JPH0644302Y2 - Small synchronous motor - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は高効率の水晶時計等に用いられる小型同期モー
タに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention relates to a small synchronous motor used in a highly efficient quartz timepiece or the like.

（従来の技術） 近来、例えば水晶時計においては、あらゆる面から低消
費電流化が推し進められてきており、例えば、特開昭50
-129970号に示されるように、ステータおよびロータの
寸法比に着目してこれを一定範囲内に設定することよっ
て低消費電流化を図ろうとするものがある。(Prior Art) In recent years, for example, in a quartz watch, a reduction in current consumption has been promoted from all aspects.
As disclosed in No. 129970, there is an attempt to reduce the current consumption by focusing on the dimensional ratio of the stator and the rotor and setting it within a certain range.

（考案が解決しようとする問題点） 上記のものでは、ステータおよびロータの寸法比を最適
値に設定したものであるが、この点だけを改良しても依
然として満足しうる高効率化は望めず、従来の水晶時計
用モータでは変換効率が20％以下と極めて低いものであ
った。(Problems to be solved by the invention) In the above, the dimensional ratio of the stator and rotor is set to the optimum value, but even if only this point is improved, satisfactory high efficiency cannot be expected. , The conversion efficiency of conventional quartz watch motors was 20% or less, which was extremely low.

本考案の目的は高効率化を図るところにある。The purpose of the present invention is to achieve high efficiency.

（問題点を解決するための手段） 本考案は、巻真のコイル巻回部分の長さＬと巻真の中心
部からコイルの最外周までの厚みＲとの比を10≦L/R≦4
0とし、またＬを30mm以上とするようにしたものであ
る。(Means for Solving the Problems) In the present invention, the ratio of the length L of the coil winding portion of the winding stem to the thickness R from the center portion of the winding stem to the outermost periphery of the coil is 10 ≦ L / R ≦. Four
It is set to 0 and L is set to 30 mm or more.

（実施例） 第１図および第２図において、１は断面形状が円形の棒
状の巻真で、これに直接コイル２を巻回してある。巻回
されたコイル２の両端はプラスチック製のコイル枠3,3
によって挟みつけてある。巻真１の両端部1a、1aは平坦
面となるようにプレスによって押し潰してある。この両
端部1a、1aとステータ４の両端部とをネジ止めすること
によって両者を磁気的に接続してある。５は例えばSmCo
からなるロータである。上記モータのコイル２には、第
３図のような双極性パルスを交互に供給してロータを18
0度ずつ回転させるものである。(Embodiment) In FIGS. 1 and 2, reference numeral 1 is a rod-shaped winding stem having a circular cross-sectional shape, and the coil 2 is wound directly around the winding stem. Both ends of the wound coil 2 are plastic coil frames 3 and 3
Sandwiched between. Both ends 1a, 1a of the winding stem 1 are crushed by a press so as to have flat surfaces. The both ends 1a, 1a and the both ends of the stator 4 are screwed together to magnetically connect them. 5 is for example SmCo
Is a rotor. A bipolar pulse as shown in FIG. 3 is alternately supplied to the coil 2 of the motor to rotate the rotor 18
It is rotated by 0 degrees.

以上のようなモータにおいて、第４図および第５図に示
すように巻真１のコイル２の巻回部分の長さＬと巻真の
中心部からコイルの最外周までの厚みＲとの比がモータ
の変換効率ηと相関関係があることが実験によって確か
められた。すなわち、第６図に示すように、比L/Rを10
以上にすることによって変換率を20％以上にすることが
できるのである。In the motor as described above, as shown in FIGS. 4 and 5, the ratio of the length L of the winding portion of the coil 2 of the winding stem 1 to the thickness R from the center of the winding stem to the outermost circumference of the coil. It was confirmed by experiments that has a correlation with the conversion efficiency η of the motor. That is, as shown in FIG. 6, the ratio L / R is 10
By the above, the conversion rate can be increased to 20% or more.

但し比L/Rをむやみに大きくすると、巻線工程が技術的
に難しくなり、コストアップの要因となる。また、Ｌを
あまり長くすると、磁気抵抗が増大するとともに漏洩磁
束が増え、磁気回路上好ましくなく、小形化に反し、構
成上不利である。However, if the ratio L / R is excessively increased, the winding process becomes technically difficult, which causes a cost increase. Further, if L is too long, the magnetic resistance increases and the leakage magnetic flux increases, which is not preferable in terms of the magnetic circuit and is against the miniaturization, which is disadvantageous in the configuration.

また巻真をあまり細くすると、磁路が飽和する危険性が
高くなるものである。Further, if the winding stem is made too thin, there is a high risk that the magnetic path will be saturated.

以上を勘案してみると、10≦L/R≦40に設定するのが最
適であることがわかる。Considering the above, it can be seen that the optimum setting is 10 ≦ L / R ≦ 40.

因みに、第６図からわかるように、比L/Rが40を越えて
も、変換効率は向上せず、メリットは見い出せないので
ある。また、比L/Rが10以下になると、巻きが太くな
り、巻線抵抗が増大するのみで巻き数が有効に使われな
くなり変換効率の低下をきたしてしまうのである。Incidentally, as can be seen from Fig. 6, even if the ratio L / R exceeds 40, the conversion efficiency does not improve and no merit can be found. On the other hand, if the ratio L / R is 10 or less, the winding becomes thick and the winding resistance only increases, so that the number of windings is not effectively used and the conversion efficiency decreases.

なお、第６図の特性は、下表の諸元のモータを用いて実
験を行うことによって得られたものである。下表におけ
るエアギャップ、つなぎ巾、広がり角等とは第７図に示
したものである。The characteristics shown in FIG. 6 were obtained by conducting experiments using motors having the specifications shown in the table below. The air gap, connecting width, spread angle, etc. in the table below are those shown in FIG.

但し、ステータ、ロータ等の諸元はどのようなものでも
よく、比L/Rを上記の範囲に設定することによって巻真
から最も効率よく磁束を得ることができるのである。However, the stator, rotor, etc. may have any specifications, and the magnetic flux can be most efficiently obtained from the winding stem by setting the ratio L / R within the above range.

ところで、巻真の形状については、断面が円形のものに
限らず、例えば第８図のように断面が長方形の巻真５を
用いてもよい。この場合には、巻回されたコイル６の断
面形状も円形ではなくなるので、巻真５の中心部からコ
イルの最外周までの厚みＲとは、巻真の中心部から最外
周までの厚みa₁とb₁との和の1/2をいうものとする。 By the way, the shape of the winding stem is not limited to a circular cross section, and for example, a winding stem 5 having a rectangular cross section as shown in FIG. 8 may be used. In this case, the cross-sectional shape of the wound coil 6 is also not circular, so the thickness R from the center of the winding stem 5 to the outermost periphery of the coil is the thickness a from the center of the winding stem to the outermost periphery. We shall say 1/2 of the sum of ₁ and b ₁ .

この他にも断面が正方形のもの、楕円形のもの等、特に
形状は問わない。この場合にも、巻真の中心部からコイ
ルの最外周までの厚みＲは上記長方形の場合に準じて算
出する。Other than this, the shape is not particularly limited, such as a square cross section and an elliptical cross section. Also in this case, the thickness R from the center of the winding stem to the outermost circumference of the coil is calculated according to the case of the rectangle.

ところで、Ｒと巻真の半径ｒとの比R/rは、1.5以上にす
るのが好ましい。なぜならば、巻真の半径に対するコイ
ルの巻き厚があまり薄いと、必要なアンペアターンを得
るのに巻真のコイル巻回部分の長さを長くしなければな
らず、小形化に反することになるからである。また巻真
の断面が長方形の場合には、巻真の半径ｒは、第８図の
長辺の半分a₀と短辺の半分b₀との和の1/2とする。断面
が正方形、楕円形の場合にもこれに準じて算出する。By the way, it is preferable that the ratio R / r of R to the radius r of the winding stem is 1.5 or more. This is because if the winding thickness of the coil is too thin relative to the radius of the winding stem, the length of the coil winding portion of the winding stem must be lengthened to obtain the required ampere-turns, which is contrary to miniaturization. Because. When the cross section of the winding stem is rectangular, the radius r of the winding stem is 1/2 of the sum of half a ₀ of the long side and half b _{0 of the} short side in FIG. If the cross section is square or elliptical, calculate according to this.

また、本考案をクロックのモータに用いる場合には、巻
真のコイル巻回部分の長さＬを30mm以上にするのが好ま
しい。一般に、クロックにおいては、針が大きいし、密
封性があまり良くないので、ゴミによる止まり等の危険
性が高く出力トルクを大きくとる必要がある。そこで、
Ｌを30mm以下にして先の条件10≦L/R≦40を満足させる
ためには、Ｒを3mm以下にしなければならず、このよう
な太さでは高変換効率で高い出力トルクを得るのは非常
に難しいのである。すなわち、低消費電流で高トルクを
得るには、アンペアターンの電流を下げてその分巻き数
を多くしなければならないが、この場合Ｌが短いと、巻
真を細くして巻き数を多くしなければならないのであ
る。ところが、巻真を細くすると、磁気的に飽和してし
まい、効率が低下する。このため、Ｌはあまり短くでき
ず、クロックにおいては、30mm以上にするのが好まし
い。但し、あまり長くすると、小形化に反するので自ず
と上限も定まるものである。これまでの実験によると、
Ｌを42mm、Ｒを3.7mm、ｒを1.5mm程度に設定するのが最
も好ましいことがわかった。When the present invention is applied to a clock motor, the length L of the winding portion of the winding stem is preferably 30 mm or more. Generally, in a clock, since the needle is large and the sealing property is not so good, there is a high risk of stopping due to dust, and it is necessary to obtain a large output torque. Therefore,
In order for L to be 30 mm or less and to satisfy the above condition 10 ≦ L / R ≦ 40, R must be 3 mm or less. With such a thickness, high conversion efficiency and high output torque can be obtained. It's very difficult. That is, in order to obtain a high torque with a low current consumption, it is necessary to reduce the ampere-turn current and increase the number of turns, but in this case, if L is short, the winding stem is thinned and the number of turns is increased. It must be. However, if the winding stem is made thin, it will be magnetically saturated and the efficiency will decrease. For this reason, L cannot be made very short, and it is preferable to set it to 30 mm or more in the clock. However, if it is made too long, it will be against the size reduction, so the upper limit is naturally set. According to the experiments so far,
It has been found that it is most preferable to set L to 42 mm, R to 3.7 mm, and r to 1.5 mm.

なお上記の実施例では、コイルを直接巻真に巻回したも
のについて説明したが、巻真を挿入したコイルボビンに
コイルを巻回したものに用いてもよい。In the above embodiments, the coil is wound directly around the winding stem, but the coil bobbin in which the winding stem is inserted may be used.

また上記の例では、巻真とステータとを別部材で形成
し、両者をネジ止めしたものを用いたが、巻真とステー
タとを一体に形成したものを用いてもよい。Further, in the above example, the winding stem and the stator are formed by separate members and both are screwed, but the winding stem and the stator may be integrally formed.

さらに、本考案はタイマ等他の機器のモータにも適用で
きる。Furthermore, the present invention can be applied to motors of other devices such as timers.

（考案の効果） 本考案によれば、巻真のコイル巻回部分の長さＬと巻真
の中心部からコイルの最外周までの厚みＲとの比が10≦
L/R≦40となるようにしたので、低消費電流で高出力が
得られ、高変換効率のモータを得ることができる。According to the present invention, the ratio of the length L of the coil winding portion of the winding stem to the thickness R from the center of the winding stem to the outermost circumference of the coil is 10 ≦.
Since L / R ≦ 40, it is possible to obtain a high output with low current consumption and a motor with high conversion efficiency.

特にクロックにおいては、Ｌを30mm以上にすることによ
って、必要な出力トルクを低消費電流で得ることがで
き、高寿命の時計が得られる。In particular, in the clock, by setting L to 30 mm or more, the required output torque can be obtained with low current consumption, and a long-life timepiece can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第１図は本考案の一実施例を示した正面図、第２図は第
１図の右側面図、第３図は駆動パルスを示したパルス波
形図、第４図は第１図の要部を摘出して示した一部破断
正面図、第５図は第４図の右側面図、第６図は比L/Rと
変換効率との関係を示した特性図、第７図は実験に使用
したステータおよびロータの諸元を表すための説明図、
第８図は巻真の他の例を示した断面図である。 １……巻真、 ２……コイル、 ５……巻真、 ６……コイル。FIG. 1 is a front view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a right side view of FIG. 1, FIG. 3 is a pulse waveform diagram showing a driving pulse, and FIG. 4 is a main part of FIG. Fig. 5 is a right side view of Fig. 4, Fig. 6 is a characteristic view showing the relationship between the ratio L / R and conversion efficiency, and Fig. 7 is an experiment. Explanatory diagram for showing the specifications of the stator and rotor used for
FIG. 8 is a sectional view showing another example of the winding stem. 1 ... winding true, 2 ... coil, 5 ... winding true, 6 ... coil.

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項１】コイルを巻回した巻真の両端に磁気的に、
ステータを接続し、このステータ磁極間にロータを設け
てなる小型同期モータにおいて、上記巻真のコイル巻回
部分の長さをＬ、上記巻真の中心部からコイルの最外周
までの厚みをＲとしたとき、 10≦L/R≦40 としたことを特徴とする小型同期モータ。1. A magnetic field is provided at both ends of a winding stem around which a coil is wound,
In a small synchronous motor in which a stator is connected and a rotor is provided between the stator magnetic poles, the length of the coil winding portion of the winding stem is L, and the thickness from the center of the winding stem to the outermost circumference of the coil is R. Then, a small synchronous motor characterized in that 10 ≦ L / R ≦ 40. 【請求項２】実用新案登録請求の範囲第１項において、
上記巻真のコイル巻回部分の長さＬを30mm以上としたこ
とを特徴とする小型同期モータ。2. In the claim 1 of the utility model registration claim,
A small synchronous motor characterized in that the length L of the coil winding portion of the winding stem is 30 mm or more.