあるいは第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。例えばメタルインジェクションモールドにより成型するのはコストが高くなり、プレスにより一体的に製造するのは外側磁極部を構成する部品を製造するのに比較し、部品が細かくなればなるほど困難になる。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ある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。
【００３５】
すなわち、特許文献１や特許文献２に開示された従来のモータは、コイル２個、マグネット１個、出力軸１個、第１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のに対し、本実施の形態では、コイル２個、マグネット１個、出力軸２個、第１ステータ（外側磁極部を構成する部品）、第２ステータ（外側磁極部を構成する部品）、連結リングの、合計８部品で構成することが可能となり、コストが安くなり、製造もし易くなる。
【００３６】
さらに、特許文献１や特許文献２で提案されているモータは、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り、部品精度のばらつきや組み立て精度が悪い事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のに対し、本実施の形態では、マグネット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。
【００３７】
更には、上記特許文献１や特許文献２では、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ず、これにより内側磁極部とマグネットとが対向する軸方向の長さ（図７のＬ１）は十分に長く出来ないのに対し、本実施の形態では、図２のＬ２で示すように、内側磁極部とマグネットとが対向する軸方向の長さを容易に長く確保でき、これにより外側磁極部とマグネットを有効に利用することができモータの出力を高めることができる。
【００３８】
図４は、図２のＡ−Ａ断面およびＢ−Ｂ断面を示す図であり、これを用いてステッピングモータの回転駆動について説明する。
【００３９】
図４（ａ）と（ｅ）とが同時点の断面図であり、図４（ｂ）と（ｆ）とが同時点の断面図であり、図４（ｃ）と（ｇ）とが同時点の断面図であり、図４（ｄ）と（ｈ）とが同時点の断面図である。
【００４０】
図４（ａ）と（ｅ）の状態から、第１のコイル２および第２のコイル３に通電して、第１のステータ８の外側磁極部８Ａ，８ＢをＮ極に励磁し、第２のステータ９の外側磁極部９Ａ，９ＢをＳ極に励磁すると、ロータであるマグネット１は反時計方向に４５度回転し、図４（ｂ）と（ｆ）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の外側磁極部８Ａ，８ＢをＳ極に励磁し、第２のステータ９の外側磁極部９Ａ，９ＢをＳ極に励磁すると、ロータであるマグネット１は更に反時計方向に４５度回転し、図４（ｃ）と（ｇ）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の外側磁極部８Ａ，８ＢをＳ極に励磁し、第２のステータ９の外側磁極部９Ａ，９ＢをＮ極に励磁すると、ロータであるマグネット１は更に反時計方向に４５度回転し、図４（ｄ）と（ｈ）に示す状態になる。
【００４１】
以後、このように第１のコイル２および第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って、ロータであるマグネット１は通電位相に応じた位置へと順に回転する。
【００４２】
また、マグネット１の外周面を周方向に分割してなる着磁層を軸方向に二つ設け、第１のステータ８と対向する一方の着磁層と、第２のステータ９と対向する他方の着磁層の位相を互いに１８０／ｎ度ずらし、第１のステータ８と第２のステータ９の位相を同じものとしてもよい。
【００４３】
上記の実施の第１の形態では、上記特許文献１や特許文献２で提案されているものと同様に、コイルに通電により発生する磁束を直接マグネットに作用させ、ステッピングモータを高出力なものにするとともに、非常に小型化可能なものとしている。つまり、このモータの径はマグネットの径にステータの磁極を対向させるだけの大きさがあればよく、また、ステッピングモータの長さはマグネットの長さに第１のコイルと第２のコイルの長さを加えただけの長さがあれば良いことになる。このため、ステッピングモータの大きさは、マグネットおよびコイルの径と長さによって決まるもので、マグネットおよびコイル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を超小型にすることができるものである。
【００４４】
この時、マグネットおよびコイル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事が難しくなるが、これはマグネットを中空の円筒形状に形成し、この中空の円筒形状に形成されたマグネットの外周面および内周面に第１、第２のステータの外側磁極部および内側磁極部を対向させる単純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。さらに上記の説明で述べたように、低コストで高出力なものに出来る。
【００４５】
（実施の第２の形態）
図５は本発明の実施の第２の形態に係るステッピングモータを示す断面図であり、上記実施の第１の形態と同じ構成要素については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００４６】
同図において、１５は第１のボビンであり、第１のコイル２が卷き回されている。この第１のボビン１５は非磁性材料で非導電材料からなり、第１のコイル２と第１のステータ８が不用意に導通しないようにしている。この第１のボビン１５は第１のステータ８に固定され、孔１５Ａで第１軸１０を回転可能に保持し、上記実施の第１の形態における第１軸受け１２と同様な機能を果たす。
【００４７】
１６は第２のボビンであり、第２のコイル３が卷き回されている。この第２のボビン１６も非磁性材料で非導電材料からなり、第２のコイル３と第２のステータ９が不用意に導通しないようにしている。この第２のボビン１６は第２のステータ９に固定され、孔１６Ａで第２軸１１を回転可能に保持し、上記実施の第１の形態における第２軸受け１３と同様な機能を果たす。
【００４８】
本実施の第２の形態では、第１コイル２と第１のステータ８との不用意な導通を防ぐと同時に、第１ステータ８と第１軸１０の吸着を防ぐ部材を一つの部品、すなわち第１のボビン１５で構成したので、組み立てが容易でかつコストの安く、安定した動作を行うことができる構成とすることができる。同じく、第２コイル３と第２のステータ９との不用意な導通を防ぐと同時に、第２ステータ９と第２軸１１の吸着を防ぐ部材を一つの部品、すなわち第２のボビン１６で構成したので、組み立てが容易でかつコストの安く、安定した動作を行うことができる構成とすることができる。
【００４９】
以上の実施の第１および第２の形態によれば、第１外側磁極部８Ａ，８Ｂと対向し、マグネット１の内周面に固定された第１軸１０の一部分を第１内側磁極部１０Ａと呼ぶとすると、第１のコイル２により発生する磁束は、マグネット１の外周面に対向する第１外側磁極部８Ａ，８Ｂとマグネット１の内周面に固定された前記第１内側磁極部１０Ａとの間を通過するので、効果的にマグネット１に作用する。その際に、マグネット１の内周面に対向する前記第１内側磁極部１０Ａはマグネット１の内周面との間に空隙を設ける必要がないので、上記引用文献１や引用文献２に比べ、外側磁極部８Ａ，８Ｂと内側磁極部１０Ａの距離を狭くでき、磁気抵抗を小さくすることができる、出力を高めることができる。
【００５０】
同じく第１外側磁極部９Ａ，９Ｂと対向し、マグネット１の内周面に固定された第２軸１１の一部分を第２内側磁極部１１Ａと呼ぶとすると、第２のコイル２により発生する磁束は、マグネット１の外周面に対向する第２外側磁極部９Ａ，９Ｂとマグネット１の内周面に固定された前記第１内側磁極部１１Ａとの間を通過するので、効果的にマグネット１に作用する。その際に、マグネット１の内周面に対向する前記第２内側磁極部１１Ａはマグネット１の内周面との間に空隙を設ける必要がないので、上記引用文献１や引用文献２に比べ、外側磁極部９Ａ，９Ｂと内側磁極部１１Ａの距離を狭くでき、磁気抵抗を小さくすることができるので、出力を高めることができる。
【００５１】
また、前記第１内側磁極部１０Ａを第１軸１０で構成し、前記第２内側磁極部１１Ａを第２軸１１で構成してあるので、上記引用文献１や引用文献２に示される外側磁極部と内側磁極部を接続あるいは一体的に製造する場合に比べ、容易に製造でき、コストが安くなる。
【００５２】
さらに、マグネット１は内径部に第１軸１０および第２軸１１が固定されるので、強度において優れたものとなる。
【００５３】
つまり、構成する部品の数が少なく、かつ、製造の容易な部品で構成できるモータとすることができる。また、内側磁極部１０Ａ，１１Ａを長く構成できるので、外側磁極部８Ａ，８Ｂ，９Ａ，９Ｂとマグネット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。さらに、マグネット１の外径部と外側磁極部８Ａ，８Ｂ，９Ａ，９Ｂと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。又、マグネット１の機械的強度が増し、バックメタルとして第１軸１０や第２軸１１は作用するので、マグネットの磁気的劣化も少ない。
【００５４】
更に、第１コイル２と第２コイル３は、マグネット１とほぼ同径で、かつ該マグネット１を軸方向に関して挟む位置に配置されているため、ステッピングモータの外径寸法を小さくしている。
【００５５】
最後に、本発明の実施の態様を以下に列挙する。
【００５６】
（実施態様１）円周方向に等分割され、異なる極が交互に着磁された円筒形状の永久磁石からなるマグネットリングと、前記マグネットリングと同心で、かつ該マグネットリングを軸方向に挟む位置に配置された円筒形状の第１コイルと第２コイルと、前記マグネットリングの前記第１のコイル側の外周面に所定の間隔をもって対向し、前記第１のコイルにより励磁される第１の外側磁極部と、前記マグネットリングの前記第２のコイル側の外周面に所定の間隔をもって対向し、前記第２のコイルにより励磁される第２の外側磁極部と、前記第１のコイルの内径部に挿入され、かつ前記マグネットリングの内径部に固定された軟磁性材料からなる第１軸と、前記第２のコイルの内径部に挿入され、かつ前記マグネットリングの内径部に固定された軟磁性材料からなる第２軸とを有するステッピングモータであって、前記第１のコイルが卷き回され、前記第１軸を回転可能に嵌合する軸受け部を具備する非磁性材料からなる第１のボビンと、前記第２のコイルが卷き回され、前記第２軸を回転可能に嵌合する軸受け部を具備する非磁性材料からなる第２のボビンを具備することを特徴とするステッピングモータ。
【００５７】
（実施態様２）前記第１軸は、出力軸であることを特徴とする実施態様１に記載のステッピングモータ。
【００５８】
（実施態様３）前記第１軸は、前記第１外側磁極部に固定される第１軸受けにより回転可能に保持され、前記第２軸は、前記第２外側磁極部に固定される第２軸受けにより回転可能に保持されることを特徴とする実施態様１又２に記載のステッピングモータ。
【００５９】
（実施態様４）前記第１および第２のボビンは、前記第１軸受けおよび第２軸受けを兼用することを特徴とする実施態様１乃至３に記載のステッピングモータ。
【００６０】
（実施態様５）前記第１軸は、前記第１外側磁極部に固定され軟磁性材料からなる第１軸受けにより回転可能に保持され、前記第２軸は、前記第２外側磁極部に固定され軟磁性材料からなる第２軸受けにより回転可能に保持され、前記第１軸或いは前記第１軸受け或いは前記第２軸或いは前記第２軸受けのいずれかに摺動面に潤滑塗装或いは潤滑メッキ或いは摺動部に潤滑材の塗布がなされていることを特徴とする実施態様１又２に記載のステッピングモータ。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、小型化を損なうことなく、よりコストが安く、高出力のステッピングモータを提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１の形態に係るステッピングモータを示す分解斜視図である。
【図２】図１に示すステッピングモータの組み立て完成状態の断面図である。
【図３】図２に示すステッピングモータのロータの軸と垂直な方向より見た断面図である。
【図４】本発明の実施の第１の形態に係るステッピングモータのロータの回転動作説明図である。
【図５】本発明の実施の第２の形態に係るステッピングモータを示す分解斜視図である。
【図６】従来のステッピングモータを示す分解斜視図である。
【図７】図６のステッピングモータの組み立て完成状態の断面図である。
【符号の説明】
１マグネット（マグネットリング）
２第１のコイル
３第２のコイル
８第１のステータ
８Ａ，８Ｂ第１外側磁極部（第１の外側磁極部）
９第２のステータ
９Ａ，９Ｂ第２外側磁極部（第２の外側磁極部）
１０第１軸
１０Ａ第１内側磁極部（第１の内側磁極部）
１１第２軸
１１Ａ第２内側磁極部（第２の内側磁極部）
１２第１軸受け
１３第２軸受け
１４連結リング
１５第１のボビン
１６第２のボビン

Claims

円周方向に等分割され、異なる極が交互に着磁された円筒形状の永久磁石からなるマグネットリングと、
前記マグネットリングと同心で、かつ該マグネットリングを軸方向に挟む位置に配置された円筒形状の第１のコイルおよび第２のコイルと、
前記マグネットリングの前記第１のコイル側の外周面に間隔をあけて対向し、前記第１のコイルにより励磁される第１の外側磁極部と、
前記マグネットリングの前記第２のコイル側の外周面に間隔をあけて対向し、前記第２のコイルにより励磁される第２の外側磁極部と、
前記第１のコイルの内径部に挿入され、かつ前記マグネットリングの内径部に固定された軟磁性材料からなる第１軸と、
前記第２のコイルの内径部に挿入され、かつ前記マグネットリングの内径部に固定された軟磁性材料からなる第２軸とを有することを特徴とするステッピングモータ。
円周方向に等分割され、異なる極が交互に着磁された円筒形状の永久磁石からなるマグネットリングと、
前記マグネットリングと同心で、かつ該マグネットリングを軸方向に挟む位置に配置された円筒形状の第１のコイルおよび第２のコイルと、
前記マグネットリングの前記第１のコイル側の外周面に間隔をあけて対向し、前記第１のコイルにより励磁される第１の外側磁極部と、
前記マグネットリングの前記第２のコイル側の外周面に間隔をあけて対向し、前記第２のコイルにより励磁される第２の外側磁極部と、
前記第１のコイルの内径部に挿入され、かつ前記マグネットリングの内径部に固定された軟磁性材料からなる第１軸と、
前記第２のコイルの内径部に挿入され、かつ前記マグネットリングの内径部に固定された軟磁性材料からなる第２軸とを有するステッピングモータであって、
前記第１のコイルが卷き回され、前記第１軸を回転可能に支持する軸受け部を具備する非磁性材料からなる第１のボビンと、
前記第２のコイルが卷き回され、前記第２軸を回転可能に支持する軸受け部を具備する非磁性材料からなる第２のボビンとを具備することを特徴とするステッピングモータ。
前記第１軸は、出力軸であることを特徴とする請求項１または２に記載のステッピングモータ。
前記第１軸は、前記第１の外側磁極部に固定される第１の軸受けにより回転可能に支持され、前記第２軸は、前記第２の外側磁極部に固定される第２の軸受けにより回転可能に支持されることを特徴とする請求項１に記載のステッピングモータ。