JP4878226B2

JP4878226B2 - 駆動装置

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Description

本発明は、ステッピングモータの軸方向の寸法の短縮を図る場合に適用される駆動装置に関する。

従来、各種機構の駆動源としてステッピングモータが広範に活用されている。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ステッピングモータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図２１は、第１の従来例に係るステッピングモータの構成部品を示す分解斜視図である。図２２は、組立完成状態におけるステッピングモータの軸方向の構造を示す断面図である。

図２１及び図２２において、ステッピングモータは、マグネット１０１、第１のコイル１０２、第２のコイル１０３、第１のステータ１０４、第２のステータ１０５、出力軸１０６、連結リング１０７を備えている。マグネット１０１は、円筒形状に構成され、円周方向に４分割されると共に異なる極性に交互に着磁されている。

上記構成を有するステッピングモータは、第１のコイル１０２へ通電することにより、第１の外側磁極１０４Ａ、第１の内側磁極１０４Ｃ、マグネット１０１と一周する第１の磁気回路を構成する。また、第２のコイル１０３へ通電することにより、第２の外側磁極１０５Ａ、第２の内側磁極１０５Ｃ、マグネット１０１と一周する第２の磁気回路を構成する。第１の磁気回路、第２の磁気回路へ流れる磁束を切り替えることにより、マグネット１０１に働く力を変化させ、マグネット１０１及び出力軸１０６からなるロータを回転させるものである。

第１の従来例のステッピングモータでは、第１及び第２の磁気回路における空隙が、外側磁極とマグネット１０１の間及びマグネット１０１と内側磁極の間のみにすることができるので、磁気回路の抵抗を小さくすることができる。そして、外側磁極と内側磁極の間に位置するマグネット１０１に磁束が効率的に作用する。その結果、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が向上する。

また、ステッピングモータの第２の従来例として、第１の従来例と同じ磁気回路の構成をとったまま、中空円筒形状としたステッピングモータが提案されている（例えば、特許文献２参照）。この種のステッピングモータをカメラに搭載する場合、カメラのレンズ鏡筒内で光軸と平行になるようにモータを配置し、モータの内径側に絞り羽根、シャッタ、レンズ等を配置する。これにより、内径側にスペースがない中実構造のモータを利用した場合よりもスペース効率の良い構成をとることができ、カメラのレンズ鏡筒の直径を小さくすることができる。

上記第１及び第２の従来例のステッピングモータでは、径の大きな永久磁石をロータとして用いている。そのため、ロータの慣性モーメントが大きくなり、ステッピングモータの高速回転時の応答特性が悪化するという欠点があった。

そこで、上記高速回転時の応答特性を改善するために、コイルと永久磁石を固定子として用い、ヨークを回転子として用いる構造のステッピングモータが提案されている（例えば特許文献３）。

図２３は、第３の従来例に係るステッピングモータの構成部品を示す分解斜視図である。図２４は、組立完成状態におけるステッピングモータの軸方向の構造を示す断面図である。

図２３及び図２４において、ステッピングモータは、第１の外ヨーク２０７、第１の内ヨーク２０８、第１の天板ヨーク２０９、第２の外ヨーク２１０、第２の内ヨーク２１１、第２の天板ヨーク２１２を備えている。ステッピングモータは、更に、第１のコイル２１３、第２のコイル２１４、第１のマグネット２１５、第２のマグネット２１６、第１のロータヨーク２１７、第２のロータヨーク２１８を備えている。

第１コイル２１３及び第２コイル２１４に通電することで発生した磁束は、それぞれ、第１及び第２の外ヨーク、第１及び第２の天板ヨーク、第１及び第２の内ヨーク、第１及び第２のロータヨーク、第１及び第２のマグネットと一周する第１及び第２の磁気回路を構成する。第１の磁気回路、第２の磁気回路へ流れる磁束を切り替えることにより、マグネットとロータヨークの間に働く力を変化させ、第１及び第２のロータヨークからなるロータを回転させるものである。

第３の従来例のステッピングモータでは、第１の従来例のステッピングモータと同様の磁路構成をとりながらも、マグネットよりも慣性モーメントの小さいロータヨークを回転子として配置することができる。これにより、高速回転時のモータの応答特性を改善することができる。
特開平０９−３３１６６６号公報特開２００２−５１５２６号公報特開２００５−２０４４５３号公報

しかしながら、上記第１乃至第３の従来例のステッピングモータは、第１の磁気回路と第２の磁気回路を軸方向に並べて配置した構成となっている。この種のステッピングモータの軸方向の寸法を短くするためには、第１の磁気回路と第２の磁気回路の間隔を短くしていくことが必要である。

しかし、第１の磁気回路と第２の磁気回路の間隔を狭くすると、磁気回路同士が干渉を起こしてしまい、ステッピングモータを所定の回転位置に止めることができなくなる、コギングトルクの増加につながる、などの問題が発生する。これを避けるため、第１及び第２の磁気回路の間にはある程度の間隔を設ける必要がある。このため、ステッピングモータの軸方向の寸法の短縮（短軸化）が難しいという問題があった。

本発明の目的は、軸方向の寸法の短縮を可能とした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、シャフト部と前記シャフト部から径方向に突出する複数の磁極部が形成されたロータヨークと、前記ロータヨークの前記磁極部に対向するように配置されるものであって、円弧形状を有し、内周面に周方向に沿って交互に異なる磁極が着磁された第１のマグネットと、前記第１のマグネットの外周面に接するように配置されるものであって、前記ロータヨークのシャフト部の一方端を回転可能に軸支する第１のステータヨークと、前記第１のステータヨークを介して、前記ロータヨークの磁極部を励磁する第１のコイルと、前記ロータヨークの前記磁極部に対向するように配置されるものであって、円弧形状を有し、内周面に周方向に沿って交互に異なる磁極が着磁された第２のマグネットと、前記第２のマグネットの外周面に接するように配置されるものであって、前記ロータヨークのシャフト部の他方端を回転可能に軸支する第２のステータヨークと、前記第２のステータヨークを介して、前記ロータヨークの磁極部を励磁する第２のコイルとを備え、
前記第１のマグネットと前記第２のマグネットは前記ロータヨークの径方向にて互いに向かい合うように配置され、前記第１のマグネットと前記第２のマグネットとの間に前記ロータヨークが配置され、前記第１のマグネットの磁極に対して前記第２のマグネットの磁極が所定の位相差を持つように、前記第１のマグネットと前記第２のマグネットとは配置されることを特徴とする。

本発明によれば、ロータヨークの径方向にて互いに向かい合うように配置される第１のマグネットと第２のマグネットとの間に上記ロータヨークを配置し、且つ第１のマグネットの磁極に対して第２のマグネットの磁極が所定の位相差を持つように、第１のマグネットと第２のマグネットを配置する。これにより、従来例のように第１及び第２のマグネットを軸方向に並べて配置する構成に比べて、駆動装置の軸方向の寸法を短縮した短軸化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部品を示す分解斜視図である。図２は、組立完成状態におけるステッピングモータの軸方向の構造を示す断面図である。図３は、図２の矢視Ａ−Ａ線に沿うステッピングモータの構造を示す断面図である。

図１乃至図３において、ステッピングモータは、第１のマグネット１１ａ、第２のマグネット１１ｂ、第１のステータヨーク１２ａ、第２のステータヨーク１２ｂを備えている。ステッピングモータは、更に、第１のコイル１３ａ、第２のコイル１３ｂ、第１の軸受１４ａ、第２の軸受１４ｂ、ロータヨーク１５を備えている。

第１のマグネット１１ａを説明するために、まず、円筒状の第１の仮想マグネットを考える。第１の仮想マグネットは、内周面がｎ分割（ｎ：４以上の偶数、本実施の形態では８分割）されると共にＳ極とＮ極が交互に着磁されている。また、第１の仮想マグネットの外周面は、内周面に比べ弱い着磁分布を有するか、あるいは全く着磁されていないか、あるいは内周面と逆の極性に着磁されているかの何れかである。第１の仮想マグネットを軸方向に沿って分割し半円筒形状に形成したものが、第１のマグネット１１ａである。分割した後の第１のマグネット１１ａの着磁パターンについては後述する。第１のマグネット１１ａは、磁極部１１ａ１〜１１ａ４を備える。

第２のマグネット１１ｂは、第１のマグネット１１ａと同様に、内周面がＳ極とＮ極に交互に着磁された円筒状の第２の仮想マグネットを軸方向に沿って分割し半円筒形状に形成したものである。分割した後の第２のマグネット１１ｂの着磁パターンについては後述する。第２のマグネット１１ｂは、磁極部１１ｂ１〜１１ｂ４を備える。

第１のステータヨーク１２ａは、軟磁性材料から形成されており、半円筒状の磁極部１２ａ１と円盤状の天板部１２ａ２から構成されている。第１のステータヨーク１２ａの磁極部１２ａ１は、内径が第１のマグネット１１ａの外径と略等しい寸法に形成され、図３に示すように第１のマグネット１１ａの外周を覆うように配置される。

第１のステータヨーク１２ａの天板部１２ａ２は、磁極部１２ａ１と略同じ外径に形成され、天板部１２ａ２の中心には、第１の軸受１４ａを支持するための穴部が配設されている。第１のステータヨーク１２ａは、ロータヨーク１５と共に第１のマグネット１１ａの着磁パターンの形成箇所を挟み込む位置に配置される。

第２のステータヨーク１２ｂは、第１のステータヨーク１２ａと同じ材料で同じ形状に構成されている。即ち、第２のステータヨーク１２ｂは、軟磁性材料から形成されており、半円筒状の磁極部１２ｂ１と円盤状の天板部１２ｂ２から構成されている。第２のステータヨーク１２ｂの磁極部１２ｂ１は、内径が第２のマグネット１１ｂの外径と略等しい寸法に形成され、図３に示すように第２のマグネット１１ｂの外周を覆うように配置される。

第２のステータヨーク１２ｂの天板部１２ｂ２は、磁極部１２ｂ１と略同じ外径に形成され、天板部１２ｂ２の中心には、第２の軸受１４ｂを支持するための穴部が配設されている。第２のステータヨーク１２ｂは、ロータヨーク１５と共に第２のマグネット１１ｂの着磁パターンの形成箇所を挟み込む位置に配置される。

第１のコイル１３ａは、ロータヨーク１５の中心軸を中心として第１のボビン１３ａ１に導線を多数回巻回することで構成されている。第１のコイル１３ａの外径は、第１のマグネット１１ａ（第２のマグネット１１ｂ）の外径と略同じ寸法に形成されている。

第２のコイル１３ｂは、第１のコイル１３ａと同様の形状、巻数、抵抗値を有する。即ち、第２のコイル１３ｂは、ロータヨーク１５の中心軸を中心として第２のボビン１３ｂ１に導線を多数回巻回することで構成されている。第２のコイル１３ｂの外径は、第１のマグネット１１ａ（第２のマグネット１１ｂ）の外径と略同じ寸法に形成されている。

第１の軸受１４ａは、円筒形状に構成されており、内径部によりロータヨーク１５を回転可能に支持する。第１の軸受１４ａを軟磁性材料で形成することにより、第１の軸受１４ａを磁路の一部として利用することが望ましい。第１の軸受１４ａとして好ましくは鉄粉を利用した含油焼結軸受を用いることにより、軸摩擦を減少させながら磁束を通すことが可能である。

第２の軸受１４ｂは、第１の軸受１４ａと同じ形状を有する。即ち、第２の軸受１４ｂは、円筒形状に構成されており、内径部によりロータヨーク１５を回転可能に支持する。第２の軸受１４ｂを軟磁性材料で形成することにより、第２の軸受１４ｂを磁路の一部として利用することが望ましい。第２の軸受１４ｂとして好ましくは鉄粉を利用した含油焼結軸受を用いることにより、軸摩擦を減少させながら磁束を通すことが可能である。

ロータヨーク１５は、シャフト部１５１と磁極部１５２から構成されている。ロータヨーク１５のシャフト部１５１は、第１の軸受１４ａ及び第２の軸受１４ｂに嵌合可能であり、軟磁性材料により形成することが好ましい。これにより、シャフト部１５１を磁気回路の一部として利用することができる。ロータヨーク１５の磁極部１５２は、略直方体状の凸極がシャフト部１５１の中心軸から径方向に延出した形状であり、シャフト部１５１の外周方向に等間隔で軸方向に沿って設けられている。

ロータヨーク１５の磁極部１５２の本数は、第１の仮想マグネットの着磁極数ｎの半分（本実施の形態では４本）に設定されている。また、ロータヨーク１５の磁極部１５２の外径は、第１の仮想マグネットの内径よりもやや小さく形成されている。

以上、第１のステータヨーク１２ａに、第１のコイル１３ａ、第１のマグネット１１ａ、第１の軸受１４ａを固定することで、第１のステータユニットを構成する。また、第２のステータヨーク１２ｂに、第２のコイル１３ｂ、第２のマグネット１１ｂ、第２の軸受１４ｂを固定することで、第２のステータユニットを構成する。

本実施の形態のステッピングモータの固定子は、上記の第１のステータユニット及び第２のステータユニット同士をカバーを用いるなど不図示の方法で同心状に固定することで構成している。

ここで、上記の第１のマグネット１１ａと第２のマグネット１１ｂの着磁パターン及び位置関係を図３を用いて説明する。

上述したように、第１のマグネット１１ａは、内周面をｎ分割（本実施の形態では８分割）すると共にＳ極とＮ極を交互に着磁した第１の仮想マグネットを軸方向に沿って分割したものである。第１のマグネット１１ａは、ロータヨーク１５の中心軸を中心とし、中心角が１８０°の扇形を底面とする柱に収まるように分割される。

また、上述したように、第２のマグネット１１ｂは、第１のマグネット１１ａと同じ形状を有する。第２のマグネット１１ｂは、第１のマグネット１１ａと同じピッチ且つ同じ強さで周方向に沿って着磁され、図３に示すように第１のマグネット１１ａと所定の位相差をつけて配置される。

この場合、第１のマグネット１１ａと第２のマグネット１１ｂの間には、図３に示すように、後述の第１の磁気回路と第２の磁気回路とが干渉しない程度の空隙を設けている。第１のマグネット１１ａと第２のマグネット１１ｂにおける所定の位相差は、着磁ピッチＰの１／４（電気角で９０°、図３に（１／４）Ｐとして示す）を基本としている。但し、第１及び第２の磁気回路同士の干渉を低減させるために、上記電気角から数％ずらす場合もある。

第１のマグネット１１ａ及び第２のマグネット１１ｂの内周の円弧部分の長さは、着磁ピッチの倍数となるとは限らず、第１のマグネット１１ａ及び第２のマグネット１１ｂのそれぞれの両端の磁極部は、他の磁極部に比べて小さくてもよい。本実施の形態では、第１のマグネット１１ａの磁極部１１ａ４が、他の磁極部１１ａ１〜１１ａ３に比べて小さく構成されている。同様に、第２のマグネット１１ｂの磁極部１１ｂ４が、他の磁極部１１ｂ１〜１１ｂ３に比べて小さく構成されている。

また、第１のステータヨーク１２ａの磁極部１２ａ１は、第１のマグネット１１ａと略等しい中心角に設定されている。同様に、第２のステータヨーク１２ｂの磁極部１２ｂ１は、第２のマグネット１１ｂと略等しい中心角に設定されている。

また、本実施の形態のステッピングモータの回転子は、ロータヨーク１５のシャフト部１５１を第１の軸受１４ａ及び第２の軸受１４ｂにより回転可能に支持することで構成している。このとき、ロータヨーク１５の磁極部１５２は、第１のマグネット１１ａ及び第２のマグネット１１ｂの着磁面と対向する。

本実施の形態のステッピングモータでは、第１のマグネット１１ａ、第１のコイル１３ａ、第１のステータヨーク１２ａ、第１の軸受１４ａ、ロータヨーク１５により、第１の磁気回路を構成している。また、第２のマグネット１１ｂ、第２のコイル１３ｂ、第２のステータヨーク１２ｂ、第２の軸受１４ｂ、ロータヨーク１５により、第２の磁気回路を構成している。

次に、上記構成を有する本実施の形態のステッピングモータにおいて回転子を固定子に対して回転させる駆動原理について、図４乃至図９を参照しながら説明する。

図４は、ステッピングモータの磁気回路を示す図である。図５は、ステッピングモータのロータヨーク１５における励磁領域を示す図である。

図４において、第１の磁気回路を構成する第１のマグネット１１ａ、第１のコイル１３ａ、第１のステータヨーク１２ａ、第１の軸受１４ａ、ロータヨーク１５について、断面で示している。また、図５において、ロータヨーク１５における第１のコイル１３ａが励磁する箇所である領域１と、第２のコイル１３ｂが励磁する箇所である領域２を示している。

第１のコイル１３ａに逆通電を行うと、図４に示すように２つの磁路Ｍ１、Ｍ２が現れる。磁路Ｍ１は、第１のマグネット１１ａ、第１のステータヨーク１２ａの磁極部１２ａ１、天板部１２ａ２、第１の軸受１４ａ、ロータヨーク１５のシャフト部１５１、磁極部１５２と、軟磁性材料で構成された部品内を一周するループを通る。これに対し、磁路Ｍ２には、磁気抵抗の大きい空気が多く存在する。

従って、第１のコイル１３ａにより発生した磁束は、大部分が磁路Ｍ１を通る。この結果、ロータヨーク１５の磁極部１５２は、磁路Ｍ１の通る側のみが強く励磁される。即ち、第１のコイル１３ａにより、図５に示す領域１にあるロータヨーク１５の磁極部１５２（第１のステータヨーク１２ａと対向する箇所）を励磁することができる。これに対し、領域２にある磁極部は励磁されない。ここで、領域１及び領域２は、第１のステータヨーク１２ａ、第２のテータヨーク１２ｂに対して不動のものである。

一方、第２のマグネット１１ｂ、第２のコイル１３ｂ、第２のステータヨーク１２ｂ、第２の軸受１４ｂ、ロータヨーク１５により第２の磁気回路を構成する。図５に示す領域２にあるロータヨーク１５の磁極部１５２と第２のマグネット１１ｂの着磁部を対向させる。これに伴い、第２のコイル１３ｂにより、領域２にあるロータヨーク１５の磁極部１５２（第２のステータヨーク１２ｂと対向する箇所）を励磁することができる。

図６乃至図９は、各通電状態におけるロータヨーク１５と第１のマグネット１１ａ及び第２のマグネット１１ｂとの角度位置の関係を示す図である。

図６は、第１のコイル１３ａ（図２）に逆通電を行い、第２のコイル１３ｂ（図２）に正通電を行った状態を示している。第１のコイル１３ａへの通電により、ロータヨーク１５の磁極部１５２の領域１にある箇所がＳ極に励磁される。また、第２のコイル１３ｂへの通電により、ロータヨーク１５の磁極部１５２の領域２にある箇所がＮ極に励磁される。このとき、励磁されたロータヨーク１５の磁極部１５２と、第１のマグネット１１ａ、第２のマグネット１１ｂとの磁気的なバランスにより、ロータヨーク１５は、図６に示す角度位置で安定する。

図７は、第１のコイル１３ａに逆通電を行い、第２のコイル１３ｂに逆通電を行った状態を示している。ロータヨーク１５の磁極部１５２の領域１にある箇所はＳ極に励磁され、領域２にある箇所はＳ極に励磁される。これにより、ロータヨーク１５は、図６に示す状態から（１×１８０／ｎ）°（本実施の形態では２２.５°）回転した図７に示す角度位置で安定する。

図８は、第１のコイル１３ａに正通電を行い、第２のコイル１３ｂに逆通電を行った状態を示している。ロータヨーク１５の磁極部１５２の領域１にある箇所はＮ極に励磁され、領域２にある箇所はＳ極に励磁される。これにより、ロータヨーク１５は、図６に示す状態から（２×１８０／ｎ）°（本実施の形態では４５°）回転した図８に示す角度位置で安定する。

図９は、第１のコイル１３ａに正通電を行い、第２のコイル１３ｂに正通電を行った状態を示している。ロータヨーク１５の磁極部１５２の領域１にある箇所はＮ極に励磁され、領域２にある箇所はＮ極に励磁される。これにより、ロータヨーク１５は、図６に示す状態から（３×１８０／ｎ）°（本実施の形態では６７．５°）回転した図９に示す角度位置で安定する。

次に、再び第１のコイル１３ａに逆通電を行い、第２のコイル１３ｂに正通電を行うと、ロータヨーク１５の磁極部１５２の領域１にある箇所はＳ極に励磁され、領域２にある箇所はＮ極に励磁される。これにより、ロータヨーク１５は、図６に示す状態から（４×１８０／ｎ）°（本実施の形態では９０°）回転した角度位置で安定する。このとき、ロータヨーク１５と第１のマグネット１１ａ及び第２のマグネット１１ｂとの角度位置の状態は図６と同じになるので省略する。

このように、第１のコイル１３ａと第２のコイル１３ｂに対する通電方向を順次切り替えることにより、ロータヨーク１５の回転方向の安定位置をずらしていくことができる。これにより、ロータヨーク１５を第１のマグネット１１ａ及び第２のマグネット１１ｂに対して回転させることができる。

次に、本実施の形態のステッピングモータの作用及び効果について説明する。

本実施の形態のステッピングモータは、第１のコイル１３ａへの通電により発生する磁束が通る第１の磁気回路と、第２のコイル１３ｂへの通電により発生する磁束が通る第２の磁気回路の一部を周方向に並べて配置することができる。これにより、上記特許文献１〜３に挙げたような従来のステッピングモータのように第１の磁気回路と第２の磁気回路を軸方向に並べる場合に比べて、ステッピングモータの軸方向の寸法を短縮した短軸化を実現することが可能となる。このことに関して詳しく説明する。

第１の磁気回路と第２の磁気回路は、ある程度の空隙をおいて配置する必要がある。第１の磁気回路と第２の磁気回路を近づけ過ぎた場合、第１のコイルから発生した磁束が第２の磁気回路へ流れてしまったり、逆に第２のコイルから発生した磁束が第１の磁気回路へ流れてしまったりする。これは、ステッピングモータの回転精度の低下やコギングトルクの増大の原因となる。

ここで、本実施の形態のステッピングモータと従来のステッピングモータにおいて、マグネットの長さを等しくした場合の、第１の磁気回路が励磁する磁極部とマグネットとの対向する面積について比較する。軸方向の長さに関しては、本実施の形態のステッピングモータでは（マグネットの長さ）であり、従来のステッピングモータでは（マグネットの長さ−空気間隔）／２である。そのため、本実施の形態のステッピングモータの方が２倍以上大きい。次に、周方向の長さに関しては、本実施の形態のステッピングモータでは（３６０−空気間隔）／２となり、従来のステッピングモータでは３６０°となる。そのため、逆に従来のステッピングモータの方が２倍以上大きい。

従って、マグネットの長さを等しくした場合、本実施の形態のステッピングモータと従来のステッピングモータとでは、第１の磁気回路が励磁する磁極部とマグネットとの対向する面積は略等しくなる。

この状態から、本実施の形態のステッピングモータと従来のステッピングモータにおいて、それぞれマグネットの長さを短くした場合を考える。この場合でも、空気間隔の長さは、マグネットの長さを短くする前と同じだけ必要である。従って、従来のステッピングモータでは、第１の磁気回路が励磁する磁極部とマグネットとの対向する面積は、マグネットの長さを短くした割合以上で少なくなり、トルクも落ちる。

これに対し、本実施の形態のステッピングモータでは、マグネットの長さを短くしても、第１の磁気回路が励磁する磁極部とマグネットとの対向する面積は、マグネットの長さを短くした割合で減少するだけである。これにより、本実施の形態のステッピングモータは、従来のステッピングモータに比べて高効率のモータとすることができる。

例えば元のマグネットの長さを１０、必要な空気間隔を１とし、周方向の長さを１０、必要な空気間隔を１とする。このときの第１の磁気回路が励磁する磁極部とマグネットとの対向する面積は、本実施の形態のステッピングモータも従来のステッピングモータも（１０−１）／２×１０＝４５となる。ここから、マグネットの長さを２０％短くすると、従来のステッピングモータでは、第１の磁気回路が励磁する磁極部とマグネットとの対向する面積は（８−１）／２×１０＝３５となる。

これに対し、本実施の形態のステッピングモータでは、第１の磁気回路が励磁する磁極部とマグネットとの対向する面積は８×（１０−１）／２＝３６となる。これにより、本実施の形態のステッピングモータの方が有利となる。

今度は、本実施の形態のステッピングモータと従来のステッピングモータにおいて、マグネットの長さを等しくし、ステッピングモータの径を例えば２０％大きくした場合を考える。この場合は、従来のステッピングモータでは、第１の磁気回路が励磁する磁極部とマグネットとの対向する面積は２０％増加する。

これに対し、本実施の形態のステッピングモータでは、第１の磁気回路が励磁する磁極部とマグネットとの対向する面積は２０％以上増加する。これにより、本実施の形態のステッピングモータは、従来のステッピングモータに比べて高効率のモータとすることができる。これは、流れる磁束が同じ程度であれば同じ程度の空隙があれば十分なため、ステッピングモータを大径化することで、二つの磁気回路の空隙の占める角度を減少させることができるからである。

上記と同様に例を挙げると、従来のステッピングモータの径を２０％大きくすると、第１の磁気回路が励磁する磁極部とマグネットとの対向する面積は（１０−１） ×１２／２＝５４となる。

これに対し、本実施の形態のステッピングモータでは、第１の磁気回路が励磁する磁極部とマグネットとの対向する面積は１０×（１２−１）／２＝５５となる。これにより、本実施の形態のステッピングモータの方が有利となる。

以上のように、本実施の形態のステッピングモータの方が短軸化及び高効率を実現する上で有利であるといえる。

次に、ステッピングモータのマグネットの着磁極数について説明する。本実施の形態では、第１の磁気回路と第２の磁気回路の間の磁気干渉を防止するために、第１のマグネット１１ａ及び第２のマグネット１１ｂに空隙（非着磁部）を周方向に設けている。第１のマグネット１１ａ及び第２のマグネット１１ｂの空隙の部分に対向するロータヨーク１５の磁極部１５２は、コイルに通電しても励磁されることはなく、トルクの発生に寄与しない。

従って、第１のマグネット１１ａ及び第２のマグネット１１ｂの空隙とロータヨーク１５の磁極部１５２とが対向する角度位置（例えば図６の状態）と、それ以外の角度位置では、ロータヨーク１５の励磁される磁極の本数が変わる。そのため、ステッピングモータにおけるトルクの発生にむらが出る恐れがある。この現象は特にロータヨークの磁極数が少ない場合に顕著である。

しかし、ロータヨークの励磁されない磁極本数はマグネットの空隙の数以上にはならないため、ロータヨークの磁極数が多い場合には励磁されない磁極の割合が減り、問題にならない。従って、本実施の形態のステッピングモータは、ロータヨークの磁極本数が多い場合、即ち、マグネットの着磁極数が多い場合において特に有効である。

次に、第１のマグネット１１ａ及び第２のマグネット１１ｂを半円筒形状に形成した場合の利点について説明する。円筒形状のマグネットの内周面を着磁する場合、マグネットの内周側に着磁ヨークと着磁コイルを設置する必要がある。しかし、着磁ヨークや着磁コイルの小型化には限界があるため、マグネットを小径化していくと、その内周側に着磁ヨークと着磁コイルを設置することができない。従って、ある一定以下の径のマグネットを内周着磁することは不可能である。

これに対し、本実施の形態では、磁石を２つのマグネットに分割する構造（２体化）としているため、第１のマグネット１１ａ及び第２のマグネット１１ｂの形状を半円筒形状にすることができる。これにより、第１のマグネット１１ａ及び第２のマグネット１１ｂの開放された側（内周側）に着磁ヨークと着磁コイルを設置することができる。即ち、円筒形状のマグネットでは着磁できない小径の第１のマグネット１１ａ及び第２のマグネット１１ｂを実現することができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ステッピングモータにおいて第１の磁気回路の一部と第２の磁気回路の一部を周方向に並べて配置することが可能となる。これにより、従来例のように第１及び第２の磁気回路を軸方向に並べて配置する構成に比べて、ステッピングモータの軸方向の寸法を短縮した短軸化を実現することができる。

［第２の実施の形態］
図１０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部品を示す分解斜視図である。図１１は、組立完成状態におけるステッピングモータの中心軸に垂直な断面を示す断面図である。

図１０及び図１１において、ステッピングモータは、マグネット２１、第１のステータヨーク２２ａ、第２のステータヨーク２２ｂを備えている。ステッピングモータは、更に、第１のコイル１３ａ、第２のコイル１３ｂ、第１の軸受１４ａ、第２の軸受１４ｂ、ロータヨーク２５を備えている。

マグネット２１は、円筒形状に構成されており、その内周部にそれぞれ約９０°ずつ、２箇所の第１の着磁パターン２１ａ１、２１ａ２と、２箇所の第２の着磁パターン２１ｂ１、２１ｂ２が形成されている。マグネット２１の２箇所の第１の着磁パターン２１ａ１、２１ａ２は、ロータヨーク２５の中心軸を中心として向かい合うように配置される。マグネット２１の２箇所の第２の着磁パターン２１ｂ１、２１ｂ２は、第１の着磁パターン２１ａ１、２１ａ２の間に位置し、ロータヨーク２５の中心軸を中心として向かい合うように配置される。

ここで、第１の着磁パターン２１ａ１、２１ａ２は、円筒状の仮想マグネットの内周面をｎ分割（本実施の形態では１６分割）すると共にＳ極とＮ極を交互に着磁したものの一部である。第２の着磁パターン２１ｂ１、２１ｂ２は、第１の着磁パターン２１ａ１、２１ａ２と同じピッチ且つ同じ強さで周方向に沿って着磁したものである。第２の着磁パターン２１ｂ１、２１ｂ２は、第１の着磁パターン２１ａ１、２１ａ２に対し着磁ピッチの１／４だけ（電気角で９０°）位相差をつけたものである。

マグネット２１の第１の着磁パターン２１ａ１、２１ａ２と第２の着磁パターン２１ｂ１、２１ｂ２との間には、磁気回路同士の干渉を避けるための非着磁部２１３が適宜設けられている。本実施の形態では、４箇所の非着磁部２１３が設けられている。

第１のステータヨーク２２ａは、マグネット２１に２箇所の第１の着磁パターン２１ａ１、２１ａ２が設けられていることに対応し、ロータヨーク２５を介して向かい合う２箇所の磁極部を備えている。第１のステータヨーク２２ａは、ロータヨーク２５と共にマグネット２１の第１の着磁パターン２１ａ１、２１ａ２の形成箇所を挟み込む位置に配置される。

第２のステータヨーク２２ｂも、第１のステータヨーク２２ａと同じ形状に構成されている。即ち、第２のステータヨーク２２ｂは、マグネット２１に２箇所の第２の着磁パターン２１ｂ１、２１ｂ２が設けられていることに対応し、ロータヨーク２５を介して向かい合う２箇所の磁極部を備えている。第２のステータヨーク２２ｂは、ロータヨーク２５と共にマグネット２１の第２の着磁パターン２１ｂ１、２１ｂ２の形成箇所を挟み込む位置に配置される。

ロータヨーク２５は、シャフト部２５１と磁極部２５２から構成されている。ロータヨーク２５のシャフト部２５１は、第１の軸受１４ａ及び第２の軸受１４ｂに嵌合可能である。ロータヨーク２５の磁極部２５２は、略直方体状の凸極がシャフト部２５１の中心軸から径方向に延出した形状であり、シャフト部２５１の外周方向に等間隔で軸方向に沿って設けられている。ロータヨーク２５の磁極部１５２の本数は、本実施の形態では８本に設定されている。

第１のコイル１３ａ、第２のコイル１３ｂ、第１の軸受１４ａ、第２の軸受１４ｂは、上記第１の実施の形態と同様であり、説明を省略する。

本実施の形態のステッピングモータの固定子は、マグネット２１、第１のステータヨーク２２ａ、第１のコイル１３ａ、第１の軸受１４ａ、第２のステータヨーク２２ｂ、第２のコイル１３ｂ、第２の軸受１４ｂを同心状に固定することで構成している。

また、本実施の形態のステッピングモータの回転子は、ロータヨーク２５のシャフト部２５１を第１の軸受１４ａ及び第２の軸受１４ｂにより回転可能に支持することで構成している。

本実施の形態のステッピングモータでは、マグネット２１における第１の着磁パターン形成箇所を含む部分、第１のコイル１３ａ、第１のステータヨーク２２ａ、第１の軸受１４ａ、ロータヨーク２５により、第１の磁気回路を構成している。また、マグネット２１における第２の着磁パターン形成箇所を含む部分、第２のコイル１３ｂ、第２のステータヨーク２２ｂ、第２の軸受１４ｂ、ロータヨーク２５により、第２の磁気回路を構成している。

上記第１の実施の形態では、第１のマグネット１１ａ及び第２のマグネット１１ｂにそれぞれ着磁パターンを１箇所ずつ設けている。これに伴い、第１のコイル１３ａに通電したときにロータヨーク１５に発生する力は、ロータヨーク１５の１箇所のみに作用する。このため、力のバランスが悪く、摩擦の増大やロータヨーク１５の振動につながる。特にこの問題は１相駆動（一方のコイルにのみ通電した状態での駆動）で大きい。

これに対し、本実施の形態では、マグネット２１に２箇所の第１の着磁パターンと、２箇所の第２の着磁パターンを設けると共に、ロータヨーク２５の中心軸を中心として均等に配置している。これに伴い、第１のコイル１３ａに通電したときに発生する力は、ロータヨーク２５の中心軸を中心として複数作用することになり、ロータヨーク２５に対して偶力として働く。これにより、ロータヨーク２５の中心軸に余計な負荷をかけることなく、円滑な回転が可能となる。

尚、マグネット２１に設ける第１の着磁パターン及び第２の着磁パターンはそれぞれ３箇所以上とすることも可能であるが、３箇所以上の場合は、回転トルク発生に寄与しない非着磁部２１３の個数が増加するという側面がある。従って、偶力を発生させながら非着磁部の個数を最小にするためには、マグネット２１に設ける第１の着磁パターン及び第２の着磁パターンはそれぞれ２箇所ずつとすることが望ましい。

次に、マグネット２１を一体で作った場合の効果について述べる。第１の磁気回路と第２の磁気回路の位相差が所定の角度から少しでもずれると、コギングトルクが増大するなど、ステッピングモータの性能を著しく低下させる。

本実施の形態では、マグネット２１を一体化構造（単一の円筒形状）としているため、第１の磁気回路と第２の磁気回路の位相差をマグネット２１の着磁パターンのみで決めることができる。これにより、組み立て誤差などに左右されることがなく、品質の良いステッピングモータを実現することができる。

［第３の実施の形態］
図１２は、本発明の第３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部品を示す分解斜視図である。図１３は、組立完成状態におけるステッピングモータの軸方向の構造を示す断面図である。図１４は、図１３の矢視Ｂ−Ｂ線に沿うステッピングモータの構造を示す断面図である。

図１２乃至図１４において、ステッピングモータは、第１のマグネット３１ａ、第２のマグネット３１ｂ、第１のステータヨーク３２ａ、第２のステータヨーク３２ｂを備えている。ステッピングモータは、更に、第１のコイル３３ａ、第２のコイル３３ｂ、第１の軸受３４ａ、第２の軸受３４ｂ、ロータヨーク３５を備えている。

上記第１及び第２の実施の形態では、マグネットの内周部を着磁し、マグネットの内周側に配置したロータヨークを回転させる構成とした。

これに対し、本実施の形態では、第１のマグネット３１ａ及び第２のマグネット３１ｂの外周部を着磁し、第１のマグネット３１ａ及び第２のマグネット３１ｂの外周側に配置したロータヨーク３５を回転させる構成としている。また、本実施の形態では、ステッピングモータを、軸方向に連通した空間部（開口部）を有する円筒状のステータヨーク３５を備えた中空円筒形状に構成している。

第１のマグネット３１ａは、外周面をｎ分割（本実施の形態では１６分割）すると共にＳ極とＮ極を交互に着磁した仮想マグネットを軸方向に沿って分割したものである。第１のマグネット３１ａは、ロータヨーク３５の中心軸を中心とし、中心角が１８０°の扇形を底面とする柱に収まるように分割される。

第２のマグネット３１ｂは、第１のマグネット３１ａと同じ形状に構成されている。第２のマグネット３１ｂの着磁パターンは、第１のマグネット３１ａと同じピッチ且つ同じ強さで周方向に沿って着磁され、第１のマグネット３１ａに着磁ピッチの１／４だけ（電気角で９０°）位相差をつけて配置される。

この場合、第１のマグネット３１ａと第２のマグネット３１ｂの間には、図１４に示すように、後述の第１の磁気回路と第２の磁気回路とが干渉しない程度の空隙を設けている。

第１のステータヨーク３２ａは、軟磁性材料から形成されており、半円筒状の磁極部３２ａ１と円盤状の天板部３２ａ２から構成されている。第１のステータヨーク３２ａの磁極部３２ａ１の外径は、第１のマグネット３１ａの内径と略等しく、また、磁極部３２ａ１の外径の弧の長さは、第１のマグネット３１ａの内径の弧の長さと略等しく設定されている。これにより、第１のステータヨーク３２ａを第１のマグネット３１ａの内周を覆うように配置することができる。

第２のステータヨーク３２ｂは、第１のステータヨーク３２ａと同じ形状に構成されている。即ち、第２のステータヨーク３２ｂは、軟磁性材料から形成されており、半円筒状の磁極部３２ｂ１と円盤状の天板部３２ｂ２から構成されている。第２のステータヨーク３２ｂの磁極部３２ｂ１の外径は、第２のマグネット３１ｂの内径と略等しく、また、磁極部３２ｂ１の外径の弧の長さは、第２のマグネット３１ｂの内径の弧の長さと略等しく設定されている。これにより、第２のステータヨーク３２ｂを第２のマグネット３１ｂの内周を覆うように配置することができる。

第１のコイル３３ａは、ロータヨーク３５の中心軸を中心として導線を多数回巻回することで構成されている。第２のコイル３３ｂは、第１のコイル３３ａと同様の形状、巻数、抵抗値を有する。

第１の軸受３４ａは、円環形状に構成されており、外径部によりロータヨーク３５を回転可能に支持する。第２の軸受３４ｂは、第１の軸受と同じ形状に構成されている。即ち、第２の軸受３４ｂは、円環形状に構成されており、外径部によりロータヨーク３５を回転可能に支持する。

ロータヨーク３５は、軟磁性材料から形成されており、円筒形状に構成されると共に、複数の磁極部３５１を備えている。即ち、ロータヨーク３５の周壁部において軸方向に延出されたスリットを円周方向に周期的（所定間隔）に設けることで、磁極部３５１として機能させている。ロータヨーク３５の磁極部３５１の本数は、上述した仮想マグネットの磁極数ｎの半分（本実施の形態では８本）に設定されている。

以上、第１のステータヨーク３２ａに、第１のコイル３３ａ、第１のマグネット３１ａ、第１の軸受３４ａを固定することで、第１のステータユニットを構成する。また、第２のステータヨーク３２ｂに、第２のコイル３３ｂ、第２のマグネット３１ｂ、第２の軸受３４ｂを固定することで、第２のステータユニットを構成する。

また、本実施の形態のステッピングモータの回転子は、ロータヨーク３５を、第１の軸受３４ａと第２の軸受３４ｂにより回転可能に支持することで構成している。このとき、ロータヨーク３５の磁極部３５１は、第１のマグネット３１ａ及び第２のマグネット３１ｂの着磁面と対向する。

本実施の形態においても、上記第１の実施の形態と同様に、第１のコイル３３ａに通電することで発生した磁束が、第１のマグネット３１ａ、第１のステータヨーク３２ａ、第１の軸受３４ａ、ロータヨーク３５と一周する第１の磁気回路を構成する。また、第２のコイル３３ｂに通電することで発生した磁束が、第２のマグネット３１ｂ、第２のステータヨーク３２ｂ、第２の軸受３４ｂ、ロータヨーク３５と一周する第２の磁気回路を構成する。

第１の磁気回路により、ロータヨーク３５が第１のマグネット３１ａの着磁パターンと対向する箇所を励磁する。第２の磁気回路により、ロータヨーク３５が第２のマグネット３１ｂの着磁パターンと対向する箇所を励磁する。従って、第１のコイル３３ａと第２のコイル３３ｂに対する通電方向を順次切り替えることにより、ロータヨーク３５の回転方向の安定位置をずらしていくことができる。これにより、ロータヨーク３５を第１のマグネット３１ａ及び第２のマグネット３１ｂに対して回転させることができる。

本実施の形態では、ステッピングモータを、軸方向に連通した空間部（開口部）を有する円筒状のステータヨーク３５を備えた中空円筒形状に構成している。これにより、ステータヨーク３５の空間部を、レンズの光路、流体の流路、電気の配線などに利用することができる。

また、本実施の形態では、外周面を着磁した第１のマグネット３１ａ及び第２のマグネット３１ｂを用いている。ここで、マグネットを着磁する際、マグネットの内周面を着磁する場合は、マグネットの内側に着磁ヨークと着磁コイルを設置しなければならい。そのため、着磁ヨークと着磁コイルを設置できない大きさまでマグネットを小径化することができない。これに対し、マグネットの外周面を着磁する場合は、マグネットの外側に着磁ヨークと着磁コイルを設置する。従って、マグネットを小径化した場合でも着磁ヨークと着磁コイルを設置することができる。

また、マグネットの外周面を着磁する場合は、マグネットの内周面を着磁する場合と比べ太い着磁コイルを用いることができ、マグネットの内周面を着磁する場合よりも強力な着磁を行うことができる。即ち、外周面を着磁したマグネットを利用する構成をとることで、ステッピングモータの小型化及び高効率化が可能となる。

［第４の実施の形態］
図１５は、本発明の第４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部品を示す分解斜視図である。図１６は、組立完成状態におけるステッピングモータの軸方向の構造を示す断面図である。図１７は、図１６の矢視Ｃ−Ｃ線に沿うステッピングモータの構造を示す断面図である。

図１５乃至図１７において、ステッピングモータは、第１のマグネット４１ａ、第２のマグネット４１ｂ、第１のステータヨーク４２ａ、第２のステータヨーク４２ｂを備えている。ステッピングモータは、更に、第１のコイル４３ａ、第２のコイル４３ｂ、第１の軸受４４ａ、第２の軸受４４ｂ、ロータヨーク４５、ステータヨーク連結部材４６を備えている。

上記第１乃至第３の実施の形態では、マグネット、コイル、ステータヨークを固定子として用い、ロータヨークを回転子として用いる構成とした。

これに対し、本実施の形態では、第１のマグネット４１ａ、第２のマグネット４１ｂ、第１のステータヨーク４２ａ、第２のステータヨーク４２ｂを回転子として用い、ロータヨーク４５、第１のコイル４３ａ、第２のコイル４３ｂを固定子として用いる構成としている。本構成は、上記第１乃至第３の実施の形態と同様の磁気回路により実現することが可能である。

尚、本実施の形態の部品名称の「ロータヨーク」、「ステータヨーク」は、それぞれマグネットに対して「回転する」、「固定する」という意味から名づけている。しかし、実用上の観点からすると、コイルを固定子側に配置させた方が給電を行いやすいため、コイル側を固定子と呼んでいる。本実施の形態においては、コイルはマグネット側だけでなくロータヨーク側に固定する構成も可能である。以下では、コイルと一体に構成されたロータヨークが固定子、コイルに対し回転可能に構成されたステータヨークが回転子として配置される。

第１のマグネット４１ａは、外周面をｎ分割（本実施の形態では１６分割）すると共にＳ極とＮ極を交互に着磁した仮想マグネットを軸方向に沿って分割したものである。第１のマグネット４１ａは、ロータヨーク４５の中心軸を中心とし、中心角が１８０°の扇形を底面とする柱に収まるように分割される。

第２のマグネット４１ｂは、第１のマグネット４１ａと同じ形状に構成されている。第２のマグネット４１ｂの着磁パターンは、第１のマグネット４１ａと同じピッチ且つ同じ強さで周方向に沿って着磁され、第１のマグネット４１ａに着磁ピッチの１／４だけ（電気角で９０°）位相差をつけて配置される。

第１のステータヨーク４２ａは、軟磁性材料から形成されており、半円筒状の磁極部４２ａ１とシャフト部４２ａ２から構成されている。第１のステータヨーク４２ａの磁極部４２ａ１の外径は、第１のマグネット４１ａの内径と略等しく、また、磁極部４２ａ１の外径の弧の長さは、第１のマグネット４１ａの内径の弧の長さと略等しく設定されている。これにより、第１のステータヨーク４２ａを第１のマグネット４１ａの内周を覆うように配置することができる。

第２のステータヨーク４２ｂは、第１のステータヨーク４２ａと同じ形状に構成されている。即ち、第２のステータヨーク４２ｂは、軟磁性材料から形成されており、半円筒状の磁極部４２ｂ１とシャフト部４２ｂ２から構成されている。第２のステータヨーク４２ｂの磁極部４２ｂ１の外径は、第２のマグネット４１ｂの内径と略等しく、また、磁極部４２ｂ１の外径の弧の長さは、第２のマグネット４１ｂの内径の弧の長さと略等しく設定されている。これにより、第２のステータヨーク４２ｂを第２のマグネット４１ｂの内周を覆うように配置することができる。

ステータヨーク連結部材４６は、非磁性材料から形成されており、円柱形状に構成されると共に、２箇所の位置決め部４６１を備えている。ステータヨーク連結部材４６の位置決め部４６１は、ステータヨーク連結部材４６の外周部から径方向に延出されている。これにより、ステータヨーク連結部材４６の位置決め部４６１は、第１のステータヨーク４２ａと第２のステータヨーク４２ｂを同軸に所定の位相差で固定することができる。

ステータヨーク連結部材４６の位置決め部４６１は、図１７に示すように第１のステータヨーク４２ａと第２のステータヨーク４２ｂの外側にまで延出されている。これにより、ステータヨーク連結部材４６の位置決め部４６１は、第１のマグネット４１ａと第２のマグネット４１ｂを同軸に所定の位相差で固定することができる。

第１のコイル４３ａは、ステータヨーク４５の中心軸を中心として導線を多数回巻回することで構成されている。第２のコイル４３ｂは、第１のコイル４３ａと同様の形状、巻数、抵抗値を有する。

第１の軸受４４ａは、軟磁性材料から形成されており、円盤形状に構成されている。第１の軸受４４ａの外径は、ロータヨーク４５の内径と略同じ寸法に設定されている。また、第１の軸受４４ａは、中心に第１のステータヨーク４２ａのシャフト部４２ａ２を回転可能に支持する穴部を有する。

第２の軸受４４ｂは、第１の軸受４４ａと同じ形状に構成されている。即ち、第２の軸受４４ｂは、軟磁性材料から形成されており、円盤形状に構成されている。第２の軸受４４ｂの外径は、ロータヨーク４５の内径と略同じ寸法に設定されている。また、第２の軸受４４ｂは、中心に第２のステータヨーク４２ｂのシャフト部４２ｂ２を回転可能に支持する穴部を有する。

ロータヨーク４５は、軟磁性材料から形成されており、円筒形状に構成されると共に、複数の磁極部４５１を備えている。即ち、ロータヨーク４５の周壁部において軸方向に延出されたスリットを円周方向に周期的（所定間隔）に設けることで、磁極部４５１として機能させている。ロータヨーク４５の磁極部４５１の本数は、上述した仮想マグネットの磁極数ｎの半分（本実施の形態では８本）に設定されている。

本実施の形態のステッピングモータの固定子は、ロータヨーク４５に、第１のコイル４３ａ、第１の軸受４４ａ、第２のコイル４３ｂ、第２の軸受４４ｂを固定することで構成している。

また、本実施の形態のステッピングモータの回転子は、ステータヨーク連結部材４６に、第１のステータヨーク４２ａ、第２のステータヨーク４２ｂ、第１のマグネット４１ａ、第２のマグネット４１ｂを同軸に固定することで構成している。

ステッピングモータの回転子は、固定子に対して回転可能に支持され、ロータヨーク４５の磁極部４５１は、第１のマグネット４１ａ及び第２のマグネット４１ｂの着磁面と対向する。

本実施の形態のステッピングモータでは、第１のコイル４３ａに通電することで発生する磁束は、第１のステータヨーク４２ａの磁極部４２ａ１、シャフト部４２ａ２、第１の軸受４４ａ、ロータヨーク４５と一周する第１の磁気回路を構成する。また、第２のコイル４３ｂに通電することで発生する磁束は、第２のステータヨーク４２ｂの磁極部４２ｂ１、シャフト部４２ｂ２、第２の軸受４４ｂ、ロータヨーク４５と一周する第２の磁気回路を構成する。

第１の磁気回路により、ロータヨーク４５における第１のマグネット４１ａの着磁パターンと対向する箇所を励磁し、第２の磁気回路により、ロータヨーク４５における第２のマグネット４１ｂの着磁パターンと対向する箇所を励磁することができる。

従って、第１のコイル４３ａと第２のコイル４３ｂに対する通電方向を順次切り替えることにより、ロータヨーク４５の回転方向の安定位置を（１８０／ｎ）°ずつずらしていくことができる。これにより、第１のマグネット４１ａ及び第２のマグネット４１ｂで構成される回転子を、ロータヨーク４５で構成される固定子に対して回転させることができる。その様子を、図１７乃至図２０に示す。

このように、本実施の形態では、第１及び第２のコイル４３ａ、４３ｂをロータヨーク４５側に固定し、第１及び第２のマグネット４１ａ、４１ｂと第１及び第２のステータヨーク４２ａ、４２ｂを回転子とする構成としている。

本実施の形態では、ステッピングモータを上記構成とすることで、外周面を着磁したマグネットを利用することができる。これにより、上記第３の実施の形態と同様に、内周面を着磁したマグネットに比べてマグネットの小径化が可能となると共に、より強力な着磁を行うことができるという利点がある。

また、上記第１の実施の形態では、ステッピングモータの力の発生箇所がマグネットの内周部とロータヨークの外周部の間となるように構成した。

これに対し、本実施の形態では、ステッピングモータの力の発生箇所が第１のマグネット４１ａ及び第２のマグネット４１ｂの外周部とロータヨーク４５の間となるように構成している。このため、ステッピングモータの外径を等しくした場合、本実施の形態の構成の方が力の発生する箇所の、中心軸からの径が大きくなる。これにより、本実施の形態の構成の方がより大きなトルクを発生することができる。

［他の実施の形態］
上記第１乃至第４の実施の形態では、ステッピングモータ単体について説明したが、ステッピングモータを撮像装置に搭載して駆動源として用いるなど、各種の応用が可能である。

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部品を示す分解斜視図である。組立完成状態におけるステッピングモータの軸方向の構造を示す断面図である。図２の矢視Ａ−Ａ線に沿うステッピングモータの構造を示す断面図である。ステッピングモータの磁気回路を示す図である。ステッピングモータのロータヨークにおける励磁領域を示す図である。第１のコイルに逆通電を行い第２のコイルに正通電を行った状態におけるロータヨークと第１のマグネット及び第２のマグネットとの角度位置の関係を示す図である。第１のコイルに逆通電を行い第２のコイルに逆通電を行った状態におけるロータヨークと第１のマグネット及び第２のマグネットとの角度位置の関係を示す図である。第１のコイルに正通電を行い第２のコイルに逆通電を行った状態におけるロータヨークと第１のマグネット及び第２のマグネットとの角度位置の関係を示す図である。第１のコイルに正通電を行い第２のコイルに正通電を行った状態におけるロータヨークと第１のマグネット及び第２のマグネットとの角度位置の関係を示す図である。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部品を示す分解斜視図である。組立完成状態におけるステッピングモータの中心軸に垂直な断面を示す断面図である。本発明の第３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部品を示す分解斜視図である。組立完成状態におけるステッピングモータの軸方向の構造を示す断面図である。図１３の矢視Ｂ−Ｂ線に沿うステッピングモータの構造を示す断面図である。本発明の第４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部品を示す分解斜視図である。組立完成状態におけるステッピングモータの軸方向の構造を示す断面図である。図１６の矢視Ｃ−Ｃ線に沿うステッピングモータの構造を示す断面図である。ロータヨークと第１のマグネット及び第２のマグネットとの角度位置の関係を示す図である。ロータヨークと第１のマグネット及び第２のマグネットとの角度位置の関係を示す図である。ロータヨークと第１のマグネット及び第２のマグネットとの角度位置の関係を示す図である。第１の従来例に係るステッピングモータの構成部品を示す分解斜視図である。組立完成状態におけるステッピングモータの軸方向の構造を示す断面図である。第３の従来例に係るステッピングモータの構成部品を示す分解斜視図である。組立完成状態におけるステッピングモータの軸方向の構造を示す断面図である。

符号の説明

１１ａ、３１ａ、４１ａ第１のマグネット
１１ｂ、３１ｂ、４１ｂ第２のマグネット
１２ａ、２２ａ、３２ａ、４２ａ第１のステータヨーク
１２ｂ、２２ｂ、３２ｂ、４２ｂ第２のステータヨーク
１３ａ、３３ａ、４３ａ第１のコイル
１３ｂ、３３ｂ、４３ｂ第２のコイル
１４ａ、３４ａ、４４ａ第１の軸受
１４ｂ、３４ｂ、４４ｂ第２の軸受
１５、２５、３５、４５ロータヨーク
２１マグネット
４６ステータヨーク連結部材

Claims

シャフト部と前記シャフト部から径方向に突出する複数の磁極部が形成されたロータヨークと、
前記ロータヨークの前記磁極部に対向するように配置されるものであって、円弧形状を有し、内周面に周方向に沿って交互に異なる磁極が着磁された第１のマグネットと、
前記第１のマグネットの外周面に接するように配置されるものであって、前記ロータヨークのシャフト部の一方端を回転可能に軸支する第１のステータヨークと、
前記第１のステータヨークを介して、前記ロータヨークの磁極部を励磁する第１のコイルと、
前記ロータヨークの前記磁極部に対向するように配置されるものであって、円弧形状を有し、内周面に周方向に沿って交互に異なる磁極が着磁された第２のマグネットと、
前記第２のマグネットの外周面に接するように配置されるものであって、前記ロータヨークのシャフト部の他方端を回転可能に軸支する第２のステータヨークと、
前記第２のステータヨークを介して、前記ロータヨークの磁極部を励磁する第２のコイルとを備え、
前記第１のマグネットと前記第２のマグネットは前記ロータヨークの径方向にて互いに向かい合うように配置され、前記第１のマグネットと前記第２のマグネットとの間に前記ロータヨークが配置され、前記第１のマグネットの磁極に対して前記第２のマグネットの磁極が所定の位相差を持つように、前記第１のマグネットと前記第２のマグネットとは配置されることを特徴とする駆動装置。
シャフト部と前記シャフト部から径方向に突出する複数の磁極部が形成されたロータヨークと、
前記ロータヨークの前記磁極部に対向するように配置されるものであって、円筒形状を有し、内周面が周方向に沿って複数の領域に分割され、該分割された領域は第１の着磁パターンもしくは第２の着磁パターンで着磁され、且つ該分割された領域の間には非着磁部が形成されるマグネットと、
前記第１の着磁パターンで着磁された前記マグネットの分割された領域に接するように配置されるものであって、前記ロータヨークのシャフト部の一方端を回転可能に軸支する第１のステータヨークと、
前記第１のステータヨークを介して、前記ロータヨークの磁極部を励磁する第１のコイルと、
前記第２の着磁パターンで着磁された前記マグネットの分割された領域に接するように配置されるものであって、前記ロータヨークのシャフト部の他方端を回転可能に軸支する第２のステータヨークと、
前記第２のステータヨークを介して、前記ロータヨークの磁極部を励磁する第２のコイルとを備え、
前記第１の着磁パターンで着磁された領域同士が前記ロータヨークの径方向にて互いに向かい合うように配置されるとともに、前記第２の着磁パターンで着磁された領域同士が前記ロータヨークの径方向にて互いに向かい合うように配置され、前記マグネットの内側に前記ロータヨークが配置され、前記第１の着磁パターンと前記第２の着磁パターンとが所定の位相差を持つように、前記マグネットの分割された領域は着磁されることを特徴とする駆動装置。
円筒形状を有し、周面に周方向に沿って複数の磁極部が形成されたロータヨークと、
前記ロータヨークの内側で、前記ロータヨークの前記磁極部に対向するように配置されるものであって、円弧形状を有し、外周面に周方向に沿って交互に異なる磁極が着磁された第１のマグネットと、
前記第１のマグネットの内周面に接するように配置されるものであって、前記ロータヨークの一方端を回転可能に軸支する第１のステータヨークと、
前記第１のステータヨークを介して、前記ロータヨークの磁極部を励磁する第１のコイルと、
前記ロータヨークの内側で、前記ロータヨークの前記磁極部に対向するように配置されるものであって、円弧形状を有し、外周面に周方向に沿って交互に異なる磁極が着磁された第２のマグネットと、
前記第２のマグネットの内周面に接するように配置されるものであって、前記ロータヨークの他方端を回転可能に軸支する第２のステータヨークと、
前記第２のステータヨークを介して、前記ロータヨークの磁極部を励磁する第２のコイルとを備え、
前記第１のマグネットと前記第２のマグネットとは前記ロータヨークの径方向にて互いに向かい合うように配置され、前記第１のマグネットの磁極に対して前記第２のマグネットの磁極が所定の位相差を持つように、前記第１のマグネットと前記第２のマグネットとは配置されることを特徴とする駆動装置。
円筒形状を有し、周面に周方向に沿って複数の磁極部が形成されるロータヨークと、
前記ロータヨークの前記磁極部に対向するように配置されるものであって、円弧形状を有し、外周面に周方向に沿って交互に異なる磁極が着磁された第１のマグネットと、
前記第１のマグネットの内周面を覆う第１の磁極部、及び前記ロータヨークに対して回転可能に支持されるシャフト部が形成された第１のステータヨークと、
前記第１のステータヨークを介して、前記ロータヨークの磁極部を励磁する第１のコイルと、
前記ロータヨークの前記磁極部に対向するように配置されるものであって、円弧形状を有し、外周面に周方向に沿って交互に異なる磁極が着磁された第２のマグネットと、
前記第２のマグネットの内周面を覆う第２の磁極部、及び前記ロータヨークに対して回転可能に支持されるシャフト部が形成された第２のステータヨークと、
前記第２のステータヨークを介して、前記ロータヨークの磁極部を励磁する第２のコイルと、
前記第１の磁極部の内周面と前記第２の磁極部の内周面とが互いに向かい合うように、前記第１のステータヨークと前記第２のステータヨークとを連結するものであって、非磁性材料で形成される連結部材とを備え、
前記ロータヨークに前記第１および第２のコイルが固定され、前記ロータヨークは前記連結部材にて連結される前記第１および第２のステータヨークを回転可能に軸支し、前記第１のマグネットの磁極に対して前記第２のマグネットの磁極が所定の位相差を持つように、前記第１のマグネットと前記第２のマグネットとは配置されることを特徴とする駆動装置。
前記所定の位相差はＰ／４（Ｐ：着極ピッチ）の位相差であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の駆動装置。