JP2001178107A - Stepping motor - Google Patents

Stepping motor

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JP2001178107A
JP2001178107A JP35700599A JP35700599A JP2001178107A JP 2001178107 A JP2001178107 A JP 2001178107A JP 35700599 A JP35700599 A JP 35700599A JP 35700599 A JP35700599 A JP 35700599A JP 2001178107 A JP2001178107 A JP 2001178107A
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rotor
stator
step motor
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Norio Miyauchi
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Citizen Watch Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce power consumption of a stepping motor. SOLUTION: A stepping motor 1 has a rotor 2, that is made of a dipole permanent magnet 8, a plate-shaped dipole stator 3 that has structure for generating a retention torque near a rotor hole 6 where the rotor 2 enters and is magnetically coupled to the rotor 2, and a coil 4 that is fixed to the stator 3. The stator 3 consists of a retention torque part 5, including structure for generating the retention torque, and a yoke 3a excluding the retention torque part 5. Also, the retention torque part 5 is thicker than the yoke 3a. In the stepping motor 1, the thickness of the retention torque is larger than 0 micron and is smaller than 100 micron.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、時計等の電子機器
の駆動に使われるステップモータの構造とその駆動方法
に関し、特にステータに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a step motor used for driving an electronic device such as a timepiece and a driving method thereof, and more particularly to a stator.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子機器特に時計においては、針をステ
ップ駆動するためにステップモータが使われているが、
電池寿命を増大するために、該ステップモータに対して
さらなる低消電化が切望されている。
2. Description of the Related Art In electronic devices, especially timepieces, a stepping motor is used to step-drive a hand.
In order to increase the battery life, further reduction in power consumption of the step motor is desired.

【0003】本出願人はこの目的のために特開平10−
28367号公報に開示されている技術を出願した。こ
の特開平10−28367号公報に開示されている従来
のステップモータの構造について説明する。図3は従来
のステップモータを示し、(a)は平面図、(b)は
(a)の直線C−C断面図である。図3に示す従来のス
テップモータ11は、2極で直径がdの永久磁石8から
成るロータ2と、保持トルクを生ぜしめる構造を含む保
持トルク部50(半円60a、60bと中心が6cの円
60dに囲まれたハッチング部)と該保持トルク部を除
くヨーク部30aから成り前記のロータ2が入るロータ
穴60を有し該ロータ2に磁気結合する板状の2極のス
テータ30と、該ステータ30に2個のネジ7によって
固定されたコイル4から成る。
[0003] The present applicant has disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open
The technology disclosed in Japanese Patent No. 28367 was filed. The structure of the conventional step motor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-28367 will be described. 3A and 3B show a conventional stepping motor, wherein FIG. 3A is a plan view, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line CC of FIG. A conventional stepping motor 11 shown in FIG. 3 includes a rotor 2 composed of a permanent magnet 8 having two poles and a diameter d, and a holding torque portion 50 (having semicircles 60a and 60b and a center 6c having a structure for generating a holding torque). (A hatched portion surrounded by a circle 60d) and a yoke portion 30a excluding the holding torque portion, a plate-shaped two-pole stator 30 having a rotor hole 60 in which the rotor 2 enters, and magnetically coupled to the rotor 2; It comprises a coil 4 fixed to the stator 30 by two screws 7.

【0004】前記ロータ穴60は、保持トルクを発生さ
せるために、直線C−Cに直角に、お互いに逆方向にず
れた中心を有する2個の半円60a、60bから構成さ
れ(偏心50aと50bを生じる)、真円(真円のとき
はロータ2の回転方向の保持トルクは生じない)からず
れた保持トルクを生ぜしめる構造(図3(a)に示す保
持トルク部50の内周に等しい)を形成している。
The rotor hole 60 is composed of two semicircles 60a and 60b perpendicular to the straight line CC and having centers deviated from each other in a direction perpendicular to the straight line CC in order to generate a holding torque. 50b), and a structure that generates a holding torque that deviates from a perfect circle (a holding torque in the rotation direction of the rotor 2 does not occur when the shape is a perfect circle). Equal).

【0005】さらに、図3(b)に示すように内周が前
記ロータ穴60の外周60a、60bで、外周が該ロー
タ穴60の中心(ロータ2の中心でもある)と同一であ
る中心6cを持つ、直径D3の円60d(半径は該6c
と前記半円60aあるいは半円60bとの間の最大距離
となっている)となる保持トルク部50の厚みt2が、
ステータ30のヨーク部30aの厚みtに比べ薄くなっ
ていることである。なお、90a、90bはステータ3
0の接合部90のエッジである。
Further, as shown in FIG. 3 (b), the inner periphery is the outer periphery 60a, 60b of the rotor hole 60, and the outer periphery is the same as the center of the rotor hole 60 (also the center of the rotor 2). A circle having a diameter D3 having a radius of 60
And the semi-circle 60a or the semi-circle 60b).
That is, the thickness is smaller than the thickness t of the yoke portion 30a of the stator 30. Note that 90a and 90b are the stators 3
0 is the edge of the joint 90.

【0006】前記特開平10−28367号公報に開示
した他の従来のステップモータの構造について説明す
る。図4は他の従来のステップモータを示し、(a)は
平面図、(b)は(a)の直線E−E断面図である。平
面図(a)に示す他の従来のステップモータ110は、
2極で直径がdの永久磁石8から成るロータ2と、保持
トルクを生ぜしめる構造を含む保持トルク部140(中
心が6cの円150aと円150bに囲まれたハッチン
グ部)と該保持トルク部を除くヨーク部120aから成
り、該ロータ2が入るロータ穴150を有し該ロータ2
に磁気結合する板状の2極のステータ120と該ステー
タ120に2個のネジ7によって固定されたコイル4か
ら成る。
[0006] The structure of another conventional stepping motor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-28367 will be described. 4A and 4B show another conventional step motor, in which FIG. 4A is a plan view, and FIG. 4B is a sectional view taken along line EE of FIG. Another conventional step motor 110 shown in a plan view (a) is:
A rotor 2 composed of a permanent magnet 8 having two poles and a diameter d, a holding torque portion 140 including a structure for generating a holding torque (a hatched portion surrounded by circles 150a and 150b having a center of 6c) and the holding torque portion And a rotor hole 150 into which the rotor 2 is inserted.
And a coil 4 fixed to the stator 120 with two screws 7.

【0007】このステップモータの前記ロータ穴150
は、保持トルクを発生させるために、直線E−Eから約
45度で、お互いに対向した位置に形成された2個のノ
ッチ140aと140bから構成され、真円(真円のと
きはロータ2の回転方向の保持トルクは生じない)から
ずれた保持トルクを生ぜしめる構造(2個のノッチから
なる)を形成している。
The rotor hole 150 of this stepping motor is
Is composed of two notches 140a and 140b formed at positions facing each other at about 45 degrees from the straight line EE to generate a holding torque. No holding torque in the rotational direction is generated), and a structure (consisting of two notches) that generates a holding torque deviated from the above is formed.

【0008】図4(a)のハッチング部で示される、内
周が前記ロータ穴150の外周150aで、外周が該ロ
ータ穴150の中心(ロータ2の中心でもある)と同一
である中心6cを持つ、直径D4の円150b(ノッチ
140aと140bに接した円となっている)となる保
持トルク部140の厚みt2は、図4(b)に示すよう
にステータ120のヨーク部120aの厚みtに比べ薄
くなっている。なお、図4(a)に示す92はステータ
120の狭部である。
A center 6c whose inner periphery is the outer periphery 150a of the rotor hole 150 and whose outer periphery is the same as the center of the rotor hole 150 (also the center of the rotor 2) is indicated by the hatched portion in FIG. As shown in FIG. 4B, the thickness t2 of the holding torque portion 140, which is a circle 150b having a diameter D4 (which is a circle in contact with the notches 140a and 140b), has a thickness t2 of the yoke portion 120a of the stator 120. It is thinner than. Incidentally, 92 shown in FIG. 4A is a narrow portion of the stator 120.

【0009】ここで、前記従来のステップモータの作用
を図3に示す従来のステップモータについて説明する。
該従来のステップモータの作用については、前記本出願
人による出願特許に詳しく説明されているので、概要を
述べるにとどめる。
The operation of the conventional step motor will now be described with reference to a conventional step motor shown in FIG.
The operation of the conventional step motor is described in detail in the patent application by the present applicant, and thus will only be briefly described.

【0010】ステップモータの低消電化を実現するため
には、第1にロータ2と、ステータ30とコイル4間の
磁気結合を上げなければならない。磁気結合を上げるこ
とによって、コイル4に流す単位駆動電流当たりの駆動
トルクが増大する。駆動トルクは、ロータ穴60の径の
逆数に比例して大きくなるので、ステップモータの構造
に対しては、1つには、磁石8の外形をそのままでロー
タ穴60の径を小さくする方法が考えられる。
In order to reduce the power consumption of the step motor, first, the magnetic coupling between the rotor 2, the stator 30, and the coil 4 must be increased. By increasing the magnetic coupling, the driving torque per unit driving current flowing through the coil 4 increases. Since the driving torque increases in proportion to the reciprocal of the diameter of the rotor hole 60, one method for reducing the diameter of the rotor hole 60 while keeping the outer shape of the magnet 8 is one for the structure of the stepping motor. Conceivable.

【0011】第2には、保持トルクを維持しなければな
らない。保持トルクを生ぜしめる構造の偏心50aと5
0bの寸法をそのままにしておくと、保持トルクはロー
タ穴60の径の逆数の3乗に比例して大きくなるので、
ロータ穴6の径が小さくなった結果、保持トルクが非常
に大きくなり、ロータ2は回転しにくくなるので、低消
電化は期待できない。
Second, the holding torque must be maintained. Eccentricity 50a and 5 of structure that generates holding torque
If the dimension of 0b is left as it is, the holding torque increases in proportion to the cube of the reciprocal of the diameter of the rotor hole 60.
As a result of the reduction in the diameter of the rotor hole 6, the holding torque becomes very large, and the rotor 2 becomes difficult to rotate, so that low power consumption cannot be expected.

【0012】そこで、保持トルクを維持するために、保
持トルクを生ぜしめる構造の偏心50aと50bの寸法
を現状の30μ程度から数μ程度にしなければならない
が(図4に示すステップモータ110では、ノッチ14
0aと140bの半径は現状の150μ程度から数十μ
程度にしなければならない)、この寸法の偏心50aと
50bを精度よく加工するのは現状の加工技術では困難
である。
Therefore, in order to maintain the holding torque, the dimensions of the eccentricities 50a and 50b of the structure that generates the holding torque must be reduced from the current level of about 30 μ to about several μ (in the step motor 110 shown in FIG. Notch 14
The radius of 0a and 140b is several tens of μ from the current 150μ.
It is difficult to accurately process the eccentricities 50a and 50b of this size with the current processing technology.

【0013】そこで、偏心またはノッチの寸法を現状の
ままで、保持トルクが保持トルク部50の厚みt2に比
例することに着目し、保持トルクを維持するために保持
トルク部50の厚みt2を保持トルクの増大分ヨーク部
30aの厚みtより薄くしている。
Therefore, focusing on the fact that the holding torque is proportional to the thickness t2 of the holding torque portion 50 while keeping the eccentricity or the size of the notch as it is, the thickness t2 of the holding torque portion 50 is maintained in order to maintain the holding torque. The thickness of the yoke portion 30a is made smaller than the thickness t of the yoke portion 30a by the increased torque.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、低消電
化をさらに進めるためには、ロータ2と、ステータ30
とコイル4間の磁気結合を可能な限り上げる必要があ
る。その結果、保持トルクも増大してくるが、保持トル
クを維持するために、どこまで保持トルク部50の厚み
t2を小さくすればよいか、開示されていなかった。
However, in order to further reduce the power consumption, the rotor 2 and the stator 30 must be connected.
It is necessary to increase the magnetic coupling between the coil and the coil 4 as much as possible. As a result, the holding torque also increases, but it is not disclosed how far the thickness t2 of the holding torque portion 50 should be reduced in order to maintain the holding torque.

【0015】また、ロータ穴60の径D3が小さくなる
ことによって、円60dの真円からの加工上のずれによ
り発生する不必要なトルクも増大し、そのトルクが、偏
心50a、50bと保持トルク部50の厚みt2で決ま
る保持トルクにプラスされ、トータルの保持トルクを歪
めていた。
Further, as the diameter D3 of the rotor hole 60 becomes smaller, unnecessary torque generated due to the processing deviation of the circle 60d from the true circle also increases, and the torque is reduced by the eccentricities 50a and 50b and the holding torque. This is added to the holding torque determined by the thickness t2 of the portion 50, thereby distorting the total holding torque.

【0016】さらには、ロータ2と、ステータ30とコ
イル4間の磁気結合が上がった結果、ロータ2が加工や
組み立てで偏心したことによって発生する半径方向の吸
引力も増大し、ロータ2の軸摩擦トルクが増大すること
になり、低消電化の妨げとなっていた。
Furthermore, as a result of the increase in the magnetic coupling between the rotor 2, the stator 30, and the coil 4, the radial attraction force generated by the eccentricity of the rotor 2 during machining or assembly increases, and the axial friction of the rotor 2 increases. This results in an increase in torque, which hinders low power consumption.

【0017】また、ステップモータ11の駆動方法につ
いては、開示されていなかった。
Further, a method of driving the step motor 11 has not been disclosed.

【0018】本発明の目的は、時計等の電子機器の駆動
に使われるステップモータの低消電化のためのその最適
な構造と駆動方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an optimal structure and a driving method for reducing the power consumption of a step motor used for driving an electronic device such as a timepiece.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の要旨は、2極の永久磁石から成るロータと、
該ロータが入るロータ穴付近に保持トルクを生ぜしめる
構造を有し該ロータに磁気結合する板状の2極のステー
タと、該ステータに固定されたコイルから成り、また、
前記ステータは前記保持トルクを生ぜしめる構造を含む
保持トルク部と該保持トルク部を除くヨーク部から成
り、さらに、該保持トルク部の厚みはヨーク部のそれよ
り薄いステップモータにおいて、該保持トルク部の厚み
は0ミクロンより大きく100ミクロンより小さいこと
を特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the gist of the present invention is to provide a rotor comprising a two-pole permanent magnet,
A plate-shaped two-pole stator magnetically coupled to the rotor and having a structure for generating a holding torque near a rotor hole into which the rotor enters, and a coil fixed to the stator;
The stator includes a holding torque portion including a structure for generating the holding torque and a yoke portion excluding the holding torque portion. Further, in the step motor having a thickness smaller than that of the yoke portion, the holding torque portion is Is characterized by a thickness greater than 0 microns and less than 100 microns.

【0020】前記保持トルク部の内周は前記ロータ穴の
外周であり、該保持トルク部の外周は該ロータ穴の中心
と同一の中心を持つ、前記ロータ穴の最大外周より大き
い円であることを特徴とする。
The inner periphery of the holding torque portion is the outer periphery of the rotor hole, and the outer periphery of the holding torque portion is a circle having the same center as the center of the rotor hole and larger than the maximum outer periphery of the rotor hole. It is characterized by.

【0021】前記保持トルクを生ぜしめる構造は偏心あ
るいはノッチ構造であることを特徴とする。
The structure for generating the holding torque is an eccentric or notch structure.

【0022】前記ステータは1枚の単層板あるいは2枚
以上の積層板で形成されたステータ(以後、一体ステー
タという)であることを特徴とする。
The above-mentioned stator is characterized in that it is a stator formed of one single-layer plate or two or more laminated plates (hereinafter referred to as an integral stator).

【0023】前記ステップモータはチョッパー駆動され
ることを特徴とする。
The step motor is driven by a chopper.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】図1は本発明の第1実施の形態で
の偏心式一体ステータ型のステップモータを示し、
(a)は平面図、(b)は(a)の直線A−A断面図で
ある。図1により本発明の実施の形態を説明する。図1
に示す本発明のステップモータ1は、2極で直径がdの
永久磁石8から成るロータ2と、保持トルクを生ぜしめ
る構造を含む保持トルク部5(半円6a、6bと中心が
6cの円6dに囲まれたハッチング部)と該保持トルク
部を除くヨーク部3aから成り、該ロータ2が入るロー
タ穴6を有し、該ロータ2に磁気結合する1枚の単層板
で形成された2極のステータ3と、該ステータ3に2個
のネジ7によって固定されたコイル4から成る。
FIG. 1 shows an eccentric integrated stator type stepping motor according to a first embodiment of the present invention.
(A) is a plan view, and (b) is a cross-sectional view taken along a line AA of (a). An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG.
The step motor 1 of the present invention shown in FIG. 1 has a rotor 2 composed of a permanent magnet 8 having two poles and a diameter d, and a holding torque portion 5 (half circles 6a and 6b and a circle having a center 6c) including a structure for generating a holding torque. 6d) and a yoke portion 3a excluding the holding torque portion. The yoke portion 3a has a rotor hole 6 into which the rotor 2 enters, and is formed of one single-layer plate magnetically coupled to the rotor 2. It comprises a two-pole stator 3 and a coil 4 fixed to the stator 3 by two screws 7.

【0025】前記ロータ穴6は、保持トルクを発生させ
るために、直線A−Aに直角に、ロータ穴6の中心6c
に対して、お互いに逆方向にずれた中心を有する2個の
半円6a、6bから構成され(偏心5aと5bを有す
る)、真円からずれた保持トルクを生ぜしめる構造(図
1(a)に示す保持トルク部5の内周に等しい)を形成
している。
In order to generate a holding torque, the center of the rotor hole 6 is perpendicular to the straight line AA.
On the other hand, a structure (including eccentricities 5a and 5b) composed of two semicircles 6a and 6b having centers deviated in the opposite directions to each other (see FIG. 1 (a)). ) Is formed (equivalent to the inner circumference of the holding torque portion 5).

【0026】本実施形態の特徴は、まず、図1(b)に
示すように、ヨーク部3aの厚みt(本実施形態では5
00μに設定)に対して保持トルク部5の厚みt0が1
00μよりも小さくなっていることである。
The feature of this embodiment is that, first, as shown in FIG. 1B, the thickness t of the yoke portion 3a (5 in this embodiment).
00 μ), the thickness t0 of the holding torque portion 5 is 1
That is, it is smaller than 00 μ.

【0027】また、保持トルク部5の外径D0は前記半
円6aと半円6bとで形成される最大寸法Dより大きく
なっていることである。本実施形態では、該D0は12
00μ、該Dは1125μである。なお、偏心5a、5
bの寸法は25μである。
The outer diameter D0 of the holding torque portion 5 is larger than the maximum dimension D formed by the semicircle 6a and the semicircle 6b. In this embodiment, D0 is 12
00μ and the D is 1125μ. In addition, eccentricity 5a, 5
The dimension of b is 25 μ.

【0028】図2は本発明の第2実施の形態によるノッ
チ式一体ステータ型ステップモータを示し、(a)は平
面図、(b)は(a)の直線B−B断面図である。図2
により本発明の実施形態を説明する。平面図(a)に示
す本発明のステップモータ10は、2極で直径がdの永
久磁石8から成るロータ2と、保持トルクを生ぜしめる
構造を含む保持トルク部14(中心が6cの15aと円
15bに囲まれたハッチング部)と該保持トルク部を除
くヨーク部12aから成る。
FIGS. 2A and 2B show a notch integrated stator type stepping motor according to a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a sectional view taken along line BB of FIG. FIG.
An embodiment of the present invention will be described below. A stepping motor 10 of the present invention shown in a plan view (a) has a rotor 2 composed of a permanent magnet 8 having two poles and a diameter d, and a holding torque portion 14 (15a having a center of 6c) including a structure for generating a holding torque. (A hatched portion surrounded by a circle 15b) and a yoke portion 12a excluding the holding torque portion.

【0029】該ロータ2が入るロータ穴15を有し該ロ
ータ2に磁気結合する板状の2極の一体のステータ12
と該ステータ12に2個のネジ7によって固定されたコ
イル4から成るステップモータであり、前記ロータ穴1
5は、保持トルクを発生するために直線B−Bから約4
5度で、お互いに対向した位置に形成された2個のノッ
チ14aと14bから構成され、真円からずれた保持ト
ルクを生ぜしめる構造を形成している。
A plate-shaped two-pole integral stator 12 having a rotor hole 15 into which the rotor 2 is inserted and magnetically coupled to the rotor 2
And a step motor comprising a coil 4 fixed to the stator 12 with two screws 7.
5 is approximately 4 from the straight line BB to generate the holding torque.
It is composed of two notches 14a and 14b formed at positions facing each other at 5 degrees, and forms a structure that generates a holding torque that deviates from a perfect circle.

【0030】本実施形態の特徴は、まず、図2(b)に
示すように保持トルク部14の厚みt0が100μより
も小さくなっていることである。
The feature of this embodiment is that, as shown in FIG. 2B, the thickness t0 of the holding torque portion 14 is smaller than 100 μm.

【0031】また、保持トルク部14の外径D2はノッ
チ14aと14bの外接円の径D1より大きくなってい
ることである。しかし、ステップモータ10のモータ性
能をステップモータ1のそれと同等に出すためには、外
径D2は径D1に対して、前記外径D0の前記Dに対し
てよりも大きくとれない。なぜなら、通常、ノッチ14
aと14bの寸法(ロータ穴15の径方向の寸法)は図
1に示すステップモータ1の偏心5a、5bの寸法に比
べ、100μほど大きくなるからである。
The outer diameter D2 of the holding torque portion 14 is larger than the diameter D1 of the circumscribed circle of the notches 14a and 14b. However, in order to make the motor performance of the step motor 10 equal to that of the step motor 1, the outer diameter D2 cannot be larger than the diameter D1 than the outer diameter D0. Because usually notch 14
This is because the dimensions of a and 14b (the radial dimension of the rotor hole 15) are larger by about 100 μ than the dimensions of the eccentricities 5a and 5b of the step motor 1 shown in FIG.

【0032】そこで、保持トルクを変えないために、保
持トルクはノッチ14aと14bの面積に比例するか
ら、ノッチ14aと14bのロータ穴15の円周方向の
寸法を通常より2倍ほどにし、前記偏心5a、5bの寸
法に比べ、50μほどの大きさにする。その結果、保持
トルク部14の外径D2の寸法1200μに対して、該
ノッチ14aと14bの外接円の径D1の寸法は、保持
トルク部14の外周の加工位置精度(10μ程度)を考
慮しても、該保持トルク部14の外周がノッチ14aと
14bにかからない寸法、1180μになる。
Therefore, in order not to change the holding torque, the holding torque is proportional to the area of the notches 14a and 14b. Therefore, the circumferential size of the rotor holes 15 of the notches 14a and 14b is made about twice as large as the normal size. The size of the eccentricity 5a, 5b is set to about 50μ compared to the size of the eccentricity 5a, 5b. As a result, while the outer diameter D2 of the holding torque portion 14 is 1200 μm, the diameter D1 of the circumscribed circle of the notches 14 a and 14 b is determined in consideration of the processing position accuracy (about 10 μm) of the outer periphery of the holding torque portion 14. Even so, the dimension of the outer periphery of the holding torque portion 14 does not cover the notches 14a and 14b.

【0033】図1に示す本発明の第1の偏心式一体ステ
ータ型ステップモータの作用について説明する。前述の
ように、低消電化を最大限達成するためには、駆動トル
クを大きくするために、ロータ2と、ステータ3とコイ
ル4間の磁気結合を可能な限り上げる必要がある。その
結果、保持トルクも増大し、ロータ2を回転できるトル
クの余裕量である余力が増大するが、消電も増大してし
まうので、保持トルクを維持するために、保持トルク部
5の厚みt0を小さくしていかなければならない。
The operation of the first eccentric integrated stator type step motor of the present invention shown in FIG. 1 will be described. As described above, in order to maximize the power consumption, it is necessary to increase the magnetic coupling between the rotor 2, the stator 3, and the coil 4 as much as possible in order to increase the driving torque. As a result, the holding torque also increases, and the remaining power, which is the amount of torque that can rotate the rotor 2, increases. However, power dissipation also increases. Must be reduced.

【0034】図7に示す低消電化と余力アップの保持ト
ルク部の厚みtの変化図を使ってさらに詳しく説明す
る。丸と三角形印は厚み50μと100μのときの低消
電化と余力アップの実験データである。厚みtが100
μのときは、−5%で低消電化は達成できないが、保持
トルクが大きい分、余力が19%アップしている。一
方、厚みtが50μになると、17%の低消電化が達成
でき、保持トルクが小さくなった分、余力は9%アップ
になっている。なお、低消電化と余力アップの比較対象
としたステップモータは前述の特開平10−28367
号で引用されている、保持トルク発生部の厚みがステー
タの厚みと同一の従来のステップモータである。
This will be described in more detail with reference to FIG. 7, which is a diagram showing a change in the thickness t of the holding torque portion for reducing power consumption and increasing reserve power. The circles and triangles indicate experimental data of low power consumption and increased reserve when the thickness is 50 μm and 100 μm. Thickness t is 100
In the case of μ, low power consumption cannot be achieved at −5%, but the reserve torque is increased by 19% due to the large holding torque. On the other hand, when the thickness t is 50 μm, a 17% reduction in power consumption can be achieved, and the remaining torque is increased by 9% as the holding torque is reduced. The stepping motor used as a comparison object between the low power consumption and the increase in the remaining power is described in Japanese Patent Application Laid-Open No.
This is a conventional stepping motor in which the thickness of the holding torque generating section is the same as the thickness of the stator.

【0035】図7に示す余力アップの厚み変化から、厚
みt0が50μでは、まだ、余力に9%の余裕がある。
そこで、保持トルクを小さくし、余力を小さくすること
によって、つまり、厚みt0を50μより小さくするこ
とによって、さらに、低消電化が可能であることがわか
る。
As shown in FIG. 7, when the thickness t0 is 50 μm, there is still a 9% margin in the remaining power.
Thus, it can be seen that the power consumption can be further reduced by reducing the holding torque and the remaining power, that is, by reducing the thickness t0 to less than 50 μm.

【0036】ちなみに、本発明の第1の偏心式一体ステ
ータ型ステップモータに対しては、永久磁石8の外径は
750μ、ロータ穴6の最大外径Dは1125μ、偏心
5aと5b寸法は25μ、ステータ3の厚みtは500
μであった。
Incidentally, for the first eccentric integrated stator type stepping motor of the present invention, the outer diameter of the permanent magnet 8 is 750 μm, the maximum outer diameter D of the rotor hole 6 is 1125 μm, and the eccentricities 5 a and 5 b are 25 μm. And the thickness t of the stator 3 is 500
μ.

【0037】なお、第1に、保持トルク部5の外径D0
を前記半円6aと半円6bとで形成される最大寸法Dよ
り大きくとったのは、外径D0の真円部分と永久磁石8
との磁気結合を、厚みt0の保持トルク発生部の永久磁
石8との磁気結合より小さくすることによって、外径D
0の円が真円からずれても、そのずれによって生じる余
分なトルクを厚みt0の保持トルク発生部より発生する
保持トルクに比べ無視出来るほどに小さくするためであ
る。
First, the outer diameter D0 of the holding torque portion 5
Is larger than the maximum dimension D formed by the semicircle 6a and the semicircle 6b.
Magnetic coupling with the permanent magnet 8 of the holding torque generating portion having a thickness t0 by making the magnetic coupling with the outer diameter D
This is because even if the zero circle deviates from the true circle, the extra torque generated by the deviation is negligibly smaller than the holding torque generated by the holding torque generating part having the thickness t0.

【0038】また、第2に、保持トルク部5の外径D0
を前記半円6aと半円6bとで形成される最大寸法Dよ
り大きくとったのは、外径D0の円が真円でも、永久磁
石8と、ステータ3とコイル4が磁気回路を作っている
ので、永久磁石8のN、S磁極がコイル4の軸方向に平
行に引っ張られるが、その力を無視出来るほど弱めて、
ロータ2が厚みt0の保持トルク発生部により決められ
た始動し易い保持トルク静止安定位置に静止し、低消電
で回転できるようにするためである。なお、本発明の第
1の偏心式一体ステータ型ステップモータに対しては、
前記半円6aと半円6bとで形成される最大寸法D11
25μに対して、保持トルク部5の外径D0は1200
μであった。
Second, the outer diameter D0 of the holding torque portion 5
Is larger than the maximum dimension D formed by the semicircle 6a and the semicircle 6b because the permanent magnet 8, the stator 3, and the coil 4 form a magnetic circuit even if the circle having the outer diameter D0 is a perfect circle. Therefore, the N and S magnetic poles of the permanent magnet 8 are pulled in parallel to the axial direction of the coil 4, but the force is weakened to a negligible level.
This is so that the rotor 2 can be stopped at the holding torque stationary stable position where the rotor 2 is easily started determined by the holding torque generating section having the thickness t0, and can be rotated with low power consumption. In addition, with respect to the first eccentric integrated stator type step motor of the present invention,
Maximum dimension D11 formed by the semicircle 6a and the semicircle 6b
For 25 μ, the outer diameter D0 of the holding torque portion 5 is 1200
μ.

【0039】また、ステータ3を一体ステータにしたの
は、特に、ロータ3の駆動時、ステータ3の狭部9の表
面への磁極の発生を抑え、ロータ3の半径方向の吸引力
を小さくするためである。その結果、偏心するロータ3
の半径方向の吸引力によって発生する軸摩擦トルクを小
さくでき、軸摩擦トルクによる駆動電力損失を小さくで
きる。
The reason why the stator 3 is formed as an integral stator is that the generation of magnetic poles on the surface of the narrow portion 9 of the stator 3 is suppressed particularly when the rotor 3 is driven, and the radial attractive force of the rotor 3 is reduced. That's why. As a result, the eccentric rotor 3
, The shaft friction torque generated by the radial suction force can be reduced, and the drive power loss due to the shaft friction torque can be reduced.

【0040】図2に示す本発明の第2のノッチ式一体ス
テータ型ステップモータの作用についても、前述の偏心
式一体ステータ型ステップモータの作用の説明における
偏心をノッチに代えることによって同様に説明できるの
で、説明を省略する。
The operation of the second notch integrated stator type step motor of the present invention shown in FIG. 2 can be similarly described by replacing the eccentricity with the notch in the description of the operation of the eccentric integrated stator step motor. Therefore, the description is omitted.

【0041】図8は、本発明の第3の実施形態によるス
テップモータの断面図である。トータル厚みtのヨーク
31は、保持トルク部51を形成する厚みt0の薄板と
ロータ穴61を有する厚みt1の1枚の板を積層するこ
とによって作製される。
FIG. 8 is a sectional view of a step motor according to the third embodiment of the present invention. The yoke 31 having the total thickness t is manufactured by laminating a thin plate having a thickness t0 forming the holding torque portion 51 and one plate having a thickness t1 having the rotor hole 61.

【0042】図5は、1秒運針時のチョッパー駆動パル
ス図である。このチョッパー駆動パルスはパルス幅が約
0.3msの8個のチョッパーパルスからなり、パルス
幅は4msである。図6は、1秒運針時のフル駆動パル
ス図である。このフル駆動パルスのパルス幅は2msで
ある。
FIG. 5 is a chopper drive pulse diagram during one-second hand movement. This chopper drive pulse is composed of eight chopper pulses having a pulse width of about 0.3 ms, and the pulse width is 4 ms. FIG. 6 is a full drive pulse diagram at the time of one-second hand movement. The pulse width of this full drive pulse is 2 ms.

【0043】図7は、低消電化と余力アップの保持トル
ク部厚み変化図である。丸印のデータは、チョッパー駆
動パルスのデータで、三角形印のデータは、フル駆動パ
ルスのデータで、低消電化と余力アップの各データをチ
ョッパー駆動パルスとフル駆動パルスで分けるためにそ
れぞれ線分L1、L2と線分L10、L20でつなげて
ある。保持トルク部の厚みt0が50μのデータにおい
て、図5に示すチョッパー駆動パルスで、低消電化は1
7%、余力は9%アップしている(丸印データ)。
FIG. 7 is a diagram showing a change in the thickness of the holding torque portion with a reduction in power consumption and an increase in surplus power. The data in the circles is the data of the chopper drive pulse, the data in the triangles is the data of the full drive pulse, and the line segments are used to separate the low power consumption and extra power data into the chopper drive pulse and the full drive pulse. L1 and L2 are connected to line segments L10 and L20. In the data where the thickness t0 of the holding torque portion is 50μ, the power consumption is reduced by 1 with the chopper drive pulse shown in FIG.
It has increased by 7% and reserve by 9% (circled data).

【0044】一方、保持トルク部の厚みt0が100μ
のデータにおいて、図6に示すフル駆動パルスで、低消
電化とはならず、むしろ5%消電がアップし、余力は1
9%アップしている(三角形印データ)。ここで、各駆
動パルスとも、保持トルク部の厚みt0が50μから1
00μに大きくなったことによって、消電が増大し、余
力がアップしたのは、保持トルクの増大が原因である。
なお、チョッパーあるいはフル駆動パルスで余力のデー
タに違いがあまり見られないのは、チョッパーあるいは
フル駆動パルス後にそれよりも幅の広い同一の駆動パル
ス(図省略)を印加して測定しているためである。
On the other hand, when the thickness t0 of the holding torque portion is 100 μm
In the data shown in FIG. 6, the full drive pulse shown in FIG. 6 does not result in low power consumption, but rather increases power consumption by 5% and has a spare power of 1%.
Up 9% (triangle mark data). Here, in each drive pulse, the thickness t0 of the holding torque portion is from 50 μ to 1
The increase in power to 00 μ increases power dissipation and increases spare power due to an increase in holding torque.
The reason why there is not much difference in the residual power data between the chopper and the full driving pulse is that the same driving pulse (not shown) having a wider width is applied after the chopper or the full driving pulse and the measurement is performed. It is.

【0045】ここで、低消電化は各線分L1、L2内で
厚みt0に対してリニアーに変化すると考える。する
と、チョッパー駆動パルスの低消電化のデータの線分L
1とフル駆動パルスの低消電化のデータの線分L2は、
100μよりわずか小さい厚みt01で交叉しており、
厚みt01より小さい厚みt0では、チョッパー駆動パ
ルスの方が、低消電化になると考えられる。以上によ
り、保持トルク部の厚みt0が100μより小さい(本
実施形態ではt01より小さい)本発明のステップモー
タにおいては、1秒運針において、フル駆動パルスより
もチョッパー駆動パルスによる駆動によって、より低消
電化が達成されることがわかる。1秒運針以外の駆動に
おいても、チョッパー駆動の方が、低消電化に適してい
ることは明らかである。
Here, it is considered that the reduction in power consumption linearly changes with respect to the thickness t0 within each of the line segments L1 and L2. Then, the line segment L of the low power consumption data of the chopper drive pulse is obtained.
The line segment L2 of 1 and the low power consumption data of the full drive pulse is
Crossing at a thickness t01 slightly smaller than 100μ,
At a thickness t0 smaller than the thickness t01, it is considered that the chopper drive pulse has lower power consumption. As described above, in the stepping motor of the present invention in which the thickness t0 of the holding torque portion is smaller than 100 μ (smaller than t01 in the present embodiment), the driving power by the chopper driving pulse is lower than the full driving pulse in the one-second hand operation. It can be seen that electrification is achieved. It is clear that the chopper drive is more suitable for low power consumption even in the drive other than the one-second hand movement.

【0046】[0046]

【発明の効果】上記の説明からわかるように、特許請求
項1から5に記載の本発明によれば、時計等の電子機器
の駆動に使われるステップモータを低消電化でき、電池
の寿命をのばすことができる効果があることがわかる。
As can be understood from the above description, according to the present invention as set forth in claims 1 to 5, the power consumption of a step motor used for driving an electronic device such as a timepiece can be reduced, and the life of the battery can be reduced. It can be seen that there is an effect that can be extended.

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

【図1】本発明の第1の実施形態によるステップモータ
の平面図、断面図である。
FIG. 1 is a plan view and a sectional view of a step motor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施形態によるステップモータ
の平面図、断面図である。
FIG. 2 is a plan view and a sectional view of a step motor according to a second embodiment of the present invention.

【図3】従来のステップモータの平面図、断面図であ
る。
FIG. 3 is a plan view and a sectional view of a conventional step motor.

【図4】従来の他のステップモータの平面図、断面図で
ある。
FIG. 4 is a plan view and a sectional view of another conventional step motor.

【図5】1秒運針時のチョッパー駆動パルス図である。FIG. 5 is a chopper drive pulse diagram during one-second hand movement.

【図6】1秒運針時のフル駆動パルス図である。FIG. 6 is a full drive pulse diagram during one-second hand movement.

【図7】低消電化と余力アップの保持トルク部厚み変化
図である。
FIG. 7 is a diagram showing a change in thickness of a holding torque portion in which power consumption is reduced and a surplus power is increased.

【図8】本発明の第3の実施形態によるステップモータ
の断面図である。
FIG. 8 is a sectional view of a step motor according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、10、11、110 ステップモータ 2 ロータ 3、12、30、120 ステータ 4 コイル 5、14、50、140 保持トルク部 3a、12a、30a、120a ヨーク部 5a、5b、50a、50b 偏心 14a、14b、140a、140b ノッチ 9、91、92 ステータ狭部 90 ステータ接合部 t0、t2 保持トルク部厚み D0、D2、D3、D4 保持トルク部最外周径 1, 10, 11, 110 Step motor 2 Rotor 3, 12, 30, 120 Stator 4 Coil 5, 14, 50, 140 Holding torque portion 3a, 12a, 30a, 120a Yoke portion 5a, 5b, 50a, 50b Eccentricity 14a, 14b, 140a, 140b Notch 9, 91, 92 Stator narrow part 90 Stator joint part t0, t2 Holding torque part thickness D0, D2, D3, D4 Holding torque part outermost diameter

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2極の永久磁石から成るロータと、該ロ
ータが入るロータ穴付近に保持トルクを生ぜしめる構造
を有し該ロータに磁気結合する板状のステータと、該ス
テータに固定されたコイルから成り、また、前記ステー
タは前記保持トルクを生ぜしめる構造を含む保持トルク
部と該保持トルク部を除くヨーク部から成り、さらに、
該保持トルク部の厚みはヨーク部のそれより薄いステッ
プモータにおいて、該保持トルク部の厚みは100ミク
ロンより小さいことを特徴とするステップモータ。
1. A rotor comprising a permanent magnet having two poles, a plate-shaped stator having a structure for generating a holding torque near a rotor hole in which the rotor enters, and being magnetically coupled to the rotor, and fixed to the stator. A coil, and the stator includes a holding torque portion including a structure for generating the holding torque and a yoke portion excluding the holding torque portion.
A step motor wherein the thickness of the holding torque portion is smaller than that of the yoke portion, wherein the thickness of the holding torque portion is less than 100 microns.
【請求項2】 前記保持トルク部の内周は前記ロータ穴
の外周であり、該保持トルク部の外周は該ロータ穴の中
心と同一の中心を持つ、前記ロータ穴の最大外周より大
きい円であることを特徴とする請求項1に記載のステッ
プモータ。
2. An inner circumference of the holding torque portion is an outer circumference of the rotor hole, and an outer circumference of the holding torque portion is a circle having the same center as a center of the rotor hole and larger than a maximum outer circumference of the rotor hole. The step motor according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記保持トルクを生ぜしめる構造は偏心
あるいはノッチ構造であることを特徴とする請求項1ま
たは2に記載のステップモータ。
3. The step motor according to claim 1, wherein the structure for generating the holding torque is an eccentric or notch structure.
【請求項4】 前記ステータは2極で形成されているこ
とを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の
ステップモータ。
4. The step motor according to claim 1, wherein the stator has two poles.
【請求項5】 前記ステータは1枚の単層板あるいは2
枚以上の積層板で形成されたステータであることを特徴
とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のステップ
モータ。
5. The stator according to claim 1, wherein the stator is a single-layer plate or a single-layer plate.
The step motor according to any one of claims 1 to 4, wherein the step motor is a stator formed of at least two laminated plates.
【請求項6】 前記ステップモータはチョッパー駆動さ
れることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に
記載のステップモータ。
6. The step motor according to claim 1, wherein the step motor is driven by a chopper.
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