(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向内向きの複数の極歯を有する環状の外側極歯ヨークと、
径方向外向きの複数の極歯を有し、かつ前記外側極歯ヨークの内周側に配置される内側極歯ヨークと、
前記外側極歯ヨークと内側極歯ヨークの間に配置され、外側極歯ヨークの隣接する極歯間に位置される径方向外向きの極歯と、内側極歯ヨークの隣接する極歯間に位置される径方向内向きの極歯とを有する環状の中間極歯ヨークと、
外側極歯ヨークの極歯と中間極歯ヨークの径方向外向きの極歯によって構成される外側極歯対に異磁極を生じさせる外側コイル巻線と、
中間極歯ヨークの径方向内向きの極歯と内側極歯ヨークの極歯によって構成される内側極歯対に異磁極を生じさせる内側コイル巻線と、
異磁極が円周方向に沿って交互に配置されるように着磁され、磁極面が前記各極歯ヨークの極歯に対峙するように回転可能に設けられた永久磁石ブロックと、を備え、
前記外側コイル巻線と内側コイル巻線に対する通電方向を所定パターンで変化させることにより、永久磁石ブロックを前記極歯ヨークに対して相対回転させるステップモータにおいて、
前記外側コイル巻線の断面積を、内側コイル巻線の断面積よりも大きくしたことを特徴とするステップモータ。
【請求項２】
外側コイル巻線と内側コイル巻線の断面積を両者の起磁力が同一となるように設定したことを特徴とする請求項１に記載のステップモータ。
【請求項３】
発生磁束を対応する極歯ヨークに誘導するコイルヨークの内部に外側コイル巻線と内側コイル巻線が配置された請求項１に記載のステップモータにおいて、
内側コイル巻線の巻き状態での総軸方向幅を外側コイル巻線の巻き状態での総軸方向幅よりも小さくし、コイルヨークにおける両コイル巻線の配置を、内側コイル巻線の軸方向側部の磁束通路部の軸方向幅が外側コイル巻線の軸方向側部の磁束通路部の軸方向幅よりも大きくなるようにしたことを特徴とするステップモータ。
【請求項４】
内燃機関のクランクシャフトによって回転駆動する駆動回転体と、カムシャフト若しくは同シャフトに結合された別体部材から成り、前記駆動回転体から動力を伝達される従動回転体と、前記駆動回転体と従動回転体のいずれか一方に設けられた径方向ガイドと、前記駆動回転体と従動回転体に対して相対回転可能に設けられ、前記径方向ガイドに対峙する側の面に渦巻き状ガイドを有する中間回転体と、前記径方向ガイドと渦巻き状ガイドに変位可能に案内係合される可動案内部と、前記駆動回転体と従動回転体のいずれか他方のものの回転中心から離間した部位と前記可動案内部とを揺動可能に連結するリンクと、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記中間回転体に駆動回転体及び従動回転体に対する相対的な回動操作力を付与する操作力付与手段に用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のステップモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の装置において回転用のアクチュエータとして用いられるステップモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＰＭ型ステップモータとして、例えば、特開平７-３９１３０号公報に記載されるようなものが案出されている。
【０００３】
このステップモータは、径方向内向きの複数の極歯を有する環状平板状の外側極歯ヨークと、径方向外向きの複数の極歯を有する円板状の内側極歯ヨークの間に、外向き極歯と内向き極歯を複数有する環状平板状の中間極歯ヨークを配置し、これらの極歯ヨークの歯群に電磁コイルの外側コイル巻線と内側コイル巻線によって適宜磁界を生じさせることにより、極歯ヨークに対向して配置された永久磁石ブロックを回転させるようになっている。具体的には、外側極歯ヨークと中間極歯ヨーク、中間極歯ヨークと内側極歯ヨークの各対向する側の極歯が夫々外側極歯対と内側極歯対を成し、これらの極歯対に生じる磁極を外側コイル巻線と内側コイル巻線の通電制御によって適宜変え、それによって永久磁石ブロックに作用する磁気的吸引反発力を円周方向に沿って変化させるようになっている。
【０００４】
尚、前記永久磁石ブロックの極歯ヨークの極歯に対峙する側の面には異磁極が円周方向に沿って交互になるように着磁されている。また、電磁コイルの外側コイル巻線と内側コイル巻線は巻回部の外径は異なるものの、同径の線が同一巻数だけ巻回されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のステップモータの場合、電磁コイルの外側コイル巻線は内側コイル巻線に比較して円周方向長さが長くなるため、通電時の電気抵抗が内側コイル巻線のものよりもどうしても大きくなり、同電圧をかけたときにおける外側コイル巻線と内側コイル巻線の通電電流に差が生じ、その結果、両コイル巻線の起磁力に差ができてしまう。
【０００６】
このため、従来のステップモータにおいては、外側コイル巻線の通電方向を変えて永久磁石ブロックを回転させる時と、内側コイル巻線の通電方向を変えて永久磁石ブロックを回転させる時とで永久磁石ブロックに作用するトルクが変化し、モータ作動が不安定になると共に、作動時における平均トルクも効率良く高めることができなかった。また、このステップモータにおいては、永久磁石ブロックに作用する磁力が外側コイル巻線の通電切換時と内側コイル巻線の通電切換時で異なることから、一ステップ毎の永久磁石ブロックの回転角が不均一となり、永久磁石ブロックの停止位置精度が低下することも問題となっている。
【０００７】
そこで本発明は、外側コイル巻線側と内側コイル巻線側の起磁力をほぼ同じにできるようにして、作動の円滑化と平均トルクの増大と停止位置精度の向上を容易に図ることのできるステップモータを提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、本発明は、径方向内向きの複数の極歯を有する環状の外側極歯ヨークと、径方向外向きの複数の極歯を有し、かつ前記外側極歯ヨークの内周側に配置される内側極歯ヨークと、前記外側極歯ヨークと内側極歯ヨークの間に配置され、外側極歯ヨークの隣接する極歯間に位置される径方向外向きの極歯と、内側極歯ヨークの隣接する極歯間に位置される径方向内向きの極歯とを有する環状の中間極歯ヨークと、外側極歯ヨークの極歯と中間極歯ヨークの径方向外向きの極歯によって構成される外側極歯対に異磁極を生じさせる外側コイル巻線と、中間極歯ヨークの径方向内向きの極歯と内側極歯ヨークの極歯によって構成される内側極歯対に異磁極を生じさせる内側コイル巻線と、異磁極が円周方向に沿って交互に配置されるように着磁され、磁極面が前記各極歯ヨークの極歯に対峙するように回転可能に設けられた永久磁石ブロックと、を備え、前記外側コイル巻線と内側コイル巻線に対する通電方向を所定パターンで変化させることにより、永久磁石ブロックを前記極歯ヨークに対して相対回転させるステップモータにおいて、前記外側コイル巻線の断面積を、内側コイル巻線の断面積よりも大きくした。この発明の場合、外側コイル巻線の円周方向長さが長くなる分、断面積を内側コイル巻線よりも大きくしたため、外側コイル巻線と内側コイル巻線の通電電流をほぼ同じにすることができる。
【０００９】
このとき、外側コイル巻線と内側コイル巻線の断面積は両者の起磁力が同一になるように設定することが望ましい。
【００１０】
また、発生磁束を対応する極歯ヨークに誘導するコイルヨークの内部に外側コイル巻線と内側コイル巻線が配置されものにおいては、内側コイル巻線の巻き状態での総軸方向幅を外側コイル巻線の巻き状態での総軸方向幅よりも小さくし、コイルヨークにおける両コイル巻線の配置を、内側コイル巻線の軸方向側部の磁束通路部の軸方向幅が外側コイル巻線の軸方向側部の磁束通路部の軸方向幅よりも大きくなるようにすることが望ましい。コイルヨークに外側コイル巻線と内側コイル巻線を配置した場合、外側コイル巻線は内側コイル巻線よりも径方向外側に位置されるため、外側コイル巻線の周域の磁束通路部は内側コイル巻線の周域の磁束通路部よりも円周方向長さが長くなる分、大きな断面積を容易に確保することができる。逆に内側コイル巻線の周域の磁束通路部は円周方向長さが短い分、断面積の確保が難しいが、少なくとも内側コイル巻線の軸方向側部は軸方向幅が大きく確保されるため、断面積を大きく確保することが可能となる。したがって、コイルヨークにおける磁気抵抗を、外側コイル巻線の周域と内側コイル巻線の周域でほぼ同じにすることができる。
【００１１】
また、本発明は、内燃機関のクランクシャフトによって回転駆動する駆動回転体と、カムシャフト若しくは同シャフトに結合された別体部材から成り、前記駆動回転体から動力を伝達される従動回転体と、前記駆動回転体と従動回転体のいずれか一方に設けられた径方向ガイドと、前記駆動回転体と従動回転体に対して相対回転可能に設けられ、前記径方向ガイドに対峙する側の面に渦巻き状ガイドを有する中間回転体と、前記径方向ガイドと渦巻き状ガイドに変位可能に案内係合される可動案内部と、前記駆動回転体と従動回転体のいずれか他方のものの回転中心から離間した部位と前記可動案内部とを揺動可能に連結するリンクと、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記中間回転体に駆動回転体及び従動回転体に対する相対的な回動操作力を付与する操作力付与手段に用いる場合に好適である。即ち、本発明のステップモータは、外側コイル巻線側と内側コイル巻線側の起磁力がほぼ同じになり、作動の安定化とトルクの増大を図ることが可能になると共に、停止位置精度も確実に高まるため、駆動回転体と従動回転体の回転位相を正確、かつ確実に変更することが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
この実施形態は本発明にかかるステップモータ４を内燃機関のバルブタイミング制御装置のアクチュエータ（操作力付与手段）部分に適用したものである。このバルブタイミング制御装置は、図１に示すように内燃機関のシリンダヘッド（図示せず）に回転自在に支持されたカムシャフト１と、このカムシャフト１の前端部に必要に応じて相対回動できるように組み付けられ、チェーン（図示せず）を介してクランクシャフト（図示せず）に連繋されるタイミングスプロケット２を外周に有する駆動プレート３（本発明における駆動回転体）と、この駆動プレート３とカムシャフト１の前方側（図１中左側）に配置されて、両者３，１の組付角を回動操作する組付角操作機構５と、この組付角操作機構５のさらに前方側に配置されて、同機構５を駆動操作する前記ステップモータ４と、内燃機関の図外のシリンダヘッドとロッカカバーの前面に跨って取り付けられて組付角操作機構５とステップモータ４の前面と周域を覆うＶＴＣカバー１２（本発明における非回転部材）と、を備えている。
【００１４】
駆動プレート３は、中心部に段差状の支持孔６を備えた円板状に形成され、その支持孔６部分が、カムシャフト１の前端部に一体に結合されたフランジリング７に回転自在に支持されている。そして、駆動プレート３の前面（カムシャフト１と逆側の面）には、図２に示すように、平行な一対のガイド壁８ａ，８ｂから成る３つの径方向ガイド８が円周方向等間隔に、かつ同プレート３のほぼ半径方向に沿うように取り付けられており、この各径方向ガイド８のガイド壁８ａ，８ｂの間には、略方形状の可動案内部材１７が摺動自在に組み付けられている。
【００１５】
また、前記フランジリング７の前面側には、放射状に突出する三つのレバー９を有するレバー軸１０（本発明における従動回転体）が配置され、このレバー軸１０がフランジリング７と共にボルト１３によってカムシャフト１に結合されている。そして、レバー軸１０の各レバー９には、リンク１４の一端がピン１５によって枢支連結され、各リンク１４の他端には、径方向ガイド８に組み付けられた前記各可動案内部材１７がピン１１によって枢支連結されている。
【００１６】
各可動案内部材１７は、上述のように径方向ガイド８に案内された状態において、リンク１４を介してレバー軸１０の対応するレバー９に連結されているため、可動案内部材１７が外力を受けて径方向ガイド８に沿って変位すると、駆動プレート３とレバー軸１０はリンク１４の作用でもって可動案内部材１７の変位に応じた方向及び角度だけ相対回動する。
【００１７】
また、各可動案内部材１７の前面側所定位置には保持穴１８（図１参照）が設けられ、この保持穴１８に、球１９を保持するためのリテーナ２０が摺動自在に収容されると共に、リテーナ２０を前方側に付勢するためのコイルばね２１が収容されている。リテーナ２０は前面中央に半球状の凹部が設けられ、この凹部に球１９が転動自在に収容されている。
【００１８】
レバー軸１０のレバー９の突設位置よりも前方側には玉軸受２２を介して略円盤状の中間回転体２３が支持されている。この中間回転体２３の後部側の面には断面半円状の渦巻き溝２４（渦巻き状ガイド）が形成され、この渦巻き溝２４に各可動案内部材１７の球１９が転動自在に案内係合されている。渦巻き溝２４の渦巻きは、図２及び図９，図１０に示すように（同図において、渦巻き溝２４は中心線のみ示してある。）駆動プレート３の回転方向Ｒに沿って次第に縮径するように形成されている。したがって、可動案内部材１７の球１９が渦巻き溝２４に係合した状態で中間回転体２３が駆動プレート３に対して遅れ方向に相対回転すると、可動案内部材１７は渦巻き溝２４の渦巻き形状に沿って半径方向内側に移動し、逆に、中間回転体２３が進み方向に相対回転すると、半径方向外側に移動する。
【００１９】
この実施形態の場合、組付角操作機構５は、以上説明した駆動プレート３の径方向ガイド８、可動案内部材１７、リンク１４、レバー９、中間回転体２３の渦巻き溝２４等によって構成されている。この組付角操作機構５は、操作力付与手段であるステップモータ４から中間回転体２３にカムシャフト１に対する相対的な回動操作力が入力されると、渦巻き溝２４を介して可動案内部材１７を径方向に変位させ、さらにリンク１４及びレバー９を介してその回動力を設定倍率に増幅し、駆動プレート３とカムシャフト１に相対的な回動力を作用させる。
【００２０】
一方、ステップモータ４は、前記中間回転体２３の前面側（駆動プレート３と逆面側）の外周縁部に接合された円環プレート状の永久磁石ブロック２９と、レバー軸１０に一体に結合された同じく円環プレート状のヨークブロック３０と、ＶＴＣカバー１２内に係止された電磁コイルブロック３２と、を備えて成り、この電磁コイルブロック３２の備える外側コイル巻線３３Ａと内側コイル巻線３３Ｂが励磁回路やパルス分配回路等を含む駆動回路（図示せず）に接続され、その駆動回路が図示しないコントローラによって制御されるようになっている。尚、コントローラは、クランク角、カム角、機関回転数、機関負荷等の各種の入力信号を受け、随時機関の運転状態に応じた制御信号を駆動回路に出力する。
【００２１】
永久磁石ブロック２９は、図３に示すように、軸方向と直交する面に放射方向に延出する磁極（Ｎ極，Ｓ極）が、異磁極が交互になるように円周方向に沿って複数着磁されている。尚、図３においては、Ｎ極の磁極面を３６ｎで示し、Ｓ極の磁極面を３６ｓで示している。
【００２２】
ヨークブロック３０は、図４〜図６に示すように円環状の外側極歯ヨーク３９と、その極歯ヨーク３９の内周側に同軸に配置された円板状の内側極歯ヨーク４０と、外側極歯ヨーク３９と内側極歯ヨーク４０の間に配置された一対の中間極歯ヨーク４１，４２と、を備え、これらの極歯ヨーク３９〜４２が透磁率の高い金属材料によって形成されると共に、隣接する極歯ヨーク３９〜４２相互が絶縁体である樹脂材料４３によって結合され、内側極歯ヨーク４０がレバー軸１０に対して一体に結合されている。
【００２３】
各極歯ヨーク３９〜４２は環状の基部３９ａ〜４２ａと径方向に延出する複数の極歯３９ｂ〜４２ｂを有しており、外側極歯ヨーク３９と中間極歯ヨーク４１、中間極歯ヨーク４２と内側極歯ヨーク４０の各極歯３９ｂ，４１ｂ、及び、４０ｂ，４２ｂは夫々相手極歯ヨーク側に指向し、かつ、相手極歯ヨークの隣接する極歯間に極歯の先端部が位置されるように延出している。尚、以下、極歯３９ｂ，４１ｂを「外側極歯対」、極歯４０ｂ，４２ｂを「内側極歯対」と呼ぶものとする。そして、各極歯ヨーク３９〜４２の極歯３９ｂ〜４２ｂは円周方向等間隔に配置されると共に、総ての極歯ヨーク３９〜４２の極歯３９ｂ〜４２ｂが４分の１ピッチ角ずれて配列されている。
【００２４】
一方、電磁コイルブロック３２は、図１に示すようにヨークブロック３０に向かう磁気通路を構成する厚肉円板状のコイルヨーク３４と、このコイルヨーク３４内に配置された外側コイル巻線３３Ａ、及び、内側コイル巻線３３Ｂと、を備えている。外側コイル巻線３３Ａと内側コイル巻線３３Ｂは同巻数で巻かれているが、同図中に拡大して示すように、巻線一本当たりの断面積が異なり、外側コイル巻線３３Ａ側の断面積が内側コイル巻線３３Ｂ側の断面積よりも大きくなっている。そして、両者は巻き状態での総軸方向幅ｃ1，ｃ2が外側コイル巻線３３Ａ側の方が大きくなるように設定され、また、内側コイル巻線３３Ｂの軸方向側部（図１中左側側部）のコイルヨーク３４の肉厚ｄ2は外側コイル巻線３３Ａの軸方向側部のコイルヨーク３４の肉厚ｄ1よりも大きくなっている。
【００２５】
コイルヨーク３４内における各コイル巻線３３Ａ，３３Ｂの軸方向側部のスペースはコルイ巻線３３Ａ，３３Ｂの磁気通路部を成す部分であるため、内側コイル巻線３３Ｂの軸方向側部は肉厚の増大分だけ磁気通路部の断面積の増大が図られている。ただし、内側コイル巻線３３Ｂはもともと外側コイル巻線３３Ａよりも周長が短いため、この肉厚増による断面積の増大によって内側コイル巻線３３Ｂの側部の総断面積と外側コイル巻線３３Ａの側部の総断面積とがほぼ等しくなっている。したがって、これによりコイルヨーク３４内における内側コイル巻線３３Ｂの周域の磁気通路と外側コイル巻線３３Ａの周域の磁気通路は磁気抵抗がほぼ等しくなっている。
【００２６】
また、コイルヨーク３４の磁気入出部はヨークブロック３０の対応する極歯ヨーク３９〜４２の基部３９ａ〜４２ａに対してエアギャップを介して対峙している。このため、コイル巻線３３Ａ，３３Ｂが励磁されて所定の向きの磁界が生じると、そのエアギャップを介してヨークブロック３０の対応する極歯ヨーク３９〜４２に磁気誘導が生じ、その結果として、各極歯ヨーク３９〜４２の極歯３９ｂ〜４２ｂに磁界の向きに応じた磁極が現れる。
【００２７】
コイル巻線３３Ａ，３３Ｂの発生磁界は、駆動回路のパルスの入力に対して所定のパターンで順次切換えられ、それによって永久磁石ブロック２９の磁極面３６ｎ，３６ｓに対峙する極歯３９ｂ〜４２ｂの磁極が円周方向に沿って４分の１ピッチずつ移動するようになっている。したがって、中間回転体２３は、このときヨークブロック３０上の円周方向に沿った磁極の移動に追従し、レバー軸１０に対して相対的に回動することとなる。
【００２８】
また、電磁コイルブロック３２の内周面には玉軸受５０が配置されており、同ブロック３２はその玉軸受５０を介してレバー軸１０に回転自在に係合されている。
【００２９】
このバルブタイミング制御装置は以上のような構成であるため、内燃機関の始動時やアイドル運転時には、図２に示すように、駆動プレート３とレバー軸１０の組付角を予め最遅角側に維持しておくことにより、クランクシャフトとカムシャフト１の回転位相（機関弁の開閉タイミング）を最遅角側にし、機関回転の安定化と燃費の向上を図ることができる。
【００３０】
そして、この状態から機関の運転が通常運転に移行し、前記回転位相を最進角側に変更すべく指令が図外のコントローラから電磁コイルブロック３２の駆動回路に発されると、電磁コイルブロック３２はその指令に従って発生磁界を所定パターンで切換え、永久磁石ブロック２９を中間回転体２３と共に遅れ側に最大に相対回動させる。これにより、渦巻き溝２４に球１９によって係合されている可動案内部材１７は、図１０に示すように、径方向ガイド８に沿って径方向内側に最大に変位し、リンク１４とレバー９を介して駆動プレート３とレバー軸１０の組付角を最進角側に変更する。この結果、クランクシャフトとカムシャフト１の回転位相が最進角側に変更され、それによって機関の高出力化が図られることとなる。
【００３１】
また、この状態から前記回転位相を最遅角側に変更すべく指令がコントローラから発されると、電磁コイルブロック３２が発生磁界を逆パターンで切換えることによって中間回転体２３を進み側に最大に相対回動させ、渦巻き溝２４に係合する可動案内部材１７を、図２に示すように、径方向ガイド８に沿って径方向外側に最大に変位させる。これにより、可動案内部材１７はリンク１４とレバー９を介して駆動プレート３とレバー軸１０を相対回動させ、クランクシャフトとカムシャフト１の回転位相を最遅角側に変更する。
【００３２】
尚、クランクシャフトとカムシャフト１の回転位相の変更は上記の最進角側位置と最遅角側位置に限らず、コントローラによる制御によって任意の位置に変更することができ、例えば、図９に示すように、最遅角位置と最進角位置の中間位置に変更することも可能である。
【００３３】
このバルブタイミング制御装置は以上のように作動するが、この装置の操作力付与手段に用いられるステップモータ４は、電磁コイルブロック３２の外側コイル巻線３３Ａの一本当りの断面積を内側コイル巻線３３Ｂのものよりも大きくすることによって両コイル巻線３３Ａ，３３Ｂの通電時の電気抵抗がほぼ同じになるようにしているため、両コイル巻線３３Ａ，３３Ｂの起磁力がほぼ同じになる。
【００３４】
また、外側コイル巻線３３Ａの一本当りの断面積を内側コイル巻線３３Ｂ側よりも大きくしたことによって外側コイル巻線３３Ａの総断面積が内側コイル巻線３３Ｂの総断面積よりも大きくなるが、この実施形態の場合、外側コイル巻線３３Ａの総軸方向幅ｃ1を内側コイル巻線３３Ｂの総軸方向幅ｃ2よりも大きくして、コイルヨーク３４上における内側コイル巻線３３Ｂの軸方向側部の磁束通路部の幅（肉厚ｄ2）が外側コイル巻線３３Ａの軸方向側部の磁束通路部の幅（肉厚ｄ1）よりも大きくなるようにしたことにより、外側コイル巻線３３Ａと内側コイル巻線３３Ｂの各周域の磁束通路部の磁気抵抗をほぼ同じにすることができる。
【００３５】
このため、この実施形態のステップモータ４においては、ヨークブロック３０の外側極歯対と内側極歯対の回転中心からの距離と、永久磁石ブロック２９との対向面積を適宜設定することにより、外側極歯対側の極歯３９ｂ，４１ｂから永久磁石ブロック２９に作用するトルクと、内側極歯対側の極歯４０ｂ，４２ｂから永久磁石ブロック２９に作用するトルクを同じにし、それによって作動の円滑化とトルクの増大を図ることができる。
【００３６】
さらに、このステップモータ４の場合、各極歯対と永久磁石ブロック２９との対向面積の設定によって内側極対側の極歯４０ｂ，４２ｂから永久磁石ブロック２９に作用する磁力と、外側極歯対側の極歯３９ｂ，４１ｂから永久磁石ブロック２９に作用する磁力がほぼ同じになるため、一ステップ毎の永久磁石ブロック２９の回転角を一定にし、停止位置精度を高めることができる。
【００３７】
即ち、今例えば、外側極歯対と内側極歯対の極歯３９ｂ，４１ｂ、４０ｂ，４２ｂの磁極Ｎ，Ｓが図１１（Ａ）に示す状態にあり、それによって永久磁石ブロック２９が同図に示す位置で回転停止しているとすると、このとき任意の磁極面、例えば永久磁石ブロック２９の同図中ほぼ中央のＳ極の磁極面は、大面積で対向する外側極歯対と内側極歯対の異磁極（Ｎ極）によって吸引力を受ける（同図中通常ハッチ部参照）と同時に、小面積で対向する外側極歯対の右側の同磁極（Ｓ極）と内側極歯対の左側の同磁極（Ｓ極）によって相反方向の反発力を受ける（同図中クロスハッチ部参照）。そして、この状態から外側極歯対の磁極Ｎ，Ｓが図１１（Ｂ）に示すように変わると、永久磁石ブロック２９のＳ極の磁極面は、大面積で対向する外側極歯対の異磁極（Ｎ極）と内側極歯対の異磁極（Ｎ極）によって吸引力を受け（同図中通常ハッチ部参照）、それと同時に小面積で対向する外側極歯対の左側の同磁極（Ｓ極）と内側極歯対の右側の同磁極（Ｓ極）によって相反方向の反発力を受ける（同図中クロスハッチ部参照）。このとき、外側極歯対側の磁力が内側極歯対側の磁力よりも大きいものとすれば、永久磁石ブロック２９は、図１１（Ａ）の状況下で同図中の左側に若干ずれた位置で停止し、図１１（Ｂ）の状況下では逆に右側に若干ずれた位置で停止することとなるが、このステップモータ４においては、外側極歯対と内側極歯対の磁力がほぼ同じになっているため、図１１（Ａ），（Ｂ）のいずれの状況下においても永久磁石ブロック２９は左右いずれにもずれない中央位置で停止することとなる。したがって、このような理由から永久磁石ブロック２９の一ステップ毎の回転角は常に一定となり、高い停止位置精度を得ることが可能となる。
【００３８】
また、この実施形態においては、本発明にかかるステップモータ４を内燃機関のバルブタイミング制御装置に適用したため、クランクシャフトとカムシャフト１の回転位相を正確、かつ、確実に変更することができ、また、回転トルクを効率良く高めることができるため、車両にとって貴重な電力の消費を抑えることができる。
【００３９】
さらに、この実施形態のステップモータ４においては、両コイル巻線３３Ａ，３３Ｂの起磁力を同じにすることができると共に、コイルヨーク３４における両コイル巻線３３Ａ，３３Ｂの磁気抵抗を同じすることができるため、ヨークブロック３０の設計変更のみで、容易に形状やサイズの異なるものに適用できるという利点がある。
【００４０】
尚、本発明の実施形態は以上で説明したものに限るものでなく、例えば、以上の実施形態においては、外向きの極歯４１ｂを有する中間極歯ヨーク４１と内向きの極歯４２ｂを有する中間極歯ヨーク４２を別体に形成したが、一つの中間極歯ヨークに内向きの極歯と外向きの極歯を形成するようにしても良い。また、ステップモータの適用もバルブタイミング制御装置に限らず、他の種々の装置であって良い。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明は、外側コイル巻線の円周方向長さが長くなる分、その線の断面積を内側コイル巻線よりも大きくしたため、外側コイル巻線側の起磁力と内側コイル巻線側の起磁力をほぼ同じにすることができる。したがって、本発明によれば、外側コイル巻線の通電方向を変えて永久磁石ブロックを回転させる時と、内側コイル巻線の通電方向を変えて永久磁石ブロックを回転させる時とでトルクの差が少なくなることから、モータ作動を円滑化することができると共に平均トルクも増大させることができる。
【００４２】
また、本発明においては、外側コイル巻線側と内側コイル巻線側の起磁力がほぼ同じなることから、外側コイル巻線の通電切換えによって永久磁石ブロックに作用する磁力と、内側コイル巻線の通電切換えによって永久磁石ブロックに作用する磁力をほぼ同じにすることができ、この結果、一ステップ毎の回転角をほぼ一定にして停止位置精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す縦断面図。
【図２】同実施形態を示す図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３】同実施形態を示す永久磁石ブロックの正面図。
【図４】同実施形態を示す図５のＢ−Ｂ線に沿うヨークブロックの半断面図。
【図５】同実施形態を示すヨークブロックの充填樹脂材料の図示を省略した正面図。
【図６】同実施形態を示すヨークブロックの充填樹脂材料の図示を省略した背面図。
【図７】同実施形態を示す電磁石ブロックの正面図。
【図８】同実施形態を示す電磁石ブロックの背面図。
【図９】同実施形態の作動状態を示す図２に対応の断面図。
【図１０】同実施形態の別の作動状態を示す図２に対応の断面図。
【図１１】同実施形態を示す、永久磁石ブロックと各極歯対の位置関係をと磁力を模式的に示す図。
【符号の説明】
１…カムシャフト
３…駆動プレート（駆動回転体）
８…径方向ガイド
１０…レバー軸（従動回転体）
１４…リンク
１７…可動案内部材
２３…中間回転体
２４…渦巻き溝（渦巻き状ガイド）
２９…永久磁石ブロック
３２…電磁コイルブロック
３３Ａ…外側コイル巻線
３３Ｂ…内側コイル巻線
３４…コイルヨーク
３９…外側極歯ヨーク
４０…内側極歯ヨーク
４１，４２…中間極歯ヨーク
３９ｂ〜４２ｂ…極歯
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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