JP4272948B2

JP4272948B2 - ステッピングモータ

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Publication number: JP4272948B2
Application number: JP2003283795A
Authority: JP
Inventors: 雅夫水牧
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2003-07-31
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2023-07-31
Also published as: JP2005051968A

Description

本発明は、２相ステッピングモータに関するものである。

回転軸を中心とする直径を小さくし、かつ、出力を高めたステッピングモータが本願出願人より提案されている（例えば、特許文献１）。図１６にこの特許文献１に記載されたステッピングモータの分解斜視図を、図１７にそのステッピングモータの軸方向断面図を、それぞれ示す。

これらの図において、２０１は円周方向に４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、２０２はロータの軸方向に隣り合って配置された第１のコイル、２０３はロータの軸方向に隣り合って配置された第２のコイル、２０４は第１のコイルにより励磁され軟磁性材料からなる第１のステータ、２０５は第２のコイルにより励磁され軟磁性材料からなる第２のステータである。第１のステータ２０４はロータ２０１の外周面に隙間をあけて対向する第１の外側磁極２０４Ａ，２０４Ｂ、ロータ２０１の内周面に隙間をあけて対向する第１の内側磁極２０４Ｃ，２０４Ｄを備え、第２のステータ２０５はロータ２０１の外周面に隙間をあけて対向する第２の外側磁極２０５Ａ，２０５Ｂ、ロータ２０１の内周面に隙間をあけて対向する第２の内側磁極２０５Ｃ, ２０５Ｄを備えている。２０６は出力軸でロータ２０１が固着され、第１のステータ２０４の軸受け部２０４Ｅと第２のステータ２０５の軸受け部２０５Ｅに回転可能に保持されている。２０７は連結リングで非磁性材料からなり、第１のステータ２０４と前記第２のステータ２０５とを所定の間隔で保持するものである。

第１のコイル２０２、第２のコイル２０３への通電方向を切り換えて第１の外側磁極２０４Ａ，２０４Ｂ、第１の内側磁極２０４Ｃ，２０４Ｄ、第２の外側磁極２０５Ａ，２０５Ｂ、第２の内側磁極２０５Ｃ，２０５Ｄの極性を切り換えてロータを回転させていくものである。

上記構成のステッピングモータは、コイルに通電することで発生した磁束が外側磁極から対向する内側磁極へ、あるいは、内側磁極から対向する外側磁極へと流れ、外側磁極と内側磁極の間に位置するマグネットに効率的に作用する。また、外側磁極と内側磁極との距離を円筒形状のマグネットの厚さ程度とすることができるため、外側磁極と内側磁極とで構成される磁気回路の抵抗を小さくすることができる。磁気回路の抵抗が小さいほど、少ない電流で多くの磁束を発生させることができ、出力が向上する。
特開平９−３３１６６６号公報

図１７のＡ−Ａ断面を図１８（ａ）に、Ｂ−Ｂ断面を図１８（ｂ）に、それぞれ示す。図１８（ａ），（ｂ）に示したモータは、第１のコイル２０２、第２のコイル２０３のどちらにも通電を行っていない状態である。図１８（ａ），（ｂ）に示した状態からコイルへの通電を行ってロータ２０１を動かすと、ロータ２０１とそれぞれの磁極との間に作用する吸引力が変化してコギングが生じる。このコギングによる影響が大きいと、各コイルに通電を行ってぞれぞれの磁極を励磁しても、モータを起動できなかったり、滑らかな回転が行えないという問題が生じてしまう。つまり、図１７に示すモータのように互いに対向する外側磁極と内側磁極との距離を短くして磁気回路の抵抗を小さくしても、モータの出力を向上させるためにはコギングによる影響を小さく抑える必要があった。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、外周面が周方向にＮ分割されて異なる極に交互に着磁された円筒形状のマグネットと、該マグネットの軸方向両側にそれぞれ配置される第１のコイル及び第２のコイルと、前記マグネットの外周面に対向し、前記第１のコイルにより励磁される第１の外側磁極部と、前記マグネットの内周面に対向し、前記第１のコイルにより励磁される第１の内側磁極部と、前記第１の外側磁極部とは異なる部位で前記マグネットの外周面に対向し、前記第２のコイルにより励磁される第２の外側磁極部と、前記第１の内側磁極部とは異なる部位で前記マグネットの内周面に対向し、前記第２のコイルにより励磁される第２の内側磁極部とを有するステッピングモータにおいて、前記第１の外側磁極部が前記マグネットの外周面に所定の角度θ１の範囲にて対向する第１の歯と前記マグネットの外周面に所定の角度θ２の範囲にて対向する第２の歯を具備し、前記第２の外側磁極部が前記マグネットの外周面に前記角度θ１の範囲にて対向する第３の歯と前記マグネットの外周面に前記角度θ２の範囲にて対向する第４の歯を具備し、前記角度θ１を前記マグネットに着磁された１極あたりの角度よりも小さい角度に設定し、前記角度θ２を前記マグネットに着磁された１極あたりの角度よりも大きい角度に設定し、前記角度θ１とθ２の関係を「θ１＜θ２」に設定するとともに、前記第１の外側磁極部に対する前記第２の外側磁極部の前記マグネットを基準にした位相角αを「α＝（７２０／Ｎ）±（１８０／Ｎ）」に設定するステッピングモータとするものである。

また、請求項２に記載の発明は、外周面が周方向にＮ分割されて異なる極に交互に着磁された円筒形状のマグネットと、該マグネットの軸方向両側にそれぞれ配置される第１のコイル及び第２のコイルと、前記マグネットの外周面に対向し、前記第１のコイルにより励磁される第１の外側磁極部と、前記第１の外側磁極部とは異なる部位で前記マグネットの外周面に対向し、前記第２のコイルにより励磁される第２の外側磁極部と、前記第１のコイルの内径部に挿入された状態で前記第１の外側磁極部に固定される軟磁性材料からなる第１の軸受けと、前記第２のコイルの内径部に挿入された状態で前記第２の外側磁極部に固定される軟磁性材料からなる第２の軸受けと、前記第１の軸受けと回転可能に嵌合しかつ前記マグネットの内径部に固定される軟磁性材料からなる第１のロータ軸と、前記第２の軸受けと回転可能に嵌合しかつ前記マグネットの内径部に固定される軟磁性材料からなる第２のロータ軸とを有するステッピングモータにおいて、前記第１の外側磁極部が前記マグネットの外周面に所定の角度θ１の範囲にて対向する第１の歯と前記マグネットの外周面に所定の角度θ２の範囲にて対向する第２の歯を具備し、前記第２の外側磁極部が前記マグネットの外周面に角度θ１の範囲にて対向する第３の歯と前記マグネットの外周面に角度θ２の範囲にて対向する第４の歯を具備し、前記角度θ１を前記マグネットに着磁された１極あたりの角度によりも小さい角度に設定し、前記角度θ２を前記マグネットに着磁された１極あたりの角度よりも大きい角度に設定し、前記角度θ１とθ２の関係を「θ１＜θ２」に設定するとともに、前記第１の外側磁極部に対する前記第２の外側磁極部の前記マグネットを基準にした位相角αを「α＝（７２０／Ｎ）±（１８０／Ｎ）」に設定するステッピングモータとするものである。

本発明によれば、コギングトルクを最小に抑え、出力を向上させることができるとともに、回転精度も向上させることのできるステッピングモータを提供できるものである。

以下の実施例１および実施例２に示す通りである。

図１〜図９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のステッピングモータの組み立て後の軸方向断面図，図３〜図６は図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各動作段階毎に示す断面図である。

図１〜図６において、１はロータを構成する円筒形状のマグネットであり、該マグネット１は、その外周表面を円周方向に等間隔にＮ分割（Ｎは偶数であって本実施例ではＮ＝４）してＳ極、Ｎ極が交互に着磁された着磁部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを有している。図３等に示すように着磁部１ａと１ｃがＳ極、１ｂと１ｄがＮ極である。マグネット１は射出成形で形成したプラスチックマグネットで構成されており、簡単な形状であるために小さく、薄く構成することが容易である。また、圧入によって組み立てを行っても割れは発生しない。

２は出力軸となるロータ軸であり、該ロータ軸２はマグネット１の内径の中心部に圧入や接着等により固定されている。３は円筒形状の第１コイルであり、該第１コイル３は第１ボビン４に巻き付けられている。第１コイル３及び第１ボビン４はその外径が後述のマグネット７の外径とほぼ同じ寸法となっている。５は円筒形状の第２コイルであり、該第２コイル５は第２ボビン６に巻き付けられている。第２コイル４及び第２ボビン６はその外径が後述のマグネット７の外径とほぼ同じ寸法となっている。第１コイル３及び第１ボビン４と第２コイル５及び第２ボビン６の中心部はマグネット１の中心部と一致しており、マグネット１を軸方向両端から挟む位置に所定の隙間を持って配置されている。

７は第１ステータ、８は第２ステータであり、ともに軟磁性材料で構成され、同一形状となっている。第１ステータ７、第２ステータ８はそれぞれ外筒部と内筒部を一端で連結した構成となっている。第１ステータ７の外筒部には軸方向に延出した櫛歯形状の外側磁極部７ａ，７ｂが形成されており、内筒部には円筒形状の内側磁極部７ｃが形成されている。同様に第２ステータ８の外筒部には軸方向に延出した櫛歯形状の外側磁極部８ａ，８ｂが形成されており、内筒部には円筒形状の内側磁極部８ｃが形成されている。外側磁極部７ａと外側磁極部７ｂはそれぞれマグネット１に対向する歯幅角度が異なり、外側磁極部７ａの歯幅角度をθ１とし、外側磁極部７ｂの歯幅角度をθ２とすると、θ１＜θ２と設定される。同様に、外側磁極部８ａと外側磁極部８ｂはそれぞれマグネット１に対向する歯幅角度が異なり、外側磁極部８ａの歯幅角度をθ１とし、外側磁極部８ｂの歯幅角度をθ２とすると、θ１＜θ２と設定される。この実施例１における歯幅角度θ１，θ２に関しては後述する。外側磁極部７ａと外側磁極部７ｂは３６０／（Ｎ／２）度、すなわち１８０度ずれて形成され、外側磁極部８ａと外側磁極部８ｂは３６０／（Ｎ／２）度、すなわち１８０度ずれて形成される。そして、第１ステータ７と第２ステータ８は互いの外側磁極部の先端が向かい合うように配置される。このとき、第１ステータ７と第２ステータ８とは互いの外側磁極部の位相角をα度とすると、α＝（７２０／Ｎ）±（１８０／Ｎ）度、すなわち１３５度、或いは２２５度ずれて配置される（図３等に示す本実施例では１３５度）。

これは、第１ステータ７と第２ステータ８との間に発生する磁気干渉を抑えるとともに回転バランスを保つのに有効である。すなわち、この位相角α度を（１８０／Ｎ）度と設定すると、歯幅角度がθ１である外側磁極部７ａと外側磁極部８ａとが近接し、歯幅角度がθ２である外側磁極部７ｂと外側磁極部８ｂとが近接してしまうため、歯幅角度の大きい外側磁極部７ｂと外側磁極部８ｂとの磁気干渉が増えるとともに、回転バランスが悪化する。そこで、α＝（７２０／Ｎ）±（１８０／Ｎ）度と設定すると、歯幅角度がθ１である外側磁極部７ａと歯幅角度がθ２である外側磁極部８ｂとが近接し、歯幅角度がθ２である外側磁極部７ｂと歯幅角度がθ１である外側磁極部８ａとが近接するので、一定方向に磁気干渉が偏ることなく、回転バランスが保たれる。

第１ステータ７は第１コイル３によって励磁され、第２ステータ８は第２コイル５によって励磁される。第１ステータ７の外筒部と内筒部の間であって、これらの連結部近傍に第１コイル３及び第１ボビン４が配置され、外側磁極部７ａ及び外側磁極部７ｂと内側磁極部７ｃとの間にマグネット１の一端側が挟み込まれるように配置される。また、第２ステータ８の外筒部と内筒部の間であって、これらの連結部近傍に第２コイル５及び第２ボビン６が配置され、外側磁極部８ａ及び外側磁極部８ｂと内側磁極部８ｃとの間に該マグネット１の他端側が挟み込まれるように配置される。つまり、外側磁極部７ａ、外側磁極部７ｂ、外側磁極部８ａ、外側磁極部８ｂがマグネット１の外周面に所定の隙間を持って対向し、内側磁極部７ｃ、内側磁極８ｃがマグネット１の内周面に所定の隙間を持って対向している。

９は非磁性材料からなる第１軸受けであり、１０は同じく非磁性材料からなる第２軸受けである。第１軸受け９及び第２軸受け１０はそれぞれ第１ステータ７及び第２ステータ８に固定されて、ロータ軸２を回転可能に支持する。１１は円筒形状の連結リングであり、連結リング１１に第１ステータ７と第２ステータ８を固定することで、第１ステータ７と第２ステータ８を所望の位置、位相で配置することができるようになっている。また、連結リング１１は非磁性材料で構成されており、第１ステータ７と第２ステータ８との間の磁気回路を分断でき、お互いの磁極の影響が出にくい構成となっている。

図３乃至図６は前述したように図２に示す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断面図で、各図とも（ａ）は図２のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面図であり、以下これらを用いてステッピングモータの回転駆動について説明する。
図３の状態は、第１コイル３に対して正通電することにより、第１ステータ７の外側磁極部７ａ，７ｂをＮ極とし、内側磁極部７ｃをＳ極とし、同時に第２コイル５に対して正通電することにより、第２ステータ８の外側磁極部８ａ，８ｂをＮ極とし、内側磁極部８ｃをＳ極とした場合を示す。マグネット１の外周表面のＳ極に着磁された着磁部が第１ステータ７の外側磁極部７ａ，７ｂの中心に向かう回転力が発生する（図３（ａ）の反時計方向）とともに、マグネット１の外周表面のＳ極に着磁された着磁部が第２ステータ８の外側磁極部８ａ，８ｂの中心に向かう回転力が発生し（図３（ｂ）の時計方向）、図３の状態でバランスを保って静止する。

次に、図３の状態から、第１コイル３への正通電を維持しながら、すなわち第１ステータ７の外側磁極部７ａ，７ｂをＮ極とし、内側磁極部７ｃをＳ極としながら第２コイル５への通電を逆通電に切り換えると、第２ステータ８の外側磁極部８ａ，８ｂはＳ極に励磁され、内側磁極部８ｃはＮ極に励磁され、マグネット１は外周表面のＮ極に着磁された着磁部が第２ステータ８の外側磁極部８ａ，８ｂの中心に向かう回転力が発生し、図中反時計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の状態からマグネット１が時計方向に４５度回転した状態である。

次に、図４の状態から、第２コイル５への逆通電を維持しながら、すなわち第２ステータ８の外側磁極部８ａ，８ｂをＳ極とし、内側磁極部８ｃをＮ極としながら第１コイル３への通電を逆通電に切り換えると、第１ステータ７の外側磁極部７ａ，７ｂはＳ極に励磁され、内側磁極部７ｃはＮ極に励磁され、マグネット１は外周表面のＮ極に着磁された着磁部が第１ステータ７の外側磁極部７ａ，７ｂの中心に向かう回転力が発生し、図中反時計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の状態からマグネット１が時計方向に４５度回転した状態である。

次に、図５の状態から、第１コイル３への逆通電を維持しながら、すなわち第１ステータ７の外側磁極部７ａ，７ｂをＳ極とし、内側磁極部７ｃをＮ極としながら第２コイル５への通電を正通電に切り換えると、第２ステータ８の外側磁極部８ａ，８ｂはＮ極に励磁され、内側磁極部８ｃはＳ極に励磁され、マグネット１は外周表面のＳ極に着磁された着磁部が第２ステータ８の外側磁極部８ａ，８ｂの中心に向かう回転力が発生し、図中反時計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の状態からマグネット１が時計方向に４５度回転した状態である。

上記のように第１コイル３及び第２コイル５への通電方向を順次切り換えていくことにより、ロータであるマグネット１は通電位相に応じた位置へと順次回転することになる。
次に、第１ステータ７の外側磁極部７ａ，７ｂ及び第２ステータ８の外側磁極部８ａ，８ｂの形状について詳細に説明する。本実施例における第１ステータ７の外側磁極部７ａ，７ｂ及び第２ステータ８の外側磁極部８ａ，８ｂはマグネット１に対向する角度が異なる２種類の歯幅をもつものによって構成されている。この理由を図７から図９を用いて説明する。

第１コイル３及び第２コイル５に通電が行われていないときは、第１ステータ７、第２ステータ８とマグネット１との間に作用する吸引力が安定する位置に該マグネット１が保持される。この吸引力とマグネットの回転位置との関係を図７に示す。図７は第１ステータ７とマグネット１の関係を示したものであるが、第２ステータ８とマグネット１との関係も同様である。実際には、第１ステータ７と第２ステータ８とは（７２０／Ｎ）±（１８０／Ｎ）度位相がずれており、これらを合成した磁力がマグネット１に作用する。

図７の横軸は第１ステータ７に対するマグネット１の位置、つまり回転位相を示しており、縦軸は第１ステータ７とマグネット１との間に作用する磁力を示す。Ｅ１点、Ｅ２点で示される位置は正回転しようとするとマイナスの力が働いて元の位置に戻ろうとし、逆回転しようとするとプラスの力が働いて元の位置に戻ろうとする位置である。つまり、マグネット１と第１ステータ７との間に作用する磁力によって、マグネット１がＥ１点或いはＥ２点に安定して位置決めされるコギング位置である。Ｆ１点、Ｆ２点、Ｆ３点で示される位置はマグネット１の回転位相が少しでもずれると前後のＥ１点或いはＥ２点の位置に回転しようとする力が作用する不安定な均衡状態にある位置である。

第１コイル３に通電が行われていないときは、マグネット１はＦ１点、Ｆ２点、Ｆ３点に停止していることはなく、Ｅ１点あるいはＥ２点の位置で停止する。Ｅ１点、Ｅ２点のようなコギングに対してマグネットが安定する点は、マグネットの着磁数をＮとすると、（３６０／Ｎ）度の周期で存在し、その中間位置であるＦ１点、Ｆ２点、Ｆ３点はマグネットが不安定な点となる。

本実施例１における構造において、有限要素法による数値シミュレーションの結果、マグネットの１極あたりの角度と外側磁極部がマグネットの外周面に対向する角度との比率により、コイルへの通電がなされていない状態での外側磁極部とマグネットとの吸引状態が変化することが明らかになった。外側磁極部の歯幅角度（マグネット対向角度）が所定値よりも小さい場合には、マグネットの着磁部、つまり、極の中心が外側磁極部の中心に対向する位置でマグネットが安定的に保持される。これは図７のＥ１点、Ｅ２点が、マグネットの極の中心が外側磁極部の中心部と対向する位置となる。逆に、外側磁極部の歯幅角度（マグネット対向角度）が所定値よりも大きい場合には、マグネットの着磁部の境界部、つまり、極と極との境界部が外側磁極部の中心に対向する位置でマグネットが安定的に保持される。これは図７のＥ１点、Ｅ２点が、マグネットの極と極の境界部が外側磁極の中心部と対向する位置となる。

図８はステータ歯幅の違いによるコギングトルク（マグネットが外側磁極部に吸引されるトルク）の様子を表すシミュレーション結果の図であり、図９はステータ歯幅の違いによる３Ｖ通電時のトルクの様子を表すシミュレーション結果の図である。図８及び図９の黒丸印を結ぶ線は第１ステータ７の外側磁極部７ａ，７ｂ及び第２ステータ８の外側磁極部８ａ，８ｂがマグネット１の外周面に対向する角度がすべてθ１になるように構成した場合で、図８及び図９の黒三角印を結ぶ線は第１ステータ７の外側磁極部７ａ，７ｂ及び該第２ステータ８の外側磁極部８ａ，８ｂがマグネット１の外周面に対向する角度がすべてθ２になるように構成した場合で、図８及び図９の黒四角印を結ぶ線は本実施例である第１ステータ７の外側磁極部７ａ及び第２ステータ８の外側磁極部８ａがマグネット１の外周面に対向する角度をθ１とし、第１ステータ７の外側磁極部７ｂ及び第２ステータ８の外側磁極部８ｂがマグネット１の外周面に対向する角度をθ２となるように構成した場合である。図８及び図９において、縦軸はトルクを示し、横軸はマグネットの回転位相を示す。ここで、θ１はマグネット１の１極あたりの角度に対して所定値よりも小さい割合の角度に設定され、θ２はマグネット１の１極あたりの角度に対して所定値よりも大きい割合の角度に設定され、θ１＜θ２となっている。

図８を見ても明らかなように、外側磁極部のマグネットに対向する角度の違いによって、コギングトルク曲線は大幅に変化している。第１ステータ７の外側磁極部７ａ，７ｂ及び第２ステータ８の外側磁極部８ａ，８ｂがマグネット１の外周面に対向する角度がすべてθ１になるように構成した場合のコギングトルクと、第１ステータ７の外側磁極部７ａ，７ｂ及び第２ステータ８の外側磁極部８ａ，８ｂがマグネット１の外周面に対向する角度がすべてθ２になるように構成した場合のコギングトルクとでは位相がほぼ反転しているのがわかる。また、本実施例である第１ステータ７の外側磁極部７ａ及び第２ステータ８の外側磁極部８ａがマグネット１の外周面に対向する角度をθ１とし、第１ステータ７の外側磁極部７ｂ及び第２ステータ８の外側磁極部８ｂがマグネット１の外周面に対向する角度をθ２となるように構成した場合のコギングトルクはそれら（θ１のみ及びθ２のみ）を合成した値にほぼ近いものとなり、コギングトルクがかなり小さくなっている。また、図９を見ても明らかなように、本実施例である第１ステータ７の外側磁極部７ａ及び第２ステータ８の外側磁極部８ａがマグネット１の外周面に対向する角度をθ１とし、第１ステータ７の外側磁極部７ｂ及び第２ステータ８の外側磁極部８ｂがマグネット１の外周面に対向する角度をθ２となるように構成した場合の通電トルクも、θ１のみ或いはθ２のみの場合の通電トルクに比べて向上している。

すなわち、ステータの外側磁極部にコギングトルクの位相が反転するとともに最大値が近似している大小２つの歯幅角度を組み合わせることで、コギングトルクが大幅に低減でき、通電トルクが向上し、これにより回転精度も向上する。

ここで、外側磁極部の歯幅形状が一定ではなく、例えば軸方向に徐々に歯幅角度が変化するテーパー形状である場合などは、外側磁極部のマグネットと対向する部分の平均的な対向角度が上記条件を満たしていればよい。また、マグネット１の外周面を周方向に分割してなる着磁層を軸方向に２つ設け、第１ステータ７と対向する一方の着磁層と、第２ステータ８と対向する他方の着磁層の位相を互いに（１８０／Ｎ）度ずらし、第１ステータ７と第２ステータ８の位相を（７２０／Ｎ）度ずらす構成としてもよい。また、第１ステータ７の内側磁極部７ｃ、第２ステータ８の内側磁極部８ｃは外側磁極部と同様の櫛歯形状であっても構わない。また、マグネット１の外周面だけではなくマグネット１の内周面も円周方向に分割して着磁すれば、モータの出力を更に高めることができる。

図１０〜図１５は本発明の実施例２に係るステッピングモータを示す図であり、詳しくは、図１０はステッピングモータの分解斜視図、図１１は図１０のステッピングモータの組み立て後の軸方向断面図、図１２〜図１５は図１０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各動作段階毎に示す断面図である。

図１０〜図１５において、２１はロータを構成する円筒形状のマグネットであり、該マグネット２１は、その外周表面を円周方向に等間隔にＮ分割（Ｎは偶数であって本実施例ではＮ＝４）してＳ極、Ｎ極が交互に着磁された着磁部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを有している。着磁部２１ａと２１ｃがＳ極、２１ｂと２１ｄがＮ極である。２２は第１ロータ軸であり、該第１ロータ軸２２は円柱部と軸部とで構成され、円柱部がマグネット２１の内径部に接着固定される。２３は第２ロータ軸であり、該第２ロータ軸２３は円柱部と軸部とで構成され、円柱部がマグネット２１の内径部に接着固定される。第１ロータ軸２２の軸部は第２ロータ軸２３の軸部よりも軸方向長さが長く、出力軸として機能する。すなわち第１ロータ軸２２の軸部の先端にギアやレバー、スクリュウねじ等を固定することで、回転出力が得られる。２４は非磁性材料からなるスペーサーであり、第１ロータ軸２２及び第２ロータ軸２３がマグネット２１に固定される際に中間に配置される。第１ロータ軸２２の軸部とスペーサー２４と第２ロータ軸２３の軸部とが軸方向に密着した状態でマグネット２１の内径部に接着固定される。そして、マグネット２１と第１ロータ軸２２と第２ロータ軸２３とスペーサー２４とでロータが構成される。

２５は円筒形状の第１コイルであり、該第１コイル２５は第１ボビン２６に巻き付けられている。第１コイル２５及び第１ボビン２６はその外径が後述のマグネット２１の外径とほぼ同じ寸法となっている。２７は円筒形状の第２コイルであり、該第２コイル２７は第２ボビン２８に巻き付けられている。第２コイル２７及び第２ボビン２８はその外径が後述のマグネット２１の外径とほぼ同じ寸法となっている。第１コイル２５及び第１ボビン２６と第２コイル２７及び第２ボビン２８の中心部はマグネット２１の中心部と一致しており、マグネット２１を軸方向両端から挟む位置に所定の隙間を持って配置されている。

２９は第１ステータ、３０は第２ステータであり、ともに軟磁性材料で構成され、同一形状となっている。第１ステータ２９、第２ステータ３０はそれぞれ中央に穴部を持つ一端が閉じた外筒部で構成されている。第１ステータ２９の外筒部には軸方向に延出した櫛歯形状の外側磁極部２９ａ、２９ｂが形成されている。同様に第２ステータ３０の外筒部には軸方向に延出した櫛歯形状の外側磁極部３０ａ，３０ｂが形成されている。外側磁極部２９ａと外側磁極部２９ｂはそれぞれマグネット２１に対向する歯幅角度が異なり、外側磁極部２９ａの歯幅角度をθ１とし、外側磁極部２９ｂの歯幅角度をθ２とすると、θ１＜θ２と設定される。同様に外側磁極部３０ａと外側磁極部３０ｂはそれぞれマグネット２１に対向する歯幅角度が異なり、外側磁極部３０ａの歯幅角度をθ１とし、外側磁極部３０ｂの歯幅角度をθ２とすると、θ１＜θ２と設定される。外側磁極部２９ａと外側磁極部２９ｂは３６０／（Ｎ／２）度、すなわち１８０度ずれて形成され、外側磁極部３０ａと該外側磁極部３０ｂは３６０／（Ｎ／２）度、すなわち１８０度ずれて形成される。そして、第１ステータ２９と第２ステータ３０は互いの外側磁極部の先端が向かい合うように配置される。このとき、第１ステータ２９と第２ステータ３０とは互いの外側磁極部の位相角をα度とすると、α＝（７２０／Ｎ）±（１８０／Ｎ）度、すなわち１３５度、或いは２２５度ずれて配置される（図１２等に示すように本実施例では１３５度）。

これは、第１ステータ２９と第２ステータ３０との間に発生する磁気干渉を抑えるとともに回転バランスを保つのに有効である。すなわち、この位相角α度を（１８０／Ｎ）度と設定すると、歯幅角度がθ１である外側磁極部２９ａと外側磁極部３０ａとが近接し、歯幅角度がθ２である外側磁極部２９ｂと外側磁極部３０ｂとが近接してしまうため、歯幅角度の大きい外側磁極部２９ｂと外側磁極部３０ｂとの磁気干渉が増えるとともに、回転バランスが悪化する。そこで、α＝（７２０／Ｎ）±（１８０／Ｎ）度と設定すると、歯幅角度がθ１である外側磁極部２９ａと歯幅角度がθ２である外側磁極部３０ｂとが近接し、歯幅角度がθ２である外側磁極部２９ｂと歯幅角度がθ１である外側磁極部３０ａとが近接するので、一定方向に磁気干渉が偏ることなく、回転バランスが保たれる。

第１ステータ２９の外筒内側端部に第１コイル２５及び第１ボビン２６が配置され、外側磁極部２９ａ及び外側磁極部２９ｂと第１ロータ軸２２との間にマグネット２１の一端側が挟み込まれるように配置される。また、第２ステータ３０の外筒内側端部に第２コイル２７及び第２ボビン２８が配置され、外側磁極部３０ａ及び外側磁極部３０ｂと第２ロータ軸２３との間にマグネット２１の他端側が挟み込まれるように配置される。つまり、外側磁極部２９ａ、外側磁極部２９ｂ、外側磁極部３０ａ、外側磁極部３０ｂがマグネット２１の外周面に所定の隙間を持って対向している。

３１は軟磁性材料からなる第１軸受けであり、該第１軸受け３１は第１ステータ２９に固定され、第１ロータ軸２２を回転可能に支持する。また、第１軸受け３１は第１ボビン２６の内径部に嵌合する。すなわち、第１コイル２５の内径部には軟磁性材料からなる第１軸受け３１と、同じく軟磁性材料からなる第１ロータ軸２２の軸部とが挿入された状態となる。３２は軟磁性材料からなる第２軸受けであり、該第２軸受け３２は第２ステータ３０に固定され、第２ロータ軸２３を回転可能に支持する。また、第２軸受け３２は第２ボビン２８の内径部に嵌合する。すなわち、第２コイル２７の内径部には軟磁性材料からなる第２軸受け３２と、同じく軟磁性材料からなる第２ロータ軸２３の軸部とが挿入された状態となる。３３は円筒形状の連結リングであり、該連結リング３３に第１ステータ２９と第２ステータ３０を固定することで、第１ステータ２９と第２ステータ３０を所望の位置、位相で配置することができるようになっている。また、連結リング３３は非磁性材料で構成されており、第１ステータ２９と第２ステータ３０との間の磁気回路を分断でき、お互いの磁極の影響が出にくい構成となっている。

第１ステータ２９は第１コイル２５によって励磁され、第２ステータ３０は第２コイル２７によって励磁される。第１ステータ２９の外側磁極部２９ａ，２９ｂと対向してマグネット２１を挟む位置に第１ロータ軸２２の円柱部が配置される。第１コイル２５の内径部に配置される第１ロータ軸２２及び第１軸受け３１は第１コイル２５によって第１ステータ２９の外側磁極部２９ａ，２９ｂとは反対の極に励磁され、第１の内側磁極部として機能する。第２ステータ３０の外側磁極部３０ａ，３０ｂと対向してマグネット２１を挟む位置に第２ロータ軸２３の円柱部が配置される。第２コイル２７の内径部に配置される第２ロータ軸２３及び第２軸受け３２は第２コイル２７によって第２ステータ３０の外側磁極部３０ａ，３０ｂとは反対の極に励磁され、第２の内側磁極部として機能する。

第１コイル２５により発生する磁束はマグネット２１の外周面に対向する第１ステータ２９の外側磁極部とマグネット２１の内周面に固定され第１の内側磁極部を構成する第１ロータ軸２２の円柱部との間を通過するので、効果的にマグネットに作用する。その際、第１の内側磁極部を構成する第１ロータ軸２２の円柱部はマグネット２１の内周面との間に空隙を設ける必要がない。同様に第２コイル２７により発生する磁束はマグネット２１の外周面に対向する第２ステータ３０の外側磁極部とマグネット２１の内周面に固定され第２の内側磁極部を構成する第２ロータ軸２３の円柱部との間を通過するので、効果的にマグネット２１に作用する。その際、第２の内側磁極部を構成する第２ロータ軸２３の円柱部はマグネット２１の内周面との間に空隙を設ける必要がない。外側磁極部と内側磁極部の距離を小さく構成することが可能となり、これにより磁気抵抗を減少させ、出力を高めることができる。

また、第１軸受け３１を軟磁性材料で形成することにより、第１ロータ軸２２と共に第１の内側磁極部として作用し、第２軸受け３２を軟磁性材料で形成することにより、第２ロータ軸２３と共に第２の内側磁極部として作用して、第１コイル２５及び第２コイル２７により発生する磁束が流れやすくなり、よりいっそう出力を高めることが可能となる。ここで、第１軸受け３１とマグネット２１が固定される第１ロータ軸２２との間、及び第２軸受け３２とマグネット２１が固定される第２ロータ軸２３との間には吸着力が発生し摩擦力によるトルク損失が生じたり、摺動面の耐久性を損なう可能性はあるが、マグネット２１を薄くて小径の円筒形状で構成することで吸着力はごくわずかしか発生しなく、磁気回路の磁気抵抗が減少することによる効率向上の方がより有効に働き、発生するトルク自体は大きくなる。また、第１軸受け３１或いは第１ロータ軸２２或いは第２軸受け３２或いは該第２ロータ軸２３の表面に潤滑材の塗布、潤滑塗装（フッ素系潤滑塗装・グラファイト系潤滑塗装・二流化モリブデン系潤滑塗装）、潤滑メッキ（例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）粒子を含有した無電解ニッケルメッキやテフロン（登録商標）潤滑無電解ニッケルメッキなど）等を施すことにより、摺動面の摩擦によるトルク損失を抑制したり、摺動面の耐久性を損なうことを防いで出力トルクを向上させることも可能である。

上記特許文献１では、出力軸が軟磁性材料で構成され、軸受けは非磁性材料で構成されているが、本実施例の構成ではコイルの内径部には出力軸のみが配置されることになり、例えば出力軸の外径を大きくすることで磁束が流れやすくなるものの、コイルとの接触を避けるためコイルと出力軸との間に所定の隙間を持たせる必要があり、その分コイルの内径に対する出力軸の外径、すなわち内側磁極部径は小さくなる。しかも実際にはコイルとステータが不用意に導通しないようにコイルはボビンに巻き回す必要があり、出力軸はボビンとの接触を避けるためボビン内径と所定の隙間を持たせる必要がある。これに対し、本実施例ではコイルの内径部に軟磁性材料の軸受けと軟磁性材料のロータ軸を配置しており、軸受けはボビン内径部と嵌合しており、ロータ軸と軸受けも回転嵌合してしているため、コイルの内径に対する内側磁極部の割合を増やすことが可能となり、これにより磁気回路の磁気抵抗が減少して発生トルクが向上する。或いは内側磁極部を小径化してその分コイルの占有率を増すことで、発生トルクを向上させることも可能である。

第１ロータ軸２２の円柱部の端面と第２ロータ軸２３の円柱部の端面とは向き合って配置されているが、間にスペーサ２４が配置されるため、直接接触しない。また、第１ロータ軸２２と第２ロータ軸２３とはマグネット２１を介して固定されているが、マグネット２１は軟磁性材料ではないため、第１コイル２５により第１ロータ軸２２を励磁したとしても、それにより第２ロータ軸２３が励磁されることはない。同様に第２コイル２７により第２ロータ軸２３を励磁したとしても、それにより第１ロータ軸２２が励磁されることはない。すなわち、第１ロータ軸２２と第２ロータ軸２３との間に磁束の行き来がないように構成されている。

第１ロータ軸２２と第２ロータ軸２３にはお互いに向き合う円柱部の端面にそれぞれ凹部が形成され、第１ロータ軸２２と第２ロータ軸２３との間の磁気抵抗を大きくするような形状になっている。しかもこの場合でも、第１ロータ軸２２の円柱部と第１ステータ２９の外側磁極部２９ａ，２９ｂとの対向面積は小さくならず、第１ロータ軸２２の円柱部と第１ステータ１の外側磁極部２９ａ，２９ｂとの磁気抵抗が大きくならないようになっている。同様に第２ロータ軸２３の円柱部と第２ステータ３０の外側磁極部３０ａ，３０ｂとの対向面積は小さくならず、第２ロータ軸２３の円柱部と第２ステータ３０の外側磁極部３０ａ，３０ｂとの磁気抵抗が大きくならないようになっている。凹部の形状は上記磁気抵抗の条件を確保するためには円錐形状が望ましく、本実施例では円錐形状になっている。該凹部に接着剤を注入してマグネット２１と第１ロータ軸２２と第２ロータ軸２３と該スペーサ２４を固定する方法をとることで、接着剤の量も十分に使用できるので、接着強度が高まる。また、接着剤の流れ出しによる不良等を防ぐこともでき、組み立てが容易になる。また、マグネット２１の内径部は第１ロータ軸２２と第２ロータ軸２３及びスペーサ２４によって埋められているので、上記特許文献１で提案されているものに比べ、マグネットの機械的強度が大きい。

本実施例２では、第１の内側磁極部を第１ロータ軸２２と第１軸受け３１で構成し、第２の内側磁極部を第２ロータ軸２３と第２軸受け３２で構成して、第１ステータ２９と第２ステータ３０は中央に穴部を持つ一端が閉じた外筒部分に切り欠きを設けたという単純な形状で構成されることから製造が容易であり、コストが安くなる。すなわち、ロータ軸と軸受けが内側磁極部を兼ねていることで、コストを安くしている。従来例で述べた特許文献１に示す構造の場合、第１のステータ及び第２のステータはそれぞれ内側磁極部を外側磁極部と一体的に構成しなければならないが、内側磁極部を外側磁極部と同一部品で構成することは製造上難しい。例えばメタルインジェクションモールドにより成型することは可能であるがコスト高となり、プレスにより一体的に製造することは外側磁極部のみを構成する部品を製造する場合と比較して部品が小さくなればなるほど困難になる。また、内側磁極部と外側磁極部とを別々に製造してからカシメや溶接或いは接着等により一体的に固着する場合もコストが高くなる。

また、上記特許文献１にて提案されているものは、マグネットの外径部と外側磁極部との隙間を精度良く保って組み立てる必要のほかに、マグネットの内径部に対向する位置にある内側磁極部もマグネットに対し所定の隙間を設けて配置する必要があり、部品精度のばらつきや組み立て精度が悪い場合にこの隙間を確保出来ず、内側磁極部がマグネットに接触してしまう等の不良が生じてしまうが、本実施例ではマグネットの外径部のみの隙間を管理するだけで良いので、組み立てが容易になる。さらに、上記従来例では内側磁極部はマグネットと出力軸をつなぐ部分に接触しないように構成しなければならず、これにより内側磁極部とマグネットとが対向する軸方向の長さを十分に長く出来ないのに対し、本実施例では内側磁極部とマグネットとが対向する軸方向の長さを長く確保でき、これにより外側磁極部とマグネットを有効に利用することができ、モータの出力が高まる。

本実施例２では上記特許文献１にて提案されているものと同様に、コイルの通電により発生する磁束を直接マグネットに作用させ、モータを高出力なものにするとともに、非常に小型化可能なものとしている。つまり、このステッピングモータの外径はマグネットの外径にステータの磁極を対向させるだけの大きさがあればよく、また、ステッピングモータの長さはマグネットの長さに第１コイルと第２コイルの長さを加えた程度の長さがあれば良いことになる。このためステッピングモータの大きさは、マグネットおよびコイルの外径と長さによって決まるもので、マグネット及びコイルの外径と長さをそれぞれ非常に小さくすればステッピングモータを超小型にすることができるものである。その際、マグネット及びコイルの外径と長さをそれぞれ非常に小さくすると、ステッピングモータとしての精度を維持することが難しくなるが、これはマグネットを中空の円筒形状に形成し、この中空の円筒形状に形成されたマグネットの外周面及び内周面に第１、第２のステータの外側磁極部及び内側磁極部を対向させるという単純な構造により、ステッピングモータの精度の問題を解決している。また、上記の説明で述べたように、さらに低コストで高出力なものになる。

図１２乃至図１５は前述したように図１０に示す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断面図で、各図とも（ａ）は図１０のＡ−Ａ断面、（ｂ）は図１０のＢ−Ｂ断面であり、以下これらを用いてステッピングモータの回転駆動について説明する。

図１２の状態は、第１コイル２５に対して正通電することにより、第１ステータ２９の外側磁極部２９ａ，２９ｂをＮ極とし、第１ロータ軸２２の円柱部をＳ極とし、同時に第２コイル２７に対して正通電することにより、第２ステータ３０の外側磁極部３０ａ，３０ｂをＮ極とし、第２ロータ軸２３の円柱部をＳ極とした場合を示す。マグネット２１の外周表面のＳ極に着磁された着磁部が第１ステータ２９の外側磁極部２９ａ，２９ｂの中心に向かう回転力が発生する（図１２（ａ）の反時計方向）とともに、マグネット２１の外周表面のＳ極に着磁された着磁部が第２ステータ３０の外側磁極部３０ａ，３０ｂの中心に向かう回転力が発生し（図１２（ｂ）の時計方向）、図１２の状態でバランスを保って静止する。

次に、図１２の状態から、第１コイル２５への正通電を維持しながら、すなわち第１ステータ２９の外側磁極部２９ａ，２９ｂをＮ極とし、第１ロータ軸２２の円柱部をＳ極としながら、第２コイル２７への通電を逆通電に切り換えると、第２ステータ３０の外側磁極部３０ａ，３０ｂはＳ極に励磁され、第２ロータ軸２３の円柱部はＮ極に励磁され、マグネット２１は外周表面のＮ極に着磁された着磁部が第２ステータ３０の外側磁極部３０ａ，３０ｂの中心に向かう回転力が発生し、図中反時計方向に回転を始める。そして、図１３に示す状態でバランスを保って静止する。この状態は、図１２の状態からマグネット１が時計方向に４５度回転した状態である。

次に、図１３の状態から、第２コイル２７への逆通電を維持しながら、すなわち第２ステータ３０の外側磁極部３０ａ，３０ｂをＳ極とし、第２ロータ軸２３の円柱部をＮ極としながら第１コイル２５への通電を逆通電に切り換えると、第１ステータ２９の外側磁極部２９ａ，２９ｂはＳ極に励磁され、第１ロータ軸２２の円柱部はＮ極に励磁され、マグネット２１は外周表面のＮ極に着磁された着磁部が該第１ステータ２９の外側磁極部２９ａ，２９ｂの中心に向かう回転力が発生し、図中反時計方向に回転を始める。そして、図１４に示す状態でバランスを保って静止する。この状態は、図１３の状態からマグネット１が時計方向に４５度回転した状態である。

次に、図１４の状態から、第１コイル２５への逆通電を維持しながら、すなわち第１ステータ２９の外側磁極部２９ａ，２９ｂをＳ極とし、第１ロータ軸２２の円柱部をＮ極としながら第２コイル２７への通電を正通電に切り換えると、第２ステータ３０の外側磁極部３０ａ，３０ｂはＮ極に励磁され、第２ロータ軸２３の円柱部はＳ極に励磁され、マグネット２１は外周表面のＳ極に着磁された着磁部が第２ステータ３０の外側磁極部３０ａ，３０ｂの中心に向かう回転力が発生し、図中反時計方向に回転を始める。そして、図１５に示す状態でバランスを保って静止する。この状態は、図１４の状態からマグネット１が時計方向に４５度回転した状態である。

上記のように第１コイル３及び第２コイル５への通電方向を順次切り換えていくことにより、ロータであるマグネット１は通電位相に応じた位置へと順次回転することになる。

本実施例２における第１ステータ２９の外側磁極部２９ａ，２９ｂ及び第２ステータ３０の外側磁極部３０ａ，３０ｂはマグネット２１に対向する角度が異なる２種類の歯幅をもつものによって構成されている。この理由は上記実施例１と同様であるのでその説明は省略する。

本実施例２も前記実施例１と同様に、ステータの外側磁極部にコギングトルクの位相が反転するとともに最大値が近似している大小２つの歯幅角度を組み合わせることで、コギングトルクが大幅に低減でき、通電トルクも向上する。これにより、回転精度も向上する。

ここで、外側磁極部の歯幅形状が一定ではなく、例えば軸方向に徐々に歯幅角度が変化するテーパ形状である場合などは、外側磁極部のマグネットと対向する部分の平均的な対向角度が上記条件を満たしていればよい。また、マグネット２１の外周面を周方向に分割してなる着磁層を軸方向に２つ設け、第１ステータ２９と対向する一方の着磁層と、第２ステータ３０と対向する他方の着磁層の位相を互いに（１８０／Ｎ）度ずらし、第１ステータ２９と第２ステータ３０の位相を（７２０／Ｎ）度ずらす構成としてもよい。また、マグネット２１の外周面だけではなく該マグネット２１の内周面も円周方向に分割して着磁すれば、モータの出力を更に高めることができる。

以上の実施例１及び２によれば、第１の外側磁極部７，２９はマグネット１，２１の外周面に所定の角度θ１の範囲に対向する第１の歯（外側磁極部７ａ，２９ａ）と所定の角度θ２の範囲に対向する第２の歯（外側磁極部７ｂ，２９ｂ）を具備し、第２の外側磁極部８，３０はマグネット１，２１の外周面に所定の角度θ１の範囲に対向する第３の歯（外側磁極部８ａ，３０ａ）と所定の角度θ２の範囲に対向する第４の歯（外側磁極部８ｂ，３０ｂ）を具備し、前記角度θ１とθ２の関係を「 θ１＜ θ２」に設定するとともに、第１の外側磁極部７，２９の第１の歯もしくは第２の歯と第２の外側磁極部８，３０の第４の歯もしくは第３の歯が近接するように、第１の外側磁極部７，２９に対する第２の外側磁極部８，３０のマグネットを基準にした軸回りの位相角αを「α＝（７２０／Ｎ）±（１８０／Ｎ）（実施例では、α＝１３５度）」に設定するようにしている。

よって、歯幅角度がθ１である外側磁極部７ａと歯幅角度がθ２である外側磁極部８ｂとが近接し、歯幅角度がθ２である外側磁極部７ｂと歯幅角度がθ１である外側磁極部８ａとが近接することになり、一定方向に磁気干渉が偏ることなく、回転バランスが保たれることになる。つまり、コギングトルクを最小に抑えて出力を向上させることができるとともに、回転精度も向上させることができる。

本発明のステッピングモータは、光量調節装置や撮影装置などの小型の機器に有用である。

本発明の実施例１に係るステッピングモータを示す分解斜視図である。本発明の実施例１に係るステッピングモータの組み立て完成状態の軸方向断面図である。図２に示す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断面図であり、（ａ）は図２のＡ−Ａ断面、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面である。図３の状態からコイル通電を切り換えてマグネットを４５度回転させた状態を示す断面図である。図４の状態からコイル通電を切り換えてマグネットをさらに４５度回転させた状態を示す断面図である。図５の状態からコイル通電を切り換えてマグネットをさらに４５度回転させた状態を示す断面図である。ステータとマグネットとの間に発生する吸引力とマグネットの回転位置との関係を示す図である。ステータ歯幅の違いによるコギングトルクの様子を示す図である。ステータ歯幅の違いによる通電トルクの様子を示す図である。本発明の実施例２に係るステッピングモータを示す分解斜視図である。本発明の実施例２に係るステッピングモータの組み立て完成状態の軸方向断面図である。図１１に示す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断面図であり、（ａ）は図１１のＡ−Ａ断面、（ｂ）は図１１のＢ−Ｂ断面である。図１２の状態からコイル通電を切り換えてマグネットを４５度回転させた状態を示す断面図である。図１３の状態からコイル通電を切り換えてマグネットをさらに４５度回転させた状態を示す断面図である。図１４の状態からコイル通電を切り換えてマグネットをさらに４５度回転させた状態を示す断面図である。従来のステッピングモータを示す分解斜視図である。従来のステッピングモータの組み立て完成状態の軸方向断面図である。図１７に示す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断面図であり、（ａ）は図１７のＡ−Ａ断面、（ｂ）は図１７のＢ−Ｂ断面である。

符号の説明

１マグネット
２ロータ軸
３第１コイル
５第２コイル
７第１ステータ
８第２ステータ
９第１軸受け
１０第２軸受け
２１マグネット
２２第１ロータ軸
２３第２ロータ軸
２５第１コイル
２７第２コイル
２９第１ステータ
３０第２ステータ
３１第１軸受け
３２第２軸受け

Claims

外周面が周方向にＮ分割されて異なる極に交互に着磁された円筒形状のマグネットと、該マグネットの軸方向両側にそれぞれ配置される第１のコイル及び第２のコイルと、前記マグネットの外周面に対向し、前記第１のコイルにより励磁される第１の外側磁極部と、前記マグネットの内周面に対向し、前記第１のコイルにより励磁される第１の内側磁極部と、前記第１の外側磁極部とは異なる部位で前記マグネットの外周面に対向し、前記第２のコイルにより励磁される第２の外側磁極部と、前記第１の内側磁極部とは異なる部位で前記マグネットの内周面に対向し、前記第２のコイルにより励磁される第２の内側磁極部とを有するステッピングモータにおいて、
前記第１の外側磁極部は前記マグネットの外周面に所定の角度θ１の範囲にて対向する第１の歯と前記マグネットの外周面に所定の角度θ２の範囲にて対向する第２の歯を具備し、
前記第２の外側磁極部は前記マグネットの外周面に前記角度θ１の範囲にて対向する第３の歯と前記マグネットの外周面に前記角度θ２の範囲にて対向する第４の歯を具備し、
前記角度θ１を前記マグネットに着磁された１極あたりの角度よりも小さい角度に設定し、前記角度θ２を前記マグネットに着磁された１極あたりの角度よりも大きい角度に設定し、前記角度θ１とθ２の関係を
θ１＜θ２
に設定するとともに、前記第１の外側磁極部に対する前記第２の外側磁極部の前記マグネットを基準にした位相角αを
α＝（７２０／Ｎ）±（１８０／Ｎ）
に設定することを特徴とするステッピングモータ。
外周面が周方向にＮ分割されて異なる極に交互に着磁された円筒形状のマグネットと、該マグネットの軸方向両側にそれぞれ配置される第１のコイル及び第２のコイルと、前記マグネットの外周面に対向し、前記第１のコイルにより励磁される第１の外側磁極部と、前記第１の外側磁極部とは異なる部位で前記マグネットの外周面に対向し、前記第２のコイルにより励磁される第２の外側磁極部と、前記第１のコイルの内径部に挿入された状態で前記第１の外側磁極部に固定される軟磁性材料からなる第１の軸受けと、前記第２のコイルの内径部に挿入された状態で前記第２の外側磁極部に固定される軟磁性材料からなる第２の軸受けと、前記第１の軸受けと回転可能に嵌合しかつ前記マグネットの内径部に固定される軟磁性材料からなる第１のロータ軸と、前記第２の軸受けと回転可能に嵌合しかつ前記マグネットの内径部に固定される軟磁性材料からなる第２のロータ軸とを有するステッピングモータにおいて、
前記第１の外側磁極部は前記マグネットの外周面に所定の角度θ１の範囲にて対向する第１の歯と前記マグネットの外周面に所定の角度θ２の範囲にて対向する第２の歯を具備し、
前記第２の外側磁極部は前記マグネットの外周面に角度θ１の範囲にて対向する第３の歯と前記マグネットの外周面に角度θ２の範囲にて対向する第４の歯を具備し、
前記角度θ１を前記マグネットに着磁された１極あたりの角度によりも小さい角度に設定し、前記角度θ２を前記マグネットに着磁された１極あたりの角度よりも大きい角度に設定し、前記角度θ１とθ２の関係を
θ１＜θ２
に設定するとともに、前記第１の外側磁極部に対する前記第２の外側磁極部の前記マグネットを基準にした位相角αを
α＝（７２０／Ｎ）±（１８０／Ｎ）
に設定することを特徴とするステッピングモータ。