JP2015007584A - ステップモータ、時計用ムーブメントおよび時計 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータのステップ角度を容易に小さくできる小型かつ低コストなステップモータ、このステップモータを備えた時計用ムーブメントおよびこの時計用ムーブメントを備えた時計を提供する。
【解決手段】第１磁極部と第２磁極部とが周方向に交互に配置されたロータ５０と、開口部３５が形成されたステータヨーク３１を有するステータ３０と、を備え、ロータ５０は、軸方向に磁化された磁石５２と、径方向の外側において周方向に離間して配置された複数の第１爪部５５を有する第１ヨーク５３と、径方向の外側において複数の第１爪部５５の間に配置された第２爪部５８を有する第２ヨーク５６と、を備え、ステータ３０は、１個のコイル４５と、磁気飽和部３７と、保持トルクを作用させる保持トルク発生部４０と、第１逃げ部４３ａと、第２逃げ部４３ｂと、を備えていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

この発明は、ステップモータ、このステップモータを備えた時計用ムーブメントおよび時計に関するものである。

例えばアナログ式の電子時計における指針の駆動源には、入力されるパルス状の駆動信号に同期して回転する、いわゆるステップモータが用いられている。
ステップモータは、開口部が形成されたステータヨークを有するステータと、ステータの開口部の内側において回転自在に設けられロータと、ステータに磁極を発生させるためのコイルと、を主に備えて構成されている。

ロータは、周方向に分極されたＮ極とＳ極からなる磁極を有している。また、ステップモータのステータには、コイルに所定の周期（例えば１秒の周期）で通電することにより、Ｎ極とＳ極とからなる磁極が形成される。ステップモータのロータは、所定の周期で励磁されるステータの磁力によって吸引および反発されることにより、所定のステップ角度（例えば、１８０°のステップ角度）で回転する。
また、ステップモータの駆動力は、輪列を介して指針に伝達される。これにより、時計の指針のうち秒針は、例えば１秒毎に段階的に運針されるようになっている。

ところで、近年の指針表現の多様化から、指針の連続的な運針が要求されることがある。
指針の連続的な運針を実現する方法としては種々提案されているが、例えば、ステップモータの通電周期を高めて高速回転させるとともに、ロータと指針との間に設けられた減速輪列の減速比を増やす方法が知られている。

これに対し、減速輪列の減速比を増やすことなく指針の連続的な運針を実現する方法として、例えばステップモータのステップ角度を小さくする方法が知られている。
例えば特許文献１には、周縁に１２個のＮ極およびＳ極が着極され、地板と上板の間に回転自在に支持されたロータと、ロータを回転させるための正転用コイルおよび逆転用コイルと、ロータのＮ極およびＳ極の配列ピッチと等しい間隔で配置された凹凸面を有し正転用コイルおよび逆転用コイルの各一方の磁極に磁気結合された補極と、正転用コイルおよび逆転用コイルの他方の磁極に磁気結合され、ロータの同一磁極と対向する間隔で配置された突起を具備した駆動用磁極部と、を備えたステップモータが記載されている。

特許文献１に記載の発明によれば、ロータの回転ピッチ（ステップ角度）を磁極の着磁ピッチに対応した角度（特許文献１に記載の発明においては、３０°ピッチ）とすることができるとされている。なお、特許文献１に記載の発明は、ロータの回転ピッチを従来のステップモータよりも小さくすることにより、ロータに連結された指針の回動量を小さくし、指針の振れ過ぎを抑制することを目的としたものであるが、ロータの回転ピッチを小さくすることができるため、指針の連続的な運針にも有効であると考えられる。

特開平８−５０１８５号公報

しかしながら、従来技術における減速輪列の減速比を増やす方法にあっては、減速輪列を構成する歯車の外形を大きくしたり、歯車の個数を増やしたりする必要があるため、減速輪列が大型化するおそれがある。また、例えば、特許文献１に記載の技術のようにコイルを複数設けるとともに、コイルの励磁シーケンスを調整するなどして、ロータのステップ角度が小さくなるように調節する方法も提案されている。しかしながら、ステップモータの構成が複雑となるとともに部品点数が増加するおそれがある。このように、上記いずれの技術においても、ステップモータの大型化および高コスト化を招くおそれがある。

また、例えば、比較的磁気エネルギーが低い等方性磁石を採用した場合には、従来技術のように、ロータの周方向にわたって等間隔に分極された磁極を形成することができる。しかしながら、磁気エネルギーが高い異方性磁石を採用した場合には、従来技術のようにロータの周方向に沿って磁極を複数設けるのが一般に困難であることが知られている。したがって、磁気エネルギーが高い異方性磁石をロータに採用した場合には、従来技術の適用がとりわけ困難である。

そこで、本発明は、ロータのステップ角度を容易に小さくできる小型かつ低コストなステップモータ、このステップモータを備えた時計用ムーブメントおよびこの時計用ムーブメントを備えた時計の提供を課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明のステップモータは、中心軸周りに回転自在に設けられ、一の極に磁化された第１磁極部と、他の極に磁化された第２磁極部とが、前記中心軸の周方向に交互に配置されたロータと、前記ロータが設けられる開口部が形成されたステータヨークを有し、前記第１磁極部と前記第２磁極部とに磁極を発生させるステータと、を備えることを特徴としている。

本発明によれば、ロータには、第１磁極部と第２磁極部とが交互に配置されているので、第１磁極部と第２磁極部とのピッチを所望に設定することで、ロータのステップ角度を容易に小さくできるとともに、小型かつ低コストなステップモータを得ることができる。

また、前記ロータは、前記ロータの軸方向に沿うように磁化された磁石を有し、前記第１磁極部は、前記磁石の前記軸方向の一方側に配置される第１ベース部と、前記磁石における前記ロータの径方向の外側において前記ロータの周方向に離間して配置され、前記第１ベース部から前記軸方向の他方側に向かって延びる複数の第１爪部と、を有する第１ヨークであり、前記第２磁極部は、前記磁石の前記他方側に配置される第２ベース部と、前記磁石の前記径方向の外側において前記複数の第１爪部の間に配置され、前記第２ベース部から前記一方側に向かって延びる複数の第２爪部と、を有する第２ヨークであり、前記ステータは、１個のコイルと、前記開口部の周囲に設けられ、前記コイルの励磁によって前記ステータヨークに異なった磁極を発生させる磁気飽和部と、前記開口部の周囲に設けられ、前記ロータに対して保持トルクを作用させる保持トルク発生部と、前記開口部の周囲に設けられた逃げ部と、を備えていることを特徴としている。

本発明によれば、ロータは、軸方向に沿うように磁化された磁石と、磁石の径方向の外側において第１ベース部から軸方向の他方側に向かって延びる複数の第１爪部を有する第１ヨークと、磁石の径方向の外側において複数の第１爪部の間に配置され第２ベース部から一方側に向かって延びる複数の第２爪部を有する第２ヨークと、を備えているので、ロータの周方向にわたって、磁石により互いに異なる磁極に磁化された複数の第１爪部と複数の第２爪部とを交互に配置できる。これにより、ロータの外周面に、所定のピッチでＮ極およびＳ極の磁極を交互に形成できるので、磁極のピッチに対応したステップ角度でロータを回転させることができる。さらに、磁極のピッチに対応したステップ角度によるロータの回転を、１個のコイルで実現することができる。したがって、ロータのステップ角度を容易に小さくできる小型かつ低コストなステップモータを提供することができる。
また、ステータは、開口部の周囲に、ロータに対して保持トルクを作用させる保持トルク発生部を備えているので、コイルの非通電状態において、ロータの初期位置を決定することができるとともに、コイルの通電および非通電を繰り返すことによりロータを所定方向に、磁極のピッチに対応したステップ角度で回転させることができる。
また、ステータは、開口部の周囲に逃げ部を備えているので、ロータの磁力とステータにより発生される磁力との磁気的な干渉を抑制できる。したがって、逃げ部の配置や形状等を変更することにより、ステップモータの駆動時における省電力化と駆動トルクのロスとのバランスを所望に設定できる。

また、前記保持トルク発生部は、前記ロータに向かって突出した突部により形成されていることを特徴としている。

本発明によれば、保持トルク発生部を突部により形成することで、より大きな保持トルクを確保できる。したがって、例えば外部衝撃等により荷重が加わることによってロータが回転するのを確実に抑制できる。

また、前記逃げ部は、前記開口部の周囲であって、前記磁気飽和部を挟んで一方側の磁極に設けられた少なくとも１つの第１逃げ部と、前記開口部の周囲であって、前記磁気飽和部を挟んで他方側の磁極に設けられた少なくとも１つの第２逃げ部と、により複数設けられ、前記第１逃げ部と、前記第２逃げ部とは、前記径方向において対向する位置から互いにずれていることを特徴としている。

本発明によれば、磁気飽和部を挟んで一方側の磁極に第１逃げ部を設け、他方側の磁極に第２逃げ部を設けることにより、ロータのＮ極とステータのＮ極との磁気的な干渉、およびロータのＳ極とステータのＳ極との磁気的な干渉を抑制できる。さらに、第１逃げ部と第２逃げ部とは、径方向において対向する位置から互いにずれているので、ロータの周方向にわたって形成された各磁極の位置に対応して、ステータに第１逃げ部および第２逃げ部を形成できる。これにより、ロータの回転時におけるトルクリップルを抑制するとともに、ステップモータの駆動時における省電力化と駆動トルクのロスとのバランスを所望に設定できる。

また、前記ロータの磁極の極対数をｎとし、前記第１逃げ部の個数をＫ１とし、前記第２逃げ部の個数をＫ２としたとき、前記ロータの極対数ｎ、前記第１逃げ部の個数Ｋ１および前記第２逃げ部の個数Ｋ２は、
Ｋ１＝Ｋ２＝（ｎ−１）／２
の関係を満足するように設定されていることを特徴としている。

本発明によれば、ロータの極対数ｎ、第１逃げ部の個数Ｋ１および第２逃げ部の個数Ｋ２が、
Ｋ１＝Ｋ２＝（ｎ−１）／２・・・（１）
の関係を満足するように設定されることで、ロータの各極対のうち、２極対を回転時における吸引および反発に使用するとともに、残りの極対を形成するロータの磁極に対応して、ステータの一方側の磁極および他方側の磁極に、それぞれ第１逃げ部および第２逃げ部を形成できる。したがって、ロータの極対数に対応して、ステータの磁極に第１逃げ部および第２逃げ部を形成できるので、ロータの極対数に関わらずロータの回転時におけるトルクリップルを抑制するとともに、ステップモータの駆動時における省電力化と駆動トルクのロスとのバランスを所望に設定できる。

また、前記磁石は、焼結により形成された異方性磁石であることを特徴としている。

本発明によれば、第１ヨークと第２ヨークとにより磁石を挟み込むだけで、ロータを形成するとともに、ロータの周方向に所定のピッチで分極された磁極を容易に形成できる。したがって、従来、周方向に分極された磁極を形成するのが困難とされる異方性磁石を使用したロータに、周方向に分極された磁極を容易に形成できる。また、一般に、異方性磁石は小型かつ磁気エネルギーが高いため、時計等の精密機械製品に本発明のステップモータを適用する場合に特に好適である。

また、本発明の時計用ムーブメントは、上述のステップモータを備えたことを特徴としている。
また、本発明の時計は、上述の時計用ムーブメントを備えていることを特徴としている。
本発明によれば、時計用ムーブメントおよび時計は、ロータのステップ角度を容易に小さくできる小型かつ低コストなステップモータを備えているので、時計用ムーブメントおよび時計の大型化および高コスト化を抑制しつつ、指針の連続的な運針を実現できる。

本発明によれば、ロータには、第１磁極部と第２磁極部とが交互に配置されているので、第１磁極部と第２磁極部とのピッチを所望に設定することで、ロータのステップ角度を容易に小さくできるとともに、小型かつ低コストなステップモータを得ることができる。

実施形態に係る時計および時計に組み込まれたムーブメントの説明図である。 第１実施形態に係るステップモータの平面図である。 図２におけるＡ−Ａ線に沿ったロータの断面図である。 第１実施形態の変形例に係るステップモータの平面図である。 第２実施形態に係るステップモータの平面図である。 第２実施形態の変形例に係るステップモータの平面図である。

以下に、この発明の第１実施形態について、図面を用いて説明する。
一般に、時計の駆動部分を含む機械体を「ムーブメント」と称する。このムーブメントに文字板、針を取り付けて、時計ケースの中に入れて完成品にした状態を時計の「コンプリート」と称する。時計の基板を構成する地板の両側のうち、時計ケースのガラスのある方の側、すなわち、文字板のある方の側をムーブメントの「裏側」と称する。また、地板の両側のうち、時計ケースのケース裏蓋のある方の側、すなわち、文字板と反対の側をムーブメントの「表側」と称する。

図１は、第１実施形態に係る時計１およびこの時計１に組み込まれたムーブメント１０（請求項の「時計用ムーブメント」に相当。）の説明図である。以下では、第１実施形態に係るステップモータ１５を備えたムーブメント１０、およびこのムーブメント１０を備えた時計１について説明をした後、第１実施形態に係るステップモータ１５について詳述する。
図１に示すように、本実施形態の時計１は、クォーツ式の腕時計（電子時計）であり、不図示のケース裏蓋とガラス２により形成された時計ケース３内に、ムーブメント１０と、少なくとも時に関する情報を示す目盛り等を有する文字板１１と、時を示す時針１２、分を示す分針１３および秒を示す秒針１４を含む指針と、を備えている。

ムーブメント１０は、該ムーブメント１０の基板を構成する不図示の地板および地板よりも表側に配置された不図示の輪列受を有している。地板の裏側には、文字板１１がガラス２を通じて視認可能に配置されている。また、地板の表側には、時計１の源振を構成する不図示の水晶ユニットや表輪列２０等が配置される。水晶ユニットは、内部に所定の周波数で発振する不図示の水晶振動子を有しており、不図示の回路基板に接続されている。

回路基板には、不図示の集積回路（ＩＣ）が実装されている。集積回路は、水晶振動子の振動に基づいて基準信号を出力する発振部（オシレータ）と、この発振部の出力信号を分周する分周部（デバイダ）と、分周部の出力信号に基づいてステップモータ１５を駆動するモータ駆動信号を出力する駆動部（ドライバ）と、を内部に有している。
ステップモータ１５は、ステータ３０とロータ５０とを備えている。ステータ３０は、地板と輪列受との間に支持されている。また、ロータ５０は、地板と輪列受との間に回転可能に支持されている。ステップモータ１５については、後に詳細に説明する。

地板の表側には、ロータ５０の回転に基づいて回転する五番車２５と、この五番車２５の回転に基づいて回転する四番車２４と、この四番車２４の回転に基づいて回転する三番車２３と、この三番車２３の回転に基づいて回転する二番車２２と、この二番車２２の回転に基づいて回転する日の裏車２６と、この日の裏車２６の回転に基づいて回転する筒車２１と、が配置されている。これら各車は、表側の表輪列２０を構成する。

五番車２５の歯車は、ステップモータのロータ５０に形成されたロータかな５１に噛合している。これにより、五番車２５はロータ５０の回転にともなって回転する。
四番車２４の歯車は、五番車２５の五番かなに噛合している。これにより、四番車２４は五番車２５の回転にともなって回転する。四番車２４は、１秒間に１回転するように構成されており、秒針１４が取り付けられている。
三番車２３の歯車は、四番車２４の四番かなに噛合している。これにより、三番車２３は四番車２４の回転に伴って回転する。
二番車２２の歯車は、三番車２３の三番かなに噛合している。これにより、二番車２２は三番車２３の回転に伴って回転する。二番車２２は、１時間に１回転するように構成されており、分針１３が取り付けられている。
筒車２１は、四番車２４と同軸上に配置されており、日の裏車２６等を介して二番車２２に噛合している。これにより、筒車２１は、二番車２２および日の裏車２６の回転にともなって回転する。筒車２１は１２時間に１回転するように構成されており、時針１２が取り付けられている。

地板には、巻真５が回転可能に組み込まれている。この巻真５は、例えば、日付の修正や、時刻表示（時および分の表示）を修正する際に用いられる時計部品である。巻真５の一端部には、時計ケース３の側方に位置するりゅうず７が取り付けられている。
巻真５を引き出した状態では、三番車２３と二番車２２の噛合が外れた状態となり、秒針１４の付いた四番車２４は回転しない。したがって、りゅうず７を介して巻真５を回すことにより、分針１３が取り付けられた二番車２２および時針１２が取り付けられた筒車２１のみを回し、時刻を修正することができる。

（ステップモータ）
図２は、第１実施形態に係るステップモータ１５の平面図である。なお、図２においては、ロータかな５１（図１参照）の図示を省略している。
図２に示すように、第１実施形態に係るステップモータ１５は、ステータ３０と、ロータ５０とを備えている。

図３は、図２におけるＡ−Ａ線に沿ったロータ５０の断面図である。
図３に示すように、ロータ５０は、全体として円柱形状に形成されており、磁石５２と、第１ヨーク５３と、第２ヨーク５６と、を備えている。なお、以下の説明では、ロータ５０の中心軸をＯとし、中心軸Ｏに沿う方向を軸方向といい、軸方向と直交する方向を径方向といい、軸方向周りに周回する方向を周方向という。

磁石５２は、サマリウム（Ｓｍ）やコバルト（Ｃｏ）等を主原料とする、いわゆるサマリウムコバルト磁石であり、例えば焼結により形成されている。
磁石５２は、軸方向に沿って磁化されており、軸方向における中間部を挟んで一方側（図３における上側）の領域５２ａが例えばＳ極となっており、他方側（図３における下側）の領域５２ｂが例えばＮ極となっている。なお、図３においては、Ｓ極とＮ極との境界を二点鎖線で図示している。

第１ヨーク５３は、磁石５２の軸方向の一方側の端面に配置される第１ベース部５４と、磁石５２の径方向の外側において第１ベース部５４から軸方向の他方側に向かって延びる複数（本実施形態では３本、図１参照）の第１爪部５５と、を有している。
第１ヨーク５３は、例えば鉄等の磁性材料により形成されている。また、第１ヨーク５３の製造方法は特に限定されないが、例えば鍛造や鋳造、プレス加工、機械加工等が好適である。第１ヨーク５３の第１ベース部５４と第１爪部５５とは、互いに一体形成されている。

第１ベース部５４は、軸方向から見て円盤形状に形成されており、磁石５２の軸方向の一方側の端面に、例えば接着剤等により固定される。これにより、第１ヨーク５３は、磁石５２の軸方向における一方側の領域５２ａと同じ磁極（本実施形態ではＳ極）に磁化される。
第１爪部５５は、磁石５２の径方向の外側において、周方向に所定間隔だけ離間して配置されている。本実施形態の第１爪部５５は、周方向に１２０°ピッチで３本形成されている。各第１爪部５５の長さは、磁石５２の軸方向に沿う長さと同等となっている。
なお、磁石５２、第１ヨーク５３および第１爪部５５は、本発明の第１磁極部としても機能する。

第２ヨーク５６は、磁石５２の軸方向の他方側の端面に配置される第２ベース部５７と、磁石５２の径方向の外側において第２ベース部５７から軸方向の他方側に向かって延びる複数（本実施形態では３本、図１参照）の第２爪部５８と、を有している。第２ヨーク５６は、第１ヨーク５３と同一形状に形成されている。したがって、第２ヨーク５６については詳細な説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

第２ベース部５７は、磁石５２の軸方向の他方側の端面に、例えば接着剤等により固定される。これにより、第２ヨーク５６は、磁石５２の軸方向の他方側の領域５２ｂと同じ磁極（本実施形態ではＮ極）に磁化される。
３本の第２爪部５８は、磁石５２の径方向の外側において、それぞれ第１爪部５５と所定の間隔を空けて、各第１爪部５５の間に配置されている。

上述のように、磁石５２の一方側の端面に第１ベース部５４を固定して第１ヨーク５３を配置し、磁石５２の他方側の端面に第２ベース部５７を固定して第２ヨーク５６を配置することで、磁石５２の径方向の外側には、Ｓ極に磁化された第１爪部５５と、Ｎ極に磁化された第２爪部５８とが、周方向に等間隔かつ交互に配置される。これにより、ロータ５０の外周面には、第１爪部５５の本数と第２爪部５８の本数とを合計した数に等しい６極（すなわち３極対）の磁極が形成される。ここで、ロータ５０の磁極ピッチ角度は、６０°となっている。この磁極ピッチ角度は、ステップモータ１５のロータ５０が回転する際の１ステップ角度に相当する。
なお、磁石５２、第２ヨーク５６および第２爪部５８は、本発明の第２磁極部としても機能する。

図２に示すように、ステータ３０は、ステータヨーク３１と、１個のコイル４５とを備えている。
ステータヨーク３１は、例えば鉄（Ｆｅ）やニッケル（Ｎｉ）等を主原料とする、いわゆるパーマロイ等の透磁率の大きな金属材料により全体としてＵ字形状に形成されており、平面視で長方形状の本体部３２と、本体部３２から外側に延出された一対の取付部３３，３３とにより構成されている。

ステータヨーク３１の一対の取付部３３，３３の間には、コイル４５が本体部３２と平行となるように配置されている。
コイル４５は、巻胴部４６ａと、巻胴部４６ａの両端に形成された固定部４６ｂ，４６ｂとを備えた磁心４６の巻胴部４６ａに、導線４７を巻回することにより形成されている。
磁心４６は、ステータヨーク３１と同様に、例えばパーマロイ等の透磁率の大きな金属材料により形成されている。導線４７は、例えば銅等の導電率の高い金属材料により形成されている。
磁心４６は、両端の固定部４６ｂ，４６ｂをそれぞれステータヨーク３１の取付部３３，３３に対して例えばネジ６１等により締結固定することにより、機械的および磁気的にステータヨーク３１と接続される。これにより、ステータ３０には、ステータヨーク３１と磁心４６とにより、環状の磁路が形成される。

ステータヨーク３１の本体部３２には、該本体部３２の長手方向および短手方向の中間部に、開口部３５が形成されている。開口部３５は、軸方向から見て円形状に形成されており、ロータ５０よりも大径となっている。これにより、ロータ５０は、開口部３５の中心軸と同軸上に配置されて、開口部３５の中心軸（すなわち中心軸Ｏ）周りに回転自在に設けられる。

ここで、開口部３５の周囲には、コイル４５の励磁によってステータヨーク３１の本体部３２に異なった磁極を発生させる磁気飽和部３７，３７が一対形成されている。
磁気飽和部３７，３７は、本体部３２の長手方向の中間部において、本体部３２の短手方向の外側から内側（すなわち開口部３５）に向かって、本体部３２の外側部分を円弧状に凹ませることにより形成されている。これにより、本体部３２の長手方向の中間部における開口部３５の径方向の外側の肉厚は、他の部分と比較して最も薄くなるように形成される。そして、磁気飽和部３７，３７は、コイル４５に通電してコイル４５を励磁したとき、本体部３２の中間部に対応した境界Ｐを挟んで一方側（図２における右側）と他方側（図２における左側）とに、それぞれＳ極またはＮ極の磁極を発生させる。以下の説明では、境界Ｐを挟んで一方側（図２における右側）の磁極を第１磁極３９ａといい、境界Ｐを挟んで他方側（図２における左側）の磁極を第２磁極３９ｂという。

開口部３５の周囲には、ロータ５０に対して保持トルクを作用させる保持トルク発生部４０が設けられている。保持トルク発生部４０は、開口部３５の内周面とロータ５０との径方向に沿った離間距離が、他の部分よりも狭くなることにより形成される。本実施形態の保持トルク発生部４０は、開口部３５の内周面からロータ５０に向かって円弧状に突出した一対の突部４１ａ，４１ｂにより形成されている。
一対の突部４１ａ，４１ｂのうち、第１突部４１ａは、第１磁極３９ａ側に形成されている。また、一対の突部４１ａ，４１ｂのうち、第２突部４１ｂは、第２磁極３９ｂ側であって、中心軸Ｏを挟んで第１突部４１ａとは反対側の位置に、第１突部４１ａと対向するように形成されている。

図２に示す状態において、保持トルクは、第１突部４１ａと第２ヨーク５６の第２爪部５８との間、および第２突部４１ｂと第１ヨーク５３の第１爪部５５との間における磁石５２の吸引力によって発生する。これにより、コイル４５の非通電状態において、例えば衝撃等により指針に回転力が作用しても、ロータ５０が回転することがないので、指針が所定位置に保持される。

さらに、開口部３５の周囲には、一対の逃げ部４３ａ，４３ｂが形成されている。一対の逃げ部４３ａ，４３ｂは、それぞれ開口部３５の内周面を、本体部３２の長手方向に沿って、例えば矩形状に切り欠くことにより形成されている。これにより、一対の逃げ部４３ａ，４３ｂとロータ５０との離間距離は、他の部分よりも大きくなる。
一対の逃げ部４３ａ，４３ｂのうち、第１逃げ部４３ａは、第１磁極３９ａ側であって、本体部３２の短手方向における中間部に形成されている。また、一対の逃げ部４３ａ，４３ｂのうち、第２逃げ部４３ｂは、第２磁極３９ｂ側であって、中心軸Ｏを挟んで第１逃げ部４３ａとは反対側の位置に、第１逃げ部４３ａと対向するように形成されている。

ここで、ロータ５０の極対数をｎとし、第１逃げ部４３ａの個数をＫ１とし、第２逃げ部４３ｂの個数をＫ２としたとき、ロータ５０の極対数ｎ、第１逃げ部４３ａの個数Ｋ１および第２逃げ部４３ｂの個数Ｋ２は、
Ｋ１＝Ｋ２＝（ｎ−１）／２・・・（１）
の関係を満足するように設定されている。
本実施形態においては、ロータ５０の磁極数は６極であり、極対数ｎ＝３であるので、Ｋ１＝Ｋ２＝１となっている。すなわち、第１逃げ部４３ａおよび第２逃げ部４３ｂは、それぞれ１個ずつ形成される。

（１）式を満足することにより、ロータ５０の各極対のうち、２極対（対抗する一対の第１爪部５５および第２爪部５８）を回転時における吸引および反発に使用するとともに、残りの極対を形成するロータ５０の第１爪部５５および第２爪部５８に対応して、ステータ３０の第１磁極３９ａおよび第２磁極３９ｂに、それぞれ第１逃げ部４３ａおよび第２逃げ部４３ｂを形成できる。したがって、ロータ５０に発生する磁力とステータ３０の第１磁極３９ａおよび第２磁極３９ｂに発生する磁力との磁気的な干渉が抑制される。なお、一対の逃げ部４３ａ，４３ｂの作用については、後に詳述する。

（作用）
続いて、第１実施形態に係るステップモータ１５の作用について説明する。以下では、図２に示すコイル４５の無通電状態におけるロータ５０の位置を初期位置とし、以降、コイル４５への通電および無通電を繰り返してコイル４５の励磁および消磁を行うことにより、ロータ５０を回転させる場合について説明する。
初期位置において、第１突部４１ａと、Ｎ極に磁化されたロータ５０の第２爪部５８との間に吸引力が働く。また、初期位置において、第２突部４１ｂと、Ｓ極に磁化されたロータ５０の第１爪部５５との間に吸引力が働く。これにより、ロータ５０は、吸引力によって発生する保持トルクにより保持されている。

次いで、コイル４５に対して所定方向に通電してコイル４５を励磁し、第１磁極３９ａにＮ極を発生させるとともに、第２磁極３９ｂにＳ極を発生させる。これにより、Ｎ極に磁化された第１磁極３９ａとＮ極に磁化された第２爪部５８との間、およびＳ極に磁化された第２磁極３９ｂとＳ極に磁化された第１爪部５５との間に反発力が働くとともに、Ｎ極に磁化された第１磁極３９ａとＳ極に磁化された第１爪部５５との間、およびＳ極に磁化された第２磁極３９ｂとＮ極に磁化された第２爪部５８との間に吸引力が働く。そして、ロータ５０は、磁極ピッチ角度に対応する１ステップ角度（本実施形態では６０°）だけ、反時計方向回りに回転する。

ここで、ステータ３０には、一対の逃げ部４３ａ，４３ｂが形成されているので、図２に示す状態からロータ５０が反時計回り方向に回転するとき、第２爪部５８に発生するＮ極の磁力とステータ３０の逃げ部４３ａに発生されるＮ極の磁力との磁気的な干渉、およびロータ５０の第１爪部５５に発生するＳ極の磁力とステータ３０の逃げ部４３ｂに発生されるＳ極の磁力との磁気的な干渉が抑制される。

次いで、コイル４５に対して所定方向とは反対方向に通電してコイル４５を励磁し、第１磁極３９ａにＳ極を発生させるとともに、第２磁極３９ｂにＮ極を発生させる。これにより、Ｓ極に磁化された第１磁極３９ａとＳ極に磁化された第１爪部５５との間、およびＮ極に磁化された第２磁極３９ｂとＮ極に磁化された第２爪部５８との間に反発力が働くとともに、Ｓ極に磁化された第１磁極３９ａとＮ極に磁化された第２爪部５８との間、およびＮ極に磁化された第２磁極３９ｂとＳ極に磁化された第１爪部５５との間に吸引力が働く。そして、ロータ５０は、さらに１ステップ角度（本実施形態では６０°）だけ反時計方向回りに回転する。
以降、コイル４５に対して所定方向および所定方向とは逆方向に所定のタイミングで通電する。これにより、ロータ５０は、上述のように１ステップ角度（本実施形態では６０°）ずつ、反時計方向回りに回転することができる。

第１実施形態によれば、ロータ５０は、軸方向に沿うように磁化された磁石５２と、磁石５２の径方向の外側において第１ベース部５４から軸方向の他方側に向かって延びる複数の第１爪部５５を有する第１ヨーク５３と、磁石５２の径方向の外側において複数の第１爪部５５の間に配置され第２ベース部５７から一方側に向かって延びる複数の第２爪部５８を有する第２ヨーク５６と、を備えているので、ロータ５０の周方向にわたって、磁石５２により互いに異なる磁極に磁化された複数の第１爪部５５と複数の第２爪部５８とを交互に配置できる。これにより、ロータ５０の外周面に、所定のピッチでＮ極およびＳ極の磁極を交互に形成できるので、磁極のピッチに対応したステップ角度でロータ５０を回転させることができる。さらに、磁極のピッチに対応したステップ角度によるロータ５０の回転を、１個のコイル４５で実現することができる。したがって、ロータ５０のステップ角度を容易に小さくできる小型かつ低コストなステップモータ１５を提供することができる。
また、ステータ３０は、開口部３５の周囲に、ロータ５０に対して保持トルクを作用させる保持トルク発生部４０を備えているので、コイル４５の非通電状態において、ロータ５０の初期位置を決定することができるとともに、コイル４５の通電および非通電を繰り返すことによりロータ５０を所定方向に、磁極のピッチに対応したステップ角度で回転させることができる。
また、ステータ３０は、開口部３５の周囲に第１逃げ部４３ａおよび第２逃げ部４３ｂを備えているので、ロータ５０の磁力とステータ３０により発生される磁力との磁気的な干渉を抑制できる。したがって、第１逃げ部４３ａおよび第２逃げ部４３ｂの配置や形状等を変更することにより、ステップモータ１５の駆動時における省電力化と駆動トルクのロスとのバランスを所望に設定できる。

また、保持トルク発生部４０を第１突部４１ａおよび第２突部４１ｂにより形成することで、より大きな保持トルクを確保できる。したがって、例えば外部衝撃等により荷重が加わることによってロータ５０が回転するのを確実に抑制できる。

また、ロータ５０の極対数ｎ、第１逃げ部４３ａの個数Ｋ１および第２逃げ部４３ｂの個数Ｋ２が、
Ｋ１＝Ｋ２＝（ｎ−１）／２・・・（１）
の関係を満足するように設定されるので、ロータ５０の各極対のうち、２極対を回転時における吸引および反発に使用するとともに、残りの極対を形成するロータ５０の磁極に対応して、ステータ３０の第１磁極３９ａおよび第２磁極３９ｂに、それぞれ第１逃げ部４３ａおよび第２逃げ部４３ｂを形成できる。したがって、ロータ５０の極対数に対応して、ステータ３０の磁極に第１逃げ部４３ａおよび第２逃げ部４３ｂを形成できるので、ロータ５０の極対数に関わらずロータ５０の回転時におけるトルクリップルを抑制するとともに、ステップモータ１５の駆動時における省電力化と駆動トルクのロスとのバランスを所望に設定できる。

また、磁石５２は、焼結により形成された異方性磁石であるので、第１ヨーク５３と第２ヨーク５６とにより磁石５２を挟み込むだけで、ロータ５０を形成するとともに、ロータ５０の周方向に所定のピッチで分極された磁極を容易に形成できる。したがって、従来、周方向に分極された磁極を形成するのが困難とされる異方性磁石を使用したロータ５０に、周方向に分極された磁極を容易に形成できる。また、一般に、異方性磁石は小型かつ磁気エネルギーが高いため、時計１等の精密機械製品に本実施形態のステップモータ１５を適用する場合に特に好適である。

また、ムーブメント１０および時計１は、ロータ５０のステップ角度を容易に小さくできる小型かつ低コストなステップモータ１５を備えているので、ムーブメント１０および時計１の大型化および高コスト化を抑制しつつ、指針の連続的な運針を実現できる。

（第１実施形態の変形例）
続いて、第１実施形態の変形例に係るステップモータ１５について説明する。
図４は、第１実施形態の変形例に係るステップモータ１５の説明図である。
第１実施形態に係るステップモータ１５は、ロータ５０が６極（３極対）の磁極により形成されるとともに、第１逃げ部４３ａおよび第２逃げ部４３ｂがそれぞれ１個ずつ形成されていた（図２参照）。
これに対して、第１実施形態の変形例に係るステップモータ１５は、図４に示すように、ロータ５０が１０極（５極対）の磁極により形成されるとともに、第１逃げ部４３ａおよび第２逃げ部４３ｂがそれぞれ２個ずつ形成されている点で、第１実施形態とは異なっている。なお、以下では、第１実施形態と同様の構成部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

第１実施形態の変形例に係るステップモータ１５のロータ５０は、第１ヨーク５３の第１爪部５５および第２ヨーク５６の第２爪部５８が、それぞれ周方向に７２°ピッチで５本形成されている。磁石５２の径方向の外側には、Ｓ極に磁化された第１爪部５５と、Ｎ極に磁化された第２爪部５８とが、周方向に等間隔かつ交互に配置される。これにより、ロータ５０の外周面には、第１爪部５５の本数と第２爪部５８の本数とを合計した数に等しい１０極（すなわち５極対）の磁極が形成される。ここで、ロータ５０の磁極ピッチ角度は３６°となっている。この磁極ピッチ角度は、ステップモータ１５のロータ５０が回転する際の１ステップ角度に相当する。

開口部３５の周囲には、複数の逃げ部４３ａ，４３ｂが形成されている。
ここで、ロータ５０の極対数ｎ、第１逃げ部４３ａの個数Ｋ１および第２逃げ部４３ｂの個数Ｋ２は、
Ｋ１＝Ｋ２＝（ｎ−１）／２・・・（１）
の関係を満足するように設定されている。
第１実施形態の変形例においては、ロータ５０の磁極数は１０極であり、極対数ｎ＝５であるので、Ｋ１＝Ｋ２＝２となる。したがって、第１逃げ部４３ａおよび第２逃げ部４３ｂは、それぞれ２個ずつ形成される。

第１実施形態の変形例によれば、ロータ５０の磁極数（極対数）は、第１実施形態に限定されなくとも第１実施形態と同じ作用効果を奏することができる。とりわけ、ロータ５０の磁極数を増やすことにより、ステップ角度をさらに小さくすることができる。
また、（１）式を満足することにより、ロータ５０の磁極数（極対数）に対応して第１逃げ部４３ａの個数Ｋ１および第２逃げ部４３ｂの個数Ｋ２を設定できるので、ロータ５０の磁極数（極対数）を変更した場合であっても、ロータ５０の磁力とステータ３０により発生される磁力との磁気的な干渉を抑制できる。

（第２実施形態）
続いて、第２実施形態に係るステップモータ１５について説明する。
図５は、第２実施形態に係るステップモータ１５の説明図である。
第１実施形態に係るステップモータ１５は、保持トルク発生部４０が一対の突部４１ａ，４１ｂにより形成されるとともに、第１逃げ部４３ａおよび第２逃げ部４３ｂがそれぞれ対向するように１個ずつ形成されていた（図２参照）。
これに対して、図５に示すように、第２実施形態に係るステップモータ１５は、第１逃げ部４３ａおよび第２逃げ部４３ｂが、径方向において対向する位置から互いにずれているとともに、第１逃げ部４３ａと第２逃げ部４３ｂとの間に突部を設けることなく保持トルク発生部４０が形成されている点で、第１実施形態とは異なっている。なお、以下では、第１実施形態と同様の構成部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

第２実施形態に係るステップモータ１５のステータヨーク３１には、第１逃げ部４３ａおよび第２逃げ部４３ｂがそれぞれ１個ずつ形成されている。
第１逃げ部４３ａは、ステータヨーク３１の本体部３２における短手方向の中間部よりも、コイル４５とは反対側に形成されている。第２逃げ部４３ｂは、ステータヨーク３１の本体部３２における短手方向の中間部よりも、コイル４５側に形成されている。これにより、第１逃げ部４３ａおよび第２逃げ部４３ｂは、径方向において対向する位置から互いにずれている。

また、第１逃げ部４３ａと第２逃げ部４３ｂとの間は、開口部３５の内周面とロータ５０との離間距離が他の部分（すなわち、第１逃げ部４３ａおよび第２逃げ部４３ｂの形成部分）よりも狭い保持トルク発生部４０となっている。保持トルク発生部４０は、第１逃げ部４３ａと第２逃げ部４３ｂとの間において対向するように一対設けられており、滑らかな円弧状に形成されている。

コイル４５の無通電状態において、保持トルクは、ステータヨーク３１の保持トルク発生部４０と、保持トルク発生部４０の形成領域に対応する第１爪部５５および第２爪部５８との間における磁石５２の吸引力によって発生する。これにより、コイル４５の非通電状態において、ロータ５０の初期位置が決定される。したがって、コイル４５の非通電状態において、例えば衝撃等により指針に回転力が作用しても、ロータ５０が回転することがないので、指針が所定位置に保持される。

ここで、第１逃げ部４３ａと第２逃げ部４３ｂとのずれ量は、第１ヨーク５３の第１爪部５５および第２ヨーク５６の第２爪部５８の形状やピッチ、必要とされる保持トルクの大きさ等に対応して設定される。例えば、第１逃げ部４３ａと第２逃げ部４３ｂとのずれ量は、ロータ５０の初期位置において、第１逃げ部４３ａおよび第２逃げ部４３ｂが、それぞれ保持トルク発生部４０の形成領域以外の領域に対応した第１爪部５５および第２爪部５８と対向する位置に形成されるように決定される。

第２実施形態によれば、磁気飽和部３７を挟んで一方側の第１磁極３９ａに第１逃げ部４３ａを設け、他方側の第２磁極３９ｂに第２逃げ部４３ｂを設けることにより、ロータ５０のＮ極とステータ３０のＮ極との磁気的な干渉、およびロータ５０のＳ極とステータ３０のＳ極との磁気的な干渉を抑制できる。さらに、第１逃げ部４３ａと第２逃げ部４３ｂとは、径方向において対向する位置から互いにずれているので、ロータ５０の周方向にわたって形成された各磁極の位置に対応して、ステータ３０に第１逃げ部４３ａおよび第２逃げ部４３ｂを形成できる。これにより、ロータ５０の回転時におけるトルクリップルを抑制するとともに、ステップモータ１５の駆動時における省電力化と駆動トルクのロスとのバランスを所望に設定できる。

（第２実施形態の変形例）
続いて、第２実施形態の変形例に係るステップモータ１５について説明する。
図６は、第２実施形態の変形例に係るステップモータ１５の説明図である。
第２実施形態に係るステップモータ１５は、ロータ５０が６極（３極対）の磁極により形成されるとともに、第１逃げ部４３ａおよび第２逃げ部４３ｂが径方向において対向する位置から互いにずれてそれぞれ１個ずつ形成されていた（図５参照）。
これに対して、第２実施形態の変形例に係るステップモータ１５は、図６に示すように、ロータ５０が１０極（５極対）の磁極により形成されるとともに、第１逃げ部４３ａおよび第２逃げ部４３ｂが径方向において対向する位置から互いにずれてそれぞれ２個ずつ形成されている点で、第２実施形態とは異なっている。なお、以下では、第２実施形態と同様の構成部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

第２実施形態の変形例に係るステップモータ１５のロータ５０は、第１ヨーク５３の第１爪部５５および第２ヨーク５６の第２爪部５８が、それぞれ周方向に７２°ピッチで５本形成されている。これにより、ロータ５０の磁極ピッチ角度（すなわち、ステップモータ１５のロータ５０が回転する際の１ステップ角度）は３６°となっている。

ここで、ロータ５０の極対数ｎ、第１逃げ部４３ａの個数Ｋ１および第２逃げ部４３ｂの個数Ｋ２は、
Ｋ１＝Ｋ２＝（ｎ−１）／２・・・（１）
の関係を満足するように設定されている。
第２実施形態の変形例においては、ロータ５０の磁極数は１０極であり、極対数ｎ＝５であるので、Ｋ１＝Ｋ２＝２となる。これにより、第１逃げ部４３ａおよび第２逃げ部４３ｂは、それぞれ２個ずつ形成される。

２個の第１逃げ部４３ａおよび２個の第２逃げ部４３ｂは、それぞれ径方向において対向する位置から互いにずれている。第１逃げ部４３ａと第２逃げ部４３ｂとのずれ量は、第２実施形態と同様に、例えば、ロータ５０の初期位置において、第１逃げ部４３ａおよび第２逃げ部４３ｂが、それぞれ保持トルク発生部４０の形成領域以外の領域に対応した第１爪部５５および第２爪部５８と対向する位置に形成されるように決定される。

第２実施形態の変形例によれば、ロータ５０の磁極数（極対数）が第２実施形態に限定されなくとも、第２実施形態と同じ作用効果を奏することができる。すなわち、ロータ５０の周方向にわたって形成された各磁極の位置に対応して、ステータ３０に第１逃げ部４３ａおよび第２逃げ部４３ｂを形成できるので、ロータ５０の回転時におけるトルクリップルを抑制するとともに、ステップモータ１５の駆動時における省電力化と駆動トルクのロスとのバランスを所望に設定できる。

なお、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

第１実施形態では、本発明のステップモータ１５を適用した時計１として、クォーツ式の腕時計を例に説明をしたが、本発明のステップモータ１５の適用は、クォーツ式の腕時計に限定されない。また、本発明のステップモータ１５の適用は、時計１に限定されることはない。本発明のステップモータ１５は、種々の電子機器に効果的に適用できる。

ロータ５０やステータ３０を形成する材料や製法等は、各実施形態および各実施形態の変形例に限定されない。したがって、例えば磁石５２は、サマリウムやコバルト等を主原料としたいわゆるサマリウムコバルト磁石に限定されることはなく、ネオジム磁石やアルニコ磁石等であってもよい。本発明は、軸方向に磁化された磁気エネルギーの高い異方性磁石を採用する場合に好適である。

ロータ５０の磁極数や形状等は、各実施形態および各実施形態の変形例に限定されない。
磁気飽和部３７の形状や、保持トルク発生部４０の形状等は、各実施形態および各実施形態の変形例に限定されない。
第１逃げ部４３ａおよび第２逃げ部４３ｂの形状や個数等は、各実施形態および各実施形態の変形例に限定されない。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１・・・時計 １０・・・ムーブメント（時計用ムーブメント） １５・・・ステップモータ ３０・・・ステータ ３１・・・ステータヨーク ３５・・・開口部 ３７・・・磁気飽和部 ４０・・・保持トルク発生部 ４１ａ・・・第１突部（突部） ４１ｂ・・・第２突部（突部） ４３ａ・・・第１逃げ部（逃げ部） ４３ｂ・・・第２逃げ部（逃げ部） ４５・・・コイル ５０・・・ロータ ５２・・・磁石 ５３・・・第１ヨーク ５４・・・第１ベース部 ５５・・・第１爪部 ５６・・・第２ヨーク ５７・・・第２ベース部 ５８・・・第２爪部

Claims (8)

1. 中心軸周りに回転自在に設けられ、一の極に磁化された第１磁極部と、他の極に磁化された第２磁極部とが、前記中心軸の周方向に交互に配置されたロータと、
   前記ロータが設けられる開口部が形成されたステータヨークを有し、前記第１磁極部と前記第２磁極部とに磁極を発生させるステータと、
   を備えることを特徴とするステップモータ。
2. 前記ロータは、
   前記ロータの軸方向に沿うように磁化された磁石を有し、
   前記第１磁極部は、前記磁石の前記軸方向の一方側に配置される第１ベース部と、前記磁石における前記ロータの径方向の外側において前記ロータの周方向に離間して配置され、前記第１ベース部から前記軸方向の他方側に向かって延びる複数の第１爪部と、を有する第１ヨークであり、
   前記第２磁極部は、前記磁石の前記他方側に配置される第２ベース部と、前記磁石の前記径方向の外側において前記複数の第１爪部の間に配置され、前記第２ベース部から前記一方側に向かって延びる複数の第２爪部と、を有する第２ヨークであり、
   前記ステータは、
   １個のコイルと、
   前記開口部の周囲に設けられ、前記コイルの励磁によって前記ステータヨークに異な った磁極を発生させる磁気飽和部と、
   前記開口部の周囲に設けられ、前記ロータに対して保持トルクを作用させる保持トル ク発生部と、
   前記開口部の周囲に設けられた逃げ部と、
   を備えていることを特徴とする請求項１に記載のステップモータ。
3. 前記保持トルク発生部は、前記ロータに向かって突出した突部により形成されていることを特徴とする請求項２に記載のステップモータ。
4. 前記逃げ部は、
   前記開口部の周囲であって、前記磁気飽和部を挟んで一方側の磁極に設けられた少な くとも１つの第１逃げ部と、
   前記開口部の周囲であって、前記磁気飽和部を挟んで他方側の磁極に設けられた少な くとも１つの第２逃げ部と、
   により複数設けられ、
   前記第１逃げ部と、前記第２逃げ部とは、前記径方向において対向する位置から互いにずれていることを特徴とする請求項２または３に記載のステップモータ。
5. 前記ロータの磁極の極対数をｎとし、前記第１逃げ部の個数をＫ１とし、前記第２逃げ部の個数をＫ２としたとき、
   前記ロータの極対数ｎ、前記第１逃げ部の個数Ｋ１および前記第２逃げ部の個数Ｋ２は、
   Ｋ１＝Ｋ２＝（ｎ−１）／２
   の関係を満足するように設定されていることを特徴とする請求項４に記載のステップモータ。
6. 前記磁石は、焼結により形成された異方性磁石であることを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載のステップモータ。
7. 請求項１に記載のステップモータを備えたことを特徴とする時計用ムーブメント。
8. 請求項７に記載のムーブメントを備えたことを特徴とする時計。

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