CN1905317B - 步进电机 - Google Patents

Abstract

一种步进电机，其尺寸小、轴向长度短、成本低且输出高。作为驱动装置的该步进电机包括：第一线圈、第二线圈、磁体、以及包括磁心和转轴的转子。第一至第四外磁极部与磁体的外周面相对且与后者之间有预定间隔。第一和第二线圈布置成沿转轴的轴向邻接磁体且布置在转轴的各端部。第一和第二外磁极部被分别插入第一和第二线圈内。沿磁体的圆周方向看，第三和第四外磁极部布置成分别靠近第一和第二外磁极部。

Description

步进电机

技术领域

本发明涉及一种步进电机，特别涉及一种具有增大的输出的小尺寸步进电机。

背景技术

传统上，步进电机被广泛地用作各种装置的驱动源。作为第一个传统例，已提出一种具有以电机的转轴为中心的小直径和高输出的步进电机(例如，参见日本特开平09-331666号公报)。

图13是示出根据第一个传统例的步进电机的构造的分解透视图，图14是示出该步进电机在组装状态的内部构造的纵截面图。

如图13和1优选地，该转子包括磁心和被插入该磁心的转轴，相互独立地形成该磁心和该转轴。

根据该优选形式，可单独选择用于转子的材料和用于转轴的即，电机的输出轴206延伸的方向)看，该两定子之间有预定间隔且彼此相对。联接圈207由非磁性材料制成，且保持具有预定间隔的该第一定子204和第二定子205。输出轴206由第一定子204的轴承204E和第二定子205的轴承205E可转动地支撑。转子201由磁体(永磁体)制成，且固定到输出轴206上。该磁体被沿圆周方向分成四块，并被交替地磁化为不同极性。也就是说，该磁体被磁化为四个磁极。

具有齿状端部的第一定子204包括：第一外磁极部204A和204B，其与转子201的外周面相对且和后者之间有预定间隔；以及第一内磁极部204C和204D，其与转子201的内周面相对且和后者之间有预定间隔。具有齿状端部的第二定子205包括：第二外磁极部205A和205B，其与转子201的外周面相对且和后者之间有预定间隔；以及第二内磁极部205C和205D，其与转子201的内周面相对且和后者之间有预定间隔。

沿电机的轴向看，用于励磁(excite)第一定子204的第一线圈202卷绕在第一内磁极部204C和204D上，且邻近转子201的一侧。同样，沿电机的轴向看，用于励磁第二定子205的第二线圈203卷绕在第二内磁极部205C和205D上，且邻近转子201的另一侧。

在上述构造的步进电机中，为了转动转子201，第一线圈202的通电方向和第二线圈203的通电方向顺次切换。结果，第一外磁极部204A和204B的极性、第一内磁极部204C和204D的极性、第二外磁极部205A和205B的极性和第二内磁极部205C和205D的极性顺次切换，导致转子201转动。

在步进电机中，由线圈的通电产生的磁通量从外磁极部流到与该外磁极部相对的内磁极部，或者从内磁极部流到与该内磁极部相对的外磁极部，由此有效地作用在位于外磁极部和内磁极部之间的磁体上。此外，外磁极部和内磁极部之间的距离可减小到筒状磁体的厚度的数量级(order)，使得可减少由外磁极部和内磁极部形成的磁路的阻抗。因而，少量的电流可以产生大量的磁通量，导致增大的输出。

作为第二个传统例，已提出一种具有减小的外径的步进电机(例如，参见日本特开2002-142431号公报)。

该步进电机包括长轭铁、短轭铁、线架壳(bobbin case)、第一定子、转子、以及壳(case)。

第一定子构造成使线架插入长轭铁、线架壳和短轭铁。长轭铁具有环形部和从该环形部的外周缘突出的锯齿状极齿。短轭铁的极齿比长轭铁的极齿短。长轭铁和短轭铁被构造成：二者的极齿指向同一方向，短轭铁的各极齿位于长轭铁的极齿之间，且二者的端部在位置上相互一致。在长轭铁和短轭铁之间设置筒状部， 一对环片状凸缘(flange)通过该筒状部相连接。筒状部支撑将保持为卷绕状态的线圈夹在中间的环形线架壳。

第二定子与第一定子构造相同。第一和第二定子布置成相互面对，且各自的短轭铁位于其内侧，其极齿相互面对。转子布置在第一和第二定子的中央空间中。壳覆盖第一和第二定子的外周面。

根据日本特开平09-331666和特开2002-142431号公报中公开的步进电机，电机的轴向长度根据两线圈的高度、磁体的长度、以及定子的厚度确定。因此，步进电机的轴向长度长。另一方面，如果步进电机的轴向长度变短，则输出明显减小。

在日本特开2002-142431号公报中公开的步进电机中，来自长轭铁的磁通量流向短轭铁。由于距离越短，磁通量越容易流动，所以大多数磁通量经过不面对磁体外周面的短轭铁和长轭铁的根部附近，导致不令人满意的磁效率和低输出。

本申请的受让人已提出解决上述问题的步进电机(例如，参见日本特开2003-023763号公报)。

该步进电机包括转子、第一外磁极部、第一内磁极部、第二外磁极部、以及第二内磁极部。

布置转子用于转动，该转子具有被沿圆周方向分割且交替磁化为不同极的筒状磁体。由第一线圈励磁的第一外磁极部在预定第一角度范围内面对该磁体的外周面。由第一线圈励磁的第一内磁极部面对该磁极的内周面。由第二线圈励磁的第二外磁极部在预定第二角度范围内面对该磁体的外周面。由第二线圈励磁的第二内磁极部面对该磁极的内周面。第一外磁极部和第二外磁极部布置在以磁体为中心的同一圆周上。

在日本特开2003-023763号公报中公开的步进电机可缩短轴向长度。然而，沿步进电机的径向看，该步进电机构造成使所 有的外磁极部都布置在线圈内侧。出于该原因，当尝试减小步进电机的外径时，外磁极部与磁体的外周面相对的范围是有限制的(即，在磁体的外周存在不与外磁极部相对的宽的区域)，导致减小的输出。

在日本特开平09-331666和特开2003-023763号公报中公开的步进电机均需要在磁体的内周面和与该内周面相对的内磁极部之间具有预定的间隙，而制造工艺中的间隙控制导致成本增大。此外，定子需要设有筒状内磁极部和外磁极部。另一方面，在部件制造工艺中，难以整体地制造内磁极部和外磁极部。如果分别制造这些磁极部，然后整体组装，则部件数增加，成本增大。

另一方面，已提出采用磁效率高且轴向长度短的步进电机的照相机遮光片(camera blade)驱动机构(例如，参见日本特开平10-62836号公报)。

照相机遮光片驱动机构包括底板、遮光片(light-shieldingblade)、转子、驱动构件、两个轭铁构件、线圈、以及磁性材料构件。

底板是具有曝光孔的构件。遮光片包括至少一个开启和关闭该曝光孔的片。转子具有被多极磁化且相对于曝光孔横向布置的永磁体，该永磁体的转轴布置成与光轴平行。驱动构件随转轴的转动而运转，使遮光片开启和关闭。两个轭铁构件布置成将转动体夹在中间，每个轭铁的一端在预定的角度范围上与转子的周面相对。线圈卷绕该两个轭铁构件中的至少一个。磁性材料构件将两个轭铁构件各自的另一端相互磁耦合，并具有至少一个伸出部(overhang portion)。

在步进电机停止转动的状态中，磁性构件的伸出部延伸到转子的磁极附近，该转子的磁极不同于每个轭铁构件的一端所对着的磁极。具体地，当步进电机停止转动时，积极地使用不与每个轭铁构件的一端相对的转子的磁极，以提高磁效率。

虽然在日本特开平10-62836号公报中公开的步进电机的轴向长度短，但是该步进电机构造成包括将两个轭铁构件连接在一起的连接轭铁，因此，部件数增加，成本高。另外，由于轭铁的连接产生磁损失，实际上磁效率低。

此外，来自两个轭铁构件之一的一端的磁通量流向磁构件的伸出部和另一轭铁的一端，因此，磁路长且磁阻高。因此，磁效率低。

此外，由于在运行步进电机时两个线圈中仅一个通电，所以与交流电流同时通过两个线圈的普通两相步进电机相比，输出低得多。

发明内容

本发明的一个目的是提供尺寸小、轴向长度短、成本低和输出高的步进电机。

为达到上述目的，根据本发明，提供一种步进电机，其包括：筒状磁体，其沿圆周方向被多极磁化，该磁体具有内周面和外周面；转子，其包括由软磁性材料制成的磁心和被插入到该磁心的转轴，该转子被固定到该磁体的内周面；第一轴承，其由软磁性材料制成，用于支撑该转轴的一端；第二轴承，其由软磁性材料制成，用于支撑该转轴的另一端；第一定子，其具有第一和第二外磁极部，该第一和第二外磁极部布置在相对于该磁体的转动中心相互错开预定角度相位的各位置，该第一和第二外磁极部与该磁体的该外周面隔着预定间隔相对，该第一定子通过该第一轴承可转动地支撑该转子的该转轴的一端；第二定子，其具有第三和第四外磁极部，该第三和第四外磁极部分别布置在对应于该第一和第二外磁极部的位置，该第三和第四外磁极部与该磁体的该外周面隔着预定间隔相对，该第二定子通过该第二轴承可转动地支撑该转子的该转轴的另一端；第一环形线圈，其对该第一和第三外磁极部励磁；以及第二环形线圈，其对该第二和第四外磁极部励磁；其中：该第一和第二定子通过该转子的该转轴和该磁心、以及该第一和第二轴承彼此磁耦合，第一环形线圈和第二环形线圈布置成沿转子的轴向邻接磁体，第一外磁极部被插入第一环形线圈内，第二外磁极部被插入第二环形线圈内，第三外磁极部布置成在磁体的圆周方向上靠近第一外磁极部，第四外磁极部布置成在磁体的圆周方向上靠近第二外磁极部，来自该第一外磁极部的磁通量流过第一磁路和第二磁路，该第一磁路形成为来自该第一外磁极部的磁通量经过该磁体和第一内磁极部，该第一内磁极部由该磁心的与该第一外磁极部相对的部分、该第一轴承和该转轴构成，该第二磁路形成为来自该第一外磁极部的磁通量通过空气流到该第三外磁极部，然后经过该第二轴承、该转轴、该磁心和该第一轴承，以及来自第二外磁极部的磁通量流过另一第一磁路和另一第二磁路，该另一第一磁路形成为来自第二外磁极部的磁通量经过磁体和第二内磁极部，第二内磁极部由磁心的与第二外磁极部相对的部分、第一轴承和转轴构成，该另一第二磁路形成为来自第二外磁极部的磁通量通过空气流到第四外磁极部，然后经过第二轴承、转轴、磁心和第一轴承。

根据本发明，由于第一和第二外磁极部以及第三和第四外磁极部布置在磁体外部，从转子的轴向看，第一和第二线圈布置成邻近磁体，驱动装置可具有短的轴向长度。由第一线圈的通电产生的磁通量在第一外磁极部和转子之间通过，由第二线圈的通电产生的磁通量在第二外磁极部和转子之间通过，以使这些磁通量都能有效地作用在磁体上，增加驱动装置的输出。结果，能实现轴向长度短和具有高输出的小尺寸和低成本的驱动装置。

优选地，该第一和第二外磁极部分别沿该转子的转动轴线向该第三和第四外磁极部延伸，以及该第三和第四外磁极部分别沿该转子的转动轴线向该第一和第二外磁极部延伸。

根据该优选形式，可减少步进电机的外径。

更优选地，该转子包括转轴，与该第一和第二外磁极部一体形成的第一定子布置在该转子的该转轴的一端，以及与该第三和第四外磁极部一体形成的第二定子布置在该转子的该转轴的另一端。

更优选地，该第一和第二定子分别包括第一和第二平板部， 该第一和第二平板部与该转子的该转轴垂直地延伸，该第一和第二外磁极部从该第一平板部分别向该第三和第四外磁极部延伸，以及该第三和第四外磁极部从该第二平板部分别向该第一和第二外磁极部延伸。

根据该两个优选形式，可减少第一和第二外磁极部的相对位置的误差以及第三和第四外磁极部的相对位置的误差。结果，可减少步进电机性能的变化。

优选地，该转子包括磁心和被插入该磁心的转轴；该磁心与该第一外磁极部相对的部分形成第一内磁极部，该第一内磁极部 当对该第一线圈通电时在该磁心的该部分与该第一外磁极部之间产生横穿该磁体的磁通量，以及该磁心与该第二外磁极部相对的部分形成第二内磁极部，该第二内磁极部当对该第二线圈通电时在该磁心的该部分与该第二外磁极部之间产生横穿该磁体的磁通量。

根据该优选形式，当第一线圈通电时在第一外磁极部和第一内磁极部之间产生的磁通量以及当第二线圈通电时在第二外磁极部和第二内磁极部之间产生的磁通量能有效地作用于磁体。结果，能增加步进电机的输出。

优选地，该转子包括磁心和被插入该磁心的转轴，相互独立地形成该磁心和该转轴。

根据该优选形式，可单独选择用于转子的材料和用于转轴的材料，由此提高步进电机的性能。

作为替代地，该转子包括磁心和被插入该磁心的转轴，相互一体地形成该磁心和该转轴。

根据该优选形式，可减少部件数量和成本。

优选地，该步进电机包括线架，该第一线圈和该第二线圈二者绕该线架卷绕，该线架包括用于覆盖该磁体的盖部。

根据该优选形式，步进电机不需要用于覆盖磁体的专用盖，所以可减少部件数量和成本。

从以下结合附图的详细说明中，本发明的上面以及其它目的、特征和优点将变得更加明显。

附图说明

图1是示出根据本发明第一实施例作为驱动装置的步进电机的分解透视图。

图2是示出图1中的步进电机在组装状态的透视图。

图3是示出图1中的步进电机在去掉其盖时的透视图。

图4是示出图1中的步进电机的内部构造的纵截面图。

图5是示出处于第一通电状态的步进电机的内部构造的俯视图。

图6是示出处于第二通电状态的步进电机的俯视图。

图7是示出处于第三通电状态的步进电机的俯视图。

图8是示出处于第四通电状态的步进电机的俯视图。

图9是示出根据本发明第二实施例作为驱动装置的步进电机的分解透视图。

图10是示出图9中的步进电机在组装状态的透视图。

图11是示出图9中的步进电机在去掉其线架时的透视图。

图12是示出图9中的步进电机的内部构造的纵截面图。

图13是示出根据第一个传统例的步进电机的分解透视图。

图14是示出图13中的步进电机在组装状态的内部构造的纵截面图。

具体实施方式

下面，将参考示出本发明优选实施例的图详细说明本发明。

首先，将说明根据本发明第一实施例的驱动装置。

图1是示出根据第一实施例作为驱动装置的步进电机的分解透视图。图2是示出图1中的步进电机在组装状态的透视图。图3是示出图1中的步进电机在去掉其盖(cover)时的透视图。图4是示出该步进电机的内部构造的纵截面图。

如图1至4所示，步进电机包括第一定子1、第一轴承2、第一线圈3、第二线圈4、第一线架5、第二线架7、磁体9、磁心10、转轴11、第二定子12、盖13、以及第二轴承14。

第一定子1由软磁性材料制成，其包括第一外磁极部1a、第二 外磁极部1b、以及与两磁极部1a和1b一体地形成的平板部1c。平板部1c形成为在V的腿之间具有张角θ的倒V形(参见图5)。第一轴承2将被压入的孔1d形成在平板部1c的中心。

第一外磁极部1a和第二外磁极部1b仅被弯曲成齿状，以使在平板部1c的两端制成狭缝后相对于平板部1c形成直角。在处于组装状态的步进电机中，磁极部1a和1b与稍后说明的转子的转轴(电机转轴)11平行地布置。此外，第一外磁极部1a和第二外磁极部1b布置在相对于磁体9的转动中心彼此有预定角度相移的各位置上，并且布置成与磁体9的外周面相对且和后者之间有预定间隔。

第一轴承2由软磁性材料制成，其可转动地支撑转子的转轴11。第一轴承2包括筒状部以及直径比该筒状部小的固定部2b。在筒状部和第一轴承2的固定部2b的中心形成有轴孔2a，转子的转轴11被插入该轴孔2a。固定部2b被插入第一定子1的孔1d。

卷绕有第一线圈3的第一线架5在将第一定子1的第一外磁极部1a夹在中间的同时固定在平板部1c上。第一线架5设置有两个引线插头6，第一线圈3的两端中的每一个分别连接到引线插头6上。第一线架5开有槽口，以露出第一定子1的第一外磁极部1a(参见图3)。

卷绕有第二线圈4的第二线架7在将第一定子1的第二外磁极部1b夹在中间的同时固定在平板部1c上。第二线架7设置有两个引线插头8，第二线圈4的两端中的每一个分别连接到引线插头8上。第二线架7开有槽口，以露出第一定子1的第二外磁极部1b(参见图3)。

卷绕第一线架5的第一线圈3的两端连接到引线插头6，以允许通过其导电。第二线圈4卷绕第二线架7，该第二线圈4的两端连接到引线插头8，以允许通过其导电。

磁体9形成为中空筒状，其包括内径部9a。该磁体在圆周方向 上被多极磁化，使得永磁极的数量等于N(在本实施例中，N＝8)。也就是说，如图5至8所示，磁体9沿圆周方向被交替地永久磁化成S极和N极。磁体9的内周面与外周面相比可能具有弱的磁化分布，可能根本未被磁化，或者可能被磁化成与外周面极性相反的极性(即，当外周面的一部分被磁化成S极时，内周面的相对应的部分被磁化成N极)。例如用粘接(bonding)将磁体9的内径部9a固定到稍后说明的磁心10的第一筒状部10a的外周上，以使磁体9的轴向端面能与第一筒状部10a的轴向端面平齐。

磁心10由软磁性材料制成，其包括第一筒状部10a和第二筒状部10b。在筒状部10a和10b中，沿磁心10的轴线形成有延伸穿过该筒状部10a和10b的孔10c。磁心10的筒状部10a通过例如粘接固定到磁体9的内径部9a。转轴11由软磁性材料制成，其被插入并固定在磁心10的孔10c中。磁心10和转轴11构成转子。转子沿电机轴向的位置由具有预定间隔的第一轴承2和第二轴承14限制(参见图4)。

虽然在本实施例中，磁心10和转轴11分别制造然后相互一体地固定，但是磁心10和转轴11可以如在第二实施例中一样构造成一体的构件。如果磁心10和转轴11构造成分离的构件，则转轴11可以由具有高强度和高耐磨性的材料例如SUS(stainless steel)制成，磁心10可以由具有高磁效率的软磁性材料例如SUY(electromagnetic soft iron)制成。如果磁心10和转轴11构造成一体的构件，则由于部件数的下降可以降低成本，而且，可提高磁心10和转轴11的同轴精确度。

第二定子12包括第一外齿部12a、第二外齿部12b、第三外齿部12c、第四外齿部12d、以及平板部12e。该第一至第四外齿部12a至12d与平板部12e一体地形成。第一至第四外齿部12a至12d仅被弯曲成齿状，以在未示出的板状构件的平板部12e的周缘处相 对于该平板部12e以基本呈直角延伸，该板状构件具有与展开的第二定子12相等的形状。第一至第四外齿部12a至12d与稍后说明的转子的转轴11平行地布置。在组装状态下，第一至第四外齿部12a至12d面对第一定子1的外磁极部1a和1b。第二轴承14所压入的孔12f形成在平板部12e的中心。

第一外齿部12a和第二外齿部12b形成第三外磁极部，第三外齿部12c和第四外齿部12d形成第四外磁极部。第三外磁极部和第四外磁极部在圆周方向上分别靠近第一定子1的第一外磁极部1a和第二外磁极部1b，并且与磁体9的外周面有预定间隔。

如图2所示，盖13覆盖步进电机的组件。在盖13中形成有孔13a、槽口13b、以及槽口13c。在第二定子12被固定到该第二定子12的内侧的状态下，盖13固定到第一定子1的平板部1c。第二轴承14被压入孔13a。第一线架5的上部和两个引线插头6从槽口13b露出。第二线架7的上部和两个引线插头8从槽口13c露出。

第二轴承14由软磁性材料制成，其可转动地支撑转子的转轴11。第二轴承14包括筒状部以及直径比该筒状部小的固定部14b。在筒状部和第二轴承14的固定部14b的中心形成轴孔14a，转子的转轴11插入该轴孔14a。通过在固定部14b被插入盖13的孔13a中的状态下将第二轴承14例如压入第二定子12的孔12f内来固定该第二轴承14。也就是说，第二轴承14的安装位置由盖13确定，第二定子12的安装位置由盖13和第二轴承14确定。

在上述构造的步进电机中，第一定子1构造成使得第一外磁极部1a和第二外磁极部1b与平板部1c成为一体。因此，能减小第一外磁极部1a和第二外磁极部1b的相对位置的误差。同样，第二定子12构造成使得构成第三外磁极部的第一外齿部12a和第二外齿部12b以及构成第四外磁极部的第三外齿部12c和第四外齿部12d与平板部12e成为一体。因而，能减小第三外磁极部和第四外磁极 部的相对位置的误差，并可最小化由组装误差导致的步进电机性能的变化。

第一定子1和第二定子12相互面对，包括磁心10和转轴11的转子以及磁体9介于该第一定子1和第二定子12之间(参见图3和4)。第二定子12通过第二轴承14、转轴11、磁心10、以及第一轴承2与第一定子1磁耦合。

因而，当第一线圈3通电时，第一定子1的第一外磁极部1a和构成第二定子12的第三外磁极部的第一外齿部12a和第二外齿部12b被励磁。同样，当第二线圈4通电时，第一定子1的第二外磁极部1b和构成第二定子12的第四外磁极部的第三外齿部12c和第四外齿部12d被励磁。

在该情况下，第一外磁极部1a与第一和第二外齿部12a、12b被励磁成相反的极性，第二外磁极部1b与第三和第四外齿部12c、12d被励磁成相反的极性。也就是说，第一外磁极部1a与第三外磁极部被励磁成相反的极性，第二外磁极部1b与第四外磁极部被励磁成相反的极性。

第一线圈3和第二线圈4布置成邻接第一定子1的平板部1c，第二筒状部10b、转轴11和第二轴承2邻接地布置在第一线圈3和第二线圈4之间。该布置能减少步进电机的轴向长度。

通过将未示出的齿轮、杆(lever)、螺钉(screw)或者类似物固定到轴向突出于第一轴承2的转轴11的端部，可从该部件得到步进电机的转动输出。

第一定子1的第一外磁极部1a和第二外磁极部1b与磁体9的外周面相对且和后者之间有预定间隔。与第一外磁极部1a相对的磁心10的部分、转轴11以及第一轴承2构成第一内磁极部。类似地，与第二外磁极部1b相对的磁心10的部分、转轴11以及第一轴承2构成第二内磁极部。

因而，当第一线圈3通电时，第一外磁极部1a和第一内磁极部被励磁成相反的极性，在这些磁极部之间产生横穿磁体9的磁通量以有效地作用于磁体9。当第二线圈4通电时，第二外磁极部1b和第二内磁极部被励磁成相反的极性，在这些磁极部之间产生横穿磁体9的磁通量以有效地作用于磁体9。

来自第一定子1的第一外磁极部1a的磁通量经过磁体9和第一内磁极部的磁路，以及来自第一定子1的第二外磁极部1b的磁通量经过磁体9和第二内磁极部的磁路，称为第一磁路。

如前所述，构成第三外磁极部的第二定子12的第一外齿部12a和第二外齿部12b以及构成第四外磁极部的第二定子12的第三外齿部12c和第四外齿部12d与磁体9的外周面相对且和后者之间有预定间隔。此外，第一定子1的第一外磁极部1a以及构成第三外磁极部的第一和第二外齿部12a、12b在圆周方向上相互靠近。第一定子1的第二外磁极部1b以及构成第四外磁极部的第二定子12的第三和第四外齿部12c、12d在圆周方向上相互靠近(参见图5)。

因而，当第一线圈3通电时，第一外磁极部1a和第三外磁极部被励磁成相反的极性，来自第一外磁极部1a的磁通量流向第三外磁极部。当第二线圈4通电时，第二外磁极部1b和第四外磁极部被励磁成相反的极性，来自第二外磁极部1b的磁通量流向第四外磁极部。

来自第一定子1的第一外磁极部1a的磁通量通过空气流到第三外磁极部、然后经过第二轴承14、转轴11、磁心10和第一轴承2的磁路，以及来自第一定子1的第二外磁极部1b的磁通量通过空气流到第四外磁极部、然后经过第二轴承14、转轴11、磁心10和第一轴承2的磁路，称为第二磁路。

如上所述，除了包括第一外磁极部1a和第二外磁极部1b的第一定子1之外，根据本实施例的步进电机还设置有包括第三外磁极部和第四外磁极部的第二定子12，由此形成第一和第二磁路。因此，少量的电流可以产生大量的磁通量，使得可以增大步进电机的输出，降低功耗，以及使线圈小型化。

在上述第一个传统例中，由于第一线圈和第二线圈分别励磁第一定子和第二定子，第一定子和第二定子的相对位置的误差直接影响步进电机的步进角精确度。

另一方面，根据本实施例，第一线圈3励磁第一定子1的第一外磁极部1a和第二定子12的第三外磁极部(第一外齿部12a和第二外齿部12b)。同样，第二线圈4励磁第一定子1的第二外磁极部1b和第二定子12的第四外磁极部(第三外齿部12c和第四外齿部12d)。因此，第一定子1和第二定子12的相对位置的误差影响步进电机的步进角精确度的可能性较小。也就是说，可实现具有高输出和高转动精确度的步进电机。

在本实施例中，由于没有必要在构成磁体9内的内磁极部的磁心10和磁体9的内周面之间设置间隔，所以可减少第一定子1的第一外磁极部1a和磁心10之间的距离以及第一定子1的第二外磁极部1b和磁心10之间的距离。因而，可减少由第一线圈3、第一外磁极部1a和第一内磁极部形成的磁路的阻抗，以及能减少由第二线圈4、第二外磁极部1b和第二内磁极部形成的磁路的阻抗。这增大了步进电机的输出。

在上述第一个传统例中，第一和第二定子必须被构造成内磁极部与外磁极部一体地形成。另一方面，在制造中，难以用相同的部件制造内磁极部和外磁极部。例如，这些磁极部可以通过金属注射成型法(metal injection molding)来成型，但这需要很多成本。此外，与制造仅构成外磁极部的部件的情况相比，部件尺寸越小，通过加压法(pressing)制造作为一体构件的磁极部越困难。此外，如果内磁极部和外磁极部分别制造然后通过堵缝、 焊接、粘接(bonding)等相互一体地固定，则制造成本高。

另一方面，在本实施例中，磁心10、转轴11和第一轴承2构成第一内磁极部和第二内磁极部，转子额外地用作内磁极部，由此降低了制造成本。

此外，在本实施例中，可通过简单地将第一外磁极部1a和第二外磁极部1b弯曲到电机的轴向来构造第一定子1，可通过简单地将第一至第四外齿部12a到12d弯曲到电机的轴向来构造第二定子12。因而，可易于制造，且降低制造成本。

此外，在本实施例中，如图4所示，磁体9固定到磁心10的外周面上，磁体9具有比上述第一个传统例中的步进电机的机械强度更高的机械强度。此外，磁心10起所谓的衬里金属(back metal)的作用，该衬里金属能减少磁心10与在磁体9的内周上产生的S极和N极之间的磁阻，从而可实现高磁导系数。因此，即使当步进电机在高温条件下使用时，磁体9也不太可能遭受由退磁导致的磁性劣化。

根据第一个传统例，步进电机必须在保持磁体的外周面和外磁极部之间间隔的精度的同时被组装。另外，在圆周方向上定位成面对磁体的内周面的那些内磁极部必须与磁体相对且和该磁体之间有预定间隔。因此，由于部件精度的差异或组装精确度的不足，可能不能确保间隙，从而增加导致内磁极部不经意地接触磁体的缺陷的风险。

另一方面，根据本实施例，必须仅相对于磁体9的外周面控制间隙，因此，可容易地组装步进电机。

根据第一个传统例，内磁极部必须被构造成内磁极部不接触磁体和输出轴彼此相连的部分，使得不可能确保内磁极部与磁体相对着的足够的轴向长度。

另一方面，根据本实施例，由于转子额外地用作内磁极部， 所以可确保内磁极部与磁体9彼此相对着的足够的轴向长度。因而，能有效地使用第一定子1的第一外磁极部1a和第二外磁极部1b以及磁体9，且能增大步进电机的输出。

例如，如果各外磁极部包括沿磁体的径向延伸的定子板，则磁体必须更平(planer)，线圈必须沿径向卷绕。在该情况下，即使步进电机的轴向长度短，该步进电机也具有大的最外直径。

另一方面，根据本实施例，第一定子1的第一外磁极部1a和第二外磁极部1b具有沿电机的轴向延伸的齿状。因而，步进电机的最外直径(参见图5的L1，稍后将提到)由磁体9的直径、第一外磁极部1a和第二外磁极部1b的厚度、以及第一线圈3和第二线圈4的卷绕宽度确定。结果，能最小化步进电机的最外直径。

根据本实施例，第一和第二外磁极部为齿状，第一线圈3、第一线架5、第二线圈4、第二线架7、磁体9和包括磁心10和转轴11的转子可全部从一个方向(从图1中的顶部向下)安装。结果，可提高组装的可操作性。

接着，参考图5至8，将给出根据本实施例的步进电机的操作的详细说明。

图5是示出处于第一通电状态的步进电机的内部构造的俯视图，图6是示出处于第二通电状态的步进电机的俯视图，图7是示出处于第三通电状态的步进电机的俯视图，以及图8是示出处于第四通电状态的步进电机的俯视图。

如图5所示，磁体9的外周侧被多极磁化(在本实施例中，磁极数是8)并且如上所述沿圆周方向以等角度间隔交替地磁化成S极和N极。磁体9的内周侧被磁化成与外周侧的磁极相反的磁极。磁体9在磁体的外周侧上具有S极的部分在内周侧上具有N极，磁体9在外周侧上具有N极的部分在内周侧上具有S极。

第一定子1的第一外磁极部1a和第二外磁极部1b设置在相对 于磁体9的转动中心彼此相位差为θ°的各位置。这里，θ°由“180°-180°/N(N是磁极数)”表示。由于本实施例中N＝8，所以θ°是157.5°。当满足关系θ°＝180°-180°/N时，可减少图5中的长度L2。

第一定子1的第一和第二外磁极部1a、1b以及第二定子12的第三和第四外磁极部在垂直于磁体9的转动轴线的同一平面上在不同的角度范围上面对磁体9。因而，从电机的轴向看，磁体9可减小长度。这可减小整个步进电机的轴向长度。

现在，将注意集中到作为上述布置的显著特性的磁体9的外周面的一部分，给出步进电机的操作的说明。来自被第一线圈3励磁的第一外磁极部1a和第三外磁极部的磁通量以及来自被第二线圈4励磁的第二外磁极部1b和第四外磁极部的磁通量交替作用于磁体9的该部分。因此，外磁极部导致其磁通量作用于磁体9的相同部分，可实现稳定的性能而不受磁体9的磁化强度的变化的影响。

首先，如图5所示，当第一线圈3在正常方向(normaldirection)被通电时，第一外磁极部1a被励磁成N极，第一外齿部12a和第二外齿部12b被励磁成S极，第一内磁极部(磁心10与第一外磁极部1a相对的部分)被励磁成S极。同样，如图5所示，当第二线圈4在正常方向被通电时，第二外磁极部1b被励磁成N极，第三外齿部12c和第四外齿部12d被励磁成S极，第二内磁极部(磁心10与第二外磁极部1b相对的部分)被励磁成S极(第一通电状态)。

接着，仅第二线圈4的通电方向从图5所示的状态反向，由此将第二外磁极部1b励磁成S极，将第三外齿部12c和第四外齿部12d励磁成N极，以及将第二内磁极部励磁成N极。结果，如图6所示，磁体9逆时针转动角度22.5°(第二通电状态)。

接着，仅第一线圈3的通电方向从图6所示的状态反向，由此 将第一外磁极部1a励磁成S极，将第一外齿部12a和第二外齿部12b励磁成N极，以及将第一内磁极部励磁成N极。结果，如图7所示，磁体9进一步逆时针转动角度22.5°(第三通电状态)。

接着，仅第二线圈4的通电方向从图7所示的状态反向，由此将第二外磁极部1b励磁成N极，将第三外齿部12c和第四外齿部12d励磁成S极，以及将第一内磁极部励磁成S极。结果，如图8所示，磁体9进一步逆时针转动角度22.5°(第四通电状态)。

此后，第一线圈3和第二线圈4的通电方向以类似方式顺次切换。结果，对第一外磁极部1a、第三外磁极部(第一外齿部12a和第二外齿部12b)、第二外磁极部1b和第四外磁极部(第三外齿部12c和第四外齿部12d)的励磁以各自不同的时刻切换，以使磁体9转动到对应于通电相位的位置。

如上所述，在本实施例中，为了使步进电机处于第一通电状态，第一线圈3和第二线圈4都在正常方向通电。为了使步进电机处于第二通电状态，第一线圈3在正常方向通电，第二线圈4在相反方向通电。为了使步进电机处于第三通电状态，第一线圈3和第二线圈4都在相反方向通电。为了使步进电机处于第四通电状态，第一线圈3在相反方向通电，第二线圈4在正常方向通电。也就是说，通过按如下顺序切换通电状态来转动磁体9：第一通电状态、第二通电状态、第三通电状态、以及第四通电状态。

可如下所述地切换通电状态。为了使步进电机处于第五通电状态，第一线圈3和第二线圈4都在正常方向通电。为了使步进电机处于第六通电状态，第一线圈3在正常方向通电，第二线圈4不通电。为了使步进电机处于第七通电状态，第一线圈3在正常方向通电，第二线圈4在相反方向通电。为了使步进电机处于第八通电状态，第一线圈3不通电，第二线圈4在相反方向通电。也就是说，可按如下顺序切换通电状态：第五通电状态、第六通电状态、第 七通电状态、以及第八通电状态。因此，磁体9转动到对应于通电相位的位置。

接着，将给出磁体9与第一外磁极部1a、第二外磁极部1b、构成第三外磁极部的第一外齿部12a和第二外齿部12b、以及构成第四外磁极部的第三外齿部12c和第四外齿部12d之间的相位关系的说明。

如上所述，当按照第一通电状态、第二通电状态、第三通电状态和第四通电状态的顺序切换通电状态时，磁极部的极性顺次切换，以交替地励磁第一外磁极部1a、第三外磁极部、第二外磁极部1b、以及第四外磁极部。

参考图5，当第一线圈3在正常方向通电时，第一外磁极部1a被励磁成N极，构成第三外磁极部的第一外齿部12a和第二外齿部12b被励磁成S极。结果，在磁体9中产生图5中所见的逆时针转矩，从而第一外磁极部1a的中心和磁体9的被磁化部分的中心(S极的中心)能在圆周方向上彼此一致，第一外齿部12a的中心和磁体9的被磁化部分的中心(N极的中心)能在圆周方向上彼此一致，第二外齿部12b的中心和磁体9的被磁化部分的中心(N极的中心)能在圆周方向上彼此一致。

当在第一线圈3在正常方向通电的同时第二线圈4在正常方向上通电时，第二外磁极部1b被励磁成N极，构成第四外磁极部的第三外齿部12c和第四外齿部12d被励磁成S极。结果，在磁体9中产生图5中所见的顺时针转矩，从而第二外磁极部1b的中心和磁体9的被磁化部分的中心(S极的中心)能在圆周方向上彼此一致，第三外齿部12c的中心和磁体9的被磁化部分的中心(N极的中心)能在圆周方向上彼此一致，第四外齿部12d的中心和磁体9的被磁化部分的中心(N极的中心)能在圆周方向上彼此一致。

在第一线圈3和第二线圈4被通电的同时，磁体9在其转矩很平 衡的情况下保持静止。图5示出了该状态。

当第一线圈3和第二线圈4以相同水平被通电时，第一外磁极部1a的中心和磁体9的被磁化部分的中心(S极的中心)之间的相位差大约是11.25°。同样，第一外齿部12a的中心和磁体9的被磁化部分的中心(N极的中心)之间的相位差大约是11.25°。类似地，第二外齿部12b的中心和磁体9的被磁化部分的中心(N极的中心)之间的相位差、第二外磁极部1b的中心和磁体9的被磁化部分的中心(S极的中心)之间的相位差、第三外齿部12c的中心和磁体9的被磁化部分的中心(N极的中心)之间的相位差、以及第四外齿部12d的中心和磁体9的被磁化部分的中心(N极的中心)之间的相位差都大约是11.25°。

当第二线圈4的通电方向从图5所示的状态反向时，第二外磁极部1b被励磁成S极，构成第四外磁极部的第三外齿部12c和第四外齿部12d被励磁成N极。结果，在磁体9中产生图5中所见的逆时针转矩。具体地，产生的该转矩使得第二外磁极部1b的中心和磁体9的被磁化部分的中心(N极的中心)能彼此一致，第三外齿部12c的中心和磁体9的被磁化部分的中心(S极的中心)能彼此一致，以及第四外齿部12d的中心和磁体9的被磁化部分的中心(S极的中心)能彼此一致。

此时，第一线圈3在正常方向上保持通电，从而在磁体9中产生图5中所见的逆时针转矩，如下所述。具体地，产生的该转矩使得第一外磁极部1a的中心和磁体9的被磁化部分的中心(S极的中心)能彼此一致，第一外齿部12a的中心和磁体9的被磁化部分的中心(N极的中心)能彼此一致，以及第二外齿部12b的中心和磁体9的被磁化部分的中心(N极的中心)能彼此一致。磁体9从图5所示的状态开始逆时针转动。

当磁体9从图5所示的状态逆时针转动大约11.25°角度时，第 一外磁极部1a的中心和磁体9的被磁化部分的中心(S极的中心)被置成彼此一致，第一外齿部12a的中心和磁体9的被磁化部分的中心(N极的中心)被置成彼此一致，以及第二外齿部12b的中心和磁体9的被磁化部分的中心(N极的中心)被置成彼此一致。

此时，第二外磁极部1b的中心与磁体9的被磁化部分的边界(S极和N极的之间的边界)一致。同样，第四外齿部12d的中心与磁体9的被磁化部分的边界(S极和N极的之间的边界)一致。

在磁体9中，产生用于进一步逆时针转动磁体9的转矩。当磁体9从该状态(从图5所示的状态逆时针大约22.5°)进一步逆时针转动11.25°角度时，磁体9停止在该位置，由第一线圈3和第二线圈4的通电而产生的转矩平衡良好。图6示出了该状态。

当第一线圈3的通电方向从图6所示的状态反向时，第一外磁极部1a被励磁成S极，构成第三外磁极部的第一外齿部12a和第二外齿部12b被励磁成N极。结果，在磁体9中产生图6所见的逆时针转矩。具体地，产生的该转矩使得第一外磁极部1a的中心和磁体9的被磁化部分的中心(N极的中心)被置成彼此一致，第一外齿部12a的中心和磁体9的被磁化部分的中心(S极的中心)被置成彼此一致，以及第二外齿部12b的中心和磁体9的被磁化部分的中心(S极的中心)被置成彼此一致。

此时，第二线圈4在相反方向上保持通电，从而在磁体9中产生图6中所见的逆时针转矩，如下所述。具体地，产生的该转矩使得第二外磁极部1b的中心和磁体9的被磁化部分的中心(N极的中心)能彼此一致，第三外齿部12c的中心和磁体9的被磁化部分的中心(S极的中心)能彼此一致，以及第四外齿部12d的中心和磁体9的被磁化部分的中心(S极的中心)能彼此一致。磁体9从图6所示的状态开始逆时针转动。

当磁体9从图6所示的状态逆时针转动大约11.25°角时，第二 外磁极部1b的中心和磁体9的被磁化部分的中心(N极的中心)彼此对应，第三外齿部12c的中心和磁体9的被磁化部分的中心(S极的中心)彼此对应，第四外齿部12d的中心和磁体9的被磁化部分的中心(S极的中心)彼此对应。

此时，第一外磁极部1a的中心与磁体9的被磁化部分的边界(S极和N极的之间的边界)对应。同样，第二外磁极部12b的中心与磁体9的被磁化部分的边界(S极和N极的之间的边界)对应。

在磁体9中，产生用于进一步逆时针转动磁体9的转矩。当磁体9从该状态(从图5所示状态逆时针大约22.5°)进一步逆时针转动约11.25°角时，磁体9停止在该位置，由第一线圈3和第二线圈4的通电产生的转矩平衡良好。图6示出了该状态。

当第二线圈4的通电方向从图7所示的状态反向时，第二外磁极部1b被励磁成N极，构成第四外磁极部的第三外齿部12c和第四外齿部12d被励磁成S极。结果，在磁体9中产生图7中所见的逆时针转矩。具体地，产生的该转矩使得第二外磁极部1b的中心和磁体9的被磁化部分的中心(S极的中心)能彼此对应，第三外齿部12c的中心和磁体9的被磁化部分的中心(N极的中心)能彼此对应，以及第四外齿部12d的中心和磁体9的被磁化部分的中心(N极的中心)能彼此对应。

此时，第一线圈3在相反方向上保持通电，从而在磁体9中产生图7中所见的逆时针转矩，如下所述。具体地，产生的该转矩使得第一外磁极部1a的中心和磁体9的被磁化部分的中心(N极的中心)能彼此对应，第一外齿部12a的中心和磁体9的被磁化部分的中心(S极的中心)能彼此对应，以及第二外齿部12b的中心和磁体9的被磁化部分的中心(S极的中心)能彼此对应。磁体9从图7所示的状态开始逆时针转动。

当磁体9从图7所示的状态逆时针转动大约11.25°角时，第二外磁极部1b的中心和磁体9的被磁化部分的中心(N极的中心)彼此对应，第三外齿部12c的中心和磁体9的被磁化部分的中心(S极的中心)彼此对应，以及第四外齿部12d的中心和磁体9的被磁化部分的中心(S极的中心)彼此对应。

此时，第二外磁极部1b的中心对应于磁体9的被磁化部分的边界(S极和N极之间的边界)。同样，第四外齿部12d的中心对应于磁体9的被磁化部分的边界(S极和N极之间的边界)。

在磁体9中，产生用于进一步逆时针转动磁体9的转矩。当磁体9从该状态(从图5所示的状态逆时针大约22.5°)进一步逆时针转动11.25°角时，磁体9停止在该位置，由第一线圈3和第二线圈4的通电产生的转矩平衡良好。图8示出了该状态。

如上所述，由于由第一线圈3产生的磁通量在与磁体9的外周面相对的第一外磁极部1a和固定到磁体9的内周面的转子(磁心10和转轴11)的第一内磁极部之间通过，所以该磁通量有效地作用于磁体9。与磁体9的内周面相对的转子的第一内磁极部不一定要与磁体9的内周面隔开，所以，可减少外磁极部和内磁极部之间的距离。这减少了磁阻，增大了步进电机的输出。

由第二线圈4产生的磁通量在与磁体9的外周面相对的第二外磁极部1b和固定到磁体9的内周面的转子的第二内磁极部之间通过，所以该磁通量有效地作用于磁体9。与磁体9的内周面相对的转子的第二内磁极部不一定要与磁体9的内周面隔开，所以，可减少外磁极部和内磁极部之间的距离。这减少了磁阻，增大了步进电机的输出。

也就是说，由第一线圈3产生的磁通量横穿设置在第一外磁极部1a和第一内磁部之间的磁体9，由第二线圈4产生的磁通量横穿设置在第二外磁极部1b和第二内磁部之间的磁体9。因此，磁通量能有效地作用于磁体9。这增大了步进电机的输出。

由于第一线圈3所产生的磁通量也作用于第三外磁极部，并且第二线圈4所产生的磁通量也作用于第四外磁极部，所以步进电机的输出能进一步增大。

由于磁心10(与第一外磁极部1a和第二外磁极部1b相对的部分)、转轴11和第一轴承2构成第一内磁极部和第二内磁极部，所以与外磁极部和内磁极部彼此连接或一体地构造的情况相比，能容易地且以低成本制造步进电机。

此外，能增加与磁体9的外周相对的外磁极的数量而不增加步进电机的外径，可改善磁体9的转矩平衡，因此，使得步进电机变得平稳(quiet)。

如上所述，根据本实施例，能实现轴向长度短、具有高输出的小尺寸和低成本的步进电机。

现在，将给出根据本发明第二实施例的驱动装置的说明。

图9是示出根据第二实施例作为驱动装置的步进电机的分解透视图。图10是示出步进电机在组装状态的透视图。图11是示出步进电机在去掉线架时的透视图。图12是示出步进电机的内部构造的纵截面图。

如图9至12所示，步进电机包括第一定子21、第一轴承22、第一线圈23、第二线圈24、线架25、磁体29、转子30、第二定子32、以及第二轴承34。

本实施例与上述第一实施例的不同之处在于：磁心10和转轴11不是分别制造然后固定到彼此上，而是转子30包括预先相互一体地形成的磁心和转轴；用一个线架25代替第一线架5和第二线架6，该线架25设有盖部分以消除对专用盖的需要。本实施例的其他要素与第一实施例的对应要素相同，因此，简化或省略其说明。

第一定子21由软磁性材料制成，其包括：第一和第二齿状外磁极部21a、21b；以及平板部21c，其形成为具有张角(open angle) θ的倒V形，并形成有孔21d。

第一轴承22由软磁性材料制成，其可转动地支撑转子30。在第一轴承22的中心形成有轴孔22a，第一轴承22的固定部22b被插入第一定子21的孔21d。

线架25包括第一线架部25a、第二线架部25b、以及盖部25c。盖部25c固定在第一定子21的平板部21c上，覆盖磁体29的外周面，并构成步进电机的外观的一部分。第一线架部25a与盖部25c一体地形成，并且从外部将第一定子21的第一外磁极部21a夹在中间。第二线架部25b与盖部25c一体地形成，并且从外部将第一定子21的第二外磁极部21b夹在中间。

第一线圈23卷绕第一线架部25a，第二线圈24卷绕第二线架部25b。第一线架部25a开有槽口以露出第一定子21的第一外磁极部21a(参见图10和12)。第二线架部25b开有槽口以露出第一定子21的第二外磁极部21b(参见图10和12)。盖部25c设置有与第一线圈23的各端分别相连的两个引线插头26和与第二线圈24的各端分别相连的两个引线插头28。

磁体29被交替地磁化成S极和N极，从而被永久磁化的磁极数为N(在本实施例中，N＝8)。例如用粘接(bonding)将磁体29固定到稍后说明的转子30的第一筒状部30a的外周面，以使磁体29的轴向端面能与第一筒状部30a的轴向端面平齐。

转子30由软磁性材料制成，其包括第一筒状部30a、第二筒状部30b、第一轴部30c、以及第二轴部30d。也就是说，转子30包括形成为一体的磁心(对应于第一筒状部30a和第二筒状部30b)以及转轴(第一轴部30c和第二轴部30d)。

第一筒状部30a固定到磁体29的内周面29a上。第二筒状部30b设置在第一线圈23和第二线圈24之间。第一轴部30c由第一轴承22可转动地支撑。第二轴部30d由第二轴承34可转动地支撑。 转子30沿电机的轴向的位置由具有预定间隔的第一轴承22和第二轴承34限制(参见图12)。

第二定子32由软磁性材料制成，其包括第一外齿部32a、第二外齿部32b、第三外齿部32c、第四外齿部32d、以及具有孔32f的平板部32e。在组装状态，第一至第四外齿部32a至32d面对第一定子21的第一和第二外磁极部21a和21b。第一外齿部32a和第二外齿部32b形成第三外磁极部，第三外齿部32c和第四外齿部32d形成第四外磁极部。

第二轴承34由软磁性材料制成，其包括筒状部以及固定部34b。在筒状部和固定部34b中形成有可转动地支撑转子30的第二轴部30d的轴孔34a。固定部34b被压入第二定子32的孔32f。

与上述的第一实施例相比，本实施例具有下述特征(不同)。线架25固定地位于第一定子21上，第二定子32固定地位于线架25上，磁体29和转子30介于该第二定子32和线架25之间。线架25具有卷绕在其上的第一线圈23和第二线圈24二者，并与第二定子32协作覆盖磁体29的外周面，由此消除对专用盖的需要。

在如上构造的步进电机中，第一定子21构造成使得第一外磁极部21a和第二外磁极部21b与平板部21c一体地形成。因而，能减少第一外磁极部21a和第二外磁极部21b的相对位置的误差。同样，第二定子32构造成使得构成第三外磁极部的第一外齿部32a和第二外齿部32b以及构成第四外磁极部的第三外齿部32c和第四外齿部32d与平板部32e成为一体。因而，能减少第三外磁极部和第四外磁极部的相对位置的误差，并能最小化由组装误差导致的步进电机性能的变化。

第一定子21和第二定子32彼此面对，磁体29和转子30介于该第一定子21和第二定子32之间(参见图11和12)。第二定子32通过第二轴承34、转子30和第一轴承22与第一定子21磁耦合。因而，当第一线圈23通电时，第一外磁极部21a和构成第三外磁极部的第一、第二外齿部32a、32b被励磁。同样，当第二线圈24通电时，第二外磁极部21b和构成第四外磁极部的第三、第四外齿部32c、32d被励磁。

在该情况下，第一外磁极部21a和第一、第二外齿部32a、32b被励磁成相反的极性，第二外磁极部21b和第三、第四外齿部32c、32d被励磁成相反的极性。也就是说，第一外磁极部21a和第三外磁极部被励磁成彼此相反的极性，第二外磁极部21b和第四外磁极部被励磁成彼此相反的极性。

第一线圈23和第二线圈24布置成邻接第一定子21的平板部21c，转子30的第二筒状部30b和第一轴承22相互邻接地布置在第一线圈23和第二线圈24之间。该布置能减少步进电机的轴向长度。

此外，通过将未示出的齿轮、杆、螺钉或者类似物固定到轴向突出于第一轴承22的转子30的第一轴部30c的端部，可从该部件得到步进电机的转动输出。

第一外磁极部21a和第二外磁极部21b与磁体29的外周面相对且和后者之间有预定间隔。与第一外磁极部21a相对的转子30的一部分和第一轴承22构成第一内磁极部。类似地，与第二外磁极部21b相对的转子30的一部分和第一轴承22构成第二内磁极部。

因而，当第一线圈23通电时，第一外磁极部21a和第一内磁极部被励磁成相反的极性，在这些磁极部之间产生横穿磁体29的磁通量以有效地作用于磁体29。类似地，当第二线圈24通电时，第二外磁极部21b和第二内磁极部被励磁成相反的极性，在这些磁极部之间产生横穿磁体29的磁通量以有效地作用于磁体29。

来自第一定子21的第一外磁极部21a的磁通量经过磁体29和第一内磁极部的磁路，以及来自第一定子21的第二外磁极部21b的磁通量经过磁体29和第二内磁极部的磁路，称为第一磁路。

如上所述，构成第三外磁极部的第一、第二外齿部32a、32b，以及构成第四外磁极部的第三、第四外齿部32c、32d与磁体29的外周面相对且和后者之间有预定间隔。同样，第一外磁极部21a和构成第三外磁极部的第一、第二外齿部32a、32b在圆周方向上相互靠近。第二外磁极部21b和构成第四外磁极部的第三、第四外齿部32c、32d在圆周方向上相互靠近。

因而，当第一线圈23通电时，第一外磁极部21a和第三外磁极部被励磁成相反的极性，来自第一外磁极部21a的磁通量流向第三外磁极部。当第二线圈24通电时，第二外磁极部21b和第四外磁极部被励磁成相反的极性，来自第二外磁极部21b的磁通量流向第四外磁极部。

来自第一定子21的第一外磁极部21a的磁通量通过空气流到第三外磁极部、然后经过第二轴承34、转子30和第一轴承22的磁路，以及来自第一定子21的第二外磁极部21b的磁通量通过空气流到第四外磁极部、然后经过第二轴承34、转子30和第一轴承22的磁路，称为第二磁路。

如上所述，根据本实施例的步进电机被构造成使得除了包括第一外磁极部21a和第二外磁极部21b的第一定子21之外，还设置有包括第三外磁极部和第四外磁极部的第二定子32，由此形成第一和第二磁路。因而，仅以少量的电流即可产生大量的磁通量，使得可以增大步进电机的输出，减少功耗，以及使线圈小型化。

在上述第一个传统例中，由于第一线圈和第二线圈分别励磁第一定子和第二定子，第一定子和第二定子的相对位置的误差直接影响步进电机的步进角精确度。

另一方面，根据本实施例，第一线圈23励磁第一定子21的第一外磁极部21a和第二定子32的第三外磁极部(第一外齿部32a和 第二外齿部32b)。同样，第二线圈4励磁第一定子21的第二外磁极部21b和第二定子32的第四外磁极部(第三外齿部32c和第四外齿部32d)。因而，第一定子21和第二定子32的相对位置的误差影响步进电机的步进角精确度的可能性较小。也就是说，能实现具有高输出和高转动精确度的步进电机。

在本实施例中，没有必要在构成磁体29内部的内磁极部的转子30和磁体29的内周面之间设置间隔。这使得可以减少第一定子21的第一外磁极部21a和转子30之间的距离以及第一定子21的第二外磁极部21b和转子30之间的距离。因而，能减少由第一线圈23、第一外磁极部21a和第一内磁极部形成的磁路的磁阻，以及能减少由第二线圈24、第二外磁极部21b和第二内磁极部形成的磁路的磁阻，增大了步进电机的输出。

此外，在本实施例中，转子30和第一轴承22构成第一内磁极部和第二内磁极部，因此，转子30额外地用作内磁极部，以实现制造成本的减少。

在本实施例中，可通过简单地将第一外磁极部21a和第二外磁极部21b弯曲到电机的轴向来构造第一定子21，可通过简单地将第一至第四外齿部32a至32d弯曲到电机的轴向来构造第二定子32。因而，可易于制造，且降低制造成本。

在上述第一个传统例中，第一和第二定子必须被构造成内磁极部与外磁极部一体地形成，但在制造中，难以用相同的部件制造内磁极部和外磁极部。例如，这些磁极部可以通过金属注射成型法来成型，但这需要很多成本。此外，与制造仅构成外磁极部的部件的情况相比，部件尺寸越小，通过加压法制造作为一体构件的磁极部越困难。此外，如果内磁极部和外磁极部分别制造然后通过堵缝、焊接、粘接等相互一体地固定，则制造成本高。

另一方面，在本实施例中，由于磁体29固定到转子30的第一 筒状部30a的周面上(参见图12)，磁体29具有比上述第一个传统例中的步进电机的机械强度更高的机械强度。此外，转子30起所谓的衬里金属的作用，该衬里金属能减少转子30与在磁体29的内周上产生的S极和N极之间的磁阻，从而可实现高磁导系数。因此，即使当步进电机在高温条件下使用时，磁体29也不太可能遭受由退磁导致的磁性劣化。

根据第一个传统例，步进电机必须在保持磁体的外周面和外磁极部之间间隔精度的同时被组装，而且，在圆周方向上与磁体的内周面相对的内磁极部必须被布置成面对磁体且和该磁体之间有预定间隔。因此，由于部件精度的差异或组装精确度的不足，可能不能确保间隙，从而增加导致内磁极部不经意地接触磁体的缺陷的风险。

另一方面，根据本实施例，必须仅相对于磁体9的外周面控制间隙，因此，可容易地组装步进电机。

此外，根据第一个传统例，内磁极部必须被构造成内磁极部不接触磁体和输出轴彼此相连的部分，使得不可能确保内磁极部与磁体相对着的足够的轴向长度。

另一方面，根据本实施例，由于转子30额外地用作内磁极部，所以可确保内磁极部与磁体29彼此相对着的足够的轴向长度。因而，能有效使用第一定子21的第一外磁极部21a和第二外磁极部21b以及磁体29，且能增大步进电机的输出。

此外，例如，如果各外磁极部包括沿磁体的径向延伸的定子板，则磁体必须更平，线圈必须沿径向卷绕。在该情况下，即使步进电机的轴向长度短，该步进电机也具有大的最外直径。

另一方面，根据本实施例，第一定子21的第一外磁极部21a和第二外磁极部21b具有沿电机的轴向延伸的齿状。因而，步进电机的最外直径根据磁体29的直径、第一外磁极部21a和第二外磁极部21b的厚度、以及第一线圈23和第二线圈24的卷绕宽度确定。结果，能最小化步进电机的最外直径。

根据本实施例，由于第一和第二外磁极部为齿状，第一线圈23、第二线圈24、线架25、磁体29、以及转子30可全部从一个方向(从图9中的顶部向下)安装。结果，可提高组装的可操作性。

如上所述，由第一线圈23产生的磁通量横穿设置在第一定子21的第一外磁极部21a和第一内磁极部之间的磁体29，由第二线圈24产生的磁通量横穿设置在第一定子21的第二外磁极部21b和第二内磁极部之间的磁体29。因此，磁通量可有效地作用于磁体29。这增大了步进电机的输出。

由于第一线圈23所产生的磁通量也作用于第三外磁极部，第二线圈24所产生的磁通量也作用于第四外磁极部，所以步进电机的输出能进一步增大。

由于能增加与磁体29的外周面相对的外磁极的数量而不增加步进电机的外径，所以能改善磁体29的转矩平衡，使得步进电机变得平稳。

此外，线架25具有在其上卷绕的第一线圈23和第二线圈24二者，并且额外地用作覆盖磁体29的外周面的盖，由此减少了部件数量和成本。

如上所述，根据本实施例，能实现尺寸小、轴向长度短、成本低和输出高的步进电机。

应当理解，本发明不限于上述实施例，在不脱离本发明的精神的情况下，上述实施例中或对上述实施例的各种改变都是可以的。例如，尽管在第一和第二实施例中已经说明了步进电机，但本发明也可以应用于例如摄像装置等各种装置中的各种机构的驱动源。

本申请要求于2005年7月25日提交的日本专利申请No.2005 -214899的优先权，其内容引用在此以供参考。

Claims (2)

1.一种步进电机，其包括：

筒状磁体，其沿圆周方向被多极磁化，所述磁体具有内周面和外周面；

转子，其包括由软磁性材料制成的磁心和被插入到所述磁心的转轴，所述转子被固定到所述磁体的内周面；

第一轴承，其由软磁性材料制成，用于支撑所述转轴的一端；

第二轴承，其由软磁性材料制成，用于支撑所述转轴的另一端；

第一定子，其具有第一和第二外磁极部，所述第一和第二外磁极部布置在相对于所述磁体的转动中心相互错开预定角度相位的各位置，所述第一和第二外磁极部与所述磁体的所述外周面隔着预定间隔相对，所述第一定子通过所述第一轴承可转动地支撑所述转子的所述转轴的一端；

第二定子，其具有第三和第四外磁极部，所述第三和第四外磁极部分别布置在对应于所述第一和第二外磁极部的位置，所述第三和第四外磁极部与所述磁体的所述外周面隔着预定间隔相对，所述第二定子通过所述第二轴承可转动地支撑所述转子的所述转轴的另一端；

第一环形线圈，其对所述第一和第三外磁极部励磁；以及

第二环形线圈，其对所述第二和第四外磁极部励磁；

其中：

所述第一和第二定子通过所述转子的所述转轴和所述磁心、以及所述第一和第二轴承彼此磁耦合，

所述第一环形线圈和所述第二环形线圈布置成沿所述转子的轴向邻接所述磁体，

所述第一外磁极部被插入所述第一环形线圈内，

所述第二外磁极部被插入所述第二环形线圈内，

所述第三外磁极部布置成在所述磁体的圆周方向上靠近所述第一外磁极部，

所述第四外磁极部布置成在所述磁体的圆周方向上靠近所述第二外磁极部，

来自所述第一外磁极部的磁通量流过第一磁路和第二磁路，所述第一磁路形成为来自所述第一外磁极部的磁通量经过所述磁体和第一内磁极部，所述第一内磁极部由所述磁心的与所述第一外磁极部相对的部分、所述第一轴承和所述转轴构成，所述第二磁路形成为来自所述第一外磁极部的磁通量通过空气流到所述第三外磁极部，然后经过所述第二轴承、所述转轴、所述磁心和所述第一轴承，以及

来自所述第二外磁极部的磁通量流过另一第一磁路和另一第二磁路，所述另一第一磁路形成为来自所述第二外磁极部的磁通量经过所述磁体和第二内磁极部，所述第二内磁极部由所述磁心的与所述第二外磁极部相对的部分、所述第一轴承和所述转轴构成，所述另一第二磁路形成为来自所述第二外磁极部的磁通量通过空气流到所述第四外磁极部，然后经过所述第二轴承、所述转轴、所述磁心和所述第一轴承。

2.根据权利要求1所述的步进电机，其特征在于，

当所述筒状磁体被磁化的磁极的数量由N表示时，所述第一外磁极部和所述第二外磁极部相对于所述磁体的转动中心彼此相位差被设定为180°-180°/N。

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