JP4748660B2 - 駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、ステッピングモータにおいて小型化や出力向上等を実現する場合に好適な駆動装置に関する。

従来、ステッピングモータは各種機構の駆動源として広範に使用されている。ステッピングモータの第１の従来例として、回転軸を中心とする直径を小さくし且つ出力を高めたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図１３は、第１の従来例に係るステッピングモータの構成を示す分解斜視図であり、図１４は、ステッピングモータの組み立て完成状態における内部構造を示す縦断面図である。

図１３及び図１４において、ステッピングモータは、第１のステータ２０４、第２のステータ２０５、連結リング２０７、出力軸２０６、ロータ２０１を備えている。

第１のステータ２０４及び第２のステータ２０５は、軟磁性材料により形成され、モータ軸方向に所定の間隔を置いて対向状態に配置される。連結リング２０７は、非磁性材料により形成され、第１のステータ２０４と第２のステータ２０５を所定の間隔で保持する。出力軸２０６は、第１のステータ２０４の軸受部２０４Ｅ及び第２のステータ２０５の軸受部２０５Ｅに回転自在に支持される。ロータ２０１は、マグネット（永久磁石）により形成されると共に出力軸２０６に固着され、円周方向に４分割して異なる極に交互に着磁されている。

第１のステータ２０４は、先端部が櫛歯形状を有し、ロータ２０１の外周面に所定の隙間をあけて対向する第１の外側磁極部２０４Ａ、２０４Ｂと、ロータ２０１の内周面に所定の隙間をあけて対向する第１の内側磁極部２０４Ｃ、２０４Ｄとを備える。第２のステータ２０５は、先端部が櫛歯形状を有し、ロータ２０１の外周面に所定の隙間をあけて対向する第２の外側磁極部２０５Ａ、２０５Ｂと、ロータ２０１の内周面に所定の隙間をあけて対向する第２の内側磁極部２０５Ｃ、２０５Ｄとを備える。

第１の内側磁極部２０４Ｃ、２０４Ｄには、ロータ２０１におけるモータ軸方向の一方の側に隣接して、第１のステータ２０４を励磁する第１のコイル２０２が巻回されている。第２の内側磁極部２０５Ｃ、２０５Ｄには、ロータ２０１におけるモータ軸方向の他方の側に隣接して、第２のステータ２０５を励磁する第２のコイル２０３が巻回されている。

上記構成を有するステッピングモータにおいてロータ２０１を回転させる際は、以下のように行う。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、第１の外側磁極部２０４Ａ、２０４Ｂ、第１の内側磁極部２０４Ｃ、２０４Ｄ、第２の外側磁極部２０５Ａ、２０５Ｂ、第２の内側磁極部２０５Ｃ、２０５Ｄの各極性を切り換える。これにより、ロータ２０１を回転させる。

ステッピングモータは、コイルに通電することにより発生した磁束が外側磁極部から対向する内側磁極部へ、又は内側磁極部から対向する外側磁極部へと流れ、外側磁極部と内側磁極部の間に位置するマグネットに効率的に作用する。また、外側磁極部と内側磁極部との間隔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、外側磁極部と内側磁極部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。これにより、少ない電流で多くの磁束を発生させて、出力を向上させることができる。

また、ステッピングモータの第２の従来例として、外径の小型化を図ったものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

該ステッピングモータは、長ヨーク、短ヨーク、ボビンケース、第１のステータ、ロータ、ケースを備えている。

長ヨークは、円環部の外周縁に鋸歯状の極歯が突設されており、短ヨークは、長ヨークより極歯が短く形成されている。長ヨークと短ヨークとは、互いの極歯が同方向に向いた状態に構成される。長ヨークの極歯と極歯との間に短ヨークの極歯が位置し、且つそれぞれの先端位置が一致するようにして、その間に一対のリング板状のフランジを連結する筒状部を有する。筒状部には、コイルを巻回状態に保持した環状のボビンケースが挟持される。

第１のステータは、長ヨーク、ボビンケース、短ヨークにボビンを挿通させてなるものである。第２のステータは、第１のステータと同様に構成され、第１のステータに対して、それぞれの短ヨークが内側に位置した状態で互いにその極歯を向け合って対峙するよう配置される。ロータは、第１及び第２のステータの中央空間部に配置される。ケースは、第１及び第２のステータの外周面を覆う。

上記特許文献１及び上記特許文献２に記載のステッピングモータでは、モータ軸方向長さは、２つのコイルの高さと、マグネットの長さと、ステータの厚みで決まる。そのため、モータ軸方向長さが長いものとなってしまう。他方、モータ軸方向長さを短くすると、出力が大幅に落ちてしまう。

また、上記特許文献２に記載のステッピングモータは、長ヨークから出た磁束は短ヨークへと向かうが、磁束は距離が短いほど飛びやすい。そのため、ほとんどの磁束は、マグネットの外周面に対向していない長ヨークと短ヨークの根元付近で飛ぶことになり、磁気効率が悪く、出力が低い。

そこで、本出願人は以上のような問題を解決したステッピングモータを提案している（例えば、特許文献３参照）。

該ステッピングモータは、ロータ、第１の外側磁極部、第１の内側磁極部、第２の外側磁極部、第２の内側磁極部を備えている。

ロータは、回転可能に構成され、周方向に分割して異なる極に交互に着磁された円筒形状のマグネットを有する。第１の外側磁極部は、第１のコイルにより励磁され、マグネットの外周面の第１の所定の角度範囲内に対向する。第１の内側磁極部は、第１のコイルにより励磁され、マグネットの内周面に対向する。第２の外側磁極部は、第２のコイルにより励磁され、マグネットの外周面の第２の所定の角度範囲内に対向する。第２の内側磁極部は、第２のコイルにより励磁され、マグネットの内周面に対向する。第１の外側磁極部と第２の外側磁極部とは、マグネットを中心とした同一円周上に配置されている。

上記特許文献３に記載のステッピングモータは、軸方向の長さは短いものの、すべての外側磁極部はコイルの内周に配置される構成である。そのため、ステッピングモータの外径を小型化しようとすると、外側磁極部のマグネット外周に対向する範囲が限られてしまい（マグネット外周に外側磁極部が対向していない領域が多い）、出力が低いという問題がある。

また、上記特許文献１及び上記特許文献３に記載のステッピングモータは、共にマグネットの内径とそれに対向する内側磁極部との間には所定の間隔が必要であり、それを製造時に管理することはコストの上昇を招く。また、ステータの形状としても円筒形状の内側磁極部と外側磁極部が必要であり、内側磁極部と外側磁極部を一体的に構成するのは部品製造上難しい。更に、内側磁極部と外側磁極部を別個に製造し、後で一体的に組み立てる場合は部品点数が多くなり、コストの上昇をもたらす。

他方、磁気効率が良く軸方向長さが短いステッピングモータを駆動機構に用いたものとして、カメラ用羽根駆動機構が提案されている（例えば、特許文献４参照）。

カメラ用羽根駆動機構は、地板、遮光羽根、回転子、駆動部材、二つのヨーク部材、コイル、磁性体部材を備えている。

地板は、露光用開口を有する部材である。遮光羽根は、露光用開口を開閉する少なくとも１枚の羽根である。回転子は、複数極に着磁された永久磁石を有し、回転軸を光軸と平行にして露光用開口の側方位置に配置される。駆動部材は、回転軸の回転によって作動され遮光羽根に開閉作動を行わせる。二つのヨーク部材は、回転子を挟むようにして配置され、それぞれの一端部を回転子の周面に所定の角度範囲で対向させるようにしている。コイルは、二つのヨーク部材のうち少なくとも一方に巻回される。磁性体部材は、二つのヨーク部材の他端部同士を磁気結合していると共に、少なくとも一つの張出部を有する。

磁性体部材の張出部は、停止状態において、回転子の磁極のうち、ヨーク部材の各一端部が対向している磁極とは異なる磁極の近傍位置に延伸されている。即ち、停止状態において、ヨーク部材の各一端部と対向していない回転子の磁極を、積極的に活用するようにして磁気効率を良くしたものである。
特開平０９−３３１６６６号公報 特開２００２−１４２４３１号公報 特開２００３−０２３７６３号公報 特開平１０−６２８３６号公報

しかしながら、上記特許文献４に記載のステッピングモータは、軸方向長さは短いものの、二つのヨーク部材を連結ヨークで連結する構成のため、部品点数が多く且つコストが高く、ヨークの連結による磁気的な損失が発生する為に実際には磁気効率は余り良くない。

また、二つのヨーク部材のうち一方のヨーク部材の一端部から出た磁束は、磁性体部材の張出部と他方のヨーク部材の一端部へ向かう構成のため、磁気回路の距離が長くなり磁気抵抗が大きくなる結果、磁気効率は良くない。

更に、ステッピングモータを回転させる際は２つのコイルのうち片方のコイルにのみ通電させる構成のため、２つのコイルに交番電流を同時通電させる通常の２相ステッピングモータに比べて出力は大幅に低い。

本発明の目的は、小型で且つ軸方向の長さが短く、低コストで高出力な駆動装置を提供することにある。

上述の目的を達成するために、本発明の駆動装置は、周方向に多極着磁され、内周面及び外周面を有した円筒状のマグネットと、軟磁性材料から形成され、前記マグネットの前記内周面に固定されるコアと前記コアに固定される回転軸とを有するロータと、軟磁性材料で形成され、前記回転軸の一方端を支持する第１の軸受と、軟磁性材料で形成され、前記回転軸の他方端を支持する第２の軸受と、前記マグネットの前記外周面に対向し、かつ前記外周面との間に所定の隙間をあけて配置される第１の外側磁極部と、前記マグネットの前記外周面に対向し、かつ前記外周面との間に所定の隙間をあけて配置されるとともに、前記第１の外側磁極部に対して前記回転軸を基準として所定角度位相がずれた位置に配置される第２の外側磁極部とを有する第１のステータと、前記第１の外側磁極部に対応し、かつ前記マグネットの前記外周面との間に所定の隙間をあけて配置される第３の外側磁極部と、前記第２の外側磁極部に対応し、かつ前記マグネットの前記外周面との間に所定の隙間をあけて配置される第４の外側磁極部とを有する第２のステータと、前記第１の外側磁極部および前記第３の外側磁極部を励磁する環状の第１のコイルと、前記第２の外側磁極部および前記第４の外側磁極部を励磁する環状の第２のコイルとを備え、前記第１のステータと前記第２のステータは、前記ロータの前記回転軸、前記第１の軸受および前記第２の軸受を介して磁気的に連結され、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルに通電することで、前記第１のステータの前記第１の外側磁極部および前記第２の外側磁極部からそれぞれ前記マグネットを通過して前記ロータの前記コアに形成される第１の内側磁極部および第２の内側磁極部を通る第１の磁気回路が形成されるとともに、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルに通電することで、前記第１のステータの前記第１の外側磁極部および前記第２の外側磁極部からそれぞれ空気中を通過して前記第２のステータの前記第３の外側磁極部および前記第４の外側磁極部に到達した後、前記第２の軸受、前記ロータの前記コアおよび前記第１の軸受を通る第２の磁気回路が形成されることを特徴とする。

本発明によれば、第１のコイルおよび第２のコイルに通電することで、第１のステータの第１の外側磁極部および第２の外側磁極部からそれぞれマグネットを通過してロータのコアに形成される第１の内側磁極部および第２の内側磁極部を通る第１の磁気回路に加えて、第１のコイルおよび第２のコイルに通電することで、第１のステータの第１の外側磁極部および第２の外側磁極部からそれぞれ空気中を通過して第２のステータの第３の外側磁極部および第４の外側磁極部に到達した後、第２の軸受、ロータのコアおよび第１の軸受を通る第２の磁気回路を形成することができる。すなわち、第１のコイルおよび第２のコイルに通電することで、２つの磁気回路を形成することができ、これによって、駆動装置の出力を高めることが可能となる。その結果、小型で且つ軸方向の長さが短く、低コストで高出力な駆動装置を実現することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置としてのステッピングモータの構成を示す分解斜視図である。図２は、ステッピングモータの組み立て完成状態を示す斜視図である。図３は、ステッピングモータのカバーを省略した状態を示す斜視図である。図４は、ステッピングモータの内部構造を示す縦断面図である。

図１乃至図４において、ステッピングモータは、第１のステ−タ１、第１の軸受２、第１のコイル３、第２のコイル４、第１のボビン５、第２のボビン７、マグネット９、コア１０、回転軸１１、第２のステータ１２、カバー１３、第２の軸受１４を備えている。

第１のステ−タ１は、軟磁性材料から形成されており、第１の外側磁極部１ａ、第２の外側磁極部１ｂ、平板部１ｃを備えている。平板部１ｃは、開き角θ（図５参照）の「への字形」に構成されている。平板部１ｃの中央には、第１の軸受２が圧入される穴部１ｄが形成されている。

第１の外側磁極部１ａ及び第２の外側磁極部１ｂは、平板部１ｃの両端部において平板部１ｃと一体的に単純に曲げられて櫛歯形状に形成されたものであり、組み立て状態において後述するロータの回転軸１１（モータ回転軸）と平行に配置される。また、第１の外側磁極部１ａと第２の外側磁極部１ｂとは、マグネット９の回転中心に対して所定角度位相がずれた位置に且つマグネット９の外周面に対して所定の隙間をあけで、対向する状態に配置される。

第１の軸受２は、軟磁性材料から形成されており、ロータの回転軸１１を回転自在に支持するものであり、軸穴部２ａ、固定部２ｂを備えている。軸穴部２ａは、第１の軸受２の円筒形状部分の中央に設けられており、ロータの回転軸１１が挿入される。固定部２ｂは、第１のステータ１の穴部１ｄに挿入される。

第１のボビン５は、第１のコイル３が巻回されると共に、第１のステ−タ１の第１の外側磁極部１ａを外側から挟持する状態で平板部１ｃの上に固定される。第１のボビン５には、第１のコイル３がからげられる２つの端子ピン６が配設されている。第１のボビン５は、第１のステータ１の第１の外側磁極部１ａを露出状態とするように内側が切り欠かれている（図３参照）。

第２のボビン７は、第２のコイル４が巻回されると共に、第１のステ−タ１の第２の外側磁極部１ｂを外側から挟持する状態で平板部１ｃの上に固定される。第２のボビン７には、第２のコイル４がからげられる２つの端子ピン８が配設されている。第２のボビン７は、第１のステータ１の第２の外側磁極部１ｂを露出状態とするように内側が切り欠かれている（図３参照）。

第１のコイル３は、第１のボビン５に巻回され、コイル両端が端子ピン６にからげられることで導通状態になっている。第２のコイル４は、第２のボビン７に巻回され、コイル両端が端子ピン８にからげられることで導通状態になっている。

マグネット９は、円筒形状に形成されており、内径部９ａを備えている。マグネット９は、円周方向に多分割、即ち着磁極数がＮ（本実施の形態ではＮ＝８（８分割））となるように、Ｓ極とＮ極が交互に着磁されている。マグネット９の内周面は、外周面に比べ弱い着磁分布を有する構成、或いは全く着磁されていない構成、或いは外周面と逆の極（外周面がＳ極の場合はそれに対応する内周面はＮ極）に着磁されている構成の何れでもよい。マグネット９は、その軸方向端面が後述するコア１０の第１円筒部１０ａの軸方向端面と同一面となるように、内径部９ａを介して接着等により第１円筒部１０ａの外周部に固定される。

コア１０は、軟磁性材料から形成されており、第１円筒部１０ａ、第２円筒部１０ｂ、穴部１０ｃを備えている。コア１０は、第１円筒部１０ａがマグネット９の内径部９ａに接着等により固定される。回転軸１１は、軟磁性材料から形成されており、コア１０の穴部１０ｃに挿入され固定される。コア１０と回転軸１１とからロータが構成される。ロータにおけるモータ軸方向に関する位置は、コア１０が第１の軸受２と第２の軸受１４とにより所定の隙間を持って規制される（図４参照）。

尚、本実施の形態では、コア１０と回転軸１１を別体（別々）に構成（別体のものを一体に固定）しているが、第２の実施の形態で示すようにコア１０と回転軸１１を一体に構成してもよい。コア１０と回転軸１１を別体に構成した場合は、回転軸１１には強度が強くて耐磨耗性が優れるＳＵＳ等の材料を使用し、コア１０には磁気効率の良いＳＵＹ等の軟磁性材料が使用可能になる。コア１０と回転軸１１を一体に構成した場合は、部品点数の削減によるコスト削減を図ることができると共に、コア１０と回転軸１１との同軸精度の向上が可能となる。

第２のステータ１２は、第１外歯部１２ａ、第２外歯部１２ｂ、第３外歯部１２ｃ、第４外歯部１２ｄ、平板部１２ｅを備えている。第１外歯部１２ａ〜第４外歯部１２ｄは、平板部１２ｅの周縁部において平板部１２ｅと一体的に単純に曲げられて、櫛歯形状に形成されたものであり、後述するロータの回転軸１１と平行に配置される。組み立て状態において、第１外歯部１２ａ〜第４外歯部１２ｄは、第１のステータ１の外側磁極部とは逆方向を向くように配置される。平板部１２ｅの中央には、第２の軸受１４が圧入される穴部１２ｆが形成されている。

第１外歯部１２ａ及び第２外歯部１２ｂにより第３の磁極部を形成し、第３外歯部１２ｃ及び第４外歯部１２ｄにより第４の磁極部を形成する。第３の磁極部、第４の磁極部は、それぞれ、第１のステータ１の第１の外側磁極部１ａ、第２の外側磁極部１ｂに近接した状態に配置されると共に、マグネット９の外周面に対して所定の隙間をあけて配置される。

カバー１３は、図２に示すようにステッピングモータの各部材を覆うものであり、穴部１３ａ、切り欠き部１３ｂ、切り欠き部１３ｃを備えている。カバー部１３は、裏側に第２のステータ１２が固定された状態で、第１のステータ１の平板部１ｃに固定される。穴部１３ａには、第２の軸受１４が圧入される。切り欠き部１３ｂからは、第１のボビン５の上部及び２つの端子ピン６が露出状態となる。切り欠き部１３ｃからは、第２のボビン７の上部及び２つの端子ピン８が露出状態となる。

第２の軸受１４は、軟磁性材料から形成されており、ロータの回転軸１１を回転自在に支持するものであり、軸穴部１４ａ、固定部１４ｂを備えている。軸穴部１４ａは、第２の軸受１４の円筒形状部分の中央に設けられており、ロータの回転軸１１が挿入される。固定部１４ｂは、カバー１３の穴部１３ａに挿入される。また、第２の軸受１４は、固定部１４ｂがカバー１３の穴部１３ａに挿入された状態で第２のステータ１２の穴部１２ｆに圧入等により固定される。即ち、第２の軸受１４は、カバー１３により取り付け位置が決められ、第２のステータ１２は、カバー１３と第２の軸受１４により取り付け位置が決められる。

上記構成のステッピングモータにおいて、第１のステ−タ１は、第１の外側磁極部１ａと第２の外側磁極部１ｂが、平板部１ｃと一体的に構成されている。これにより、第１の外側磁極部１ａと第２の外側磁極部１ｂとの相互誤差が少なくなる。また、第２のステ−タ１２は、第３の磁極部である第１外歯部１２ａ及び第２外歯部１２ｂと、第４の磁極部である第３外歯部１２ｃ及び第４外歯部１２ｄが、平板部１２ｅと一体的に構成されている。これにより、第３の磁極部と第４の磁極部との相互誤差が少なくなり、組み立てによるステッピングモータの性能のばらつきを最小限に抑えることができる。

第１のステータ１と第２のステータ１２とは、コア１０と回転軸１１とから構成されるロータ及びマグネット９を間に挟んで向き合った状態に配置される（図３、図４参照）。第２のステータ１２は、第２の軸受１４、回転軸１１、コア１０、第１の軸受２を介して第１のステータ１と磁気的に連結されている。

これにより、第１のコイル３へ通電することで、第１のステータ１の第１の外側磁極部１ａ、及び、第２のステータ１２の第３の磁極部である第１外歯部１２ａと第２外歯部１２ｂが励磁される。また、第２のコイル４へ通電することで、第１のステータ１の第２の外側磁極部１ｂ、及び、第２のステータ１２の第４の磁極部である第３外歯部１２ｃと第４外歯部１２ｄが励磁される。

この時、第１の外側磁極部１ａと、第１外歯部１２ａ及び第２外歯部１２ｂとは、互いに異なる極に励磁され、第２の外側磁極部１ｂと、第３外歯部１２ｃ及び第４外歯部１２ｄとは、互いに異なる極に励磁される。即ち、第１の外側磁極部１ａと第３の磁極部とは、互いに異なる極に励磁され、第２の外側磁極部１ｂと第４の磁極部とは、互いに異なる極に励磁される。

また、第１のコイル３と第２のコイル４とは、第１のステータ１の平板部１ｃの平面上に隣接して配置され、第１のコイル３と第２のコイル４の間には、コア１０の第２円筒部１０ｂ、回転軸１１、及び第１の軸受２が隣接して配置される。これにより、ステッピングモータの軸方向長さを短くすることができる。

また、回転軸１１における第１の軸受２より軸方向外側に突出している先端部に、ギア、レバー、スクリューねじ等の部品（不図示）を固定することにより、該部品を介してステッピングモータの回転出力を得ることができる。

第１のステータ１の第１の外側磁極部１ａと第２の外側磁極部１ｂは、マグネット９の外周面に所定の隙間をあけて対向している。コア１０における第１の外側磁極部１ａに対向する部分と回転軸１１と第１の軸受２とにより、第１の内側磁極部が形成される。同様に、コア１０における第２の外側磁極部１ｂに対向する部分と回転軸１１と第１の軸受２とにより、第２の内側磁極部が形成される。

これにより、第１のコイル３へ通電することで、第１の外側磁極部１ａと第１の内側磁極部をそれぞれ反対の極に励磁し、その磁極間にマグネット９を横切る磁束を発生させ、効果的にマグネット９に作用させる。同様に、第２のコイル４へ通電することで、第２の外側磁極部１ｂと第２の内側磁極部をそれぞれ反対の極に励磁し、その磁極間にマグネット９を横切る磁束を発生させ、効果的にマグネット９に作用させる。

第１のステータ１の第１の外側磁極部１ａからマグネット９を通過して第１の内側磁極部を通る磁気回路、及び、第１のステータ１の第２の外側磁極部１ｂからマグネット９を通過して第２の内側磁極部を通る磁気回路を、第１の磁気回路とする。

第３の磁極部である、第２のステータ１２の第１外歯部１２ａ及び第２外歯部１２ｂと、第４の磁極部である、第２のステータ１２の第３外歯部１２ｃ及び第４外歯部１２ｄとは、マグネット９の外周面に所定の隙間をあけて対向している。また、第１のステータ１の第１の外側磁極部１ａと、第３の磁極部である第１外歯部１２ａ及び第２外歯部１２ｂとは、近接して配置されている。第１のステータ１の第２の外側磁極部１ｂと、第４の磁極部である第３外歯部１２ｃ及び第４外歯部１２ｄとは、近接して配置される（図５参照）。

これにより、第１のコイル３へ通電することで、第１の外側磁極部１ａと第３の磁極部はそれぞれ反対の極に励磁され、第１の外側磁極部１ａから出た磁束は第３の磁極部へと向かう。また、第２のコイル４へ通電することで、第２の外側磁極部１ｂと第４の磁極部はそれぞれ反対の極に励磁され、第２の外側磁極部１ｂから出た磁束は第４の磁極部へと向かう。

第１のステータ１の第１の外側磁極部１ａから第３の磁極部へ空気中を通過した後、第２の軸受１４、回転軸１１、コア１０、第１の軸受２を通る磁気回路、及び、第１のステータ１の第２の外側磁極部１ｂから第４の磁極部へ空気中を通過した後、第２の軸受１４、回転軸１１、コア１０、第１の軸受２を通る磁気回路を、第２の磁気回路とする。

上述したように、本実施の形態のステッピングモータは、第１の外側磁極部１ａと第２の外側磁極部１ｂを有する第１のステータ１の他に、第３の磁極部及び第４の磁極部を有する第２のステータ１２を設けたことで、上記第１及び第２の磁気回路が構成される。これにより、少ない電流で多くの磁束を発生させることができ、ステッピングモータの出力上昇、消費電力の低減、コイルの小型化を達成することができる。

上記第１の従来例の場合、第１のコイルが第１のステータを励磁し、第２のコイルが第２のステータを励磁する構成のため、第１のステータと第２のステータとの位置誤差がステッピングモータのステップ精度に直に影響する。

これに対し、本実施の形態では、第１のコイル３により、第１のステータ１の第１の外側磁極部１ａと第２のステータ１２の第３の磁極部（第１外歯部１２ａ、第２外歯部１２ｂ）を励磁する。また、第２のコイル４により、第１のステータ１の第２の外側磁極部１ｂと第２のステータ１２の第４の磁極部（第３外歯部１２ｃ、第４外歯部１２ｄ）を励磁する。これにより、第１のステータ１と第２のステータ１２との位置誤差がステッピングモータのステップ精度に影響を及ぼしにくいものとなる。即ち、出力が高く且つ回転精度が良いステッピングモータを実現することができる。

また、本実施の形態では、マグネット９の内側で内側磁極部を成すコア１０とマグネット９の内周部との間に空隙を設ける必要がなくなるので、第１のステータ１の第１の外側磁極部１ａとコア１０との間隔、及び第１のステータ１の第２の外側磁極部１ｂとコア１０との間隔を小さくすることができる。従って、第１のコイル３、第１の外側磁極部１ａ、及び第１の内側磁極部で形成される磁気回路と、第２のコイル４、第２の外側磁極部１ｂ、及び第２の内側磁極部で形成される磁気回路の磁気抵抗を小さくすることができる。これにより、ステッピングモータの出力を高めることができる。

また、上記第１の従来例の場合、第１及び第２のステータは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又は接着等により一体的に固着する場合も、製造コストが高くなる。

これに対し、本実施の形態では、第１の内側磁極部及び第２の内側磁極部を、コア１０と回転軸１１と第１の軸受２とにより構成しているので、ロータが内側磁極部を兼ねることにより、製造コストを低減することができる。

また、本実施の形態では、第１のステータ１は、第１の外側磁極部１ａ、第２の外側磁極部１ｂをモータ軸方向に単純に折り曲げただけで構成され、第２のステータ１２は、第１外歯部１２ａ〜第４外歯部１２ｄをモータ軸方向に単純に折り曲げただけで構成される。これにより、製造が容易となり、製造コストを低減することができる。

また、本実施の形態では、図４に示すようにマグネット９はコア１０の外周部に固定されているので、上記第１の従来例に比べ、マグネット９の機械的強度が大きい。また、コア１０は、マグネット９の内径部に現れるＳ極、Ｎ極との間の磁気抵抗を小さくするいわゆるバックメタルとして作用するので、磁気回路のパーミアンス係数は高く設定されることになる。これにより、ステッピングモータが高温下の環境で使用された場合でも減磁による磁気的劣化も少ない。

また、上記第１の従来例の場合、マグネットの外径部と外側磁極部の隙間を精度良く保って組み立てる必要がある他に、マグネットの内径部に対向する位置にある内側磁極部をマグネットに対して所定の隙間をあけて配置する必要がある。そのため、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できず、内側磁極部がマグネットに接触してしまうなどの不良が生じる可能性が高い。

これに対し、本実施の形態では、マグネット９の外径部側のみの隙間を管理するだけでよいので、ステッピングモータの組み立てが容易になる。

また、上記第１の従来例の場合、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ないため、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することができない。

これに対し、本実施の形態では、ロータが内側磁極部を兼ねているので、内側磁極部とマグネット９とが対向する軸方向の長さを十分長く確保することができる。これにより、第１のステータ１の第１の外側磁極部１ａ及び第２の外側磁極部１ｂとマグネット９を有効に利用することが可能となり、ステッピングモータの出力を高めることができる。

また、例えば外側磁極部をマグネットの半径方向に伸びるステータ板で構成すると、マグネットを平面的な展開にする必要があると共に半径方向に向かってコイルを巻くことになる。そのため、軸方向の長さは短くてもステッピングモータの最外径は大きなものとなってしまう。

これに対し、本実施の形態では、第１のステータ１の第１の外側磁極部１ａ及び第２の外側磁極部１ｂをモータ軸方向に延びる櫛歯形状に形成している。そのため、ステッピングモータの最外径（後述の図５のＬ１参照）は、マグネット９の直径と、第１の外側磁極部１ａ及び第２の外側磁極部１ｂの厚みと、第１のコイル３及び第２のコイル４の巻き線幅とにより決定される。これにより、ステッピングモータの最外径を最小限に抑えることができる。

また、本実施の形態では、第１及び第２の外側磁極部を櫛歯形状としているため、第１のコイル３、第１のボビン５、第２のコイル４、第２のボビン７、マグネット９、及びコア１０と回転軸１１とからなるロータを全て一方向から（図１の上方向から下方向へ）組み込むことが可能となる。これにより、組み立て作業性が良好となる。

次に、本実施の形態のステッピングモータの動作について図５乃至図８を参照しながら詳細に説明する。

図５は、ステッピングモータの内部構造を示すと共に第１の通電状態の場合を示す上面図、図６は、第２の通電状態の場合を示す上面図、図７は、第３の通電状態の場合を示す上面図、図８は、第４の通電状態の場合を示す上面図である。

図５において、マグネット９は、上述したように、その外周表面が円周方向に等角度間隔で複数個に分割（本実施の形態では８分割）され、Ｓ極、Ｎ極が交互に着磁されている。この場合、内周表面は外周表面と逆の極に着磁されているものとする。外周表面がＳ極である部分は、内周表面はＮ極である、外周表面がＮ極である部分は、内周表面はＳ極である。

また、第１のステータ１の第１の外側磁極部１ａと第２の外側磁極部１ｂとは、マグネット９の回転中心を基準としてθ度位相がずれた位置に配置されている。ここで、θ度は「１８０度−１８０度／Ｎ」である（Ｎ＝着磁分割数）。本実施の形態では、Ｎ＝８なので、θ度は１５７．５度である。このように、θ度＝１８０度−１８０度／Ｎにすることにより、図５中の寸法Ｌ２を小さくすることができる。

第１のステータ１の第１の外側磁極部１ａ及び第２の外側磁極部１ｂ、第２のステータ１２の第３の磁極部及び第４の磁極部は、同一のマグネット９における軸方向に直交する方向の同一面において、それぞれ異なる角度範囲に関して対向するように構成されている。これにより、マグネット９をモータ軸方向に関して短くすることができ、その結果、ステッピングモータ全体もモータ軸方向に関して短くすることができる。

上記構成の大きな特徴として、マグネット９の外周面の一部分に着目すれば、以下の作用がある。マグネット９が回転することにより、マグネット９の一部分に対して第１のコイル３により励磁される第１の外側磁極部１ａ及び第３の磁極部の磁束と、第２のコイル４により励磁される第２の外側磁極部１ｂ及び第４の磁極部の磁束とが交互に作用することになる。これらの外側磁極部がマグネット９の同じ個所に対して磁束を作用させるので、マグネット９の着磁のバラツキなどによる悪影響を受けず、性能を安定化することができる。

先ず、第１のコイル３に正方向に通電することにより、図５に示すように、第１の外側磁極部１ａはＮ極に、第１外歯部１２ａ及び第２外歯部１２ｂはＳ極に、第１の内側磁極部（コア１０のうち第１の外側磁極部１ａに対向する部分）はＳ極にそれぞれ励磁される。また、第２のコイル４に正方向に通電することにより、図５に示すように、第２の外側磁極部１ｂはＮ極に、第３外歯部１２ｃ及び第４外歯部１２ｄはＳ極に、第２の内側磁極部（コア１０のうちのうち第２の外側磁極部１ｂに対向する部分）はＳ極にそれぞれ励磁される（第１の通電状態）。

次に、図５の状態から、第２のコイル４への通電方向のみ逆方向にして、第２の外側磁極部１ｂをＳ極に、第３外歯部１２ｃ及び第４外歯部１２ｄをＮ極に、第２の内側磁極部をＮ極にそれぞれ励磁する。これに伴い、図６に示すように、マグネット９は反時計方向に２２．５度回転する（第２の通電状態）。

次に、図６の状態から、第１のコイル３への通電方向のみ逆方向にして、第１の外側磁極部１ａをＳ極に、第１外歯部１２ａ及び第２外歯部１２ｂをＮ極に、第１の内側磁極部をＮ極にそれぞれ励磁する。これに伴い、図７に示すように、マグネット９は反時計方向に更に２２．５度回転する（第３の通電状態）。

次に、図７の状態から、第２のコイル４への通電方向のみ正方向にして、第２の外側磁極部１ｂをＮ極に、第３外歯部１２ｃ及び第４外歯部１２ｄをＳ極に、第１の内側磁極部をＳ極にそれぞれ励磁する。これに伴い、図８に示すように、マグネット９は反時計方向に更に２２．５度回転する（第４の通電状態）。

以後、同様に、第１のコイル３及び第２のコイル４への通電方向を順次切り換えていく。これに伴い、第１の外側磁極部１ａ及び第３の磁極部（第１外歯部１２ａ及び第２外歯部１２ｂ）と、第２の外側磁極部１ｂ及び第４の磁極部（第３外歯部１２ｃ及び第４外歯部１２ｄ）とは、異なるタイミングで励磁の切り換えが行われる。これにより、マグネット９は通電位相に応じた位置へと回転する。

上記のように、本実施の形態では、第１の通電状態として、第１のコイル３と第２のコイル４を共に正方向に通電する。第２の通電状態として、第１のコイル３を正方向に通電し、第２のコイル４を逆方向に通電する。第３の通電状態として、第１のコイル３と第２のコイル４を共に逆方向に通電する。第４の通電状態として、第１のコイル３を逆方向に通電し、第２のコイル４を正方向に通電する。即ち、第１の通電状態→第２の通電状態→第３の通電状態→第４の通電状態と通電状態の切り換えを行い、マグネット９を回転させている。

上記の通電状態の切り換えは以下のようにしてもよい。第５の通電状態として、第１のコイル３と第２のコイル４を共に正方向に通電する。第６の通電状態として、第１のコイル３を正方向に通電し、第２のコイル４を非通電とする。第７の通電状態として、第１のコイル３を正方向に通電し、第２のコイル４を逆方向に通電する。第８の通電状態として、第１のコイル３を非通電とし、第２のコイル４を逆方向に通電する。即ち、第５の通電状態→第６の通電状態→第７の通電状態→第８の通電状態と通電状態を切り換えるようにしてもよい。これにより、マグネット９は通電位相に応じた回転位置へと回転する。

次に、マグネット９と、第１の外側磁極部１ａ、第２の外側磁極部１ｂ、第３の磁極部である第１外歯部１２ａ及び第２外歯部１２ｂ、第４の磁極部である第３外歯部１２ｃ及び第４外歯部１２ｄとの位相関係について説明する。

上述したように、第１の通電状態、第２の通電状態、第３の通電状態、第４の通電状態と通電状態を切り換えると、第１の外側磁極部１ａ及び第３の磁極部と、第２の外側磁極部１ｂ及び第４の磁極部とが交互に励磁される極性の切り換えが行われる。

図５において、第１のコイル３に正方向に通電することにより、第１の外側磁極部１ａをＮ極に励磁し、第３の磁極部である第１外歯部１２ａ及び第２外歯部１２ｂをＳ極に励磁する。これに伴い、マグネット９には以下の回転力が発生する。即ち、第１の外側磁極部１ａの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｓ極の中心）、及び第１外歯部１２ａの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｎ極の中心）、及び第２外歯部１２ｂの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｎ極の中心）が一致するように、図中反時計方向の回転力が発生する。

同時に、第２のコイル４にも正方向に通電することにより、第２の外側磁極部１ｂをＮ極に励磁し、第４の磁極部である第３外歯部１２ｃ及び第４外歯部１２ｄをＳ極に励磁する。これに伴い、マグネット９には以下の回転力が発生する。即ち、第２の外側磁極部１ｂの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｓ極の中心）、及び第３外歯部１２ｃの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｎ極の中心）、及び第４外歯部１２ｄの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｎ極の中心）が一致するように、図中時計方向の回転力が発生する。

第１のコイル３及び第２のコイル４への通電中は、マグネット９は回転力のバランスがとれた状態で静止する。この状態は図５に示される。

第１のコイル３及び第２のコイル４への通電量が等しい時は、以下に示す各々の位相差は共に約１１．２５度となる。第１の外側磁極部１ａの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｓ極の中心）との位相差。第１外歯部１２ａの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｎ極の中心）との位相差。第２外歯部１２ｂの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｎ極の中心）との位相差。第２の外側磁極部１ｂの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｓ極の中心）との位相差。第３外歯部１２ｃの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｎ極の中心）との位相差。第４外歯部１２ｄの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｎ極の中心）との位相差。

図５の状態から、第２のコイル４を逆方向の通電に切り換えると、第２の外側磁極部１ｂはＳ極に励磁され、第４の磁極部である第３外歯部１２ｃ及び第４外歯部１２ｄはＮ極に励磁される。これに伴い、マグネット９には以下のように図中反時計方向の回転力が発生する。即ち、第２の外側磁極部１ｂの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｎ極の中心）、及び第３外歯部１２ｃの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｓ極の中心）、及び第４外歯部１２ｄの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｓ極の中心）が一致するように回転力が発生する。

ここで、第１のコイル３は正通電のままにしておくことで、マグネット９には以下のように図中反時計方向の回転力が発生する。即ち、第１の外側磁極部１ａの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｓ極の中心）、及び第１外歯部１２ａの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｎ極の中心）、及び第２外歯部１２ｂの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｎ極の中心）が一致するように回転力が発生する。マグネット９は、図５の状態から反時計方向に回転を始める。

図５の状態から、マグネット９が反時計方向に約１１．２５度回転すると、以下のような状態になる。即ち、第１の外側磁極部１ａの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｓ極の中心）、及び第１外歯部１２ａの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｎ極の中心）、及び第２外歯部１２ｂの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｎ極の中心）が一致する状態になる。

この時、第２の外側磁極部１ｂの中心は、マグネット９の着磁部の境界（Ｓ極、Ｎ極の境界）と一致した状態である。また、第３外歯部１２ｃの中心は、マグネット９の着磁部の境界（Ｓ極、Ｎ極の境界）と一致した状態である。また、第４外歯部１２ｄの中心は、マグネット９の着磁部の境界（Ｓ極、Ｎ極の境界）と一致した状態である。

マグネット９には更に反時計方向に回転させる力が発生している。そして、その状態からマグネット９が更に反計方向に約１１．２５度回転（図５の状態から反時計方向に約２２．５度回転）すると、第１のコイル３及び第２のコイル４の回転力のバランスがとれた状態となり、マグネット９はその位置で静止する。この状態は図６に示される。

図６の状態から、第１のコイル３を逆方向の通電に切り換えると、第１の外側磁極部１ａはＳ極に励磁され、第３の磁極部である第１外歯部１２ａ及び第２外歯部１２ｂはＮ極に励磁される。これに伴い、マグネット９には以下のように図中反時計方向の回転力が発生する。即ち、第１の外側磁極部１ａの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｎ極の中心）、及び第１外歯部１２ａの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｓ極の中心）、及び第２外歯部１２ｂの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｓ極の中心）が一致するように回転力が発生する。

ここで、第２のコイル４は逆方向の通電のままにしておくことで、マグネット９には以下のように同じく図中反時計方向の回転力が発生する。即ち、第２の外側磁極部１ｂの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｎ極の中心）、及び第３外歯部１２ｃの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｓ極の中心）、及び第４外歯部１２ｄの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｓ極の中心）が一致するように回転力が発生する。マグネット９は図６の状態から反時計方向に回転を始める。

図６の状態から、マグネット９が反時計方向に約１１．２５度回転すると、以下のような状態になる。即ち、第２の外側磁極部１ｂの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｎ極の中心）、及び第３外歯部１２ｃの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｓ極の中心）、及び第４外歯部１２ｄの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｓ極の中心）が一致する状態になる。

この時、第１の外側磁極部１ａの中心は、マグネット９の着磁部の境界（Ｓ極、Ｎ極の境界）と一致した状態である。また、第１外歯部１２ａの中心は、マグネット９の着磁部の境界（Ｓ極、Ｎ極の境界）と一致した状態である。また、第２外歯部１２ｂの中心は、マグネット９の着磁部の境界（Ｓ極、Ｎ極の境界）と一致した状態である。

マグネット９には更に反時計方向に回転させる力が発生している。そして、その状態からマグネット９が更に反計方向に約１１．２５度回転（図５の状態から反時計方向に約２２．５度回転）すると、第１のコイル３及び第２のコイル４の回転力のバランスがとれた状態となり、マグネット９はその位置で静止する。この状態は図７に示される。

図７の状態から、第２のコイル４を正方向の通電に切り換えると、第２の外側磁極部１ｂはＮ極に励磁され、第４の磁極部である第３外歯部１２ｃ及び第４外歯部１２ｄはＳ極に励磁される。これに伴い、マグネット９には以下のように図中反時計方向の回転力が発生する。即ち、第２の外側磁極部１ｂの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｓ極の中心）、及び第３外歯部１２ｃの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｎ極の中心）、及び第４外歯部１２ｄの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｎ極の中心）が一致するように回転力が発生する。

ここで、第１のコイル３は逆方向の通電のままにしておくことで、マグネット９には以下のように同じく図中反時計方向の回転力が発生する。即ち、第１の外側磁極部１ａの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｎ極の中心）、及び第１外歯部１２ａの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｓ極の中心）、及び第２外歯部１２ｂの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｓ極の中心）が一致するように回転力が発生する。マグネット９は図７の状態から反時計方向に回転を始める。

図７の状態から、マグネット９が反時計方向に約１１．２５度回転すると、以下のような状態になる。即ち、第１の外側磁極部１ａの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｎ極の中心）、及び第１外歯部１２ａの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｓ極の中心）、及び第２外歯部１２ｂの中心とマグネット９の着磁部の中心（Ｓ極の中心）が一致する状態になる。

この時、第２の外側磁極部１ｂの中心は、マグネット９の着磁部の境界（Ｓ極、Ｎ極の境界）と一致した状態である。また、第３外歯部１２ｃの中心はマグネット９の着磁部の境界（Ｓ極、Ｎ極の境界）と一致した状態である。また、第４外歯部１２ｄの中心はマグネット９の着磁部の境界（Ｓ極、Ｎ極の境界）と一致した状態である。

マグネット９には更に反時計方向に回転させる力が発生している。そして、その状態からマグネット９が更に反計方向に約１１．２５度回転（図５の状態から反時計方向に約２２．５度回転）すると、第１のコイル３及び第２のコイル４の回転力のバランスがとれた状態となり、マグネット９はその位置で静止する。この状態は図８に示される。

以上のように、第１のコイル３により発生する磁束は、マグネット９の外周面に対向する第１の外側磁極部１ａと、マグネット９の内周面に固定されたロータ（コア１０、回転軸１１）の第１の内側磁極部との間を通過するので、効果的にマグネット９に作用する。その際に、マグネット９の内周面に対向するロータの第１の内側磁極部は、マグネット９の内周面との間に空隙を設ける必要がないので、外側磁極部と内側磁極部との距離を小さく構成することが可能となる。これにより、磁気抵抗を減少させ、ステッピングモータの出力を高めることができる。

同様に、第２のコイル４により発生する磁束は、マグネット９の外周面に対向する第２の外側磁極部１ｂと、マグネット９の内周面に固定されたロータの第２の内側磁極部との間を通過するので、効果的にマグネット９に作用する。その際に、マグネット９の内周面に対向するロータの第２の内側磁極部は、マグネット９の内周面との間に空隙を設ける必要がないので、外側磁極部と内側磁極部との距離を小さく構成することが可能となる。これにより、磁気抵抗を減少させ、ステッピングモータの出力を高めることができる。

即ち、第１のコイル３により発生する磁束は、第１の外側磁極部１ａと第１の内側磁極部との間にあるマグネット９を横切り、第２のコイル４により発生する磁束は、第２の外側磁極部１ｂと第２の内側磁極部との間にあるマグネット９を横切る。そのため、磁束を効果的に作用させることができる。これにより、ステッピングモータの出力の向上を図ることが可能となる。

また、第１のコイル３により発生する磁束は、第３の磁極部にも作用し、第２のコイル４により発生する磁束は、第４の磁極部にも作用するので、更なるステッピングモータの出力向上につながる。

また、コア１０（第１の外側磁極部１ａ、第２の外側磁極部１ｂに対向する部分）、回転軸１１、第１の軸受２により、第１の内側磁極部、第２の内側磁極部を構成しているため、外側磁極部と内側磁極部とを接続或いは一体的に製造する場合に比べ、容易に製造できコストが安くなる。

また、ステッピングモータの外径を大型化することなく、マグネット９の外周に対向する外側磁極の数を増やすことができるため、マグネット９の回転力のバランスが向上し、ステッピングモータの静音化につながる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、小型で且つ軸方向の長さが短く、低コストで高出力なステッピングモータを実現することが可能となる。

［第２の実施の形態］
図９は、本発明の第２の実施の形態に係る駆動装置としてのステッピングモータの構成を示す分解斜視図である。図１０は、ステッピングモータの組み立て完成状態を示す斜視図である。図１１は、ステッピングモータのボビンを省略した状態を示す斜視図である。図１２は、ステッピングモータの内部構造を示す縦断面図である。

図９乃至図１２において、ステッピングモータは、第１のステ−タ２１、第１の軸受２２、第１のコイル２３、第２のコイル２４、ボビン２５、マグネット２９、ロータ３０、第２のステータ３２、第２の軸受３４を備えている。

本実施の形態は、上述した第１の実施の形態に対して、コア１０及び回転軸１１を設ける代わりにコア及び回転軸を一体に形成したロータ３０を設けた点、第１のボビン５及び第２のボビン７を設ける代わりにボビン２５を設け専用のカバーを不要とした点において相違する。本実施の形態のその他の要素は、上述した第１の実施の形態（図１）の対応するものと同一なので、説明を簡略化または省略する。

第１のステ−タ２１は、軟磁性材料から形成され、櫛歯形状に形成された第１の外側磁極部２１ａ及び第２の外側磁極部２１ｂ、開き角θの「への字形」に構成され穴部２１ｄが形成された平板部２１ｃを備えている。

第１の軸受２２は、軟磁性材料から形成され、ロータ３０を回転自在に支持するものであり、中央に軸穴部２２ａが設けられ、固定部２２ｂが第１のステータ２１の穴部２１ｄに圧入される。

ボビン２５は、第１のボビン部２５ａ、第２のボビン部２５ｂ、カバー部２５ｃを備えている。カバー部２５ｃは、第１のステータ２１の平板部２１ｃの上に固定され、マグネット２９の外周面を覆うと共にステッピングモータの外観の一部を構成する。第１のボビン部２５ａは、カバー部２５ｃに一体に設けられ、第１のステータ２１の第１の外側磁極部２１ａを外側から挟持する。第２のボビン部２５ｂは、カバー部２５ｃに一体に設けられ、第１のステータ２１の第２の外側磁極部２１ｂを外側から挟持する。

第１のボビン部２５ａには、第１のコイル２３が巻回されており、第２のボビン部２５ｂには、第２のコイル２４が巻回されている。第１のボビン部２５ａは、第１の外側磁極部２１ａを露出状態とするように内側が切り欠かれている（図１０、図１２参照）。第２のボビン部２５ｂは、第２の外側磁極部２１ｂを露出状態とするように内側が切り欠かれている（図１０、図１２参照）。また、カバー部２５ｃには、第１のコイル２３がからげられる２つの端子ピン２６と、第２のコイル２４がからげられる２つの端子ピン２８が配設されている。

マグネット２９は、着磁極数がＮ（本実施の形態ではＮ＝８）となるように、Ｓ極とＮ極が交互に着磁されている。マグネット２９は、その軸方向端面が後述のロータ３０の第１円筒部３０ａの軸方向端面と同一面となるように、内径部２９ａを介して接着等により第１円筒部３０ａの外周部に固定される。

ロータ３０は、軟磁性材料から形成され、第１円筒部３０ａ、第２円筒部３０ｂ、第１軸部３０ｃ、第２軸部３０ｄを備えている。即ち、ロータ３０は、コア（第１円筒部３０ａ、第２円筒部３０ｂに相当）と、回転軸（第１軸部３０ｃ、第２軸部３０ｄに相当）を一体に形成したものである。

第１円筒部３０ａは、マグネット２９の内径部２９ａに接着等により固定される。第２円筒部３０ｂは、第１のコイル２３及び第２のコイル２４の間に配置される。第１軸部３０ｃは、第１の軸受２２に回転自在に支持される。第２軸部３０ｄは、第２の軸受３４に回転自在に支持される。ロータ３０におけるモータ軸方向に関しての位置は、第１の軸受２２と第２の軸受３４とにより所定の隙間を持って規制される（図１２参照）。

第２のステータ３２は、軟磁性材料から形成され、櫛歯形状に形成された第１外歯部３２ａ、第２外歯部３２ｂ、第３外歯部３２ｃ、第４外歯部３２ｄと、穴部３２ｆを有する平板部３２ｅとを備えている。組み立て状態において、第１外歯部３２ａ〜第４外歯部３２ｄは、第１のステータ２１の第１の外側磁極部２１ａ及び第１の外側磁極部２１ｂとは逆方向を向くように配置される。第１外歯部３２ａ及び第２外歯部３２ｂにより第３の磁極部を形成し、第３外歯部３２ｃ及び第４外歯部３２ｄにより第４の磁極部を形成する。

第２の軸受３４は、軟磁性材料から形成され、ロータ３０の第２軸部３０ｄを回転自在に支持する軸穴部３４ａ、第２のステータ３２の穴部３２ｆに圧入される固定部３４ｂを備えている。

本実施の形態は、上述した第１の実施の形態に対して以下の特徴（相違点）を有する。ボビン２５は、第１のステータ２１に位置決め固定され、第２のステータ３２は、マグネット２９及びロータ３０を間に挟んでボビン２５に位置決め固定される。ボビン２５は、第１のコイル２３及び第２のコイル２４の両方が巻回されると共に、マグネット２９の外周面を第２のステータ３２と共に覆う構成のため、専用のカバーを必要としない。

上記構成のステッピングモータにおいて、第１のステ−タ２１は、第１の外側磁極部２１ａと第２の外側磁極部２１ｂが、平板部２１ｃと一体的に構成されている。これにより、第１の外側磁極部２１ａと第２の外側磁極部２１ｂとの相互誤差が少なくなる。また、第２のステ−タ３２は、第３の磁極部である第１外歯部３２ａ及び第２外歯部３２ｂと、第４の磁極部である第３外歯部３２ｃ及び第４外歯部３２ｄが、平板部３２ｅと一体的に構成されている。これにより、第３の磁極部と第４の磁極部との相互誤差が少なくなる。よって、組み立てによるステッピングモータの性能のばらつきを最小限に抑えることができる。

第１のステータ２１と第２のステータ３２とは、マグネット２９及びロータ３０を間に挟んで向き合って配置される（図１１、図１２参照）。第２のステータ３２は、第２の軸受３４、ロータ３０、第１の軸受２２を介して第１のステータ２１と磁気的に連結されている。これにより、第１のコイル２３へ通電することで、第１の外側磁極部２１ａ及び第３の磁極部である第１外歯部３２ａと第２外歯部３２ｂが励磁される。また、第２のコイル２４へ通電することで、第２の外側磁極部２１ｂ及び第４の磁極部である第３外歯部３２ｃと第４外歯部３２ｄが励磁される。

この時、第１の外側磁極部２１ａと、第１外歯部３２ａ及び第２外歯部３２ｂとは、互いに異なる極に励磁され、第２の外側磁極部２１ｂと、第３外歯部３２ｃ及び第４外歯部３２ｄとは、互いに異なる極に励磁される。即ち、第１の外側磁極部２１ａと第３の磁極部とは、互いに異なる極に励磁され、第２の外側磁極部２１ｂと第４の磁極部とは、互いに異なる極に励磁される。

また、第１のコイル２３と第２のコイル２４とは、第１のステータ２１の平板部２１ｃの平面上に隣接して配置され、第１のコイル２３及び第２のコイル２４の間には、ロータ３０の第２円筒部３０ｂ及び第１の軸受２２が隣接して配置される。これにより、ステッピングモータの軸方向長さを短くすることができる。

また、ロータ３０における第１の軸受２２より軸方向外側に突出している第１軸部３０ｃの先端部に、不図示のギア、レバー、スクリューねじ等の部品（不図示）を固定することにより、該部品を介してステッピングモータの回転出力を得ることができる。

また、第１の外側磁極部２１ａと第２の外側磁極部２１ｂは、マグネット２９の外周面に所定の隙間をあけて対向している。ロータ３０における第１の外側磁極部２１ａに対向する部分と、第１の軸受２２とにより、第１の内側磁極部が形成される。同様に、ロータ３０における第２の外側磁極部２１ｂに対向する部分と、第１の軸受２２とにより、第２の内側磁極部が形成される。

これにより、第１のコイル２３へ通電することで、第１の外側磁極部２１ａと第１の内側磁極部をそれぞれ反対の極に励磁して、その磁極部間にマグネット２９を横切る磁束を発生させ、効果的にマグネット２９に作用させる。同様に、第２のコイル２４へ通電することで、第２の外側磁極部２１ｂと第２の内側磁極部をそれぞれ反対の極に励磁して、その磁極部間にマグネット２９を横切る磁束を発生させ、効果的にマグネット２９に作用させる。

第１のステータ２１の第１の外側磁極部２１ａからマグネット２９を通過して第１の内側磁極部を通る磁気回路、及び第１のステータ２１の第２の外側磁極部２１ｂからマグネット２９を通過して第２の内側磁極部を通る磁気回路を、第１の磁気回路とする。

第３の磁極部である第１外歯部３２ａ及び第２外歯部３２ｂと、第４の磁極部である第３外歯部３２ｃ及び第４外歯部３２ｄとは、マグネット２９の外周面に所定の隙間をあけて対向している。また、第１の外側磁極部２１ａと、第３の磁極部である第１外歯部３２ａ及び第２外歯部３２ｂとは、近接して配置され、第２の外側磁極部２１ｂと、第４の磁極部である第３外歯部３２ｃ及び第４外歯部３２ｄとは、近接して配置される。

これにより、第１のコイル２３へ通電することで、第１の外側磁極部２１ａと第３の磁極部はそれぞれ反対の極に励磁され、第１の外側磁極部２１ａから出た磁束は第３の磁極部へと向かう。また、第２のコイル２４へ通電することで、第２の外側磁極部２１ｂと第４の磁極部はそれぞれ反対の極に励磁され、第２の外側磁極部２１ｂから出た磁束は第４の磁極部へと向かう。

第１のステータ２１の第１の外側磁極部２１ａから第３の磁極部へと空気中を通過した後、第２の軸受３４、ロータ３０、第１の軸受２２を通る磁気回路、及び第１のステータ２１の第２の外側磁極部２１ｂから第４の磁極部へと空気中を通過した後、第２の軸受３４、ロータ３０、第１の軸受２２を通る磁気回路を、第２の磁気回路とする。

上述したように、本実施の形態のステッピングモータは、第１の外側磁極部２１ａと第２の外側磁極部２１ｂを有する第１のステータ２１の他に、第３の磁極部及び第４の磁極部を有する第２のステータ３２を設けたことで、上記第１及び第２の磁気回路が構成される。これにより、少ない電流で多くの磁束を発生させることができ、ステッピングモータの出力上昇、消費電力の低減、コイルの小型化を達成することができる。

上記第１の従来例の場合、第１のコイルが第１のステータを励磁し、第２のコイルが第２のステータを励磁する構成のため、第１のステータと第２のステータとの位置誤差がステッピングモータのステップ精度に直に影響する。

これに対し、本実施の形態では、第１のコイル２３により、第１のステータ２１の第１の外側磁極部２１ａと第２のステータ３２の第３の磁極部（第１外歯部３２ａ、第２外歯部３２ｂ）を励磁する。また、第２のコイル２４により、第１のステータ２１の第２の外側磁極部２１ｂと第２のステータ３２の第４の磁極部（第３外歯部３２ｃ、第４外歯部３２ｄ）を励磁する。これにより、第１のステータ２１と第２のステータ３２との位置誤差がステッピングモータのステップ精度に影響を及ぼしにくいものとなる。即ち、出力が高くて回転精度が良いステッピングモータを実現することができる。

また、本実施の形態では、マグネット２９の内側で内側磁極部を成すロータ３０とマグネット２９の内周部との間に空隙を設ける必要がなくなるので、第１の外側磁極部２１ａとロータ３０との間隔及び第２の外側磁極部２１ｂとロータ３０との間隔を小さくすることができる。従って、第１のコイル２３、第１の外側磁極部２１ａ、及び第１の内側磁極部で形成される磁気回路と、第２のコイル２４、第２の外側磁極部２１ｂ、及び第２の内側磁極部で形成される磁気回路の磁気抵抗を小さくすることができる。これにより、ステッピングモータの出力を高めることができる。

また、本実施の形態では、第１の内側磁極部及び第２の内側磁極部をロータ３０と第１の軸受２２とにより構成しているので、ロータ３０が内側磁極部を兼ねることにより、製造コストを低減することができる。

また、本実施の形態では、第１のステータ２１は、第１の外側磁極部２１ａ、第２の外側磁極部２１ｂをモータ軸方向に単純に折り曲げただけで構成され、第２のステータ３２は、第１外歯部３２ａ〜第４外歯部３２ｄをモータ軸方向に単純に折り曲げただけで構成される。これにより、製造が容易となり、製造コストを低減することができる。

また、上記第１の従来例の場合、第１のステータ及び第２のステータは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又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。

これに対し、本実施の形態では、マグネット２９はロータ３０の第１円筒部３０ａの周りに固定されているので（図１２参照）、上記第１の従来例に比べ、マグネット２９の機械的強度が大きい。また、ロータ３０は、マグネット２９の内径部に現れるＳ極、Ｎ極との間の磁気抵抗を小さくするいわゆるバックメタルとして作用するので、磁気回路のパーミアンス係数は高く設定されることになる。これにより、ステッピングモータが高温下の環境で使用された場合でも減磁による磁気的劣化も少ない。

また、上記第１の従来例の場合、マグネットの外径部と外側磁極部の隙間を精度良く保って組み立てる必要がある他に、マグネットの内径部に対向する位置にある内側磁極部をマグネットに対して所定の隙間をあけて配置する必要がある。そのため、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できず、内側磁極部がマグネットに接触してしまうなどの不良が生じる可能性が高い。

これに対し、本実施の形態では、マグネット２９の外径部側のみの隙間を管理するだけでよいので、ステッピングモータの組み立てが容易になる。

また、上記第１の従来例の場合、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、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することができない。

これに対し、本実施の形態では、ロータ３０が内側磁極部を兼ねているので、内側磁極部とマグネット２９とが対向する軸方向の長さを十分長く確保することができる。これにより、第１のステータ２１の第１の外側磁極部２１ａ及び第２の外側磁極部２１ｂとマグネット２９を有効に利用することが可能となり、ステッピングモータの出力を高めることができる。

また、例えば、外側磁極部をマグネットの半径方向に伸びるステータ板で構成すると、マグネットを平面的な展開にする必要があると共に半径方向に向かってコイルを巻くことになる。そのため、軸方向の長さは短くてもステッピングモータの最外径は大きなものとなってしまう。

これに対し、本実施の形態では、第１のステータ２１の第１の外側磁極部２１ａ及び第２の外側磁極部２１ｂをモータ軸方向に延びる櫛歯形状に形成している。そのため、ステッピングモータの最外径は、マグネット２９の直径と、第１の外側磁極部２１ａ及び第２の外側磁極部２１ｂの厚みと、第１のコイル２３及び第２のコイル２４の巻き線幅とにより決定される。これにより、ステッピングモータの最外径を最小限に抑えることができる。

また、本実施の形態では、第１及び第２の外側磁極部を櫛歯形状としているため、第１のコイル２３、第２のコイル２４、ボビン２５、マグネット２９、ロータ３０を全て一方向から（図９の上方向から下方向へ）組み込むことが可能となる。これにより、組み立て作業性が良好となる。

以上のように、第１のコイル２３により発生する磁束は、第１のステータ２１の第１の外側磁極部２１ａと第１の内側磁極部との間にあるマグネット２９を横切る。また、第２のコイル２４により発生する磁束は、第１のステータ２１の第２の外側磁極部２１ｂと第２の内側磁極部との間にあるマグネット９を横切る。そのため、磁束を効果的に作用させることができる。これにより、ステッピングモータの出力の向上を図ることが可能となる。

また、第１のコイル２３により発生する磁束は、第３の磁極部にも作用し、第２のコイル２４により発生する磁束は、第４の磁極部にも作用するので、更なるステッピングモータの出力向上につながる。

また、ステッピングモータの外径を大型化することなくマグネット２９の外周に対向する外側磁極の数を増やすことができるため、マグネット２９の回転力のバランスが向上し、ステッピングモータの静音化につながる。

また、ボビン２５は、第１のコイル２３及び第２のコイル２４の両方が巻回されると共に、マグネット２９の外周面を覆うカバーを兼ねているため、部品点数及びコストを削減することができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、小型で且つ軸方向の長さが短く、低コストで高出力なステッピングモータを実現することが可能となる。

［他の実施の形態］
上記第１及び第２の実施の形態では、ステッピングモータについて説明したが、ステッピングモータは、撮像装置等の各種機器における各種機構の駆動源に適用することが可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置としてのステッピングモータの構成を示す分解斜視図である。 図１のステッピングモータの組み立て完成状態を示す斜視図である。 図２においてステッピングモータのカバーを省略した状態を示す斜視図である。 図１のステッピングモータの内部構造を示す縦断面図である。 図１のステッピングモータの内部構造を示すと共に第１の通電状態の場合を示す上面図である。 図１のステッピングモータの内部構造を示すと共に第２の通電状態の場合を示す上面図である。 図１のステッピングモータの内部構造を示すと共に第３の通電状態の場合を示す上面図である。 図１のステッピングモータの内部構造を示すと共に第４の通電状態の場合を示す上面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る駆動装置としてのステッピングモータの構成を示す分解斜視図である。 図９のステッピングモータの組み立て完成状態を示す斜視図である。 図１０においてステッピングモータのボビンを省略した状態を示す斜視図である。 図９のステッピングモータの内部構造を示す縦断面図である。 第１の従来例に係るステッピングモータの構成を示す分解斜視図である。 図１３のステッピングモータの組み立て完成状態における内部構造を示す縦断面図である。

符号の説明

１、２１ 第１のステータ
１ａ、２１ａ 第１の外側磁極部
１ｂ、２１ｂ 第２の外側磁極部
２、２２ 第１の軸受
３、２３ 第１のコイル
４、２４ 第２のコイル
５ 第１のボビン
７ 第２のボビン
２５ ボビン
９、２９ マグネット
１０ コア
１１ 回転軸
３０ ロータ
１２、３２ 第２のステータ
１２ａ、３２ａ 第１外歯部（第３の磁極部）
１２ｂ、３２ｂ 第２外歯部（第３の磁極部）
１２ｃ、３２ｃ 第３外歯部（第４の磁極部）
１２ｄ、３２ｄ 第４外歯部（第４の磁極部）
１３ カバー
１４、３４ 第２の軸受

Claims (7)

1. 周方向に多極着磁され、内周面及び外周面を有した円筒状のマグネットと、
   軟磁性材料から形成され、前記マグネットの前記内周面に固定されるコアと前記コアに固定される回転軸とを有するロータと、
   軟磁性材料で形成され、前記回転軸の一方端を支持する第１の軸受と、
   軟磁性材料で形成され、前記回転軸の他方端を支持する第２の軸受と、
   前記マグネットの前記外周面に対向し、かつ前記外周面との間に所定の隙間をあけて配置される第１の外側磁極部と、前記マグネットの前記外周面に対向し、かつ前記外周面との間に所定の隙間をあけて配置されるとともに、前記第１の外側磁極部に対して前記回転軸を基準として所定角度位相がずれた位置に配置される第２の外側磁極部とを有する第１のステータと、
   前記第１の外側磁極部に対応し、かつ前記マグネットの前記外周面との間に所定の隙間をあけて配置される第３の外側磁極部と、前記第２の外側磁極部に対応し、かつ前記マグネットの前記外周面との間に所定の隙間をあけて配置される第４の外側磁極部とを有する第２のステータと、
   前記第１の外側磁極部および前記第３の外側磁極部を励磁する環状の第１のコイルと、
   前記第２の外側磁極部および前記第４の外側磁極部を励磁する環状の第２のコイルとを備え、
   前記第１のステータと前記第２のステータは、前記ロータの前記回転軸、前記第１の軸受および前記第２の軸受を介して磁気的に連結され、
   前記第１のコイルおよび前記第２のコイルに通電することで、前記第１のステータの前記第１の外側磁極部および前記第２の外側磁極部からそれぞれ前記マグネットを通過して前記ロータの前記コアに形成される第１の内側磁極部および第２の内側磁極部を通る第１の磁気回路が形成されるとともに、
   前記第１のコイルおよび前記第２のコイルに通電することで、前記第１のステータの前記第１の外側磁極部および前記第２の外側磁極部からそれぞれ空気中を通過して前記第２のステータの前記第３の外側磁極部および前記第４の外側磁極部に到達した後、前記第２の軸受、前記ロータの前記コアおよび前記第１の軸受を通る第２の磁気回路が形成されることを特徴とする駆動装置。
2. 前記第１のステータが前記第１の軸受を保持し、前記第２のステータが前記第２の軸受を保持することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記第１の外側磁極部および前記第２の外側磁極部は、前記ロータの回転軸線に沿って前記第３の外側磁極部および前記第４の外側磁極部に向かって延出され、
   前記第３の外側磁極部および前記第４の外側磁極部は、前記ロータの回転軸線に沿って前記第１の外側磁極部および前記第２の外側磁極部に向かって延出されることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動装置。
4. 前記第１のステータは、前記ロータの前記回転軸に直交して延びる第１の平板部を有し、前記第１の外側磁極部および前記第２の外側磁極部は、前記第１の平板部から前記ロータの回転軸線に沿って前記第３の外側磁極部および前記第４の外側磁極部に向かって延出され、
   前記第２のステータは、前記ロータの前記回転軸に直交して延びる第２の平板部を有し、前記第３の外側磁極部および前記第４の外側磁極部は、前記第２の平板部から前記ロータの回転軸線に沿って前記第１の外側磁極部および前記第２の外側磁極部に向かって延出されることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動装置。
5. 前記ロータは、前記回転軸と前記コアとを別体に構成したことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の駆動装置。
6. 前記ロータは、前記回転軸と前記コアとを一体に構成したことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の駆動装置。
7. 前記第１及び第２のコイルの両方が巻回されるボビンを備え、
   前記ボビンは、前記マグネットを覆うカバー部を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の駆動装置。

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