(57)【要約】    【課題】  本発明は、ステータ間の磁気的干渉を小さくすることができ、ディテントトルクが小さく静止角度精度の高いステッピングモータを提供する。    【解決手段】  ステッピングモータは、複数の極歯が互いに噛み合うように配置された内ヨーク２１，３１及び外ヨーク２２，３２とこれらのヨーク間に装着された励磁コイル２４，３４と励磁コイル２４，３４の外周をカバーするカバーヨーク４０，５０とから成るステータ２０，３０と、内ヨーク２１，３１同士が接合されたステータ２０，３０を貫通する中心孔に複数の極歯からギャップＧをおいて同軸に配置され、外周面に異なる磁極が交互に着磁されたロータマグネット１とを備え、接合された内ヨーク２１，３１が、その中央部にロータマグネット１を貫通させるための円孔２１ｄ，３１ｄと、その円孔２１ｄ，３１ｄの周上に複数の極歯２１ａ，３１ａが一定の間隔で略垂直に配設された環状板２１ｂ，３１ｂとを有する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の極歯が互いに噛み合うように配置された内ヨーク及び外ヨークとこれらのヨーク間に装着された励磁コイルと前記励磁コイルの外周をカバーするカバーヨークとから成る複数のステータと、前記内ヨーク同士が接合された複数のステータを貫通する中心孔に前記複数の極歯から所定のギャップをおいて同軸に配置され、外周面に異なる磁極が交互に着磁されたロータとを備えるステッピングモータにおいて、
前記接合された内ヨークは、その中央部に前記ロータを貫通させるための円形の孔と、その円孔の周上に前記複数の極歯が一定の間隔で略垂直に配設された環状板とを有することを特徴とするステッピングモータ。
【請求項２】
前記外ヨークは、その中央部に前記ロータを貫通させるための円形の孔と、その円孔の周上に前記複数の極歯が一定の間隔で略垂直に配設された環状板とを有することを特徴とする請求項１記載のステッピングモータ。
【請求項３】
前記複数の極歯と前記環状板との接合部を、前記円孔の内周に切り欠き溝を設けることなく、前記環状板で接続することを特徴とする請求項１又は２記載のステッピングモータ。
【請求項４】
前記内ヨーク同士が接続された接合部と前記ロータとのギャップが略均一に設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１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、ステッピングモータに関し、特に、ステータ内で回転するロータマグネットを備えるステッピングモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のステッピングモータには、外周面に異なる極が交互に着磁された円筒形状のロータマグネットと、該ロータマグネットを包囲するように配された一対のステータとを備えるものがある。一対のステータは、軟磁性材から成り、複数の極歯を有する内ヨーク及び外ヨークの組をそれぞれ備え、内ヨーク同士が接合されてステッピングモータ内に収容される。
【０００３】
図７は従来のステッピングモータにおける内ヨークの斜視図であり、図８は図７の内ヨークの正面図である。図９は従来のステッピングモータにおける外ヨークの斜視図であり、図１０は図９の外ヨークの正面図である。なお、同図では、一対のステータが互いに同一構造であることから、２つのステータで同一の構成要素については異なる符号を付して説明する。
【０００４】
図７及び図８において、内ヨーク６０，７０は、ロータマグネットを貫通させるために、その中央部に略円形の孔６０ｃ，７０ｃを有する環状板６０ｂ，７０ｂと、その孔６０ｃ，７０ｃの周上に沿って一定の間隔で環状板６０ｂ，７０ｂから略垂直に配設された５本の極歯６０ａ，７０ａとを有する。極歯間には、極歯６０ａ，７０ａの板厚と略同じ深さの切り欠き溝６０ｄ，７０ｄが環状板６０ｂ，７０ｂに形成されている。
【０００５】
図９及び図１０において、外ヨーク８０，９０は、ロータマグネットを貫通させるために、その中央部に略円形の孔８０ｃ，９０ｃを有する環状板８０ｂ，９０ｂと、その孔８０ｃ，９０ｃの周上に沿って一定の間隔で環状板８０ｂ，９０ｂから略垂直に配設された５本の極歯８０ａ，９０ａとを有する。極歯間には、極歯８０ａ，９０ａの板厚と略同じ深さの切り欠き溝８０ｄ，９０ｄが環状板８０ｂ，９０ｂに形成されている。
【０００６】
このような切り欠き溝６０ｄ，８０ｄを有する内外ヨークが特許文献１、特許文献２に開示されている。
【特許文献１】特開平６−２２５３２号公報
【特許文献２】特開平３−１１２３５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来のステッピングモータでは、以下の問題がある。
【０００８】
（１）内ヨーク６０，７０の接合部の極歯間に形成された切り欠き溝６０ｄ，７０ｄは、軟磁性材であるそれらヨークに対して磁気抵抗が高いため、例えば、一方のステータ側の内ヨーク６０の極歯６０ａからの磁束が、内ヨーク６０に接合された内ヨーク７０の極歯７０ａを通って他方のステータ側に流れ込み易くなり、ステータ間の磁気的干渉が大きくなる傾向がある。この結果、無励磁時にロータマグネットの磁極とヨークとの間に発生する回転方向の磁力であるディテントトルクが大きくなる。このディテントトルクが大きいと、励磁時のステッピングモータの振動やそれに伴う騒音の原因となる。
【０００９】
（２）また、ステータ間の磁気的干渉は励磁時にも発生し、励磁時のロータマグネットの停止位置ずれを引き起こし、静止角度精度を悪化させる。
【００１０】
（３）外ヨーク８０，９０の環状板８０ｂ，９０ｂの円周に形成された極歯間の切り欠き溝８０ｄ，９０ｄにおいては、該環状板８０ｂ，９０ｂを通る磁束の環状板内周の切り欠き溝８０ｄ，９０ｄから外ヨーク８０，９０の外部への磁束漏れが発生し、外ヨーク８０，９０の極歯８０ａ，９０ａへ流れ込む磁束が減衰する。この結果、内ヨーク６０，７０の極歯６０ａ，７０ａを流れる磁束との磁気的バランスが崩れ、静止角度精度を悪化させる。
【００１１】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みて成されたものであり、ステータ間の磁気的干渉を小さくすることができ、ディテントトルクが小さく静止角度精度の高いステッピングモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１記載のステッピングモータは、複数の極歯が互いに噛み合うように配置された内ヨーク及び外ヨークとこれらのヨーク間に装着された励磁コイルと前記励磁コイルの外周をカバーするカバーヨークとから成る複数のステータと、前記内ヨーク同士が接合された複数のステータを貫通する中心孔に前記複数の極歯から所定のギャップをおいて同軸に配置され、外周面に異なる磁極が交互に着磁されたロータとを備えるステッピングモータにおいて、前記接合された内ヨークは、その中央部に前記ロータを貫通させるための円形の孔と、その円孔の周上に前記複数の極歯が一定の間隔で略垂直に配設された環状板とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載のステッピングモータによれば、接合された内ヨークは、その中央部にロータを貫通させるための円形の孔と、その円孔の周上に複数の極歯が一定の間隔で略垂直に配設された環状板とを有するので、一方のステータ側にある内ヨークの極歯を流れる磁束が、接合された他方の内ヨークの極歯を通って他方のステータ側に流れる磁束の流れ込みを低減し、ステータ間の磁気的干渉を小さくすることができる。この結果、ディテントトルクが小さく静止角度精度の高いステッピングモータを提供することができる。
【００１４】
請求項２記載のステッピングモータによれば、外ヨークは、その中央部にロータを貫通させるための円形の孔と、その円孔の周上に複数の極歯が一定の間隔で略垂直に配設された環状板とを有するので、極歯間の磁路を形成することができ、環状板から外ヨーク外部への漏れ磁束を低減することができる。この結果、ディテントトルクが小さく静止角度精度の高いステッピングモータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態に係るステッピングモータの展開図であり、図２は、図１のステッピングモータの軸方向の断面図である。
【００１７】
本発明の実施の形態に係るステッピングモータ１００は、外周面に異なる磁極が１０極交互に着磁された円筒形状のロータマグネット１と、ロータマグネット１を一体に支持するステンレス等の非磁性材料からなる軸２と、ロータマグネット１を包囲するように配された一対のステータ２０，３０と、軸２を回転自在に支持するディスク状の一対の焼結含油軸受１１，１２とを備える。
【００１８】
ステータ２０，３０は、同一構造であるので、ステータ２０に着目してその構成を説明する。ステータ３０の構成要素には、ステータ２０の対応する構成要素の符号に１０をプラスした符号を付している。
【００１９】
ステータ２０は、それぞれ複数の極歯を有する内ヨーク２１及び外ヨーク２２の組と、内ヨーク２１及び外ヨーク２２間に装着され、これらを励磁する励磁コイル２４とを備える。内ヨーク２１及び外ヨーク２２は、複数の極歯２１ａ，２２ａが互いに噛み合うように配置されている。励磁コイル２４では、複数の極歯２１ａ，２２ａに外嵌されるボビン２３に銅線が巻回されている。
【００２０】
内ヨーク２１及び外ヨーク２２は、それらの極歯２１ａ，２２ａがロータマグネット１の周面に所定のギャップＧで対向するようにサイズ及び配置が設定されている。
【００２１】
カバーヨーク４０は、切り出し口４０ａを備えた中空円筒状に形成され、その一端が開口されており、その他端には軸受１１を支持するための貫通孔４０ｂが設けられている。また、カバーヨーク４０は、内ヨーク２１、外ヨーク２２、及び励磁コイル２４をロータマグネット１と同軸になるように内部に収容し、該励磁コイル２４の外周をカバーする。
【００２２】
カバーヨーク４０とカバーヨーク５０とは、接着、溶接等の方法により開口端同士が連結されている。このとき、図２に示すように、内ヨーク２１と内ヨーク３１とは接合部１３において当接する。
【００２３】
ロータマグネット１には、その軸方向の中心部に略円環状の所定の深さの溝部１ａが設けられており、この溝部１ａが上記接合部１３と対向するように配置される。
【００２４】
上記構成において、励磁コイル２４，３４が通電されると、内ヨーク２１，３１と、外ヨーク２２，３２とが励磁されて、各極歯２１ａ，３１ａ，２２ａ，３２ａに誘磁され、ロータマグネット１の着磁極が各極歯２１ａ，３１ａ，２２ａ，３２ａに対して反発又は吸引してトルクが発生する。結果として、ロータマグネット１が励磁コイル２４，３４の通電に従って回転駆動し、軸２から外部に駆動力が伝達される。
【００２５】
図３は図１のステッピングモータにおける内ヨーク２１，３１の斜視図であり、図４は図３の内ヨーク２１，３１の正面図である。図５は図１のステッピングモータにおける外ヨーク２２，３２の斜視図であり、図６は図５の外ヨーク２２，３２の正面図である。
【００２６】
図３及び図４において、内ヨーク２１，３１は、軟磁性材からなり、その中央部にロータマグネット１を貫通させるための円形の孔２１ｄ，３１ｄを有する環状板２１ｂ，３１ｂと、その円孔２１ｄ，３１ｄの周上に沿って一定の間隔で環状板２１ｂ，３１ｂから略垂直に配設された５本の極歯２１ａ，３１ａを有する。環状板２１ｂには、ヨークカバー４０の切り出し口４０ａに収容される断面矩形の突出部２１ｃが形成されている。極歯２１ａ及び極歯３１ａは、それらの先端方向に向けて徐々に極歯の幅が細くなるように形成されている。  
【００２７】
複数の極歯２１ａ，３１ａと環状板２１ｂ，３１ｂとの各接合部は、内ヨーク２１，３１の環状板２１ｂ，３１ｂ上の各極歯間には、上述した従来の内ヨークと異なり、切り欠き溝が形成されておらず、複数の極歯２１ａ，３１ａと環状板２１ｂ，３１ｂとの各接合部同士が環状板２１ｂ，３１ｂから中心軸に向かって延伸された円孔２１ｄ，３１ｄの内周部２１ｅ，３１ｅにより連結されている。
【００２８】
このように、円孔２１ｄ，３１ｄの円周に配設された極歯２１ａ，３１ａの各極歯間に、円孔２１ｄ，３１ｄの内周部２１ｅ，３１ｅを設けたことで、内ヨーク２１，３１の接合部１３では、極歯２１ａあるいは極歯３１ａを通る磁束に対して周方向の磁路ができ、接合する一方のステータの極歯２１ａあるいは３１ａを通って他方のステータ側へ流れ込む磁束を低減することができる。その結果、ステータ２０〜３０間の磁気的干渉を小さくすることができる。
【００２９】
図５及び図６において、外ヨーク２２，３２は、内ヨーク２１と同様に軟磁性材からなり、その中央部にロータマグネット１を貫通させるための円形の孔２２ｄ，３２ｄを有する環状板２２ｂ，３２ｂと、その円孔２２ｄ，３２ｄの周上に沿って一定の間隔で環状板２２ｂ，３２ｂから略垂直に配設された５本の極歯２２ａ，３２ａを有する。環状板２２ｄには、ヨークカバー４０の切り出し口４０ａに収容される断面矩形の突出部２２ｃが形成されている。極歯２２ａ及び極歯３２ａは、それらの先端方向に向けて徐々に極歯の幅が細くなるように形成されている。
【００３０】
外ヨーク２２，３２の環状板２２ｂ，３２ｂ上の各極歯間には、上述した従来の外ヨークと異なり、切り欠き溝が形成されておらず、極歯の根元同士が環状板２２ｂ，３２ｂから中心軸に向かって延伸された円孔２２ｄ，３２ｄの内周部２２ｅ，３２ｅにより連結されている。
【００３１】
このように、円孔２２ｄ，３２ｄの円周に配設された極歯２２ａ，３２ａの各極歯間に、円孔２２ｄ，３２ｄの内周部２２ｅ，３２ｅを設けたことで極歯間に磁路が形成され、環状板２２ｂ，３２ｂの極歯間から外ヨーク外部への漏れ磁束を低減することができ、極歯へ流れ込む磁束の減衰が抑えられ、磁気的バランスが崩れるのを防止することができる。この結果、ディテントトルクが低減すると共に静止角度精度が向上し、高精度のステッピングモータを提供することができる。
【００３２】
上記実施の形態において、その軸方向の中心部に略円環状の所定の深さを有する溝部１ａが形成されたロータマグネット１を使用しているが、これに代えて、溝部１ａのないストレート型のロータマグネットを使用してもよい。当該ストレート型のロータマグネットを使用しても、上述した円孔２１ｄ，３１ｄの内周部２１ｅ，３１ｅ及び円孔２２ｄ，３２ｄの内周部２２ｅ，３２ｅを設けることにより、上記と同様の効果が得られる。
【００３３】
また、内ヨーク２１，３１及び外ヨーク２２，３２の加工方法としては、極歯をラジアル方向から抜くプレス加工方法があるが、これに限定されず、焼結ヨーク、更には切削等で加工してもよい。
【００３４】
また、極歯２１ａ，２２ａ，３１ａ，３２ａの数は各ヨークにおいて５本に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態に係るステッピングモータの展開図である。
【図２】図１のステッピングモータの軸方向の断面図である。
【図３】図１のステッピングモータにおける内ヨーク２１，３１の斜視図である。
【図４】図３の内ヨーク２１，３１の正面図である。
【図５】図１のステッピングモータにおける外ヨーク２２，３２の斜視図である。
【図６】図５の外ヨーク２２，３２の正面図である。
【図７】従来のステッピングモータにおける内ヨークの斜視図である。
【図８】図７の内ヨークの正面図である。
【図９】従来のステッピングモータにおける外ヨークの斜視図である。
【図１０】図９の外ヨークの正面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  ロータマグネット
２１，３１  内ヨーク
２２，３２  外ヨーク
２１ａ，２２ａ  内ヨークの極歯
３１ａ，３２ａ  外ヨークの極歯
２１ｂ，２２ｂ  内ヨークの環状板
３１ｂ，３２ｂ  外ヨークの環状板
２１ｄ，２２ｄ  内ヨークの円孔
３１ｄ，３２ｄ  外ヨークの円孔
２１ｅ，２２ｅ  内ヨークの円孔の内周部
３１ｅ，３２ｅ  外ヨークの円孔の内周部
１３  内ヨーク接合部
２０，３０  ステータ
６０ｄ，７０ｄ，８０ｄ，９０ｄ  切り欠き溝
【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】
2006325344.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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