JP4035501B2 - Stepping motor - Google Patents

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本発明は、ステッピングモータに関し、特に薄型で高トルクが得られるステッピングモータに関する。   The present invention relates to a stepping motor, and more particularly to a thin stepping motor that can obtain high torque.

図11は従来のステップモータの一構成例を示す縦断面図であり、図12は図11のステップモータのステータの磁束の状態を模式的に示す部分断面図である。図11において、ステータコイル105が同心状に巻回された2個のボビン101が軸方向に配置され、これらボビン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、かつ各ステータヨーク106の内径面にはボビン101の内径面円周方向に沿って交互に配置されるステータ歯106a及び106bが形成されている。2組のケース103のそれぞれにはステータ歯106a又は106bと一体のステータヨーク106が固定されている。こうして励磁用の2個のステータコイル105のそれぞれに対応する2個のステータ102が構成されている。2組のケース103の一方にはフランジ115と軸受け108が固定され、他方のケース103には他の軸受け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(ロータマグネット)111から成り、ロータマグネット111は各ステータ102のステータヨーク106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個の軸受け108の間で回転可能に支持されている。この従来の小型のステップモータでは、ロータ109の外周にケース103、ボビン101、ステータコイル105及びステータヨーク106が同心状に配置されているため、モータの外形寸法が大きくなってしまうという欠点があった。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12に示すように主としてステータ歯106aの端面106aとステータ歯106bの端面106bとを通過するため、ロータマグネット111に効果的に作用せず、モータ出力が高くならないという欠点もあった。 FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing a configuration example of a conventional step motor, and FIG. 12 is a partial sectional view schematically showing a state of magnetic flux of a stator of the step motor of FIG. In FIG. 11, two bobbins 101 around which a stator coil 105 is wound concentrically are arranged in the axial direction. These bobbins 101 are sandwiched and fixed from the axial direction by two stator yokes 106, and each stator yoke 106 is fixed. The stator teeth 106a and 106b that are alternately arranged along the circumferential direction of the inner diameter surface of the bobbin 101 are formed on the inner diameter surface. A stator yoke 106 integral with the stator teeth 106a or 106b is fixed to each of the two sets of cases 103. Thus, two stators 102 corresponding to the two stator coils 105 for excitation are configured. A flange 115 and a bearing 108 are fixed to one of the two sets of cases 103, and another bearing 108 is fixed to the other case 103. The rotor 109 is composed of a rotor magnet (rotor magnet) 111 fixed to the rotor shaft 110, and the rotor magnet 111 forms a radial gap with the stator yoke 106 of each stator 102. The rotor shaft 110 is rotatably supported between the two bearings 108. This conventional small step motor has the disadvantage that the outer dimensions of the motor increase because the case 103, the bobbin 101, the stator coil 105, and the stator yoke 106 are concentrically disposed on the outer periphery of the rotor 109. It was. Moreover, for passing the magnetic flux and the end face 106b 1 of the end face 106a 1 and the stator teeth 106b primarily stator tooth 106a as shown in FIG. 12 generated by energization of the stator coil 105, effectively act on the rotor magnet 111 In addition, there is a drawback that the motor output does not increase.

上記欠点を解決するものとして、特許文献1に記載されているような構成のモータがある。この提案のモータは、円周方向に等分割して異なる極に交互に着磁された永久磁石からなるロータ(ロータマグネット)を円筒形状に形成し、該ロータの軸方向(モータの軸方向)に第1のコイル、ロータ及び第2のコイルを順に配置し、第1のコイルにより励磁される第1のステータ及び第1の内側磁極部をロータの軸方向一方の外周面及び内周面に対向させ、第2のコイルにより励磁される第2の外側磁極部及び第2の内側磁極部をロータの軸方向他方の外周面及び内周面に対向させるように構成したものであり、ロータ軸である回転軸が円筒形状のマグネットから取り出されている。このような構成のモータとすることにより、出力が高く、モータの外形寸法を小さいものとすることができる。更に、マグネットを薄くすることにより、第1のステータと第1の内側磁極部との間の距離、並びに第2の外側磁極部と第2の内側磁極部との間の距離を小さくすることができ、磁気回路の磁気抵抗を小さくすることができる。そのため、第1のコイル及び第2のコイルに流す電流を少なくしても多くの磁束を発生させることができる。   As a solution to the above-described drawbacks, there is a motor configured as described in Patent Document 1. In this proposed motor, a rotor (rotor magnet) composed of permanent magnets equally divided in the circumferential direction and alternately magnetized to different poles is formed in a cylindrical shape, and the axial direction of the rotor (axial direction of the motor) The first coil, the rotor, and the second coil are arranged in order, and the first stator and the first inner magnetic pole portion excited by the first coil are arranged on one outer peripheral surface and inner peripheral surface in the axial direction of the rotor. The second outer magnetic pole portion and the second inner magnetic pole portion that are opposed to each other and are excited by the second coil are configured to face the other outer peripheral surface and inner peripheral surface in the axial direction of the rotor, and the rotor shaft The rotating shaft is taken out from the cylindrical magnet. By setting it as the motor of such a structure, an output is high and the external dimension of a motor can be made small. Furthermore, by reducing the thickness of the magnet, the distance between the first stator and the first inner magnetic pole part and the distance between the second outer magnetic pole part and the second inner magnetic pole part can be reduced. The magnetic resistance of the magnetic circuit can be reduced. Therefore, a large amount of magnetic flux can be generated even if the current flowing through the first coil and the second coil is reduced.

図13は、上記構成のモータの縦断面図であり、同図において、201はマグネット、202は第1のコイル、203は第2のコイル、204は第1のステータ、204a,204bは第1の外側磁極部、204c,204dは第1の内側磁極部、205は第2のステータ、205a,205bは第2の外側磁極部、205c,205dは第2の内側磁極部である。206は出力軸であり、マグネット201に固着され、これと一体に回転する。この出力軸206は第1のステータ204と第2のステータ205の軸受部204e,205eに回転可能に支持されている。連結リング207は第1のステータ204と第2のステータ205を保持する。   FIG. 13 is a longitudinal sectional view of the motor having the above-described configuration, in which 201 is a magnet, 202 is a first coil, 203 is a second coil, 204 is a first stator, and 204a and 204b are first coils. , 204c and 204d are first inner magnetic pole portions, 205 is a second stator, 205a and 205b are second outer magnetic pole portions, and 205c and 205d are second inner magnetic pole portions. Reference numeral 206 denotes an output shaft, which is fixed to the magnet 201 and rotates integrally therewith. The output shaft 206 is rotatably supported by bearings 204e and 205e of the first stator 204 and the second stator 205. The connection ring 207 holds the first stator 204 and the second stator 205.

しかし、このような特許文献1に記載されているタイプのモータは、軸方向の長さが長くなってしまう課題を有していた。この課題を解決したものとして、つまり軸方向の長さを短くしたモータとして、例えば特許文献2や特許文献3等で提案されている図14に示すようなものがある。このモータは、複数のコイル301,302,303と円盤形状のマグネット304で構成されるものであり、コイル301〜303は図に示すように薄型コイン形状であり、その軸はマグネット304の軸と平行に配置されている。マグネット304はその円盤の軸方向に着磁されており、該マグネット304の着磁面とコイル301〜303の軸は対向するように配置されている。   However, the motor of the type described in Patent Document 1 has a problem that the length in the axial direction becomes long. As a motor that has solved this problem, that is, a motor having a reduced length in the axial direction, there is a motor as shown in FIG. 14 proposed in Patent Document 2, Patent Document 3, and the like. This motor is composed of a plurality of coils 301, 302, and 303 and a disk-shaped magnet 304. The coils 301 to 303 have a thin coin shape as shown in the figure, and the axis thereof is the axis of the magnet 304. They are arranged in parallel. The magnet 304 is magnetized in the axial direction of the disk, and the magnetized surface of the magnet 304 and the axes of the coils 301 to 303 are arranged to face each other.

また、上記特許文献2や特許文献3と同様、軸方向に短いモータとして例えば特許文献4で提案されている図16に示すようなものがある。この提案のモータは、マグネット305の軸方向に垂直な面が周方向に分割着磁され、該マグネット305を中心に両側に2つのコイル306,307が配置され、マグネット305とコイル306,307を軸方向上下から2つのステータ308,309で挟み込んで構成されている。これによって薄型のステッピングモータとすることができ、カメラの露光量調節装置に組み込み可能になっている。   Further, as in Patent Document 2 and Patent Document 3, there is a motor as shown in FIG. 16 proposed in Patent Document 4 as a short motor in the axial direction. In the proposed motor, a surface perpendicular to the axial direction of the magnet 305 is divided and magnetized in the circumferential direction, and two coils 306 and 307 are arranged on both sides around the magnet 305. The magnet 305 and the coils 306 and 307 are connected to each other. The two stators 308 and 309 are sandwiched from above and below in the axial direction. As a result, a thin stepping motor can be obtained, which can be incorporated into an exposure amount adjusting device of a camera.

また、複数のステータ組を積層し、複数のマグネットを1本の軸に連接することにより小径で高トルクを実現するステッピングモータとして、特許文献5がある。
特開平09−331666号公報 特開平7−213041号公報 特開2000−50601号公報 特開平02−058035号公報 特開2001−231240号公報
Patent Document 5 discloses a stepping motor that realizes a high torque with a small diameter by stacking a plurality of stator assemblies and connecting a plurality of magnets to one shaft.
Japanese Patent Laid-Open No. 09-331666 Japanese Patent Laid-Open No. 7-213041 JP 2000-50601 A Japanese Patent Laid-Open No. 02-058035 JP 2001-231240 A

しかしながら、上記特許文献2及び特許文献3のモータにおいては、コイル301〜303から発生する磁束は図15中の矢印で示すように完全には有効にマグネット304に作用せず、またマグネット304が発生する回転力の中心はモータの外径からLだけ離れた位置となるので、モータの大きさの割には発生するトルクは小さくなってしまう。   However, in the motors of Patent Document 2 and Patent Document 3, the magnetic flux generated from the coils 301 to 303 does not act on the magnet 304 completely and effectively as shown by the arrows in FIG. Since the center of the rotational force is at a position separated by L from the outer diameter of the motor, the torque generated is small for the size of the motor.

また、上記特許文献4においては、以下のような課題を有していた。第1に、1相当たりのマグネット305に対向しているステータ308,309の極歯は全円周の半分程度なのでマグネット305の持つ有効磁束も半分以下程度しか利用できず、効率的とはいえない。第2に、コイル306,307とステータ308,309の接近している部分は上下端でのみなのでコイルの外周への漏れ磁束が多く、効率的とはいえない。第3に、前述のようにマグネット305に対向しているステータ308,309の極歯は全円周の半分程度なのでそれぞれの励磁相について駆動力の発生する範囲も全円周の半分であり、その駆動力が回転力に変換される際、不要な横方向の力が発生しやすく、ステッピングモータとして振動、騒音、回転ムラや位置精度の悪化が懸念される。   Moreover, in the said patent document 4, it had the following subjects. First, since the pole teeth of the stators 308 and 309 facing the magnet 305 per phase are about half of the entire circumference, the effective magnetic flux of the magnet 305 can be used only about half or less, which is efficient. Absent. Second, since the portions where the coils 306 and 307 and the stators 308 and 309 are close to each other are only at the upper and lower ends, there are many leakage magnetic fluxes to the outer periphery of the coil, which is not efficient. Third, as described above, since the pole teeth of the stators 308 and 309 facing the magnet 305 are about half of the entire circumference, the range in which the driving force is generated for each excitation phase is also half of the entire circumference. When the driving force is converted into a rotational force, an unnecessary lateral force is likely to be generated, and there is a concern about vibration, noise, rotation unevenness, and deterioration in position accuracy as a stepping motor.

また、上記特許文献5においては、図11に示した一般的なステッピングモータを軸方向に複数個積層したものと考えられるが、ベースとなるユニットは軸方向の高さの薄型化を目指したものではないので、マグネットの外周面に着磁されており、高トルクを得る為には軸方向に長くする必要があり、結果として薄型化が困難な構造である。また、磁束の流れの点でもマグネットの外周面の表面とこれに対向する面にあるステータの間を通過するものであり、マグネットの磁束を十分に利用しているとは言えず、高トルクは得にくい。従って、このユニットを積層しても効率を高くしにくいという課題がある。   Further, in Patent Document 5, it is considered that a plurality of general stepping motors shown in FIG. 11 are stacked in the axial direction, but the base unit aims to reduce the height in the axial direction. However, it is magnetized on the outer peripheral surface of the magnet, and in order to obtain a high torque, it is necessary to make it long in the axial direction. As a result, it is difficult to reduce the thickness. Also, in terms of the flow of magnetic flux, it passes between the surface of the outer peripheral surface of the magnet and the stator on the opposite surface, and it cannot be said that the magnetic flux of the magnet is fully utilized, and high torque is Hard to get. Therefore, there is a problem that it is difficult to increase the efficiency even if the units are stacked.

上記課題を解決するために、請求項に記載の発明は、円盤形状でその中心軸に対して垂直方向の面が周方向に分割して異なる極に交互に着磁された第1のマグネット及び第2のマグネットと、前記第1のマグネットの着磁された面に対向する第1のステータと、前記第1のマグネットを挟んで前記第1のステータとは反対側でかつ前記第1のステータと平行な面にある第2のステータと、前記第1のマグネットと略同心でかつ前記第1のステータ及び第2のステータに挟まれて配置され、前記第1のステータ及び第2のステータを励磁する第1のコイルと、前記第2のマグネットの着磁された面に対向する第3のステータと、前記第2のマグネットを挟んで前記第3のステータとは反対側でかつ前記第3のステータと平行な面にある第4のステータと、前記第2のマグネットと略同心でかつ前記第3のステータ及び第4のステータに挟まれて配置され、前記第3のステータ及び第4のステータを励磁する第2のコイルと、前記第1のマグネットと前記第2のマグネットを所定の間隔をおいて固定するとともに、これらを一体として回転可能に保持する出力軸とを有するステッピングモータであって、第1ないし第4のステータが第1及び第2のマグネットの着磁極数Pの1/2の数の磁極歯を有し、各磁極歯どうしが前記第1のマグネットを挟んで正対して配置される前記第1及び第2のステータの組み合わせを第1のステータ組、各磁極歯どうしが前記第2のマグネットを挟んで正対して配置される前記第3及び第4のステータの組み合わせを第2のステータ組とすると、前記第1のステータ組と前記第2のステータ組を、磁極歯の設けられた位相を基準に周方向で360°/Pの角度だけずらして組み合わせ、かつ、前記第1のマグネットと前記第2のマグネットを、互いにその着磁位相を360°/2Pの角度だけ周方向にずらして前記出力軸にそれぞれ固定するようにしたステッピングモータとするものである。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a first magnet in which a disk-shaped surface perpendicular to its central axis is divided in the circumferential direction and alternately magnetized to different poles. And the second magnet, the first stator facing the magnetized surface of the first magnet, the opposite side of the first stator across the first magnet, and the first A second stator in a plane parallel to the stator, and substantially concentric with the first magnet and sandwiched between the first stator and the second stator, the first stator and the second stator A first coil that excites the second magnet, a third stator that opposes the magnetized surface of the second magnet, a side opposite to the third stator across the second magnet, and the first 4 in a plane parallel to the stator of 3 A second coil that is substantially concentric with the second magnet and sandwiched between the third stator and the fourth stator, and that excites the third stator and the fourth stator, A stepping motor having an output shaft that fixes the first magnet and the second magnet at a predetermined interval and holds the first magnet and the second magnet so as to rotate together, wherein the first to fourth stators are the first and fourth stators. The first and second magnets have a number of magnetic pole teeth that is ½ of the number of magnetic poles P of the first and second magnets, and the magnetic pole teeth are arranged facing each other across the first magnet. When the combination of the stator is a first stator set, and the combination of the third and fourth stators in which the magnetic pole teeth are arranged facing each other across the second magnet is the second stator set, 1 stator set and the second stator set are combined with a shift of 360 ° / P in the circumferential direction with reference to the phase where the magnetic pole teeth are provided, and the first magnet and the second magnet Are stepping motors which are fixed to the output shaft by shifting their magnetization phases in the circumferential direction by an angle of 360 ° / 2P.

上記構成によれば、2相のステッピングモータとして2つの励磁相に対し順次通電の方向を変えて通電位相に応じた位置へ移動するステッピングモータとして構成できる。また、2つのステータ組が接合される部分の第2のステータと第4のステータの磁極歯が周方向の距離が最も離れることになるので、2つの相の間で励磁される極の違いによる相互の磁気干渉が最小となる。従って、この励磁相の構成において最大の磁束の発生、最小の磁気抵抗となり、得られる出力が大きくなる。また、第1のコイル及び第1のマグネットは第1のステータと第2のステータの間に挟まれているので薄型に構成できる。また、第2のコイル及び第2のマグネットは第3のステータと第4のステータの間に挟まれているので薄型に構成できる。   According to the above configuration, the two-phase stepping motor can be configured as a stepping motor that changes the direction of energization to the two excitation phases sequentially and moves to a position corresponding to the energization phase. In addition, since the distance between the magnetic pole teeth of the second stator and the fourth stator in the portion where the two stator sets are joined is the longest in the circumferential direction, it depends on the difference in the poles excited between the two phases. Mutual magnetic interference is minimized. Therefore, in this configuration of the excitation phase, the maximum magnetic flux is generated and the minimum magnetic resistance is obtained, and the obtained output is increased. Further, since the first coil and the first magnet are sandwiched between the first stator and the second stator, the first coil and the first magnet can be made thin. Further, since the second coil and the second magnet are sandwiched between the third stator and the fourth stator, they can be formed thin.

また、請求項に記載の発明は、円盤形状でその中心軸に対して垂直方向の面が周方向に分割して異なる極に交互に着磁された第1のマグネット及び第2のマグネットと、前記第1のマグネットの着磁された面に対向する第1のステータと、前記第1のマグネットを挟んで前記第1のステータとは反対側でかつ前記第1のステータと平行な面にある第2のステータと、前記第1のマグネットと略同心でかつ前記第1のステータ及び第2のステータに挟まれて配置され、前記第1のステータ及び第2のステータを励磁する第1のコイルと、前記第2のマグネットの着磁された面に対向する第3のステータと、前記第2のマグネットを挟んで前記第3のステータとは反対側でかつ前記第3のステータと平行な面にある第4のステータと、前記第2のマグネットと略同心でかつ前記第3のステータ及び第4のステータに挟まれて配置され、前記第3のステータ及び第4のステータを励磁する第2のコイルと、前記第1のマグネットと前記第2のマグネットを所定の間隔をおいて固定するとともに、これらを一体として回転可能に保持する出力軸とを有するステッピングモータであって、第1ないし第4のステータが第1及び第2のマグネットの着磁極数Pの1/2の数の磁極歯をそれぞれ有し、各磁極歯どうしが前記第1のマグネットを挟んで正対して配置される前記第1及び第2のステータの組み合わせを第1のステータ組、各磁極歯どうしが前記第2のマグネットを挟んで正対して配置される前記第3及び第4のステータの組み合わせを第2のステータ組とすると、前記第1のステータ組と前記第2のステータ組を、磁極歯の設けられた位相を基準に360°/2Pの角度だけずらし、かつ、前記第1のマグネットと前記第2のマグネットを、その位相を同一にして前記出力軸にそれぞれ固定するようにしたステッピングモータとするものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a first magnet and a second magnet which are disc-shaped and whose surfaces perpendicular to the central axis are divided in the circumferential direction and are alternately magnetized to different poles. A first stator facing the magnetized surface of the first magnet, and a surface opposite to the first stator across the first magnet and parallel to the first stator. A second stator, a first stator that is substantially concentric with the first magnet and sandwiched between the first stator and the second stator to excite the first stator and the second stator; A coil, a third stator facing the magnetized surface of the second magnet, and a side opposite to the third stator across the second magnet and parallel to the third stator A fourth stator on the surface and the second stator A second coil disposed substantially concentrically with the magnet and sandwiched between the third stator and the fourth stator to excite the third stator and the fourth stator; the first magnet; A stepping motor having an output shaft that fixes the two magnets at a predetermined interval and rotatably holds them as a unit, and the first to fourth stators of the first and second magnets A combination of the first and second stators, each having a number of magnetic pole teeth that is ½ of the number of magnetic poles P and each magnetic pole tooth facing each other across the first magnet, is a first combination. If the combination of the third and fourth stators, in which the respective magnetic pole teeth are arranged facing each other across the second magnet, is the second stator set, the first stay The set and the second stator set are shifted by an angle of 360 ° / 2P with reference to the phase at which the magnetic pole teeth are provided, and the phase of the first magnet and the second magnet are the same. The stepping motor is fixed to each of the output shafts.

また、請求項に記載の発明は、円盤形状でその中心軸に対して垂直方向の面が周方向に分割して異なる極に交互に着磁された第1のマグネット及び第2のマグネットと、前記第1のマグネットの着磁された面に対向する第1のステータと、前記第1のマグネットを挟んで前記第1のステータとは反対側でかつ前記第1のステータと平行な面にある第2のステータと、前記第1のマグネットと略同心でかつ前記第1のステータ及び第2のステータに挟まれて配置され、前記第1のステータ及び第2のステータを励磁する第1のコイルと、前記第2のマグネットの着磁された面に対向する第3のステータと、前記第2のマグネットを挟んで前記第3のステータとは反対側でかつ前記第3のステータと平行な面にある第4のステータと、前記第2のマグネットと略同心でかつ前記第3のステータ及び第4のステータに挟まれて配置され、前記第3のステータ及び第4のステータを励磁する第2のコイルと、前記第1のマグネットと前記第2のマグネットを所定の間隔をおいて固定するとともに、これらを一体として回転可能に保持する出力軸とを有するステッピングモータであって、第1ないし第4のステータが第1及び第2のマグネットの着磁極数Pの1/2の数の磁極歯をそれぞれ有し、各磁極歯どうしが前記第1のマグネットを挟んで正対して配置される前記第1及び第2のステータの組み合わせを第1のステータ組、各磁極歯どうしが前記第2のマグネットを挟んで正対して配置される前記第3及び第4のステータの組み合わせを第2のステータ組とすると、前記第1のステータ組と前記第2のステータ組を、磁極歯の設けられた位相を同一に組み合わせ、かつ、前記第1のマグネットと前記第2のマグネットを、互いにその位相を360°/2Pの角度だけ周方向にずらして前記出力軸にそれぞれ固定するようにしたステッピングモータとするものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a first magnet and a second magnet having a disk shape and a surface perpendicular to the central axis divided in the circumferential direction and alternately magnetized to different poles; A first stator facing the magnetized surface of the first magnet, and a surface opposite to the first stator across the first magnet and parallel to the first stator. A second stator, a first stator that is substantially concentric with the first magnet and sandwiched between the first stator and the second stator to excite the first stator and the second stator; A coil, a third stator facing the magnetized surface of the second magnet, and a side opposite to the third stator across the second magnet and parallel to the third stator A fourth stator on the surface and the second stator A second coil disposed substantially concentrically with the magnet and sandwiched between the third stator and the fourth stator to excite the third stator and the fourth stator; the first magnet; A stepping motor having an output shaft that fixes the two magnets at a predetermined interval and rotatably holds them as a unit, and the first to fourth stators of the first and second magnets A combination of the first and second stators, each having a number of magnetic pole teeth that is ½ of the number of magnetic poles P and each magnetic pole tooth facing each other across the first magnet, is a first combination. If the combination of the third and fourth stators, in which the respective magnetic pole teeth are arranged facing each other across the second magnet, is the second stator set, the first stay The set and the second stator set are combined in the same phase in which the magnetic pole teeth are provided, and the first magnet and the second magnet are arranged in the circumferential direction by an angle of 360 ° / 2P. And a stepping motor that is fixed to the output shaft.

上記請求項及びの構成によれば、2相のステッピングモータとして2つの励磁相に対し順次通電の方向を変えて通電位相に応じた位置へ移動するステッピングモータとして構成できる。尚その際には2つのステータ組の位相が同一なので全く同一のステータを使用することができる他、2つのステータ組の間の精度の高い組立ができ、高精度のステッピングモータとなる。 According to the structure of the said Claim 2 and 3 , it can comprise as a stepping motor which changes to the position according to an energization phase by changing the direction of electricity supply sequentially with respect to two excitation phases as a two-phase stepping motor. In this case, since the two stator sets have the same phase, the same stator can be used. In addition, the two stator sets can be assembled with high accuracy, resulting in a high-precision stepping motor.

本発明によれば、薄型で高トルクを発生可能とし、かつ、振動、騒音、回転むらが少なく、組立精度の高いステッピングモータを提供できるものである。   According to the present invention, it is possible to provide a stepping motor that is thin and capable of generating high torque, and that has little vibration, noise, and rotation unevenness and high assembly accuracy.

以下の実施例1ないし実施例4に示す通りである。   This is as shown in Examples 1 to 4 below.

図1ないし図6は本発明の実施例1に係るステッピングモータを示す図であり、そのうち図1はステッピングモータの分解斜視図、図2は図1はステッピングモータの軸方向断面図、図3はマグネットとステータの位相関係を示す側面視の模式図である。   1 to 6 are views showing a stepping motor according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1 is an exploded perspective view of the stepping motor, FIG. 2 is an axial sectional view of the stepping motor, and FIG. It is a schematic diagram of the side view which shows the phase relationship of a magnet and a stator.

図1ないし図3において、1は円盤形状のマグネットであり、その中心に出力軸3と圧入などで固定する非磁性体の材料でできた圧入部1Aと出力軸3と垂直方向の面に周方向にP分割(Pは偶数であって本実施例ではP=16)してN極とS極に交互に着磁された着磁部からなる。着磁部には1a,1b,1c,1d……という符号をつけている。前記圧入部1Aの内周面は出力軸3に嵌め合う穴であり、その外周面は着磁部の内周と嵌め合う面と、着磁位相を決める為の半円の不図示の突起を有し、さらに出力軸3及び第2のマグネット8との接合の際、2つのマグネットの着磁位相を所定の角度とする為に接合の治具との間でマグネットの着磁位相を所定の角度とすることができる軸方向に突出する円形の突起部1Bを有する。ここではステッピングモータの外側に向いていて、第1のステータ5に対向する面が着磁されていることとし、着磁部1a,1cなどはS極に、1b,1dなどはN極に着磁されており、それ以外の部分も同様である。また、着磁面の裏側には必然的に表側と反対の極が現れている。また第1のマグネットの着磁部は射出成形で形成されたプラスチックマグネットだがコンプレッション成形などで作成したマグネットを接合する方法によって製作してもよい。8は第2のマグネットであり、上記第1のマグネット1と同一部品よりなるものであるので、その詳細は省略する。   1 to 3, reference numeral 1 denotes a disk-shaped magnet, and a press-fit portion 1A made of a non-magnetic material fixed to the center of the output shaft 3 by press-fitting or the like and a surface perpendicular to the output shaft 3 are circumferentially arranged. It consists of magnetized portions that are P-divided in the direction (P is an even number and P = 16 in this embodiment) and are alternately magnetized to the N and S poles. The magnetized portions are labeled 1a, 1b, 1c, 1d,. The inner peripheral surface of the press-fit portion 1A is a hole that fits into the output shaft 3, and the outer peripheral surface thereof has a surface that fits into the inner periphery of the magnetized portion, and a semicircular not-shown projection for determining the magnetization phase. In addition, when the output shaft 3 and the second magnet 8 are joined, the magnetizing phase of the magnet is set to a predetermined value between the two magnets so that the magnetizing phase of the two magnets is set to a predetermined angle. It has a circular protrusion 1B protruding in the axial direction that can be an angle. Here, the surface facing the outside of the stepping motor and facing the first stator 5 is magnetized, the magnetized portions 1a, 1c, etc. are magnetized in the S pole, and 1b, 1d, etc. are magnetized in the N pole. The other parts are also magnetized. In addition, a pole opposite to the front side inevitably appears on the back side of the magnetized surface. The magnetized portion of the first magnet is a plastic magnet formed by injection molding, but may be manufactured by a method of joining magnets created by compression molding or the like. Reference numeral 8 denotes a second magnet, which is made up of the same components as the first magnet 1, and will not be described in detail.

2は軸受けであり、出力軸3を滑らかに回転摺動させる為に第1のステータ5に固定され、非磁性材料の含油焼結金属などから作られている。また、スラスト受け面を有し、第1のマグネット1の圧入部とわずかな間隙により対向して出力軸3と第1のマグネット1及び第2のマグネット8の軸方向の位置を決めている。9は軸受けであり、上記軸受け2と同一部品よりなるものであるので、その詳細は省略する。   Reference numeral 2 denotes a bearing, which is fixed to the first stator 5 in order to smoothly rotate and slide the output shaft 3, and is made of an oil-impregnated sintered metal such as a nonmagnetic material. Further, it has a thrust receiving surface and faces the press-fit portion of the first magnet 1 with a slight gap to determine the positions of the output shaft 3, the first magnet 1, and the second magnet 8 in the axial direction. Reference numeral 9 denotes a bearing, which is composed of the same parts as the bearing 2, and therefore details thereof are omitted.

3は出力軸であり、第1のマグネット1と第2のマグネット8が圧入或いは接着などで固定され、軸受け2と軸受け9により回転可能に支持され、その回転力を出力する非磁性材料の例えばステンレスなどからなる軸である。第1のマグネット1と第2のマグネット8の接合の際、回転方向で360°を着磁極数の2倍で除した角度だけずらして固定される。   Reference numeral 3 denotes an output shaft, which is a non-magnetic material such as a first magnet 1 and a second magnet 8 that are fixed by press-fitting or bonding, is rotatably supported by the bearing 2 and the bearing 9, and outputs the rotational force. A shaft made of stainless steel. When the first magnet 1 and the second magnet 8 are joined, the first magnet 1 and the second magnet 8 are fixed while being shifted by an angle obtained by dividing 360 ° by twice the number of magnetic poles.

4は第1のコイルであり、第1のマグネット1の外側の略同心の位置に配置され、第2のステータ6に固定されている。本実施例1では空心コイルとして製作し、表面に絶縁処理をしている。なお、絶縁材料からなるボビンに導線を巻き線してあっても構わない。10は第2のコイルであり、上記第1のコイル4と同一部品よりなるものであるので、その詳細は省略する。   Reference numeral 4 denotes a first coil, which is disposed at a substantially concentric position outside the first magnet 1 and is fixed to the second stator 6. In the first embodiment, the air-core coil is manufactured and the surface is insulated. A conductive wire may be wound around a bobbin made of an insulating material. Reference numeral 10 denotes a second coil, which is made up of the same components as the first coil 4, and the details thereof are omitted.

5は第1のステータであり、軟磁性材料からなる円盤に回転軸に垂直な面に延出する磁極を構成する櫛歯形状の磁極歯5a,5bなどと軸受け2を支持する穴、及び後述の第2のステータ6と磁極歯の位相を合わせる為の突起部が打ち抜きプレス工程などで製作されている。また、内径側には磁極歯の先端をつないだつなぎ部があるが、これは各磁極歯の先端部の変形を防ぐ目的である。なお、上記第1のステータ5の磁極歯の数は、図3から明らかなように第1のマグネット1及び第2のマグネット8の着磁極数の1/2の数具備されている。11は第3のステータであり、上記第1のステータ5と同一部品よりなるものであるので、その詳細は省略する。   Reference numeral 5 denotes a first stator, a disc made of a soft magnetic material, a comb-shaped magnetic pole teeth 5a and 5b constituting magnetic poles extending in a plane perpendicular to the rotation axis, a hole for supporting the bearing 2, and a later-described A protrusion for matching the phase of the second stator 6 and the magnetic pole teeth is manufactured by a punching press process or the like. In addition, there is a connecting portion that connects the tips of the magnetic pole teeth on the inner diameter side, and this is for the purpose of preventing deformation of the tip portion of each magnetic pole tooth. The number of magnetic pole teeth of the first stator 5 is ½ of the number of magnetic poles of the first magnet 1 and the second magnet 8 as is apparent from FIG. Reference numeral 11 denotes a third stator, which is made up of the same components as the first stator 5 and will not be described in detail.

6は第2のステータであり、軟磁性材料からなる円盤に回転軸に垂直な面に延出する磁極を構成する櫛歯形状の磁極歯6a,6bなどと出力軸3を貫通させる穴及び第1のステータ5の突起部と磁極歯の位相を合わせる為の切欠き部が打ち抜きプレス、絞り、或いは鍛造工程などで製作され、外周には立壁形状部を有し、第1のステータ5とカシメ工程などで磁極歯の位相を合わせて固定される。この立壁形状部により、第1のステータ5と第2のステータ6は磁気抵抗少なく接続される。また、内径側には磁極歯の先端をつないだつなぎ部があるが、これは各磁極歯の先端部の変形を防ぐ目的である。また、裏面には第2のステータ6と地板7と磁極歯の位相が所定の位相となるように回転方向の位置を決める突起部がある。なお、上記第2のステータ6の磁極歯の数も、図3から明らかなように第1のマグネット1及び第2のマグネット8の着磁極数の1/2の数具備されている。12は第4のステータであり、上記第2のステータ6と同一部品よりなるものであるので、その詳細は省略する。 Reference numeral 6 denotes a second stator, which is a disk made of a soft magnetic material, comb-shaped magnetic pole teeth 6a and 6b constituting magnetic poles extending in a plane perpendicular to the rotation axis, a hole penetrating the output shaft 3, and a first stator. A notch for aligning the phase of the magnetic pole teeth with the protrusion of the stator 5 is manufactured by a punching press, drawing or forging process, etc., and has a standing wall shape portion on the outer periphery. The phase of the magnetic pole teeth is adjusted and fixed in a process or the like. By this standing wall shape portion, the first stator 5 and the second stator 6 are connected with less magnetic resistance. In addition, there is a connecting portion that connects the tips of the magnetic pole teeth on the inner diameter side, and this is for the purpose of preventing deformation of the tip portion of each magnetic pole tooth. Further, on the back surface, there is a protrusion that determines the position in the rotational direction so that the phase of the second stator 6, the ground plane 7, and the magnetic pole teeth is a predetermined phase. The number of magnetic pole teeth of the second stator 6 is also ½ of the number of magnetic poles of the first magnet 1 and the second magnet 8 as is apparent from FIG. Reference numeral 12 denotes a fourth stator, which is made up of the same components as the second stator 6 and will not be described in detail.

7は地板であり、非磁性体材料あるいは磁気抵抗が大きくなる構造からなり、第2のステータ6と第4のステータ12を所定の位相となるように結合する位置決め穴を有しており、ここではその位置決め穴のずれ角度は360°/Pで、22.5°回転した位置になっている。また、第2のステータ6と第4のステータ12の各磁極歯に密接または接着して固定され、これにより各磁極歯の変形を防いでいる。   Reference numeral 7 denotes a ground plate, which has a non-magnetic material or a structure in which the magnetic resistance is increased, and has a positioning hole for connecting the second stator 6 and the fourth stator 12 so as to have a predetermined phase. Then, the displacement angle of the positioning hole is 360 ° / P, which is a position rotated by 22.5 °. Further, the magnetic pole teeth of the second stator 6 and the fourth stator 12 are fixed in close contact with or adhered to each other, thereby preventing deformation of the magnetic pole teeth.

図2の断面図において、ステッピングモータの上半分に示すように、第1のステータ5と第2のステータ6はその内側に第1のコイル4と第1のマグネット1を上下から挟み込んで、その断面は略コの字形状に組み合わされ、第1のステータ5と第2のステータ6のそれぞれの回転軸である出力軸3に垂直な面どうしの距離は所定の間隔になるように固定される。また、後述するようにそれぞれのステータの磁極歯の位相は第1のマグネット1を挟んで磁極歯どうしが正対する位置になっている。同時に第1のステータ5に固定された軸受け2により、第1のマグネット1の軸方向位置も決められているので、第1のマグネット1と第1のステータ5とのギャップ及び第1のマグネット1と第2のステータ6とのギャップも所定の間隔となっている。従って、第1のコイル4に通電するとその周囲にある第1のステータ5と第2のステータ6は励磁され、その磁極歯部にはN極或いはS極が発生する。それぞれのステータに発生する極は互いに逆である。以上によりステッピングモータの上ユニットが形成されている。   In the cross-sectional view of FIG. 2, as shown in the upper half of the stepping motor, the first stator 5 and the second stator 6 sandwich the first coil 4 and the first magnet 1 from above and below, The cross sections are combined in a substantially U-shape, and the distance between the surfaces perpendicular to the output shaft 3 that is the respective rotation shafts of the first stator 5 and the second stator 6 is fixed at a predetermined interval. . Further, as will be described later, the phase of the magnetic pole teeth of each stator is at a position where the magnetic pole teeth face each other across the first magnet 1. At the same time, since the axial position of the first magnet 1 is also determined by the bearing 2 fixed to the first stator 5, the gap between the first magnet 1 and the first stator 5, and the first magnet 1. The second stator 6 also has a predetermined gap. Therefore, when the first coil 4 is energized, the first stator 5 and the second stator 6 around it are excited, and an N pole or an S pole is generated at the magnetic pole tooth portion. The poles generated in each stator are opposite to each other. Thus, the upper unit of the stepping motor is formed.

ステッピングモータの下ユニットも上ユニットと同じ部品により構成され、上ユニットとは軸方向を逆にして地板7を境界に両者が接合されている。すなわち、第2のマグネット8は出力軸3に固定され、軸受け9によって図2上、下側への位置規制となる。第3のステータ11と第4のステータ12により第2のコイル10を上下に挟み込んでいる。図3に示すように上ユニットにおいて、第1のステータ5の磁極歯5aには第2のステータ6の磁極歯6aが、第1のステータ5の磁極歯5bには第2のステータ6の磁極歯6bが第1のマグネット1を挟んで正対している。同様に下ユニットには、第3のステータ11の磁極歯11aには第4のステータ12の磁極歯12aが、第3のステータ11の磁極歯11bには第4のステータ12の磁極歯12bが第2のマグネット8を挟んで正対している。さらに、上ユニットと下ユニットは第2のステータ6の磁極歯と第4のステータ12の磁極歯が360°/P、すなわち22.5°ずれるように組まれている。   The lower unit of the stepping motor is also composed of the same parts as the upper unit, and both are joined with the base plate 7 as a boundary with the axial direction reversed from that of the upper unit. That is, the second magnet 8 is fixed to the output shaft 3, and the bearing 9 restricts the position in the upper and lower directions in FIG. The third stator 11 and the fourth stator 12 sandwich the second coil 10 up and down. As shown in FIG. 3, in the upper unit, the magnetic pole teeth 5 a of the first stator 5 are provided with magnetic pole teeth 6 a of the second stator 6, and the magnetic pole teeth 5 b of the first stator 5 are provided with magnetic poles of the second stator 6. The teeth 6b face each other with the first magnet 1 in between. Similarly, in the lower unit, the magnetic pole teeth 11a of the third stator 11 have magnetic pole teeth 12a of the fourth stator 12, and the magnetic pole teeth 11b of the third stator 11 have magnetic pole teeth 12b of the fourth stator 12. The second magnet 8 is opposed to the other. Further, the upper unit and the lower unit are assembled such that the magnetic pole teeth of the second stator 6 and the magnetic pole teeth of the fourth stator 12 are shifted by 360 ° / P, that is, 22.5 °.

図3に示すように上ユニットと下ユニットの接合の際、第2のステータ6の磁極歯と第4のステータ12の磁極歯はPHsの角度だけ回転方向にずれている。また、第1のマグネット1と第2のマグネット8の着磁角度の位相はPHmだけずれている。ここで、Oはステータの磁極歯と磁極歯の角度ピッチであり、Mはマグネットの着磁幅の角度である。Lは360×2/Pであり、ここでは45度である。また、Mは360/Pで、ここでは22.5度である。従って、PHsはO/2で22.5度で、PHmはM/2で11.25度である。   As shown in FIG. 3, when the upper unit and the lower unit are joined, the magnetic pole teeth of the second stator 6 and the magnetic pole teeth of the fourth stator 12 are shifted in the rotational direction by an angle of PHs. Further, the phases of the magnetization angles of the first magnet 1 and the second magnet 8 are shifted by PHm. Here, O is the angle pitch between the magnetic pole teeth of the stator and M is the angle of the magnetized width of the magnet. L is 360 × 2 / P, which is 45 degrees here. M is 360 / P, which is 22.5 degrees here. Accordingly, PHs is 22.5 degrees at O / 2 and PHm is 11.25 degrees at M / 2.

図3に示すように、第4のステータ12の磁極歯12aは第2のステータ6の磁極歯6aと6bの円周方向における中間に存在する。従って、2つの励磁相の距離が同じであればこの第4のステータ12の磁極歯12aと第2のステータ6の磁極歯6a及び6bとの距離は最も遠いので、2つのコイルに通電するタイミングによって発生する磁極歯間の磁気干渉に対して最も影響が少ないことがわかる。これにより、この励磁相の構成において最大の磁束の発生、最小の磁気抵抗となり、得られる出力が大きくなる。   As shown in FIG. 3, the magnetic pole teeth 12 a of the fourth stator 12 are present in the middle of the magnetic pole teeth 6 a and 6 b of the second stator 6 in the circumferential direction. Therefore, if the distance between the two excitation phases is the same, the distance between the magnetic pole teeth 12a of the fourth stator 12 and the magnetic pole teeth 6a and 6b of the second stator 6 is the longest. It can be seen that it has the least influence on the magnetic interference between the magnetic pole teeth generated by. Thereby, in the configuration of the excitation phase, the maximum magnetic flux is generated and the minimum magnetic resistance is obtained, and the obtained output is increased.

ここで、上側ユニットにおける磁気回路について、図2の断面図を参照しながら説明する。   Here, the magnetic circuit in the upper unit will be described with reference to the cross-sectional view of FIG.

外周にある第1のコイル4に通電するとその周囲に磁束が発生し、該磁束は第1のコイル4の周囲の第2のステータ6に導かれて出力軸3の中心に向かう。ここで櫛歯形状の磁極歯6a,6bなどが薄い第1のマグネット1に対向しているので、磁束はその反対側の第1のステータ5の櫛歯形状の磁極歯5a,5bに向けて第1のマグネットを通過する。第1のマグネット1が薄いので第1のステータ5と第2のステータ6との距離も小さく、第1のマグネット1と第2のステータ6、及び第1のマグネット1と第1のステータ5との間隔は回転体と固定体の最小限の距離であり、これも短いのでこの部分の磁気損失は小さい。第1のマグネット1を通過した磁束は第1のステータ5に導かれて第1のコイル4の周囲に到達する。各ステータは磁気抵抗少ないSUY(電磁軟鉄)などの軟磁性材料なのでこの部分の磁気損失も小さい。従って、第1のコイル4に流す電流を少なくしても多くの磁束を発生させることができるので、薄型のままで出力が高いことになる。   When the first coil 4 on the outer periphery is energized, a magnetic flux is generated around the first coil 4, and the magnetic flux is guided to the second stator 6 around the first coil 4 and goes toward the center of the output shaft 3. Here, since the comb-shaped magnetic pole teeth 6a, 6b and the like are opposed to the thin first magnet 1, the magnetic flux is directed toward the comb-shaped magnetic pole teeth 5a, 5b of the first stator 5 on the opposite side. Pass through the first magnet. Since the first magnet 1 is thin, the distance between the first stator 5 and the second stator 6 is small, and the first magnet 1 and the second stator 6, and the first magnet 1 and the first stator 5 Is the minimum distance between the rotating body and the stationary body, and since this is short, the magnetic loss in this portion is small. The magnetic flux that has passed through the first magnet 1 is guided to the first stator 5 and reaches the periphery of the first coil 4. Since each stator is a soft magnetic material such as SUY (electromagnetic soft iron) with low magnetic resistance, the magnetic loss in this portion is also small. Therefore, since a large amount of magnetic flux can be generated even if the current flowing through the first coil 4 is reduced, the output is high while maintaining a thin shape.

尚、第1のステータ5、第2のステータ6、第3のステータ11、第4のステータ12の内径側には磁極歯の先端をつないだつなぎ部があるが、これは各磁極歯の先端部の変形を防ぐ目的であってこの部分は第1のマグネット1及び第2のマグネット8の内周部の非磁性体で作られた圧入部1A,8Aに対向しているので、上記磁束の流れに関し漏れ磁束が発生することはない。また、軸受け2及び軸受け9も非磁性材料を用いているので漏れ磁束が発生することはない。また、出力軸3も非磁性材料のステンレスを用いているので漏れ磁束が発生することはない。   The first stator 5, the second stator 6, the third stator 11, and the fourth stator 12 have a connecting portion that connects the tips of the magnetic pole teeth on the inner diameter side. This portion is for the purpose of preventing the deformation of the portion, and this portion is opposed to the press-fit portions 1A, 8A made of a nonmagnetic material on the inner peripheral portion of the first magnet 1 and the second magnet 8, so No leakage flux is generated with respect to the flow. Further, since the bearing 2 and the bearing 9 are also made of a nonmagnetic material, no leakage magnetic flux is generated. Further, since the output shaft 3 is also made of nonmagnetic stainless steel, no leakage magnetic flux is generated.

下側のユニットについても対称構造なので全く同一の機能を有するものであり、その詳細な説明については省略する。   Since the lower unit also has a symmetrical structure, it has exactly the same function, and detailed description thereof is omitted.

次に、図3ないし図6を用いて、上記構成におけるステッピングモータの回転駆動について説明する。   Next, the rotational drive of the stepping motor in the above configuration will be described with reference to FIGS.

図3は上記のようにマグネットとステータの位相関係を示す側面視の模式図であり、図4は図3の状態からコイルへの通電を切り換えてマグネットを11.25度回転させた状態を示す側面視の模式図、図5は図4の状態からコイルへの通電を切り換えてマグネットをさらに11.25度回転させた状態を示す側面視の模式図、図6は図5の状態からコイルへの通電を切り換えてマグネットを更に11.25度回転させた状態を示す側面視の模式図である。   FIG. 3 is a schematic side view showing the phase relationship between the magnet and the stator as described above, and FIG. 4 shows a state in which the magnet is rotated 11.25 degrees by switching energization to the coil from the state of FIG. FIG. 5 is a schematic diagram of a side view, FIG. 5 is a schematic diagram of a side view showing a state in which the magnet is further rotated 11.25 degrees by switching energization to the coil from the state of FIG. 4, and FIG. It is a schematic diagram of the side view which shows the state which switched the electricity supply of 1 and rotated the magnet further 11.25 degree | times.

図3の状態は、不図示の第1のコイル4に対して正通電することにより、第1のステータ5の磁極歯5a,5bをN極とし、第2のステータ6の磁極歯6a,6bをS極とし、同時に不図示の第2のコイル10に対して正通電することにより、第3のステータ11の磁極歯11a,11bをS極とし、第4のステータ12の磁極歯12a,12bをN極とした場合を示す。このとき、第1のマグネット1の上面側がS極に着磁された着磁部1a,1cの中心が第1のステータ5の磁極歯5a,5bそれぞれの中心に向かう回転力が発生する(図3の矢印Rの方向)とともに、第2のマグネット8の下面側のS極に着磁された着磁部8a,8cの中心が第3のステータ11の磁極歯11a,11bの中心に向かう回転力が発生し(図3の矢印Rの反対方向)、よって図3の状態で回転方向のバランスを保って静止する。   In the state of FIG. 3, the first coil 4 (not shown) is positively energized so that the magnetic pole teeth 5 a and 5 b of the first stator 5 become N poles, and the magnetic pole teeth 6 a and 6 b of the second stator 6. Is made the S pole, and simultaneously, positive current is supplied to the second coil 10 (not shown), so that the magnetic pole teeth 11a and 11b of the third stator 11 become the S pole and the magnetic pole teeth 12a and 12b of the fourth stator 12 Shows the case where N is the N pole. At this time, a rotational force is generated in which the centers of the magnetized portions 1a and 1c in which the upper surface side of the first magnet 1 is magnetized to the S pole are directed toward the centers of the magnetic pole teeth 5a and 5b of the first stator 5 (see FIG. 3) and the center of the magnetized portions 8 a and 8 c magnetized on the S pole on the lower surface side of the second magnet 8 toward the center of the magnetic pole teeth 11 a and 11 b of the third stator 11. A force is generated (in the direction opposite to the arrow R in FIG. 3), so that the state of FIG.

次に、図3の状態から第1のコイル4への正通電を維持しながら、すなわち第1のステータ5の磁極歯5a,5bをN極とし、第2のステータ6の磁極歯6a,6bをS極としながら、第2のコイル10への通電を逆通電に切り換える。すると、第3のステータ11の磁極歯11a,11bはN極に励磁され、第4のステータ12の磁極歯12a,12bはS極に励磁され、第2のマグネット8は下側面のS極に着磁された着磁部8b,8dが第3のステータ11の磁極歯11a、11bの中心に向かう回転力が発生し、図中矢印R方向に回転を始める。そして、図4に示す状態でバランスを保って静止する。この状態は、図3の状態から該第1のマグネット1及び第2のマグネット8、すなわち出力軸3が矢印R方向に11.25度回転した状態である。 Next, while maintaining positive energization to the first coil 4 from the state of FIG. 3, that is, the magnetic pole teeth 5 a and 5 b of the first stator 5 are set to N poles, and the magnetic pole teeth 6 a and 6 b of the second stator 6. The second coil 10 is switched to reverse energization with the S-pole. Then, the magnetic pole teeth 11a and 11b of the third stator 11 are excited to the N pole, the magnetic pole teeth 12a and 12b of the fourth stator 12 are excited to the S pole, and the second magnet 8 is set to the S pole on the lower surface. The magnetized portions 8b and 8d magnetized generate a rotational force toward the centers of the magnetic pole teeth 11a and 11b of the third stator 11, and start to rotate in the direction of arrow R in the figure. And in the state shown in FIG. This state is a state in which the first magnet 1 and the second magnet 8, that is, the output shaft 3 are rotated 11.25 degrees in the arrow R direction from the state of FIG.

次に、図4の状態から第2のコイル10への逆通電を維持しながら、すなわち第3のステータ11の磁極歯11a,11bをN極とし、第4のステータ12の磁極歯12a,12bをS極としながら、第1のコイル4への通電を逆通電に切り換える。すると、第1のステータ5の磁極歯5a,5bはS極に励磁され、第2のステータ6の磁極歯6a,6bはN極に励磁され、第1のマグネット1は上側面のN極に着磁された着磁部1b,1dが第1のステータ5の磁極歯5a,5bの中心に向かう回転力が発生し、図中矢印R方向に回転を始める。そして、図5に示す状態でバランスを保って静止する。この状態は、図4の状態から該第1のマグネット1及び第2のマグネット8、すなわち出力軸3が矢印R方向に11.25度回転した状態である。   Next, while maintaining the reverse energization to the second coil 10 from the state of FIG. 4, that is, the magnetic pole teeth 11 a and 11 b of the third stator 11 are set to the N pole, and the magnetic pole teeth 12 a and 12 b of the fourth stator 12. The first coil 4 is switched to reverse energization with the S-pole. Then, the magnetic pole teeth 5a and 5b of the first stator 5 are excited to the S pole, the magnetic pole teeth 6a and 6b of the second stator 6 are excited to the N pole, and the first magnet 1 is turned to the N pole on the upper surface. The magnetized magnetized portions 1b and 1d generate a rotational force toward the centers of the magnetic pole teeth 5a and 5b of the first stator 5, and start to rotate in the direction of arrow R in the figure. Then, the balance is kept stationary in the state shown in FIG. This state is a state in which the first magnet 1 and the second magnet 8, that is, the output shaft 3 are rotated 11.25 degrees in the arrow R direction from the state of FIG.

次に、図5の状態から第1のコイル4への逆通電を維持しながら、すなわち第1のステータ5の磁極歯5a,5bをS極とし、第2のステータ6の磁極歯6a,6bをN極としながら、第2のコイル10への通電を正通電に切り換える。すると、第3のステータ11の磁極歯11a,11bはS極に励磁され、第4のステータ12の磁極歯12a,12bはS極に励磁され、第2のマグネット8は下側面のN極に着磁された着磁部8c,8eが第3のステータ11の磁極歯11a,11bの中心に向かう回転力が発生し、図中矢印R方向に回転を始める。そして、図6に示す状態でバランスを保って静止する。この状態は、図5の状態から該第1のマグネット1及び第2のマグネット8、すなわち出力軸3が矢印R方向に11.25度回転した状態である。   Next, while maintaining reverse energization to the first coil 4 from the state of FIG. 5, that is, the magnetic pole teeth 5 a, 5 b of the first stator 5 are made S poles, and the magnetic pole teeth 6 a, 6 b of the second stator 6. Is switched to the positive polarity while the second coil 10 is energized. Then, the magnetic pole teeth 11a and 11b of the third stator 11 are excited to the S pole, the magnetic pole teeth 12a and 12b of the fourth stator 12 are excited to the S pole, and the second magnet 8 is set to the N pole on the lower surface. The magnetized portions 8c and 8e magnetized generate a rotational force toward the centers of the magnetic pole teeth 11a and 11b of the third stator 11, and start rotating in the direction of arrow R in the figure. Then, in a state shown in FIG. This state is a state in which the first magnet 1 and the second magnet 8, that is, the output shaft 3 are rotated 11.25 degrees in the direction of the arrow R from the state of FIG.

上記のように第1のコイル4及び第2のコイル10への通電方向を順次切り換えていくことにより、ロータである第1のマグネット1及び第2のマグネット8、すなわち出力軸3は通電位相に応じた位置へと順次回転することになる。   By sequentially switching the energization directions to the first coil 4 and the second coil 10 as described above, the first magnet 1 and the second magnet 8 that are the rotor, that is, the output shaft 3 are brought into the energization phase. It will rotate sequentially to the corresponding position.

ここで、このようなマグネットとコイルを上下から挟み込んでさらにこれらを積層して構成した2相のステッピングモータが、小型で扁平でありながら高トルクの得られる高効率なステッピングモータとして好適な構成であることについて述べる。   Here, the two-phase stepping motor constituted by sandwiching these magnets and coils from above and below is suitable for a high-efficiency stepping motor that can obtain high torque while being small and flat. State something.

第1に、円環形状の第1のマグネット1と第2のマグネット8の2つのマグネットを360°をそれらの着磁極数Pの2倍で除した角度(PHm=11.25度)だけずらして出力軸3に固定していることである。第2に、第1のマグネット1及び第2のマグネット8の回転中心である出力軸3に対して垂直方向の面が分割して異なる極に交互に着磁していることである。第3に、第1のマグネット1及び第2のマグネット8の外周面の外側(内側でも良い)に第1のコイル4及び第2のコイル10を同軸上に配置していることである。第4に、第1のコイル4により励磁される第1のステータ5、第2のステータ6、及び第2のコイル10により励磁される第3のステータ11、第4のステータ12をそれぞれ第1のマグネット1及び第2のマグネット8の軸方向と垂直な面即ち円環形状の平面に対向させていることである。第5に、第1のステータ5、第2のステータ6、第3のステータ11、第4のステータ12の各磁極歯を半径方向に延出する櫛歯により構成していることである。第6に、第1のステータ5と第2のステータ6、及び第3のステータ11と第4のステータ12のそれぞれの磁極歯は互いに正対させており、かつ、第2のステータ6と第4のステータ12の磁極歯の位相を360°を着磁極数Pで除した角度(PHs=22.5度)だけずらしてあることである。第7に、軸受け2及び軸受け9及び地板7を非磁性体材料により製作していることである。   First, the two magnets, the first magnet 1 and the second magnet 8 having an annular shape, are shifted by an angle (PHm = 11.25 degrees) obtained by dividing 360 ° by twice the number P of the magnetic poles. It is fixed to the output shaft 3. Secondly, the surface in the vertical direction is divided with respect to the output shaft 3 which is the rotation center of the first magnet 1 and the second magnet 8 and is magnetized alternately in different poles. Thirdly, the first coil 4 and the second coil 10 are coaxially arranged outside (or inside) the outer peripheral surfaces of the first magnet 1 and the second magnet 8. Fourth, the first stator 5, the second stator 6, and the third stator 11 and the fourth stator 12 excited by the second coil 10 excited by the first coil 4, respectively, are the first. The magnet 1 and the second magnet 8 are opposed to a plane perpendicular to the axial direction, that is, an annular plane. Fifth, the magnetic pole teeth of the first stator 5, the second stator 6, the third stator 11, and the fourth stator 12 are constituted by comb teeth extending in the radial direction. Sixth, the magnetic pole teeth of the first stator 5 and the second stator 6, and the third stator 11 and the fourth stator 12 are opposed to each other, and the second stator 6 and the second stator 6 4, the phase of the magnetic pole teeth of the stator 12 is shifted by an angle (PHs = 22.5 degrees) obtained by dividing 360 ° by the number of magnetic poles P. Seventh, the bearing 2, the bearing 9, and the ground plane 7 are made of a nonmagnetic material.

また、上記の構造ゆえ、第1のコイル4への通電により発生する磁束は第1のステータ5と第2のステータ6との間にある第1のマグネット1を横切るので効果的に作用する。また、第2のコイル10への通電により発生する磁束は第3のステータ11と第4のステータ12との間にある第2のマグネット8を横切るので効果的に作用する。また、第1のステータ5、第2のステータ6、第3のステータ11、第4のステータ12は全て半径方向に延出する櫛歯形状により構成されるため、軸方向へ延出して構成されるものに比べて軸方向に関する寸法は小さく構成できる。また、マグネットとコイルが概略同じ高さの空間に配置されているので、マグネットとコイルを軸方向に重ねる方式に比べて軸方向に関する寸法は小さく構成できる。   Further, because of the above structure, the magnetic flux generated by energizing the first coil 4 crosses the first magnet 1 between the first stator 5 and the second stator 6, so that it works effectively. In addition, the magnetic flux generated by energizing the second coil 10 acts effectively because it crosses the second magnet 8 between the third stator 11 and the fourth stator 12. Further, since the first stator 5, the second stator 6, the third stator 11, and the fourth stator 12 are all configured in a comb-teeth shape extending in the radial direction, they are configured to extend in the axial direction. The dimension in the axial direction can be made smaller than that of the conventional one. In addition, since the magnet and the coil are arranged in a space having substantially the same height, the dimension in the axial direction can be made smaller than the method in which the magnet and the coil are stacked in the axial direction.

また、2つの励磁相の接合している面にあるステータの磁極歯が最も離れている(例えば磁極歯6aと6bの中間に磁極歯12aを配置する構成)ので磁極歯間の干渉が少なく、最大の磁束の発生、最小の磁気抵抗となり、得られる出力が大きくなる。また、第1のコイル4と第2のコイル10の2つのコイルによる2相ステッピングモータなので制御が容易で駆動用の電気回路を単純化できる。また、各ステータは全円周に渡って均等なピッチで磁極歯を備えているのでマグネットと対向する面積も大きくすることができ、マグネットの磁束が最大限に利用可能である。また、マグネット、ステータの近傍にある軸受けや板が全て非磁性体材料でできているので、マグネット、ステータの間の磁気回路からの漏れ磁束が少なく効率の低下がない。また、1つの励磁相について1組のステータを有し、その磁極歯はマグネットを上下方向から挟んで全円周に配置され、駆動力が発生する位置(マグネットと磁極歯が対向している位置)も全周に渡っているので駆動力が回転トルクに変換される際に不要な横方向の力が発生しにくく、ステッピングモータとして振動、騒音、回転ムラが起きにくい。これにより、停止位置精度の良いステッピングモータとなる。   In addition, since the stator magnetic pole teeth on the surfaces where the two excitation phases are joined are farthest apart (for example, the magnetic pole teeth 12a are arranged between the magnetic pole teeth 6a and 6b), there is less interference between the magnetic pole teeth, The maximum magnetic flux is generated and the minimum magnetic resistance is obtained, resulting in a large output. Further, since it is a two-phase stepping motor having two coils, the first coil 4 and the second coil 10, the control is easy and the electric circuit for driving can be simplified. Further, since each stator is provided with magnetic pole teeth at an equal pitch over the entire circumference, the area facing the magnet can be increased, and the magnetic flux of the magnet can be utilized to the maximum. In addition, since the bearings and plates in the vicinity of the magnet and the stator are all made of a non-magnetic material, the leakage magnetic flux from the magnetic circuit between the magnet and the stator is small and the efficiency is not lowered. In addition, one excitation phase has one set of stators, and the magnetic pole teeth are arranged around the entire circumference with the magnet from above and below, and the position where the driving force is generated (the position where the magnet and magnetic pole teeth face each other) ) Over the entire circumference, it is difficult to generate unnecessary lateral force when the driving force is converted into rotational torque, and vibration, noise, and rotation unevenness hardly occur as a stepping motor. Thereby, it becomes a stepping motor with good stop position accuracy.

さらに、本実施例1ではマグネットとステータとコイルという電磁駆動装置の最小限の要素に出力軸と軸受けとスペーサー(地板7)を追加した構成なので部品点数が少なく、かつ、それぞれが単純で製作しやすい平板形状なので製作コストが安い。更に、さらなる高トルクを得る為に2相のステッピングモータをさらに軸方向に積層する方法においても、ベースとなるユニットとして効率の高い本実施例の構成を採用することにより効率の高いまま、高トルクを得ることができるのは容易に考えられる。   Further, in the first embodiment, since the output shaft, the bearing, and the spacer (the ground plane 7) are added to the minimum elements of the electromagnetic drive device such as the magnet, the stator, and the coil, the number of parts is small, and each is manufactured simply. Easy flat plate shape for low manufacturing costs. Furthermore, in the method of further stacking two-phase stepping motors in the axial direction in order to obtain even higher torque, the high-torque can be achieved while maintaining high efficiency by adopting the configuration of this embodiment with high efficiency as a base unit. It is easy to think of.

図7は本発明の実施例2に係わるステッピングモータのマグネットとステータの位相関係を示す側面視の模式図である。   FIG. 7 is a schematic side view showing the phase relationship between the magnet and the stator of the stepping motor according to the second embodiment of the present invention.

本発明の実施例2に係わるステッピングモータは、上記実施例1のステッピングモータとは、第1ステータ22と第2ステータ23の組と第3のステータ26と第4のステータ27の組において、2つの組の間の磁極歯の位相を360°を着磁極数P(=16)の2倍で除した角度PHsだけずらし、かつ、第1のマグネット21と第2のマグネット25を出力軸に接合する際の着磁部の位相を同一にした点が異なる。従って、この位相以外の部分は全て共通なのでその構成及び動作の説明については省略する。   The stepping motor according to the second embodiment of the present invention is different from the stepping motor according to the first embodiment in the group of the first stator 22 and the second stator 23, the group of the third stator 26 and the fourth stator 27. The phase of the magnetic pole teeth between the two sets is shifted by an angle PHs obtained by dividing 360 ° by twice the number of poles P (= 16), and the first magnet 21 and the second magnet 25 are joined to the output shaft. The difference is that the phases of the magnetized portions are the same. Therefore, since all parts other than this phase are common, description of the configuration and operation is omitted.

図7に示すように、上ユニットと下ユニットの接合の際、第2のステータ23の磁極歯23a,23b……と第4のステータ27の磁極歯27a,27b……はPHsの角度だけ回転方向にずれている。また、第1のマグネット21と第2のマグネット25の着磁角度の位相は同一にしてある。ここで、Oはステータの磁極歯と磁極歯の角度ピッチであり、Mはマグネットの着磁幅の角度である。Oは実施例1と同様、360×2/Pであり、ここでは45度である。また、Mは360/Pで、ここでは22.5度である。従って、PHsはO/4で、11.25度である。なお、24は地板である。   As shown in FIG. 7, when the upper unit and the lower unit are joined, the magnetic pole teeth 23a, 23b,... Of the second stator 23 and the magnetic pole teeth 27a, 27b,. It is displaced in the direction. The phase of the magnetization angle of the first magnet 21 and the second magnet 25 is the same. Here, O is the angle pitch between the magnetic pole teeth of the stator and M is the angle of the magnetized width of the magnet. As in Example 1, O is 360 × 2 / P, which is 45 degrees here. M is 360 / P, which is 22.5 degrees here. Therefore, PHs is O / 4, which is 11.25 degrees. Reference numeral 24 denotes a ground plane.

本実施例2のように、2つのマグネットを同じ位相で1本の出力軸3に接合するので、軸と各々のマグネットの位置決めの部分が容易に構成でき、製造上も不良が発生しにくいという利点がある。詳しくは、例えばマグネットの着磁位相は圧入部の外周にある半円形突起により決定する。そして圧入部の軸と垂直面にある円径の突起を位置決めとして接合治具にセットする。その際、第1のマグネット21と第2のマグネット25のそれぞれの圧入部の突起を接合治具の同一の溝に合わせてセットし、その後、出力軸3を圧入部の穴に挿入して接合する。すなわち、同一の溝に圧入部の円形の突起をセットするので、2つのマグネット21,25は精度が高く同一の着磁位相として出力軸3に接合することができる。   Since the two magnets are joined to the single output shaft 3 in the same phase as in the second embodiment, the positioning portion of the shaft and each magnet can be easily configured, and it is difficult to produce defects in manufacturing. There are advantages. Specifically, for example, the magnetization phase of the magnet is determined by a semicircular protrusion on the outer periphery of the press-fit portion. Then, a circular projection on a plane perpendicular to the axis of the press-fitting part is set as a positioning on the joining jig. At that time, the projections of the press-fit portions of the first magnet 21 and the second magnet 25 are set in accordance with the same groove of the joining jig, and then the output shaft 3 is inserted into the hole of the press-fit portion and joined. To do. That is, since the circular protrusions of the press-fitting portion are set in the same groove, the two magnets 21 and 25 can be joined to the output shaft 3 with high accuracy and the same magnetization phase.

上記のようなマグネットとコイルを図2と同様に上下から挟み込んでさらにこれらを積層して構成した2相のステッピングモータが、小型で扁平でありながら高トルクの得られる高効率なステッピングモータとして好適な構成であることについて述べる。   A two-phase stepping motor constructed by sandwiching these magnets and coils from above and below in the same manner as in FIG. 2 is suitable as a high-efficiency stepping motor capable of obtaining high torque while being small and flat. It is described that this is a simple configuration.

第1に、円環形状の第1のマグネット21と第2のマグネット25の2つのマグネットを同一の着磁位相で出力軸3に固定していることである。第2に、第1のマグネット21及び第2のマグネット25の回転中心である出力軸3に対して垂直方向の面が分割して異なる極に交互に着磁していることである。第3に、第1のマグネット21及び第2のマグネット25の外周面の外側に不図示の第1のコイル及び不図示の第2のコイルを同軸上に配置していることである。第4に、不図示の第1のコイルにより励磁される第1のステータ22、第2のステータ23及び不図示の第2のコイルにより励磁される第3のステータ26、第4のステータ27をそれぞれ第1のマグネット21及び第2のマグネット25の軸方向と垂直な面即ち円環形状の平面に対向させていることである。第5に、第1のステータ22、第2のステータ23、第3のステータ26、第4のステータ27の各磁極歯を半径方向に延出する櫛歯により構成していることである。第6に、第1のステータ22と第2のステータ23、及び第3のステータ26と第4のステータ27のそれぞれの磁極歯は互いに正対させており、かつ、第2のステータ23と第4のステータ27の磁極歯の位相を、360°を第1及び第2のマグネット21,25の着磁極数の2倍で除した角度だけずらして組んであることである。   First, the two magnets of the first magnet 21 and the second magnet 25 having an annular shape are fixed to the output shaft 3 with the same magnetization phase. Second, the surface in the vertical direction is divided with respect to the output shaft 3 which is the rotation center of the first magnet 21 and the second magnet 25 and is magnetized alternately in different poles. Thirdly, a first coil (not shown) and a second coil (not shown) are arranged coaxially outside the outer peripheral surfaces of the first magnet 21 and the second magnet 25. Fourth, the first stator 22, the second stator 23 excited by a first coil (not shown), the third stator 26 and the fourth stator 27 excited by a second coil (not shown) are provided. Each of the first magnet 21 and the second magnet 25 is opposed to a plane perpendicular to the axial direction, that is, an annular plane. Fifth, the magnetic pole teeth of the first stator 22, the second stator 23, the third stator 26, and the fourth stator 27 are constituted by comb teeth extending in the radial direction. Sixth, the magnetic pole teeth of the first stator 22 and the second stator 23, and the third stator 26 and the fourth stator 27 are opposed to each other, and the second stator 23 and the second stator 23 4, the phase of the magnetic pole teeth of the stator 27 is shifted by an angle obtained by dividing 360 ° by twice the number of magnetic poles of the first and second magnets 21 and 25.

また、上記の構造ゆえ、2つのマグネットの着磁位相を完全に一致させることができ、この接合ずれによる回転位置精度の低下を防ぐことができる。不図示の第1のコイルへの通電により発生する磁束は第1のステータ22と第2のステータ23との間にある第1のマグネット21を横切るので効果的に作用する。また、不図示の第2のコイルへの通電により発生する磁束は第3のステータ27と第4のステータ26との間にある第2のマグネット25を横切るので効果的に作用する。また、第1のステータ22、第2のステータ23、第3のステータ26、第4のステータ27は全て半径方向に延出する櫛歯形状により構成されるため、軸方向へ延出して構成されるものに比べて軸方向に関する寸法は小さく構成できる。また、不図示の第1のコイルと不図示の第2のコイルの2つのコイルによる2相ステッピングモータなので制御が容易で駆動用の電気回路を単純化できる。   In addition, because of the structure described above, the magnetization phases of the two magnets can be made completely coincident with each other, and a decrease in rotational position accuracy due to this misalignment can be prevented. A magnetic flux generated by energizing a first coil (not shown) acts effectively because it crosses the first magnet 21 between the first stator 22 and the second stator 23. Further, the magnetic flux generated by energizing the second coil (not shown) crosses the second magnet 25 between the third stator 27 and the fourth stator 26, and thus acts effectively. Further, since the first stator 22, the second stator 23, the third stator 26, and the fourth stator 27 are all configured in a comb-teeth shape extending in the radial direction, they are configured to extend in the axial direction. The dimension in the axial direction can be made smaller than that of the conventional one. In addition, since the two-phase stepping motor includes two coils, a first coil (not shown) and a second coil (not shown), the control is easy and the electric circuit for driving can be simplified.

さらに、各ステータは全円周に渡って均等なピッチで磁極歯を備えているのでマグネットと対向する面積も大きくすることができ、該マグネットの磁束が最大限に利用可能である。更に、1つの励磁相について1組のステータを有し、その磁極歯はマグネットを上下方向から挟んで全円周に配置され、駆動力が発生する位置(マグネットと磁極歯が対向している位置)も全周に渡っているので駆動力が回転トルクに変換される際に不要な横方向の力が発生しにくく、ステッピングモータとして振動、騒音、回転ムラが起きにくい。これにより、停止位置精度の良いステッピングモータとなる。   Furthermore, since each stator is provided with magnetic pole teeth at a uniform pitch over the entire circumference, the area facing the magnet can be increased, and the magnetic flux of the magnet can be utilized to the maximum. Furthermore, one excitation phase has one set of stators, and the magnetic pole teeth are arranged on the entire circumference with the magnet sandwiched in the vertical direction, and the position where the driving force is generated (the position where the magnet and the magnetic pole teeth face each other) ) Over the entire circumference, it is difficult to generate unnecessary lateral force when the driving force is converted into rotational torque, and vibration, noise, and rotation unevenness hardly occur as a stepping motor. Thereby, it becomes a stepping motor with good stop position accuracy.

図8は本発明の実施例3に係わるステッピングモータの構成要素であるマグネットとステータの位相関係を示す側面視の模式図である。   FIG. 8 is a schematic side view showing the phase relationship between the magnet and the stator, which are components of the stepping motor according to the third embodiment of the present invention.

本発明の実施例3に係わるステッピングモータは、上記実施例1のステッピングモータとは、第1ステータ32と第2ステータ33の組と第3のステータ36と第4のステータ37の組において、2つの組の間の磁極歯の位相を同一にして、かつ第1のマグネット31と第2のマグネット35を出力軸3に接合する際の着磁部の位相を360°を着磁極数P(=16)の2倍で除した角度PHmだけずらした点が異なる。従って、この位相以外の部分は全て共通なのでその構成及び動作の説明については省略する。   The stepping motor according to the third embodiment of the present invention is different from the stepping motor according to the first embodiment in the set of the first stator 32 and the second stator 33, the set of the third stator 36 and the fourth stator 37. The phases of the magnetic pole teeth between the two sets are made the same, and the phase of the magnetized portion when the first magnet 31 and the second magnet 35 are joined to the output shaft 3 is set to 360 °. The difference is that the angle PHm is divided by 2 times that of 16). Therefore, since all parts other than this phase are common, description of the configuration and operation is omitted.

図8に示すように、上ユニットと下ユニットの接合の際、第2のステータ33の磁極歯33a,33b……と第4のステータ37の磁極歯37a,37b……は同一位相になっている。また、第1のマグネット31と第2のマグネット35の着磁角度の位相は360°を着磁極数の2倍で除した角度だけずらしてある。ここで、Oはステータの磁極歯と磁極歯の角度ピッチであり、Mはマグネットの着磁幅の角度である。Oは実施例1と同様360×2/Pであり、ここでは45度である。また、Mは360/Pで、ここでは22.5度である。従って、PHmはO/4で、11.25度である。   As shown in FIG. 8, when the upper unit and the lower unit are joined, the magnetic pole teeth 33a, 33b,... Of the second stator 33 and the magnetic pole teeth 37a, 37b,. Yes. The phase of the magnetization angle of the first magnet 31 and the second magnet 35 is shifted by an angle obtained by dividing 360 ° by twice the number of magnetic poles. Here, O is the angle pitch between the magnetic pole teeth of the stator and M is the angle of the magnetized width of the magnet. O is 360 × 2 / P as in Example 1, and is 45 degrees here. M is 360 / P, which is 22.5 degrees here. Therefore, PHm is O / 4, which is 11.25 degrees.

上記のようなマグネットとコイルを上下から図2と同様に挟み込んでさらにこれらを積層して構成した2相のステッピングモータが、小型で扁平でありながら高トルクの得られる高効率なステッピングモータとして好適な構成であることについて述べる。   A two-phase stepping motor constructed by sandwiching these magnets and coils from above and below in the same manner as in FIG. 2 is suitable as a high-efficiency stepping motor capable of obtaining high torque while being small and flat. It is described that this is a simple configuration.

第1に、円環形状の第1のマグネット31と第2のマグネット35の2つのマグネットを、360度をそれらの着磁極数の2倍で除した角度だけ位相をずらして出力軸に固定していることである。第2に、第1のマグネット31及び第2のマグネッ35の回転中心である軸に対して垂直方向の面が分割して異なる極に交互に着磁していることである。第3に、第1のマグネット31及び第2のマグネット35の外周面の外側に不図示の第1のコイル及び不図示の第2のコイルを同軸上に配置していることである。第4に、不図示の第1のコイルにより励磁される第1のステータ32、第2のステータ33及び不図示の第2のコイルにより励磁される第3のステータ36、第4のステータ37をそれぞれ第1のマグネット31及び第2のマグネット35の軸方向と垂直な面即ち円環形状の平面に対向させていることである。第5に、第1のステータ32、第2のステータ33、第3のステータ36、第4のステータ37の各磁極歯を半径方向に延出する櫛歯により構成していることであり、第6に、第1のステータ32と第2のステータ33、及び第3のステータ36と第4のステータ37のそれぞれの磁極歯は互いに正対させており、かつ、第2のステータ33と第4のステータ37の磁極歯の位相を同一としていることである。   First, the two magnets of the annular first magnet 31 and the second magnet 35 are fixed to the output shaft by shifting the phase by an angle obtained by dividing 360 degrees by twice the number of the magnetic poles. It is that. Second, the plane perpendicular to the axis that is the rotation center of the first magnet 31 and the second magnet 35 is divided and magnetized alternately in different poles. Thirdly, the first coil (not shown) and the second coil (not shown) are arranged coaxially outside the outer peripheral surfaces of the first magnet 31 and the second magnet 35. Fourth, the first stator 32, the second stator 33 excited by a first coil (not shown), the third stator 36, and the fourth stator 37 excited by a second coil (not shown). Each of the first magnet 31 and the second magnet 35 is opposed to a plane perpendicular to the axial direction, that is, an annular plane. Fifth, the magnetic pole teeth of the first stator 32, the second stator 33, the third stator 36, and the fourth stator 37 are constituted by comb teeth extending in the radial direction. 6, the magnetic pole teeth of the first stator 32 and the second stator 33, and the third stator 36 and the fourth stator 37 are opposed to each other, and the second stator 33 and the fourth stator The phase of the magnetic pole teeth of the stator 37 is the same.

上記第2のステータ33と第4のステータ37の位相を同一に組み合わせることにより、これらステータの製造上、全く同一のプレス型が使用できるという利点がある。例えばステータの磁極歯の裏側に互いに嵌め合い可能な位置決め突起をプレス加工することができ、この突起を地板34に設けた同一の穴に挿入することで磁極歯の位相は完全に同一に上下のステータ組を組み合わせることができる。   By combining the phases of the second stator 33 and the fourth stator 37 identically, there is an advantage that the same press die can be used for manufacturing these stators. For example, positioning protrusions that can be fitted to each other on the back side of the magnetic pole teeth of the stator can be pressed, and by inserting these protrusions into the same hole provided in the ground plate 34, the phase of the magnetic pole teeth is completely the same. A stator set can be combined.

また、上記の構造ゆえ、不図示の第1のコイルへの通電により発生する磁束は第1のステータ32と第2のステータ33との間にある第1のマグネット31を横切るので効果的に作用する。また、第2のコイルへの通電により発生する磁束は第3のステータ36と第4のステータ37との間にある第2のマグネット35を横切るので効果的に作用する。また、第1のステータ32、第2のステータ33、第3のステータ36、第4のステータ37は全て半径方向に延出する櫛歯形状により構成されるため、軸方向へ延出して構成されるものに比べて軸方向に関する寸法は小さく構成できる。   In addition, because of the above structure, the magnetic flux generated by energizing the first coil (not shown) crosses the first magnet 31 between the first stator 32 and the second stator 33, so that it works effectively. To do. Further, the magnetic flux generated by energizing the second coil crosses the second magnet 35 between the third stator 36 and the fourth stator 37, so that it works effectively. Further, since the first stator 32, the second stator 33, the third stator 36, and the fourth stator 37 are all configured in a comb-teeth shape extending in the radial direction, they are configured to extend in the axial direction. The dimension in the axial direction can be made smaller than that of the conventional one.

さらに、不図示の第1のコイルと不図示の第2のコイルの2つのコイルによる2相ステッピングモータなので制御が容易で、駆動用の電気回路が単純化できる。更に、各ステータは全円周に渡って均等なピッチで磁極歯を備えているのでマグネットと対向する面積も大きくすることができ、該マグネットの磁束が最大限に利用可能である。また、1つの励磁相について1組のステータを有し、その磁極歯はマグネットを上下方向から挟んで全円周に配置され、駆動力が発生する位置(マグネットと磁極歯が対向している位置)も全周に渡っているので駆動力が回転トルクに変換される際に不要な横方向の力が発生しにくく、ステッピングモータとして振動、騒音、回転ムラが起きにくい。これにより、停止位置精度の良いステッピングモータとなる。   Furthermore, since the two-phase stepping motor is composed of two coils, a first coil (not shown) and a second coil (not shown), the control is easy and the electric circuit for driving can be simplified. Furthermore, since each stator is provided with magnetic pole teeth at a uniform pitch over the entire circumference, the area facing the magnet can be increased, and the magnetic flux of the magnet can be utilized to the maximum. In addition, one excitation phase has one set of stators, and the magnetic pole teeth are arranged around the entire circumference with the magnet from above and below, and the position where the driving force is generated (the position where the magnet and magnetic pole teeth face each other) ) Over the entire circumference, it is difficult to generate unnecessary lateral force when the driving force is converted into rotational torque, and vibration, noise, and rotation unevenness hardly occur as a stepping motor. Thereby, it becomes a stepping motor with good stop position accuracy.

図9及び図10は本発明の実施例4に係わるステッピングモータを示す図であり、上記実施例1で説明したステッピングモータのコイルの配置が異なる他の例を示すもので、図9はコイルの配置の異なる構成のステッピングモータの分解斜視図、図10はその軸方向断面図である。なお、動作の説明は実施例1と同様なので省略する。   FIGS. 9 and 10 are views showing a stepping motor according to a fourth embodiment of the present invention, showing another example in which the coil arrangement of the stepping motor described in the first embodiment is different, and FIG. An exploded perspective view of a stepping motor having a different arrangement, FIG. 10 is an axial sectional view thereof. The description of the operation is the same as that in the first embodiment, and will not be repeated.

図9及び図10において、51は円盤形状のマグネットであり、上記実施例1及び2と同様に、その中心軸と垂直方向の面に周方向にP分割(Pは偶数であって本実施例4ではP=16)してN極とS極に交互に着磁された着磁部からなる。また、着磁面の裏側には必然的に表側と反対の極が現れている。その外周には着磁位相を決める突起がある。また、第1のマグネット51は射出成形で形成されたプラスチックマグネットだがコンプレッション成形などで作成したマグネットでもよく、その際は割れやすい為に圧入部は別部品で組み立てることが望ましい。58は第2のマグネットであり、第1のマグネット51と同一部品を用いているので、その詳細は省略する。   9 and 10, reference numeral 51 denotes a disk-shaped magnet, which is divided into P parts in the circumferential direction on the surface perpendicular to the central axis (P is an even number, as in the first and second embodiments). 4 is P = 16), and is composed of magnetized portions magnetized alternately in N and S poles. In addition, a pole opposite to the front side inevitably appears on the back side of the magnetized surface. There are protrusions on the outer periphery that determine the magnetization phase. The first magnet 51 may be a plastic magnet formed by injection molding, but may be a magnet created by compression molding or the like. In this case, it is desirable to assemble the press-fit portion as a separate part because it is easily broken. Reference numeral 58 denotes a second magnet, which uses the same components as the first magnet 51, and therefore details thereof are omitted.

52は軸受けであり、後述のロータ53の出力軸53aを滑らかに回転摺動させる為に第2のステータ56に固定され、例えば非磁性材料の含油焼結金属などから作られている。また、スラスト受け面を有し、後述のロータ53の円盤部53bとわずかな間隙により対向して該ロータ53の軸方向位置を決めている。59は軸受けであり、軸受け52と同一部品を用いているので、その詳細は省略する。53は出力軸53aと円盤部53bよりなるロータであり、第1のマグネット51と第2のマグネット58をその外輪部の上下にある切欠き部により着磁位相を決め、圧入或いは接着などで固定され、軸受け52と軸受け59により回転可能に支持され、その回転力を出力するステンレス材料などからなる。54は第1のコイル&ボビンであり、第1のマグネット51の内側の略同心の位置に配置され、第2のステータ56に固定されている。その外径は第1のマグネット51の内径より小さく、ロータ53の回転の際に干渉しない程度の隙間を有している。本実施例4では絶縁材料からなるボビンに導線を巻き線してある。60は第2のコイル&ボビンであり、第1のコイル&ボビン54と同一部品を用いているので、その詳細は省略する。   Reference numeral 52 denotes a bearing, which is fixed to the second stator 56 for smoothly rotating and sliding an output shaft 53a of a rotor 53, which will be described later, and is made of, for example, an oil-impregnated sintered metal made of a nonmagnetic material. Further, it has a thrust receiving surface and faces a disk portion 53b of the rotor 53, which will be described later, with a slight gap to determine the axial position of the rotor 53. Since 59 is a bearing and uses the same components as the bearing 52, the details are omitted. 53 is a rotor composed of an output shaft 53a and a disk portion 53b. The first magnet 51 and the second magnet 58 are fixed by press-fitting or adhering, etc., with the magnetization phase determined by notches on the upper and lower sides of the outer ring portion. The bearing 52 and the bearing 59 are rotatably supported, and are made of a stainless material that outputs the rotational force. Reference numeral 54 denotes a first coil & bobbin, which is disposed at a substantially concentric position inside the first magnet 51 and is fixed to the second stator 56. The outer diameter is smaller than the inner diameter of the first magnet 51 and has a gap that does not interfere when the rotor 53 rotates. In the fourth embodiment, a conducting wire is wound around a bobbin made of an insulating material. Reference numeral 60 denotes a second coil and bobbin, which uses the same components as the first coil and bobbin 54, and therefore details thereof are omitted.

55は第1のステータであり、軟磁性材料からなる円盤に出力軸53aに垂直な面に延出する磁極を構成する櫛歯形状と軸受け52を支持する穴が打ち抜きプレス工程などで製作されている。61は第3のステータであり、第1のステータ55と同一部品を用いているので、その詳細は省略する。56は第2のステータであり、軟磁性材料からなる円盤に出力軸53aに垂直な面に延出する磁極を構成する櫛歯形状と出力軸を貫通させる穴及び第2のステータ56との回転方向を決める回転止めの切欠きとケース57の位相を決める為の突起を打ち抜きプレス工程などで製作され、内周には絞り工程などで製作した立壁円筒形状部を有し、その先端には回転方向の位相決めの突起があり、第1のステータ55と磁極歯の位相を合わせて固定される。この立壁円筒形状部により、第1のステータ55と第2のステータ56は磁気抵抗少なく接続される。62は第4のステータであり、第2のステータ56と同一部品を用いているので、その詳細は省略する。   Reference numeral 55 denotes a first stator, in which a comb-like shape constituting a magnetic pole extending in a plane perpendicular to the output shaft 53a and a hole for supporting the bearing 52 are manufactured by a punching press process or the like on a disk made of a soft magnetic material. Yes. Reference numeral 61 denotes a third stator, which uses the same components as the first stator 55, and therefore details thereof are omitted. Reference numeral 56 denotes a second stator, which is a disk made of a soft magnetic material and has a comb-tooth shape constituting a magnetic pole extending in a plane perpendicular to the output shaft 53a, a hole penetrating the output shaft, and rotation with the second stator 56. The notch of the rotation stop that determines the direction and the projection for determining the phase of the case 57 are manufactured by a stamping process, etc., and the inner periphery has a vertical wall cylindrical part manufactured by the drawing process, and the tip rotates. There are projections for phasing the direction, and the first stator 55 and the magnetic pole teeth are fixed in phase. By this standing wall cylindrical portion, the first stator 55 and the second stator 56 are connected with low magnetic resistance. Reference numeral 62 denotes a fourth stator, which uses the same components as the second stator 56, and therefore details thereof are omitted.

57はケースであり、非磁性体材料あるいは磁気抵抗が大きくなる構造からなり、その両端には第2のステータ56と第4のステータ62を所定の位相となるように結合する位相決めとなる切欠き部を有している。   Reference numeral 57 denotes a case, which is made of a non-magnetic material or a structure in which the magnetic resistance is increased, and has a phase determination for coupling the second stator 56 and the fourth stator 62 at both ends so as to have a predetermined phase. Has a notch.

図10の断面図において、ステッピングモータの上半分に示すように第1のステータ55と第2のステータ56はその内側の内周部に第1のコイル&ボビン54と第1のマグネット51を上下から挟み込んで、その断面は略コの字形状に組み合わされ、第1のステータ55と第2のステータ56のそれぞれの出力軸53に垂直な面どうしの距離は所定の間隔になるように固定される。また、それぞれのステータの磁極歯の位相は第1のマグネット51を挟んで磁極歯どうしが正対する位置になっている。同時に第1のステータ55に固定された軸受け52により、第1のマグネット1の軸方向位置も決められているので第1のマグネット1と第1のステータ5とのギャップ及び第1のマグネット1と第2のステータ6とのギャップも所定の間隔となっている。従って、第1のコイル&ボビン54に通電するとその周囲にある第1のステータ55と第2のステータ56は励磁され、その磁極歯部にはN極或いはS極が発生する。それぞれのステータに発生する極は互いに逆である。   In the cross-sectional view of FIG. 10, as shown in the upper half of the stepping motor, the first stator 55 and the second stator 56 vertically move the first coil & bobbin 54 and the first magnet 51 on the inner peripheral portion thereof. The cross sections of the first stator 55 and the second stator 56 are fixed so that the distance between the surfaces perpendicular to the output shafts 53 of the first stator 55 and the second stator 56 is a predetermined distance. The Further, the phase of the magnetic pole teeth of each stator is a position where the magnetic pole teeth face each other across the first magnet 51. At the same time, the axial position of the first magnet 1 is also determined by the bearing 52 fixed to the first stator 55, so that the gap between the first magnet 1 and the first stator 5 and the first magnet 1 The gap with the second stator 6 is also a predetermined interval. Accordingly, when the first coil & bobbin 54 is energized, the first stator 55 and the second stator 56 around it are excited, and an N pole or an S pole is generated at the magnetic pole teeth. The poles generated in each stator are opposite to each other.

次に、ロータ53の円盤部53bを挟んで反対側には、図10に示したようにステッピングモータの上側と線対称の配置がなされ、すなわち、第2のマグネット58と第2のコイル&ボビン60を上下から挟み込む第3のステータ61と第4のステータ62が軸受け59と同心に配置され、ケース57に固定されている。詳細な説明は省略する。   Next, on the opposite side of the disk portion 53b of the rotor 53, a line symmetrical arrangement with the upper side of the stepping motor is made as shown in FIG. 10, that is, the second magnet 58 and the second coil & bobbin. A third stator 61 and a fourth stator 62 sandwiching 60 from above and below are disposed concentrically with the bearing 59 and fixed to the case 57. Detailed description is omitted.

ここで、上側ユニットにおける磁気回路について、図10の断面図を参照しながら説明する。   Here, the magnetic circuit in the upper unit will be described with reference to the cross-sectional view of FIG.

内周にある第1のコイル54に通電するとその周囲に磁束が発生し、該第1のコイル54の周囲の第2のステータ56に導かれて外周側に向かう。ここで第2のステータ56の不図示の櫛歯形状の磁極歯が薄い第1のマグネット51に対向し、その反対側の第1のステータ55の不図示の櫛歯形状の磁極歯に向けて第1のマグネット51を通過する。第1のマグネット51は薄いので第1のステータ55と第2のステータ56との距離も小さく、第1のマグネット51と第2のステータ56、及び第1のマグネット51と第1のステータ55との間隔は回転体と固定体の最小限の距離であり、これも短いのでこの部分の磁気損失は小さい。第1のマグネット51を通過した磁束は第1のステータ55に導かれて第1のコイル54の周囲に到達する。第1のステータ55と第2のステータ56は内周部の円筒形上部で接続されているので磁気回路は閉じており、漏れ磁束が発生することもない。また、ロータ53は非磁性体材料なのでこれによる漏れ磁束もない。各ステータは磁気抵抗少ないSUYなどの軟磁性材料なのでこの部分の磁気損失も小さい。従って、コイルに流す電流を少なくしても多くの磁束を発生させることができるので薄型のままで出力が高いことになる。下側のユニットについても対称構造なので全く同一の機能があるので説明を省略する。   When the first coil 54 on the inner periphery is energized, a magnetic flux is generated around the first coil 54, and is guided to the second stator 56 around the first coil 54 toward the outer periphery. Here, the comb-shaped magnetic pole teeth (not shown) of the second stator 56 are opposed to the thin first magnet 51, and toward the comb-shaped magnetic pole teeth (not shown) of the first stator 55 on the opposite side. Passes through the first magnet 51. Since the first magnet 51 is thin, the distance between the first stator 55 and the second stator 56 is small, and the first magnet 51 and the second stator 56, and the first magnet 51 and the first stator 55 Is the minimum distance between the rotating body and the stationary body, and since this is short, the magnetic loss in this portion is small. The magnetic flux that has passed through the first magnet 51 is guided to the first stator 55 and reaches the periphery of the first coil 54. Since the first stator 55 and the second stator 56 are connected at the cylindrical upper portion of the inner peripheral portion, the magnetic circuit is closed and no leakage magnetic flux is generated. Further, since the rotor 53 is a nonmagnetic material, there is no leakage magnetic flux. Since each stator is a soft magnetic material such as SUY having a low magnetic resistance, the magnetic loss in this portion is also small. Therefore, even if the current flowing through the coil is reduced, a large amount of magnetic flux can be generated, so that the output is high while being thin. Since the lower unit also has a symmetric structure, it has exactly the same function and will not be described.

次に、本実施例4において、具体的な組立順の一例を示す。
1)軸受け52に第2のステータ56、第1のコイル&ボビン54の順に挿入、固定する。
2)上記ユニットをロータ53の上側から挿入する。ロータ53とは回転可能である。
3)ロータ53の外輪部上側に第1のマグネット51を固定する。
4)第1のステータ55を第2のステータ56及び軸受け52と固定する。
5)ケース57を第1のステータ55と固定する。
Next, in the fourth embodiment, an example of a specific assembly order is shown.
1) Insert and fix the second stator 56 and the first coil & bobbin 54 in this order on the bearing 52.
2) Insert the unit from above the rotor 53. The rotor 53 is rotatable.
3) The first magnet 51 is fixed to the upper side of the outer ring portion of the rotor 53.
4) The first stator 55 is fixed to the second stator 56 and the bearing 52.
5) The case 57 is fixed to the first stator 55.

上記1)〜5)において、軸受け52、第1及び第2のステータ55,56、第1のコイル&ボビン54、ケース57は一体となっており、ロータ53及び第1のマグネット51とは相互に回転可能、かつ、軸方向にもそれぞれのステータとマグネットの所定のギャップの分だけ可動である。
6)軸受け59に第4のステータ62、第2のコイル&ボビン60の順に挿入し、固定する。
7)上記ユニットをロータ53の下側から挿入する。ロータ53とは回転可能である。
8)ロータ53の外輪部下側に第2のマグネット58を固定する。
9)第3のステータ61を第4のステータ62及び軸受け59及びケース57と固定する。
In the above 1) to 5), the bearing 52, the first and second stators 55 and 56, the first coil & bobbin 54, and the case 57 are integrated, and the rotor 53 and the first magnet 51 are mutually connected. And can be moved in the axial direction by a predetermined gap between each stator and magnet.
6) The fourth stator 62 and the second coil & bobbin 60 are inserted into the bearing 59 in this order and fixed.
7) Insert the unit from the lower side of the rotor 53. The rotor 53 is rotatable.
8) The second magnet 58 is fixed to the lower side of the outer ring portion of the rotor 53.
9) The third stator 61 is fixed to the fourth stator 62, the bearing 59, and the case 57.

上記6)から9)によりケース57に軸受け59、第3及び第4のステータ61,62、第2のコイル&ボビン60、ケース57が一体となって固定されており、結果として、1)から9)によってケース57に固定された各ステータに対し、ロータ53に固定された第1及び第2のマグネット51,58はそれぞれ所定のギャップを有しながら回転可能に組み合わされている。   The bearing 59, the third and fourth stators 61 and 62, the second coil & bobbin 60, and the case 57 are integrally fixed to the case 57 by the above 6) to 9). As a result, from 1) The first and second magnets 51 and 58 fixed to the rotor 53 are rotatably combined with each stator fixed to the case 57 by 9) while having a predetermined gap.

次に、各ステータの磁極歯の位相に関して説明する。   Next, the phase of the magnetic pole teeth of each stator will be described.

第1のステータ55と第2のステータ56の極歯の位相は同一であり、第3のステータ61と第4のステータ62の磁極歯の位相も同一である。ここでは上記実施例1〜3と同様に2つのステータ組と二つのマグネットの間に組み合わせがあり、実施例1〜3と同様それぞれのメリットがある。従って、その詳細な説明は省略する。   The phases of the pole teeth of the first stator 55 and the second stator 56 are the same, and the phases of the magnetic pole teeth of the third stator 61 and the fourth stator 62 are also the same. Here, there are combinations between the two stator sets and the two magnets as in the first to third embodiments, and there are respective merits as in the first to third embodiments. Therefore, the detailed description is abbreviate | omitted.

次に、本実施例4が薄型でありながら高トルクが発生する高効率ステッピングモータである理由について説明すると、本実施例4においてはマグネットをステッピングモータの最外径側に配置しているので、直径が大きいマグネットとすることができる。よって、同じ電磁力の発生によってもマグネットを内径側に配置した場合に比べてより大きいトルクが得られる。また、コイルを内径側に配置したので外形側に配置した場合に比べて導線の直径及び巻線のターン数が同じの場合、導線の長さが短いので総抵抗値は小さくなる。すなわち、同じ抵抗値であればより細い導線を使用することができ、コイルにはより多くのターン数が得られ、結果としてより大きい磁束の発生が可能となり、高トルクのステッピングモータとすることができる。   Next, the reason why the fourth embodiment is a high-efficiency stepping motor that generates high torque while being thin will be described. In the fourth embodiment, the magnet is disposed on the outermost diameter side of the stepping motor. It can be a magnet with a large diameter. Therefore, even when the same electromagnetic force is generated, a larger torque can be obtained as compared with the case where the magnet is arranged on the inner diameter side. In addition, since the coil is arranged on the inner diameter side, the total resistance value becomes smaller because the length of the conducting wire is short when the diameter of the conducting wire and the number of turns of the winding are the same as compared with the case where the coil is arranged on the outer side. That is, if the resistance value is the same, a thinner wire can be used, and the coil can have a larger number of turns. As a result, a larger magnetic flux can be generated and a high torque stepping motor can be obtained. it can.

ここで、上記のようなマグネットとコイルを上下から挟み込んでさらにこれらを積層して構成した2相のステッピングモータが小型で扁平でありながら高トルクの得られる高効率なステッピングモータとして好適な構成であることについて述べる。   Here, the two-phase stepping motor configured by sandwiching the magnet and the coil as described above and further stacking them with a small size and a flat shape is suitable as a highly efficient stepping motor that can obtain high torque. State something.

第1に、円環形状の第1のマグネット51と第2のマグネット58の2つのマグネットを、360度をそれらの着磁極数の2倍で除した角度だけ位相をずらしてロータ53に固定していることである。第2に、第1のマグネット51及び第2のマグネット58の回転中心である軸に対して垂直方向の面が分割して異なる極に交互に着磁していることである。第3に、第1のマグネット51及び第2のマグネット58の内周面の内側(外周面の外側でも良い)に第1のコイルを同軸上に配置していることである。第4に、第1のコイルにより励磁される第1のステータ55、第2のステータ56、第3のステータ61、第4のステータ62をそれぞれ第1のマグネット51及び第2のマグネット58の軸方向と垂直な面即ち円環形状の平面に対向させていることである。第5に、第1のステータ55、第2のステータ56、第3のステータ61、第4のステータ62の各磁極歯を半径方向に延出する櫛歯により構成していることである。第6に、第1のステータ55と第2のステータ56、及び第3のステータ61と第4のステータ62のそれぞれの磁極歯は互いに正対させており、かつ、第2のステータ56と第4のステータ62のそれぞれの磁極歯の位相を同一にしてあることである。   First, the two magnets of the annular first magnet 51 and the second magnet 58 are fixed to the rotor 53 by shifting the phase by an angle obtained by dividing 360 degrees by twice the number of the magnetic poles. It is that. Second, the plane perpendicular to the axis that is the rotation center of the first magnet 51 and the second magnet 58 is divided and magnetized alternately in different poles. Third, the first coil is coaxially arranged inside the inner peripheral surfaces of the first magnet 51 and the second magnet 58 (or may be outside the outer peripheral surface). Fourth, the first stator 55, the second stator 56, the third stator 61, and the fourth stator 62 excited by the first coil are connected to the shafts of the first magnet 51 and the second magnet 58, respectively. It is facing the surface perpendicular to the direction, that is, an annular plane. Fifth, each magnetic pole tooth of the first stator 55, the second stator 56, the third stator 61, and the fourth stator 62 is constituted by comb teeth extending in the radial direction. Sixth, the magnetic pole teeth of the first stator 55 and the second stator 56, and the third stator 61 and the fourth stator 62 are opposed to each other, and the second stator 56 and the second stator 56 are opposed to each other. That is, the phase of each magnetic pole tooth of the fourth stator 62 is the same.

また、上記の構造ゆえ、第1のコイル&ボビンへの通電により発生する磁束は第1のステータ55と第2のステータ56との間にある第1のマグネット51を横切るので効果的に作用する。また、第2のコイル&ボビンへの通電により発生する磁束は第3のステータ61と第4のステータ62との間にある第2のマグネット58を横切るので効果的に作用する。また、第1のステータ55、第2のステータ56、第3のステータ61、第4のステータ62は全て半径方向に延出する櫛歯形状により構成されるため、軸方向へ延出して構成されるものに比べて軸方向に関する寸法は小さく構成できる。   Further, because of the above structure, the magnetic flux generated by energizing the first coil and bobbin crosses the first magnet 51 between the first stator 55 and the second stator 56, and thus acts effectively. . The magnetic flux generated by energization of the second coil & bobbin crosses the second magnet 58 between the third stator 61 and the fourth stator 62, and thus acts effectively. The first stator 55, the second stator 56, the third stator 61, and the fourth stator 62 are all configured in a comb-teeth shape extending in the radial direction, and thus are configured to extend in the axial direction. The dimension in the axial direction can be made smaller than that of the conventional one.

さらに、本実施例4では第1のマグネット51は外径側に、第1のコイル&ボビンを第1のマグネット51の内周側に配置したので、直径の大きい第1のマグネット51に発生するトルクはより大きくなり、直径の小さい第1のコイル&ボビンはよりターン数の大きい巻線を行うことができるので総合してより高トルクを得ることができる。   Further, in the fourth embodiment, the first magnet 51 is generated on the outer diameter side, and the first coil & bobbin is arranged on the inner peripheral side of the first magnet 51. Therefore, the first magnet 51 is generated in the first magnet 51 having a large diameter. The torque becomes larger, and the first coil & bobbin having a smaller diameter can perform winding with a larger number of turns, so that higher torque can be obtained in total.

以上の実施例1ないし実施例4の構成のステッピングモータとすることにより、該ステッピングモータを薄型に構成することができると共に高トルクを発生可能とし、かつ、組立性が良く、安価で製造できるようにすることである。さらに、高トルクだけでなく振動、騒音、回転ムラが少なく、停止位置精度の良い高機能のステッピングモータとすることができる。   By using the stepping motor having the configuration of the first to fourth embodiments described above, the stepping motor can be configured to be thin, can generate a high torque, has good assemblability, and can be manufactured at low cost. Is to do. Furthermore, not only high torque but also vibration, noise, and rotation unevenness are small, and a high-function stepping motor with good stop position accuracy can be obtained.

本発明のステッピングモータは、薄型で高トルクを発生可能とするとともに、振動、騒音、回転むらが少なく、組立精度の高いといった効果を有し、光量調節装置やカメラ等の駆動源として有用である。   The stepping motor of the present invention is thin and capable of generating high torque, and has effects such as less vibration, noise and rotation unevenness, and high assembly accuracy, and is useful as a drive source for a light amount adjusting device, a camera, and the like. .

本発明の実施例1に係わるステッピングモータの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the stepping motor concerning Example 1 of the present invention. 図1のステッピングモータの軸方向の断面図である。It is sectional drawing of the axial direction of the stepping motor of FIG. 図1のステッピングモータのマグネットとステータの位相関係を示す側面視の模式図である。It is a schematic diagram of the side view which shows the phase relationship of the magnet and stator of the stepping motor of FIG. 図3の状態からコイルへの通電を切り換えてマグネットを11.25度回転させた状態を示す側面視の模式図である。It is a schematic diagram of the side view which shows the state which switched the electricity supply to the coil from the state of FIG. 3, and rotated the magnet 11.25 degree | times. 図4の状態からコイルへの通電を切り換えてマグネットを11.25度回転させた状態を示す側面視の模式図である。It is a schematic diagram of the side view which shows the state which switched the electricity supply to the coil from the state of FIG. 4, and rotated the magnet 11.25 degree | times. 図5の状態からコイルへの通電を切り換えてマグネットを11.25度回転させた状態を示す側面視の模式図である。FIG. 6 is a schematic side view showing a state in which the magnet is rotated 11.25 degrees by switching energization to the coil from the state of FIG. 5. 本発明の実施例2に係わるステッピングモータのマグネットとステータの位相関係を示す側面視の模式図である。It is the schematic diagram of the side view which shows the phase relationship of the magnet of the stepping motor concerning Example 2 of this invention, and a stator. 本発明の実施例3に係わるステッピングモータのマグネットとステータの位相関係を示す側面視の模式図である。It is a schematic diagram of the side view which shows the phase relationship of the magnet of the stepping motor concerning Example 3 of this invention, and a stator. 本発明の実施例4に係わるステッピングモータの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the stepping motor concerning Example 4 of the present invention. 図9のステッピングモータの軸方向の断面図である。It is sectional drawing of the axial direction of the stepping motor of FIG. 従来のステッピングモータの軸方向の断面図である。It is sectional drawing of the axial direction of the conventional stepping motor. 図11のステッピングモータのステータの磁束の状態を模式的に示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows typically the state of the magnetic flux of the stator of the stepping motor of FIG. 従来の中実円筒形状のステッピングモータの他の構造例を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the other structural example of the conventional solid cylindrical shape stepping motor. 従来の薄型コイン形状のモータの構成図である。It is a block diagram of the conventional thin coin-shaped motor. 図14に示すモータの磁束の様子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the mode of the magnetic flux of the motor shown in FIG. 従来の薄型露光調整装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the conventional thin exposure adjustment apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 第1のマグネット
2 軸受け
3 出力軸
4 第1のコイル
5 第1のステータ
6 第2のステータ
7,24 地板
8 第2のマグネット
9 軸受け
10 第2のコイル
11 第3のステータ
12 第4のステータ
51 第1のマグネット
52 軸受け
53 ロータ
54 第1のコイル
55 第1のステータ
56 第2のステータ
57 ケース
58 第2のマグネット
59 軸受け
60 第2のコイル
61 第3のステータ
62 第4のステータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st magnet 2 Bearing 3 Output shaft 4 1st coil 5 1st stator 6 2nd stator 7, 24 Ground plane 8 2nd magnet 9 Bearing 10 2nd coil 11 3rd stator 12 4th Stator 51 First magnet 52 Bearing 53 Rotor 54 First coil 55 First stator 56 Second stator 57 Case 58 Second magnet 59 Bearing 60 Second coil 61 Third stator 62 Fourth stator

Claims (3)

円盤形状でその中心軸に対して垂直方向の面が周方向に分割して異なる極に交互に着磁された第1のマグネット及び第2のマグネットと、前記第1のマグネットの着磁された面に対向する第1のステータと、前記第1のマグネットを挟んで前記第1のステータとは反対側でかつ前記第1のステータと平行な面にある第2のステータと、前記第1のマグネットと略同心でかつ前記第1のステータ及び第2のステータに挟まれて配置され、前記第1のステータ及び第2のステータを励磁する第1のコイルと、前記第2のマグネットの着磁された面に対向する第3のステータと、前記第2のマグネットを挟んで前記第3のステータとは反対側でかつ前記第3のステータと平行な面にある第4のステータと、前記第2のマグネットと略同心でかつ前記第3のステータ及び第4のステータに挟まれて配置され、前記第3のステータ及び第4のステータを励磁する第2のコイルと、前記第1のマグネットと前記第2のマグネットを所定の間隔をおいて固定するとともに、これらを一体として回転可能に保持する出力軸とを有するステッピングモータであって、
前記第1ないし第4のステータは、前記第1及び第2のマグネットの着磁極数Pの1/2の数の磁極歯をそれぞれ有し、
各磁極歯どうしが前記第1のマグネットを挟んで正対して配置される前記第1及び第2のステータの組み合わせを第1のステータ組、各磁極歯どうしが前記第2のマグネットを挟んで正対して配置される前記第3及び第4のステータの組み合わせを第2のステータ組とすると、前記第1のステータ組と前記第2のステータ組を、磁極歯の設けられた位相を基準に周方向で360°/Pの角度だけずらして組み合わせ、かつ、前記第1のマグネットと前記第2のマグネットを、互いにその着磁位相を360°/2Pの角度だけ周方向にずらして前記出力軸にそれぞれ固定するようにしたことを特徴とするステッピングモータ
A first magnet and a second magnet that are disk-shaped and have a surface perpendicular to the central axis divided in the circumferential direction and alternately magnetized to different poles, and the first magnet is magnetized A first stator facing the surface, a second stator on a surface opposite to the first stator across the first magnet and parallel to the first stator, and the first stator A first coil that is substantially concentric with the magnet and sandwiched between the first stator and the second stator and that excites the first stator and the second stator, and magnetization of the second magnet A third stator facing the formed surface, a fourth stator on a surface opposite to the third stator across the second magnet and parallel to the third stator; 2 and substantially concentric with the magnet And a second coil that excites the third stator and the fourth stator, and the first magnet and the second magnet are spaced apart from each other by a predetermined distance. And a stepping motor having an output shaft that rotatably holds them as a unit ,
The first to fourth stators each have a number of magnetic pole teeth that is ½ of the number of magnetic poles P of the first and second magnets,
A combination of the first and second stators, in which the magnetic pole teeth are arranged to face each other with the first magnet interposed therebetween, is a first stator assembly, and each magnetic pole tooth is a positive electrode with the second magnet interposed therebetween. When the combination of the third and fourth stators arranged on the other side is a second stator set, the first stator set and the second stator set are rotated around the phase where the magnetic pole teeth are provided. The first magnet and the second magnet are shifted by an angle of 360 ° / P in the direction, and the magnetization phase of the first magnet and the second magnet is shifted in the circumferential direction by an angle of 360 ° / 2P to the output shaft. Stepping motors characterized by being fixed to each other .
円盤形状でその中心軸に対して垂直方向の面が周方向に分割して異なる極に交互に着磁された第1のマグネット及び第2のマグネットと、前記第1のマグネットの着磁された面に対向する第1のステータと、前記第1のマグネットを挟んで前記第1のステータとは反対側でかつ前記第1のステータと平行な面にある第2のステータと、前記第1のマグネットと略同心でかつ前記第1のステータ及び第2のステータに挟まれて配置され、前記第1のステータ及び第2のステータを励磁する第1のコイルと、前記第2のマグネットの着磁された面に対向する第3のステータと、前記第2のマグネットを挟んで前記第3のステータとは反対側でかつ前記第3のステータと平行な面にある第4のステータと、前記第2のマグネットと略同心でかつ前記第3のステータ及び第4のステータに挟まれて配置され、前記第3のステータ及び第4のステータを励磁する第2のコイルと、前記第1のマグネットと前記第2のマグネットを所定の間隔をおいて固定するとともに、これらを一体として回転可能に保持する出力軸とを有するステッピングモータであって、
前記第1ないし第4のステータは、前記第1及び第2のマグネットの着磁極数Pの1/2の数の磁極歯をそれぞれ有し、
各磁極歯どうしが前記第1のマグネットを挟んで正対して配置される前記第1及び第2のステータの組み合わせを第1のステータ組、各磁極歯どうしが前記第2のマグネットを挟んで正対して配置される前記第3及び第4のステータの組み合わせを第2のステータ組とすると、前記第1のステータ組と前記第2のステータ組を、磁極歯の設けられた位相を基準に360°/2Pの角度だけずらし、かつ、前記第1のマグネットと前記第2のマグネットを、その位相を同一にして前記出力軸にそれぞれ固定するようにしたことを特徴とするステッピングモータ。
A first magnet and a second magnet that are disk-shaped and have a surface perpendicular to the central axis divided in the circumferential direction and alternately magnetized to different poles, and the first magnet is magnetized A first stator facing the surface, a second stator on a surface opposite to the first stator across the first magnet and parallel to the first stator, and the first stator A first coil that is substantially concentric with the magnet and sandwiched between the first stator and the second stator and that excites the first stator and the second stator, and magnetization of the second magnet A third stator facing the formed surface, a fourth stator on a surface opposite to the third stator across the second magnet and parallel to the third stator; 2 and substantially concentric with the magnet And a second coil that excites the third stator and the fourth stator, and the first magnet and the second magnet are spaced apart from each other by a predetermined distance. And a stepping motor having an output shaft that rotatably holds them as a unit,
The first to fourth stators each have a number of magnetic pole teeth that is ½ of the number of magnetic poles P of the first and second magnets,
A combination of the first and second stators, in which the magnetic pole teeth are arranged to face each other with the first magnet interposed therebetween, is a first stator assembly, and each magnetic pole tooth is a positive electrode with the second magnet interposed therebetween. Assuming that the combination of the third and fourth stators arranged with respect to each other is a second stator set, the first stator set and the second stator set are 360 on the basis of the phase where the magnetic pole teeth are provided. A stepping motor characterized in that the first magnet and the second magnet are fixed to the output shaft with the same phase while being shifted by an angle of // 2P .
円盤形状でその中心軸に対して垂直方向の面が周方向に分割して異なる極に交互に着磁された第1のマグネット及び第2のマグネットと、前記第1のマグネットの着磁された面に対向する第1のステータと、前記第1のマグネットを挟んで前記第1のステータとは反対側でかつ前記第1のステータと平行な面にある第2のステータと、前記第1のマグネットと略同心でかつ前記第1のステータ及び第2のステータに挟まれて配置され、前記第1のステータ及び第2のステータを励磁する第1のコイルと、前記第2のマグネットの着磁された面に対向する第3のステータと、前記第2のマグネットを挟んで前記第3のステータとは反対側でかつ前記第3のステータと平行な面にある第4のステータと、前記第2のマグネットと略同心でかつ前記第3のステータ及び第4のステータに挟まれて配置され、前記第3のステータ及び第4のステータを励磁する第2のコイルと、前記第1のマグネットと前記第2のマグネットを所定の間隔をおいて固定するとともに、これらを一体として回転可能に保持する出力軸とを有するステッピングモータであって、
前記第1ないし第4のステータは、前記第1及び第2のマグネットの着磁極数Pの1/2の数の磁極歯をそれぞれ有し、
各磁極歯どうしが前記第1のマグネットを挟んで正対して配置される前記第1及び第2のステータの組み合わせを第1のステータ組、各磁極歯どうしが前記第2のマグネットを挟んで正対して配置される前記第3及び第4のステータの組み合わせを第2のステータ組とすると、前記第1のステータ組と前記第2のステータ組を、磁極歯の設けられた位相を同一に組み合わせ、かつ、前記第1のマグネットと前記第2のマグネットを、互いにその位相を360°/2Pの角度だけ周方向にずらして前記出力軸にそれぞれ固定するようにしたことを特徴とするステッピングモータ。
A first magnet and a second magnet that are disk-shaped and have a surface perpendicular to the central axis divided in the circumferential direction and alternately magnetized to different poles, and the first magnet is magnetized A first stator facing the surface, a second stator on a surface opposite to the first stator across the first magnet and parallel to the first stator, and the first stator A first coil that is substantially concentric with the magnet and sandwiched between the first stator and the second stator and that excites the first stator and the second stator, and magnetization of the second magnet A third stator facing the formed surface, a fourth stator on a surface opposite to the third stator across the second magnet and parallel to the third stator; 2 and substantially concentric with the magnet And a second coil that excites the third stator and the fourth stator, and the first magnet and the second magnet are spaced apart from each other by a predetermined distance. And a stepping motor having an output shaft that rotatably holds them as a unit,
The first to fourth stators each have a number of magnetic pole teeth that is ½ of the number of magnetic poles P of the first and second magnets,
A combination of the first and second stators, in which the magnetic pole teeth are arranged to face each other with the first magnet interposed therebetween, is a first stator assembly, and each magnetic pole tooth is a positive electrode with the second magnet interposed therebetween. Assuming that the combination of the third and fourth stators arranged with respect to each other is a second stator assembly, the first stator assembly and the second stator assembly are combined in the same phase with magnetic pole teeth. The stepping motor is characterized in that the first magnet and the second magnet are fixed to the output shaft by shifting their phases in the circumferential direction by an angle of 360 ° / 2P .
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