JP2018057089A - ステッピングモータおよび自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】ステッピングモータへ供給される電流が遮断された後にも、ストッパとロータの接触部との接触状態を維持し、メータの指針を初期位置に保持すること。【解決手段】実施形態のステッピングモータは、ストッパと、ロータと、複数のコイルと、を備える。ロータは、ストッパと接触する接触部を有する。複数のコイルは、ロータを所定の回転方向に回動させる励磁ベクトルを形成する。そして、複数のコイルは、外部から供給される電流が遮断される前に、接触部をストッパに接触させるストッパ励磁ベクトルを形成し、接触部がストッパに接触した後に、ストッパ励磁ベクトルに対して所定の回転方向に所定の電気角を成す最終励磁ベクトルを形成する。【選択図】図５

Description

本発明は、ステッピングモータおよび自動車に関する。

従来、メータにおける指針の初期位置を保証するために、モータにストッパを内蔵し、ロータが３６０度回動できない構造のステッピングモータが知られている。かかるステッピングモータでは、メータの電源停止時に、ロータを所定の方向に回転させてストッパとロータの接触部とを接触させ、指針を初期位置に合わせてからステッピングモータへ供給される電流を遮断する処理が行われる。

特開平９−６５６９９号公報

しかしながら、従来のステッピングモータでは、供給される電流が遮断された後に、ストッパとロータの接触部とが離間して指針が初期位置からずれるという不具合が生じる場合がある。なぜなら、従来のステッピングモータでは、供給される電流が遮断された状態でも、構成部材である磁石と鉄との磁気作用に起因するごく微少なトルク、いわゆる「コギングトルク」がロータに働いており、かかるコギングトルクがロータの接触部をストッパから離間させる方向に働く場合があるからである。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ステッピングモータへ供給される電流が遮断された後にも、ストッパとロータの接触部との接触状態を維持し、メータの指針を初期位置に保持することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るステッピングモータは、ストッパと、ロータと、複数のコイルとを備える。前記ロータは、前記ストッパと接触する接触部を有する。前記複数のコイルは、前記ロータを所定の回転方向に回動させる励磁ベクトルを形成する。そして、前記複数のコイルは、外部から供給される電流が遮断される前に、前記接触部を前記ストッパに接触させるストッパ励磁ベクトルを形成し、前記接触部が前記ストッパに接触した後に、前記ストッパ励磁ベクトルに対して前記所定の回転方向に所定の電気角を成す最終励磁ベクトルを形成する。

本発明の一態様によれば、ステッピングモータへ供給される電流が遮断された後にも、ストッパとロータの接触部との接触状態を維持し、メータの指針を初期位置に保持することができる。

図１は、実施形態に係るステッピングモータの斜視図である。 図２は、実施形態に係るステッピングモータの側断面図である。 図３は、実施形態に係るステッピングモータを構成するロータの斜視図である。 図４は、実施形態に係るステッピングモータに接続された制御部を示すブロック図である。 図５は、実施形態に係るステッピングモータの電流遮断処理における励磁ベクトルとストッパとの位置関係を模式的に示す図である。 図６Ａは、実施形態に係る最終励磁ベクトルの振幅値の制御方法の一例を示す図である。 図６Ｂは、実施形態に係る最終励磁ベクトルの振幅値の制御方法の別の例を示す図である。 図６Ｃは、実施形態に係る最終励磁ベクトルの振幅値の制御方法のさらに別の例を示す図である。 図７は、実施形態の変形例に係るステッピングモータの電流遮断処理における励磁ベクトルとストッパとの位置関係を模式的に示す図である。

以下、実施形態に係るステッピングモータについて図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

＜ステッピングモータの構成＞
最初に、実施形態に係るステッピングモータの構成について説明する。図１および図２は、実施形態に係るステッピングモータ１を示している。図１は、実施形態に係るステッピングモータ１の斜視図であり、図２は、実施形態に係るステッピングモータ１の側断面図である。

ステッピングモータ１は、例えば図示しない指針式メータ（表示装置）における指針の回動を駆動するためのメータ用のステッピングモータであり、図２に示すように、ロータ１０と、ステータ２０と、エンドプレート３０と、フロントプレート４０とを備える。

ロータ１０は、ステータ２０の内部に回動可能に収容されている。ロータ１０は、図２に示すように、シャフト１１と、ロータマグネット１２と、スリーブ１３とを備える。

シャフト１１は、アルミ合金からなるスリーブ１３の軸心に圧入されて固定されている。円筒状のロータマグネット１２は、ボンド磁石を射出成形して得られたものであり、スリーブ１３の外周に装着されている。シャフト１１は、ステッピングモータ１の回転軸を構成している。

また、ロータマグネット１２は必要に応じて、その磁気特性を調整する（基本は、磁気特性を向上させるが、磁気的分布を調整する事もある。）為に、射出成型時に必要な直流磁場を掛け、異方性の磁石にすることができる。

ステータ２０は、同じ構成を有する環状のＡ相ステータ２１とＢ相ステータ２２とを備える。かかるＡ相ステータ２１とＢ相ステータ２２は軸方向に並べて配置されることで、軸方向に同軸上に積層され、ステータ２０は両者で２相構造となっている。Ａ相ステータ２１とＢ相ステータ２２とは同じ構成であることから、以下ではＡ相ステータ２１について説明し、Ｂ相ステータ２２の説明は省略する。

図２に示すように、Ａ相ステータ２１は、カップ状ヨーク（第１ヨーク）２３と、円板状ヨーク（第２ヨーク）２４と、ボビン２５と、コイル２６とを備える。

カップ状ヨーク２３は、カップ状の外形を有し、軟磁性の鋼板で形成され、円板状ヨーク２４と軸方向（図２で上下方向）で離間するように組まれている。カップ状ヨーク２３は底板２３ｂを有する。そして、かかる底板２３ｂの中央部に形成された開口の周縁には、軸方向に突出する複数の極歯２３ａが櫛歯状に形成されている。

円板状ヨーク２４は、円板状の外形を有し、軟磁性の鋼板で形成され、円板状ヨーク２４の外周縁がカップ状ヨーク２３の内周面に嵌着されている。また、円板状ヨーク２４の中央部に形成された開口の周縁には、軸方向に突出する複数の極歯２４ａが櫛歯状に形成されている。そして、カップ状ヨーク２３の極歯２３ａと円板状ヨーク２４の極歯２４ａとは、周方向に交互に噛み合わされている。

ボビン２５は、絶縁性の樹脂で形成され、ボビン２５の周縁の一部に端子台２５ａが一体成形によって形成されている。かかる端子台２５ａには複数の端子ピン２７ａ〜２７ｄが設けられ、端子ピン２７ａ〜２７ｄには、コイル２６の端末２６ａが絡げられて接続されている。

コイル２６は、ボビン２５に巻回され、カップ状ヨーク２３と円板状ヨーク２４との間であって極歯２３ａ、２４ａの外周側に配置されている。

上記構成を有するＡ相ステータ２１およびＢ相ステータ２２は、樹脂により積層状態に一体に組み付けられて、モールド成形されている。以下、この樹脂を「モールド樹脂」と呼称する。このモールド樹脂５０は、カップ状ヨーク２３の極歯２３ａと円板状ヨーク２４の極歯２４ａとの間に充填されている。

そして、ステッピングモータ１は、Ｂ相ステータ２２側の一端部（図２では上端部）がエンドプレート３０で閉塞され、Ａ相ステータ２１側の他端部（図２では下端部）がフロントプレート４０で閉塞されている。

円形状のエンドプレート３０は、上述のモールド樹脂５０の一体成形により形成されている。エンドプレート３０の中央部には、貫通孔（ロータ支持部）３０ａが形成されており、かかる貫通孔３０ａにシャフト１１の一端部が貫通され、かつ回動可能に支持されている。

樹脂からなる円形状のフロントプレート４０は、Ａ相ステータ２１の円板状ヨーク２４に嵌着されるとともに、Ａ相ステータ２１のカップ状ヨーク２３にカシメ固定されている。フロントプレート４０の中央部には貫通孔（ロータ支持部）４０ａが形成されており、かかる貫通孔４０ａにシャフト１１が貫通され、かつ回動可能に支持されている。

また、フロントプレート４０の周縁の一部には、径方向に突出する端子部４０ｂが形成されている。かかる端子部４０ｂはカップ状ヨーク２３の外周から外側に突出しており、端子部４０ｂには、軸方向（図２で上下方向）に延びる複数の外部端子ピン４１ａ〜４１ｄが設けられている。

そして、外部端子ピン４１ａ〜４１ｄと端子ピン２７ａ〜２７ｄとのそれぞれの先端同士は、抵抗溶接やレーザ溶接等の手段によって互いに固着され、固着接点４２を介して電気的に接続されている。

ここで、実施形態のステッピングモータ１は、ロータマグネット１２の一端面（図２では上端面）に、ロータマグネット１２とは同心状に環状のストップ部１４が形成されている。図３は、実施形態に係るステッピングモータ１を構成するロータ１０の斜視図である。そして、図３に示すように、ストップ部１４の周縁の一部には、径方向に突出する接触部１４ａが形成されている。

ストップ部１４は、ロータマグネット１２の射出成形時に一体成形で形成されている。ロータマグネット１２は周方向に多極着磁されており、ロータマグネット１２を着磁する際、同時にストップ部１４も接触部１４ａを含めて着磁されている。

また、図２に示すように、エンドプレート３０の所定箇所にはスタッド孔３０ｂが形成されており、このスタッド孔３０ｂに外側からストッパ（スタッドピン）６０が挿通され、固定されている。ストッパ６０は、非磁性金属によって形成されている。

ストッパ６０は、エンドプレート３０の内面よりも内側に突出している。そして、ロータ１０が回動した場合、ストッパ６０と、ロータマグネット１２のストップ部１４に形成されている接触部１４ａとが当接し、ロータ１０の回動が制限されるようになっている。

図４は、実施形態に係るステッピングモータ１に接続された制御部２を示すブロック図である。制御部２は、ステッピングモータ１のＡ相ステータ２１（図２参照）およびＢ相ステータ２２（図２参照）のそれぞれのコイル２６に接続されている。

そして、制御部２は、複数のコイル２６によってステッピングモータ１の内部に形成される励磁ベクトルを制御し、励磁ベクトルを制御することによりロータ１０の回動を制御する。制御部２は、ステッピングモータ１に内蔵されていてもよいし、ステッピングモータ１の外部に設けられていてもよい。

＜ステッピングモータの電流遮断処理の概要＞
続いて、実施形態に係るステッピングモータ１に供給される電流が遮断される際の処理（以下、「電流遮断処理」とも呼称する。）の概要について説明する。図５は、実施形態に係るステッピングモータ１の電流遮断処理における励磁ベクトルを示す図である。

なお、ここで言う励磁ベクトルとは、各コイル２６に流す直流電流の合成でロータ１０とステータ２０で構成されたエアギャップ中につくられた磁界をいい、この磁界によりロータマグネット１２を磁気的に安定な位置に停止させる静的なベクトルをいう。

図５では、無負荷状態でＡ相ステータ２１（図２参照）のコイル２６（図２参照）のみが励磁された状態における力の方向を、Ａ相の＋方向の軸（＋縦軸）としている。また、無負荷状態でＢ相ステータ２２（図２参照）のコイル２６のみが励磁された状態における力の方向を、Ｂ相の＋方向の軸（＋横軸）としている。すなわち、Ａ相による縦軸とＢ相による横軸とで、２次元座標系が構成されている。そして、ストッパ６０は、／Ｂ相（−横軸）に対応する位置に配置されている。

なお、以降の説明において、励磁されたＡ相ステータ、／Ａ相ステータ、Ｂ相ステータ、／Ｂ相ステータの状態の力の方向は、無負荷状態における方向だが、これに限定されず、負荷状態における方向であっても構わない。

ここで、ステッピングモータ１が指針を表示するメータに搭載された場合、ストッパ６０は、例えばメータの原点（例えば、メータのゼロ指示位置）に対応する位置に配置され、接触部１４ａ（図３参照）は、例えばメータの指針に対応する位置に配置される。

そして、Ａ相ステータ２１およびＢ相ステータ２２の複数のコイル２６で形成される励磁ベクトルに、接触部１４ａが引っ張り込まれるようにロータ１０（図２参照）が回動する。換言すると、励磁ベクトルの向きに対応した位置に向かって接触部１４ａが回動する。

なお、本実施形態ではＣＷ（時計回り）回転のステッピングモータ１について示しており、電流遮断処理は図５に示すようにＣＣＷ（反時計回り）回転で実施される。しかしながら、ステッピングモータ１は、ＣＣＷ回転のステッピングモータでもよい。その場合、電流遮断処理はＣＷ回転で実施すればよい。

上述の構成を有するステッピングモータ１の電流遮断処理の手順は以下の通りである。まず、ロータ１０にＣＣＷ回転のトルクがかかるように、複数のコイル２６が所定の励磁ベクトルを形成する。これにより、接触部１４ａはＣＣＷ方向に回転してストッパ６０に向かい、ストッパ６０に到達して接触する。なお、接触部１４ａがストッパ６０に到達した際、複数のコイル２６は、ストッパ６０の位置に対応する／Ｂ相励磁のストッパ励磁ベクトルＥ０を形成している。このストッパ励磁ベクトルＥ０は、ロータ１０を所定の回転方向に回転させて、接触部１４ａをストッパ６０に接触させる励磁ベクトルである。

ここで、かかる所定の励磁ベクトルとしては、例えば、最初に／Ｂ相励磁のストッパ励磁ベクトルＥ０が形成される。続いて、／Ａ相励磁の励磁ベクトル、Ｂ相励磁の励磁ベクトル、Ａ相励磁の励磁ベクトル、／Ｂ相励磁のストッパ励磁ベクトルＥ０の順に励磁ベクトルが形成され、これら４つの励磁ベクトルを１サイクルとして、励磁が所定のサイクル数くり返される。

この所定のサイクル数としては、例えば、ステッピングモータ１が磁極数１８極、基本ステップ角１０°の場合、かかる１サイクル（１電気サイクル）の励磁により、ロータ１０は機械角で１０×４＝４０°回転することから、ロータ１０を３６０°回転させ、確実に接触部１４ａをストッパ６０に到達させるためには、最低３６０÷４０＝９サイクル励磁すればよい。

なお、かかる所定の励磁ベクトルは、上述の例に限定されず、接触部１４ａがＣＣＷ方向に回転してストッパ６０に向かい、ストッパ６０に到達するように構成されていれば、どのような励磁ベクトルが形成されてもよい。

そして、接触部１４ａがストッパ６０に到達した後、複数のコイル２６は、最後に最終励磁ベクトルＥｆを形成して、電流遮断処理を完了させる。ここで、最終励磁ベクトルＥｆは、ストッパ励磁ベクトルＥ０に対してＣＣＷ方向に所定の電気角を成す励磁ベクトルである。換言すると、最終励磁ベクトルＥｆは、ストッパ６０の位置に対応する箇所からＣＣＷ方向の下流側に位置している。なお、最終励磁ベクトルＥｆの大きさはストッパ励磁ベクトルＥ０の大きさに対して任意に設定でき、大きく、小さく、或いは同じにして構わない。

ここで、かかる最終励磁ベクトルＥｆに起因する残留磁気により、ステッピングモータ１へ供給される電流が遮断された後にも、接触部１４ａはストッパ６０よりも下流側に引き寄せられ、ストッパ６０に押しつけられる。これにより、接触部１４ａがストッパ６０から離間することを抑制することができる。

したがって、ステッピングモータ１へ供給される電流が遮断された後にも、ストッパ６０と接触部１４ａとの接触状態を維持し、メータの指針を初期位置に保持することができる。

また、実施形態において、最終励磁ベクトルＥｆは、ストッパ励磁ベクトルＥ０に対してＣＣＷ方向に鋭角の電気角となる励磁ベクトルであるとよい。換言すると、図５に示す角度θ１を、電気角で鋭角にするとよい。角度θ１を電気角で鋭角にすることにより、供給される電流が遮断された後に、接触部１４ａがストッパ６０から離間することを効果的に抑制することができる。

さらに、実施形態においては、角度θ１を電気角で１０°〜４５°の範囲にすることが好ましく、角度θ１を電気角で１０°〜２３°の範囲にすることがより好ましい。角度θ１をかかる範囲にすることにより、供給される電流が遮断された後に、接触部１４ａがストッパ６０から離間することをより効果的に抑制することができる。

なお、上述の電流遮断処理を実施することにより、メータの電源が停止された後に、指針がメータのゼロ指示位置を超えてプラスに表示される現象を抑制できることから、指針表示の信頼性が高いメータを実現することができる。

また、ステッピングモータ１が搭載されるメータは、例えば、自動車に搭載される車載用のメータであるとよい。これにより、指針表示の信頼性が高いメータが搭載される自動車を実現することができる。また、かかる自動車は、ステッピングモータ１に電流を供給する外部電源を備えていても構わない。

＜最終励磁ベクトルの振幅値の制御方法＞
続いて、図６Ａ〜図６Ｃを参照しながら、最終励磁ベクトルＥｆの振幅値の制御方法について説明する。図６Ａは、実施形態に係る最終励磁ベクトルＥｆの振幅値の制御方法の一例を示す図であり、複数のコイル２６（図２参照）で形成される励磁ベクトルが最終励磁ベクトルＥｆ（図５参照）に到達した時点を時間ゼロとした場合の、最終励磁ベクトルＥｆの振幅値（大きさ、電圧値）｜Ｅｆ｜の推移を示している。

図６Ａに示すように、複数のコイル２６は、まず、最終励磁ベクトルＥｆを、所定の時間（Δｔ_ｈｏｌｄ）、所定の振幅値（｜Ｅｆ｜_ｈｏｌｄ）で励磁ホールドする。次に、複数のコイル２６は、振幅値｜Ｅｆ｜を所定の時間（Δｔ_{ｒｅｄｕｃｅ}）かけて、所定の振幅値（｜Ｅｆ｜_ｍｉｎ）まで順次下げていき、最後に、所定の時間（Δｔ_{ｒｅｄｕｃｅ}）経過したところで、振幅値｜Ｅｆ｜をゼロにする。

このように最終励磁ベクトルＥｆの振幅値｜Ｅｆ｜が時間の経過とともに減少するように制御しながら電流遮断処理を実施することにより、供給される電流が遮断された後に、接触部１４ａがストッパ６０から離間することを顕著に抑制することができる。

続いて、上述の各パラメータのうち、（１）Δｔ_ｈｏｌｄ、（２）Δｔ_{ｒｅｄｕｃｅ}、（３）｜Ｅｆ｜_ｍｉｎの好ましい条件について、それぞれ以下に述べる。

（１）の励磁ホールドする時間Δｔ_ｈｏｌｄは、例えば、０．０５（ｓ）〜１．０（ｓ）の範囲にすればよい。なお、Δｔ_ｈｏｌｄは、より具体的には、指針を含む慣性モーメントの大きさと、励磁ホールド状態でのステッピングモータ１の発生トルクとに基づいて求めることができる。

ストッパ６０がある位置から１電気サイクルだけ上流側にある磁気的に安定な位置（例：／Ｂ相）にメータの指針を飛ばし、指針に生じた振動の波形（以下、「振動波形」とも呼称する）からΔｔ_ｈｏｌｄを算定する。特に振動が減衰していく過程における波形の変化を観測する。

ここで、振動波形は、時間の経過とともに減衰していく振動の波形をいう。なお、ストッパ６０の位置で振動波形を観測すれば、接触部１４ａとストッパ６０が干渉しているので、異なった振動波形となる。そこで、ストッパ６０がある位置から１電気サイクルだけ上流側にある磁気的に安定な位置に飛ばして振動波形を観測する必要がある。

Δｔ_ｈｏｌｄの算出方法は、例えば以下の通りである。まず、メータの指針をシャフト１１（図２参照）に取り付け、所定の条件で励磁ホールド状態とする。この際、指針や接触部１４ａ（図２参照）は励磁安定点で停止する。この状態から指針に力を加えて指針を励磁安定点からずらし、さらに加えた力を解除すると、指針は振動し、最終的には励磁安定点で再度停止する。かかる指針の振動は、ある種の減衰振動と見なすことができる。

ここで、かかる減衰振動の固有振動数ｆｏ（Ｈｚ）を測定して、３×（１／ｆｏ）〜２０×（１／ｆｏ）の範囲にΔｔ_ｈｏｌｄを設定することが好ましい。

（２）の振幅値｜Ｅｆ｜を順次下げていく時間Δｔ_{ｒｅｄｕｃｅ}は、Δｔ_ｈｏｌｄと同程度の時間にするのが好ましい。Δｔ_{ｒｅｄｕｃｅ}は、例えば、０．０５（ｓ）〜１．０（ｓ）の範囲にすればよい。また、Δｔ_{ｒｅｄｕｃｅ}は、より具体的には、３×（１／ｆｏ）〜２０×（１／ｆｏ）の範囲に設定することが好ましい。また、振幅値｜Ｅｆ｜を減少させる際には、例えば図６Ａに示すように、振幅値｜Ｅｆ｜を線形的に減少させるとよい。

一方で、振幅値｜Ｅｆ｜は、必ずしも線形的に減少させる必要はない。図６Ｂは、実施形態に係る最終励磁ベクトルＥｆの振幅値｜Ｅｆ｜の制御方法の別の例を示す図である。図６Ｂに示すように、振幅値｜Ｅｆ｜をステップ状に減少させてもよい。この場合、例えば、振幅値｜Ｅｆ｜を０．５（Ｖ）ステップで減少させればよい。

（３）の最終励磁ベクトルＥｆの励磁を停止する際の振幅値｜Ｅｆ｜_ｍｉｎは、１．０（Ｖ）以下であることが好ましく、限りなくゼロ（Ｖ）に近い値であることがより好ましい。

また、最終励磁ベクトルＥｆの励磁を停止する直前に、各コイル２６を駆動する全てのＨブリッジの上側スイッチまたは下側スイッチを同時にオンして、各コイル２６をスイッチで短絡状態（短絡モード）にした後に励磁電流を遮断すると、さらに高い効果を得ることができる。

図６Ｃは、実施形態に係る最終励磁ベクトルＥｆの振幅値｜Ｅｆ｜の制御方法のさらに別の例を示す図である。図６Ｃに示すように、上述の励磁ホールドを省略して、最終励磁ベクトルＥｆに到達した時点から振幅値｜Ｅｆ｜を｜Ｅｆ｜_ｍｉｎまで順次下げてもよい。

なお、この場合、時間ゼロから振幅値｜Ｅｆ｜を｜Ｅｆ｜_ｍｉｎまで減少させる時間Δｔ_{ｒｅｄｕｃｅ}は、図６Ａおよび図６Ｂに示した励磁ホールドする場合のΔｔ_ｈｏｌｄとΔｔ_{ｒｅｄｕｃｅ}とを合計した値よりも、幾分長めに設定することが好ましい。また、図６Ｃでは、振幅値｜Ｅｆ｜を線形的に減少させた例について示しているが、振幅値｜Ｅｆ｜をステップ状に減少させてもよい。

さらに、最終励磁ベクトルＥｆの振幅値｜Ｅｆ｜を減少させるパターンは、単調減少であれば図６Ａ〜図６Ｃに示した線形的な減少やステップ状の減少に限られず、例えば、２次関数的に減少させてもよい。

＜変形例＞
続いて、実施形態にかかるステッピングモータ１の変形例について説明する。図７は、変形例に係るステッピングモータ１の電流遮断処理における励磁ベクトルを示す図である。なお、図７は、実施形態における図５に対応している。

変形例に係るステッピングモータ１は、最終励磁ベクトルＥｆに到達するまでの励磁ベクトルの構成が上述の実施形態と異なる。その他の点は実施形態と同様であり、共通の構成については同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。

図７に示すように、接触部１４ａ（図２参照）がストッパ６０に到達し、ストッパ励磁ベクトルＥ０が形成された後、複数のコイル２６（図２参照）は、中間励磁ベクトルＥ１、中間励磁ベクトルＥ２の順に形成してから、最後に最終励磁ベクトルＥｆを形成して、電流遮断処理を完了させる。

ここで、中間励磁ベクトルＥ１、Ｅ２は、ストッパ励磁ベクトルＥ０と最終励磁ベクトルＥｆとの間に位置する励磁ベクトルであり、中間励磁ベクトルＥ２は中間励磁ベクトルＥ１よりＣＣＷ方向の下流側に位置している。すなわち、複数のコイル２６は、電源遮断処理において、ストッパ励磁ベクトルＥ０、中間励磁ベクトルＥ１、中間励磁ベクトルＥ２、最終励磁ベクトルＥｆの順に励磁ベクトルを段階的にＣＣＷ方向の下流側に位置させている。

このように、ストッパ励磁ベクトルＥ０からＣＣＷ方向の下流側に段階的に励磁ベクトルを位置させ、最後に最終励磁ベクトルＥｆを形成することにより、供給される電流が遮断された後に、接触部１４ａがストッパ６０から離間することを顕著に抑制することができる。

中間励磁ベクトルＥ１、Ｅ２は、１つであってもよいし、互いに異なる向きで２つ以上設けられていてもよい。中間励磁ベクトルＥ１、Ｅ２を互いに異なる向きで２つ以上設けることにより、さらに高い効果を得ることができる。さらに、いわゆるマイクロステップ制御を用いて、励磁ベクトルを小さなステップ角度でストッパ励磁ベクトルＥ０から最終励磁ベクトルＥｆまで滑らかに回転させると、より好ましい。

なお、実施形態において、ストッパ励磁ベクトルＥ０から最終励磁ベクトルＥｆまでの励磁は、中断せずに連続的に行うとよい。もし仮に、ストッパ励磁ベクトルＥ０を形成した後に励磁を中断しなければならない場合は、ステッピングモータ１の電気的時定数（例えば、１ｍｓ）よりも短い時間の中断にすればよい。

また、実施形態において、ストッパ励磁ベクトルＥ０から最終励磁ベクトルＥｆまでの励磁ベクトルは、一時的にでもＣＷ方向には逆回転させず、全行程でＣＣＷ方向に正回転させるとよい。さらに、ストッパ励磁ベクトルＥ０から最終励磁ベクトルＥｆまでに至る時間は、１００（ｍｓ）〜５００（ｍｓ）であれば好ましく、時間が長いほどより好ましい。

上述したように、実施形態によれば、ストッパ６０の位置に対応するストッパ励磁ベクトルＥ０を下流側に回転させた励磁ベクトルである最終励磁ベクトルＥｆを形成してから電流遮断処理を完了させることにより、供給される電流が遮断された後にも、残留磁気により接触部１４ａはストッパ６０に押しつけられる。これにより、接触部１４ａがストッパ６０から離間することを抑制することができることから、供給される電流が遮断された後にも、ストッパ６０と接触部１４ａとの接触状態を維持し、メータの指針を初期位置に保持することができる。

なお、上記の実施形態では、２相のステッピングモータ１について説明したが、電流遮断処理時に励磁ベクトルの向きや励磁時間などが調整可能であれば、どのような種類のモータであってもよい。また、上記の実施形態では、ダイレクト駆動型のステッピングモータ１について説明したが、減速器一体内蔵型モータ（ギアードモータ）に適用してもよい。

さらに、上記の実施形態では、ストッパ６０を／Ｂ相に対応する位置に配置した場合について説明したが、ストッパ６０の配置はこれに限られない。例えば、ストッパ６０をＢ相、Ａ相、／Ａ相に対応する位置に配置してもよい。

以上のように、実施形態に係るステッピングモータ１は、ストッパ６０と、ロータ１０と、複数のコイル２６とを備える。ロータ１０は、ストッパ６０と接触する接触部１４ａを有する。複数のコイル２６は、ロータ１０を所定の方向に回動させる励磁ベクトルを形成する。そして、複数のコイル２６は、外部から供給される電流が遮断される前に、接触部１４ａをストッパ６０に接触させるストッパ励磁ベクトルＥ０を形成し、接触部１４ａがストッパ６０に接触した後に、ストッパ励磁ベクトルＥ０に対して所定の回転方向に位置させた最終励磁ベクトルＥｆを形成する。これにより、ステッピングモータ１へ供給される電流が遮断された後にも、ストッパ６０とロータ１０の接触部１４ａとの接触状態を維持し、メータの指針を初期位置に保持することができる。

また、実施形態に係るステッピングモータ１は、コイル２６が最終励磁ベクトルＥｆを形成した後に、外部から供給される電流が遮断される。これにより、ステッピングモータ１の電流遮断処理を適切に完了させることができる。

また、実施形態に係るステッピングモータ１において、最終励磁ベクトルＥｆは、ストッパ励磁ベクトルＥ０に対して所定の回転方向に鋭角の電気角を成す励磁ベクトルである。これにより、供給される電流が遮断された後に、接触部１４ａがストッパ６０から離間することを効果的に抑制することができる。

また、実施形態に係るステッピングモータ１において、最終励磁ベクトルＥｆは、ストッパ励磁ベクトルＥ０に対して所定の回転方向に１０°〜４５°の範囲となる電気角を成す励磁ベクトルである。これにより、供給される電流が遮断された後に、接触部１４ａがストッパ６０から離間することをより効果的に抑制することができる。

また、実施形態に係るステッピングモータ１において、最終励磁ベクトルＥｆの大きさは、時間の経過とともに減少する。これにより、供給される電流が遮断された後に、接触部１４ａがストッパ６０から離間することを顕著に抑制することができる。

また、実施形態に係るステッピングモータ１において、複数のコイル２６は、接触部１４ａをストッパ６０に接触させた後に、ストッパ励磁ベクトルＥ０と最終励磁ベクトルＥｆとの間に位置する中間励磁ベクトルＥ１、Ｅ２を形成し、中間励磁ベクトルＥ１、Ｅ２を形成後に、最終励磁ベクトルＥｆを形成する。これにより、供給される電流が遮断された後に、接触部１４ａがストッパ６０から離間することを顕著に抑制することができる。

また、実施形態に係るステッピングモータ１において、中間励磁ベクトルＥ１、Ｅ２は、互いに異なる向きで２つ以上設けられる。これにより、接触部１４ａがストッパ６０から離間することを、さらに高い効果で抑制することができる。

また、実施形態に係るステッピングモータ１は、メータの指針を回動させる。これにより、指針表示の信頼性が高いメータを実現することができる。

また、実施形態に係る自動車は、ステッピングモータ１と、指針を有するメータと、ステッピングモータ１に電流を供給する外部電源と、を備える。これにより、指針表示の信頼性が高いメータが搭載された自動車を実現することができる。

また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

１ ステッピングモータ
２ 制御部
１０ ロータ
１１ シャフト
１２ ロータマグネット
１３ スリーブ
１４ ストップ部
１４ａ 接触部
２０ ステータ
２１ Ａ相ステータ
２２ Ｂ相ステータ
２３ カップ状ヨーク
２４ 円板状ヨーク
２５ ボビン
２６ コイル
２７ａ〜２７ｄ 端子ピン
３０ エンドプレート
４０ フロントプレート
４１ａ〜４１ｄ 外部端子ピン
４２ 固着接点
５０ モールド樹脂
６０ ストッパ
Ｅ０ ストッパ励磁ベクトル
Ｅｆ 最終励磁ベクトル
Ｅ１、Ｅ２ 中間励磁ベクトル

Claims (9)

1. ストッパと、
   前記ストッパと接触する接触部を有するロータと、
   前記ロータを所定の回転方向に回動させる励磁ベクトルを形成する複数のコイルと、
   を備え、
   前記複数のコイルは、
   外部から供給される電流が遮断される前に、前記接触部を前記ストッパに接触させるストッパ励磁ベクトルを形成し、
   前記接触部が前記ストッパに接触した後に、前記ストッパ励磁ベクトルに対して前記所定の回転方向に所定の電気角を成す最終励磁ベクトルを形成する、
   ステッピングモータ。
2. 前記コイルが前記最終励磁ベクトルを形成した後に、前記外部から供給される電流は遮断される、
   請求項１に記載のステッピングモータ。
3. 前記ストッパ励磁ベクトルに対して前記最終励磁ベクトルが成す前記電気角は、
   鋭角である、
   請求項１または２に記載のステッピングモータ。
4. 前記電気角は１０°〜４５°の範囲である、
   請求項１〜３のいずれか一つに記載のステッピングモータ。
5. 前記最終励磁ベクトルの大きさは、
   時間の経過とともに減少する、
   請求項１〜４のいずれか一つに記載のステッピングモータ。
6. 前記複数のコイルは、
   前記接触部を前記ストッパに接触させた後に、前記ストッパ励磁ベクトルと前記最終励磁ベクトルとの間に位置する中間励磁ベクトルを形成し、
   前記中間励磁ベクトルを形成後に、前記最終励磁ベクトルを形成する、
   請求項１〜５のいずれか一つに記載のステッピングモータ。
7. 前記中間励磁ベクトルは、
   互いに異なる向きで２つ以上設けられる、
   請求項６に記載のステッピングモータ。
8. メータの指針を回動させる、
   請求項１〜７のいずれか一つに記載のステッピングモータ。
9. 請求項８に記載のステッピングモータと、
   前記指針を有するメータと、
   前記ステッピングモータに電流を供給する外部電源と、
   を備える自動車。

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