JP2000270532A - モータ用ロータおよびモータ用ロータの製造方法ならびに小型モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 バランスの良い安定した性能、特に、極低速
域でもマイクロステップ駆動のリニアリティを確保する
こと。 【解決手段】 このモータ用ロータ２は、円柱状または
円筒状磁石の軸方向の所定位置の外周面に円周方向の溝
４を形成し、軸方向へ第１ロータ部５と第２ロータ部６
とに分割すると共に、射出成形により両ロータ部５，６
を同時に形成している。そして、両ロータ部５，６のい
ずれか一方に射出成形する際のゲートを形成すると共に
両ロータ部５，６の磁粉量のバラツキに応じて磁粉量の
多い側のロータ部の軸方向長さまたは外径を小さく形成
している。なお、ゲートは、ゲート用凹部１８内に形成
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形により形
成したモータ用ロータおよびモータ用ロータの製造方法
ならびに当該ロータを使用した小型モータに関し、ＰＭ
(永久磁石)型ステッピングモータに適用して好ましい構
造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、射出成形によりロータを形成
した小型モータが知られている。この種の小型モータの
内、ＰＭ(永久磁石)型ステッピングモータは、ＣＤ−Ｒ
ＯＭ、ＤＶＤのピックアップ駆動用アクチュエータとし
て使用される例が増えてきている。その理由としては、
従来のＤＣモータに対する様々な優位性、すなわち高速
駆動によるアクセスタイムの短縮、省スペース化、シー
クノイズの低減、部品点数の削減、耐久性に優れる、オ
ープンループの制御が可能等が一般的に認識されるよう
になったことが挙げられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】現在、光ピックアップ
駆動用に使われているステッピングモータは、２相励磁
駆動で２０ステップ／１回転という仕様であり、これと
スクリューのリードピッチによって送り分解能が決定さ
れる。最近では、アクセスタイムの短縮を狙ってリード
ピッチが粗くなる傾向にある一方で、ＣＤ−ＲＯＭから
ＤＶＤへの移行による記録密度の増大に伴い、より細か
な送り分解能が求められるようになってきている。

【０００４】モータの送り分解能を上げるためには、３
２分割や６２分割の正弦波マイクロステップ駆動を用い
るのが一般的であるが、連続再生状態を想定した極低速
域での駆動では、階段状の電流変化に対してロータがリ
ニアに反応しないという問題が指摘されている。

【０００５】すなわち、これまでのＦＤＤ用途等では重
要視されていなかった、高速追従性・高トルク化ととも
に、マイクロステップ(正弦波もしくは三角波による２
相巻き１−２相励磁、４相巻き１−２相励磁等)を用い
て低速回転(例えば、２相励磁換算でｆ=100pps以下の速
度域で回転)させる場合の角度精度（以後「リニアリテ
ィ」と呼ぶ。）の改善が求められている。しかしなが
ら、他用途との共用ということを考え、現在のステッピ
ングモータはリニアリティを意識しての磁気回路設計が
成されていないのが実状である。このため、低速回転と
いう条件下においては、マイクロステップによる階段状
の励磁電流変化に対して、ロータの回転が一定角度で追
従せず、極端な場合には動いたり止ったりを繰り返す動
作となってしまう等の現象が見られる。

【０００６】図１４に、光ピックアップ駆動用として用
いられるロータに永久磁石を配したＰＭ型のステッピン
グモータ３０を示す。このステッピングモータ３０は、
磁石(ロータ)３１を接着したリードスクリュー３２を介
して回転運動を直線運動に変換する構造となっている。

【０００７】ロータ３１が接着されたリードスクリュー
３２の先端は、フレーム３３に取り付けられた樹脂軸受
（スラストベアリング）３４により、鋼球３５を介して
支持されている。一方、後端側も同様に鋼球３６を保持
している樹脂軸受３７で支持されているが、この樹脂軸
受３７は、キャップにはめ込むようにして取り付けられ
た板バネ（リーフスプリング）３８により与圧がかけら
れている。

【０００８】この様な構造のステッピングモータ３０の
ロータ３１は、２つの円筒形の焼結による磁石３９，３
９がステータ４０に対向するように取り付けられる。こ
のステータ４０は、２つのコイル４１，４２を配したＡ
相、Ｂ相からなる２相構造となっている。

【０００９】この種のステッピングモータ３０は、極低
速時の駆動にはマイクロステップが使われるため、階段
状の正弦波入力に対してロータ３１がリニアに追従する
ことが求められている。このステッピングモータ３０の
リニアリティを図１５に示す。すなわち、３２分割のマ
イクロステップにて信号周波数f=16[Hz]（２相励磁駆動
に換算するとf=2[pps]相当）で低速回転をさせながら測
定した結果は、図１５に示されている通りである。この
様な極低速域では、ロータ３１が電流変化に追従して起
動・停止を繰り返すため、その挙動は電流波形と同周期
の階段状となる。

【００１０】各ステップ毎の階段の高さに着目してみる
と、かなりのバラツキがある。すなわち従来のステッピ
ングモータ３０は、階段状の電流変化に対してロータ３
１の挙動が一定でなく、極端な言い方をすれば動いたり
動かなかったりを繰返しながら回転している状態にあ
る。この様な特性は、ピックアップの送り精度を悪化さ
せる直接的な原因となり、ピックアップ自身の微調整範
囲を超えた場合には、データ読取りエラーによるアクセ
スタイムの悪化につながる。

【００１１】本発明は、上記の問題を解決するためにな
されたものであり、バランスの良い安定した性能を有す
る小型モータを提供することを目的とし、特に、極低速
域でもマイクロステップ駆動のリニアリティを確保でき
るモータ用ロータおよびモータ用ロータの製造方法なら
びにそのロータを使用した小型モータを提供することを
目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明は、円柱状または円筒状磁石の軸方向の所定
位置の外周面に円周方向の溝を形成し、軸方向へ第１ロ
ータ部と第２ロータ部とに分割すると共に、射出成形に
より両ロータ部を同時に形成したモータ用ロータにおい
て、両ロータ部のいずれか一方に、射出成形する際のゲ
ートを形成すると共に、両ロータ部の磁粉量のバラツキ
に応じて磁粉量の多い側のロータ部の軸方向長さまたは
外径を小さく形成させている。このため、両ロータ部の
磁粉量が異なっても、両ロータ部の着磁力を容易に同一
とできる。この結果、ステッピングモータに組み込んだ
ときに、通常の速度域のみならず、マイクロステップ駆
動時の極低速域でのリニアリティをも確保することがで
きる。

【００１３】さらに、他の発明は、上述のモータ用ロー
タに加え、第１ロータ部と第２ロータ部とのロータ径を
一致させると共に磁粉量の多い側のロータ部の軸方向長
さを小さく形成させている。このように、両ロータ部の
ロータ径を同一としているので、ステータとのクリアラ
ンスを通常のモータのように均一化することができる。
この結果、モータとして組み立てる際の組立効率を損な
うことがない。

【００１４】また、他の発明は、円柱状または円筒状磁
石の軸方向の所定位置の外周面に円周方向の溝を形成
し、軸方向へ第１ロータ部と第２ロータ部とに分割する
と共に、射出成形により両ロータ部を同時に形成したモ
ータ用ロータの製造方法において、第１ロータ部を上側
にしその側面に射出成形用のゲートを設け、下側に位置
する第２ロータ部に向けて射出成形してロータを形成す
ると共に、第２ロータ部の軸方向長さまたは外径を第１
ロータ部より小さくしている。

【００１５】このモータ用ロータの製造方法では、射出
成形用のゲートがある部分が上側にあるため、磁粉は下
方に多く溜まる。しかし、下側の第２ロータ部の長さま
たは外径を小さくしているので、両ロータ部の着磁力を
容易に同一とできる。この結果、ステッピングモータに
組み込んだときに、通常の速度域のみならず、マイクロ
ステップ駆動時の極低速域でのリニアリティをも確保す
ることができる。

【００１６】さらに、他の発明は、円柱状または円筒状
磁石の軸方向に所定位置の外周面に円周方向の溝を形成
し、軸方向へ第１ロータ部と第２ロータ部とに分割する
と共に、射出成形により両ロータ部を同時に形成したモ
ータ用ロータの製造方法において、磁粉量の多い側のロ
ータ部の着磁強さを磁粉量の少ない側のロータ部より弱
く着磁している。

【００１７】このモータ用ロータの製造方法では、磁粉
量の多少によって着磁強さを変えているので、両ロータ
部の着磁力を容易に同一とできる。この結果、ステッピ
ングモータに組み込んだときに、通常の速度域のみなら
ず、マイクロステップ駆動時の極低速域でのリニアリテ
ィをも確保することができる。

【００１８】また、他の発明では、円柱状または円筒状
磁石の軸方向の所定位置の外周面に円周方向の溝を形成
し、軸方向へ第１ロータ部と第２ロータ部とに分割する
と共に、射出成形により両ロータ部を同時に形成したモ
ータ用ロータの製造方法において、射出成形時に磁粉の
偏りが生じた場合、着磁強さをフル着磁とせず、弱めの
強さの着磁を行うようにしている。

【００１９】このモータ用ロータの製造方法では、磁粉
量の偏りが生じたとき、フル着磁としないので、両ロー
タ部の着磁力のアンバランスを改善できる。この結果、
この製造方法によるロータをステッピングモータに組み
込んだとき、通常の速度域のみならず、マイクロステッ
プ駆動時の極低速域でのリニアリティをも確保すること
ができる。

【００２０】また、本発明の小型モータは、請求項３か
ら５のいずれか１項記載のモータ用ロータの製造方法に
よって製造されたロータを使用し、そのロータの溝を磁
石の軸方向中央に形成して軸方向に分割することにより
第１ロータ部と第２ロータ部とを形成し、この第１ロー
タ部と第２ロータ部とのロータ径を一致させると共に夫
々のロータ部に回転磁界を作用させるステータを夫々の
ロータ部に対応して設け、このステータと第１および第
２ロータ部とのクリアランスの大きさと軸方向の位置を
一致させている。

【００２１】このため、両ロータ部の磁粉量が異なって
も、両ロータ部の着磁力が同一となるロータをステッピ
ングモータに組み込むことができ、モータの性能が向上
する。しかも、両ロータ部の着磁力を精度よく同一とで
きるので、マイクロステップ駆動時の極低速域でのリニ
アリティをも確保することができる。さらに、ステータ
と両ロータ部とのクリアランスが一致しているので、通
常のモータと同様に組み立て易いモータとなる。

【００２２】さらに、他の発明の小型モータは、円柱状
または円筒状磁石からなり、軸方向の所定位置の外周面
の溝で分割される２相のロータ部を有し、射出成形によ
り形成したロータと、該それぞれのロータ部の外周に配
置されて回転磁界を与える２相のステータを備える小型
モータにおいて、ロータの形成時のゲートの位置の関係
により生じる相間の磁粉量のバラツキに応じて磁粉量の
多い側のロータ部の軸方向の長さまたは外径を磁粉量の
少ない側のロータ部の軸方向の長さまたは外径より小さ
くしている。

【００２３】このため、磁粉量のバラツキがあってもそ
のバラツキが調整されたロータとすることができ、モー
タとして安定した性能を得ることができる。特に、ステ
ッピングモータに組み込んだとき、マイクロステップ駆
動時の極低速域でのリニアリティをも確保することがで
きる。

【００２４】また、他の発明は、上述の発明の小型モー
タに加え、一方のロータ部と他方のロータ部とのロータ
径を一致させ、磁粉量が多い側のロータ部の軸方向の長
さを小さく形成させている。このように、両ロータ部の
ロータ径が一致しているので、モータとして組み立てる
ときの組立効率が損なわれない。

【００２５】さらに、他の発明では、上述の各発明の小
型モータに加え、ステータと両ロータ部とのクリアラン
スの大きさと軸方向の位置を一致させ、磁粉量が多い側
のロータ部の軸方向の長さを小さく形成させている。こ
のように、両ロータ部とステータとのクリアランスが一
致しているので、モータとして組み立てるときの効率が
損なわれない。

【００２６】また、他の発明の小型モータは、円柱状ま
たは円筒状磁石からなり、軸方向の所定位置の外周面の
溝で分割される２相のロータ部を有し、射出成形により
形成したロータと、該それぞれのロータ部の外周に配置
されて回転磁界を与える２相のステータを備える小型モ
ータにおいて、ロータの形成時のゲートの位置の関係に
より生じる相間の磁粉量のバラツキに応じて磁粉量の多
い側のロータ部に作用するステータの磁界の強さを磁粉
量の少ない側のロータ部に作用するステータの磁界の強
さより弱くしている。

【００２７】このため、両ロータ部の磁粉量が異なって
も、両ロータ部とステータとの間で生ずる磁気相互作用
力は両ロータ部で同一となり、モータの性能が向上す
る。しかも、両ロータ部の着磁力を精度よく同一とでき
るので、マイクロステップ駆動時の極低速域でのリニア
リティをも確保することができる。

【００２８】さらに、他の発明の小型モータは、円柱状
または円筒状磁石からなり、軸方向の所定位置の外周面
の溝で分割される２相のロータ部を有し、射出成形によ
り形成したロータと、該それぞれのロータ部の外周に配
置されて回転磁界を与える２相のステータを備える小型
モータにおいて、ロータは、フル着磁から若干減少させ
た着磁によって形成されたロータとしている。

【００２９】このため、両ロータ部の磁粉量が異なって
も、両ロータ部とステータとの間で生ずる磁気相互作用
力は両ロータ部で略同一となり、モータの性能が向上す
る。しかも、両ロータ部の着磁力を精度よく略同一とで
きるので、通常の速度域のみならず、マイクロステップ
駆動時の極低速域でのリニアリティをも確保することが
できる。

【００３０】また、他の発明の小型モータは、円柱状ま
たは円筒状磁石からなり、軸方向の所定位置の外周面の
溝で分割される２相のロータ部を有し、射出成形により
形成したロータと、該それぞれのロータ部の外周に配置
されて回転磁界を与える２相のステータを備える小型モ
ータにおいて、ロータは、ロータ形成時のゲートの位置
の関係により生じる相間の着磁バラツキに応じて磁粉量
の多い側のロータ部の着磁強さを、磁粉量の少ない側の
ロータ部の着磁強さより弱くして着磁したロータとして
いる。

【００３１】このため、両ロータ部の磁粉量が異なって
も、両ロータ部とステータとの間で生ずる磁気相互作用
力は両ロータ部で略同一となり、モータの性能が向上す
る。しかも、両ロータ部の着磁力を精度よく略同一とで
きるので、マイクロステップ駆動時の極低速域でのリニ
アリティをも確保することができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の小型モータ
およびモータ用ロータについて、図１から図に基づき説
明する。なお、モータ用ロータの製造方法については小
型モータ等の説明に併せて説明することとする。

【００３３】本発明の実施の形態を説明するのに先立
ち、本発明がなされた経過について説明する。本発明
は、モータの安定した性能を得るための工夫であり、特
に“低速でのマイクロステップ駆動“という限定した条
件の中での角度精度（＝リニアリティ）に着目し、特性
を改善するための具体的な手法を提示したものである。
この改善に当たって、ステータの設計を変えるのではな
く、ロータの構造及びロータの着磁を工夫することでリ
ニアリティを改善したものである。

【００３４】ところで、マイクロステップ駆動を用いて
ロータを一定角度で回転させるためには、Ａ・Ｂ相の励
磁トルクの一定化が重要であるとの知見を本出願人は得
ている。ところが、この種のステッピングモータは、射
出成形磁石を使用していることが多く、その場合、成形
時の磁粉の偏りによって磁石の着磁特性に差が生じ易
く、それがＡ・Ｂ相の励磁トルクバランスを崩す原因と
なっている。また、射出成形ではなく、図１４に示すよ
うに、２つの磁石３９，３９を用いると、やはり両者の
バランスが悪くなりがちとなっている。

【００３５】本発明者は、まずモータ単体におけるリニ
アリティについて、磁石の着磁波形を変化させた場合の
効果と、実際にその通りの着磁が出来るかどうかの見極
めを行い、その限界を捉えることが出来た。そして、ス
キュー着磁によるディテントトルクの低減（この点は、
本発明のポイントとは異なるため、詳細な説明は避け、
本発明と関係する点のみ説明）と、着磁量調整による励
磁トルクの相間バランス改善の影響を合わせて評価する
ことにより、それぞれの改善点が従来のモータに対して
大幅にリニアリティを改善することを見い出した。

【００３６】しかし、スキュー着磁による改善だけで
は、励磁トルクの相間バランスの十分な改善が行えない
ことが判明し、その原因を追及したところ、磁粉量など
に基づく着磁量の変化が大きく効いていることが分かっ
た。すなわち、本発明者は、上述した両改善ポイントの
うち、後者の点であるロータ磁石の着磁に着目し、これ
を最適化することによるリニアリティ改善の可能性につ
いて検討を行ったものである。そして、この検討の中で
上記の課題である、極低速域でマイクロステップ駆動の
リニアリティが悪くなる点を改善したいという課題を具
体的に解消する手段を見い出したものである。

【００３７】本発明の小型モータは図１４に示すステッ
ピングモータ３０と同様に、線形駆動用のＰＭ型のステ
ッピングモータ１で、ロータ２を有している。このロー
タ２は、射出成形により形成されるネオジのプラスチッ
クマグネット材からなる永久磁石３を備えている。この
永久磁石３は、軸方向中央に円周状に設けられる溝４
と、この溝４で分断される第１ロータ部５および第２ロ
ータ部６とを有している。なお、両ロータ部５，６の径
は同一とされている。

【００３８】ステッピングモータ１は、ピックアップ駆
動用で、永久磁石３を装着したリードスクリュー部７を
介して回転運動を直線運動に変換するものとなってい
る。さらに、永久磁石３が接着されたリードスクリュー
部７の先端は、フレーム８に取り付けられた樹脂製軸受
（スラストベアリング）９により、鋼球１０を介して支
持されている。

【００３９】一方、後端側も同様に、樹脂製軸受（スラ
イドベアリング）１１で支持されるが、この樹脂製軸受
１１は、鋼球１２を保持すると共にスラスト方向に可動
できる構造となっており、キャップ１３にはめ込むよう
にして取り付けられた板バネ（リーフスプリング）１４
により与圧がかけられている。

【００４０】このような構造は、ロータ２とリードスク
リュー部７の境目部分を焼結含油軸受によって支持する
モータとは違って、摺動ロスの低減が可能であり、高ト
ルク化を実現できるので有利となっている。すなわち、
このステッピングモータ１は、フレーム８の樹脂製軸受
９が設けられていない側が隙間Ｇを介してロータ２に対
向しており、ロータ２とリードスクリュー部７との境界
部分に軸受構造を有していない。

【００４１】ロータ２は、コイル１５，１６を有するス
テータ１７に対向してかつクリアランスＨが均一となる
ように設置される。このステータ１７は、コイル１５側
のＡ相と、コイル１６側のＢ相とで構成される。また、
永久磁石３の射出成形には、縦型成形機や横型成型機が
使用される。縦型成型機を使用するときは、第１ロータ
部５が下方に、第２ロータ部６が上方となるようにして
成形される。横型成型機を使用するときは、第２ロータ
部５にゲートが設けられる。なお、縦型成形機や横型成
型機が使用されるとき、第２ロータ部６の軸方向端面の
ゲート用凹部１８にゲートが入り込み、そのゲート用凹
部１８内にゲート跡が残る。

【００４２】このような成形機を使用すると、ゲート用
凹部１８と反対側の第１ロータ部５に磁粉が偏る傾向が
ある。すなわち、第１ロータ部５の磁粉量が第２ロータ
部６の磁粉量より多くなる現象が生ずる。このため、こ
のステッピングモータ１のステータ１７は、Ａ相側がＢ
相側より弱くなるように設定してある。また、ロータ２
の着磁に際してフル着磁ではなく、フル着磁よりやや弱
めの着磁としている。

【００４３】このようなロータ２およびステータ１７と
したのは、次のような解析結果に基づく。なお、この解
析に使用したロータは、ロータ２と同一形状で、ステー
タは従来のモータと同様にＡ，Ｂ相同一の強さとしてい
る。

【００４４】図２に示すように、ある１基本ステップ分
の動作だけを取り出して考えた時、Ａ相電流ＩａはＩｍ
ａｘ〜０まで８段階（３２分割マイクロステップを仮
定）に減少し、同時にＢ相電流Ｉｂは、０〜Ｉｍａｘま
で８段階に増加する。それに伴い、ロータ２に作用する
Ａ・Ｂ相の励磁トルクバランスが変化することで、ロー
タ２の位置は、θ１〜θ２へと徐々に変化していく。つ
まりマイクロステップ駆動では、ロータ２の位置がＡ・
Ｂ相の励磁トルクのバラツキを出来るだけ抑えることが
重要となる。

【００４５】また励磁トルク以外の要素が介在した場
合、力のバランスを崩す原因となるため、ディテントト
ルクは極力抑える必要があると考えられる。したがっ
て、リニアリティ改善のためには、ディテントトルクを
低減し、Ａ・Ｂ相の保磁トルクを合わせることであると
考え、永久磁石３の着磁見直しによってこれを改善する
ものである。

【００４６】ディテントトルクを抑制するための最適な
着磁波形に関しては、永久磁石３の極ピッチが細かいた
め、着磁波形を変化させるのは究めて困難である。すな
わち、この実施の形態のロータ２は、直径５ｍｍでＮＳ
交互に１０極に着磁されるものであるので、極ピッチは
極めて細くなる。なお、仮に着磁波形を変えることが出
来たとしても、ディテントトルクの低減効果は期待でき
そうになく、現状の正弦波着磁が最適であるとの結論を
得ている。

【００４７】ステッピングモータ１のディテントトルク
を低減させるための手法として、第１ロータ部５と第２
ロータ部６を極謹か（１゜〜２゜）回転方向にずらして
着磁する“スキュー着磁”が好ましい。着磁のスキュー
角度は、両ロータ部５，６の位相差が電気角で９０゜に
なるように設定するのが理想である。スキュー着磁をす
ることでディテントトルクを低減できるとともに、着磁
量による変動も最小限に抑えることが可能となる。ここ
で、理論値によるＭａｘ値−理論値によるＭｉｎ値を
「角度精度誤差」と呼ぶことにする。

【００４８】この角度精度誤差を求めるため、ロータ２
の回転角度を検出する必要があるが、この目的のため、
図３に示すような角度精度測定装置２１を製作し、利用
した。

【００４９】この角度精度測定装置２１は、リードスク
リュー部７に取り付けたレーザ反射用プーリ２２にレー
ザドップラ速度計２３からレーザ光を照射し、レーザ反
射用プーリ２２の回転速度を検出する。レーザドップラ
速度計２３からの検出信号は、信号処理ユニット２４に
入力し、アナログ処理される。その後、アナログ出力が
Ａ／Ｄボードを有するＡ／Ｄ機能内蔵パソコン２５へ入
力して積分計算が行われる。この積分計算によって、接
線方向の移動距離からロータ２（＝リードスクリュー部
７）の回転角度に換算する。

【００５０】この時、リードスクリュー部７のピッチを
用いれば、軸方向への移動量として測定結果を出力する
ことも可能である。なお、パソコン２５による速度デー
タのサンプリング周期は、２ｍｓに設定している。な
お、この角度精度測定装置２１は、図１５に示すような
従来のモータや、図１のモータ構造でロータの着磁量を
変化させたもの等の角度精度の測定にも利用している。

【００５１】角度精度測定装置２１によって測定した着
磁スキューの有無による角度精度誤差の比較一覧を、図
４に示す。この図４に示す通り、スキュー着磁をするこ
とで角度精度が向上する傾向にあることから、ディテン
トトルクの低減がリニアリティの改善に対して有効であ
ることが確認できた。しかし、永久磁石３の着磁量を増
加させた場合、スキュー着磁によるディテントトルクの
差は広がる方向（図５参照のこと。）であるにも関わら
ず、図４に示す角度精度の変化量は着磁量に依存して増
加していない。これにより、ディテントトルク以外に永
久磁石３の着磁量が角度精度、すなわちリニアリティに
対して何らかの影響を及ぼしていることが推察できる。

【００５２】スキュー着磁において、着磁量を変化させ
た場合のリニアリティの比較を図６に示す。スキュー着
磁の場合、図６（Ａ）に示す着磁量が１５．５μＷｂの
場合と、図６（Ｂ）に示す８．０μＷｂの場合とでは、
ディテントトルクがほぼ同等であるにもかかわらず、リ
ニアリティには図６（Ａ）（Ｂ）に示すように明確な差
が現れる。これは、着磁量がリニアリティに対して大き
な影響を及ぼす要因の１つであることを示すものであ
る。図７に、スキュー着磁における着磁量と角度精度の
関係を示す。これにより、ステッピングモータの角度精
度（リニアリティ）は、着磁量の増加とともに悪化する
傾向にあることがわかる。

【００５３】そこで、着磁量が、リニアリティに影響を
及ぼすと考えられ、保持トルクのＡ・Ｂ相間のバラツキ
について調べてみた結果、着磁量の増加にともないＡ・
Ｂ相の保持トルクの差が大きくなる傾向にあることが判
明した（図８参照）。電流の変化に対して、保持トルク
の差はほぼ一定であるが、着磁量を増加させた時、保持
トルクは、Ｂ相よりもＡ相のほうが大きくなる傾向にあ
る。

【００５４】以上より、着磁量の増加によってリニアリ
ティが悪化するのは、Ａ・Ｂ相の保持トルクバランスが
崩れることに原因があると考えられる。また、図９に示
すように、着磁量の増加にともないＡ・Ｂ相の磁束量の
差が大きくなっていることから、これが保持トルクにバ
ラツキを生じる大きな要因であると考えられる。

【００５５】ロータ２のような構造を有する射出成形に
よるロータには成形機が使われており、ゲート用凹部１
８が配置される側と反対のＡ相（＝第１ロータ部５）側
に磁粉が偏る傾向にある。フル着磁をした場合にＡ相側
の着磁が強くなるのは、磁粉の偏りが影響しているため
であることが判明した。

【００５６】以上のような解析結果に基づき、本実施の
形態のロータ２は、フル着磁よりやや弱めの着磁をして
いる。加えて、第１ロータ部５に対向する側のＡ相用の
ステータ１７をＢ相用のステータ１７より弱い磁力が発
生するようにしている。この結果、着磁量がかなり強い
場合でも、図１０に示すように、リニアリティが確保さ
れる。なお、やや弱めの着磁またはステータ１７の強弱
の差のいずれか一方のみでもリニアリティは改善され
る。

【００５７】このように磁粉量が多くなる側のロータ部
に対向するステータ部分の磁力を弱くすることによって
リニアリティは改善されるが、その他、図１１や図１２
に示すような構造としても良い。図１１に示すロータ２
６は、磁粉量が多くなる第１ロータ部５の軸方向の長さ
Ｌ１を、磁粉量の少ない第２ロータ部６の長さＬ２より
短くしている。また、図１２に示すロータ２７は、磁粉
量が多くなる第１ロータ部５の径φ１を磁粉量が少ない
第２ロータ部６の径φ２より小さくしている。このよう
に構成することで、両ロータ部５，６を同一の強さで着
磁したとき、両ロータ部５，６の磁束量を同一とするこ
とができる。

【００５８】また、図１のステッピングモータ１のよう
に、両ロータ部５，６の長さと径を同一にし、磁粉量が
多くなる第１ロータ部５の着磁の際の強さを第２ロータ
部６より弱くするようにしても良い。さらに、このよう
なロータ２を使用し、かつステータ１７の作用力を第１
ロータ部５側を弱くして、全体としての相互作用力がＡ
相、Ｂ相で均一となるようにしても良い。

【００５９】上述の各実施の形態は、本発明の好適な実
施の形態の例であるが、これらに限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変形
実施が可能である。たとえば、ステッピングモータ１で
はなく、ＡＣ小型同期モータ等他のモータにも本発明を
適用することができる。また、磁石材としては、ネオジ
ではなく、他の希土類磁石やフェライト磁石等としても
良い。

【００６０】また、ロータ２を図１３に示すようなロー
タ２８とし、両ロータ部５，６の間に小さなＶ字状の溝
２８ａを設け、ロータ２８の軸方向両端に凹部２９，２
９を設ける構造としても良い。そして、一方の凹部２９
にゲート２９ａを設けるようにしても良い。

【００６１】

【発明の効果】本発明のモータ用ロータおよびモータ用
ロータの製造方法では、永久磁石材の射出成形の際に磁
粉量の偏りが生じても、両ロータ部の磁力のアンバラン
スを修正でき、バランスの良いモータ用ロータとするこ
とができる。この結果、そのロータを使用した小型モー
タを安定した性能のものとすることができ、特に、ステ
ッピングモータに適用した場合、マイクロステップ駆動
の低速域でのリニアリティを確保できるものとなる。ま
た、ステータからの磁束の強さの調整と組み合わせるこ
とで、マイクロステップ駆動の低速域でのリニアリティ
を一層改善できることとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態のモータ用ロータおよび
小型モータの概要断面図である。

【図２】 図１の小型モータにおける基本ステップ分の
電流変化を示す図である。

【図３】 図１の小型モータおよび従来のモータの角度
精度を測定するための角度制度測定装置の構成図であ
る。

【図４】 図１の小型モータと同型式のモータで、工夫
を施さない従来の射出成形ロータを使用して、角度精度
最大誤差を測定した結果を示す図表である。

【図５】 図１の小型モータと同型式のモータで、工夫
を施さない従来の射出成形ロータを使用して、通常着磁
をした場合と、スキュー着磁をした場合のディテントト
ルクの変化を示す図である。

【図６】 図１の小型モータのロータへの着磁量を変化
させる一方、Ａ相、Ｂ相のステータの磁束の強さを同一
にした場合のリニアリティの比較を示す図で、（Ａ）は
フル着磁をした場合の図で、（Ｂ）はフル着磁の半分程
度の強さの着磁をした場合の図である。

【図７】 図６と同様な条件の試験における着磁量と角
度精度最大誤差の関係を示す図である。

【図８】 図６と同様な条件の試験における、励磁電流
と保持トルクとの関係を着磁量によって場合分けして示
す図である。

【図９】 図１の小型モータのロータへの着磁量を変化
させた場合の第１ロータ部と第２ロータ部の各磁束量の
変化を示す図である。

【図１０】 図１の小型モータのロータ回転角度を示す
図である。

【図１１】 図１の小型モータのロータの第１の変形例
を示す図である。

【図１２】 図１の小型モータのロータの第２の変形例
を示す図である。

【図１３】 図１の小型モータのロータに使用される永
久磁石の形状の他の例を示す図である。

【図１４】 従来のステッピングモータの概要断面図で
ある。

【図１５】 図１４のステッピングモータのロータ回転
角度の様子を示す図である。

【符号の説明】

１ ステッピングモータ（小型モータ） ２ ロータ ３ 永久磁石 ４ 溝 ５ 第１ロータ部（ロータ部） ６ 第２ロータ部（ロータ部） ７ リードスクリュー部 ８ フレーム １７ ステータ １８ ゲート用凹部

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円柱状または円筒状磁石の軸方向の所定
   位置の外周面に円周方向の溝を形成し、軸方向へ第１ロ
   ータ部と第２ロータ部とに分割すると共に、射出成形に
   より両ロータ部を同時に形成したモータ用ロータにおい
   て、上記両ロータ部のいずれか一方に射出成形する際の
   ゲートを形成すると共に両ロータ部の磁粉量のバラツキ
   に応じて磁粉量の多い側のロータ部の軸方向長さまたは
   外径を小さく形成させたことを特徴とするモータ用ロー
   タ。
2. 【請求項２】 前記第１ロータ部と前記第２ロータ部と
   のロータ径を一致させると共に磁粉量の多い側のロータ
   部の軸方向長さを小さく形成させたことを特徴とする請
   求項１記載のモータ用ロータ。
3. 【請求項３】 円柱状または円筒状磁石の軸方向の所定
   位置の外周面に円周方向の溝を形成し、軸方向へ第１ロ
   ータ部と第２ロータ部とに分割すると共に、射出成形に
   より両ロータ部を同時に形成したモータ用ロータの製造
   方法において、上記第１ロータ部を上側にしその側面に
   射出成形用のゲートを設け、下側に位置する上記第２ロ
   ータ部に向けて射出成形してロータを形成すると共に、
   上記第２ロータ部の軸方向長さまたは外径を上記第１ロ
   ータ部より小さくしたことを特徴とするモータ用ロータ
   の製造方法。
4. 【請求項４】 円柱状または円筒状磁石の軸方向の所定
   位置の外周面に円周方向の溝を形成し、軸方向へ第１ロ
   ータ部と第２ロータ部とに分割すると共に、射出成形に
   より両ロータ部を同時に形成したモータ用ロータの製造
   方法において、磁粉量の多い側のロータ部の着磁強さを
   磁粉量の少ない側のロータ部より弱く着磁したことを特
   徴とするモータ用ロータの製造方法。
5. 【請求項５】 円柱状または円筒状磁石の軸方向の所定
   位置の外周面に円周方向の溝を形成し、軸方向へ第１ロ
   ータ部と第２ロータ部とに分割すると共に、射出成形に
   より両ロータ部を同時に形成したモータ用ロータの製造
   方法において、射出成形時に磁粉の偏りが生じた場合、
   着磁強さをフル着磁とせず、弱めの強さの着磁を行うよ
   うにしたことを特徴とするモータ用ロータの製造方法。
6. 【請求項６】 請求項３から５のいずれか１項記載のモ
   ータ用ロータの製造方法によって製造されたロータを使
   用し、そのロータの前記溝を前記磁石の軸方向中央に形
   成して軸方向に分割することにより前記第１ロータ部と
   前記第２ロータ部とを形成し、この第１ロータ部と第２
   ロータ部とのロータ径を一致させると共に夫々のロータ
   部に回転磁界を作用させるステータを夫々のロータ部に
   対応して設け、このステータと前記第１および第２ロー
   タ部とのクリアランスの大きさと軸方向の位置を一致さ
   せたことを特徴とする小型モータ。
7. 【請求項７】 円柱状または円筒状磁石からなり、軸方
   向の所定位置の外周面の溝で分割される２相のロータ部
   を有し、射出成形により形成したロータと、該それぞれ
   のロータ部の外周に配置されて回転磁界を与える２相の
   ステータを備える小型モータにおいて、上記ロータの形
   成時のゲートの位置の関係により生じる相間の磁粉量の
   バラツキに応じて磁粉量の多い側のロータ部の軸方向の
   長さまたは外径を磁粉量の少ない側のロータ部の軸方向
   の長さまたは外径より小さくしたことを特徴とする小型
   モータ。
8. 【請求項８】 前記一方のロータ部と他方のロータ部と
   のロータ径を一致させ、磁粉量が多い側のロータ部の軸
   方向の長さを小さく形成させたことを特徴とする請求項
   ７記載の小型モータ。
9. 【請求項９】 前記ステータと前記両ロータ部とのクリ
   アランスの大きさと軸方向の位置を一致させ、磁粉量が
   多い側のロータ部の軸方向の長さを小さく形成させたこ
   とを特徴とする請求項７または８記載の小型モータ。
10. 【請求項１０】 円柱状または円筒状磁石からなり、軸
    方向の所定位置の外周面の溝で分割される２相のロータ
    部を有し、射出成形により形成したロータと、該それぞ
    れのロータ部の外周に配置されて回転磁界を与える２相
    のステータを備える小型モータにおいて、上記ロータの
    形成時のゲートの位置の関係により生じる相間の磁粉量
    のバラツキに応じて磁粉量の多い側のロータ部に作用す
    る上記ステータの磁界の強さを磁粉量の少ない側のロー
    タ部に作用する上記ステータの磁界の強さより弱くした
    ことを特徴とする小型モータ。
11. 【請求項１１】 円柱状または円筒状磁石からなり、軸
    方向の所定位置の外周面の溝で分割される２相のロータ
    部を有し、射出成形により形成したロータと、該それぞ
    れのロータ部の外周に配置されて回転磁界を与える２相
    のステータを備える小型モータにおいて、前記ロータ
    は、フル着磁から若干減少させた着磁によって形成され
    たロータとしたことを特徴とする小型モータ。
12. 【請求項１２】 円柱状または円筒状磁石からなり、軸
    方向の所定位置の外周面の溝で分割される２相のロータ
    部を有し、射出成形により形成したロータと、該それぞ
    れのロータ部の外周に配置されて回転磁界を与える２相
    のステータを備える小型モータにおいて、上記ロータ
    は、上記ロータ形成時のゲートの位置の関係により生じ
    る相間の着磁バラツキに応じて磁粉量の多い側のロータ
    部の着磁強さを、磁粉量の少ない側のロータ部の着磁強
    さより弱くして着磁したロータとしたことを特徴とする
    小型モータ。