JP3363786B2 - マグネットロータ及びｐｍ形ステッピングモータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マグネットロータ
及びＰＭ形ステッピングモータに関し、特に、マグネッ
トロータの形状に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、価格，性能面で手頃なＰＭ形（永
久磁石形）ステッピングモータの中には、極小スペース
への組み込みを目的として、図１０に示す如くのラジア
ル捲線タイプの他、図１１及び図１２に示す如くのオフ
セット捲線タイプの小型ステッピングモータが使用され
ている。

【０００３】図１０の分解斜視図に示すラジアル捲線タ
イプの小型ステッピングモータ１０は、モータ軸１１ａ
を持つ円筒形マグネットロータ（インナーロータ）１１
と、その周りにステータ磁極となる２相の王冠状のクロ
ポール形フィールドプレート（ヨーク）１２と、フィー
ルドプレート１２の上側複数の極爪（クロポール）１２
Ａ側の周りに嵌め込む円筒状のＡ相の励磁コイル１３Ａ
及び下側複数の極爪１２Ｂ側の周りに嵌め込む円筒状の
Ｂ相の励磁コイル１３Ｂと、Ａ相の極爪（図示せず）を
持ち励磁コイル１３Ａに被せる上側ステータカップ（ア
ウターヨーク）１４と、Ｂ相の極爪１５Ｂを持ち励磁コ
イル１３Ｂに被せる下側ステータカップ（アウターヨー
ク）１５とを有している。励磁コイル１３Ａ，１３Ｂは
ロータ貫通孔１３ｃを持つボビン（捲枠）１３に巻付け
たラジアル捲線を有しており、マグネットロータ１１の
軸方向半分ずつがＡ相の励磁コイル１３ＡとＢ相の励磁
コイル１３Ｂに対応している。

【０００４】このラジアル捲線タイプの小型ステッピン
グモータ１０では、モータの外径が決まると、励磁コイ
ル１３Ａ，１３Ｂの線積（捲線のターン数）とマグネッ
トロータ１１の直径とがトレードオフの関係になるた
め、小型化においては出力トルクが増強し難い原因とな
っている。

【０００５】図１１（ａ）〜（ｄ）及び図１２は従来の
オフセット捲線タイプの小型ステッピングモータを示
す。このオフセット捲線タイプの小型ステッピングモー
タ２０は、マグネットロータ２１の軸心と励磁コイル２
４Ａ，２４Ｂの中心とを平行にずらしたものであり、モ
ータ軸２１ａを持つ円筒状のマグネットロータ（インナ
ーロータ）２１と、このマグネットロータ２１の周面の
一方側に２本の極爪２２ａ，２２ｂが臨む第１のヨーク
２２とその極歯２２ａ，２２ｂ間に１本の極爪２３ａが
入って臨む第２のヨーク２３と、マグネットロータ２１
の周面の反対側に２本の極爪２２ａ，２２ｂが臨む第１
のヨーク２２とその極爪２２ａ，２２ｂ間に１本の極爪
２３ａが入って臨む第２のヨーク２３と、マグネットロ
ータ２１の周面の一方側に位置するＡ相の励磁コイル２
４Ａと、マグネットロータ２１の周面の反対側に位置す
るＢ相の励磁コイル２４Ｂと、これらに被せた薄形矩形
状の非磁性体ケース２５とを有している。なお、マグネ
ットロータ２１は、図１３（ａ）に示す如く円筒状マグ
ネット２１ｂにモータ軸２１ａを圧入したものであり、
励磁コイル２４Ａ，２４Ｂは図１３（ｂ）に示す如くボ
ビン（巻枠）２４に端子ピン２４ａを圧入し、コイル捲
線を巻き付け、その組付け孔２４ｂに第１のヨーク２２
の挿入片２２ｃと第２のヨーク２３の挿入片２３ｃを相
対する側から差し込んだものである。なお、２６は軸受
メタル（ブッシュ）、２７はスラスト軸受けの板バネで
ある。

【０００６】このオフセット捲線タイプの小型ステッピ
ングモータ２０は、マグネットロータ２１の両脇に励磁
コイル２４Ａ，２４Ｂが隣接しているため、マグネット
ロータ２１の直径をケース２５の厚さに略合わせること
ができ、またボビン２４はロータを納めるべきロータ貫
通孔を有していないため、その分のスペースだけ、余分
に線積（ターン数）を増やすことができるので、出力ト
ルクの増強を図ることができる。更に、極爪数がラジア
ルタイプのものに比べて少ないため、ディテント・トル
クが低く、微小電流値でも起動が可能であるという特長
を備えている。

【０００７】従って、同一の極小スペースにモータを装
着する場合、扁平形のオフセット捲線タイプの小型ステ
ッピングモータ２０の方がラジアル捲線タイプに比べて
トルク的に有利と考えられる。

【０００８】ところで、従来のＰＭ形ステッピングモー
タに使用されるマグネットロータは、一般に図１４に示
す如く、モータ軸孔を有する円筒形磁石材料（磁性成形
体）の半径方向に着磁（１対２極以上）されて円周に沿
って磁極が交互に異なるラジアル着磁型マグネットロー
タＲである。このようなラジアル着磁型マグネットロー
タＲをインナーロータとして用いたＰＭ形ステッピング
モータにおいては、例えば図１５に示すような２相の極
爪（Ａ相の極爪Ｋ₁ とＢ相の極爪Ｋ₂ ）配置（磁気位相
９０°）にて、駆動回路と励磁コイルにより、図示
（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）の順で極爪Ｋ₁ ，Ｋ₂
に交番磁束を発生させると、マグネットロータＲが吸反
力で図示のように回転し、出力トルクを発生するもので
ある。

【０００９】このようなラジアル着磁型マグネットロー
タＲを得るための着磁方法は、図１６に示す如く、着磁
ヨークＹのマグネット挿入口ｈに円筒状マグネットを挿
入し、着磁ヨークＹの軸方向に往復挿通させながら周回
させたコイル線Ｃに対し着磁電源（着磁電流）を瞬間的
に印加するものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】 一般に、ＰＭ形ス
テッピングモータには、次のような問題点がある。即
ち、円筒形のマグネットロータは上記の様なラジアル着
磁型マグネットロータＲであるため、小径になればなる
程、着磁ヨークＹ自体も小径になり、コイル線Ｃの線径
も細くなり、その分、コイルのインピーダンスが高まる
ので、着磁処理において起磁力を上げ難くなる。このた
め、小径の円筒形磁石材料に多極着磁を施す際、小径に
なればなる程、着磁ヨークの磁化能力が低いので、ラジ
アル着磁型マグネットロータＲの磁極境界線（磁壁部）
が着磁幅（磁区）に比べて相対的に次第に幅広となり、
高磁力のラジアル着磁型円筒形マグネットロータＲは得
難くなる。従って、特に、ラジアル捲線タイプの小型ス
テッピングモータにおいては、小型化する上での高出力
トルク化が困難であった。

【００１１】 また、上記のオフセット捲線タイプの
小型ステッピングモータ２０に特有の問題点もある。即
ち、マグネットロータ２１の周面に対向するＡ相とＢ相
の極爪（クロポール）２２ａ，２３ａ，２３ｂは全周に
亘って配置されているのではなく、図１１（ｄ）の１相
当たりの対向範囲αの如く、マグネットロータ２１の持
つ磁束有効面積の１／３〜１／２程度を使うに過ぎない
ため、主磁束が小さいものであるが、特に、１相当たり
の極爪が励磁コイル２４Ａ（２４Ｂ）の周面片側に集ま
っているため、極爪間のギャップＧは２箇所程度と少な
く、１相当たりの励磁コイル２４Ａ（２４Ｂ）が発生す
る起磁力に対して、磁気飽和が起こり易く、漏洩磁束が
増大するので、トルク特性が上がらない。

【００１２】そこで、本発明は上記問題点を解決するも
のであり、その第１の課題は、小径でも従来に比し高磁
力であるマグネットロータを提供することになる。

【００１３】更に、本発明の第２の課題は、マグネット
ロータの軸心と励磁コイルの軸心とが平行にずれたオフ
セット捲線タイプＰＭ形ステッピングモータにおいて、
２本のマグネットロータを用いることにより、小型であ
りながら高出力トルクを実現できるステッピングモータ
を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記第１の課題を解決す
るため、本発明は、モータ軸の圧入されるモータ軸孔を
有しインナーロータとして用いるマグネットロータにお
いて、円周に亘り磁極突部と溝部を交互に略同ピッチで
形成した第１及び第２のロータ部が軸方向にタンデム配
置で一体化して軸方向にスラスト着磁して成り、一方の
ロータ部の磁極突部と他方のロータ部の溝部とが斉一し
ており、各ロータ部の総ての磁極突部同士は同極であっ
て、第１のロータ部の磁極突部と第２のロータ部の磁極
突部とは異極であることを特徴とする。

【００１５】このような多極のマグネットロータは、上
記の如き形態の磁石材料（磁性成形体）を軸方向に左右
２極着磁（スラスト着磁）するだけで各歯車状ロータ部
の突部のそれぞれに着磁できるため、小径の多極マグネ
ットロータを容易に得ることができる。第１の歯車状ロ
ータ部と第２の歯車状ロータ部との境界線部が無効面積
となるだけであるから、従来のようなモータ軸孔に着磁
ヨークを嵌入せずに、低インピーダンスで高起磁力の着
磁ができ、マグネットの磁束を飽和状態に近づけること
が可能となり、高エネルギー積のマグネットロータを得
ることができる。この結果、従来に比し、小径のマグネ
ットロータによりＰＭ形ステッピングモータの小型化に
おいて高出力トルクを実現できる。

【００１６】本発明に係るマグネットロータは、これを
インナーロータとして用いるＰＭ形ステッピングモータ
に適用できる。ラジアル捲線タイプは勿論のこと、オフ
セット捲線タイプにも適用できる。

【００１７】例えば、オフセット捲線タイプＰＭ形ステ
ッピングモータとしては、上記のマグネットロータの周
面の一方側に複数のクロポールを挟んで配置したヨーク
と励磁コイルから成る第１の界磁ステータと、そのマグ
ネットロータの周面の反対側に複数のクロポールを挟ん
で配置したヨークと励磁コイルから成る第２の界磁ステ
ータとを有する構造、即ち、１本のマグネットロータと
その両側に２個の界磁ステータを持つタイプのものに本
発明に係るマグネットロータを適用できる。

【００１８】また、上記第１及び第２の課題を同時に解
決するため、本発明の講じた手段は、上記形態のマグネ
ットロータの軸心と励磁コイルの軸心とが平行にずれた
オフセット捲線タイプＰＭ形ステッピングモータにおい
て、上記励磁コイル及びその略全周に亘って複数のクロ
ポールを配置したヨークから成る界磁ステータを複数個
軸方向にタンデム配置し、上記複数個の界磁ステータの
周面の一方側に第１のマグネットロータを平行にずらし
て隣接すると共に、上記周面の反対側に平行にずらして
第２のマグネットロータを隣接し、第１のマグネットロ
ータの回転力と第２のマグネットロータの回転力とを合
成して出力する回転合成手段を有して成ることを特徴と
する。

【００１９】かかる構成においては、２本のマグネット
ロータに対して中央部の複数個の界磁ステータの励磁コ
イルからの起磁力が作用するので、２本のマグネットロ
ータを同方向に回転させることができ、回転合成手段に
より回転力を合成して出力でき、従来と同様に、小形化
を実現できる。

【００２０】中央部において各界磁ステータのヨークの
クロポールは励磁コイルの略全周に亘って複数個配置さ
れているので、従来に比し、クロポール間のギャップ数
が増え、１相当たりの励磁コイルが発生する起磁力に対
して、磁気飽和が起こり難くなり、出力トルクを増強で
きる。

【００２１】勿論、マグネットロータ自体が上記特殊形
態のマグネットロータであることから、小型化において
高出力トルクを実現できる。

【００２２】そして、回転合成手段が第１のマグネット
ロータと第２のマグネットロータの中間にて回動可能に
支持された磁気歯車である場合、他の媒介部品なしに、
第１と第２のマグネットロータの周面に臨んで磁気的噛
合が達成できるので、回転合成手段の構成を簡素化で
き、小形化に有意義となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、本発明の
各実施例を説明する。

【００２４】〔実施形態１〕図１は本発明の実施形態１
に係るマグネットロータを示す斜視図である。本例のマ
グネットロータ１００はインナーロータとして用いるモ
ータ軸孔１１０を有するマグネットロータであり、円周
に亘り磁極突部（極歯）１２１と溝部１２２を交互に略
同ピッチで形成した第１及び第２の歯車状ロータ部１２
０Ａ，１２０Ｂとが軸方向にタンデム配置で一体化して
成る５対１０極相当のマグネットである。一方の歯車状
ロータ部１２０の磁極突部１２１と他方の歯車状ロータ
部１２０の溝部１２２とは斉一している。各歯車状ロー
タ部１２０の総ての磁極突部１２１同士は同極であっ
て、第１の歯車状ロータ部１２０Ａの磁極突部１２１と
第２の歯車状ロータ部１２０Ｂの磁極突部１２１とは異
極である。

【００２５】このような特殊形態のマグネットロータ１
００は、例えば、図１０に示すラジアル捲線タイプの小
型ステッピングモータ１０におけるマグネットロータ１
１の代わりに用いられる。図２に示すような２相の極爪
（Ａ相の極爪Ｋ₁ とＢ相の極爪Ｋ₂ ）配置にて、駆動回
路と励磁コイルにより、図示（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→
（ｄ）の順で極爪Ｋ₁ ，Ｋ₂ に交番磁束を発生させる
と、マグネットロータ１００が吸反力で図示のように回
転し、出力トルクを発生するものである。

【００２６】本例の多極マグネットロータ１００は、上
記の如き形態の磁石材料（磁性成形体）を軸方向に左右
２極着磁（スラスト着磁）するだけで各歯車状ロータ部
１２０Ａ，１２０Ｂの突部１２１にそれぞれ着磁でき
る。このため、小径の多極マグネットロータ１００を容
易に得ることができる。

【００２７】着磁機としては、モータ軸孔１１０に嵌入
させる着磁ヨークを必要とせず、左右２極着磁の簡単な
もので済む。第１の歯車状ロータ部１２０Ａと第２の歯
車状ロータ部１２０Ｂとの境界線部１２３が無効面積と
なるだけであるから、低インピーダンスで高起磁力の着
磁ができる。このため、マグネットの磁束を飽和状態に
近づけることが可能となり、高エネルギー積のマグネッ
トロータを得ることができる。この結果、従来に比し、
小径のマグネットロータによりＰＭ形ステッピングモー
タの小型化において高出力トルクを実現できる。

【００２８】〔実施形態２〕図３（ａ）は本発明の実施
形態２に係るオフセット捲線タイプＰＭ形ステッピング
モータについてケースの右側半分を除去した状態を示す
平面図、（ｂ）はその背面図、（ｃ）はその正面図、
（ｄ）は（ａ）のＤ−Ｄ′線に沿って切断した状態を示
す切断図、図４は同オフセット捲線タイプＰＭ形ステッ
ピングモータを示す分解斜視図である。

【００２９】本例のオフセット捲線タイプＰＭ形ステッ
ピングモータ６０は、図１１及び図１２に示すオフセッ
ト捲線タイプＰＭ形ステッピングモータ２０において、
マグネットロータ２１の代わりに実施形態１に係るマグ
ネットロータ１００を用いたものであり、その余の部分
はステッピングモータ２０と同様な構造となっている。

【００３０】即ち、このオフセット捲線タイプの小型ス
テッピングモータ６０は、マグネットロータ１００の軸
心と励磁コイル２４Ａ，２４Ｂの中心とを平行にずらし
たものであり、モータ軸２１ａを持つ円筒状のマグネッ
トロータ（インナーロータ）１００と、このマグネット
ロータ１００の周面の一方側に２本の極爪２２ａ，２２
ｂが臨む第１のヨーク２２とその極歯２２ａ，２２ｂ間
に１本の極爪２３ａが入って臨む第２のヨーク２３と、
マグネットロータ２１の周面の反対側に２本の極爪２２
ａ，２２ｂが臨む第１のヨーク２２とその極爪２２ａ，
２２ｂ間に１本の極爪２３ａが入って臨む第２のヨーク
２３と、マグネットロータ１００の周面の一方側に位置
するＡ相の励磁コイル２４Ａと、マグネットロータ１０
０の周面の反対側に位置するＢ相の励磁コイル２４Ｂ
と、これらに被せた薄形矩形状の非磁性体ケース２５と
を有している。なお、マグネットロータ１００は、図５
に示す如くモータ軸孔１１０に圧入したモータ軸２１ａ
を有している。なお、２６は軸受メタル（ブッシュ）、
２７はスラスト軸受けの板バネである。

【００３１】前述したように、図１１及び図１２に示す
オフセット捲線タイプＰＭ形ステッピングモータ２０に
おいては、磁界磁側から見た場合、磁気飽和が起こり易
く、漏洩磁束が増大するので、トルク特性が上がらな
い。この点に関しては本例のステッピングモータ６０も
同様であるが、上述した高エネルギー積のマグネットロ
ータ１００を用いているため、従来に比し高出力トルク
を実現できる。

【００３２】〔実施形態３〕図６（ａ）は本発明の実施
形態３に係るオフセット捲線タイプＰＭ形ステッピング
モータについてケースの右側半分を除去した状態を示す
平面図、図６（ｂ）はその背面図、図６（ｃ）はその正
面図、図７（ａ）は図６（ａ）のＡ−Ａ′線に沿って切
断した状態を示す切断図、図７（ｂ）は図６（ａ）のＢ
−Ｂ′線に沿って切断した状態を示す切断図、図８は同
オフセット捲線タイプＰＭ形ステッピングモータの分解
斜視図である。

【００３３】本例のステッピングモータ３０は、実施形
態１に係るマグネットロータ１００を２本用いた双マグ
ネットロータ型ステッピングモータである。一方のマグ
ネットロータ１００を第１のマグネットロータ３１と
し、他方のマグネットロータ１００を第１のマグネット
ロータ３２とすると、第１及び第２のマグネットロータ
３１，３２の軸心とＡ相，Ｂ相の励磁コイル３３，３４
の軸心とが平行にずれたオフセット捲線タイプＰＭ形ス
テッピングモータである。

【００３４】励磁コイル３３（３４）とヨーク３５（３
６）は界磁ステータ３７，（３８）を構成しており、２
個の同形の界磁ステータ３７，３８は薄形矩形状の非磁
性体ケース４８内において軸方向にタンデム配置されて
いる。各励磁コイル３３（３４）は図９（ａ）に示す如
く端子ピン４０ａを圧入したボビン（巻枠）４０にコイ
ル捲線４３を巻き付けたものである。各ヨーク３５，３
６は、２個のヨーク半体４１，４１との組合せから成
り、各ヨーク半体４１は、ボビン４０の組付け孔（軸
孔）４０ｂに差し込む挿入片４１ａと、３本のクロポー
ル（極爪）４１ｂ〜４１ｄとを有している。２個のヨー
ク半体４１，４１はそれぞれの差し込む挿入片４１ａを
ボビン４０の組付け孔（軸孔）４０ｂに対し相対する開
口部から差し込まれている。界磁ステータ３７，３８は
ケース４８の底面開口部４８ａから組み込まれる。

【００３５】中央部においてタンデム配置の界磁ステー
タ３７，３８の周面の一方側には第１のマグネットロー
タ３１を平行にずらして隣接しており、またその周面の
反対側には平行にずらして第２のマグネットロータ３２
を隣接している。同形の第１のマグネットロータ３１と
第２のマグネットロータ３２は、ケース４８の両側面の
開口部４８ｂ，４８ｂから組み込まれるが、ケース４８
に対して支軸枠３９を以て支持される。この支軸枠３９
は第１のマグネットロータ３１と第２のマグネットロー
タ３２とを回動自在に支持する支軸３９ａ，３９ｂと、
支軸３９ａ，３９ｂを一体的に連結し、ケース４８の正
面の嵌め込み凹所４８ｃに嵌合する軸受板３９ｃとを有
している。軸受板３９ｃには中央孔３９ｄが形成されて
いる。

【００３６】嵌め込み凹所４８ｃの底面には、支軸３９
ａ，３９ｂが貫通する支軸貫通孔４８ｃａ，４８ｃｂ
と、それらの中央において回転合成手段としての磁気歯
車４９の貫通する中央貫通孔４８ｃｃとが形成されてい
る。

【００３７】本例の磁気歯車４９は無着磁の歯車形磁性
体（伝達ヨーク，誘導ヨーク）であり、両マグネットロ
ータ３１，３２との中間部に位置し、マグネットロータ
３１，３２の周面着磁部位に非接触で噛合するものであ
る。なお、着磁した磁気歯車を用いても良い。磁気歯車
４９には図３（ｂ）に示す如く出力軸（モータ軸）４９
ａが圧入されており、出力軸４９ａは支軸枠３９の軸受
板３９ｃの中央孔３９ｄを貫通してケース４８外へ突出
している。なお、４５はＡ相の正面側のヨーク半体４１
にスペーサ４６を介して取り付けられて出力軸４９ａの
端部を受けるスラスト軸受けの板バネ、４７はＢ相の背
面側のヨーク半体４１を位置決めする切欠き部である。

【００３８】本例のステッピングモータ３０は、相離間
した平行のマグネットロータ３１，３２に対して中央部
のタンデム配置のＡ相とＢ相の界磁ステータ３７，３８
の励磁コイル３３，３４からの起磁力が作用すると、２
本のマグネットロータ３１，３２は同方向に回転し、そ
れぞれの回転力（発生トルク）は磁気歯車４９で合成さ
れて出力軸４９ａに伝達される。従って、２本のマグネ
ットロータ３１，３２を用いるといえども、従来のオフ
セット捲線タイプＰＭ形ステッピングモータと同様、小
形化を実現できる。

【００３９】界磁ステータ３７，３８をタンデム配置の
２本のマグネットロータ３１，３２の中間部に設けたこ
とにより、ヨーク３５（３６）の都合６本の極爪（クロ
ポール）４１ｂ〜４１ｄは励磁コイル３３（３４）の略
全周に亘って配置されているので、従来に比し、クロポ
ール間のギャップＧの数が倍増し、１相当たりの励磁コ
イル３３（３４）が発生する起磁力に対して、磁気飽和
が起こり難くなり、出力トルクを増強できる。

【００４０】しかも、本例では、実施形態１に係る高エ
ネルギー積の特殊形態のマグネットロータ１００を用い
ているため、上記効果に加えて、一層のこと、高出力ト
ルクを実現できる。

【００４１】また、回転合成手段が磁気歯車４９である
ので、他の媒介部品なしに、第１と第２のマグネットロ
ータ３１，３２の周面に臨んで磁気的噛合が達成できる
ので、回転合成手段の構成を簡素化でき、小形化を実現
できる。なお、スペースの多少の増大が許容できる場合
は、機械歯車は勿論のこと、ベルトドライブ等の伝達手
段も使用できる。

【００４２】なお、上記の実施形態では、中央部におい
て２相の界磁ステータをタンデム配置したものである
が、本発明は３相以上の界磁ステータをタンデム配置し
たものにも適用できる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るマグ
ネットロータは、第１及び第２のロータ部を磁極突部と
溝部が斉一した状態で軸方向にタンデム配置で一体化し
て軸方向にスラスト着磁して成り、各ロータ部の総ての
磁極突部同士は同極であって、第１のロータ部の磁極突
部と第２のロータ部の磁極突部とは異極であることを特
徴とするものであるから、次の効果を奏する。

【００４４】 上記の如き形態の磁石材料（磁性成形
体）を軸方向に左右２極着磁（スラスト着磁）するだけ
でそれぞれの歯車状ロータ部の突部に分極着磁化できる
ため、小径の多極マグネットロータを容易に得ることが
できる。また、低インピーダンスで高起磁力の着磁がで
き、マグネットの磁束を飽和状態に近づけることが可能
となり、高エネルギー積のマグネットロータを得ること
ができる。この結果、従来に比し、小径のマグネットロ
ータによりＰＭ形ステッピングモータの小型化において
高出力トルクを実現できる。

【００４５】 本発明に係るマグネットロータは、こ
れをインナーロータとして用いるＰＭ形ステッピングモ
ータに適用できる。ラジアル捲線タイプは勿論のこと、
オフセット捲線タイプにも適用でき、小型化と高出力ト
ルク化を実現できる。

【００４６】 また、本発明は、中央部において、励
磁コイル及びその略全周に亘って複数のクロポールを配
置したヨークから成る界磁ステータを複数個軸方向にタ
ンデム配置し、その両脇に第１の上記形態のマグネット
ロータと第２の上記形態のマグネットロータを隣接し、
第１と第２のマグネットロータの回転力とを合成して出
力する回転合成手段を有して成る点を特徴とするもので
ある。界磁ステータのヨークのクロポールは励磁コイル
の略全周に亘って複数個配置されているので、従来に比
し、クロポール間のギャップ数が増え、１相当たりの励
磁コイルが発生する起磁力に対して、磁気飽和が起こり
難くなる。従って、小形でありながら、出力トルクを増
強できる。勿論、マグネットロータ自体が上記特殊形態
のマグネットロータであることから、小型化において高
出力トルクを実現できる。

【００４７】 回転合成手段が第１のマグネットロー
タと第２のマグネットロータの中間にて回動可能に支持
された磁気歯車である場合、他の媒介部品なしに、第１
と第２のマグネットロータの周面に臨んで磁気的噛合が
達成できるので、回転合成手段の構成を簡素化でき、小
形化に有意義となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係るマグネットロータを
示す斜視図である。

【図２】（ａ）乃至（ｅ）は同マグネットロータをイン
ナーロータとして用いるＰＭ形ステッピングモータにお
いてステータの交番磁界によるロータ回転の様子を順に
示す概略図である。

【図３】（ａ）は本発明の実施形態２に係るオフセット
捲線タイプＰＭ形ステッピングモータについてケースの
右側半分を除去した状態を示す平面図、（ｂ）はその背
面図、（ｃ）はその正面図、（ｄ）は（ａ）のＤ−Ｄ′
線に沿って切断した状態を示す切断図である。

【図４】同オフセット捲線タイプＰＭ形ステッピングモ
ータを示す分解斜視図である。

【図５】同オフセット捲線タイプＰＭ形ステッピングモ
ータにおけるマグネットロータを示す分解斜視図であ
る。

【図６】（ａ）は本発明の実施形態３に係るオフセット
捲線タイプＰＭ形ステッピングモータについてケースの
右側半分を除去した状態を示す平面図、（ｂ）はその背
面図、（ｃ）はその正面図である。

【図７】（ａ）は図６（ａ）のＡ−Ａ′線に沿って切断
した状態を示す切断図、（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ′
線に沿って切断した状態を示す切断図である。

【図８】同オフセット捲線タイプＰＭ形ステッピングモ
ータの分解斜視図である。

【図９】（ａ）は同オフセット捲線タイプＰＭ形ステッ
ピングモータにおける励磁コイルのボビンを示す分解斜
視図、（ｂ）は同オフセット捲線タイプＰＭ形ステッピ
ングモータにおける磁気歯車と出力軸とを分解した状態
を示す分解斜視図である。

【図１０】ラジアル捲線タイプの小型ステッピングモー
タを示す分解斜視図である。

【図１１】（ａ）は従来のオフセット捲線タイプＰＭ形
ステッピングモータについてケースの右側半分を除去し
た状態を示す平面図、（ｂ）はその背面図、（ｃ）はそ
の正面図、（ｄ）は（ａ）のＤ−Ｄ′線に沿って切断し
た状態を示す切断図である。

【図１２】同従来例のオフセット捲線タイプＰＭ形ステ
ッピングモータを示す分解斜視図である。

【図１３】（ａ）は同従来例のオフセット捲線タイプＰ
Ｍ形ステッピングモータにおけるマグネットロータを示
す分解斜視図、（ｂ）は同従来例のオフセット捲線タイ
プＰＭ形ステッピングモータにおける励磁コイルのボビ
ンを示す分解斜視図である。

【図１４】従来のＰＭ形ステッピングモータにおけるマ
グネットロータの着磁パターンを示す斜視図である。

【図１５】（ａ）乃至（ｅ）は図１４に示すマグネット
ロータをインナーロータとして用いるＰＭ形ステッピン
グモータにおいてステータの交番磁界によるロータ回転
の様子を順に示す概略図である。

【図１６】図１４に示すマグネットロータの着磁方法を
示す斜視図である。

【符号の説明】

２１ａ…モータ軸 ２６…軸受メタル（ブッシュ） ２７…板バネ ３０，６０…オフセット捲線タイプＰＭ形ステッピング
モータ ３１…第１のマグネットロータ ３２…第２のマグネットロータ ２４Ａ，３３…Ａ相の励磁コイル ２４Ｂ，３４…Ｂ相の励磁コイル ２２，３５…Ａ相のヨーク ２３，３６…Ｂ相のヨーク ３７…Ａ相の界磁ステータ ３８…Ｂ相の界磁ステータ ３９…支軸枠 ３９ａ，３９ｂ…支軸 ３９ｃ…軸受板 ３９ｄ…中央孔 ４０…ボビン（巻枠） ４０ａ…端子ピン ４０ｂ…組付け孔（軸孔） ４１…ヨーク半体 ４１ａ…挿入片 ２２ａ，２２ｂ，４１ｂ〜４１ｄ…クロポール（極爪） ４３…コイル捲線 ４５…板バネ ４６…スペーサ ４７…切欠き部 ２５，４８…非磁性体ケース ４８ａ…底面開口部 ４８ｂ…側面開口部 ４８ｃ…嵌め込み凹所 ４８ｃａ，４８ｃｂ…支軸貫通孔 ４８ｃｃ…中央貫通孔 ４９…磁気歯車 ４９ａ…出力軸（モータ軸） １００…マグネットロータ １１０…モータ軸 １２０Ａ…第１の歯車状ロータ部 １２０Ｂ…第２の歯車状ロータ部 １２１…磁極突部 １２２…溝部 １２３…境界線部 Ｇ…クロポール間のギャップ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−169559（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−312858（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−10776（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−24020（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 37/00 - 37/24

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータ軸の圧入されるモータ軸孔を有し
   インナーロータとして用いるマグネットロータにおい
   て、円周に亘り磁極突部と溝部を交互に略同ピッチで形
   成した第１及び第２のロータ部が軸方向にタンデム配置
   で一体化して軸方向にスラスト着磁して成り、一方のロ
   ータ部の磁極突部と他方のロータ部の溝部とが斉一して
   おり、各ロータ部の総ての磁極突部同士は同極であっ
   て、第１のロータ部の磁極突部と第２のロータ部の磁極
   突部とは異極であることを特徴とするマグネットロー
   タ。
2. 【請求項２】 請求項１に規定するマグネットロータを
   用いて成ることを特徴とするＰＭ形ステッピングモー
   タ。
3. 【請求項３】 請求項１に規定するマグネットロータの
   軸心と励磁コイルの軸心とが平行にずれたオフセット捲
   線タイプＰＭ形ステッピングモータにおいて、前記マグ
   ネットロータの周面の一方側に複数のクロポールを挟ん
   で配置したヨークと前記励磁コイルから成る第１の界磁
   ステータと、前記マグネットロータの周面の反対側に複
   数のクロポールを挟んで配置したヨークと前記励磁コイ
   ルから成る第２の界磁ステータとを有することを特徴と
   するＰＭ形ステッピングモータ。
4. 【請求項４】 請求項１に規定するマグネットロータの
   軸心と励磁コイルの軸心とが平行にずれたオフセット捲
   線タイプＰＭ形ステッピングモータにおいて、前記励磁
   コイル及びその略全周に亘って複数のクロポールを配置
   したヨークから成る界磁ステータを複数個軸方向にタン
   デム配置し、前記複数個の界磁ステータの周面の一方側
   に第１のマグネットロータを平行にずらして隣接すると
   共に、前記周面の反対側に平行にずらして第２のマグネ
   ットロータを隣接し、第１のマグネットロータの回転力
   と第２のマグネットロータの回転力とを合成して出力す
   る回転合成手段を有して成ることを特徴とするＰＭ形ス
   テッピングモータ。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記回転合成手段
   は、前記第１のマグネットロータと前記第２のマグネッ
   トロータの中間にて回動可能に支持された磁気歯車であ
   ることを特徴とするＰＭ形ステッピングモータ。