(57)【要約】【課題】外径寸法を増大させることなく、大きなトルクを得ることのできるステッピングモータを提供すること。【解決手段】ステッピングモータ１００では、ステータ組２０を複数、モータ軸線Ｌ方向に配列し、複数のステータ組２０の間において極歯２１５、２２５、２６５、２７５の角度位置を同一にしてある。ロータ３において、ロータマグネット３２は、複数のマグネット片３２０がモータ軸線Ｌ方向に配列され、ロータマグネット３２では、同一の磁極がモータ軸線Ｌ方向の全体にわたって連続して形成されている。【選択図】図２
2010130886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面においてＮ極とＳ極が周方向に交互に形成されたロータマグネット、および回転軸を備えたロータと、
前記ロータマグネットの外周面に対向する筒状のステータと、
を有するステッピングモータにおいて、
前記ステータは、複数の極歯が環状に配列されたステータコア、および前記極歯の外周側で周回するコイルを備えた単相あるいは複相のステータ組が複数、モータ軸線方向に配列されてなり、
前記複数のステータ組の間において前記極歯の角度位置が同一であることを特徴とするステッピングモータ。
【請求項２】
前記ステータ組は、前記ステータコアおよび前記コイルとして、Ａ相のステータコアおよびコイルと、Ｂ相のステータコアおよびコイルを備え、
前記複数のステータ組の間においてＡ相の極歯同士の角度位置が同一で、Ｂ相の極歯同士の角度位置が同一であ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。
【請求項３】
前記複数のステータ組の間において、前記ステータコアおよび前記コイルは同一構成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。
【請求項４】
前記複数のステータ組に属する前記コイルは、同一の相に対応するコイル同士が直列に接続されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のステッピングモータ。
【請求項５】
前記ステータ組の外周側に、前記コイルに給電するための端子を備え、
前記複数のステータ組の間において、前記端子の位置が同一の角度位置にあることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のステッピングモータ。
【請求項６】
前記複数のステータ組に形成された複数の端子は、共通の基板上に形成された導電パターンにハンダ付けされていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のステッピングモータ。
【請求項７】
前記基板は、剛性基板であることを特徴とする請求項６に記載のステッピングモータ。
【請求項８】
前記ロータマグネットでは、同一の磁極がモータ軸線方向の全体にわたって連続して形成されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載のステッピングモータ。
【請求項９】
前記ロータマグネットはモータ軸線方向に配列された複数のマグネット片からなることを特徴とする請求項８に記載のステッピングモータ。
【請求項１０】
前記複数のマグネット片は、隣接するマグネット片同士が当接するように配置されていることを特徴とする請求項９に記載のステッピングモータ。
【請求項１１】
前記複数のマグネット片には、モータ軸線方向における長さ寸法が相違するマグネット片が含まれていることを特徴とする請求項９または１０に記載のステッピングモータ。
【請求項１２】
前記マグネット片の数と、前記ステータ組の組数とが相違することを特徴とする請求項９乃至１１の何れか一項に記載のステッピングモータ。
【請求項１３】
前記ステータの外周側はカバーにより覆われ、
当該カバーと前記ステータとの間には樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載のステッピングモータ。
【請求項１４】
前記複数のステータ組において隣接するステータ組の間にはスペーサが配置され、
当該スペーサは、該スペーサを両側で挟むステータ組のステータコアと溶接されていることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載のステッピングモータ。
【請求項１５】
前記複数のステータ組のいずれにおいても、モータ軸線方向の一方側端部の外周縁はステータコアの直角部分あるいは略直角部分であり、モータ軸線方向の他方側端部の外周縁はステータコアのＲ部分であり、
前記一方側端部に位置するステータコアは前記スペーサにレーザ溶接され、前記他方側端部に位置するステータコアは前記スペーサに対してスポット溶接されていることを特徴とする請求項１４に記載のステッピングモータ。
【請求項１６】
前記回転軸の端部にはエンコーダが配置され、
当該エンコーダによる検出結果に基づいて、前記コイルへの通電がフィードバック制御されることを特徴とする請求項１乃至１５の何れか一項に記載のステッピングモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の極歯が環状に配列されたステータ、およびロータを備えたステッピングモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ステッピングモータは、外周面においてＮ極とＳ極が周方向に交互に形成されたロータマグネット、および回転軸を備えたロータと、ロータマグネットの外周面に対向する筒状のステータとを備えており、ステータは、一般に、複数の極歯が環状に配列されたステータコア、および極歯の外周側で周回するコイルを備えた２相のステータ組を備えている。
【０００３】
かかるステッピングモータにおいて、２相のステータ組をモータ軸線方向に２組配置し、これら２組のステータ組におい極歯のピッチをずらすことにより、高速かつ微小な送りを可能とした構成が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−２８３５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、ステッピングモータでは、共通の回転軸に対して複数のステータ組を設け、ステータ組の構成を相違させることにより、高精度な送りが可能となるなどの利点がある。従って、組立機や部品供給装置において、部品を所定位置まで正確に移動させるための駆動源として用いることができる。
【０００５】
しかしながら、ステッピングモータは、高精度な送りが可能となる反面、トルクが小さいため、例えば、重い部品を移動させるための駆動源として用いる場合、外径寸法が極端に大きくなってしまうという問題点がある。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、外径寸法を増大させることなく、大きなトルクを得ることのできるステッピングモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明では、外周面においてＮ極とＳ極が周方向に交互に形成されたロータマグネット、および回転軸を備えたロータと、前記ロータマグネットの外周面に対向する筒状のステータと、を有するステッピングモータにおいて、前記ステータは、複数の極歯が環状に配列されたステータコア、および前記極歯の外周側で周回するコイルを備えた単相あるいは複相のステータ組が複数、モータ軸線方向に配列されてなり、前記複数のステータ組の間において前記極歯の角度位置が同一であることを特徴とする。
【０００８】
本発明では、ステータ組を複数、モータ軸線方向に配列し、複数のステータ組の間において極歯の角度位置を同一にしてあるため、ステッピングモータの特長である高い送り精度を確保したまま、大きなトルクを得ることができる。また、複数のステータ組をモータ軸線方向に配列した構成であるため、ステッピングモータの外径寸法は小さいままである。
【０００９】
本発明において、前記ステータ組は、前記ステータコアおよび前記コイルとして、Ａ相のステータコアおよびコイルと、Ｂ相のステータコアおよびコイルを備えていることが好ましく、かかる構成の場合、前記複数のステータ組の間においてＡ相の極歯同士の角度位置が同一で、Ｂ相の極歯同士の角度位置が同一である。かかる２相構造を採用すれば、単相構造と違って、送り動作の際の振動などを低く抑えることができる。
【００１０】
本発明において、前記複数のステータ組の間において、前記ステータコアおよび前記コイルは同一構成であることが好ましい。このように構成すると、部品の共通化を図ることができるので、ステッピングモータの低コスト化を図ることができる。
【００１１】
本発明において、前記複数のステータ組に属する前記コイルは、同一の相に対応するコイル同士が直列に接続されていることが好ましい。複数のコイルを用いた場合、コイル同士を並列に接続すると、コイルに流れる電流にアンバランスが発生するおそれがあるが、コイル同士を直列に接続すると、コイルに流れる電流を同等とすることができる。従って、トルクのムラを解消でき、安定した回転性能を維持することができる。また、磁気飽和するまで電流を流して大きなトルクを確保する場合、複数のコイルに流れる電流にバラツキが発生しないので、流せる電流を大きくできるという利点がある。
【００１２】
本発明において、前記ステータ組の外周側に、前記コイルに給電するための端子を備え、前記複数のステータ組の間において、前記端子の位置が同一の角度位置にあることが好ましい。かかる構成を採用すると、端子への電気的な接続が容易である。また、ステータ組を同一の角度位置に配置する際、端子あるいは端子が保持された端子台を基準にステータ組の角度位置を合わせることができる。
【００１３】
本発明において、前記複数のステータ組に形成された複数の端子は、共通の基板上に形成された導電パターンにハンダ付けされていることが好ましい。複数のステータ組の間において、端子の位置が同一の角度位置にあれば、全ての端子を共通の基板に接続することができるので、端子への電気的な接続が容易である。
【００１４】
また、基板として剛性の基板を用いることが好ましく、かかる構成によれば、端子と基板との固定により、ステータ組の位置ずれを防止することができる。
【００１５】
本発明において、前記ロータマグネットでは、同一の磁極がモータ軸線方向の全体にわたって連続して形成されていることが好ましい。かかる構成によれば、ロータマグネットにおいてステータと対向する領域が着磁された状態にある。このため、磁気効率が高いので、大きなトルクを得るのに有利である。
【００１６】
かかる構成を採用するにあたって、前記ロータマグネットはモータ軸線方向に配列された複数のマグネット片からなることが好ましい。かかる構成を採用すると、マグネット片の数を変更するだけでロータマグネットの全長を調整することができる。従って、準備しておくロータマグネット用の部品の種類を減らすことができるので、ステッピングモータのコストを低減することができる。
【００１７】
本発明において、前記複数のマグネット片は、隣接するマグネット片同士が当接するように配置されていることが好ましい。このように構成すると、ステータと対向する部分の全てが着磁されている構成を容易に実現することができる。
【００１８】
本発明において、前記複数のマグネット片には、モータ軸線方向における長さ寸法が相違するマグネット片が含まれている構成を採用してもよい。すなわち、長さ寸法の異なるマグネット片を組み合わせて、ロータマグネットの長さ寸法をステータの長さ寸法に合わせることが好ましい。このように構成すると、準備しておくロータマグネット用の部品の種類を減らすことができるので、ステッピングモータのコストを低減することができる。
【００１９】
本発明において、前記マグネット片の数と、前記ステータ組の組数とが相違している構成を採用してもよい。このように構成すると、ステータの長さ寸法をいずれに設定した場合でも、準備しておくロータマグネット用の部品の種類が少なくてよいので、ステッピングモータのコストを低減することができる。
【００２０】
本発明において、前記ステータの外周側はカバーにより覆われ、当該カバーと前記ステータとの間には樹脂が充填されていることが好ましい。かかる構成を採用すると、コイルで発生した熱を、樹脂を介してカバーに伝達することができるので、放熱性を高めることができる。従って、複数のステータ組を用いた場合でも、ステッピングモータの温度上昇を低く抑えることができるので、ステッピングモータの信頼性を向上することができる。
【００２１】
本発明において、前記複数のステータ組において隣接するステータ組の間にはスペーサが配置され、当該スペーサは、該スペーサを両側で挟むステータ組のステータコアと溶接されていることが好ましい。かかる構成によれば、ステータコア同士を直接溶接することができない場合でも、複数のステータ組を連結することができる。
【００２２】
本発明において、前記複数のステータ組のいずれにおいても、モータ軸線方向の一方側端部の外周縁はステータコアの直角部分あるいは略直角部分であり、モータ軸線方向の他方側端部の外周縁はステータコアのＲ部分であり、前記一方側端部に位置するステータコアは前記スペーサにレーザ溶接され、前記他方側端部に位置するステータコアは前記スペーサに対してスポット溶接されていることが好ましい。ステータコアをプレス加工で折り曲げた部分はＲ形状になってしまい、かかるＲ形状の場合、スポット溶接は可能であるが、レーザ溶接が不可能である。一方、ステータコアの内側にコイルなどを配置した後は、レーザ溶接は可能であるが、スポット溶接は不可能である。従って、ステータ組を構成する前にＲ形状になっている側にスペーサをスポット溶接しておけば、両端が直角部分あるいは略直角部分とすることができるので、ステータコアの内側にコイルなどを配置してステータ組とした後、隣接するステータ組同士を連結する際、ステータコアの直角部分あるいは略直角部分と、スペーサとをレーザ溶接することができる。
【００２３】
本発明において、前記回転軸の端部にはエンコーダが配置され、当該エンコーダによる検出結果に基づいて、前記コイルへの通電がフィードバック制御されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明では、ステータ組を複数、モータ軸線方向に配列し、複数のステータ組の間において極歯の角度位置を同一にしてあるため、ステッピングモータの特長である高い送り精度を確保したまま、大きなトルクを得ることができる。また、複数のステータ組をモータ軸線方向に配列した構成であるため、ステッピングモータの外径寸法は小さいままである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００２６】
（ステッピングモータの全体構成）
図１は、本発明を適用したステッピングモータの外観図であり、図１（ａ）、（ｂ）は、ステッピングモータにおいてコネクタが配置された上側部分の斜視図、および下側部分の斜視図である。図２は、図１に示すステッピングモータに用いたステータなどの説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、図１に示すステッピングモータの縦断面図、およびステータの一部を拡大して示す断面図である。図３は、図１に示すステッピングモータからカバーを取り外して内部構成を示す説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）は、内部構成の上側部分の斜視図、および下側部分の斜視図である。
【００２７】
図１および図２に示すように、本形態のステッピングモータ１００では、モータ軸線Ｌ方向に長手方向を向ける下カバー９１と上カバー９２とによってカバー９が構成されている。カバー９において、出力側Ｌ１の端部にはフランジ９５が固着され、かかるフランジ９５からはロータ３の回転軸３１が突出している。回転軸３１の先端部にはピニオン３９が固着される。
【００２８】
カバー９において、反出力側Ｌ２の端面からは基板７の端部が突出し、かかる基板７の端部に対してさらに反出力側Ｌ２で隣接する位置にコネクタ７７が搭載されている。
【００２９】
図２および図３に示すように、ステッピングモータ１００は、カバー９の内側に、外周面においてＮ極とＳ極が周方向に交互に形成されたロータマグネット３２、および回転軸３１を備えたロータ３と、ロータマグネット３２の外周面に対向する筒状のステータ２とを有している。
【００３０】
本形態では、カバー９とステータ２との間には樹脂６が充填されている。かかる樹脂６は、ステータ２の内部において、後述するコイル２４、２９を覆う位置まで充填され、コイル２４、２９で発生した熱をカバー９に伝達して放熱性を高める機能を担っている。
【００３１】
回転軸３１は、出力側Ｌ１の端部と反出力側Ｌ２の端部が軸受で回転可能に支持されている。本形態では、回転軸３１のいずれの端部もボールベアリングからなる軸受９７、９９によって支持されており、回転軸３１において、出力側Ｌ１の端部には軸受９７の内輪が固着され、軸受９７の外輪は、軸受ホルダ９６を介してフランジ９５に固定されている。また、回転軸３１において、反出力側Ｌ２の端部には軸受９９の内輪が固着され、軸受９９の外輪は、軸受ホルダ９８を介して固定されている。
【００３２】
（ステータ組２０の構成）
図４は、図３に示すステータに用いたステータ組の説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）は、ステータ組１つ分の斜視図、および分解斜視図である。
【００３３】
本形態のステッピングモータ１００において、ステータ２は、図４に示すステータ組２０が複数、モータ軸線Ｌ方向に配列されてなる。
【００３４】
図４に示すように、ステータ組２０は、Ａ相の外ステータコア２１、コイルボビン２３に巻回されたＡ相のコイル２４、Ａ相の内ステータコア２２、Ｂ相の内ステータコア２７、コイルボビン２８に巻回されたＢ相のコイル２９、Ｂ相の外ステータコア２６をモータ軸線Ｌ方向で重ねた２相構造になっている。
【００３５】
Ａ相の外ステータコア２１は、底板部２１１の外周縁から反出力側Ｌ２に向けて円筒部２１２が延びた有底筒形形状を備えており、底板部２１１の中心穴の縁では、反出力側Ｌ２に向けて複数の極歯２１５が起立している。Ａ相の内ステータコア２２は、円環状のフランジ部２２１を備えており、このフランジ部２２１の中心穴の縁では、出力側Ｌ１に向けて複数の極歯２２５が起立している。従って、Ａ相のコイル２４が巻回されたコイルボビン２３をモータ軸線Ｌ方向の両側から挟むように、Ａ相の外ステータコア２１、コイルボビン２３、およびＡ相の内ステータコア２２を重ねると、コイルボビン２３の内周面では、Ａ相の外ステータコア２１に形成された極歯２１５と、Ａ相の内ステータコア２２に形成された極歯２２５とが交互に環状に並び、かかる極歯２１５、２２５の外周側でＡ相のコイル２４が周回する構造となる。
【００３６】
Ｂ相の外ステータコア２６は、円環状のフランジ部２６１を備えており、このフランジ部２６１の中心穴の縁では、出力側Ｌ１に向けて複数の極歯２６５が起立している。Ｂ相の内ステータコア２７は、円環状のフランジ部２７１を備えており、このフランジ部２７１の中心穴の縁では、反出力側Ｌ２に向けて複数の極歯２７５が起立している。従って、Ｂ相のコイル２９が巻回されたコイルボビン２８をモータ軸線Ｌ方向の両側から挟むように、Ｂ相の外ステータコア２６、コイルボビン２８、およびＢ相の内ステータコア２７を重ねると、コイルボビン２８の内周面では、Ｂ相の外ステータコア２６に形成された極歯２６５と、Ｂ相の内ステータコア２７に形成された極歯２７５とが交互に環状に並び、かかる極歯２６５、２７５の外周側でＢ相のコイル２９が周回する構造となる。
【００３７】
ここで、Ａ相の外ステータコア２１、コイルボビン２３に巻回されたＡ相のコイル２４、Ａ相の内ステータコア２２、Ｂ相の内ステータコア２７、コイルボビン２８に巻回されたＢ相のコイル２９、Ｂ相の外ステータコア２６をモータ軸線Ｌ方向で重ねた際、Ａ相の外ステータコア２１の円筒部２１２は、Ａ相のコイル２４、Ａ相の内ステータコア２２、Ｂ相の内ステータコア２７、Ｂ相のコイル２９を外周側で覆った状態となり、かかる円筒部２１２の先端部に対して、Ｂ相の外ステータコア２６のフランジ部２６１が嵌った状態となる。
【００３８】
この状態で、ステータ組２０では、モータ軸線Ｌ方向の反出力側Ｌ２の端部の外周縁は、Ａ相の外ステータコア２２の円筒部２１２の先端部であり、直角形状（直角部分）あるいは略直角形状（略直角部分）になっている。これに対して、ステータ組２０では、モータ軸線Ｌ方向の出力側Ｌ１の端部の外周縁は、Ａ相の外ステータコア２１において、底板部２１１から円筒部２１２が起立した部分であり、Ｒ形状（Ｒ部分）になっている。そこで、本形態では、隣接するステータ組２０を連結するにあたって、詳しくは後述するように、外周縁がＲ形状になっているＡ相の外ステータコア２１の底板部２１１に対して、磁性板からなるスペーサ５がスポット溶接されている。また、Ａ相の外ステータコア２２の円筒部２１２の先端部に対しては、隣接するステータ組２０のＡ相の外ステータコア２１にスポット溶接されたスペーサ５がレーザ溶接されている。
【００３９】
このように構成したステータ組２０において、Ａ相のコイル２４が巻回されたボビン２３の周方向の１箇所には端子台２３１が形成されており、かかる端子台２３１には２本の端子２４６が固着されている。また、２本の端子２４６にはＡ相のコイル２４の端部が各々絡げられ、端子２４６とコイル２４の端部とはハンダにより電気的に接続されている。また、Ｂ相のコイル２９が巻回されたボビン２８においても、周方向の１箇所に端子台２８１が形成され、かかる端子台２８１には２本の端子２９６が固着されている。また、２本の端子２９６にはＢ相のコイル２９の端部が各々絡げられ、端子２９６とコイル２９の端部とはハンダにより電気的に接続されている。
【００４０】
ここで、Ａ相に対応する２本の端子２４６は、モータ軸線Ｌ方向に直交する方向で並び、Ｂ相に対応する２本の端子２９６も、モータ軸線Ｌ方向に直交する方向で並んでいる。しかも、Ａ相に対応する２本の端子２４６と、Ｂ相に対応する２本の端子２９６とは、モータ軸線Ｌ周りの角度位置が同一に設定されているため、Ａ相に対応する２本の端子２４６と、Ｂ相に対応する２本の端子２９６は、各々がモータ軸線Ｌ方向で重なっている。
【００４１】
かかる端子２４６、２９６および端子台２３１、２８１は、Ａ相の外ステータコア２１の切り欠き２１８から半径方向外側に突出している。端子台２３１、２８１の内面は、円筒部２２１の外周面に当接している。また、端子台２３１、２８１において周方向の両端部は、切り欠き２１８において周方向の両側で対向する内縁に当接し、周方向の位置が規定されている。従って、Ａ相の外ステータコア２１の切り欠き２１８を基準に端子台２３１、２８１の角度位置が規定される結果、端子２４６、２９６の角度位置も規定される。また、Ａ相の内ステータコア２２の外周縁に形成された小突起２２８、Ｂ相の外ステータコア２６の外周縁に形成された小突起２６８、およびＢ相の内ステータコア２７の外周縁に形成された小突起２７８は、切り欠き２１８において周方向の両側で対向する内縁に当接し、周方向の位置が規定されている。このため、切り欠き２１８を基準に、Ａ相の内ステータコア２２、Ｂ相の外ステータコア２６、およびＢ相の内ステータコア２７の角度位置が規定されている。
【００４２】
このように構成したステータ組２０を用いてステータ２を構成するにあたって、本形態では、同一構成の複数のステータ組２０がモータ軸線Ｌ方向に同軸状に配列されている。すなわち、いずれのステータ組２０でも、Ａ相の外ステータコア２１同士、コイルボビン２３に巻回されたＡ相のコイル２４同士、Ａ相の内ステータコア２２同士、Ｂ相の内ステータコア２７同士、コイルボビン２８に巻回されたＢ相のコイル２９同士、およびＢ相の外ステータコア２６同士は、同一の構成を有している。本形態では、５つのステータ組２０がモータ軸線Ｌ方向に同軸状に配列されている。
【００４３】
また、いずれのステータ組２０においても、極歯の角度位置が同一である。すなわち、図２（ｂ）に示すように、いずれのステータ組２０においても、周方向の所定の箇所を基準にした際、Ａ相の外ステータコア２１に形成された極歯２１５同士は同一の角度位置にあり、Ａ相の内ステータコア２２に形成された極歯２２５同士は同一の角度位置にあり、Ｂ相の外ステータコア２６に形成された極歯２６５同士は同一の角度位置にあり、Ｂ相の内ステータコア２７に形成された極歯２７５同士は同一の角度位置にある。このため、各ステータ組２０とロータ３との間に発生するピークトルク位置が一致するため、大きなトルクを得ることができる。特に、本形態では、各ステータ組２０の間での極歯の角度位置のずれを防止してあるため、大きなトルクを確実に得ることができる。
【００４４】
（基板の構成）
図５は、図１に示すステッピングモータに用いた基板の説明図である。なお、図５では、コイル２４、２９を点線で示してある。
【００４５】
本形態においては、いずれのステータ組２０においても、端子台２３１、２８１および端子２４６、２９６の角度位置が同一である。このため、５つのステータ組２０を配列したステータ２には計２０本の端子があるが、これらの端子は１０本ずつ、モータ軸線Ｌに平行に２列に直線的に並んでいる。
【００４６】
そこで、本形態では、図５に示すように、計２０個の端子穴７０が１０個ずつ、２列に直線的に並んだ基板７を用い、これらの端子穴７０に端子２４６、２９６を貫通させてハンダ付けてある。ここで、基板７は、ＰＣＢ基板やガラス−エポキシ基板などといった剛性基板である。
【００４７】
かかる基板７では、Ａ相のコイル２４の一方端が接続された端子２４６がハンダ付けされたランドと、隣接するステータ組２０のＡ相のコイル２４の他方端が接続された端子２４６がハンダ付けされたランドとを同士を接続する配線パターン７１が形成されており、Ａ相のコイル２４は直列に電気的接続されている。また、Ｂ相のコイル２９の一方端が接続された端子２９６がハンダ付けされたランドと、隣接するステータ組２０のＢ相のコイル２９の他方端が接続された端子２９６がハンダ付けされたランドとを同士を接続する配線パターン７２が形成されており、Ｂ相のコイル２９は直列に電気的接続されている。なお、複数のステータ組２０のうち、一方端に位置するステータ組２０のＡ相のコイル２４の他方端が接続された端子２４６がハンダ付けされたランドからは配線７３が延在し、Ｂ相のコイル２９の他方端が接続された端子２９６がハンダ付けされたランドからは配線７４が延在している。また、複数のステータ組２０のうち、他方端に位置するステータ組２０のＡ相のコイル２４の一方端が接続された端子２４６がハンダ付けされたランドからは配線７６が延在し、Ｂ相のコイル２９の一方が接続された端子２９６がハンダ付けされたランドからは配線７５が延在している。
【００４８】
（ロータの構成）
図６は、図１に示すステッピングモータ１００に用いたロータ３の説明図である。図２（ａ）および図６に示すように、本形態のステッピングモータ１００において、ロータ３では、回転軸３１の周りに円筒状の永久磁石からなるロータマグネット３２が固着され、かかるロータマグネット３２の外周面には、Ｎ極とＳ極が周方向に交互に形成されている、また、ロータマグネット３２では、同一の磁極がモータ軸線Ｌ方向の全体にわたって連続して形成されている。このため、ロータ３では、モータ軸線Ｌ方向においてステータ２が位置する全範囲にロータマグネット３２が位置する。
【００４９】
かかるロータマグネット３２を構成するにあたって、本形態では、回転軸３１の周りに複数の円筒状のマグネット片３２０をモータ軸線Ｌ方向に配列されており、本形態では、複数のマグネット片３２０は、隣接するマグネット片３２０同士が当接するように配置されている。
【００５０】
ここで、複数のマグネット片３２０には、モータ軸線Ｌ方向における長さ寸法が相違するマグネット片３２０が含まれている。また、本形態では、ステータ組２０は５組であるが、マグネット片３２０は７つであり、マグネット片３２０の数と、ステータ組２０の組数とが相違している。
【００５１】
このように、本形態では、ステータ２の長さ寸法に一致するような長いロータマグネット３２を用いるのではなく、長さ寸法が異なる円筒状の磁石材料を準備しておき、ステータ２の長さが定まった時点で、所定数の磁石材料を配置し、着磁を行なう。その際、同一寸法の磁石材料を配列しただけでは、ステータ２の長さ寸法にあったロータマグネット３２を構成できない場合、一部の磁石材料を長さの異なるものに交換して、ロータマグネット３２の長さ寸法を合わせる。従って、長さ寸法が同一のマグネット片３２０によってロータマグネット３２が構成される場合もあるが、本形態のように、長さ寸法が異なるマグネット片３２０によってロータマグネット３２が構成される場合もある。また、ステータ組２０と同数のマグネット片３２０によってロータマグネット３２が構成される場合もあるが、本形態のように、ステータ組２０と異なる数のマグネット片３２０によってロータマグネット３２が構成される場合もある。
【００５２】
このように構成すると、準備しておくロータマグネット３２用の部品の種類を減らすことができるので、ステッピングモータ１００のコストを低減することができる。また、極端に長いロータマグネット３２を用いた場合、成形の際、内径に通す金型が細く長くなるため、成形が難しく、長さ方向において内径寸法がバラツキやすいが、本形態のように、複数のマグネット片３２０によってロータマグネット３２を構成すれば、長さ方向の全体にわたって内径寸法が安定する。それ故、ステータ２とロータマグネット３２との隙間寸法を狭くすることができるので、大きなトルクを得るのに有利である。
【００５３】
（エンコーダ８の構成）
本形態のステッピングモータ１００において、回転軸３１の反出力側Ｌ２の端部に対してはエンコーダ８が配置されている。本形態において、エンコーダ８は、回転軸３１の反出力側Ｌ２の端部に取り付けられた円筒状の磁石８１と、回転軸３１の反出力側Ｌ２の端部に対峙するＭＲ素子８２により構成されている。ＭＲ素子８２は、センサ基板８５に実装され、センサ基板８５は、カバー９の反出力側Ｌ２端部に取り付けられた円筒状のセンサカバー８０に固定されている。センサ基板８５には、駆動用ＩＣ７９が実装されており、駆動用ＩＣ７９は、エンコーダ８による検出結果に基づいて、コイル２４、２９への通電をフィードバック制御する。
【００５４】
（ステッピングモータ１００製造方法）
本形態のステッピングモータ１００を製造するにあたって、ロータ形成工程では、まず、ステータ２の長さに合わせて、予め準備しておいたマグネット片３２０から所定寸法のマグネット片３２０を必要な数だけ、回転軸３１の周りに固定し、着磁してロータマグネット３２を形成する。あるいは、冶具の周りで複数のマグネット片３２０を接着剤で連結した後、着磁してロータマグネット３２を形成し、かかるロータマグネット３２を回転軸３１の周りに固定する。
【００５５】
一方、ステータ形成工程では、Ａ相の外ステータコア２１、コイルボビン２３に巻回されたＡ相のコイル２４、Ａ相の内ステータコア２２、Ｂ相の内ステータコア２７、コイルボビン２８に巻回されたＢ相のコイル２９、Ｂ相の外ステータコア２６をモータ軸線Ｌ方向で重ねてステータ組２０を形成する。かかる工程を行なう前に、Ａ相の外ステータコア２１の底板部２１１に対してスペーサ５をスポット溶接しておく。スポット溶接は、Ａ相の外ステータコア２１の内側にコイル２４、２９などを配置した後は行なうことができないが、Ｒ形状になっているＡ相の外ステータコア２１の底板部であってもスペーサ５を溶接することができる。
【００５６】
次に、丸棒状の冶具を貫通するように、複数のステータ組２０を通し、複数のステータ組２０を同軸状に配列する。その際、別の冶具を端子２４６、２９６あるいは端子台２３１、２８１に当接させて、複数のステータ組２０の角度調整を行なう。
【００５７】
次に、端子２４６、２９６を基板７の端子穴７０に嵌めた後、端子２４６、２９６と基板７のランドとのハンダ付けを行なう。かかるハンダ付けの前、あるいは後に、Ａ相の外ステータコア２２の円筒部２２１の先端部と、隣接するステータ組２０のＡ相の外ステータコア２１に固定したスペーサ５とをレーザ溶接により固定する。レーザ溶接は、Ｒ部分には行なうことができないが、本形態では、Ａ相の外ステータコア２２の円筒部２２１において直角あるいは略直角になっている先端部とスペーサ５とを溶接するので、レーザ溶接を採用することができる。かかるレーザ溶接は、スポット溶接と違って、Ａ相の外ステータコア２１とＢ相の外ステータコア２６とによって囲まれた空間内にコイル２４、２９などを配置した後に行なっても、コイル２４、２９が損傷しないなどの利点がある。
【００５８】
また、本形態では、Ａ相の外ステータコア２２の円筒部２２１の先端部にはＢ相の外ステータコア２６のフランジ部２６１が嵌っており、円筒部２２１の先端部は、分厚くなっているのと同様な状態にある。このため、Ａ相の外ステータコア２２の円筒部２２１の先端部とスペーサ５とをレーザ溶接した際、Ａ相の外ステータコア２２の円筒部２２１に穴があいてコイル２９が損傷あるいは断線するなどの不具合が発生しない。また、Ａ相の外ステータコア２２の円筒部２２１とレーザ溶接されるのは、隣接するステータ組２０のＡ相の外ステータコア２２にスポット溶接されているスペーサ５であるため、レーザ溶接の際、隣接するステータ組２０のＡ相の外ステータコア２２に穴があいてコイル２４が損傷あるいは断線するなどの不具合も発生しない。それ故、ステータ組２０同士の固定強度を向上することができるとともに、ステッピングモータ１００の歩留まりを向上することができる。
【００５９】
次に、カバー９の内側に複数のステータ組２０を連設したステータ２を配置し、しかる後に軸受９７、９９や軸受ホルダ９６、９８などを介してロータ３をステータ２内に回転可能に配置する。その際、回転軸３１の反出力側Ｌ２の端部にエンコーダ８を構成するための磁石８１を取り付けておく。しかる後には、ＭＲ素子８２や駆動用ＩＣ７９が実装されたセンサ基板８５をカバー９に取り付ける。
【００６０】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のステッピングモータ１００では、ステータ組２０を複数、モータ軸線Ｌ方向に配列し、複数のステータ組２０の間において極歯２１５、２２５、２６５、２７５の角度位置を同一にしてあるため、ステッピングモータ１００の特長である高い送り精度を確保したまま、大きなトルクを得ることができる。また、複数のステータ組２０をモータ軸線Ｌ方向に配列した構成であるため、ステッピングモータ１００の外径寸法は小さいままである。
【００６１】
また、本形態では、ステータ組２０は、ステータコアおよびコイルとして、Ａ相のステータコア（外ステータコア２１および内ステータコア２２）およびコイル２４と、Ｂ相のステータコア（外ステータコア２６および内ステータコア２７）およびコイル２９を備え、複数のステータ組２０の間においてＡ相の極歯２１５、２２５同士の角度位置が同一で、Ｂ相の極歯同士２６５、２７５の角度位置が同一である。かかる２相構造を採用すれば、単相構造と違って、送り動作の際の振動などを低く抑えることができる。
【００６２】
また、複数のステータ組２０の間において、ステータコア（外ステータコア２１、２６および内ステータコア２２、２７）およびコイル２４、２９は同一構成である。従って、部品の共通化を図ることができるので、ステッピングモータ１００の低コスト化を図ることができる。
【００６３】
さらに、複数のステータ組２０を用いた場合、コイル２４同士およびコイル２９同士を並列に接続すると、コイル２４、２９に流れる電流にアンバランスが発生するおそれがあるが、本形態では、コイル２４同士およびコイル同士２９を直列に接続しているため、各ステータ組２０においてコイル２４、２９に流れる電流を同等とすることができる。
【００６４】
また、本形態では、複数のステータ組２０の間において、端子２４６、２９６の位置が同一の角度位置にあるため、端子２４６、２９６への電気的な接続が容易である。また、ステータ組２０を同一の角度位置に配置する際、端子２４６、２９６あるいは端子台２３１、２８１を基準にステータ組２０の角度位置を合わせることができる。しかも、端子２４６、２９６の位置が同一の角度位置にあるため、全ての端子２４６、２９６を共通の基板７に接続することができるので、端子２４６、２９６への電気的な接続が容易である。また、基板７として剛性基板を用いたため、フレキシブル基板を用いた場合と違って、端子２４６、２９６と基板７との固定により、ステータ組２０の位置ずれを防止することができるという利点がある。
【００６５】
本形態において、ロータマグネット３２では、同一の磁極がモータ軸線Ｌ方向の全体にわたって連続して形成されているため、ロータマグネット３２においてステータ２と対向する領域全体が着磁されていることになる。このため、磁気効率が高いので、大きなトルクを得るのに有利である。
【００６６】
また、ロータマグネット３２はモータ軸線Ｌ方向に配列された複数のマグネット片３２０からなるため、マグネット片３２０の数などを変更するだけでロータマグネット３２の全長を調整することができる。従って、準備しておくロータマグネット３２用の部品の種類を減らすことができるので、ステッピングモータ１００のコストを低減することができる。しかも、複数のマグネット片３２０は、隣接するマグネット片３２０同士が当接するように配置されているため、ステータ２と対向する部分の全てが着磁されている構成を容易に実現することができる。
【００６７】
さらに、ステータ２の外周側はカバー９により覆われ、カバー９とステータ２との間には樹脂６が充填され、かかる樹脂６はコイル２４、２９まで届いている。このため、コイル２４、２９で発生した熱を、樹脂６を介してカバー９に伝達することができるので、放熱性が高い。従って、複数のステータ組２０を用いた場合でも、ステッピングモータ１００の温度上昇を低く抑えることができるので、ステッピングモータ１００の信頼性を向上することができる。
【００６８】
［他の実施の形態］
上記実施の形態では、ステータ組２０が５個であったが、ステータ組２０の数については、２〜４個、あるいは６個上であってもよい。また、上記実施の形態では、スペーサ５が磁性材料で構成されていたが、非磁性材料で構成してもよい。さらに、上記実施の形態では、基板７は剛性基板であったが、フレキシブル基板であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明を適用したステッピングモータの外観図である。
【図２】図１に示すステッピングモータに用いたステータなどの説明図である。
【図３】図１に示すステッピングモータからカバーを取り外して内部構成を示す説明図である。
【図４】図３に示すステータに用いたステータ組の説明図である。
【図５】図１に示すステッピングモータに用いた基板の説明図である。
【図６】図１に示すステッピングモータに用いたロータの説明図である。
【符号の説明】
【００７０】
２  ステータ
３  ロータ
５  スペーサ
６  樹脂
７  基板
８  エンコーダ
９  カバー
２０  ステータ組
２１  Ａ相の外ステータコア
２２  Ａ相の内ステータコア
２４  Ａ相のコイル
２６  Ｂ相の外ステータコア
２７  Ｂ相の内ステータコア
２９  Ｂ相のコイル
３１  回転軸
３２  ロータマグネット
１００  ステッピングモータ
２１５、２２５  Ａ相の極歯
２３１、２８１  端子台
２４６、２９６  端子
２６５、２７５  Ｂ相の極歯２
３２０  マグネット片
Ｌ  モータ軸線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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