(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状または円筒状磁石の軸方向の所定位置の外周面に円周方向の溝を形成し、軸方向へ第１ロータ部と第２ロータ部とに分割すると共に、射出成形により両ロータ部を同時に形成したモータ用ロータにおいて、上記両ロータ部のいずれか一方に射出成形する際のゲートを形成すると共に両ロータ部の磁粉量のバラツキに応じて磁粉量の多い側のロータ部の軸方向長さまたは外径を小さく形成させたことを特徴とするモータ用ロータ。
【請求項２】
前記第１ロータ部と前記第２ロータ部とのロータ径を一致させると共に磁粉量の多い側のロータ部の軸方向長さを小さく形成させたことを特徴とする請求項１記載のモータ用ロータ。
【請求項３】
円柱状または円筒状磁石の軸方向の所定位置の外周面に円周方向の溝を形成し、軸方向へ第１ロータ部と第２ロータ部とに分割すると共に、射出成形により両ロータ部を同時に形成したモータ用ロータの製造方法において、上記第１ロータ部を上側にしその側面に射出成形用のゲートを設け、下側に位置する上記第２ロータ部に向けて射出成形してロータを形成すると共に、上記第２ロータ部の軸方向長さまたは外径を上記第１ロータ部より小さくしたことを特徴とするモータ用ロータの製造方法。
【請求項４】
円柱状または円筒状磁石の軸方向の所定位置の外周面に円周方向の溝を形成し、軸方向へ第１ロータ部と第２ロータ部とに分割すると共に、射出成形により両ロータ部を同時に形成したモータ用ロータの製造方法において、磁粉量の多い側のロータ部の着磁強さを磁粉量の少ない側のロータ部より弱く着磁したことを特徴とするモータ用ロータの製造方法。
【請求項５】
円柱状または円筒状磁石の軸方向の所定位置の外周面に円周方向の溝を形成し、軸方向へ第１ロータ部と第２ロータ部とに分割すると共に、射出成形により両ロータ部を同時に形成したモータ用ロータの製造方法において、射出成形時に磁粉の偏りが生じた場合、着磁強さをフル着磁とせず、弱めの強さの着磁を行うようにしたことを特徴とするモータ用ロータの製造方法。
【請求項６】
請求項３から５のいずれか１項記載のモータ用ロータの製造方法によって製造されたロータを使用し、そのロータの前記溝を前記磁石の軸方向中央に形成して軸方向に分割することにより前記第１ロータ部と前記第２ロータ部とを形成し、この第１ロータ部と第２ロータ部とのロータ径を一致させると共に夫々のロータ部に回転磁界を作用させるステータを夫々のロータ部に対応して設け、このステータと前記第１および第２ロータ部とのクリアランスの大きさと軸方向の位置を一致させたことを特徴とする小型モータ。
【請求項７】
円柱状または円筒状磁石からなり、軸方向の所定位置の外周面の溝で分割される２相のロータ部を有し、射出成形により形成したロータと、該それぞれのロータ部の外周に配置されて回転磁界を与える２相のステータを備える小型モータにおいて、上記ロータの形成時のゲートの位置の関係により生じる相間の磁粉量のバラツキに応じて磁粉量の多い側のロータ部の軸方向の長さまたは外径を磁粉量の少ない側のロータ部の軸方向の長さまたは外径より小さくしたことを特徴とする小型モータ。
【請求項８】
前記一方のロータ部と他方のロータ部とのロータ径を一致させ、磁粉量が多い側のロータ部の軸方向の長さを小さく形成させたことを特徴とする請求項７記載の小型モータ。
【請求項９】
前記ステータと前記両ロータ部とのクリアランスの大きさと軸方向の位置を一致させ、磁粉量が多い側のロータ部の軸方向の長さを小さく形成させたことを特徴とする請求項７または８記載の小型モータ。
【請求項１０】
円柱状または円筒状磁石からなり、軸方向の所定位置の外周面の溝で分割される２相のロータ部を有し、射出成形により形成したロータと、該それぞれのロータ部の外周に配置されて回転磁界を与える２相のステータを備える小型モータにおいて、上記ロータの形成時のゲートの位置の関係により生じる相間の磁粉量のバラツキに応じて磁粉量の多い側のロータ部に作用する上記ステータの磁界の強さを磁粉量の少ない側のロータ部に作用する上記ステータの磁界の強さより弱くしたことを特徴とする小型モータ。
【請求項１１】
円柱状または円筒状磁石からなり、軸方向の所定位置の外周面の溝で分割される２相のロータ部を有し、射出成形により形成したロータと、該それぞれのロータ部の外周に配置されて回転磁界を与える２相のステータを備える小型モータにおいて、前記ロータは、フル着磁から若干減少させた着磁によって形成されたロータとしたことを特徴とする小型モータ。
【請求項１２】
円柱状または円筒状磁石からなり、軸方向の所定位置の外周面の溝で分割される２相のロータ部を有し、射出成形により形成したロータと、該それぞれのロータ部の外周に配置されて回転磁界を与える２相のステータを備える小型モータにおいて、上記ロータは、上記ロータ形成時のゲートの位置の関係により生じる相間の着磁バラツキに応じて磁粉量の多い側のロータ部の着磁強さを、磁粉量の少ない側のロータ部の着磁強さより弱くして着磁したロータとしたことを特徴とする小型モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形により形成したモータ用ロータおよびモータ用ロータの製造方法ならびに当該ロータを使用した小型モータに関し、ＰＭ（永久磁石）型ステッピングモータに適用して好ましい構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、射出成形によりロータを形成した小型モータが知られている。この種の小型モータの内、ＰＭ（永久磁石）型ステッピングモータは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのピックアップ駆動用アクチュエータとして使用される例が増えてきている。その理由としては、従来のＤＣモータに対する様々な優位性、すなわち高速駆動によるアクセスタイムの短縮、省スペース化、シークノイズの低減、部品点数の削減、耐久性に優れる、オープンループの制御が可能等が一般的に認識されるようになったことが挙げられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
現在、光ピックアップ駆動用に使われているステッピングモータは、２相励磁駆動で２０ステップ／１回転という仕様であり、これとスクリューのリードピッチによって送り分解能が決定される。最近では、アクセスタイムの短縮を狙ってリードピッチが粗くなる傾向にある一方で、ＣＤ−ＲＯＭからＤＶＤへの移行による記録密度の増大に伴い、より細かな送り分解能が求められるようになってきている。
【０００４】
モータの送り分解能を上げるためには、３２分割や６２分割の正弦波マイクロステップ駆動を用いるのが一般的であるが、連続再生状態を想定した極低速域での駆動では、階段状の電流変化に対してロータがリニアに反応しないという問題が指摘されている。
【０００５】
すなわち、これまでのＦＤＤ用途等では重要視されていなかった、高速追従性・高トルク化とともに、マイクロステップ（正弦波もしくは三角波による２相巻き１−２相励磁、４相巻き１−２相励磁等）を用いて低速回転（例えば、２相励磁換算でｆ＝１００ｐｐｓ以下の速度域で回転）させる場合の角度精度（以後「リニアリティ」と呼ぶ。）の改善が求められている。しかしながら、他用途との共用ということを考え、現在のステッピングモータはリニアリティを意識しての磁気回路設計が成されていないのが実状である。このため、低速回転という条件下においては、マイクロステップによる階段状の励磁電流変化に対して、ロータの回転が一定角度で追従せず、極端な場合には動いたり止ったりを繰り返す動作となってしまう等の現象が見られる。
【０００６】
図１４に、光ピックアップ駆動用として用いられるロータに永久磁石を配したＰＭ型のステッピングモータ３０を示す。このステッピングモータ３０は、磁石（ロータ）３１を接着したリードスクリュー３２を介して回転運動を直線運動に変換する構造となっている。
【０００７】
ロータ３１が接着されたリードスクリュー３２の先端は、フレーム３３に取り付けられた樹脂軸受（スラストベアリング）３４により、鋼球３５を介して支持されている。一方、後端側も同様に鋼球３６を保持している樹脂軸受３７で支持されているが、この樹脂軸受３７は、キャップにはめ込むようにして取り付けられた板バネ（リーフスプリング）３８により与圧がかけられている。
【０００８】
この様な構造のステッピングモータ３０のロータ３１は、２つの円筒形の焼結による磁石３９，３９がステータ４０に対向するように取り付けられる。このステータ４０は、２つのコイル４１，４２を配したＡ相、Ｂ相からなる２相構造となっている。
【０００９】
この種のステッピングモータ３０は、極低速時の駆動にはマイクロステップが使われるため、階段状の正弦波入力に対してロータ３１がリニアに追従することが求められている。このステッピングモータ３０のリニアリティを図１５に示す。すなわち、３２分割のマイクロステップにて信号周波数ｆ＝１６［Ｈｚ］（２相励磁駆動に換算するとｆ＝２［ｐｐｓ］相当）で低速回転をさせながら測定した結果は、図１５に示されている通りである。この様な極低速域では、ロータ３１が電流変化に追従して起動・停止を繰り返すため、その挙動は電流波形と同周期の階段状となる。
【００１０】
各ステップ毎の階段の高さに着目してみると、かなりのバラツキがある。すなわち従来のステッピングモータ３０は、階段状の電流変化に対してロータ３１の挙動が一定でなく、極端な言い方をすれば動いたり動かなかったりを繰返しながら回転している状態にある。この様な特性は、ピックアップの送り精度を悪化させる直接的な原因となり、ピックアップ自身の微調整範囲を超えた場合には、データ読取りエラーによるアクセスタイムの悪化につながる。
【００１１】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、バランスの良い安定した性能を有する小型モータを提供することを目的とし、特に、極低速域でもマイクロステップ駆動のリニアリティを確保できるモータ用ロータおよびモータ用ロータの製造方法ならびにそのロータを使用した小型モータを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明は、円柱状または円筒状磁石の軸方向の所定位置の外周面に円周方向の溝を形成し、軸方向へ第１ロータ部と第２ロータ部とに分割すると共に、射出成形により両ロータ部を同時に形成したモータ用ロータにおいて、両ロータ部のいずれか一方に、射出成形する際のゲートを形成すると共に、両ロータ部の磁粉量のバラツキに応じて磁粉量の多い側のロータ部の軸方向長さまたは外径を小さく形成させている。このため、両ロータ部の磁粉量が異なっても、両ロータ部の着磁力を容易に同一とできる。この結果、ステッピングモータに組み込んだときに、通常の速度域のみならず、マイクロステップ駆動時の極低速域でのリニアリティをも確保することができる。
【００１３】
さらに、他の発明は、上述のモータ用ロータに加え、第１ロータ部と第２ロータ部とのロータ径を一致させると共に磁粉量の多い側のロータ部の軸方向長さを小さく形成させている。このように、両ロータ部のロータ径を同一としているので、ステータとのクリアランスを通常のモータのように均一化することができる。この結果、モータとして組み立てる際の組立効率を損なうことがない。
【００１４】
また、他の発明は、円柱状または円筒状磁石の軸方向の所定位置の外周面に円周方向の溝を形成し、軸方向へ第１ロータ部と第２ロータ部とに分割すると共に、射出成形により両ロータ部を同時に形成したモータ用ロータの製造方法において、第１ロータ部を上側にしその側面に射出成形用のゲートを設け、下側に位置する第２ロータ部に向けて射出成形してロータを形成すると共に、第２ロータ部の軸方向長さまたは外径を第１ロータ部より小さくしている。
【００１５】
このモータ用ロータの製造方法では、射出成形用のゲートがある部分が上側にあるため、磁粉は下方に多く溜まる。しかし、下側の第２ロータ部の長さまたは外径を小さくしているので、両ロータ部の着磁力を容易に同一とできる。この結果、ステッピングモータに組み込んだときに、通常の速度域のみならず、マイクロステップ駆動時の極低速域でのリニアリティをも確保することができる。
【００１６】
さらに、他の発明は、円柱状または円筒状磁石の軸方向に所定位置の外周面に円周方向の溝を形成し、軸方向へ第１ロータ部と第２ロータ部とに分割すると共に、射出成形により両ロータ部を同時に形成したモータ用ロータの製造方法において、磁粉量の多い側のロータ部の着磁強さを磁粉量の少ない側のロータ部より弱く着磁している。
【００１７】
このモータ用ロータの製造方法では、磁粉量の多少によって着磁強さを変えているので、両ロータ部の着磁力を容易に同一とできる。この結果、ステッピングモータに組み込んだときに、通常の速度域のみならず、マイクロステップ駆動時の極低速域でのリニアリティをも確保することができる。
【００１８】
また、他の発明では、円柱状または円筒状磁石の軸方向の所定位置の外周面に円周方向の溝を形成し、軸方向へ第１ロータ部と第２ロータ部とに分割すると共に、射出成形により両ロータ部を同時に形成したモータ用ロータの製造方法において、射出成形時に磁粉の偏りが生じた場合、着磁強さをフル着磁とせず、弱めの強さの着磁を行うようにしている。
【００１９】
このモータ用ロータの製造方法では、磁粉量の偏りが生じたとき、フル着磁としないので、両ロータ部の着磁力のアンバランスを改善できる。この結果、この製造方法によるロータをステッピングモータに組み込んだとき、通常の速度域のみならず、マイクロステップ駆動時の極低速域でのリニアリティをも確保することができる。
【００２０】
また、本発明の小型モータは、請求項３から５のいずれか１項記載のモータ用ロータの製造方法によって製造されたロータを使用し、そのロータの溝を磁石の軸方向中央に形成して軸方向に分割することにより第１ロータ部と第２ロータ部とを形成し、この第１ロータ部と第２ロータ部とのロータ径を一致させると共に夫々のロータ部に回転磁界を作用させるステータを夫々のロータ部に対応して設け、このステータと第１および第２ロータ部とのクリアランスの大きさと軸方向の位置を一致させている。
【００２１】
このため、両ロータ部の磁粉量が異なっても、両ロータ部の着磁力が同一となるロータをステッピングモータに組み込むことができ、モータの性能が向上する。しかも、両ロータ部の着磁力を精度よく同一とできるので、マイクロステップ駆動時の極低速域でのリニアリティをも確保することができる。さらに、ステータと両ロータ部とのクリアランスが一致しているので、通常のモータと同様に組み立て易いモータとなる。
【００２２】
さらに、他の発明の小型モータは、円柱状または円筒状磁石からなり、軸方向の所定位置の外周面の溝で分割される２相のロータ部を有し、射出成形により形成したロータと、該それぞれのロータ部の外周に配置されて回転磁界を与える２相のステータを備える小型モータにおいて、ロータの形成時のゲートの位置の関係により生じる相間の磁粉量のバラツキに応じて磁粉量の多い側のロータ部の軸方向の長さまたは外径を磁粉量の少ない側のロータ部の軸方向の長さまたは外径より小さくしている。
【００２３】
このため、磁粉量のバラツキがあってもそのバラツキが調整されたロータとすることができ、モータとして安定した性能を得ることができる。特に、ステッピングモータに組み込んだとき、マイクロステップ駆動時の極低速域でのリニアリティをも確保することができる。
【００２４】
また、他の発明は、上述の発明の小型モータに加え、一方のロータ部と他方のロータ部とのロータ径を一致させ、磁粉量が多い側のロータ部の軸方向の長さを小さく形成させている。このように、両ロータ部のロータ径が一致しているので、モータとして組み立てるときの組立効率が損なわれない。
【００２５】
さらに、他の発明では、上述の各発明の小型モータに加え、ステータと両ロータ部とのクリアランスの大きさと軸方向の位置を一致させ、磁粉量が多い側のロータ部の軸方向の長さを小さく形成させている。このように、両ロータ部とステータとのクリアランスが一致しているので、モータとして組み立てるときの効率が損なわれない。
【００２６】
また、他の発明の小型モータは、円柱状または円筒状磁石からなり、軸方向の所定位置の外周面の溝で分割される２相のロータ部を有し、射出成形により形成したロータと、該それぞれのロータ部の外周に配置されて回転磁界を与える２相のステータを備える小型モータにおいて、ロータの形成時のゲートの位置の関係により生じる相間の磁粉量のバラツキに応じて磁粉量の多い側のロータ部に作用するステータの磁界の強さを磁粉量の少ない側のロータ部に作用するステータの磁界の強さより弱くしている。
【００２７】
このため、両ロータ部の磁粉量が異なっても、両ロータ部とステータとの間で生ずる磁気相互作用力は両ロータ部で同一となり、モータの性能が向上する。しかも、両ロータ部の着磁力を精度よく同一とできるので、マイクロステップ駆動時の極低速域でのリニアリティをも確保することができる。
【００２８】
さらに、他の発明の小型モータは、円柱状または円筒状磁石からなり、軸方向の所定位置の外周面の溝で分割される２相のロータ部を有し、射出成形により形成したロータと、該それぞれのロータ部の外周に配置されて回転磁界を与える２相のステータを備える小型モータにおいて、ロータは、フル着磁から若干減少させた着磁によって形成されたロータとしている。
【００２９】
このため、両ロータ部の磁粉量が異なっても、両ロータ部とステータとの間で生ずる磁気相互作用力は両ロータ部で略同一となり、モータの性能が向上する。しかも、両ロータ部の着磁力を精度よく略同一とできるので、通常の速度域のみならず、マイクロステップ駆動時の極低速域でのリニアリティをも確保することができる。
【００３０】
また、他の発明の小型モータは、円柱状または円筒状磁石からなり、軸方向の所定位置の外周面の溝で分割される２相のロータ部を有し、射出成形により形成したロータと、該それぞれのロータ部の外周に配置されて回転磁界を与える２相のステータを備える小型モータにおいて、ロータは、ロータ形成時のゲートの位置の関係により生じる相間の着磁バラツキに応じて磁粉量の多い側のロータ部の着磁強さを、磁粉量の少ない側のロータ部の着磁強さより弱くして着磁したロータとしている。
【００３１】
このため、両ロータ部の磁粉量が異なっても、両ロータ部とステータとの間で生ずる磁気相互作用力は両ロータ部で略同一となり、モータの性能が向上する。しかも、両ロータ部の着磁力を精度よく略同一とできるので、マイクロステップ駆動時の極低速域でのリニアリティをも確保することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の小型モータおよびモータ用ロータについて、図１から図に基づき説明する。なお、モータ用ロータの製造方法については小型モータ等の説明に併せて説明することとする。
【００３３】
本発明の実施の形態を説明するのに先立ち、本発明がなされた経過について説明する。本発明は、モータの安定した性能を得るための工夫であり、特に“低速でのマイクロステップ駆動“という限定した条件の中での角度精度（＝リニアリティ）に着目し、特性を改善するための具体的な手法を提示したものである。この改善に当たって、ステータの設計を変えるのではなく、ロータの構造及びロータの着磁を工夫することでリニアリティを改善したものである。
【００３４】
ところで、マイクロステップ駆動を用いてロータを一定角度で回転させるためには、Ａ・Ｂ相の励磁トルクの一定化が重要であるとの知見を本出願人は得ている。ところが、この種のステッピングモータは、射出成形磁石を使用していることが多く、その場合、成形時の磁粉の偏りによって磁石の着磁特性に差が生じ易く、それがＡ・Ｂ相の励磁トルクバランスを崩す原因となっている。また、射出成形ではなく、図１４に示すように、２つの磁石３９，３９を用いると、やはり両者のバランスが悪くなりがちとなっている。
【００３５】
本発明者は、まずモータ単体におけるリニアリティについて、磁石の着磁波形を変化させた場合の効果と、実際にその通りの着磁が出来るかどうかの見極めを行い、その限界を捉えることが出来た。そして、スキュー着磁によるディテントトルクの低減（この点は、本発明のポイントとは異なるため、詳細な説明は避け、本発明と関係する点のみ説明）と、着磁量調整による励磁トルクの相間バランス改善の影響を合わせて評価することにより、それぞれの改善点が従来のモータに対して大幅にリニアリティを改善することを見い出した。
【００３６】
しかし、スキュー着磁による改善だけでは、励磁トルクの相間バランスの十分な改善が行えないことが判明し、その原因を追及したところ、磁粉量などに基づく着磁量の変化が大きく効いていることが分かった。すなわち、本発明者は、上述した両改善ポイントのうち、後者の点であるロータ磁石の着磁に着目し、これを最適化することによるリニアリティ改善の可能性について検討を行ったものである。そして、この検討の中で上記の課題である、極低速域でマイクロステップ駆動のリニアリティが悪くなる点を改善したいという課題を具体的に解消する手段を見い出したものである。
【００３７】
本発明の小型モータは図１４に示すステッピングモータ３０と同様に、線形駆動用のＰＭ型のステッピングモータ１で、ロータ２を有している。このロータ２は、射出成形により形成されるネオジのプラスチックマグネット材からなる永久磁石３を備えている。この永久磁石３は、軸方向中央に円周状に設けられる溝４と、この溝４で分断される第１ロータ部５および第２ロータ部６とを有している。なお、両ロータ部５，６の径は同一とされている。
【００３８】
ステッピングモータ１は、ピックアップ駆動用で、永久磁石３を装着したリードスクリュー部７を介して回転運動を直線運動に変換するものとなっている。さらに、永久磁石３が接着されたリードスクリュー部７の先端は、フレーム８に取り付けられた樹脂製軸受（スラストベアリング）９により、鋼球１０を介して支持されている。
【００３９】
一方、後端側も同様に、樹脂製軸受（スライドベアリング）１１で支持されるが、この樹脂製軸受１１は、鋼球１２を保持すると共にスラスト方向に可動できる構造となっており、キャップ１３にはめ込むようにして取り付けられた板バネ（リーフスプリング）１４により与圧がかけられている。
【００４０】
このような構造は、ロータ２とリードスクリュー部７の境目部分を焼結含油軸受によって支持するモータとは違って、摺動ロスの低減が可能であり、高トルク化を実現できるので有利となっている。すなわち、このステッピングモータ１は、フレーム８の樹脂製軸受９が設けられていない側が隙間Ｇを介してロータ２に対向しており、ロータ２とリードスクリュー部７との境界部分に軸受構造を有していない。
【００４１】
ロータ２は、コイル１５，１６を有するステータ１７に対向してかつクリアランスＨが均一となるように設置される。このステータ１７は、コイル１５側のＡ相と、コイル１６側のＢ相とで構成される。また、永久磁石３の射出成形には、縦型成形機や横型成型機が使用される。縦型成型機を使用するときは、第１ロータ部５が下方に、第２ロータ部６が上方となるようにして成形される。横型成型機を使用するときは、第２ロータ部５にゲートが設けられる。なお、縦型成形機や横型成型機が使用されるとき、第２ロータ部６の軸方向端面のゲート用凹部１８にゲートが入り込み、そのゲート用凹部１８内にゲート跡が残る。
【００４２】
このような成形機を使用すると、ゲート用凹部１８と反対側の第１ロータ部５に磁粉が偏る傾向がある。すなわち、第１ロータ部５の磁粉量が第２ロータ部６の磁粉量より多くなる現象が生ずる。このため、このステッピングモータ１のステータ１７は、Ａ相側がＢ相側より弱くなるように設定してある。また、ロータ２の着磁に際してフル着磁ではなく、フル着磁よりやや弱めの着磁としている。
【００４３】
このようなロータ２およびステータ１７としたのは、次のような解析結果に基づく。なお、この解析に使用したロータは、ロータ２と同一形状で、ステータは従来のモータと同様にＡ，Ｂ相同一の強さとしている。
【００４４】
図２に示すように、ある１基本ステップ分の動作だけを取り出して考えた時、Ａ相電流ＩａはＩｍａｘ〜０まで８段階（３２分割マイクロステップを仮定）に減少し、同時にＢ相電流Ｉｂは、０〜Ｉｍａｘまで８段階に増加する。それに伴い、ロータ２に作用するＡ・Ｂ相の励磁トルクバランスが変化することで、ロータ２の位置は、θ１〜θ２へと徐々に変化していく。つまりマイクロステップ駆動では、ロータ２の位置がＡ・Ｂ相の励磁トルクのバラツキを出来るだけ抑えることが重要となる。
【００４５】
また励磁トルク以外の要素が介在した場合、力のバランスを崩す原因となるため、ディテントトルクは極力抑える必要があると考えられる。したがって、リニアリティ改善のためには、ディテントトルクを低減し、Ａ・Ｂ相の保磁トルクを合わせることであると考え、永久磁石３の着磁見直しによってこれを改善するものである。
【００４６】
ディテントトルクを抑制するための最適な着磁波形に関しては、永久磁石３の極ピッチが細かいため、着磁波形を変化させるのは究めて困難である。すなわち、この実施の形態のロータ２は、直径５ｍｍでＮＳ交互に１０極に着磁されるものであるので、極ピッチは極めて細くなる。なお、仮に着磁波形を変えることが出来たとしても、ディテントトルクの低減効果は期待できそうになく、現状の正弦波着磁が最適であるとの結論を得ている。
【００４７】
ステッピングモータ１のディテントトルクを低減させるための手法として、第１ロータ部５と第２ロータ部６を極謹か（１゜〜２゜）回転方向にずらして着磁する“スキュー着磁”が好ましい。着磁のスキュー角度は、両ロータ部５，６の位相差が電気角で９０゜になるように設定するのが理想である。スキュー着磁をすることでディテントトルクを低減できるとともに、着磁量による変動も最小限に抑えることが可能となる。ここで、理論値によるＭａｘ値−理論値によるＭｉｎ値を「角度精度誤差」と呼ぶことにする。
【００４８】
この角度精度誤差を求めるため、ロータ２の回転角度を検出する必要があるが、この目的のため、図３に示すような角度精度測定装置２１を製作し、利用した。
【００４９】
この角度精度測定装置２１は、リードスクリュー部７に取り付けたレーザ反射用プーリ２２にレーザドップラ速度計２３からレーザ光を照射し、レーザ反射用プーリ２２の回転速度を検出する。レーザドップラ速度計２３からの検出信号は、信号処理ユニット２４に入力し、アナログ処理される。その後、アナログ出力がＡ／Ｄボードを有するＡ／Ｄ機能内蔵パソコン２５へ入力して積分計算が行われる。この積分計算によって、接線方向の移動距離からロータ２（＝リードスクリュー部７）の回転角度に換算する。
【００５０】
この時、リードスクリュー部７のピッチを用いれば、軸方向への移動量として測定結果を出力することも可能である。なお、パソコン２５による速度データのサンプリング周期は、２ｍｓに設定している。なお、この角度精度測定装置２１は、図１５に示すような従来のモータや、図１のモータ構造でロータの着磁量を変化させたもの等の角度精度の測定にも利用している。
【００５１】
角度精度測定装置２１によって測定した着磁スキューの有無による角度精度誤差の比較一覧を、図４に示す。この図４に示す通り、スキュー着磁をすることで角度精度が向上する傾向にあることから、ディテントトルクの低減がリニアリティの改善に対して有効であることが確認できた。しかし、永久磁石３の着磁量を増加させた場合、スキュー着磁によるディテントトルクの差は広がる方向（図５参照のこと。）であるにも関わらず、図４に示す角度精度の変化量は着磁量に依存して増加していない。これにより、ディテントトルク以外に永久磁石３の着磁量が角度精度、すなわちリニアリティに対して何らかの影響を及ぼしていることが推察できる。
【００５２】
スキュー着磁において、着磁量を変化させた場合のリニアリティの比較を図６に示す。スキュー着磁の場合、図６（Ａ）に示す着磁量が１５．５μＷｂの場合と、図６（Ｂ）に示す８．０μＷｂの場合とでは、ディテントトルクがほぼ同等であるにもかかわらず、リニアリティには図６（Ａ）（Ｂ）に示すように明確な差が現れる。これは、着磁量がリニアリティに対して大きな影響を及ぼす要因の１つであることを示すものである。図７に、スキュー着磁における着磁量と角度精度の関係を示す。これにより、ステッピングモータの角度精度（リニアリティ）は、着磁量の増加とともに悪化する傾向にあることがわかる。
【００５３】
そこで、着磁量が、リニアリティに影響を及ぼすと考えられ、保持トルクのＡ・Ｂ相間のバラツキについて調べてみた結果、着磁量の増加にともないＡ・Ｂ相の保持トルクの差が大きくなる傾向にあることが判明した（図８参照）。電流の変化に対して、保持トルクの差はほぼ一定であるが、着磁量を増加させた時、保持トルクは、Ｂ相よりもＡ相のほうが大きくなる傾向にある。
【００５４】
以上より、着磁量の増加によってリニアリティが悪化するのは、Ａ・Ｂ相の保持トルクバランスが崩れることに原因があると考えられる。また、図９に示すように、着磁量の増加にともないＡ・Ｂ相の磁束量の差が大きくなっていることから、これが保持トルクにバラツキを生じる大きな要因であると考えられる。
【００５５】
ロータ２のような構造を有する射出成形によるロータには成形機が使われており、ゲート用凹部１８が配置される側と反対のＡ相（＝第１ロータ部５）側に磁粉が偏る傾向にある。フル着磁をした場合にＡ相側の着磁が強くなるのは、磁粉の偏りが影響しているためであることが判明した。
【００５６】
以上のような解析結果に基づき、本実施の形態のロータ２は、フル着磁よりやや弱めの着磁をしている。加えて、第１ロータ部５に対向する側のＡ相用のステータ１７をＢ相用のステータ１７より弱い磁力が発生するようにしている。この結果、着磁量がかなり強い場合でも、図１０に示すように、リニアリティが確保される。なお、やや弱めの着磁またはステータ１７の強弱の差のいずれか一方のみでもリニアリティは改善される。
【００５７】
このように磁粉量が多くなる側のロータ部に対向するステータ部分の磁力を弱くすることによってリニアリティは改善されるが、その他、図１１や図１２に示すような構造としても良い。図１１に示すロータ２６は、磁粉量が多くなる第１ロータ部５の軸方向の長さＬ１を、磁粉量の少ない第２ロータ部６の長さＬ２より短くしている。また、図１２に示すロータ２７は、磁粉量が多くなる第１ロータ部５の径φ１を磁粉量が少ない第２ロータ部６の径φ２より小さくしている。このように構成することで、両ロータ部５，６を同一の強さで着磁したとき、両ロータ部５，６の磁束量を同一とすることができる。
【００５８】
また、図１のステッピングモータ１のように、両ロータ部５，６の長さと径を同一にし、磁粉量が多くなる第１ロータ部５の着磁の際の強さを第２ロータ部６より弱くするようにしても良い。さらに、このようなロータ２を使用し、かつステータ１７の作用力を第１ロータ部５側を弱くして、全体としての相互作用力がＡ相、Ｂ相で均一となるようにしても良い。
【００５９】
上述の各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変形実施が可能である。たとえば、ステッピングモータ１ではなく、ＡＣ小型同期モータ等他のモータにも本発明を適用することができる。また、磁石材としては、ネオジではなく、他の希土類磁石やフェライト磁石等としても良い。
【００６０】
また、ロータ２を図１３に示すようなロータ２８とし、両ロータ部５，６の間に小さなＶ字状の溝２８ａを設け、ロータ２８の軸方向両端に凹部２９，２９を設ける構造としても良い。そして、一方の凹部２９にゲート２９ａを設けるようにしても良い。
【００６１】
【発明の効果】
本発明のモータ用ロータおよびモータ用ロータの製造方法では、永久磁石材の射出成形の際に磁粉量の偏りが生じても、両ロータ部の磁力のアンバランスを修正でき、バランスの良いモータ用ロータとすることができる。この結果、そのロータを使用した小型モータを安定した性能のものとすることができ、特に、ステッピングモータに適用した場合、マイクロステップ駆動の低速域でのリニアリティを確保できるものとなる。また、ステータからの磁束の強さの調整と組み合わせることで、マイクロステップ駆動の低速域でのリニアリティを一層改善できることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のモータ用ロータおよび小型モータの概要断面図である。
【図２】図１の小型モータにおける基本ステップ分の電流変化を示す図である。
【図３】図１の小型モータおよび従来のモータの角度精度を測定するための角度制度測定装置の構成図である。
【図４】図１の小型モータと同型式のモータで、工夫を施さない従来の射出成形ロータを使用して、角度精度最大誤差を測定した結果を示す図表である。
【図５】図１の小型モータと同型式のモータで、工夫を施さない従来の射出成形ロータを使用して、通常着磁をした場合と、スキュー着磁をした場合のディテントトルクの変化を示す図である。
【図６】図１の小型モータのロータへの着磁量を変化させる一方、Ａ相、Ｂ相のステータの磁束の強さを同一にした場合のリニアリティの比較を示す図で、（Ａ）はフル着磁をした場合の図で、（Ｂ）はフル着磁の半分程度の強さの着磁をした場合の図である。
【図７】図６と同様な条件の試験における着磁量と角度精度最大誤差の関係を示す図である。
【図８】図６と同様な条件の試験における、励磁電流と保持トルクとの関係を着磁量によって場合分けして示す図である。
【図９】図１の小型モータのロータへの着磁量を変化させた場合の第１ロータ部と第２ロータ部の各磁束量の変化を示す図である。
【図１０】図１の小型モータのロータ回転角度を示す図である。
【図１１】図１の小型モータのロータの第１の変形例を示す図である。
【図１２】図１の小型モータのロータの第２の変形例を示す図である。
【図１３】図１の小型モータのロータに使用される永久磁石の形状の他の例を示す図である。
【図１４】従来のステッピングモータの概要断面図である。
【図１５】図１４のステッピングモータのロータ回転角度の様子を示す図である。
【符号の説明】
１  ステッピングモータ（小型モータ）
２  ロータ
３  永久磁石
４  溝
５  第１ロータ部（ロータ部）
６  第２ロータ部（ロータ部）
７  リードスクリュー部
８  フレーム
１７  ステータ
１８  ゲート用凹部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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