JP6569555B2 - ステッピングモータ、およびこれを用いた電動アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、ステッピングモータ、およびこれを用いた電動アクチュエータに関するものである。

近年、車両用室内空調装置のドア駆動用の電動アクチュエータでは、ドアの制御精度の高精度化を狙いとしてステッピングモータがサーボモータとして用いられるようになってきた（例えば、特許文献１参照）。

ここで、電動アクチュエータは、ケース内にサーボモータが配置されている。電動アクチュエータの厚み方向がサーボモータの回転軸の軸線方向に直交している。このため、サーボモータにおける回転軸を中心とする外径寸法によって電動アクチュエータの厚み方向寸法が決まる。

特開２０１２−１０４５１号公報

近年、車両用室内空調装置においては、その体格の小型化が求められており、電動アクチュエータとしても、車両用室内空調装置の体格の小型化に貢献できるように、外形を扁平形状にすることが求められている。

扁平形状とは、外形形状において、厚み方向の寸法が厚み方向に直交する方向の寸法よりも小さいことを意味する。

上記特許文献１の電動アクチュエータでは、サーボモータの外径寸法が電動アクチュエータ全体の厚さ寸法を決める要因となっており、サーボモータの外径寸法が電動アクチュエータ全体の扁平化の阻害となっている。

本発明は上記点に鑑みて、外形が扁平であるステッピングモータ、およびこれを用いる電動アクチュエータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、磁石（４１）を有して、軸線（Ｓ）を中心として回転自在に支持されているロータ（４０）と、
軸線方向に並べられている複数相のステータコイル（５４、５５）を形成するステータ（３０）と、を備え、
複数相のステータコイルに相毎に電流が流れることに伴って、ロータおよび複数相のステータコイルの間に電磁力が発生してロータがステータに対して回転するステッピングモータであって、
ステータは、複数相のステータコイルを形成する基板（３１）を備え、基板はその面方向が軸線に対して交差するように配置されており、
ロータは、
軸線の軸線方向の一方側に磁極を形成し、この形成された磁極と異なる磁極を軸線方向の他方側に形成する磁石と、
磁性材料から構成されて基板に対して軸線方向の一方側に配置されて、かつ磁石に支持されている第１支持部（４２ａ）と、磁性材料から構成されて第１支持部から軸線方向の他方側に凸となり、かつ軸線を中心とする径方向に延びるように形成され、軸線を中心とする円周方向に並べられている複数の凸部（４２ｂ）と、を備える第１回転体（４２）と、
磁性材料から構成されて基板に対して軸線方向の他方側に配置されて、かつ磁石に支持されている第２支持部（４３ａ）と、磁性材料から構成されて第２支持部から軸線方向の一方側に凸となり、かつ軸線を中心とする径方向に延びるように形成され、軸線を中心とする円周方向に並べられている複数の凸部（４３ｂ）と、を備える第２回転体（４３）とを備え、
磁石は、軸線を有する回転軸を構成し、
複数相のステータコイルに相毎に電流が流れることに伴って、ロータの第１回転体の複数の凸部および複数相のステータコイルの間に電磁力が発生し、かつロータの第２回転体の複数の凸部および複数相のステータコイルの間に電磁力が発生することにより、ロータがステータに対して回転する。

したがって、基板の厚み方向をステッピングモータの厚み方向とし、基板の面方向をステッピングモータの面方向とすることにより、ステッピングモータの面方向の寸法に比べてステッピングモータの厚み方向の寸法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外形を扁平にすることができる。

但し、面方向とは、厚み方向に対して直交する方向のことである。扁平化とは、外形において、面方向の寸法に比べて厚み方向の寸法が小さい形状にすることである。

請求項７に記載の発明では、電動アクチュエータでは、請求項１ないし６のうちいずれか１つに記載のステッピングモータを備え、ロータおよびステータを収納するケーシング（１０）を備える。

これにより、外形が扁平である電動アクチュエータを提供することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の一実施形態における電動アクチュエータの斜視図である。 図１中のステッピングモータの斜視図である。 図２の基板の構成を示す図である。 図２中ａ部分の拡大図である。 図４の回転体、基板を断面ｂで切断した断面図である。 図１の電動アクチュエータの電気的構成を示す図である。 図５のロータの回転のメカニズムを示す図である。 図５のロータの回転のメカニズムを示す図である。 図５のロータの回転のメカニズムを示す図である。 図５のロータの回転のメカニズムを示す図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１に本実施形態の電動アクチェエータ１の全体構成を示す。図２に図１中のステッピングモータの斜視図を示す。

本実施形態の電動アクチェエータ１は、車両用室内空調装置のドアの駆動用のアクチェエータであって、図１に示すように、ケーシング１０、およびステッピングモータ２０を備える。

ケーシング１０は、扁平形状に形成されて、ステッピングモータ２０を収納する。ケーシング１０は、ステッピングモータ２０を支持する。扁平とは、外形において、面方向の寸法に比べて厚み方向の寸法が小さい形状のことである。ドアは、エアミックス、内外気切替ドア、モードドアなどを意味する。

ステッピングモータ２０は、図１および図２に示すように、ステータ３０、およびロータ４０を備える。ステータ３０は、基板３１、コネクタ３２、および制御装置３３を備える。基板３１は、図３に示すように、Ａ相、Ｂ相のステータコイル５４、５５を構成する。具体的には、基板３１は、薄膜５０、５１、５２、５３を積層して構成されている基板である。

薄膜５０、５１は、Ａ相ステータコイル５４を構成するフィルムである。薄膜５０は、薄膜５１に対して軸線方向一方側に配置されている。薄膜５０、５１は、それぞれの電気絶縁層に対してコイルパターン５４ａ、５４ｂが印刷によって成形されている。コイルパターン５４ａ、５４ｂは、それぞれ、導電性材料からなるもので、電流が流れる通路を構成する。コイルパターン５４ａ、５４ｂは、スルーホール等の導電接続部材によって接続されてＡ相ステータコイル５４を構成している。

薄膜５２、５３は、Ｂ相ステータコイル５５を構成するフィルムである。薄膜５２、５３は、薄膜５０、５１に対して軸線方向他方側に配置されている。薄膜５２は、薄膜５３に対して軸線方向一方側に配置されている。薄膜５２、５３は、それぞれの電気絶縁層に対してコイルパターン５５ａ、５５ｂが印刷によって成形されている。薄膜５２、５３は、それぞれ、導電性材料からなるもので、電流が流れる通路を構成する。コイルパターン５５ａ、５５ｂは、スルーホール等の導電接続部材によって接続されてＢ相ステータコイル５５を構成している。

図１のコネクタ３２は、外部の車載バッテリ（外部電源）および制御装置３３の間に配置され、かつ車載電子制御装置および制御装置３３の間に配置されている。コネクタ３２には、車載バッテリに接続される電力配線や車載電子制御装置に接続される信号配線が接続されている複数のコネクタピンを備える接続部である。

コネクタ３２は、車載バッテリからの電源電力を制御装置３３に供給することを中継するとともに、車載電子制御装置からの制御信号を制御装置３３に与えることを中継するためのコネクタである。

制御装置３３は、Ａ相、Ｂ相のステータコイル５４、５５に駆動電流を流すための駆動回路である。コネクタ３２、および制御装置３３は、基板３１に搭載されている。本実施形態の制御装置３３としてはモータ駆動用の集積回路を用いてもよい。

ロータ４０は、図２に示すように、永久磁石４１、および回転体４２、４３を備える。
永久磁石４１は、円柱状に形成されている回転軸である。永久磁石４１のうち軸線方向の一方側には、磁極（例えば、Ｎ極）が形成され、永久磁石４１のうち軸線方向の他方側には、一方側の磁極とは異なる極性の磁極（例えば、Ｓ極）が形成されている。

永久磁石４１は、その軸線Ｓを中心として回転自在にケーシング１０によって支持されている。永久磁石４１は、基板３１の貫通孔３１ａを貫通している。貫通孔３１ａは、基板３１のうち面方向に直交する方向に貫通している。このことにより、永久磁石４１は、その軸線Ｓが基板３１の面方向に直交するように配置されていることになる。但し、面方向とは、基板３１の厚み方向に対して直交する方向のことである。

回転体４２は、鉄等の磁性体によって円盤状に形成されている。回転体４２は、その軸線が永久磁石４１の軸線に一致するように配置されている。回転体４２は、永久磁石４１のうち軸線方向一方側に配置されている。回転体４２は、永久磁石４１によって支持されている。

回転体４２は、回転支持部４２ａ、および複数の凸部４２ｂを備える。回転支持部４２ａは、円盤状に形成されて、その軸線が永久磁石４１の軸線に一致するように配置されている。

複数の凸部４２ｂは、軸線Ｓを中心として円周方向に並べられている。複数の凸部４２ｂは、それぞれ、回転支持部４２ａから軸線方向他方側に突起し、かつ軸線Ｓを中心とする径方向に延びるように形成されている。

回転体４３は、鉄等の磁性体によって円盤状に形成されている。回転体４３は、その軸線が永久磁石４１の軸線に一致するように配置されている。回転体４３は、永久磁石４１のうち軸線方向他方側に配置されている。回転体４３は、永久磁石４１によって支持されている。

回転体４３は、回転支持部４３ａ、および複数の凸部４３ｂを備える。回転支持部４３ａは、円盤状に形成されて、その軸線が永久磁石４１の軸線に一致するように配置されている。

複数の凸部４３ｂは、軸線Ｓを中心として円周方向に並べられている。複数の凸部４３ｂは、それぞれ、回転支持部４３ａから軸線方向他方側に突起し、かつ軸線Ｓを中心とする径方向に延びるように形成されている。

ここで、回転体４２の複数の凸部４２ｂの個数と回転体４３の複数の凸部４３ｂの個数とは、同一である。回転体４２の複数の凸部４２ｂと回転体４３の複数の凸部４３ｂとは、それぞれ対を構成している。複数の凸部４２ｂは、それぞれ、複数の凸部４３ｂのうち対応する凸部４３ｂと対向するように配置されている。

永久磁石４１のうち軸線方向一方側先端部は、歯車４４が形成されているものであって、回転体４２から突起するように形成されている。

本実施形態では、ステータ３０およびロータ４０は、ステータ３０に対してロータ４０を回転させる電磁力を発生させる磁気回路を構成する。

図１のケーシング１０内には、出力ギア４５が配置されている。出力ギア４５は、平歯車４６およびその出力軸４７から構成されている。平歯車４６は、永久磁石４１の歯車４４に接続されている。出力軸４７は、その軸線が平歯車４６の軸線に一致するように配置されている。出力軸４７は、平歯車４６を介して永久磁石４１から伝達される回転力を出力する。

次に、本実施形態のステッピングモータ２０の構造の詳細について図３、図４、図５を参照して説明する。

図４は、図２中ａ部分の拡大図である。図５は、図４の回転体４２、４３、基板３１を断面ｂで切断した断面図である。

Ａ相ステータコイル５４は、複数の巻線部５４Ｃ（図３中８つの巻線部５４Ｃ）を構成している。複数の巻線部５４Ｃは、それぞれ、コイルパターン５４ａ、５４ｂを積層して構成されている。複数の巻線部５４Ｃは、それぞれ、軸線Ｓに平行に配置されている仮想線を中心線としてコイルパターン５４ａ、５４ｂが略螺旋状に巻かれて構成されている。

複数の巻線部５４Ｃは、軸線Ｓを中心として円周方向に等間隔に並べられている。複数の巻線部５４Ｃのうち円周方向に隣り合う２つの巻線部５４Ｃは、コイルパターン５４ａ、５４ｂを巻く方向が逆になっている。

以下、説明の便宜上、複数の巻線部５４Ｃのうち軸線方向一方側から視て時計回り方向にコイルパターン５４ａ、５４ｂが巻かれている巻線部５４Ｃを正巻線部５４Ｓとし、複数の巻線部５４Ｃのうち軸線方向一方側から視て反時計回り方向にコイルパターン５４ａ、５４ｂが巻かれている巻線部５４Ｃを逆巻線部５４Ｈとする。このため、Ａ相ステータコイル５４では、正巻線部５４Ｓと逆巻線部５４Ｈとが軸線Ｓを中心として円周方向に交互に並べられることになる。

なお、図３では、Ａ相ステータコイル５４において、コイルパターン５４ａ、５４ｂを説明するために模式的に８個の巻線部５４Ｃを示したが、巻線部５４Ｃの個数はロータ４０の凸部４３ｂ（或いは、４２ｂ）の個数と一致していることが望ましい。

Ｂ相ステータコイル５５は、複数の巻線部５５Ｃ（図３中８つの巻線部５５Ｃ）を構成している。複数の巻線部５５Ｃは、それぞれ、コイルパターン５５ａ、５５ｂを積層して構成されている。複数の巻線部５５Ｃは、それぞれ、軸線Ｓに平行である中心線を中心としてコイルパターン５５ａ、５５ｂが略螺旋状に巻かれて構成されている。

複数の巻線部５５Ｃは、軸線Ｓを中心として円周方向に等間隔に並べられている。複数の巻線部５５Ｃのうち隣り合う２つの巻線部５５Ｃは、コイルパターン５５ａ、５５ｂを巻く方向が逆になっている。

以下、説明の便宜上、複数の巻線部５５Ｃのうち軸線方向一方側から視て時計回り方向にコイルパターン５５ａ、５５ｂが巻かれている巻線部５５Ｃを正巻線部５５Ｓとし、複数の巻線部５５Ｃのうち軸線方向一方側から視て反時計回り方向にコイルパターン５５ａ、５５ｂが巻かれている巻線部５５Ｃを逆巻線部５５Ｈとする。このため、Ｂ相ステータコイル５５では、正巻線部５５Ｓと逆巻線部５５Ｈとが軸線Ｓを中心として円周方向に交互に並べられることになる。

なお、図３では、Ｂ相ステータコイル５５において、コイルパターン５５ａ、５５ｂを説明するために模式的に８個の巻線部５５Ｃを示したが、巻線部５５Ｃの個数はロータ４０の凸部４３ｂ（或いは、４２ｂ）の個数と一致していることが望ましい。

Ａ相ステータコイル５４の複数の巻線部５４Ｃの個数とＢ相ステータコイル５５の複数の巻線部５５Ｃの個数とは、同一である。

Ａ相ステータコイル５４の複数の巻線部５４ＣとＢ相ステータコイル５５の複数の巻線部５５Ｃとは、図４、および図５に示すように、軸線方向から視て、円周方向にオフセットしている。

具体的には、複数の巻線部５４Ｃのうち隣り合う２つの巻線部５４Ｃの間の中間位置に１つの巻線部５５Ｃが位置する。複数の巻線部５５Ｃのうち隣り合う２つの巻線部５５Ｃの間の中間位置に１つの巻線部５４Ｃが位置する。

ここで、軸線方向から視て、軸線Ｓを中心とする円周方向に隣り合う２つの巻線部５４Ｃの間に形成される角度を角度θ１とする。軸線方向から視て、軸線Ｓを中心とする円周方向に隣り合う２つの巻線部５５Ｃの間に形成される角度を角度θ２とする。角度θ１と角度θ２とが一致する。そして、軸線方向から視て、軸線Ｓを中心とする円周方向に隣り合う巻線部５０、５５Ｃの間に形成される角度は、角度θ１／２（＝θ２／２）となる。

次に、本実施形態の制御装置３３の構成について図６を参照して説明する。

制御装置３３は、制御回路３４およびブリッジ回路Ｈ１、Ｈ２を備える。

制御回路３４は、マイクロコンピュータやメモリ等から構成されて、コネクタ３２を介して外部の車載電子制御回路から与えられる制御信号に基づいて、ブリッジ回路Ｈ１、Ｈ２を制御する。

ブリッジ回路Ｈ１は、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４から構成されている。トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２は、電源Ｖｄとグランドとの間に直列接続されている。
トランジスタＴｒ３、Ｔｒ４は、電源Ｖｄとグランドとの間に直列接続されている。トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２の共通接続端子Ｔ１とトランジスタＴｒ３、Ｔｒ４の共通接続端子Ｔ２との間にＡ相ステータコイル５４が接続されている。

ブリッジ回路Ｈ２は、トランジスタＴｒ５、Ｔｒ６、Ｔｒ７、Ｔｒ８から構成されている。トランジスタＴｒ５、Ｔｒ６は、電源Ｖｄとグランドとの間に直列接続されている。
トランジスタＴｒ７、Ｔｒ８は、電源Ｖｄとグランドとの間に直列接続されている。トランジスタＴｒ５、Ｔｒ６の共通接続端子Ｔ３とトランジスタＴｒ７、Ｔｒ８の共通接続端子Ｔ４との間にＢ相ステータコイル５５が接続されている。

本実施形態では、制御回路３４の電源端子、グランド端子、電源Ｖｄ、およびグランドは、コネクタ３２を介して外部の車載バッテリに接続されている。

次に、本実施形態のステッピングモータ２０の作動について図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ、図７Ｄを参照して説明する。なお、図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ、図７Ｄ中の三角印はロータの回転をわかりやすく示すための便宜上の目印である。

永久磁石４１の２つの磁極の間において、複数の凸部４２ｂ、複数の巻線部５４Ｃ、巻線部５５Ｃ、および複数の凸部４３ｂを通して磁界Ｇ１が流れる。

まず、制御回路３４がトランジスタＴｒ１、Ｔｒ４をオンし、トランジスタＴｒ２、Ｔｒ３をオフすると、共通接続端子Ｔ１からＡ相ステータコイル５４を通して共通接続端子Ｔ２に電流を流すことができる。以下、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ４をオンし、トランジスタＴｒ２、Ｔｒ３をオフした状態を第１制御状態という。

このとき、Ａ相ステータコイル５４の複数の正巻線部５４Ｓ、複数の逆巻線部５４Ｈにそれぞれ磁界Ｙ１、Ｙ２が発生する。磁界Ｙ１、Ｙ２は、互いに向きが逆になっている。複数の正巻線部５４Ｓに発生する磁界Ｙ１の向きは、複数の凸部４２ｂおよび複数の凸部４３ｂを通過する磁界Ｇ１の向きと同じである。

このため、磁界Ｙ１、Ｙ２および磁界Ｇ１に基づく電磁力によって、図７Ａに示すように、複数の正巻線部５４Ｓに複数の凸部４２ｂおよび複数の凸部４３ｂが引き寄せられる。このため、ロータ４０の回転体４２、４３が軸線Ｓを中心として所定角度θ１／２（＝θ２／２）回転する。

次に、制御回路３４がトランジスタＴｒ５、Ｔｒ８をオンし、トランジスタＴｒ６、Ｔｒ７をオフすると、共通接続端子Ｔ３からＢ相ステータコイル５５を通して共通接続端子Ｔ４に電流を流すことができる。以下、トランジスタＴｒ５、Ｔｒ８をオンし、トランジスタＴｒ６、Ｔｒ７をオフした状態を第２制御状態という。

このとき、Ｂ相ステータコイル５５の複数の正巻線部５５Ｓ、複数の逆巻線部５５Ｈにそれぞれ磁界Ｆ１、Ｆ２が発生する。磁界Ｆ１、Ｆ２は、互いに向きが逆になっている。複数の逆巻線部５５Ｈに発生する磁界Ｆ２の向きは、複数の凸部４２ｂおよび複数の凸部４３ｂを通過する磁界Ｇ１の向きと同じである。

このため、磁界Ｆ１、Ｆ２および磁界Ｇ１に基づく電磁力によって、図７Ｂに示すように、複数の逆巻線部５５Ｈに複数の凸部４２ｂおよび複数の凸部４３ｂが引き寄せられる。このため、ロータ４０の回転体４２、４３が軸線Ｓを中心として所定角度θ１／２（＝θ２／２）回転する。

次に、制御回路３４がトランジスタＴｒ２、Ｔｒ３をオンし、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ４をオフすると、共通接続端子Ｔ２からＡ相ステータコイル５４を通して共通接続端子Ｔ１に電流を流すことができる。以下、トランジスタＴｒ２、Ｔｒ３をオンし、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ４をオフした状態を第３制御状態という。

このとき、Ａ相ステータコイル５４の複数の正巻線部５４Ｓ、複数の逆巻線部５４Ｈにそれぞれ磁界Ｙ２、Ｙ１が発生する。

複数の逆巻線部５４Ｈに発生する磁界Ｙ１の向きは、複数の凸部４２ｂおよび複数の凸部４３ｂを通過する磁界Ｇ１の向きと同じである。

このため、磁界Ｙ１、Ｙ２および磁界Ｇ１に基づく電磁力によって、図７Ｃに示すように、複数の逆巻線部５４Ｈに複数の凸部４２ｂおよび複数の凸部４３ｂが引き寄せられる。このため、ロータ４０の回転体４２、４３が軸線Ｓを中心として所定角度θ１／２（＝θ２／２）回転する。

次に、制御回路３４がトランジスタＴｒ６、Ｔｒ７をオンし、トランジスタＴｒ５、Ｔｒ８をオフすると、共通接続端子Ｔ４からＢ相ステータコイル５５を通して共通接続端子Ｔ３に電流を流すことができる。以下、トランジスタＴｒ６、Ｔｒ７をオンし、トランジスタＴｒ５、Ｔｒ８をオフした状態を第４制御状態という。

このとき、Ｂ相ステータコイル５５の複数の正巻線部５５Ｓ、複数の逆巻線部５５Ｈにそれぞれ磁界Ｆ２、Ｆ１が発生する。

複数の正巻線部５５Ｓに発生する磁界Ｆ２の向きは、複数の凸部４２ｂおよび複数の凸部４３ｂを通過する磁界Ｇ１の向きと同じである。

このため、磁界Ｆ１、Ｆ２および磁界Ｇ１に基づく電磁力によって、図７Ｄに示すように、複数の正巻線部５５Ｓに複数の凸部４２ｂおよび複数の凸部４３ｂが引き寄せられる。このため、ロータ４０の回転体４２、４３が軸線Ｓを中心として所定角度θ１／２（＝θ２／２）回転する。

その後、制御回路３４は、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４を制御して、第１制御状態→第２制御状態→第３制御状態→第４制御状態→第１制御状態の順に制御状態を切り替える。これに伴い、制御状態を切り替える毎に、Ａ相、Ｂ相ステータコイル５４、５５のうち電流が流れるステータコイルが交代する。

すなわち、制御回路３４がブリッジ回路Ｈ１、Ｈ２を制御してＡ相、Ｂ相ステータコイル５４、５５に対して相毎に電流を流す。

これに伴い、複数の巻線部５４Ｃおよび複数の凸部４２ｂの間に磁界Ｙ１、Ｙ２および磁界Ｇ１に基づく電磁力が生じて、かつ複数の巻線部５４Ｃおよび複数の凸部４３ｂに磁界Ｙ１、Ｙ２および磁界Ｇ１に基づく電磁力が生じることにより、ロータ４０の回転体４２、４３が所定角度θ１／２（＝θ２／２）ずつ回転する。これにより、永久磁石４１が軸線Ｓを中心として回転することになる。

よって、出力ギア４５が回転するため、ステッピングモータ２０の回転力が出力ギア４５から出力されることになる。

以上説明した本実施形態によれば、ステッピングモータ２０は、永久磁石４１を有して、軸線Ｓを中心として回転自在に支持されているロータ４０と、Ａ相ステータコイル５４、Ｂ相ステータコイル５５を形成する基板３１を備え、基板３１の面方向が軸線Ｓに対して直交するように配置されているステータ３０とを備える。

Ａ相ステータコイル５４、Ｂ相ステータコイル５５に電流が順次流れることに伴って、ロータ４０およびＡ相ステータコイル５４、Ｂ相ステータコイル５５の間の電磁力によってロータ４０がステータ３０に対して所定角度θ１／２（＝θ２／２）ずつ回転する。

以上により、基板３１の面方向がロータ４０の軸線Ｓに対して直交している。このため、基板３１の厚み方向をステッピングモータ２０の厚み方向とし、基板３１の面方向をステッピングモータ２０の面方向とすることにより、ステッピングモータ２０の厚み方向の寸法をステッピングモータ２０の面方向の寸法に比べて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２０において、その外形の形状を扁平にすることができる。

本実施形態では、ケーシング１０は、その厚み方向が基板３１の厚み方向に一致し、ケーシング１０の面方向が基板３１の面方向に一致している。このため、ステッピングモータ２０を用いる電動アクチュエータ１において、その外形の形状を扁平にすることができる。

本実施形態のステッピングモータ２０は、Ａ相ステータコイル５４、Ｂ相ステータコイル５５に電流を与える制御装置３３が基板３１に搭載されている。これに加えて、車載バッテリからの電源電力や車載電子制御装置からの制御信号を制御装置３３に与えるためコネクタ３２が基板３１に搭載されている。このため、ステッピングモータ２０に制御装置３３、コネクタ３２を搭載しても、ステッピングモータ２０の体格の大型化を抑制することができる。

本実施形態のステッピングモータ２０の基板３１は、薄膜５０、５１、５２、５３を積層して構成され、薄膜５０、５１、５２、５３は、それぞれの電気絶縁層に対してコイルパターン５４ａ、５４ｂ、５５ａ、５５ｂが印刷されることにより形成されている。このため、製造コストも低コストになり、生産性向上の貢献することができる。

本実施形態のステッピングモータ２０は、複数の巻線部５４Ｃおよび複数の凸部４２ｂの間に生じる電磁力と、複数の巻線部５４Ｃおよび複数の凸部４３ｂの間に生じる電磁力とによってロータ４０が回転する。このため、ロータ４０において、回転体４２、４３のうち一方の回転体だけを設けた場合に比べて、ロータ４０に大きな回転力を与えることができる。

（他の実施形態）
（１）上記実施形態では、本発明の複数相のステータコイルを２相のステータコイル５４、５１（すなわち、Ａ相ステータコイル５４、Ｂ相ステータコイル５５）とした例について説明したが、これに代えて、Ｎを３以上の整数としたときに、Ｎ相以上のステータコイルを本発明の複数相のステータコイルとしてもよい。

（２）上記実施形態では、Ａ相ステータコイル５４に電流を流す第１期間とＢ相ステータコイル５５に電流を流す第２期間とが分離している例について説明したが、これに代えて、Ａ相ステータコイル５４に電流を流す第１期間とＢ相ステータコイル５５に電流を流す第２期間とが重なるようにしてもよい。

（３）上記実施形態では、回転体４２、４３に、複数の凸部４２ｂ、４３ｂを設けた例について説明したが、これに代えて、回転体４２、４３のうち一方の回転体に、複数の凸部を設けてもよい。

（４）上記実施形態では、ロータ４０の回転軸を永久磁石４１によって構成した例について説明したが、これに代えて、ロータ４０の回転軸（４１）を電気磁石によって構成してもよい。

（５）上記実施形態では、薄膜５０、５１によってＡ相ステータコイル５４を構成した例について説明したが、これに代えて、３つ以上の薄膜によってＡ相ステータコイル５４を構成してもよい。同様に、３つ以上の薄膜によってＢ相ステータコイル５５を構成してもよい。

（６）上記実施形態では、ロータ４０の軸線Ｓを基板３１の面方向に直交したステッピングモータ２０について説明したが、これに限らず、ステッピングモータ２０において、ロータ４０の軸線Ｓが基板３１の面方向に交差するのであれば、ロータ４０の軸線Ｓと基板３１の面方向との間に形成される角度が９０度になる場合に限らない。

（７）上記実施形態では、本発明の電動アクチュエータを車両用室内空調装置のドア駆動用の電動アクチュエータとした例について説明したが、これに代えて、本発明の電動アクチュエータを車両用室内空調装置のドア駆動用以外の用途に用いてもよい。

（８）上記実施形態では、電動アクチェエータ１にコネクタ３２、および制御装置３３を搭載した例について説明したが、これに限らず、電動アクチェエータ１からコネクタ３２、或いは制御装置３３を排除してもよい。

（９）なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
（まとめ）
上記実施形態、および他の実施形態の一部または全部に記載された第１の観点によれば、磁石を有して、軸線（Ｓ）を中心として回転自在に支持されているロータ（４０）と、複数相のステータコイル（５４、５５）を形成するステータ（３０）と、を備え、複数相のステータコイルに相毎に電流が流れることに伴って、ロータおよび複数相のステータコイルの間に電磁力が発生してロータがステータに対して回転するステッピングモータであって、ステータは、複数相のステータコイルを形成する基板（３１）を備え、基板はその面方向が軸線に対して交差するように配置されている。

第２の観点によれば、ロータは、軸線の軸線方向の一方側に磁極を形成し、この形成された磁極と異なる磁極を軸線方向の他方側に形成する磁石と、磁性材料から構成されて基板に対して軸線方向の一方側に配置されて、かつ磁石に支持されている第１支持部（４２ａ）と、磁性材料から構成されて第１支持部から軸線方向の他方側に凸となり、かつ軸線を中心とする径方向に延びるように形成され、軸線を中心とする円周方向に並べられている複数の凸部（４２ｂ）と、を備える第１回転体（４２）と、を備え、
複数相のステータコイルに相毎に電流が流れることに伴って、ロータの第１回転体の複数の凸部および複数相のステータコイルの間に電磁力が発生してロータがステータに対して回転する。

これにより、ロータがステータに対して回転することができる。

第３の観点によれば、ロータは、磁性材料から構成されて基板に対して軸線方向の他方側に配置されて、かつ磁石に支持されている第２支持部（４３ａ）と、磁性材料から構成されて第２支持部から軸線方向の一方側に凸となり、かつ軸線を中心とする径方向に延びるように形成され、軸線を中心とする円周方向に並べられている複数の凸部（４３ｂ）と、を備える第２回転体（４３）とを備え、複数相のステータコイルに相毎に電流が流れることに伴って、ロータの第２回転体の複数の凸部および複数相のステータコイルの間に電磁力が発生してロータがステータに対して回転する。

これにより、ロータに第１回転体だけを設けた場合に比べて、ロータに大きな回転力を与えることができる。

第４の観点によれば、基板は、相毎のコイルパターン（５４ａ、５４ｂ、５５ａ、５５ｂ）を形成する複数の薄膜（５０、５１、５２、５３）が積層されて構成されており、
相毎のコイルパターンが積層されて複数相のステータコイルを構成している。

第５の観点によれば、複数相のステータコイルに電流を流す制御部（３３）が基板に搭載されている。

これにより、制御部をステッピングモータに搭載しても、ステッピングモータの体格の大型化を抑制することができる。

第６の観点によれば、外部電源および前記制御部の間に配置されて外部電源からの電力を制御部に供給することを中継するコネクタ（３２）が基板に搭載されている。

これにより、制御部をステッピングモータに搭載しても、ステッピングモータの体格の大型化を抑制することができる。

第７の観点によれば、電動アクチェエータにおいて、請求項１ないし６のうちいずれか１つに記載のステッピングモータを備え、ロータおよびステータを収納するケーシング（１０）を備える。

１ 電動アクチェエータ
１０ ケーシング
２０ ステッピングモータ
３０ ステータ
３１ 基板
３２ コネクタ
３３ 制御装置
４０ ロータ
４１ 永久磁石
４２、４３ 回転体
４２ｂ、４３ｂ 凸部
５０、５１、５２、５３ 薄膜
５４ａ、５４ｂ、５５ａ、５５ｂ コイルパターン
５４ Ａ相ステータコイル
５５ Ｂ相ステータコイル

Claims (7)

1. 磁石（４１）を有して、軸線（Ｓ）を中心として回転自在に支持されているロータ（４０）と、
   軸線方向に並べられている複数相のステータコイル（５４、５５）を形成するステータ（３０）と、を備え、
   前記複数相のステータコイルに相毎に電流が流れることに伴って、前記ロータおよび前記複数相のステータコイルの間に電磁力が発生して前記ロータが前記ステータに対して回転するステッピングモータであって、
   前記ステータは、前記複数相のステータコイルを形成する基板（３１）を備え、前記基板はその面方向が前記軸線に対して交差するように配置されており、
   前記ロータは、
   前記軸線の軸線方向の一方側に磁極を形成し、この形成された磁極と異なる磁極を前記軸線方向の他方側に形成する前記磁石と、
   磁性材料から構成されて前記基板に対して前記軸線方向の一方側に配置されて、かつ前記磁石に支持されている第１支持部（４２ａ）と、磁性材料から構成されて前記第１支持部から前記軸線方向の他方側に凸となり、かつ前記軸線を中心とする径方向に延びるように形成され、前記軸線を中心とする円周方向に並べられている複数の凸部（４２ｂ）と、を備える第１回転体（４２）と、
   磁性材料から構成されて前記基板に対して前記軸線方向の他方側に配置されて、かつ前記磁石に支持されている第２支持部（４３ａ）と、磁性材料から構成されて前記第２支持部から前記軸線方向の一方側に凸となり、かつ前記軸線を中心とする径方向に延びるように形成され、前記軸線を中心とする円周方向に並べられている複数の凸部（４３ｂ）と、を備える第２回転体（４３）とを備え、
   前記磁石は、前記軸線を有する回転軸を構成し、
   前記複数相のステータコイルに相毎に電流が流れることに伴って、前記ロータの前記第１回転体の前記複数の凸部および前記複数相のステータコイルの間に電磁力が発生し、かつ前記ロータの前記第２回転体の前記複数の凸部および前記複数相のステータコイルの間に電磁力が発生することにより、前記ロータが前記ステータに対して回転するステッピングモータ。
2. 前記複数相のステータコイルに相毎に時分割に電流が流れることに伴って、前記ロータの前記第１回転体の前記複数の凸部および前記複数相のステータコイルの間に電磁力が発生し、かつ前記ロータの前記第２回転体の前記複数の凸部および前記複数相のステータコイルの間に電磁力が発生することにより、前記ロータが前記ステータに対して回転する請求項１に記載のステッピングモータ。
3. 前記複数相のステータコイルは、Ａ相のステータコイル、およびＢ相のステータコイルであり、
   前記Ａ相のステータコイル、および前記Ｂ相のステータコイルは、それぞれ、前記軸線を中心とする円周方向に並べられている複数の巻線部（５４Ｃ）を備え、
   前記複数の巻線部のうち前記円周方向に隣り合う２つの巻線部は、巻線が巻かれる方向が互いに逆方向となる正巻線部（５４Ｓ）および逆巻線部（５４Ｈ）を相毎に構成し、
   前記第１回転体の前記複数の凸部および前記Ａ相のステータコイルの前記正巻線部の間
   に電磁力が発生し、かつ前記第２回転体の前記複数の凸部および前記Ａ相のステータコイルの前記正巻線部の間に電磁力が発生する状態を第１制御状態とし、
   前記第１回転体の前記複数の凸部および前記Ｂ相のステータコイルの前記逆巻線部の間
   に電磁力が発生し、かつ前記第２回転体の前記複数の凸部および前記Ｂ相のステータコイ
   ルの前記逆巻線部の間に電磁力が発生する状態を第２制御状態とし、
   前記第１回転体の前記複数の凸部および前記Ａ相のステータコイルの前記逆巻線部の間
   に電磁力が発生し、かつ前記第２回転体の前記複数の凸部および前記Ａ相のステータコイ
   ルの前記逆巻線部の間に電磁力が発生する状態を第３制御状態とし、
   前記第１回転体の前記複数の凸部および前記Ｂ相のステータコイルの前記正巻線部の間
   に電磁力が発生し、かつ前記第２回転体の前記複数の凸部および前記Ｂ相のステータコイ
   ルの前記逆巻線部の間に電磁力が発生する状態を第４制御状態とし、
   前記Ａ相のステータコイルおよび前記Ｂ相のステータコイルに対して交互に電流が流れることに伴って、前記第１制御状態→前記第２制御状態→前記第３制御状態→前記第４制御状態→前記第１制御状態の順に遷移することにより、前記ロータが前記ステータに対して回転する請求項２に記載のステッピングモータ。
4. 前記基板は、相毎のコイルパターン（５４ａ、５４ｂ、５５ａ、５５ｂ）を形成する複数の薄膜（５０、５１、５２、５３）が積層されて構成されており、
   前記相毎のコイルパターンが積層されて前記複数相のステータコイルを構成している請求項１ないし３のいずれか１つに記載のステッピングモータ。
5. 前記複数相のステータコイルに電流を流す制御部（３３）が前記基板に搭載されている請求項１ないし４のいずれか１つに記載のステッピングモータ。
6. 外部電源および前記制御部の間に配置されて前記外部電源からの電力を前記制御部に供給することを中継するコネクタ（３２）が前記基板に搭載されている請求項５に記載のステッピングモータ。
7. 請求項１ないし６のうちいずれか１つに記載のステッピングモータを備え、
   前記ロータおよび前記ステータを収納するケーシング（１０）を備える電動アクチェエータ。

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