专利名称：步进电动机及驱动装置的制作方法
背景技术：
本发明涉及作为设备驱动源等使用的步进电动机及作为步进电动机的驱动装置。
背景技术：
在日本特开(Japanese Patent Application Laid-Open No.)2003-9497号公报中，揭示了用线圈骨架端子板进行定子的对相位的超小型步进电动机。图14表示该步进电动机的分解立体图。
在图14中，111是在周方向上被多极磁化的磁铁，112是轴，由它们构成转子110。2组与转子110相对的、相同形状的定子120，相对地配置在磁铁111的轴向两端侧。定子120由内轭铁121、线圈骨架122、外轭铁123、和圆筒部件124构成。内轭铁121和外轭铁123的各内径侧以磁方式且机械方式与圆筒部件124相连。线圈骨架122由树脂等绝缘材料制成，在外周侧有线圈骨架端子板122a。内轭铁121和外轭铁123都由磁性材料制成，各自的齿状磁极部121b和123b与磁铁111的外周面相对。另外，外轭铁123的磁极部123b配置在相对于内轭铁121的磁极部121b具有180°电角的相位差的位置。由线圈骨架122的线圈骨架端子板122a限制这些磁极部123b和磁极部121b的相对位置。下面，用图15A、15b说明该构造。
图15A是从轴向看线圈骨架122的图。图15B是线圈骨架122的剖视图。在线圈骨架122的线圈骨架端子板122a上，设有定子限制部122d、122e，其中，定子限制部122d与内轭铁121的磁极部121b卡合，定子限制部122e与外轭铁123的磁极部123b卡合。通过这样的卡合，内轭铁121和线圈骨架122、外轭铁123和线圈骨架122分别被定位，内轭铁121和外轭铁123相互被准确保持在电角180°的位置。
另外，上述构造的步进电动机中，2组定子120间的旋转方向位置，必须定位在预定角(通常是电角90°)的位置。为此，使电动机壳体131的开口部131a与设在轴线端子板122a上的轭铁限制部122f卡合，该轭铁限制部122f的位置设定为相对于定子限制部122d、122e错开预定的角，这样，可以形成2组定子120间的相位差。由此可以容易对位，提高步进电动机的组装性。
另外，在日本特开(Japanese Patent Application Laid-Open No.)2003-70224号公报中，揭示了用另外的部件进行2组定子定位的步进电动机。图16表示其分解立体图。
在图16中，303是第1磁单元，该第1磁单元303具有与磁铁相向的定子(内侧磁极部及外侧磁极部)、和使该定子励磁的线圈，用树脂将它们覆盖住。同样地，304是第2磁性单元，该第1磁性单元304具有与磁铁相对的定子(内侧磁极部及外侧磁极部)、和使该定子励磁的线圈，用树脂将它们覆盖住。301是磁铁，302固定着磁铁301的轴，该轴将磁铁301可旋转地保持着。305、306是轴承。
该构造的步进电动机，是从磁铁301的两端侧挟入2组第1及第2磁单元303、304而构成的。具体地说，使得用树脂覆盖着的第1磁单元303和同样用树脂覆盖着的第2磁单元304对接，构成为一体化的圆筒形的电动机。在对接部设有销和突起等的形状部，使各自的外侧磁极部保持预定角度地完成定位，然后把粘接树脂涂敷在对接部上，使其硬化进行固定。
在小型的圆筒形步进电动机中，为了容易对使定子励磁的线圈供电，多采用如下的构造在卷绕线圈线的线圈骨架上，设置具有端子销的端子板，把线圈线的端子卷绕在该端子销上，用端子板电气地与柔性印刷电路板(下面简称为FPC(Flexible Printed Circuit))连接。
外径小的超小型步进电动机中，由于端子板小，所以，FPC等连接在端子板上时，存在着负荷作用在其上的问题，必须采取解决该问题的对策。即，为了防止FPC从端子板上脱开，或者防止端子板本身破损，提出了使端子板从定子外周面突出的构造。
在图16中，在第1磁单元303、第2磁单元304上，与线圈骨架(图未示)一体地形成了端子板307、308。端子板307、308，以线圈骨架的凸缘部伸出，从电动机外周面突出的状态配置着，分别支承着用于卷绕线圈导线的端子307a、308a，上述导线卷绕在线轴上。另外，在端子板307、308上分别设有树脂制的部件309、310。
将第1磁单元303和第2磁单元304的长度方向(轴向)端部相互相对地配置，把树脂制的部件309、310配置在端子板307、308之间，这样，提高了端子板307、308的强度。在把FPC和线圈的导线连接在端子板上时，可以防止这时的外力破坏端子板307、308。
另外，在日本特开平(Japanese Patent Application Laid-Open No.)H6-237551号公报中，揭示了防止FPC因外力而断线的技术。
图17是表示日本特开平(Japanese Patent Application Laid-OpenNo.)H6-237551号公报中揭示的步进电动机的构造的剖视图。
在图17中，步进电动机是用于驱动软盘(注册商标)等的电动机，具有主轴401、转子402、线圈403、定子部404、电路板405、套筒406、FPC407、加强部件408。
FPC407上安装着向线圈403供电的电源回路等，该FPC407具有通孔407a，设在定子部404上的套筒406插入该通孔407a中。另外，在FPC407的固定部407b的下侧配设着加强部件408，该加强部件408压入固定在套筒406内。将FPC407通过加强部件408固定在定子部404上，可以用充分的强度固定住FPC407。这样，即使有外力作用在FPC407上，FPC407也不会破损，固定部位也不会断裂。
上述图14所示的步进电动机中，由于内轭铁121和外轭铁123的对位是直接由线圈骨架端子板122a进行的，可以以相当好的精度组装。但是，2组定子120间的对相位，要经过线圈骨架122和定子120、线圈骨架122和电动机壳体131这样两个阶段，结果，定子120之间相位对准，考虑了零件公差等因素，不能认为定子120间的相位对齐尺寸精度良好。这样，采用了别的部件，该别的部件上设有用一个部件进行定子之间相位对准的限制部，存在零部件数目增加、或者零部件形状复杂等问题。
在图16所示的步进电动机中，用覆盖外侧的树脂进行定位，虽然不能进行精度良好的定位，但与图14所示者相比，由于不通过电动机壳体，所以精度较好。另外，由于不需要电动机壳体，所以，能减少零部件数目，组装也容易。但是，由于必须进行用树脂覆盖定子和线圈的镶嵌成形，所以其成本提高。
另外，在图16中，在电地连接FPC等的端子板之间充填树脂，虽然可以有助于强化端子板本身，但是，当外力作用到FPC等上时，FPC可能会脱离端子板。另外，由于端子板本身较大地突出于电动机外周部，所以，不能实现小型化。
另外，图17所示的电动机中，将套筒插入FPC的通孔，用加强部件加强，即使外力作用在FPC上，也不容易破损。但是，把图17的构造用于图16所示步进电动机那样的2相小型圆筒形电动机时，在图16中由于2个线圈配置在同轴上分离的位置，所以，与图17的构造同样地配置FPC，在构造上有困难。
发明内容
本发明的第1目的是提供一种步进电动机，该步进电动机，用一个部件进行第1和第2定子的周方向的对位，精度良好。本发明的第2目的是提供一种步进电动机，该步进电动机，用一个部件进行第1和第2定子的周方向对位，同时，用该一个部件从外部保护各定子和磁铁，可以减少零部件数目，组装性良好，实现低成本化，得到高精度的步进电动机。
本发明的第3目的是提供一种驱动装置，该驱动装置中，即使外力作用在电路板上时，也可防止产生电路板本身破损，电路板与驱动装置侧的电气连接部分被切断等问题，提供可靠性良好的驱动装置。
为了实现上述第1目的，本发明的一实施例提供的步进电动机，具有可旋转的圆筒形磁铁、第1及第2线圈、圆筒形第1及第2定子、圆筒形线圈骨架；上述圆筒形磁铁的周方向分割成若干部分，这些部分被交替地磁化为不同的极；第1及第2线圈与磁铁同心，并且配置在分别从轴向两端挟住该磁铁的位置；第1及第2定子具有朝轴向伸出并与上述磁铁相对的齿状磁极部；圆筒形线圈骨架由绝缘体构成，上面卷绕着第1线圈和第2线圈的至少一方；其特征在于，在上述线圈骨架上设有卡合部，为使上述第1定子和上述第2定子的周方向相对位置成为预定位置关系，沿轴向伸出的上述各磁极部与该卡合部卡合。
为了实现上述第2目的，本发明一实施例提供的步进电动机，具有可旋转的圆筒形磁铁、第1及第2线圈、圆筒形第1及第2定子、圆筒形线圈骨架；圆筒形磁铁的周方向被分割成若干部分，这些部分交替地磁化为不同的极；第1及第2线圈与上述磁铁同心，并且配置在分别从轴向两端挟住该磁铁的位置；第1及第2定子具有沿轴向伸出并与上述磁铁相对的齿状磁极部；圆筒形线圈骨架由绝缘体构成，在其上卷绕着第1线圈和第2线圈的至少一方；其特征在于，在上述线圈骨架上设有卡合部，沿轴向伸出的上述各磁极部与该卡合部卡合，以使第1定子和第2定子的周方向相对位置成为预定位置关系；还设有覆盖第1、第2定子及磁铁外周侧的罩部。
为了实现上述第1目的，本发明一实施例提供的步进电动机，具有可旋转的圆筒形磁铁、圆筒形的第1及第2线圈、第1定子、第2定子、输出轴、圆筒形线圈骨架；圆筒形磁铁的周方向被分割成若干部分，这些部分被交替地磁化为不同的极；第1及第2线圈与上述磁铁同心，并且配置在从轴向挟住该磁铁的位置；第1定子具有隔开预定间隔地与磁铁的一方外周面侧相向并沿轴向伸出、被上述第1线圈励磁的第1外侧磁极部；第2定子具有隔开预定间隔地与磁铁的另一方外周面侧相对并沿轴向伸出、被上述第2线圈励磁的第2外侧磁极部；输出轴由软磁性材料构成，固定在上述磁铁的内径部，形成有在第1外侧磁极部和第2外侧磁极部中的至少一方轴向的预定范围内相对、被上述第1线圈和上述第2线圈中至少一方励磁的内侧磁极部；圆筒形线圈骨架由绝缘体构成，在其上卷绕着第1线圈和第2线圈的至少一方；其特征在于，在上述线圈骨架上设有卡合部，为使第1定子和第2定子的周方向相对位置成为预定位置关系，沿轴向伸出的上述第1及第2磁极部与该卡合部卡合。
为了实现上述第2目的，本发明一实施例提供的步进电动机，具有可旋转的圆筒形磁铁、圆筒形的第1及第2线圈、第1定子、第2定子、输出轴、圆筒形线圈骨架；圆筒形磁铁的周方向被分割成若干部分，这些部分被交替地磁化为不同的极；第1及第2线圈与上述磁铁同心，并且配置在从轴向挟住该磁铁的位置；第1定子具有隔开预定间隔地与磁铁的一方外周面侧相对并沿轴向伸出、被第1线圈励磁的第1外侧磁极部；第2定子具有隔开预定间隔地与上述磁铁的另一方外周面侧相对并沿轴向伸出、被上述第2线圈励磁的第2外侧磁极部；输出轴由软磁性材料构成，固定在上述磁铁的内径部，形成有在上述第1外侧磁极部和上述第2外侧磁极部中的至少一方轴向的预定范围内相对、被上述第1线圈和上述第2线圈中至少一方励磁的内侧磁极部；圆筒形线圈骨架由绝缘体构成，在其上卷绕着上述第1线圈和上述第2线圈的至少一方；其特征在于，在上述线圈骨架上设有卡合部，为使第1定子和第2定子的周方向相对位置成为预定位置关系，沿轴向伸出的上述第1及第2磁极部与该卡合部卡合，还具有覆盖第1、第2定子及磁铁外周侧的罩部。
在上述构造的步进电动机中，用一个部件进行第1及第2定子的周方向对位，可以提供精度好的步进电动机。
另外，在上述构造的步进电动机中，用一个部件进行第1及第定子的周方向对位，并且，用该一个部件从外部保护各定子和磁铁，所以，可提供零部件数目少、组装性好、成本低、高精度的步进电动机。
为了实现上述第3目的，本发明另一实施例提供的驱动装置，其具有被磁化的筒状磁铁、固定在上述磁铁内径部的旋转轴、与磁铁同轴地配设在上述磁铁轴向一侧的第1线圈、与上述磁铁同轴地配设在该磁铁轴向另一侧的第2线圈、与上述磁铁的外周面相对并被第1线圈励磁的第1定子、与上述磁铁的外周面相对并被上述第2线圈励磁的第2定子，其特征在于，在上述第1及第2定子上分别设有卡合部；通过上述卡合部固定上述第1及第2定子和向上述第1及第2线圈供电用的电路板。
根据该构造，在第1及第2定子上配设卡合部，通过卡合部固定第1及第2定子和向线圈供电用的电路板，所以，可用充分的强度固定电路板。这样，即使有外力作用在电路板上，电路板也不会破损，电路板与驱动装置的电气连接部件也不会切断，可提供可靠性高的驱动装置。另外，可容易地进行第1定子和第2定子的旋转轴向的定位，并且可实现组装容易化、低成本化。
另外，另一实施例中，以使上述第1定子和第2定子对于磁铁旋转方向的相对位置成为预定位置关系的方式固定上述第1及第2定子上述电路板。
根据该构造，由于以使第1定子和第2定子对于磁铁旋转方向的相对位置成为预定位置关系的方式固定第1及第2定子和电路板，所以，第1定子和第2定子的相对位置精度良好，可提供旋转性能良好的驱动装置。
另外，另一实施例中，上述第1及第2定子和电路板的固定方法最好包含锡焊的固定方法。
根据该构造，由于用锡焊固定第1及第2定子和电路板，所以，固定方法容易。
另外，在另一实施例中，上述第1定子具有与上述磁铁轴向的一方端面侧的外周面相对、沿轴向伸出的梳齿状第1外侧磁极部；上述第2定子，具有与上述磁铁轴向的另一方端面侧的外周面相对、沿轴向伸出的梳齿状第2外侧磁极部；上述旋转轴，具有挟着上述磁铁与上述第1外侧磁极部相对的第1内侧磁极部、和挟着上述磁铁与上述第2外侧磁极部相对的第2内侧磁极部。
根据该构造，由于第1定子的第1外侧磁极部和第2定子的第2外侧磁极部是分别沿着轴向伸出的梳齿状，所以，可最大限度地抑制驱动装置的外径，使驱动装置小型化。
另外，在另一实施例中，具有卷绕着上述第1线圈的第1线圈骨架和卷绕着上述第2线圈的第2线圈骨架；在从上述第1线圈骨架的线圈卷绕部分朝轴向伸出的部分上配设着连接上述第1线圈的端子的端子销；在从上述第2线圈骨架的线圈卷绕部分朝轴向伸出的部分上配设着连接上述第2线圈的端子的端子销。
根据该构造，由于在从第1及第2线圈骨架的线圈卷绕部分分别朝轴向伸出的部分上，配设着连接第1及第2线圈的端子的端子销，所以，与已往那样在外径部的径方向突出端子板和端子销的构造相比，可最大限度地抑制驱动装置的外径，实现驱动装置的小型化。
另外，另一实施例中，依次切换对第1及第2线圈的通电方向，使上述磁铁依次地朝着与通电相位相应的位置旋转。
在下面的参照附图的说明中，本发明上述的和其它的目的、特征、优点将更加清楚。
图1是表示本发明实施例1之步进电动机的分解立体图。
图2是图1所示步进电动机的组装完成状态的剖视图。
图3A、3B、3C、3D是图2的A-A剖视图，用于说明本发明实施例1之步进电动机的驱动。
图3E、3F、3G、3H是图2的B-B剖视图，用于说明本发明的实施例1的步进电动机的驱动。
图4是表示本发明实施例2之步进电动机的分解立体图。
图5是图4所示步进电动机的组装完成状态的剖视图。
图6A、6B是详细表示图4所示步进电动机的构成零件、即线圈骨架的构造图。
图7是图5中的7-7剖视图。
图8A、8B、8C、8D是图5中的7-7剖视图，用于说明本发明实施例2之步进电动机的驱动。
图9是表示作为本发明实施方式的驱动装置的步进电动机的构造的分解立体图。
图10是表示组装入步进电动机的FPC构造的俯视图。
图11是表示步进电动机的组装完成状态的、沿旋转轴向的构造的剖视图。
图12A、12B、12C、12D是图11中的A-A剖视图。
图13A、13B、13C、13D是图11中的B-B剖视图。
图14是表示已往的步进电动机的分解立体图。
图15A、15B是表示图14所示步进电动机的线圈卷线圈骨架的详细情况的构造图。
图16是表示已往的另一步进电动机的构造的分解立体图。
图17是表示已往的另一步进电动机的构造的剖视图。
具体实施例方式
下面，参照
本发明。
以下的实施例1～实施例3示出本发明的步进电动机和驱动装置。
〔实施例1〕图1、2和图3A～3H是本发明实施例1的图。其中，图1是步进电动机的分解立体图。图2是图1所示步进电动机组装后的轴向剖视图。
在图1和图2中，1是圆筒形的磁铁，将其外周面沿圆周方向分割成n部分(本实施例1中n＝10)，这些部分被交替被磁化为S极和N极。2是软磁性材料构成的第1定子，由外筒和在中央开设着孔2g的环状顶板2f构成。该第1定子2的外筒，在其前端部形成有沿轴向伸出的第1外侧磁极部2a、2b、2c、2d、2e，该第1外侧磁极部2a～2e在圆周方向的间隔是720/n度(本实施例1中是72度)。3是软磁性材料构成的第2定子，由外筒和在中央开设着孔部3g的环状顶板3f构成。该第2定子3的外筒在其前端部形成有沿轴向伸出的第2外侧磁极部3a、3b、3c、3d、3e，该第2外侧磁极部3a～3e在圆周方向的间隔是720/n(本实施例1中是72)度。
上述第1定子2的外侧磁极部2a～2e和第2定子3的第2外侧磁极部3a～3e，都是沿着平行于轴线的方向伸出的齿状。借助该构造，可以使步进电动机的直径最小，可形成磁极部。即，如果用在半径方向延伸的凹凸形成外侧磁极部，则由此会使该电动机的直径相应地增大。而本实施例1中，用沿着平行于轴线的方向伸出的齿构成外侧磁极部，所以可将该电动机的直径抑制到最小限度。
4是圆筒形的第1线圈，卷绕在后述的线圈骨架9上。该第1线圈4的外径与磁铁1的外径大致相同。5是圆筒形的第2线圈，同样地卷绕在后述的线圈骨架9上。该第2线圈5的外径也与磁铁1的外径大致相同。
6是由软磁性材料构成的旋转轴，插入到第1线圈4和第2线圈5的内径部，并且粘接固定在磁铁1的内径部。第1定子2的第1外侧磁极部2a～2e与磁铁1相对，在该旋转轴6上，在与第1定子2的第1外侧磁极部2a～2e相对的轴向范围，在挟着磁铁1的位置，形成有外径尺寸为D1的第1内侧磁极部6a。旋转轴6的一部分6c、6e插入第1线圈4的内径部，借助向第1线圈4的通电，第1内侧磁极部6a被励磁为与第1外侧磁极部2a～2e相反的极。第1内侧磁极部6a的垂直于轴的方向的截面形状如图3A～3H所示，是圆形。
同样地，第2定子3的第2外侧磁极部3a～3e与磁铁1相对，在旋转轴6上，在与第2定子3的第1外侧磁极部3a～3e相向的轴向范围，在挟着磁铁1的位置形成有外径尺寸为D1的第2内侧磁极部6b。旋转轴6的一部分6d、6f插入第2线圈5的内径部，借助向第2线圈5的通电，第2内侧磁极部6b被励磁为与第2外侧磁极部3a～2e相反的极。第2内侧磁极部6b的、垂直于轴向的断面形状，与第1内侧磁极6a同样地是圆形。
被第1内侧磁极部6a和第2内侧磁极部6b挟着的部分(图2中T所示连接部分)，其外径是D2，成为D1＞D2的直径。由于D2的直径小，所以，第1内侧磁极部6a与第2内侧磁极部6b间的磁阻增大。这样，对第1线圈4通电而产生的磁通，不会通过由软磁性材料构成的旋转轴6影响到第2线圈5及第2外侧磁极部3a～3e、第2内侧磁极部6b。同样地，对第2线圈5通电而产生的磁通，不会通过由软磁性材料构成的旋转轴6影响到第1线圈4及第1外侧磁极部2a～2e、第1内侧磁极部6a，成为旋转轴6旋转稳定的构造。另外，旋转轴6的轴部6e与后述的第1轴承7嵌合，轴部6f与后述的第2轴承8嵌合，这样，可旋转地保持着旋转轴6。
磁铁1固定在旋转轴6的第1内侧磁极部6a或第2内侧磁极部6b的部分上。这样，磁铁1用该第1及第2内侧磁极部6a、6b埋住其内径，所以，该磁铁1的机械强度增大，另外，第1及第2内侧磁极部6a、6b起到瓦卡镍铬电热线合金的作用，磁回路的磁导系数可以设定得高，这样，即使在高温环境下使用，也不会因减磁而导致磁性劣化。
7是软磁性材料构成的第1轴承，固定在第1定子2的孔部2g中，这样，第1轴承7和第1定子2被磁性连接。另外，在第1轴承7的内径部中嵌合着旋转轴6的轴部6e，将旋转轴6可旋转地保持着，同时，在该嵌合部中第1轴承7和旋转轴6被磁性连接着。借助上述的构造，第1定子2和旋转轴6通过第1轴承7磁性地连接，第1线圈4产生的磁通容易流通。
8是软磁性材料构成的第2轴承，固定在第2定子3的孔部3g中，这样，第2轴承8和第2定子3磁性地连接。另外，在第2轴承8的内径部中嵌合着旋转轴6的轴部6f，将旋转轴6可旋转地保持着，同时，在该嵌合部中第2轴承8和旋转轴6被磁性连接着。借助上述的构造，第2定子3和旋转轴6通过第2轴承8被磁性连接，第2线圈5产生的磁通容易流通。
9是由树脂模制而成的线圈骨架，卷绕着第1线圈4和第2线圈5。第1线圈4卷绕在线圈骨架9的圆筒部9a的外周上，线圈端捆在端子9f上，该端子9f设在线圈骨架端子板9c上。同样地，第2线圈5卷绕在线圈骨架9的圆筒部9b的外周上，线圈端捆在端子9g上，该端子9g设在线圈骨架端子板9c上。线圈骨架端子板9c沿轴向延伸，连接上述圆筒部9a、9b，使它们形成为一体。
由于线圈骨架9具有上述构造，所以，即使有一些力作用在线圈骨架端子板9c上，该线圈骨架端子板9c也不容易倾倒、破损。另外，在线圈骨架端子板9c的内周面侧设有卡合槽9d、9e，第1定子的第1外侧磁极部2a嵌合在卡合槽9d内，第2定子的第2外侧磁极部3a嵌合在卡合槽9e内。卡合槽9d和卡合槽9e的位置设在圆周方向上错开180/n度(电角90度)。这样，与这些卡合槽9d、9e嵌合着的第1外侧磁极部2a和第2外侧磁极部3a相对错开180/n度(电角90度)被定位。线圈骨架9中的卷绕第2线圈5的圆筒部9b和端子部也可以用不同的零件制成。
10是覆盖构成部件的罩，该罩是将平板弯成的圆筒形，在线圈骨架端子板9c的部分设有缺口。分别把第1定子2和第2定子3从该罩10的轴向两端插入，进行组装。罩10是用非磁性板材形成的，将第1定子2和第2定子3之间的磁回路断开，避免磁极部的相互影响。
日本特开(Japanese Patent Application Laid-Open No.)2003-9497号公报揭示的步进电动机(图14)中，线圈骨架和第1定子先被设在线圈骨架上的定位部限制，然后，设在该线圈骨架上的卡合部与罩卡合，对第2定子也进行这些工作，最后，第1定子和第2定子被定位。这时，第1定子和第2定子的位置误差是由设在线圈骨架上的卡合槽的公差、卡合槽与定子的配合公差、线圈骨架上的定子限制部与罩的嵌合公差、这样2组即数倍的公差重叠而成的误差决定的，定子间的位置误差大，精度不好。在尺寸小的小型步进电动机中，该公差对误差的影响特别大，对旋转精度等有大的影响。而本实施例1中，由于具有上述构造，第1定子2和第2定子3的相对位置误差，仅由设在线圈骨架9上的卡合槽9d、9e的公差、该卡合槽9d、9e与第1、第2外侧磁极部2a、3a的配合公差决定，定位精度得到很大提高。另外，把进行2组第1、第2定子的定位的卡合部(卡合槽部分)，设在由树脂模制而成的线圈骨架9上，这样，可以一体地成形卡合部，不会产生多余的成本。
图3A～3D是图2中的A-A断面，图3E～3H是图2中的B-B断面。下面，用这些图说明本实施例1中的步进电动机的旋转驱动。图3A和3E是同时刻的剖视图。图3B和3F是同时刻的剖视图。图3C和3G是同时刻的剖视图。图3D和3H是同时刻的剖视图。
图3A和图3E的状态，是对第1线圈4及第2线圈5通电，将第1外侧磁极部2a～2e励磁为N极，将第2外侧磁极部3a～3e励磁为S极的状态。从该状态，使对第1线圈4的通电反转，将第1外侧磁极部2a～2e励磁为S极，将第2外侧磁极部3a～3e励磁为S极时，磁铁1沿逆时针方向旋转18度，成为图3B和图3F的状态。
接着，使对第2线圈5的通电反转，第1外侧磁极部2a～2e励磁为S极，第2外侧磁极部3a～3e励磁为N极时，磁铁1进一步向逆时针方向旋转18度，成为图3C和图3G的状态。接着，使对第1线圈4的通电反转，将第1外侧磁极部2a～2e励磁为N极，将第2外侧磁极部3a～3e励磁为N极时，磁铁1进一步向逆时针方向旋转18度，成为图3D和图3H所示的状态。接着，使对第2线圈5的通电反转，第1外侧磁极部2a～2e励磁为N极，第2外侧磁极部3a～3e励磁为S极时，磁铁1进一步向逆时针方向旋转18度。
以后，通过依次地切换对第1线圈4及第2线圈5的通电方向，磁铁1依次地朝着与通电相位相应的位置旋转。这时，第1外侧磁极部2a～2e和第2外侧磁极部3a～3e有相对位置误差时，不仅不产生转矩，停止精度也相应地恶化，个体差增大，所以电动机性能变差。上述日本特开(Japanese Patent Application Laid-Open No.)2003-9497号公报揭示的步进电动机(图14)中，第1定子和第2定子的对位是通过别的部件(电动机罩)进行的，所以，最后第1定子和第2定子的位置误差大。而本实施例1中，第1定子2和第2定子3的对位，是通过在线圈骨架端子板9c上设置卡合部(卡合槽9d、9e)进行的，在一个部件内完成第1定子2和第2定子3的对位，所以尺寸误差少，两者的相对位置精度好。因此，两个定子的位置误差引起的驱动性能的恶化也小，可提供性能良好的步进电动机。另外，线圈骨架9是绝缘体，由树脂模制而成，所以，第1外侧磁极部2a和第2外侧磁极部3a之间不是磁性连接，设置限制槽的模制成形也容易。
上述构造的步进电动机，具有以下特征。
由第1线圈4产生的磁通，通过与磁铁1外周面相对的第1外侧磁极部2a～2e和固定在磁铁1内周面上的旋转轴6的第1内侧磁极部6a之间，与日本特开(Japanese Patent Application Laid-Open No.)2003-9497号公报揭示的步进电动机(图14)相比，更有效地作用在磁铁1上。同样地，第2线圈5产生的磁通，通过与磁铁1外周面相对的第2外侧磁极部3a～3e和固定在磁铁1内周面上的旋转轴6的第2内侧磁极部6b之间，有效地作用在磁铁1上。这时，与磁铁1内周面相对的旋转轴6的第1、第2内侧磁极部6a、6b，与磁铁1的内周面之间不必设置空隙，所以，外侧磁极部和内侧磁极部的距离变窄，可减小磁阻，提高输出功率。
另外，由于第1及第2内侧磁极部6a、6b是用单一的旋转轴6一体形成的，所以，与外侧磁极部和内侧磁极部是分开的部件时相比，容易制造，成本也低。并且组装容易。
另外，由于旋转轴6固定在磁铁1的内径部，所以，不仅强度高，而且热变形也少，另外，由于旋转轴6起到瓦卡镍铬电热线合金的作用，所以磁铁的磁性劣化也少。
如上所述，本实施例1的步进电动机，输出高，成本低，驱动性能和停止精度都好。
〔实施例2〕图4～7和图8A～8D是表示本发明实施例2的图。其中，图4是本实施例2之步进电动机的分解立体图。图5是图4所示步进电动机组装后的轴向剖视图。图6A、6B是图4所示步进电动机的构成部件、即线圈骨架的详细情况的构造图。图7是图5中的7-7剖视图。
在这些图中，11是圆筒形磁铁，将其外周表面沿圆周方向间隔地分割成为4的整数倍、即4×n(n是整数，本实施例2中n＝4，因此分割数为16)个部分，这些部分被交替地励磁为S极、N极。14是圆筒形的第1线圈，15是圆筒形的第2线圈，该两线圈14、15，其中心部与磁铁11的中心部一致，配置在在轴向上挟着磁铁11的位置。第1、第线圈14、15的外径与磁铁11的外径略相等。这些第1、第2线圈14、15卷绕在后述的线圈骨架19、20上。
12是第1定子，13是第2定子，都由软磁性材料构成，具有圆筒形状的外筒部。在第1定子12上，形成了与磁铁11的外周面隔开预定间隙相对的第1外侧磁极部12a、12b、12c、12d。该第1外侧磁极部12a～12d，是将圆筒形状的第1定子12的外筒部前端切口，在周方向分割成多个部分，形成为各部分分别从磁铁11的一方端面沿轴向伸出的齿状。第1外侧磁极部12a～12d相互错开360/n度、即90度。在第2定子13上，同样地，形成了与磁铁11的外周面隔开预定间隙相对的第2外侧磁极部13a、13b、13c、13d。该第1外侧磁极部13a～13d，是将圆筒形状的第2定子13的外筒部前端切口，在周方向分割成多个部分，形成为各部分与第1定子12中相反方向地、从磁铁11的一方端面沿轴向伸出的齿状。第2外侧磁极部13a～13d也相互错开360/n度、即90度。
第1定子12被第1线圈14励磁，第2定子13被第2线圈15励磁。第1定子12的第1外侧磁极部12a～12d和第2定子13的第2外侧磁极部13a～13d是相同形状，相互的梳齿状的磁极部前端彼此相对，并且，在与磁铁轴平行的方向重复地配置在磁铁的外周面上。第1外侧磁极部12a～12d和第2外侧磁极部13a～13d，在磁铁11的轴向长度全长(图5中的尺寸A部)与磁铁11的外周面相对。另外，第1定子12和第2定子13，其相互的齿状磁极部的相位错开135/n度、即33.75°。图7中用C表示该角度。
第1定子12和第2定子13的相互呈梳齿状的磁极部的、与磁铁11相对的每一个齿的角度范围(图7中用D表示)在360/(4×n)度以下、即22.5度以下。第1定子12的第1外侧磁极部即齿(例如12a)和第2定子13的第2外侧磁极部即齿(例如13a)的中心，错开33.75度，所以，第1外侧磁极部12a～12d和第2外侧磁极部13a～13d是相同形状，相互的梳齿状磁极部前端彼此相对，并且，即使与磁铁的轴平行地重复配置在磁铁11的外周面，也相互不接触地与磁铁11相向。因此，第1外侧磁极部12a～12d和第2外侧磁极部13a～13d相互不产生交调失真，旋转精度和旋转输出功率不降低。
16是由软磁性材料构成的旋转轴，固定在磁铁11的内径部。第1定子12的第1外侧磁极部12a～12d与磁铁11相对，在旋转轴16上，在与第1定子12的第1外侧磁极部12a～12d相向的轴向范围，在挟着磁铁11的位置，形成有外径尺寸为D1的内侧磁极部16a。第2外侧磁极部13a～13d，和第1定子12的第1外侧磁极部12a～12d重复配置在与磁铁11的轴并行的位置，所以，内侧磁极部16a与第1外侧磁极部12a～12d和第2外侧磁极部13a～13d两者相向。旋转轴6的一部分16c插入第1线圈14的内径部，第1内侧磁极部16a，其与第1外侧磁极部12a～12d相向的角度范围部，借助向第1线圈14的通电而被励磁为与第1外侧磁极部12a～12d相反的极。旋转轴16的内侧磁极部16a的、垂直于轴向的断面形状，如图7所示是圆形。同样地，旋转轴16的一部分16d插入第2线圈5的内径部，内侧磁极部16a，其与第2外侧磁极部13a～13d相对的角度范围部，借助第2线圈15的通电，被励磁为与第2外侧磁极部13a～13d相反的极。旋转轴16用内侧磁极部16a固定磁铁11。
17是由软磁性材料构成的第1轴承，固定在第1定子12上，将旋转轴16的轴部16e可旋转地保持着。同样地，18是由软磁性材料构成的第2轴承，固定在第2定子13上，将旋转轴16的轴部16f可旋转地保持着。这些第1轴承17、第2轴承18都是软磁性材料，借助对线圈14及15的通电，与旋转轴16的内侧磁极部16a一起被励磁，构成磁回路。这样，与用非磁性材料制成轴承时相比，可减小磁回路的磁阻，产生的转矩大。但是，由于旋转轴16与轴承之间产生吸附力，摩擦力可能导致转矩损失，有损于滑动面的耐久性。所以，本实施例2中，在第1轴承17、旋转轴16的轴部16e、16f、第2轴承18的表面上，实施了润滑剂涂装、润滑涂敷(氟素系润滑涂装·石墨系润滑涂装·二硫化钼系润滑涂装)、润滑镀层(例如含有P TF E(聚四氟乙烯)粒子的无电解镍镀层、或特氟隆(商标)润滑无电解镍镀层等)等，抑制滑动面摩擦引起的转矩损失，防止滑动面耐久性降低，得到输出功率大的步进电动机。
19是由绝缘材料构成的线圈骨架，上面卷绕着第1线圈14。图6A表示线圈骨架19的立体图，图6B表示从轴向看的俯视图。第1线圈14卷绕在圆筒部19a上，线圈端捆在端子19l上，该端子19l设在线圈骨架端子板19k上。另外，设有罩部19b，该罩部19b朝着与卷绕着第1线圈14的圆筒部19b相反的方向伸出。该罩部19b的内径比磁铁11的外径大，罩部19b的外径比各定子的外径大一些。在该罩部19b的内径侧，设有位置限制槽19c～19j。线圈骨架19从第1外侧磁极部12a的齿尖侧插入并组装，使其位置限制槽19c与第1定子12的外侧磁极部12a卡合。这时，其余的第1外侧磁极12b、12c、12d也分别插入设在线圈骨架上的槽19i、19g、19e内。这时，位置限制槽19i、19g、19e的内径(图6中D3所示的尺寸)与各定子的外侧磁极部的内径相同，在组装时，防止各定子的外侧磁极部的齿顶倒向内侧。另外，沿第1定子12及第2定子13的轴向延伸的第1、第2外侧磁极部12a～12d、13a～13d交错地相对，这时，第2定子13的外侧磁极部13a、13b、13c、13d与线圈骨架19的位置限制槽19d、19f、19h、19j卡合。
如上所述，以预定的旋转方向相位设置着限制槽19c和19d、19e和19f、19g和19h、19i和19j，在这里，第1定子12的第1外侧磁极部12a～12d和第2定子13的第2外侧磁极部13a～13d卡合，这样可以决定各相对位置。这里所说的预定的旋转方向相位，本实施例2中是错开135/n度、即33.75°(电角270度)的位置。如果第1定子12和第2定子13的相对相位误差大，则不仅驱动性能本身降低，而且旋转精度也差。在本实施例2中，由于是用设在线圈骨架19上的限制槽19c直接控制第1定子12和第2定子13的相位，所以，尺寸误差也小，可进行精度良好的定位。另外，由于线圈骨架19是树脂模制成形的，所以，设置着限制槽19c的部件也容易制造，并且，借助限制槽19c和其它的供外侧磁极部插入的槽19e、19g、19i，可以防止比较容易弯曲的外侧磁极部倾倒，避免与磁铁11接触。另外，由于端子板19k设置在罩部19b的延长部分上，所以，即使有一些力作用在端子板19k上，该端子板19k也不容易倾倒和破损。
20是与第1线圈骨架19同样的第2线圈骨架。第2线圈15卷绕在圆筒部20a上，线圈端捆在端子20l上，该端子20l设在线圈骨架端子板20k上。本实施例2中，为了降低成本，是采用与第1线圈骨架19相同的形状，虽然在罩部20b的内周面上设置了各定子的外侧磁极部的位置限制槽20c～20j，但实际上的定子位置限制，是用第1线圈骨架19进行的，因此，在第2线圈骨架20上不必设置限制槽，为了不与外侧磁极部接触，只要设置与位置限制槽20c～20j相当的8个槽即可。但是，与第1线圈骨架19同样地，各槽的内径部限制第2定子13的第2外侧磁极部的齿倾倒。
上述第1线圈骨架19和第2线圈骨架20，在组装时，罩部19b、20b彼此相对。这时，罩部19b、20b的上端面19n、20n恰好相接触，线圈骨架被相互固定。另外，罩部19b、20b成为从外周包围住磁铁11和各定子12、13的外侧磁极部的尺寸，所以，组装后，磁铁11及第1、第2外侧磁极部12a～12d、13a～13d被线圈骨架19及20完全隐蔽(从外侧看不见)。即，容易受外部影响(外力、灰尘等)的转子部(磁铁等)和容易变形的定子的外侧磁极部，被线圈骨架完全覆盖，所以，该驱动装置上不需要电动机壳体，可降低零部件成本，减少组装工序。
另外，在第1、第2线圈骨架19、20的端面设有突起19m和20m，在这里进行旋转轴16的轴向的限制。虽然也有用轴承进行轴向限制的方法，但是，由于旋转轴和轴承都是软磁性材料，所以容易产生吸附。为了使磁回路更有效率，虽然希望旋转轴与轴承接触，但是，该接触只在吸附引起的损失比较少的径方向进行，在推力方向损失比较大，所以，最好用非磁性材料进行。
下面，说明本实施例2的步进电动机的组装。
先把第1轴承17固定在第1定子12的孔部12g内。把第1外侧磁极部12a～12d沿着设在第1线圈骨架19上的位置限制槽19c、19i、19g、19e插入卷绕着第1线圈14的第1线圈骨架19。对定子13也进行同样的动作。然后，将该2组定子单元从轴向挟入固定在旋转轴16上的磁铁11，将第1及第2外侧磁极部沿着设在线圈骨架19、20上的位置限制槽组合起来。然后，在线圈骨架的圆筒部19b、20b的上端面接触的地方粘接固定。
因此，与日本特开(Japanese Patent Application Laid-Open No.)2003-9497号公报揭示的步进电动机(图14)相比，不仅2组定子的定位精度好，而且也减掉了电动机壳体，不需要日本特开(JapanesePatent Application Laid-Open No.)2003-70224号公报(图16)那样的树脂镶嵌成形，部件成本低，并且组装简单，能提供精度良好的驱动装置。
该步进电动机与实施例1同样地，在第1定子12的外筒部和旋转轴16之间，在夹着第1轴承17的连接部附近，配置第1线圈14。在第1定子12的第1外侧磁极部12a～12d与旋转轴16的内侧磁极部16a之间，在夹着第2轴承18的连接部附近，配置第2线圈15。在第2定子13的外侧磁极部13a～13d与旋转轴16的内侧磁极部16a之间，挟着磁铁11。即，第1及第2外侧磁极部12a～12d、13a～13d与磁铁11的外周表面相对，内侧磁极16a位于磁铁11的内周表面并与第1外侧磁极部12a～12d相对，第2外侧磁极部13a～13d和内侧磁极部16a相对。
在些，设磁铁11的轴向长度为A1，与实施例1进行比较。实施例1中，设磁铁的极数为4×n，第1外侧磁极部的数目为2×n个，设在第1定子与第2定子之间的轴向的磁隙为T1(相当于图2中的T)时，在实施例1中，与磁铁相对的长度是(A1-T1)/2。因此，在实施例1中，与磁铁的总相对量为n×(A1-T1)，而实施例2中为n×A1，总相向量大。这样，可更有效地利用磁铁，可得到输出功率大的步进电动机。
图8A～8D是图5中的7-7剖视图，下面，用该图说明步进电动机的驱动。
图8A的状态，是对第1线圈14及第2线圈15通电，将第1外侧磁极部12a～12d励磁为N极，将第2外侧磁极部13a～13d励磁为S极的状态。从图8A的状态，使对第1线圈14的通电反转，将第1外侧磁极部12a～21d励磁为S极，将第2外侧磁极部13a～13d励磁为S极时，磁铁11向逆时针方向旋转11.25度，成为图8B的状态。接着，使对第2线圈15的通电反转，第1外侧磁极部12a～12d励磁为S极，第2外侧磁极部13a～13d励磁为N极时，磁铁11进一步向逆时针方向旋转11.25度，成为图8C的状态。接着，使对第1线圈14的通电反转，将第1外侧磁极部12a～12d励磁为N极，将第2外侧磁极部13a～13d励磁为N极时，磁铁11进一步向逆时针方向旋转11.25度，成为图8D的状态。
以后，依次地切换对第1线圈14及第2线圈15的通电方向，磁铁11依次地朝着与通电相位相应的位置旋转。这时，第1外侧磁极部12a～12d和第2外例磁极部13a～13d有相对位置误差时，不仅不产生旋转时的转矩，停止精度也相应地恶化，所以电动机性能变差。上述日本特开(Japanese Patent Application Laid-Open No.)2003-9497号公报揭示的步进电动机(图14)中，第1定子和第2定子的位置误差大。而本实施例2中，由于能准确地进行第1定子13的对位，所以，驱动性能的恶化少。
上述构造的步进电动机具有以下特征。
由第1线圈14产生的磁通，通过与磁铁11外周面相对的第1外侧磁极部12a～12d和固定在磁铁11内周面上的旋转轴16的内侧磁极部16a之间，与日本特开(Japanese Patent Application Laid-OpenNo.)2003-9497号公报揭示的步进电动机(图14)相比，更有效地作用在磁铁11上。同样地，由第2线圈15产生的磁通，通过与磁铁11外周面相对的第2外侧磁极部13a～13d和固定在磁铁11内周面上的旋转轴16的内侧磁极部16a之间，所以有效地作用在磁铁11上。这时，与磁铁11内周面相对的旋转轴16的内侧磁极部16a与磁铁11的内周面之间不必设置空隙，所以，外侧磁极部和内侧磁极部的距离变窄，可减小磁阻，提高了输出功率。
另外，由于内侧磁极部16a是用单一的旋转轴16一体形成的，所以，与外侧磁极部和内侧磁极部是分开的部件时相比，容易制造，成本也低。并且组装容易。
另外，由于旋转轴16固定在磁铁11的内径部，所以，不仅强度高，而且由于旋转轴16起到瓦卡镍铬电热线合金的作用，所以磁铁的磁性劣化也少。
另外，由于与磁铁相对的磁极部的轴向长度大，所以，可有效地利用外侧磁极部12a～12d、13a～13d及内侧磁极部16a和磁铁11，可提高步进电动机的输出。
从上所述可知，实施例2的步进电动机中，部件的构成容易，成本低，由于定位精度更高，可得到高性能、高输出功率的步进电动机。
在上述实施例1、2中，是在固定在磁铁内径部的输出轴上，形成了在第1外侧磁极部和第2外侧磁极部的轴向预定范围内相对、由第1线圈及第2线圈励磁的内侧磁极部，但是，并不限定于此，也可以在输出轴上形成在第1外侧磁极部和第2外侧磁极部中的至少一方的轴向范围内相对、由第1线圈和第2线圈中至少一方励磁的内侧磁极部。
〔实施例3〕图9是表示作为本发明实施方式之驱动装置的步进电动机的分解立体图。图10是表示组入步进电动机的FPC的俯视图。图11是步进电动机组装完成状态的、沿旋转轴向的剖视图。
图9至图11中，步进电动机具有磁铁21、第1定子22、第2定子23、第1线圈24、第2线圈25、旋转轴26、第1轴承27、第2轴承28、第1线圈骨架29、第2线圈骨架30、FPC31。
磁铁21是圆筒形，具有磁化部，该磁化部是将其磁铁21的外周面沿圆周方向分割成N(本实施方式中是10)部分，各部分被交替地磁化为S极和N极而成的。
第1定子22由软磁性材料构成，具有形成有第1外侧磁极部22a、22b、22c、22d、22e的外筒部、中央具有孔部22g的环状顶板22f、和卡合部22h。第1外侧磁极部22a～22e，是从顶板22f沿轴向伸出的梳齿状磁极部，以720/N度(本实施方式中是72度)的间隔形成在圆周方向。卡合部22h，从梳齿部分(第1外侧磁极部)间的缺口部分朝外筒部外侧伸出，与形成在后述FPC上的卡合部31e卡合。
第1定子23由软磁性材料构成，具有形成了第2外侧磁极部23a、23b、23c、23d、23e的外筒部、中央具有孔部23g的环状顶板23f、和卡合部23h。第2外侧磁极部23a～23e，是从顶板23f沿轴向伸出的梳齿状磁极部，以720/N度(本实施方式中是72度)的间隔形成在圆周方向。卡合部23h，从梳齿部分(第2外侧磁极部)间的缺口部分朝外筒部外侧伸出，与形成在后述FPC上的卡合部31f卡合。
把第1定子22的第1外侧磁极部22a～22e和第2定子23的第2外侧磁极部23a～23e形成为沿轴向伸出的梳齿状来形成磁极部，并且可以最大限度地减小步进电动机的直径。
如果把外侧磁极部形成为朝外筒部径方向伸出的凹凸状，则步进电动机的直径相应地增大。但本实施方式中，由于把第1及第2外侧磁极部22a～22e、23a～23e形成为沿轴向伸出的梳齿状，所以，可以最大限度地减小步进电动机的直径。另外，第1定子22的卡合部22h和第2定子23的卡合部23h做成为从外侧磁极部之间朝外筒部的径方向伸出的构成，所以，容易成形。
第1线圈24是圆筒形，卷绕在第1线圈骨架29上。第1线圈24的线圈端子，卷绕在后述第1线圈骨架29的端子销29d、29e上。第1线圈24的外径与磁铁21的外径基本相同。
第1线圈25是圆筒形，卷绕在第2线圈骨架30上。第1线圈25的线圈端子，卷绕在后述第2线圈骨架30的端子销30d、30e上。第1线圈25的外径与磁铁21的外径基本相同。
旋转轴26由软磁性材料构成，具有第1内侧磁极部26a、第2内侧磁极部26b、插入部26c、插入部26d、输出部26e。旋转轴26的插入部26c插入第1线圈24的内径部，旋转轴26的插入部26d插入第2线圈25的内径部，并且，第1内侧磁极部26a、第2内侧磁极部26b粘接固定在磁铁21的内径部。
第1定子22的第1外侧磁极部22a～22e与磁铁21相对，旋转轴26的第1内侧磁极部26a形成在与第1定子22的第1外侧磁极部22a～22e相对的轴向范围，并且形成在挟住磁铁21的范围(图11中箭头L1所示范围)。对第1线圈24通电时，第1内侧磁极部26a，被励磁为与第1定子22的第1外侧磁极部22a～22e相反的极。
同样地，第2定子23的第2外侧磁极部23a～23e与磁铁21相对，旋转轴26的第2内侧磁极部26b，形成在与第2定子23的第2外侧磁极部23a～23e相对的轴向范围，并且形成在挟住磁铁21的范围(图11中箭头L2所示范围)。对第2线圈25通电时，第2内侧磁极部26b被励磁为与第2定子23的第2外侧磁极部23a～23e相反的极。
由于是把磁铁21固定在旋转轴26的第1内侧磁极部26a和第2内侧磁极部26b的外周部的构造，换言之，由于用第1内侧磁极部26a和第2内侧磁极部26b埋住磁铁21的内径部，所以，可增大磁铁21的机械强度。另外，由于旋转轴26的第1内侧磁极部26a起到瓦卡镍铬电热线合金的作用，磁回路的磁导系数能设定得高，所以，步进电动机即使在高温环境下使用，也不容易因减磁而导致磁性劣化。
第1轴承27由软磁性材料构成，固定在第1定子22的孔部22g。这样，第1轴承27和第1定子22磁性地连接。另外，第1轴承27的内径部与旋转轴26的插入部26e嵌合，将旋转轴26可旋转地保持着。这样，在该嵌合部分，第1轴承27和旋转轴26磁性地连接，第1轴承27作为第1内侧磁极部的一部分起作用。借助上述构造，虽然第1定子22和旋转轴26通过第1轴承27磁性地连接，但是由于这时的磁阻小，所以，由第1线圈24产生的磁通容易流通。
第2轴承28由软磁性材料构成，固定在第2定子23的孔部23g。这样，第2轴承28和第2定子23被磁性连接。另外，第2轴承28的内径部与旋转轴26的插入部26d嵌合，将旋转轴26可旋转地保持着。这样，在该嵌合部分，第2轴承28和旋转轴26磁性地连接，第2轴承28作为第2内侧磁极部的一部分起作用。借助上述构造，虽然第2定子23和旋转轴26通过第2轴承28被磁性连接，但是由于这时的磁阻小，所以，第2线圈25产生的磁通容易流通。
第1线圈骨架29由树脂模制而成，具有圆筒部29a、罩部29b、嵌合部29c、端子销29d、端子销29e。第1线圈24卷绕在第1线圈骨架29的圆筒部29a的外周。筒状的罩部29b从第1线圈骨架29的一方外周缘部沿轴向伸出，并且，嵌合部29c一体地形成在罩部29b的前端侧。第1线圈骨架29的嵌合部29c与第2线圈骨架30的嵌合部30c嵌合。
另外，罩部29b的内周壁，避开第1定子22的第1外侧磁极部22a～22e地位于其外侧，保护第1外侧磁极部22a～22e的变形等。另外，端子销29d、29e一体地形成在罩部29b的一部分上，第1线圈24的线圈端子卷绕在端子销29d、29e上。
第2线圈骨架30由树脂模制而成，具有圆筒部30a、罩部30b、嵌合部30c、端子销30d、端子销30e。第2线圈25卷绕在第2线圈骨架30的圆筒部30a的外周。筒状的罩部30b从第2线圈骨架30的一方外周缘部沿轴向伸出，并且，嵌合部30c一体地形成在罩部30b的前端侧。第2线圈骨架30的嵌合部30c与第1线圈骨架29的嵌合部29c嵌合。
另外，罩部30b的内周壁，避开第2定子23的第2外侧磁极部23a～23e地位于其外侧，保护第2外侧磁极部23a～23e的变形等。另外，端子销30d、30e一体地形成在罩部30b的一部分上，第2线圈25的线圈端子卷绕在端子销30d、30e上。
第1线圈骨架29和第2线圈骨架30，用它们的嵌合部29c、30c相互嵌合而组装在一起。第1线圈骨架29和第2线圈骨架30，借助它们的罩部29b、30b在轴向配置在与磁铁21重复的位置。这样，防止磁铁21、第1定子22的第1外侧磁极部22a～22e、第2定子23的第2外侧磁极部23a～23e在外力作用下变形，并且防止灰尘等从外部进行。
第1线圈骨架29的第1端子29d、29e、第2线圈骨架30的第2端子30d、30e，分别相对于罩部29b、30b朝径方向伸出并形成为一体，所以，制造及组装容易，可降低成本。
上述日本特开(Japanese Patent Application Laid-Open No.)2003-70224号公报(图16)中，端子板和端子销从步进电动机的外周部突出。而本实施方式中，不需要端子板部分，所以能小型化。
另外，上述日本特开(Japanese Patent Application Laid-Open No.)2003-70224号公报(图16)中，作用在端子板上的力，由比较薄壁的线圈骨架的一部分凸缘部承担，所以对外力的承受能力非常弱。而本实施方式中，由于第1及第2线圈骨架29、30的第1端子销29d、29e、第2端子销30d、30e，分别从筒状的罩部29b、30b的一部分突出，所以，即使由端子销承担，其强度也大，不容易破损。
FPC31是安装着电源电路的电路板，该电源回路用于向线圈供电。FPC具有4个孔部31a～31d、卡合部31e、卡合部31f。FPC31的孔部31a～31d，设定为第1线圈骨架29的端子销29d、29e、第2线圈骨架30的端子销30d、30e分别能插入的直径尺寸和间距。把端子销29d、29e、30d、30e锡焊在FPC31的孔部31a～31d中，这样，FPC31和第1线圈24及第2线圈25电气连接。
FPC31的卡合部31e，是将FPC31的宽度方向一方端部切口而形成的，与第1定子22的卡合部22h卡合并且用锡焊固定。FPC31的卡合部31f，是将FPC31的宽度方向另一方端部切口而形成的，与第2定子23的卡合部23h卡合并且用锡焊固定。即，FPC31牢固地固定在第1定子22和第2定子23上，所以，即使外力作用在FPC31上，也不对第1线圈骨架29的端子销29d、29e、第2线圈骨架30的端子销30d、30e施加负担，可防止端子销破坏，防止锡焊的接点部分断开。
另外，第1定子22和第2定子23借助FPC31固定，这样，不必将第1定子22和第2定子23固定在电动机壳体等上。另外，FPC31和第1定子22及第2定子23的固定方法是锡焊，所以固定方法容易。
另外，第1定子22和第2定子23相对于磁铁21旋转方向的相对位置，设定为预定的相对位置关系。日本特开(Japanese PatentApplication Laid-Open No.)2003-70224号公报(图16)中，是将线圈骨架和定子固定在预定位置后，再将线圈骨架固定在预定位置，所以，定子相互间的位置关系，由于公差等的累积而不获得好的位置精度。
而本实施方式中，由于第1定子22和第2定子23的预定相对位置关系的设定是通过FPC31直接进行的，所以，第1定子22和第2定子23的相对位置精度良好。这样，可提供旋转性能良好的步进电动机。
下面，参照图12A～12D和图13A～13D，详细说明本实施方式的步进电动机的旋转驱动结构。
图12A～12D是图11中的A-A线剖视图。图13A～13D是图11中的B-B线剖视图。
图12A～12D和图13A～13D中，图12A和图13A、图12B和图13B、图12C和图13C、图12D和图13D，分别表示步进电动机旋转中的同时刻状态。
磁铁21在图12A中的状态，表示向第1线圈24和第2线圈25通电，将第1定子22的第1外侧磁极部22a～22e励磁为N极，将第2定子23的第2外侧磁极部23a～23e励磁为S极的情况。
从该状态，使对第1线圈24的通电反转，将第1定子22的第1外侧磁极部22a～22e励磁为S极，将第2定子23的第2外侧磁极部23a～23e励磁为S极时，作为转子的磁铁21朝逆时针方向旋转18度，成为图12B所示的状态。
接着，使对第2线圈25的通电反转，将将第1定子22的第1外侧磁极部22a～22e励磁为S极，将第2定子23的第2外侧磁极部23a～23e励磁为N极时，磁铁21进一步朝逆时针方向旋转18度，成为图12C所示的状态。
接着，使对第1线圈24的通电反转，将第1定子22的第1外侧磁极部22a～22e励磁为N极，将第2定子23的第2外侧磁极部23a～23e励磁为N极时，磁铁21进一步朝逆时针方向旋转18度，成为图12D所示的状态。
接着，使对第2线圈25的通电反转，将将第1定子22的第1外侧磁极部22a～22e励磁为N极，将第2定子23的第2外侧磁极部23a～23e励磁为S极时，磁铁21进一步朝逆时针方向旋转18度，返回到图12A所示的状态。
以后，如上所述地，依次地切换对第1线圈24及第2线圈25的通电方向，磁铁21依次地朝着与通电相位相应的位置旋转。
本实施方式中，由向第1线圈24和第2线圈25的通电产生的磁通，直接作用在磁铁21上，通过采用上述本实施方式的特有构造，可以提高步进电动机的输出，并且可以使步进电动机非常小型化。
即，步进电动机的直径，只要具有使第1定子22及第2定子23的磁极与磁铁21的直径相对的大小即可。另外，步进电动机的长度，只要具有在磁铁21的长度上加上第1线圈24及第2线圈25的长度的大小即可。因此，步进电动机的大小，由磁铁和线圈的直径及长度决定，只要磁铁和线圈的直径及长度非常小，就可以实现超小型的步进电动机。
如上所述，根据本实施方式，在第1定子22上配设卡合部22h，在第2定子23上配设卡合部23h，将第1定子22及第2定子23与线圈供电用的FPC31通过各卡合部固定，所以，能用充分的强度固定FPC31。这样，即使有外力作用在FPC31上，FPC31也不容易破损，FPC31与线圈的连接部分也不容易断开，可提供可靠性良好的步进电动机。另外，可容易地进行第1定子22和第2定子23的旋转轴向的定位，容易组装，且可实现低成本化。
另外，使第1定子22和第2定子23相对于磁铁21旋转方向的相对位置关系成为预定位置关系地、将第1定子22及第2定子23与FPC31固定，所以，第1定子22和第2定子23的相对位置精度良好，可提供旋转性能良好的步进电动机。
另外，由于用锡焊的方法将第1定子22及第2定子23与FPC31固定，所以固定方法容易。
另外，由于第1定子22的第1外侧磁极部22a～22e和第2定子23的第2外侧磁极部23a～23e，是朝轴向伸出的梳齿状，所以，可最大限度地减小电动机外径，可实现步进电动机的小型化。
另外，由于把端子销29d、29e配设在从第1线圈骨架29的圆筒部29a朝轴向伸出的罩部29b上，把端子销30d、30e配设在从第2线圈骨架30的圆筒部30a朝轴向伸出的罩部30b上，所以，与已往那样的在外径部的径方向使端子板和端子销突出的步进电动机相比，可最大限度地减小外径，可实现步进电动机的小型化。
〔其它实施例〕上述实施例3中，与第1及第2定子22、23的卡合部22h、23h分别卡合的FPC31的卡合部31e、31f，是将FPC31的宽度方向两端部切口的形状，但本发明并不限定于此，它也可以是任何形状，只要能将FPC31牢固地固定在第1及第2定子22、23上即可。例如，也可以把配设在FPC31上的卡合部做成为能与第1及第2定子22、23的卡合部22h、23h嵌合的孔部。
权利要求
1.步进电动机，具有可旋转的圆筒形磁铁、第1及第2线圈、圆筒形第1及第2定子、圆筒形线圈骨架；上述圆筒形磁铁的周方向被分割成多个部分，这些部分被交替地磁化为不同的极；上述第1及第2线圈与上述磁铁同心，并且被配置在分别从轴向两端挟住该磁铁的位置；上述第1及第2定子具有沿轴向伸出并与上述磁铁相对的齿状磁极部；上述圆筒形线圈骨架由绝缘体构成，在其上卷绕着第1线圈和第2线圈中的至少一方；其特征在于，在上述线圈骨架上设有卡合部，沿轴向伸出的上述各磁极部与该卡合部卡合，使得上述第1定子和上述第2定子的周方向相对位置成为预定位置关系。
2.步进电动机，具有可旋转的圆筒形磁铁、第1及第2线圈、圆筒形第1及第2定子、圆筒形线圈骨架；上述圆筒形磁铁的周方向被分割成多个部分，这些部分被交替地磁化为不同的极；上述第1及第2线圈与上述磁铁同心，并且配置在分别从轴向两端挟住该磁铁的位置；上述第1及第2定子具有沿轴向伸出并与上述磁铁相对的齿状磁极部；上述圆筒形线圈骨架由绝缘体构成，在其上卷绕着第1线圈和第2线圈中的至少一方；其特征在于，在上述线圈骨架上设有卡合部，沿轴向伸出的上述各磁极部与该卡合部卡合，使得上述第1定子和第2定子的周方向相对位置成为预定位置关系；还具有覆盖上述第1、第2定子及上述磁铁外周侧的罩部。
3.步进电动机，具有可旋转的圆筒形磁铁、圆筒形的第1及第2线圈、第1定子、第2定子、输出轴、圆筒形线圈骨架；上述圆筒形磁铁的周方向被分割成多个部分，这些部分被交替地磁化为不同的极；上述第1及第2线圈与上述磁铁同心，并且配置在分别从轴向挟住该磁铁的位置；上述第1定子具有隔开预定间隔与上述磁铁的一方外周面侧相对并沿轴向伸出、被第1线圈励磁的第1外侧磁极部；上述第2定子具有隔开预定间隔与上述磁铁的另一方外周面侧相对并沿轴向伸出、被第2线圈励磁的第2外侧磁极部；输出轴由软磁性材料构成，其被固定在上述磁铁的内径部，并形成有在上述第1外侧磁极部和上述第2外侧磁极部中的至少一方轴向的预定范围内相对、被第1线圈和第2线圈中至少一方励磁的内侧磁极部；上述圆筒形线圈骨架由绝缘体构成，在其上卷绕着上述第1线圈和上述第2线圈的至少一方；其特征在于，在上述线圈骨架上设有卡合部，沿轴向伸出的上述第1及第2磁极部与该卡合部卡合，使得第1定子和第2定子的周方向相对位置成为预定位置关系。
4.步进电动机，具有可旋转的圆筒形磁铁、圆筒形的第1及第2线圈、第1定子、第2定子、输出轴、圆筒形线圈骨架；上述圆筒形磁铁的周方向被分割成多个部分，这些部分被交替地磁化为不同的极；上述第1及第2线圈与上述磁铁同心，并且配置在分别从轴向挟住该磁铁的位置；第1定子具有隔开预定间隔地与磁铁的一方外周面侧相对并沿轴向伸出、并被上述第1线圈励磁的第1外侧磁极部；第2定子具有隔开预定间隔地与磁铁的另一方外周面侧相对并沿轴向伸出、被上述第2线圈励磁的第2外侧磁极部；上述输出轴由软磁性材料构成，固定在上述磁铁的内径部，形成有在上述第1外侧磁极部和上述第2外侧磁极部中的至少一方轴向的预定范围内相对、被上述第1线圈和上述第2线圈中至少一方励磁的内侧磁极部；圆筒形线圈骨架由绝缘体构成，在其上卷绕着上述第1线圈和上述第2线圈的至少一方；其特征在于，在上述线圈骨架上设有卡合部，沿轴向伸出的上述第1及第2磁极部与该卡合部卡合，使得第1定子和第2定子的周方向相对位置成为预定位置关系；还具有覆盖上述第1、第2定子及上述磁铁外周侧的罩部。
5.驱动装置，包括被磁化的筒状磁铁、固定在上述磁铁内径部的旋转轴、与上述磁铁同轴地配设在该磁铁轴向一侧的第1线圈、与上述磁铁同轴地配设在该磁铁轴向另一侧的第2线圈、与上述磁铁的外周面相对设置并被上述第1线圈励磁的第1定子、与上述磁铁的外周面相对并被上述第2线圈励磁的第2定子，其特征在于，在第1及第2定子上分别设有卡合部；通过上述卡合部固定上述第1及第2定子和向第1及第2线圈供电用的电路板。
6.如权利要求5所述的驱动装置，其特征在于，以使上述第1定子和第2定子对于上述磁铁旋转方向的相对位置成为预定位置关系的方式固定上述第1及第2定子和电路板。
7.如权利要求5所述的驱动装置，其特征在于，上述第1及第2定子和电路板的固定方法包含锡焊的固定方法。
8.如权利要求5所述的驱动装置，其特征在于，上述第1定子，具有与上述磁铁的轴向一方端面侧相对、沿轴向伸出的梳齿状第1外侧磁极部；上述第2定子，具有与上述磁铁的轴向另一方端面侧相对、沿轴向伸出的梳齿状第2外侧磁极部；上述旋转轴，具有挟着上述磁铁与上述第1外侧磁极部相对的第1内侧磁极部、和挟着上述磁铁与上述第2外侧磁极部相对的第2内侧磁极部。
9.如权利要求5所述的驱动装置，其特征在于，具有卷绕第1线圈的第1线圈骨架和卷绕第2线圈的第2线圈骨架；在从第1线圈骨架的线圈卷绕部分朝轴向伸出的部分上设有连接上述第1线圈的端子的端子销；在从第2线圈骨架的线圈卷绕部分朝轴向伸出的部分上设有连接上述第2线圈的端子的端子销。
10.如权利要求5所述的驱动装置，其特征在于，依次切换对第1及第2线圈的通电方向，使上述磁铁依次朝着与通电相位相应的位置旋转。
全文摘要
本发明提供一种步进电动机，具有第1及第2线圈(4、5)、圆筒状的第1及第2定子(2、3)、和圆筒状的线圈骨架(9)。第1及第2线圈(4、5)与磁铁(1)同心，并且配置在分别从轴向两端挟住该磁铁的位置。第1及第2定子(2、3)具有朝轴向伸出并与磁铁相对的齿状磁极部(2a～2e、3a～3e)。线圈骨架(9)由绝缘体构成，在其上卷绕着第1线圈和第2线圈。在线圈骨架(9)上设有卡合部(9d、9e)，上述朝轴向伸出的各磁极部与该卡合部(9d、9e)卡合，使得第1定子和第2定子的周方向相对位置成为预定的位置关系。这样，步进电动机的精度良好。
文档编号H02K37/12GK1691472SQ20051006609
公开日2005年11月2日 申请日期2005年4月20日 优先权日2004年4月21日
发明者堀池香织 申请人:佳能株式会社