JPH1075558A

JPH1075558A - モータ

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Publication number: JPH1075558A
Application number: JP9069183A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Aoshima; 力青島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-06-27
Filing date: 1997-03-06
Publication date: 1998-03-17
Anticipated expiration: 2017-03-06
Also published as: JP3530705B2

Abstract

(57)【要約】【目的】新規な構成のモータを提供する。【構成】円筒形状に形成されるとともに、少なくとも
の外周面を周方向にｎ分割して異なる極に交互に着磁さ
れた第１の着磁層と、軸方向に隣合う位置で第１の着磁
層と１８０／ｎ度位相をずらして少なくともその外周面
を周方向にｎ分割して異なる極に交互に着磁された第２
の着磁層とを有したロータを備え、該ロータの軸方向に
第１のコイルと前記ロータと第２のコイルを順に配置
し、第１コイルにより励磁される第１の外側磁極および
第１の内側磁極を前記ロータの一端側の外周面および内
周面に対向させてロータの一端側を挟み込むとともに、
第２のコイルにより励磁される第２の外側磁極および第
２の内側磁極を前記ロータの他端側の外周面および内周
面に対向させてロータの他端を挟み込むものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は超小型に構成したモータ
に係わり、特に、ロータを構成する永久磁石を２層構成
としたモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、小型のモータとして小型円筒形の
例えばステップモータとしては、図１６に示すものがあ
る。ボビン１０１にステータコイル１０５が同心状に巻
回され、ボビン１０１は２個のステータヨーク１０６で
軸方向から挟持固定されており、かつステータヨーク１
０６にはボビン１０１の内径面円周方向にステータ歯１
０６ａと１０６ｂが交互に配置され、ケース１０３に
は、ステータ歯１０６ａまたは１０６ｂと一体のステー
タヨーク１０６が固定されてステータ１０２が構成され
ている。

【０００３】２組のケース１０３の一方にはフランジ１
１５と軸受１０８が固定され、他方のケース１０３には
他の軸受１０８が固定されている。ロータ１０９はロー
タ軸１１０に固定されたロータ磁石１１１から成り、ロ
ータ磁石１１１はステータ１０２のステータヨーク１０
６ａと放射状の空隙部を形成している。そして、ロータ
軸１１０は２個の軸受１０８の間に回転可能に支持され
ている。

【０００４】このような小型に構成されたステップモー
タによってカメラのレンズを駆動するようにしたものは
特開平３−１８０８２３号公報等で公知のものとなって
いる。これは円弧状のステップモータを撮影レンズの周
囲に配置し、ステップモータの出力軸によりメネジを駆
動させ、レンズを保持するレンズホルダに固着されたオ
ネジを光軸と平行方向に前後させるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の小型のステップモータは、ロータの外周にケース１
０３、ボビン１０１、ステータコイル１０５、ステータ
ヨーク１０６等が同心状に配置されているためにモータ
の外径寸法が大きくなってしまう欠点があった。

【０００６】また、ステータコイル１０５への通電によ
り発生する磁束は図１７に示すように主としてステータ
歯１０６ａの端面１０６ａ１とステータ歯１０６ｂの端
面１０６ｂ１とを通過するためロータ磁石１１１に効果
的に作用しないのでモータの出力は高くならない欠点が
ある。

【０００７】また、従来のレンズ繰出し装置では、円弧
状のステップモータをレンズの周囲に配置しているた
め、円周方向での占有面積が大きく、その他の機構、例
えば、シャッタを駆動するためのアクチュエータ等を同
一面内に配置することが困難な場合もある。

【０００８】したがって、本発明の第１の目的は、新規
な構成の超小型のモータを提供することにある。

【０００９】本発明の第２の目的は、モータの製造を容
易なものとすることである。

【００１０】本発明の第３の目的は、コンパクトでしか
も駆動力の高いモータを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、円筒形状に形成されるとともに、少なく
ともその外周面を周方向にｎ分割して異なる極に交互に
着磁された第１の着磁層と、軸方向に隣合う位置で第１
の着磁層と１８０／ｎ度位相をずらして少なくともその
外周面を周方向にｎ分割して異なる極に交互に着磁され
た第２の着磁層とを有した永久磁石を備え、該永久磁石
の軸方向に第１のコイルと前記永久磁石と第２のコイル
を順に配置し、前記第１コイルにより励磁される第１の
外側磁極及び第１の内側磁極を前記永久磁石の第１の着
磁層の外周面及び内周面に対向させ、前記第２のコイル
により励磁される第２の外側磁極及び第２の内側磁極を
前記永久磁石の第２の着磁層の外周面及び内周面に対向
させることを特徴とするモータを採用するものである。

【００１２】上記構成において、モータの径は永久磁石
の外周面に第１、第２の外側磁極を対向させることで決
められ、モータの軸方向の長さは永久磁石の軸方向に第
１のコイルと前記永久磁石と第２のコイルを順に配置す
ることで決められ、モータを非常に小型化することがで
きるものである。また、第１のコイルにより発生する磁
束は第１の外側磁極と第１の内側磁極との間のロータで
ある永久磁石を横切るので、効果的にロータである永久
磁石に作用し、第２のコイルにより発生する磁束も第２
の外側磁極と第２の内側磁極との間のロータである永久
磁石を横切るので、効果的にロータである永久磁石に作
用し、モータの出力を高める。

【００１３】本発明は、また、円筒形状であり少なくと
も外周面を円周方向にｎ分割されて異なる極が交互に着
磁されている第１の着磁層と、軸方向に隣合う位置で前
記第１の着磁層と１８０／ｎ度位相がずれて少なくとも
外周面を円周方向にｎ分割されて異なる極が交互に着磁
されている第２の着磁層とを備えている永久磁石と、該
永久磁石と同心でかつ該永久磁石を軸方向にはさむ位置
に配置された第１のコイルと第２のコイルと、第１コイ
ルの内部に挿入されかつ前記永久磁石の第１の着磁層の
内側面に対してすきまを持って対向する軟磁性材料から
なる筒状の第１ヨークと、前記第２コイルの内部挿入さ
れかつ前記永久磁石の第２の着磁層の内側面に対してす
きまを持って対向する軟磁性材料からなる筒状の第２ヨ
ークと、前記第１コイルと前記第２コイルと前記永久磁
石の外側面を覆う軟磁性材料からなる第３ヨークと、を
備えたことを特徴とするモータを採用するものである。

【００１４】上記構成において、第１のコイルと第２の
コイルは永久磁石を軸方向に関してはさむ位置に配置さ
れているため、モータの外径寸法を小さくしている。ま
た、第１のコイルにより発生する磁束は第１の着磁層の
外周面に対向する第３ヨークと第１の着磁層の内周面に
対向する第１ヨークとの間を通過するので、効果的に第
１の着磁層に作用し、第２のコイルにより発生する磁束
は第２の着磁層の外周面に対向する第３ヨークと第２の
着磁層の内周面に対向する第２ヨークとの間を通過する
ので効果的に第２の着磁層に作用しモータの出力を高め
る。さらに、前記永久磁石の第１の着磁層と第２の着磁
層との位相が１８０／ｎ度ずれていることにより前記第
３ヨークの形状を単純化でき製造の容易なモータとする
ことができる。

【００１５】本発明は、さらに、円筒形状であり少なく
とも外周面を円周方向にｎ分割されて異なる極が交互に
着磁されている第１の着磁層と、軸方向に隣合う位置で
前記第１の着磁層と１８０／ｎ度位相がずれて少なくと
も外周面を円周方向にｎ分割されて異なる極が交互に着
磁されている第２の着磁層とを備えている永久磁石と、
該永久磁石と同心でかつ該永久磁石を軸方向にはさむ位
置に配置された第１のコイルと第２のコイルと、第１の
コイルの内部に挿入されかつ前記第１の着磁層の内側面
に対してすきまをもって対向する軟磁性材料からなる第
１のヨークと、前記第２のコイルの内部に挿入されかつ
前記第２の着磁層の内側面に対してすきまをもって対向
する軟磁性材料からなる第２のヨークと、一端が前記第
１ヨークと接続しかつ前記第１コイルの外側面を覆い他
端が前記第１の着磁層の外周部に対向する磁極部を持つ
第３ヨークと、一端が前記第２ヨークと接続しかつ前記
第２コイルの外側面を覆い他端が前記第２の着磁層の外
周部に対向する磁極部を持つ第４ヨークと、前記第３ヨ
ークと前記第４ヨークとを同心状に保持する非磁性材料
からなる接続部材とを備えたことを特徴とするモータを
採用するものである。

【００１６】上記構成において、第１のコイルと第２の
コイルは永久磁石を軸方向に関してはさむ位置に配置さ
れているいるため、モータの外径寸法を小さくしてい
る。また、第１のコイルにより発生する磁束は永久磁石
の第１の着磁層の外周面に対向する第３ヨークと永久磁
石の内周面に対向する第１ヨークとの間を通過するので
効果的にロータの永久磁石の第１の着磁層に作用し、第
２のコイルにより発生する磁束は永久磁石の第２の着磁
層の外周面に対向する第４ヨークと、永久磁石の内周面
に対向する第２ヨークとの間を通過するので効果的に永
久磁石の第２の着磁層に作用モータの出力を高める。

【００１７】また、第３ヨークと第４ヨークほ非磁性材
料からなる接続部材で連結したことにより、永久磁石よ
り発生する磁束は第３ヨークと第４ヨークとの間では通
過しないようになり、永久磁石のコギングが小さくなり
モータの回転が滑らかになる。

【００１８】

【実施例】次に、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１９】（実施例１）図１〜図３は本発明の実施例
１のステップモータを示す図であり、そのうち、図１は
ステップモータの分解斜視図であり、図２はステップモ
ータの組み立て後の軸方向の断面図であり、図３は、図
２のＡ−Ａ線での断面図およびＢ−Ｂ線での断面図であ
る。

【００２０】図１において、１はロータを構成する中空
の円筒形状の永久磁石であり、このロータを構成する永
久磁石１は、その外周表面を円周方向にｎ分割して（本
実施例では４分割して）Ｓ極、Ｎ極が交互に着磁された
着磁部１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄからなる第１の着磁層
と、軸方向に隣合う位置で外周表面を円周方向にｎ分割
して（本実施例では４分割して）Ｓ極、Ｎ極が交互に着
磁された着磁部１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈからなる第２の
着磁層とからなる。第１の着磁層と第２の着磁層は、１
８０／ｎ度、即ち、４５度位相をずらして着磁されてい
る。第１の着磁層では着磁部１ａ、１ｃがＳ極に着磁さ
れ、着磁部１ｂ、１ｄがＮ極に着磁されている。また、
第２の着磁層では着磁部１ｅ、１ｇがＳ極に着磁され、
着磁部１ｆ、１ｈがＮ極に着磁されている。

【００２１】２はロータ軸となる回転軸で、この回転軸
２は永久磁石１に固着されている。これら回転軸と永久
磁石とでロータを構成している。３および４は円筒形状
のコイルであり、コイル３および４は前記永久磁石１と
同心でかつ永久磁石１を軸方向に挟む位置に配置され、
コイル３および４はその外径が前記永久磁石１の外径と
ほぼ同じ寸法である。

【００２２】１８および１９は軟磁性材料からなる第１
のステータおよび第２のステータで、これら第１のステ
ータ１８および第２のステータ１９は外筒および内筒か
らなっている。第１のステータ１８の外筒および内筒の
間にコイル３が設けられ、このコイル３が通電されるこ
とにより第１のステータ１８が励磁される。第１のステ
ータ１８の外筒および内筒はその先端部が外側磁極１８
ａ、１８ｂおよび内側磁極１８ｃ、１８ｄを形成してお
り、この内側磁極１８ｃと内側磁極１８ｄの位相は互い
に同位相となるように３６０／（ｎ／２）度、即ち１８
０度ずれて形成され、内側磁極１８ｃに対し外側磁極１
８ａが対向配置しており、また、内側磁極１８ｄに対し
外側磁極１８ｂが対向配置している。第１のステータ１
８の外側磁極１８ａ、１８ｂおよび内側磁極１８ｃ、１
８ｄは永久磁石１の一端側の外周面および内周面に対向
して永久磁石１の一端を挟み込むように設けられる。ま
た、第１のステータ１８の穴１８ｅには回転軸２の一端
部が回転可能に嵌合する。

【００２３】第２のステータ１９の外筒および内筒の間
にコイル４が設けられ、このコイル４が通電されること
により第１のステータ１９が励磁される。第２のステー
タ１９の外筒および内筒はその先端部が外側磁極１９
ａ、１９ｂおよび内側磁極１９ｃ、１９ｄを形成してお
り、この内側磁極１９ｃと内側磁極１９ｄの位相は互い
に同位相となるように３６０／（ｎ／２）度、即ち１８
０度ずれて形成され、内側磁極１９ｃに対し外側磁極１
９ａが対向配置しており、また、内側磁極１９ｄに対し
外側磁極１９ｂが対向配置している。第１のステータ１
９の外側磁極１９ａ、１９ｂおよび内側磁極１９ｃ、１
９ｄは永久磁石１の一端側の外周面および内周面に対向
して永久磁石１の一端を挟み込むように設けられる。ま
た、第２のステータ１９の穴１９ｅには回転軸２の一端
部が回転可能に嵌合する。

【００２４】１０は非磁性材料からなる円筒形状の連結
リングであり、この連結リング１０の内面側の一端側に
は溝１０ａ、１０ｂが設けられ、他端側には溝１０ａ、
１０ｂに対して位相を４５度ずらした溝１０ｃ、１０ｄ
が設けられ、溝１０ａ、１０ｂに第１のステータ１８の
外側磁極１８ａ、１８ｂを嵌合し、溝１０ｃ、１０ｄに
第２のステータ１９の外側磁極１９ａ、１９ｂを嵌合
し、これら嵌合部分を接着剤により固定して、連結リン
グ１０に第１のステータ１８および第２のステータ１９
が取付けられるものである。

【００２５】第１のステータ１８と第２のステータ１９
は互いに外側磁極１８ａ、１８ｂおよび内側磁極１８
ｃ、１８ｄの先端と外側磁極１９ａ、１９ｂおよび内側
磁極１９ｃ、１９ｄの先端とを対向させ、外側磁極１８
ａ、１８ｂと外側磁極１９ａ、１９ｂとの間を連結リン
グ１０の内面側の突出部１０ｅ、１０ｆの幅だけ隔てて
連結リング１０により固定されている。

【００２６】図２はステップモータの断面図であり、図
３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は図２のＡ−Ａ線
での断面図を示し、図３の（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、
（ｈ）は図２のＢ−Ｂ線での断面図を示している。図３
の（ａ）と（ｅ）が同時点での断面図であり、図３の
（ｂ）と（ｆ）が同時点での断面図であり、図３の
（ｃ）と（ｇ）が同時点での断面図であり、図３の
（ｄ）と（ｈ）が同時点での断面図である。

【００２７】次に、本発明のステップモータの動作を説
明する。図３の（ａ）と（ｅ）の状態からコイル３およ
び４に通電して第１のステータ１８の外側磁極１８ａ、
１８ｂをＮ極とし、内側磁極１８ｃ、１８ｄをＳ極と
し、第２のステータ１９の外側磁極１９ａ、１９ｂをＮ
極とし、内側磁極１９ｃ、１９ｄをＳ極に励磁すると、
永久磁石１は反時計方向に４５度回転し、図３の（ｂ）
と（ｆ）に示す状態になる。

【００２８】次に、コイル３への通電を反転させ、第１
のステータ１８の外側磁極１８ａ、１８ｂをＳ極とし、
内側磁極１８ｃ、１８ｄをＮ極とし、第２のステータ１
９の外側磁極１９ａ、１９ｂをＮ極とし、内側磁極１９
ｃ、１９ｄをＳ極に励磁すると、永久磁石１はさらに反
時計方向に４５度回転し、図３の（ｃ）と（ｇ）に示す
状態になる。

【００２９】次に、コイル４への通電を反転させ、第２
のステータ１９の外側磁極１９ａ、１９ｂをＳ極とし、
内側磁極１９ｃ、１９ｄをＮ極とし、第１のステータ１
８の外側磁極１８ａ、１８ｂをＳ極とし、内側磁極１８
ｃ、１８ｄをＮ極に励磁すると、永久磁石１はさらに反
時計方向に４５度回転し、図３の（ｄ）と（ｈ）に示す
状態になる。以後、このようにコイル３およびコイル４
への通電方向を順次切り替えていくことにより永久磁石
１は通電位相に応じた位置へと回転していく。

【００３０】ここで、このような構成のステップモータ
がモータを超小型化する上で最適な構成であることにつ
いて述べる。ステップモータの基本構成の特徴について
述べると、第１に、永久磁石を中空の円筒形状に形成し
ていること、第２に、永久磁石の外周面を周方向にｎ分
割して異なる極に交互に着磁していること、第３に、永
久磁石の軸方向に第１のコイルと永久磁石と第２のコイ
ルを順に配置していること、第４に、第１、第２のコイ
ルにより励磁される第１、第２のステータの外側磁極お
よび内側磁極を永久磁石の外周面および内周面に対向さ
せていること、である。

【００３１】したがって、このステップモータの径は永
久磁石の径にステータの磁極を対向して設けるだけの大
きさがあればよく、また、ステップモータの軸方向の長
さも永久磁石の長さに第１のコイルと第２のコイルの長
さを加えただけの長さがあればよいことになる。このた
め、このステップモータの大きさは、永久磁石およびコ
イルの径と長さによって決まるもので、永久磁石および
コイルの径と長さをそれぞれ非常に小さくすればステッ
プモータを超小型化することができるのである。

【００３２】このとき、永久磁石およびコイルの径と長
さをそれぞれ非常に小さくすると、ステップモータとし
ての出力精度を維持することが難しくなるが、これは永
久磁石を中空の円筒形状に形成し、この中空の円筒形状
に形成された永久磁石の外周面および内周面に第１、第
２のステータの外側磁極および内側磁極を対向させる単
純な構造によりステップモータとしての出力精度の問題
を解決している。このとき、後述する実施例２のよう
に、永久磁石の外周面だけではなく、永久磁石の内周面
も円周方向に着磁すれば、モータの出力をさらに効果的
にすることができる。

【００３３】（実施例２）図４は本発明の実施例２に係
わり、ステップモータのロータの回転動作を説明するも
のである。前述した本発明の実施例１において、ロータ
を構成する永久磁石１は、その外周表面を円周方向にｎ
分割してＳ極、Ｎ極に交互に着磁しているが、実施例２
においては、永久磁石１の外周表面だけでなく、図４に
示すように永久磁石１の内周表面も円周方向にｎ分割し
て（本実施例では４分割して）Ｓ極、Ｎ極を交互に着磁
しているものである。このとき、永久磁石１の内周表面
は隣接する外周表面と異なる極に着磁されており、着磁
部１ａ、１ｃの内周表面がＮ極に着磁され、着磁部１
ｂ、１ｄの内周表面がＳ極に着磁されている。

【００３４】この実施例２においては、永久磁石１の外
周表面だけではなく、永久磁石１の内周表面も円周方向
にｎ分割してＳ極、Ｎ極を交互に着磁していることか
ら、永久磁石１の内周表面と第１ステータ１８の内側磁
極１８ｃ、１８ｄ並びに第２のステータ１９の内側磁極
１９ｃ、１９ｄとの関係でモータの出力を増大させるこ
とができるものである。

【００３５】（実施例３）次に、本発明の実施例３に係
わるステップモータを図５〜図７により説明するが、実
施例１の図１〜図３と同一部分には同一の符号を付して
説明する。前述した本発明の実施例１においては、第１
のステータ１８および第２のステータ１９は外筒および
内筒を一体的に形成しているが、実施例３においては、
図５に示すように、第１のステータ１８および第２のス
テータ１９の外筒を一体的に形成し、第１のステータ１
８および第１９のステータ１９の内筒を別々に形成して
いるものである。

【００３６】図５は、本発明の実施例３に係わるステッ
プモータの分解斜視図であり、図６は、ステップモータ
の組み立て後の軸方向の断面図であり、図７は、図６の
Ａ−Ａ線での断面図およびＢ−Ｂ線での断面図である。

【００３７】図５〜図７において、１は円筒形状の永久
磁石であり、円周をｎ分割して（本実施例では４分割し
て）Ｓ極、Ｎ極が交互に着磁された１ａ、１ｂ、１ｃ、
１ｄからなる第１の着磁層と円周を同じく４分割してＳ
極、Ｎ極が交互に着磁された１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈか
らなる第２の着磁層とから成る。第１の着磁層と第２の
着磁層の位相は１８０／ｎ度、即ち、４５°ずれて着磁
されている。本実施例では第１の着磁層の１ａ、１ｃ及
び第２の着磁層の１ｅ、１ｇの外周面がＳ極内周面がＮ
極になるよう着磁されており、第１の着磁層の１ｂ、１
ｄ及び第２の着磁層の１ｆ、１ｈの外周面がＮ極、内周
面がＳ極になるように着磁されている。

【００３８】２は回転軸で永久磁石１が固着されてい
る。回転軸２と永久磁石１とにより、ロータが構成され
る。３、４はコイルであり、前記永久磁石１と同心でか
つ永久磁石１を軸方向にはさむ位置に配置される。コイ
ル３、コイル４は外径が前記永久磁石１の外径とほぼ同
じ寸法である。５は軟磁性材料からなる第１ヨークでコ
イル３の内部３ａに挿入される５ｄ部と前記永久磁石１
の第１の着磁層の内部に対向する歯５ｂ、５ｃを持つ。
歯５ｂ、５ｃは第１の着磁層の極に対し同位相となるよ
うに３６０／（ｎ／２）度すなわち１８０°ずれて形成
されている。第１ヨークの穴５ａと、回転軸２の２ａ部
とは回転可能に嵌合する。

【００３９】６は軟磁性材料からなる第２のヨークでコ
イル４の内部４ａに挿入される６ｄ部と前記永久磁石１
の第２の着磁層の内部に対向する歯６ｂ、６ｃを持つ。
歯６ｂ、６ｃは第２の着磁層の極に対し同位相となるよ
うに３６０／（ｎ／２）度すなわち１８０°ずれて形成
されている。第２ヨーク６の穴６ａと回転軸２の２ｂ部
とは回転可能に嵌合する。

【００４０】第１ヨーク５はコイル挿入部５ｄと歯５
ｂ、５ｃとが、また第２ヨーク６はコイル挿入部６ｄ部
と歯６ｂ、６ｃとがそれぞれ同径であるためコイルの挿
入が容易となる。第１ヨーク５の歯５ｂ、５ｃと第２ヨ
ーク６の歯６ｂ、６ｃとは同位相、即ち、互いに軸方向
に関して対向する位置にある。７は軟磁性材料からなる
第３ヨークである。前記コイル３、コイル４と永久磁石
１とは外径がほぼ同じであるため第３ヨークはコイル
３、コイル４、永久磁石１の外周に対して適当なギャッ
プをもって覆うよう単純な筒形状で構成される。

【００４１】第３ヨーク７は７ｅ部で第１ヨーク５の５
ｅ部と結合され、７ｆ部で第２ヨーク６ｅ部と結合され
る。また第３ヨーク７は第１ヨーク５の歯５ｂ、５ｃ、
第２ヨーク６の歯６ｂ、６ｃに永久磁石１をはさんで対
向する位置に７ａ、７ｂ部があり、それ以外の部分には
穴７ｃ、７ｄが形成されている。第１ヨーク５の歯５
ｂ、５ｃと第２ヨーク６の歯６ｂ、６ｃとは同位相であ
るから、それらの歯に対向すべき第３ヨーク７の磁極部
７ａ、７ｂは図５に示すように単純な形状となり、プレ
ス等での製造が容易となる。また、以上説明した第１ヨ
ーク５と第３ヨーク７とのエアギャップ、第２ヨーク６
と第３ヨーク７とのエアギャップのほとんどに永久磁石
１が挿入されている構造なので、コイル４、コイル４へ
の通電により発生する磁束は効果的に永久磁石に作用し
出力を高める。

【００４２】図６は、ステップモータの断面図であり、
図７の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は図６のＡ−Ａ
断面を示し、図７の（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）は
図６のＢ−Ｂ断面を示している。図７の（ａ）と（ｅ）
とが同時点での断面図であり、図７の（ｂ）と（ｆ）と
が同時点での断面図であり、図７の（ｃ）と（ｇ）とが
同時点での断面図であり、図７の（ｄ）と（ｈ）とが同
時点での断面図である。

【００４３】次に、本発明のステップモータの動作を概
略すると、図７の（ａ）、（ｅ）の状態からコイル３、
コイル４に通電して第１ヨーク５の歯５ｂ、５ｃをＳ
極、歯５ｂ、５ｃに対向する第３ヨークの７ａ、７ｂ部
をＮ極、第２ヨーク６の歯６ｂ、６ｃをＳ極、歯６ｂ、
６ｃに対向する第３ヨークの７ａ、７ｂ部をＮ極に励磁
すると、永久磁石１は反時計方向に４５°回転し、図７
の（ｂ）、（ｆ）に示す状態になる。

【００４４】次に、コイル３への通電を反転させ第１ヨ
ーク５の歯５ｂ、５ｃをＮ極、歯５ｂ、５ｃに対向する
第３ヨークの７ａ、７ｂをＳ極、第２ヨーク６の歯６
ｂ、６ｃをＳ極、歯６ｂ、６ｃに対向する第３ヨークの
７ａ、７ｂ部をＮ極に励磁すると、永久磁石１はさらに
反時計方向に４５°回転し、図７の（ｃ）、（ｇ）に示
す状態になる。

【００４５】次に、コイル４への通電を反転させ第２ヨ
ーク６の歯６ｂ、６ｃをＮ極、歯６ｂ、６ｃに対向する
第３ヨーク７の７ａ、７ｂ部をＳ極に励磁すると永久磁
石１はさらに反時計方向に４５°回転して図７（ｄ）、
（ｈ）に示す状態になる。このようにコイル３、コイル
４への通電方向を順次切換えていくことにより永久磁石
１及び回転軸２からなるロータは通電位相に応じた位置
へと回転していく。

【００４６】本発明の実施例３においては、ロータを構
成する永久磁石１の外周表面だけではなく、永久磁石１
の内周表面も円周方向にｎ分割してＳ極、Ｎ極を交互に
着磁しているが、本発明の実施例３においては、ロータ
を構成する永久磁石１の外周表面だけを円周方向にｎ分
割してＳ極、Ｎ極を交互に着磁するようにしてもよいも
のである。

【００４７】（実施例４）図８、図９は本発明の実施例
４のステップモータを示す図であり、そのうち、図８は
ステップモータの分解斜視図であり、図９はステップモ
ータの断面図である。図８、９において、８は軟磁性材
料からなる第１外ヨークであり、歯８ａ、８ｂが第１ヨ
ーク５の歯５ｂ、５ｃと永久磁石１の第１の着磁層をは
さむ位置に形成されている。９は軟磁性材料からなる第
２の外ヨークであり、歯９ａ、９ｂが第２ヨーク６の歯
６ａ、６Ｃと永久磁石１の第２の着磁層をはさむ位置に
形成されている。第１外ヨーク８は、コイル３と永久磁
石１を適当なギャップをもって覆い、第２外ヨーク９は
コイル４と永久磁石１を適当なギャップをもって覆う。
第１外ヨーク８と第１ヨーク５とは一体に形成してもコ
イル３を組み込むことは可能で、また第２外ヨーク９と
第２ヨーク６とは一体的に形成してもコイル４を組み込
むことは可能である。第１外ヨーク８と第１ヨーク５、
第２外ヨーク９と第２ヨーク６をそれぞれ一体化した場
合、歯８ａ、８ｂと歯５ｂ、５ｃとの位相関係が精度良
く構成することが可能で、また同じく、歯９ａ、９ｂと
歯６ｂ、６ｃとの位相関係が精度良く構成することが可
能である。それによってさらに高出力なものとなる。

【００４８】１０は非磁性材料からなる連結リングであ
り、溝１０ａ、１０ｂに第１外ヨーク８の歯８ａ、８ｂ
が嵌合し、溝１０ｃ、１０ｄに第２外ヨーク９の歯９
ａ、９ｂが嵌合し、第１外ヨーク８、第２外ヨーク９を
公知の方法、例えば、接着剤により固定する。第１外ヨ
ーク８と第２外ヨーク９は連結リング１０の内側突出部
１０ｅ、１０ｆにより所定の間隔を持って固定されてい
る。また第１外ヨーク８の歯８ａ、８ｂは第２外ヨーク
９の歯９ａ、９ｂと向き合って配置されている。

【００４９】第１外ヨーク８と第２外ヨーク９の組み合
わせは、実施例１における第３ヨーク７と同様な働きを
する。また第１外ヨーク８は図９に示すように一端が第
１ヨーク５と接続されかつコイル３の外径部を覆い、他
端である歯８ａ、８ｂが永久磁石１の外周部に所定の隙
間をもって対向している。第２外ヨーク９は図９に示す
ように一端が第２ヨーク６に接続されかつコイル４の外
径部を覆い、他端である歯９ａ、９ｂが永久磁石１の外
周部に所定の隙間をもって対向している。

【００５０】図１１はロータの拡大斜視図であり、図１
２、１３、１４、１５は永久磁石１の回転位相を示し、
各図の（ａ）は第１着磁層を示す、各図の（ｂ）は第２
着磁層を示す。もし図１０に示す実施例３のように第３
ヨーク７が一体で構成されていると永久磁石１の第１の
着磁層Ｃと第２の着磁層Ｄとの間で第３ヨーク７を介し
て磁束の行き来が生じる。そのため、図１２、図１４に
示す永久磁石１の回転位置では図１３、図１５に示す場
合よりもコギングによる力が強くなる。これらコギング
の強い位相は１回転中に９０°ピッチで４回あらわれ
る。本モータはコイル３、４への通電を順次交番させて
いく場合、８回で一回転するのでコイル３、４への通電
により発生する電磁力とコギングによる力とが常に一致
するわけではない。

【００５１】このため、発生する駆動力の変動が大きく
回転が滑らかにならない。実施例２では非磁性材料から
なる連結リング１０により第１外ヨーク８と第２外ヨー
ク９とを磁気的に分断しているので、第１の着磁層と第
２の着磁層との間で第１外ヨーク８、第２外ヨーク９を
介しての磁束の行き来はほとんどなくなり、コギングの
発生も第１の着磁層による９０°ピッチの４回と、それ
と４５°位相のずれた第２の着磁層による９０°ピッチ
の４回との計８回となる。また発生の頻度も４５°ピッ
チで生じるので、発生する駆動力の変動は小さく回転が
なめらかなモータとなる。

【００５２】本発明の実施例４においては、ロータを構
成する永久磁石１の外周表面だけではなく、永久磁石１
の内周表面も円周方向にｎ分割してＳ極、Ｎ極を交互に
着磁しているが、本発明の実施例４においては、ロータ
を構成する永久磁石１の外周表面だけを円周方向にｎ分
割してＳ極、Ｎ極に交互に着磁するようにしてもよいも
のである。

【００５３】以上の各実施例ではステップモータを例に
して説明しているが、本発明は、これに限定されるもの
ではなく、ホール素子等を用いてロータ位置に応じて通
電切り替えを行えば、ブラシレスモータとしても使える
ものである。

【００５４】

【発明の効果】以上詳記したように、本発明によれば、
円筒形状に形成されるとともに、少なくともその外周面
を周方向にｎ分割して異なる極に交互に着磁された第１
の着磁層と、軸方向に隣合う位置で第１の着磁層と１８
０／ｎ度位相をずらして少なくともその外周面を周方向
にｎ分割して異なる極に交互に着磁された第２の着磁層
とを有した永久磁石を備え、該永久磁石の軸方向に第１
のコイルと前記永久磁石と第２のコイルを順に配置し、
前記第１コイルにより励磁される第１の外側磁極及び第
１の内側磁極を前記永久磁石の第１の着磁層の外周面及
び内周面に対向させ、前記第２のコイルにより励磁され
る第２の外側磁極及び第２の内側磁極を前記永久磁石の
第２の着磁層の外周面及び内周面に対向させてモータを
構成したものであるから、従来とは異なる全く新規な構
成のモータとすることができ、モータの径は永久磁石の
外周面に第１、第２の外側磁極を対向させることで決め
られ、モータの軸方向の長さは永久磁石の軸方向に第１
のコイルと前記永久磁石と第２のコイルを順に配置する
ことで決められ、モータを非常に小型化することがで
き、モータを超小型化する上で最適な構成である。

【００５５】また、永久磁石を中空円筒形状に形成し、
この中空円筒形状に形成された永久磁石の外周面および
内周面に第１、第２の外側磁極及び内側磁極を対向させ
ることによりモータとして効果的な出力を得ることがで
きる。さらに、第１、第２のステータを同一部品で構成
できるので、モータの組み立てを容易にでき、かつ性能
のばらつきが少ないモータが得られるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施例１に係わるステップモ
ータの分解斜視図である。

【図２】図２は、図１に示すステップモータの組み立て
完成状態の断面図である。

【図３】図３は、図２に示すステップモータのロータの
回転動作の説明図である。

【図４】図４は、本発明の実施例２に係わるステップモ
ータのロータの回転動作の説明図である。

【図５】図５は、本発明の実施例３に係わるステップモ
ータの分解斜視図である。

【図６】図６は、図５に示すステップモータの組み立て
完成状態の断面図である。

【図７】図７は、図６に示すステップモータのロータの
回転動作の説明図である。

【図８】図８は、本発明の実施例４に係わるステップモ
ータの分解斜視図である。

【図９】図９は、図８に示すステップモータの組み立て
完成状態の断面図である。

【図１０】図１０は、実施例４との比較を説明するため
の実施例３の断面図である。

【図１１】図１１は、図９に示すステップモータのロー
タの拡大斜視図である。

【図１２】図１２は、図９に示すステップモータのロー
タの第１、第２の着磁層と第１、第２ヨークとの関係の
第１の状態を示す説明図である。

【図１３】図１３は、図９に示すステップモータのロー
タの第１、第２の着磁層と第１、第２ヨークとの関係の
第２の状態を示す説明図である。

【図１４】図１４は、図９に示すステップモータのロー
タの第１、第２の着磁層と第１、第２ヨークとの関係の
第３の状態を示す説明図である。

【図１５】図１５は、図９に示すステップモータのロー
タの第１、第２の着磁層と第１、第２ヨークとの関係の
第４の状態を示す説明図である。

【図１６】図１６は、従来のステップモータを示す断面
図である。

【図１７】図１７は、図１６に示す従来のステップモー
タの磁束の説明図である。

【符号の説明】

１永久磁石２回転軸３コイル４コイル５第１ヨーク６第２ヨーク７第３ヨーク８第１外ヨーク９第２外ヨーク１０連結リング１６第３ヨーク１８第１のステータ１８ａ、１８ｂ外側磁極１８ｃ、１８ｄ内側磁極１９第２のステータ１９ａ、１９ｂ外側磁極１９ｃ、１９ｄ内側磁極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒形状に形成されるとともに、少なく
ともその外周面を周方向にｎ分割して異なる極に交互に
着磁された第１の着磁層と、軸方向に隣合う位置で第１
の着磁層と１８０／ｎ度位相をずらして少なくともその
外周面を周方向にｎ分割して異なる極に交互に着磁され
た第２の着磁層とを有した永久磁石を備え、該永久磁石
の軸方向に第１のコイルと前記永久磁石と第２のコイル
を順に配置し、前記第１コイルにより励磁される第１の
外側磁極及び第１の内側磁極を前記永久磁石の第１の着
磁層の外周面及び内周面に対向させ、前記第２のコイル
により励磁される第２の外側磁極及び第２の内側磁極を
前記永久磁石の第２の着磁層の外周面及び内周面に対向
させることを特徴とするモータ。
【請求項２】前記永久磁石の第１の着磁層及び第２の
着磁層の内周面はそれぞれ周方向にｎ分割して異なる極
に交互に着磁され、かつ隣接する外周面とも異なる極に
着磁されていることを特徴とする請求項１に記載のモー
タ。
【請求項３】前記第１の外側磁極及び前記第１の内側
磁極は第１のステータを形成するとともに、前記第２の
外側磁極及び第２の内側磁極は第２のステータを形成す
ることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項４】前記第１のステータの第１の外側磁極と
前記第２の外側磁極とは円筒形状の接続部材で接続され
ていることを特徴とする請求項３に記載のモータ。
【請求項５】前記第１のコイルと前記第２のコイルは
前記永久磁石と略同じ径に形成されていることを特徴と
する請求項１に記載のモータ。
【請求項６】前記第１の内側磁極は第１のヨークで形
成されるとともに前記第２の内側磁極は第２のヨークで
形成され、前記第１の外側磁極は第３のヨークで形成さ
れるとともに前記第２の外側磁極は第４のヨークで形成
され、前記第１の外側磁極と前記第２の外側磁極とは円
筒形状の接続部材で接続されていることを特徴とする請
求項１に記載のモータ。
【請求項７】円筒形状であり少なくとも外周面を円周
方向にｎ分割されて異なる極が交互に着磁されている第
１の着磁層と、軸方向に隣合う位置で前記第１の着磁層
と１８０／ｎ度位相がずれて少なくとも外周面を円周方
向にｎ分割されて異なる極が交互に着磁されている第２
の着磁層とを備えている永久磁石と、該永久磁石と同心でかつ該永久磁石を軸方向にはさむ位
置に配置された第１のコイルと第２のコイルと、第１コイルの内部に挿入されかつ前記永久磁石の第１の
着磁層の内側面に対してすきまを持って対向する軟磁性
材料からなる筒状の第１ヨークと、前記第２コイルの内部挿入されかつ前記永久磁石の第２
の着磁層の内側面に対してすきまを持って対向する軟磁
性材料からなる筒状の第２ヨークと、前記第１コイルと前記第２コイルと前記永久磁石の外側
面を覆う軟磁性材料からなる第３ヨークと、を備えたことを特徴とするモータ。
【請求項８】円筒形状であり少なくとも外周面を円周
方向にｎ分割されて異なる極が交互に着磁されている第
１の着磁層と、軸方向に隣合う位置で前記第１の着磁層
と１８０／ｎ度位相がずれて少なくとも外周面を円周方
向にｎ分割されて異なる極が交互に着磁されている第２
の着磁層とを備えている永久磁石と、該永久磁石と同心でかつ該永久磁石を軸方向にはさむ位
置に配置された第１のコイルと第２のコイルと、第１のコイルの内部に挿入されかつ前記第１の着磁層の
内側面に対してすきまをもって対向する軟磁性材料から
なる第１のヨークと、前記第２のコイルの内部に挿入されかつ前記第２の着磁
層の内側面に対してすきまをもって対向する軟磁性材料
からなる第２のヨークと、一端が前記第１ヨークと接続しかつ前記第１コイルの外
側面を覆い他端が前記第１の着磁層の外周部に対向する
磁極部を持つ第３ヨークと、一端が前記第２ヨークと接続しかつ前記第２コイルの外
側面を覆い他端が前記第２の着磁層の外周部に対向する
磁極部を持つ第４ヨークと、前記第３ヨークと前記第４ヨークとを同心状に保持する
非磁性材料からなる接続部材とを備えたことを特徴とす
るモータ。