CN100444504C

CN100444504C - 励动器

Info

Publication number: CN100444504C
Application number: CNB2003101218513A
Authority: CN
Inventors: 青岛力; 堀池香织
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2023-12-19
Also published as: KR20040055693A; MY134566A; EP1432106A1; DE60327734D1; US20040124719A1; KR100570788B1; EP1432106B1; TW200425613A; US6979918B2; TWI238586B; CN1520012A

Abstract

一种励动器，其包括：转子，该转子为圆筒状，由外周面沿周向交替地被磁化成不同磁极的磁铁及固定到该磁铁的内径部上的软磁体构成；绕组，该绕组与前述磁铁同心地配置在前述磁铁的轴向；以及定子，该定子的磁极部与前述磁铁的外周面相向，其中，利用前述绕组对构成前述转子的软磁体和前述定子进行励磁。

Description

励动器

技术领域

本发明涉及励动器，特别是涉及对圆筒状的励动器的改进。

背景技术

特开平09-331666号公报公开了一种以旋转轴为中心、缩小直径、并且提高输出的步进马达。该专利文献所述的步进马达的分解透视图示于图1、该步进马达的组装后的轴中心的剖面图示于图2。

在这些图中，101是由沿圆周方向一分为四的不同的极交替磁化的永磁铁(磁石)构成的圆筒状转子，102是沿前述转子101的轴向方向邻接地配置的第一绕组，103是同样地沿前述转子101的轴向方向邻接地配置的第二绕组，104是由利用前述第一绕组102励磁的由软磁材料构成的第一定子，105是由前述第二绕组励磁的由软磁材料构成的第二定子。

前述第一定子104包括与转子101的外周面以一定间隔地相向的第一外侧磁极部104A、104B，与转子101的内周面以一定间隔地相向的第一内侧磁极104C、104D，前述第二定子105包括与转子101的外周面以一定间隔地相向的第二外侧磁极部105A、105B，与转子101的内周面以一定间隔地相向的第二内侧磁极105C、105D。

106是输出轴，固定有前述转子101，输出轴106可旋转地保持在前述第一定子104的轴承部104E和前述第二定子105的轴承部105E上。107是由非磁性材料构成的连接环，以规定的间隔保持前述第一定子104和第二定子105。

在上述结构中，切换向第一绕组102及第二绕组103上的通电方向，切换第一外侧磁极部104A、104B与第一内侧磁极部104C、104D，第二外侧磁极部105A、105B与第二内侧磁极部105C、105D的极性，使前述转子101旋转。

这种步进马达，由向绕组上通电产生的磁通从外侧磁极流向相向的内侧磁极部，或者从内侧磁极部流向相向的外侧磁极部，高效率地作用在位于外侧磁极部和内侧磁极部之间的构成转子的磁铁上。此外，由于可以将外侧磁极部和内侧磁极部的距离制成大致为圆筒状的磁铁的厚度，所以，可以缩小由外侧磁极部和内侧磁极部构成的磁路的磁阻。磁路的磁阻越小，可以用小的电流产生多的磁通，可以提高输出效率。

此外，作为对上述步进马达的进一步改进，特开平10-229670号公报公开了一种结构，该结构用圆筒状构成内侧磁极部，用软磁材料构成插入到该内侧磁极部的内径部的输出轴的同时，安装在定子(由内侧磁极部和外侧磁极部构成)上，用非磁性材料构成可旋转地保持该输出轴的轴承。根据这种方案，由于将输出轴也用作磁路，所以，提高马达的输出。此外，通过用非磁性材料构成轴承，防止这时定子与输出轴产生磁性吸附。

但是，上述特开平10-229670号公报公开的马达，存在着通过向第一绕组通电产生的磁通经由软磁材料的输出轴影响第二绕组及第二外侧磁极部、第二内侧磁极部，并且，通过向第二绕组通电产生的磁通经由用软磁材料的输出轴影响第一绕组及第一外侧磁极部、第一内侧磁极部，使旋转不稳定的问题。

上述特开平09-331666号公报及特开平10-229670号公报公开的步进马达，都需要在磁铁的内径和与之相向的内侧磁极部之间具有规定的间隔，在制造时需要对其进行控制，存在着导致成本增加的问题。此外，作为定子的形状，需要圆筒状的内侧磁极部和外侧磁极部，如果将它们形成一个整体，存在着在部件制造上比较困难的问题，并且，如果将它们分开单独制造，然后组装成一个整体时，存在着部件的数目多，导致成本提高的问题。

进而，特开2002-49076号公报提出了采用与上述励动器同样的原理驱动的励动器的光量调整装置。

图3表示上述特开2002-49076号公报公开的励动器部分的分解透视图，图4是图3所示的励动器的在其轴中心的剖面图。

在这些图中，201是将外周面沿周方向分割为四、交替地磁化成S极和N极，能够以旋转中心为轴旋转的圆筒状的磁铁，202是沿前述磁铁201的轴方向配置的圆筒状的绕组。203是定子，用前述绕组202励磁，其前端部上具有齿形的外侧磁极部203a和圆柱状部的前端的内筒203b，它们与前述磁铁201的外周面及内周面相向。204是辅助定子，固定在前述定子203的内筒203b上，与该内筒203b一起，构成内侧磁极部。205是底板，具有与在磁铁201上设置的驱动销201d配合的导向槽205a。

利用上述方式构成光量调整装置中的励动器。

前述磁铁201包括配合到底板205的导向槽205a的驱动销201d以及可旋转地保持在底板205和前述定子203上的轴部分201e、201f，并将它们成形为一个整体。此外，定子203的外侧磁极部230a与磁铁201的外周面以一定间隔地相向，同样地，内侧磁极部(由定子203的内筒203b与辅助定子204构成)，与磁铁201的内周面以一定间隔地相向。

具有上述结构的励动器，通过切换向绕组202的通电方向，切换外侧磁极部230a、内侧磁极部(内筒230b及辅助定子204)的极性，使磁铁201在限定的范围内往复旋转。此外，对往复旋转的磁铁201的旋转的限制，利用设于底板205上的导向槽205a与配合到该导向槽205a上的驱动销201d进行。

这种励动器，通过向绕组通电产生的磁通从外侧磁极部203a流向相向的内侧磁极部、或者从内侧磁极部流向相向的外侧磁极部203a，有效地作用在位于外侧磁极部203a与内侧磁极部之间的磁铁201上。此外，由于可以使外侧磁极部203a与内侧磁极部的距离相当于圆筒状磁铁201的厚度、该磁铁201与外侧磁极部203a的间隙及该磁铁201与内侧磁极部之间的间隙的距离，所以，可以缩小由外侧磁极部203a和内侧磁极部构成的磁路的磁阻。这样，磁力的磁阻越小，可以用小的电流产生多的磁通，提高输出。

这样的励动器，由于如前面所述，可以使外侧磁极部203a与内侧磁极部的距离相当于圆筒状磁铁201的厚度、该磁铁201与外侧磁极部203a的间隙及该磁铁201与内侧磁极部之间的间隙的距离，所以，可以缩小磁路的磁阻。

但是，在上述结构中，相对于磁铁201分别在外侧磁极部203a及内侧磁极部之间设置规定的间隙，如果能够制成将其中的一个间隙去掉的结构的话，能按该间隙相应地缩小该外侧磁极部与内侧磁极部之间的距离，可以进一步缩小磁路的磁阻。此外，为了缩小励动器的直径，或者缩小外侧磁极部与内侧磁极部的距离，也可以减小圆筒状的磁铁201的径向方向的厚度，但是当进行这种减薄时，该磁铁201的强度方面存在问题，单纯地采用减薄磁铁201的结构比较困难。此外，如前述特开2002-49076号公报所述，在磁铁201的内径和与之相向的内侧磁极部之间需要规定的间隔的情况下，由于在制造它时需要进行控制，所以成为成本提高的主要原因。

发明内容

本发明鉴于上述课题，本发明的技术方案1的励动器，其包括：转子，该转子为圆筒状，由外周面沿周向交替地被磁化成不同磁极的磁铁、和固定于前述磁铁的内径部的软磁体构成；绕组，其与前述磁铁同心地配置在前述磁铁的轴向上；定子，该定子的磁极部与前述磁铁的外周面相向，其中，利用前述绕组对构成前述转子的软磁体和前述定子进行励磁，其中，前述转子被插入前述绕组的内径部，前述软磁体被固定于前述磁铁的内径部，能够与前述磁铁一同旋转。将固定于前述磁铁的内径部的部分(与前述磁铁一起构成转子的软磁体)作为内侧磁极部发挥作用，由此使与前述磁铁相向地配置的外侧磁极部和内侧磁极部之间的距离缩短。

本发明的技术方案2的励动器，其包括：转子，该转子为圆筒状，由内周面沿周向交替地被磁化成不同磁极的磁铁、和固定于前述磁铁的内径部的软磁体构成；绕组，其与前述磁铁同心地配置在前述磁铁的轴向上；定子，该定子的磁极部与前述磁铁的内周面相向，其中，利用前述绕组对构成前述转子的软磁体和前述定子进行励磁其中，前述转子被插入前述绕组的内径部，前述软磁体被固定于前述磁铁的内径部，能够与前述磁铁一同旋转。

本发明的技术方案3的一种励动器，其包括：磁环，该磁环沿圆周方向等分，由交替地磁化成不同磁极的圆筒状永磁铁构成；第一绕组和第二绕组，该第一绕组和第二绕组为与前述磁环同心的圆筒状，并且配置在沿轴向夹着该磁环的位置上；第一外侧磁极部，该第一外侧磁极部与前述磁环的从其一个端面起的外周面相向，并由前述第一绕组进行励磁；第二外侧磁极部，该第二外侧磁极部与前述磁环的从其另一个端面起的外周面相向，并由前述第二绕组进行励磁；以及旋转轴，该旋转轴利用软磁材料构成，且固定到前述磁环的内径部，并且形成有内侧磁极部，该内侧磁极部至少与前述第一外侧磁极部或第二外侧磁极部在轴向的范围内相向，并且被前述第一绕组第二绕组励磁。

本发明的技术方案4的励动器，其包括：磁环，该磁环沿圆周方向等分，由交替地磁化成不同磁极的圆筒状永磁铁构成；第一绕组和第二绕组，该第一绕组和第二绕组为与前述磁环同心的圆筒状，并且沿轴向配置在夹着前述磁环的位置上；第一外侧磁极部，该第一外侧磁极部与前述磁环的从其一个端面起的外周面相向，并由前述第一绕组进行励磁；第二外侧磁极部，该第二外侧磁极部与前述磁环的从其另一个端面起的外周面相向，并由前述第二绕组进行励磁；以及旋转轴，该旋转轴利用软磁材料构成，固定到前述磁环的内径部，并且形成有在轴向的范围内与前述第一外侧磁极部或第二磁极部相向的由前述第一绕组和第二绕组进行励磁的第一和第二内侧磁极部，并且在与前述第一外侧磁极部相向的前述第一内侧磁极部的轴向范围以及与前述第二外侧磁极部相向的前述第二内侧磁极部的轴向范围之间设置有槽。

本发明的其它目的及特征，将通过说明书及附图加以阐明。

附图说明

图1是表示现有的步进马达的分解透视图。

图2是图1的步进马达组装完成状态的剖面图。

图3是表示现有的励动器的分解透视图。

图4是图3的励动器组装后的轴向方向的剖面图。

图5是本发明的第一种实施方式的励动器的分解透视图。

图6是图5的励动器组装后的轴向方向的剖面图。

图7是图5的励动器在第一种状态时的图6的A-A线剖面图。

图8是图5的励动器在第二种状态时的图6的A-A线剖面图。

图9是根据本发明的第二种实施方式的励动器的轴向方向的剖面图。

图10是表示根据本发明的第三种实施方式的步进马达的分解透视图。

图11是图10所示的步进马达组装完成状态的剖面图。

图12是从与图11所示的步进马达的转子轴垂直的方向观察时看到的剖面图。

图13A～13H是根据本发明的第三种实施方式的步进马达的转子的旋转动作的说明图。

图14是表示根据本发明的第四种实施方式的步进马达的轴向剖视图。

图15是表示根据本发明的第五种实施方式的步进马达的分解透视图。

图16是图15所示的步进马达的组装完成状态的剖面图。

图17是从与图16所示的步进马达的转子轴垂直的方向观察时看到的剖面图。

图18A～18H是根据本发明的第五种实施方式的步进马达的转子的旋转动作的说明图。

图19是表示根据本发明的第六种实施方式的步进马达的轴向剖视图。

具体实施方式

下面，根据图示的实施方式对本发明进行详细说明。

(第一种实施方式)

图5是根据本发明的第一种实施方式的励动器的分解透视图，图6是将组装后的图5所示的励动器的在其轴向的剖面图。此外，图7及图8是表示励动器在被限制的规定范围内往复旋转驱动时的状态的图示，更详细地说，图7是设于转子软磁体上的凸起部与固定构件的导向槽的一端接触的第一种状态的图6的A-A线剖面图，图8是设于转子软磁体上的凸起部与固定构件的导向槽的另一端接触的第二种状态的图6的A-A线剖面图。

在这些图中，301是由塑料磁铁构成的大致为圆筒状的磁铁，在内径部上具有凸起301e，该凸起301e与后面描述的设于转子的软磁体305上的槽部305e配合。该磁铁301，将其外周面沿圆周方向分割成n份(在本实施方式中分割成4份)，交替地磁化为S极和N极。更详细的说，如图7所示，磁化部301a、301c的外周面被磁化为N极，磁化部301b、301d的外周面被磁化为S极，以与设置在内径部上的凸起301e随时保持恒定磁化相位的方式进行磁化。在本实施方式中，磁化极数为4极，但只要是2极以上，多少极都可以。此外，也可以将磁化部301a、301c的内周面磁化成与外周面不同的S极，将磁化部301b、301d的内周面磁化成与外周面不同的N极。

302是圆筒状绕组，卷绕在由绝缘材料构成的线圈骨架303上。该绕组302与前述磁体301同心、并且沿磁铁301的旋转轴方向地配置于与磁铁301邻接的位置上，其外径具有和磁铁301的外径大致相同的尺寸。

304是由软磁材料构成的定子，该定子304由前端部n/2个(在本实施方式中为2个)齿形的外侧磁极部304a、304b、与该外侧磁极部304a，304b的齿尖相反侧的与轴向方向垂直的面304c、以及设于该面304c的中央部上的高度较低的圆筒状部分304d构成。外侧磁极部304a、304b呈沿将沿磁铁301的旋转轴方向延伸的多个磁极部沿周向配置的形状，各个磁极部构成沿着与其相向的磁铁301的面的形状的形状，该外侧磁极部304a、304b与磁铁301的外周面以规定间隙相互相向。此外，该外侧磁极部304a、304b错开720/n度(本实施方式中为180度)形成。同时，该定子304以外侧磁极部304a、304b配合到设于后面所述的罩307的内周面上的槽部307c、307d上的方式固定于罩307上。圆筒部分304d是配合有后面描述的轴承并对其固定的部分，同时，使其直径尺寸和高度能够尽可能缩小与定子304一起构成磁路的后面描述的转子的软磁体305的圆柱部分305d的距离。在本实施方式中，圆筒部分304d的内径D1小于后面描述的软磁体305的圆柱部分305d的外径，从轴向方向观察，定子304与转子软磁体305具有重合的部分的直径尺寸。

305由成为励动器的输出轴的软磁材料构成，是与磁铁301一起构成转子的转子软磁体，该转子软磁体305，其圆柱部305d插入绕组302的内径部，其圆柱部305a直接固定到磁铁301的内径部。在固定磁铁301和转子软磁体305时，通过将设于该磁铁301的内径部的凸起301e与设于转子软磁体305上的槽部305e相一致并固定，磁铁301的磁化相位与转子软磁体305(更详细地说，输出销305f)的相位一致。转子软磁体305的圆柱部305a与和磁铁301相向的定子304的外侧磁极部相向，以夹持该磁铁301的方式形成内侧磁极部(下面，将圆柱部称之为内侧磁极部305a)。该转子软磁体305的内侧磁极部305a利用绕组302励磁成与定子304的外侧磁极304a、304b相反的磁极。通过使圆柱部305d的直径D2在不与绕组302接触的范围内成为尽可能大的外径，可以有效地利用绕组302励磁。进而，如图6所示，通过将圆柱部305d的直径D2制成比定子304的圆筒部分304d的内径D1大的直径，成为从轴向方向观察定子304与转子软磁体305具有重合的部分的直径尺寸，定子304与转子软磁体305的距离，更详细地说，圆筒部分304d与圆柱部分305d的轴向方向的距离变窄(缩小)，可以提高磁路的效率，所以，制成输出高的励动器。

306是由软磁性材料构成的轴承，固定到定子304上，与转子软磁体305的轴部305b配合，可旋转地保持该转子软磁体305。优选地，用与转子软磁体305的接触摩擦力尽可能小的材料构成。

307是覆盖励动器的罩，在该罩307上设置导向槽307a，通过提高转子软磁体305的输出销305f与该导向槽307a内的一端或另一端接触，限制该转子软磁体305的旋转。此外，在该罩307上具有能使转子软磁体305的轴部305c可旋转地配合的配合部307b。进而，在该罩307的内侧形成槽部307c、307d(图中未示出)，定子304的外侧磁极部304a、304b配合到该槽部上，并通过粘结等加以固定。由于在罩307上的导向槽307a与槽部307c、307d的相位的关系一定，并且，使前述磁铁301的磁化相位与转子软磁体305的输出销305f的相位一定地进行设定，从而，可以决定在转子软磁体305的旋转范围内的定子304的外侧磁极部304a、304b与磁铁301的磁化部301a～301d的相位。在本第一种实施方式中，当恰好位于励动器的可旋转角度范围的中央时，其相位关系为磁铁301的磁极与磁极的中心与定子304的齿形的外侧磁极部304a、304b的中心相向。

当从图7的状态(图7中没有示出，但意味着转子软磁体305的输出销305f与罩307的导向槽307a的一端接触的第一种状态)向绕组302进行通电，将定子304的外侧磁极部304a、304b励磁成S极，将转子软磁体305的内侧磁极部305a励磁成N极时，磁铁301绕顺时针方向旋转，与其成一整体的转子软磁体305也旋转，通过其输出销305f与罩307的导向槽307a的另一端接触，将旋转止动，变成图8所示的状态。

当从图8的状态(图8中没有示出，但意味着转子软磁体305的输出销305f与罩307的导向槽307a的另一端接触的第二状态)对前述绕组302向相反方向通电时、将定子304的外侧磁极部304a、304b励磁成N极，将转子软磁体305的内侧磁极部305a励磁成S极时，磁铁301绕逆时针方向旋转，通过转子软磁体305的输出销305f与罩307的导向槽307a的一端接触，将旋转止动，返回到图7所示的状态。

通过上述方式，具有上述结构的励动器，成为通过切换向绕组302上的通电方向，能够在规定的范围(角度)内往复旋转的装置。

根据上述第一种实施方式，由于磁铁301也将内侧磁极部305a固定到内径部，在它们之间没有间隙，外侧磁极部304a、304b与内侧磁极部305a的距离缩小，进一步缩小磁阻。更详细地说，外侧磁极部304a、304b与内侧磁极部305a的距离，只由磁铁301的厚度和该磁铁301与外侧磁极部304a、340b之间的间隙构成，与现有的励动器相比能将该距离缩小，可以更有效地将由绕组302产生的磁力作用到磁铁301上。

此外，由于前述磁铁310的内径部被前述转子软磁体305填充，所以，该磁铁301的机械强度大，并且，由于转子软磁体305起着减小在磁铁301的内径部表现出来的S极、N极之间的磁阻的、所谓背金属(back metal)的作用，所以，通过将磁路的磁导系数设定得较高，即使在高温环境下使用，也可以减少因退磁造成的磁性的恶化。

进而，如上所述，通过增大磁铁301的机械强度，并减少磁性的恶化，可以将该磁体301的径向方向的厚度减薄。从而，关于直径尺寸，不仅能够制成非常紧凑的励动器，而且能够进一步缩小外侧磁极部304a、304b与内侧磁极305a的距离，可以实现输出更高的装置。

即，可以制成输出高，紧凑，具有稳定的动作特性的励动器。

进而，在本第一种实施方式中，由于只控制磁体301的外径部的间隙即可，其组装变得十分容易，在能够降低成本的同时，还减少产生次品的可能性。

此外，在磁铁301的内侧，设置为了与转子软磁体305(输出销305f)的相位一致用的凸起301e，借此，可以很容易进行转子软磁体305的相位重合。进而，如果采用具有与磁铁301的凸起301e配合的具有槽部的轴作为夹具的话，能够将若干个磁铁301沿轴向方向重合，一次磁化，与逐个磁化相比，可以提高作业性能，降低成本。

进而，还有以下效果。

由于通过向绕组302通电产生的磁通横切位于定子304的外侧磁极部304a、304b和转子软磁体305的内侧磁极部305a之间的磁铁301，所以，有效地起作用。此外，由于外侧磁极部304a、304b由沿与圆筒状的磁铁301的轴向方向平行的方向延伸的齿形构成，所以，可以缩小直径方向的尺寸。借此，可以制成直径非常小的圆筒状的励动器。进而，由于前述绕组302只由一个绕组构成，所以通电控制回路也简单，从这方面也可以降低成本。

(第二种实施方式)

图9是根据本发明的第二种实施方式的励动器沿其轴向的剖面图，该图的301、302、304、305、307表示的各结构部件与上述第一种实施方式中的部件具有相同的功能，所以省略其详细说明。

在图9中，313是卷绕绕组302的由非磁性材料构成的线圈骨架。作为该线圈骨架313的材料，是非导电性的，考虑到其滑动性，例如用聚缩醛(POM)，聚苯硫(PPS)，液晶聚合物(LCP)等形成。

前述线圈骨架313固定到定子304上，其配合部313a与转子软磁体305的轴部305b配合，可旋转地保持该转子软磁体305。起着上述第一种实施方式中的线圈骨架303和轴承306两者的作用。

在本第二种实施方式中，为防止转子软磁体305和轴承之间的吸附而引起扭矩下降，由线圈骨架313构成轴承，由此没有上述第一种实施方式中那样的防止转子和轴承之间吸附而引起的扭矩下降的轴承306，因而成为在可以降低成本的同时，可以容易组装的结构。

根据上述第一种实施方式及第二种实施方式，制成具有以下效果的励动器。

转子软磁体305的与外侧磁极部304a、304b相向并且固定于磁铁301的内周面上的部分称作内侧磁极部305a，由于绕组302产生的磁通通过与磁铁301的外周面相向的外侧磁极部304a、304b与固定在磁铁301的内周面上的转子软磁体305的内侧磁极部305a之间，所以，有效地作用到磁铁上。这时，由于无需在与磁铁的内周面相向的内侧磁极部之间设置在现有技术的励动器中所必需的间隙，所以，可以缩小外侧磁极部304a、304b与内侧磁极部305a的距离，可以降低磁阻，从而可以提高励动器的输出。

此外，由于只需要控制磁铁301的外径部与外侧磁极304a、304b之间的间隙即可，从而使其组装变得非常容易，在可以降低成本的同时，还减少次品，可以保障稳定的动作。

此外，磁铁301，由于转子软磁体305固定在其内径部，其机械强度十分优异，并且可以将该磁铁301制造得很薄，所以，可以实现励动器的小型化以及进一步的具有高的输出特性。此外，绕组302的外径基本上与磁铁301的外径相同，并且配置在磁铁301的轴向方向，即，该励动器的直径具有使定子304的磁极部与磁铁301的直径相向的大小即可，并且，可以使励动器的轴向方向的长度等于磁铁301的长度加上绕组302的长度，所以，可以使励动器的直径非常小并且使之小型化。

进而，由于绕组302的内径可以等于前述转子软磁体305的与该绕组302重叠的部分的外径再加上间隙的直径，所以，与现有技术的励动器相比，可以缩小绕组的内径，即，可以最大限度地增大绕组的匝数，所以，可以提高励动器的输出。

进而，磁铁301的机械强度大，并且由于转子软磁体305起着背金属(back metal)的作用，所以，构成磁性恶化少的励动器。

在上述第一种实施方式和第二种实施方式中，列举了具有两个外侧磁极部的例子，但，例如，也可以只有外侧磁极部304a，也可以具有对应磁铁的极数的外侧磁极部的数量或少于该数量的外侧磁极部。

此外，在上述各实施方式中，将配置在磁铁301的外径侧的软磁材料构成的部分作为定子304，将固定在磁铁301的内径部上的由软磁材料构成的部分作为转子软磁体305，利用该转子软磁体305和前述磁铁301构成转子，但并不局限于此。也可以不将转子软磁材料固定到磁铁301的内径部上，通过将软磁材料固定到磁铁301的外径部上，将固定到磁铁301的外径部上的部分作为转子软磁体，将与磁铁301的内径侧相向配置的软磁材料的部分作为定子，利用固定到前述磁铁301的外径部上的转子软磁体与前述磁铁301构成转子。

磁铁301，将其内周面沿圆周方向分割成n份，并交替地磁化成S极和N极。

在这种情况下，转子软磁体可以是齿形也可以是简单的圆筒状。当然也可以为，转子软磁体不固定在罩307上，而相对于罩307可旋转地被支承。同时，在转子软磁体的前端或外周部设置凸起，在罩307上设置限制该凸起的移动范围的导向槽307a。该导向槽307a并不局限于图5、7、8所示的形式，可以按照设置在转子软磁体上的凸起的位置，设于适当的部位。

与前述磁铁301的内径相向配置的定子，与各上述实施方式所示的外侧磁极部304a、304b一样，将n/2个内侧磁极部沿圆周方向错开720/n度构成。通过以定子的不对应内侧磁极部的部位的直径比对应内侧磁极部的部位的直径小的方式，构成内侧磁极部即可。定子的不对应内侧磁极部的部分的直径越小，越能提高马达的转矩，但需要考虑到定子的强度设定其形状。此外，如果将定子和罩307的结合部的形状制成不能旋转的形状的话，可以很容易决定它们相互的相位。

(第三种实施方式)

图10至图13是根据本发明的第三种实施方式的图示，图10是步进马达的分解透视图，图11是图10的步进马达的组装后的轴向的剖面图。

在这些图中，401是构成转子的圆筒状的磁环(下面简称为磁铁)，作为该转子的磁铁401，具有沿圆周方向将其外周表面等间距地分割成n份(n为偶数，在本实施方式中为4)，交替地磁化成S极、N极的磁化部401A、401B、401C、401D。同时，磁化部401A和401C的外周面为S极，磁化部401B、401D的外周面为N极。该磁铁401用注塑成形而形成的塑料磁铁构成，由于形状简单，所以可以很容易制造得很小、很薄。此外，即使通过压入进行组装也不会发生裂纹。

402是圆筒状的第一绕组，403是同样圆筒状的第二绕组，它们的中心部一起与磁铁401的中心部大致共线，沿轴向并列地配置在夹持前述磁铁401的位置上。该第一、第二绕组402、403的外径与前述磁铁401的外径基本上相等。

408是第一定子，409是第二定子，均由软磁材料构成，具有圆筒状的外筒部。在前述第一定子408上，形成与前述磁铁401的外周面以规定的间隙相向的梳齿状的第一外侧磁极部408A、408B。该第一外侧磁极部408A、408B通过将圆筒状的第一定子408的外筒部的前端切口，沿周向被分割成多个，分别形成向轴向伸出的梳齿状的磁极。该第一外侧磁极部408A、408B，以错开360/(n/2)度的方式，即，以间隔180度的方式形成。在前述第二定子409上，同样地，在前述磁铁401的外周面上以规定的间隔相向地形成梳齿状的第二外侧磁极部409A、409B。该第二外侧磁极部409A、409B通过将圆筒状的第二定子409的外筒部的前端切口，沿周向被分割成多个，分别形成向轴向伸出的梳齿状的磁极。该第二外侧磁极部409A、409B，以错开360/(n/2)度，即，间隔180度的方式形成。

前述定子408的第一外侧磁极部408A、408B以及前述第二定子409的第二外侧磁极部409A、409B，均通过切口孔和沿与轴平行的方向伸出的齿构成。通过这种结构，将步进马达的直径缩小到最小限度，并且，使磁极部的形成成为可能。就是说，假如用沿半径方向延伸的凹凸形成外侧磁极部时，该马达的直径就会大出相当于该凹凸的量，但在本实施方式中，由于通过用切口孔和沿与轴平行的方向伸出的齿构成外侧磁极部，所以，可以将该马达的直径抑制到最小限度。

前述第一定子408的第一外侧磁极部408A、408B和前述第二定子409的第二外侧磁极部409A、409B具有相同的形状，梳齿状的磁极部前端相互相向地对峙配置。此外，前述第一定子408与前述第二定子409的梳齿状的磁极部的相位相互错开180/n度、即错开45度配置。同时，前述第一定子408由第一绕组402励磁，前述第二定子409由第二绕组403励磁。

410是成为输出轴的由软磁材料构成的第一轴，该第一轴410插入到前述第一绕组402的内径部，并且固定到前述磁铁401的内径部上。并且，与和磁铁401相向的第一定子408的第一外侧磁极部408A、408B相向地、在夹持该磁铁401的位置上，形成第一内侧磁极部410A。该第一轴410的第一内侧磁极部410A，由第一绕组402励磁，将其磁化成与第一定子408的第一外侧磁极部408A、408B相反的极性。

与前述第一轴410的第一内侧磁极部410A的轴垂直的方向的截面形状，如图12所示，为圆柱的剖面的形状。

411是成为输出轴的由软磁材料构成的第二轴，该第二轴411插入到前述第二绕组403的内径部，并且固定到磁铁401的内径部。同时与和磁铁401相向的第二定子409的第二外侧磁极部409A、409B相向地、在夹持该磁铁401的位置上，形成第二内侧磁极部411A。前述第一轴410的第一内侧磁极部410A侧的端面与该第二轴411的第二内侧磁极部411A侧的端面，如图11所示，对峙地配置，不直接接触。

前述第二轴411的第二内侧磁极部411A，由第二绕组403励磁成与第二定子409的第二外侧磁极部409A、409B极性相反的磁极。此外，与第二轴411的第二内侧磁极部411A的轴垂直的方向的截面形状，与第一轴410的第一内侧磁极部410A同样，是圆柱形。

前述第一轴410和前述第二轴411，经由磁铁401固定，但由于该磁铁401不是软磁材料，所以，即使利用第一绕组402将第一轴410励磁，第二轴411也不会因此而励磁。反之，即使利用第二绕组403将第二轴411励磁，第一轴410也不会因此而励磁。

前述第一轴410和前述第二轴411，具有不直接接触，并且经由软磁性体连接的结构，换句话说具有不直接接触或者经由软磁材料而成为不连续连接的结构，磁通不通过第一轴410与第二轴411之间。此外，在第一轴410和第二轴411上，在相互相向的第一内侧磁极部410A与第二内侧磁极部411A的端面上形成凹部410B、411B，以增大第一轴410与第二轴411之间的磁阻。而且在这种情况下，不缩小第一轴410的第一内侧磁极部410A与定子408的第一外侧磁极部408A、408B的相向的面积，不增大第一轴410的第一内侧磁极部410A与定子408的第一外侧磁极部408A、408B的磁阻。同样地，不缩小第二轴411的第二内侧磁极部411A与定子409的第二外侧磁极部409A、409B相向的面积，不增大第二轴411的第二内侧磁极部411A与定子409的第二外侧磁极部409A、409B的磁阻。

上述凹部410B、411B的形状，为了确保磁阻条件(增大磁阻)，优选地为圆锥形，在本实施方式中，为圆锥形。当采用在这种圆锥形的凹部410B、411B内注入粘结剂，固定磁铁401与第一轴410及第二轴411的方法时，由于可以使用足够量的粘结剂，所以固定强度高。此外，由于时圆锥形，可以防止粘结剂流出，例如，粘结剂与定子或绕组接触引起的问题，组装容易。

412是由非磁性材料构成的第一轴承，固定在前述第一定子408上，可旋转地保持第一轴410。413同样是由非磁性材料构成的第二轴承，固定在前述第二定子409上，可旋转地保持第二轴411。由于这些第一轴承412、第二轴承413都是非磁性材料，所以，防止在这些第一定子408和第一轴410之间产生的磁力吸附以及在第二定子409与第二轴411之间发生的磁力的吸附，提高旋转特性及耐久性。

此外，前述第一轴承412、第二轴承413是软磁材料也可以。在这种情况下，由于磁路的磁阻变小，所以所产生的转矩本身增大。当然，第一轴承412与第一轴410之间或者第二轴承413与第二轴411之间发生吸附力，会因摩擦力造成转矩损失，或者有可能损害滑动面的耐久性，但是，通过在第一轴承412或第一轴410或者第二轴承413或第二轴411的表面上进行润滑材料的涂布、润滑涂敷(氟系润滑涂敷，石墨系润滑涂敷，二硫化钼系润滑涂敷)、润滑镀敷(例如(含有PTFE(聚四氟乙烯)粒子的化学镀镍以及Teflon(特氟隆(注册商标))润滑化学镀镍等)，抑制由滑动面的摩擦引起的转矩损失，可以防止损害滑动面的耐久性，制成输出转矩大的马达。

在前述第一定子408的外筒部与第一轴410之间，在经由第一轴承412的它们的连接部的附近，配置第一绕组402，在第一定子408的第一外侧磁极部408A、408B与第一轴410的第一内侧磁极部410A之间，夹持磁铁401的一端侧(前述第一绕组402侧)。此外，在第二定子409的外筒部与第二轴411之间，经由第二轴承413的它们的连接部的附近，配置第二绕组403，在第二定子409的第二外侧磁极部409A、409B与第二轴411的第二内侧磁极部411A之间，夹持磁铁401的另一端侧(前述第二绕组403侧)。就是说，外侧磁极部408A、408B、409A、409B，与磁铁401的外周表面相向，内侧磁极部410A、411A位于磁铁401的内周表面上，同时，前述第一外侧磁极部408A、408B与第一内侧磁极部410A相向，第二外侧磁极部409A、409B与第二内侧磁极部411A相向。

414是圆筒状的连接环，在该连接环414的内侧的一端侧形成槽414A、414B，在另一端侧形成槽414C、414D，槽414C、414D相对于槽414A、414B，相位错开180/n度，即错开45度的相位。这些槽414A、414B和槽414C、414D沿轴向方向隔开规定的距离形成，前述第一外侧磁极部408A、408B配合到槽414A、414B上，前述第二外侧磁极部409A、409B配合到槽414C、414D上，用粘结剂固定。

通过如上所述将上述第一定子408与第二定子409固定到上述连接环414上，能够以所需的位置和相位配置第一定子408和第二定子409。此外，连接环414用非磁性材料构成，将第一定子408和第二定子409之间的磁路割断，难以出现磁极的相互影响。

在第三种实施方式中，由于磁铁401的内径部被第一轴410和第二轴411填充，所以，与上述JP09-331666A和JP10-229670A的方案相比，磁铁的机械强度大，此外，第一轴410及第二轴411起着缩小出现在磁铁的内径部的S极、N极之间的磁阻的所谓背金属(back metal)的作用，所以，通过将磁路的磁导系数设定得比较高，即使在高温环境下使用，因退磁引起的磁性恶化也很少。

前述第一定子408和第二定子409的外筒部为圆筒形，由于为在该圆筒部设置切口这样的简单的形状，所以制造容易。假如是现有技术例中描述的步进马达的结构的话，第一定子或第二定子不得不分别将内侧磁极部与外侧磁极部成一整体地构成，在用同一个部件构成内侧磁极部和外侧磁极部的情况下，制造上很困难。例如，利用金属注塑模具成形，成本高，利用压力加工整体制造时，与制造构成外侧磁极部的部件相比，部件越细小越困难。此外，在分别单独制造内侧磁极部和外侧磁极部之后，利用铆接及焊接或粘结等固定成一个整体时，成本提高。

即，现有技术的步进马达，最低限度需要共计9个部件，即，2个绕组，磁铁1个磁铁，1个输出轴，第一定子(构成外侧磁极部的部件和构成内侧磁极部的2个部件)，第二定子(构成外侧磁极部的部件和构成内侧磁极部的2个部件)，以及连接环，与此相对，在本实施方式中，用共计8个部件就可以构成，即2个绕组，1个磁铁，2个输出轴，第一定子(构成外侧磁极部的部件)，第二定子(构成外侧磁极部的部件)，连接环，成本低廉，制造也容易。

进而，现有技术的步进马达除必须保证磁铁的外径部与外侧磁极部的间隙的高精度进行组装之外，需要位于与磁铁的内径部相向的位置处的内侧磁极部相对于磁铁以规定的间隙配置，会因为部件的精度的偏差以及组装精度差而不能确保该间隙，发生内侧磁极部与磁铁接触等引起问题的可能性很高，与此相对，在本实施方式中，由于只需控制磁铁的外径部的间隙即可，组装很容易。

进而，在现有技术的步进马达中，必须采用内侧磁极部不能与连接磁铁和输出轴的部分接触的结构，因此，内侧磁极部与磁铁相向的轴向的长度(图2的L1)不能足够长，与此相对，在本实施方式中，如图11的L2所示，很容易确保内侧磁极部与磁铁相向的轴向的长度，借此，可以有效地利用外侧磁极部与磁铁，可以提高马达的输出。

图13A至13H是表示图11的A-A剖面即B-B剖面的图示，用以说明步进马达的旋转驱动。

图13A和图13E是同一时刻的剖面图，图13B和图13F是同一时刻的剖面图，图13C和图13G是同一时刻的剖面图，图13D和图13H是同一时刻的剖面图。

当从图13A和图13E的状态，向第一绕组402和第二绕组403上通电，将第一定子408的外侧磁极部408A、408B激磁为N极，将第二定子409的外侧磁极部409A、409B激磁为S极时，作为转子的磁铁401向逆时针方向旋转45度，变成图13B和图13F所示的状态。接下来，当使向第一绕组402上的通电反转、将第一定子408的外侧磁极部408A、408B激磁为S极，将第二定子409的外侧磁极部409A、409B激磁为N极时，作为转子的磁铁401进一步向逆时针方向旋转45度，变成图13C和图13G的状态。接下来，当使向第二绕组403上的通电反转，将第一定子408的外侧磁极部408A、408B激磁为S极，将第二定子409的外侧磁极部409A、409B激磁为N极时，作为转子的磁铁401进一步向逆时针方向旋转45度，变成如13D和图13H所示的状态。

以后，通过依次这样切换向第一绕组402和第二绕组403的通电方向，作为转子的磁铁401依次向通电相位所对应的位置旋转。

此外，沿轴向方向设置两个将磁铁的外周面401沿周向方向分割构成的磁化层，将与第一定子408相向的一个磁化层和与第二定子409相向的另一个磁化层的相位，相互错开180/n度，也可以使第一定子408和第二定子409的相位相同。

在上述第三种实施方式中，使向绕组上通电产生的磁通直接作用导磁铁上，在使步进马达成为高输出马达的同时，能够使之变成非常小的小型化。即，该马达的直径只要有使定子的磁极部与磁铁的直径相向的大小即可，此外，步进马达的长度只要等于磁铁的长度加上第一绕组和第二绕组的长度即可。因此，步进马达的大小由磁铁的和绕组的直径和长度决定，如果将磁铁和绕组的直径和长度分别缩小得非常小的话，可以使步进马达超小型化。

这时，当将磁铁和绕组的直径及长度分别缩小得非常小的时，作为步进马达保持其精度变得很难，但是，通过将磁铁形成中空的圆筒状，利用与在形成这种中空的圆筒状的磁铁的外周面及内周面相向的第一、第二定子的外侧磁极部和内侧磁极部这样简单的结构，可以解决步进马达的精度问题。进而，如上面的说明中所述，以低成本制成高输出的步进马达。

(第四种实施方式)

图14是表示根据本发明的第四种实施方式的步进马达的剖面图，对于和上述第三种实施方式相同的结构部件赋予相同的标号，省略其说明。

在该图中，415是第一线圈骨架，卷绕有第一绕组402。该第一线圈骨架415是由非磁性、非导电材料构成的，第一绕组402和第一定子408不会因意外而导通。该第一线圈骨架415固定在第一定子408上，用孔415A可旋转地保持第一轴410，具有和上述第三种实施方式中的第一轴承412相同的功能。

416是第二线圈骨架，卷绕有第二绕组403。该第二线圈骨架416是由非磁性、非导电材料构成的，第二绕组403和第二定子409不会因意外而导通。该第二线圈骨架416固定于第二定子409上，用孔416A可旋转地保持第二轴411，和上述第三种实施方式中的第二轴承413起着相同的作用。

在第四种实施方式中，由于用一个部件、即第一线圈骨架415，构成防止第一绕组402和第一定子408意外导通的同时、还防止第一定子408与第一轴410吸附的构件，所以，可以制成组装容易、并且成本低廉，可以进行稳定的动作的结构。同样地，由于用一个部件、即第二线圈骨架416，构成防止第二绕组403和第二定子409意外导通的同时、还防止第二定子409与第二轴411吸附的构件，所以，可以制成组装容易、并且成本低廉，可以进行稳定的动作的结构。

根据上述第三种实施方式和第四种实施方式，将与第一外侧磁极部408A、408B相向、固定到磁铁401的内周面上的第一轴410的一部分称作第一内侧磁极部410A，由于由第一绕组402产生的磁通通过与磁铁401的外周面相向的第一外侧磁极部408A、408B与固定到磁铁401的内周面上的前述第一内侧磁极部410A之间，所以有效地作用在磁铁401上。这时，由于在与磁铁401的内周面相向的前述第一内侧磁极部410A与磁铁401的内周面之间没有必要设置空隙，所以可以缩小外侧磁极部408A、408B与内侧磁极部410A的距离，由此能缩小磁阻，可以提高输出。

同样地，将与第一外侧磁极部409A、409B相向、固定到磁铁401的内周面上第二轴411的一部分称作第二内侧磁极部411A，由于由第二绕组403产生的磁通通过与磁铁401的外周面相向的第二外侧磁极部409A、409B与固定到磁铁401的内周面上的前述第二内侧磁极部411A之间，所以有效地作用在磁铁401上。这时，由于在与磁铁401的内周面相向的前述第二内侧磁极部411A与磁铁401的内周面之间没有必要设置空隙，所以可以缩小外侧磁极部409A、409B与内侧磁极部411A的距离，由此能缩小磁阻，可以提高输出。

此外，由于用第一轴410构成前述第一内侧磁极部410A，用第二轴411构成前述第二内侧磁极部411A，所以，容易制造，成本低廉。

进而，由于磁铁401的内径部上固定有第一轴410及第二轴411，所以，强度很高。

即，可以制成结构部件少，并且用容易制造的部件构成的马达。此外，由于将内侧磁极部410A、411A制造得较长，所以，可以有效地利用外侧磁极部408A、408B、409A、409B和磁铁401，可以提高步进马达的输出。进而，由于只需控制磁铁401的外径部与外侧磁极部408A、408B、409A、409B之间的间隙即可，所以组装容易。此外，由于磁铁401的机械强度增大，第一轴410及第二轴411起着作为背金属(back metal)的作用，所以，磁铁的磁性恶化少。

进而，第一绕组402和第二绕组403基本上和磁铁401具有相同的直径，并且，相对于轴向方向而言，配置在夹持该磁铁401的位置上，所以，可以缩小步进马达的外径尺寸。

(第五种实施方式)

图15至图18是根据本发明的第五种实施方式的图示，图15是步进马达的分解透视图，图16是图15的步进马达组装后的轴向的剖面图。

在这些图中，501是构成转子的圆筒状的磁环，作为该转子的磁磁环501，将其外周表面沿圆周方向等间隔地分割成n份(n为偶数，在本实施方式中为4)，具有交替地磁化为N极和S极的磁化部501A、501B、501C、501D。同时，磁化部501A和501C的外周面为S极，磁化部501B和501D的外周面为N极。该磁环501用注塑成形的塑料磁铁构成，由于形状简单，所以，容易形成得很小、很薄。此外，即使通过压入进行组装，也不会发生裂纹。502是圆筒状的第一绕组，503是同样的圆筒状的第二绕组，其中心部均与磁环501的中心部大致共线，沿轴向方向并列地配置在夹持前述磁环501的位置上。该第一、第二绕组502、503的外径基本上和前述磁环501的外径相等。

508是第一定子，509是第二定子，均由软磁材料构成，具有圆筒状的外筒部。在第一定子508上，形成与前述磁环501的外周面以规定的间隙相向的梳齿状的第一外侧磁极部508A、508B。

该第一外侧磁极部508A、508B通过将圆筒状的第一定子508的外筒部的前端切口沿周向方向分割成多个，分别形成从磁环501的一个端面向轴向方向伸出的梳齿状的磁极。该第一外侧磁极部508A、508B以错开360/(n/2)度，即隔开180度的方式形成。在前述第二定子509上，同样地，形成与前述磁环501的外周面以规定的间隙相向的梳齿状的第二外侧磁极部509A、509B。该第二外侧磁极部509A、509B，通过圆筒状的第二定子509的外筒部的前端切口，沿周向方向被分割成多个，分别形成的与第一定子508的情况相反的从磁环的另一个端部沿轴向方向伸出的梳齿状的磁极。该第二外侧磁极部509A、509B也以错开360/(n/2)度，即隔开180度的方式形成。

前述定子508的第一外侧磁极部508A、508B以及前述第二定子509的第二外侧磁极部509A、509B，均利用与切口孔和沿与轴平行的方向伸出的齿构成。借助这种结构，在将步进马达的直径限制在最低限度的同时，能够形成磁极部。即，假如利用沿半径方向延伸的凹凸形成外侧磁极部的话，该马达的直径会大出相当于所述凹凸的量，但在本实施方式中，由于利用与切口孔和沿与轴平行的方向延伸的齿构成外侧磁极部，所以，可以将马达的直径限制在最低限度。

前述第一定子508的第一外侧磁极部508A、508B和前述第二定子509的第二外侧磁极部509A、509B具有相同的形状，与梳齿状的磁极部的前端相互相向地对峙配置。此外，前述第一定子508和前述第二定子509的梳齿状的磁极部的相位相互错开180/n度，即45度地配置。同时，前述第一定子508利用第一绕组502励磁，前述第二定子509利用第二绕组503励磁。

510是由软磁材料构成的旋转轴，固定到磁环501的内径部上。在该旋转轴510上，在与磁环501相向的第一定子508的第一外侧磁极部508A、508B相向的轴向的范围内、在夹持磁环501的位置上形成外径尺寸为D1的第一内侧磁极部510A。旋转轴510，其一部分510C插入到第一绕组502的内径部，第一内侧磁极部510A借助第一绕组502被励磁成与第一定子508的第一外侧磁极部508A、508B相反的磁极。与旋转轴510的第一内侧磁极部510A的轴垂直的方向的截面形状如图17所示，为圆柱的剖面形状。在旋转轴510上，在与磁环501相向的第二定子509的第二外侧磁极部509A、509B的相向的轴向方向的范围内、在夹持磁环501的位置上形成外径尺寸为D1的第二内侧磁极部510B。旋转轴510的一部分510D插入第二绕组503的内径部，第二内侧磁极部510B由第二绕组503激磁成与第二定子509的第二外侧磁极部509A、509B相反的磁极。与旋转轴510的第二内侧磁极部510B的轴垂直的方向截面形状和510A一样，为圆柱的剖面形状。旋转轴510将磁环501固定到第一内侧磁极部510A或第二内侧磁极部510B上。

此外，在旋转轴510的第一内侧磁极部510A与第二内侧磁极部510B之间形成直径尺寸为D2的槽510E。当然其关系为D1＞D2。由于D2是小直径，所以，可以使第一内侧磁极部510A与第二内侧磁极部510B之间的部分的磁阻增大。借此，可以防止通过向第一绕组通电产生的磁通经由软磁性材料的输出轴对第二绕组及第二外侧磁极部、第二内侧磁极部产生影响，并防止通过向第二绕组通电产生的磁通经由软磁性材料的输出轴对第一绕组及第一外侧磁极部、第一内侧磁极部产生影响，并防止旋转的不稳定。此外，即使D1＝D2，如后面所述，通过磁铁的强度的增加以及作为背金属(back metal)的作用，可以将磁路的磁导系数设定等较高，即使在高温环境下使用也会减少由于退磁引起的磁性恶化，能够以第一定子508和第二定子509以杯状的形状，并在外侧的筒状部分设置切口的简单形状构成，容易制造，组装容易，很容易确保与内侧磁极部及磁铁相向的轴向方向的长度比较长，可以提高马达的输出等一系列的优点。即，即使不以D1＞D2的关系形成槽510E，本结构与现有技术相比，也具有足够的优点。

512是由非磁性材料构成的第一轴承，固定在前述第一定子508上，可旋转地保持旋转轴510。513是同样由非磁性材料构成的第二轴承，固定在前述第二定子509上，可旋转地保持旋转轴510。由于这些第一轴承512、第二轴承513都是非磁性材料，所以，可以防止由于第一定子508与旋转轴510之间发生的磁力造成的吸附，以及由于第二定子509与旋转轴510之间发生的磁力引起的吸附，可以提高旋转特性及耐久性。

前述第一轴承512、第二轴承513是软磁材料也可以。在这种情况下，由于磁路的磁阻变小，所产生的转矩本身变大。不言而喻，存在着在第一轴承512与旋转轴510之间或者第二轴承513与旋转轴510之间发生吸附力造成的摩擦力，会引起转矩损失，会损及滑动面的耐久性的可能性，但通过在第一轴承512或旋转轴510或者第二轴承513的表面上进行润滑材料的涂布、润滑涂敷(氟系润滑喷涂，石墨系润滑喷涂，二硫化钼系润滑喷涂)、润滑镀敷(例如(含有PTFE(聚四氟乙烯)粒子的化学镀镍以及Teflon(特氟隆(注册商标))的润滑化学镀镍等)，抑制由滑动面的摩擦引起的转矩损失，可以防止损害滑动面的耐久性，制成输出转矩大的马达。

在第一定子508的外筒部与旋转轴510之间，经过第一轴承512的这些连接部附近配置第一绕组502，将磁环501的一端侧夹持在第一定子508的第一外侧磁极部508A、508B与旋转轴510的第一内侧磁极510A之间。此外，在第二定子509的外筒部与旋转轴510之间，在经过第二轴承513的这些连接部附近配置第二绕组503，将磁环501的另一端侧夹持在第二定子509的第二外侧磁极509A、509B与旋转轴510的第二内侧磁极510B之间。即，其结构为，外侧磁极508A、508B、509A、509B，与磁环501的外周表面相向，内侧磁极510A、510B位于磁环501的内周表面上，第一外侧磁极部508A与第一内侧磁极部510相向A，同样，第二外侧磁极部509A与第二内侧磁极部510B相向。

514是圆筒状的连接环，在该连接环514的内侧的一端侧上，形成槽514A、514B，在另一端侧形成槽514C、514D，槽514C、514D相对于槽514A、514B错开180/n度、即错开45度的相位。这些槽514A、514B与槽514C、514D沿轴向隔开规定的距离形成，前述第一外侧磁极部508A、508B配合到槽514A、514B上，前述第二外侧磁极部509A、509B配合到槽514C、514D上，用粘结剂固定。如上所述，通过将第一定子508与第二定子509固定到该连接环514上，能够以所需的位置和相位配置第一定子508和第二定子509。

此外，连接环514用非磁性材料构成，可以将第一定子508与第二定子509之间的磁路分割开，不容易产生对磁极的相互影响。

在第五种实施方式中，由于磁环501的内径部被旋转轴510的第一内侧磁极部510A及第二内侧磁极部510B填充，所以与现有技术的步进马达相比，磁铁的机械强度大，并且，由于旋转轴510缩小起着减小磁铁内径部的S极、N极之间的磁阻的背金属(back metal)的作用，所以可以将磁路的磁导系数设定得很高，即使在高温的环境下使用，也不会因退磁而引起磁性恶化。

由于前述第一定子508和第二定子509是以杯状的形状在外侧部分上设置切口的简单的形状，所以制造容易。假如是现有技术的步进马达的结构的话，第一定子或第二定子，各个内侧磁极部必须与外侧磁极部成一整体地构成，在利用同一个部件构成内侧磁极部和外侧磁极部时，制造比较困难。例如，利用金属注塑模具成形，成本高，利用压力加工整体制造时，与制造构成外侧磁极部的部件相比，部件越细小越困难。此外，在分别单独制造内侧磁极部和外侧磁极部之后，利用铆接及焊接或粘结等固定成一个整体时，成本提高。即，在现有技术的步进马达中，最低限度需要共计9个部件，即2个绕组，1个磁环，1个输出轴，第一定子(构成外侧磁极部的部件和构成内侧磁极部的2个部件)，第二定子(构成外侧磁极部的部件和构成内侧磁极部的2个部件)，以及连接环，与此相对，在本实施方式中，用共计7个部件就可以构成，即2个绕组，1个磁环，相当于输出轴的1个旋转轴，第一定子(构成外侧磁极部的部件)，第二定子(构成外侧磁极部的部件)，连接环，成本低廉，制造也容易。

进而，在现有技术中提出的马达的方案，除必须保持磁铁的外径部与外侧磁极部的间隙精度良好地进行组装之外，位于和磁铁的内径部相向的位置处的内侧磁极部相对于磁铁需要隔开规定的间隙地配置，因部件的精度的偏差以及组合精度不好，不能确保该间隙，发生内侧磁极部与磁铁接触等问题的可能性很高，与此相对，在本实施方式中，由于只需控制磁铁的外径部的间隙即可，所以容易组装。此外，与用单独的部件构成第一内侧磁极部及第二内侧磁极部的情况相比，在本实施方式中用单一的部件构成，所以，可以制成相互之间差别小的精度高的步进马达。

进而，在现有技术的步进马达中，内侧磁极部必须不与连接磁铁和输出轴的部分接触地构成，因此，内侧磁极部与磁铁相向的轴向方向的长度(图2的L2)不能足够长，与此相对，在本实施方式中，如图16的L2所示，很容易确保内磁极部与磁铁相向的轴向方向的长度，因此，可以有效地利用外侧磁极部与磁铁，可以提高马达的输出。

图18A至图18是表示图16的A-A剖面图及B-B剖面图，利用这些图说明步进马达的旋转驱动，图18A和图18E是同一时刻的剖面图，图18B和图18F是同一时刻的剖面图，图18C和图18G是同一时刻的剖面图，图18D和图18H是同一时刻的剖面图。

当从图18A和图18E的状态，向第一同组502及第二绕组503上通电、将第一定子508的外侧磁极部508A、508B激磁成N极，将第二定子509的外侧磁极部509A、509B激磁成S极时，作为转子的磁环501向逆时针方向旋转45度，变成图18B的和图18F的状态。接下来，当使向第一绕组502的通电反转，将第一定子508的外侧磁极部508A、508B激磁成S极，将第二定子509的外侧磁极部509A、509B激磁成S极时，作为转子的磁环501进一步向逆时针方向旋转45度，变成图18C和图18G所示的状态。接下来，当使向第二绕组503的通电反转，将第一定子508的外侧磁极部508A、508B激磁成S极、将第二定子509的外侧磁极部509A、509B激磁成N极时，作为转子的磁环501进一步向逆时针方向旋转45度，变成图18D和图18H所示的状态。

以后，按这样依次切换向第一绕组502和第二绕组503上通电的方向，作为转子的磁环501向对应于通电相位的位置依次旋转。

此外，沿轴向方向设置两个将磁铁的外周面501在周向方向分割的磁化层，将与第一定子508相向的一个磁化层和与第二定子509相向的另一个磁化层的相位，相互错开180/n度，也可以使第一定子508和第二定子509的相位相同。

在上述第五种实施方式中，向绕组上通电产生的磁通直接作用到磁铁上，并将步进马达制成高输出的马达的同时，可以使之成为小型化。即，该马达的直径只要有使定子的磁极部与磁铁的直径相向的大小即可，此外，步进马达的长度只要等于磁铁的长度加上第一绕组和第二绕组的长度即可。因此，步进马达的尺寸由磁铁的和绕组的直径和长度决定，如果将磁铁和绕组的直径和长度分别缩小得非常小的话，可以使步进马达超小型化。

这时，当将磁铁和绕组的直径及长度缩小得非常小时，保持作为步进马达的精度变得很困难，但是，通过将磁铁形成中空的圆筒状，利用使形成圆筒状的磁铁的外周面及内周面与第一、第二定子的外侧磁极部和内侧磁极部相互相向的简单结构，就可以解决步进马达的精度的问题。进而如上面的所说明的，利用的成本可以制成高输出的步进马达。此外，也可以只对一侧的定子制成距离磁铁的内径部具有规定量的间隙而构成磁能磁极部，对另一个定子，用由本发明的软磁材料制成的旋转轴构成内侧磁极部，与现有技术的步进马达相比，也可以提高其性能。

(第六种实施方式)

图19是表示根据本发明的第六种实施方式的步进马达的剖面图，对于和上述第五种实施方式相同的机构部件赋予相同的标号，省略其说明。

在该图，515是第一线圈骨架，卷绕有第一绕组502。该第一线圈骨架515由作为非磁性材料的非导电性材料构成，第一绕组502和第一定子508不会意外导通。该第一线圈骨架515固定到第一定子508上，用孔515A可旋转地支承旋转轴510，和上述第五种实施方式中的第一轴承512起着同样的作用。516是第二线圈骨架，卷绕有第二绕组503。该第二线圈骨架516由作为非磁性材料的非导电性材料构成，第二绕组503和第二定子509不会意外导通。该第二线圈骨架516固定到第二定子509上，用孔516A可旋转地支承旋转轴510，和上述第五种实施方式中的第二轴承513起着同样的作用。

在第六种实施方式中，用一个部件，即第一线圈骨架515构成防止第一绕组502与第一定子508意外导通的同时，防止第一定子508和旋转轴510吸附的构件，所以可以构成组装容易并且成本低廉进行稳定的动作的结构。同样，用一个部件，即第二线圈骨架516构成防止第二绕组503与第二定子509意外导通的同时，防止第二定子509和旋转轴510吸附的构件，所以可以构成组装容易并且成本低廉进行稳定的动作的结构。

根据上述第五种实施方式和第六种实施方式，将与第一外侧磁极部508A、508B相向、固定到磁环501的内周面上的输出轴510的部分称作第一内侧磁极部510A，由第一绕组502产生的磁通通过与磁环501的外周面相向的第一外侧磁极部508A、508B和固定到磁环501的内周面上的旋转轴510的第一内侧磁极部510A之间，所以，有效地作用到磁环501上。这时，由于在与磁环501的内周面相向的旋转轴510的第一内侧磁极部510A与磁环501的内周面之间没有必要设置空隙，所以，与JP09-331666A和JP10-229670A中所述技术方案相比，可以缩小外侧磁极部508A、508B与内侧磁极部510A之间的距离，可以缩小磁阻，提高输出。

同样，将与第一外侧磁极部509A、509B相向、固定到磁环501的内周面上的输出轴510的部分称作第二内侧磁极部510B，由第二绕组502产生的磁通通过与磁环501的外周面相向的第二外侧磁极部509A、509B与固定到磁环501的内周面上的旋转轴510的第二内侧磁极部510B之间，所以，能有效地作用到磁环501上。这时，由于在与磁环501的内周面相向的旋转轴510的第二内侧磁极部510B与磁环501的内周面之间没有必要设置空隙，所以，可以缩小第二外侧磁极部509A、509B与第二内侧磁极部510B之间的距离，可以缩小磁阻，提高输出。

此外，由于前述第一内侧磁极部510A与第二内侧磁极部510B用单一的旋转轴510构成，所以容易制造，成本低廉。进而，磁环501，由于将旋转轴510固定到其内径部上，所以强度很高。

即，可以制成结构部件少且容易制造的部件构成的马达。此外，由于可以将内侧磁极部510A、510B的长度制造得比较长，所以，可以有效地利用外侧磁极部508A、508B、509A、509B和磁环501，可以提高步进马达的输出。进而，由于只需控制磁环501的外径部与外侧磁极部508A、508B、509A、509B之间的间隙即可，所以组装容易。此外，磁环501的机械强度增强，旋转轴501起着作为背金属(back metal)的作用，所以，磁铁的磁性恶化少。

进而，第一绕组502和第二绕组503，基本上与磁环501的直径相同，并且在轴向上配置在夹持该磁环501的位置上，所以，可以缩小步进马达的外径尺寸。

进而，旋转轴510的固定于磁环501的内径部上的与第一外侧磁极部508A、508B相向的轴向的范围的部分，即第一内侧磁极部510A，以及和第二外侧磁极部509A、509B相向的轴向的范围的部分，即第二内侧磁极部510B的外径尺寸，都用D1构成，在第一内侧磁极部510A与第二内侧磁极部510B之间，构成外径尺寸为比D1小的D2的槽，所以，该部分的磁阻增大。因此，可以防止通过向第一绕组502通电产生的磁通，经由软磁材料的旋转轴510对第二绕组503和第一外侧磁极部509A、509B、以及第二内侧磁极部510B产生的影响，另一方面，也可以防止通过向第二绕组503通电产生的磁通，经由软磁材料的旋转轴510对第一绕组502和第一外侧磁极部508A、508B、以及第一内侧磁极部510A产生的影响，从而防止造成旋转的不稳定。

Claims

1.一种励动器，其包括：

转子，该转子为圆筒状，由外周面沿周向交替地被磁化成不同磁极的磁铁、和固定于前述磁铁的内径部的软磁体构成；

绕组，其与前述磁铁同心地配置在前述磁铁的轴向上；

定子，该定子的磁极部与前述磁铁的外周面相向，

其中，利用前述绕组对构成前述转子的软磁体和前述定子进行励磁，

其中，前述转子被插入前述绕组的内径部，前述软磁体被固定于前述磁铁的内径部，能够与前述磁铁一同旋转。

2.如权利要求1所述的励动器，其特征在于，前述定子的磁极部是沿前述磁铁的旋转轴方向延伸的形状，且按照与其相向的前述磁铁的面的形状形成。

3.如权利要求1所述的励动器，其特征在于，构成前述转子的软磁体是输出轴。

4.一种励动器，其包括：

磁环，该磁环沿圆周方向被等分，由交替地磁化成不同磁极的圆筒状永磁铁构成；

第一绕组和第二绕组，该第一绕组和第二绕组为与前述磁环同心的圆筒状，并且配置在沿轴向夹着该磁环的位置上；

第一外侧磁极部，该第一外侧磁极部与前述磁环的前述第一绕组侧的外周面以规定的间隔相向，并被前述第一绕组励磁；

第二外侧磁极部，该第二外侧磁极部与前述磁环的前述第二绕组侧的的外周面以规定的间隔相向，并被前述第二绕组励磁；

第一轴，该第一轴由软磁性材料构成，其插入前述第一绕组的内径部并且固定到前述磁环的内径部上，以及

第二轴，该第二轴由软磁性材料构成，其插入前述第二绕组的内径部并且固定到前述磁环的内径部上。

5.如权利要求4所述的励动器，其特征在于，前述第一轴是输出轴。

6.如权利要求4所述的励动器，其特征在于，前述第一轴由固定到前述第一外侧磁极部上的第一轴承可旋转地保持，前述第二轴由固定在前述第二外侧磁极部上的第二轴承可旋转地保持。

7.如权利要求4所述的励动器，其特征在于，第一及第二线圈骨架兼作前述第一轴承及第二轴承。

8.如权利要求4所述的励动器，其特征在于，前述第一轴被由固定到前述第一外侧磁极部上的软磁材料构成的第一轴承可旋转地保持，前述第二轴被由固定到前述第二外侧磁极部上的软磁材料构成的第二轴承可旋转地保持，并且在前述第一轴或前述第一轴承以及前述第二轴或前述第二轴承的任意一个的滑动面上，进行润滑涂敷或润滑镀敷或者在滑动部上涂抹润滑材料。

9.一种励动器，其包括：

磁环，该磁环沿圆周方向等分，由交替地磁化成不同磁极的圆筒状永磁铁构成；

第一外侧磁极部，该第一外侧磁极部与前述磁环的从其一个端面起的外周面相向，并由前述第一绕组进行励磁；

第二外侧磁极部，该第二外侧磁极部与前述磁环的从其另一个端面起的外周面相向，并由前述第二绕组进行励磁；以及

旋转轴，该旋转轴利用软磁材料构成，且固定到前述磁环的内径部，并且形成有内侧磁极部，该内侧磁极部至少与前述第一外侧磁极部或第二外侧磁极部在轴向的范围内相向，并且被前述第一绕组或第二绕组励磁。

10.如权利要求9所述的励动器，其特征在于，该励动器为步进马达。

11.一种励动器，其包括：

第一绕组和第二绕组，该第一绕组和第二绕组为与前述磁环同心的圆筒状，并且沿轴向配置在夹着前述磁环的位置上；

旋转轴，该旋转轴利用软磁材料构成，固定到前述磁环的内径部，并且形成有在轴向的范围内与前述第一外侧磁极部或第二磁极部相向的由前述第一绕组和第二绕组进行励磁的第一和第二内侧磁极部，并且在与前述第一外侧磁极部相向的前述第一内侧磁极部的轴向范围以及与前述第二外侧磁极部相向的前述第二内侧磁极部的轴向范围之间设置有槽。

12.如权利要求11所述的励动器，其特征在于，该励动器为步进马达。