(57)【要約】【課題】  本発明は、鉄損，コギングトルクを低減し、出力トルクを向上するハイブリッド型ステッピングモータを提供することにある。【解決手段】  本発明は、固定子と回転子とを有し、前記固定子は、突極と突極先端に小歯を有する固定子鉄心と、前記突極間に配置されたステータコイルとを有し、前記回転子は、固定子との対向面に多数の小歯を有する回転子鉄心と回転子鉄心で軸方向に挟み込まれた永久磁石を有し、前記固定子鉄心、及び回転子鉄心は、積層された鋼板で作られており、鋼板の突極とヨークとが、エッチング加工により形成されており、鋼板の厚さが、０.０５〜０.３０mmであることを特徴とする。【選択図】図１
2008228442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
突極と突極先端に小歯を有する固定子鉄心と、前記突極間に配置されたステータコイルとを備えた固定子と、前記固定子との対向面に多数の小歯を有する回転子鉄心と回転子鉄心で軸方向に挟み込まれた永久磁石とを備えた回転子とを有するステッピングモータにおいて、
前記固定子鉄心、及び回転子鉄心は、積層された鋼板で作られており、
前記鋼板の突極、及び小歯形状が、エッチング加工により形成されており、
前記鋼板の厚さが、０.０５〜０.３０mmであることを特徴とするステッピングモータ。
【請求項２】
請求項１において、
前記鋼板が、Ｃが０.００１〜０.０６０重量％、Ｍｎが０.１〜０.６重量％、Ｐが0.03重量％以下、Ｓが０.０３重量％以下、Ｃｒが０.１重量％以下、Ａｌが０.８ 重量％以下、Ｓｉが０.５〜７.０重量％、Ｃｕが０.０１〜０.２０重量％含有し、残部が不可避な不純物とＦｅとからなる鋼板であることを特徴とするステッピングモータ。
【請求項３】
請求項１において、
前記鋼板が、珪素鋼板であることを特徴とするステッピングモータ。
【請求項４】
請求項１において、
前記鋼板が、結晶粒子を有することを特徴とするステッピングモータ。
【請求項５】
請求項１において、
前記固定子鉄心及び回転子鉄心は、積層された鋼板と鋼板との間に、厚さが０.０１ 〜０.２μｍである絶縁被膜を有することを特徴とするステッピングモータ。
【請求項６】
請求項１において、
前記固定子鉄心及び回転子鉄心は、積層された鋼板と鋼板との間に、厚さが０.１〜0.2μｍである絶縁被膜を有することを特徴とするステッピングモータ。
【請求項７】
請求項６において、
前記絶縁被膜は、有機材料，無機材料、又は、それらの結合物であることを特徴とするステッピングモータ。
【請求項８】
請求項１において、
前記固定子鉄心及び回転子鉄心は、積層された鋼板と鋼板との間に、厚さが０.０１ 〜０.０５μｍである絶縁被膜を有することを特徴とするステッピングモータ。
【請求項９】
前記絶縁被膜は、酸化被膜であることを特徴とするステッピングモータ。
【請求項１０】
請求項３において、
前記珪素鋼板における珪素の濃度が、０.８〜２.０重量％であることを特徴とするステッピングモータ。
【請求項１１】
請求項３において、
前記珪素鋼板における珪素の濃度が、４.５〜６.５重量％であることを特徴とするハイブリッド型ステッピングモータ。
【請求項１２】
請求項３において、
前記珪素鋼板における珪素の濃度が、内部より表面部が高いことを特徴とするステッピングモータ。
【請求項１３】
請求項１において、
前記固定子鉄心および回転子鉄心の対向部分となる鋼板表面形状が、対向する面に対して平行となるようにエッチング加工された鋼板であることを特徴とするステッピングモータ。
【請求項１４】
請求項１において、
固定子鉄心及び回転子鉄心はエッチング加工して作成された鉄心は、接着剤により積層方向に固着され、エッチング加工した面をそのままギャップ面として使用することを特徴としたステッピングモータ。
【請求項１５】
請求項１において、
前記固定子及び前記回転子の小歯には、スリットを有していることを特徴とするステッピングモータ。
【請求項１６】
請求項１５において、
前記スリットは法線方向の０.０５mm 以下の幅のスリットであることを特徴とするステッピングモータ。
【請求項１７】
請求項１において、
積層鉄心密度（％）＝鋼材板厚（mm）×枚数（枚）÷鉄心高さ（mm）×１００で定義される積層鉄心密度が、９０.０〜９９.９％であることを特徴とするステッピングモータ。
【請求項１８】
請求項１において、
前記エッチング加工は、前記鋼板にレジストを塗布し、固定子鉄心の形状を露光し、現像して前記形状に基づきレジストを除去し、エッチング液により加工し、エッチング液による加工後、残ったレジストを除去することで行われることを特徴とするステッピングモータ。
【請求項１９】
突極と突極先端に小歯を有する固定子鉄心と、前記突極間に配置されたステータコイルとを備えた固定子と、前記固定子との対向面に多数の小歯を有する回転子鉄心と回転子鉄心で軸方向に挟み込まれた永久磁石とを備えた回転子とを有するステッピングモータにおいて、
前記固定子及び前記回転子の小歯には、スリットを有していることを特徴とするステッピングモータ。
【請求項２０】
請求項１９において、
前記スリットは前記固定子又は前記回転子の法線方向のスリットであることを特徴とするステッピングモータ。
【請求項２１】
突極と突極先端に小歯を有する固定子鉄心と、前記突極間に配置されたステータコイルとを備えた固定子と、前記固定子との対向面に多数の小歯を有する回転子鉄心と回転子鉄心で軸方向に挟み込まれた永久磁石とを備えた回転子とを有するステッピングモータにおいて、
前記固定子及び回転子の小歯形状を歯幅に対して、溝の深さが長いことを特徴としていることを特徴とするステッピングモータ。
【請求項２２】
突極と突極先端に小歯を有する固定子鉄心と、前記突極間に配置されたステータコイルとを備えた固定子と、前記固定子との対向面に多数の小歯を有する回転子鉄心と回転子鉄心で軸方向に挟み込まれた永久磁石とを備えた回転子とを有するステッピングモータを製造する鋼板において、
前記鋼板は、エッチング加工により形成されており、
前記鋼板に印刷されるパターンは、前記回転子鉄心の外周部の複数箇所で板の枠部分とつながる構成であり、そのつなぎ部分は、固定子コアの外径から内側に入り込んだ部分、また、巻線スロットの中間部、又は、小歯の根本溝部分の磁気回路としてみた場合に磁束が通ることの無い部分であることを特徴とするステッピングモータを製造する鋼板。
【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及びステッピングモータを製造する鋼板に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド型ステッピングモータは通常、プリンタなどのＯＡ機器やロボット、または搬送装置など産業用機器の駆動用モータとして使用され、特に精密位置決め用途に使用されることが一般的である。特に磁石とリラクタンストルクの両方を使用するハイブリッド型ステッピングモータは高精度な位置決めを目的として使用される。この位置決めを高精度に行うためには、１パルス入力した時の回転角度である基本ステップ角を小さくする必要があり、その基本ステップ角を小さくするためには、周方向の歯数（極数）を増やすといった設計が必要である。極数を増やすことは一極あたりの小歯が非常に細かい幅となるため、その幅に応じた固定子と回転子間ギャップ寸法となる。通常、外形が４２mm角や５６mm角のハイブリッド型ステッピングモータでは、４０μｍから７０μｍ程度のギャップ寸法が採用されている。
【０００３】
ここで、このギャップ寸法を量産現場で確保するためには非常に厳しい生産管理が行われている。まず、固定子，回転子に使用される鋼板は、０.５mm 厚の珪素を含有する電磁鋼板である。この鋼板をプレスによって打抜きする。そのプレスで打抜きする際にも、回転子と固定子間のギャップ寸法が小さいために、同じ鋼板の同じ部分から、回転子と固定子を同時に打抜きすることは非常に困難である。一部に同時内抜きするコアの製造方法に関して「特開２００６−３５３００１号公報」などの例があるが、いずれも金型機構が複雑で高精度であるために、それ相応の設備投資が必要となっている。また、これらの工法を用いて固定子，回転子コアを打抜いて積層したものは、寸法のばらつきを有するために、「特開２００５−００６３７５号公報」に示されるように固定子内径、および回転子外径をホーニング（研磨）加工して、ギャップ寸法を管理することが必要である。ホーニング（研磨）加工を用いない場合も、特殊な加工によりそのギャップ寸法を均一に保つ必要がある。
【０００４】
ここで、ハイブリッド型ステッピングモータの構成，コア製造方法の例として、特許文献１，特許文献２，特許文献３に開示されている。ここでは、いずれも厚板(０.５mm厚)の電磁鋼板をパンチング加工により、制作する方法について開示している。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２８９７３７号公報
【特許文献２】特開２００６−３５３００１号公報
【特許文献３】特開２００５−００６３７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
精密位置決めを目的とするハイブリッド型ステッピングモータでは、固定子，回転子の小歯の寸法精度がモータの性能を大きく左右する。このため、上述したとおりプレスで打抜き積層した固定子コア，回転子コアをホーニング加工して寸法を確保する必要がある。しかし、このホーニングなどの加工を施すことにより、加工時に発生する研磨バリ、や加工で出る金属粉が固定子，回転子に付着し、モータ組立後にギャップに詰まって不良となる問題を引き起こす問題がある。これは、モータ製造上、歩留まりを低減するため大きな問題となる。
【０００７】
また、別の問題として、ホーニング（研磨）加工される固定子内径や回転子外径は、研磨用の砥石の磨耗によって寸法のばらつきが発生する。研磨用砥石の交換を頻繁に行うとその問題はある程度までは解消できるが、そのかわりに製造コストが増加するため好ましく無い。
【０００８】
その他の問題としては、プレス加工することにより、鋼板にせん断時の応力がかかり、磁気特性劣化，鉄損特性悪化が発生する問題がある。１００極以上と非常に多極で構成されるハイブリッド型ステッピングモータは非常に高周波数のパルスで駆動される。この高周波の磁束により発生する鉄損は大きく、鉄心部は低鉄損であることが望ましい。鉄損には、渦電流損と、ヒステリシス損の２種類があり、ヒステリシス損は、交番磁界により磁心の磁区が向きを変えるときに生じる損失であり、ヒステリシス曲線の内部の面積に依存する。また、渦電流損は、電磁鋼板の磁束の流れにさえぎる方向に発生する電流であり、ハイブリッド型ステッピングモータでは主に回転子，固定子の小歯先端の高周波磁束で発生するものが大きい。このため、固定子鉄心は、渦電流損を低減する目的で電磁鋼板を積層して磁気回路を形成している。また、固定子鉄心は、突極を有する複雑な形状をしており、現状、パンチング加工により固定子鉄心を製造している。パンチング加工を行うと電磁鋼板の切断部分の結晶構造が変形して、磁気特性が劣化し、ヒステリシス曲線の内側面積が大きくなり、鉄損が増大する問題がある。また、厚い電磁鋼板は、渦電流損が大きい欠点があり、このため、ハイブリッド型ステッピングモータの効率が改善されないという問題があった。
【０００９】
また、パンチング加工では、大きくてもモータ外径が３０mm〜５０mmで精度を必要とする反面、パンチング加工の精度が悪いために、コギングトルクが改善されない欠点がある。
【００１０】
本発明は、前記開示例の欠点を除き、鉄損低減でき、高効率で、かつコギングトルクを低減したハイブリッド型ステッピングモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
突極と突極先端に小歯を有する固定子鉄心と、前記突極間に配置されたステータコイルとを備えた固定子と、前記固定子との対向面に多数の小歯を有する回転子鉄心と回転子鉄心で軸方向に挟み込まれた永久磁石とを備えた固定子とを有するステッピングモータにおいて、前記固定子鉄心、及び回転子鉄心は、積層された鋼板で作られており、前記鋼板の突極、及び小歯形状が、エッチング加工により形成されており、前記鋼板の厚さが、0.05
〜０.３０mmであることを特徴とすることである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、鉄損低減でき、高効率で、かつコギングトルクを低減できるステッピングモータを提供することにある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施例について図を用いて説明する。
【００１４】
図１には最も一般的である基本ステップ角が１.８° の内転型で２相ハイブリッド型ステッピングモータの構造を示す。ハイブリッド型ステッピングモータはロータ，ステータとも積層鋼板で構成され、ステータとロータのギャップは製造上可能な程度に（一般的には３０〜５０μｍ）に小さく設計される。
【００１５】
形状は、８個のポールが４５°ピッチ等で配置されている各ステータポールには、それぞれ６個の小歯極が７.２° ピッチでポール中央から左右振り分けに設けられる。一方、ロータには、外周に５０個の小歯を有するロータコアが、軸方向に着磁されたマグネットを挟持するように構成される。また、上下２つのロータコアの小歯極は互いに位相が電気角で１８０°ずれた状態に作られている。マグネットには、サマリウムコバルト，ネオジム鉄ボロン等の希土類磁石や、アルニコ磁石，フェライト磁石等が使われる。また、シャフトは非磁性体である。
【００１６】
巻線は、構造図には省略して示していないが、第１のポールと第３のポール，第５のポールと第７のポールに、第３と第７のポールの巻方向が第１と第５ポールの方向と逆になるようにＡ相コイルが巻かれている。同様の巻き方により、第２，第４，第６，第８のポールにＢ相コイルが巻かれる。
【００１７】
いま、図１の構造図において、ロータコアのＮ極側小歯極がステータ側第３のポール及び第７のポール小歯極と１対１の対向状態にあるとき、Ｓ極側ロータコアの小歯極は第１のポール及び第５ポールの小歯極と１対１の対向状態にある。また、このとき第２と第６のポール小歯極はＮ極側のロータコア小歯極に対し１／２ピッチだけ反時計方向にずれており、Ｓ極側のロータコア小歯極に対し１／２ピッチだけ時計方向にずれた状態となっている。第４と第８ポール小歯極はＮ極側のロータコア小歯極に対し１／２ピッチだけ時計方向にずれており、Ｓ極側のロータコア小歯極に対し１／２ピッチだけ反時計方向にずれた状態となっている。
【００１８】
したがって、マグネットのＮ極側から流れ出した磁束は、断面図に図示するように、第３のポールと第７のポールを通り、外周ヨーク部を軸方向にねじれながら第１のポール及び第５ポールに入りＳ極側ロータコアに達する流れとなる。その他、第２，第４，第６，第８のポールでは、Ｎ極側ロータコアから出た磁束が軸方向に流れてＳ極側ロータコアに入る流れもある。
【００１９】
このような、複雑な磁束の流れによって、各ポールの小歯極部にはいろいろな大きさと方向をもった磁束密度分布ができることになる。この磁束密度の接線成分を２乗した値の総和に比例したトルクがロータに働き、その総和が零となるロータ位置でバランスして停止する。
【００２０】
現在、固定子の巻線相数は２相が一般的だが、相数を増加させることで良好な特性が得られることが知られている。しかし一般に、相数を増加させていくと、固定子の構造および駆動回路が複雑になるため、相数は５相までが実用的限界といえる。
【００２１】
また、ＨＢ型ステッピングモータの基本ステップ角θＳは、ｍを相数，Ｎｒを回転子小歯極数とすると、次式であらわすことができる。
【００２２】
θＳ＝π／（ｍ・Ｎｒ）              …（式１）
この式より、Ｎｒを増加するほど基本ステップ角θＳが小さくなり、高分解能になることがわかる。しかし、一般的なステッピングモータは小歯の加工限界から、５０枚歯が主流である。加工限界とは、珪素鋼板等の磁性体をプレス加工で製作するが、その加工可能な微小幅は、現在のところ、プレス加工では板厚の８０％程度が限界といわれている。一般的には、０.５mm厚みの板が主流であるため、その幅は０.４mmとなる。高級電磁鋼板を採用した場合、その板厚が０.３５mmであるから、その場合の加工限界幅は、０.２８mmとなる。加工限界幅が決まるとギャップ径により歯数が決まる。
【００２３】
図２には、本発明の第１の実施例であるハイブリッド型ステッピングモータのコア形状の詳細図を示す。本実施例のハイブリッド型ステッピングモータは内転型であり、回転子コア２の小歯数は、７.２度ピッチで配置された５０枚であり、ここに示した外径は25.9
mmである。固定子コア１は、８つの突極の回転子と対抗する先端部にそれぞれ６つの小歯を有する。ここで示したコアの外径は、４２mm、コイルが巻かれる突極胴部の幅は３mm、固定子内径を２６mmで示しており、回転子と固定子間のギャップ寸法は０.０５mm で構成されているものを示した。（ｂ）図の小歯対向部の拡大図示でわかるように、そのギャップ寸法は小歯の幅に対して約１／１０程度と非常に小さい。従来のハイブリッド型ステッピングモータコアの製造方法は、固定子コアは、内径をあらかじめ小さい寸法でプレス打抜きしたものを積層し、その後にホーニング（研磨）加工を施してギャップ寸法が満足するような寸法に仕上げる。図２に図示した固定子の内径寸法は２６.００mm であるが、プレスでの打抜き積層時には、２５.９５mm などのように、２０〜３０μｍ程度の削りしろを残した寸法で打抜き積層することになる。同様に、回転子コアの外径寸法もあらかじめ大きめにプレス加工しておき、後のホーニング加工によって適正ギャップ寸法になるように調整を行う方法で製造される。図２の回転子コアでは、プレスでの打抜き積層時には、外径を２５.９５mm などのように、２０μｍ程度の削りしろを残した寸法で打抜き積層することになる。ここで、わかるように、どちらも、径を２５.９５mm として打抜きするため、一枚の板からは同時に板取りすることができないことがわかる。プレス金型のパンチとダイには少なくとも板厚に対してのクリアランスが必要であり、たとえば０.５mm 厚みの鉄板を打抜きする場合には、その一割以下、すなわち０.０５mm 以下のクリアランスが必要であり、そのクリアランスをゼロにすることはほとんど不可能であるためである。また、金型打抜きシステム（プレス）では、周囲の気温などの条件によっては金型や電磁鋼板が伸び縮みするために、生産時の寸法ばらつきなども考慮すると前述した寸法の固定子回転子コアを安定量産することは非常に難しいのである。
【００２４】
以上より、上記のハイブリッド型ステッピングモータの固定子，回転子コアを容易に実現する、本発明のエッチング加工の固定子，回転子鉄心製造方法について、説明する。
【００２５】
固定子鉄心、回転子鉄心（以下「鉄心」と呼称する場合がある）は、積層された鋼板で作られており、鋼板の突極が、エッチング加工、好ましくはフォトエッチング加工により形成されている。このとき、鋼板の厚さが、０.０８〜０.３０mmである。
【００２６】
もちろん、固定子鉄心の全体をエッチング加工により加工することが、磁気特性および
製造工程全体の作業性の観点から望ましい。
【００２７】
また、固定子鉄心と同様に回転子鉄心についても、０.０８〜０.３０mmの厚さの珪素鋼板をエッチング加工することが、磁気特性の改善の観点から望ましい。すなわち、パンチング加工による固定子鉄心あるいは回転子鉄心の加工は、鋼板内の規則的な結晶配置を破壊し、このことによりヒステリシス損を増大する。固定子鉄心や回転子鉄心をエッチング加工することで、規則的な結晶配置の破壊を防止でき、ヒステリシス損の増大を防止できる。
【００２８】
パンチング加工は加工対象の鋼板が薄くなればなるほど切断部の乱れ、例えばつぶれ，バリ，ダレが大きな問題となり、ヒステリシス損が増大する傾向を示す。
【００２９】
さらに、パンチング加工で加工可能な形状は、円または直線といった単純な形状の加工である。その理由は、パンチング加工では金型が必要であり、この金型を複雑な曲線に形成することは極めて困難である。また、金型を研磨する場合にも、複雑な曲線形状を有する金型の場合には、うまく研磨ができないという問題がある。
【００３０】
このためパンチング加工などの機械加工では、渦電流損を低減する目的で電磁鋼板を薄くすることはできるが、ヒステリシス損が増大することとなり、鉄損を低く抑えることが困難となる。
【００３１】
エッチング加工はこのような問題を解決できる。このエッチング加工によりヒステリシス損を低く抑え、渦電流損を低減できる。ハイブリッド型ステッピングモータでは固定子および回転子鉄心をエッチング加工することにより、ハイブリッド型ステッピングモータ全体の効率を、更に向上させることができる。なお、エッチング加工の代表的な方法として、フォトエッチングによる加工がある。
【００３２】
エッチング加工は、鋼板内の規則的な結晶配置の破壊を防止できることによるヒステリシス損の低減効果を有する他に、加工精度の大幅向上によるスピンドルモータの特性の改善が期待できる。
【００３３】
また、磁気ギャップの幅を高精度に加工でき、トルク脈動あるいは高調波磁束の低減による、あるいは磁気抵抗の低減や磁束漏れの低減による、ハイブリッド型ステッピングモータの特性や効率の改善が可能となる。
【００３４】
さらに、特性の改善や性能の向上につながる複雑な曲線形状で固定子鉄心を加工することが可能となることで、パンチング加工に比較して、特性改善や性能向上が可能となる。
【００３５】
例えば、固定子鉄心と回転子との間のギャップの形状を高精度で加工することにより、効率向上のみならず、脈動の低減などの性能向上や特性改善が可能となる。
【００３６】
具体的には以下の形態で説明する。
【００３７】
本形態では、鉄心の積層鉄心密度は、９０.０〜９９.９％である。好ましくは９３.０
〜９９.９％ である。なお、積層密度は、積層鉄心密度（％）＝鋼材板厚（mm）×枚数
（枚）÷鉄心高さ（mm）×１００で定義される。
【００３８】
なお、この積層鉄心密度は、機械的に積層された鉄心を圧縮することにより向上させることも必ずしも不可能ではない。しかしながら、こうした場合、鉄損が増加してしまい好ましいとはいえない。本形態で説明するものは、こうした積層鉄心密度を向上させるための特別な工程を設けることなく、積層鉄心密度を向上させることのできるものである。
【００３９】
このような鉄心の積層鉄心密度の向上は鉄心内の磁束密度を低下でき、これによって、ハイブリッド型ステッピングの鉄損を低減できる効果がある。
【００４０】
上記の場合、鉄心の積層鉄心密度（％）は、鋼板の板厚０.０８〜０.３０mmであり、鉄心の枚数２０〜３００（枚）程度であり、鉄心の高さ５〜１００mm程度である。
【００４１】
鋼板の組成は、Ｃが０.００１〜０.０６０重量％、Ｍｎが０.１〜０.６重量％、Ｐが
０.０３重量％以下、Ｓが０.０３重量％以下、Ｃｒが０.１重量％以下、Ａｌが０.８重量％以下、Ｓｉが０.５〜７.０重量％、Ｃｕが０.０１〜０.２０重量％を含有し、残部が不可避な不純物とＦｅとからなる。なお、不可避な不純物は、酸素や窒素のガス成分等である。
【００４２】
そして、好ましくは、鋼板の組成は、Ｃが０.００２〜０.０２０ 重量％、Ｍｎが０.１〜０.３重量％、Ｐが０.０２重量％以下、Ｓが０.０２重量％以下、Ｃｒが０.０５重量％以下、Ａｌが０.５ 重量％以下、Ｓｉが０.８〜６.５重量％、Ｃｕが０.０１〜０.１重量％を含有し、残部が不純物とＦｅとからなる、結晶粒子を有する、いわゆる電磁鋼板としての珪素鋼板である。
【００４３】
こうした珪素鋼板の組成を決定する際に、特に、鉄損を低減するという観点では、ＳｉとＡｌとの含有量が重要である。こうした観点でＡｌ／Ｓｉを規定した場合、この比が
０.０１〜０.６０であることが好ましい。さらに好ましくはこの比が０.０１〜０.２０である。
【００４４】
なお、珪素鋼板における珪素の濃度は、０.８〜２.０重量％を用いるハイブリッド型ステッピングモータと、４.５〜６.５重量％を用いるハイブリッド型ステッピングモータとを、そのハイブリッド型ステッピングモータの種類によって、使い分けることができる。
【００４５】
なお、珪素の含有量を下げることによって、珪素鋼板の磁束密度は向上する。本形態の場合は、１.８〜２.２Ｔとすることができる。
【００４６】
珪素の含有量が少ない場合、圧延加工性が向上し、板厚を薄くすることができ、板厚を薄くすることにより、鉄損も減少する。一方、珪素の含有量が多い場合、圧延加工性の低下は珪素を圧延加工の後に含有させる等の工夫を施すことにより解決され、鉄損も減少する。
【００４７】
また、珪素鋼板に含有される珪素の分布は、珪素鋼板の厚み方向に対して、ほぼ均一に分散させてもよく、また、珪素の濃度を部分的に高くするように、珪素鋼板の厚み方向に対して、内部の濃度より表面部の濃度を高くすることも可能である。
【００４８】
さらには、鉄心は、積層された鋼板と鋼板との間に、厚さが０.０１〜０.２μｍである絶縁被膜を有し、その絶縁被膜の厚さも、０.１〜０.２μｍ 、好ましくは０.１２〜0.18μｍであるハイブリッド型ステッピングモータと、０.０１〜０.０５μｍ、好ましくは
０.０２〜０.０４μｍのハイブリッド型ステッピングモータとがある。
【００４９】
なお、絶縁被膜の厚さが、０.１〜０.２μｍである場合には、その絶縁被膜は、有機や無機の膜を用いることが好ましい。絶縁被膜の材料としては、有機材料，無機材料、これら材料が混合されたハイブリット材料を用いることもできる。
【００５０】
また、絶縁被膜の厚さが、０.０１〜０.０５μｍである場合には、その絶縁被膜は、酸化被膜であることが好ましい。特に、鉄系の酸化被膜が好ましい。
【００５１】
つまり、珪素鋼板の板厚を薄肉化することによって、絶縁被膜の厚さも薄くすることができるようになる。
【００５２】
従来の電磁鋼板の絶縁皮膜は、パンチング加工後でも絶縁性が維持できると同時に、パンチング加工性そのものを向上させるために潤滑性，鋼板の密着性，パンチング加工後の焼鈍における耐熱性，積層された電磁鋼鈑を溶接して鉄心を形成する際の溶接性等、絶縁性以外の特性も加味して、絶縁皮膜の厚みや成分が調整され、０.３μｍ 程度の厚さが必要となっていた。
【００５３】
しかしながら、本形態で説明する薄肉化した珪素鋼板では、絶縁皮膜の厚さを薄くする必要がある。
【００５４】
従来と同様な厚さの絶縁被膜を用いた場合、珪素鋼板が薄肉化したため、相対的に、絶縁皮膜の体積率が珪素鋼板の体積率に対して増加し、磁束密度が低下する恐れがあるからである。
【００５５】
このように、本形態で説明する薄肉化した珪素鋼板では、絶縁皮膜の厚さを薄くすることができる。
【００５６】
一般的に、電磁鋼板を薄くする場合、絶縁被膜は厚くする必要がある。しかしながら、本形態では、こうした考え方とは異なり、電磁鋼板を薄くしても絶縁被膜を厚くする必要がなく、むしろ電磁鋼板と共に薄くすることが可能となる。したがって、積層鉄心密度も向上することになる。
【００５７】
そして、珪素鋼板における珪素の分散状態と、回転子の使用条件とを勘案して、検討する必要があり、最高回転速度の運転域が低速にあり、珪素鋼板からなる鋼板に含有される珪素が鋼板の厚み方向に分散されている場合と、最高回転速度の運転は一般に数千〜数万rpm であり、珪素鋼板からなる鋼板に含有される珪素の濃度が、内部より表面部が高い場合とを、用途に応じて使い分けることができる。
【００５８】
回転速度と鉄損との関係には、回転速度が上昇すれば上昇するほど、磁束の交番周波数が高くなるため鉄損が増加する関係がある。回転速度が速いハイブリッド型ステッピングモータは回転速度が遅いハイブリッド型ステッピングモータより、鉄損が増加する傾向にある。この点を考慮して、珪素鋼板における珪素の含有量を検討する必要がある。
【００５９】
なお、珪素鋼板に含有される珪素は、溶解法により、電磁鋼板に均一的に添加してもよく、表面改質またはイオン注入，ＣＶＤ（ケミカルベーパデポジット）などの方法により、電磁鋼板に局部的、特に表面部に添加してもよい。
【００６０】
また、本形態で説明する電磁鋼板は、ハイブリッド型ステッピングモータの固定子を形成する突極とヨークとを有する鉄心、および多数の小歯を有する回転子鉄心に使用されることを前提とし、厚さが０.０８〜０.３０mmであり、突極およびヨークとがエッチング加工により形成されることが可能なものである。
【００６１】
幅が５００〜２０００mmである電磁鋼板におけるエッチング加工は、鋼板にレジストを塗布し、固定子鉄心の形状を露光し、現像して、この形状に基づきレジストを除去し、エッチング液により加工し、エッチング液による加工後、残ったレジストを除去することで行われる。
【００６２】
低鉄損化に有利とされる珪素鋼板の薄肉化については、珪素鋼板の圧延加工性の悪さや、鉄心を打ち抜く際のプロセスであるパンチング加工性の悪さから、工業規模で大幅なコスト増を伴わずに実現することは不可能とされてきた。一般的に低コストで生産されるハイブリッド型ステッピングモータに使用する電磁鋼板として珪素鋼板を使用した場合、板厚０.５０mm の珪素含有量の低い高磁束密度の珪素鋼板が中心であり、永らく新しい鉄心採用への進展がなかった。
【００６３】
しかしながら、本形態では、パンチング加工を使用せず、エッチング加工を使用することにより、工業規模で大幅なコスト増を伴わずに、鉄心に用いる珪素鋼板の薄肉化を可能とし、低鉄損化を実現した。
【００６４】
本形態では、鉄心の低鉄損化を実現するために、鉄損の小さい珪素鋼板を使用すると共に圧延加工をも考慮した珪素含有量の調整，珪素鋼板の圧延加工をも考慮した板厚の薄肉化，鉄心の形状に形成するエッチング加工の適用，積層された鉄心を構成する一枚一枚の珪素鋼板の低鉄損化，珪素鋼板と珪素鋼板との間に形成される絶縁皮膜を考慮した鉄心としての低鉄損化を考慮する。
【００６５】
金型を用いた打ち抜き加工法であるパンチング加工では、切断部近傍に加工硬化層や、バリやダレ（以下「バリ等」と呼称する）と称される塑性変形層が形成され、残留歪や残留応力が発生する。パンチング加工時に発生する残留応力は、分子磁石の配列の規則性を破壊し、すなわち磁区を破壊し、鉄損を著しく増大させ、残留応力を除去するための焼鈍工程が必要となる。焼鈍工程は、鉄心の製造コストの更なる増加をもたらすことになる。
【００６６】
本形態では、こうしたパンチング加工を施さずに鉄心を形成するため、塑性変形層が形成されることもほとんどなく、残留歪や残留応力が発生することもない。従って結晶粒子の配列状態を乱すこともほとんど無く、分子磁石の配列、すなわち磁区の配列の損傷を防止でき、磁気特性であるヒステリシス特性の劣化を防止できる。
【００６７】
また、鉄心は、加工された珪素鋼板を積層して形成される。この珪素鋼板の残留歪や残留応力の発生を抑制することによって、鉄心としての磁気特性をさらに向上させることができる。
【００６８】
したがって、本形態に係るハイブリッド型ステッピングモータは、低鉄損化，高出力化，小型軽量化を実現することができる。また、このハイブリッド型ステッピングモータに使用する電磁鋼板は、エッジ部分にバリ等がほとんどない良好なものである。
【００６９】
バリ等は、塑性変形層の一つで、切断部に沿って、鋼板の平面方向から空間方向に鋭利に突出するため、電磁鋼板の表面に形成される絶縁皮膜を破り、積層される鋼板の間の絶縁を破壊する場合がある。
【００７０】
また、こうした鋼板を積層する場合には、バリ等によって、積層される鋼板の間に不要な空隙が作られるため、積層鉄心密度の増加が阻害され、その結果、磁束密度が低下する。磁束密度の低下は、ハイブリッド型ステッピングモータの小型軽量化を阻害する。
【００７１】
電磁鋼鈑を積層後、鉄心を板厚方向に圧縮することで、バリ等を潰し、積層鉄心密度を向上させる方法が採られる場合もあるが、この場合、加圧圧縮によって残留応力が増加し、鉄損が増加する。さらに、バリ等による絶縁破壊の問題も残る。また、ホーニング，研磨などの後加工によってバリ部分を除去する方法も採られているが、この場合には、大幅な製造コストの増加、及び加工したバリが異物（金属粉）となって残り、ギャップ詰まりを引き起こす為、洗浄工程，異物検査などの工程増加，歩留まり悪化などの問題になることが多い。
【００７２】
本形態で説明する鉄心は、バリ等がほとんど発生しないため、加圧圧縮することもなく、積層鉄心密度を向上させることができ、また、絶縁破壊を起こすこともない。したがって、鉄損も低減することができる。
【００７３】
鉄心に用いる電磁鋼板としての珪素鋼板において、珪素の含有量として６.５ 重量％が、理論上、最も鉄損が低い。しかしながら、珪素の含有量が増えると圧延加工性やパンチング加工性が著しく悪くなる。このため、多少鉄損が高いものであっても、圧延加工性やパンチング加工性を考慮して、珪素鋼板における珪素の含有量として約３.０ 重量％が主流である。
【００７４】
本形態で説明する珪素鋼板は、板厚を０.３mm 以下と薄肉化することができるため、珪素の含有量を２.０ 重量％以下としても、鉄損が低いものである。
【００７５】
従来、板厚０.３mm 以下の薄肉化した珪素鋼板の製造には、圧延，焼鈍等の特別の工程が必要であったが、本形態で説明する珪素鋼板は、こうした特別の工程を必要としないため、薄肉化した珪素鋼板の製造コストも低減可能である。なお、鉄心の製造に関しては、パンチング加工を必要としないため、更なる製造コストの低減が可能である。
【００７６】
なお、鉄心の主力材料である珪素鋼板とは別に、極薄電磁材料として特殊な用途で限定的に使用される極めて高価なアモルファス材料が知られているが、アモルファス材料は、溶融金属を急速に凝固させ箔体として製造される特殊なプロセスを有するため、０.０５
mm厚程度またはこれ以下の超薄肉で３００mm幅程度の極少量の製造は可能であるが、これ以上の板厚や板幅の材料の製造は工業規模では不可能とされている。
【００７７】
このようにアモルファス材料は、硬く脆い材質で薄すぎるため、パンチング加工ができず、化学成分の制限から磁束密度が低いなどの理由のため鉄心の材料としては主力となり得ない。
【００７８】
本形態で説明する電磁鋼鈑は、このようなアモルファス材料とは異なり、結晶粒子を有するものである。また、本形態における電磁鋼板は、低鉄損化に有利な薄肉化，歪の低減，高出力化，小型軽量化に有利な寸法精度の向上と、高磁束密度化に有利な鉄心積層密度の向上と、を同時に実現させるものでもある。
【００７９】
つまり、本形態によれば、低鉄損失と共に、高出力化，小型軽量化を実現できる鉄心を
、提供することができる。電磁鋼板の板厚と鉄損との関係を図３に示す。板厚と鉄損との間には、図３より、板厚が厚くなれば厚くなるほど、鉄損が高くなるという関係があることがわかる。このうち一般的に用いられる珪素鋼板の板厚は、圧延加工やパンチング加工性を考慮して、０.５０mmと０.３５mmとの２種類である。鉄心の製造に広く用いられるこの２種類の板厚の珪素鋼板では、鉄損を低減するため、圧延と焼鈍とを施す必要がある。また、更なる薄肉化を実現するためには、対象となる鉄心の形状や大きさで繰り返す回数は異なるが、こうした圧延と焼鈍とを繰り返す必要がある。このように、一般的に用いられる珪素鋼板では、薄肉化を実現するために、圧延，焼鈍等の特別の工程を追加して製造する必要があり、製造コストが高くなる。
【００８０】
本形態で説明する鉄心は、製造コストも低減でき、鉄心の加工上の問題も解決することができるため、工業規模での大量生産が可能となる。本形態では、０.０８〜０.３０mmの板厚の珪素鋼板を使用するものである。なお、好ましくは、０.１〜０.２mmの板厚の珪素鋼板を使用し、エッチング加工を用いて鉄心の形状を作製する。
【００８１】
図３には、参考のためアモルファス材料の板厚の領域も示している。アモルファス材料は、溶融金属を急速に凝固させ箔体として製造される特殊なプロセスを有するため、0.05mm厚程度またはそれ以下の超薄肉の製造に適し、これ以上の板厚は急速な冷却が困難となるため、製造が難しい。また、板幅も３００mm幅程度の狭いものしか製造ができず、特殊な製造プロセスと相まって製造コストが著しく高くなる。
【００８２】
また、磁気特性については、鉄損は低いが、磁束密度が低いという欠点がある。これは急冷に凝固させるため化学成分に制限があるためである。本形態では、このようなアモルファス材料を使用することなく、結晶粒子を有する珪素鋼板を使用する。
【００８３】
次に、珪素鋼板の代表的な製造プロセスを示す。
【００８４】
電磁鋼板に成り得る材料を製鋼する。例えば、Ｃが０.００５重量％、Ｍｎが０.２重量％、Ｐが０.０２重量％、Ｓが０.０２重量％、Ｃｒが０.０３重量％、Ａｌが０.０３重量％、Ｓｉが２.０重量％、Ｃｕが０.０１重量％を含有し、残部がＦｅと若干の不純物とからなる組成を有する鋼板材料を用いる。こうした鋼板材料を、連続鋳造，熱間圧延，連続焼鈍，酸洗，冷間圧延，連続焼鈍を施すことにより、板幅５０〜２００cm、ここでは特に板幅５０cm，板厚０.２mm の珪素鋼板を製造する。また、作製された珪素鋼板の表面に、鉄損を低減するため、さらに、４.５〜６.５重量％の珪素を形成してもよい。この後、厚さ０.１μｍ の有機樹脂の絶縁被膜コーティグを施し、珪素鋼板を製造する。場合によっては、特別な絶縁被膜コーティグの工程を用いずに、厚さ０.０１〜０.０５μｍの酸化被膜を作製してもよい。
【００８５】
なお、ここで説明した絶縁被膜コーティグの工程は、鉄心を製造する際、エッチング加工の工程の後に施されることが好ましい。
【００８６】
なお、珪素鋼板は、平板又はコイル状，ロール状に形成される。
【００８７】
次に、鉄心の代表的な製造プロセスを示す。
【００８８】
製造された珪素鋼板に前処理を施し、レジストを塗布する。このレジストに対して、マスクを用いて固定子鉄心の形状を露光し現像する。この形状に基づきレジストを除去する。さらに、エッチング液により加工する。エッチング液による加工後、残ったレジストを除去し、所望の固定子鉄心の形状を有する珪素鋼板を製造する。こうした製造には、例えばフォトエッチング加工が有効であり、金属マスクを用いた微細孔を精密に加工する方法を使用することも有効である。製造された所望の固定子鉄心の形状を有し、鉄心の形状を有する珪素鋼板を複数枚積層し、溶接等を用いて積層された珪素鋼板を固定することにより、鉄心を製造する。なお、溶接に際しては、ファイバーレーザー等の入熱の少ない溶接を施すことが好ましい。
【００８９】
エッチング加工を用いて、突極の形状を製造することによって、極めて高い加工精度、例えば、誤差として±１０μｍ以下、好ましくは±５μｍ以下で、所望の形状の固定子鉄心を製造することが可能である。
【００９０】
また、真円度で誤差を表現すると、２０〜１００mm程度の外径を持つハイブリッド型ステッピングモータの固定子鉄心，回転子鉄心の内径，外径などでは１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下である。なお、真円度とは、円形部分の幾何学的円からの狂いの大きさをいい、円形部分を二つの同心の幾何学的円で挟んだときの両円の間の領域が最小となる場合の半径の差をいう。
【００９１】
図４に、珪素鋼板における珪素含有量と鉄損との関係を示す。
【００９２】
図４に示すように、珪素含有量が６.５ 重量％の珪素鋼板が最も鉄損が少ない。しかしながら、６.５ 重量％と多量の珪素が、珪素鋼板に含有されている場合、圧延加工が難しく、所望の厚さの珪素鋼板の製造が困難になる。圧延加工性は、電磁鋼鈑に含有される珪素が多くなれば多くなるほど、悪化するという傾向にあるためである。こうした背景から、鉄損と圧延加工性とのバランスを考慮して、３.０ 重量％の珪素が含有されている珪素鋼板が用いられている。つまり、本形態では、珪素鋼板の板厚を薄肉化することにより、珪素鋼板の鉄損を低減し、珪素鋼板における珪素の含有量の鉄損に対する影響度を小さくする。したがって、本形態で説明する珪素鋼板は、圧延加工性が良好になると共に、板厚を薄肉化することにより、鉄損に影響度の大きい珪素鋼板における珪素の含有量の自由度が大きくなる。こうしたことから、珪素鋼板における珪素の含有量を、０.５〜７.０重量％の範囲とすることが可能であり、０.８〜２.０重量％と４.５〜６.５重量％との極端に異なる含有量を用いることもでき、鉄心の仕様またはハイブリッド型ステッピングモータの用途によって、使い分けすることができるようになる。
【００９３】
図５に、エッチング加工による代表的な加工断面形状を示す。
【００９４】
珪素鋼板をエッチング加工することにより、酸液で溶解された加工断面近傍には、(ａ)に示すようにバリ等の塑性変形層は存在しない。加工断面を珪素鋼板の平面方向に対して、ほぼ垂直に形成することができる。また、先端的なフォトエッチング加工では、（ｂ）〜（ｄ）に示すように溶解部の形状の制御も可能である。つまり、所定のテーパーを形成することもでき、板厚方向に対して垂直方向に凹凸を形成することも可能である。
【００９５】
このように、エッチング加工された珪素鋼板は、その加工による残留応力がほぼ０であり、塑性変形層は、ほとんど存在せず、珪素鋼板の板厚方向に対する塑性変形量はほぼ０である。また、エッチング加工による加工断面近傍の塑性変形量もほぼ０である。さらに、加工断面において、珪素鋼板の加工断面の形状を制御することができ、加工による残留応力がほぼ０であり、加工断面近傍の塑性変形量もほぼ０である切断断面形状を形成することができる。
【００９６】
また、こうしたエッチング加工を用いることによって、珪素鋼板の微細な結晶組織，機械的特性，表面部を最適化した状態で鉄心に適用することもできる。珪素鋼板の結晶組織の異方性や、これに基づく磁気特性の異方性を勘案して、鉄心の磁気特性の最適化を実現することもできる。
【００９７】
図６に、パンチング加工による代表的な加工断面形状を示す。
【００９８】
珪素鋼板をパンチング加工することにより、塑性加工時のせん断応力によって、加工断面近傍は著しく変形し、１０〜１００μｍ程度のバリ，ダレ，つぶれが形成される。
【００９９】
また、珪素鋼板の平面方向の寸法精度についても、パンチング加工では金型の寸法精度で制限され、通常は珪素鋼板の板厚に対して５％前後の空隙でせん断されるため、珪素鋼板の平面方向の寸法精度は低下する。さらに、量産時には金型の損耗で経時的に精度が低下する等の問題もある。また、薄肉化された珪素鋼板ほどパンチング加工が困難となる。
【０１００】
エッチング加工を適用する本形態では、こうした加工精度の問題も解決され、経時的な精度の低下も解消される。
【０１０１】
また、固定子鉄心の形状を所定のパターンを使用して露光するとき、電磁鋼板の圧延方向に関するマーク又は基準孔を設けることが好ましい。
【０１０２】
電磁鋼板を積層する場合、圧延方向に対して電磁鋼板が平均化されることが、ハイブリッド型ステッピングモータの特性を向上させる上で必要である。例えば、圧延方向に対して、所定量，マーク又は基準孔の位置を変え、電磁鋼板を積層する際に、マーク又は基準孔の位置を揃えることで、ハイブリッド型ステッピングモータとしての磁気特性の向上を図ることが可能となる。
【０１０３】
図７には、板の寸法が４５０×７５０mmから、φ４２mm外径のハイブリッド型ステッピングモータの鉄心を製造する場合の一例を示す。縦方向には９列、横方向には１５列のコア配置が可能であることがわかる。エッチング加工精度は前述したとおり精度が高いため、固定子と回転子を同一の板面から採ることが可能となる。プレス加工では、前述の金型クリアランスの問題により、このような板取りは不可能である。鉄心は、図８に示すように、図示のハッチングされた部分をエッチング加工により溶融して作成する。このとき、溶かす部分は極力少ないほうが後の廃液処理が容易なため、図示のようにギャップ部分は溶融するも、固定子外径部分，固定子スロット部分は細い線で輪郭部分の溶融するものとする。また、ギャップ部や、外径部分を全て溶融して輪郭を形成すると、板から切抜きしたい部品が外れるのを防止するために、図示するような、ハイブリッドステッピングモータとしての磁気回路を阻害しない部分につなぎ部分を設けて、部品が板に配置されて供給可能にする。
【０１０４】
図９，図１０には、鉄板の積層方法の例を示す。図９は、エッチング加工した鉄板をそのまま積み重ねる例を示す。前述した膜厚が５μｍ程度の電気的な絶縁被膜処理を行ったエッチング加工鋼板を接着剤を塗布しながら必要な厚み分を積層する。接着剤は、絶縁被膜同様、板の厚みに対して薄いことが望ましいため、５μｍ程度の厚みとする。このように薄く塗る為の方法としては、ローラなどによる均一塗布、および、ミスト（霧状）吹きつけ法などの方法がある。また、これらの方法で塗布した後、積層を行う工程で、積層方向に圧力を加えて積層接着することが望ましい。これらの方法によって、前述の積層鉄心密度を得ることができる。
【０１０５】
所定の寸法に積層された鉄心を、簡単な治具により必要なコア部品部分を押出す力を加えて抜き取りを行う。固定子，回転子鉄心は、図８に示すように、０.２mm程度と非常に細いつなぎ部１４でつながっているだけなので、プラモデルの部品を取り外すように、簡単に抜き取ることが可能である。このつなぎ部分１４は、固定子コアの外径から内側に入り込んだ部分、また、巻線スロットの中間部、又は、小歯の根本溝部分等の磁気回路としてみた場合に磁束が通ることの無い部分である。まず、全体を保持した状態で、回転子部分を抜き落とし、その後、スロット部などの不要な部分を除去した後、固定子を抜き落とすことで、回転子鉄心，固定子鉄心を得ることができる。エッチングにより高精度に加工されているために、ホーニングなどの後加工は必要としない。また、つなぎ部分には多少の突起が残るが、磁気的に問題の無い場所に配置されているため、除去などの処理を必要としない。
【０１０６】
生産量が多い場合においては図９の方法が有効であるが、生産数量が少ない場合、または、一枚の断面に複数の形状をエッチング加工で作成した場合においては、図１０に示す方法が有効である。図１０は、積層を必要な部分だけ行っていく方法である。例えば、固定子，回転子コアを積層する治具に、エッチング加工した板の位置決めを行い、その必要な部分のみを接着などの方法で積層していく。このときも、上述したのと同様に、接着層の膜厚は薄い方が望ましいので、ミスト吹き付け，ディスペンサでの適量塗布などの方法を用い、軸方向への圧縮加工を用いて関相することが望ましい。この方法では、積層方向に異なる形状の鉄心を積層していくことが可能なので、三次元構造の鉄心が得られることが特徴である。
【０１０７】
以上の薄板電磁鋼板をエッチング製法にて製作したハイブリッド型ステッピングモータは、鉄心の精度に優れるためにコギングトルクを小さくでき、かつ鉄損も低減できて、高精度，高効率のハイブリッド型ステッピングモータを提供することができる。
【０１０８】
本発明のハイブリッド型ステッピングモータを備えたプリンタ，複写機などＯＡ装置、また、産業用ロボットなどの産業用装置においては、コギングトルクが十分小さいことから、位置決め精度が向上でき、鉄損が少ないことから、高速側での出力特性改善で、動作スピードの向上などの特徴を訴求することができる。
【０１０９】
図１１より、本発明の実施例に関わるハイブリッド型ステッピングモータの回転子，固定子鉄心構造を示す。ここで、図１と同一の記号は同一の構成部品を示す。また、全体的な構成は図１と同一とする。
【０１１０】
ハイブリッド型ステッピングモータは、同一平面上にある固定子鉄心の小歯極と回転子鉄心の小歯極が対向する部分（図１１（ａ））と対向しない部分（図１１（ｂ））、また、その中間となる対向（図１１（ｃ））を有する。磁気的に対向した場合（ｄ）には磁束が流れやすく、対向しない場合は、流れにくいのでこの差分がコイルの鎖交磁束となってモータとして動作する。理想では、対向しないときに磁束が全く流れないことが良いのであるが、このときにも、（ｅ）図に示すような漏れ磁束が流れるために、この差分が大きくなる歯の形状を選ぶことで設計されている。磁石のエネルギー積の高いものを採用すると、磁束供給量が増加するが、対向部の磁束密度は飽和するため、非対向部の漏れ磁束が大きくなり、その差分は小さくなる。逆に、磁石のグレードを下げると、対向部の磁束量が減るため、差分としても減ってしまう。すなわち、このハイブリッド型ステッピングモータでは、固定子，回転子コアの歯の形状，積厚によって、最大の鎖交磁束がとれる磁石の強さが一意に決まってしまうのである。
【０１１１】
本発明のエッチング鋼板を用いることで、ハイブリッド型ステッピングモータの出力向上が可能となる。エッチング加工では、鉄板自体の磁気特性を劣化させずに高精度な加工を施すことができる。そこで、図１２に示すように歯の形状を、隣り合う歯間で漏れ磁束を低減する形状とすることが可能である。図１２（ａ）には、歯の形状が細長いものを示した。例えば、前記固定子及び回転子の小歯形状を歯幅に対して、溝の深さが１.５ から３倍とすることである。これまではプレスで打抜き加工して、その後にホーニング加工などの後加工を行うために、図示するような細い歯では、剛性が不足して加工時に変形や加工精度が得られないといった問題があった。エッチング加工を施した鉄心コアは、後加工を必要としないために、細い形状も問題なく高精度に加工することが可能である。
【０１１２】
図１２（ｂ）は、歯先先端部に、法線方向のスリットを設ける例を示した。歯幅が0.5〜１mm程度となるハイブリッド型ステッピングモータの歯先に、複数本の非常に細いスリット（空隙）を設ける。このスリットの幅はギャップ寸法程度の５０μｍ程度、またはそれ以下が望ましい。このスリットによって、周方向への磁束の流れが制御できるため、完全に対向する部分の磁束の通りやすさは維持し、対向しない部分は、磁気抵抗を増加によって通りにくくするために、その差分であるコイルへと鎖交する磁束の量を大幅に増加できる構成を実現することができる。
【０１１３】
また、この構造は、歯の先端に生じるトルク反力の振動を吸収する機能も有するため、ダンパをかねて共振を抑制し、ハイブリッド型ステッピングモータの高速化が可能となる。
【０１１４】
以上のような構成によって、薄板による鉄損低減，打ち抜きによる鉄損増加の防止，高精度化によるコギングトルク低減などを実現することができる。
【０１１５】
これをＯＡ機器，産業用駆動機器用のハイブリッド型ステッピングモータとすることによって、それらの機器の高効率化，高速駆動化，高精度位置決め化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明の一実施例に関わるハイブリッド型ステッピングモータの構造を示す図。
【図２】本発明の一実施例に関わるハイブリッド型ステッピングモータの鉄心形状を示す図。
【図３】電磁鋼板の板厚と鉄損との関係を示す図。
【図４】珪素鋼板における珪素含有量と鉄損との関係を示す図。
【図５】エッチング加工による代表的な加工断面形状を示す図。
【図６】パンチング加工による代表的な加工断面形状を示す図。
【図７】本発明のハイブリッド型ステッピングモータの鉄心の板取例。
【図８】ハイブリッド型ステッピングモータの鉄心のエッチングパターン例を示す図。
【図９】エッチング鋼板の積層組立方法の一例を示す図。
【図１０】エッチング鋼板一枚からの積層組立品を得る方法の一例を示す図。
【図１１】本発明のハイブリッド型ステッピングモータの歯先形状と、磁束の流れ方。
【図１２】本発明のハイブリッド型ステッピングモータの歯先形状例を示す図。
【符号の説明】
【０１１７】
１  固定子コア
２  回転子コア
３  ベアリング
４  永久磁石
５  シャフト
６  コイル
７  ハウジング
８  磁路
９  鋼板
１０  主磁束
１１  漏れ磁束
１２  スリット
１３  スロット部
【図１】
2008228442.tif 000003
【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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