(57)【要約】【課題】トルクアップを可能にしたステッピングモータを提供する。【解決手段】ステッピングモータ１は、ヨーク８，９の特殊形状に着目して、内側ヨーク２０，５０の磁路の拡大を図るべく、第１のヨーク８と第２のヨーク９との間に磁性体からなる第１の磁路補強板６１を配置し、第１の磁路補強板６１を、第１の内側ヨーク２０の第１及び第２のヨーク部分２３，２４と第２の内側ヨーク５０の第１及び第２のヨーク部分５３，５４とに当接させる。特にこの場合、第２のヨーク部分２４，５４と第１の磁路補強板６１との接触面積が大きくなるので、特殊なヨーク形状を有するステッピングモータのトルクアップの増大が可能になる。第１の磁路補強板６１は、マグネットの磁力やヨークの材質を考慮して板厚や材質の変更が容易であるので、設計変更を容易にしている。第１の磁路補強板の採用は、ステッピングモータが小型化されればされる程、有益である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトの回転軸線方向に並設された永久磁石からなる第１及び第２のロータと、前記第１のロータの周囲で回転軸線方向に延在して配置された磁極歯を有する第１の外側ヨークと第１の内側ヨークとの協働で構成された第１のヨークと、前記第２のロータの周囲で回転軸線方向に延在して配置された磁極歯を有する第２の外側ヨークと第２の内側ヨークとの協働で構成された第２のヨークと、前記回転軸線に対して直交する方向で前記第１及び第２のロータに並設された第１及び第２のコイルとを備えたステッピングモータにおいて、
前記内側ヨーク及び前記外側ヨークは、
環状に配置された複数の前記磁極歯の一端に連結されたリング状の第１のヨーク部分と、
前記第１のヨーク部分に一端が連結されると共に、前記回転軸線に対して直交する方向に延在する第２のヨーク部分とを有し、
前記第１のヨークと前記第２のヨークとの間に磁性体からなる第１の磁路補強板を配置し、前記第１の磁路補強板は、前記第１の内側ヨークの前記第１及び第２のヨーク部分と前記第２の内側ヨークの前記第１及び第２のヨーク部分とに当接することを特徴とするステッピングモータ。
【請求項２】
前記第１及び第２のロータと前記第１及び第２のヨークと前記第１及び第２のコイルとを包囲する非磁性の筐体を更に有し、
前記筐体の一方の開放端に磁性体からなる第２の磁路補強板が配置され、前記第２の磁路補強板は、前記第１の外側ヨークの前記第１及び第２のヨーク部分と当接して前記筐体に固定され、
前記筐体の他方の開放端に磁性体からなる第３の磁路補強板が配置され、前記第３の磁路補強板は、前記第２の外側ヨークの前記第１及び第２のヨーク部分と当接して前記筐体に固定された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】
前記外側ヨークの前記第１のヨーク部分に設けられた開口部内に軸受が収容された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】
前記開口部内で前記回転軸線方向に摺動すると共に前記シャフトの端部を保持する前記軸受と前記筐体に固定された磁路補強板との間に弾性部材を配置したことを特徴とする請求項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、特に、フレキシブルディスク装置や光ディスクドライブ装置等のアクセスヘッド送りや、カメラ等の駆動部品の位置決めに利用する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、このような分野の技術として、特開２０００−２３４４５号公報がある。この公報に記載されたステッピングモータは、永久磁石で形成されたロータと、ロータを取り囲むように配置された同一形状の複数の磁極歯を有するヨークと、回転軸線に対して直交する方向でロータに並設されたコイルとを備えている。これによって、ステッピングモータの扁平化を促進させることができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２３４４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような構造のステッピングモータは、更なる扁平化を可能にしているが、ヨークが特殊な形状をしているので、漏れ磁束や磁気抵抗が増大し易く、トルクアップを図り難いといった問題点があった。
【０００５】
本発明は、トルクアップを可能にしたステッピングモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るステッピングモータは、シャフトの回転軸線方向に並設された永久磁石からなる第１及び第２のロータと、第１のロータの周囲で回転軸線方向に延在して配置された磁極歯を有する第１の外側ヨークと第１の内側ヨークとの協働で構成された第１のヨークと、第２のロータの周囲で回転軸線方向に延在して配置された磁極歯を有する第２の外側ヨークと第２の内側ヨークとの協働で構成された第２のヨークと、回転軸線に対して直交する方向で第１及び第２のロータに並設された第１及び第２のコイルとを備えたステッピングモータにおいて、内側ヨーク及び外側ヨークは、環状に配置された複数の磁極歯の一端に連結されたリング状の第１のヨーク部分と、第１のヨーク部分に一端が連結されると共に、回転軸線に対して直交する方向に延在する第２のヨーク部分とを有し、第１のヨークと第２のヨークとの間に磁性体からなる第１の磁路補強板を配置し、第１の磁路補強板は、第１の内側ヨークの第１及び第２のヨーク部分と第２の内側ヨークの第１及び第２のヨーク部分とに当接することを特徴とする。
【０００７】
このステッピングモータに採用されている内側ヨーク及び外側ヨークは、環状に配置された複数の磁極歯の一端に連結されたリング状の第１のヨーク部分と、第１のヨーク部分に一端が連結されると共に、回転軸線に対して直交する方向に延在する第２のヨーク部分とを有し、特殊な形状を有している。そして、このような形状は、漏れ磁束や磁気抵抗が増大し易い。そこで、第１及び第２のヨークを単に大型化するのではなく、ヨークの特殊形状に着目して、内側ヨークの磁路の拡大を図るべく、第１のヨークと第２のヨークとの間に磁性体からなる第１の磁路補強板を配置し、第１の磁路補強板を、第１の内側ヨークの第１及び第２のヨーク部分と第２の内側ヨークの第１及び第２のヨーク部分とに当接させる。特にこの場合、第２のヨーク部分と第１の磁路補強板との接触面積が大きくなるので、特殊なヨーク形状を有するステッピングモータのトルクアップの増大が可能になる。さらに、第１の磁路補強板は、マグネットの磁力やヨークの材質を考慮して板厚や材質の変更が容易であるので、設計変更を容易にしている。そして、第１の磁路補強板の採用は、ステッピングモータが小型化されればされる程、有益である。
【０００８】
また、第１及び第２のロータと第１及び第２のヨークと第１及び第２のコイルとを包囲する非磁性の筐体を更に有し、筐体の一方の開放端に磁性体からなる第２の磁路補強板が配置され、第２の磁路補強板は、第１の外側ヨークの第１及び第２のヨーク部分と当接して筐体に固定され、筐体の他方の開放端に磁性体からなる第３の磁路補強板が配置され、第３の磁路補強板は、第２の外側ヨークの第１及び第２のヨーク部分と当接して筐体に固定されると好適である。
【０００９】
前述した第２及び第３の磁路補強板は、外側ヨークの磁路の拡大を図り、これによって、ステッピングモータのトルクアップの増大を図っている。さらに、第２及び第３の磁路補強板は、マグネットの磁力やヨークの材質を考慮して板厚や材質の変更が容易であるので、設計変更を容易にしている。そして、第２及び第３の磁路補強板の採用は、ステッピングモータが小型化されればされる程、有益になる。
【００１０】
また、外側ヨークの第１のヨーク部分に設けられた開口部内に軸受が収容されると好適である。このような構成は、第１のヨーク部分に設けられている開口部の有効活用を図って、軸受の大型化を可能にする。そして、このことは、ステッピングモータが小型化されればされる程、有益になる。なぜなら、ステッピングモータを小型化するにつれて筐体が小さくなっても、軸受を小さくするには限界があるからである。
【００１１】
また、開口部内で回転軸線方向に摺動すると共にシャフトの端部を保持する軸受と筐体に固定された磁路補強板との間に弾性部材を配置すると好適である。このような構成を採用した場合、軸受と弾性部材との協働により予圧機構が構成され、第１のヨーク部分に設けられている開口部を活用して、筐体内に軸受及び弾性部材を収容しているので、部品点数を削減しつつステッピングモータの小型化を可能にしている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、トルクアップを可能にしている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ本発明に係るステッピングモータの好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１４】
［第１の実施形態］
図１〜図３に示すように、ステッピングモータ１は、周方向に多極着磁された永久磁石からなるロータ２を有し、このロータ２はシャフト４に固定されている。このステッピングモータ１は、非磁性体（ステンレス）からなる筐体３内において、Ａ相側の第１のロータ２Ａ及び第１のステータ７ＡとＢ相側の第２のロータ２Ｂ及び第２のステータ７Ｂとが収容されている。そして、シャフト４に固定された第１のロータ２Ａと第２のロータ２Ｂは、非磁性の樹脂からなるスペーサ６を介して連結されている。
【００１５】
Ａ相側の第１のステータ７Ａは、第１のヨーク８と第１のコイル３０とからなり、第１のヨーク８は、第１の外側ヨーク１０と、この外側ヨーク１０に対向する第１の内側ヨーク２０と、第１の外側ヨーク１０と第１の内側ヨーク２０とを連結する第１の連結ヨーク２５とからなる。
【００１６】
磁性体からなる第１の外側ヨーク１０は、Ａ相側の第１のロータ２Ａを包囲するように、周方向に等間隔に配置された４本の磁極歯１１を有し、同一形状の各磁極歯１１は、ヨーク本体１２に一体的に形成されている。ヨーク本体１２は、環状に配置された複数の磁極歯１１の一端を連結するリング状の第１のヨーク部分１３と、第１のヨーク部分１３に一端が連結されると共に、回転軸線Ｌに対して直交する方向に延在する板状の第２のヨーク部分１４とからなる（図４参照）。
【００１７】
リング状の第１のヨーク部分１３には、ロータ２Ａの径より大きな円形の開口部１３ａが形成され、開口部１３ａの壁面に沿って４本の磁極歯１１が配置されて、４本の磁極歯１１は、Ａ相側の第１のロータ２Ａを包囲している。
【００１８】
このような第１の外側ヨーク１０と略同一形状をなす第１の内側ヨーク２０は、磁性体によって形成されると共に、Ａ相側のロータ２Ａを包囲するように、外側ヨーク２０の磁極歯１１間に配置される磁極歯２１を有し、同一形状の各磁極歯２１は、ヨーク本体２２に一体的に形成されている。ヨーク本体２２は、リング状の第１のヨーク部分２３と、板状の第２のヨーク部分２４とからなる。リング状の第１のヨーク部分２３には、ロータ２Ａの径より大きな円形の開口部２３ａが形成され、開口部２３ａの壁面に沿って４本の磁極歯１１が配置されている。
【００１９】
さらに、第１の外側ヨーク１０と第１の内側ヨーク２０とは、磁性体である鉄芯からなる板状の第１の連結ヨーク２５によって連結されている。この第１の連結ヨーク２５の両端には凸部２５ａ，２５ｂが形成され、一方の凸部２５ａは、第１の外側ヨーク１０の第２のヨーク部分１４に設けられた嵌込み穴１４ａ内に圧入され、他方の凸部２５ｂは、第１の内側ヨーク２０の第２のヨーク部分２４に設けられた嵌込み穴２４ａに圧入されている。そして、この連結ヨーク２５は、コイル３０が巻かれたボビン２６の貫通穴２６ａ内に差し込まれている。なお、ボビン２６には、筐体３から露出する端子台２７が一体に設けられている。
【００２０】
次に、Ｂ相側の第２のステータ７Ｂについて説明するが、構造は、Ａ相側の第１のステータ７Ａと略同一である。
【００２１】
Ｂ相側の第２のステータ７Ｂは、第２のヨーク９と第２のコイル６０とからなり、第２のヨーク９は、第２の外側ヨーク４０と、この外側ヨーク４０に対向する第２の内側ヨーク５０と、第２の外側ヨーク４０と第２の内側ヨーク５０とを連結する第２の連結ヨーク５５とからなる。
【００２２】
磁性体からなる第２の外側ヨーク４０は、Ｂ相側の第２のロータ２Ｂを包囲するように、周方向に等間隔に配置された４本の磁極歯４１を有し、同一形状の各磁極歯４１は、ヨーク本体４２に一体的に形成されている。ヨーク本体４２は、環状に配置された複数の磁極歯４１の一端を連結するリング状の第１のヨーク部分４３と、第１のヨーク部分４３に一端が連結されると共に、回転軸線Ｌに対して直交する方向に延在する板状の第２のヨーク部分４４とからなる。
【００２３】
リング状の第１のヨーク部分４３には、第２のロータ２Ｂの径より大きな円形の開口部４３ａが形成され、開口部４３ａの壁面に沿って４本の磁極歯４１が配置されて、４本の磁極歯４１は、Ｂ相側の第２のロータ２Ｂを包囲している。
【００２４】
このような第２の外側ヨーク４０と略同一形状をなす第２の内側ヨーク５０は、磁性体によって形成されると共に、Ｂ相側の第２のロータ２Ｂを包囲するように、第２の外側ヨーク４０の磁極歯４１間に配置される磁極歯５１を有し、同一形状の各磁極歯５１は、ヨーク本体５２に一体的に形成されている。ヨーク本体５２は、リング状の第１のヨーク部分５３と、板状の第２のヨーク部分５４とからなる。リング状の第１のヨーク部分５３には、ロータ２Ｂの径より大きな円形の開口部５３ａが形成され、開口部５３ａの壁面に沿って４本の磁極歯５１が配置されている。
【００２５】
さらに、第２の外側ヨーク４０と第２の内側ヨーク５０とは、磁性体である鉄芯からなる板状の第２の連結ヨーク５５によって連結されている。第２の連結ヨーク５５の両端には凸部５５ａ，５５ｂが形成され、一方の凸部５５ａは、第２の外側ヨーク４０の第２のヨーク部分４４に設けられた嵌込み穴４４ａ内に圧入され、他方の凸部４５ｂは、第２の内側ヨーク５０の第２のヨーク部分５４に設けられた嵌込み穴５４ａに圧入されている。そして、この連結ヨーク５５は、コイル６０が巻かれたボビン５６の貫通穴５６ａ内に差し込まれている。なお、ボビン５６には、筐体３から露出する端子台５７が一体に設けられている。
【００２６】
なお、筐体３は、第１の筐体３ａと第２の筐体３ｂとに２分割されており、筐体３内にロータ２Ａ，２Ｂ及びステータ７Ａ，７Ｂを収納後、第１の筐体３ａと第２の筐体３ｂとは溶接により接合される。
【００２７】
そして、組立て後のステッピングモータ１は、コイル３０，６０がロータ２Ａ，２Ｂと同軸に配置されない。従って、ボビンの２６，５６の縮小化を図ることで、コイル３０，６０の小型化を可能にして、ステッピングモータ１の筐体３の小型化を図っている。
【００２８】
さらに、ステッピングモータ１のトルクアップを図るために、図４に示すように、第１の外側ヨーク１０における第１のヨーク部分１３において回転軸線Ｌを通る第１の平面上の第１の断面積Ｐ１は、磁極歯１１の基端において回転軸線Ｌに対して直交する第４の平面上の第４の断面積Ｐ４より大きい。
【００２９】
同様に、第２のヨーク部分１４において回転軸線Ｌに対して直交して第２のヨーク部分の中心を通る中心線に対して直交する第２の平面上の第２断面積Ｐ２は、第４の断面積Ｐ４より大きい。第１の連結ヨーク２５において回転軸線Ｌに対して直交する第３の平面上の第３の断面積Ｐ３は、第４の断面積Ｐ４のより大きい。
【００３０】
このようしてヨーク１０の磁路を確保することで、漏れ磁束や磁気抵抗が発生し難く、ステッピングモータ１のトルクアップの増大を図ることができる。なお、他のヨーク２０，４０，５０，５５についても同様である。
【００３１】
さらに、図１〜図３に示すように、ヨーク８，９の特殊形状に着目して、内側ヨークの磁路の拡大を図るべく、第１のヨーク８と第２のヨーク９との間には、磁性体からなる第１の磁路補強板６１が配置されている。そして、第１の磁路補強板６１の一方の平面部分６１ａは、第１の内側ヨーク２０のリング状の第１のヨーク部分２３及び板状の第２のヨーク部分２４に当接し、第１の磁路補強板６１の他方の平面部分６１ｂは、第２の内側ヨーク５０の第１のヨーク部分４３及び第２のヨーク部分４４に当接する。すなわち、第１の磁路補強板６１の平面部分６１ａ，６１ｂが内側ヨーク２０のヨーク本体２２と内側ヨーク５９のヨーク本体５２に当接する。
【００３２】
特にこの場合、第２のヨーク部分２４，４４が板状であるゆえに、第１の磁路補強板６１との接触面積を大きくすることができるので、特殊なヨーク形状を有するステッピングモータ１のトルクアップの増大が可能になる。さらに、第１の磁路補強板６１は、マグネットの磁力やヨークの材質を考慮して板厚や材質の変更が容易であるので、設計変更が容易になる。そして、第１の磁路補強板６１の採用は、ステッピングモータ１が小型化されればされる程、有益である。なお、第１の磁路補強板６１には、スペーサ６を貫通させるための開口部６１ｃが設けられている。
【００３３】
さらに、筐体３の一方の開放端には、磁性体からなる第２の磁路補強板６２が配置され、第２の磁路補強板６２は、第１の外側ヨーク１０の第１及び第２のヨーク部分１３，１４と当接して筐体３に溶接等で固定される。同様に、筐体３の他方の開放端に磁性体からなる第３の磁路補強板６３が配置され、第３の磁路補強板６３は、第２の外側ヨーク４０の第１及び第２のヨーク部分４３，４４と当接して筐体３に溶接等で固定される。
【００３４】
このように、第２及び第３の磁路補強板６２，６３は、外側ヨーク１０，４０の磁路の拡大を図り、これによって、ステッピングモータ１のトルクアップの増大を図っている。そして、このような構成は、ステッピングモータ１が小型化されればされる程、有益になる。さらに、第２及び第３の磁路補強板６２，６３は、マグネットの磁力やヨークの材質を考慮して板厚や材質の変更が容易であるので、設計変更が容易になる。なお、第２の磁路補強板６２は、筐体３の蓋として利用され、第３の磁路補強板６３は、取付けブラケットとして利用されている。
【００３５】
さらに、第２の磁路補強板６２には、シャフト４の一端側を保持する第１の軸受６４が固定され、第２の磁路補強板６３には、シャフト４の他端側を保持する第２の軸受６５が固定されている。そして、外側ヨーク１０，４０の第１のヨーク部分１３，４３に設けられた開口部１３ａ，４３ａ内に軸受６４，６５が収容されている。このような構成は、第１のヨーク部分１３，４３に設けられている開口部１３ａ，４３ａの有効活用を図って、軸受６４，６５の大型化を可能にする。そして、このことは、ステッピングモータ１が小型化されればされる程、有益になる。なぜなら、モータ１を小型化するにつれて筐体３が小さくなっても、軸受を小さくするには限界があるからである。
【００３６】
［第２の実施形態］
第１の実施形態と同一又は同等な構成部分については、同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３７】
図５に示すように、ステッピングモータ７０のシャフト７１にはスクリュー部７１ａが形成され、シャフト７１の先端は、磁性体からなるフレーム７２に固定された軸受７３によって保持されている。フレーム７２の基端側の端板７２ａは、外側ヨーク１０のヨーク本体１２に当接し、溶接によってヨーク本体１２及び筐体３に固定されている。
【００３８】
第２の外側ヨーク４０のヨーク本体４２のリング状第１のヨーク部分４３に設けられた円形の開口部４３ａ内には軸受７３が収容され、この軸受７３は、開口部４３ａ内で回転軸線Ｌ方向に摺動すると共に、シャフト７１の端部を保持するための凹部７３ａを有している。この軸受７３と筐体３の蓋部８０との間には、弾性部材としての螺旋バネ７４が配置され、軸受７３と螺旋バネ７４とで、予圧機構を構成している。
【００３９】
このように、第１のヨーク部分４３に設けられている開口部４３ａを活用して、筐体３内に軸受７３及び螺旋バネ７４を収容しているので、部品点数を削減しつつステッピングモータ１の小型化を可能にしている。
【００４０】
さらに、筐体３の一方の開放端には、磁性体からなる磁路補強板８０が配置され、蓋部として機能する磁路補強板８０は、第２の外側ヨーク４０の第１及び第２のヨーク部分４３，４４と当接して筐体３に溶接等で固定されている。同様に、筐体３の他方の開放端側には、磁性体からなるフレーム７２が配置され、このフレーム７２の端板７２ａは、磁路補強板として機能し、端板７２ａは、第１の外側ヨーク１０の第１及び第２のヨーク部分１３，１４と当接して筐体３に溶接等で固定されている。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係るステッピングモータの第１実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示したステッピングモータの分解斜視図である。
【図３】図１に示したステッピングモータの部分断面図である。
【図４】ステッピングモータに適用するヨークを示す斜視図である。
【図５】本発明に係るステッピングモータの第２実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…ステッピングモータ、２Ａ…第１のロータ、２Ｂ…第２のロータ、３…筐体、４…シャフト、８…第１のヨーク、９…第２のヨーク、１０…第１の外側ヨーク、１１，２１，４１，５１…磁極歯、１３，２３，４３，５３…第１のヨーク部分、１３ａ，４３ａ…開口部、１４，２４，４４，５４…第２のヨーク部分、２０…第１の内側ヨーク、３０…第１のコイル、４０…第２の外側ヨーク、５０…第２の内側ヨーク、６０…第２のコイル、６１…第１の磁路補強板、６２…第２の磁路補強板、６３…第３の磁路補強板、６４，６５，７３…軸受、７２…フレーム（磁路補強板）、７４…弾性部材、８０…蓋部（磁路補強板）、Ｌ…回転軸線。
【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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