JP2019022260A - ステッピングモータ - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成によってモータの回転角度や回転速度に加えて回転方向を検出することができるステッピングモータを提供する。
【解決手段】ステッピングモータ１は、回転軸２１と、回転軸２１に固定され、Ｎ極とＳ極とが交互に着磁されたロータ６０と、第１の位相で正負の電圧が印加されるコイル６３Ａと、第２の位相で正負の電圧が印加されるコイル６３Ｂと、コイル６３Ａへの電圧の印加により励磁される磁極歯６８Ａ，７０Ａと、コイル６３Ｂへの電圧の印加により励磁される磁極歯６８Ｂ，７０Ｂと、回転軸２１に固定される回転板４０と、回転板４０の羽根４２を検出可能な検出センサ３２Ａ，３２Ｂとを備える。磁極歯６８Ａ，６８Ｂ，７０Ａ，７０Ｂはロータ６０の周囲に交互に配置される。検出センサ３２Ａ，３２Ｂは、回転板４０の羽根４２の検出信号がそれぞれ第１の位相及び第２の位相で出力されるように周方向に所定の間隔をおいて配置される。
【選択図】図３

Description

本発明は、ステッピングモータに関するものである。

従来から、モータの回転軸にロータリエンコーダを取り付け、このロータリエンコーダの回転を検出することで、回転軸の回転角度や回転速度を検出する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に開示された技術では、ロータリエンコーダにより回転軸の回転角度や回転速度を検出することができるが、回転軸の回転方向については検出できない。したがって、簡単な構成によって回転軸の回転角度や回転速度に加えて回転方向を検出することができるモータの開発が求められている。

特開平８−１４５７２５号公報

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、簡単な構成によって回転軸の回転角度や回転速度に加えて回転方向を検出す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。

本発明の態様によれば、簡単な構成によって回転軸の回転角度や回転速度に加えて回転方向を検出することができるステッピングモータが提供される。このステッピングモータは、回転軸と、上記回転軸に固定され、Ｎ極とＳ極とが交互に着磁されたロータと、第１の位相で正負の電圧が印加される第１のコイルと、上記第１の位相と異なる第２の位相で正負の電圧が印加される第２のコイルと、上記第１のコイルへの電圧の印加により励磁される第１の磁極歯と、上記第２のコイルへの電圧の印加により励磁される第２の磁極歯と、上記回転軸に固定され、少なくとも１枚の羽根を有する回転板と、上記回転板の上記羽根を検出可能な１組の検出センサとを備える。上記第１の磁極歯と上記第２の磁極歯とは上記ロータの周囲に交互に配置される。上記１組の検出センサは、上記回転軸とともに回転する上記回転板の上記羽根の検出信号がそれぞれ上記第１の位相及び上記第２の位相で出力されるように周方向に所定の間隔をおいて配置される。

このような構成によれば、１組の検出センサの検出信号が第１のコイル及び第２のコイルに印加される電圧に同期して変化するため、検出センサの検出信号をモニタリングすることで、ロータ（回転軸）が初期状態からいずれの方向に何ステップ回転したかという情報を得ることができる。したがって、検出センサの検出信号を利用することで、モータの回転角度や回転速度に加えて回転方向も検出することが可能となる。

上記ステッピングモータは、上記回転軸、上記ロータ、上記第１のコイル、上記第２のコイル、上記第１の磁極歯、及び上記第２の磁極歯を収容するモータハウジングと、上記１組の検出センサが取り付けられるセンサハウジングと、上記回転軸を中心として上記センサハウジングを回転可能とするとともに、上記センサハウジングを所望の周方向位置で上記モータハウジングに固定する固定機構とをさらに備えることが好ましい。このような構成により、センサハウジングをモータハウジングに固定する前に、検出センサが取り付けられたセンサハウジングを回転させることができるので、検出センサを所望の周方向位置に調整した上でセンサハウジングをモータハウジングに固定することができる。

上記固定機構は、上記モータハウジング及び上記センサハウジングの一方に形成され、上記回転軸を中心とする円弧に沿って延びる挿通孔と、上記センサハウジングを上記モータハウジングに固定するための固定具であって、上記挿通孔に挿通される固定具とを含んでいてもよい。

上記固定機構は、上記回転軸を中心とした上記センサハウジングの回転をガイドするガイド部を含んでいてもよい。この場合において、上記ガイド部は、上記モータハウジング及び上記センサハウジングの一方に形成され、上記回転軸を中心とする円弧に沿って延びる係合溝と、上記モータハウジング及び上記センサハウジングの他方に形成され、上記係合溝に係合する突起とを含んでいてもよい。このようなガイド部によって、センサハウジングを回転軸周りに回転させることが容易になる。

上記ロータの１回転当たりのステップ数を４ｎ（ｎは１以上の整数）とすると、上記回転板は上記羽根をｎ枚有し得る。

本発明に係るステッピングモータによれば、簡単な構成によってモータの回転角度や回転速度に加えて回転方向を検出することができる。

図１は、本発明の一実施形態におけるステッピングモータを示す斜視図である。 図２は、図１のステッピングモータのセンサ部のセンサハウジングを透視した斜視図である。 図３は、図１のステッピングモータのセンサ部を分解した斜視図である。 図４は、図１のステッピングモータのセンサハウジングを示す背面斜視図である。 図５は、図１のステッピングモータのセンサハウジングとエンドプレートとの関係を示す正面図である。 図６は、図１のステッピングモータのモータ部の分解斜視図である。 図７Ａは、図１のステッピングモータの動作を説明するための模式図である。 図７Ｂは、図１のステッピングモータの動作を説明するための模式図である。 図７Ｃは、図１のステッピングモータの動作を説明するための模式図である。 図７Ｄは、図１のステッピングモータの動作を説明するための模式図である。 図８は、図７Ａ〜図７Ｄに示す各ステップにおいてコイルに印加する電圧と検出センサの検出信号を示すグラフである。

以下、本発明に係るステッピングモータの実施形態について図１から図８を参照して詳細に説明する。なお、図１から図８において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、図１から図８においては、各構成要素の縮尺や寸法が誇張されて示されている場合や一部の構成要素が省略されている場合がある。

図１は、本発明の一実施形態におけるステッピングモータ１を示す斜視図である。図１に示すように、ステッピングモータ１は、モータ部２と、モータ部２に取り付けられたセンサ部３とから構成されている。モータ部２は、モータハウジング２０と、モータハウジング２０内で回転駆動される回転軸２１とを含んでいる。このモータハウジング２０は、円筒状のモータケース２２と、モータケース２２の端面に設けられたエンドプレート２３とを含んでいる。

センサ部３は、モータハウジング２０のエンドプレート２３に取り付けられる円筒状のセンサハウジング３１と、センサハウジング３１に装着される２つの検出センサ３２と、回転軸２１に取り付けられた回転板４０（図１において図示せず）とを含んでいる。本実施形態においては、検出センサ３２として、発光部の発光素子から出射された光を受光部の受光素子で受光することにより発光部と受光部との間に物体が存在するか否かを検出することができるフォトインタラプタが用いられるが、検出センサ３２の種類はこれに限られるものではない。例えば、フォトリフレクタや磁気を用いたセンサ（例えばホールセンサ）などを検出センサ３２として用いてもよい。

図２は、センサ部３のセンサハウジング３１を透視した斜視図、図３は、ステッピングモータ１のセンサ部３を分解した斜視図である。図２及び図３に示すように、それぞれの検出センサ３２は、互いに対向する発光部３３と受光部３４とを有している。発光部３３及び受光部３４からはそれぞれ入出力端子３５，３６が延びており、これらの入出力端子３５，３６は図示しない制御回路に接続されている。

図２及び図３に示すように、回転軸２１には、半径方向外側に向かって延びる複数枚の羽根４２を有する回転板４０が取り付けられている。本実施形態における回転板４０は５枚の羽根４２を有している。この回転板４０は、例えば回転板４０に形成された軸孔に回転軸２１を圧入することにより回転軸２１に固定される。これにより、ステッピングモータ１の駆動によって回転軸２１とともに回転板４０が回転するようになっている。

本実施形態における検出センサ３２は、発光部３３の発光素子から発された光を受光部３４の受光素子で受光するように構成されている。回転板４０は、回転板４０の羽根４２が検出センサ３２の発光部３３と受光部３４との間を通過するように配置されている。したがって、発光部３３と受光部３４との間を回転板４０の羽根４２が通過すると、発光部３３の発光素子から発された光が回転板４０の羽根４２により遮られるので、受光部３４の受光素子での検出信号が変化する。この検出信号の変化を検出することにより、発光部３３と受光部３４との間を通過する羽根４２を検出することができる。

図４は、センサハウジング３１の背面斜視図である。図４に示すように、センサハウジング３１の筒状壁５０には検出センサ３２に対応して開口部５１が形成されている。開口部５１の形状は検出センサ３２の外形に対応しており、検出センサ３２を開口部５１に挿入することで、検出センサ３２が開口部５１に嵌合してセンサハウジング３１に固定されるようになっている。また、センサハウジング３１の頂壁５２には回転軸２１を挿通させる貫通孔５３が形成されている。

図４に示すように、センサハウジング３１は、筒状壁５０から半径方向外側に突出する固定部５４を有している。センサハウジング３１の筒状壁５０の底面５０Ａと固定部５４の底面５４Ａは、モータハウジング２０のエンドプレート２３に当接する当接面を構成している。筒状壁５０の底面５０Ａには２つの突起５６が設けられており、固定部５４の底面５４Ａにはネジ孔５７が形成されている。

図３に示すように、モータハウジング２０のエンドプレート２３には、回転軸２１を中心とする円弧に沿って延びる２つの係合溝２４が形成されている。これらの係合溝２４は、センサハウジング３１の突起５６に係合するように形成されている。すなわち、係合溝２４の寸法は、センサハウジング３１の突起５６が係合溝２４の内部に収容され、かつ、突起５６が係合溝２４の内部で周方向に沿って移動できるような寸法となっている。

また、図３に示すように、エンドプレート２３には、センサハウジング３１をエンドプレート２３に固定するため固定具としてのネジ２６を挿通させる挿通孔２５が形成されている。この挿通孔２５は、回転軸２１を中心とする円弧に沿って延びている。挿通孔２５の寸法は、ネジ２６を挿通孔２５に挿通でき、かつ、ネジ２６が挿通孔２５の内部で周方向に沿って移動できるような寸法となっている。この挿通孔２５にネジ２６を挿通させ、このネジ２６をセンサハウジング３１の固定部５４に形成されたネジ孔５７に螺合させることで、センサハウジング３１をエンドプレート２３に固定することができる。

図５は、センサハウジング３１とエンドプレート２３との関係を示す正面図である。センサハウジング３１をエンドプレート２３に固定する際には、まず、センサハウジング３１の突起５６をエンドプレート２３の係合溝２４の内部に挿入して係合溝２４に係合させる。図５に示すように、このエンドプレート２３の係合溝２４は回転軸２１を中心とする円弧に沿って延びているため、センサハウジング３１の突起５６はエンドプレート２３の係合溝２４内で移動することができる。したがって、センサハウジング３１の突起５６をエンドプレート２３の係合溝２４に係合させた状態で、センサハウジング３１を回転軸２１周りに回転させることができる。このように、本実施形態のセンサハウジング３１の突起５６とエンドプレート２３の係合溝２４とは、回転軸２１を中心とするセンサハウジング３１の回転をガイドするガイド部として機能する。

このようにしてセンサハウジング３１を所望の周方向位置に移動させた後、ネジ２６をエンドプレート２３の挿通孔２５に挿通させ、センサハウジング３１の固定部５４に形成されたネジ孔５７に螺合させることにより、センサハウジング３１がエンドプレート２３に固定される。ここで、図５に示すように、エンドプレート２３の挿通孔２５は回転軸２１を中心とする円弧に沿って延びているため、上述したようにセンサハウジング３１を回転軸２１周りに回転させても、センサハウジング３１のネジ孔５７は挿通孔２５の範囲内にあるため、挿通孔２５を通してネジ２６をネジ孔５７に螺合することができる。このように、エンドプレート２３の挿通孔２５、係合溝２４、センサハウジング３１の突起５６、及びネジ２６は、回転軸２１を中心としてセンサハウジング３１を回転可能とするとともに、センサハウジング３１を所望の周方向位置でエンドプレート２３に固定する固定機構として機能する。

図６は、モータ部２の分解斜視図であり、図６においてはモータハウジング２０の図示を省略している。図６に示すように、モータ部２は、回転軸２１の外周にＮ極とＳ極とが周方向に等間隔で交互に着磁された永久磁石からなるロータ６０と、回転軸２１の軸方向に沿ってロータ６０の前後に配置された１対のステータ６１Ａ，６１Ｂとを含んでいる。本実施形態においては、ロータ６０は１０個の永久磁石を含んでいる。

ステータ６１Ａは、コイル６３Ａ（第１のコイル）と、コイル６３Ａを保持するボビン６４Ａと、回転軸２１の軸方向においてボビン６４Ａよりもロータ６０側に位置する内側ヨーク６５Ａと、ボビン６４Ａに対して内側ヨーク６５Ａの反対側に位置する外側ヨーク６６Ａとを含んでいる。内側ヨーク６５Ａ及び外側ヨーク６６Ａは例えば鉄などの強磁性体から形成される。内側ヨーク６５Ａと外側ヨーク６６Ａとは、磁性体からなるスリーブ６２を介して所定の磁気回路を形成するように連結されている。コイル６３Ａは、ボビン６４Ａに設けられた端子７２Ａに接続されており、この端子７２Ａは制御回路（図示せず）に接続される。

内側ヨーク６５Ａは、リング状の基部６７Ａと、基部６７Ａの縁部から軸方向に延びる６本の磁極歯６８Ａ（第１の磁極歯）とを有している。また、外側ヨーク６６Ａは、リング状の基部６９Ａと、基部６９Ａの縁部から軸方向に延びる６本の磁極歯７０Ａ（第１の磁極歯）とを有している。内側ヨーク６５Ａの基部６７Ａと外側ヨーク６６Ａの基部６９Ａとは互いに平行になっており、ボビン６４Ａに保持されたコイル６３Ａが内側ヨーク６５Ａの基部６７Ａと外側ヨーク６６Ａの基部６９Ａとの間に挟まれる。なお、ロータ６０の端面と内側ヨーク６５Ａの基部６７Ａとの間にはワッシャ７１Ａが設けられている。

内側ヨーク６５Ａの磁極歯６８Ａと外側ヨーク６６Ａの磁極歯７０Ａとは、ロータ６０の周囲で略同一円周上で交互に位置するように配置されている。また、コイル６３Ａへの電圧の印加によって内側ヨーク６５Ａの磁極歯６８Ａと外側ヨーク６６Ａの磁極歯７０Ａとに異なる磁極が生じ、ロータ６０の周囲にＮ極とＳ極が交互に生じるようになっている。

ステータ６１Ｂは、コイル６３Ｂ（第２のコイル）と、コイル６３Ｂを保持するボビン６４Ｂと、回転軸２１の軸方向においてボビン６４Ｂよりもロータ６０側に位置する内側ヨーク６５Ｂと、ボビン６４Ｂに対して内側ヨーク６５Ｂの反対側に位置する外側ヨーク６６Ｂとを含んでいる。内側ヨーク６５Ｂ及び外側ヨーク６６Ｂは例えば鉄などの強磁性体から形成される。内側ヨーク６５Ｂと外側ヨーク６６Ｂとは、磁性体からなるスリーブ（図示せず）を介して所定の磁気回路を形成するように連結されている。コイル６３Ｂは、ボビン６４Ｂに設けられた端子７２Ｂに接続されており、この端子７２Ｂは上述した制御回路に接続される。

内側ヨーク６５Ｂは、リング状の基部６７Ｂと、基部６７Ｂの縁部から軸方向に延びる６本の磁極歯６８Ｂ（第２の磁極歯）とを有している。また、外側ヨーク６６Ｂは、リング状の基部６９Ｂと、基部６９Ｂの縁部から軸方向に延びる６本の磁極歯７０Ｂ（第２の磁極歯）とを有している。内側ヨーク６５Ｂの基部６７Ｂと外側ヨーク６６Ｂの基部６９Ｂとは互いに平行になっており、ボビン６４Ｂに保持されたコイル６３Ｂが内側ヨーク６５Ｂの基部６７Ｂと外側ヨーク６６Ｂの基部６９Ｂとの間に挟まれる。なお、ロータ６０の端面と内側ヨーク６５Ｂの基部６７Ｂとの間にはワッシャ７１Ｂが設けられている。

内側ヨーク６５Ｂの磁極歯６８Ｂと外側ヨーク６６Ｂの磁極歯７０Ｂとは、ロータ６０の周囲で略同一円周上で交互に位置するように配置されている。また、コイル６３Ｂへの電圧の印加によって内側ヨーク６５Ｂの磁極歯６８Ｂと外側ヨーク６６Ｂの磁極歯７０Ｂとに異なる磁極が生じ、ロータ６０の周囲にＮ極とＳ極が交互に生じるようになっている。

ここで、ステータ６１Ａとステータ６１Ｂとは、ロータ６０を挟んで互いに反対側に配置されており、ステータ６１Ａの内側ヨーク６５Ａの磁極歯６８Ａ（第１の磁極歯）とステータ６１Ｂの内側ヨーク６５Ｂの磁極歯６８Ｂ（第２の磁極歯）とは周方向に所定の角度だけずれた位置に配置されている。また、ステータ６１Ａの外側ヨーク６６Ａの磁極歯７０Ａ（第１の磁極歯）とステータ６１Ｂの外側ヨーク６６Ｂの磁極歯７０Ｂ（第２の磁極歯）とは周方向に所定の角度だけずれた位置に配置されている。

上述したステータ６１Ａ，６１Ｂ、スリーブ６２、ロータ６０、及び回転軸２１は、モータケース２２とエンドプレート２３とからなるモータハウジング２０内に収容されている。なお、図１〜図３においては、簡略化のため、ステータ６１Ａ，６１Ｂの端子７２Ａ，７２Ｂの図示を省略している。

このような構成のステッピングモータ１において、端子７２Ａ，７２Ｂを介してコイル６３Ａ，６３Ｂに印加する電圧の極性を上述した制御回路によって順次切り替えることによって、ロータ６０をステップ状に回転させることができる。このロータ６０の回転に伴って回転軸２１及び回転軸２１に取り付けられた回転板４０がステップ状に回転する。以下、このロータ６０の回転と回転板４０の回転について図７Ａ〜図７Ｄと図８を参照して説明する。

図７Ａ〜図７Ｄは、ロータ６０を構成する永久磁石とステータ６１Ａ，６１Ｂの磁極歯６８Ａ，６８Ｂ，７０Ａ，７０Ｂとの関係と、回転板４０の羽根４２と検出センサ３２Ａ，３２Ｂの位置関係とを示している。図７Ａ〜図７Ｄにおいては、理解を容易にするために、ステータ６１Ｂの磁極歯６８Ｂ，７０Ｂ（第２の磁極歯）がステータ６１Ａの磁極歯６８Ａ，７０Ａ（第１の磁極歯）の半径方向外側に位置しているように図示されているが、実際には、ステータ６１Ｂの磁極歯６８Ｂ，７０Ｂとステータ６１Ａの磁極歯６８Ａ，７０Ａとは、軸方向にずれた略同一円周上に位置しているものである。また、図８は、図７Ａ〜図７Ｄに示す各ステップにおいてコイル６３Ａ，６３Ｂに印加する電圧と検出センサ３２Ａ，３２Ｂの検出信号を示している。

図７Ａは、ステータ６１Ａのコイル６３Ａ及びステータ６１Ｂのコイル６３Ｂにそれぞれ正の電圧を印加した状態（ステップ１）を示している。この状態では、ステータ６１Ａの磁極歯６８Ａとステータ６１Ｂの磁極歯７０ＢとがＮ極に励磁され、ステータ６１Ａの磁極歯７０Ａとステータ６１Ｂの磁極歯６８ＢとがＳ極に励磁される。これにより、ロータ６０のＳ極が磁極歯６８Ａ，７０Ｂに引き寄せられ、ロータ６０のＮ極が磁極歯７０Ａ，６８Ｂに引き寄せられる。

図７Ａに示す状態からステータ６１Ｂのコイル６３Ｂに印加する電圧を負に切り換える（ステップ２）と、図７Ｂに示すように、ステータ６１Ｂの磁極歯６８Ｂ，７０Ｂの磁極が反転し、ロータ６０のＳ極が磁極歯６８Ａ，６８Ｂに引き寄せられ、ロータ６０のＮ極が磁極歯７０Ａ，７０Ｂに引き寄せられる。これによりロータ６０及び回転軸２１が所定のステップ角（本実施形態では１８°）だけ時計回りに回転する。

図７Ｂに示す状態からステータ６１Ａのコイル６３Ａに印加する電圧を負に切り換える（ステップ３）と、図７Ｃに示すように、ステータ６１Ａの磁極歯６８Ａ，７０Ａの磁極が反転し、ロータ６０のＳ極が磁極歯６８Ｂ，７０Ａに引き寄せられ、ロータ６０のＮ極が磁極歯７０Ｂ，６８Ａに引き寄せられる。これによりロータ６０及び回転軸２１がさらに所定のステップ角だけ時計回りに回転する。

図７Ｃに示す状態からステータ６１Ｂのコイル６３Ｂに印加する電圧を正に切り換える（ステップ４）と、図７Ｄに示すように、ステータ６１Ｂの磁極歯６８Ｂ，７０Ｂの磁極が反転し、ロータ６０のＳ極が磁極歯７０Ａ，７０Ｂに引き寄せられ、ロータ６０のＮ極が磁極歯６８Ａ，６８Ｂに引き寄せられる。これによりロータ６０及び回転軸２１がさらに所定のステップ角だけ時計回りに回転する。

このようにコイル６３Ａ，６３Ｂに印加する電圧を順次変化させることで、ロータ６０及びロータ６０が固定された回転軸２１をステップ状に回転させることができる。すなわち、図８に示すように、コイル６３Ａ及びコイル６３Ｂには正の電圧と負の電圧とが交互に印加されるが、コイル６３Ａに印加される電圧の位相とコイル６３Ｂに印加される電圧の位相とを１／４だけずらすことにより、ロータ６０の周囲に励磁される磁極をステップ状に回転させることができ、これに伴いロータ６０を回転させることができる。なお、本実施形態では、ロータ６０の１回転が２０ステップで構成されており、上記ステップ１〜ステップ４を５回繰り返すことによりロータ６０が１回転するようになっている。

上述したロータ６０の回転に伴って回転軸２１に取り付けられた回転板４０もステップ状に回転する。本実施形態では、この回転板４０の回転を検出センサ３２Ａ，３２Ｂによって検出することによって回転軸２１の回転状態を検出している。具体的には、以下のようにして回転軸２１の回転状態を検出している。

例えば、上述したステップ１においては、図７Ａに示すように、検出センサ３２Ａの位置に回転板４０の羽根４２Ａが位置しているため、検出センサ３２Ａの検出信号はＯＮとなる。また、検出センサ３２Ｂの位置に回転板４０の羽根４２Ｂが位置しているため、検出センサ３２Ｂの検出信号もＯＮとなる。

ステップ２では、図７Ａに示す状態から回転板４０が回転軸２１とともに所定のステップ角だけ回転して図７Ｂに示す状態となる。このとき、図７Ｂに示すように、検出センサ３２Ａの位置にはまだ回転板４０の羽根４２Ａが位置しているため、検出センサ３２Ａの検出信号はＯＮのままである。一方、回転板４０の羽根４２Ｂは検出センサ３２Ｂの位置から離れるため、検出センサ３２Ｂの検出信号はＯＮからＯＦＦとなる。

ステップ３では、図７Ｂに示す状態から回転板４０が回転軸２１とともに所定のステップ角だけ回転して図７Ｃに示す状態となる。このとき、図７Ｃに示すように、回転板４０の羽根４２Ａは検出センサ３２Ａの位置から離れるため、検出センサ３２Ａの検出信号はＯＮからＯＦＦとなる。検出センサ３２Ｂは、回転板４０の羽根４２Ｂと羽根４２Ａとの間に位置しているため、検出センサ３２Ｂの検出信号はＯＦＦのままである。

ステップ４では、図７Ｃに示す状態から回転板４０が回転軸２１とともに所定のステップ角だけ回転して図７Ｄに示す状態となる。このとき、図７Ｄに示すように、検出センサ３２Ａは、回転板４０の羽根４２Ａと羽根４２Ｃとの間に位置しているため、検出センサ３２Ｂの検出信号はＯＦＦのままである。一方、検出センサ３２Ｂの位置に回転板４０の羽根４２Ａが移動するため、検出センサ３２Ｂの検出信号はＯＦＦからＯＮになる。

このように、図８に示すように、検出センサ３２Ａの検出信号は、コイル６３Ａに印加される電圧に追従して（同期して）変化し、検出センサ３２Ｂの検出信号は、コイル６３Ｂに印加される電圧に追従して（同期して）変化することとなる。このため、検出センサ３２Ａ，３２Ｂの検出信号からコイル６３Ａ，６３Ｂに印加されている電圧を把握することが可能である。したがって、初期状態において検出センサ３２Ａ，３２Ｂと回転板４０の羽根４２との位置関係を適切に設定すれば、検出センサ３２Ａ，３２Ｂの検出信号をモニタリングすることで、ロータ６０（回転軸２１）が初期状態からいずれの方向に何ステップ回転したかという情報を得ることができる。すなわち、検出センサ３２Ａ，３２Ｂの検出信号を利用することで、ステッピングモータ１の回転角度や回転速度に加えて回転方向も検出することが可能となる。

ここで、上述したように検出センサ３２Ａ，３２Ｂの検出信号をコイル６３Ａ，６３Ｂに印加される電圧に同期させるためには、検出センサ３２Ａ，３２Ｂによる羽根４２の検出信号がコイル６３Ａ，６３Ｂに印加される電圧と同様に１／４だけずれた位相で出力されるようにする必要がある。このためには、初期状態において回転板４０に対して検出センサ３２Ａ，３２Ｂを周方向に沿って適切な間隔で適切な位置に配置する必要がある。

本実施形態では、センサハウジング３１の開口部５１が周方向に沿って予め所定の間隔で形成されているため、検出センサ３２Ａ，３２Ｂをセンサハウジング３１の開口部５１に挿入して取り付ければ、検出センサ３２Ａ，３２Ｂ間の間隔を適切なものにすることができる。したがって、以下に述べるようにセンサハウジング３１をエンドプレート２３に固定する前に、検出センサ３２Ａ，３２Ｂの周方向位置を調整して適切なものとする必要がある。

例えば、初期状態が上述したステップ１の状態である場合には、センサハウジング３１をエンドプレート２３に固定する前に、制御回路によりコイル６３Ａ，６３Ｂにそれぞれ正の電圧を印加することにより回転軸２１及び回転板４０を図７Ａに示す位置に回転させる。そして、上述したようにセンサハウジング３１の突起５６をエンドプレート２３の係合溝２４に係合させた状態で、センサハウジング３１を回転軸２１周りに回転させることにより、センサハウジング３１に装着された検出センサ３２Ａ，３２Ｂの周方向位置を調整する。具体的には、検出センサ３２Ａ，３２Ｂの検出信号をモニタリングしながら検出センサ３２Ａ，３２Ｂが適切な周方向位置（図７Ａで黒丸で示す位置）に移動したか否かを判断し、検出センサ３２Ａ，３２Ｂが適切な周方向位置にあると判断した場合には、挿通孔２５を通してネジ２６をセンサハウジング３１のネジ孔５７に螺合してセンサハウジング３１をエンドプレート２３に固定する。

このように初期状態において検出センサ３２Ａ，３２Ｂと回転板４０の羽根４２との位置関係を適切に設定することにより、検出センサ３２Ａ，３２Ｂの検出信号をコイル６３Ａ，６３Ｂに印加される電圧に同期させることができる。したがって、検出センサ３２Ａ，３２Ｂの検出信号をモニタリングすることで、ロータ６０（回転軸２１）の回転角度、回転速度、及び回転方向を検出することができる。

上述した実施形態では、ステップ１〜ステップ４を５回繰り返すこと（２０ステップ）でロータ６０が１回転するため、回転板４０には５枚の羽根４２が必要である。ステッピングモータ１の１回転当たりのステップ数は上記の例に限られないことは言うまでもないが、例えばステッピングモータ１の１回転当たりのステップ数が４ｎ（ｎは１以上の整数）の場合には、ｎ枚の羽根４２を回転板４０に設ければよい。

上述した実施形態では、センサハウジング３１をエンドプレート２３に固定するため固定具としてネジ２６を用いた例を説明したが、センサハウジング３１をエンドプレート２３に固定するため固定具としては、ネジに限られず様々な固定手段を用いることができる。また、上述した実施形態では、固定具としてのネジ２６を挿通させる挿通孔２５をエンドプレート２３に形成しているが、センサハウジング３１に挿通孔を形成し、エンドプレート２３にネジ孔を形成することも可能である。

また、上述した実施形態では、センサハウジング３１の突起５６とエンドプレート２３の係合溝２４とによって、回転軸２１を中心とするセンサハウジング３１の回転をガイドするガイド部を構成しているが、例えばエンドプレート２３に突起を形成するとともに、この突起を係合させる係合溝をセンサハウジング３１に形成し、エンドプレート２３の突起とセンサハウジング３１の係合溝とによって上記ガイド部を構成することも可能である。

これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

１ ステッピングモータ
２ モータ部
３ センサ部
２０ モータハウジング
２１ 回転軸
２２ モータケース
２３ エンドプレート
２４ 係合溝
２５ 挿通孔
２６ ネジ
３１ センサハウジング
３２ 検出センサ
３３ 発光部
３４ 受光部
３５，３６ 入出力端子
４０ 回転板
４２ 羽根
５１ 開口部
５４ 固定部
５６ 突起
５７ ネジ孔
６０ ロータ
６１Ａ，６１Ｂ ステータ
６２ スリーブ
６３Ａ （第１の）コイル
６３Ｂ （第２の）コイル
６４Ａ，６４Ｂ ボビン
６５Ａ，６５Ｂ 内側ヨーク
６６Ａ，６６Ｂ 外側ヨーク
６８Ａ，７０Ａ （第１の）磁極歯
６８Ｂ，７０Ｂ （第２の）磁極歯

Claims (6)

1. 回転軸と、
   前記回転軸に固定され、Ｎ極とＳ極とが交互に着磁されたロータと、
   第１の位相で正負の電圧が印加される第１のコイルと、
   前記第１の位相と異なる第２の位相で正負の電圧が印加される第２のコイルと、
   前記第１のコイルへの電圧の印加により励磁される第１の磁極歯と、
   前記第２のコイルへの電圧の印加により励磁される第２の磁極歯と、
   前記回転軸に固定され、少なくとも１枚の羽根を有する回転板と、
   前記回転板の前記羽根を検出可能な１組の検出センサと
   を備え、
   前記第１の磁極歯と前記第２の磁極歯とは前記ロータの周囲に交互に配置され、
   前記１組の検出センサは、前記回転軸とともに回転する前記回転板の前記羽根の検出信号がそれぞれ前記第１の位相及び前記第２の位相で出力されるように周方向に所定の間隔をおいて配置される、
   ステッピングモータ。
2. 前記回転軸、前記ロータ、前記第１のコイル、前記第２のコイル、前記第１の磁極歯、及び前記第２の磁極歯を収容するモータハウジングと、
   前記１組の検出センサが取り付けられるセンサハウジングと、
   前記回転軸を中心として前記センサハウジングを回転可能とするとともに、前記センサハウジングを所望の周方向位置で前記モータハウジングに固定する固定機構と
   をさらに備える、請求項１のステッピングモータ。
3. 前記固定機構は、
   前記モータハウジング及び前記センサハウジングの一方に形成され、前記回転軸を中心とする円弧に沿って延びる挿通孔と、
   前記センサハウジングを前記モータハウジングに固定するための固定具であって、前記挿通孔に挿通される固定具と
   を含む、
   請求項２に記載のステッピングモータ。
4. 前記固定機構は、前記回転軸を中心とした前記センサハウジングの回転をガイドするガイド部を含む、請求項２又は３に記載のステッピングモータ。
5. 前記ガイド部は、
   前記モータハウジング及び前記センサハウジングの一方に形成され、前記回転軸を中心とする円弧に沿って延びる係合溝と、
   前記モータハウジング及び前記センサハウジングの他方に形成され、前記係合溝に係合する突起と
   を含む、
   請求項４に記載のステッピングモータ。
6. 前記ロータの１回転当たりのステップ数を４ｎ（ｎは１以上の整数）とすると、前記回転板は前記羽根をｎ枚有している、請求項１から５のいずれか一項に記載のステッピングモータ。

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