JP6167584B2 - Stepping motor - Google Patents
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Description
本発明は、ステッピングモータに関するものである。 The present invention relates to a stepping motor.
従来、２つのコイルを備え、このコイルに適宜駆動パルスを印加することにより正逆転可能に構成されたステッピングモータが知られている。
例えば、特許文献１には、２極着磁されたロータと、２つの主磁極及び１つの副磁極を備えるステータとから構成されるステッピングモータが開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a stepping motor that includes two coils and is configured to be capable of forward and reverse rotation by appropriately applying drive pulses to the coils is known.
For example,
しかしながら、このような２極着磁されたロータを備えるステッピングモータは、一般にロータが１８０度ステップで回転するため、例えばステッピングモータを時計の指針を運針させる運針機構の駆動源として用いるような場合には、減速用のギア（歯車）を用いて大きく減速しなければ指針の運針角度を小さくすることができない。すなわち、例えばロータが１８０度ステップで回転する場合、指針を１度ステップで動かすためには１／１８０の減速が必要となる。 However, a stepping motor having such a two-pole magnetized rotor generally rotates the rotor in 180 degree steps, so that, for example, the stepping motor is used as a drive source for a hand movement mechanism that moves a clock pointer. Cannot reduce the needle movement angle of the pointer unless it is greatly decelerated using a reduction gear (gear). That is, for example, when the rotor rotates in 180 degree steps, a 1/180 speed reduction is required to move the pointer in 1 degree steps.
しかし、このように大きく減速させる場合には、運針機構等、ステッピングモータによって駆動される機能部に調速（減速）用のギア（歯車）を多く設ける必要がある。
このため、ギア数が多くなることによりステッピングモータが組み込まれる装置の装置コストが高くなったり、多くのギアを組み込むスペースを確保するために製品サイズが大きくなるという問題がある。
さらに、ギア数が増えるとその分バックラッシュも累積し、これにより運針角度の精度が落ちる等、ステッピングモータによって駆動される機能部の精度も悪くなるといった問題があった。
However, when decelerating greatly in this way, it is necessary to provide a large number of gears (gears) for adjusting (decelerating) in a functional unit driven by a stepping motor such as a hand movement mechanism.
For this reason, there are problems that the cost of a device in which a stepping motor is incorporated increases due to an increase in the number of gears, and that the product size increases in order to secure a space for incorporating many gears.
Further, when the number of gears is increased, backlash is accumulated accordingly, and there is a problem that the accuracy of the functional unit driven by the stepping motor is deteriorated, for example, the accuracy of the hand movement angle is lowered.
そこで、ロータを６０度ステップ等、小さい回転角度で回転させることが望まれるが、そのためには、任意の電圧範囲でロータを所定の回転角度毎に精度良く静止させる、あるいは衝撃によりロータが回転しないようにするために、適切な大きさのインデックストルク（保持トルク）を生じさせることが必要である。 Therefore, it is desirable to rotate the rotor at a small rotation angle, such as 60 degrees, but for that purpose, the rotor is accurately stopped at a predetermined rotation angle within an arbitrary voltage range, or the rotor does not rotate due to an impact. In order to achieve this, it is necessary to generate an index torque (holding torque) of an appropriate magnitude.
この点、多極着磁されたロータを用いて回転角度を小さくする手法も考えられる。
このような構成とすれば、小さい回転角度での回転を正確に実現することができる。このため、細かい動きが要求される時計の指針の運針にステッピングモータを用いるような場合でも、回転角度を下げるために多くのギアを用いて減速する必要はない。
In this regard, a method of reducing the rotation angle by using a multi-pole magnetized rotor is also conceivable.
With such a configuration, it is possible to accurately achieve rotation at a small rotation angle. For this reason, even when a stepping motor is used to move the hands of a watch that requires fine movement, it is not necessary to decelerate using many gears in order to reduce the rotation angle.
しかし、多極着磁のロータを形成するためには２極着磁に比べて複雑で高価な金型、着磁機が必要であるとの問題がある。
また、腕時計等の小型の機器の動力源としてステッピングモータを用いる場合、ロータも極めて小型にする必要があるが、小型の多極着磁のロータを形成することは極めて困難である。
However, in order to form a multipolar magnetized rotor, there is a problem that a complicated and expensive mold and magnetizer are required as compared with dipolar magnetisation.
Further, when a stepping motor is used as a power source of a small device such as a wristwatch, it is necessary to make the rotor extremely small, but it is very difficult to form a small multipolar magnetized rotor.
本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、容易に形成可能な構成により、正確に６０度ごとのステップを維持することのできるステッピングモータを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a stepping motor capable of accurately maintaining a step every 60 degrees by a configuration that can be easily formed. is there.
前記課題を解決するために、本発明に係るステッピングモータは、
径方向に２極着磁されたロータ磁石を備える円形のロータと、
前記ロータを受容するロータ受容部が形成され、このロータ受容部の周囲に前記ロータ磁石の外周に沿って、当該外周を３分割した位置にそれぞれ配置された第１磁極、第２磁極及び第３磁極を有するステータ本体と、このステータ本体と磁気的に結合して設けられたコイルと、を備えるステータと、
前記ロータを回転させるための駆動パルスを前記コイルに印加する駆動パルス供給回路と、
を備え、
前記ロータ磁石には、ロータ側静止部が形成されており、
前記ステータには、ステータ側静止部が形成されており、
前記ロータ側静止部は、前記ロータ磁石の各磁極の頂点及び各磁極の頂点を挟んだ対称位置の少なくともいずれかに配置され、
前記ステータ側静止部は、前記第１磁極、前記第２磁極、及び前記第３磁極の各磁極の頂点を挟んだ対称位置であって、かつ前記ロータの回転に伴って前記ロータ磁石の前記ロータ側静止部に対向する位置に配置されており、
前記駆動パルス供給回路は、いずれかの前記ロータ側静止部がいずれかの前記ステータ側静止部と対向する位置で前記ロータが静止するように駆動パルスを前記コイルに印加することを特徴としている。
In order to solve the above-described problem, a stepping motor according to the present invention includes:
A circular rotor comprising a rotor magnet magnetized in two radial directions;
A rotor receiving portion for receiving the rotor is formed, and a first magnetic pole, a second magnetic pole, and a third magnetic pole are arranged around the rotor receiving portion at positions obtained by dividing the outer periphery into three along the outer periphery of the rotor magnet. A stator comprising a stator body having magnetic poles, and a coil magnetically coupled to the stator body;
A drive pulse supply circuit for applying a drive pulse for rotating the rotor to the coil;
With
The rotor magnet is formed with a rotor side stationary part,
The stator is formed with a stator side stationary part,
The rotor-side stationary portion is disposed at at least one of symmetrical positions sandwiching the top of each magnetic pole and the top of each magnetic pole of the rotor magnet,
The stator side stationary unit, said first magnetic pole, the second pole and the third a symmetrical position location across the apex of each magnetic pole of the magnetic poles, and wherein the rotor magnet with the rotation of the rotor It is arranged at a position facing the rotor side stationary part,
The drive pulse supply circuit is characterized in that a drive pulse is applied to the coil such that any one of the rotor-side stationary portions is opposed to any one of the stator-side stationary portions.
本発明によれば、２極着磁されたロータを、６０度ずつ回転させることができ、ステータ側静止部及びロータ側静止部を設けることによって６０度回転毎のロータの静止状態を確実に維持させることができる。このため、容易に形成可能な構成により正確に６０度ごとのステップを維持することができるという効果を奏する。 According to the present invention, a rotor with two poles can be rotated by 60 degrees, and the stationary state of the rotor is reliably maintained for every 60 degrees of rotation by providing a stator side stationary part and a rotor side stationary part. Can be made. For this reason, there exists an effect that the step of every 60 degrees can be correctly maintained by the structure which can be formed easily.
［第１の実施形態］
以下、図１から図７を参照しつつ、本発明に係るステッピングモータの第１の実施形態について説明する。本実施形態に係るステッピングモータは、例えば腕時計の指針を動作させる運針機構や日付機構等を駆動させるために適用される小型のモータであるが、本発明に係るステッピングモータを適用可能な実施形態はこれに限定されるものではない。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of a stepping motor according to the present invention will be described with reference to FIGS. The stepping motor according to the present embodiment is a small motor that is applied to drive a hand movement mechanism, a date mechanism, or the like that operates a wristwatch of a wristwatch, for example, but an embodiment to which the stepping motor according to the present invention can be applied is It is not limited to this.
図１は、本実施形態におけるステッピングモータの平面図である。
図１に示すように、ステッピングモータ１００は、ステータ（Stator；固定子）１と、ロータ（Rotor；回転子）５とを備えている。
FIG. 1 is a plan view of a stepping motor in the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the
本実施形態において、ステータ１は、ステータ本体１０と、２つのコイルブロック２０（第１コイルブロック２０ａ、第２コイルブロック２０ｂ）により構成されている。なお、以下において、単に「コイルブロック２０」としたときは、第１コイルブロック２０ａ及び第２コイルブロック２０ｂを含むものとする。
後述するように、第１コイルブロック２０ａは、その一端側がステータ本体１０のセンターヨーク１１（後述）と磁気的に連結されており、その他端側がステータ本体１０のサイドヨーク１２ａ（後述）と磁気的に連結されている。
同様に、第２コイルブロック２０ｂは、その一端側がステータ本体１０のセンターヨーク１１（後述）と磁気的に連結されており、その他端側がステータ本体１０のサイドヨーク１２ｂ（後述）と磁気的に連結されている。
In the present embodiment, the
As will be described later, one end of the
Similarly, the
図２は、図１に示すステッピングモータ１００のステータ本体１０の平面図である。
本実施形態において、ステータ本体１０は、例えばパーマロイ等の高透磁率材料によって形成されている。
ステータ本体１０は、直状部１１ａとこの直状部１１ａの一端側にほぼ左右対称に張り出した張出部１１ｂを備えほぼＴ字型に形成されたセンターヨーク１１と、このセンターヨーク１１の直状部の他端側にほぼ左右対称に設けられた一対のサイドヨーク１２（１２ａ，１２ｂ）とからなり、外形がほぼ錨形状となっている。
FIG. 2 is a plan view of the
In the present embodiment, the
The stator
センターヨーク１１の張出部１１ｂ及びとサイドヨーク１２ａ，１２ｂの自由端側にはコイルブロック２０（第１コイルブロック２０ａ、第２コイルブロック２０ｂ）と連結されるためのステータ側連結部１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ）が設けられている。
本実施形態においてステータ本体１０とコイルブロック２０とはビス止め固定されることで連結されるようになっており、ステータ側連結部１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ）は、ステータ本体１０とコイルブロック２０とをビス止めするためのねじ孔である。
なお、ステータ本体１０、第１コイルブロック２０ａ、第２コイルブロック２０ｂの連結手法は、ステータ本体１０、第１コイルブロック２０ａ、第２コイルブロック２０ｂを磁気的に連結可能なものであればよく、ビス止めに限定されない。例えば、ステータ側連結部１３（ステータ側連結部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ）と後述するコイル側連結部２３（コイル側連結部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ）とを溶接固定する手法等であってもよい。
A stator side connecting portion 13 (13a) for connecting with the coil block 20 (
In the present embodiment, the
In addition, the connection method of the stator
ステータ本体１０には、センターヨーク１１とサイドヨーク１２ａ，１２ｂとの交点に、ほぼ円形の孔部であってロータ５が受容されるロータ受容部１４が形成されている。
The
また、ステータ本体１０には、励磁状態において、ロータ受容部１４に受容されるロータ５のロータ磁石５０の外周に沿って、当該外周を３分割した位置に第１磁極１５ａ、第２磁極１５ｂ、第３磁極１５ｃの３つの磁極１５がそれぞれ配置される。本実施形態では、ロータ磁石５０の外周に沿って、第１磁極１５ａ、第２磁極１５ｂ、第３磁極１５ｃがほぼ１２０度ごとに均一に現れるようになっており、ロータ受容部１４の周囲であってセンターヨーク１１側に現れる磁極１５を第１磁極１５ａ、ロータ受容部１４の周囲であってサイドヨーク１２ａ側に現れる磁極１５を第２磁極１５ｂ、ロータ受容部１４の周囲であってサイドヨーク１２ｂ側に現れる磁極１５を第３磁極１５ｃとする。
このように、本実施形態では、ロータ磁石５０の外周に沿って、第１磁極１５ａ、第２磁極１５ｂ、第３磁極１５ｃの３つの磁極１５がほぼ１２０度ごとに均一に配置されるため、コイル２２に通電していない非通電状態においてロータ磁石５０から発生する磁束が安定して磁極１５を回る位置（すなわち、ロータ磁石５０のＳ極・Ｎ極いずれかの極がステータ本体１０のいずれかの磁極１５と対峙する位置）が６０度ごとに均一に現れる。このため、この６０度ごとの箇所ではロータ５のディテントトルク（静止トルク）が大きくなる。
In addition, the
As described above, in the present embodiment, the three
前述のように、第１コイルブロック２０ａは、一端側がステータ本体１０のセンターヨーク１１と磁気的に連結され、他端側がステータ本体１０のサイドヨーク１２ａと磁気的に連結されている。また、第２コイルブロック２０ｂは、一端側がステータ本体１０のセンターヨーク１１と磁気的に連結され、他端側がステータ本体１０のサイドヨーク１２ｂと磁気的に連結されている。
これにより、本実施形態では、これら２つのコイルブロック２０のコイル２２（第１コイル２２ａ、第２コイル２２ｂ）に後述する駆動パルス供給回路３１から駆動パルスが印加されることによりコイル２２から磁束が生ずると、磁束はコイルブロック２０の磁心２１及びこれと磁気的に連結されているステータ本体１０に沿って流れ、３つの磁極１５（第１磁極１５ａ、第２磁極１５ｂ、第３磁極１５ｃ）の極性（Ｓ極・Ｎ極）が適宜切り替えられるようになっている。
As described above, one end side of the
Accordingly, in the present embodiment, a magnetic pulse is generated from the
また、ステータ１には、第１の凹部（すなわち、ノッチ；notch）１６が形成されている。第１の凹部１６は、ロータ５の静止状態を維持させるステータ側静止部である。
ステータ側静止部は、ステータ本体１０の３つのヨーク（すなわち、センターヨーク１１、サイドヨーク１２ａ、サイドヨーク１２ｂ）に現れる各磁極１５（第１磁極１５ａ、第２磁極１５ｂ、第３磁極１５ｃ）におけるロータ磁石５０に対向する側の磁極の頂点及び各磁極の頂点を挟んだ対称位置の少なくともいずれかの位置であって、かつロータ５の回転に伴ってロータ５のロータ側静止部である第２の凹部５２（５２ａ，５２ｂ）に対向する位置に配置される。
本実施形態では、３つの磁極１５（第１磁極１５ａ、第２磁極１５ｂ、第３磁極１５ｃ）に対応して、ロータ受容部１４の内周面に、ほぼ１２０度ごとに周期的に３つの第１の凹部１６（第１の凹部１６ａ,１６ｂ,１６ｃ）が設けられている。
Further, the
The stator side stationary portion is in each of the magnetic poles 15 (first
In the present embodiment, the three magnetic poles 15 (the first
図３は、図１に示すステッピングモータ１００の第１コイルブロック２０ａ及び第２コイルブロック２０ｂの平面図である。
２つのコイルブロック２０（第１コイルブロック２０ａ、第２コイルブロック２０ｂ）は、いずれもパーマロイ等の高透磁率材料を用いた磁心２１と、この磁心２１に導線を巻回することにより形成されたコイル２２（第１コイル２２ａ、第２コイル２２ｂ）と、を有している。本実施形態において第１コイル２２ａ、第２コイル２２ｂは、導線の線径、巻線回数及び巻線方向が同じとなっている。なお、以下において、単に「コイル２２」としたときは、第１コイル２２ａ及び第２コイル２２ｂを含むものとする。
FIG. 3 is a plan view of the
Each of the two coil blocks 20 (
第１コイルブロック２０ａの磁心２１の一端部には、ステータ本体１０のセンターヨーク１１のステータ側連結部１３（１３ａ）と連結されるためのコイル側連結部２３（２３ａ）が設けられている。また、第１コイルブロック２０ａの磁心２１の他端部には、ステータ本体１０のサイドヨーク１２ａのステータ側連結部１３（１３ｂ）と連結されるためのコイル側連結部２３（２３ｂ）が設けられている。
同様に、第２コイルブロック２０ｂの磁心２１の一端部には、ステータ本体１０のセンターヨーク１１のステータ側連結部１３（１３ｃ）と連結されるためのコイル側連結部２３（２３ｃ）が設けられている。また、第２コイルブロック２０ｂの磁心２１の他端部には、ステータ本体１０のサイドヨーク１２ｂのステータ側連結部１３（１３ｄ）と連結されるためのコイル側連結部２３（２３ｄ）が設けられている。
前述のように、本実施形態においてステータ本体１０とコイルブロック２０とはビス止め固定されることで連結されるようになっており、コイル側連結部２３（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ）は、ステータ本体１０とコイルブロック２０とをビス止めするためのねじ孔である。
このステータ側連結部１３（１３ａ）、コイル側連結部２３（２３ａ）が連結されて固定部３０ａが構成され、ステータ側連結部１３（１３ｂ）、コイル側連結部２３（２３ｂ）が連結されて固定部３０ｂが構成され、ステータ側連結部１３（１３ｃ）、コイル側連結部２３（２３ｃ）が連結されて固定部３０ｃが構成され、ステータ側連結部１３（１３ｄ）、コイル側連結部２３（２３ｄ）が連結されて固定部３０ｄが構成されている。
なお、ステッピングモータ１００は、このコイル側連結部２３（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ）とステータ側連結部１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ）とを連結させるビス（図示せず）によって、図示しない装置内や基板上等に固定されてもよい。
At one end of the
Similarly, a coil side coupling portion 23 (23c) for coupling to the stator side coupling portion 13 (13c) of the
As described above, in the present embodiment, the
The stator side connecting portion 13 (13a) and the coil side connecting portion 23 (23a) are connected to form a fixed
The stepping
コイル側連結部２３ａ，２３ｃが連結されているセンターヨーク１１の張出部１１ｂには、一対の基板１７，１８が重畳されている。基板１７，１８は、ステータ本体１０と２つのコイルブロック２０とを固定するビスによってステータ１の上に固定されている。なお、基板は、２つに分割されず一つながりとなっていてもよい。
基板１７上には、第１コイルブロック２０ａの第１のコイル端子１７１及び第２のコイル端子１７２が実装されている。第１コイル２２ａの導線端部２４は、それぞれ基板１７上の第１のコイル端子１７１、第２のコイル端子１７２に接続されており、第１コイル２２ａは、この第１のコイル端子１７１及び第２のコイル端子１７２を介して、図４に示すように、駆動パルス供給回路３１に接続されている。
同様に、基板１８上には、第２コイルブロック２０ｂの第１のコイル端子１８１及び第２のコイル端子１８２が実装されている。第１コイル２２ｂの導線端部２４は、それぞれ基板１８上の第１のコイル端子１８１、第２のコイル端子１８２に接続されており、第２コイル２２ｂは、この第１のコイル端子１８１及び第２のコイル端子１８２を介して、図４に示すように、駆動パルス供給回路３１に接続されている。
A pair of
On the
Similarly, the
駆動パルス供給回路３１は、第１コイル２２ａと第２コイル２２ｂとにそれぞれ個別に駆動パルスを印加して、ロータ５を、６０度ずつ回転させるようになっている。
本実施形態において、ステータ１のロータ受容部１４の内周面にほぼ１２０度ごとに３つの第１の凹部１６（第１の凹部１６ａ,１６ｂ,１６ｃ；ステータ側静止部）が設けられ、ロータ５が、ロータ磁石５０の外周面に設けられた２つの第２の凹部５２（５２ａ，５２ｂ；ロータ側静止部）のうちのどちらかがいずれかの第１の凹部１６と対向する位置で停止することで、６０度ずつのステップを刻むことができるようになっている。
具体的には、駆動パルス供給回路３１は、いずれかの第２の凹部５２（５２ａ，５２ｂ）がいずれかの第１の凹部１６（第１の凹部１６ａ,１６ｂ,１６ｃ）と対向する位置でロータ５が静止するように駆動パルスを適宜コイル２２（第１コイル２２ａ及び第２コイル２２ｂ）に印加する。
The drive
In the present embodiment, three first concave portions 16 (first
Specifically, the drive
本実施形態では、駆動パルス供給回路３１は、ロータ磁石５０の磁極であるＮ極及びＳ極が、各ステップ毎に、交互に３つの磁極１５（第１磁極１５ａ、第２磁極１５ｂ、第３磁極１５ｃ）のうちのいずれかと対向するように、駆動パルスをコイル２２（第１コイル２２ａ及び第２コイル２２ｂ）に印加して第１磁極１５ａ、第２磁極１５ｂ、第３磁極１５ｃの極性を切り替えるようになっている。
すなわち、例えば、ロータ５を正転方向（すなわち、時計回り）に回転させる場合、ロータ磁石５０のＳ極に対向している第１磁極１５ａがＮ極となり、第２磁極１５ｂ及び第３磁極１５ｃがＳ極となっている状態（図６（ａ）に示す状態）を初期状態とすると、駆動パルス供給回路３１は、第２磁極１５ｂがＮ極となるようにコイル２２に駆動パルスを印加する。第２磁極１５ｂがＮ極となると、ロータ磁石５０のＮ極がこの第２磁極１５ｂと反発し合うとともに第３磁極１５ｃに引きつけられる。これによりロータ５が６０度回転し、第３磁極１５ｃのＳ極とロータ磁石５０のＮ極とが対向し引き合っている状態（図６（ｂ）に示す状態）となる。さらに、駆動パルス供給回路３１が、第１磁極１５ａがＳ極となるようにコイル２２に駆動パルスを印加する。第１磁極１５ａがＳ極となると、ロータ磁石５０のＳ極がこの第１磁極１５ａと反発し合うとともに第２磁極１５ｂに引きつけられる。これによりロータ５がさらに６０度回転し、第２磁極１５ｂのＮ極とロータ磁石５０のＳ極とが対向し引き合っている状態（図６（ｃ）に示す状態）となる。このように、駆動パルス供給回路３１は、ロータ磁石５０のＮ極とＳ極とが、交互にいずれかの磁極１５（第１磁極１５ａ、第２磁極１５ｂ、第３磁極１５ｃ）と対向するように磁極１５の極性を切り替える。
なお、ロータ５は、６０度ずつ回転するが、駆動パルスを連続的に印加することよって、１２０度、１８０度、２４０度、３００度、３６０ずつ回転しているかのようにすることも可能である。
In the present embodiment, the drive
That is, for example, when the
The
なお、基板１７，１８には、例えば、各コイルブロック２０（第１コイルブロック２０ａ、第２コイルブロック２０ｂ）に駆動パルスを印加する駆動パルス供給回路３１等、ステッピングモータ１００の制御に関わる回路等が実装されていてもよいし、基板１７，１８とは別に駆動パルス供給回路３１等を実装した回路基板を設けてもよい。
The
ロータ５は、径方向に２極着磁されたロータ磁石５０が回転支軸５１に取り付けられたものである。本実施形態では、ロータ磁石５０は円盤状に形成されており、回転支軸５１はロータ磁石５０の円中心に取り付けられている。
ロータ磁石５０としては、例えば希土類磁石等（例えば、サマリウムコバルト磁石等）の永久磁石が好適に用いられるが、ロータ磁石５０として適用可能な磁石の種類はこれに限定されない。
ロータ５は、ステータ本体１０のロータ受容部１４に受容され、回転支軸５１を回転中心として回転可能に配置されている。なお、本実施形態において、ロータ５は、駆動パルス供給回路３１により印加される駆動パルスを切り替えることによって、ロータ受容部１４内で正方向（すなわち時計回りの方向）及び逆方向（すなわち反時計回りの方向）いずれの方向にも回転可能となっている。
回転支軸５１には例えば時計の指針を運針させるための輪列機構を構成する歯車等（図示せず）が連結されており、ロータ５が回転することにより、この歯車を回転させるようになっている。
The
As the
The
For example, a gear or the like (not shown) constituting a train wheel mechanism for moving the hands of a watch is connected to the
本実施形態において、ロータ磁石５０には、その外周面であって各磁極（Ｓ極及びＮ極）の、ロータ磁石５０における周方向におけるほぼ中央部（すなわち、各磁極の頂点）に、それぞれ第２の凹部（すなわち、ノッチ；notch）５２（第２の凹部５２ａ，５２ｂ）が形成されている。
第２の凹部５２は、ロータ５の静止状態を維持させるロータ側静止部である。
本実施形態では、いずれかの第２の凹部５２（第２の凹部５２ａ，５２ｂ）がステータ１側のいずれかの第１の凹部１６（第１の凹部１６ａ,１６ｂ,１６ｃ）と対向する位置に配置されたときに、大きなインデックストルク（保持トルク）が働き、ロータ５は、当該位置で停止した状態を維持するようになっている。
In the present embodiment, the
The
In the present embodiment, any one of the second recesses 52 (
すなわち、ロータ磁石５０における第２の凹部５２の開口部分及びステータ１側の第１の凹部１６の開口部分は、磁気的な引力が弱い領域であり、ロータ磁石５０の第２の凹部５２（第２の凹部５２ａ，５２ｂ）の位置とステータ１側の第１の凹部１６（第１の凹部１６ａ,１６ｂ,１６ｃ）の位置とが一致していない場合は、第２の凹部５２の開口部分と第１の凹部１６の開口部分のそれぞれで磁気的な引力が弱くなるため、磁気的な引力が弱い領域が広くなり、その分磁気的な引力の損失が大きくなる。これに対して、ロータ磁石５０の第２の凹部５２（第２の凹部５２ａ，５２ｂ）の位置とステータ１側の第１の凹部１６（第１の凹部１６ａ,１６ｂ,１６ｃ）の位置とが一致（対向）している場合には、磁気的な引力の損失が少なくて済み、また、第２の凹部５２と第１の凹部１６との一致する回転角度付近で磁気的な引力の強弱が大きく変化するためインデックストルク（保持トルク）のピークが大きくなる。
That is, the opening part of the
図５は、ステータ１側に第１の凹部１６（ノッチ）を設けるとともにロータ磁石５０に第２の凹部５２（ノッチ）を設けた場合のインデックストルク（保持トルク）と、ステータ側のみに凹部（ノッチ）を設けロータ磁石には凹部（ノッチ）が設けられていなかった従来の構成の場合のインデックストルク（保持トルク）とを示すグラフである。
図５において、ロータ磁石５０に第２の凹部５２を設けた本実施形態の構成の場合のインデックストルク（保持トルク）を実線及び黒四角の点で示し、ロータ磁石に凹部が設けられていない従来の構成の場合のインデックストルク（保持トルク）を実線及び白抜き四角の点で示している。
図５に示すように、ロータ磁石に凹部（ノッチ）が設けられていない場合には、インデックストルクの値に揺らぎは現れるものの、確実にロータ５を静止させるには不十分な弱いインデックストルクしか生じない。これに対して、ロータ磁石５０に第２の凹部（ノッチ）５２を設けた場合には、インデックストルク（保持トルク）のピークが大きく現れる。これにより、いずれかの第２の凹部５２（第２の凹部５２ａ，５２ｂ）がいずれかの第１の凹部１６（第１の凹部１６ａ,１６ｂ,１６ｃ）と対向する位置に配置されたときには、ロータ５は、当該位置で安定して停止し、その静止状態を維持することができる。
FIG. 5 shows the index torque (holding torque) when the first recess 16 (notch) is provided on the
In FIG. 5, the index torque (holding torque) in the case of the configuration of the present embodiment in which the
As shown in FIG. 5, when the rotor magnet is not provided with a recess (notch), the index torque value fluctuates, but only a weak index torque that is insufficient to make the
次に、本実施形態におけるステッピングモータ１００の作用について、図６及び図７を参照しつつ説明する。
なお、図６及び図７において、実線矢印はコイル２２から発生する磁束の向きを示し、破線矢印は、ステータ１に流れる磁束の流れを示している。
Next, the operation of the stepping
6 and 7, solid arrows indicate the direction of magnetic flux generated from the
まず、ロータ５を正転（すなわち時計回りの方向に回転）させる場合について、図６（ａ）〜図６（ｄ）を参照しつつ説明する。
図６（ａ）は、ロータ磁石５０のＳ極が第１磁極１５ａに最も近接する位置を初期位置とする場合を示している。いずれのコイル２２にも通電していない非通電状態では、ロータ磁石５０のＳ極と対峙する第１磁極１５ａがＮ極となり、ロータ磁石５０のＮ極と対峙する第２磁極１５ｂ及び第３磁極１５ｃがＳ極となる。このとき、磁束は、図６（ａ）において破線矢印で示すように、ロータ磁石５０から第１コイルブロック２０ａ及び第２コイルブロック２０ｂの磁心２１に沿ってステータ本体１０のセンターヨーク１１に流れ込み、ロータ磁石５０に向かって流れる。
First, the case where the
FIG. 6A shows a case where the position where the S pole of the
ここで、まず、第２磁極１５ｂがＮ極になるように第２コイル２２ｂに駆動パルス供給回路３１から駆動パルスを印加する。これにより、図６（ｂ）に示すように、第２コイル２２ｂから実線矢印方向の磁束が発生し、破線矢印に示すように第２コイルブロック２０ｂの磁心２１からステータ本体１０のセンターヨーク１１に流れる磁束と第２コイルブロック２０ｂの磁心２１から第１コイルブロック２０ａの磁心２１に流れる磁束とに分かれてロータ磁石５０に向かって流れる。これにより、第３磁極１５ｃがＳ極となり、他の２つの磁極（第１磁極１５ａ及び第２磁極１５ｂ）がＮ極となって、ロータ磁石５０のＮ極が第３磁極１５ｃの方向に引き付けられ、ロータ磁石５０は時計回りに６０度回転する。
この６０度回転した位置は、ロータ磁石５０から発生する磁束が安定して磁極１５を回る位置（すなわち、ロータ磁石５０のＮ極が第３磁極１５ｃと対峙する位置）であり、また、本実施形態では、この位置において、ロータ磁石５０のＮ極の頂点に設けられた第２の凹部５２ｂがステータ１の第３磁極１５ｃの頂点に設けられた第１の凹部１６ｃと対向することからインデックストルク（保持トルク）が高まり、駆動パルス供給回路３１からの駆動パルスの印加が停止した後もロータ５はその回転角度を維持したまま当該位置に安定的に静止する。
Here, first, a drive pulse is applied from the drive
The position rotated by 60 degrees is a position where the magnetic flux generated from the
次に、第１磁極１５ａがＳ極になるように第１コイル２２ａに駆動パルス供給回路３１から駆動パルスを印加する。これにより、図６（ｃ）に示すように、第１コイル２２ａから実線矢印方向の磁束が発生し、破線矢印に示すようにロータ磁石５０から第２コイルブロック２０ｂの磁心２１に沿って流れる磁束の流れとステータ本体１０のセンターヨーク１１に沿って流れる磁束の流れとが生じる。これにより、第２磁極１５ｂがＮ極となり、他の２つの磁極（第１磁極１５ａ及び第３磁極１５ｃ）がＳ極となって、ロータ磁石５０のＳ極が第２磁極１５ｂの方向に引き付けられ、ロータ５は時計回りにさらに６０度（すなわち初期位置から１２０度）回転する。
この６０度回転した位置は、ロータ磁石５０から発生する磁束が安定して磁極１５を回る位置（すなわち、ロータ磁石５０のＳ極が第２磁極１５ｂと対峙する位置）であり、また、本実施形態では、この位置において、ロータ磁石５０のＳ極の頂点に設けられた第２の凹部５２ａがステータ１の第２磁極１５ｂの頂点に設けられた第１の凹部１６ｂと対向することからインデックストルク（保持トルク）が高まり、駆動パルス供給回路３１からの駆動パルスの印加が停止した後もロータ５はその回転角度を維持したまま当該位置に安定的に静止する。
Next, a drive pulse is applied from the drive
The position rotated 60 degrees is a position where the magnetic flux generated from the
さらに、第３磁極１５ｃがＮ極になるように第１コイル２２ａ及び第２コイル２２ｂに駆動パルス供給回路３１から駆動パルスを印加する。これにより、図６（ｄ）に示すように、第１コイル２２ａ及び第２コイル２２ｂから実線矢印方向の磁束が発生し、破線矢印に示すようにロータ磁石５０からステータ本体１０のセンターヨーク１１に沿って流れる磁束の流れが生じる。これにより、第１磁極１５ａがＳ極となり、他の２つの磁極（第２磁極１５ｂ及び第３磁極１５ｃ）がＮ極となって、ロータ磁石５０のＮ極が第１磁極１５ａの方向に引き付けられ、ロータ５は時計回りにさらに６０度（すなわち初期位置から１８０度）回転する。
この６０度回転した位置は、ロータ磁石５０から発生する磁束が安定して磁極１５を回る位置（すなわち、ロータ磁石５０のＮ極が第１磁極１５ａと対峙する位置）であり、また、本実施形態では、この位置において、ロータ磁石５０のＮ極の頂点に設けられた第２の凹部５２ｂがステータ１の第１磁極１５ａの頂点に設けられた第１の凹部１６ａと対向することからインデックストルク（保持トルク）が高まり、駆動パルス供給回路３１からの駆動パルスの印加が停止した後もロータ５はその回転角度を維持したまま当該位置に安定的に静止する。
Further, a drive pulse is applied from the drive
The position rotated by 60 degrees is a position where the magnetic flux generated from the
以上の３つのステップによりロータ５は６０度ずつ３回時計回りに回転し、初期位置から１８０度回転した状態となる。同様の手法によりさらに１８０度回転させることにより、ロータ５は３６０度回転し、再度初期位置に戻る。
Through the above three steps, the
次に、ロータ５を逆転（すなわち反時計回りの方向に回転）させる場合について図７（ａ）〜図７（ｄ）を参照しつつ説明する。
図７（ａ）は、ロータ磁石５０のＳ極が第１磁極１５ａに最も近接する位置を初期位置とする場合を示している。いずれのコイル２２にも通電していない非通電状態では、ロータ磁石５０のＳ極と対峙する第１磁極１５ａがＮ極となり、ロータ磁石５０のＮ極と対峙する第２磁極１５ｂ及び第３磁極１５ｃがＳ極となる。このとき、磁束は、図７（ａ）において破線矢印で示すように、ロータ磁石５０から第１コイルブロック２０ａ及び第２コイルブロック２０ｂの磁心２１に沿ってステータ本体１０のセンターヨーク１１に流れ込み、ロータ磁石５０に向かって流れる。
Next, the case where the
FIG. 7A shows a case where the position where the S pole of the
ここで、まず、第３磁極１５ｃがＮ極になるように第１コイル２２ａに駆動パルス供給回路３１から駆動パルスを印加する。これにより、図７（ｂ）に示すように、第１コイル２２ａから実線矢印方向の磁束が発生し、破線矢印に示すように第１コイルブロック２０ａの磁心２１からステータ本体１０のセンターヨーク１１に流れる磁束と第１コイルブロック２０ａの磁心２１から第２コイルブロック２０ｂの磁心２１に流れる磁束とに分かれてロータ磁石５０に向かって流れる。これにより、第２磁極１５ｂがＳ極となり、他の２つの磁極（第１磁極１５ａ及び第３磁極１５ｃ）がＮ極となって、ロータ磁石５０のＮ極が第２磁極１５ｂの方向に引き付けられ、ロータ５は反時計回りに６０度（−６０度）回転する。
この６０度回転した位置は、ロータ磁石５０から発生する磁束が安定して磁極１５を回る位置（すなわち、ロータ磁石５０のＮ極が第２磁極１５ｂと対峙する位置）であり、また、本実施形態では、この位置において、ロータ磁石５０のＮ極の頂点に設けられた第２の凹部５２ｂがステータ１の第２磁極１５ｂの頂点に設けられた第１の凹部１６ｂと対向することからインデックストルク（保持トルク）が高まり、駆動パルス供給回路３１からの駆動パルスの印加が停止した後もロータ５はその回転角度を維持したまま当該位置に安定的に静止する。
Here, first, a drive pulse is applied from the drive
The position rotated 60 degrees is a position where the magnetic flux generated from the
次に、第１磁極１５ａがＳ極になるように第２コイル２２ｂに駆動パルス供給回路３１から駆動パルスを印加する。これにより、図７（ｃ）に示すように、第２コイル２２ｂから実線矢印方向の磁束が発生し、破線矢印に示すようにロータ磁石５０から第１コイルブロック２０ａの磁心２１に沿って流れる磁束の流れとステータ本体１０のセンターヨーク１１に沿って流れる磁束の流れとが生じる。これにより、第３磁極１５ｃがＮ極となり、他の２つの磁極（第１磁極１５ａ及び第２磁極１５ｂ）がＳ極となって、ロータ磁石５０のＳ極が第３磁極１５ｃの方向に引き付けられ、ロータ５は反時計回りにさらに６０度（−６０度、すなわち初期位置から−１２０度）回転する。
この６０度回転した位置は、ロータ磁石５０から発生する磁束が安定して磁極１５を回る位置（すなわち、ロータ磁石５０のＳ極が第３磁極１５ｃと対峙する位置）であり、また、本実施形態では、この位置において、ロータ磁石５０のＳ極の頂点に設けられた第２の凹部５２ａがステータ１の第３磁極１５ｃの頂点に設けられた第１の凹部１６ｃと対向することからインデックストルク（保持トルク）が高まり、駆動パルス供給回路３１からの駆動パルスの印加が停止した後もロータ５はその回転角度を維持したまま当該位置に安定的に静止する。
Next, a drive pulse is applied from the drive
The position rotated 60 degrees is a position where the magnetic flux generated from the
さらに、第２磁極１５ｂがＮ極になるように第１コイル２２ａ及び第２コイル２２ｂに駆動パルス供給回路３１から駆動パルスを印加する。これにより、図７（ｄ）に示すように、第１コイル２２ａ及び第２コイル２２ｂから実線矢印方向の磁束が発生し、破線矢印に示すようにロータ磁石５０からステータ本体１０のセンターヨーク１１に沿って流れる磁束の流れが生じる。これにより、第１磁極１５ａがＳ極となり、他の２つの磁極（第２磁極１５ｂ及び第３磁極１５ｃ）がＮ極となって、ロータ磁石５０のＮ極が第１磁極１５ａの方向に引き付けられ、ロータ５は反時計回りにさらに６０度（−６０度、すなわち初期位置から−１８０度）回転する。
この６０度回転した位置は、ロータ磁石５０から発生する磁束が安定して磁極１５を回る位置（すなわち、ロータ磁石５０のＮ極が第１磁極１５ａと対峙する位置）であり、また、本実施形態では、この位置において、ロータ磁石５０のＮ極の頂点に設けられた第２の凹部５２ｂがステータ１の第１磁極１５ａの頂点に設けられた第１の凹部１６ａと対向することからインデックストルク（保持トルク）が高まり、駆動パルス供給回路３１からの駆動パルスの印加が停止した後もロータ５はその回転角度を維持したまま当該位置に安定的に静止する。
Further, a drive pulse is applied from the drive
The position rotated by 60 degrees is a position where the magnetic flux generated from the
以上の３つのステップによりロータ５は−６０度ずつ３回反時計回りに回転し、初期位置から−１８０度回転した状態となる。同様の手法によりさらに−１８０度回転させることにより、ロータ５は３６０度回転し、再度初期位置に戻る。
Through the above three steps, the
以上のように、本実施形態によれば、ロータ５を受容するロータ受容部１４の周囲にロータ５の外周に沿って第１磁極１５ａ、第２磁極１５ｂ、第３磁極１５ｃの３つの磁極をほぼ１２０度ごとに均一に配置し、ロータ磁石５０の各磁極の頂点にロータ側静止部としての第２の凹部５２ａ、５２ｂを形成するとともに、第１磁極１５ａ、第２磁極１５ｂ、第３磁極１５ｃにおけるロータ磁石５０に対向する側の磁極の頂点であってロータ５の回転に伴ってロータ磁石５０のいずれかの第２の凹部５２ａ、５２ｂに対向する位置にステータ側静止部としての第１の凹部１６ａ、１６ｂ、１６ｃを形成している。そして、いずれかの第２の凹部５２ａ、５２ｂがいずれかの第１の凹部１６ａ、１６ｂ、１６ｃと対向する位置でロータ５が静止するように、第１コイル２２ａ及び第２コイル２２ｂに対して駆動パルス供給回路３１から個別に駆動パルスを印加して、ロータ５を回転させるようになっている。
これにより、コイル２２に通電していない状態においてロータ磁石５０から発生する磁束が安定して磁極１５を回る位置（すなわち、ロータ磁石５０のＳ極・Ｎ極いずれかの極がステータ本体１０のいずれかの磁極１５と対峙する位置）が６０度ごとに均一に現れる。このため、この６０度ごとの箇所ではロータ５のディテントトルク（静止トルク）が大きくなる。
また、ステータ側静止部としての第１の凹部１６ａ、１６ｂ、１６ｃとロータ側静止部としての第２の凹部５２ａ、５２ｂとが対向する状態では、インデックストルク（保持トルク）が大きくなるため、コイル２２への非通電時には、ロータ５はこの６０度ごとの位置で確実に静止する。このようにロータ５を、６０度を一単位（１ステップ）として精度よく回転させることができるため、回転角度を細かく制御することが可能である。
例えば、時計の指針を運針させる運針機構の駆動源等としてステッピングモータ１００を用いる場合、ロータ５が１８０度ステップで回転する場合には、ギア（歯車）を用いて大きく減速しなければ指針の運針角度を小さくすることができない。すなわち、例えばロータ５が１８０度ステップで回転する場合に指針を１度ステップで動かすためには１／１８０の減速が必要となる。これに対して、本実施形態のように、ロータ５を６０度を一単位として回転可能とした場合には、例えば指針を１度ステップで動かすためには１／６０の減速を行えば足り、多くのギア（歯車）を用いて大きく減速しなくても細かい運針角度等を実現することができる。また、一般的に６度ステップで動いている秒針を２度ステップで動かすためには、３倍減速するためのギア（歯車）が必要となるが、本実施形態におけるステッピングモータ１００を用いれば、調速のためのギア（歯車）を設けることなく２度ステップへの変換が可能となるため、運針にぶれを生じにくく、指針を滑らかに運針させることができる。
このように、本実施形態では、減速を行うためのギア（歯車）等の部品点数が少なくてすむため、装置コストを抑えることができる。また、ギア（歯車）等の部品点数を少なくできるため、ステッピングモータ１００を組み込む装置内のスペースを効率よく利用することができ、ステッピングモータ１００を組み込んだ装置の小型化、薄型化を図ることができる。また、このようにステッピングモータ１００に接続される調速機構を構成するギア（歯車）等の機械部品が少なくてすむことにより、バックラッシュの累積等を軽減することができ、ステッピングモータ１００により駆動される運針機構等の精度を向上させることができる。
また、正逆転可能なステッピングモータにおいて、１セットの駆動パルスによりロータ５を１８０度回転させる際には、例えばロータ５の回転角度に応じて３段階の駆動パルスを印加するが、従来のステッピングモータの場合、必ずしもそれぞれの段階においてロータ５の回転角度が安定するわけではないため、ロータ５の回転角度と駆動パルスとを同期させることが難しく、効率的にロータ５を回転させることが難しかった。この点、本実施形態では、６０度ごとの位置でロータ５が安定的に静止する磁極１５から出る磁束により効率的にロータ５を回転させることが可能となる。
また、コイル２２に駆動パルスを印加してロータ５を回転させた後、６０度ごとの各ステップにおいてロータ５が静止した場合、非通電状態ではロータ５がそのままの位置で安定的に静止する。このため、次のステップに短時間で移行することが可能であり、ロータ５を高速で安定的に回転させることが可能となる。
さらに、６０度ごと回転可能なロータ５の単位回転毎の静止状態を維持させるステータ側静止部及びロータ側静止部が設けられているため、非通電状態におけるロータ５の静止状態をより確実に維持することができる。
また、本実施形態において、ステータ側静止部はロータ受容部１４の内周面に設けられた第１の凹部１６であり、ロータ側静止部はロータ磁石５０の外周面であって各磁極の頂点に設けられた第２の凹部５２であるため、比較的容易な加工によりロータを確実に静止させるための手段を設けることができる。
また、多極着磁されたロータを製造するためには複雑で高価な金型や着磁機が必要となるが、本実施形態では２極着磁されたロータ磁石５０を用いている。このため、６０度を一単位とした回転を実現可能なステッピングモータ１００を簡易な構成で、比較的容易かつ安価に製造することができる。
また、ロータ磁石が単なる円盤状である場合には、外形から容易に磁石の極方向を判断することができず、ロータのギアの歯を成型または組み付ける際にギアの歯の方向と磁石の極の方向を合わせることができない。このため、ロータ磁石の極方向とギアの歯先方向の組み合わせが無数に発生してしまい、ロータに連動するギアの針位置検出用の穴の大きさもあらゆるロータを想定した大きさに広げなくてはならず、前後のステップで穴の位置が重なり誤検出することを防ぐための歯車が余分に必要となったり、ギアの大きさを不必要に大きくする必要等が生じていた。この点、本実施形態のように、ロータ磁石５０の磁極の頂点に凹部を設けた場合には、外形から容易に磁石の極方向を判断することができ、ロータの種類を１種類に絞り込むことが可能となる。これにより、針位置検出用の歯車の穴を小さくすることが可能となるとともに、誤検出を防ぐ歯車も不要となり、歯車の大きさも小さくすることが可能となるため、ステッピングモータ１００を組み込む時計等の製品の小型化を実現することができる。
As described above, according to the present embodiment, the three magnetic poles of the first
As a result, a position where the magnetic flux generated from the
In addition, when the
For example, when the stepping
Thus, in this embodiment, since the number of parts, such as a gear (gear) for decelerating, can be reduced, the apparatus cost can be suppressed. Further, since the number of parts such as gears (gears) can be reduced, the space in the apparatus in which the stepping
In a stepping motor capable of forward and reverse rotation, when the
In addition, after the
Further, since the stator side stationary part and the rotor side stationary part that maintain the stationary state for each unit rotation of the
Further, in the present embodiment, the stator side stationary portion is the
In addition, in order to manufacture a multi-pole magnetized rotor, a complicated and expensive mold or magnetizer is required. In this embodiment, a
In addition, when the rotor magnet has a simple disk shape, the magnet pole direction cannot be easily determined from the outer shape, and when the rotor gear teeth are molded or assembled, the direction of the gear teeth and the magnet pole The direction of cannot be adjusted. For this reason, countless combinations of the rotor magnet's pole direction and the gear tip direction occur, and the size of the hole for detecting the needle position of the gear interlocking with the rotor must be expanded to a size that assumes every rotor. In other words, extra gears are required to prevent the positions of the holes from overlapping and erroneously detecting in the preceding and following steps, and the size of the gears need to be increased unnecessarily. In this regard, when the concave portion is provided at the apex of the magnetic pole of the
［第２の実施の形態］
次に、図８から図１０を参照しつつ、本発明に係るステッピングモータの第２の実施形態について説明する。なお、本実施形態は、ステータ側静止部及びロータ側静止部の構成のみが第１の実施形態と異なるものであるため、以下においては、特に第１の実施形態と異なる点について説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the stepping motor according to the present invention will be described with reference to FIGS. Note that the present embodiment is different from the first embodiment only in the configuration of the stator side stationary portion and the rotor side stationary portion, and therefore, in the following, differences from the first embodiment will be particularly described.
図８は、本実施形態のステッピングモータの平面図である。
図８に示すように、本実施形態において、ステッピングモータは、第１の実施形態と同様に、３つのヨーク（すなわち、センターヨーク１１、サイドヨーク１２ａ、サイドヨーク１２ｂ）を備えるステータ本体１０と２つのコイルブロック２０（第１コイルブロック２０ａ及び第２コイルブロック２０ｂ）とを備えるステータ１と、ステータ本体１０のロータ受容部１４に回転可能に受容されたロータ５等を備えて構成されている。
FIG. 8 is a plan view of the stepping motor of the present embodiment.
As shown in FIG. 8, in the present embodiment, the stepping motor includes
本実施形態では、ステータ本体１０の３つの磁極１５（第１磁極１５ａ、第２磁極１５ｂ、第３磁極１５ｃ）に対応して、ロータ受容部１４の内周面に、ほぼ１２０度ごとに周期的にステータ側静止部が設けられている。本実施形態では、各ステータ側静止部は、それぞれ２つの凹部で構成されている。
すなわち、ステータ本体１０の３つのヨーク（すなわち、センターヨーク１１、サイドヨーク１２ａ、サイドヨーク１２ｂ）に現れる各磁極１５（第１磁極１５ａ、第２磁極１５ｂ、第３磁極１５ｃ）におけるロータ磁石５０に対向する側の各磁極の頂点を挟んだ対称位置であって、かつロータ５の回転に伴って後述するロータ５のロータ側静止部である第２の凹部５５（第２の凹部５５ａ，５５ｂ）に対向する位置には、それぞれ第１の凹部６（第１の凹部６ａ,６ｂ,６ｃ）が２つずつ形成されている。
本実施形態において、２つの第１の凹部６は、ステータ本体１０の各磁極の頂点を挟んだ対称位置であるとともに、ロータ受容部１４の円中心（すなわち、ロータ受容部１４に受容されるロータ磁石５０の円中心）に対してほぼ６０度の角度となる位置に配置されている。
In the present embodiment, corresponding to the three magnetic poles 15 (the first
That is, the
In the present embodiment, the two
また、ロータ磁石５０には、ロータ磁石５０の各磁極の頂点を挟んだ対称位置にロータ側静止部が設けられている。本実施形態では、各ロータ側静止部は、それぞれ２つの凹部で構成されている。
すなわち、ロータ磁石５０の各磁極の頂点を挟んだ対称位置には、それぞれ第２の凹部５５（第２の凹部５５ａ，５５ｂ）が２つずつ形成されている。
本実施形態において、２つの第２の凹部５５は、ロータ磁石５０の各磁極の頂点を挟んだ対称位置であるとともに、ロータ磁石５０の円中心に対してほぼ６０度の角度となる位置に配置されている。
In addition, the
That is, two second recesses 55 (second recesses 55a and 55b) are formed at symmetrical positions across the top of each magnetic pole of the
In the present embodiment, the two
なお、その他の構成は、第１の実施形態と同様であることから、同一部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。 In addition, since the other structure is the same as that of 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to the same member and the description is abbreviate | omitted.
次に、本実施形態におけるステッピングモータの作用について、図９及び図１０を参照しつつ説明する。なお、図９及び図１０において、実線矢印はコイル２２から発生する磁束の向きを示し、破線矢印は、ステータ１に流れる磁束の流れを示している。
Next, the operation of the stepping motor in this embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10, the solid arrow indicates the direction of the magnetic flux generated from the
図９（ａ）〜図９（ｄ）は、ロータ５を正転（すなわち時計回りの方向に回転）させる場合の説明図であり、図９（ａ）は、ロータ磁石５０のＳ極が第１磁極１５ａに最も近接する位置を初期位置とする場合を示している。
ロータ５を正転させる場合には、まず、第２磁極１５ｂがＮ極になるように第２コイル２２ｂに駆動パルス供給回路３１から駆動パルスを印加する。これにより、図９（ｂ）に示すように、第２コイル２２ｂから実線矢印方向の磁束が発生し、破線矢印に示すように磁束がロータ磁石５０に向かって流れることにより、ステータ１の磁極１５が切り替わり、ロータ５は時計回りに６０度回転する。
この６０度回転した位置は、ロータ磁石５０から発生する磁束が安定して磁極１５を回る位置であり、また、本実施形態では、この位置において、ロータ磁石５０のＮ極の頂点を挟んだ対称位置に設けられた第２の凹部５５ｂ，５５ｂがステータ１の第３磁極１５ｃの頂点を挟んだ対称位置に設けられた第１の凹部６ｃ，６ｃと対向することからインデックストルク（保持トルク）が高まり、駆動パルス供給回路３１からの駆動パルスの印加が停止した後もロータ５はその回転角度を維持したまま当該位置に安定的に静止する。
FIG. 9A to FIG. 9D are explanatory diagrams when the
When the
The position rotated by 60 degrees is a position where the magnetic flux generated from the
次に、第１磁極１５ａがＳ極になるように第１コイル２２ａに駆動パルス供給回路３１から駆動パルスを印加する。これにより、図９（ｃ）に示すように、第１コイル２２ａから実線矢印方向の磁束が発生し、破線矢印に示すように磁束が流れて、ステータ１の磁極１５が切り替わることにより、ロータ５は時計回りにさらに６０度（すなわち初期位置から１２０度）回転する。
この６０度回転した位置は、ロータ磁石５０から発生する磁束が安定して磁極１５を回る位置であり、また、本実施形態では、この位置において、ロータ磁石５０のＳ極の頂点を挟んだ対称位置に設けられた第２の凹部５５ａ，５５ａがステータ１の第２磁極１５ｂの頂点を挟んだ対称位置に設けられた第１の凹部６ｂ，６ｂと対向することからインデックストルク（保持トルク）が高まり、駆動パルス供給回路３１からの駆動パルスの印加が停止した後もロータ５はその回転角度を維持したまま当該位置に安定的に静止する。
Next, a drive pulse is applied from the drive
The position rotated by 60 degrees is a position where the magnetic flux generated from the
さらに、第３磁極１５ｃがＮ極になるように第１コイル２２ａ及び第２コイル２２ｂに駆動パルス供給回路３１から駆動パルスを印加する。これにより、図９（ｄ）に示すように、第１コイル２２ａ及び第２コイル２２ｂから実線矢印方向の磁束が発生し、破線矢印に示すように磁束が流れて、ステータ１の磁極１５が切り替わることにより、ロータ５は時計回りにさらに６０度（すなわち初期位置から１８０度）回転する。
この６０度回転した位置は、ロータ磁石５０から発生する磁束が安定して磁極１５を回る位置であり、また、本実施形態では、この位置において、ロータ磁石５０のＮ極の頂点を挟んだ対称位置に設けられた第２の凹部５５ｂ，５５ｂがステータ１の第１磁極１５ａの頂点を挟んだ対称位置に設けられた第１の凹部６ａ，６ａと対向することからインデックストルク（保持トルク）が高まり、駆動パルス供給回路３１からの駆動パルスの印加が停止した後もロータ５はその回転角度を維持したまま当該位置に安定的に静止する。
Further, a drive pulse is applied from the drive
The position rotated by 60 degrees is a position where the magnetic flux generated from the
以上の３つのステップによりロータ５は６０度ずつ３回時計回りに回転し、初期位置から１８０度回転した状態となる。同様の手法によりさらに１８０度回転させることにより、ロータ５は３６０度回転し、再度初期位置に戻る。
Through the above three steps, the
次に、図１０（ａ）〜図１０（ｄ）は、ロータ５を逆転（すなわち反時計回りの方向に回転）させる場合の説明図であり、図１０（ａ）は、ロータ５のＳ極が第１磁極１５ａに最も近接する位置を初期位置とする場合を示している。
ロータ５を逆転させる場合における駆動パルスの印加の仕方及び磁束の流れ等は、第１の実施形態で示したものと同様であるため、その説明を省略する。
図１０（ａ）に示す初期状態から、ロータ５が反時計回りに６０度（−６０度）回転して図１０（ｂ）に示す状態となると、ロータ磁石５０のＮ極の頂点を挟んだ対称位置に設けられた第２の凹部５５ｂ，５５ｂがステータ１の第２磁極１５ｂの頂点を挟んだ対称位置に設けられた第１の凹部６ｂ，６ｂと対向することからインデックストルク（保持トルク）が高まり、駆動パルス供給回路３１からの駆動パルスの印加が停止した後もロータ５はその回転角度を維持したまま当該位置に安定的に静止する。
次に、第１磁極１５ａがＳ極になるように第２コイル２２ｂに駆動パルス供給回路３１から駆動パルスを印加することにより、ロータ５が反時計回りにさらに６０度（−６０度、すなわち初期位置から−１２０度）回転し、図１０（ｃ）に示す状態となると、ロータ磁石５０のＳ極の頂点を挟んだ対称位置に設けられた第２の凹部５５ａ，５５ａがステータ１の第３磁極１５ｃの頂点を挟んだ対称位置に設けられた第１の凹部６ｃ，６ｃと対向することからインデックストルク（保持トルク）が高まり、駆動パルス供給回路３１からの駆動パルスの印加が停止した後もロータ５はその回転角度を維持したまま当該位置に安定的に静止する。
さらに、第２磁極１５ｂがＮ極になるように第１コイル２２ａ及び第２コイル２２ｂに駆動パルス供給回路３１から駆動パルスを印加することにより、ロータ５が反時計回りにさらに６０度（−６０度、すなわち初期位置から−１８０度）回転し、図１０（ｄ）に示す状態となると、ロータ磁石５０のＮ極の頂点を挟んだ対称位置に設けられた第２の凹部５５ｂ，５５ｂがステータ１の第１磁極１５ａの頂点を挟んだ対称位置に設けられた第１の凹部６ａ，６ａと対向することからインデックストルク（保持トルク）が高まり、駆動パルス供給回路３１からの駆動パルスの印加が停止した後もロータ５はその回転角度を維持したまま当該位置に安定的に静止する。
Next, FIG. 10A to FIG. 10D are explanatory views when the
Since the method of applying the drive pulse and the flow of magnetic flux in the case of rotating the
When the
Next, by applying a drive pulse from the drive
Further, by applying a drive pulse from the drive
以上の３つのステップによりロータ５は−６０度ずつ３回反時計回りに回転し、初期位置から−１８０度回転した状態となる。同様の手法によりさらに−１８０度回転させることにより、ロータ５は３６０度回転し、再度初期位置に戻る。
Through the above three steps, the
なお、その他の点については、第１の実施形態と同様であることから、その説明を省略する。 Since other points are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
以上のように、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、以下の効果を得ることができる。
すなわち、本実施形態の構成では、コイル２２に通電していない状態においてロータ磁石５０から発生する磁束が安定して磁極１５を回る位置（すなわち、ロータ磁石５０のＳ極・Ｎ極いずれかの極がステータ本体１０のいずれかの磁極１５と対峙する位置）が６０度ごとに均一に現れる。このため、この６０度ごとの箇所ではロータ５のディテントトルク（静止トルク）が大きくなる。
また、ステータ側静止部としての第１の凹部６ａ、６ｂ、６ｃとロータ側静止部としての第２の凹部５５ａ、５５ｂとが対向する状態では、インデックストルク（保持トルク）が大きくなるため、コイル２２への非通電時には、ロータ５はこの６０度ごとの位置で確実に静止する。このようにロータ５を、６０度を一単位として精度よく回転させることができるため、回転角度を細かく制御することが可能である。
これにより、多くのギア（歯車）を用いて大きく減速しなくても細かい運針角度等を実現することができる。また、調速のためのギア（歯車）を設けることなく２度ステップへの変換が可能となるため、運針にぶれを生じにくく、指針を滑らかに運針させることができる。
このように、本実施形態では、減速を行うためのギア（歯車）等の部品点数が少なくてすむため、装置コストを抑えることができる。また、ギア（歯車）等の部品点数を少なくできるため、ステッピングモータを組み込む装置内のスペースを効率よく利用することができ、ステッピングモータを組み込んだ装置の小型化、薄型化を図ることができる。また、このようにステッピングモータに接続される調速機構を構成するギア（歯車）等の機械部品が少なくてすむことにより、バックラッシュの累積等を軽減することができ、ステッピングモータにより駆動される運針機構等の精度を向上させることができる。
また、正逆転可能なステッピングモータにおいて、１セットの駆動パルスによりロータ５を１８０度回転させる際には、例えばロータ５の回転角度に応じて３段階の駆動パルスを印加するが、このような場合でも、本実施形態によれば、６０度ごとの位置でロータ５が安定的に静止可能であり、磁極１５から出る磁束により効率的にロータ５を回転させることが可能となる。
さらに、６０度ごと回転可能なロータ５の単位回転毎の静止状態を維持させるステータ側静止部及びロータ側静止部が設けられているため、非通電状態におけるロータ５の静止状態をより確実に維持することができる。このため、次のステップに短時間で移行することが可能であり、ロータ５を高速で安定的に回転させることが可能となる。
また、本実施形態において、ステータ側静止部はロータ受容部１４の内周面に１２０度ごとに周期的に設けられた第１の凹部６であり、ロータ側静止部はロータ磁石５０の外周面であって各磁極の頂点に設けられた第２の凹部５５であるため、比較的容易な加工によりロータを確実に静止させるための手段を設けることができる。
また、本実施形態では２極着磁されたロータ磁石５０を用いているため、６０度を一単位とした回転を実現可能なステッピングモータを、簡易な構成で、比較的容易かつ安価に製造することができる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained as in the first embodiment.
That is, in the configuration of the present embodiment, the position where the magnetic flux generated from the
In addition, when the
Thereby, a fine hand movement angle or the like can be realized without using a large number of gears (gears) to decelerate greatly. In addition, since it is possible to convert to a step twice without providing a gear (gear) for speed control, it is difficult for the hands to move, and the hands can be moved smoothly.
Thus, in this embodiment, since the number of parts, such as a gear (gear) for decelerating, can be reduced, the apparatus cost can be suppressed. Further, since the number of parts such as gears (gears) can be reduced, the space in the apparatus incorporating the stepping motor can be used efficiently, and the apparatus incorporating the stepping motor can be reduced in size and thickness. Further, since the number of mechanical parts such as gears (gears) constituting the speed control mechanism connected to the stepping motor can be reduced in this way, accumulation of backlash and the like can be reduced and driven by the stepping motor. The accuracy of the hand movement mechanism and the like can be improved.
In a stepping motor capable of forward and reverse rotation, when the
Further, since the stator side stationary part and the rotor side stationary part that maintain the stationary state for each unit rotation of the
Further, in the present embodiment, the stator side stationary portion is the first
In addition, since the
［第３の実施の形態］
次に、図１１から図１３を参照しつつ、本発明に係るステッピングモータの第３の実施形態について説明する。なお、本実施形態は、ステータ側静止部及びロータ側静止部の構成のみが第１の実施形態と異なるものであるため、以下においては、特に第１の実施形態等と異なる点について説明する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the stepping motor according to the present invention will be described with reference to FIGS. Note that this embodiment is different from the first embodiment only in the configuration of the stator side stationary part and the rotor side stationary part, and in the following, differences from the first embodiment and the like will be particularly described.
図１１は、本実施形態のステッピングモータの平面図である。
図１１に示すように、本実施形態において、ステッピングモータは、第１の実施形態等と同様に、３つのヨーク（すなわち、センターヨーク１１、サイドヨーク１２ａ、サイドヨーク１２ｂ）を備えるステータ本体１０と２つのコイルブロック２０（第１コイルブロック２０ａ及び第２コイルブロック２０ｂ）とを備えるステータ１と、ステータ本体１０のロータ受容部１４に回転可能に受容されたロータ５等を備えて構成されている。
FIG. 11 is a plan view of the stepping motor of the present embodiment.
As shown in FIG. 11, in this embodiment, the stepping motor includes a
本実施形態では、ステータ本体１０の３つの磁極１５（第１磁極１５ａ、第２磁極１５ｂ、第３磁極１５ｃ）に対応して、ロータ受容部１４の内周面に、ほぼ１２０度ごとに周期的にステータ側静止部が設けられている。本実施形態では、各ステータ側静止部は、それぞれ３つの凹部で構成されている。
すなわち、ステータ本体１０の３つのヨーク（すなわち、センターヨーク１１、サイドヨーク１２ａ、サイドヨーク１２ｂ）に現れる各磁極１５（第１磁極１５ａ、第２磁極１５ｂ、第３磁極１５ｃ）におけるロータ磁石５０に対向する側の各磁極の頂点及び各磁極の頂点を挟んだ対称位置であって、かつロータ５の回転に伴って後述するロータ磁石５０のロータ側静止部である第２の凹部５７（第２の凹部５７ａ，５７ｂ）に対向する位置には、それぞれ第１の凹部７（第１の凹部７ａ,７ｂ,７ｃ）が３つずつ形成されている。
In the present embodiment, corresponding to the three magnetic poles 15 (the first
That is, the
また、ロータ磁石５０には、ロータ磁石５０の各磁極の頂点及び各磁極の頂点を挟んだ対称位置にロータ側静止部が設けられている。本実施形態では、各ロータ側静止部は、それぞれ３つの凹部で構成されている。
すなわち、ロータ磁石５０の各磁極の頂点及び各磁極の頂点を挟んだ対称位置には、それぞれ第２の凹部５５（第２の凹部５５ａ，５５ｂ）が３つずつ形成されている。
Further, the
That is, three second recesses 55 (second recesses 55a and 55b) are formed at symmetrical positions sandwiching the apex of each magnetic pole of the
なお、その他の構成は、第１の実施形態等と同様であることから、同一部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。 In addition, since the other structure is the same as that of 1st Embodiment etc., the same code | symbol is attached | subjected to the same member and the description is abbreviate | omitted.
次に、本実施形態におけるステッピングモータの作用について、図１２及び図１３を参照しつつ説明する。なお、図１２及び図１３において、実線矢印はコイル２２から発生する磁束の向きを示し、破線矢印は、ステータ１に流れる磁束の流れを示している。
Next, the operation of the stepping motor in this embodiment will be described with reference to FIGS. 12 and 13, solid arrows indicate the direction of magnetic flux generated from the
図１２（ａ）〜図１２（ｄ）は、ロータ５を正転（すなわち時計回りの方向に回転）させる場合の説明図であり、図１２（ａ）は、ロータ磁石５０のＳ極が第１磁極１５ａに最も近接する位置を初期位置とする場合を示している。
ロータ５を正転させる場合には、まず、第２磁極１５ｂがＮ極になるように第２コイル２２ｂに駆動パルス供給回路３１から駆動パルスを印加する。これにより、図１２（ｂ）に示すように、第２コイル２２ｂから実線矢印方向の磁束が発生し、破線矢印に示すように磁束がロータ磁石５０に向かって流れることにより、ステータ１の磁極１５が切り替わり、ロータ５は時計回りに６０度回転する。
この６０度回転した位置は、ロータ磁石５０から発生する磁束が安定して磁極１５を回る位置であり、また、本実施形態では、この位置において、ロータ磁石５０のＮ極の頂点及び頂点を挟んだ対称位置に設けられた第２の凹部５７ｂ，５７ｂ，５７ｂがステータ１の第３磁極１５ｃの頂点及び頂点を挟んだ対称位置に設けられた第１の凹部７ｃ，７ｃ，７ｃと対向することからインデックストルク（保持トルク）が高まり、駆動パルス供給回路３１からの駆動パルスの印加が停止した後もロータ５はその回転角度を維持したまま当該位置に安定的に静止する。
FIGS. 12A to 12D are explanatory diagrams when the
When the
The position rotated by 60 degrees is a position where the magnetic flux generated from the
次に、第１磁極１５ａがＳ極になるように第１コイル２２ａに駆動パルス供給回路３１から駆動パルスを印加する。これにより、図１２（ｃ）に示すように、第１コイル２２ａから実線矢印方向の磁束が発生し、破線矢印に示すように磁束が流れて、ステータ１の磁極１５が切り替わることにより、ロータ５は時計回りにさらに６０度（すなわち初期位置から１２０度）回転する。
この６０度回転した位置は、ロータ磁石５０から発生する磁束が安定して磁極１５を回る位置であり、また、本実施形態では、この位置において、ロータ磁石５０のＳ極の頂点及び頂点を挟んだ対称位置に設けられた第２の凹部５７ａ，５７ａ，５７ａがステータ１の第２磁極１５ｂの頂点及び頂点を挟んだ対称位置に設けられた第１の凹部７ｂ，７ｂ，７ｂと対向することからインデックストルク（保持トルク）が高まり、駆動パルス供給回路３１からの駆動パルスの印加が停止した後もロータ５はその回転角度を維持したまま当該位置に安定的に静止する。
Next, a drive pulse is applied from the drive
The position rotated 60 degrees is a position where the magnetic flux generated from the
さらに、第３磁極１５ｃがＮ極になるように第１コイル２２ａ及び第２コイル２２ｂに駆動パルス供給回路３１から駆動パルスを印加する。これにより、図１２（ｄ）に示すように、第１コイル２２ａ及び第２コイル２２ｂから実線矢印方向の磁束が発生し、破線矢印に示すように磁束が流れて、ステータ１の磁極１５が切り替わることにより、ロータ５は時計回りにさらに６０度（すなわち初期位置から１８０度）回転する。
この６０度回転した位置は、ロータ磁石５０から発生する磁束が安定して磁極１５を回る位置であり、また、本実施形態では、この位置において、ロータ磁石５０のＮ極の頂点及び頂点を挟んだ対称位置に設けられた第２の凹部５７ｂ，５７ｂ，５７ｂがステータ１の第１磁極１５ａの頂点及び頂点を挟んだ対称位置に設けられた第１の凹部７ａ，７ａ，７ａと対向することからインデックストルク（保持トルク）が高まり、駆動パルス供給回路３１からの駆動パルスの印加が停止した後もロータ５はその回転角度を維持したまま当該位置に安定的に静止する。
Further, a drive pulse is applied from the drive
The position rotated by 60 degrees is a position where the magnetic flux generated from the
以上の３つのステップによりロータ５は６０度ずつ３回時計回りに回転し、初期位置から１８０度回転した状態となる。同様の手法によりさらに１８０度回転させることにより、ロータ５は３６０度回転し、再度初期位置に戻る。
Through the above three steps, the
次に、図１３（ａ）〜図１３（ｄ）は、ロータ５を逆転（すなわち反時計回りの方向に回転）させる場合の説明図であり、図１３（ａ）は、ロータ５のＳ極が第１磁極１５ａに最も近接する位置を初期位置とする場合を示している。
ロータ５を逆転させる場合における駆動パルスの印加の仕方及び磁束の流れ等は、第１の実施形態で示したものと同様であるため、その説明を省略する。
図１３（ａ）に示す初期状態から、ロータ５が反時計回りに６０度（−６０度）回転して図１３（ｂ）に示す状態となると、ロータ磁石５０のＮ極の頂点及び頂点を挟んだ対称位置に設けられた第２の凹部５７ｂ，５７ｂ，５７ｂがステータ１の第２磁極１５ｂの頂点及び頂点を挟んだ対称位置に設けられた第１の凹部７ｂ，７ｂ，７ｂと対向することからインデックストルク（保持トルク）が高まり、駆動パルス供給回路３１からの駆動パルスの印加が停止した後もロータ５はその回転角度を維持したまま当該位置に安定的に静止する。
次に、第１磁極１５ａがＳ極になるように第２コイル２２ｂに駆動パルス供給回路３１から駆動パルスを印加することにより、ロータ５が反時計回りにさらに６０度（−６０度、すなわち初期位置から−１２０度）回転し、図１３（ｃ）に示す状態となると、ロータ磁石５０のＳ極の頂点及び頂点を挟んだ対称位置に設けられた第２の凹部５７ａ，５７ａ，５７ａがステータ１の第３磁極１５ｃの頂点及び頂点を挟んだ対称位置に設けられた第１の凹部７ｃ，７ｃ，７ｃと対向することからインデックストルク（保持トルク）が高まり、駆動パルス供給回路３１からの駆動パルスの印加が停止した後もロータ５はその回転角度を維持したまま当該位置に安定的に静止する。
さらに、第２磁極１５ｂがＮ極になるように第１コイル２２ａ及び第２コイル２２ｂに駆動パルス供給回路３１から駆動パルスを印加することにより、ロータ５が反時計回りにさらに６０度（−６０度、すなわち初期位置から−１８０度）回転し、図１３（ｄ）に示す状態となると、ロータ磁石５０のＮ極の頂点及び頂点を挟んだ対称位置に設けられた第２の凹部５７ｂ，５７ｂ，５７ｂがステータ１の第１磁極１５ａの頂点及び頂点を挟んだ対称位置に設けられた第１の凹部７ａ，７ａ，７ａと対向することからインデックストルク（保持トルク）が高まり、駆動パルス供給回路３１からの駆動パルスの印加が停止した後もロータ５はその回転角度を維持したまま当該位置に安定的に静止する。
Next, FIGS. 13A to 13D are explanatory diagrams when the
Since the method of applying the drive pulse and the flow of magnetic flux in the case of rotating the
When the
Next, by applying a drive pulse from the drive
Further, by applying a drive pulse from the drive
以上の３つのステップによりロータ５は−６０度ずつ３回反時計回りに回転し、初期位置から−１８０度回転した状態となる。同様の手法によりさらに−１８０度回転させることにより、ロータ５は３６０度回転し、再度初期位置に戻る。
Through the above three steps, the
なお、その他の点については、第１の実施形態等と同様であることから、その説明を省略する。 Since other points are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
以上のように、本実施形態によれば、第１の実施形態等と同様に、以下の効果を得ることができる。
すなわち、本実施形態の構成では、コイル２２に通電していない状態においてロータ磁石５０から発生する磁束が安定して磁極１５を回る位置（すなわち、ロータ磁石５０のＳ極・Ｎ極いずれかの極がステータ本体１０のいずれかの磁極１５と対峙する位置）が６０度ごとに均一に現れる。このため、この６０度ごとの箇所ではロータ５のディテントトルク（静止トルク）が大きくなる。
また、ステータ側静止部としての第１の凹部７ａ、７ｂ、７ｃとロータ側静止部としての第２の凹部５７ａ、５７ｂとが対向する状態では、インデックストルク（保持トルク）が大きくなるため、コイル２２への非通電時には、ロータ５はこの６０度ごとの位置で確実に静止する。このようにロータ５を、６０度を一単位として精度よく回転させることができるため、回転角度を細かく制御することが可能である。
これにより、多くのギア（歯車）を用いて大きく減速しなくても細かい運針角度等を実現することができる。また、調速のためのギア（歯車）を設けることなく２度ステップへの変換が可能となるため、運針にぶれを生じにくく、指針を滑らかに運針させることができる。
このように、本実施形態では、減速を行うためのギア（歯車）等の部品点数が少なくてすむため、装置コストを抑えることができる。また、ギア（歯車）等の部品点数を少なくできるため、ステッピングモータを組み込む装置内のスペースを効率よく利用することができ、ステッピングモータを組み込んだ装置の小型化、薄型化を図ることができる。また、このようにステッピングモータに接続される調速機構を構成するギア（歯車）等の機械部品が少なくてすむことにより、バックラッシュの累積等を軽減することができ、ステッピングモータにより駆動される運針機構等の精度を向上させることができる。
また、正逆転可能なステッピングモータにおいて、１セットの駆動パルスによりロータ５を１８０度回転させる際には、例えばロータ５の回転角度に応じて３段階の駆動パルスを印加するが、このような場合でも、本実施形態によれば、６０度ごとの位置でロータ５が安定的に静止する磁極１５から出る磁束により効率的にロータ５を回転させることが可能となる。
さらに、６０度ごと回転可能なロータ５の単位回転毎の静止状態を維持させるステータ側静止部及びロータ側静止部が設けられているため、非通電状態におけるロータ５の静止状態をより確実に維持することができる。このため、次のステップに短時間で移行することが可能であり、ロータ５を高速で安定的に回転させることが可能となる。
また、本実施形態において、ステータ側静止部はロータ受容部１４の内周面に１２０度ごとに周期的に設けられた第１の凹部７であり、ロータ側静止部はロータ磁石５０の外周面であって各磁極の頂点に設けられた第２の凹部５７であるため、比較的容易な加工によりロータを確実に静止させるための手段を設けることができる。
また、本実施形態では２極着磁されたロータ磁石５０を用いているため、６０度を一単位とした回転を実現可能なステッピングモータを、簡易な構成で、比較的容易かつ安価に製造することができる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained as in the first embodiment.
That is, in the configuration of the present embodiment, the position where the magnetic flux generated from the
In addition, when the first
Thereby, a fine hand movement angle or the like can be realized without using a large number of gears (gears) to decelerate greatly. In addition, since it is possible to convert to a step twice without providing a gear (gear) for speed control, it is difficult for the hands to move, and the hands can be moved smoothly.
Thus, in this embodiment, since the number of parts, such as a gear (gear) for decelerating, can be reduced, the apparatus cost can be suppressed. Further, since the number of parts such as gears (gears) can be reduced, the space in the apparatus incorporating the stepping motor can be used efficiently, and the apparatus incorporating the stepping motor can be reduced in size and thickness. Further, since the number of mechanical parts such as gears (gears) constituting the speed control mechanism connected to the stepping motor can be reduced in this way, accumulation of backlash and the like can be reduced and driven by the stepping motor. The accuracy of the hand movement mechanism and the like can be improved.
In a stepping motor capable of forward and reverse rotation, when the
Further, since the stator side stationary part and the rotor side stationary part that maintain the stationary state for each unit rotation of the
Further, in the present embodiment, the stator side stationary portion is the first
In addition, since the
なお、以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形が可能であることは言うまでもない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、上記各実施形態では、ステータ本体１０、第１コイルブロック２０ａ及び第２コイルブロック２０ｂがそれぞれ別体として形成され、これが互いに磁気的に結合されてステータ１を構成している場合を例として説明したが、ステータ１及びこれを構成するステータ本体１０、第１コイルブロック２０ａ及び第２コイルブロック２０ｂの形状・構成等は、上記各実施形態で示したものに限定されず、適宜変形が可能である。
例えば、ステータは、ステータ本体と、一つながりの長尺な磁心を備える１つのコイルブロックとで構成されていてもよい。
この場合、ステータ本体が本実施形態と同様にセンターヨークと一対のサイドヨークとを備える場合には、例えば、コイルブロックの磁心のほぼ中央部をステータ本体のセンターヨークと磁気的に連結し、この結合部分の両側に第１コイル及び第２コイルを設け、磁心の一端側を一方のサイドヨークの一端と磁気的に連結し、磁心の他端側を他方のサイドヨークの一端と磁気的に連結する。
ステータをこのような構成とした場合には、コイルブロックを一対で構成する場合と比較して部品点数を少なくすることができる。
For example, in each of the above embodiments, the
For example, the stator may be composed of a stator body and one coil block having a continuous long magnetic core.
In this case, when the stator body includes a center yoke and a pair of side yokes as in the present embodiment, for example, the substantially central portion of the magnetic core of the coil block is magnetically coupled to the center yoke of the stator body. A first coil and a second coil are provided on both sides of the coupling portion, and one end of the magnetic core is magnetically connected to one end of one side yoke, and the other end of the magnetic core is magnetically connected to one end of the other side yoke. To do.
When the stator has such a configuration, the number of parts can be reduced as compared with the case where the coil block is configured as a pair.
また、さらに、ステータとしてステータ本体、第１コイルブロック及び第２コイルブロックが全て一体的に構成されているものでもよい。この場合には例えばステータ本体と第１コイルブロック及び第２コイルブロックの磁心とを一体の部材として形成する。 Furthermore, the stator main body, the first coil block, and the second coil block may all be integrally formed as a stator. In this case, for example, the stator body and the magnetic cores of the first coil block and the second coil block are formed as an integral member.
また、上記各実施形態においては、ステータ側静止部がロータ受容部１４の内周面に設けられた第１の凹部である場合を例として説明したが、ステータ側静止部はロータのインデックストルク（ディテントトルク、保持トルク）を大きくしてコイルへの非通電時におけるロータの静止状態を安定的に維持することができるものであればよく、ここに例示したものに限定されない。
例えば、ステータ側静止部がロータ受容部１４の内周面に設けられた凸部であってもよい。また、ステータ側静止部がロータ受容部１４の内周面に設けられていることは必須ではなく、ロータ受容部１４自体の形状を偏心形状としたり、ロータ受容部１４の外側に偏心ピン等を設けてロータのインデックストルクを大きくする構成としてもよい。
なお、ロータ側静止部の形状等はステータ側静止部に応じて適宜変化するものであり、例えば、ステータ側静止部がロータ受容部１４の内周面に設けられた凸部である場合には、ロータ側静止部もロータ磁石５０の外周面に形成された凸部とする。
Further, in each of the above embodiments, the case where the stator side stationary portion is the first recess provided on the inner peripheral surface of the
For example, the stator side stationary portion may be a convex portion provided on the inner peripheral surface of the
The shape or the like of the rotor-side stationary portion changes as appropriate according to the stator-side stationary portion. For example, when the stator-side stationary portion is a convex portion provided on the inner peripheral surface of the
また、第１の実施形態においては、ロータ側静止部としての第２の凹部がロータ磁石の各磁極の頂点に１つずつ設けられた例を示し、第２の実施形態においては、第２の凹部がロータ磁石の各磁極の頂点を挟んだ対称位置に一対（第２の実施形態では、各磁極に２つずつ）設けられた例を示し、第３の実施形態においては、第２の凹部がロータ磁石の各磁極の頂点及び各磁極の頂点を挟んだ対称位置（第３の実施形態では、各磁極に３つずつ）設けられた例を示したが、ロータ側静止部としての第２の凹部の数および配置はここに例示したものに限定されない。例えば第２の凹部を各磁極に４個以上設けてもよい。この場合には、ステータ側静止部としての第１の凹部も第２の凹部に対向する位置に、第２の凹部に対応して同じ数だけ設ける。
なお、ロータ磁石は、円に近いほど大きな回転トルクを得ることができるため、大きな回転トルクを確保する観点からは、ロータ磁石の外周面を削って凹部を設ける箇所は少ない方が好ましい。
Moreover, in 1st Embodiment, the 2nd recessed part as a rotor side stationary part shows the example provided one each in the vertex of each magnetic pole of a rotor magnet, In 2nd Embodiment, 2nd recessed part is shown. An example is shown in which a pair of recesses are provided at symmetrical positions sandwiching the apex of each magnetic pole of the rotor magnet (two in each magnetic pole in the second embodiment). In the third embodiment, the second recess In the example shown in FIG. 5, the symmetric positions (three in each magnetic pole in the third embodiment) sandwiching the apex of each magnetic pole of the rotor magnet and the apex of each magnetic pole are shown. The number and arrangement of the recesses are not limited to those illustrated here. For example, four or more second recesses may be provided in each magnetic pole. In this case, the same number of first concave portions as the stator side stationary portions are provided at positions opposite to the second concave portions corresponding to the second concave portions.
Since the rotor magnet can obtain a larger rotational torque as it is closer to a circle, it is preferable that the number of locations where the concave portion is provided by scraping the outer peripheral surface of the rotor magnet is preferable from the viewpoint of securing a large rotational torque.
また、上記各実施形態においては、ロータ側静止部がロータ磁石５０の外周面に設けられた第２の凹部である場合を例として説明したが、ロータ側静止部はロータのインデックストルク（ディテントトルク、保持トルク）を大きくしてコイルへの非通電時におけるロータの静止状態を安定的に維持することができるものであればよく、ここに例示したものに限定されない。
例えば、図１４に示すように、ロータ側静止部として、ロータ磁石５０の各磁極の頂点にそれぞれ切欠き５８（５８ａ，５８ｂ）を設けてもよい。この場合にも、ロータ磁石５０の各磁極の頂点に凹部を設けた場合と同程度の大きなインデックストルク（保持トルク）のピークを得ることができる。
In each of the above embodiments, the case where the rotor-side stationary portion is the second recess provided on the outer peripheral surface of the
For example, as shown in FIG. 14, notches 58 (58a, 58b) may be provided at the apexes of the magnetic poles of the
また、上記各実施形態においては、ステータ側静止部がロータ受容部１４の内周面にほぼ１２０度ごとに設けられている場合を例として説明したが、ステータ側静止部が設けられる間隔はこれに限定されない。
Further, in each of the above embodiments, the case where the stator side stationary portion is provided on the inner peripheral surface of the
また、上記各実施形態では、ステッピングモータ１００が時計の指針の運針機構を駆動させるものである場合を例として説明したが、ステッピングモータ１００は運針機構を駆動させるものに限定されず、各種機器の駆動源として適用することが可能である。
Further, in each of the above embodiments, the case where the stepping
その他、本発明が上記各実施形態に限定されず、適宜変更可能であることはいうまでもない。 In addition, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to said each embodiment, and can be changed suitably.
以上本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
〔付記〕
＜請求項１＞
径方向に２極着磁されたロータ磁石を備えるロータと、
前記ロータを受容するロータ受容部が形成され、このロータ受容部の周囲に前記ロータ磁石の外周に沿って、当該外周を３分割した位置にそれぞれ配置された第１磁極、第２磁極及び第３磁極を有するステータ本体と、このステータ本体と磁気的に結合して設けられたコイルと、を備えるステータと、
前記ロータを回転させるための駆動パルスを前記コイルに印加する駆動パルス供給回路と、
を備え、
前記ロータ磁石には、ロータ側静止部が形成されており、
前記ステータには、ステータ側静止部が形成されており、
前記ロータ側静止部は、前記ロータ磁石の各磁極の頂点及び各磁極の頂点を挟んだ対称位置の少なくともいずれかに配置され、
前記ステータ側静止部は、前記第１磁極、前記第２磁極及び前記第３磁極における前記ロータ磁石に対向する側の磁極の頂点及び各磁極の頂点を挟んだ対称位置の少なくともいずれかの位置であって、かつ前記ロータの回転に伴って前記ロータ磁石の前記ロータ側静止部に対向する位置に配置されており、
前記駆動パルス供給回路は、いずれかの前記ロータ側静止部がいずれかの前記ステータ側静止部と対向する位置で前記ロータが静止するように駆動パルスを前記コイルに印加することを特徴とするステッピングモータ。
＜請求項２＞
前記ロータ側静止部は、前記ロータ磁石の外周面に形成された凹部であ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。
＜請求項３＞
前記ステータ側静止部は、前記ロータ受容部の内周面に形成された凹部であることを特徴とする請求項１及び請求項２に記載のステッピングモータ。
＜請求項４＞
前記駆動パルス供給回路は、前記ロータ磁石の磁極であるＮ極及びＳ極が、各ステップ毎に、交互に前記第１磁極、前記第２磁極及び前記第３磁極のうちのいずれかと対向するように、前記駆動パルスを前記コイルに印加して前記第１磁極、前記第２磁極及び前記第３磁極の極性を切り替えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のステッピングモータ。
Although several embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof. .
The invention described in the scope of claims attached to the application of this application will be added below. The item numbers of the claims described in the appendix are as set forth in the claims attached to the application of this application.
[Appendix]
<Claim 1>
A rotor comprising a rotor magnet magnetized in two radial directions;
A rotor receiving portion for receiving the rotor is formed, and a first magnetic pole, a second magnetic pole, and a third magnetic pole are arranged around the rotor receiving portion at positions obtained by dividing the outer periphery into three along the outer periphery of the rotor magnet. A stator comprising a stator body having magnetic poles, and a coil magnetically coupled to the stator body;
A drive pulse supply circuit for applying a drive pulse for rotating the rotor to the coil;
With
The rotor magnet is formed with a rotor side stationary part,
The stator is formed with a stator side stationary part,
The rotor-side stationary portion is disposed at at least one of symmetrical positions sandwiching the top of each magnetic pole and the top of each magnetic pole of the rotor magnet,
The stator-side stationary portion is at least one of a symmetrical position across the top of each of the first magnetic pole, the second magnetic pole, and the third magnetic pole facing the rotor magnet, and the top of each magnetic pole. And is disposed at a position facing the rotor-side stationary portion of the rotor magnet as the rotor rotates.
The driving pulse supply circuit applies a driving pulse to the coil such that any one of the rotor side stationary portions faces one of the stator side stationary portions so that the rotor is stationary. motor.
<Claim 2>
The stepping motor according to
<Claim 3>
3. The stepping motor according to
<Claim 4>
In the drive pulse supply circuit, the N pole and the S pole that are the magnetic poles of the rotor magnet are alternately opposed to any one of the first magnetic pole, the second magnetic pole, and the third magnetic pole at each step. Furthermore, the polarity of the said 1st magnetic pole, the said 2nd magnetic pole, and the said 3rd magnetic pole is switched by applying the said drive pulse to the said coil, The
１ ステータ
５ ロータ
１０ ステータ本体
１１ センターヨーク
１２ａ サイドヨーク
１２ｂ サイドヨーク
１４ ロータ受容部
１５ａ 第１磁極
１５ｂ 第２磁極
１５ｃ 第３磁極
１６ 第１の凹部
２０ａ 第１コイルブロック
２０ｂ 第２コイルブロック
２１ 磁心
２２ａ 第１コイル
２２ｂ 第２コイル
２４ 導線端部
３１ 駆動パルス供給回路
５０ ロータ磁石
５２ 第２の凹部
１００ ステッピングモータ
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記ロータを受容するロータ受容部が形成され、このロータ受容部の周囲に前記ロータ磁石の外周に沿って、当該外周を３分割した位置にそれぞれ配置された第１磁極、第２磁極及び第３磁極を有するステータ本体と、このステータ本体と磁気的に結合して設けられたコイルと、を備えるステータと、
前記ロータを回転させるための駆動パルスを前記コイルに印加する駆動パルス供給回路と、
を備え、
前記ロータ磁石には、ロータ側静止部が形成されており、
前記ステータには、ステータ側静止部が形成されており、
前記ロータ側静止部は、前記ロータ磁石の各磁極の頂点及び各磁極の頂点を挟んだ対称位置の少なくともいずれかに配置され、
前記ステータ側静止部は、前記第１磁極、前記第２磁極、及び前記第３磁極の各磁極の頂点を挟んだ対称位置であって、かつ前記ロータの回転に伴って前記ロータ磁石の前記ロータ側静止部に対向する位置に配置されており、
前記駆動パルス供給回路は、いずれかの前記ロータ側静止部がいずれかの前記ステータ側静止部と対向する位置で前記ロータが静止するように駆動パルスを前記コイルに印加することを特徴とするステッピングモータ。 A circular rotor comprising a rotor magnet magnetized in two radial directions;
A rotor receiving portion for receiving the rotor is formed, and a first magnetic pole, a second magnetic pole, and a third magnetic pole are arranged around the rotor receiving portion at positions obtained by dividing the outer periphery into three along the outer periphery of the rotor magnet. A stator comprising a stator body having magnetic poles, and a coil magnetically coupled to the stator body;
A drive pulse supply circuit for applying a drive pulse for rotating the rotor to the coil;
With
The rotor magnet is formed with a rotor side stationary part,
The stator is formed with a stator side stationary part,
The rotor-side stationary portion is disposed at at least one of symmetrical positions sandwiching the top of each magnetic pole and the top of each magnetic pole of the rotor magnet,
The stator side stationary unit, said first magnetic pole, the second pole and the third a symmetrical position location across the apex of each magnetic pole of the magnetic poles, and wherein the rotor magnet with the rotation of the rotor It is arranged at a position facing the rotor side stationary part,
The driving pulse supply circuit applies a driving pulse to the coil such that any one of the rotor side stationary portions faces one of the stator side stationary portions so that the rotor is stationary. motor.
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