JP2919226B2 - ステッピングモ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、腕時計等に使用される
ステッピングモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０に、腕時計内に組み込まれている
従来のステッピングモータの一例を示す。このステッピ
ングモータは、Ｎ・Ｓの磁極を形成するステータ１に、
ロータ２を収容する貫通孔３が設けられ、またコイル部
４に細長いヨーク５が貫通しており、該コイル部４をヨ
ーク５と共にステータ１に固定して腕時計内に配置する
構造になっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これによる
と、ステータ１とロータ２とコイル部４とを腕時計内に
平面的に配置するには適していても、モータそのものは
開放構造であるため、モータ単品として商品化するには
適さない。すなわち、商品化に当たっては、ほこりや異
物などが入り込まないように別に専用のハウジング又は
ケースを追加しなければならず、単品のモータとする場
合、形状の単純化が難しい。また、細長いヨーク５を使
用しているため、コイルに平行な外部磁界が作用した場
合、ヨーク５に外部磁界が集中し、性能が著しく低下す
る欠点がある。

【０００４】本発明の目的は、従来のこのような問題点
に鑑み、モータ単品として商品化するに当たり、ほこり
や異物などが入り込まないような工夫をすると共に構造
の単純化を図ること、及び外部磁界による影響を少なく
することにある。

【０００５】本発明の他の目的は、２相ないし多相型の
ステッピングモータとすることも容易にしかも効率良く
行えるようにすることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によるステッピン
グモータは、図１の例示のように、回転軸２１と直角方
向にＮ極とＳ極が着磁されたロータ１３と、該ロータ１
３を囲むように配置されたステータ１２と、該ステータ
１２の外周に配置されたコイル部１１と、これらを包被
するとともに、ステータ１２に回転軸２１と直角方向の
Ｎ・Ｓの磁極が発生するように磁気回路を形成するハウ
ジング２６（磁性ケース１０と磁性プレート１４とで構
成される）とからなり、ステータ１２の軸方向の一方の
端面は、その一側部がハウジング２６と接して他側部が
接しない配置関係とし、ステータ１２の他方の端面は、
逆に他側部がハウジング２６と接して一側部が接しない
配置関係としたことを特徴とする。

【０００７】図７の例示のように、ロータ１３を回転軸
２１を共通としてその軸方向に複数個設け、各ロータに
対してステータとコイル部とハウジングを対応設置し、
相互に位相をずらして積み重ねるだけで、２相ないし多
相構造にできる。

【０００８】

【作用】このステッピングモータは、コイル部１１の駆
動コイル１７に図５のような交番パルスを印加して駆動
する。パルスが印加されていないときは、ロータ１３は
図６（１）の位置に停止している。正のパルスが印加さ
れると、図２に示すように磁束がハウジング２６の一方
側からステータ１２の一方側を通ってロータ１３の磁極
と作用し、更にステータ１２の他方側を通ってハウジン
グ２６の他方側へ流れる磁気回路が形成され、図６
（２）に示すようにステータ１２に回転軸２１と直角方
向にＮ・Ｓの磁極が発生する。そして、この磁極とロー
タ１３に着磁されている磁極との間に生ずる磁力により
ロータ１３が矢印で示す方向（反時計方向）へ回転し、
パルスが切れた後は同図（３）の位置で停止する。次
に、負のパルスが印加されると、ステータ１２にＮ・Ｓ
極が反転して発生し、同様の原理でロータ１３が１８０
度回転される。

【０００９】

【実施例】次に、本発明の実施例を、図面に基づき詳細
に説明する。図１は、１相型としたステッピングモータ
の一例の分解斜視図である。このステッピングモータ
は、円形で有底の磁性ケース１０とコイルブロック（コ
イル部）１１とステータ１２とロータ１３と円形の磁性
プレート１４と上蓋を兼ねる円形の上軸受板１５とで構
成される。磁性ケース１０とステータ１２と磁性プレー
ト１４とは軟磁性材、上軸受板１５は非磁性材である。

【００１０】磁性ケース１０は、周壁１０ａを有し、ま
た底部１０ｂの一側半部（図では右側半部）に半円形の
切欠部１０ｃを設けている。コイルブロック１１は、ボ
ビン１６に駆動コイル１７を巻線したものである。該ボ
ビン１６の下面には、図３に示すように磁性ケース１０
の切欠部１０ｃと合致してこれを閉じる非磁性材の半円
形の下軸受板１８が一体的に設けられる。また、ボビン
１６の上面には、位置決め突起１９が設けられている。

【００１１】ステータ１２は、ボビン１６内にぴったり
と嵌合する外形であり、またロータ１３を回転自在に余
裕をもって収容できる円形のロータ収容孔２０を中央に
設け、また図４に示すように外周面の両側に凹部１２ａ
を設けて、該凹部１２ａとロータ収容孔２０との間の部
分を狭継部１２ｂとしている。ロータ１３には、回転軸
２１が貫通固着されている。この回転軸２１は、下軸受
板１８に設けられた軸受孔２２と上軸受孔１５に設けら
れた軸受孔２３とによって軸受けされる。ロータ１３に
は、回転軸２１と直角方向にＮ極とＳ極が着磁されてい
る。

【００１２】磁性プレート１４には、磁性ケース１０の
切欠部１０ｃとは対称に、つまりそれとは反対側（図で
は左側）において切欠部１４ａが設けられている。ま
た、該磁性プレート１４及び上軸受板２３には、ボビン
１６の位置決め突起１９と嵌合する位置決め孔２４・２
５がそれぞれ設けられている。

【００１３】図２は、上記の部品を組み立てた断面図で
ある。磁性ケース１０と磁性プレート１４とは、ステー
タ１２及びロータ１３を含めてコイルブロック１１を包
被しながら磁気回路を形成するハウジング２６を構成す
る。ステータ１２の下端面の左側半部１２ｃは磁性ケー
ス１０の底部１０ｂと密着して磁気的につながっている
が、下端面の右側半部は非磁性材の下軸受板１８によっ
て磁性ケース１０とはつながっていない。また、ステー
タ１２の上端面の右側半部１２ｄは磁性プレート１４と
密着して磁気的につながっているが、上端面の右側半部
は磁性プレート１４の切欠部１４ａによって該磁性プレ
ート１４とはつながっていない。

【００１４】駆動コイル１７に電流を流すと、その起磁
力により磁束が発生する。磁束は、磁気抵抗の小さいと
ころを流れるため、図２に示すようにステータ１２と磁
性ケース１０との密着部分（ステータ１２の下端面の左
側半部１２ｃ）、図４に示すようにステータ１２の狭継
部１２ｂ、及び図２に示すようにステータ１２と磁性プ
レート１４との密着部分（ステータ１２の上端面の右側
半部１２ｄ）を通り、狭継部１２ｂが磁気的に飽和した
後は、図２の矢印で示した流れとなり、ロータ１３に回
転力を与える。図４に示した磁束の流れは、従来の腕時
計で使用されているステータでの磁束の流れと同じであ
る。次に、駆動コイル１７に流す電流を反転すると、磁
束は同じ経路を逆向きに流れるもので、その動作につい
ては図５及び図６を参照して上述のように説明したとお
りである。

【００１５】図７は、下モータ部２７Ａとの構成部品と
上モータ２７Ｂの構成部品とを積み重ねて２相構造のス
テッピングモータとする例を示す。これらモータ部２７
Ａ・２７Ｂのロータ１３Ａ・１３Ｂは、１本の回転軸２
１を共通としてＮ・Ｓ極を同じ方向に向けて該回転軸２
１に固定されているが、上モータ部２７Ｂの構成部品で
ある磁性ケース１０とコイルブロック１１とステータ１
２と磁性プレート１４とは、下モータ部２７Ａの対応す
る構成部品に対して９０度だけ位相をずらすとともに上
下逆さの配置関係になっている。そして、これらモータ
部２７Ａ・２７Ｂは、非磁性材の円形スペーサ２８を介
して積み重ねて一体に組み立てられる。なお、ロータ１
３Ａ・１３Ｂは、一つの磁石で一体化しても良い。

【００１６】このステッピングモータを駆動するには、
両モータ部２７Ａ・２７Ｂの駆動コイル１７・１７に図
８の（Ａ）・（Ｂ）に示すような正負反転するパルスを
交互に印加する。下モータ部２７Ａの駆動コイル１７に
正のパルスを印加し、上モータ部２７Ｂの駆動コイル１
７にはパルスを印加しないときは、図９（１）に示すよ
うに下モータ部２７Ａのステータ１２のみにＮ・Ｓの磁
極が発生し、ロータ１３Ａに回転力が生ずる。次に、上
モータ部２７Ｂの駆動コイル１７に正のパルスを印加
し、下モータ部２７Ａの駆動コイル１７にはパルスを印
加しないときは、同図（２）に示すように上モータ部２
７Ｂのステータ１２のみにＮ・Ｓの磁極が発生し、ロー
タ１３Ｂに同方向の回転力が生ずる。次に、下モータ部
２７Ａの駆動コイル１７に負のパルスを印加し、上モー
タ部２７Ｂの駆動コイル１７にはパルスを印加しないと
きは、同図（３）に示すように下モータ部２７Ａのステ
ータ１２のみにＮ・Ｓの磁極が同図（１）のときとは逆
向きに発生し、ロータ１３Ａに同方向の回転力が生ず
る。次いで、上モータ部２７Ｂの駆動コイル１７に負の
パルスを印加し、下モータ部２７Ａの駆動コイル１７に
はパルスを印加しないときは、同図（４）に示すように
上モータ部２７Ｂのステータ１２のみにＮ・Ｓの磁極が
同図（２）のときとは逆向きに発生し、ロータ１３Ｂに
同方向の回転力が生ずる。このような動作方法は、従来
の２相バイポーラモータの１相励磁駆動と同じである。

【００１７】なお、本発明の構造によれば、４相ユニポ
ーラ２相励磁駆動等も可能である。また、上記のような
モータ部を多段に積み重ねることにより、多相型のステ
ッピングモータを構成することも容易である。この場
合、各モータ部のずらし角度は、ｎ段の場合１８０／ｎ
度となる。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、ハウジングが、ロータ
とステータとコイル部とを包被してほこりや異物などが
入るのを防止する保護カバーと、ステータにＮ・Ｓの磁
極を発生させる磁気回路とを兼ねているので、ほこりや
異物などが入り込まないしかも構造の単純な単品のモー
タとして商品化できる。また、従来における細長いヨー
クを省略できるので、外部磁界による影響も少ない。

【００１９】また、ロータを回転軸を共通としてその軸
方向に複数個設け、各ロータに対してステータとコイル
部とハウジングを対応設置し、相互に位相をずらして積
み重ねるだけで、２相ないし多相構造に容易にかつ効率
良く構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】１相型とした本発明によるステッピングモータ
の一例の分解斜視図である。

【図２】同ステッピングモータの組立完成状態の断面図
である。

【図３】同ステッピングモータのコイルブロックを下側
から見た斜視図である。

【図４】同ステッピングモータのステータの平面図であ
る。

【図５】同ステッピングモータの駆動コイルに印加する
パルスの波形図である。

【図６】同パルスの印加によるロータの回転動作を説明
する図である。

【図７】２相型とした本発明によるステッピングモータ
の一例の分解斜視図である。

【図８】同ステッピングモータの駆動コイルに印加する
パルスの波形図である。

【図９】同パルスの印加によるロータの回転動作を説明
する図である。

【図１０】従来例の斜視図である。

【符号の説明】

１０ 磁性ケース １０ｃ 切欠部 １１ コイルブロック（コイル部） １２ ステータ １３ ロータ １４ 磁性プレート １４ａ 切欠部 ２１ 回転軸 ２６ ハウジング

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸と直角方向にＮ極とＳ極が着磁さ
   れたロータと、該ロータを囲むように配置されたステー
   タと、該ステータの外周に配置されたコイル部と、これ
   らを包被するとともに、前記ステータに前記回転軸と直
   角方向のＮ・Ｓの磁極が発生するように磁気回路を形成
   するハウジングとからなり、前記ステータの軸方向の一
   方の端面は、その一側部が前記ハウジングと接して他側
   部が接しない配置関係とし、ステータの他方の端面は、
   逆に他側部がハウジングと接して一側部が接しない配置
   関係としたことを特徴とする、ステッピングモータ。
2. 【請求項２】 前記ロータを前記回転軸を共通としてそ
   の軸方向に複数個設け、各ロータに対して前記ステータ
   とコイル部とハウジングを対応設置し、相互に位相をず
   らして積み重ねたことを特徴とする、請求項１に記載の
   ステッピングモータ。
3. 【請求項３】 前記ステータの端面の一部が、前記ハウ
   ジングに設けられた切欠部により該ハウジングと接しな
   いようになっていることを特徴とする、請求項１に記載
   のステッピングモータ。
4. 【請求項４】 前記ハウジングが、前記コイル部の外周
   及びその一端面を覆う軟磁性材のケースと、該コイル部
   の他端面と覆う軟磁性材の板とで構成されていることを
   特徴とする、請求項１に記載のステッピングモータ。