JP2016144336A - Stepping motor and clock - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ステッピングモータ及び時計に関する。 The present invention relates to a stepping motor and a timepiece.
従来より、時計用ステッピングモータは、ロータ用貫通孔を有するステータと、ロータ用貫通孔内に回転可能に配設されたロータと、コイルとを有している。そして、ロータ、ステータとも２極の磁極を有し、ロータを１８０［ｄｅｇ／ｓｔｅｐ］動作させる単相ステッピングモータが一般的であり、ロータから秒針までの輪列減速比は１／３０で、秒針は１秒毎に６［ｄｅｇ／ｓｔｅｐ］のステップ運針をする（例えば、特許文献１参照）。あるいは、４極の永久磁石を配置したロータと４つのステータ磁極によって、９０［ｄｅｇ／ｓｔｅｐ］動作させるステッピングモータが提案されている（例えば、特許文献２参照）。上記従来のステッピングモータの構成としては、周方向に着磁された永久磁石に周方向でステータ磁極が対向する構成である。周方向の着磁は永久磁石の直径が小径であるために、細かな着磁ピッチの困難性から多極化に限界がある。そこで、フレキシブルディスクのヘッド駆動用モータとして、上記の腕時計の運針用ステッピングモータに比較して大型ではあるが、軸方向に着磁された永久磁石の端部に複数の磁極歯を備えるロータ磁極と、ロータ磁極に対向する複数の磁極小歯を備えるステータ磁極で構成され、一回のパルス通電でロータが小さな角度で回転するステッピングモータが提案されている（例えば特許文献３参照）。 Conventionally, a timepiece stepping motor has a stator having a rotor through-hole, a rotor rotatably disposed in the rotor through-hole, and a coil. In general, a single-phase stepping motor having two poles for both the rotor and the stator and operating the rotor by 180 [deg / step] is used, and the gear train reduction ratio from the rotor to the second hand is 1/30, and the second hand Performs step movement of 6 [deg / step] every second (for example, refer to Patent Document 1). Alternatively, there has been proposed a stepping motor that operates 90 [deg / step] by a rotor in which four-pole permanent magnets are arranged and four stator magnetic poles (see, for example, Patent Document 2). The configuration of the conventional stepping motor is a configuration in which the stator magnetic poles are opposed to the permanent magnets magnetized in the circumferential direction in the circumferential direction. In the circumferential magnetization, since the diameter of the permanent magnet is small, there is a limit to increase the number of poles due to the difficulty of fine magnetization pitch. Therefore, as a head driving motor for a flexible disk, a rotor magnetic pole having a plurality of magnetic pole teeth at the end of a permanent magnet that is magnetized in the axial direction is larger than the stepping motor for moving a wrist watch described above. There has been proposed a stepping motor which is composed of a stator magnetic pole having a plurality of magnetic pole teeth facing the rotor magnetic pole and in which the rotor rotates at a small angle by one pulse energization (see, for example, Patent Document 3).
ところで、かかる従来のステッピングモータにおいて、特に腕時計用ステッピングモータは、低消費電力化と小型化及び長期間に亘る信頼性が求められる。特許文献１に記載のステッピングモータを用いるアナログ電子時計は、１秒に１回のパルス通電によって周方向２極に着磁された永久磁石ロータが１８０［ｄｅｇ］回転し、２段の歯車によって１／３０に減速されて、秒針が６［ｄｅｇ］進むように構成されている。また、特許文献２に記載の９０［ｄｅｇ／ｓｔｅｐ］動作させるステッピングモータを用いるアナログ電子時計においては、歯車により１／１５に減速されるようになっている。ステッピングモータから減速歯車を用いて秒針軸に運動を伝達する構成においては、歯車の噛み合い摩擦や歯車軸の摩擦によるエネルギー損失が発生し、また、歯車の異物の噛み込みによる止まりの故障原因にもなっていた。 By the way, in such a conventional stepping motor, in particular, a wristwatch stepping motor is required to have low power consumption, small size, and long-term reliability. In the analog electronic timepiece using the stepping motor described in Patent Document 1, the permanent magnet rotor magnetized in the circumferential two poles by pulse energization once per second rotates 180 [deg], and the two stages of gears 1 The second hand advances by 6 [deg] after being decelerated to / 30. Further, in an analog electronic timepiece using a stepping motor operated at 90 [deg / step] described in Patent Document 2, the gear is decelerated to 1/15 by a gear. In the configuration in which the motion is transmitted from the stepping motor to the second hand shaft using the reduction gear, energy loss occurs due to gear meshing friction and gear shaft friction, and also causes a failure due to jamming of the gear foreign matter. It was.
また、周方向に着磁された永久磁石を、周方向に配置されたステータ磁極を励磁させて１パルスで１磁極毎に回転させる構成のステッピングモータにおいては、永久磁石の着磁極数とステータ磁極数が、腕時計に収めるスペースサイズにおいて限界があり、減速用の歯車を無くすように、例えば１８０［ｄｅｇ］の回転角度を６［ｄｅｇ］にすることは、永久磁石の着磁極数を６０極にしなければならず、着磁ピッチが小さくなりすぎることと、ステータ磁極が６０個になるため、現実的ではない。 Further, in a stepping motor having a configuration in which a permanent magnet magnetized in the circumferential direction is rotated for each magnetic pole by one pulse by exciting a stator magnetic pole arranged in the circumferential direction, the number of permanent magnets and the number of stator magnetic poles There is a limit in the number of spaces that can be accommodated in the wristwatch. For example, setting the rotation angle of 180 [deg] to 6 [deg] so as to eliminate the gears for reduction reduces the number of magnetic poles of the permanent magnet to 60 poles. This is not practical because the magnetizing pitch is too small and the number of stator magnetic poles is 60.
一方、軸方向に着磁された円筒型永久磁石の端部に組み付けられたロータ磁極と、ロータ磁極に対向配置された複数のステータ磁極が周方向に狭幅部で連結されて配置されるステッピングモータは、周方向に着磁された上述構成のステッピングモータに比べて小さなピッチで着磁する必要がなく、ステータ磁極も２対の磁極により１回のパルス通電で小さな回転角度を得ることが可能である。しかしながら、特許文献３に記載のステッピングモータの構成は、隣接するステータ磁極同士が狭幅部で連結しているため、連結部をコイル磁束で磁気飽和させるための電力を必要とする不都合がある。 On the other hand, a rotor magnetic pole assembled at the end of a cylindrical permanent magnet magnetized in the axial direction and a plurality of stator magnetic poles arranged opposite to the rotor magnetic pole are connected by a narrow portion in the circumferential direction. The motor does not need to be magnetized at a smaller pitch than the stepping motor of the above configuration magnetized in the circumferential direction, and the stator magnetic pole can also obtain a small rotation angle by one pulse energization with two pairs of magnetic poles. It is. However, the configuration of the stepping motor described in Patent Document 3 has a disadvantage in that it requires electric power for magnetically saturating the connecting portion with the coil magnetic flux because the adjacent stator magnetic poles are connected by the narrow width portion.
そこで、本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、モータのサイズを小型に抑えながら、減速歯車を用いることなく秒針が運針できるステッピングモータ及び時計を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a stepping motor and a timepiece that can move the second hand without using a reduction gear while keeping the size of the motor small.
上記の課題を解決するために、本発明のステッピングモータの第１の特徴は、
ロータ用貫通孔を有して磁気回路を構成するステータと、前記ロータ用貫通孔内に回転可能に配設されたロータと、前記ステータを励磁するコイルとを備えたステッピングモータにおいて、前記ロータは、外周面に複数のロータ小歯が形成されたロータ鉄芯と磁石を有し、前記ロータ鉄芯と前記磁石は回転軸に固定され、前記ステータは、鉄−ニッケルを含む合金で構成され前記複数のロータ小歯と対向する複数のステータ小歯と、前記複数のステータ小歯から径方向に延在する複数のステータ磁極と、前記複数のステータ磁極が周方向に連結する狭幅部とを備え、前記狭幅部が、ステータ母材の重量比より多くクロムを含む領域を備えることである。
かかる特徴によれば、狭幅部が、鉄−ニッケルの合金で構成されるステータ母材の重量比より多くクロムを含む領域を備えて磁気抵抗が大きくなるので、狭幅部を磁気飽和に要する電力が抑制されてコイルの励磁電流が抑制可能となって低消費電力の運転ができるようになる。また、磁気飽和に要する時間が短縮されてロータを高速で回転できるようになる。さらに、ロータ磁極からステータ磁極部への磁束が隣接する磁極部への流れを抑制されるのでロータの保持トルクが大きくできる。
In order to solve the above problems, the first feature of the stepping motor of the present invention is:
In a stepping motor comprising a stator having a rotor through-hole and constituting a magnetic circuit, a rotor rotatably disposed in the rotor through-hole, and a coil for exciting the stator, the rotor is A rotor iron core and a magnet having a plurality of rotor teeth formed on an outer peripheral surface, the rotor iron core and the magnet are fixed to a rotating shaft, and the stator is made of an alloy containing iron-nickel. A plurality of stator small teeth facing the plurality of rotor small teeth, a plurality of stator magnetic poles extending in a radial direction from the plurality of stator small teeth, and a narrow portion where the plurality of stator magnetic poles are connected in the circumferential direction And the narrow portion includes a region containing chromium more than a weight ratio of the stator base material.
According to such a feature, the magnetic resistance is increased because the narrow width portion has a region containing chromium more than the weight ratio of the stator base material composed of the iron-nickel alloy, and thus the narrow width portion is required for magnetic saturation. The power is suppressed and the exciting current of the coil can be suppressed, so that the operation with low power consumption can be performed. Further, the time required for magnetic saturation is shortened, and the rotor can be rotated at high speed. Further, since the flow of magnetic flux from the rotor magnetic pole to the stator magnetic pole part is suppressed to the adjacent magnetic pole part, the holding torque of the rotor can be increased.
本発明のステッピングモータの第２の特徴は、ステータが１つの部材からなり、接合箇所のない一体構造であることである。
かかる特徴によれば、ステータが一体で形成されるので、ステータ磁極を精度良く配置することができて、回転角度やトルクを安定させることができる。
The second feature of the stepping motor of the present invention is that the stator is made of a single member and has an integrated structure with no joints.
According to this feature, since the stator is integrally formed, the stator magnetic poles can be arranged with high accuracy, and the rotation angle and torque can be stabilized.
本発明のステッピングモータの第３の特徴は、ロータ磁極の小歯の数が１５であり、４つのステータ磁極を有することである。
かかる特徴によれば、１５の歯数のロータ磁極を、４つのステータ磁極を用いて１つのステップで１／４ピッチ回転させることで、６［ｄｅｇ／ｓｔｅｐ］の回転を実現できるので、時計の秒針を運針するステッピングモータでは減速歯車を用いることなく秒針を運針できるため、歯車の異物噛み込などの故障を回避して長期間に渡る信頼性が確保される。また、歯車の噛み合い摩擦や歯車軸の摩擦のエネルギー損失が無い分、モータの消費電力を低減できる。
The third feature of the stepping motor of the present invention is that the number of small teeth of the rotor magnetic pole is 15, and four stator magnetic poles are provided.
According to this feature, the rotation of 6 [deg / step] can be realized by rotating the rotor magnetic pole with 15 teeth by 1/4 pitch in one step using the four stator magnetic poles. Since a stepping motor that moves the second hand can move the second hand without using a reduction gear, it is possible to avoid failures such as the engagement of foreign matter in the gear and to ensure long-term reliability. Further, the power consumption of the motor can be reduced because there is no energy loss of gear meshing friction and gear shaft friction.
本発明のステッピングモータの第４の特徴は、前記ロータは、前記回転軸の方向に着磁された前記磁石と、前記回転軸の方向で前記磁石の両端に２つの前記ロータ鉄芯とを備え、前記ステータは、前記ロータ小歯と対向配置され内周面に複数のステータ小歯を備えた１枚の磁性板からなり、前記ステータ磁極の端部を連結する巻芯と、前記巻芯に巻回されたコイルとを備えるステッピングモータとすることである。
かかる特徴によればステータを１つの磁性板で構成するため、モータの薄型化を達成することができる。
According to a fourth aspect of the stepping motor of the present invention, the rotor includes the magnet magnetized in the direction of the rotating shaft, and the two rotor iron cores at both ends of the magnet in the direction of the rotating shaft. The stator is composed of a single magnetic plate that is arranged to face the rotor small teeth and has a plurality of stator small teeth on the inner peripheral surface, and connects the end of the stator magnetic pole to the core. The stepping motor is provided with a wound coil.
According to such a feature, since the stator is composed of one magnetic plate, the motor can be thinned.
本発明の時計の第５の特徴は、本発明のステッピングモータを備えた時計とすることである。
かかる特徴によれば、モータ軸から直接に秒針を６［ｄｅｇ／秒］の回転を実現することができ、無励磁状態でロータの静止状態を維持することができる。また、コイルの通電方向を切り替えることでロータの正転、逆転が容易であるため、時刻修正における秒針位置の修正を容易に行うことができる。
The fifth feature of the timepiece of the present invention is that the timepiece includes the stepping motor of the present invention.
According to this feature, the second hand can be rotated 6 [deg / sec] directly from the motor shaft, and the stationary state of the rotor can be maintained in a non-excited state. Further, since the forward and reverse rotation of the rotor is easy by switching the energization direction of the coil, the second hand position can be easily corrected in the time adjustment.
本発明によれば、ステッピングモータの低消費電力化と小型化を確保しつつ、時計針をステッピングモータの出力軸から直接運針する形態を実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize a mode in which the clock hands are directly moved from the output shaft of the stepping motor while ensuring low power consumption and downsizing of the stepping motor.
本発明の実施形態に係るステッピングモータについて、図１から図７を参照して以下に説明する。
図１、図２及び図３に示されるように、ステッピングモータ１は、鉄−ニッケルを含む合金で構成されたステータ２の、ステータ磁極１０，１１，１２，１３を連結する狭幅部２１、２２、２３、２４が、ステータ母材の重量比よりクロムを多く含む領域を備えるように構成されている。これにより、後述のようにクロムを分散させて、これらの領域の磁気抵抗を大きくさせることができる。そして、これらの領域の大磁気抵抗化の観点から、クロムは１７％重量比以上とすることが望ましい。
A stepping motor according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1, 2, and 3, the stepping motor 1 includes a narrow portion 21 that connects the stator magnetic poles 10, 11, 12, and 13 of the stator 2 made of an alloy containing iron-nickel. 22, 23, and 24 are configured to include a region containing more chromium than the weight ratio of the stator base material. Thereby, chromium can be dispersed as described later, and the magnetic resistance of these regions can be increased. From the viewpoint of increasing the magnetoresistance in these regions, it is desirable that chromium is 17% by weight or more.
図６は本実施形態に係るステッピングモータのステータの製造方法を説明するための工程図である。図６（ａ）に示すように、まず、鉄−ニッケル合金のパーマロイ帯板材（例えばＦｅ−８ｗｔ％Ｃｒ−３８ｗｔ％Ｎｉ）を用意する。図６（ｂ）に示すように、そのパーマロイ帯板材をステータの形状にプレス打ち抜き加工する。図６（ｃ）に示すように、次に、ステータのコイル巻芯部と当接する箇所をマスキングして、ステータに厚さ０．０３ｍｍのクロムメッキを施す。図６（ｄ）に示すように、さらに、ＹＡＧレーザーを出力３．５ｋＷ、１０ｍｓｅｃでステータの狭幅部４ヶ所に一回照射する。 FIG. 6 is a process diagram for explaining the method of manufacturing the stator of the stepping motor according to the present embodiment. As shown in FIG. 6A, first, an iron-nickel alloy permalloy strip material (for example, Fe-8 wt% Cr-38 wt% Ni) is prepared. As shown in FIG. 6B, the permalloy strip plate material is press-punched into a stator shape. Next, as shown in FIG. 6C, the portion that contacts the coil core portion of the stator is masked, and the stator is subjected to chromium plating with a thickness of 0.03 mm. Further, as shown in FIG. 6 (d), the YAG laser is further irradiated once to the four narrow portions of the stator at an output of 3.5 kW and 10 msec.
レーザー照射によって溶融した溶融部のＣＰ（クロスセクションポリッシャー）断面のＳＥＭ写真及び測定した３カ所（＃１，＃２，＃３）の定性分析結果を図７に示す。ステータ狭幅部の外側面部からロータ穴に面する内側面部に至る全体にクロムが均一に分散する。溶融部３１はＦｅ−１８ｗｔ％Ｃｒ−３２~３５ｗｔ％Ｎｉ合金となり、組織がオーステナイト単相で非磁性となる。以上の工程により、ステータの狭幅部が非磁性を有する構造となるので、磁気抵抗が大きくできて狭幅部を磁気飽和させる電力を抑制することができ、また、１つの部材からなる接合部のない一体構造のステータを得ることができる。 FIG. 7 shows the SEM photograph of the CP (cross section polisher) cross section of the melted portion melted by the laser irradiation and the qualitative analysis results at three locations (# 1, # 2, # 3). Chromium is uniformly dispersed from the outer side surface portion of the stator narrow width portion to the inner side surface portion facing the rotor hole. The melted portion 31 is an Fe-18 wt% Cr-32 to 35 wt% Ni alloy, and the structure is austenite single phase and nonmagnetic. Through the above steps, the narrow width portion of the stator has a non-magnetic structure, so that the magnetic resistance can be increased and the power to magnetically saturate the narrow width portion can be suppressed. It is possible to obtain a stator having a single structure without the above.
ステータの狭幅部が非磁性となると、狭幅部を磁気飽和させる電力を抑制できることについて、図１、図２に示す本実施形態に係るステッピングモータと従来技術（特許文献３）を対比して説明する。例えば、コイル１６に通電して励磁された磁心１４は、磁気的に結合したステータ磁極１１及び１２を異なる磁極に磁化させる。このとき、従来技術は、磁化されたステータ磁極１１及び１２の磁束は狭幅部２１、２２、２３、２４にも流れ、その後、狭幅部２１、２２、２３、２４が磁気飽和してステータ磁極１１及び１２が磁気的に分離してロータ磁極４に磁気吸引力と磁気反発力をそれぞれ与えてロータ磁極４が回転する。このコイル１６に流した電流波形は図５の電流波形ａのようになだらかな立ち上がり部を有する。これは、狭幅部２１、２２、２３、２４が飽和するまでの間はコイル１６から見た磁気回路の磁気抵抗が非常に低く、その結果、コイル直流回路の時定数τが大きくなるためである。 Compared with the stepping motor according to the present embodiment shown in FIG. 1 and FIG. 2 and the prior art (Patent Document 3) that the power that magnetically saturates the narrow portion can be suppressed when the narrow portion of the stator becomes non-magnetic. explain. For example, the magnetic core 14 energized by energizing the coil 16 magnetizes the magnetically coupled stator magnetic poles 11 and 12 to different magnetic poles. At this time, according to the prior art, the magnetic flux of the magnetized stator magnetic poles 11 and 12 also flows through the narrow portions 21, 22, 23, 24, and then the narrow portions 21, 22, 23, 24 are magnetically saturated and the stator is magnetically saturated. The magnetic poles 11 and 12 are magnetically separated to give a magnetic attraction force and a magnetic repulsion force to the rotor magnetic pole 4 to rotate the rotor magnetic pole 4. The current waveform passed through the coil 16 has a gently rising portion like a current waveform a in FIG. This is because the magnetic resistance of the magnetic circuit viewed from the coil 16 is very low until the narrow width portions 21, 22, 23, and 24 are saturated, and as a result, the time constant τ of the coil DC circuit increases. is there.
τ＝Ｌ／Ｒ Ｌ＝Ｎ２／Ｒｍ これから τ＝Ｎ２／（Ｒ×Ｒｍ）
ただし、Ｌ：コイル１６のインダクタンス、Ｎ：コイル１６の巻数、Ｒｍ：磁気抵抗である。
τ = L / R L = N 2 / Rm τ = N 2 / (R × Rm)
Where L: inductance of the coil 16, N: number of turns of the coil 16, and Rm: magnetic resistance.
一方、本実施形態に係るステッピングモータにおいては、狭幅部２１、２２、２３、２４が非磁性を有する構造であるため、ステータ磁極１１及び１２は狭幅部２１、２２、２３、２４の磁気抵抗が非常に大きく、狭幅部を磁気飽和させるための電力を必要としない。そのため、コイル１６に流した電流波形は図５の電流波形ｂのように急な立ち上がり波形となる。その結果、ステータの磁化に要する仕事は図５の磁化に要する仕事の差ｃの斜線部に示す面積が抑制されることとなって、モータを低消費電力で運転することができる。
また、隣り合うステータ磁極間の磁気抵抗が大きくできるため、ロータ鉄芯からの永久磁石の漏れ磁束が抑制できて、無通電時のロータ保持トルクを大きくできる。
On the other hand, in the stepping motor according to the present embodiment, since the narrow portions 21, 22, 23, and 24 have a non-magnetic structure, the stator magnetic poles 11 and 12 have the magnetic properties of the narrow portions 21, 22, 23, and 24. The resistance is very large and no power is required to magnetically saturate the narrow portion. Therefore, the current waveform passed through the coil 16 becomes a steep rising waveform like the current waveform b in FIG. As a result, the work required for the magnetization of the stator is suppressed in the area shown by the hatched portion of the work difference c required for the magnetization in FIG. 5, and the motor can be operated with low power consumption.
Further, since the magnetic resistance between the adjacent stator magnetic poles can be increased, the leakage magnetic flux of the permanent magnet from the rotor iron core can be suppressed, and the rotor holding torque when not energized can be increased.
次に、以上の工程で製作されたステータ２を使用したステッピングモータ１を図１から図４に示す。本実施形態に係るステッピングモータ１は、図１から図４に示されるように、ステータ２のロータ用貫通孔８の内に配設される回転軸６と、回転軸６に固定される円筒型磁石３と、円筒型磁石３の両端に固定される２枚のロータ鉄芯４ａ、４ｂと、ロータ鉄芯４ａ、４ｂの外周とギャップを隔てて対向する複数のステータ小歯７と、ステータ小歯７から径方向に延在する複数のステータ磁極１０，１１，１２，１３と、ステータ磁極端部に軸方向で重なるように積層してステータ端部を連結しコイルを備えた複数の巻芯１４，１５とを備える。 Next, a stepping motor 1 using the stator 2 manufactured by the above process is shown in FIGS. As shown in FIGS. 1 to 4, the stepping motor 1 according to the present embodiment includes a rotating shaft 6 disposed in the rotor through-hole 8 of the stator 2 and a cylindrical type fixed to the rotating shaft 6. Magnet 3, two rotor iron cores 4 a and 4 b fixed to both ends of cylindrical magnet 3, a plurality of stator small teeth 7 facing the outer periphery of rotor iron cores 4 a and 4 b with a gap therebetween, and a small stator A plurality of stator magnetic poles 10, 11, 12, 13 extending in a radial direction from the teeth 7, and a plurality of winding cores that are stacked so as to overlap the stator magnetic pole end portions in the axial direction, 14 and 15.
ロータ鉄芯４ａ、４ｂは、回転軸６が貫通可能な内孔を有し、それぞれ外周面に１５個のロータ小歯５を備えている。ロータ鉄芯４ａとロータ鉄芯４ｂのロータ小歯５は軸方向から見て歯が１／２ピッチ分ずれるように円筒型磁石３に固定されている。円筒型磁石３は軸方向に着磁されており、回転軸６に固定され、両端部に取り付くロータ鉄芯４ａとロータ鉄芯４ｂは円筒型磁石３によってそれぞれ異なる極に磁化されるようになっている。 The rotor iron cores 4a and 4b have inner holes through which the rotary shaft 6 can pass, and are each provided with 15 rotor small teeth 5 on the outer peripheral surface. The rotor small teeth 5 of the rotor iron core 4a and the rotor iron core 4b are fixed to the cylindrical magnet 3 so that the teeth are shifted by 1/2 pitch when viewed from the axial direction. The cylindrical magnet 3 is magnetized in the axial direction, is fixed to the rotary shaft 6, and the rotor iron core 4 a and the rotor iron core 4 b that are attached to both ends are magnetized to different poles by the cylindrical magnet 3. ing.
ステータ小歯７は、３個のステータ小歯７が１つの組を構成し、４つの組が円周方向に約９０度の角度で等しく配置されている。ステータ小歯の各組７ａ、７ｂ、７ｃ及び７ｄから径方向にステータ磁極１０、１１、１２、１３が延在してステータ２を形成している。ステータ２は鉄−ニッケルの合金であるパーマロイ等の磁性材料からなる板状部材からプレス等によって作製された一枚の板状部材からなっている。ステータ２は、内周面のステータ小歯７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄから延在する胴部と、胴部と直行方向に延在する端部を有しており、ステータ磁極１１及び１２の端部は巻芯１４によって連結し、ステータ磁極１０及び１３の端部は巻芯１５によって連結するようになっている。巻芯１４、１５はパーマロイ等の磁性材料からなる板状部材をプレス加工により形成されて、コイル１６、１７がそれぞれ巻き回されている。巻芯１４、１５の両端部は、ステータ磁極１１の端部とステータ磁極１２の端部、ステータ磁極１０の端部とステータ磁極１３の端部に厚み方向に重なるように積層されて、ネジ（不図示）等によって固定される。 In the stator small teeth 7, the three stator small teeth 7 constitute one set, and the four sets are equally arranged at an angle of about 90 degrees in the circumferential direction. Stator magnetic poles 10, 11, 12, 13 extend in the radial direction from the respective sets 7a, 7b, 7c and 7d of the stator small teeth to form the stator 2. The stator 2 is composed of a single plate-like member produced by pressing or the like from a plate-like member made of a magnetic material such as permalloy, which is an iron-nickel alloy. The stator 2 has a trunk portion that extends from the stator small teeth 7a, 7b, 7c, and 7d on the inner peripheral surface, and an end portion that extends in a direction perpendicular to the trunk portion, and ends of the stator magnetic poles 11 and 12 The portions are connected by a winding core 14, and the end portions of the stator magnetic poles 10 and 13 are connected by a winding core 15. The winding cores 14 and 15 are formed by pressing a plate-like member made of a magnetic material such as permalloy, and the coils 16 and 17 are respectively wound thereon. Both end portions of the winding cores 14 and 15 are laminated so as to overlap the end portion of the stator magnetic pole 11 and the end portion of the stator magnetic pole 12 and the end portion of the stator magnetic pole 10 and the end portion of the stator magnetic pole 13 in the thickness direction. (Not shown) or the like.
次に本実施形態の動作を、図４を用いて説明する。図４はロータの動作シーケンス図であり、右はステッピングモータ全体を示す図で、左はロータ周辺のみを拡大した図である。 Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an operation sequence diagram of the rotor. The right side shows the entire stepping motor, and the left side is an enlarged view of only the periphery of the rotor.
初期状態で、図４（ａ）に示すように、コイル１６をステータ小歯７ｃがＳ極に、７ｂがＮ極になるように通電する。ロータ鉄芯４に黒丸印をつけて位置の変化がわかるようにしてある。
（１）図４（ｂ）に示すように、コイル１７をステータ小歯７ｄがＮ極に、７ａがＳ極になるように通電する（黒丸印はステータ小歯ピッチの１／４ピッチ分、時計回り方向に移動している）。
（２）図４（ｃ）に示すように、コイル１６をステータ小歯７ｃがＮ極に、７ｂがＳ極になるように通電する（黒丸印はさらに、ステータ小歯ピッチの１／４ピッチ分、時計方向に移動している）。
（３）図４（ｄ）に示すように、コイル１７をステータ小歯７ａがＮ極に、７ｄがＳ極になるように通電する（黒丸印はさらに、ステータ小歯ピッチの１／４ピッチ分、時計回り方向に移動している）。
（４）図４（ａ）に示すように、初期状態と同じようにコイル１６をステータ小歯７ｂがＮ極に、７ｃがＳ極になるように通電する。
In the initial state, as shown in FIG. 4A, the coil 16 is energized so that the stator small teeth 7c are the south pole and 7b is the north pole. The rotor iron core 4 is marked with a black circle so that the change in position can be seen.
(1) As shown in FIG. 4 (b), the coil 17 is energized so that the stator small teeth 7d are N poles and 7a is S poles (the black circles indicate 1/4 pitch of the stator small teeth pitch, Moving clockwise).
(2) As shown in FIG. 4 (c), the coil 16 is energized so that the stator small teeth 7c are N poles and 7b is S poles. Min, clockwise)).
(3) As shown in FIG. 4 (d), the coil 17 is energized so that the stator small teeth 7a are N poles and 7d is S poles. Min, clockwise)).
(4) As shown in FIG. 4A, as in the initial state, the coil 16 is energized so that the stator small teeth 7b are N poles and 7c is S poles.
このように、１つのステップでステータ小歯ピッチの１／４（６［ｄｅｇ］）回転して、（１）から（４）の４つのステップで、ステータ小歯ピッチ（２４［ｄｅｇ］）時計回り方向に回転する。また、（４）から（１）のステップでコイルに通電することにより反時計回り方向に回転する。 As described above, the stator small tooth pitch (24 [deg]) is rotated by 1/4 (6 [deg]) of the stator small tooth pitch in one step, and in four steps (1) to (4). Rotate around. Further, when the coil is energized in steps (4) to (1), it rotates counterclockwise.
すなわち、本実施形態に係るステッピングモータは、ロータ用貫通孔を有して磁気回路を構成するステータと、ロータ用貫通孔内に回転可能に配設されたロータと、ステータを励磁するコイルとを備えたステッピングモータにおいて、ロータは、外周面に複数のロータ小歯が形成されたロータ鉄芯と磁石を有し、ロータ鉄芯と磁石は回転軸に固定され、ステータは、鉄−ニッケルを含む合金で構成され複数のロータ小歯と対向する複数のステータ小歯と、複数のステータ小歯から径方向に延在する複数のステータ磁極と、複数のステータ磁極が周方向に連結する狭幅部とを備え、狭幅部が、ステータ母材の重量比より多くクロムを含む領域を備えるので、モータの消費電力を抑制することができるとともに無通電時のロータ保持トルクを大きくできる。 That is, the stepping motor according to the present embodiment includes a stator that has a rotor through-hole and forms a magnetic circuit, a rotor that is rotatably disposed in the rotor through-hole, and a coil that excites the stator. In the provided stepping motor, the rotor has a rotor iron core and a magnet having a plurality of rotor teeth formed on the outer peripheral surface, the rotor iron core and the magnet are fixed to the rotating shaft, and the stator includes iron-nickel. A plurality of stator small teeth that are made of an alloy and face a plurality of rotor small teeth, a plurality of stator magnetic poles extending in a radial direction from the plurality of stator small teeth, and a narrow portion where the plurality of stator magnetic poles are connected in the circumferential direction And the narrow portion includes a region containing chromium more than the weight ratio of the stator base material, so that the power consumption of the motor can be suppressed and the rotor holding torque when no power is supplied can be increased. It can be.
また、ステータが１つの部材からなり、接合箇所のない一体構造であるため、ステータ小歯の形状やステータ小歯ピッチを高精度にできて、回転角度と回転トルクのばらつきを抑制することができる。 Further, since the stator is composed of one member and has an integrated structure with no joints, the shape of the stator small teeth and the stator small tooth pitch can be made with high accuracy, and variations in the rotation angle and the rotation torque can be suppressed. .
また、本実施形態に係るステッピングモータは、回転軸の方向に着磁された磁石と、回転軸の方向で磁石の両端に２つのロータ鉄芯とを備えるロータと、ロータ小歯と対向配置され内周面に複数のステータ小歯を備えた１つの磁性板からなるステータと、ステータ磁極の端部を連結する巻芯と、巻芯に巻回されたコイルとを備え、ステータを１枚の磁性板で構成するため、モータの薄型化を達成することができる。 In addition, the stepping motor according to the present embodiment is disposed so as to face a rotor magnet including a magnet magnetized in the direction of the rotation axis, two rotor iron cores at both ends of the magnet in the direction of the rotation axis, and rotor small teeth. A stator comprising a single magnetic plate having a plurality of small stator teeth on the inner peripheral surface, a winding core connecting the ends of the stator magnetic poles, and a coil wound around the winding core, Since the magnetic plate is used, the motor can be thinned.
また、本実施形態に係るステッピングモータは、ロータ鉄芯のロータ小歯の数が１５であり、４つのステータ磁極を有するため、１５の歯数のロータ鉄芯を１つのステップで１／４ピッチ回転させることで６［ｄｅｇ／ｓｔｅｐ］の回転を実現できるので、減速歯車を用いることなく時計の秒針を運針できる。 Further, since the stepping motor according to the present embodiment has 15 rotor small teeth on the rotor iron core and four stator magnetic poles, the rotor iron core having 15 teeth is ¼ pitch in one step. Since the rotation of 6 [deg / step] can be realized by rotating, the second hand of the timepiece can be moved without using a reduction gear.
また、本実施形態に係る時計は、本実施形態に係るステッピングモータを備えるので、コイルの無通電状態でロータの回転位置を保持することができるため、１秒間に数ミリ秒のパルス通電をするだけで時計針の運針形態を維持することができて、例えば、時計で通常使用される容量２２０ｍＡｈ程度のリチウム一次電池であっても、数年間の使用が可能である。また、コイルの通電方向を切り替えることで正逆に同じ速度で回転させることができるため、時計の時刻修正における針の動きを使用者に違和感なく見せることができる。 In addition, since the timepiece according to the present embodiment includes the stepping motor according to the present embodiment, the rotation position of the rotor can be held in a state where the coil is not energized, and therefore, a pulse energization of several milliseconds is performed per second. For example, even a lithium primary battery with a capacity of about 220 mAh that is normally used in a watch can be used for several years. In addition, since the direction of energization of the coil can be switched to rotate at the same speed in the forward and reverse directions, the movement of the hands in the time adjustment of the timepiece can be shown to the user without a sense of incongruity.
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change variously in the range which does not deviate from the summary.
１ ステッピングモータ
２ ステータ
３ 円筒型磁石
４、４ａ、４ｂ ロータ鉄芯
５ ロータ小歯
６ 回転軸
７ ステータ小歯
８ ロータ用貫通孔
１０ ステータ磁極
１１ ステータ磁極
１２ ステータ磁極
１３ ステータ磁極
１４ 巻芯
１５ 巻芯
１６ コイル
１７ コイル
２１ 狭幅部
２２ 狭幅部
２３ 狭幅部
２４ 狭幅部
３１ 溶融部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stepping motor 2 Stator 3 Cylindrical magnet 4, 4a, 4b Rotor core 5 Rotor small tooth 6 Rotating shaft 7 Stator small tooth 8 Rotor through-hole 10 Stator magnetic pole 11 Stator magnetic pole 12 Stator magnetic pole 13 Stator magnetic pole 14 Core 15 winding Core 16 Coil 17 Coil 21 Narrow part 22 Narrow part 23 Narrow part 24 Narrow part 31 Melting part
Claims (5)
前記ロータは、外周面に複数のロータ小歯が形成されたロータ鉄芯と磁石を有し、前記ロータ鉄芯と前記磁石は回転軸に固定され、
前記ステータは、鉄−ニッケルを含む合金で構成され前記複数のロータ小歯と対向する複数のステータ小歯と、前記複数のステータ小歯から径方向に延在する複数のステータ磁極と、前記複数のステータ磁極が周方向に連結する狭幅部とを備え、
前記狭幅部は、ステータ母材の重量比より多くクロムを含む領域を備えることを特徴とするステッピングモータ。 In a stepping motor comprising a stator having a rotor through-hole and constituting a magnetic circuit, a rotor rotatably disposed in the rotor through-hole, and a coil for exciting the stator,
The rotor includes a rotor iron core and a magnet having a plurality of rotor teeth formed on an outer peripheral surface, and the rotor iron core and the magnet are fixed to a rotating shaft,
The stator is made of an alloy containing iron-nickel, and a plurality of stator small teeth facing the plurality of rotor small teeth, a plurality of stator magnetic poles extending in a radial direction from the plurality of stator small teeth, and the plurality The stator magnetic poles are connected in the circumferential direction with a narrow width portion,
The stepping motor is characterized in that the narrow-width portion includes a region containing chromium more than a weight ratio of the stator base material.
前記ステータは、前記ロータ小歯と対向配置され内周面に複数のステータ小歯を備えた１つの磁性板からなり、
前記ステータ磁極の端部を連結する巻芯と、
前記巻芯に巻回されたコイルと、を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のステッピングモータ。 The rotor includes the magnet magnetized in the direction of the rotating shaft, and the two rotor iron cores at both ends of the magnet in the direction of the rotating shaft,
The stator is composed of one magnetic plate that is arranged to face the rotor small teeth and has a plurality of stator small teeth on the inner peripheral surface,
A winding core connecting ends of the stator magnetic poles;
The stepping motor according to claim 1, further comprising a coil wound around the winding core.
A timepiece comprising the stepping motor according to any one of claims 1 to 4.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015019471A JP2016144336A (en) | 2015-02-03 | 2015-02-03 | Stepping motor and clock |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2015019471A JP2016144336A (en) | 2015-02-03 | 2015-02-03 | Stepping motor and clock |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016144336A true JP2016144336A (en) | 2016-08-08 |
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ID=56570989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015019471A Pending JP2016144336A (en) | 2015-02-03 | 2015-02-03 | Stepping motor and clock |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2016144336A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108809041A (en) * | 2017-05-04 | 2018-11-13 | 上海鸣志电器股份有限公司 | A kind of stepper motor |
| CN108808906A (en) * | 2017-05-04 | 2018-11-13 | 上海鸣志电器股份有限公司 | A kind of stepping motor rotor and the motor with the rotor |
| DE102022122446A1 (en) | 2022-04-28 | 2023-11-02 | Dr. Fritz Faulhaber GmbH & Co.KG | Two-phase motor, especially for driving a conveyor belt |
| CN108808906B (en) * | 2017-05-04 | 2024-04-26 | 上海鸣志电器股份有限公司 | Stepping motor rotor and motor with same |
-
2015
- 2015-02-03 JP JP2015019471A patent/JP2016144336A/en active Pending
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|---|---|---|---|---|
| CN108809041A (en) * | 2017-05-04 | 2018-11-13 | 上海鸣志电器股份有限公司 | A kind of stepper motor |
| CN108808906A (en) * | 2017-05-04 | 2018-11-13 | 上海鸣志电器股份有限公司 | A kind of stepping motor rotor and the motor with the rotor |
| CN108808906B (en) * | 2017-05-04 | 2024-04-26 | 上海鸣志电器股份有限公司 | Stepping motor rotor and motor with same |
| DE102022122446A1 (en) | 2022-04-28 | 2023-11-02 | Dr. Fritz Faulhaber GmbH & Co.KG | Two-phase motor, especially for driving a conveyor belt |
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