(57)【要約】【課題】  静止角度誤差を低減化させることができ、よって高い回転角精度が得られるステッピングモータを提供する。【解決手段】  導電性の金属からなる有底円筒状のケーシング１と、このケーシング１内に組み込まれた略円筒状のステータ２と、このステータ２の内方に回転自在に設けられたロータ３と、ケーシングの開口部を塞ぐ蓋体４とを備え、かつステータ２が、円環板状に形成されてケーシング１内に嵌合され内周部に複数の磁極７ａを有する一対の金属製のフィールドプレート７が軸線方向に２組隣接して設けられ、フィールドプレート７の外周面に一体成形された合成樹脂製のボビン８の外周に励磁コイル９、１０が巻回されたステッピングモータにおいて、ケーシング１の底板１ａ側に位置する励磁コイル１０のアンペアターンを、開口１ｂ側に位置する励磁コイル９のアンペアターンよりも小さくしたことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の金属からなる有底円筒状のケーシングと、このケーシング内に組み込まれた略円筒状のステータと、このステータの内方に隙間をおいて軸線廻りに回転自在に設けられ、外周面が着磁されたロータとを備え、
かつ上記ステータは、円環板状に形成されて上記ケーシング内に嵌合されるとともに内周部に上記軸線方向に屈曲形成された複数の磁極を有する一対の金属製のフィールドプレートが上記軸線方向に２組隣接して設けられ、上記フィールドプレートの外周面に合成樹脂製のボビンが一体的に成形されるとともに、各々の上記ボビンの外周に励磁コイルが巻回されてなるステッピングモータにおいて、
上記ケーシングの上記底板側に位置する一方の上記励磁コイルのアンペアターンを、開口側に位置する他方の上記励磁コイルのアンペアターンよりも小さくしたことを特徴とするステッピングモータ。
【請求項２】
上記一方の励磁コイルの線径を、上記他方の励磁コイルの線径よりも小さくし、かつ上記一方の励磁コイルの巻数を、上記他方の励磁コイルの巻数よりも少なくした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】
上記一方の励磁コイルと上記他方の励磁コイルとは、互いの抵抗値が等しい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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い回転角精度が得られるステッピングモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、高い位置決め精度が要求される各種機器類の制御系や家電製品の駆動源として、ステッピングモータが広く用いられている。
図１は、一般的なステッピングモータの構成を示すもので、このステッピングモータは、有底円筒状に形成された導電性の金属からなるケーシング１内に、全体として略円筒状に成形されたステータ２が組み込まれ、このステータ２内に、隙間を形成して外周面が着磁されたロータ３が配設されるとともに、ケーシング１の開口部を塞ぐ蓋体４とケーシング１の底板１ａに固定された軸受５によって、ロータ３と一体化された軸６を回転自在に支持したものである。
【０００３】
ここで、ステータ２は、金属製の４枚のフィールドプレート７と、フィールドプレート７を覆う合成樹脂製の２組のボビン８と、各々のボビン８に巻回された励磁コイル９、１０とから概略構成されている。
【０００４】
すなわち、フィールドプレート７は、円環板状に形成されるとともに、内周部に軸線方向に屈曲形成された複数の磁極７ａが周方向に等間隔をおいて形成されている。そして、一対のフィールドプレート７が互いの磁極７ａを周方向に交互に配置させて対向配置されたものが、軸線方向に隣接して２組設けられている。
【０００５】
これらフィールドプレート７の外周には、上記ボビン８が射出成形により一体的に形成されるとともに、同時に端子台１１が成形されている。そして、各々のボビン８の外周に等しい線径を有する巻線が、それぞれ同回数巻き回されることにより上記励磁コイル９、１０が形成されている。なお、これら励磁コイル９、１０の端部は、各々端子台１１に立設された端子１２に電気的に接続されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、この種のステッピングモータにおいては、上記励磁コイル９、１０に通電した際に、フィールドプレート７とケーシング１との協働によってロータ３を回転させるための磁気回路が形成される。このため、フィールドプレート７は、その外周面がケーシング１の内周面に広く密着していることが好ましい。
【０００７】
しかしながら、上記従来のステッピングモータにあっては、ケーシング１が有底円筒状に形成されているため、ステータ２をケーシング１内に嵌入する際に、底板１ａ側に位置するフィールドプレート７は、当該底板１ａによってケーシング１の外周部の膨らみが拘束され、高い密着性を得ることができるものの、開口１ｂ側に位置するフィールドプレート７は、ケーシング１自体の変形によって密着性が低くなってしまう。
【０００８】
加えて、ケーシング１の底板１ａ側においては、もともと一体に形成された当該底板１ａによっても損失のない磁気回路が形成し易い傾向にある。これに対して、開口１ｂ側においては、これを塞ぐ蓋体４を当該開口１ｂ部分に加締め等によって固定する際に、ケーシング１が変形してフィールドプレート７との密着性が損なわれる傾向にある。
【０００９】
この結果、励磁コイル９側の磁気抵抗が、励磁コイル１０側より大きくなり、よって励磁コイル９側の磁束が、励磁コイル１０側よりも小さくなってしまうために、いわゆるアンバランスな回転となり、ステッピングモータとしての静止角度誤差が大きくなってしまうという問題点があった。
【００１０】
この発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、静止角度誤差を低減化させることができ、よって高い回転角精度が得られるステッピングモータを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、導電性の金属からなる有底円筒状のケーシングと、このケーシング内に組み込まれた略円筒状のステータと、このステータの内方に隙間をおいて軸線廻りに回転自在に設けられ、外周面が着磁されたロータとを備え、かつ上記ステータは、円環板状に形成されて上記ケーシング内に嵌合されるとともに内周部に上記軸線方向に屈曲形成された複数の磁極を有する一対の金属製のフィールドプレートが上記軸線方向に２組隣接して設けられ、上記フィールドプレートの外周面に合成樹脂製のボビンが一体的に成形されるとともに、各々の上記ボビンの外周に励磁コイルが巻回されてなるステッピングモータにおいて、上記ケーシングの上記底板側に位置する一方の上記励磁コイルのアンペアターンを、開口側に位置する他方の上記励磁コイルのアンペアターンよりも小さくしたことを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記一方の励磁コイルの線径を、上記他方の励磁コイルの線径よりも小さくし、かつ上記一方の励磁コイルの巻数を、上記他方の励磁コイルの巻数よりも少なくしたことを特徴とするものである。
【００１３】
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記一方の励磁コイルと上記他方の励磁コイルとは、互いの抵抗値が等しいことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
上述したように、請求項１〜３のいずれかに記載の発明が前提とするステッピングモータにおいては、導電性の金属からなる有底円筒状のケーシング内にステータを嵌入する際に、底板側に位置するフィールドプレートが、当該底板によってケーシングの外周部の膨らみが拘束され、高い密着性を得ることができる。他方、開口側に位置するフィールドプレートは、ケーシング自体の変形によって密着性が低くなる。したがって、底板側の励磁コイルに対する磁気抵抗が、開口側の励磁コイルに対する磁気抵抗よりも小さくなる。
【００１５】
この結果、底板側の励磁コイルによる磁束は、開口側の励磁コイルによる磁束よりも大きくなる。ここで、上記磁束は、励磁コイルのアンペアターン（当該励磁コイルの巻数（ターン数）と１巻当たりのアンペア数との積）に比例する。
【００１６】
これに対して、請求項１〜３のいずれかに記載の発明においては、上記ケーシングの底板側に位置する一方の励磁コイルのアンペアターンを、開口側（蓋体側）に位置する他方の励磁コイルのアンペアターンよりも小さくしているために、両励磁コイルによる磁束をほぼ等しくすることが可能になる。この結果、従来のものよりも、静止角度誤差を低減化させることができ、よって高い回転角精度を得ることができる。
【００１７】
ところで、請求項１に記載の発明において、底板側の励磁コイルのアンペアターンを、開口側の励磁コイルのそれよりも小さくするためには、当該励磁コイルの巻数のみを少なくする構成、あるいはその線径のみを小さくする構成を採用することが可能であるが、ケーシングの外径、肉厚、材質等によって、ステータの嵌入時に底板側と開口側との励磁コイルに対する磁気抵抗の差が大きくなる型式のステッピングモータにおいては、両励磁コイルにおける巻数の差や、線径の差が極端に大きくなって不都合を生じるおそれがある。
【００１８】
この点、請求項２に記載の発明によれば、線径と巻数との両者を小さくすることにより底板側の励磁コイルのアンペアターンを開口側のそれよりも小さくしているため、上記弊害を回避することが可能になる。
【００１９】
また、特に請求項３に記載の発明によれば、両方の励磁コイルの抵抗値は等しくしているために、電源の供給側に電気的制約や仕様変更を生じるおそれもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて、本発明のステッピングモータの一実施形態について説明する。なお、本実施形態のステッピングモータにおいても、基本的な構成は図１に示したものと同様であるために、同一符号を付してその説明を簡略化する。
本実施形態においては、図１に示すステッピングモータにおいて、ケーシング１の底板１ａ側に位置する励磁コイル（一方の励磁コイル）１０の線径として、蓋体４側に位置する励磁コイル（他方の励磁コイル）９の線径よりも小さいものが選択されている。
【００２１】
また、励磁コイル１０は、励磁コイル９よりも少ない巻数によって形成されている。
この結果、ケーシング１の底板１ａ側に位置する励磁コイル１０は、そのアンペアターンが、蓋体４側に位置する励磁コイル９のアンペアターンよりも小さく設定されている。
さらに、励磁コイル９と励磁コイル１０とは、互いの抵抗値が等しくなるように形成されている。
【００２２】
なお、励磁コイル１０における線径や巻数を、どの程度励磁コイル９よりも小さく、あるいは少なくするかは、ケーシング１の外径、肉厚、材質、製作誤差、フィールドプレート７の厚さ、形状、外径寸法、製作誤差等によって相違する。
【００２３】
一般的には、励磁コイル９の磁気抵抗をＲφAとし、励磁コイル１０の磁気抵抗をＲφBとすると、ケーシング１内にステータ２を嵌入した後においては、上述したように、
ＲφA＞ＲφB
になる。この結果、励磁コイル９の磁束をφA、励磁コイル１０の磁束をφBとすると、
φA＜φB
になる。
【００２４】
そして、磁束φAは、励磁コイル９のアンペアターンＡＴAに比例し、磁束φBは、励磁コイル１０のアンペアターンＡＴBに比例する。そこで、
ＡＴA／ＲφA＝ＡＴB／ＲφB
となるように、励磁コイル１０のアンペアターンＡＴＢを決定すれば、励磁コイル９、１０の磁束φA、φBを互いに等しくすることができ、よって静止角度誤差を低減化させて高い回転角精度を得ることができる。
【００２５】
（実験例）
本発明の効果を実証するために、外径１０ｍｍφのステッピングモータについて、本発明に係るステッピングモータとして、励磁コイル９を、線径が０．０６３φの巻線をボビン８に６３０回巻くことによって形成するとともに、励磁コイル１０を、線径が０．０５０φの巻線をボビン８に４２０回巻くことによって形成したしたものを準備した。
また、比較用の従来のステッピングモータとして、励磁コイル９、１０共に、線径が０．０６３φの巻線を６３０回巻いたものを準備した。
【００２６】
このようにして得られた２つのステッピングモータについて、それぞれ静止角度誤差を測定した。ここで、静止角度誤差δとは、上記ステッピングモータを、設定角度値で停止させる動作を複数回行った際に、上記設定値に対する実際の静止角度の正方向誤差（＋Δθ）の最大値（Δθmax）と、負方向誤差（−Δθ）の最小値（−Δθmin）とから、
δ＝（Δθmax＋｜Δθmin｜／２）
によって得られるものである。
【００２７】
実験の結果、比較用の上記ステッピングモータにおいては、上記静止角度誤差δが２°であったのに対して、本発明に係る上記ステッピングモータにおいては、上記静止角度誤差が１°と、従来の１／２であった。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の前提となるステッピングモータの構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  ケーシング
１ａ  底板
１ｂ  開口
２  ステータ
３  ロータ
７  フィールドプレート
８  ボビン
９、１０  励磁コイル
【図１】
2006304424.tif 000003