CN106877623B - 步进马达、钟表用机芯、钟表及步进马达的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供步进马达、钟表用机芯、钟表及步进马达的制造方法。能够实现消耗电力的降低(节电化)并能够提高高保持力带来的转子的旋转驱动的稳定性。步进马达具有：转子，其用于指针的旋转；和定子，其为构成磁路且含有Fe、Ni及Cr的合金制成的定子，在磁路的截面积小于其他部分的部分设有Cr含有率的质量百分比为14％以上的Cr扩散区域。

Description

步进马达、钟表用机芯、钟表及步进马达的制造方法

技术领域

本发明涉及步进马达、钟表用机芯、钟表及步进马达的制造方法。

背景技术

一直以来，利用马达驱动装置对时针、分针等显示针进行旋转驱动的模拟电子钟表得到了应用。马达驱动装置具有用于对显示针进行旋转驱动的步进马达及用于对该步进马达进行旋转驱动的驱动单元。

步进马达具有：定子，其具有转子收纳孔和决定转子的停止位置的定位部(内槽口)；转子，其以能够旋转的方式配设在转子收纳孔内；以及线圈，其设置于定子上。

构成为通过从驱动电路向线圈交替地提供极性不同的驱动脉冲，使定子交替地产生极性不同的漏磁通，由此使步进马达、即转子每次以180度沿规定的一个方向(正向)旋转，并且使转子停止在与定位部对应的位置处。

一般而言，为了易于得到驱动转子的漏磁通，使用如下的一体式定子：在为了配设转子而形成的转子收纳孔的周围的两处(间隔180度)设有缩窄了宽度的宽度缩小部，由此容易使磁通饱和。

作为为了易于得到驱动转子的漏磁通的技术，公知有如下的所谓的二体式定子：首先，在磁路的截面积最小的转子收纳孔周围的两处(间隔180度)将定子切断，由此一分为二之后，在该切断处插入由低磁导率材料或非磁性材料构成的缝隙材料，在此基础上进行焊接/接合，由此得到降低了宽度缩小部的磁导率的二体式定子(参照专利文献1)。

专利文献1：日本特公平5-56109号公报

但是，在现有技术中，在如下的方面仍存在课题。

在上述的转子收纳孔周围的两处形成有宽度缩小部的一体式定子的情况下，作为转子的驱动原理，首先使宽度缩小部磁通饱和，将定子在磁的意义上分割成两个磁极片之后，漏磁通流向转子，转子旋转。即，在电流供给时从线圈发出的磁通被宽度缩小部消耗(为了宽度缩小部的磁通饱和而消耗电力)，因此宽度缩小部中的磁通损耗变小。

此外，由于存在宽度缩小部，对于来自转子自身的磁通而言，也被宽度缩小部消耗，因此难以获得磁动势的峰值，用于以磁方式停止/保持转子的保持力下降。其结果是，在使转子停止于与定位部对应的位置处的动作变得不稳定的情况下，还可能发生转子旋转超过180度(失步)的情况。

此外，在专利文献1记载的技术中，利用机械加工将定子一分为二，然后通过焊接进行接合，因此容易产生机械应力以及焊接过程导致的变形和部件的位置偏差。因此，存在转子与定子之间的距离产生误差的问题。因此，容易产生转子的停止位置的偏差、旋转精度的恶化等不良情况。

此外，当定子的外形形状发生变形时，定子的平坦度降低，容易产生磁芯与定子之间的接触面积的减小、转子与定子的相互位置的偏差。其结果是，存在磁效率降低的情况或在装配工序中定子破损的情况。

发明内容

因此，本发明正是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于，提供能够实现消耗电力的降低(节电化)并能够提高高保持力带来的转子的旋转驱动的稳定性的步进马达、钟表用机芯、钟表以及步进马达的制造方法。

本发明的发明人们为了解决上述课题进行深入研究的结果发现，在转子收纳孔周围设置的磁路的一部分形成由作为非磁性材料的Cr扩散而成的Cr扩散区域，使该Cr扩散区域的磁导率降低，由此能够降低消耗电力、提高施加的保持力。

通过该发现得到的本发明的主要思想如下。

本发明的一个形态的步进马达具有：转子，其用于指针的旋转；和定子，其为构成磁路且含有Fe、Ni及Cr的合金制成的定子，在所述磁路的截面积小于其他部分的部分设有Cr含有率的质量百分比为14％以上的Cr扩散区域。

根据本发明的一个形态的步进马达，在设于转子的磁路的一部分，通过使Cr扩散而形成奥氏体单相的非磁性区域，因此能够大幅降低该非磁性区域的磁导率。其结果是，被该非磁性区域消耗的磁通被大幅降低，因此能够高效确保驱动转子的漏磁通，能够实现节电化。

此外，根据本发明的一个形态的步进马达，通过Cr扩散区域的低磁导率化，对于从转子自身发出的磁通的在该Cr扩散区域中的消耗也被抑制，能够防止磁动势的损耗，因此能够提高用于以磁方式使转子停止/保持的保持力，能够提高转子的旋转驱动的稳定性。

此外，在现有的一体式定子中，在以一方的极性使转子旋转之后需要以另一方的极性使转子旋转，在该情况下需要抵消宽度缩小部的残留磁通、且需要使宽度缩小部磁通饱和而将定子在磁的意义上进行分割而成为两个磁极片。尤其在进行高速走针的情况下，需要在较短的期间结束包含抵消残留磁通在内的转子的旋转，然而，根据本发明的一个形态的步进马达，该区域的残留磁通被大幅降低，由此能够缩短抵消残留磁通所需的时间，因此，尤其在利用转子的驱动力使钟表的指针走针的情况下，当进行高速走针时，需要在输出下一个脉冲之前使转子静止于规定的位置，但通过提高保持力而易于使转子静止，因此，能够缩短制动所需时间，能够提高驱动频率。

而且，根据本发明的一个形态的步进马达，通过具有Cr扩散区域而成为磁性上的二体式定子，且定子在结构上形成为一体，因此能够避免在制造现有的二体式定子时所担忧的机械应力、焊接/接合过程导致的变形、部件的位置偏差的产生，能够防止磁效率的降低、定子的破损、产品质量的降低。

而且，根据本发明的一个形态的步进马达，定子形成为一体，因此不存在机械性应力容易集中的焊接部和接合部，能够防止强度的劣化。

此外，在本发明的一个形态的步进马达中，可以是，所述Cr扩散区域被设置在不与为了确保所述转子的静止稳定位置而设在转子收纳孔中的定位部发生干涉的部分。

根据本发明的一个形态的步进马达，Cr扩散区域不会妨碍确保转子的旋转控制中的静止稳定位置的功能。

此外，在本发明的一个形态的步进马达中，可以是，所述Cr扩散区域的表面由与所述其他部位的表面连续的平面形成。

此外，在本发明的一个形态的步进马达中，可以是，所述Cr扩散区域的Cr含有量的质量百分比为40％以下。

此外，在本发明的一个形态的步进马达中，可以是，所述Cr扩散区域的Cr含有量的质量百分比为16％以下。

根据本发明的一个形态的步进马达，能够大幅降低所述Cr扩散区域的磁导率。

此外，在本发明的一个形态的步进马达中，可以是，所述Cr扩散区域具有下述区域，该区域具有Cr含有量的质量百分比从40％变化至14％的分布。

根据本发明的一个形态的步进马达，Cr含有量的质量百分比从40％变化至14％的区域是磁性上的二体定子，因此，能够使用与二体定子相同的驱动脉冲进行转子的控制。由此，根据上述[6]中记载的步进马达，能够对比一体定子高速的反向的旋转进行控制。

此外，在本发明的一个形态的步进马达中，可以是，所述定子为含有37.5％～38.5％的镍成分、7.5％～8.5％的铬成分、52.5％～54.5％的铁成分的含有Fe、Ni及Cr的合金制成。

根据本发明的一个形态的步进马达，对定子使用所谓的38坡莫合金，并在其一部分设置Cr扩散区域，由此能够构成磁性上的二体定子。由此，能够提供定子材料的饱和磁通密度高、不会损害部件的机械强度且原料费便宜的定子。

此外，本发明的一个形态的步进马达也可以具有：转子，其用于指针的旋转；和定子，其为构成磁路且含有Fe、Ni及Cr的合金制成的定子，在所述磁路的截面积小于其他部分的部分设有Cr扩散区域，当设所述Cr扩散区域的Cr含有量为X％、设所述其他部位的Cr含有量为Y％时，X与Y的差为6％以上。

根据本发明的一个形态的步进马达，即使在对定子使用了78坡莫合金或45坡莫合金的几乎不含有Cr的磁性材料的情况下，通过在其一部分设置Cr扩散区域，也能够起到本发明的效果。

本发明的一个形态的钟表用机芯具有本发明的一个形态的步进马达。

本发明的一个形态的钟表具有本发明的一个形态的钟表用机芯。

由此，通过具有兼具节电化和高保持力的步进马达，能够提供磁特性优异的钟表用机芯以及钟表。

本发明的一个形态的步进马达的制造方法包括以下工序：对Fe-Ni合金板进行机械加工，形成具有转子用贯穿收纳孔和配置在转子收纳孔周围的磁路的定子坯料；在所述定子坯料的至少一部分配置扩散用的Cr材料；以及将配置有所述Cr材料的所述定子坯料放置在所述Cr材料的熔融温度以下的温度下，使所述Cr材料扩散到所述磁路的内部而形成Cr扩散区域。

根据本发明的一个形态的步进马达的制造方法，定子在过饱和部周围具有连续的平面，是所谓的一体定子，因此能够避免产生切断等机械应力、焊接/接合过程导致的变形以及部件的位置偏差，能够防止磁效率降低和定子的破损、产品质量的降低以及强度的劣化。而且，由于使Cr材料在定子坯料的至少一部分扩散来实现磁导率的降低，因此能够容易地制造兼具节电化和高保持力的步进马达。

此外，以往在调节低磁导率的区域的情况下，对于以机械方式分割定子的加工方法及其条件以及插入的非磁性体的调整等，必须较大程度地变更/调整制造条件，结果可能导致制造成本的增大，然而，根据本发明的一个形态的步进马达的制造方法，不对定子坯料实施切断等加工，仅通过将配置有Cr材料的定子坯料放置在Cr材料的熔融温度以下的温度下，即可将Cr扩散区域(低磁导率区域)调节为期望的状态。

此外，在本发明的一个形态的步进马达的制造方法中，可以是，使放置配置有所述Cr材料的所述定子坯料的温度为900℃～1200℃，放置的时间为1小时～24小时。

此外，本发明的一个形态的步进马达的制造方法在中，可以是，在配置所述Cr材料的工序中，在所述定子坯料的表面实施覆盖了磁路的至少一部分的镀Ni，去除了覆盖部之后，与Cr粉及其他调和材料粉一同配置在惰性气体环境中。

此外，在本发明的一个形态的步进马达的制造方法中，可以是，配置所述Cr材料的工序是这样的工序：在所述定子坯料的磁路的一部分的表面形成铬镀层并配置在惰性气体环境中。

根据本发明的一个形态的步进马达的制造方法，能够容易地形成Cr扩散区域。

此外，在本发明的一个形态的步进马达的制造方法中，也可以是，在形成所述定子坯料的工序中，在所述定子坯料上设有所述磁路的截面积比其他部位窄的宽度缩小部，在配置所述Cr材料的工序中，在至少包含所述宽度缩小部的区域配置所述Cr材料。

根据本发明的一个形态的步进马达的制造方法，在设于转子用贯通孔的周围的磁路的一部分设置宽度缩小部，至少在包含该宽度缩小部的区域中形成所述Cr扩散区域，因此能够制造出更加高效地确保了驱动转子的漏磁通且能够大幅降低消耗电力的步进马达。

发明效果

根据本发明，可提供能够实现消耗电力的降低(节电化)并能够提高高保持力带来的转子的旋转驱动的稳定性的步进马达、钟表用机芯、钟表以及步进马达的制造方法。

附图说明

图1是本实施方式的步进马达、钟表用机芯、钟表共用的框图。

图2是本实施方式的步进马达的正面示意图。

图3的(a)是显示三种定子的时间与线圈的电流值的变化的曲线图，图3的(b)是Cr扩散区域的形成区域附近的放大示意图。

图4的(a)和(b)是Cr扩散区域的形成区域附近的放大示意图。

图5是示出一体式定子和二体式定子各自的电流波形的示例和反向旋转时的驱动脉冲的示例的图。

图6是用于说明基于磁极角度的磁动势的状态的示意图。

图7是本实施方式的步进马达的正面示意图。

图8的(a)和(b)是用于说明本实施方式的步进马达的制造方法的一个示例的示意图。

图9的(a)和(b)是用于说明本实施方式的步进马达的制造方法的另一个示例的示意图。

图10的(a)是示出加热之前的纯Cu和纯Ni接合而成的扩散对的示意图，图10的(b)是示出加热之前的扩散对中的Cu原子和Ni原子的配置的示意图，图10的(c)是示出在加热之前的扩散对中、在以纯Cu和纯Ni的接合面为界面的情况下的各区域(图10的(a)和(b)中的纸面右侧的区域和纸面左侧的区域)的Cu原子和Ni原子的含有率的曲线图。

图11的(a)是示出加热之后的扩散对的示意图，图11的(b)是示出加热之后的扩散对中的Cu原子和Ni原子的配置的示意图，图11的(c)是示出在加热之后的扩散对中、在以纯Cu和纯Ni的接合面为界面的情况下的各区域(图11的(a)和(b)中的纸面右侧的区域和纸面左侧的区域)的Cu原子和Ni原子的含有率的曲线图。

图12的(a)和(b)是示出空孔扩散的示意图。

图13的(a)和(b)是示出格子间结构的示意图。

图14的(a)是从在氦环境中在1200度下放置1小时使Cr扩散后的(#1)定子中的Cr扩散区域210、211的表面沿与厚度方向垂直的截面(在图4的(a)和(b)中为纸面的平行方向)的扫描型电子显微镜，图14的(b)是示出从(#1)定子的Cr扩散区域的表面沿与厚度方向垂直的截面(在图4的(a)和(b)中为纸面的平行方向)的线性分析结果的曲线图。

图15的(a)是从在氦环境中在1200度下放置24小时使Cr扩散后的(#2)定子中的Cr扩散区域的表面沿与厚度方向垂直的截面(在图4的(a)和(b)中为纸面的平行方向)的扫描型电子显微镜，图15的(b)是示出从(#2)定子的Cr扩散区域的表面沿与厚度方向垂直的截面(在图4的(a)和(b)中为纸面的平行方向)的线性分析结果的曲线图。

图16的(a)是从(#3)比较例的定子的Cr扩散区域的表面沿与厚度方向垂直的截面(在图4的(a)和(b)中为纸面的平行方向)的扫描型电子显微镜，图16的(b)是示出从(#3)比较例的定子的Cr扩散区域的表面沿与厚度方向垂直的截面(在图4的(a)和(b)中为纸面的平行方向)的线性分析结果的曲线图。

图17是Fe-Ni-Cr的三元合金状态图。

标号说明

101：振荡电路；

102：分频电路；

103：控制电路；

104：驱动脉冲选择电路(驱动单元)；

105：步进马达；

106：模拟显示部；

107：时针；

108：分针；

109：秒针；

110：日历显示部；

111：旋转检测电路；

112：负载检测电路；

113：钟表外壳；

114：机芯；

201：定子；

201a：定子坯料；

202：转子；

203：转子收纳孔；

204、205：切口部(内槽口)；

206、207：切口部(外槽口)；

208：磁芯；

209：线圈；

210、211：Cr扩散区域；

213、214：宽度缩小部；

OUT1：第1端子；

OUT2：第2端子；

R：磁路。

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明实施方式的步进马达、钟表用机芯、钟表以及步进马达的制造方法进行说明。

此外，下面所示的附图用于对本发明实施方式的步进马达的结构进行说明，存在图示的各部件的大小、厚度、尺寸等与实际的步进马达的尺寸关系等不同的情况。

图1是示出使用了本发明实施方式的步进马达、钟表用机芯的钟表的框图。在本实施方式中，作为钟表的一个示例，例示出模拟电子钟表进行说明。

在图1中，模拟电子钟表具有：振荡电路101，其产生规定频率的信号；分频电路102，其对利用振荡电路101产生的信号进行分频而产生作为计时基准的时钟信号；控制电路103，其进行构成模拟电子钟表的各电子电路要素的控制和驱动脉冲的变更控制等控制；驱动脉冲选择电路(驱动单元)104，其基于来自控制电路103的控制信号，选择马达旋转驱动用驱动脉冲并进行输出；步进马达105，其通过来自驱动脉冲选择电路104的驱动脉冲而被旋转驱动；作为检测单元的旋转检测电路111，其检测步进马达105产生的检测信号；轮系(未图示)，其通过步进马达105而被旋转驱动；以及模拟显示部106，其通过该轮系而被旋转驱动并具有用于显示时刻的时刻指针(指针)(在图1的示例中为时针107、分针108、秒针109这三种)和用于显示日期的日历显示部110。

本实施方式的步进马达驱动装置由步进马达105、控制电路103、驱动脉冲选择电路104以及旋转检测电路111构成。

此外，模拟电子钟表具有钟表外壳113，在钟表外壳113的外表面侧配设有模拟显示部106，并且在钟表外壳113的内部配设有钟表用机芯(机芯)114。

振荡电路101、分频电路102、控制电路103、驱动脉冲选择电路104、步进马达105和旋转检测电路111是机芯114的构成要素。

一般而言，将由钟表的动力源、时间基准等装置构成的钟表的机械体称为机芯。有时将电子式的机芯称作模块。在作为钟表的完成状态下，机芯上安装有表盘和指针并被收纳于钟表外壳中。

在此，振荡电路101以及分频电路102构成信号产生部，模拟显示部106构成时刻显示部。旋转检测电路111以及负载检测电路112构成旋转检测部。控制电路103以及驱动脉冲选择电路104构成控制部。此外，振荡电路101、分频电路102、控制电路103、驱动脉冲选择电路104、旋转检测电路111以及负载检测电路112构成步进马达控制电路。

接下来，对本实施方式的步进马达105进行详细叙述。

图2是本实施方式的步进马达105的正面示意图。

在图2中，步进马达105具有：定子201，其由Fe-Ni(铁-镍)合金板经机械加工而成型为一体，设有转子收纳孔203且在转子收纳孔203的周围设有磁路R；双极的转子202，其以能够旋转的方式配设在转子收纳孔203内；与定子201接合的磁芯208；以及卷绕在磁芯208上的线圈209。并且，本实施方式的步进马达105在磁路R的一部分形成有由Cr(铬)扩散而成的Cr扩散区域210、211。另外，Cr扩散区域210、211被设置在不与为了确保转子202的稳定位置而设在转子收纳孔203中的切口部204、205发生干涉的部分。

在将步进马达105用于模拟电子钟表中的情况下，定子201及磁芯208被螺钉(未图示)固定在底板(未图示)上而彼此接合。线圈209具有第1端子OUT1和第2端子OUT2。

转子收纳孔203构成为在轮廓为圆形的贯通孔的对置部分一体形成有多个(在图2的示例中为两个)半月状的切口部(内槽口)204、205的圆孔形状。这些切口部204、205构成为用于决定转子202的停止位置或静止稳定位置的定位部。例如，当转子处于规定位置时，切口部(内槽口)204的势能降低，发挥使转子的位置稳定的作用。

转子202被两极(S极及N极)磁化。

在线圈209未被励磁的状态下，如图2所示，转子202稳定地停止(静止)于与所述定位部对应的位置处，换言之，稳定地停止(静止)于转子202的磁极轴A与连结切口部204、205的线段垂直的位置(角度θ0的位置)处。

在设置于转子收纳孔203的周围的磁路R的一部分(在图2的示例中为两处)形成有由成为奥氏体单相的非磁性材料的Cr的扩散而成的Cr扩散区域210、211。在此，设定子201的宽度缩小部的截面的宽度为截面宽度t，沿着磁路的方向上的宽度为间隙宽度w。Cr扩散区域210、211形成在由截面宽度t和间隙宽度w划分确定的区域内。另外，由于后述的Cr扩散区域的制作方法，间隙宽度w形成为与截面宽度t相等或为其以上的大小(w≥t)。此外，为了不妨碍确保转子202的旋转控制中的稳定位置的功能，Cr扩散区域210、211形成在不与切口部(内槽口)204发生干涉的程度的区域。另外，截面宽度t在后述的Cr扩散区域的制作方法中，定义为不包含被涂布、镀覆到定子母材的Cr的大小的宽度。将间隙宽度w定义为被涂布、镀覆等的Cr与定子母材接触的面的大小的宽度。此外，将定子201的Cr扩散区域211的外周定义为点a1，将Cr扩散区域211内定义为点b1，将Cr扩散区域211附近且磁路R的外周与内周之间定义为点c。

在此，对本实施方式的步进马达105的动作进行说明。

首先，当从驱动脉冲选择电路104向线圈209的端子OUT1、OUT2间提供驱动脉冲(例如，设第1端子OUT1侧为正极、第2端子OUT2侧为负极)而沿图2的箭头方向流过电流i时，在定子201中沿虚线箭头方向产生磁通。

在本实施方式中，在以往被作为“宽度缩小部”的位置处形成作为低磁导率区域的Cr扩散区域210、211，该区域的磁阻增大。因此，无需使与以往的“宽度缩小部”相当的区域(Cr扩散区域210、211)磁饱和，能够易于确保漏磁通，然后，通过定子201中产生的磁极与转子202的磁极之间的相互作用，转子202沿图2的箭头方向旋转180度，稳定地停止(静止)于磁极轴为角度θ1的位置处。

此外，将用于通过对步进马达105进行旋转驱动而进行通常动作(在本发明的各实施方式中为模拟电子钟表，因此指走针动作)的旋转方向(在图2中为逆时针方向)设为正向，将其相反方向(顺时针方向)设为反向。

接下来，当从驱动脉冲选择电路104向线圈209的端子OUT1、OUT2提供相反极性的驱动脉冲(为了与所述驱动成为相反极性，使第1端子OUT1侧为负极、第2端子OUT2侧为正极)而沿与图2的箭头相反的方向流过电流时，在定子201中沿与虚线箭头相反的方向产生磁通。

然后，与上述同样地，由于形成有作为低磁导率区域的Cr扩散区域210、211，因此能够易于确保漏磁通，并通过定子201中产生的磁极与转子202的磁极之间的相互作用，转子202沿与上述相同的方向(正向)旋转180度，并稳定地停止(静止)于磁极轴为角度θ0的位置处。

之后，通过这样对线圈209提供极性不同的信号(交变信号)，反复执行所述动作，能够使转子202每次以180度沿箭头方向连续旋转。

这样，在转子收纳孔203的周围的磁路的一部分形成作为低磁导率区域的Cr扩散区域210、211，因此在该区域被消耗的磁通能够大幅降低，能够高效地确保驱动转子202的漏磁通。

此外，以往在被作为“宽度缩小部”的部位形成Cr扩散区域210、211而使其低磁导率化，由此对于从转子202自身发出的磁通的在该区域的消耗也被抑制。其结果是，能够防止磁动势的损耗，能够提高用于以磁方式使转子停止(静止)/保持的保持力。

此外，以往在被作为“宽度缩小部”的部位，在利用OUT1侧(负极)的磁通使其饱和进行旋转后，为了利用OUT2侧(正极)使其旋转需要抵消OUT1侧(负极)时产生的残留磁通，但由于该区域中的残留磁通被大幅降低，因此，无需抵消残留磁通所需的时间，能够缩短使旋转平息的时间。因此，能够维持进行高速走针时的动作稳定性，能够提高驱动频率。另外，对于驱动步进马达105的驱动脉冲，在后面进行叙述。

在此，参照图3的(b)、图4的(a)和图4的(b)，对Cr扩散区域210、211进行说明。

图3的(b)示出Cr扩散区域210、211的形成区域附近的放大示意图。图4的(a)和图4的(b)示出Cr扩散区域210、211的形成区域附近的放大示意图。

Cr扩散区域210、211可以如图4的(a)所示地，遍及以往作为“宽度缩小部”的区域、即从转子收纳孔203的端部到定子201的端部为止的整个区域形成，也可以如图4的(b)所示地，形成在该区域的一部分。

从更加高效地确保驱动转子202的漏磁通(进一步降低上述的消耗电力)的观点出发，期望如图4的(a)所示那样地遍及从转子收纳孔203的端部到定子201的端部为止的整个区域地形成Cr扩散区域210、211，但是，即使在Cr扩散区域210、211较小的情况下或Cr扩散区域210、211的形成区域仅为以往被作为“宽度缩小部”的区域中的一部分的情况下，也能够具有上述效果。

Cr扩散区域210、211可以通过将配置有Cr材料的所述定子坯料在Cr材料料的熔融温度以下的温度下放置而形成，但由于放置的温度和时间会导致Cr的扩散量发生变化，放置的温度越高、放置的时间越长，形成的Cr扩散区域210、211越增大。

接下来，参照图3的(a)和图5，对流过步进马达105的线圈209的电流进行说明。

图3的(a)示出显示三种定子的时间与线圈的电流值的变化的曲线图。在图3的(a)中，设纵轴为线圈209的电流值(mA)、横轴为时间(msec)。本曲线图是卸下转子而得到的曲线图，以便排除由转子的磁铁产生的磁通的影响而仅通过由线圈产生的磁通确认饱和状态。在此，三种定子例如是在氦的惰性气体环境下在1200度下在Cr扩散区域210、211使Cr扩散1小时而得到的第1定子(#1)、在氦的惰性气体环境下在1200度下在Cr扩散区域210、211使Cr扩散24小时而得到的第2定子(#2)、以及对母材进行Cr的镀覆后未在1200度中使Cr扩散的比较例的定子(#3)。

波形g1示出第1定子的电流相对于时间的变化。波形g2示出第2定子的电流相对于时间的变化。波形g3示出比较例的定子的电流相对于时间的变化。

在此，参照图5，对步进马达中的一般的一体式定子(也称为一体定子)的电流I相对于时间t的变化、和一般的二体式定子(也称为二体定子)的电流相对于时间的变化的示例进行说明。图5是示出一体式定子和二体式定子各自的电流波形的示例和反向旋转时的驱动脉冲的示例的图。波形g301是一体式定子的电流相对于时间的变化的电流波形。波形g321是二体式定子的电流相对于时间的变化的电流波形。在波形g301和波形g321中，横轴是时间，纵轴是流过线圈的电流。另外，具有一体式定子的步进马达的结构是这样的结构：在图2所示的步进马达105中不具有Cr扩散区域210、211而具有宽度缩小部。

如波形g301所示，如由虚线g302～g304围起的区域那样，波形g301具有多个不同的倾斜期间。下面，在本实施方式中，将由虚线g302围起的区域称为第1倾斜期间，将由虚线g303围起的区域称为第2倾斜期间，将由虚线g304围起的区域称为第3倾斜期间。

第1倾斜期间是依赖于步进马达的线圈的自感L的期间，并且是由此从线圈产生的磁通流过定子的期间。

第2倾斜期间是这样的期间：由于磁通流向磁阻较低的部位，因此由于第1倾斜期间而从线圈产生的磁通流过宽度缩小部。当规定的电流流过时，宽度缩小部的磁通饱和。换言之，第2倾斜期间是使宽度缩小部的磁通饱和的期间。

第3倾斜期间是由于第2倾斜期间而使宽度缩小部的磁通饱和之后磁通漏到转子收纳孔中的状态。换言之，第3倾斜期间是转子开始转动的期间。

并且，在具有一体式定子的步进马达中，当处于第3倾斜期间时，磁通的推斥力作用于转子，转子开始旋转。

此外，如波形g321所示，具有二体式定子的步进马达具有由虚线g322围起的区域的第1倾斜期间和由虚线g323围起的区域的第3倾斜期间。即，具有二体式定子的步进马达不具有第2倾斜期间。即，二体式定子不需要磁饱和的期间。

接下来，对使具有一体式定子的步进马达和具有二体式定子的步进马达反转的情况下的驱动脉冲的示例进行说明。

在图5中，波形g311和波形g312是使具有一体式定子的步进马达反转的情况下的驱动脉冲波形。此外，波形g331和g332是使具有二体式定子的步进马达反转的情况下的驱动脉冲波形。在波形g311、g312、g331和g332中，横轴是时间，纵轴是信号电平。此外，out1和out2是步进马达所具有的线圈的两端的端子。此外，Vdd例如是驱动步进马达的驱动电路的电源电压，Vss是0V或是基准电压。

关于具有一体式定子的步进马达的驱动脉冲，如波形g311和g312那样，首先，在时刻t1～t2的期间，将宽度Pe的驱动脉冲输入线圈的out1以抵消在上次的驱动时留在定子的宽度缩小部的残留磁通。在从时刻t2开始经规定的期间Ps之后的时刻t3～t4的期间，以将宽度P1的驱动脉冲输入线圈的out1而使转子向正向稍许移动的方式进行驱动。另外，期间Ps是输入期间Pe的驱动脉冲之后转子返回原来的位置上的待机期间。然后，在时刻t4～t5的期间，以将宽度P2的驱动脉冲输入线圈的out2而使转子向反向稍许移动的方式进行驱动。然后，在时刻t5～t6的期间，以将宽度P3的驱动脉冲输入线圈的out1而使转子向反向移动的方式进行驱动。

相反地，在不将宽度Pe的驱动脉冲输入线圈的out1而是在时刻t3时从宽度P1的驱动脉冲的输入开始的情况下，留有残留磁通，因此，转子的动作变得不稳定。这样，在具有一般的一体式定子的步进马达中，在反向旋转时，用于使指针走针1步的量的期间即帧f中需要用于抵消残留磁通的宽度Pe的驱动脉冲的期间和待机期间即期间Ps。

在此，期间Ps例如是5～6[ms]，宽度P1、宽度P2以及宽度P3的合计例如是10～15[ms]。此外，在以宽度P3的驱动脉冲进行驱动之后，至转子返回至静止位置为止的期间与待机时间同样例如是大约5[ms]。该情况下，1帧f的合计是20(＝5+10+5)～26(＝6+15+5)[ms]。例如在1帧是32[Hz]的情况下，是31.25[ms]。因此，在具有一体式定子的步进马达中，在进行反转动作的情况下，1帧以32[Hz]的周期进行驱动。在反向旋转时需要该宽度Pe的驱动脉冲的期间和期间Ps，因此，存在无法使反向旋转时的频率成为32[Hz]以上这一技术上的壁垒。

另一方面，在具有二体式定子的步进马达中，在进行反转动作的情况下，如波形g331和g332那样，1帧f是宽度P1、宽度P2、宽度P3以及转子返回至静止位置为止的期间的合计，例如是20(＝15+5)[ms]。因此，在具有二体式定子的步进马达中，能够使反向旋转时的1帧比具有一体式定子的步进马达短，例如可为50[Hz]。

二体式定子具有这样的效果，相反地，在作为机械结构完全分离分割的定子中存在由于组装时的位置偏差而导致静止位置不稳定的问题，因此，难以在用于手表等的步进马达中使用二体式定子。此外，在这样的机械分离结构的定子中，如前所述，利用机械加工将定子一分为二，然后通过焊接进行接合，因此容易产生机械应力以及焊接过程导致的变形和部件的位置偏差。因此，在二体式定子中也存在转子与定子之间的距离产生误差的问题。

返回图3的(a)，继续说明。

在比较例的定子中，如波形g3所示，与图5的波形g301所示的一般的一体式定子同样具有3个倾斜期间。例如，时刻为0～大约0.05[ms]的期间是第1倾斜期间，时刻为大约0.05～0.7[ms]的期间是第2倾斜期间，时刻为大约0.7～1.7[ms]是第3倾斜期间。

此外，使Cr扩散1小时而得到的第1定子的波形g1具有3个倾斜期间。例如，时刻为0～大约0.05[ms]的期间是第1倾斜期间，时刻为大约0.05～0.5[ms]的期间是第2倾斜期间，时刻为大约0.5～1.2[ms]的期间是第3倾斜期间。

而且，使Cr扩散24小时而得到的第2定子的波形g2与图5的波形g321所示的一般的二体式定子同样具有2个倾斜期间。例如，时刻为0～大约0.05[ms]的期间是第1倾斜期间，时刻为大约0.05～0.5[ms]的期间是第3倾斜期间。

另外，上述的各倾斜区域以及各倾斜区域的时刻和宽度是用于说明的一个示例。

此外，如由虚线g11围起的区域的波形g3那样，在未使Cr扩散的比较例的定子的情况下，例如，第1倾斜期间端的大约0.05[ms]时的电流值大约是0.016[mA]，大约0.5[ms]时的电流值大约是0.05[mA]。

此外，如由虚线g11围起的区域的波形g1所示，在使Cr扩散1小时而得到的第1定子的情况下，例如，第1倾斜期间端的大约0.05[ms]时的电流值大约是0.002[mA]，大约0.5[ms]时的电流值大约是0.08[mA]。

此外，如由虚线g11围起的区域的波形g1所示，在使Cr扩散24小时而得到的第2定子的情况下，例如，第1倾斜期间端的大约0.05[ms]时的电流值大约是0.0035[mA]，大约0.5[ms]时的电流值大约是0.28[mA]。

如由虚线g11围起的区域所示，在使Cr扩散1小时而得到的第1定子的情况下，例如，在时刻0.5[ms]时流过的电流值与比较例的定子相比较大约是1.8倍。第1定子表现如下：与比较例的定子相比，能够在相同的0.5[ms]使1.8倍的电流流过，因此，与比较例的定子相比，能够在短时间内使“宽度缩小部”磁饱和。这样，第1定子与比较例的定子相比较，能够在短时间内使“宽度缩小部”磁饱和，因此，能够使用于使“宽度缩小部”磁饱和的驱动脉冲比比较例的定子短。由此，能够使第1定子的反向旋转时的驱动脉冲的周期(1帧f)比比较例的定子短。其结果是，由于能够使第1定子反向旋转时的驱动脉冲的周期比比较例的定子短，因此与比较例的定子相比，能够以高速(较高的频率)进行驱动。此外，能够使第1定子的用于磁饱和的驱动脉冲比比较例的定子短，因此，与比较例的定子相比，能够降低反向旋转时的消耗电力。即，即使是使Cr扩散1小时而得到的第1定子，相对于比较例的定子，也能够获得在反向旋转时以较短的周期进行驱动的效果。

而且，如由虚线g11围起的区域所示，在使Cr扩散24小时而得到的第2定子的情况下，不具有第2倾斜期间，与使用图5进行了说明的二体式定子的波形g321相同。即，使Cr扩散24小时的结果是，在作为一体式定子的定子201的一部分形成Cr扩散区域210、211，由此，以磁方式将定子201假性地二体式定子化。

由此，意味着下述情况：当使步进马达105反向旋转时，如前所述，不使“宽度缩小部”磁饱和，而是与图5的波形g311、g332同样地，与二体式定子同样不具有宽度Pe的驱动脉冲和待机期间的期间Ps，能够从宽度P1的驱动脉冲开始驱动。其结果是，能够使第2定子的反向旋转时的驱动脉冲比比较例的定子短，因此，与比较例的定子相比，能够以高速(较高的频率)、例如以50[Hz]进行驱动。此外，第2定子不需要用于磁饱和的驱动脉冲，因此，与比较例的定子相比，能够降低反向旋转时的消耗电力。

而且，根据本实施方式，以磁方式形成为二体式定子，因此，在一般的一体式定子中，能够降低由于定子的反向旋转而产生的、在宽度缩小部产生的残留磁通等的影响。由此，根据本实施方式，能够使图5所示的宽度P3比以往更短。通过将宽度P1、宽度P2、宽度P3以及宽度P3之后的静止期间的合计抑制在例如15[ms]，从而能够使1帧的周期为64[Hz]，即，与以往相比较以成倍的速度使指针反向旋转。即，根据本实施方式，基于使用了一体式定子的步进马达，能够超越使指针反向旋转的情况下的1帧为32[Hz]的技术壁垒，实现64[Hz]的快进。

返回图4，继续说明。

Cr扩散区域210、211可以如图4的(a)所示，遍及以往作为“宽度缩小部”的区域、即从转子收纳孔203的端部到定子201的端部为止的整个区域形成，也可以如图4的(b)所示，形成在该区域的一部分。

从更加高效地确保驱动转子202的漏磁通(进一步降低所述的消耗电力)的观点出发，期望如图4的(a)所示那样地遍及从转子收纳孔203的端部到定子201的端部为止的整个区域地形成Cr扩散区域210、211，但是，如图3的(a)的曲线图所示的那样，即使在Cr扩散区域210、211较小的情况下或Cr扩散区域210、211的形成区域仅为以往被作为“宽度缩小部”的区域中的一部分的情况下，也能够具有上述效果。

图6将横轴设为转子202的磁极轴的角度(deg)、将纵轴设为磁动势(单位任意)而示出图3的(a)中的“#1(在1200度下放置1小时)”、“#2(在1200度下放置24时)”、“#3(比较例)”这3个示例中的转矩的变化。图6是用于说明基于本实施方式的磁极角度的磁动势的状态的示意图。波形g21是使Cr扩散1小时而得到的第1定子的角度与磁动势的关系。波形g22是使Cr扩散24小时而得到的第2定子的角度与磁动势的关系。波形g23是对母材镀覆Cr且未使Cr扩散的比较例的定子的角度与磁动势的关系。

磁动势最低的角度为静止位置，磁动势最高的角度为每当转子旋转时必须越过的峰值。最高的角度和最低的角度的峰值差示出转子拥有的保持力，并且示出与机芯的保持转矩相当的情况。

本实施方式的步进马达105以静止位置为45度的方式设有切口部204、205，因此，45度的磁动势最低。与此相对，135度的磁动势最高，如果转子202不能超越该角度的话，则会反转至作为静止位置的45度，导致无法获得钟表的走针所需的旋转力。

如图6的波形g21～g23所示，能够确认：使Cr扩散1小时而得到的第1定子或使Cr扩散24小时而得到的第2定子与未使Cr扩散的比较例的定子相比，磁动势的峰值差较高，显示出保持转矩较高。

另外，在“#1(1200度、1小时)”和“#2(1200度、24小时)”的示例的情况下，宽度缩小部成为非磁性区域，由此磁通的特性(挙動)相对“#3(比较例)”发生变化。即，根据Cr扩散区域的位置和形状等，波形g1～波形g3各自在图6所示的曲线图中分别表现出彼此稍稍不同的特性(磁动势的表示峰值的角度错开)，但是，在图6中，在波形g1～波形g3各自之间，为了易于观察所述的“峰值差”即机芯的保持转矩的变化，以使二者的各峰值产生的角度一致的方式来记述。

另外，在本实施方式的步进马达105中，也可以如图7所示，设有宽度缩小部213、214，该宽度缩小部213、214形成为与其他部位相比，磁路R的截面积较窄。图7是本实施方式的步进马达的正面示意图。该宽度缩小部213、214与以往的“宽度缩小部”不同，形成在Cr扩散区域210、211。在具有宽度缩小部213、214的情况下，Cr扩散区域210、211形成在宽度缩小部213、214的至少一部分。此外，在图7中，将Cr扩散区域211的外周定义为点a2，将Cr扩散区域211内定义为点b2，将Cr扩散区域211附近且磁路R的外周与内周之间定义为点c。

宽度缩小部213、214通过在定子201的外端部且在隔着转子收纳孔203对置的位置处形成切口部(外槽口)206、207而构成。即，在各外槽口206、207与转子收纳孔203之间形成宽度缩小部213、214。

通过具有宽度缩小部213、214，能够更加高效地确保使转子驱动的漏磁通，能够大幅降低消耗电力。

此外，在本实施方式的步进马达105中构成为，Cr扩散区域210、211的Cr浓度比由Fe-Ni-Cr合金板构成的定子201中的Cr浓度高。由此，能够降低Cr扩散区域210、211的磁导率。

从Cr扩散区域210、211的低磁导率化的观点出发，Cr扩散区域210、211的Cr含有率的质量百分比为14％以上，优选质量百分比为14％以上且40％以下。质量百分比为40％以下是因为，例如在38坡莫合金中，使Cr渗入母材时的极限点和饱和点是质量百分比为40％左右。另外，38坡莫合金是指例如铁成分为52.5％～54.5％，镍成分为37.5～38.5％，铬成分为7.5～8.5％左右的坡莫合金材料(例如，参照日本特开平10-239459号公报)。

此外，在本实施方式的步进马达105中，定子201由Fe-Ni合金构成，优选使用磁导率较大的Fe-Ni合金。例如，可以例示出上述的38坡莫合金。根据图17的状态图，Fe-38％Ni-8％Cr的居里温度为500K以上(点X)，但当Cr的质量百分比为14％以上时，居里温度成为300K并在常温下成为奥氏体相(点X’)。即，在步进马达105的驱动所要求的常温附近，通过使Cr的质量百分比为14％以上，能够确保定子201的非磁性状态。另外，图14是从Fe、CO或Ni和Ti、V、Cr或Mn之间的三元合金(Landolt-Bornstein new Series III/32A)188项中引用的状态图。

以上，如图2所示，以由1定子-1线圈构成的双极定子为例对本实施方式的步进马达105进行了说明，但作为本实施方式的其他方式，对于具有由1定子-2线圈构成的三极定子的步进马达也能够应用本发明。

已经公知具有三极定子的步进马达能够在控制转子的旋转方向的同时使其稳定动作。

在此，在通过双极定子方式来实现反转驱动的情况下，为了使转子向反向旋转，在输出反转脉冲前需要将转子引导到规定位置的脉冲，相比励磁区间为正向的情况为2～3倍以上。因此，在正向旋转和反向旋转中能够设定的频率之间存在差异，因此存在反向旋转较慢的课题。但是，通过形成为三极定子，在提供决定旋转方向的脉冲之后进行旋转，因此具有在正向旋转与反向旋转中能够按照相同的脉冲形式以及频率进行走针的优点。

但是，三极定子具有副磁极，因此存在与双极定子相比保持力较低的倾向。

此外，在1次旋转中产生多次脉冲的极性切换，因此还存在如下的稳定动作上的课题：需要在抵消在以往被作为“宽度缩小部”的区域产生的残留磁通的同时进行旋转。

因此，与上述的双极定子的情况同样，在转子收纳孔的周围的磁路的至少一部分、优选在以往被作为“宽度缩小部”的区域的至少一部分形成Cr扩散区域，来实现低磁导率化，由此能够提高高速走针时的稳定性，实现进一步的高速走针。

根据本发明的步进马达，在设于转子收纳孔周围的磁路的一部分形成有Cr扩散区域，因此能够大幅降低该区域的磁导率。其结果是，由于在该区域被消耗的磁通大幅降低，能够高效确保驱动转子的漏磁通，能够实现节电化。

此外，根据本发明的步进马达，由于Cr扩散区域的低磁导率化，对于从转子自身发出的磁通的在该区域中的消耗也被抑制，能够防止磁动势的损耗。因此，能够提高用于以磁方式使转子停止(静止)/保持的保持力，能够提高转子的旋转驱动的稳定性。尤其是，在进行高速走针的情况下，能够缩短抵消在该区域中的残留磁通所需的时间，能够提高驱动频率。

而且，根据本发明的步进马达，定子被形成为一体，因此能够避免产生在制造现有的二体式定子时所担忧的机械应力、焊接/接合过程导致的变形以及部件位置的偏差，能够防止磁效率降低和定子的破损、产品质量的降低。而且，由于不会形成机械应力容易集中的焊接部、接合部，因此能够防止强度的劣化。

另外，本发明的步进马达能够应用于使用步进马达的各种电子设备，尤其适合于作为钟表用机芯，能够提供磁特性优良的钟表用机芯。

此外，对于具有该钟表用机芯的钟表而言，也能够实现磁特性的提高，例如，能够应用于以带日历功能的模拟电子手表、计时钟表为代表的各种模拟电子钟表。

接下来，参照图8，对上述的步进马达105的制造方法进行说明。图8的(a)和(b)是用于说明本实施方式的步进马达的制造方法的一个示例的示意图。

本实施方式的步进马达105的制造方法具有以下工序：对Fe-Ni合金板300进行机械加工，形成具有转子收纳孔203和配置在转子收纳孔203周围的磁路R的定子坯料201a的工序；在定子坯料201a的至少一部分配置扩散用的Cr材料的工序；以及将配置有Cr材料的定子坯料201a放置在Cr材料的熔融温度以下的温度下，使Cr材料扩散到磁路R的内部而形成Cr扩散区域210、211的工序。

下面，对本实施方式的制造方法中的各条件进行说明。

首先，如图8的(a)所示，对Fe-Ni合金板300进行冲裁加工等机械加工，形成具有转子收纳孔203和配置在转子收纳孔203周围的磁路R的定子坯料201a。关于切口部(内槽口)204、205，也可以在此工序中一并形成。

此外，在形成切口部(外槽口)206、207而设置宽度缩小部213、214的情况下(参照图7)，该部分也可以在此工序中一并形成。

作为Fe-Ni合金板300(定子坯料201a)，优选使用磁导率较大的Fe-Ni合金。例如，可以例示出Fe-38％Ni-8％Cr(所谓的38坡莫合金)。

接下来，在定子坯料201a的至少一部分配置熔融扩散用的Cr材料。

如图8的(b)所示，在实施了冲裁加工等机械加工的Fe-Ni合金板300的表面300a以仅使磁路R的至少一部分露出的方式配置遮掩工具401、402，在定子坯料201a的表面形成铬镀层。接着，在氢环境下、或在氦、氩等惰性气体环境下，放置在Cr材料的熔融温度以下的温度(例如900度～1200度)下，使Cr材料扩散到磁路R的内部而形成Cr扩散区域210、211。另外，在镀铬的情况下，考虑覆盖定子母材的状态的实现性等，作为Cr的质量比例不会超过80％的质量百分比。

另外，在设置宽度缩小部213、214的情况下(参照图7)，也可以在切口部(外槽口)206、207形成上述的铬镀层。

接下来，对Fe-Ni合金板300实施冲裁加工等机械加工，使形成Cr扩散区域210、211的定子坯料201a独立地从Fe-Ni合金板300分离。

如图9的(a)所示，首先，在Fe-Ni合金板300的表面300a上的形成Cr扩散区域210、211的区域设置由光致抗蚀剂等构成的掩膜411。图9的(a)和(b)是用于说明本实施方式的步进马达的制造方法的另一个示例的示意图。

接下来，如图9的(b)所示，在Fe-Ni合金板300的表面300a上的未设置掩膜411的区域形成镍镀层421。

接下来，将掩膜411去除之后，在氢环境下、或在氦、氩等惰性气体环境下，将Fe-Ni合金板300与Cr粉及其他调和材料粉一同放置在Cr材料的熔融温度以下的温度下，使Cr扩散到磁路R的内部而形成Cr扩散区域210、211。

此外，在形成Cr扩散区域210、211的同时，在形成了镍镀层421的部分，使Ni扩散到Fe-Ni合金板300的内部，因此维持了磁性。

接下来，通过对形成了Cr扩散区域210、211的Fe-Ni合金板300进行冲裁加工等机械加工而得到定子201。

接下来，在形成Cr扩散区域210、211并得到定子201之后，在转子收纳孔203内配设转子202，并利用任意的固定构件将磁芯208与定子201进行固定，使线圈209卷绕于磁芯208上，由此能够制造出步进马达105。

另外，在将步进马达105用于模拟电子钟表中的情况下，定子201及磁芯208被螺钉(未图示)固定在底板(未图示)上。

利用以上所说明的制造方法，能够制造出本实施方式的步进马达105。

在此，参照图10和图11，对使Cr材料扩散到磁路R的内部而形成Cr扩散区域210、211的情况进行说明。图10的(a)是示出加热之前的纯Cu(铜)和纯Ni接合而成的扩散对的示意图，图10的(b)是示出加热之前的扩散对中的Cu原子和Ni原子的配置的示意图，图10的(c)是示出在加热之前的扩散对中以纯Cu和纯Ni的接合面为界面的情况下的各区域(图10的(a)和(b)中的纸面右侧的区域和纸面左侧的区域)的Cu原子和Ni原子的含有率的曲线图。图11的(a)是示出加热之后的扩散对的示意图，图11的(b)是示出加热之后的扩散对中的Cu原子和Ni原子的配置的示意图，图11的(c)是示出在加热之后的扩散对中以纯Cu和纯Ni的接合面为界面的情况下的各区域(图11的(a)和(b)中的纸面右侧的区域和纸面左侧的区域)的Cu原子和Ni原子的含有率的曲线图。

当对于如图10的(a)所示的加热之前的纯Cu(铜)和纯Ni接合而成的扩散对，在各金属的熔融温度以下的温度下进行加热时，如图11的(a)和(b)所示，Cu原子和Ni原子通过纯Cu和纯Ni的界面而互相移动，从而Cu原子与Ni原子混合。其结果是，在扩散对的中间区域形成Cu-Ni固溶体。形成有Cu-Ni固溶体的扩散对中的Cu原子和Ni原子的含有率如图11的(c)所示。

此外，参照图12和图13，对金属或合金中的原子的扩散结构进行说明。金属或合金中的原子的扩散结构中，空孔扩散和格子间结构是主体。

图12的(a)和(b)是示出空孔扩散的示意图。图13的(a)和(b)是示出格子间结构的示意图。

对空孔扩散进行说明。如图12的(a)所示，在金属或合金的结晶中具有不存在原子的格子点，将其称为空孔501。如图12(a)和(b)所示，通过使与空孔501相邻的原子502移动到空孔501(交换位置)而使原子502扩散。温度越高，则结晶中含有的空孔501的量(浓度)越多，原子502越容易扩散。

对格子间结构进行说明。在此，对Fe中含有的C(碳)、N(氮)的扩散进行说明。例如，如图13的(a)所示，Fe原子503中含有的C原子504的原子尺寸比Fe原子503小。因此，在C原子504固溶于Fe原子503中的情况下，不是置换为Fe原子503，而是如图13(a)和(b)所示的那样移动到由Fe原子503形成的格子间。将该原子称为侵入型固溶原子。这样，使C原子504在由Fe原子503形成的格子间扩散。

＜成分的解析结果＞

接下来，对进行定子的成分分析得到的结果的一个示例进行说明。另外，进行了分析的定子为下面的3种，分别具有大约30[μm]的厚度。

(#1)对Cr进行了镀覆之后、在氦的惰性气体环境下在1200度下放置1小时使Cr扩散而得到的定子

(#2)对Cr进行了镀覆之后、在氦的惰性气体环境下在1200度下放置24小时使Cr扩散而得到的定子

(#3)对Cr进行了镀覆之后未使Cr扩散的定子

另外，由于定子的材料是38坡莫合金，因此，即使在未使Cr扩散的状态下，母材中也含有质量百分比为8％左右的Cr成分。

首先，对分析装置及分析条件进行说明。

使用日本电子公司生产的IB-09020CP(商品名)对Cr扩散区域210、211的观察部分进行了截面抛光(CP)加工。加速电压被设为7kV。

作为扫描型电子显微镜，使用了场致发射型扫描电子显微镜(FE-SEM)(商品名：JSM-7800F，日本电子公司生产)。

关于样品，在树脂包覆处理和研磨处理之后，使用日本电子生产的IB-9020CP进行了离子铣加工。

测定时的样品的状态是基于离子铣的加工截面{Ar(氩)离子、加速7kV}。

关于测定环境，是在真空度为10^-4～10^-5Pa的真空中进行的。

ESD线性分析是使用赛默飞世尔科技公司(Thermo Fisher Scientific)公司)生产的NORAN SYSTEM7(商品名)的Ver3，在加压电压15kV的条件下进行的。

接下来，对将Cr放置1小时而得到的定子的成分的分析结果进行说明。

图14的(a)是从在氦环境中在1200度下放置1小时使Cr扩散而得到的(#1)定子的Cr扩散区域210、211的表面210a、211a沿与厚度方向垂直的截面(在图4的(a)和(b)中为纸面的平行方向)的扫描型电子显微镜(Scanning Electron Microscope，SEM)像。

在图14的(a)中，图像g101是从(#1)定子的Cr扩散区域210、211的表面210a、211a沿与厚度方向垂直的截面(在图4的(a)和(b)中为纸面的平行方向)的扫描型电子显微镜(Scanning Electron Microscope，SEM)像。此外，图像g102是该扫描型电子显微镜像中的Cr成分的像。图像g103是该扫描型电子显微镜像中的Fe成分的像。图像g104是该扫描型电子显微镜像中的Ni成分的像。另外，图像g101的尺度是图像g102～g104的大约2倍。

此外，图14的(b)是示出从(#1)定子的Cr扩散区域210、211的表面210a、211a沿与厚度方向垂直的截面(在图4的(a)和(b)中为纸面的平行方向)的能量分散型X线性分析(Energy Dispersivex–ray Spectroscopy，EDS)的线性分析结果的曲线图。另外，如上述那样，在1200度下，大约30[μm]的厚度的Cr在进行了镀覆之后在定子的表面扩散，因此，距离0～大约15.6[μm]为铬镀层，大约15.6[μm]之后为定子的母体。即，距离为大约15.6[μm]是镀层与母材的分界线，是定子的外端。

标号g111表示针对C的距离的质量百分比的变化，标号g112表示针对O(氧)的距离的质量百分比的变化，标号g113表示针对Cr的距离的质量百分比的变化，标号g114表示针对Fe的距离的质量百分比的变化，标号g115表示针对Ni的距离的质量百分比的变化。

此外，由虚线g121围起的区域是对铬镀层与母体的分界线附近的Cr的质量的变化进行说明的区域。表1示出由虚线121围起的区域中的C、O、Cr、Fe、Ni的各自的质量的值的一部分。

【表1】

如表1所示，Cr的质量百分比为14％以上的是外端侧至大约5.4[μm](距离为大约21[μm])。外端侧至大约5.4[μm](距离为大约15.6～21[μm])的范围是具有Cr的质量大幅变化的分布的范围。此外，外端侧至大约14.4[μm](距离为大约30[μm])之后的Cr的质量是与38坡莫合金的Cr成分的质量相同的7～8％。因此，在使Cr扩散1小时而得到的定子中，由于镀覆到表面的Cr的扩散而渗入母材的区域是外端侧至大约14.4[μm]的范围。

在Fe-Ni-Cr合金中，在作为38坡莫合金的Fe的质量百分比为54％、Ni的质量百分比为38％、Cr的质量百分比为8％的情况下，在常温下为强磁性。另外，强磁性是指，具有磁矩的物质的磁性。因此，在使Cr扩散1小时而得到的定子201中，外端侧至大约14.4[μm](距离为大约30[μm])之后为强磁性的区域，图2的点b1和点c、或图7的点b2和点c为该区域。

此外，在Fe-Ni-Cr合金中，当Cr的质量百分比成为14％以上时，在常温下为顺磁性，图2的点b1或图7的点b2为该区域。另外，顺磁性是指，在不存在外部磁场时不会磁化，当施加磁场时，在该方向上磁化的磁性。在常温下，顺磁性的状态是指非磁性的状态。因此，在使Cr扩散1小时而得到的(#1)定子中，外端侧至大约5.4[μm](距离为大约21[μm])为顺磁性的区域，图2的点a1或图7的点a2为该区域。另外，作为接近Cr扩散区域的区域的点c的Cr的质量百分比为8％左右。

如上所述，使Cr在38坡莫合金中扩散1小时而得到的(#1)定子具有Cr的质量百分比为14％以上的顺磁性的区域以及Cr的质量百分比为7～8％的强磁性的区域，还具有Cr的质量的变化较大的区域(例如外端侧至大约14.4[μm]的范围)。这样，使Cr在38坡莫合金中扩散1小时后，(#1)定子具有非磁性区域(图2的点b1或图7的点b2)。

此外，在图7中，从包含点a2和点b2在内的Cr扩散区域211的表面与厚度方向垂直的方向的截面积小于从其他部分(例如点c)的表面与厚度方向垂直的方向的截面积。此外，如上述那样，Cr扩散区域211的点a2的Cr含有量的质量百分比为X＝14％，作为其他区域的点c的Cr含有量的质量百分比为Y＝8％。这样，Cr扩散区域的Cr含有量X％与其他区域的Cr含有量Y％的差为6％以上(X-Y≥6)。

接下来，对使Cr扩散24小时而得到的(#2)定子的分析结果进行说明。

图15的(a)是从在氦环境中在1200度下放置24小时使Cr扩散而得到的(#2)定子的Cr扩散区域210、211的表面210a、211a沿与厚度方向垂直的截面(在图4的(a)和(b)中为纸面的平行方向)的扫描型电子显微镜像。

在图15的(a)中，图像g201是从(#2)定子的Cr扩散区域210、211的表面210a、211a沿与厚度方向垂直的截面(在图4的(a)和(b)中为纸面的平行方向)的扫描型电子显微镜像。此外，图像g202是该扫描型电子显微镜像中的Cr成分的像。图像g203是该扫描型电子显微镜像中的Fe成分的像。图像g204是该扫描型电子显微镜像中的Ni成分的像。

此外，图15的(b)是示出从(#2)定子的Cr扩散区域210、211的表面210a、211a沿与厚度方向垂直的截面(在图4的(a)和(b)中为纸面的平行方向)的线性分析的结果的曲线图。另外，距离为大约18.5[μm]是镀层与母材的分界线，是定子的外端。

标号g211～标号g215分别表示C、O、Cr、Fe、Ni各自针对距离的质量百分比的变化。

此外，由虚线g221围起的区域是对铬镀层与母体的分界线附近的Cr的质量的变化进行说明的区域。表2示出由虚线221围起的区域中的C、O、Cr、Fe、Ni各自的质量的值的一部分。

【表2】

如图15和表2所示，在使Cr扩散了24小时的情况下，在外端侧至大约1.5[μm](距离18.5～20[μm])的范围，Cr的质量百分比达到大致13％以上。在外端侧至大约2.9[μm](距离为大约21[μm])以上，Cr的质量百分比为14～16％，为顺磁性的区域。

这样，使Cr扩散24小时而得到的定子201的Cr扩散区域210、211的Cr的质量百分比为14～16％。因此，图2的点a1和点b1或图7的点a2和点b2的Cr的质量相同，质量百分比为14～16％。另外，作为接近Cr扩散区域的区域的点c的Cr的质量百分比为8％左右。

如上所述，使Cr在38坡莫合金中扩散24小时而得到的(#2)定子具有Cr的质量百分比为14％以上的顺磁性的区域{例如，外端侧至大约2.9[μm](距离为21[μm]以上)}以及Cr的质量百分比为8％的强磁性的区域。

此外，如图14和图15所示，使Cr扩散24小时而得到的(#2)定子与使Cr扩散1小时而得到的(#1)定子相比，Cr的质量百分比为14％以上的范围较大。这是因为，与进行扩散的时间对应地，Cr会渗入至更远的距离。另外，如前所述，在38坡莫合金中，能够使Cr渗入的质量的极限为大约40％的质量百分比。

此外，如上述那样，Cr扩散区域211的点a2的Cr含有量的质量百分比为X＝14％以上，作为其他区域的点c的Cr含有量的质量百分比为Y＝8％。这样，Cr扩散区域的Cr含有量X％与其他区域的Cr含有量Y％的差为6％以上(X-Y≥6)。

接下来，对未使Cr扩散的(#3)定子的分析结果进行说明。

图16的(a)是从(#3)比较例的定子的Cr扩散区域210、211的表面210a、211a沿与厚度方向垂直的截面(在图4的(a)和(b)中为纸面的平行方向)的扫描型电子显微镜像。

在图16的(a)中，图像g301是从(#3)定子的Cr扩散区域210、211的表面210a、211a沿与厚度方向垂直的截面(在图4的(a)和(b)中为纸面的平行方向)的扫描型电子显微镜像。此外，图像g302是该扫描型电子显微镜像中的Cr成分的像。图像g303是该扫描型电子显微镜像中的Fe成分的像。图像g304是该扫描型电子显微镜像中的Ni成分的像。另外，图像g301的尺度是图像g302～g304的大约5倍。

此外，图16的(b)是示出从(#3)定子的Cr扩散区域210、211的表面210a、211a沿与厚度方向垂直的截面(在图4的(a)和(b)中为纸面的平行方向)的线性分析的结果的曲线图。另外，距离为大约6.23[μm]是镀层与母材的分界线，是定子的外端。

标号g311～标号g315分别表示C、O、Cr、Fe、Ni针对各自的距离的质量百分比的变化。

此外，由虚线g321围起的区域是对铬镀层与母体的分界线附近的Cr的质量的变化进行说明的区域。表3示出由虚线321围起的区域中的C、O、Cr、Fe、Ni各自的质量的值的一部分。

【表3】

如图16和表3所示，未镀Cr且未加热、即未使Cr扩散的(#3)定子的母材的Cr的质量百分比为大约8～9％，为强磁性。即，仅对定子201镀了Cr时，(#3)定子的Cr扩散区域210、211的内部的Cr的质量百分比为8％左右，即，保持着38坡莫合金的成分比的状态，未形成Cr的质量百分比为14％以上的区域，因此，未形成非磁性。

另外，在图14～图16中，示出了从Cr扩散区域210、211的表面210a、211a沿与厚度方向垂直的截面的扫描型电子显微镜像，但即使在与该厚度方向平行的方向上进行能量分散型X线性分析，也会产生相同的结果。

根据本发明的步进马达的制造方法，定子被形成为一体。这意味着，在缩宽部(过饱和部)(Cr扩散区域210、211的至少一部分)周围具有由非磁性部(Cr扩散区域210、211的至少一部分，例如图2的点b1、图7的点b2)和磁性部(例如图2的点c、图7的点c)形成的定子表面连续的平面。不会产生切断等的机械应力、焊接/接合过程导致的变形以及部件位置的偏差，能够防止磁效率降低和定子的破损、产品质量的降低以及强度的劣化。而且，由于在磁路的一部分形成Cr扩散区域来实现磁导率的降低，因此能够容易地制造兼具节电化和高保持力的步进马达。

此外，以往在调整低磁导率的区域的情况下，对于以机械方式分割定子的加工方法及其条件、插入的非磁性体的调节等，不仅工序数多而且必须较大程度地变更/调节制造条件，结果可能导致制造成本的增大。然而，根据本发明，不对定子坯料实施切断等加工，仅通过将配置有Cr材料的定子坯料放置在Cr材料的熔融温度以下的温度下，即可将Cr扩散区域(低磁导率区域)调节为期望的状态。

此外，在上述的实施方式中，对38坡莫合金的定子进行了说明，但不限于此，也可以应用于78坡莫合金或45坡莫合金等。虽然这些合金原本几乎不含有Cr，但利用本发明的制造方法能够使Cr扩散。该情况下，关于Cr含有量的配置，将所述Cr扩散区域210的Cr含有量设为X％、将所述其他部位(例如图2的点c、图7的点c)的Cr含有量设为Y％时，X与Y的差为6％以上。由此，能够起到与上述实施方式相同的效果。

以上，参照附图对本发明的实施方式详细进行了叙述，但具体的结构并不限于该实施方式，还包括不脱离本发明的宗旨的范围内的设计变更等。

Claims (15)

1.一种步进马达，其中，所述步进马达具有：

转子，其用于指针的旋转；和

定子，其为构成磁路且含有Fe、Ni及Cr的合金制成的定子，在所述磁路的截面积小于其他部分的部分设有Cr含有率的质量百分比为14％以上的Cr扩散区域。

2.根据权利要求1所述的步进马达，其中，

所述Cr扩散区域被设置在不与为了确保所述转子的静止稳定位置而设在转子收纳孔中的定位部发生干涉的部分。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的步进马达，其中，

所述Cr扩散区域的表面由与所述其他部位的表面连续的平面形成。

4.根据权利要求1所述的步进马达，其中，

所述Cr扩散区域的Cr含有量的质量百分比为40％以下。

5.根据权利要求1所述的步进马达，其中，

所述Cr扩散区域的Cr含有量的质量百分比为16％以下。

6.根据权利要求1、权利要求4、权利要求5中的任一项所述的步进马达，其中，

所述Cr扩散区域具有下述区域，该区域具有Cr含有量的质量百分比从40％变化至14％的分布。

7.根据权利要求1所述的步进马达，其中，

所述定子为含有质量百分比为37.5％～38.5％的镍成分、质量百分比为7.5％～8.5％的铬成分、质量百分比为52.5％～54.5％的铁成分的含有Fe、Ni及Cr的合金制成。

8.根据权利要求1所述的步进马达，其中，

当设所述Cr扩散区域的Cr含有量的质量百分比为X％、设所述其他部分的Cr含有量的质量百分比为Y％时，X与Y的差为6％以上的质量百分比。

9.一种钟表用机芯，其中，

所述钟表用机芯具有权利要求1所述的步进马达。

10.一种钟表，其中，

所述钟表具有权利要求9所述的钟表用机芯。

11.一种步进马达的制造方法，其包括以下工序：

对Fe-Ni合金板进行机械加工，形成具有转子用贯穿收纳孔和配置在转子收纳孔周围的磁路的定子坯料；

在所述定子坯料的至少一部分配置扩散用的Cr材料；以及

将配置有所述Cr材料的所述定子坯料放置在所述Cr材料的熔融温度以下的温度下，使所述Cr材料扩散到所述磁路的内部而形成Cr扩散区域，所述Cr扩散区域的Cr含有率的质量百分比为14％以上。

12.根据权利要求11所述的步进马达的制造方法，其中，

使放置配置有所述Cr材料的所述定子坯料的温度为900℃～1200℃，放置的时间为1小时～24小时。

13.根据权利要求11或权利要求12所述的步进马达的制造方法，其中，

在配置所述Cr材料的工序中，在所述定子坯料的表面实施覆盖了磁路的至少一部分的镀Ni，去除了覆盖部之后，与Cr粉一同配置在惰性气体环境中。

14.根据权利要求11或权利要求12所述的步进马达的制造方法，其中，

配置所述Cr材料的工序是这样的工序：在所述定子坯料的磁路的一部分的表面形成铬镀层并配置在惰性气体环境中。

15.根据权利要求11所述的步进马达的制造方法，其中，

在形成所述定子坯料的工序中，在所述定子坯料上设有所述磁路的截面积比其他部位窄的宽度缩小部，

在配置所述Cr材料的工序中，在至少包含所述宽度缩小部的区域配置所述Cr材料。

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