JP2002277566A - アナログ式電子時計用ステップモーター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ローターの摩擦損失トルクを低減し、消費電
力が少ないアナログ式電子時計用ステップモーターを提
供する。 【解決手段】 コイル２と、ヨーク穴１１ａを有するヨ
ーク１１と、ローター軸３ｂとローター磁石３ａとロー
ターカナ３ｄを有するローター３を備えるアナログ式電
子時計用ステップモーターであって、ローターカナ３ｄ
は、第１の軸支穴３１ａを設け且つローター磁石３ａを
収納する円筒状の第１のローター軸受６ａと、第１のロ
ーター軸受６ａの開口端に設け第２の軸支穴３１ｂを設
けた第２のローター軸受６ｂとにより軸支し、ヨーク１
１のヨーク穴１１ａに第１のローター軸受６ａの外周部
を嵌合し、第１のローター軸受６ａの第１の軸支穴３１
ａからローター軸３ｂを突出させた突出部３３にロータ
ーカナ３ｄを固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アナログ式電子時
計用変換器として現在多く用いられているステップモー
ターの軸受構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アナログ式電子時計用変換器として現在
多く用いられているステップモーターのローターは、ト
ルクを伝達する輪列機構とともに地板と輪列受で軸支さ
れているのが一般的である。

【０００３】以下、図３および図４を用いて従来技術を
説明する。図３は従来のアナログ式電子時計のステップ
モーターと減速輪列の構造を示す断面図であり、図４は
輪列受の支持構造を示す断面図である。

【０００４】図３に示すように、ステップモーターのロ
ーター１３は、ローター磁石１３ａと、ローター軸１３
ｂと、ローター座１３ｃと、ローターカナ１３ｄとから
構成される。またステップモーターは、このローター１
３と、ヨーク穴１１ａを有するヨーク１１と、コイル１
２とで構成される。

【０００５】ローター１３のローターカナ１３ｄに噛み
合う五番車１６と、四番車１７と、三番車１８と、中心
車１９と、さらにここでは図示しないが日ノ裏車と筒車
とからなる輪列機構を有し、ローター１３の回転を減速
して指針に伝達する。また、前述の輪列機構とローター
１３を軸支するための地板１４と輪列受１５とを有す
る。

【０００６】さらに図４に示すように、輪列受１５は地
板１４に固定されたチューブ２０とピン２１によって位
置決めされており、地板１４に対して複数の輪列受止め
ネジ２２によって輪列受１５が固定される構造となって
いる。

【０００７】位置決めする手段としてはチューブ２０と
ピン２１に代わるものとして、地板１４に直接、または
図示していないが、輪列受１５の高さを決める部材に直
接ダボを設けて行うこともある。

【０００８】また、輪列受１５を固定する手段として
は、チューブ２０を介して行う以外にも、地板１４に直
接、または図示していないが、他の部材を介して固定す
ることもある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上の説明のように従
来のアナログ式電子時計構造においては、ローター１３
は輪列機構とともに同じ地板１４および輪列受１５によ
って軸支されている。

【００１０】このため図３に示すように、ローター１３
の第１の軸支部３０ａを軸支する第１の軸支穴３１ａと
第２の軸支部３０ｂを軸支する第２の軸支穴３１ｂとの
加工位置精度、輪列受１５に設けた位置決め穴の加工位
置精度、輪列受１５の位置決めを行うチューブ２０とピ
ン２１の加工位置精度、および輪列受１５に設けた位置
決め穴とこれに嵌合するチューブ２０とピン２１との間
のクリアランスが複合して、ローター１３上下の第１の
軸支穴３１ａと第２の軸支穴３１ｂの中心位置がずれ
る。その結果、ローター１３は地板１４とに対して傾い
た状態で軸支されることになる。

【００１１】したがって、ローター磁石１３ａ中心と、
このローター磁石１３ａに磁気結合するヨーク穴１１ａ
の中心位置にずれが生じ、ローター磁石１３ａのラジア
ル方向の吸引力が増大することになり、ローター１３の
第１の軸支部３０ａと第２の軸支部３０ｂとに発生する
摩擦損失トルクが増大し、アナログ式電子時計の消費電
力が大きくなるという問題がある。

【００１２】〔発明の目的〕本発明の目的は、上記課題
を解決して、ステップモーターのローター上下の軸支部
に生じる摩擦損失トルクを減らして、消費電力が少ない
アナログ式電子時計用ステップモーターを提供すること
である。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のアナログ式電子時計用ステップモーターは
下記記載の手段を採用する。

【００１４】本発明のアナログ式電子時計用ステップモ
ーターは、コイルと、ヨーク穴を有するヨークと、ロー
ター軸とローター磁石とローターカナを有するローター
を備えるアナログ式電子時計用ステップモーターであっ
て、前記ローター軸は、第１の軸支穴を設け且つ前記ロ
ーター磁石を収納する円筒状の第１のローター軸受と、
該第１のローター軸受の開口端に設け第２の軸支穴を設
けた第２のローター軸受とにより軸支し、前記ヨークの
ヨーク穴に前記第１のローター軸受の外周部を嵌合し、
前記第１のローター軸受の前記第１の軸支穴から前記ロ
ーター軸を突出させた突出部に前記ローターカナを固定
することを特徴とする。

【００１５】〔作用〕本発明者は、時計用ステップモー
ターにおけるローター軸支部に発生する摩擦損失トルク
は、その発生メカニズムを考察することから、軸支部の
摩擦係数と軸支部の回転半径およびローター磁石のラジ
アル方向の吸引力とで表されることを確認した。

【００１６】すなわち、軸支部に発生する摩擦損失トル
クをＴとし、軸支部の摩擦係数をμとし、軸支部の回転
半径をＲとし、ローター磁石とこのローター磁石に磁気
結合するヨーク穴との間に発生するラジアル方向の吸引
力をＦとすると、以下に示す関係式が成り立つ。 Ｔ＝μ×Ｒ×Ｆ ………（１）

【００１７】この関係式（１）より、軸支部の摩擦係数
μ、軸支部の回転半径Ｒ、ローター磁石とヨーク穴との
間に発生するラジアル方向の吸引力Ｆとの少なくともひ
とつを小さくすれば、軸支部に発生する摩擦損失トルク
Ｔを小さくできることがわかる。

【００１８】またこの吸引力Ｆは、ローター磁石の磁力
のアンバランスやローター磁石の真円度、ローター磁石
の回転軸中心に対する偏心、ローター磁石とこれに磁気
結合するヨーク穴の中心のずれ、およびヨーク穴の真円
度などの要因によって、ローター磁石と対向するヨーク
穴との空隙距離が不均一になり、空隙距離が偏ることで
吸引力が増大する。したがって、吸引力Ｆを減らすには
これらの要因を排除し、ローター磁石とヨーク穴との空
隙距離を均一にすれば良いことが解る。

【００１９】本発明は、上記の関係式（１）のＲすなわ
ち軸支部の回転半径と、Ｆすなわちローター磁石とヨー
ク穴との間に発生するラジアル方向の吸引力に着目して
なされたものである。とくに吸引力Ｆを小さくする手段
として、上述した吸引力Ｆが増大する要因のうち、ロー
ター磁石中心とヨーク穴中心の位置ずれに着目したもの
である。

【００２０】そこで、本発明のアナログ式電子時計用ス
テップモーターのローターにおいては、第１の軸支穴を
設け且つローター磁石を収納する円筒状の第１のロータ
ー軸受と、その第１のローター軸受の開口端に設け第２
の軸支穴を設けた第２のローター軸受とによりローター
軸を軸支する。さらに、ヨークのヨーク穴に第１のロー
ター軸受の外周部を嵌合し、第１のローター軸受の第１
の軸支穴からローター軸を突出させた突出部にローター
カナを固定するように構成した。その結果、本発明の構
成によるステップモーターを組み立て、実際に試験を行
ったところ、ローター磁石中心とヨーク穴中心の位置ず
れは従来技術に比べて極めて小さくなり、摩擦損失トル
クが小さくなり、電子時計の消費電力が少なくなったこ
とを確認した。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の最適な実施形態に
おけるアナログ式電子時計用ステップモーターの構造を
図面を用いて説明する。

【００２２】〔第１の実施の形態の説明：図１〕本発明
の第１の実施の形態を、図１の断面図を用いて説明す
る。なお図１においては、ローター３とヨーク１１とコ
イル２からなるステップモーター部分のみを拡大して図
示している。

【００２３】ローター３は、五番車１６にローター３の
回転トルクを伝達するローターカナ３ｄと、ローターカ
ナ３ｄの歯先円直径よりも小さい軸径の第１の軸支部３
０ａを有するローター軸３ｂと、ローター磁石３ａと、
このローター磁石３ａをローター軸３ｂに固定するため
のローター座３ｃとからなる。また、ローター軸３ｂの
第１の軸支部３０ａの反対側に第２の軸支部３０ｂを設
ける。

【００２４】そのローター３は、一方に開口端を有し底
面にローター３の第１の軸支部３０ａを軸支する第１の
軸支穴３１ａを有する円筒状の第１のローター軸受６ａ
と、ローター３の第２の軸支部３０ｂを軸支する第２の
軸支穴３１ｂを有する第２のローター軸受６ｂとにより
軸支する。

【００２５】第１のローター軸受６ａの第１の軸支穴３
１ａは、貴石３２の貴石穴で構成する。 また、第１の
実施の形態においては、第２のローター軸受６ｂには貴
石を用いた。

【００２６】第１のローター軸受６ａの外周部には、地
板穴１４ａに嵌合するための地板嵌合部１４ｂと、ヨー
ク穴１１ａに嵌合するためのヨーク嵌合部１１ｂを設け
る。

【００２７】ここで、ヨーク嵌合部１１ｂはヨーク穴１
１ａに圧入し、地板嵌合部１４ｂは地板穴１４ａにすき
まを設けて嵌合させた。すなわち、本実施形態ではヨー
ク穴１１ａに対して第１のローター軸受６ａのヨーク嵌
合部１１ｂを圧入し位置決めしている。

【００２８】また、第１のローター軸受６ａには、ヨー
ク嵌合部１１ｂより大きなつば部を設け、ローター３の
軸方向の位置を制御している。第１のローター軸受６ａ
としては、非磁性材料である真鍮を用いた。

【００２９】ローター３の回転トルクを五番車１６に伝
達するためのローターカナ３ｄは、第１のローター軸受
６ａから突出する突出部３３に圧入することより固定し
た。

【００３０】第１のローター軸受６ａおよび第２のロー
ター軸受６ｂへのローター３の組み込みは、まずはじめ
に第１のローター軸受６ａの開口端側からローター３を
収納し、さらに、第１のローター軸受６ａの開口端に第
２のローター軸受６ｂを固定した後、突出した突出部３
３にローターカナ３ｄを圧入する。そして、第１のロー
ター軸受６ａと第２のローター軸受６ｂとによって、軸
支されたローター３を、ヨーク穴１１ａに嵌合する。

【００３１】この突出部３３には、段差を設けてロータ
ーカナ３ｄを圧入する際、軸方向の位置決めを容易にし
ている。

【００３２】なお、ローターカナ３ｄと突出部３３の固
定は、圧入固定の代わりに接着による固定でも良い。

【００３３】以上のように本実施形態によれば、ロータ
ー３は第１のローター軸受６ａと第２のローター軸受６
ｂにより軸支し、第１のローター軸受６ａ外周部のヨー
ク嵌合部１１ｂをヨーク穴１１ａに嵌合している。ロー
ター磁石３ａ中心と、第１の軸支穴３１ａと第２の軸支
穴３１ｂとの位置ずれは、第１のローター軸受６ａの外
周加工と内周加工および穴加工の加工精度で決まり、こ
のためヨーク穴１１ａ中心に対するローター磁石３ａ中
心の位置ずれは、従来の位置ずれ量よりも９５％も小さ
い０．５μｍ程度と極めて小さくなった。

【００３４】さらに、本実施形態では、ローター３の第
１の軸支部３０ａの軸径をローターカナ３ｄの歯先円直
径の約３０％と小さくした。第１の軸支部３０ａの軸径
を小さくすることによってローター磁石３ａのラジアル
方向の吸引力による摩擦損失トルクは小さくなり、さら
に前述のヨーク穴１１ａ中心に対するローター磁石３ａ
中心の位置ずれが従来より小さくなったことにより、ア
ナログ式電子時計の消費電力は従来技術よりも１０〜１
５％少なくできた。

【００３５】〔第２の実施の形態の説明：図２〕本発明
の第２の実施の形態を、図２の断面図を用いて説明す
る。なお図２においては、ローター３とヨーク１１とコ
イル２からなるステップモーター部分のみを拡大して図
示している。

【００３６】ローター３は、五番車１６に回転トルクを
伝達するローターカナ３ｄと、このローターカナ３ｄの
歯先円直径よりも小さい軸径の第１の軸支部３０ａを有
するローター軸３ｂと、ローター磁石３ａと、ローター
磁石３ａをローター軸３ｂに固定するためのローター座
３ｃとからなる。また、ローター軸３ｂの第１の軸支部
３０ａの反対側に第２の軸支部３０ｂを設ける。

【００３７】そのローターは、一方に開口端を有し底面
にローター３の第１の軸支部３０ａを軸支する第１の軸
支穴３１ａを有する円筒状の第１のローター軸受６ａ
と、ローター３の第２の軸支部３０ｂを軸支する第２の
軸支穴３１ｂを有する第２のローター軸受６ｂとにより
軸支する。なお第２の実施の形態においては、第１のロ
ーター軸受６ａと第２のローター軸受６ｂとは、非磁性
材料である真鍮を用いた。

【００３８】第１のローター軸受６ａの外周には、地板
穴１４ａに嵌合するための地板嵌合部１４ｂと、ヨーク
穴１１ａに嵌合するためのヨーク嵌合部１１ｂとを設け
る。

【００３９】ここで地板嵌合部１４ｂは地板穴１４ａに
すきまを設けて嵌合し、ヨーク嵌合部１１ｂはヨーク穴
１１ａに圧入した。すなわち、第２の実施形態では、ヨ
ーク穴１１ａに対して第１のローター軸受６ａのヨーク
嵌合部１１ｂを圧入し位置決めしている。

【００４０】また、第１のローター軸受６ａには、地板
嵌合部１４ｂより大きなつば部を設け、ローター３の軸
方向の位置を制御をしている。

【００４１】ローター３の回転トルクを五番車１６に伝
達するためのローターカナ３ｄは、第１のローター軸受
６ａから突出する突出部３３に圧入することより固定し
た。

【００４２】第１のローター軸受６ａおよび第２のロー
ター軸受６ｂへのローター３の組み込みは、まずはじめ
に第１のローター軸受６ａの開口端側からローター３を
収納し、さらに、第１のローター軸受６ａの開口端に第
２のローター軸受６ｂを固定した後、突出した突出部３
３にローターカナ３ｄを圧入にする。そして、第１のロ
ーター軸受６ａと第２のローター軸受６ｂとによって、
軸支されたローター３を、ヨーク穴１１ａに嵌合する。

【００４３】この突出部３３には、段差を設けてロータ
ーカナ３ｄを圧入する際、軸方向の位置決めを容易にし
ている。

【００４４】なお、ローターカナ３ｄと突出部３３の固
定は、圧入固定の代わりに接着による固定でも良い。

【００４５】以上のように本実施形態によれば、ロータ
ー３は第１のローター軸受６ａと第２のローター軸受６
ｂにより軸支し、第１のローター軸受６ａ外周部のヨー
ク嵌合部１１ｂをヨーク穴１１ａに嵌合している。この
ため、ローター磁石３ａ中心と、第１の軸支穴３１ａと
第２の軸支穴３１ｂの中心との位置ずれは、第１のロー
ター軸受６ａの外周加工と内周および穴加工の加工精度
で決まり、ヨーク穴１１ａ中心に対するローター磁石３
ａ中心の位置ずれは、従来の位置ずれ量よりも９５％も
小さい０．５μｍ程度と極めて小さくなった。

【００４６】さらに、第２の実施形態では、ローター３
の第１の軸支部３０ａの軸径をローターカナ３ｄの歯先
円直径の約３０％と小さくした。第１の軸支部３０ａの
軸径を小さくすることによってローター磁石３ａのラジ
アル方向の吸引力による摩擦損失トルクは小さくなり、
さらに、前述のヨーク穴１１ａ中心に対するローター磁
石３ａ中心の位置ずれが従来より小さくなったことによ
り、アナログ式電子時計の消費電力は従来技術よりも１
０〜１５％少なくできた。

【００４７】以上の第１、および第２の実施形態では、
第１のローター軸受６ａのヨーク嵌合部１１ｂはヨーク
穴１１ａに圧入し、地板嵌合部１４ｂは地板穴１４ａに
すきまを設けて嵌合した例で説明した。これとは逆、す
なわち、第１のローター軸受６ａの地板嵌合部１４ｂは
地板穴１４ａに圧入し、ヨーク嵌合部１１ｂはヨーク穴
１１ａにすきまを設けて嵌合してもよい。この第１およ
び第２の実施形態の変形例によれば、ヨーク穴１１ａに
嵌合する第１のローター軸受６ａのヨーク嵌合部１１ｂ
との間には、極めて小さなすきまを有することから、ロ
ーター磁石３ａ中心とヨーク穴１１ａ中心の位置ずれ
は、先に説明した第１、および第２の実施形態よりもす
きま分だけずれ量が若干大きくなるものの第１および第
２の実施形態とほぼ同様の効果が得られた。

【００４８】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
アナログ式電子時計用ステップモーターによれば、ロー
ターの軸支部を輪列受および地板から切り離し独立させ
ることによって、ローター磁石中心とヨーク穴中心との
位置ずれは、従来より小さくなっている。

【００４９】このためローターとヨーク穴との間に発生
するラジアル方向の吸引力を増大させる要因であるロー
ター上下の第１の軸支部と第２の軸支部の中心位置ずれ
を極めて小さくでき、摩擦損失トルクを小さくすること
が可能となった。よって消費電力がより少ないアナログ
式電子時計を提供できる。

【００５０】さらに本発明では、ローター磁石中心とヨ
ーク穴中心の中心位置ずれ、およびその中心位置ずれの
ばらつきが小さくなるため、消費電力のばらつきが少な
い、より性能が安定したアナログ式電子時計を提供でき
る。

【００５１】またさらに、ローターが２つの第１のロー
ター軸受と第２のローター軸受の内部に収納されるた
め、電子時計の止まりの原因となるごみや異物がロータ
ーに付着することを防止することができ、より信頼性の
高いアナログ式電子時計を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態におけるアナログ式
電子時計用ステップモーターの構造を示す断面図であ
る。

【図２】本発明の第２の実施の形態におけるアナログ式
電子時計用ステップモーターの構造を示す断面図であ
る。

【図３】従来技術のアナログ式電子時計の構造を示す断
面図である。

【図４】従来技術のアナログ式電子時計の構造、特に地
板と輪列受の支持構造を示す断面図である。

【符号の説明】

２：コイル ３：ローター ３ａ：ロ
ーター磁石 ３ｂ：ローター軸 ３ｃ：ローター座
３ｄ：ローターカナ ６ａ：第１のローター軸受 ６ｂ：第２のロー
ター軸受 １１：ヨーク １１ａ：ヨーク穴 １
１ｂ：ヨーク嵌合部 １４：地板 １４ａ：地板穴 １４
ｂ：地板嵌合部 １５：輪列受 １６：五番車 １７：
四番車 １８：三番車 １９：中心車 ２０：
チューブ ２１：ピン ２２：輪列受止めネジ ３０ａ：第１の軸支部 ３０ｂ：第２の軸支部 ３１ａ：第１の軸支穴 ３１ｂ：第２の軸支穴 ３２：貴石 ３３：突出部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイルと、ヨーク穴を有するヨークと、
   ローター軸とローター磁石とローターカナを有するロー
   ターを備えるアナログ式電子時計用ステップモーターで
   あって、 前記ローター軸は、第１の軸支穴を設け且つ前記ロータ
   ー磁石を収納する円筒状の第１のローター軸受と、該第
   １のローター軸受の開口端に設け第２の軸支穴を設けた
   第２のローター軸受とにより軸支し、 前記ヨークのヨーク穴に前記第１のローター軸受の外周
   部を嵌合し、 前記第１のローター軸受の前記第１の軸支穴から前記ロ
   ーター軸を突出させた突出部に前記ローターカナを固定
   することを特徴とするアナログ式電子時計用ステップモ
   ーター。
2. 【請求項２】 前記第１の軸支穴の穴径が前記ローター
   カナの歯先円直径より小さいことを特徴とする請求項１
   記載のアナログ式電子時計用ステップモーター。
3. 【請求項３】 前記第１のローター軸受と前記第２のロ
   ーター軸受の材質は非磁性材料であることを特徴とする
   請求項１記載のアナログ式電子時計用ステップモータ
   ー。
4. 【請求項４】 前記非磁性材料は真鍮であることを特徴
   とする請求項３記載のアナログ式電子時計用ステップモ
   ーター。