JPS62181660A - ステツプモ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は時計などに使用される小形のステップモータに
関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年腕時計などく使用される小形のステップモータには
、ロータと、このロータを配置する孔を有するステータ
と、このステータに磁気的に結合されるコイルとを備え
たものがある。

第２５図はこの形式のステップモータの従来の構造を示
している。図中１は板状のステータで、その両端部には
コイル２を巻装した磁心３が取付けられている。ステー
タＪにはロータ４を配置するための円形孔５が形成され
、この円形孔５内に２極の磁極を有するロータ４がギヤ
、ｆを存して回転自在に配置しである。またステータ１
には、前記コイル２によりステータ１を通る励磁磁束の
方向と直交する方向に沿う前記円形孔５の対向する周辺
部に一対の小幅＄　６　＋６が形成しである。この小幅
部６．６は、その断面積が小さいのでコイル２によるわ
ずかな）励磁磁束で飽和し、Ｒｉｌ記円形孔５を一対の
磁極として作用させるためのものである、さらに＞’０
１記円形孔５の内周部には、前記励磁磁束の方向に対し
て傾斜した方向にＢ５対向した部分に前記ロータ４の静
止位置を決めるための一対のノツチ７．７がり欠き形成
しである。このノツチ７゜７の存在によりロータ４はそ
の磁極が磁束方向にズ１して傾斜した位置に来るように
静止し、コイル２による励磁磁束の作用でロータ４にト
ルクが加わりロータ４が回転する。従って、コイル２に
反転パルス電流が流れる毎にロータ４が一方向に１８０
°の角度でステップ回転する。

しかして、このような構成の小形／４’ルスモータにお
いて、ステータノは板材からなるものであるからプレス
加工により製作している。すなわち、ステータＪに使用
する板材にプレス加工を施し、ステータＪの外周部、円
形孔５およびノツチ７．７全プレス型により打抜いて形
成している。

しかるに、ステータｌｔ／Ｃｓ−けるノツチ７．７は幅
が１間以下と大変小さいものであり、ノツチ７．７を打
抜き形成することが困難であり、しかもノツチ７．７を
打抜き形成するために用いるプレス型に大きな負担が加
わって折れることがあり、寸だプレス型のｇｌ耗が大き
くプレス型の寿命が短くなるという製造上の問題がある
。

〔発明の目的〕

本発明は前記事情に基づいてなされたもので、製造性に
優れ、しかも１ス動特性が良好なステップモータを提供
することを目的とするものである。

〔発明の概要〕

本発明のステップモータは、ロータの位置決めを行なう
ために、ステータにおけるロータ配置用円形孔の周辺部
に、励磁用コイルによる励磁磁束の方向に対して傾斜し
た方向にＧ５溝全形成して、プレス加工によるステータ
の製作全容易にし、加えて前記溝の円形孔に開口する端
部に、溝底面とこれに連続する円形孔内周面とに挾まれ
た部分を切欠した切欠部を形成することにより、ロータ
からステータへ磁束が作用することにより生ずるロータ
の回転トルク（ｉ−高めたものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明を図面で示す実施例について説明する。

本発明のステップモータの一実施例を第１図な込し第５
図について説明する。

第１図および第２図はステップモータの全体を示すもの
で、図中１１は磁性材料例えば７８Ｎｉハーマロイから
なる板状のステータ、Ｊ２は取付ビン１３．１３によっ
てステータ１１に取付けられた磁心、１４は磁心１２に
巻装された励磁用のコイルである。ステータ１１には円
形孔１５が穿設され、この円形孔１５の内部には２極の
磁極を有する円形のロータ１６が所定間隔を存して回転
自在に配設されている。すなわち、ステータツノの一面
側にロータ１６の回転を外部に伝達する歯車群を支持す
る輪列受は板Ｊ７が、他面側に地板ノ８が夫々配設され
、この輪列受は板１７と地板Ｊ８に夫々設けられた輪受
部１９．２０に、前記ロータ１６の軸部２）、２２が回
転自在に支承しである。なお、ロータＪ６の一方の軸部
、ｚＰには、前記輪列受は板１２で支持される歯車（図
示せず）と哨合するピニオン２３が設けである。

また、ステータ１ノには、前記励磁用のコイルノ４によ
る励磁磁束の方向と直交する方向に沿って前記円形孔１
５の周辺部に、一対の小幅部２４．２４が対口して形成
しである。この小幅部２４．２４は前述のように円形孔
１５を一対の磁極として作用させるものである。

さらに、第３図および第４図で示すようにステータ１ノ
の一側面には、前記コイルＪ４ＶＣよる励磁磁束の方向
に対して所定角度傾斜した方向に市い且つ円形孔ノ５の
中心を通る線上に位置する一対の溝２５．２５が、円形
孔１５ｆ挾んで対向して形成しである。この４ｑ２５．
２５はステータ１ノの外周面と円形孔１５の内周面との
間に連続して形成されている。この苛２５゜２５は前記
ロータ１６の静止時の位置決めを行なうもので、このｒ
ｉｌｔ２５＋ｚｓの存在によりロータ１６はその磁極が
前記コイル１４の励磁磁東方向に対して傾斜した方向に
位置するように静止させられる。

さらにまた、第３図でも示すように前記溝２５．２５に
おけろ前記円形孔１５に連通して開口する端部には、溝
２５．２５の底面とこの底面と連続する円形孔ノ５の内
周面とに挾まれた部分を切欠した切欠部２６．２６が夫
々形成しである。この切欠部２６．２６は、溝２５゜２
５の円形孔側端部においてロータ１６からステータツノ
に作用する磁束を他の箇所に比較して低下させるための
もので、この切欠部２６゜２６を設けることにより、溝
２５．２５の円形孔端部においてロータ１６からの磁束
がステータ１１へ達する距離を他の部分に比して大きく
することができる。この実施例では、溝２５゜２５の端
部において溝底面から円形孔Ｊ５の内周面にかけて下方
に向けて直線的に傾斜するように切欠した状態の切欠部
２６．２６を形成しである。

このように構成したステップモータにおいては、ステー
タ１１は非磁性材料の板材をプレス加工により裏作する
。すなわち、板材に抜き型を用いた打抜き加工を施して
、ステータ外形部、円形孔Ｊ５および磁心取付孔全形成
し、次に板材にポンチを用いた打抜加工を施して、溝２
５Ｈ２５および切欠部２６．２６を形成する。この溝２
５．２５および切欠部２６，２６を形成する打刻加工は
、従来のノツチを形成する打抜き加工に比して容易に行
なえ、またポンチが欠ける危険性が少なく、ポンチの摩
耗量も小さいのでポンチの寿命が長くなる利点がある。

次にステップモータの作動について説明する。

磁石からなるロータ１６はステータＩＩの円形孔１５の
周囲に磁力を作用する。ロータノロは、静止時にステー
タ１１に形成した屑２５゜２５の傾斜角度に規定されて
、磁力が最も弱い部分（ロータ磁極に挾まれた中間部分
）がステータ１１の溝２５．２５に対向し且つロータ磁
極がコイル１４による励磁磁束の方向に対して傾斜方向
に位置するように静止される。そして、コイル１４に／
４ルス電流が印加されステータツノにコイル１４の励磁
磁束が作用すると、ステータ１１の小幅部２４９２４が
磁気飽和して円形孔１５内に一対の磁極が形成され、こ
の磁極とロータノロの磁極との間で磁気反発力が作用す
るためにロータ１６に回転トルクが加わりロータ１６が
第１図の矢印方向に回動する。そして、ロータノロの磁
極がステータ１ノの小幅部２４に達する時点の付近でパ
ルス電流が切れると、ロータ１６の磁極は慣性力により
てステ−タ１ノ も磁力の弱い部分（ロータ１６の磁極と直角の方向）　
、＠’ステータ溝２５に安定しようとする力により元位
置に対して１８００反対位置まで移動する。従って、コ
イルノ４に反転ノ臂ルス電流が流れてステータ１１に励
磁磁束が交互に向きを変えて流れるイσに、ロータＩｇ
が一方向に１ステツプ１８０°の角度で安定して図示矢
印方向に回転する。

ここで、溝２ｓ、ｚｓの円形孔側端部に形成した切欠部
２６．２６の作用について述べる。

溝部２５の端部に切欠部２６を形成することにより、切
欠部２６表面とロータＪ６との間の距離は、円形孔Ｊ５
内周面の他の部分とロータＪ６との間の距離に比して大
きくなる。すなわち、ロータＪ６からの磁束が切欠部２
６に達する距離は、ロータＪ６からの磁束が円形孔１５
内周面の他の部分に達する距離に比して大きくなる。こ
のため、溝２５の円形孔側端部においてロータ１６から
達する磁束が低下する度合は、円形孔１５内周面の他の
部分に比して大きい。

第５図はロータ１６からの磁束が＠２５０円形孔側端部
に達する状態を示しており、図中矢印実線および矢印破
線はロータ１６からの磁束を示している。この図によれ
ば、溝２５の端部では切欠部２６が形成されているため
に、天印ズ線で示すようにロータ１６からの磁束のうち
多くのものが低下していることが判る。このように溝２
６の円形孔側端部と円形孔１５内周面の他の部分とでは
、ロータ１６からステータ１１へ作用する磁束の差が大
きいので、コイル１４による励磁磁束金切った後に、ロ
ータＪ６が安定しようとする力（ロータｌ）において最
も磁力が弱い部分が、ステータ１１におけるロータ１６
の１′は東の形＃を受けにくい部分に安定しようとする
力）がｊ着火し、ロータＪ６の回転力が高くなる。匠っ
て、ロータ１６の回転がより確実且つ安定化し、出力ト
ルクを増加させることができる。

なお、溝２５．２５に形成する切欠部２６゜２６の寸法
は、ステータ１１の厚さ、溝２５の寸法、その他の条件
を考慮して設定する。例えば弔２図においてステータ１
１の厚さＴを０．５牌、溝２５（Ｄ深さＶを０．１５１
１１＋＋、切欠ｆ！ｉ２６の寸法Ｓを０．１−１を企０
．１−する。

また、切欠部２６の形状も撞々の条件を考慮して様々忙
設定できる。第６図（、）〜（ｆ）は溝２５を含む切欠
部２６の平面形状の例を夫々示すもので、この図では矩
形、円弧、三角形などの切欠部２６の平面形状が示され
ている。第７図（ａ）〜（ｆ）はζｊｑ２５を含む切欠
部２６の横断面形状の例を夫々示しており、第８図（ａ
）〜（ｇ）は溝２５’ｆｚ含む切欠部２６の側面形状の
例を夫々示している。これらの図では矩形、三角形、円
弧などの切欠部２６の横断面形状および側面形状を示し
ている。そして、切欠部２６は第６図で示す平面形状例
、第７図で示す横断面形状例および第８図で示す側面形
状例を様々に組合せて全体形状を設定できる。なお、第
１図ないし第５図で示す前述した実施例では第６図（ａ
）、第７図（ａ）および第８図（、）で夫々示される平
面、横断面および側面形状を組合せて切欠部２６の形状
を設定している。

本発明のステップモータでは、ステータにおいて溝の底
部または溝に形成した切欠部の底部、あるいは溝と切欠
部の両方の底部を、ロータ回転方向後側の箇所の肉厚が
小さくなるように肉厚を異ならせて形震することにより
、モータ１°テ性を向上させることができる。第９図は
この構成の一実施例であるステータを示すもので１．オ
ー１図および第２図と同一部分は同一符号を付している
。以下に説明する各図面も第１図および第２図と同一部
分は同一符号を付している。この実施例は、ステータ７
７において溝２５゜２５および切欠部２６．２６の底面
をロータ回転方向１÷側から前側にかけて上側に向くよ
５に形成することにより、ｆｇ２５．２５および切欠部
２６．２６の底部を、ロータ回転方向に対し後側の箇所
の肉厚ｔ１が前側の箇所の肉厚ｔ２より小さくなるよう
に肉厚を異ならせて形成している。この構成によりステ
ップモータの消費電流の低下を図るために、第１０図で
示すように溝２５　＋　２５の傾き角度αを大きくして
、ロータ１６の静止時におけるロータ磁極の傾き角度θ
を大きくした場合でも、ロータ１６の回転停止や逆回転
などがなくロータ１６の回転特性を安定比させることが
できる効果がある。すなわち、ロータノロの回転の安定
を保ちつつ、ステップモータの低消費′社流化を図るこ
とができる。第１１図はこの実施例におけるステータＪ
１の溝２５および切欠部２６の横断面形状例溝２５およ
び切欠部２６の両方の底部と異ならせたもの、（ｂ）は
その変形ｙ１１　、（ｃ）および（ｄ）は溝２５の底部
の肉厚のみを異ならせたもの、（、）は切欠部２５の肉
厚のみを異ならせたものの各側を示している。

また、本発明のステップモータでは、ステータにおいて
溝に対してロータ回転方向後側に位置する円形孔の周縁
に溝の一方の側壁に連続して切欠部を形成することによ
り、モータ特性全向上させることができる。第１２図は
この構成の一実施例であるステータを示している。この
実施例では、ステータツノにおいて溝２５゜２５のロー
タ回転方向に対して後側に位置する側壁と円形孔１５の
周縁とを斜めに切欠して、平面三角形の切欠部２７．２
７′ｆｔ、形成している。

また切欠部２６．２６は溝２５．２５の端部と切欠部２
７．２７の両方にわたって形成する。

この構成によれば、前述した溝２５および切欠部２６の
底部の肉厚を異ならせる構成の場合と同様の理由により
て、ロータ１６の回転の安定ヲ保チツツ、ステ、プモー
タの低消電流化を図ることができるという効果が得られ
る。第１３図（ａ）〜（ｒ）は、溝２５に切欠部２６と
切欠部２７を形成した場合における各部分の平面形状の
例を夫々示しており、第１４図（ａ）〜（ｆ）は同じく
横断面形状の例を夫々示しており、これら平面形状およ
び横断面形状を適宜組合せることができる。

これまで説明したステ、ｆモータの冥施例は、ステータ
１１の一側面に円形孔１５を挾んで一対の溝２６．２６
を形成したものであるが、溝２６を形成する態様はこの
構成に限定されることがない。

例えば、第１５図で示すようにステータノ１の一側面に
１個の溝２５および切欠部２６を形成するようＫしても
良い。

また、第１６図および第１７図で示すように一対の溝２
５．２５および切欠部ｚ６，２６をステータ１ノの一側
面と他側面に振り分けて円形孔１５を挾んで対向するよ
うに形成する構成も可能である。この構成によれば、ス
テータＪノとロータＪ６の上半部との間で作用する磁束
の竹と、ステータＪ１とロータＪ６の下半部に作用する
磁束の量とが均等になる。このため、ステップモータの
姿勢の向きにかかわりなく１、ロータ１６０軸部２ノと
倫列受は板１７にｊ、・ける軸受部１９との間の摩擦抵
抗と、ロータ１６の軸部２２と地板Ｊ８における軸受部
２０との間の摩擦抵抗とが均一となり、従ってステップ
モータの向きに応じてロータ１６の回転特性が変化する
ことがなく、モータ姿勢にかかわりなくロータＪ６が安
定して回転できる。

さらに、第１８図で示すようにステータ１１の両面に夫
々一対の１１１ｔ５，２５および切欠部２６．２６を形
成するようにしても良く、この場合にも前者の実施例と
同様にステップモータの姿勢の向きにかかわりなくロー
タＪ６が安定して回転することができる。なお、切欠部
２６゜２６は一方の溝２５．２５のみに形成しても良い
。

なお、これらの実施例において前述したところの溝２５
および切欠部２６の底部の肉厚を異ならせる、あるいは
切欠部２１を形成するという構成を組合せることができ
る。

本発明のステップモータでは、これまで説明した実施例
のようにロータＪ４を支承する部材をステータ１ノと分
離して設ける構成に限定されず、ステータＪ１に取付け
て設ける構成とすることもできる。例えば、第１９図な
いし第２２図で示す構成とすることができる。すなわち
、第１９図ないし第２１図で示すようにステータ１１の
一側面に一対の溝２５．２５を形成し、円形孔１５と溝
２５．２５にロータ受は部材２８を嵌合して固定する。

ロータ受は部材２８は非磁性材料で形成され、第２２図
で示すようにステータ１１の円形孔１５に嵌合し且つロ
ータＪ６の軸部２ノを位置決め支承する位置決め部２８
ｍと、ステータ１ノの溝２５．２５に圧入などの方法で
嵌合係止する係止部２８ｂ。

２８ｂとを一体に形成したものである。そして、ロータ
Ｊ６の一方の軸部２ノはロータ受は部材２８の位置決め
部２８＆で支承し、他方の軸部２２は地板１８の軸受は
部２０で支承する。この構成によれば、ステータＪ１の
固定とともにロータＪ６も支承でき、他の歯車を組立て
る際に輪列受けを簡単に取付けることができて組立性が
向上する。

第２３図で示す構成は、ステータＪノの両面に夫々一対
のｆ４２５　＊　２５　ｋ形成し、且つステータ１１の
両面に夫々前記ロータ受は部４＠’　２８゜２８を取付
けて、これらロータ受は部材２８゜２８でロータＪ６の
軸部２Ｊ、２２ｔ−支承するものである。この構成によ
れば、ステータＪ　Ｊ。

ロータＪ４およびロータ受は部材２１Ｊ、２Ｂを一体に
組立ててユニット化でき、ロータノロの傾きがないとと
もに歯車の組立が容易になる。

なお、ステータＩＩは地板１８に載置してねじ止めなど
により固定する。

第２４図で示す構成は、ロータ１６に歯車軸２９を取付
け、ステータＩＪの一面に取付けたロータ受は部材２８
で歯車軸２９を支承するものである。なお、本発明のス
テップモータは腕時計などに広く使用することができろ
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明のステップモータによれば、
ステータにロータ静止位置決め用部分を形成する加工を
容易に行なうことができ、さらに駆動特性を向上させ出
力トルクを上昇させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１ないし第５図は本発明のステップモータの一実施例
を示すもので、第１図はモータ全体を示す平面図、第２
図は第１図Ａ−Ａ線に＆５拡拡大面曙、第３図はステー
タのｍを示す斜視図、第４図は同じく溝を示す横断面図
、第５図は溝におけるロータとステータとの間の磁束の
作用を示す説明図、第６図（ａ）〜（ｆ）は溝および切
欠部の平面形状を示す説明図、第７図（ａ）〜（ｆ）は
同ＦＡ１所面形状を示す説明図、第８図（ａ）〜（ｇ）
は同側回形状金示す説明図、第９図ないし第１１図はス
テータにおける溝および切欠部の肉ノｉ全異ならせた態
様の実施例を示すもので、第９図はステータを示す斜視
図、第１Ｏ図はロータと溝との関係を示す説明図、第１
１図（、）〜（ｅ）は溝および切欠部の横断面形状全示
す説明図、第１２図ないし第１４図は溝の側壁に謳続す
る切欠部を形成した態様の実施例金示すもので、第１２
図はステータを示す斜視図、第１３図（ａ）〜（ｒ）は
溝および切欠部の平面形状を示す説明図、第１４図（、
）〜（ｆ）は同横断面形状を示す説明図、第１５図はス
テータに１１伺の溝を形成した実施例を示すモータ全体
の平面図、Ｊ　１６図はステータの両面に振り分けて１
対の溝全形成した実適例を示すモータ全体の平面図、第
１７は第１６図Ａ−Ａ線に沿う断面図、第１８図はステ
ータの両面に夫々一対の溝を形成した実施例を示すモー
タ全体の断面図、第１９図ないし第２２図はロータ受は
部材をステータに取付けた態峰の一実施例を示すもので
、第１９図はモータの平面図、第２０図は第１９図Ａ−
Ａ線に清う断面図、第２１図は第１９図Ｂ−Ｂ線に浴う
断面図、第２２図（、）　（ｂ）はロータ受は部材を示
す平面図および断面図、第２３図および第２４図はロー
タ受は部材金ステータに取付けた態様の他の実施例を示
すステータの断面図、第２５図はステップモータの従来
例２示す平面図である。 １１・・・ステータ、１５・・・円形孔、１６・・・ロ
ータ、２５・・・（イ、２６・・・切欠部。 出願人代理人　弁理士　　鈴　江　武　彦第１図 第３図 第５図 （ａ）　　　　　（ｂ）　　　　　（ｃ）第６図 （ｄ）　　　　　　　（ｅ）　　　　　　（ｔ）第７図 第８図 第１０図 （ａ）　　　　　　（ｂ）　　　　　　　（ｃ）（ｄ）
　　　　　　（ｅ） 第１１図 第１４図 第１５図 第１３Ｄ （９）　　　　　　（ｈ） （ｋ）　　　　　（）） 第１６図 第１９図 第２０図 第２１図 第２２図 第２３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　２極の磁極を有するロータと、このロータが配置され
   る円形孔および励磁用コイルによる励磁磁束の方向と直
   交する方向に位置して前記円形孔の周縁部に形成された
   一対の小幅部を有するステータとを備え、このステータ
   には、前記励磁用コイルによる励磁磁束の方向に対し傾
   斜する方向に沿って前記円形孔に連続する溝が形成され
   、且つこの溝の前記円形孔に開口する端部には、溝底面
   とこの溝底面に連続する前記円形孔の内周面とに挾まれ
   た部分を切欠した切欠部が形成されていることを特徴と
   するステップモータ。