JPH02261045A - 電子時計のステッピングモータロータ組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は電子時π１用のステッピングモータのロータ
組立体に関するものであり、より具体的には製造コスト
を低く押さえる事の出来るステッピングモータのロータ
組立体に関するものである。

〈従来の技術〉 クォーツ式アナログ腕時計は、交互に極性が変わる電流
パルスで周期的に励起される小型ステッピングモータを
備え、モータをステップ駆動さけ、歯車列を介して時計
の針を駆動するものが一般的である。ステッピングモー
タのロータはピニオンのような駆動部材と、通常は２極
形の永久磁石、及び時旧ムーブメント機構に回動自在に
組み込まれた軸体とを有している。この種永久磁石は円
筒若しくはリング状でピニオン軸体が挿通する中心孔を
備えている。

サマリウム・コバルトの如き典型的異方性希土類物質の
永久磁石は極めて脆弱で加工が困難である。ロータ自体
のサイズが小さいのでステッピングモータ内の寸法許容
差が極めて小さくなければならない。磁石の損傷をなく
し、製造コストを低減する為の多くの改良が提案されて
いる。マグネットをロータピニオン軸に圧入するような
構造の場合、或いは、マグネットの外径に圧縮応力を（
＝ｊ与してロータの所定の位置に保持する必要のある場
合には、上記のような破損の可能性が増大する。

このような破損を無くすために保護ブッシングなどを採
用することも提案されている。

く解決すべき問題点〉 ステッピングモータのロータの好ましい特性としては、
慣性モーメントが低いことが挙げられる。

慣性モーメントは回転半径の二乗の値によって変化する
ので、マグネットの内径とロータ軸との間に不必要な保
護ブッシングを使用したり、或いはマグネットの外径を
包む金属殻部を使用することは、本来避けるべきことで
ある。

駆動軸とマグネットとの間にプラスチック製内部ブッシ
ングを備えたロータ組立体としては米国特許第４．２０
［ｉ、３７９号、第３．９５３．７５２号、或いは、第
２，４８８，７２９号、第４，３４０．５１３０号など
がある。

ロータ軸に締り嵌めにより圧入させた複数の金属ブッシ
ングの間にマグネットを保持させたステッピングモータ
のロータとしては、例えば米国特許第４，０３５８７７
号がある。この特許によれば、ブッシングに対するマグ
ネット内径を緩く結合させることによってマグネットの
芯出しを行っている。

しかし、この構成だと寸法誤差の許容範囲が極めで小さ
くなければならないし、マグネットを構成する磁性体物
質の脆弱さから内径である孔の仕上げ加工が困難でコス
ト高となる。この様な内孔の仕上げ加工についてロータ
軸に直接押圧して形成する事については、米国特許第３
．９４３，６９８号に記載されており一これによればス
テンレス鋼や他の非磁性体をマグネットに固着させてそ
の脆弱な物質そのもののヒビ割れなどの損傷を防止して
いる。

放射状の壁と外側の保護金属鞘部を用い、この金属鞘部
にマグネットを圧入する構成は米国特許ｉ４，０９５，
１２９号に開示されている。この構成では簡単なドリリ
ングにより希土類マグネットの内径を形成することが可
能であるけれども、慣性モメントを増大させ、且つ、マ
グネットの外径への圧入による圧縮応力によって損傷の
可能性がそれだけ大きくなって好ましくない。

そのため、慣性モーメントが小さいロータ組立体が形成
できれば大変好ましいわけであり、１つ脆弱なマグネッ
トに加わる応力が小さく出来るようにするこが待たれて
いた。また、低コストのロタ組立体が形成できれば更に
好ましいわけてある。

この発明の目的は、改良された低コストのステッピング
モータのロータ組立体を提供することである。

この発明の別の目的は、慣性モーメントが小さいステッ
ピングモータのロータを提供する事である。

く問題点を解決するための手段〉 この発明は、駆動軸と駆動部材とを有するロタと、上記
駆動部材に対向する側面を有し上記駆動軸に取り付いて
上記駆動軸と同心の筒状壁部を有する凹陥部を形成し、
更に上記凹陥部の底部にて第１の環状当接面を形成する
芯出しワッシャと、中心孔を有して上記駆動軸との間に
て環状の間隙部を形成すると共に、上記凹陥部に緩く突
出する外側壁部を有して上記第１の環状面に接触するほ
ぼ円筒状の希土類物質の永久磁石（マグネット）と、上
記駆動軸と中間で結合する中心孔を有し、上記駆動軸に
押圧して上記永久磁石を上記第１の当接面に軸方向に押
圧してなる保持ワッシャと、更に、上記駆動軸上にて上
記芯出しワッシャの軸方向の移動を規制する規制手段と
を備えてなり、前記のワッシャ群が上記永久磁石を上記
ロータの定位置に保持し、上記凹陥部の上記円筒状壁部
が駆動軸に対して永久磁石を中心に位置させて成るよう
にした電子時計のステッピングモータロータ組立体であ
る。ロータマグネットの形成に当たり、その中心孔は直
接孔開けされ、遊星レーザービムによって荒ドリル加工
で形成され、従ってコスト高のグラインダー加工を必要
としない。また、マグネットの圧入を要しないので、コ
ストの低減化と損傷防止に寄与するものである。

〈実施例〉 以下、この発明による好適な実施例について図面を参照
して説明する。

第１図において、符号２て示すロータ組立体は、時計の
歯車列（図示せず）と螺合する歯車（ピニオン）を有す
る駆動部材６と、駆動軸４とを備えたロータを含んで成
る。駆動部材６としては米国特許節４，６４７，２１８
号に開示の正対する一対のピンを有する構成としてもよ
い。駆動軸４と駆動部材６はこの実施例では単一のスチ
ール加］二体で構成し、対向するジャーナル部８．１０
を有し、これがムーブメントベアリングに回動自在に装
着されている。軸４は小径で長い近傍部４ｂよりも僅か
に大径とした加工ボス部４ａを有している。

ロータ組立体は更に芯出しワッシャ］２と、リング状永
久磁石（以下、マグネット）１４と保持ワッシャ１６と
を有している。

芯出しワッシャ］２は、真鍮やその他の非磁性体（アル
ミニュムやプラスチック物質）より形成し、駆動部材６
の下側と当接する軸部１８と、半径部２０とを有する。

駆動部材６が位置する反対側、即ち芯出しワッシャ１２
の一側（後述のマグネット側）には円形の凹陥部が形成
され、この凹陥部は平坦な環状当接面２２と、短くて滑
らかな佳上げ加工を施した円筒壁２４を有している。円
筒壁２４の端部２５は面取りされて組み立てを容易にし
ている。

マグネット］４はサマリウム−コバルトのような希土類
物質で形成した焼結盤体である。かかる物質としてはヴ
アキュムシュメルツ社製の商品名ＶＡＣ１７０、或いは
、ユミマッグ・レコマ社製の商品名ＲＥＣ２０が市販さ
れている。この発明においては、外径が上記円筒壁の外
径より僅かに小さくなるように滑らかな円筒状面に仕上
げ加工され、寸法誤差が極めて小さい状態にて上記凹陥
部に遊嵌されている。マグネット１４の軸方向長さの作
かに３０％だけがこの凹陥部の中に嵌挿されている。ま
た、この発明においては、マグネット１４の中心孔２６
は荒ドリル加工によって形成でき、好ましくは、遊星レ
ーザービームでもって成し得る。従って、内部グライン
ド加工によるコスト高の仕上げ工程を必要としない。孔
２６の形成には、符号２８で示す大きな環状クリアラン
スを軸　部４ｂの周りに有するようにする。従って、中
心孔２６の形成に際して、精確な許容範囲をもったグラ
インディングは必要としないので、ロータ組立体全体の
製造においてコス］・の大１１１な低減となるものであ
る。

次に、保持ワッシャ１６は、多角形若しくは円形で軸部
４ｂとの間で締り嵌めを形成する孔を備えた平板状の真
鍮ワッシャであってよい。

芯出しワッシャ１２が軸４を長手方向に移動するのを規
制する手段が設けられている。この規制手段としては、
芯出しワッシャ］２の内径が軸のボス部４ａにて軽い締
り嵌めを形成して軸に保持するように形成されている。

軸方向の移動を規制する他の手段としては、緩く取り（
；Ｊけて駆動部材６に対して芯出しワッシャ１２を当接
させ（符号３０参照）でもよい。

次に組み立てについて簡単に説明する。駆動部材６と軸
４を備えたロータの加工が終了したら、。

芯出しワッシャ１２を軸ボス部４ａに挿入し、駆動部材
６と当接させる。ががる当接と共に、あるいはその代わ
りに、ワッシャ］２の緩い締り嵌めを利用でき、マグネ
ット１４はその外径が仕上げ加工され且つレーザーでド
リル加工されて中心孔が形成され、そして四餡部に遊嵌
されるように軸部４ｂに挿通されて他端部の而２２に当
接するようにする。マグネットに圧縮応力を（＝Ｊ与す
ること無く、軸に対するマグネット１４の半径方向の芯
出しが短い円筒状壁部２４によって達成される。

最後に、保持ワッシャ１６がマグネット１４の他端部に
対して軸部４ｂに圧入され、それを芯出しワッシャ１２
の当接面に押圧する。この軸方向の応力がマグネットの
端部に拡がり、ロータの所定の位置に保持することにな
る。

第２図はこの発明の別の実施例を示すものである。この
実施例では、図示の通りロータの軸方向の寸法が短く形
成されている。従って、この寸法減少に伴って、軸方向
の保持力をもたらすワッシャの構造を第１図の構造とは
変形させている。ロタ３２は駆動部材３６を有する駆動
軸３４、及びジャーナル部３８．４０を有している。芯
出しワッシャ４２は、孔を有する円盤状で軸３４の短い
ボス３４ａと軽い締り嵌めを形成している。環状当接面
４８と滑らかな円筒状壁部５０を備えた凹陥部はマグネ
ット４４の端部を遊嵌状に受容しており、内部面取り部
５２によって装着、組み立てが容易になっている。保持
ワッシャ４６は断面り字状を有し、そのＬ字の片方の脚
がマグネット４４の底部との当接部４６ａを形成し、他
方の脚４６ｂがシャフト部３４ｂとの締り嵌めを形成し
ている。この実施例の組み立てと動作は第１図の実施例
同様であるので説明を省略する。たたし、軸方向の長さ
が短くなっていること、及び芯出しワッシャ４８と特殊
な保持ワッシャ４６によって弾性に富むこと、更に慣性
モーメントが小さくなっている。更に、要すれば、芯出
しワッシャ４２の軸方向移動規制を駆動部材３６との当
接によって達成することも可能であり、その場合は短い
ボス部３４ａは単に半径方向の位置決めをさせているだ
けとなる。

この発明では、■軸に対してマグネットを芯出しするこ
と、および■マグネットを所定位置に保持すること、の
二つの機能を分離させている。即ち、芯出しは芯出しワ
ッシャの凹陥部の短い円筒状壁部によって成し、また、
所定位置に保持することは２個の大きな平板状ワッシャ
面の間の軸方向のクランプによって達成している。また
、芯出しワッシャ凹陥部の突起が短く、マグネットと軸
との間のボス部を小さくしたために、ロータ組立体の慣
性モーメントを低減できる。マグネットの中心孔をレー
ザードリリングにより形成し、外径のみを仕上げ加工す
ることによって、組立体全体のコストを低減できる。ま
た、マグネットには半径方向の圧入応力が加わらないが
ら、折損などの危険性はない。更に、アルミニュム又は
プラスチックなどの低密度物質で芯出しワッシャを形成
すれば圧入組み立てでも壊れやすくなく、慣性モメント
を更に低減できる。

この発明では、２個のワッシャの平板面の間でマグネッ
トを挾みこむだけであるから損傷の危険のない組み立て
作業が可能である。（この点、従来の場合は、希土類物
質のマグネット組立体を圧入により形成し、このために
損傷の危険性が高かった。） 第１図と第２図のロータの寸法を例示すれば次の通りで
ある。

第１図 ロ　　−　　タ　　輔　　径　　： 芯出しワッシャの 円筒壁の径二 ロータマグネット の仕上げ後外径二 ロータマグネット の内径 マグネットの軸 方向長さ： 芯出しワッシャの 円筒壁深さ： ロータの慣性 ０　、５ｍｍ １．３６ｍｍ １．３５ｎ＋ｍ ０．４７ｍｍ ０．５ｍｍ ０．１５ｍｍ 第２図 ０．４４ｍｍ 第１図はこの発明の好ましい１実施例によるステッピン
グモータのロータ組立体の一部断面図、第２図はこの発
明の別の実施例を示す図である。

１．２８ｍｍ １．２５ｍｍ ０．４７ｍｍ ０．５ｍｍ ０．１５ｍｍ・ ４．３４．、駆動軸　　６，３６．、、駆動部材８．１
０．．３８，４０．、　　ジャーナル部　　１２゜４２
１．芯出しワッシャ　３４ａ、、ボ　ス　部１．４，４
４．、　マグネット　　　１６，４６゜保持ワッシャ　
　１８０．軸部　　２ｏ１．半径部　　　２２１．当接
面　　　２４１、壁　　部２５、５２．　、面取り部　
　　２６０、中心孔２８１．クリアランス 以上この発明の好適な実施例について説明したが、この
発明はこれらの実施例に限定されるものではなく特許請
求の範囲の欄に記載の範囲内で種々変更が可能である。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、駆動軸と駆動部材とを有するロータと、上記駆動部
   材に対向する側面を有し上記駆動軸に取り付いて上記駆
   動軸と同心の筒状壁部を有する凹陥部を形成し、更に上
   記凹陥部の底部にて第１の環状当接面を形成する芯出し
   ワッシャと、中心孔を有して上記駆動軸との間にて環状
   の間隙部を形成すると共に、上記凹陥部に緩く突出する
   外側壁部を有して上記第１の環状面に接触するほぼ円筒
   状の希土類物質の永久磁石と、上記駆動軸と中間で結合
   する中心孔を有し、上記駆動軸に押圧して上記永久磁石
   を上記第１の当接面に軸方向に押圧してなる保持ワッシ
   ャと、更に、上記駆動軸上にて上記芯出しワッシャの軸
   方向の移動を規制する規制手段とを備えてなり、前記の
   ワッシャ群が上記永久磁石を上記ロータの定位置に保持
   し、上記凹陥部の上記円筒状壁部によって駆動軸に対し
   て永久磁石を中心に位置させて成るようにした電子時計
   のステッピングモータロータ組立体。 ２、上記軸方向の移動を規制する規制手段は、上記駆動
   軸にボス部を有し、上記芯出しワッシャは上記ボス部に
   対して締り嵌め状に押圧されてなる請求項１の電子時計
   のステッピングモータロータ組立体。 ３、上記軸方向の移動を規制する規制手段は、上記駆動
   部材を有し、上記芯出しワッシャは上記駆動部材と当接
   して上記駆動軸に上記芯出しワッシャを軸方向に移動し
   ないように保持する請求項１の電子時計のステッピング
   モータロータ組立体。 ４、上記芯出しワッシャは、上記駆動部材の側に軸方向
   に突出した突出部を有し、上記保持ワッシャは平板状で
   ある請求項１の電子時計のステッピングモータロータ組
   立体。 ５、上記芯出しワッシャは、その内径近傍にて上記駆動
   軸に当接する円盤状部材であり、上記保持ワッシャは断
   面がＬ字状である請求項１の電子時計のステッピングモ
   ータロータ組立体。 ６、上記芯出しワッシャは、アルミニウムとプラスチッ
   ク物質より成る物質群から選択された低密度の物質より
   形成して遠心力を減少させてなる請求項５の電子時計の
   ステッピングモータロータ組立体。 ７、上記凹陥部の深さは上記永久磁石の軸方向長さの約
   ３０％程度である請求項１の電子時計のステッピングモ
   ータロータ組立体。