JP7343422B2 - ステータ、ステッピングモータ、及び時計 - Google Patents

Description

本発明は、ステータ、ステッピングモータ、及び時計に関する。

時計用ステッピングモータに用いられるステータの一例として、高透磁率からなるパーマロイ材によって形成されたステータが知られている。このステータの硬さは約１００（ＨＶ）と柔らかいため、パーマロイ材によって形成されたステータは、変形しやすい部品である。
この種のステータには、例えば、ロータを駆動させる漏洩磁束を得やすくするため、ロータが設置される貫通孔周りの２か所（一般的に１８０度間隔）に、過飽和部が設けられている（一体型ステータ）。過飽和部は、この部分において飽和磁束させやすくするために、極端に細くした形状（例えば役１００μｍの幅）となっている。
このような一体型ステータは、柔らかく、かつ過飽和部の幅が極端に細いため、取扱及び組立時に生じる外力によって曲がりやすい。一体型ステータでは、過飽和部が変形すると、過飽和部の磁気特性が低下する。この結果、ロータとステータとの間の磁気勾配に変化が出るため、ロータが安定静止する位置（安定静止位置）がずれてしまう。

一体型ステータの課題を解決するために、上記過飽和部に該当する箇所にクロムを拡散溶融させることにより、当該箇所を非磁性化し、非磁性化した箇所の左側の部分と右側の部分とを磁気的に分離する技術が用いられている（磁気二体型ステータ、例えば特許文献１、２参照）。
局所的にクロム重量比が増えることによる曲げ強度の変化はほとんどなく、曲げ強度の変化は、材料が保有する誤差の範囲内に抑えられる。このため、磁気二体型ステータの外形を通常の一体型ステータと全く同じ理想形状に維持できれば、磁気二体型ステータの曲げ強度と一体型ステータの曲げ強度との差異は許容できる。
また、磁気二体型ステータでは、過飽和部の幅を一体型ステータよりも広げることで、外力に対して変形を生じにくくすることができる。

特開２０１９－６８７２４号公報 特開平７－２４１０６２号公報

しかしながら、特許文献２に記載されている様に、ステータの上面側からレーザービームを照射し板厚方向に溶融部を貫通させて非磁性部を形成する場合、図１２の線９０１で示す箇所のように、ステータの上面側にドロスが形成されるとともに、ステータの上面側および下面側にそれぞれ凹部が形成され、局所的に板厚が減少してしまう。なお、図１２は、レーザービームを照射して板厚方向に溶融部を貫通させて非磁性部を設ける際に形成されるドロスの例を示す図である。
このように形成される磁気二体型ステータの曲げ強度は、最薄部の厚さに応じて急激に低下する。この結果、従来の磁気二体型ステータでは、従来の一体型ステータより顕著に、許容できないレベルで、安定静止位置がずれてしまう場合がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、外的応力に強いステータ、外的応力に強いステータを備えるステッピングモータ、及び外的応力に強いステータを有するステッピングモータを備える時計を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るステータは、一体の磁性体によって構成され、ロータを内部に配置可能な貫通孔を有するステータの母材と、コイルを励磁した場合に前記貫通孔の周囲の前記ステータの母材に磁極を発生させる磁路と、前記磁路の断面積が他の部位よりも狭くなるように形成された過飽和部と、前記過飽和部に、前記ステータの母材の第１面のみから突出するように設けられ、前記母材とクロム重量比が異なる拡散領域を有する突起部と、前記突起部に設けられた溝部と、を備える。

また、本発明の一態様に係るステータにおいて、前記突起部と前記溝部とは連続して設けられるようにしてもよい。

また、本発明の一態様に係るステータにおいて、前記溝部は、前記突起部に対して左右対称に設けられるようにしてもよい。

また、本発明の一態様に係るステータにおいて、前記突起部は、前記溝部に対して左右対称に設けられるようにしてもよい。

また、本発明の一態様に係るステータにおいて、前記第１面からの前記突起部の高さは、前記母材の厚さの１／１０以下であるようにしてもよい。

また、本発明の一態様に係るステータにおいて、前記第１面からの前記溝部の深さは、前記母材の厚さの２／５以下であるようにしてもよい。

また、本発明の一態様に係るステータにおいて、前記溝部の幅は、前記母材の厚さの１／４以下であるようにしてもよい。

また、本発明の一態様に係るステータにおいて、前記溝部の深さは、前記溝部の幅より大きいようにしてもよい。

本発明の一態様に係るステッピングモータは、上述したいずれか１つの様態のステータを備える。

本発明の一態様に係る時計は、上述したステッピングモータを備える。

本発明によれば、外的応力に強いステータ、外的応力に強いステータを備えるステッピングモータ、及び外的応力に強いステータを有するステッピングモータを備える時計を提供することができる。

実施形態に係るステータを有するステッピングモータを用いた時計を示すブロック図である。 実施形態に係るステッピングモータの概略構成例を示す斜視図である。 実施形態に係るステータの正面模式図である。 実施形態において、パーマロイに塗布されたクロムをレーザーで溶融拡散して非磁性化率を８０％程度にした後の図３の断面Ａ－Ａ’の写真例を示す図である。 実施形態において、パーマロイに塗布されたクロムをレーザーで溶融拡散して非磁性化率を９５％程度にした後の図３の断面Ａ－Ａ’の写真例を示す図である。 実施形態に係る図３のステータの一部のｘｙ平面における拡大図である。 実施形態に係るステータの製造方法の一例を示す図である。 実施形態に係るステータのプレス前のフープ材を示す上面図である。 実施形態に係るステッピングモータの正面模式図である。 ステータ周辺の歯車の配置とステータ外側のノッチの関係を説明するための図である。 ステータの変形前と変形後に平らに戻した場合のＢ－Ｈ曲線を示す図である。 レーザービームを照射して板厚方向に溶融部を貫通させて非磁性部を設ける際に形成されるドロスの例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１は、本実施形態に係るステータを有するステッピングモータを用いた時計１を示すブロック図である。本実施形態では、時計１の一例としてアナログ電子時計を例示し説明する。

図１に示すように、時計１は、電池２、発振回路３、分周回路４、制御回路５、パルス駆動回路６、ステッピングモータ７、及びアナログ時計部８を備える。
また、アナログ時計部８は、輪列１１、時針１２、分針１３、秒針１４、カレンダ表示部１５、時計ケース８１、及び時計１用のムーブメント８２を備える。なお、本実施形態では、時針１２、分針１３、秒針１４、カレンダ表示部１５のうち１つを特定しない場合、指針１６という。

なお、発振回路３、分周回路４、制御回路５、パルス駆動回路６、およびステッピングモータ７、および輪列１１は、ムーブメント８２の構成要素である。ステッピングモータ７、および輪列１１が備えられるモジュールを機構モジュールともいう。
一般に、時計１の時間基準などの装置からなる時計の機械体をムーブメントと称する。電子式のムーブメントをモジュールと呼ぶことがある。時計としての完成状態では、例えば、文字板、指針等が取り付けられたムーブメントが、時計ケースの中に収容される。

電池２は、例えばリチウム電池、いわゆるボタン電池である。なお、電池２は、太陽電池、及び太陽電池によって発電された電力を蓄電する蓄電池、であってもよい。電池２は、電力を制御回路５に供給する。

発振回路３は、例えば水晶の圧電現象を利用し、その機械的共振から所定の周波数を発振するために用いられる受動素子である。ここで、所定の周波数は、例えば３２［ｋＨｚ］である。
分周回路４は、発振回路３が出力した所定の周波数の信号を所望の周波数に分周し、分周した信号を制御回路５に出力する。

制御回路５は、分周回路４が出力する分周された信号を用いて計時を行い、計時した結果に基づいて、駆動パルスを生成する。なお、制御回路５は、指針１６を正転方向に運針させる場合、正転用の駆動パルスを生成する。制御回路５は、指針１６を逆転方向に運針させる場合、逆転用の駆動パルスを生成する。制御回路５は、生成した駆動パルスをパルス駆動回路６に出力する。制御回路５は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ；中央演算処理装置）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ；特定用途向け集積回路）等であってもよい。

パルス駆動回路６は、制御回路５が出力する駆動指示に応じて、指針それぞれに対して駆動パルスを生成する。

ステッピングモータ７は、パルス駆動回路６が出力する駆動パルスに応じて指針１６（時針１２、分針１３、秒針１４、カレンダ表示部１５）を運針させる。図１に示す例では、例えば、時針１２、分針１３、秒針１４、およびカレンダ表示部１５それぞれに１つステッピングモータ７を備えている。

時針１２、分針１３、秒針１４、カレンダ表示部１５それぞれは、ステッピングモータ７によって運針される。
時針１２は、パルス駆動回路６がステッピングモータ７を駆動することによって１２時間で１回転する。分針１３は、パルス駆動回路６がステッピングモータ７を駆動することによって６０分間で１回転する。秒針１４は、パルス駆動回路６がステッピングモータ７を駆動することによって６０秒間で１回転する。カレンダ表示部１５は、例えば日付を表示する指針であり、パルス駆動回路６がステッピングモータ７を駆動することによって２４時間で１回転する。

次に、本実施形態に係るステッピングモータ７の概略構成例について説明する。
図２は、本実施形態に係るステッピングモータ７の概略構成例を示す斜視図である。図２に示すように、ステッピングモータ７は、ステータ２０１、ロータ２０２、磁心２０８、コイル２０９、及びネジ２２０を備える。

ステータ２０１には、ロータ２０２を設けるためのロータ収容孔２０３（貫通孔）、ネジ２２０を取り付けるためのネジ孔２１８ａ、ネジ孔２１８ｂが形成されている。また、ステータ２０１には、ロータ収容孔２０３周りの２か所に、幅が他の部分より狭くなっている過飽和部２１０、２１１が形成されている。
ロータ２０２は、ロータ収容孔２０３に回転可能に配置されている。
コイル２０９は、磁心に巻回されている。
また、ステッピングモータ７をアナログ電子時計に用いる場合、ステータ２０１と磁心２０８とは、ネジ２２０によってムーブメント８２の地板５１に固着され、互いに接合される。
磁路Ｒは、コイル２０９を励磁した場合にロータ収容孔２０３の周囲に磁極を発生させる。

次に、図３を用いてステータ２０１について説明する。図３は、本実施形態に係るステータ２０１の正面模式図である。図３において、ステータ２０１の長手方向をｙ軸方向、短手方向をｘ軸方向とする。なお、図３に示すステータ２０１は、後述するモータ用ステータの製造方法によって製造される。

図３のように、ステータ２０１は、接合箇所のない一体構造である。
ステータ２０１を構成する母材２４０は、例えばＦｅ－Ｎｉ（鉄－ニッケル）の磁性板材で形成されている。また、母材２４０は、板状である。
ステータ２０１は、母材２４０に、ロータ収容孔２０３、過飽和部２１０、過飽和部２１１、ネジ孔２１８ａ、およびネジ孔２１８ｂが形成されることによって構成される。
ロータ収容孔２０３には、切り欠き部（内ノッチ）２０４、２０５が形成されている。
過飽和部２１０、２１１は、ロータ収容孔２０３の周囲に形成されている。過飽和部２１０、２１１は非磁性領域である。
断面Ａ－Ａ’の断面の写真例（符号ｇ１）において、第１面ｆ１は、レーザーが照射される面であり、第２面ｆ２は、第１面ｆ１と反対側の面である。符号ｇ１のように、ステータ２０１は、突起部２５１、左溝部２５２、及び右溝部２５３を備える。また、ステータ２０１は、過飽和部２１０、２１１に、母材２４０の第１面ｆ１側のみから突出するように突起部２５１が設けられ、突起部２５１に溝部（左溝部２５２、右溝部２５３）を有する。なお、突起部２５１と溝部（左溝部２５２、右溝部２５３）等については、図４、図５を用いて後述する。

ステッピングモータ７を時計に用いる場合、ステータ２０１の各サイズの例を説明する。
ロータ収容孔２０３の穴径は、例えば約１．５～２ｍｍである。過飽和部２１０、２１１の一番細い箇所の幅は、例えば約０．１ｍｍ～０．２ｍｍである。ステータ２０１の厚さは、例えば約０．５ｍｍ±０．１ｍｍである。長手方向の長さは、例えば約１０ｍｍである。

＜レーザー照射後のステータの断面の写真例の説明＞
次に、パーマロイの片面に塗布されたクロムに対してレーザー照射を行い、レーザーで溶融拡散して、クロムを１５重量％以上にした後の図３の断面Ａ－Ａ’の写真例を図４、図５に示す。

図４は、本実施形態において、パーマロイに塗布されたクロムをレーザーで溶融拡散して非磁性化率を８０％程度にした後の図３の断面Ａ－Ａ’の写真例を示す図である。
図４において、上下方向（ｚ軸方向）は、ステータ２０１の母材２４０の板厚方向である。レーザーは、クロムが塗布されている面である第１面ｆ１側から照射される。なお、母材２４０は、板状の磁性体によって構成された一体物であり、母材２４０の厚さｈ１は、例えば０．５ｍｍ±０．１ｍｍである。図４では、クロム塗布後に、このクロムに対してレーザーパワーが約１５０Ｗのレーザーを、４ｍｓの照射時間だけ照射して、クロムの拡散溶融を行った。この場合は、クロム塗布厚が薄かった第１面ｆ１の一部で母材２４０の厚さｈ１より厚さが薄くなる箇所が発生した。また、通常の一体型の非磁性化率を０％とすると、後述する溶融部２５０の非磁性化率は約８０％程度であった。

溶融部２５０は、レーザー照射によって溶融した溶融部である。
突起部２５１は、母材２４０の第１面ｆ１かつ溶融部２５０に形成され、母材２４０の第１面ｆ１から板厚方向に突出し、レーザー照射によって形成された突起部である。母材２４０の第１面ｆ１から突起部２５１の高さはｈ２である。このため、突起部２５１が形成されている部分は、母材２４０の厚さｈ１と突起部２５１の高さｈ２の合計の厚さｈ５が、母材２４０の厚さｈ１より厚くなっている。また、突起部２５１は、レーザーの照射によって形成されたドロスである。突起部２５１は、過飽和部（２１０，２１１（図２、図３））に設けられている。突起部２５１は、母材２４０とクロム重量比が異なる拡散領域を有している。
左溝部２５２（溝部）は、レーザー照射によって形成された溝部である。母材２４０の第１面ｆ１から左溝部２５２の深さはｈ３である。このため、左溝部２５２は、母材２４０の第１面ｆ１よりｈ３だけ低い。
右溝部２５３（溝部）は、レーザー照射によって形成された溝部である。母材２４０の第１面ｆ１から右溝部２５３の深さはｈ４である。このため、右溝部２５３は、母材２４０の第１面ｆ１よりｈ４だけ低い。

このように、ステータ２０１は、突起部２５１に設けられた溝部（左溝部２５２、右溝部２５３）を備えている。
図４のように、非磁性化率が８０％前後の場合は、突起部２５１と溝部（左溝部２５２、右溝部２５３）が連続して設けられ、突起部２５１を中心として、左右二箇所に溝部（左溝部２５２、右溝部２５３）が設けられる。
母材２４０の第１面ｆ１から突起部２５１の高さｈ２は、母材２４０の厚さｈ１の例えば１／１０以下である。また、母材２４０の第１面ｆ１から溝部（左溝部２５２、右溝部２５３）の深さｈ３、ｈ４は、母材２４０の厚さｈ１の例えば１／１０以下である。

図４のように、本実施形態のステータ２０１は、幅が狭くなっている過飽和部（２１０，２１１（図３））に突起部２５１を有している。本実施形態のステータ２０１では、突起部２５１が母材２４０の第１面ｆ１より厚くなっている。また、本実施形態のステータ２０１は、第２面ｆ１２が変形することなく形成されている。
また、本実施形態によれば、母材２４０の第１面ｆ１から溝部（左溝部２５２、右溝部２５３）の深さｈ３、ｈ４が、母材２４０の厚さｈ１の例えば２／５以下であるので、図１２の構成と比べて溝部の部分の厚さを確保できる。

これにより、本実施形態によれば、ステッピングモータ７への取扱及びステッピングモータ７の組立時に生じる外力による変形が生じにくい。
この結果、本実施形態によれば、ステッピングモータ７への取扱及びステッピングモータ７の組立時に生じる外力による変形が生じにくいため、後述するようにステータ２０１の変形による磁気的な特性変化を低減することができる。
さらに、本実施形態によれば、第１面ｆ１からの突起部の高さが母材の厚さの１／１０以下であるため、時計１にこのステータ２０１を有するステッピングモータ７を取り付けた際、時計１が有するギア等の部品との干渉を防ぐことができる。

図５は、本実施形態において、パーマロイに塗布されたクロムをレーザーで溶融拡散して非磁性化率を９５％程度にした後の図３の断面Ａ－Ａ’の写真例を示す図である。
図５において、上下方向（ｚ軸方向）は、母材２４０の板厚方向である。レーザーは、クロムが塗布されている面である第１面ｆ１１側から照射される。図５では、クロム塗布後に、このクロムに対してレーザーパワーが約２００Ｗのレーザーを、４ｍｓの照射時間だけ照射して、クロムの拡散溶融を行った。この場合は、母材２４０の板厚方向にレーザーを貫通させ、それに伴い母材２４０が蒸発し、母材２４０の体積が減少したが、図５のように母材２４０の第１面ｆ１１から高さｈ１３の左突起部２６１と、高さｈ１４の右突起部２６２が形成された。また、通常の一体型の非磁性化率を０％とすると、後述する溶融部２６０の非磁性化率は約９５％程度であった。

溶融部２６０は、レーザー照射によって溶融した溶融部である。
左突起部２６１（突起部）は、母材２４０の第１面ｆ１１かつ溶融部２６０に形成され、母材２４０の板厚方向に突出し、レーザー照射によって形成された突起部である。母材２４０の第１面ｆ１１から左突起部２６１の高さはｈ１３である。このため、左突起部２６１が形成されている部分は、母材２４０の厚さｈ１と左突起部２６１の高さｈ１３の合計の厚さｈ６が、母材２４０の厚さｈ１より厚くなっている。
右突起部２６２（突起部）は、母材２４０の第１面ｆ１１かつ溶融部２６０に形成され、母材２４０の板厚方向に突出し、レーザー照射によって形成された突起部である。母材２４０の第１面ｆ１１から右突起部２６２の高さはｈ１４である。このため、右突起部２６２が形成されている部分は、母材２４０の厚さｈ１と右突起部２６２の高さｈ１４の合計の厚さｈ７が、母材２４０の厚さｈ１より厚くなっている。
また、左突起部２６１（角状ドロス）と右突起部２６２（角状ドロス）は、レーザーの照射によって形成されたドロスである。突起部（左突起部２６１，右突起部２６２）は、過飽和部（２１０，２１１（図２、図３））に設けられている。突起部は、母材２４０とクロム重量比が異なる拡散領域を有している。
溝部２６３は、レーザー照射によって形成された溝部である。母材２４０の第１面ｆ１１からの溝部２６３の深さはｈ１２であり、溝部２６３の長手方向の幅はｗ１２である。このため、溝部２６３は、母材２４０の第１面ｆ１１よりｈ１２だけ低い。

図５に示す例は、角状ドロスが形成されている例である。
図５のように、ステータ２０１は、突起部（左突起部２６１，右突起部２６２）に設けられた溝部２６３を備えている。
図５のように、非磁性化率が９５％前後の場合は、母材２４０の第１面ｆ１側のみから突出するように、突起部（左突起部２６１，右突起部２６２）と溝部２６３が連続して設けられ、溝部２６３を中心として、左右二箇所に突起部（左突起部２６１、右突起部２６２）が設けられる。
また、突起部（左突起部２６１，右突起部２６２）は、過飽和部２１０，２１１に設けられている。
突起部（左突起部２６１、右突起部２６２）の高さｈ１３、ｈ１４は、母材２４０の厚さｈ１の例えば１／１０以下である。また、溝部２６３の深さｈ１２は、母材２４０の厚さｈ１の例えば２／５以下である。なお、図５の溝部の深さは、母材２４０に溝部が形成された場合の一例である。また、図５の例では、溝部２６３の深さｈ１２の値は、溝部２６３の幅ｗ１２の値より大きい。このように形成するためには、高放電深度のレーザーを使用する。

図５のように、本実施形態のステータ２０１は、幅が狭くなっている過飽和部（２１０，２１１（図３））に突起部（左突起部２６１、右突起部２６２）を有している。本実施形態のステータ２０１では、突起部が母材２４０の第１面ｆ１より厚くなっている。また、本実施形態のステータ２０１は、第２面ｆ１２が変形することなく形成されている。
また、本実施形態によれば、母材２４０の第１面ｆ１１から溝部２６３の深さｈ１２が、母材２４０の厚さｈ１の例えば２／５以下である。

これにより、本実施形態によれば、図１２の構成と比べて溝部の部分の厚さを確保できるので、ステッピングモータ７への取扱及びステッピングモータ７の組立時に生じる外力による変形が生じにくくなる。
この結果、本実施形態によれば、ステッピングモータ７への取扱及びステッピングモータ７の組立時に生じる外力による変形が生じにくいため、後述するようにステータ２０１の変形による磁気的な特性変化を低減することができる。
さらに、本実施形態によれば、第１面ｆ１１からの突起部（左突起部２６１、右突起部２６２）の高さ（ｈ１３またはｈ１４）が母材の厚さの１／１０以下であるため、時計１にこのステータ２０１を有するステッピングモータ７を取り付けた際、時計１が有するギア等の部品との干渉を防ぐことができる。

次に、図３のステータ２０１をｘｙ平面で見た場合の形状について説明する。
図６は、本実施形態に係る図３のステータ２０１の一部のｘｙ平面における拡大図である。図６のように、溝部（左溝部２５２、右溝部２５３）は、突起部２５１の周囲に形成される。この構成によって、例えば製造時に、仮にステータ２０１に力が加わった場合であっても、溝部が、加わった外力の逃げ場になる。したがって、本実施形態に係る構成によれば、図１２に記載するような非磁性化処理を加えたステータと比較して、外力に対して変形に強く、一体型ステータと同程度の強度を維持することができる。

＜製造方法の説明＞
次に、ステータ２０１の製造方法の一例を、図７と図８を用いて説明する。図７は、本実施形態に係るステータ２０１の製造方法の一例を示す図である。

（第１製造工程 １ｓｔプレス（ガイド穴作成））
第１製造工程では、製造システム３００が、プレス装置３０２を備えている。また、プレス前のフープ材が、プレス装置３０２の上流にロール状に巻き取られている（符号３０１）。なお、図７において、フープ材の長手方向をｘ軸方向とし、短手方向をｙ軸方向とする。また、フープ材の短手方向の幅は、例えば１６．５ｍｍである。

プレス装置３０２は、フープ材の状態の磁性材料（３８パーマロイなど）に対して、符号３１０のようにフープ材の短手方向に位置決め用のガイド穴３１２、３１３を形成する。プレス後、製造システム３００は、プレス後のフープ材を、符号３０３のようにロール状に巻き取る。

（第２製造工程 非磁性領域作成）
第２製造工程では、製造システム３００が、クロム（Ｃｒ）をペースト塗布するペースト塗布装置３２２、乾燥装置３２３、レーザー照射装置３２４、および洗浄装置３２５を備えている。第１製造工程でプレス後のフープ材が、ペースト塗布装置３２２の上流にロール状に巻き取られている（符号３２１）。

ペースト塗布装置３２２は、フープ材に対して、ｙ軸方向の所望位置にクロムをペースト塗布する（塗布工程）。ペースト塗布装置３２２は、例えば、クロムをバインダーと混ぜてペースト化し、それをディスペンスする。すなわち、ペースト塗布装置３２２は、ディスペンザーである。なお、ｙ軸方向の所望位置とは、図３に示したステータ２０１における非磁性領域である過飽和部２１０、２１１を作成する領域である。なお、ペースト塗布装置３２２は、ガイド穴の位置を基準とした所望位置にクロムをペースト塗布する。なお、Ｃｒの塗布厚は、一例として１５０～２００［ミクロン］である。
続けて、乾燥装置３２３は、フープ材にペースト塗布されたクロムを乾燥させる。

続けて、レーザー照射装置３２４は、クロムがペースト塗布された領域（符号３３１）にレーザーを照射する（レーザー加工工程）。なお、レーザーは、放電深度が深いファイバーレーザーが好ましい。これにより、塗布したクロムが母材（パーマロイ材）に溶け込む。そして、塗布したクロムと、パーマロイ材内部のクロムとで拡散溶融が生じ、クロム重量比が１５％以上となる領域が形成される。なお、レーザー照射によって、クロムがペースト塗布された領域は、パーマロイ材及びＣｒの融点以上、１９００度以上になる。また、レーザーの入射側の口径は、０．３～０．５ｍｍ程度である。また、レーザー照射装置３２４は、ｘ軸方向に例えば２５［ミクロン］間隔でレーザーを照射する。これにより、母材（フープ材）にかかるレーザー照射による熱を低減することができる。

続けて、洗浄装置３２５は、塗布したクロムのうち、溶剤を用いて洗浄することで、不要な箇所を除去する。レーザー照射、洗浄後のフープ材を上面から見ると、符号３１０Ａのようにクロムをペースト塗布した領域（符号３３１）に非磁性領域が形成されている。非磁性領域のｙ軸方向の幅は、約０．３～０．５ｍｍである。このように、第２製造工程によって、フープ材に対してｘ軸方向に連続した直線上の非磁性領域が、ｙ軸方向の所定位置に形成される。また、洗浄にかかる時間は、一例として５分間である。
洗浄後、製造システム３００は、非磁性領域形成後のフープ材を、符号３２６のようにロール状に巻き取る。

（第３製造工程 ２ｎｄプレス（仕上げ））
第３製造工程では、製造システム３００が、仕上げ加工装置であるプレス装置３４２を備えている。第２製造工程後のフープ材が、プレス装置３４２の上流にロール状に巻き取られている（符号３４１）。
プレス装置３４２は、ガイド穴３１２、３１３の位置を基準として、図８に示すようにクロム重量比が例えば１５％以上となった箇所がステータ２０１の過飽和部２１０、２１１となるように、プレス抜きを行う。図８は、本実施形態に係るステータ２０１のプレス前のフープ材を示す上面図である。なお、ステータ２０１’は、第４製造工程前のステータである。製造システム３００（図７）は、図８の符号２０１’’の位置でステータ２０１’のプレス抜きを行う。なお、プレス抜きは、非磁性領域の一部を打ち抜き、ステッピングモータ７用のロータ２０２を囲む形状にする。すなわち、第３製造工程によって、ロータ収容孔２０３も同時に形成される。プレス後、製造システム３００は、ステータ２０１をプレス抜きした後のフープ材を、符号３４３のようにロール状に巻き取る。
これにより、幅狭部と、それ以外の箇所とで、クロム重量比が異なるステータ２０１’の外形が完成する。

（第４製造工程 磁性焼鈍）
第４製造工程では、製造システム３００が、焼鈍炉３５１を備えている。
焼鈍炉３５１は、ステータ２０１’に対して高温アニール（焼鈍）処理を行う。これにより、第３製造工程のプレス加工による残留応力の除去・緩和を行う。

製造システム３００は、上記の第１製造工程から第４製造工程によって、図３に示したステータ２０１を製造する。
なお、図７、図８を用いて説明した製造方法は一例であり、これに限らない。

次に、図９を用いて、本実施形態に係るステッピングモータ７について詳述する。
図９は、本実施形態に係るステッピングモータ７の正面模式図である。
図９に示すステッピングモータ７は、ロータ収容孔２０３、ステータ２０１、ロータ２０２、磁心２０８、コイル２０９、及び過飽和部２１０、２１１を備えている。

なお、ロータ２０２は、ロータ収容孔２０３内に回転可能に配設された２極のロータである。磁心２０８は、ステータ２０１と接合されている。コイル２０９は、磁心２０８に巻回されている。

なお、過飽和部２１０、２１１は、ロータ２０２の安定位置確保のためロータ収容孔２０３に設けられる切り欠き部２０４、２０５に干渉しない部分に設けられる。コイル２０９は、第１端子ＯＵＴ１、第２端子ＯＵＴ２を有している。

ロータ収容孔２０３は、輪郭が円形とされた貫通孔の対向部分に複数（図９の例では２つ）の半月状の切り欠き部２０４、２０５を一体形成した円孔形状に構成されている。これら切り欠き部２０４、２０５は、ロータ２０２の停止位置または静止安定位置を決めるための位置決め部として構成されている。例えば、切り欠き部２０４は、ロータが所定位置になると、そのポテンシャルエネルギーが低くなり、ロータの位置を安定させる作用をもたらす。

ロータ２０２は、２極（Ｓ極及びＮ極）に着磁されている。
コイル２０９が励磁されていない状態では、ロータ２０２は、図９に示すように前記位置決め部に対応する位置、換言すれば、ロータ２０２の磁極軸Ａが、切り欠き部２０４、２０５を結ぶ線分と直交するような位置（角度θ_０位置）に安定して停止（静止）している。

ロータ収容孔２０３の周囲に設けられた磁路Ｒの一部（図９の例では２箇所）に、非磁性領域の過飽和部２１０、２１１が形成されている。ここで、ステータ２０１の過飽和部の断面の幅を断面幅ｔとし、磁路に沿った方向の幅をギャップ幅ｗとする。過飽和部２１０、２１１は、断面幅ｔとギャップ幅ｗとにより画定された領域に形成されている。
以下の説明では、ステータ２０１において、過飽和部２１１の外周を点ａ１、過飽和部２１１内を点ｂ１、過飽和部２１１の近傍且つ磁路Ｒの外周と内周との間を点ｃと定義する。

次に、本実施形態に係るステッピングモータ７の動作を、図９を参照して説明する。
まずパルス駆動回路６から駆動パルス信号をコイル２０９の端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２間に供給して（例えば、第１端子ＯＵＴ１側を正極、第２端子ＯＵＴ２側を負極）、図９の矢印方向に電流ｉを流すと、ステータ２０１には破線矢印方向に磁束が発生する。

本実施形態では、非磁性領域である過飽和部２１０、２１１が形成されており、当該領域の磁気抵抗は増大している。そのため、従来の「幅狭部」に相当する領域を磁気飽和させる必要がなく、容易に漏洩磁束を確保でき、その後、ステータ２０１に生じた磁極とロータ２０２の磁極との相互作用によって、ロータ２０２は図９の矢印方向に１８０度回転し、磁極軸が角度θ_１位置で安定的に停止（静止）する。
なお、本実施形態では、ステッピングモータ７を回転駆動することによって通常動作（本発明の各実施の形態はアナログ電子時計であるため運針動作）を行わせるための回転方向（図９では反時計回り方向）を正方向とし、その逆（時計回り方向）を逆方向としている。

次に、パルス駆動回路６から、逆極性の駆動パルスをコイル２０９の端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２に供給して（駆動とは逆極性となるように、第１端子ＯＵＴ１側を負極、第２端子ＯＵＴ２側を正極）、図９の反矢印方向に電流を流すと、ステータ２０１には反破線矢印方向に磁束が発生する。
その後、前述と同様に、非磁性領域である過飽和部２１０、２１１が形成されていることから、容易に漏洩磁束を確保でき、ステータ２０１に生じた磁極とロータ２０２の磁極との相互作用によって、ロータ２０２は前記と同一方向（正方向）に１８０度回転し、磁極軸が角度θ_０位置で安定的に停止（静止）する。

以後、このように、コイル２０９に対して極性の異なる信号（交番信号）を供給することによって、前記動作が繰り返し行われて、ロータ２０２を１８０度ずつ矢印方向に連続的に回転させることができる。

このように、ステータ２０１を有するステッピングモータ７は、ロータ収容孔２０３の周囲の磁路の一部に非磁性領域である過飽和部２１０、２１１が形成されているため、当該領域で消費される磁束が大幅に低減でき、ロータ２０２を駆動させる漏洩磁束を効率よく確保できる。
また、従来では「幅狭部」とされていた箇所に非磁性領域である過飽和部２１０、２１１を形成して低透磁率化させることにより、ロータ２０２自体から発せられる磁束についても当該領域での消費が抑制される。その結果、ステッピングモータ７によれば、磁気ポテンシャルの損失を防止することができ、ロータ２０２を磁気的に停止（静止）・保持させるための保持力を高めることができる。

また、従来では「幅狭部」とされていた箇所にＯＵＴ１側（負極）の磁束で飽和させて回転させた後、ＯＵＴ２側（正極）で回転させるにはＯＵＴ１側（負極）の際に生じた残留磁束を打ち消す必要があった。しかしながら、本実施形態によれば、当該領域での残留磁束が大幅に低減されているため、残留磁束の打ち消しに要する時間が不要となり回転を収束させるまでの時間が短縮できる。このため、本実施形態によれば、高速運針を行う際の動作安定性を維持することができ、駆動周波数を上げることができる。

＜ステータ周辺の歯車の配置とステータ外側のノッチの関係＞
次に、ステータ周辺の歯車の配置とステータ外側のノッチの関係を説明する。
図１０は、ステータ周辺の歯車の配置とステータ外側のノッチの関係を説明するための図である。なお、この一例においては、ステータ２０１と地板５１との関係を示すため、時針駆動機構に備えられるモータ４０について説明する。
なお、モータ４０はステッピングモータ７の一例であり、ロータ４５はロータ２０２の一例であり、ステータ４４はステータ２０１の一例であり、ロータ孔４４ａはロータ収容孔２０３の一例であり、磁心４２は磁心２０８の一例であり、コイルワイヤ４３はコイル２０９の一例であり、ネジ４８はネジ２２０の一例である。ステータ４４の切り欠き部２０４、２０５は、ロータ収容孔２０３周りに設けられている。

地板５１は、時計１の機構モジュールの基板を構成している。地板５１は、例えば樹脂材料等により、軸方向を板厚方向とする板状に形成されている。

時針駆動機構は、時針１２を回転させる。時針駆動機構は、モータ４０と時輪列を備える。なお、図１０では、時輪列のうち、ロータ４５のかな４５ａに噛み合っている第１時中間歯車３１のみ示している。

モータ４０は、１ステップでロータ４５が１８０°回転するステッピングモータである。モータ４０は、磁心４２および磁心４２に巻いたコイルワイヤ４３を含むコイルブロック４１と、コイルブロック４１の磁心４２の両端部分と接触するように配置されたステータ４４と、ステータ４４のロータ孔４４ａに配置されたロータ４５と、を有する。

コイルブロック４１は、磁心４２およびコイルワイヤ４３と、磁心４２の一端部に固定されたコイルリード基板４６と、を備える。

磁心４２は、軸方向および径方向に直交する方向に沿うように延在している。磁心４２は、その両端部においてネジ４８により地板５１に対して固定されている。コイルリード基板４６は、プリント基板である。コイルリード基板４６は、磁心４２の一端部の表側に配置され、ネジ４８により磁心４２とともに共締めされている。コイルリード基板４６は、磁心４２の一端部に対する固定部から、軸方向から見て地板５１の中央部に向かって延びている。コイルリード基板４６の表面には、一対の配線４７が形成されている。各配線４７における磁心４２側の一端部４７ａには、それぞれコイルワイヤ４３の端部が、例えば溶接される。

ステータ４４は、磁心４２よりも径方向内側に配置されている。ステータ４４は、一対のネジ４８により磁心４２とともに地板５１に共締めされている。

ロータ４５は、磁心４２の径方向内側に配置されている。ロータ４５は、地板５１と不図示の輪列受とにより回転可能に支持されている（図９参照）。

＜ステータ変形の特性の変化＞
次に、ステータ２０１が変形した場合の特性変化例を説明する。
図１１は、ステータ２０１の変形前と変形後に平らに戻した場合のＢ－Ｈ曲線を示す図である。図１１において、横軸は磁界［Ａ／ｍ］であり、縦軸は磁束密度［Ｔ］である。
ステータ２０１を曲げる前のＢ－Ｈ曲線（符号ｇ１０１）、ステータ２０１を曲げた後に平らに戻した後のＢ－Ｈ曲線（符号ｇ１０２）のように、ステータ２０１が変形したものを平らに戻しても特性が変化している。特性の変形量は、製造時、組立時の誤差によって不均一であり制御できないため、ステータ変形が生じるとモータ品質のバラつきが極めて大きくなる。

これに対して、本実施形態のステータ２０１では、幅が狭くなっている過飽和部（２１０，２１１（図３））に形成されている突起部が母材の第１面より厚くなっており、第２面が変形することなく形成されているので、図１２の構成と比べて、ステッピングモータ７への取扱及びステッピングモータ７の組立時に生じる外力による変形が生じにくい。
この結果、本実施形態のステータ２０１は、製造時等の変形を低減することができるので、ステータ２０１の変形による特性変化を低減することができる。

これにより、本実施形態によれば、磁気二体型ステータを実現する際の、外力に対する強度低下の影響を抑制することで、図１２に記載するような非磁性化処理を加えたステータと比較して、外力に強い、製造時等の変形による特性変化の少ない高品質なステータ２０１を提供することができる。この結果、本実施形態によれば、外力に強いステータ２０１を備えるステッピングモータ７、及び外力に強いステータ２０１を有するステッピングモータ７を備える時計１を提供することができる。

２０１…ステータ、２０２…ロータ、２０３…ロータ収容孔、２０４，２０５…切り欠き部、２０８…磁心、２０９…コイル、２１０，２１１…過飽和部、２１８ａ，２１８ｂ…ネジ孔、２４０…母材、２５１，２６１，２６２…突起部、２５２，２５３，２６３…溝部、７…ステッピングモータ、１…時計、Ｒ…磁路、ｆ１，ｆ１１…第１面、ｆ２，ｆ１２…第２面

Claims (10)

1. 一体の磁性体によって構成され、ロータを内部に配置可能な貫通孔を有するステータの母材と、
   コイルを励磁した場合に前記貫通孔の周囲の前記ステータの母材に磁極を発生させる磁路と、
   前記磁路の断面積が他の部位よりも狭くなるように形成された過飽和部と、
   前記過飽和部に、前記ステータの母材の第１面のみから突出するように設けられ、前記母材とクロム重量比が異なる拡散領域を有する突起部と、
   前記突起部に設けられた溝部と、
   を備える、
   ステータ。
2. 前記突起部と前記溝部とは連続して設けられる、
   請求項１に記載のステータ。
3. 前記溝部は、前記突起部に対して左右対称に設けられる、
   請求項１または請求項２に記載のステータ。
4. 前記突起部は、前記溝部に対して左右対称に設けられる、
   請求項１または請求項２に記載のステータ。
5. 前記第１面からの前記突起部の高さは、前記母材の厚さの１／１０以下である、
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のステータ。
6. 前記第１面からの前記溝部の深さは、前記母材の厚さの２／５以下である、
   請求項１、２、４のうちのいずれか１項に記載のステータ。
7. 前記溝部の幅は、前記母材の厚さの１／４以下である、
   請求項１、２、４、６のうちのいずれか１項に記載のステータ。
8. 前記溝部の深さは、前記溝部の幅より大きい、
   請求項１、２、４、６、７のうちのいずれか１項に記載のステータ。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のステータ、
   を備えるステッピングモータ。
10. 請求項９に記載のステッピングモータを備える時計。

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