(57)【要約】  【課題】ステッピングモータの薄型化を図り、且つ、高いトルクを確保すると共に、巻線の電流値を抑制する。  【解決手段】ステッピングモータ１は、回転軸方向において対向配置された一対のステータアッセンブリ１６，１７と、これらステータアッセンブリ１６，１７の間に配設されたディスク型のロータマグネット８とを備える。ロータマグネット８の外周部には、ロータ径方向外方に突出する複数のロータ極歯１０を設ける。又、各ステータアッセンブリ１６，１７は、内周部に複数のステータ極歯２３が形成された円環状のステータ本体１８を有し、ステータ極歯２３とロータ極歯１０は回転軸方向にて近接対向する。ステータ本体１８のロータマグネット８と反対側にはステータヨ−ク１９を配設する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスク型のロータマグネットの回転軸方向の両側に一対のステータを配設したことを特徴とするステッピングモータ。
【請求項２】
上記ロータマグネットは外周部に複数の極歯を有し、且つ、上記ステータは内周部に複数の極歯を有する円環状に形成され、該ステータ側の極歯と前記ロータマグネット側の極歯が上記回転軸方向において互いに近接対向するように形成されてい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】
上記ロータマグネット及びステータは板材の打ち抜き加工により形成されてい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】
上記ステータのロータマグネットと反対側にステータヨ−クが配設されていることを特徴とする請求項１，２又は３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するものであり、特に、回転軸方向に互いに対向配置された一対のステータ（ステータアッセンブリ）と、該一対のステータの間に設けられたロータマグネットと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】
従来、プリンタ、スキャナー等の各種機器においては、デジタル信号で容易に駆動制御できるステッピングモータが多く使用されている。此種ステッピングモータとしては、外周部に複数の磁極部を有する円筒状のロータマグネットと、該ロータマグネットの外周側に配置された円筒状のステータアッセンブリとを備え、ステータアッセンブリの内周部に、ロータ側磁極部と近接対向する極歯を設けたものが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
図６は従来のステッピングモータの構成例を示すものである。図において、２６は一側面にフランジ２７が形成されたモータケースである。このモータケース２６の中心部には軸受２８，２９を介して回転軸３０が回転自在に設けられ、該回転軸３０の一端部にはギア３１が固着されている。
【０００４】
前記回転軸３０の中間部外周には、ロータマグネット３２が一体に取り付けられ、該ロータマグネット３２の形状は円筒型に形成されている。この円筒型ロータマグネット３２の外周部にはロータ極歯３３が設けられ、該ロータ極歯３３は軸方向に長く形成されている。
【０００５】
３４はモータケース２６の内部に固定されたステータアッセンブリ（ステータ部）である。ステータアッセンブリ３４は、一対のヨークを有する筒型のステータ本体３５と、該ステータ本体３５のヨークに巻装された巻線３６とを備える。ステータ本体３５の内周部にはステータ極歯（図示せず）が設けられ、該ステータ極歯はロータ極歯３３と近接対向している。
【０００６】
３９はモータケース２０の外周部に固定された基板であり、基板３９には、巻線３６に接続された引出線４０が結着されている。引出線４０の先端側部分は、絶縁チュ−ブ４１に接続された後、フェライトコア４２に巻回されている。
【特許文献１】特開平１０−１２７０２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来のステッピングモータは、ロータマグネット３２が円筒状に形成され、且つ、ロータマグネット３２の外周側にステータアッセンブリ３４を配しているために、前記極歯の長さを大きくすることができない。特に、ステッピングモータを薄型に形成した場合、所望の極歯長さを確保することができない。従って、特に全長が短い薄型ステッピングモータにおいては、ステータ本体３５の極歯の長さが短小化しているために、磁極部の形状面積が小さくなり、所要のトルクを得ることが困難になっている。
【０００８】
また、従来タイプのステッピングモータにおいてトルク出力を高めるべく、ロータマグネット３２の径を大きくした場合には、ステータ側巻線３６部のスペースが少なくなり、該巻線を流れる電流値が高くなるという不都合が生じる。
【０００９】
そこで、ステッピングモータの薄型化が図られ、且つ、高いトルクを確保し、巻線部の電流値を抑制するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は該課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、ディスク型のロータマグネットの回転軸方向の両側に一対のステータを配設したステッピングモータを提供する。
【００１１】
この構成によれば、前記ロータマグネットをディスク型に形成し、該ロータマグネットの回転軸方向の両側にそれぞれステータを設けたことにより、ロータマグネットの厚みが小さくなってステッピングモータ全体として薄型化が可能になると共に、ロータマグネットの着磁面積を大きくとれるようになる。また、ディスク型ロータマグネットは厚さが薄いので、その分だけモータケース内の空間が増えて巻線のスペースが広くなる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、上記ロータマグネットは外周部に複数の極歯を有し、且つ、上記ステータは内周部に複数の極歯を有する円環状に形成され、該ステータ側の極歯と前記ロータマグネット側の極歯が上記回転軸方向において互いに近接対向するように形成されている請求項１記載のステッピングモータを提供する。
【００１３】
この構成によれば、前記ステータ側の極歯とロータマグネット側の極歯が回転軸方向で相互に近接対向するので、ステッピングモータの全長を大きくしなくとも、前記極歯の長さを所要寸法に設定することが可能になる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、上記ロータマグネット及びステータは板材の打ち抜き加工により形成されている請求項１又は２記載のステッピングモータを提供する。
【００１５】
この構成によれば、前記ロータマグネットとステータの材料取りは、一枚の板材の打ち抜き加工により同時に行える。
【００１６】
請求項４記載の発明は、上記ステータのロータマグネットと反対側にステータヨ−クが配設されている請求項１，２又は３記載のステッピングモータを提供する。
【００１７】
この構成によれば、前記ロータマグネットの両側に一対のステータを設け、各ステータのロータマグネットと反対側の外面にステータヨ−クを配設することにより、ステータヨ−クに巻装される巻線のスペースが一層広くなる。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１記載の発明は、前記ロータマグネットをディスク型に形成したことにより、ロータマグネット外周部において着磁面積を大きくとれると共に、ステータ側巻線のスペースが広くなるので、ステッピングモータの薄型化が図られるだけでなく、該巻線の電流値を小さく抑えることができ、且つ、ステッピングモータの発生トルクを増大させることができるという格別の効果がある。
【００１９】
請求項２記載の発明は、前記モータの全長を短くしたままで、ステータ側極歯とロータマグネット側極歯の長さを長くできるので、請求項１記載の効果に加えて、該モータの薄型化に寄与でき、且つ、設計条件に応じて極歯の長さを容易に長くでき、コンパクトな高トルク型モータの設計の自由度が増す。この場合、前記極歯は回転軸の径方向に延びたままで良い、即ち、該極歯に曲げ加工を行う必要がなく、生産性の向上が図られる。
【００２０】
請求項３記載の発明は、一枚の板材の打ち抜き加工により、ロータマグネットとステータの材料取りを同時に行えるので、材料取りした後に廃棄する部分が大幅に少なくなると共に、プレス加工の効率を高めることができる。
【００２１】
請求項４記載の発明は、ロータマグネットと反対側に設けたステータヨ−ク外周の巻線スペースがより広くなるので、請求項１，２又は３記載の効果に加えて、巻線の電流値を一層効果的に抑制することができ、且つ、巻線部の組み込みを容易に行えるというメリットを有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明は、ディスク型のロータマグネットの一対のステータを回転軸方向の両側に設けると共に、該一対のステータの間に、ディスク型に形成された薄厚のロータマグネットを配置することにより、ステッピングモータの薄型化が図られるのみならず、高いトルクを出力できると共に、ステータ側巻線の電流を小さくできるという目的を達成した。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明の一実施の形態を図１乃至図５に従って説明する。本実施例は、従来困難であったステッピングモータ１の薄型化及び高トルク特性の双方を同時に実現でき、かつ、巻線１９のコイル電流を小さく抑制し、ロータマグネット８及びステータ本体１８（一対のステータアッセンブリ１６，１７のコア部）の加工性を向上させるために、外周部にロータ極歯１９が形成された円形型ロータマグネット８の回転軸方向両側にそれぞれ、内周部にステータ極歯２３を有する円環状ステータ本体１８を配し、該両極歯１９，２３が互いに回転軸７方向にて近接対向するように構成したことを特徴とする。
【００２４】
図１は、本実施例に係るステッピングモータ１を示す断面図である。図において、２は偏平な短筒形モータケースであり、モータケース２は上下両側にフランジ３，４を有している。モータケース２の中心部には，軸受５，６を介して回転軸７が回転自在に装着されている。
【００２５】
前記回転軸７の中間部には、ロータマグネット８が一体に取り付けられている。該ロータマグネット８の平面視形状は円板型に形成され、このロータマグネット８は、金属板材を打ち抜くことにより成形加工されている。又、ロータマグネット８は、図２及び図３に示すように、外周部に複数のロータ極歯１０を有する円環状のロータ本体９と、該ロータ本体９の中央部に形成された軸貫通用孔１１と、該孔１１の内縁部全周に直角に連設されたフランジ１２とから成り、ロータ本体９の孔１１に回転軸７が一体的に貫通嵌着されている。
【００２６】
前記ロータ極歯１０は図示例では２４個設けられ、ロータ本体９外縁部の円周方向に沿って等ピッチで配設されている。これらロータ極歯１０の隣り合う同士は、互いに異極となるように着磁されている。なお、図１中、１３はロータマグネット８と軸受５の間に介装されたバネワッシャーである。
【００２７】
１６，１７はモータケース２の内部に固定された上下一対のステータアッセンブリであり、該ステータアッセンブリ１６，１７は互いに背中合わせ状態になるように、回転軸方向に所定間隔あけて配置されている。より詳しくは、一対のステータアッセンブリ１６，１７は、回転軸方向（図１に於ける上下方向）においてロータマグネット８を挟む両側位置に設けられている。
【００２８】
各ステータアッセンブリ１６，１７は、平面視円環状に形成されたステータ本体１８と、該ステータ本体１８のロータマグネット８と反対側面に固着されたステータヨーク１９と、該ステータヨーク１９の周囲に巻回された巻線（コイル）２０とから成る。該ステータヨーク１９の一部はヨークホルダ２１により支持され、該ヨークホルダ２１の一端部はステータ本体１８に固定されている。
【００２９】
前記ステータ本体１８は、金属板材を打ち抜き加工することにより、図４及び図５に示すように、平面視で円環形に形成されている。各ステータ本体１８の外周部には、フランジ２２が直角に屈曲形成され、該フランジ２２は、モータケース２の内側面に装着固定されている。また、円環状ステータ本体１８の内周部には、複数のステータ極歯２３が形成され、ここでは、これらステータ極歯２３はステータ本体１８の円周方向に沿って等ピッチで設けられている。
【００３０】
前記ステータ極歯２３は、ロータマグネット８側のロータ極歯１０に対し、回転軸７の方向において近接対向するように配置されている。なお、図５において、２４はフランジ２２の適所に形成された巻線用引出口であり、巻線２０の引出し側部分は引出口２４を通って、モータケース２の外周部に設けた基板に接続されている。
【００３１】
上記ステッピングモータ１において、いま、所定の励磁相の巻線２０にパルス電流を供給すると、これと対応するステータ本体１８の極歯２３にＮ極又はＳ極が発生する。すると、該極歯２３は所定のロータマグネット側極歯２３を引き付けて、ロータマグネット８を所定角度だけ回転させる。
【００３２】
本実施例のステッピングモータ１は、上下一対のステータアッセンブリ１６，１７のステータ本体１８の間にディスク型のロータマグネット８を配し、このロータマグネット８の外周部に、ロータ径方向外方へ突出するロータ極歯１０を設けると共に、円環状ステータ本体１８の外周部に、ステータ径方向内方へ突出するステータ極歯２３を設け、該ステータ極歯２３とロータ極歯１０が互いに、ロータ軸方向において対向近接するように構成したことを特徴とするものである。これにより、ステッピングモータ１のロータ軸方向の長さが従来に比べて大幅に短くなり、例えば、厚みが制限されて取り付けられるスキャナー用モータ等として好適に使用できる。
【００３３】
また、ディスク状のロータマグネット８を有するステッピングモータ１は、該ロータマグネット８の外周部において、ロータ極歯１０の高さを長くできるので、該ロータ極歯１０の面積又は着磁面積を大きくとれる。
【００３４】
さらに、前記２個のステータヨ−ク１９は、一対のステータ本体１８におけるロータマグネット８と反対側に配設されていることにより、ステータヨ−ク１９に巻回される巻線２０も、径の小さい部分から構成できるので、巻線２０の収容スペースを従来に比べて大きく取ることができる。
【００３５】
因みに、本実施例モータ１は、円筒状ロータマグネットを有する従来型モータと比べて、巻線スペースが約１．９倍、ロータ極歯面積が約３．１倍、マグネット有効面積が約２．９倍に増大した。従って、巻線スペースの増大により、巻線２０を流れるコイル電流値を小さく抑えることができた。又、ロータマグネット８の外周部における極歯面積及びロータマグネット有効面積の増大により、ステッピングモータ１のトルク特性を大きくすることができた。
【００３６】
又、極歯面積の増大化に伴い、マグネットグレ−ドを安価のものにすることができるので、従来構造では達成できなかった高トルクで薄型化したステッピングモータ１を安価に量産化することができる。加えて、マグネットを構成するロータ部のイナーシャを小さくすることができ、入力パルスに対する応答性の改善も図ることができる。
【００３７】
さらにまた、ロータ本体９中心部の軸貫通用孔１１の周縁部位にはフランジ１２を一体に設けたことにより、ロータ本体９を薄く形成しても、フランジ１２にて嵌合固定される回転軸７に対するロータ本体９の取付け強度が増大する。
【００３８】
上記図示例では、ロータ本体９、ステータ本体１８にそれぞれ、絞り部であるフランジ１２、フランジ２２を形成したが、絞り部は必ずしも形成しなくてもよく、絞り部のない平板形状のロータ本体９、ステータ本体１８とすることも勿論可能である（図３中想像線R, 図５中想像線Sを参照）。この場合は、ロータ本体９及び一対のステータ本体１８は共に、絞り部なしの平抜き成形が可能になるので、従来技術では、２つの金型で１個ずつ材料取りしていたのが、本発明では、１つの金型で１枚の板材から内側部分と外側部分を平抜きして２つの部品を同時に成形できる。従って、従来廃材になっていた部分も有効に利用できるようになり、材料費、加工費及び加工性が著しく向上する。
【００３９】
以上要するに、本発明に係るロータ部及び一対のステータ部は、１枚の金属板材を内外両側に平抜き加工することにより、効率良く板取りすることができるので、材料の無駄がなく材料コストを節減することができる。しかも、ロータ本体９側のロータ極歯１０及びステータ本体１８側のステータ極歯２３の部分は、平抜き加工の後に曲げプレス加工をする必要がないので、加工成形が容易になって生産効率が高くなる。
【００４０】
尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施の形態を示し、ステッピングモータの半断面図。
【図２】一実施のステッピングモータのロータマグネットを示す平面図。
【図３】図２の側面断面図。
【図４】一実施のステッピングモータのステータ本体を示す平面図。
【図５】図４の側面図。
【図６】従来のステッピングモータを一部半断面して示す説明図。
【符号の説明】
【００４２】
１      ステッピングモータ
２      モータケース
３，４  フランジ
５，６  軸受
７      回転軸
８      ロータマグネット（ロータ部）
９      ロータ本体
１０    ロータ極歯
１１    孔
１２    フランジ
１３    バネワッシャー
１６    ステータアッセンブリ（ステータ部）
１７    ステータアッセンブリ（ステータ部）
１８    ステータ本体
１９    ステータヨーク
２０    巻線（コイル）
２１    ヨークホルダ
２２    フランジ
２３    ステータ極歯
２４    引出口
２６    モータケース
２７    フランジ
２８    軸受
２９    軸受
３０    回転軸
３１    ギア
３２    ロータマグネット
３３    ロータ極歯
３４    ステータアッセンブリ
３５    ステータ本体
３６    巻線
３９    基板
４０    引出線
４１    絶縁チュ−ブ
４２    フェライトコア
【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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