【手続補正書】
【提出日】平成19年7月5日(2007.7.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  ステップモータのロータ構造
【特許請求の範囲】
【請求項１】  外周部に周方向に多極に磁化された磁石構成部を有するロータを備え、該ロータの磁極と励磁されたステータの歯極との間に働く磁気力によりロータを回転させるステップモータであって、
前記ステータは、鋼板からなる薄板をそれぞれ積層し、互いに組み付けられる２つのステータヨーク構成部を含んで構成され、かつ、前記２つのステータヨーク構成部は、互いに９０°又は１８０°ずれて組み付けられており、
前記磁石構成部は、軸方向に互いに接合または所定の間隔をあけて構成される略リング状の２つの磁石構成部本体からなり、前記２つの磁石構成部本体の周方向にはそれぞれ所定間隔で交互にＮ極及びＳ極を配置し、かつ、前記２つの磁石構成部本体を同等極が１／２ピッチずれるように配置したことを特徴とするステップモータのロータ構造。
【請求項２】  径方向に着磁された磁石構成部を有するロータを備え、該ロータの磁極と励磁されたステータの歯極の間で働く磁気力によりロータを回転させるステップモータであって、
前記ステータは、鋼板からなる薄板をそれぞれ積層し、互いに組み付けられる２つのステータヨーク構成部を含んで構成され、かつ、前記２つのステータヨーク構成部は、互いに９０°又は１８０°ずれて組み付けられており、
前記磁石構成部は外周部に軸方向に延びる長手状の凸部を周方向に所定間隔で形成し、軸方向に互いに接合または所定の間隔をあけて構成される略歯車状の２つの磁石構成部本体からなることを特徴とするステップモータのロータ構造。
【請求項３】  凸部は２つの磁石構成部本体で異なる極にラジアル着磁され、２つの磁石構成部本体は、凸部が軸方向に見て並んで配置されることを特徴とする請求項２記載のステップモータのロータ構造。
【請求項４】  ２つの磁石構成部本体は異なる極に着磁され、２つの磁石構成部本体は、凸部が軸方向に見て１／２ピッチずれて配置されることを特徴とする請求項３記載のステップモータのロータ構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファクシミリの紙送りや複写機のスキャナーなどに用いられるステップモータのロータ構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のステップモータの一例として、所定距離を空けて回転子軸に保持される２つの回転子の間に永久磁石を配置してロータを構成し、２つの回転子のうち一方をＮ極とし、他方をＳ極とするようにしたもの(特開平１０−８０１２４号公報図４)や、周方向に多極着磁された１つの円筒状永久磁石体をロータに備えたもの(同公報図１及び図２)あるいは図１４に示すものがある。
【０００３】
図１４に示すステップモータ４０は、（ａ）に示すように、ハウジング４１にステータヨーク４２を備えると共に、軸受４３を介してロータ４４を回動可能に支持している。ステータヨーク４２にはリード線４５を介して図示しない電気回路に接続されたコイル４６が巻回されている。ロータ４４は、図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、回転子軸４７と、回転子軸４７に所定距離を空けて配置された略歯車状の鋼板からなる薄板を複数枚積層したロータ４８，４８と、磁石体４９とから構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、２つの回転子の間に永久磁石を配置した前記公報図４に示される従来技術では、回転子の外周に磁歯を有していることなどから振動や騒音が発生するものであった。この振動や騒音の発生に関しては、図１４に示す従来技術も同様の問題を有している。また、多極着磁された１つの円筒状永久磁石体をロータに備えた前記公報図１及び図２に示される従来技術では、振動や騒音の発生を抑制するようにしている。
【０００５】
しかしながら、円筒状永久磁石体をロータに備えた従来技術では、ロータに備えた円筒状永久磁石体は１つであり、その回転制御が３相方式のものに制約される上、軸方向に長くなっておりこの着磁のための装置が、この分、大型化することになる。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、回転速度の向上を図ることができ、かつ高速回転時においても振動や騒音の発生を抑制できるステップモータのロータ構造を提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、２相方式の制御を良好に果たすことができ、かつ生産設備を簡素化できるステップモータのロータ構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係るステップモータのロータ構造の発明は、外周部に周方向に多極に磁化された磁石構成部を有するロータを備え、該ロータの磁極と励磁されたステータの歯極との間に働く磁気力によりロータを回転させるステップモータであって、前記ステータは、鋼板からなる薄板をそれぞれ積層し、互いに組み付けられる２つのステータヨーク構成部を含んで構成され、かつ、前記２つのステータヨーク構成部は、互いに９０°又は１８０°ずれて組み付けられており、前記磁石構成部は、軸方向に互いに接合または所定の間隔をあけて構成される略リング状の２つの磁石構成部本体からなり、前記２つの磁石構成部本体の周方向にはそれぞれ所定間隔で交互にＮ極及びＳ極を配置し、かつ、前記２つの磁石構成部本体を同等極が１／２ピッチずれるように配置したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係るステップモータのロータ構造の発明は、径方向に着磁された磁石構成部を有するロータを備え、該ロータの磁極と励磁されたステータの歯極の間で働く磁気力によりロータを回転させるステップモータであって、前記ステータは、鋼板からなる薄板をそれぞれ積層し、互いに組み付けられる２つのステータヨーク構成部を含んで構成され、かつ、前記２つのステータヨーク構成部は、互いに９０°又は１８０°ずれて組み付けられており、前記磁石構成部は外周部に軸方向に延びる長手状の凸部を周方向に所定間隔で形成し、軸方向に互いに接合または所定の間隔をあけて構成される略歯車状の２つの磁石構成部本体からなることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の構成において、凸部は２つの磁石構成部本体で異なる極にラジアル着磁され、２つの磁石構成部本体は、凸部が軸方向に見て並んで配置されることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の構成において、２つの磁石構成部本体は異なる極に着磁され、２つの磁石構成部本体は、凸部が軸方向に見て１／２ピッチずれて配置されることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の第１〜第６実施の形態を説明する。なお、この実施形態の説明に先立って参考例を、図１ないし図３に基づいて説明する。
【００１２】
この参考例のステップモータ１は、図１に示すように、ハウジング２０にステータ３を備えると共に、軸受２１を介してロータ２を回動可能に支持している。ロータ２は、図２に示すように、軸受２１に回転自在に支持されるロータ軸４と、このロータ軸４に図示しない支持部材を介して保持される磁石構成部５とから大略構成されている。
【００１３】
磁石構成部５は、軸方向に配置される略リング状の２つの磁石構成部本体６，７から構成されている。２つの磁石構成部本体６，７については、図２（ａ）に示すように、軸方向に互いに接合して構成すること、または図２（ｂ）に示すように軸方向に所定の間隔Ｅをあけて構成することが可能である。以下、便宜上、２つの磁石構成部本体６，７について、図２（ａ）〔または図２（ｂ）〕の左側のものを第１磁石構成部本体６、右側のものを第２磁石構成部本体７という。
【００１４】
第１、第２磁石構成部本体６，７の外周部には、Ｎ極及びＳ極が周方向に所定間隔で交互に着磁されている。この場合、第１、第２磁石構成部本体６，７は、軸方向に互いに接合又は所定の間隔Ｅをあけて一体化され着磁はその前後に行なうようになっている。
【００１５】
この場合、第１、第２磁石構成部本体６，７のＮ極及びＳ極について、同等極が１／２ピッチずれるように配置されている。すなわち、ロータ軸４の軸方向に見て、第１磁石構成部本体６のＮ極に対して第２磁石構成部本体７のＳ極が並ぶように配置されている。
【００１６】
ステータ３は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、中央部にロータ２が挿通される穴（符号省略）を形成した略矩形のステータヨーク８と、このステータヨーク８に巻回されるコイル９とから大略構成されている。コイル９は、リード線２２を介して図示しない電気回路に接続されている。ステータヨーク８は、鋼板からなる薄板(図示省略)を複数枚、積層して構成されている。
【００１７】
ステータヨーク８の内側に設けられるコア脚部１１の先端には、コイル９に対向するように極歯１２が設けられている。極歯１２には、周方向に複数（本参考例では２つ）の歯１３が形成されている。歯１３とロータ２との間にはギャップ（符号省略）が形成されている。
【００１８】
コイル９は、第１、第２磁石構成部本体６，７に対応して設けられており、第１磁石構成部本体６との間で、また、第２磁石構成部本体７との間で磁気力（吸引力及び反発力）を発生するようにしている。また、第１、第２磁石構成部本体６，７について同等極が１／２ピッチずれるように配置されている。
【００１９】
上述したように参考例では、ロータ２の磁石構成部５がリング状を成しており、ギャップの界磁磁束密度の分布が正弦波となる。このため、ロータ２の外周部に歯を備えたものに比して、振動や騒音の発生が抑制されることになる。また、ロータ２の磁石構成部５がリング状を成していることから、イナーシャが小さくなり、高速応答性に優れる。
【００２０】
また、磁石構成部５を、互いに接合される第１、第２磁石構成部本体６，７から構成する〔図２（ａ）〕ことにより、それぞれ独立して磁気力を受けることが可能であり、２相方式の制御を良好に果たすことができる。さらに、磁石構成部５を第１、第２磁石構成部本体６，７から構成していることから、着磁装置の大きさを第１、第２磁石構成部本体６，７に基づいて定めればよく、その分、着磁装置を小さくでき、生産設備の小型化を図ることができる。
【００２１】
ここで、本発明の第１実施の形態を図４ないし図６に基づき、前記参考例を参照して説明する。この第１実施の形態では、図４（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）並びに図５及び図６に示すように、ステータ３のステータヨーク８を、互いに組み付けられる２つのステータヨーク１４，１５から構成する。以下、便宜上、図４（ａ）左側のものを第１ステータヨーク構成部１４、右側のものを第２ステータヨーク構成部１５という。第１、第２ステータヨーク構成部１４，１５は、同等形状の鋼板からなる薄板をそれぞれ同等枚数積層して構成されている。
【００２２】
第１、第２ステータヨーク構成部１４，１５は、互いに９０°又は１８０°ずれて組み付けられており、第１、第２磁石構成部本体６，７について同等極が１／２ピッチずれるように配置されていることに対処し、前記参考例と同様に、２相方式の制御を良好に果たすことができるようにしている。
【００２３】
上述したように第１実施の形態では、前記参考例と同様に、振動や騒音の発生の抑制及び回転速度の高速化を図ることができ、２相方式の確実な制御が可能であり、また、生産設備の小型化を図ることができると共に、回転制御の精度向上を図ることができる。
【００２４】
また、この第１実施の形態では、第１、第２ステータヨーク構成部１４，１５は、同等形状の薄板を積層したものであり、薄板を同一の型により作製することができ、複数の型を用意する場合に比して生産設備を簡素化でき、ひいては生産コストの低減を図ることができる。
【００２５】
上記実施の形態では、第１、第２磁石構成部本体６，７がリング状である場合を例にしたが、これに代えて、第１、第２磁石構成部本体６，７を図７（第２実施の形態）または図８（第３実施の形態）に示すように略歯車状に構成してもよい。
【００２６】
なお、第２実施の形態（図７）において、第１、第２磁石構成部本体６，７について、図７（ａ）に示すように、軸方向に互いに接合して構成すること、または図７（ｂ）に示すように軸方向に所定の間隔Ｅをあけて構成することが可能である。このことは、第３実施の形態（図８）においても同様であり、各構成について、図８（ａ）及び図８（ｂ）に分けて示している。また、後述する第４実施の形態（図９）、第５実施の形態（図１０）及び第６実施の形態（図１３）においても同様であり、各構成について、図９、図１０及び図１３のそれぞれで（ａ）及び（ｂ）に分けて示している。
【００２７】
第２実施の形態では、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１、第２磁石構成部本体６，７は、それぞれ外周部に軸方向に延びる長手状の凸部６ａ，７ａを周方向に所定間隔で形成し、略歯車状に構成されている。第１磁石構成部本体６の凸部６ａと第２磁石構成部本体７の凸部７ａは異なる極にラジアル着磁されている。本実施の形態では、第１磁石構成部本体６の凸部６ａはＮ極に、また、第２磁石構成部本体７の凸部７ａはＳ極にラジアル着磁されている。
【００２８】
第１、第２磁石構成部本体６，７は、それぞれの凸部６ａ，７ａが周方向に１／２ピッチずれて軸方向に接合又は所定の間隔Ｅをあけて一体化されている。すなわち、第１磁石構成部本体６の凸部６ａ（Ｎ極）が、第２磁石構成部本体７の２つの凸部７ａ（Ｓ極）の間の凹部（符号省略）に並ぶようにして、第１、第２磁石構成部本体６，７が軸方向に接合〔図７（ａ）〕又は所定の間隔Ｅをあけて〔図７（ｂ）〕一体化されている。この第２実施の形態では、前記第１実施の形態と同様に、２相方式の確実な制御が可能であり、また、生産設備の小型化を図ることができる。
【００２９】
第３実施の形態は、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、第２実施の形態に比して、第１、第２磁石構成部本体６，７における接合面部と反対側の面部に、環状凹部１６を形成したことが異なっている。第３実施の形態は、第２実施の形態に比して、環状凹部１６を形成した分、軽量化され、これに伴い、回転速度の高速化をより進めることができる。
【００３０】
前記第２、第３実施の形態では、第１、第２磁石構成部本体６，７について、それぞれの凸部６ａ，７ａが周方向にずれて軸方向に接合又は所定の間隔Ｅをあけて一体化されている場合を例にしたが、これに代えて、図９、図１１及び図１２（第４実施の形態）または図１０、図１１及び図１２（第５実施の形態）に示すように、２つの磁石構成部本体について、凸部６ａ，７ａが周方向に並んで配置され〔第１磁石構成部本体６の凸部６ａ（Ｎ極）が、第２磁石構成部本体７の凸部７ａ（Ｓ極）に並び〕、かつ軸方向に接合又は所定の間隔Ｅをあけて一体化されるように構成してもよい。
【００３１】
第４実施の形態は、第２実施の形態と同様に、２相方式の確実な制御が可能であり、また、生産設備の小型化を図ることができる。また、第５実施の形態は、第３実施の形態と同様に、第１、第２磁石構成部本体６，７における接合面部と反対側の面部に、環状凹部１６を形成しており、環状凹部１６を形成した分、軽量化され、これに伴い、回転速度の高速化をより進めることができる。
【００３２】
前記第２〜第５実施の形態では、凸部６ａを含む第１磁石構成部本体６の径寸法と凸部７ａを含む第２磁石構成部本体７の径寸法とが同等である場合を例にしたが、これに代えて、図１３に示すように第１、第２磁石構成部本体６，７の径寸法を異なる大きさになるように構成（第６実施の形態）してもよい。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、外周部に周方向に多極に磁化された磁石構成部は、軸方向に互いに接合または所定の間隔をあけて構成される略リング状の２つの磁石構成部本体からなり、ロータの磁石構成部がリング状を成していることから、ギャップの界磁磁束密度の分布が正弦波となる。このため、ロータの外周部に歯を備えたものに比して、振動や騒音の発生が抑制されることになる。また、ロータの磁石構成部がリング状を成していることから、イナーシャが小さくなり、高速応答性に優れる。
【００３４】
また、磁石構成部を、互いに接合または所定の間隔をあけて構成される２つの磁石構成部本体から構成し、それぞれ独立して磁気力を受けることが可能であり、２相方式の制御を良好に果たすことができる。さらに、磁石構成部を２つの磁石構成部本体から構成していることから、着磁装置の大きさを２つの磁石構成部本体に基づいて定めればよく、その分、着磁装置を小さくでき、生産設備の小型化を図ることができる。
【００３５】
請求項２から請求項４までのいずれかに記載の発明によれば、磁石構成部を、互いに接合または所定の間隔をあけて構成される２つの磁石構成部本体から構成し、それぞれ独立して磁気力を受けることが可能であり、２相方式の制御を良好に果たすことができる。さらに、磁石構成部を２つの磁石構成部本体から構成していることから、着磁装置の大きさを２つの磁石構成部本体に基づいて定めればよく、その分、着磁装置を小さくでき、生産設備の小型化を図ることができる。２相方式の確実な制御が可能であり、また、生産設備の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
参考例に係るステップモータを示す断面図である。
【図２】
図１のロータを示す図であり、（ａ）は２つの磁石構成部本体が軸方向で互いに接合するロータを示す斜視図、（ｂ）は２つの磁石構成部本体が軸方向で所定の間隔をあけたロータを示す斜視図である。
【図３】
図１のステータヨークを示す図であり、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は正面図である。
【図４】
本発明の第１実施の形態におけるステータヨークを示す図であり、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）のＹ−Ｙ線に沿う断面図である。
【図５】
図４（ａ）のＸ−Ｘ線に沿ってステータ及びロータを示す断面図である。
【図６】
図４（ａ）のＹ−Ｙ線に沿ってステータ及びロータを示す断面図である。
【図７】
本発明の第２実施の形態におけるロータを示す図であり、（ａ）は２つの磁石構成部本体が軸方向で互いに接合するロータを示す斜視図、（ｂ）は２つの磁石構成部本体が軸方向で所定の間隔をあけたロータを示す斜視図である。
【図８】
本発明の第３実施の形態におけるロータを示す図であり、（ａ）は２つの磁石構成部本体が軸方向で互いに接合するロータを示す斜視図、（ｂ）は２つの磁石構成部本体が軸方向で所定の間隔をあけたロータを示す斜視図である。
【図９】
本発明の第４実施の形態におけるロータを示す図であり、（ａ）は２つの磁石構成部本体が軸方向で互いに接合するロータを示す斜視図、（ｂ）は２つの磁石構成部本体が軸方向で所定の間隔をあけたロータを示す斜視図である。
【図１０】
本発明の第５実施の形態におけるロータを示す図であり、（ａ）は２つの磁石構成部本体が軸方向で互いに接合するロータを示す斜視図、（ｂ）は２つの磁石構成部本体が軸方向で所定の間隔をあけたロータを示す斜視図である。
【図１１】
図９のロータまたは図１０のロータと、これに用いられるステータとを示す断面図である。
【図１２】
図９のロータまたは図１０のロータと、これに用いられるステータとを示す断面図である。
【図１３】
本発明の第６実施の形態におけるロータを示す図であり、（ａ）は２つの磁石構成部本体が軸方向で互いに接合するロータを示す斜視図、（ｂ）は２つの磁石構成部本体が軸方向で所定の間隔をあけたロータを示す斜視図である。
【図１４】
従来のステップモータの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  ステップモータ
２  ロータ
５  磁石構成部
６  第１磁石構成部本体
７  第２磁石構成部本体