JP3517555B2 - モータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は超小型に構成したモータ
に係わり、特にロータを構成する永久磁石を２層構成と
したモータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来小型のモータとして小型円筒形の例
えばステップモータとしては、図１７に示すものがあ
る。ボビン１０１にステータコイル１０５が同心状に巻
回され、ボビン１０１は２個のステータヨーク１０６で
軸方向から挟持固定されており、かつステータヨーク１
０６にはボビン１０１の内径面円周方向にステータ歯１
０６ａと１０６ｂが交互に配置され、ケース１０３に
は、ステータ歯１０６ａまたは１０６ｂと一体のステー
タヨーク１０６が固定されてステータ１０２が構成され
ている。

【０００３】２組のケース１０３の一方にはフランジ１
１５と軸受１０８が固定され、他方のケース１０３には
他の軸受１０８が固定されている。ロータ１０９はロー
タ軸１１０に固定されたロータ磁石１１１から成り、ロ
ータ磁石１１１はステータ１０２のステータヨーク１０
６ａと放射状の空隙部を形成している。そして、ロータ
軸１１０は２個の軸受１０８の間に回転可能に支持され
ている。

【０００４】このように、小型に構成されたステップモ
ータによってカメラのレンズを駆動するようにしたもの
は特開平３−１８０８２３号公報等で公知のものになっ
ている。これは円弧状のステップモータを撮影レンズの
周囲に配置し、ステップモータの出力軸によりメネジを
駆動させ、レンズを保持するレンズホルダに固着された
オネジを光軸と平行方向に前後させるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例の小型のステップモータはロータの外周にケース１
０３、ボビン１０１、ステータコイル１０５、ステータ
ヨーク１０６等が同心状に配置されているためにモータ
の外形寸法が大きくなってしまう欠点があった。また、
ステータコイル１０５への通電により発生する磁束は図
１８に示すように主としてステータ歯１０６ａの端面１
０６ａ１とステータ歯１０６ｂの端面１０６ｂ１とを通
過するためロータ磁石１１１に効果的に作用しないので
モータの出力は高くならない欠点がある。また、従来の
レンズ操出し装置では、円弧状のステップモータをレン
ズの周囲に配置したたため、円周方向での占有面積が大
きく、その他の機構、例えばシャッタを駆動するための
アクチュエータ等を同一面内に配置することが困難な場
合がある。

【０００６】したがって、本発明の第１の目的は新規な
構成の超小型のモータを提供することにある。

【０００７】本発明の第２の目的はコンパクトでしかも
駆動力の高いモータを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、円筒形状に形成されるとともに少なくと
もその外周面を複数に分割して異なる極に交互に着磁さ
れた第１の着磁層と、軸方向に隣接した位置で少なくと
もその外周面を複数に分割して異なる極に交互に着磁さ
れた第２の着磁層とが形成されたロータである永久磁石
と、前記永久磁石を挟んで前記永久磁石の軸方向に配置
された第１のコイルおよび第２のコイルと、前記第１の
コイルによって励磁されるとともに前記永久磁石の第１
の着磁層の外周面と対向する筒状の第１の外側磁極と、
前記第１のコイルによって励磁されるとともに前記永久
磁石の第１の着磁層の内周面に対向する筒状の第１の内
側磁極と、前記第２のコイルによって励磁されるととも
に前記永久磁石の第２の着磁層の外周面と対向する筒状
の第２の外側磁極と、前記第２のコイルによって励磁さ
れるとともに前記永久磁石の第２の着磁層の内周面に対
向する筒状の第２の内側磁極と、前記第１の外側磁極と
前記第２の外側磁極を固定する非磁性材料からなる連結
部材と、を有し、前記第２の着磁層は前記第１の着磁層
に対して位相がずれているとともに、前記第２の外側磁
極は前記第１の外側磁極に対して位相がずれており、前
記第１の外側磁極の先端と前記第２の外側磁極の先端が
対向し、前記第１の内側磁極の先端と前記第２の内側磁
極の先端が対向することを特徴とする。

【０００９】また、本発明は、円筒形状に形成されると
ともに少なくともその外周面を複数に分割して異なる極
に交互に着磁された第１の着磁層と、軸方向に隣接した
位置で少なくともその外周面を複数に分割して異なる極
に交互に着磁された第２の着磁層とが形成されたロータ
である永久磁石と、前記永久磁石を挟んで前記永久磁石
の軸方向に配置された第１のコイルおよび第２のコイル
と、円筒形状であって、前記第１の着磁層の外周面に対
向する部位と前記第２の着磁層の外周面に対向する部位
にそれぞれ穴を設けた外側磁極と、前記第１のコイルに
よって励磁されるとともに前記永久磁石の第１の着磁層
の内周面と対向する筒状の第１の内側磁極と、前記第２
のコイルによって励磁されるとともに前記永久磁石の第
２の着磁層の内周面と対向する筒状の第２の内側磁極
と、前記第２の着磁層は前記第１の着磁層に対して位相
がずれているとともに、前記外側磁極の前記第２の着磁
層と対向する部位の穴は前記第１の着磁層に対向する部
位の穴に対して位相がずれており、前記第１の内側磁極
の先端と前記第２の内側磁極の先端が対向することを特
徴とする。

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【実施例】次に、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１７】（実施例１）図１〜図４は本発明の実施例
１のステップモータを示す図であり、そのうち、図１は
ステップモータの分解斜視図であり、図２はステップモ
ータの組み立て後の軸方向の断面図であり、図３は、図
２のＡ−Ａ線での断面図およびＢ−Ｂ線での断面図であ
り、図４はステップモータの組み立て後の特定部品の側
面配置図である。

【００１８】図１〜図４において、１はロータを構成す
る中空の円筒形状の永久磁石であり、このロータを構成
する永久磁石１は、その外周表面を円周方向にｎ分割し
て（本実施例では４分割して）Ｓ極、Ｎ極が交互に着磁
された着磁部１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄからなる第１の着
磁層と、軸方向に隣合う位置で外周表面を円周方向にｎ
分割して（本実施例では４分割して）Ｓ極、Ｎ極が交互
に着磁された着磁部１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈからなる第
２の着磁層とからなる。第１の着磁層と第２の着磁層の
位相は、１８０／ｎ度、即ち、４５度位相をずらして着
磁されている。第１の着磁層では着磁部１ａ、１ｃがＳ
極に着磁され、着磁部１ｂ、１ｄがＮ極に着磁されてい
る。また、第２の着磁層では着磁部１ｅ、１ｇがＳ極に
着磁され、着磁部１ｆ、１ｈがＮ極に着磁されている。

【００１９】２はロータ軸となる回転軸で、この回転軸
２は永久磁石１に固着されている。これら回転軸２と永
久磁石１とでロータを構成している。３及び４は円筒形
状のコイルであり、コイル３及び４は前記永久磁石１と
同心でかつ永久磁石１を軸方向に挟む位置に配置され、
コイル３及び４はその外径が前記永久磁石１の外径とほ
ぼ同じ寸法である。

【００２０】１８及び１９は軟磁性材料からなる第１の
ステータ及び第２のステータであり、これら第１のステ
ータ１８及び第２のステータ１９は外筒及び内筒からな
っており、メタルインジェクションモールド（ＭＩＴ）
により形成する望ましい。第１のステータ１８の外筒及
び内筒の間にコイル３が設けられ、このコイル３が通電
されることにより第１のステータ１８が励磁される。第
１のステータ１８の外筒及び内筒はその先端部が外側磁
極１８ａ、１８ｂ及び内側磁極１８ｃ、１８ｄを形成し
ており、この内側磁極１８ｃと内側磁極１８ｄの位相は
互いに同位相になるように３９０／ｎ（ｎ／２）度すな
わち１８０度ずれて形成され、内側磁極１８ｃに対し外
側磁極１８ａが対向配置しており、また内側磁極１８ｄ
に対し外側磁極１８ｂが対向配置している。第１のステ
ータ１８の外側磁極１８ａ、１８ｂ及び内側磁極１８
ｃ、１８ｂ及び内側磁極１８ｃ、１８ｄは永久磁石１の
一端側の外周面及び内周面に対向して永久磁石１の一端
側を挟み込むように設けられる。また第１のステータ１
８の穴１８ｅには回転軸２の一端部が回転可能に嵌合す
る。

【００２１】第２のステータ１９の外筒及び内筒の間に
コイル４が設けられ、このコイル４が通電されることに
より第２のステータ１９が励磁される。第２のステータ
１９の外筒及び内筒はその先端部が外側磁極１９ａ、１
９ｂ及び内側磁極１９ｃ、１９ｄを形成しており、この
内側磁極１９ｃと内側磁極１９ｄの位相は互いに同位相
となるように３６０／（ｎ／２）度すなわち１８０度ず
れて形成され、内側磁極１９ｃに対し外側磁極１９ａが
対向配置しており、内側磁極１９ｄに対し外側磁極１９
ｂが対向配置している。第２のステータ１９の外側磁極
１９ａ、１９ｂ及び内側磁極１９ｃ、１９ｄは永久磁石
１の他端側の外周面及び内周面に対向して永久磁石１の
他端側を挟み込むように設けられる。また第２のステー
タ１９の穴１９ｅには回転軸２の他端部が回転可能に嵌
合する。

【００２２】１０は非磁性材料からなる円筒形状の連結
リングであり、この連結リング１０の内面側の一端側に
は溝１０ａ、１０ｂが設けられ、他端側には溝１０ａ、
１０ｂに対し位相を３６０／ｎ度（本実施例では９０
度）ずらした溝１０ｃ、１０ｄが設けられ、溝１０ａ、
１０ｂに第１ステータ８の外側磁極８ａ、８ｂを嵌合
し、溝１０ｃ、１０ｄに第２のステータ１９の外側磁極
１９ａ、１９ｂを嵌合し、これら嵌合部分を接着剤によ
り固定して、連結リング１０に第１のステータ１８及び
第２のステータ１９が取り付けられるものである。

【００２３】第１のステータ１８と第２のステータ１９
は互いに外側磁極１８ａ、１８ｂ及び内側磁極１８ｃ、
１８ｄの先端と外側磁極１９ａ、１９ｂ及び内側磁極１
９ｃ、１９ｄの先端とを３６０／ｎ度（本実施例では９
０度）の位相で対向させ、第１のステータ１８と第２の
ステータ１９とを連結リング１０の内面側の突出部１０
ｅ、１０ｆの幅だけ隔てて連結リング１０により固定さ
れている。

【００２４】図２はステップモータの断面図であり、図
３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は図２のＡ−Ａ線
での断面図を示し、図３の（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、
（ｈ）は図２のＢ−Ｂ線での断面図を示している。図３
の（ａ）と（ｅ）が同時点での断面図であり、図３の
（ｂ）と（ｆ）が同時点での断面図であり、図３の
（ｃ）と（ｇ）が同時点での断面図であり、図３の
（ｄ）と（ｈ）が同時点での断面図である。

【００２５】次に、本発明のステップモータの動作を説
明する。図３の（ａ）と（ｅ）の状態からコイル３及び
４に通電して第１のステータ１８の外側磁極１８ａ、１
８ｂをＮ極とし、内側磁極１８ｃ、１８ｄをＳ極とし、
第２のステータ１９の外側磁極１９ａ、１９ｂをＳ極と
し、内側磁極１９ｃ、１９ｄをＮ極に励磁すると、永久
磁石１は反時計方向に４５度回転し、図３の（ｂ）と
（ｆ）に示す状態になる。

【００２６】次に、コイル３への通電を反転させ、第１
のステータ１８の外側磁極１８ａ、１８ｂをＳ極とし、
内側磁極１８ｃ、１８ｄをＮ極とし、第２のステータ１
９の外側磁極１９ａ、１９ｂをＳ極とし、内側磁極１９
ｃ、１９ｄをＮ極に励磁すると、ロータ１は更に反時計
方向に４５度回転し、図３の（ｃ）と（ｇ）に示す状態
になる。

【００２７】次に、コイル４への通電を反転させ、第２
のステータ１９の外側磁極１９ａ、１９ｂをＮ極とし、
内側磁極１９ｃ、１９ｄをＳ極とし、第１のステータ１
８の外側磁極１８ａ、１８ｂをＳ極とし、内側磁極１８
ｃ、１８ｄをＮ極に励磁すると、永久磁石１は更に反時
計方向に４５度回転し、図３の（ｄ）と（ｈ）に示す状
態になる。以後、このようにコイル３及びコイル４への
通電方向を順次切り替えていくことにより永久磁石１は
通電位相に応じた位置へと回転していく。

【００２８】ここで、このような構成のステップモータ
がモータを超小型化する上で最適な構成であることにつ
いて述べる。ステップモータの基本構成の特徴について
述べると、第１に、永久磁石を中空の円筒形状に形成し
ていること、第２に、永久磁石の外周面を周方向にｎ分
割して異なる極に交互に着磁していること、第３に、永
久磁石の軸方向に第１のコイル、永久磁石、第２のコイ
ルを順に配置していること、第４に、第１、第２のコイ
ルにより励磁される第１、第２のステータの外側磁極及
び内側磁極を永久磁石の外周面及び内周面に対向させて
いること、第５に、図４に示すように第１のステータ１
８の外側磁極１８ａ、１８ｂと第２のステータ１９の外
側磁極１９ａ、１９ｂは３６０／ｎ度（本実施例では９
０度）位相で軸方向に対向し、第１のステータ１８の外
側磁極１８ａ、１８ｂの先端と第２のステータ１９の外
側磁極１９ａ、１９ｂの先端は軸方向に最も近い位置に
配置されていること、である。

【００２９】したがって、このステップモータの径は永
久磁石の径にステータの磁極を対向して設けるだけの大
きさがあればよく、また、ステップモータの軸方向の長
さも永久磁石の長さに第１のコイルと第２のコイルの長
さを加えただけの長さがあればよいことになる。このた
め、このステップモータの大きさは、永久磁石及びコイ
ルの径と長さによって決まるもので、永久磁石及びコイ
ルの径と長さをそれぞれ非常に小さくすればステップモ
ータを超小型化する事ができるものである。

【００３０】この時、第１のコイルにより励磁される第
１のステータの外側磁極と第２のコイルにより励磁され
る第２のステータの外側磁極は、最も近接した箇所がエ
ッジ同志で形成される。この箇所での磁気抵抗は大きく
なり漏れ磁束が減少し、第１のステータ及び第２のステ
ータ側での各々別個の効率的な磁気回路を形成してモー
タの出力を高める。

【００３１】さらに、永久磁石及びコイルの径と長さを
それぞれ非常に小さくすると、ステップモータとしての
出力精度を維持することが難しくなるが、これは永久磁
石を中空の円筒形状に形成し、この中空の円筒形状に形
成された永久磁石の外周面及び内周面に第１、第２のス
テータの外側磁極及び内側磁極を対向させる単純な構造
により、ステップモータとしての出力精度の問題を解決
している。この時、後述する実施例２の如く、永久磁石
の外周面だけではなく、永久磁石の内周面も円周方向に
着磁すれば、モータの出力を更に高めることができる。

【００３２】（実施例２）図５は本発明の実施例２に係
り、ステップモータのロータの回転動作を説明するもの
である。前述した本発明の実施例１において、ロータを
構成する永久磁石１は、その外周表面を円周方向にｎ分
割してＳ極、Ｎ極に交互に着磁しているが、本発明の実
施例２においては、永久磁石１の外周表面だけでなく、
図５に示しす如く永久磁石１の内周表面も円周方向にｎ
分割して（本実施例では４分割して）Ｓ極、Ｎ極を交互
に着磁しているものである。この時、永久磁石１の内周
表面は隣接する外周表面と異なる極に着磁されており、
着磁部１ａ、１ｃの内周表面がＮ極に着磁され、着磁部
１ｂ、１ｄの内周表面がＳ極に着磁されている。

【００３３】この実施例２においては、永久磁石１の外
周表面だけでなく、永久磁石１の内周表面も円周方向に
ｎ分割してＳ極、Ｎ極を交互に着磁していることから、
永久磁石１の内周表面と第１ステータ１８の内側磁極１
８ｃ、１８ｄ並びに第２のステータ１９の内側磁極１９
ｃ、１９ｄとの関係でモータの出力を増大させることが
できるものである。

【００３４】（実施例３）次に、本発明の実施例３に係
るステップモータを図６〜図８により説明するが、実施
例１の図１〜図４と同一符号を付して説明する。前述し
た本発明の実施例１においては、第１のステータ１８及
び第２のステータ１９は外筒及び内筒を一体的に形成し
ているが、本発明の実施例３においては、図６に示す如
く第１ステータ１８及び第２のステータ１９の外筒を一
体的に形成し、第１のステータ１８及び第２のステータ
１９の内筒を別々に形成しているものである。

【００３５】図６は、本発明の実施例３に係るステップ
モータの分解斜視図であり、図７はステップモータの組
み立て後の軸方向の断面図であり、図８は図７のＡ−Ａ
線での断面図及びＢ−Ｂ線での断面図である。

【００３６】図６〜図８において、１は円筒形状の永久
磁石であり、円周をｎ分割して（本実施例では４分割し
て）Ｓ極、Ｎ極が交互に着磁された１ａ、１ｂ、１ｃ、
１ｄからなる第１の着磁層と円周を同じく４分割してＳ
極、Ｎ極が交互に着磁された１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈか
らなる第２の着磁層とから成る。第１の着磁層と第２の
着磁層の位相は１８０／ｎ度、即ち、４５°ずれて着磁
されている。本実施例では第１の着磁層の１ａ、１ｃ及
び第２の着磁層の１ｅ、１ｇの外周面がＳ極、内周面が
Ｎ極になるよう着磁されており、第１の着磁層の１ｂ、
１ｄ及び第２の着磁層の１ｆ、１ｈの外周面がＮ極、内
周面がＳ極になるように着磁されている。

【００３７】２は回転軸で永久磁石１に固着されてい
る。回転軸２と永久磁石１とにより、ロータが構成され
る。３、４はコイルであり、前記永久磁石１と同心でか
つ永久磁石１を軸方向にはさむ位置に配置される。コイ
ル３、コイル４は外径が前記永久磁石１の外径とほぼ同
じ寸法である。５は軟磁性材料からなる第１ヨークでコ
イル３の内部３ａに挿入される５ｄ部と前記永久磁石１
の第１の着磁層の内部に対向する歯５ｂ、５ｃを持つ。
歯５ｂ、５ｃは第１の着磁層の極に対し同位相となるよ
うに３６０／（ｎ／２）度すなわち１８０°ずれて形成
されている。第１ヨークの穴５ａと、回転軸２の２ａ部
とは回転可能に嵌合する。

【００３８】６は軟磁性材料からなる第２のヨークでコ
イル４の内部４ａに挿入される６ｄ部と前記永久磁石１
の第２の着磁層の内部に対向する歯６ｂ、６ｃを持つ。
歯６ｂ、６ｃは第２の着磁層の極に対し同位相となるよ
うに３６０／（ｎ／２）度すなわち１８０°ずれて形成
されている。第２ヨーク６の穴６ａと回転軸２の２ｂ部
とは回転可能に嵌合する。

【００３９】第１ヨーク５はコイル挿入部５ｄと歯５
ｂ、５ｃとが、また第２ヨーク６はコイル挿入部６ｄ部
と歯６ｂ、６ｃとがそれぞれ同径であるためコイルの挿
入が容易となる。第１ヨーク５の歯５ｂ、５ｃと第２ヨ
ーク６の歯６ｂ、６ｃとは３６０／ｎ度、本実施例では
９０度位相、即ち、互いに軸方向に関して９０度位相で
対向する位置にある。７は軟磁性材料からなる第３ヨー
クである。前記コイル３、コイル４と永久磁石１とは外
径がほぼ同じであるため第３ヨークはコイル３、コイル
４、永久磁石１の外周に対して適当なギャップをもって
覆うような単純な筒形状で構成される。

【００４０】第３ヨーク７は７ｅ部で第１ヨーク５の５
ｅ部と結合され、７ｆ部での第２ヨーク６ｅ部と結合さ
れる。また第３ヨーク７は第１ヨーク５の歯５ｂ、５ｃ
に永久磁石１をはさんで対向する位置に７ａ、７ｂ部が
あり、第２ヨーク６の歯６ｂ、６ｃに永久磁石１をはさ
んで対向する位置に７ｃ、７ｄ部があり、それ以外の部
分には穴７ｇ、７ｈ、７ｉ、７ｊが形成されている。第
１ヨーク５の歯５ｂ、５ｃと第２ヨーク６の歯６ｂ、６
ｃとは９０度位相であるから、それらの歯に対向すべき
第３ヨーク７の磁極部７ａ、７ｃ、７ｄ、また磁極部７
ｂ、７ｃ、７ｄは図６に示すように近接した端面の一部
を一体的に連結し単一の円筒部品として形成されるの
で、強度が向上し、安定した部品の製造が容易となる。
また、以上説明した第１ヨーク５と第３ヨーク７とのエ
アギャップ、第２ヨーク６と第３ヨーク７とのエアギャ
ップのほとんどに永久磁石１が挿入されている構造なの
で、コイル３、コイル４への通電により発生する磁束は
効果的に永久磁石に作用し出力を高める。

【００４１】図７は、ステップモータの断面図であり、
図８の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は図７のＡ−Ａ
断面を示し、図８の（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）は
図７のＢ−Ｂ断面を示している。図８の（ａ）と（ｅ）
とが同時点での断面図であり、図８の（ｂ）と（ｆ）と
が同時点での断面図であり、図８の（ｃ）と（ｇ）とが
同時点での断面図であり、図８の（ｄ）と（ｈ）とが同
時点での断面図である。

【００４２】次に、本発明のステップモータの動作を概
略すると、図８の（ａ）、（ｅ）の状態からコイル３、
コイル４に通電して第１ヨーク５の歯５ｂ、５ｃをＳ
極、歯５ｂ、５ｃに対向する第３ヨークの７ａ、７ｂ部
をＮ極、第２ヨーク６の歯６ｂ、６ｃをＮ極、歯６ｂ、
６ｃに対向する第３ヨークの７ｃ、７ｄ部をＳ極に励磁
すると、永久磁石１は反時計方向に４５°回転し、図７
の（ｂ）、（ｆ）に示す状態になる。

【００４３】次に、コイル３への通電を反転させ第１ヨ
ーク５の歯５ｂ、５ｃをＮ極、歯５ｂ、５ｃに対向する
第３ヨークの７ａ、７ｂをＳ極、第２ヨーク６の歯６
ｂ、６ｃをＮ極、歯６ｂ、６ｃに対向する第３ヨークの
７ｃ、７ｄ部をＳ極に励磁すると、永久磁石１はさらに
反時計方向に４５°回転し、図７の（ｃ）、（ｇ）に示
す状態になる。

【００４４】次に、コイル４への通電を反転させ第２ヨ
ーク６の歯６ｂ、６ｃをＳ極、歯６ｂ、６ｃに対向する
第３ヨーク７の７ｃ、７ｄをＳ極励磁すると永久磁石１
はさらに反時計方向に４５°回転し、図８の（ｄ）、
（ｈ）に示す状態になる。このようなコイル３、コイル
４への通電方向を順次切換えていくことにより永久磁石
１及び回転軸２からなるロータは通電位相に応じた位置
へと回転していく。

【００４５】本発明の実施例３においては、ロータを構
成する永久磁石１の外周表面だけでなく、永久磁石１の
内周表面も円周方向にｎ分割してＳ極、Ｎ極を交互に着
磁しているが、本発明の実施例３においては、ロータを
構成する永久磁石１の外周表面だけを円周方向にｎ分割
してＳ極、Ｎ極を交互に着磁するようにしてもよい。

【００４６】（実施例４）図９、図１０は本発明の実施
例４のステップモータを示す図であり、そのうち、図９
はステップモータの分解斜視図であり、図１０はステッ
プモータの断面図である。図９、図１０において、８は
軟磁性材料からなる第１外ヨークであり、歯８ａ、８ｂ
が第１ヨーク５の歯５ｂ、５ｃと永久磁石１の第１の着
磁層をはさむ位置に形成されている。９は軟磁性材料か
らなる第２の外ヨークであり、歯９ａ、９ｂが第２ヨー
ク６の歯６ａ、６ｃと永久磁石１の第２の着磁層をはさ
む位置に形成されている。第１外ヨーク８は、コイル３
と永久磁石１を適当ギャップをもって覆い、第２外ヨー
ク９はコイル４と永久磁石１を適当なギャップをもって
覆う。第１外ヨーク８と第１ヨーク５とは一体に形成し
てもコイル３を組み込むことは可能で、また第２外ヨー
ク９と第２ヨーク６とは一体的に成形してもコイル４を
組み込むことは可能である。第１外ヨーク８と第１ヨー
ク５、第２外ヨーク９と第２ヨーク６をそれぞれ一体化
した場合、歯８ａ、８ｂと歯５ｂ、５ｃとの位相関係が
精度良く構成することが可能で、また同じく、歯９ａ、
９ｂと歯６ｂ、６ｃとの位相関係が精度良く構成するこ
とが可能である。それによってさらに高出力なものとな
る。

【００４７】１０は非磁性材料からなる連結リングであ
り、溝１０ａ、１０ｂに第１外ヨーク８の歯８ａ、８ｂ
が嵌合し、溝１０ｃ、１０ｄに第２外ヨーク９の歯９
ａ、９ｂが嵌合し、第１外ヨーク８、第２外ヨーク９を
公知の方法、例えば、接着剤により固定する。第１外ヨ
ーク８と第２外ヨーク９は連結リング１０の内側突出部
１０ｅ、１０ｆにより所定の間隔を持って固定されてい
る。また、連結リング１０の溝１０ａ、１０ｂと１０
ｃ、１０ｄは３６０／ｎ度（本実施例では９０度）位相
であり、第１外ヨーク８の歯８ａ、８ｂは第２外ヨーク
９の歯９ａ、９ｂと３６０／ｎ度（本実施例では９０
度）位相で軸方向に対向して配置されている。

【００４８】第１外ヨーク８と第２外ヨーク９の組み合
わせは、実施例３における第３ヨーク７と同様な働きを
する。また第１外ヨーク８は図１０に示すように一端が
第１ヨーク５と接続されかつコイル３の外径部を覆い、
他端である歯８ａ、８ｂが永久磁石１の外周部に所定の
隙間をもって対向している。第２外ヨーク９は図１０に
示すように一端が第２ヨーク６に接続されかつコイル４
の外径部を覆い、他端である歯９ａ、９ｂが永久磁石１
の外周部に所定の隙間をもって対向している。

【００４９】図１２はロータの拡大斜視図でり、図１
３、図１４、図１５、図１６は永久磁石１の回転位相を
示し、各図の（ａ）は第１着磁層を示し、各図の（ｂ）
は第２着磁層を示す。もし図１１に示す実施例３のよう
に第３ヨーク７が一体で構成されていると永久磁石１の
第１の着磁層Ｃと第２の着磁層Ｄとの間で第３ヨーク７
を介して磁束の行き来が生じる。そのため、図１３、図
１５に示す永久磁石１の回転位置では、図１４、図１６
に示す場合よりもコギングによる力が強くなる。これら
コギングの強い位相は１回転中に９０°ピッチで４回あ
らわれる。本モータはコイル３、４への通電を順次交番
させていく場合、８回で１回転するのでコイル３、４へ
の通電により発生する電磁力とコギングによる力とが常
に一致するわけではない。

【００５０】このため、発生する駆動力の変動は大きく
回転が滑らかにならない。実施例４では非磁性材料から
なる連結リング１０により第１外ヨーク８と第２外ヨー
ク９とを磁気的に分断しているので、第１の着磁層と第
２の着磁層との間で第１外ヨーク８、第２外ヨーク９を
介して磁束の行き来はほとんどなくなり、コギングの発
生も第１の着磁層による９０°ピッチの４回と、それと
４５°位相のずれた第２の着磁層による９０°ピッチの
４回との計８回となる。また発生の頻度も４５°ピッチ
で生じるので、発生する駆動力の変動は小さく回転がな
めらかなモータとなる。

【００５１】本発明の実施例４においては、ロータを構
成する永久磁石１の外周表面だけではなく、永久磁石１
の内周表面も円周方向にｎ分割してＳ極、Ｎ極を交互に
着磁しているが、本発明の実施例４においては、ロータ
を構成する永久磁石１の外周表面だけを円周方向にｎ分
割してＳ極、Ｎ極を交互に着磁するようにしてもよい。

【００５２】以上の各実施例ではステップモータを例に
して説明しているが、本発明は、これに限定されるもの
ではなく、ホール素子等を用いてロータ位置に応じて通
電切替えを行えば、ブラシレスモータとしても使えるこ
とは勿論である。

【００５３】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、モ
ータの径は永久磁石の外周面に外側磁極を対向させて設
けるだけの大きさがあればよく、モータの軸方向の長さ
は永久磁石の長さに第１のコイルと第２のコイルの長さ
を加えただけの長さがあればよく、非常に小型化するこ
とができる。

【００５４】また、第１の外側磁極と第２の外側磁極は
前記したように３６０／ｎ度位相で軸方向に対向し、第
１、第２の外側磁極は近接した箇所が、磁気抵抗の大き
なギャップで形成されることによりモータとして効果的
な出力を得ることができる。更に、第１、第２のステー
タを同一部品で構成できるのでモータの組み立てを容易
にでき、且つ、性能のばらつきが少ないモータが得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施例１に係るステップモー
タの分解斜視図である。

【図２】図２は、図１に示すステップモータの組み立て
完成状態の断面図である。

【図３】図３は、図２に示すステップモータのロータの
回転動作説明図である。

【図４】図４は、図１に示すステップモータの組み立て
後の特定部品の側面配置図である。

【図５】図５は、本発明の実施例２に係るステップモー
タのロータの回転動作説明図である。

【図６】図６は、本発明の実施例３に係るステップモー
タの分解斜視図である。

【図７】図７は、図６に示すステップモータの組み立て
完成状態の断面図である。

【図８】図８は、図７に示すステップモータのロータの
回転動作説明図である。

【図９】図９は、本発明の実施例４に係るステップモー
タの分解斜視図である。

【図１０】図１０は、図９に示すステップモータの組み
立て完成状態の断面図である。

【図１１】図１１は、実施例４との比較を説明するため
の実施例３の断面図である。

【図１２】図１２は、図１０に示すステップモータのロ
ータの拡大斜視図である。

【図１３】図１３は、図１０に示すステップモータのロ
ータの第１、第２の着磁層と第１、第２ヨークとの関係
の第１の状態を示す説明図である。

【図１４】図１４は、図１０に示すステップモータのロ
ータの第１、第２の着磁層と第１、第２ヨークとの関係
の第２の状態を示す説明図である。

【図１５】図１５は、図１０に示すステップモータのロ
ータの第１、第２の着磁層と第１、第２ヨークとの関係
の第３の状態を示す説明図である。

【図１６】図１６は、図１０に示すステップモータのロ
ータの第１、第２の着磁層と第１、第２ヨークとの関係
の第４の状態を示す説明図である。

【図１７】図１７は、従来のステップモータを示す断面
図である。

【図１８】図１８は、図１７に示す従来のステップモー
タの磁束の説明図である。

【符号の説明】

１ 永久磁石 ２ 回転軸 ３ コイル ４ コイル ５ 第１ヨーク ６ 第２ヨーク ７ 第３ヨーク ８ 第１外ヨーク ９ 第２外ヨーク １０ 連結リング １６ 第３ヨーク １８ 第１のステータ １８ａ、１８ｂ 外側磁極 １８ｃ、１８ｄ 内側磁極 １９ 第２のステータ １９ａ、１９ｂ 外側磁極 １９ｃ、１９ｄ 内側磁極

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−244774（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−132066（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−250463（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−93451（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−331666（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−75558（ＪＰ，Ａ) 特公 昭61−59061（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 37/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒形状に形成されるとともに少なくと
   もその外周面を複数に分割して異なる極に交互に着磁さ
   れた第１の着磁層と、軸方向に隣接した位置で少なくと
   もその外周面を複数に分割して異なる極に交互に着磁さ
   れた第２の着磁層とが形成されたロータである永久磁石
   と、 前記永久磁石を挟んで前記永久磁石の軸方向に配置され
   た第１のコイルおよび第２のコイルと、 前記第１のコイルによって励磁されるとともに前記永久
   磁石の第１の着磁層の外周面と対向する筒状の第１の外
   側磁極と、 前記第１のコイルによって励磁されるとともに前記永久
   磁石の第１の着磁層の内周面に対向する筒状の第１の内
   側磁極と、 前記第２のコイルによって励磁されるとともに前記永久
   磁石の第２の着磁層の外周面と対向する筒状の第２の外
   側磁極と、 前記第２のコイルによって励磁されるとともに前記永久
   磁石の第２の着磁層の内周面に対向する筒状の第２の内
   側磁極と、 前記第１の外側磁極と前記第２の外側磁極を固定する非
   磁性材料からなる連結部材と、を有し、 前記第２の着磁層は前記第１の着磁層に対して位相がず
   れているとともに、前記第２の外側磁極は前記第１の外
   側磁極に対して位相がずれており、前記第１の外側磁極
   の先端と前記第２の外側磁極の先端が対向し、前記第１
   の内側磁極の先端と前記第２の内側磁極の先端が対向す
   ることを特徴とするモータ。
2. 【請求項２】 前記第１の着磁層の外周面を分割した数
   と前記第２の着磁層の外周面を分割した数をともにｎと
   すると、前記第２の着磁層は前記第１の着磁層に対し
   て、１８０／ｎ度位相がずれており、前記第２の外側磁
   極は前記第１の外側磁極に対して、３６０／ｎ度位相が
   ずれていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 【請求項３】 円筒形状に形成されるとともに少なくと
   もその外周面を複数に分割して異なる極に交互に着磁さ
   れた第１の着磁層と、軸方向に隣接した位置で少なくと
   もその外周面を複数に分割して異なる極に交互に着磁さ
   れた第２の着磁層とが形成されたロータである永久磁石
   と、 前記永久磁石を挟んで前記永久磁石の軸方向に配置され
   た第１のコイルおよび第２のコイルと、 円筒形状であって、前記第１の着磁層の外周面に対向す
   る部位と前記第２の着磁層の外周面に対向する部位にそ
   れぞれ穴を設けた外側磁極と、 前記第１のコイルによって励磁されるとともに前記永久
   磁石の第１の着磁層の内周面と対向する筒状の第１の内
   側磁極と、 前記第２のコイルによって励磁されるとともに前記永久
   磁石の第２の着磁層の内周面と対向する筒状の第２の内
   側磁極と、 前記第２の着磁層は前記第１の着磁層に対して位相がず
   れているとともに、前記外側磁極の前記第２の着磁層と
   対向する部位の穴は前記第１の着磁層に対向する部位の
   穴に対して位相がずれており、前記第１の内側磁極の先
   端と前記第２の内側磁極の先端が対向することを特徴と
   するモータ。
4. 【請求項４】 前記第１の着磁層の外周面を分割した数
   と前記第２の着磁層の外周面を分割した数をともにｎと
   すると、前記第２の着磁層は前記第１の着磁層に対し
   て、１８０／ｎ度位相がずれており、前記外側磁極の前
   記第２の着磁層と対向する部位の穴は前記第１の着磁層
   に対向する部位の穴に対して、３６０／ｎ度位相がずれ
   ていることを特徴とする請求項３に記載のモータ。
5. 【請求項５】 前記永久磁石の内周面が複数に分割さ
   れ、隣接する外周面と異なる極に着磁されていることを
   特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のモータ。
6. 【請求項６】 前記第１のコイルと前記第２のコイルは
   前記永久磁石と略同じ径に形成されていることを特徴と
   する請求項１から５のいずれかに記載のモータ。