(57)【要約】【課題】ロータマグネットの軸方向端面とステータヨークとの間の漏洩磁束を低減して、ステッピングモータのモータトルクの向上を図る。【解決手段】ロータマグネット３には、その外周面から所定の深さまで高磁束密度部が形成され、かつ、第２のステータヨーク８の環状の底板８ａの外周端の直径（極歯開始径Ｄ８ａ）が、ロータマグネット３の高磁束密度部３の内径Ｄ３以下に形成されている。ロータマグネット３の軸方向端面の高磁束密度部３に係る部分には、第２のステータヨーク８の環状の底板８ａは対向せず、比較的幅の狭い極歯８ｂのみが対向する。このため、ロータマグネット３の軸方向端面３ａと第２のステータヨーク８との間の漏洩磁束を低減することが可能となる。そして、ロータ２の回転を停止させる方向の磁気吸着力の発生を抑え、モータトルクを増加させることが可能となる。【選択図】図２
2008154375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と該回転軸に固定され外周に多極着磁されたロータマグネットとからなるロータが、前記ロータマグネットの軸方向両端に各々配置されたステータに挟持された構造を有するステッピングモータにおいて、
前記ステータは、コイルが巻回されたボビンと、
該ボビンの軸方向一端面を覆う環状の底板、及び、該環状の底板の外周端から前記コイルの外周面及び前記ロータマグネットの外周面に対向するようにして軸方向に伸長する複数の極歯を有する第１のステータヨークと、
前記ボビンの軸方向他端面を覆いかつ前記ロータマグネットの軸方向端面と対向する環状の底板、及び、該環状の底板の外周端から前記ロータマグネットの外周面に対向するようにして軸方向に伸長し、前記第１のステータヨークの極歯と交互に噛合う複数の極歯を有し、前記第１のステータヨークに対し磁気的に結合する第２のステータヨークとを具備し、
前記ロータマグネットには、その外周面から所定の深さまで高磁束密度部が形成され、かつ、前記第２のステータヨークの環状の底板の外周端の直径が、前記ロータマグネットの高磁束密度部の内径以下に形成されていることを特徴とするステッピングモータ。
【請求項２】
前記ロータマグネットは、非磁性材からなるスリーブの外周に中空円筒状の磁性材が装着されてなり、該中空円筒状の磁性材により、前記高磁束密度部が構成され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】
前記ロータマグネットは円筒状であって、該ロータマグネットの軸方向端面に、該ロータマグネットの外周面から所定距離を空けて円形又は環状の凹部が形成され、該円形又は環状の凹部の半径方向外側部分により、前記高磁束密度部が構成され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４】
前記円形又は環状の凹部の軸方向深さは、前記ロータマグネットの外周に多極着磁された磁極ピッチの１/２以上であることを特徴とする請求項３記載のステッピングモータ。
【請求項５】
前記第１のステータヨークと前記第２のステータヨークとは、軟磁性材からなる中空円筒状のコアの外周に装着されることにより、前記第１のステータヨークと前記第２のステータヨークとが互いに機械的及び磁気的に結合されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のステッピングモータ。
【請求項６】
前記第１のステータヨークの環状の底板の中央部に円筒状の突起が形成され、前記第２のステータヨークの環状の底板の中央部に円筒状の突起が形成され、円筒状の突起同士が嵌合することにより、前記第１のステータヨークと前記第２のステータヨークとが機械的及び磁気的に結合されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項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、ロータマグネットの軸方向両端にそれぞれステータが配置され、該ステータで前記ロータマグネットが挟持された構造をステッピングモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、外周に多極着磁されたマグネットを備えるロータと、その外周に近接対向する極歯を備える外ヨーク、内ヨーク、それを励磁する励磁コイルを巻回したコイルボビンなどを具備したステータを備え、コイルボビンをマグネットの軸方向両端側に配置することにより、モータ外径を、マグネットの外径に極歯の厚さを加えた径に略等しい大きさまで小さく抑えたステッピングモータが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
図５には、かかる従来のステッピングモータの構造を示す断面図が、図６にはその分解斜視図が示されている。ステッピングモータ１００は、いわゆるクローポール型ステッピングモータであり、外周に多極着磁されたロータマグネット１１１を持つロータ１１０と、ロータマグネット１１１に近接対向する２組のステータ１２０とを有し、ステータ１２０の励磁コイル１２５がロータマグネット１１１の軸方向両端側に配置された構造を有している。
ステータ１２０は多極着磁されたロータマグネット１１１の外周に近接対向する極歯１２３ｂを備える外ヨーク１２３（第１のステータヨーク）と、極歯１２１ｂを備える内ヨーク１２１（第２のステータヨーク）、それを励磁するコイル１２５を巻回したコイルボビン１２２からなる。そして、ステータ１２０は、ロータマグネット１１１の軸方向両端側にそれぞれ配置されている。
【０００４】
内ヨーク１２１は磁性材で形成され、コイルボビン１２２のロータマグネット１１１に向かう一端面側に配置された環状の底板１２１ａと、環状の底板１２１ａの外周端からロータマグネット１１１の外周面に対向するようにして軸方向に伸長する複数の極歯１２１ｂとを具備している。又、外ヨーク１２３も磁性材で形成され、コイルボビン１２２の他端面側に配置された環状の底板１２３ａと、環状の底板１２３ａの外周端からコイル１２５（図５）の外周面及びロータマグネット１１１の外周面に対向するようにして軸方向に伸長する複数の極歯１２３ｂとを具備している。なお、外ヨーク１２３の極歯１２３ｂと、内ヨーク１２１の極歯１２１ｂとは、電気角で１８０度の位相差を持つ位置に配置されている。
【０００５】
コイルボビン１２２は外周部にターミナル部が形成され、ターミナル部にはターミナルピン１２６が植設されている。内ヨーク１２１と外ヨーク１２３は、円筒状のボス１２４に対して夫々嵌合することにより、互いに磁気的及び機械的に結合している。円筒状のボス１２４は、コイルボビン１２２の内径側にあって、内ヨーク１２１の環状の底板１２１ａに形成された開口と、外ヨーク１２３の環状の底板１２３ａに形成された開口に対し嵌合するものである。更に、２組のステータ１２０の間には、非磁性材からなるスペーサ１３４が挟まれ、２組のステータ１２０間における不要な磁気ループが生じることを防止している。そして、２組のステータ１２０の外側は、非磁性材からなるケース１３１で覆われている。なお、図中符号１１３で示される部分は、樹脂製のワッシャ、符号１３２で示されている部分はブラケットである。そしって軸受１３３によって、ロータ１１０のシャフト１１２が回転可能に支承されている。以上の構造により、ステッピングモータ１００の外径はロータマグネット１１１の外径に極歯１２１ｂの厚さを加えた大きさまで小さくすることができ、この結果、モータトルクを低下させることなく、小型のステッピングモータを実現している。
【０００６】
しかしながら、図５に示されたステッピングモータ１００では、内ヨーク１２１の環状の底板１２１ａの直径は、ロータマグネット１１１の外径と概略等しいか、僅かに小さく形成されている。このため、ロータマグネット１１１の軸方向端面と内ヨーク１２１との間に回転軸方向に磁束が生じ、モータトルクの発生に作用する径方向の磁束を減少させてしまうことと、この磁束によりロータ１１０の回転を停止させる方向の磁気吸着力が働いて、モータトルクの損失が生じてしまう。
【０００７】
このロータマグネット１１１の軸方向端面と内ヨーク１２１との間に生じる磁気吸着力を減少させるために、ロータマグネット１１１の端部にＲ面取り加工、又はＣ面取り加工を施すことによりロータマグネット１１１の端面と内ヨーク１２１との間に生じる漏洩磁束を減少させたステッピングモータが提案されている（例えば、特許文献２）。
図７には、かかるステッピングモータの構造を示す断面図を示す。図７において、ステッピングモータ２００は外周に多極着磁されたロータマグネット２０４と、それに近接対向する２組のステータ２０５Ａ、２０５Ｂとを有し、ステータ２０５Ａ、２０５Ｂのコイル２０８Ａ、２０８Ｂがロータマグネット２０４の軸方向両端側に配置された、クローポール型ステッピングモータで、図５と同様の構造である。
【０００８】
図７に示されるように、ロータマグネット２０４の端部２０４ａ、２０４ｂにはＲ面取り加工（又はＣ面取り加工）が施され、ロータマグネット２０４の端部２０４ａ、２０４ｂと内側ヨーク２１１との間に発生する磁束を減少させ、磁気吸着力を減少させた構成となっている。
（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−００９４９７号公報
【特許文献１】特開２００６−１５８０８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
さて、上記従来の構成のステッピングモータ（図７）は、ロータマグネット２０４の端部２０４ａ、２０４ｂにＲ面取り加工、又はＣ面取り加工が施されることによって、ロータマグネット２０４の軸方向端面と内側ヨーク２１１（２１２）との間に生じる漏洩磁束を減少させた構成ではあるが、ロータマグネット２０４の軸方向端面には、依然として近接対向する内側ヨークの箇所が存在する。このため、漏洩磁束を十分には減少できないという問題がある。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ロータマグネットの軸方向端面とステータヨークとの間の漏洩磁束を低減して、ステッピングモータのモータトルクの向上を図る点にある。
【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、本発明のステッピングモータは、ロータマグネット及びステータヨークの形状を、相互間の不要な磁気ループが生じることを防止することが可能な形状とするものである。
又、ロータマグネット及びステータヨークの生産性を向上させるものである。
（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。なお、各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではない。よって、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
【００１２】
（１）回転軸と該回転軸に固定され外周に多極着磁されたロータマグネットとからなるロータが、前記ロータマグネットの軸方向両端に各々配置されたステータに挟持された構造を有するステッピングモータにおいて、前記ステータは、コイルが巻回されたボビンと、該ボビンの軸方向一端面を覆う環状の底板、及び、該環状の底板の外周端から前記コイルの外周面及び前記ロータマグネットの外周面に対向するようにして軸方向に伸長する複数の極歯を有する第１のステータヨークと、前記ボビンの軸方向他端面を覆いかつ前記ロータマグネットの軸方向端面と対向する環状の底板、及び、該環状の底板の外周端から前記ロータマグネットの外周面に対向するようにして軸方向に伸長し、前記第１のステータヨークの極歯と交互に噛合う複数の極歯を有し、前記第１のステータヨークに対し磁気的に結合する第２のステータヨークとを具備し、前記ロータマグネットには、その外周面から所定の深さまで高磁束密度部が形成され、かつ、前記第２のステータヨークの環状の底板の外周端の直径が、前記ロータマグネットの高磁束密度部の内径以下に形成されているステッピングモータ（請求項１）。
【００１３】
本項に記載のステッピングモータは、ロータマグネットの外周面から所定の深さまで高磁束密度部が形成されており、かかる高磁束密度部の外周面と、第１、第２のステータヨークの極歯との間で磁気吸着力が働き、ロータが駆動されて必要なモータトルクが発生する。一方、第２のステータヨークの環状の底板の外周端の直径が、ロータマグネットの高磁束密度部の内径以下に形成されていることから、ロータマグネットの軸方向端面の高磁束密度部に係る部分には、第２のステータヨークの環状の底板は対向せず、比較的幅の狭い極歯のみが対向する。このため、ロータマグネットの軸方向端面と第２のステータヨークとの間の漏洩磁束を低減することが可能となり、ロータの回転を停止させる方向の磁気吸着力の発生を抑え、モータトルクが増加する。
【００１４】
なお、第２のステータの極歯形状は、ロータマグネットの外周面と極歯との間に働く磁気吸着力の確保、極歯に求められる強度の確保、加工性の確保等を総合的に考慮した上で、可能な限り、ロータマグネットと第２のステータヨークとの間の漏洩磁束を低減することができるものであることが望ましい。従って、例えば、環状の底板の外周端から極歯が立ち上がる部分（以下、「極歯の半径方向伸張部」という。）から、ロータマグネットの外周面と対向する部分（以下、「極歯の軸方向伸張部」という。）との幅を一定にするのみならず、極歯の半径方向伸張部を、極歯の軸方向伸張部に対して細く形成することとしてもよい。
【００１５】
（２）前記ロータマグネットは、非磁性材からなるスリーブの外周に中空円筒状の磁性材が装着されてなり、該中空円筒状の磁性材により、前記高磁束密度部が構成されるステッピングモータ（請求項２）。
【００１６】
本項に記載のステッピングモータは、非磁性材からなるスリーブの外周に中空円筒状の磁性材が装着されてなり、中空円筒状の磁性材により、高磁束密度部が構成されることで、第２のステータヨークの底板に対しては、非磁性材からなるスリーブが対向することとなる。よって、ロータマグネットの軸方向端面と、第２のステータヨークの極歯の半径方向伸張部との間の漏洩磁束を低減することが可能となる。
しかも、非磁性材からなるスリーブの外周に装着した中空円筒状とすることでロータマグネットのコストダウンを図ると共にロータマグネットの質量を低減して、ロータのイナーシャを低減する。そして、モータの起動特性を向上させることができる。
【００１７】
（３）前記ロータマグネットは円筒状であって、該ロータマグネットの軸方向端面に、該ロータマグネットの外周面から所定距離を空けて円形又は環状の凹部が形成され、該円形又は環状の凹部の半径方向外側部分により、前記高磁束密度部が構成されるステッピングモータ（請求項３）。
【００１８】
本項に記載のステッピングモータは、ロータマグネットの軸方向端面に、ロータマグネットの外周面から所定距離を空けて円形又は環状の凹部が形成されることで、ロータマグネットの軸方向端面と、第２のステータヨークの底板との間隔が増大し、ロータマグネットの軸方向端面と第２のステータヨークとの間の漏洩磁束を低減することが可能となる。
しかも、ロータマグネットは一体構造であることから、ロータマグネットを簡易な構造としながら、ロータの回転を停止させる方向の磁気吸着力の発生を抑え、モータトルクを増加させることができる。
【００１９】
（４）前記円形又は環状の凹部の軸方向深さは、前記ロータマグネットの外周に多極着磁された磁極ピッチの１/２以上であるステッピングモータ（請求項４）。
本項に記載のステッピングモータは、（３）項のステッピングモータにおいて、円形又は環状の凹部の軸方向深さを、ロータマグネットの外周に多極着磁された磁極ピッチの１/２以上とすることにより、ロータマグネットと第２のステータヨークとの間の漏洩磁束を、効果的に低減するものである。よって、ロータマグネットと第２のステータヨークとの間における、ロータの回転を停止させる方向の磁気吸着力の発生を抑え、モータトルクを増加させることができる。
【００２０】
（５）前記第１のステータヨークと前記第２のステータヨークとは、軟磁性材からなる中空円筒状のコアの外周に装着されることにより、前記第１のステータヨークと前記第２のステータヨークとが互いに機械的及び磁気的に結合されるステッピングモータ（請求項５）。
本項に記載のステッピングモータは、第１のステータヨークと第２のステータヨークとを別体構造とし、両者を軟磁性材からなる中空円筒状のコアで結合することで、ステータを構成する第１のステータヨーク及び第２のステータヨークの、各単体での形状を単純化するものである。
【００２１】
（６）前記第１のステータヨークの環状の底板の中央部に円筒状の突起が形成され、前記第２のステータヨークの環状の底板の中央部に円筒状の突起が形成され、円筒状の突起同士が嵌合することにより、前記第１のステータヨークと前記第２のステータヨークとが機械的及び磁気的に結合されるステッピングモータ（請求項６）。
本項に記載のステッピングモータは、第１のステータヨークと第２のステータヨークとを別体構造とし、かつ、各々に円筒状の突起を設けてかかる円筒状の突起を、前記第１のステータヨークと前記第２のステータヨークとを機械的及び磁気的に結合するために用いることで、ステータを構成する部品の点数を削減するものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明はこのように構成したので、ロータマグネットの軸方向端面とステータヨークとの間の漏洩磁束を低減して、ステッピングモータのモータトルクの向上を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、従来技術と同一部分、若しくは相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明を省略する。
まず、本発明の第１の実施の形態に係るステッピングモータ１について、図１及び図２を参照しながら説明する。ステッピングモータ１は外周面に多極着磁されたロータマグネット３を備えたロータ２の両端に、それぞれステータ６Ａ、６Ｂを配設した構造を有している。具体的には、ロータ２の軸方向の一方側にＡ相のステータ６Ａが設けられ、他方側にＢ相のステータ６Ｂが設けられ、ステータ６Ａとステータ６Ｂでロータマグネット３が挟持された構造となっており、ステータ６Ａとステータ６Ｂとは、電気角で９０度の位相差となるように位置決めされている。
【００２４】
ロータ２は、外周面に多極着磁された中空円筒状のロータマグネット３と、スリーブ４と、回転軸５とから構成されている。そして、中空円筒状のロータマグネット３は、ＮＤ−Ｆｅ−Ｂ系のボンド磁石であって、接着剤にてスリーブ４の外周に固着されている。スリーブ４は合成樹脂（例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート））にて形成され、回転軸５がインサートモールドにてスリーブ４に取り付けられている。なお、スリーブ４は非磁性材であればよく、例えばアルミ合金でも勿論よい。かかる構造のロータ２において、中空円筒状のロータマグネット３のみ磁性材で構成されていることから、この、中空円筒状のロータマグネット３の部分が、高磁束密度部となる。
【００２５】
又、ステータ６Ａ、６Ｂは、何れも、コイル１０が巻回されたボビン９と、カバーリング１３と、コア１２と、外ヨークを形成する第１のステータヨーク７と、内ヨークを形成する第２のステータヨーク８と、軸受１７とから構成されている。
外ヨークを形成する第１のステータヨーク７は、環状の底板７ａの外周端から軸方向に伸長する複数の極歯７ｂ（図中では５個）を備え、内ヨークを形成する第２のステータヨーク８も環状の底板８ａの外周端から軸方向に伸長する複数の極歯８ｂ（図中では５個）を備えている。第１のステータヨーク７と第２のステータヨーク８とは同一材料にて形成されており、いずれも軟磁性の板材（例えば、電磁鋼板、ケイ素鋼板、純鉄板など）をプレスにて所定形状に打ち抜き、そして極歯分をプレスにて曲げ、環状の底板７ａ、８ａの外周端から極歯が立ち上がる部分（極歯の半径方向伸張部）８ｅと、ロータマグネット４の外周面と対向する部分（極歯の軸方向伸張部）８ｆとを形成したものである。
【００２６】
図２に示されるように、内ヨークを形成する第２のステータヨーク８は環状の底板８ａの外周端から軸方向に伸長する極歯８ｂが形成されている。しかも、コーナー部８ｃ、８ｄが極歯８ｂの起点となり、環状の底板８ａの外周端が極歯開始径Ｄ８ａを構成している。
中空の円筒状のコア１２は軟磁性材料（例えば、鉄系焼結合金、純鉄など）から形成され、第１のステータヨーク７と第２のステータヨーク８とを機械的及び磁気的に結合するものである。
【００２７】
ボビン９は合成樹脂（例えば、液晶ポリマー）にて形成され、ボビン９の巻芯部にはマグネットワイヤが所定のターン数で巻回されてコイル１０を形成している。ボビン９の巻芯部の両端（軸方向端面）にはフランジ９ａが一体成形され、フランジ９ａの一方には端子ピン１１を植設した端子台がフランジ９ａと一体成形されており、コイル１０のリード部は、端子ピン１１に絡げられている。又、コイル１０の外周には合成樹脂材からなるカバーリング１３が装着され、樹脂モールド時の熱からコイル１０及びコイル１０のリード部を保護している。
【００２８】
ここで、ステッピングモータ１の組立手順について説明する。
まず、ステータ６Ａを組み立てるために、コア１２の内側に含油焼結軸受１７を圧入し、このコア１２を第２のステータヨーク８の環状の底板８ａに形成された中央孔に圧入して、コア１２の外周に第２のステータヨーク８を装着する。続いて、コイル１０の外周にカバーリング１３を装着したボビン９の中央孔に、コア１２を挿通させる。更に、第１のステータヨーク７の極歯７ｂを、第２のステータヨーク８の極歯８ｂが交互に噛み合った状態で、かつ第１のステータヨーク７の極歯７ｂと第２のステータヨーク８の極歯８ｂとが電気角で１８０度の位相差になるように位置決めしながら、コア１２を第１のステータヨーク７の環状の底板７ａの中央に形成した中央孔に圧入する。そして、コア１２の外周に第１のステータヨーク７を装着することにより、ステータ６Ａのサブアッセンブリーが得られる。
【００２９】
次に、ステータ６Ａのサブアッセンブリーを、図示しない金型にセットし、合成樹脂（例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート））を注入して樹脂モールドする。このとき、互いに円周方向に噛合う、第１のステータヨーク７の極歯７ｂと第２のステータヨーク８の極歯８ｂとの隙間が、樹脂で充填される。同時にエンドプレート１４も樹脂にて成形される。この樹脂モールド時の熱の影響はカバーリング１３によって遮断され、熱によるコイル１０やコイル１０のリード部の損傷が防止される。最後に、樹脂モールドされたステータ６Ａのサブアッセンブリーを金型から取り出して、ステータ６Ａが完成する。
なお、Ｂ相のステータ６Ｂは、Ａ相のステータ６Ａと若干形状が異なるが、基本構造は同じであり、その組み立て手順も同じであるため、Ｂ相のステータ６Ｂの組み立て手順については省略する。
【００３０】
続いて、Ａ相のステータ６Ａの軸受１７と、Ｂ相のステータ６Ｂの軸受１７の各々に、ロータ２の回転軸５を挿通させ、ロータマグネット３の両側に位置するようにＡ相のステータ６Ａ及びＢ相のステータ６Ｂを配設して、Ａ相のステータ６Ａの端子台と、Ｂ相のステータ６Ｂの端子台を、側面同士が軸方向に互いに対向するように配置する。この際、Ａ相のステータ６ＡとＢ相のステータ６Ｂとの間に、非磁性材からなるリング１５を介装させる。続いて、Ａ相のステータ６ＡとＢ相のステータ６Ｂが互いに電気角で９０度の位相差となる位置に調整した後、Ａ相のステータ６ＡとＢ相のステータ６Ｂのケース６同士を、接着剤又は溶接にて固着する。この際、必要に応じて、ステッピングモータ１を外部の筐体などに取り付けるためのフロントプレート１８を取り付けて、ステッピングモータ１が完成する。
【００３１】
完成したステッピングモータ１は図１、図２に示されるように、内ヨークを形成する第２のステータヨーク８の環状の底板８ａの外周端（極歯開始径Ｄ８ａ）は、中空円筒状のロータマグネット３の内径Ｄ３よりも、小さくなるように形成されている。
なお、図１に符号１６で示される部分は、摺動性を向上させるための樹脂ワッシャ（例えば、ポリスライダー）であり、コア１２とスリーブ４との間に介装される。
【００３２】
なお、図１に示されたステッピングモータ１においては、第１のステータヨーク７と第２のステータヨーク８とは、軟磁性材料からなる中空円筒状のコア１２の外周に装着されて機械的及び磁気的に結合された構成であるが、これに限定されるものではない。例えば、第１のステータヨーク７の環状の底板７ａの中央部に形成された中央孔の周囲に、円筒状の突起を形成し、又、第２のステータヨーク８の環状の底板８ａの中央部に形成された中央孔の周囲にも、同様に円筒状の突起を形成する。しかも、互いの円筒状の突起が嵌合するように、第１のステータヨーク７と第２のステータヨーク８の円筒状の突起の径を異ならせることで、第１のステータヨーク７と第２のステータヨーク８を機械的及び磁気的に結合させることも可能である。
この場合、第１のステータヨーク７と、第２のステータヨーク８のそれぞれの円筒状の突起が、コア１２の機能を兼ねることにより、第１のステータヨーク７と第２のステータヨーク８を結合するコア１２が不要となり、部品点数が削減される。
【００３３】
上記構成をなす、本発明の第１の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能となる。まず、ステッピングモータ１は、回転軸５と回転軸５に固定され外周に多極着磁されたロータマグネット３とからなるロータ２が、ロータマグネット３の軸方向両端に各々配置されたステータ６に挟持された構造を有するものである。そして、ステータ６は、コイル１０が巻回されたボビン９と、ボビン９の軸方向一端面（フランジ９ａ）を覆う環状の底板７ａ、及び、環状の底板７ａの外周端からコイル１０の外周面及びロータマグネット３の外周面に対向するようにして軸方向に伸長する複数の極歯７ｂを有する第１のステータヨーク７と、ボビン９の軸方向他端面（フランジ９ａ）を覆いかつロータマグネット２の軸方向端面２ａと対向する環状の底板８ａ、及び、環状の底板８ａの外周端からロータマグネット２の外周面に対向するようにして軸方向に伸長し、第１のステータヨーク７の極歯７ｂと交互に噛合う複数の極歯８ｂを有し、第１のステータヨーク７に対し磁気的に結合する第２のステータヨーク８とを具備している。
そして、ロータマグネット３には、その外周面から所定の深さまで高磁束密度部が形成され、かつ、第２のステータヨーク８の環状の底板８ａの外周端の直径（極歯開始径Ｄ８ａ）が、ロータマグネット３の高磁束密度部３の内径Ｄ３以下に形成されている。
【００３４】
このように、ロータマグネット３の外周面から所定の深さまで高磁束密度部３が形成されており、かかる高磁束密度部３の外周面と、第１、第２のステータヨーク７、８の極歯７ｂ、８ｂとの間で磁気吸着力が働くことで、ロータ２が駆動されて必要なモータトルクが発生する。一方、第２のステータヨーク８の環状の底板８ａの外周端の直径（極歯開始径Ｄ８ａ）が、ロータマグネット３の高磁束密度部３の内径Ｄ３以下に形成されていることから、ロータマグネット３の軸方向端面の高磁束密度部３に係る部分には、第２のステータヨーク８の環状の底板８ａは対向せず、比較的幅の狭い極歯８ｂのみが対向する（図２参照）。このため、ロータマグネット３の軸方向端面３ａ（図１）と第２のステータヨーク８との間の漏洩磁束を低減することが可能となり、ロータ２の回転を停止させる方向の磁気吸着力の発生を抑え、モータトルクを増加させることが可能となる。
【００３５】
図３には、図１に示した本発明に係るステッピングモータ１における起動特性（プルイントルク特性）、すなわち、トルクＴ（Ｎｍ×１０−４）と駆動周波数（パルスレート）Ｒ（ｒ／ｍｉｎ）との関係が示されている。このデータは、ロータマグネット３が、外径２３ｍｍ、内径（Ｄ３）１８ｍｍの円筒形であり、第２のステータヨーク８の環状の底板８ａの外周端（極歯開始径Ｄ８ａ）の直径が２３ｍｍ（従来構造）の場合と、同１７ｍｍ（本実施の形態に係る構造）の場合とで、各々プルイントルクを測定した。このときのコイル抵抗値は同一で、測定条件は同一条件（１２Ｖ、２相励磁）で行った。
【００３６】
図３に示されるように、従来の、第２のステータヨーク８の環状の底板８ａの外周短の直径（極歯開始径Ｄ８ａ）が、ロータマグネット３の外径に略等しい構造に比べて、本発明の実施の形態に係る、第２のステータヨーク８の環状の底板８ａの外周（極歯開始径）の直径Ｄ８ａがロータマグネット３の内径Ｄ３よりも小さい構造は、最大トルク値が約２倍程大きくなると共に、駆動周波数も高周波領域に約１．７倍程伸びている。このことより、第２のステータヨーク８の環状の底板８ａの外周（極歯開始径）の直径を、ロータマグネット３の内径よりも小さく設定することにより、ロータマグネット３と第２のステータヨーク８との間に発生する磁束を確実に減少することが可能となる。そして、モータトルクを大幅に向上することができ、高い周波数領域においても高いトルクを得ることができることが理解される。
【００３７】
又、本発明の第１の実施の形態にかかるステッピングモータ１は、非磁性材からなるスリーブ４の外周に、中空円筒状の磁性材であるロータマグネット３が装着されてなるものであり、中空円筒状のロータマグネット３により、高磁束密度部が構成される。よって、第２のステータヨーク８の極歯８ｂの底板８ａに対しては、非磁性材からなるスリーブ４が対向することとなる。よって、ロータマグネット３の軸方向端面３ａと、第２のステータヨーク８の極歯８ｂの半径方向伸張部８ｅとの間の漏洩磁束を低減することが可能となる。
しかも、非磁性材からなるスリーブ４の外周に中空円筒状のロータマグネット３が装着された構造とすることで、ロータマグネット３のコストダウンを図ると共にロータマグネット３の質量を低減して、ロータ２のイナーシャを低減することが可能となり、ステッピングモータ１の起動特性を向上させることができる。
【００３８】
又、第１のステータヨーク７と第２のステータヨーク８とを別体構造とし、両者を軟磁性材からなる中空円筒状のコア１２で結合することで、ステータ６を構成する第１のステータヨーク７及び第２のステータヨーク８の、各単体での形状を単純化することができる。
一方、第１のステータヨーク７と第２のステータヨーク８とを別体構造とし、かつ、各々の向き合う端面に円筒状の突起を設けて、かかる円筒状の突起を、第１のステータヨーク７と第２のステータヨーク８とを機械的及び磁気的に結合するために用いることとすれば、ステータ６を構成する部品の点数を削減することができる。
【００３９】
続いて、本発明の第２の実施の形態について、図４を参照しながら説明する。ここで、本発明の第１の実施の形態と同一部分、若しくは相当する部分については、詳しい説明を省略する。
図４は、本発明の第２の実施の形態におけるステッピングモータ３０の断面図であり、本発明の第１の実施の形態に係る図１に相当するものである。
本発明の第２の実施の形態における、本発明の第１の実施の形態との違いは、ロータマグネット３の構造が相違する点にある。一方、その他の部品及びステータの組み立て手順は第１の実施の形態と同一であるため、詳しい説明は省略する。
【００４０】
さて、本発明の第１の実施の形態に係るステッピングモータ１のロータ２は、スリーブ４の外周面に中空円筒状のロータマグネット３を固着した構成となっているが、図４に示すステッピングモータ３０では、ロータ２にスリーブ４は用いられておらず、ロータ２は外周面に多極着磁した略円筒状のロータマグネット３と回転軸５から構成されている。すなわち、ロータマグネット３はＮＤ−Ｆｅ−Ｂ系のボンド磁石又はプラスチック磁石からなる一体構造物であって、接着剤によって回転軸５に直接的に固着されている。
又、ロータマグネット３の両方の端面３ａには、ロータマグネット３の外周面から所定距離を空けて円形又は環状の凹部３ｂが形成されている。そして、第２のステータヨーク８の環状の底板８ａの外周の直径（図２の極歯開始径Ｄ８ａを参照）が、円形又は環状の凹部３ｂの半径方向外側部分（環状突起部）３ｃの直径よりも小さく形成されている。そして、全体が一体構造物として構成されたロータマグネット３の、円形又は環状の凹部３ｂの環状突起部３ｃが、本発明の第１の実施の形態における中空円筒状のロータマグネット３と同様に、高磁束密度部として機能するものである。
なお、図示の例では、ロータマグネット３と回転軸５との接触面積を増加させるために、ロータマグネット３の端面３ａには環状の凹部３ｂが形成されており、回転軸５の周辺部にボス状の突起を残している。しかしながら、かかるボス状の突起を無くし、単純に円形の凹部３ｂとすることも可能である。
【００４１】
上記構成をなす、本発明の第２の実施の形態によれば、ロータマグネット３の軸方向端面３ａに、ロータマグネット３の外周面から所定距離を空けて円形又は環状の凹部３ｂが形成されることで、ロータマグネット３の軸方向端面３ａと、第２のステータヨーク８の底板８ａ（図２も参照）との間隔が増大し、ロータマグネット３の軸方向端面３ａと第２のステータヨーク８との間の漏洩磁束を低減することが可能となる。
しかも、ロータマグネット３は一体構造であることから、ロータマグネット３を簡易な構造としながら、ロータ２の回転を停止させる方向の磁気吸着力の発生を抑え、モータトルクを増加させることができる。
【００４２】
なお、本発明の第２の実施の形態においては、円形又は環状の凹部３ｂの軸方向深さＸ（図４）を、ロータマグネット３の外周に多極着磁された磁極ピッチの１/２以上とすることにより、軸方向の磁束が通り難くなるため、ロータマグネット３と第２のステータヨーク８との間の漏洩磁束を、効果的に低減することができる。
以上、本発明のステッピングモータについて説明したが、上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲において変更できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るステッピングモータの断面図である。
【図２】図１のステッピングモータのＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るステッピングモータの、トルクと駆動周波数（パルスレート）との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るステッピングモータの断面図である。
【図５】従来のステッピングモータの断面図である。
【図６】図５に示されたステッピングモータの分解斜視図である。
【図７】従来の他のステッピングモータの断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１、３０：ステッピングモータ、２：ロータ、３：ロータマグネット、３ａ：端面、３ｂ：凹部、３ｃ：環状突起部、４：スリーブ、５：回転軸、６：ステータ、７：第１のステータヨーク、７ａ：環状の底板、７ｂ：極歯、８：第２のステータヨーク、８ａ：環状の底板、８ｂ：極歯、９：ボビン、１０：コイル、１２：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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【図７】
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