JP2008259336A - ステッピングモータ - Google Patents

Abstract

【課題】ＯＡ機器などに用いる場合でも、低廉化、高出力化及び小型化を図ること。
【解決手段】ステータ１１０では、それぞれ巻回されたコイル１４１、１４２により磁化されるとともにそれぞれの先端部１３１に複数の極歯１３４を有する２^ｎ個（但しｎ≧２、ｎは整数）のスロット１３０が互いに等間隔で放射状に配設されている。ロータ１５０は、スロット１３０の極歯１３４と空隙を介して回転自在に支承されている。ロータ１５０の内周面には、突極の極歯１３４と対向する複数の極歯が形成された環状のロータマグネット１５１が取り付けられている。２^ｎのスロット１３０は、一組ずつステータ１１０の中心に対して点対称で配置され、コイル１４１、１４２は、２^ｎのスロット１３０を２相構成で巻回している。
【選択図】図５

Description

本発明は、ＯＡ機器等で用いられるステッピングモータに関する。

従来、プリンタ、ファクシミリィ装置、複写機等のＯＡ機器における紙送り部分では、デジタル信号で容易に駆動制御でき、ブラシ付き或いはブラシレスのＤＣモータよりもコストの低廉化を図ることができるステッピングモータが多く使用されている。

このようなステッピングモータとしては、例えば、特許文献１に示すインナーロータ型のステッピングモータが知られている。

このステッピングモータでは、外周部に複数の磁極部を有する円筒状のロータマグネットの外周側に、円筒状のステータアッセンブリが配置され、このステータアッセンブリの内周部に、ロータ側磁極部と近接対向する極歯が設けられてなる。

搭載されるＯＡ機器自体の効率アップ化の要求に伴い、ステッピングモータ自体の高出力化を図る場合、ロータ側の極歯と軸心との距離とを大きくする必要が生じるが、インナーロータ型の構造では、ロータがステータの中心に配置されているため、大きくとることができない。

これに対し、ステータの外側でロータを回転させる構造にして、ロータ側の極歯と軸心との距離を大きくした３相３極式のアウタロータ型のステッピングモータが知られている（特許文献２参照）。
特開平１０−１２７０２４号公報 特開平５−１１１２３３号公報

ところで、ステッピングモータ（主に、インナーロータ型のステッピングモータ）では、相数に関して２相式，３相式，４相式，５相式のものがあり、この相数の増加に伴い、モ−タ及び駆動回路が相数分だけ複雑となり高価になる。

このため、極力相数が小さく高出力可能なステッピングモータが望まれている。

また、ＯＡ機器に搭載されるステッピングモータとしては、高出力とともに、極力搭載スペースの小さいものが望まれている。

これらの要望を満たすアウタロータ型のステッピングモータは存在しなかった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ＯＡ機器などにアクチュエータとして使用される場合でも、低廉化、高出力化及び小型化を図ることができるステッピングモータを提供することを目的とする。

本発明のステッピングモータは、それぞれ巻回されたコイルにより磁化されるとともにそれぞれの先端部に複数の極歯を有する２^ｎ個（但しｎ≧２、ｎは整数）の突極が互いに等間隔で放射状に配設されてなる固定子と、前記突極の極歯と空隙を介して回転自在に支承され、その内周面に、前記突極の極歯と対向する複数の極が形成された環状の永久磁石を備える一つの回転子とを有し、前記コイルの相数は２相であり、前記２^ｎ個の突極において周方向で隣り合う突極同士には、異なる相のコイルが巻回されている構成を採る。

本発明によれば、ＯＡ機器などにアクチュエータとして使用する場合に、より低廉化を図ることができるとともに、搭載スペースを極力小さくして、高出力化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係るステッピングモータの斜視図、図２は同ステッピングモータの平面図、図３は同ステッピングモータの要部構成の説明に供するステッピングモータの要部縦断面図である。なお、図３では、コイル部１４０（図５参照）及び中継基板部１６０（図５参照）を便宜上省略している。

図１〜図３に示すステッピングモータ１００は、永久磁石型（Permanent Magnet Type：以下、「ＰＭ型」という）ステッピングモータである。

ステッピングモータ１００は、ステータ（固定子）１１０（図３参照）と、ステータ１１０と同心で回転自在に取り付けられ、ロータマグネット１５１（図３参照）がステータ１１０の周囲で回転するロータ（回転子）１５０とを有する。

ステータ１１０は、図３に示すように、フランジ１１２の中央部１１２ａから垂直に立設された円筒状のハウジング１１４の立設部分に外嵌固定され、突極（磁極、スロットともいうが、以下では「スロット」という）１３０（１３０−１〜１３０−４）を有するコア１２０と、スロット１３０に巻回されるコイル部１４０（１４１ａ，１４１ｂ，１４２ａ，１４２ｂ）とを備える。なお、以下では、ステッピングモータ１００においてステータ１１０に対して、ロータ１５０が覆う側を上側、フランジ１１２側を下側として説明する。

図４は、フランジの斜視図である。

フランジ１１２は平板状をなし、中央部分の表面、言い換えれば、コア１２０と対向する側の面の中央部分が凹状に窪む窪み部１１３が形成されている。ここでは、窪み部１１３はフランジ１１２において中央部分を表面側から円状に切り欠いて薄肉にすることで形成されているため、側面視したフランジ１１２全体の厚みは一定である。

このフランジ１１２の中央部分の上方に、ハウジング１１４を介してステータ１１０が対向するように配置され、両端部１１２ｂには、ビス穴１１２ｃが形成されている。

図３に示すように、フランジ１１２の中心部（窪み部１１３の中心）には開口部１１２ａが形成され、この開口部１１２ａにハウジング１１４は、フランジ１１２の裏面側から挿通させた状態で固定されている。

ハウジング１１４は、一方側の開口縁部から外方に張り出し、外径がフランジ１１２の開口部１１２ａよりも大きい環状の係合板部１１４ｂを有する。ハウジング１１４は、フランジ１１２の開口部１１２ａに、フランジ１１２の裏面側から挿入することでフランジ１１２に嵌合されている。つまり、ハウジング１１４は、フランジ１１２に対して、係合板部１１４ｂをフランジ１１２の一方の面（裏面）に係合させ、筒状のハウジング本体部１１４ｃをフランジ１１２の他方面（表面）側から突出させた状態で固定されてる。なお、この筒状のハウジング本体部１１４ｃは、ステータ１１０のステータハウジングを形成している。

筒状のハウジング１１４において両端側で開口する中空部１１４ｄ内には、ロータ１５０の回転軸１５３が挿入された軸受け（ここでは含浸軸受）１１６が配設されている。

図５は、本発明の実施の形態１に係るステッピングモータにおけるステータとロータマグネットとの構成を説明するための図であり、便宜上、ステッピングモータにおけるロータケースの上面部１５６（図３参照）を除いた状態のステッピングモータの斜視図である。

図５に示すステータ１１０のコア１２０は、フランジ１１２の表面の上方で、表面と平行に配置されている。

このコア１２０は、ハウジング１１４に外嵌する部位である筒状のコア本体１２２（図６参照）の外周から、ロータ１５０の回転軸心と同一のステータ１１０の軸心に直交して、互いに等間隔あけて放射状に突出する２^ｎ個（但しｎ≧２、ｎは整数）のスロット１３０（１３０−１〜１３０−４）を備える。

実施の形態１のステッピングモータ１００では、ｎ＝２とし、コア１２０は、コア本体の軸心を中心に放射方向に、互いに等間隔あけて離間する４つのスロット１３０−１〜１３０−４を備えている。

これら４個のスロット１３０（１３０−１〜１３０−４）において、周方向で隣接するスロット１３０同士は、コア本体１２２（図６参照）の軸心を中心に互いに９０°をなし、平面視して十字状に配置されている。なお、コア１２０は、磁束を通しやすい電磁部材（ここでは電磁鋼板）を回転軸方向に積層して一体化してなり、ステッピングモータ１００において単層のコア１２０として機能する。

なお、コア本体１２２（図６参照）の上部には、フランジ１１２の上面からスロット１３０間に配線される引出線１６４と、コイル１４０とを接続する中継基板１６０が配設されている。中継基板１６０は、コア１２０のコア本体１２２（図６参照）上でハウジング１１４に外嵌された中央本体１６１の縁部からスロット１３０間に突出する突出片１６２を備える。中継基板１６０は、周方向で隣り合うスロット１３０間の突出片１６２において、引出線１６４の基端部と、コイル１４１ａ，１４１ｂ，１４２ａ，１４２ｂの端部１４５（図６参照）とを接続する。これにより、中継基板１６０は、引出線１６４を、スロット１３０に巻回されたコイル１４１ａ，１４１ｂ，１４２ａ，１４２ｂの部分と離間させた状態で、当該コイル１４１ａ，１４１ｂ，１４２ａ，１４２ｂに接続している。

スロット１３０（１３０−１〜１３０−４）には、コイル部１４０（１４１ａ，１４１ｂ，１４２ａ，１４２ｂ）が２相構成で巻回されている。コイル部１４０（コイル１４１ａ，１４１ｂ，１４２ａ，１４２ｂ）によりスロット１３０（１３０−１〜１３０−４）に電流を流すことにより磁化（励磁）され、ステータ１１０は、ロータ１５０に対する回転磁界を発生する。

ここでは、スロット１３０の数が４であるため、平面視して同一直線上に配置されるスロット１３０−１とスロット１３０−３のそれぞれに集中的に巻回するコイル１４１ａとコイル１４１ｂの組を同相とし、スロット１３０−２とスロット１３０−４のそれぞれに集中的に巻回するコイル１４２ａとコイル１４２ｂの組を同相とする。

なお、同一相のコイル１４１ａとコイル１４１ｂとは同一の導線を逆巻きでそれぞれ巻回することで形成され、１８０°の位置、つまり同一直線上に配置されている。また、同一相のコイル１４２ａとコイル１４２ｂとは同一の導線を用いてそれぞれを逆巻きで巻回することで形成され、１８０°の位置、つまり同一直線上に配置されている。例えば、同一相で逆巻きになる。例えば、コイル１４１ａを時計回りで導線を巻回して形成すると、コイル１４１ｂは、反時計回りで形成される。コイル１４２ａ１４２ｂも同様であり、Ａ相Ｂ相の相対関係や、同一相のコイルの組においてどちらを時計方向で巻くか等によって、励磁順に対するモータ回転方向を決定する。

これにより、ステータ１１０では、軸心を中心に互いに点対称で配置されたスロット同士（スロット１３０−１とスロット１３０−３同士、スロット１３０−２とスロット１３０−４同士）が、それぞれ同一相となる。ステッピングモータ１００では、スロット１３０−１とスロット１３０−３とをＡ相、スロット１３０−２とスロット１３０−４とをＢ相としている。

スロット１３０−１〜１３０−４の構成について図５及び図６を用いて更に詳細に説明する。なお、各スロット１３０−１〜１３０−４は同様の構成であるので、各スロット１３０−１〜１３０−４の構成をスロット１３０の構成として説明する。

図６は、ステータ１１０のコア１２０と、ステータの外側に配置されたロータマグネット１５１との関係を示す平面図である。なお、図６では、コア本体１２２の上部に形成された、中継基板１６１が取り付けられる平面視正方形の板状の台部１２３が図示されている。台部１２３における表面には、角部から、コイル部１４０の各端部１４５が接続された接続ピンが立設している。この接続ピンが中継基板１６０の突出片１６２を介して引出線１６４の基端部に接続される。

スロット１３０（１３０−１〜１３０−４）は、コア本体から放射方向に突出し、コイル１４１（図５参照）が集中的に巻回されるスロット本体１３３と、スロット本体の先端に形成され、当該先端から周方向両側に突出する先端部１３１とを有する。

スロット１３０における先端部（放射方向側の端部）１３１は上面視して円弧状をなし、先端部１３１の先端面１３２は、ロータマグネット１５１の内周面１５１ａに沿って湾曲する湾曲面として形成されている。それぞれのスロット１３０−１〜１３０−４における先端部１３１の先端面１３２には、複数の極歯１３４が周方向に沿って等間隔で複数設けられている。

それぞれの先端部１３１は、周方向で隣り合う先端部１３１ととともに、ロータマグネット１５１の内周面の略全面に沿って対向した状態で配置されている。

具体的には、周方向で離間する両端部（以下、「先端部の両側部」という）１３５は、当該両端部が形成されたスロットと隣り合うスロットの先端部の、周方向で離間する両端部と近接する位置に配設されている。

周方向で並ぶ各スロット１３０の先端部１３１間の距離は、それぞれの先端部１３１に形成される極歯間距離と略同様の長さとなるようにすることが好ましい。

具体的には、各スロット１３０の先端部１３１における両側部の一側部１３５と、当該スロット１３０（例えば、スロット１３０−１）と隣り合うスロット１３０（例えば、スロット１３０−４）の先端部１３１（１３１−４）の一側部１３５−４との周方向で離間する長さ）が、先端部１３１において周方向で並ぶ極歯１３４同士の離間距離（極歯１３４間の周方向の長さ）と略同様の長さとなっている。

すなわち、先端部１３１の両側部１３５にそれぞれ極歯１３４が配置されているため、コ１２０自体の外周部分から等間隔で極歯１３４が配置されるように構成されている。

極歯１３４は、それぞれの先端部１３１において、軸心から放射方向に突出し、且つ厚み方向（軸方向と同方向）に延在する突条に形成されており、それぞれ、ステータ１１０の中心（軸心に相当）に対して点対称に配置されている。

これら点対称に配置されたスロット同士は、励磁された際に異極となり、これらスロットが備える極歯１３４のそれぞれに空隙を介して対向して、ロータ１５０のロータマグネット１５１における内周面の複数の磁極が配置されている。

ロータマグネット１５１は、環状に形成された永久磁石材よりなり、回転軸部１５３及びロータケース１５４によって、コア１２０の水平方向外側で、コア１２０の周囲を回転自在に支承されている。

ロータマグネット１５１の内周面１５１ａには、ロータ１５０の磁極１５２が、それぞれ軸方向に沿って延在し、周方向にＳ極、Ｎ極と交互に等ピッチでラジアル方向に着磁されることにより配置されている。ロータマグネット１５１の内周面における磁極１５２の数は、ステータ１１０側のスロット１３０が４つであるため、Ｘを０以上の整数とした場合、Ｘ／２が奇数となる数となっている。ここでは、ステッピングモータ１００は、１００ステップで１回転とし、ロータマグネット１５１の磁極１５２の数は、ステップ数／２＝５０極であり、極数２５のＳ極と、極数２５のＮ極が交互に周方向に配設している。

ロータマグネット１５１では、それぞれ回転中心に対して点対称の位置にある磁極１５２同士は、互いに異極となるように配置されている。

ロータマグネット１５１は、その外周面で、コア１２０を覆うロータケース１５４の周壁部１５５の内周面に取り付けられている。

ロータケース１５４は、コア１２０を上方及び周方向から覆うように配置され、円盤状をなし、中心に回転軸部１５３が固定されるとともに、コアの上面を覆うケース上面部１５６を有し、このケース上面部１５３の外縁部から垂下して、コア１２０の外側に配置され、コア１２０の外周を囲む周壁部１５５が設けられている。

図７は、ロータケースの斜視図である。

図３及び図７に示すように、ロータケース１５３のケース上面部１５６において、コア１２０と対向する内面（裏面）には、窪み部１５８が形成されている。

この窪み部１５８は、フランジ１１２の窪み部１１３と対向配置されており、ケース上面部１５６とフランジ１１２とで挟まれたコイル部１４０（コイル１４１ａ，１４１ｂ，１４２ａ，１４２ｂ）の配設空間を軸方向に大きくしている。

これにより、コア１２０のスロット１３０に巻回されるコイル部１４０のコイル１４１ａ，１４１ｂ，１４２ａ，１４２ｂの径を大きいものにすることができる。

このケース上面部１５６の中心部分、つまり、窪み部１５８の中心部分には、回転軸部１５３の一端部を固定する軸止め部材１５９が内嵌されている。この軸止め部材１５９を介して、ケース上面部１５６には、回転軸部１５３が、当該ケース上面部１５６に対して垂直に、且つ周壁部１５５と対向して立設される。

回転軸部１５３において、立設された部位、すなわちケース上面部１５６から立ち上がる部位は、ステータ１１０のハウジング１１４内部の軸受け１１６内に回転自在に挿入されている。これにより、ロータケース１５４及びロータマグネット１５１を有するロータ１５０は、ステータ１１０に、回転自在に軸支された状態となっている。

次に本実施の形態におけるステッピングモータの動作について説明する。

なお、本実施の形態のステッピングモータ１００では、ロータ１５０におけるロータマグネット１５１の内周面の磁極及びステータ１１０の極歯１３４は例えば、１０°ステップで動作するように構成されており、ここでは１相励磁時を例に説明する。

図５において、周方向で隣り合うスロット１３０同士には、異なる相のコイルが巻回されており、スロット１３０−１及びスロット１３０−３をＡ相、スロット１３０−２及びスロット１３０−４をＢ相としている。また、ステッピングモータ１００におけるコイル１４１ａ〜１４２ｂは、各スロット１３０−１〜１３０−４に、励磁状態でスロットの先端部の極歯１３４を点対称に位置するものどうしが異極となるように巻回されている。なお、上述したように、コイル部１４０では、コイル１４１ａとコイル１４１ｂとは同一の導線によりそれぞれ形成されて連続するものであり、コイル１４２ａとコイル１４２ｂとは同一の導線によりそれぞれ異なる巻き方向で、それぞれ集中的に巻回されている。

この場合、ステータ１１０のコア１２０に対して、Ａ相からＢ相の順に励磁する、具体的には、スロット１３０−１からスロット１３０−２の順に励磁すると、ロータ１５０は、矢印Ｄ１方向に移動する。よって、スロット１３０−１、スロット１３０−２、スロット１３０−３、スロット１３０−４の順に励磁することによって、ロータ１５０自体は回転軸部１５３を中心に、ステップ角で回転を続けるものとなる。

このように本実施の形態のステッピングモータ１００は、ステータ１１０においてコイル部１４０が巻回されるスロット１３０が４つ、つまり、スロット数が４つの、従来には無かった構造である２相単層式のアウタロータ型である。このため、筒状のマグネットであるロータマグネット１５１の内側で、スロット数の多いステッピングモータのものと比較して、コイル部１４０の配置スペースを広く確保しつつ、スロット数の増加に伴い増加するコイルの巻回回数を小さくできる。

つまり、本実施の形態のステッピングモータ１００では、周方向で隣り合うスロット１３０どうしは、軸心側で直交する位置に配置されているため、スロット１３０に巻回するコイル部１４０（コイル１４１ａ，１４１ｂ，１４２ａ，１４２ｂ）の巻回領域を、スロット１３０間のスペースを用いて左右に広くとることができる。よって、コイル部１４０（コイル１４１ａ，１４１ｂ，１４２ａ，１４２ｂ）の巻回対象となるスロット自体が４つと少ないととともに、それぞれのスロット１３０にコイル部１４０を巻回する際に、従来の同じ大きさのステッピングモータで用いられたコイルよりも太いコイルを用いることで、更にコイルの巻回回数を減少させることができる。

また、スロット間のスペースを、スロットを巻回するコイルの巻回スペースとして有効に利用することができ、これにより高出力化を図ることができる。

また、ステッピングモータ１００では、コア１２０に対して軸方向にそれぞれ配置されるフランジ１１２と、ケース上面部１５６とには、コア１２０のコイル部１４０に対して軸方向で対向する部位に、それぞれ窪み部１１３，１５８が形成されている。

これにより、２相単層式のステッピングモータ１００であっても、コア１２０のスロット１３０に巻回されるコイル部１４０（コイル１４１ａ，１４１ｂ，１４２ａ，１４２ｂ）の配置領域をロータマグネット１５１の内側において、軸方向にも広くすることができる。これにより、従来と比較して太いコイル（１４１ａ，１４１ｂ，１４２ａ，１４２ｂ）を容易に巻回でき、さらに、コイル部１４０のコイルの巻回回数を減少させつつ、発熱を抑制し、モータ自体の消費電力を減少させることができるとともに、更なる高出力化を図ることができる。

さらに、同寸法のインナロータ型のステッピングモータと比較して、ロータイナーシャが大きいため、慣性モーメントの惰性により高速域でのプルアウトトルクを向上させることができる。

また、本実施の形態のステッピングモータ１００では、回転するロータマグネット１５１の内周面に形成されたロータ１５０の磁極に対向するステータ１１０の極歯１３４は、４つのスロット１３０の先端部１３１において、ロータマグネット１５１の内周面に沿って湾曲した先端面１３２の全面に形成されている。このため、ステータ１１０の極歯１３４とロータ１５０の磁極とが互いに対向する面積を極力広くとることができ、同寸法のインナーロータ型或いはアウタロータ型のステッピングモータと比較して、高出力化を図ることができる。

また、ステッピングモータ１００によれば、ロータマグネット１５１の径を大きくすることによって、最大フラックス値を向上させることができ、トルク特性の向上を図ることができる。

さらに、２相式であるため、３相以上などの相数が多いステッピングモータと比較して、スロットに対する磁気の切替も容易に行うことができる。

さらにステータ１１０が一つの単層であるため、Ａ相にＢ相を積層した従来の２相式のモータと比較して、ステッピングモータ１００自体の薄型化を図ることできる。

したがって、ＯＡ機器などにアクチュエータとして使用する場合でも、より低廉化を図ることができるとともに、搭載スペースを極力小さくして、高出力化を図ることができる。

さらに、本実施の形態のステッピングモータ１００では、ステータ１１０のスロット１３０が４つであり、各スロット１３０の先端部１３１同士は、周方向で近接している。このため、内径が設定されたロータマグネット１５１内において、スロット１３０の先端部１３１において極歯１３４を形成する先端面１３２を、周方向に極力広くとることができる。これにより、ステッピングモータ１００において、スロット１３０の極歯のピッチを変更する場合でも、ステータ１１０のコア１２０を成形する金型において、極歯を成形する金型のコアのみの変更を容易に行うことができ、極歯のピッチが異なるステータ１１０を容易に形成できる。

（実施の形態２）
図８は本発明の実施の形態２に係るステッピングモータの要部構成を示す断面図であり、図９は本発明の実施の形態２に係るステッピングモータにおけるモータ本体の要部構成を示す断面図である。また、図１０は本発明の実施の形態２に係るステッピングモータにおける被覆ケースの説明に供する断面図である。

図８〜図１０に示すステッピングモータ２００は、図１に示す実施の形態１に対応するステッピングモータ１００と同様の基本的構成を有し、従来にはない構造である２相単層式のステッピングモータである。よって、同一の構成要素には同名称及び同符号を付して説明は省略する。

図８に示すステッピングモータ２００は、ＰＭ型のアウタロータ式のステッピングモータであり、ステータ２１０と、当該ステータ２１０に回転自在に取り付けられ、当該ステータ２１０の外側で回転するロータ２５０とを有するモータ本体２６０を、外側から被覆する被覆ケース２７０を備えている。

モータ本体２６０におけるステータ２１０及びロータ２５０の位置関係は、実施の形態１のステータ１１０及びロータ２５０の位置関係と同様のものである。

図８及び図１０に示すステッピングモータ２００におけるステータ２１０は、円盤状の底板部２１２の中央部から立設する円筒状のハウジング２１４の先端部に外嵌されたコア２２０を有する。

ハウジング２１４の内部には、ハウジング１１４と同様に、ロータ２５０の回転軸部２５３が回転自在に挿入された軸受け１１６が配設されている。

コア２２０は、図５に示す実施の形態１のコア２２０と厚さのみ異なり同様に形成されるものであり、コア１２０のスロット１３０と同様に形成されたスロット２３０を２^ｎ個（但しｎ≧２、ｎは整数）有する。これらスロット２３０は、ロータ２５０の回転軸心と同一の軸心に直交し、底板部２１２の表面の上方で、当該表面と平行に、軸心から放射状に突出し、互いに等間隔で配設されている。ここでは、実施の形態１のコア１２０と同様に、ｎ＝２とし、４つのスロット２３０を有するものとする。

スロット２３０は、スロット１３０と同様の先端部１３１に、ロータマグネット１５１と同様に構成されたロータマグネット２５１の内周面の磁極と対向する複数の極歯１３４を有している。極歯１３４を含む先端部１３１の構成は、スロット１３０のものと同様であるため説明は省略する。

また、図示しないが、これらスロット２３０には、スロット１３０と同様にコイルが巻回され、これら巻回されるコイルによってそれぞれのスロット２３０は磁化される。

なお、巻回されるコイルは、平面視して同一直線上に配置されるスロットを一組として、それぞれに巻回されるコイルは同一の導線により構成し、ここでは２相単層式のステッピングモータを構成している。

このように構成されたステータ２１０は、ステータ２１０と同心で回転するロータ２５０の有底筒状のロータケース２５４により上方から覆われている。

このロータケース２５４は、ロータマグネット２５１とで、回転軸部２５３によって回転するロータ２５０を構成している。

なお、ロータ２５０は、ロータ１５０と比較して、ロータケース２５４の上面部２５６において、窪み部１５８が形成されておらず、ステータ２１０と対向する面とは逆の面（表面）の中央部分に凹部２５７が形成されている点を除いて同様の構成を有する。なお、ロータケース２５４の上面部２５６に、ロータケース１５４の上面部１５６と同様に窪み部１５８を形成してもよい。その場合、ロータ２５０は、窪み部１５８を有するロータ１５０と同様の効果を有する。

ロータケース２５４では、ステータ２１０を上方に配置される円盤状の上面部２５６の周縁部から下方に垂下される周壁部２５５の内周面に、ステータ２１０の極歯１３４の外側に位置するロータマグネット２５１が取り付けられている。

凹部２５７は、ロータケース２５４の上面部２５６において、の中央部分を外方から内方に押し出すことで窪ませることにより形成され、ステータ２１０側方向に開口してなる。

この凹部２５７の中央部には、回転軸部２５３を貫通させた状態で固定する環状の軸固定部２５９が取り付けられている。

この環状に軸固定部２５９に回転軸部２５３が挿通されることで、回転軸部２５３の一端部２５３ａは、ロータ２５０の上面からステータ２１０と逆側に突出し、出力軸として機能する。

このように底板部２１２上に配置されたステータ２１０及びロータ２５０は、上方から被覆ケース２７０が被せられて、回転軸部２５３の出力端のみ外部に露出した状態で被覆されている。

図８及び図１０に示すように、被覆ケース２７０は、モータ本体部２６０（ステータ２１０及びロータ２５０）の側方に配置され、モータ本体２６０の周囲を囲む円筒状の被覆周壁部２７１と、被覆周壁部２７１の一方の開口を閉塞し、モータ本体２６０を上方（モータ本体部２６０に対して底板部２１２と反対側）から覆う被覆底面部２７３とで有底筒状に形成されてなる。

被覆ケース２７０における被覆周壁部２７１の他方の開口縁部２７１ａは、底板部２１２の外周縁と対応して形成され、当該底板部２１２に外嵌することによって固定されている。これにより、ステータ２１０及びロータ２５０は、被覆ケース２７０と底板部２１２とにより被覆ケース２７０内に封じこめられている。

また、被覆底面部２７３の外面には、ブラケット２７５が固定され、これら被覆底面部２７３及びブラケット２７５の中央部分で厚み方向に連通する開口部には、回転軸部２５３が挿通される軸受け２５９が取り付けられている。

この軸受け２５９に、モータ本体２６０側から突出する回転軸部２５３の一端部を挿通させることによって、回転軸部２５３の一端部のみが、被覆底面部２７３及びブラケット２７５を挿通してブラケット２７５の上方に突出している。

このように構成されたステッピングモータ２００によれば、実施の形態１のステッピングモータ１００と同様の効果を得ることができるとともに、被覆ケース２７０に、ステータ２１０の外側にロータ２５０が回転自在に配置されたモータ本体２６０を封入している。より詳細には、被覆ケース２７０と底板部２１２とにより、モータ本体２６０の全面を包囲している。

これにより、ステータ２１０の外側に配置されたロータ２５０の回転駆動により生じる騒音や電磁ノイズを遮断することができるとともに、ロータ２５０及びステータ２１０を有するモータ本体２６０内への異物混入を防ぐことができる。

また、ロータケース２５４の上面部２５６に凹部２５７が形成されているため、被覆ケース２７０により被覆された構成であっても、被覆ケース２７０側に取り付けられた軸受け２７４に対して、挿通した回転軸部２５３を受けるために必要な軸方向の長さ（軸受け２７４の厚み）を保持させつつ、被覆ケース２７０を有するステッピングモータ２００全体の厚みを薄くでき、当該ステッピングモータ２００の薄型化を図ることができる。

なお、各実施の形態における２相単層式のステッピングモータ１００，２００では、ステータ１１０，２１０の有する２^ｎ個（但しｎ≧２、ｎは整数）のスロット１３０，２３０の数は、ｎ＝２として４つのスロットとしたが、これに限らず、２相単層式のものであれば、ｎは２以上の整数としてもよい。

ここで、ｎ＝３として、ステータが８つのスロットを備えるステッピングモータを変形例として示す。

図１１は本発明の実施の形態に係るステッピングモータの変形例を示す部分断面図である。なお、図１１では、実施の形態１のステッピングモータ１００と比較して、スロットの数に伴い、励磁順にロータを回転方向に移動させるべく、スロットに巻回されるコイルの巻き方、ロータ側及びステータ側の極歯の数は異なるが、基本的構成は同様である。

つまり、それぞれ巻回された図示しないコイルにより磁化されるとともに先端部３３１に複数の極歯３３４を有する８個のスロット３３０が互いに等間隔で放射状に配設されてなるステータ３１０と、スロット３３０の極歯３３４と対向する複数の磁極が内周面に形成されるとともに、ステータ３１０の中心に回転自在に挿入された回転軸部３５３によって極歯３３４の外側で回転自在に支承されたロータマグネット３５１を備える一つのロータ３５０とを備え、スロット３３０は、一組ずつステータ３１０の中心に対して点対称で配置され、コイルが２相構成で巻回される。

なお、図１１では、ロータ３５０において、ステータ３１０の上方に配置され、回転軸部３５３が中心部に固定されたロータケースの上面部を省略し、ロータマグネット３５１が内周面に固定されたロータケースの周壁部３５５が図示されている。

ステータ３１０として、点対称に配置されたスロット３３０同士は、励磁された際に同極となり、これらスロット３３０が備える極歯３３４のそれぞれに対向して、ロータ３５０のロータマグネット３５１の内周面に形成された複数の極歯が配置されている。

ロータマグネット３５１は、環状に形成された永久磁石材のリングよりなり、その内周面には、ロータ３５０の磁極が、それぞれ軸方向に沿って延在し、周方向にＳ極、Ｎ極と交互に等ピッチでラジアル方向に着磁されることにより配置されている。ここでは、ロータマグネット３５１の内周面における磁極の数は、ステータ３１０側のスロット３３０が８つであるため、Ｘを０以上の整数とした場合、Ｘ／４が奇数となる数となっている。

このステッピングモータ３００では、周方向に配置されたスロット３３０が一つおきに同相になるようにコイルが巻回されている。スロット３３０−１、３３０−５には同じ巻き方向でＡ相コイルが巻回され、スロット３３０−２、３３０−６には同じ巻き方向でＢ相コイルが巻回されている。また、スロット３３０−３、３３０−７には、スロット３３０−１，３３０−５とは異なる巻き方向でＡ相コイルが巻回され、スロット３３０−４、３３０−８には、Ｂ相コイルが、スロット３３０−２、３３０−６とは異なる巻き方向で巻回されている。例えば、それぞれのスロット３３０が、励磁状態で、図１１に示す極となるように２相コイルが巻回され、それぞれのスロット３３０の極歯３３４に対向するロータマグネット３５１側の極は異極する。また、ステッピングモータ３００では、励磁状態においては、点対称に配置されるスロット３３０同士は、同極となっている。

そして、Ａ相のスロット３３０−１、３３０−５を励磁し、次いで、Ｂ相のスロット３３０−２、３００−６を励磁すると、ロータ（図ではロータマグネット３５１）がＤ２方向に回転移動する。次いで、Ａ相のスロット３３０−３、３３０−７を励磁し、次いで、Ｂ相のスロット３３０−４、３３０−８を励磁し、これを繰り返すことによってロータ３５０（図１１では、周壁部３５５及びロータマグネット３５１のみ図示）は回転する。これを繰り返すことによりロータ３５０は回転を続ける。

以上、本発明の一実施の形態について説明した。

なお、上記本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り、種々の改変をなすことができ、そして本発明が該改変させたものに及ぶことは当然である。

本発明に係るステッピングモータは、より低廉化を図ることができるとともに、搭載スペースを極力小さくして、高出力化を図ることができる効果を有し、プリンタ、ファクシミリ装置等ＯＡ機器における紙送りを行うアクチュエータとして有用である。

本発明の実施の形態１に係るステッピングモータの斜視図 本発明の実施の形態１に係るステッピングモータの平面図 本発明の実施の形態１に係るステッピングモータの要部構成の説明に供するステッピングモータの縦断面図 フランジの斜視図 本発明の実施の形態１に係るステッピングモータにおけるステータとロータマグネットとの構成の説明するための図 ステータのコアと、ステータの外側に配置されたロータマグネットとの関係を示す平面図 ロータケースの斜視図 本発明の実施の形態２に係るステッピングモータの要部構成を示す断面図 本発明の実施の形態２に係るステッピングモータにおけるモータ本体の要部構成を示す断面図 本発明の実施の形態２に係るステッピングモータにおける被覆ケースの説明に供する断面図 ステッピングモータの変形例を示す部分断面図

符号の説明

１００、２００、３００ ステッピングモータ
１１０、２１０、３１０ ステータ
１２０、２２０ コア
１１４、２１４、３１４ ハウジング
１１４ｃ ハウジング本体部
１３０、２３０、３３０ スロット
１３１ 先端部
１３２ 先端面
１３４、３３４ 極歯
１４０ コイル部
１４１、１４２、１４１ａ、１４１ｂ、１４２ａ、１４２ｂ コイル
１５０、２５０、３５０ ロータ
１５１、３５１ ロータマグネット
１５３、２５３、３５３ 回転軸部

Claims (4)

1. それぞれ巻回されたコイルにより磁化されるとともにそれぞれの先端部に複数の極歯を有する２^ｎ個（但しｎ≧２、ｎは整数）の突極が互いに等間隔で放射状に配設されてなる固定子と、
   前記突極の極歯と空隙を介して回転自在に支承され、その内周面に、前記突極の極歯と対向する複数の磁極が形成された環状の永久磁石を備える一つの回転子と、
   を有し、
   前記コイルの相数は２相であり、
   前記２^ｎ個の突極において周方向で隣り合う突極同士には、異なる相のコイルが巻回されているステッピングモータ。
2. ｎを２とし、前記２^ｎ個の突極において周方向で隣り合う突極同士は、互いに直角となるように配設されている請求項１記載のステッピングモータ。
3. 前記２^ｎ個の突極の先端部は、前記コイルが巻回される突極本体の先端から周方向に、前記永久磁石の内周面に沿って延在してなり、
   前記先端部において周方向で離間する両側端部は、周方向でそれぞれ隣り合う別の突極における先端部の一側端部と近接して配置されている請求項１記載のステッピングモータ。
4. 前記先端部には、前記内周面に沿う先端面において前記複数の突極の極歯が等間隔をあけて形成され、
   前記先端面における前記突極の極歯の間隔と、前記周方向で近接する先端部の側端部同士にそれぞれ形成された突極の極歯同士の周方向の間隔とが略同一である請求項３記載のステッピングモータ。

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