JP2011114912A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】ディテントトルクを大きくせず、かつ、モータのトルクアップを図ること。
【解決手段】このモータは、周方向に複数の極歯２が配設されるヨークおよび励磁コイルを備えるステータと、極歯２にて囲まれた空間に配設されるロータとを有する。そして、
極歯２のロータに対向する内側面積と、極歯２の励磁コイルに対向する外側面積との差を、極歯２にて囲まれる円形空間の中心線に対する法線に沿う面によって極歯２の両周方向面が形成された場合の差より大きくした部分を、極歯２の根元部３２側に有する。これは、極歯２の少なくとも根元部３２側の周方向面３３がロータに対して斜めに対向するように形成されていることを意味し、根元部３２の周方向面３３が内側に向いている形状となっている。
【選択図】図５

Description

本発明は、モータに関する。

従来から、小型同期モータやステッピングモータなどでは、周方向に複数の極歯が配列されるステータを使用している。そして、ステッピングモータの場合、その極歯は一般的に台形状をしている（特許文献１の図８参照）。これは、長方形状とすると、ディテントトルクが強くなり、コギングが増大し、スムーズな回転ができない状態となるためである。このため、極歯を台形状としている。

すなわち、図１２および図１３に示すとおり、従来のステッピングモータのステータヨーク１０１は、複数の台形状の極歯１０２が周方向に並んで配設される形状となっている。この例では、複数の極歯１０２で囲まれる円形空間１０３の中心を通る中心線１０４に対して極歯１０２がその中心線１０４を囲むようにして周方向に並んでいる。円形空間１０３には、ロータが配置され、極歯１０２の外周には、励磁コイルが巻回される。そして、この台形状の極歯１０２の側面となる周方向面１０５は、図１３に示すように、中心線１０４に対する法線１０６に沿う面となっている。

図１４に、極歯１０２をロータ側から見た状態を示す。この図１４に示すように、両周方向面１０５が中心線１０４に対する法線１０６に沿う面となっている極歯１０２の場合、極歯１０２のロータ側の面の外形は完全な台形であり、また励磁コイル側の面の外形も完全な台形となる。また、極歯１０２の根元部１０７側の周方向面１０５の幅寸法となる周方向幅Ｗ６１に比べ、先端部１０８側の周方向幅Ｗ６２は小さくなっていると共に、周方向幅Ｗ６１は先端側に行くに従い比例的に幅が狭くなっていき、先端部１０８では、その幅は、周方向幅Ｗ６２となる。

特開２０００−３５０４３１（図８）

しかし、台形状の極歯１０２の場合、モータの径方向の大きさを小さくするため、極歯１０２を薄くしようとすると、磁気飽和が生じ易くなり、モータのトルク（回転力）が上がらない。しかも、このような構成、すなわち台形状の極歯１０２のまま極歯１０２を薄くした構成、を採用すると、磁気飽和が生じ、モータの静止トルクであるディテントトルクが大きくなる傾向が生じてしまうことが出願人の実験によって判明した。

この磁気飽和を避けようとして、台形状の極歯１０２を全体的に大きくすると、１つの極歯１０２の根元部１０７と先端部１０８が共に周方向に広がることとなる。この結果、根元部１０７では、ロータの１つの磁極の幅を超え、２つの磁極に大きく跨るようになってしまう。このような状態が生ずると、モータのトルクダウンとなってしまう。

また、モータのトルク（モータの回転力）を上げようとして、極歯を台形状ではなく、長方形状とすると、既に述べたように、ディテントトルクが大きくなり、コギングが生じスムーズな回転がなされないこととなる。

本発明に係る幾つかの態様は、ディテントトルクが大きくならず、一方、モータのトルクを上げることができるモータである。

本発明の態様の１つは、周方向に複数の極歯が配設されるヨークおよび励磁コイルを備えるステータと、極歯にて囲まれた空間に配設されるロータと、を有するモータにおいて、極歯のロータに対向する内側面積と、極歯の励磁コイルに対向する外側面積との差を、極歯にて囲まれる円形空間の中心線に対する法線に沿う面によって極歯の両周方向面が形成された場合の差より大きくした部分を、極歯の根元部側に有することを特徴とする。

この構成では、磁束が集中せず極歯の根元部の内側の面積が小さくなるので、ディテントトルクが大きくならず、しかも根元部の外側の面積が大きくなるので、磁気飽和がしづらくなり、一層ディテントトルクが大きくならない。また、磁気飽和がしづらいものとなるので、モータのトルクアップを図ることができる。

本発明の態様の他の１つは、周方向に複数の極歯が配設されるヨークおよび励磁コイルを備えるステータと、極歯にて囲まれた空間に配設されるロータと、を有するモータにおいて、極歯は、その周方向の幅がその根元から先端に行くに従い狭くなる形状とされ、極歯の少なくとも根元部側の周方向面がロータに対して斜めに対向するように形成されていることを特徴とする。

この構成でも、磁束が集中せず極歯の根元部の内側の面積が小さくなるので、ディテントトルクが大きくならず、しかも根元部の外側の面積が大きくなるので、磁気飽和がしづらくなり、一層ディテントトルクが大きくならない。また、磁気飽和がしづらいものとなるので、モータのトルクアップを図ることができる。

ここで、極歯を励磁コイル側からで、かつ根元を下で先端を上にして見た場合、その側面の左側の形状がＳ字状で右側の形状が逆Ｓ字状にするのが好ましい。この構成とすると、中央部から先端部にかけての部分が広くなり、ロータのマグネットの磁束を有効活用できると共に、根元部を大きく広げることができ、磁気飽和が非常に生じにくくなる。

また、Ｓ字状および逆Ｓ字状は、極歯の根元から高さ中心の付近までが１つの直線またはなだらかな山状の外側にふくらんだ曲線となり、高さ中心の付近から先端近傍までは２つの直線または曲線で結ばれる外側にふくらんだ形状となっているのが好ましい。この形状とすると、Ｓ字状や逆Ｓ字状を形成しやすくなる。

さらに、極歯の中央部の一部または全部に、法線に沿った面となるように形成された周方向面または法線に沿った面よりさらに励磁コイル側に対向するように形成された周方向面を配置させるのが好ましい。これは、このように形成すると、極歯の根元部を広げやすくできるためである。

また、極歯の根元から中央部に至る領域である根元部の幅寸法をロータのマグネットの１つの磁極の着磁幅より広くするのが好ましい。この構成とすると、極歯の根元部が異極となる２つの着磁領域にまたがることで、モータのトルクダウンが若干生じるが、内側の面積が小さいので、そのトルクダウンは大きくならず、一方、磁気飽和は抑えられるのでモータのトルクアップが図られ、かつディテントトルクは大きくならない。

ここで極歯の厚さを、その極歯の根元から径方向の外側に広がる環状部の厚さより１５〜３０％薄くするのが好ましい。このように極歯の厚さを環状部の厚さより１５％以上薄くすると、モータの径方向の大きさを小さくできたり、ロータの径を大きくしたりすることができる。また、両者の厚さの差を３０％以内とすると、ステータを構成するヨークを効率よく形成できることとなる。

また、極歯の先端部の先端側は、先端方向に突出した半円形状の曲線となっているのが好ましい。この構成を採用すると、先端側における磁束集中を防止できるため、ディテントトルクが大きくならないと共に極歯を作り易くなる。

本発明に係る幾つかの態様のモータでは、ディテントトルクが大きくならず、一方、モータのトルクアップを図ることができるものとなる。

図１は、本発明の実施の形態に係るモータとしてのステッピングモータの正面図で、上半分の一部を断面図で、上半分の他の一部をケースが取り除かれた状態で示した図である。 図２は、図１のステッピングモータの右側面図である。 図３は、図１のステッピングモータに使用されるヨークを示す図で、図４のＡ−Ａ線で切断した断面図である。 図４は、図３に示すヨークの平面図である。 図５は、図１のステッピングモータに使用されるヨークの極歯を示す図で、ロータ側から見た図である。 図６は、図１のステッピングモータに使用されるヨークの極歯を示す図で、励磁コイル側から見た図である。 図７は、図５および図６に示す極歯がどの方向から見たかを説明するための図である。 図８は、図１のステッピングモータにおける、極歯とマグネットとの位置関係を説明するための図である。 図９は、図１のステッピングモータによってピックアップを駆動したときの様子を示す図で、リニアリティの状況を説明するための図である。 図１０は、本出願人が製造、販売している従来のステッピングモータによってピックアップを駆動したときの様子を示す図で、そのリニアリティの状況を説明するための図である。 図１１は、図１のステッピングモータに使用されるヨークの変形例を示す図である。 図１２は、従来のステッピングモータのステータヨークを示す斜視図である。 図１３は、図１２に示すスタータヨークの平面図である。 図１４は、図１２に示すステータヨークの極歯をロータ側から見たときの図であり、ステータヨークの極歯の数が４個と仮想した場合の図である。

以下、本発明の実施の形態に係るモータについて、図を参照しながら説明する。なおこのモータは、ＯＤＤ（Optical Disc Drive）に用いられる光ピックアップを駆動させるステッピングモータとなっている。

（モータの全体構成）
図１に示すように、このステッピングモータ１は、周方向に複数の極歯２が配設される金属製のヨーク３および励磁コイル４を備えるステータ５と、極歯２にて囲まれる円形空間６に配置されるロータ７とを有する。

ステータ５は、内ヨークと外ヨークからなる１対のヨーク組が２対配置されている。具体的には、２対で計４個のヨーク３と、２対のヨーク３の各１対に対して配置される計２個の励磁コイル４と、各励磁コイル４と各ヨーク３との間に配置される計２個のコイルボビン１１を有している。また、ステータ５は、ロータ７やヨーク３を覆うと共に磁路を形成する金属製のケース１２を備えている。ロータ７は、周方向に交互に異極が着磁されたマグネット１３と、そのマグネット１３が固定されるロータ軸１４とを備えている。ステッピングモータ１は、この他にロータ軸１４を支持する軸受１６、ロータ軸１４を軸方向に付勢する付勢部材１７や電気的な接続のための接続部１８や取り付け板１９などを有しているが、これらの部品は、本発明とは直接関係しないので、詳細な説明は省略する。

このステッピングモータ１のステータ５、軸受１６および付勢部材１７からなる長さＬ１は１２．６ｍｍとされ、各励磁コイル４の幅Ｗ１は３．７ｍｍとされ、各マグネット１３の軸方向長さＬ２は３．８５ｍｍとされている。それぞれのマグネット１３は、１対のヨーク３，３と対称の位置関係となるように配置されている。すなわち、１つのマグネット１３の軸方向の中心と、そのマグネット１３に対応する１対のヨーク３，３の軸方向の中心とが、軸方向で同じ位置となるようにされている。

ステッピングモータ１の側面形状は、図２に示すように、円状のものから対向する２箇所を切り欠いたような形状となっている。そのため、その切り欠いたような部分がスペース的に余裕部分となることで、小型化が達成されるものとなっている。ステッピングモータ１の図２で横幅Ｗ２は６ｍｍで、外径Φ１は７．５ｍｍとなっている。なお、切り欠いたような部分は、実際は切り欠かれている訳ではなく、ケース１２の側面を折り曲げ加工することで、このような形状となっている。したがって、ケース１２は、全周にわたって金属部分が残って励磁コイル４を覆うようになっている。

（ヨークについて）
図３と図４に、ヨーク３を示す。このヨーク３は、図１に示すヨーク３のうち、外側に配置される外ヨークである。内ヨークは、この外ヨークとは、後述する環状部２１の外形のみが異なるのみで、他の形状は、外ヨークと同じであるため、以下では、全てのヨーク３に共通することを述べるときには、「各ヨーク」と記述する。各ヨーク３は、図３および図４に示すように、４つの極歯２が、環状部２１から垂直に立ち上がっている。ここで、図３は、図４のＡ−Ａ線で切断した断面図である。環状部２１の厚さＭ１は０．４５ｍｍとされ、極歯２の厚さＭ２は０．３７ｍｍとされている。このように環状部２１の厚さに対し極歯２の厚さを１５％以上薄くしているため、マグネット１３の径を大きくできる。マグネット１３の径を大きくしない場合には、励磁コイル４の巻線量を多くすることができる。いずれにしても全体の径を小さくしたとしても、モータのトルクは同じ程度とすることができる。また、厚さＭ１に対する厚さＭ２の減少割合を３０％以内とすると、極歯２を薄くするための時間が長くならず、また極歯２と環状部２１との境界で磁気飽和がしづらいものとなる。

各ヨーク３の極歯２で囲まれる円形空間６は、その中心線２２を中心とした円柱状の空間となっている。そして円形空間６の内径Φ２が３．４６ｍｍで、極歯２で形成される円柱状の外径Φ３が４．２ｍｍとされている。またリニアリティを上げるために、極歯２の立ち上がり部２３の曲率を小さくしている。この実施の形態では、曲線で形成される立ち上がり部２３の径方向寸法Ｗ３を０．２ｍｍ以内としている。この０．２ｍｍは、内径Φ２の５．８％程度となっている。極歯２の垂直性を示すこの割合は、リニアリティの向上と製造しやすさを考慮すると、３〜７％が好ましく、４〜６％がさらに好ましい。

各ヨーク３の内、外ヨークは、図４に示すように、環状部２１の一部が切り欠かれた形状となっている。この切り欠かれた部分となる切り欠き部２４は、中心線２２を中心として１８０度点対称に形成されている。また、各ヨーク３には、極歯２の形成を容易にするために、各極歯２の間に切り込み部２５が形成されている。この実施の形態においては、各極歯２は、中心線２２に対する法線２６に沿う面によって極歯２の側面が形成されていない。以下、この点について述べる。なお、図４では、２本の法線２６のみを表示したが、ここで言う法線２６とは、中心線２２に対して垂直に公差する直線のことであり、実際は多数存在する。

（極歯の形状について）
図４に示すように、極歯２の根元３１の側面は、法線２６に沿っていない。具体的には、根元３１を含む根元部３２は、図４および図５に示すように、その側面となる周方向面３３がロータ７に対して斜め状に対向するように形成されている。すなわち、根元部３２の周方向面３３は、ロータ７の側に向くように形成されている。従来であれば、図１３に示すように、極歯２の周方向面３３がロータ７の中心線１０４に対して斜めに対向せず、周方向面３３は、ロータ７の側に向くように形成されていない。これに対し、このステッピングモータ１では、根元部３２の周方向面３３は、ロータ７の側に向くように形成されている。これは、極歯２のロータ７に対向する内側面積と、極歯２の励磁コイル４に対向する外側面積との差が、中心線１０４に対する法線１０６に沿う面によって極歯１０２の周方向面１０５が形成された場合の差より大きくなることを意味する。

ここで極歯２の根元３１、根元部３２などについて、図５、図６および図７を参照しながら説明する。図５は、図７に示すように、極歯２をロータ７の側から、すなわち矢示Ａの方向で見た図である。図６は、図７に示す矢示Ｂの方向、すなわち励磁コイル４の側から極歯２を見た図である。根元３１とは、極歯２の中で環状部２１に相当する部分を言い、根元部３２とは、極歯２の長さＬ３を３等分したうちの環状部２１の側に最も近い部分を指す。極歯２の中央部３４は、上述の３等分した中の中央に相当する部分であり、先端部３５は、環状部２１から最も遠い領域である。先端３６とは、極歯２において環状部２１から最も離れた地点である。また、高さ中心３７とは、極歯２の高さ方向の中心点を意味する。

各極歯２は、図５および図６に示すように、周方向の幅が根元３１から先端３６に行くに従い狭くなる形状とされている。また、極歯２は、図６に示すように、極歯２を励磁コイル４の側からでかつ根元３１を下にし、先端３６を上にして見た場合、その側面の左側の形状がＳ字状となり、右側の形状が逆Ｓ字状となっている。この実施の形態では、極歯２の側面形状は、根元３１の図６の上端、すなわち環状部２１の上端から高さ中心３７の付近までがなだらかな山状の外側にふくらんだ曲線４１となり、その曲線４１に続いて高さ中心３７の付近から２つの直線４２，４３で結ばれる外側にふくらんだ形状となっている。なお、曲線４１、直線４２，４３は、設計上の形状であり、製造した結果としては、曲線４１の部分が直線となったり、直線４２，４３のいずれか一方または両者が曲線となったりすることもある。また、設計段階で、曲線４１の代わりに直線としたり、直線４２，４３の一方または両者を曲線としたりしてもよい。

環状部２１の下端から測定したときの極歯２の高さＬ３は、４．１ｍｍとされている。また、環状部２１の下端から曲線４１の上端４５までの高さＬ４は、２．０ｍｍとされ、曲線４１の上端４５は、高さ中心３７よりわずかに低い位置となっている。直線４２，４３の接続点４６の、環状部２１の下端からの高さＬ５は、３．１５ｍｍとされている。また、直線４３が、先端方向に突出した半円形状の曲線４８と接続する点の高さＬ６は、３．９５ｍｍとされている。

ここで、極歯２を、図１４に示す従来の極歯１０２と比較しながら説明する。なお、図１２に示すように、従来の極歯１０２は、ステータヨーク１０１に５個形成されているが、図１４では、ステッピングモータ１との比較がしやすいように、極歯１０２は、４個形成されているとした場合のその中の１つの極歯１０２を示す。図１４に示す極歯１０２は、両周方向面１０５が円形空間１０３の中心を通る中心線１０３に対する法線１０６に沿う面となっている。このような極歯１０２の場合、極歯１０２のロータ側の面の外形は台形であり、また励磁コイル側の面の外形も台形である。また、極歯１０２の根元部１０７側の周方向面１０５の周方向幅Ｗ６１に比べ、先端部１０８側の周方向幅Ｗ６２は小さくなっていると共に、周方向幅Ｗ６１は、先端側に行くに従い比例的に幅が狭くなっていき、先端部１０８側では、その幅は、周方向幅Ｗ６２となる。

図１４のものに比べ、図５および図６に示すこの実施の形態のスッテピングモータ１の極歯２の場合、周方向面３３の周方向幅は、根元３１から先端３６側に行くに従い、比例的に幅が狭くなっていくものとはなってはいない。根元部３２では、従来に比べ、周方向面３３の周方向幅は広くなっている。すなわち、ロータ７に対向する根元部３２の周方向面３３の面積が従来に比べ大きくなっている。そして、曲線４１の上端４５の位置では、その周方向幅が図１４の従来のものと同じか少し小さくなっている。小さくなるということは、周方向面３３が法線２６によって切られる面よりもさらに励磁コイル４側を向いていることを示す。そして、接続点４６の部分では、また周方向面３３の周方向幅が広がっており、ロータ７に対向する面積が図１４のものより大きくなっている。

図５および図６に示すこの実施の形態のスッテピングモータ１の極歯２の場合、直線４２を延ばした場合の外形に比べ、根元部３２の外形の周方向幅が、かなり広くなっている。根元３１の上端での周方向幅の差Ｇ１は、従来のものの周方向幅Ｗ６１の１．２倍以上２．５倍以下となっている。作りやすさや磁気飽和などを考慮すると、この値は、１．４倍以上２倍以下とするのが好ましい。このように、極歯２は、根元部３２、特に根元３１の上端での周方向幅Ｗ６を、高さ中心３７の周方向幅Ｗ７や先端部３５の略中心の周方向幅Ｗ８と比べ、極端に広げている。なお、このような極歯２を有するヨーク３は、特開２０００−３５０４３１の図１，図２，図３で示される方法と略同一な方法によって製造されるが、他の製造方法を採用してもよい。

（極歯とマグネットとの関係）
図８に、極歯２と、ロータ７のマグネット１３との位置関係を示す。図８に示すように、マグネット１３の各極の着磁幅Ｗ１１と、極歯２の内側の面における根元３１の下端の幅寸法となる周方向幅Ｗ１２とは、ほぼ同一となっている。極歯２の外側の面における環状部２１の上端と接する部分の幅寸法となる周方向幅Ｗ１３は、周方向幅１２に比べ大きくなっている。また、周方向幅Ｗ１３は、極歯２の内側の面における環状部２１の上端位置の幅寸法である周方向幅１４に比べると、かなり広くなっている。すなわち幅寸法の大小関係は、「Ｗ１４＜Ｗ１２＜Ｗ１３」となっている。そして、極歯２の内側の面において、着磁幅Ｗ１１より広い領域は、根元３１の図８における下端から曲線４１の中間より若干下の位置までである。すなわち、根元部３２の周方向面３３における幅方向の両端が、着磁幅Ｗ１１より広がっている領域となっている。

図８に示すように、極歯２の内側の面における根元３１の下端の周方向幅Ｗ１２は、着磁幅Ｗ１１とほぼ同一となっている。すなわち、極歯２の内側の面が着磁幅Ｗ１１とほぼ同一であるため、マグネット１３の対向極に対する他の極歯２からの影響は最小限となり、トルクへの悪影響を受けにくい。

（極歯と極歯との関係）
隣接する２つの極歯２，２は、図８に示すように、略同一間隔となっている。特に、直線４２の部分は、互いに直線４２で隣接しており、その傾斜が同一となっているため、均一間隔となっている。曲線４１と直線４３が隣接する部分も、曲線４１がほとんど直線に近いため、略同一間隔となる。曲線４１を直線とし、その傾斜を直線４３と同一とすると、２つの極歯２，２の間隔は、すべて同一となる。なお、極歯２の根元部３２の外側の面積が大きくなっているので、図１４に示す従来の極歯１０２の場合に比べ、隣接する極歯２の間隔が狭くなっている。

極歯２の先端３６と環状部２１との間隙Ｇ２は、１対のヨーク３，３中の一方のヨーク３の環状部２１と他方のヨーク３の環状部２１との間隙Ｇ３に対し、１５．８％の大きさとなっているが、この割合は、極歯２の作りやすさやステッピングモータ１のトルクアップを考慮すると、１４〜１８％が好ましい。

（ステッピングモータのリニアリティ）
図９に、ステッピングモータ１のリニアリティを示す。このステッピングモータ１は、極歯２が１対のヨーク３で８個となり、各対間で極歯２の位置をずらして配置することで、ロータ７に対して１６個の極歯２で囲むこととなり、機械的なステップ角度は、「３６０度÷１６」で２２．５度となる。各マグネット１３の磁極数は８で、２つのマグネット１３は、その着磁関係が軸方向でほぼ同一とされている。このステッピングモータ１は、マイクロステップ駆動をさせることで、ロータ７の１周を２５６ステップで動作させている。

図９は、横軸にステップ数を示し、縦軸にこのステッピングモータ１で駆動されるピックアップの移動量（単位はｍｍ）を示す。直線で示すものは理想線５１で、その理想線５１にジグザグ状態で沿っている線がステッピングモータ１を駆動させた場合の実態を現す実状線５２である。この実状線５２は、理想線５１に沿う形であり、１ステップ送りの最大値が４１μｍであり、安定した送りを達成している。すなわち、ステッピングモータ１はディテントトルクが大きくならず、一方、このステッピングモータ１は小型化されているが、モータのトルクは十分確保している。このことは、図１０に示す大型となっている従来のステッピングモータのリニアリティの図から示される。

図１０に示すものは、Ｌ１が１４．６ｍｍで、Ｌ２が４．８１ｍｍで、Ｗ１が４．３ｍｍで、Ｗ２が６ｍｍとなっている従来のステッピングモータによってピックアップを駆動したときの様子を示す図で、そのリニアリティの状況を説明するための図である。このステッピングモータは、本出願人が製造、販売している従来のステッピングモータである。ちなみに、ステッピングモータ１の各値は、上述したように、以下のとおりとなっている。すなわち、Ｌ１が１２．６ｍｍで、Ｌ２が３．８５ｍｍで、Ｗ１が３．７ｍｍで、Ｗ２が６ｍｍである。また、他の値に関し、図１２に示すものと、ステッピングモータ１の比較をすると、以下のとおりとなる。括弧内がステッピングモータ１の値である。Φ１は７．５ｍｍ（７．５ｍｍ）、Φ２は３．５ｍｍ（３．４６ｍｍ）、Φ３は４．４ｍｍ（４．２ｍｍ）、Ｍ１は０．５ｍｍ（０．４５ｍｍ）、Ｍ２は０．４５ｍｍ（０．３７ｍｍ）、マグネットの外径は、３．２ｍｍ（３．１６ｍｍ）となっている。このように、従来のステッピングモータは、長さＬＩが大きく、励磁コイルの幅Ｗ１も大きくされているため、余裕度があり、図１０に示すように、理想線５１に対し、実状線５３は、理想線５１に沿う形となり、しかも１ステップ送りのマックス値が４３μｍとなり、安定した送りを達成している。

図９と図１０の比較から示されるように、ステッピングモータ１は、長さ方向に小型化されているが、従来のものとほとんど同じリニアリティが得られている。これは、ステッピングモータ１については、小型化されているが、磁気飽和はせず、ディテントトルクが大きくなっていないことを意味し、また、このステッピングモータ１は小型化されているが、モータのトルクを十分確保していることを意味する。なお、極歯２の根元部３２の外側の面積が大きくなることで、隣接する極歯２の間隔（極歯２の励磁コイル４側の隣接間隔）が長さ方向全てにおいて狭くなっている。ステッピングモータ１の場合の隣接する極歯２の間隔をｄ１とし、図１０のものの場合の極歯の間隔をｄ２とすると、「ｄ１×１．５＝ｄ２」となっている。このｄ１とｄ２との関係を、「ｄ２×０．５≦ｄ１≦ｄ２×０．８」とすると、極歯２のはみ出しによるモータのトルクダウンの抑止と、根元部３２を太くすることによる磁気飽和の抑止の両面で、好ましいものとなる。ここで、根元部３２の内側の面積がかなり小さくなっているので、極歯２のはみ出しによるモータのトルクダウンはかなり抑止される。

（実施の形態のステッピングモータの効果）
ステッピングモータ１では、極歯２の根元部３２の外側の面積が大きくなるので、磁束が集中せず、かつ極歯２の根元部３２の内側の面積が小さくなるので、ディテントトルクが大きくならない。しかも根元部３２の外側の面積が大きくなるので、磁気飽和がしづらくなり、一層ディテントトルクが大きくならない。また、磁気飽和がしづらいものとなるので、モータのトルクアップを図ることができる。また、ディテントトルクが大きくならないので、コギングも大きくならない。さらに、マグネット１３の磁束を拾う量の増加を抑制しつつ、励磁コイル４と極歯２との接触面積が増えるので、励磁コイル４の放熱に有利となる。また、極歯２の根元部３２の外側の面積が大きくなることで、隣接する極歯２の間が狭くなるので、ゴミのマグネット１３側への侵入が少なくなる。

また、極歯２を励磁コイル４側からで、かつ根元３１を下にし、先端３６を上にして見た場合、その側面の左側の形状がＳ字状で右側の形状が逆Ｓ字状にしているので、中央部３４から先端部３５にかけての部分が広くなり、ロータ７のマグネット１３の磁束を有効活用できると共に、根元部３２を大きく広げることができ、磁気飽和が非常に生じにくくなる。また、極歯２は、その根元３１から高さ中心３７の付近までが１つの直線またはなだらかな山状の外側にふくらんだ曲線４１となり、高さ中心３７の付近から先端３６の近傍までは２つの直線４２，４３または曲線で結ばれる外側にふくらんだ形状となっているので、Ｓ字状や逆Ｓ字状を形成しやすくなる。

さらに、極歯２の中央部３４の一部または全部に、法線２６に沿った面となるように形成された周方向面３３または法線２６に沿った面よりさらに励磁コイル４側に対向するように形成された周方向面３３を配置させているので、極歯２の根元部３２を広げやすくできる。また、極歯２の根元３１から中央部３４に至る領域である根元部３２の幅寸法をロータ７のマグネット１３の１つの磁極の着磁幅Ｗ１１より広くしている。このため、極歯２の根元部３２が異極となる２つの着磁領域にまたがることで、ステッピングモータ１のトルクダウンが若干生じるが、内側の面積が小さいので、そのトルクダウンは大きくならず、一方、磁気飽和は抑えられるのでステッピングモータ１のトルクアップが図られ、かつディテントトルクは大きくならない。

また、極歯２の厚さＭ２を、その極歯２の根元３１から径方向の外側に広がる環状部２１の厚さＭ１より、１５〜３０％薄くしている。このように極歯２の厚さＭ２を環状部２１の厚さＭ１より１５％以上薄くしているので、ステッピングモータ１の径方向の大きさを小さくできたり、ロータ７の径を大きくしたりすることができる。また、両者の厚さの差を３０％以内としているので、ステータ５を構成するヨーク３を効率よく形成できることとなる。さらに、極歯２の先端部３５の先端３６側は、先端３６の方向に突出した半円形状の曲線４８となっているので、先端３６側における磁束集中を防止できると共に極歯２を作り易くなる。

（他の実施の形態について）
以上、本発明の実施の形態に係わるモータとしてのステッピングモータ１について説明したが、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更実施できる。たとえば、ヨークは、図１１に示すヨーク３Ａのような形状としても良い。このヨーク３Ａは、ステッピングモータ１の内ヨークとして使用されるものであり、極歯２の形状などは、外ヨークとなるヨーク３と同じであり、異なる点は、環状部２１の外形である。すなわち、ヨーク３Ａは、２つの切り欠き部２４の他に、切り欠き部６１を設け、かつ、位置決め用の凹部６２を外周に計６個設けている。このヨーク３Ａを外ヨークとして使用してもよい。また、接続部１８をモータ外に大きく突出させても良い場合などにおいては、図３，図４に示すヨーク３を、外ヨーク、内ヨークの両方に使用してもよい。また、ステッピングモータ１の説明に当たって、各種の数値を示したが、示した各数値は、それぞれ一例で、それぞれ他の値とすることができる。

また、ステッピングモータ１では、極歯２のロータ７に対向する内側面積と、極歯２の励磁コイル４に対向する外側面積との差を、極歯２にて囲まれる円形空間６の中心線２２に対する法線２６に沿う面によって極歯２の両周方向面３３が形成された場合の差より大きくした部分を、極歯２の根元部３２の全体としたが、そのような部分を根元部３２の全体とせず、根元部３２の一部のみとしても良い。たとえば、根元３１の上端から根元部３２の高さ方向の半分程度までとしても良い。また、そのような部分である、周方向面３３がロータ７の側に向くように形成されている部分を、極歯２の周方向面３３のすべてとしても良い。

また、極歯２を励磁コイル４側からで、かつ根元３１を下にし、先端３６を上にして見た場合、その側面の左側の形状がＳ字状で右側の形状が逆Ｓ字状にしているが、Ｓ字状や逆Ｓ字状ではなく、曲線４１をそのままとし、続く線を１つの直線としても良い。さらに、極歯２の中央部３４の一部または全部に、法線２６に沿った面となるように形成された周方向面３３または法線２６に沿った面よりさらに励磁コイル４側に対向するように形成された周方向面３３を配置させているが、そのような面を中央部３４ではなく、先端部３５または根元部３２に配置させても良い。また、極歯２の根元３１から中央部３４に至る領域である根元部３２の幅寸法をロータ７のマグネット１３の１つの磁極の着磁幅Ｗ１１より広くしているが、根元部３２の一部のみを着磁幅Ｗ１１より広くしたり、根元部３２全体と中央部３４の一部または全部を着磁幅Ｗ１１より広くしたりしても良い。

また、極歯２の厚さＭ２を、その極歯２の根元３１から径方向の外側に広がる環状部２１の厚さＭ１より、１５〜３０％薄くしているが、１６〜２０％薄くすると、ヨーク３をさらに効率よく形成できる一方、ロータ７の径をさらに大きくしたり、ステッピングモータの外径をさらに小さくしたりできる。さらに、極歯２の先端部３５の先端３６側は、先端３６の方向に突出した半円形状の曲線４８となっているが、従来のように、台形の上部辺のように、直線状としても良い。

また、モータとしては、ステッピングモータではなく、小型同期モータやその他のモータとしても良い。さらに、ステッピングモータ１は、ＯＤＤに用いられる光ピックアップを駆動させるステッピングモータとなっているが、カメラレンズを駆動するモータやＨＤＤのヘッドを駆動させるモータなど他の用途のステッピングモータやＡＣモータなどに本発明を適用しても良い。

１ ステッピングモータ（モータ）
２ 極歯
３ ヨーク
４ 励磁コイル
５ ステータ
６ 円形空間
７ ロータ
１１ コイルボビン
１２ ケース
１３ マグネット
１４ ロータ軸
２１ 環状部
２２ 中心線
２６ 法線
３１ 根元
３２ 根元部
３３ 周方向面
３４ 中心部
３５ 先端部
３６ 先端
３７ 高さ中心
４１ 曲線
４２，４３ 直線

Claims (8)

1. 周方向に複数の極歯が配設されるヨークおよび励磁コイルを備えるステータと、
   上記極歯にて囲まれた空間に配設されるロータと、を有するモータにおいて、
   上記極歯の上記ロータに対向する内側面積と、上記極歯の上記励磁コイルに対向する外側面積との差を、上記極歯にて囲まれる円形空間の中心線に対する法線に沿う面によって上記極歯の両周方向面が形成された場合の差より大きくした部分を、上記極歯の根元部側に有することを特徴とするモータ。
2. 周方向に複数の極歯が配設されるヨークおよび励磁コイルを備えるステータと、
   上記極歯にて囲まれた空間に配設されるロータと、を有するモータにおいて、
   上記極歯は、その周方向の幅がその根元から先端に行くに従い狭くなる形状とされ、上記極歯の少なくとも根元部側の周方向面が上記ロータに対して斜めに対向するように形成されていることを特徴とするモータ。
3. 請求項１または２記載のモータにおいて、
   前記極歯を前記励磁コイル側からで、かつ根元を下にし、先端を上にして見た場合、その側面の左側の形状がＳ字状で右側の形状が逆Ｓ字状にしていることを特徴とするモータ。
4. 請求項３記載のモータにおいて、
   前記Ｓ字状および逆Ｓ字状は、前記極歯の根元から高さ中心の付近までが１つの直線またはなだらかな山状の外側にふくらんだ曲線となり、上記高さ中心の付近から先端近傍までは２つの直線または曲線で結ばれる外側にふくらんだ形状となっていることを特徴とするモータ。
5. 請求項１記載のモータにおいて、
   前記極歯の中心部の一部または全部に、前記法線に沿った面となるように形成された前記周方向面または前記法線に沿った面よりさらに前記励磁コイル側に対向するように形成された前記周方向面を配置したことを特徴とするモータ。
6. 請求項１または２記載のモータにおいて、
   前記極歯の根元から中央部に至る領域である根元部の幅寸法が前記ロータのマグネットの１つの磁極の着磁幅より広いことを特徴とするモータ。
7. 請求項１または２記載のモータにおいて、
   前記極歯の厚さを、その極歯の根元から径方向の外側に広がる環状部の厚さより１５〜３０％薄くしたことを特徴とするモータ。
8. 請求項１から７のいずれか１項記載のモータにおいて、
   前記極歯の先端部の先端側は、先端方向に突出した半円形状の曲線となっていることを特徴とするモータ。

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