JPH1068784A - 時計パルスモータ用ロータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁石そのもののコストダウンを計るばかりで
なく、ロータの歯の位置合わせ簡単にしかも安価な構造
で可能とする。 【解決手段】 ロータは、直方体形状より成る２極性の
永久磁石１と、該永久磁石１の極性方向と垂直な方向
の、上方及び下方に配置される回転真３と、前記永久磁
石１の上方及び下方の少なくとも一方に配置される歯車
部３ａとより構成される。又、前記永久磁石１の極性方
向５と歯車部３ａの歯の位置が定位置を有している物で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、時計用パルスモー
タ用ロータ構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】時計用のモータには、重要な構成部品で
あるコイルとステータとロータとを、各々平面的に散ら
した構造のものが使われている。これは、小型化や薄型
化が要求される時計にとっては非常に良い構造であり、
しかもコスト的に安価に製造し得ることが出来る効果も
ある。

【０００３】以下に上記構造の時計モータの動作原理を
説明する。図６は、時計に一般的に用いられているモー
タ構造を示す平面図である。図によりモータ構造を説明
する。５０はモータであり、ステータ５１と、永久磁石
で出来たロータ５２と、コイル５３より構成されてい
る。

【０００４】ステータ５１は軟磁性体で出来た２枚の板
材５１ａと５１ｂから成り、板材５１ａと５１ｂの境界
にロータ穴５１ｃを有している。このロータ穴５１ｃは
保持トルクを得るために中央で芯がずれた段差形状を有
する穴となっている。そして、その段差部分にロータ磁
石に漏洩磁束を得るためのスリット５１ｃが形成されて
いる。コイル５３は軟磁性体で出来たコイル磁芯５３ａ
に細い銅等で出来たワイヤ５３ｂを巻回し、コイル磁芯
５３ａ上に載置した端子シート５３ｃのパターンにワイ
ヤ５３ｂの端末処理を行なっている。そしてステータ５
１とコイル５３は重ねることによって磁気的結合を行な
っている。

【０００５】次に図８を用いてロータの従来の構造を説
明する。図８は円盤状の磁石を用いたロータの構造を示
すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は下面図である。ロ
ータ５２は、図８に示すような中央部に穴が開き２極の
極性を持つ異方性の磁石５２ａと、カナと両端に軸を持
つロータ真５２ｂと、磁石５２ａをロータ真５２ｂに固
定する非磁性材で出来たカップ５２ｃとより構成されて
いる。磁石５２ａはロータ真５２ｂに圧入や接着、スポ
ット熔接等で固着されている。図７（ａ）、（ｂ）は時
計モータの動作原理を説明する原理図である。

【０００６】図７（ａ）、（ｂ）は時計モータの動作原
理を説明する原理図である。図６〜図７を用いて時計モ
ータの動作について説明する。コイル５３に電流が流れ
ている状態ではロータ５２は、動的安定位置５４に停止
している（図６）。ここでコイル５３の電流を切るとス
テータの段差形状のために図７（ａ）のように、ロータ
５２は動的安定位置５４から静的安定位置５５へとわず
かに回転する。

【０００７】更にコイル５３へ図５３と逆方向の磁場を
発生させるべく電流を流すことで、ステータ５１の極性
が図７（ｂ）に示すように、左側にＳ極、右側にＮ極が
発生する。するとロータ５２は、ステータ５１の極性に
反発して反時計方向に回転する。このようにしてロータ
５２が回転するためロータ真５２ｂと噛み合う次段の歯
車が回転することを繰り返すことにより、最終的に時計
の指針が歩進する。

【０００８】ここで従来の時計用ステップモータのロー
タは、図８に示すように円柱又は円筒形の中空の磁石を
使用している。磁石外周が円形であるのはモータの特性
維持のためで、ほぼ円形のステータのロータ穴５１ｃと
ロータ磁石５２ａとのクリアランスを大きく取れない理
由と、回転中心に対し円柱又は円筒形とすることで一定
の磁力におけるロータ慣性を極力押さえるためである。

【０００９】従来の時計用パルスモータのロータは、初
期の段階においてはロータ真を含め金属製のロータであ
った。磁石についても中央部に穴明けが必要であるなど
加工に手間が掛かっていた。又磁石をロータ真に固着す
るにも加工工数の掛かる構造をしていた。このような欠
点を改良するために、近年は磁石をプラスチックでモー
ルドする構造が提案されている。

【００１０】図９は磁石をプラスチックでモールドした
ロータ構造を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は下面図で
ある。５６はロータであり、２極の極性を持つ異方性の
ロータ磁石５６ａと、磁石５６ａを保持する保持部とカ
ナと両端の軸を一体でプラスチック成形したロータ真５
６ｂとより構成されている。ロータ磁石５６ａはロータ
真５６ｂにインサートモールドにより固着されている。
ロータ磁石５６ａは成形のため、穴開けは不要である
が、外形は精度良く円柱形に加工されている。このため
磁石加工は工数が掛かる構成となっている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで最近では、慣
性モーメントを少なくするためやコストダウンのため
に、前述のような成形ロータが多用されるようになって
きた。このため磁石は円柱形状が主流である。このよう
な円柱又は円筒形状の磁石では、外形の精度が必要であ
り、製造コストが非常に高価であった。しかも製法とし
て、直接円形に作るものもあるが、角形状に切り出した
ものを改めて円形にするという方法も行なわれており、
素材材料を無駄にしているという欠点も有している。

【００１２】更に従来のような円柱や円筒形のロータ磁
石では、磁化した後はその極性の方向の見極めが難し
く、磁石の初期位置決めも難しいために磁石極性方向と
歯車部の歯の位置を定位置に合わせることが非常に困難
であり、合わせるためにはコストアップとなる等の欠点
を有していた。

【００１３】本発明の目的は、磁石そのもののコストダ
ウンを計るばかりでなく、ロータの歯の位置合わせ簡単
にしかも安価な構造で可能とすることである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本願の要旨は、コイルと軟磁性体より成るステータ
と永久磁石を有するロータから形成される時計用パルス
モータの内、前記ロータは、直方体形状より成る２極性
の永久磁石と、該永久磁石の極性方向と垂直な方向の上
方及び下方に配置される回転真と、前記永久磁石の上方
及び下方の少なくとも一方に配置される歯車部とより構
成されていることを特徴とする。

【００１５】更に前記永久磁石の極性方向と歯車部の歯
の位置が定位置を有していることを特徴としている。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。図１は本発明の第一の実施の形態を
示すもので、ロータ構造の（ａ）は断面図、（ｂ）は下
面図を示す。１はロータ磁石で、（ｂ）からもわかるよ
うに直方体形状をしている２極の異方性磁石であり、矢
印１ａ方向に磁化されている。２はロータ真で、磁石１
を保持する保持部と歯車形状のカナと両端の軸を一体で
プラスチック成形している。ロータ磁石１はロータ真２
にインサートモールドにより成形されている。

【００１７】図２は本発明の第二の実施形態を示すもの
で、ロータ構造の（ａ）は断面図、（ｂ）は下面図を示
す。１は図１に示す直方体形状のロータ磁石であり、３
はロータカナ３ａを有するロータ真である。又４はロー
タ３の駆動を指針へ伝達するため、ロータカナ３ａに噛
み合う歯車である。本実施の形態では、ロータカナ３ａ
は静止時に歯車４との噛み合い常態を確保するため、２
枚の歯（ピン形状でも可）の方向に対しロータ磁石１は
矢印１ａに示す９０°回転した方向に磁路が形成されて
いる。もちろん通常の歯車形状でも問題無いことは明ら
かである。

【００１８】ロータ磁石１が直方体形状をしているた
め、ロータ磁石１の磁化方向を明確にしておけば、ロー
タカナ３ａの歯の方向とロータ磁石１の磁場方向とを合
わせることは容易にできることである。このようにすれ
ば、パルスモータ用ロータの停止位置が任意に決められ
るので、回転特性や歯車の伝達効率の良い位置での停止
や、逆転防止機構に役立てることが可能となる。

【００１９】尚、図２のような２枚歯構成の腕時計用パ
ルスモータでは、歯車４の歯数を６０枚にし、ロータカ
ナ３ａは秒毎に１８０°回転する時、五番車４の歯に１
枚づつ噛み合うようにすれば、ロータ３の回転に対し
て、秒針を１秒づつ駆動することが可能となり、減速歯
車を１個省略でき、コストダウンに寄与することが出来
る。

【００２０】図３は本発明の第三の実施形態を示し、
（ａ）はロータ構造の断面図、（ｂ）は下面図を示す。
図３の特徴は、射出成形金型構造上で直方体形状のロー
タ磁石１の側面を保持せず、側面間の辺にて保持されて
いることである。６はプラスチックで成形されたロータ
真、ロータカナ６ａを有し、凹部６ｂ内に直方体形状を
しているロータ磁石１が収納され、押え部６ｃにてロー
タ磁石１を保持している。ロータ磁石１は金型挿入時に
は凹部６ｂの内壁に辺で保持固定されている。

【００２１】尚、７は部品完成後取り外されて捨てられ
る捨て構造部分のリングである。時計サイズのような非
常に小型の部品では、金型にエジェクタ機構を形成する
ことが大変難しいため、リング７部分をわざと成形して
おき、このリング部分７にてイジェクトさせる目的を持
つものである。図３のような構成であれば、インサート
モールド成形する時、ロータ磁石１の回転を規制する必
要が無くなる為、成形金型への磁石挿入が容易となる効
果を有している。

【００２２】図４は本発明の第四の実施形態を示し、ロ
ータ構造の断面図を示す。図４の特徴は、直方体形状の
ロータ磁石８の磁石中央部分に樹脂流入用の穴８ａを明
けて、穴８ａを介して左右の真９ｂを形成した、ロータ
カナ９ａを持つロータ真９をモールド成形した例を示
す。図４の構成によれば、ロータ磁石８の外周に何もな
いので、慣性モーメントを下げれる効果を有している。
またエジュクタ機構８ｂは磁石８ａを直接突上げる構造
が採用できる効果もある。

【００２３】図５は本発明の第五の実施形態を示し、ロ
ータ構造の断面図を示す。図５の特徴は、ロータ磁石１
を後組み込みが出来る点である。すなわち、ロータカナ
１０ａを持つロータ真１０をロータ磁石１保持用の穴１
０ｂを形成した状態でモールド成形をする。その後、ロ
ータ磁石１をロータ真１０の側面より挿入して保持固定
する。当然のことながら、穴１０ｂの寸法はロータ磁石
１が固定されて落ちないように設定される。

【００２４】以上の各実施の形態に於いて、磁石の直方
体形状に対する配向方向を設定することにより、モータ
の特性に違いを設けることが出来る。一般的には、図１
などに示すように辺に平行方向が消費電力やモータトル
クの関係の効率を最も良く安定させることが出来る。し
かしモータの保磁力を強く出来るポイントは、配向方向
が２０°程度傾けた位置であり、消費電力が上昇しモー
タトルクが減少する角度は４５°付近まで傾けた位置と
なる。これらを考慮して、モータの性能に合わせた角度
を設定することが出来る。

【００２５】

【発明の効果】上記の説明の如く本発明によれば、磁石
形状が直方体と形状が単純化され、加工コストを大幅に
削減でき、時計のコストダウンに大きく貢献することが
出来た。更に、用途に合わせてロータの極性とロータカ
ナの歯の位置を合わせることが容易で、歯車の伝達効率
を向上させることが出来ることや、逆転防止や２極モー
タの回転方向の操作なども可能である、等の効果も達成
することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態を示すもので、ロータ
構造の（ａ）は断面図、（ｂ）は下面図を示す。

【図２】本発明の第二の実施形態を示すもので、ロータ
構造の（ａ）は断面図、（ｂ）は下面図を示す。

【図３】本発明の第三の実施形態を示し、（ａ）はロー
タ構造の断面図、（ｂ）は下面図を示す。

【図４】本発明の第四の実施形態を示し、ロータ構造の
断面図を示す。

【図５】本発明の第五の実施形態を示し、ロータ構造の
断面図を示す。

【図６】時計に一般的に用いられているモータ構造を示
す平面図である。

【図７】（ａ）、（ｂ）は時計モータの動作原理を説明
する原理図である。

【図８】円盤状の磁石を用いたロータの構造を示すもの
で、（ａ）は側面図、（ｂ）は下面図である。

【図９】磁石をプラスチックでモールドしたロータ構造
を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は下面図である。

【符号の説明】

１、８、１１ ロータ磁石 ２、３、６、９、１０ ロータ真 ５、１３ 配向方向

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気的エネルギーを機械的エネルギーに
   変換するため、コイルと軟磁性体より成るステータと永
   久磁石を有するロータから形成される時計用パルスモー
   タにおいて、該ロータは、直方体形状より成る２極性の
   永久磁石と、該永久磁石の極性方向と垂直な方向の上方
   及び下方に配置される回転真と、前記永久磁石の上方及
   び下方の少なくとも一方に配置される歯車部とより構成
   されていることを特徴とする時計パルスモータ用ロー
   タ。
2. 【請求項２】 前記永久磁石の極性方向と歯車部の歯の
   位置が定位置を有していることを特徴とする請求項１に
   記載の時計パルスモータ用ロータ。