JPH10239459A - ステップモータ - Google Patents
ステップモータInfo
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- JPH10239459A JPH10239459A JP4271797A JP4271797A JPH10239459A JP H10239459 A JPH10239459 A JP H10239459A JP 4271797 A JP4271797 A JP 4271797A JP 4271797 A JP4271797 A JP 4271797A JP H10239459 A JPH10239459 A JP H10239459A
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- step motor
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Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/02—Details of the magnetic circuit characterised by the magnetic material
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K37/00—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors
- H02K37/10—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type
- H02K37/12—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets
- H02K37/14—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
- H02K37/16—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures having horseshoe armature cores
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromechanical Clocks (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ステータ材料に７８パーマロイ材を使用する
と、７８パーマロイには高価なＮｉを多く含有している
ため、材料自体の原料価格が高くなり、安い価格でステ
ップモータを市場に提供することが不可能になる、とい
う課題があった。 【解決手段】 ステータ材料にＮｉ成分が３８％、Ｃｒ
成分が８％、Ｓｉ成分とＭｎ成分の合計が１％以下で、
残りの成分がＦｅ成分であるＮｉ−Ｃｒ系高透磁率材を
使用して、ステータ材料の飽和磁束密度を従来と同等な
レベルに維持し、部品の機械的強度を損なうことなく、
ステータの原料費を下げることを実現した。
と、７８パーマロイには高価なＮｉを多く含有している
ため、材料自体の原料価格が高くなり、安い価格でステ
ップモータを市場に提供することが不可能になる、とい
う課題があった。 【解決手段】 ステータ材料にＮｉ成分が３８％、Ｃｒ
成分が８％、Ｓｉ成分とＭｎ成分の合計が１％以下で、
残りの成分がＦｅ成分であるＮｉ−Ｃｒ系高透磁率材を
使用して、ステータ材料の飽和磁束密度を従来と同等な
レベルに維持し、部品の機械的強度を損なうことなく、
ステータの原料費を下げることを実現した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子時計や電子機
器に用いるステップモータに関し、特にその構成要素で
ある高透磁率材であるステータの材料に関する。
器に用いるステップモータに関し、特にその構成要素で
ある高透磁率材であるステータの材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は、従来の１体ステータ式電子用時
計ステップモータの一例である。従来のステップモータ
の主な部品構成は、ニッケル（以後、Ｎｉと呼ぶ）成分
を７８％含有した高透磁率材（以後、７８パーマロイ材
と呼ぶ）からなるステータ１０、高透磁率材からなる磁
心２１にコイルワイヤ２２を複数回巻き付けたコイルブ
ロック２０、永久磁石材からなるロータ３０等である。
計ステップモータの一例である。従来のステップモータ
の主な部品構成は、ニッケル（以後、Ｎｉと呼ぶ）成分
を７８％含有した高透磁率材（以後、７８パーマロイ材
と呼ぶ）からなるステータ１０、高透磁率材からなる磁
心２１にコイルワイヤ２２を複数回巻き付けたコイルブ
ロック２０、永久磁石材からなるロータ３０等である。
【０００３】そして、ステータ１０と磁心２１の両端は
重ね合わされると共に、ねじ止め４０もしくはカシメ固
定４１等で両端を固定して磁気結合を行い、ロータ３０
を含む磁気的な閉ループを構成する。これにより、ロー
タ３０の回りの磁気抵抗分布が正しくセットされ、ロー
タ３０の静止位置が決まり、コイルブロック２０で生成
された磁束５０をロータ３０に導くことが可能となる。
重ね合わされると共に、ねじ止め４０もしくはカシメ固
定４１等で両端を固定して磁気結合を行い、ロータ３０
を含む磁気的な閉ループを構成する。これにより、ロー
タ３０の回りの磁気抵抗分布が正しくセットされ、ロー
タ３０の静止位置が決まり、コイルブロック２０で生成
された磁束５０をロータ３０に導くことが可能となる。
【０００４】ところで、１体ステータ式電子用時計ステ
ップモータのステータは、図３に示す様に、ステータ１
０の外周切り欠き部１３を少なくとも１カ所以上設け、
断面積の小さい連結部１１を設けている。連結部１１
は、コイルブロック２０で生成された磁束５０が通過す
ると、磁気飽和を起こし、その後、ステータ穴１２には
均一の磁束５１が流れ、ロータ３０との磁気の反発によ
り、ロータ３０は回転を行う。
ップモータのステータは、図３に示す様に、ステータ１
０の外周切り欠き部１３を少なくとも１カ所以上設け、
断面積の小さい連結部１１を設けている。連結部１１
は、コイルブロック２０で生成された磁束５０が通過す
ると、磁気飽和を起こし、その後、ステータ穴１２には
均一の磁束５１が流れ、ロータ３０との磁気の反発によ
り、ロータ３０は回転を行う。
【０００５】この時、連結部１１を如何に少ない磁束で
磁気的飽和させるかで、ステップモータの効率が決定す
る。そこで従来では、図１に示す様にステータ材料に７
８パーマロイ材を用いることで、飽和磁束密度（この場
合、磁界Ｈが８０００００（アンペア／ｍ）の時の磁束
密度Ｂを指す）が５６００００（アンペア／ｍ）程度ま
で低くして、連結部１１の磁気的飽和を早め、ステップ
モータの効率ＵＰを図っていた。
磁気的飽和させるかで、ステップモータの効率が決定す
る。そこで従来では、図１に示す様にステータ材料に７
８パーマロイ材を用いることで、飽和磁束密度（この場
合、磁界Ｈが８０００００（アンペア／ｍ）の時の磁束
密度Ｂを指す）が５６００００（アンペア／ｍ）程度ま
で低くして、連結部１１の磁気的飽和を早め、ステップ
モータの効率ＵＰを図っていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】しかし、ステータ材料に
７８パーマロイ材を使用すると、７８パーマロイには高
価なＮｉを多く含有しているため、材料自体の原料価格
が高くなり、安い価格でステップモータを市場に提供す
ることが不可能になる、という課題があった。また、Ｎ
ｉの含有量が少ないＮｉ成分４５％の高透磁率材（以
後、４５パーマロイ材と呼ぶ）を用いることで、原料価
格のコストダウンを図っていた。しかし、４５パーマロ
イ材の飽和磁束密度は、図１に示す様に、１１２０００
０（アンペア／ｍ）と高く、連結部１１を７８パーマロ
イ材と同様な磁束数で磁気飽和させるには、断面形状を
１／２程度にする必要があった。断面形状を１／２にす
ると連結部が外力に対して変形しやすくなり、図３のス
テータ穴１２の穴形状が穴ビツ形状となる。その結果、
ロータ３０の回りの磁気抵抗分布が乱れてロータ３０の
静止位置が変化して、モータ効率を低下させる原因とな
る、という課題があった。
７８パーマロイ材を使用すると、７８パーマロイには高
価なＮｉを多く含有しているため、材料自体の原料価格
が高くなり、安い価格でステップモータを市場に提供す
ることが不可能になる、という課題があった。また、Ｎ
ｉの含有量が少ないＮｉ成分４５％の高透磁率材（以
後、４５パーマロイ材と呼ぶ）を用いることで、原料価
格のコストダウンを図っていた。しかし、４５パーマロ
イ材の飽和磁束密度は、図１に示す様に、１１２０００
０（アンペア／ｍ）と高く、連結部１１を７８パーマロ
イ材と同様な磁束数で磁気飽和させるには、断面形状を
１／２程度にする必要があった。断面形状を１／２にす
ると連結部が外力に対して変形しやすくなり、図３のス
テータ穴１２の穴形状が穴ビツ形状となる。その結果、
ロータ３０の回りの磁気抵抗分布が乱れてロータ３０の
静止位置が変化して、モータ効率を低下させる原因とな
る、という課題があった。
【０００７】そこで、この発明の目的は、従来の課題を
解決するため、高価なＮｉの含有量が少なく、従来のス
テータ材料と同等な飽和磁束密度が得られる高透磁率材
をステータ材料に用いて、従来と同様な部品の機械的強
度を保ち、部品のコストダウンを図ったことである。
解決するため、高価なＮｉの含有量が少なく、従来のス
テータ材料と同等な飽和磁束密度が得られる高透磁率材
をステータ材料に用いて、従来と同様な部品の機械的強
度を保ち、部品のコストダウンを図ったことである。
【０００８】
【発明の実施の形態】上記課題を解決するために、この
発明は、永久磁石材よりロータ、前記ロータを取り囲む
ように配設されたステータ及び高透磁率材よりなる磁心
を有するコイルブロックを主な構成要素とするステップ
モータにおいて、前記ステータの材料としてニッケル成
分が３７．５％〜３８．５％、クロム（以後、Ｃｒと呼
ぶ）成分が７．５〜８．５％、シリコン（以後、Ｓｉと
呼ぶ）成分とマンガン（以後、Ｍｎと呼ぶ）成分の合計
が０．１％〜１％、残りの成分の鉄（以後、Ｆｅと呼
ぶ）が５２．５％〜５４．５％、含まれているＮｉ−Ｃ
ｒ系高透磁率材（以後、３８パーマロイ材と呼ぶ）を使
用した。３８パーマロイ材はＣｒ成分を添加すること
で、図１に示す様に、８０００００（アンペア／ｍ）の
磁界中で磁束密度が７８パーマロイ材と同等な５６００
００（アンペア／ｍ）程度となり、磁気飽和状態とな
る。その結果、７８パーマロイ材と同条件の磁束量で図
３の連結部１１を磁気飽和できるため、磁路の断面積を
小さくする必要がなくなり、部品の機械的強度を損なう
こともない。
発明は、永久磁石材よりロータ、前記ロータを取り囲む
ように配設されたステータ及び高透磁率材よりなる磁心
を有するコイルブロックを主な構成要素とするステップ
モータにおいて、前記ステータの材料としてニッケル成
分が３７．５％〜３８．５％、クロム（以後、Ｃｒと呼
ぶ）成分が７．５〜８．５％、シリコン（以後、Ｓｉと
呼ぶ）成分とマンガン（以後、Ｍｎと呼ぶ）成分の合計
が０．１％〜１％、残りの成分の鉄（以後、Ｆｅと呼
ぶ）が５２．５％〜５４．５％、含まれているＮｉ−Ｃ
ｒ系高透磁率材（以後、３８パーマロイ材と呼ぶ）を使
用した。３８パーマロイ材はＣｒ成分を添加すること
で、図１に示す様に、８０００００（アンペア／ｍ）の
磁界中で磁束密度が７８パーマロイ材と同等な５６００
００（アンペア／ｍ）程度となり、磁気飽和状態とな
る。その結果、７８パーマロイ材と同条件の磁束量で図
３の連結部１１を磁気飽和できるため、磁路の断面積を
小さくする必要がなくなり、部品の機械的強度を損なう
こともない。
【０００９】図２は、図３に示した１体ステータ式電子
用時計ステップモータのコイルに流れる電流波形を示し
ており、実線ａは３８パーセント材のステータ、一点鎖
線ｂは７８パーマロイ材のステータ、点線ｃはＮｉを４
５パーセント含有したステータ材料（以後、４５パーマ
ロイ材と呼ぶ）を用いたステップモータの電流波形であ
る。
用時計ステップモータのコイルに流れる電流波形を示し
ており、実線ａは３８パーセント材のステータ、一点鎖
線ｂは７８パーマロイ材のステータ、点線ｃはＮｉを４
５パーセント含有したステータ材料（以後、４５パーマ
ロイ材と呼ぶ）を用いたステップモータの電流波形であ
る。
【００１０】電流波形の立ち上がり時間（図２のｔ１，
ｔ２，ｔ３）について見ると、３８パーセント材の立ち
上がり時間ｔ１は、７８パーマロイ材の立ち上がり時間
ｔ２とほぼ同等な時間（ｔ１＝ｔ２）であるが、４５パ
ーマロイ材の立ち上がり時間ｔ３は極端に長くなる。
（ｔ１＜ｔ３）。１体ステータにおける電流波形の立ち
上がりは、ステータの連結部１１，１２を通るコイルブ
ロック２０からの磁束の磁気飽和を表す。従って、飽和
磁束密度が高い４５パーマロイ材を用いた場合、連結部
１１を飽和させるために多くの磁束をコイルブロック２
０で生成する必要があり、その分電流消費の多くなり、
結果的にステップモータの効率（少ない電流でロータを
回転出来るほど効率がよい）が低くなることが分かる。
ｔ２，ｔ３）について見ると、３８パーセント材の立ち
上がり時間ｔ１は、７８パーマロイ材の立ち上がり時間
ｔ２とほぼ同等な時間（ｔ１＝ｔ２）であるが、４５パ
ーマロイ材の立ち上がり時間ｔ３は極端に長くなる。
（ｔ１＜ｔ３）。１体ステータにおける電流波形の立ち
上がりは、ステータの連結部１１，１２を通るコイルブ
ロック２０からの磁束の磁気飽和を表す。従って、飽和
磁束密度が高い４５パーマロイ材を用いた場合、連結部
１１を飽和させるために多くの磁束をコイルブロック２
０で生成する必要があり、その分電流消費の多くなり、
結果的にステップモータの効率（少ない電流でロータを
回転出来るほど効率がよい）が低くなることが分かる。
【００１１】一方、３８パーマロイ材を用いた場合は、
７８パーマロイ材と用いた場合と同等な電流波形の立ち
上がり時間であるため、連結部１１を飽和させるための
電流消費が少なくて済むため、ステップモータの効率が
高くなる。次に、上記３８パーマロイ材と７８パーマロ
イ材を用いた場合のステップモータのモータ効率につい
て、図４を用いて説明する。
７８パーマロイ材と用いた場合と同等な電流波形の立ち
上がり時間であるため、連結部１１を飽和させるための
電流消費が少なくて済むため、ステップモータの効率が
高くなる。次に、上記３８パーマロイ材と７８パーマロ
イ材を用いた場合のステップモータのモータ効率につい
て、図４を用いて説明する。
【００１２】ステップモータの効率ηは、入力エネルギ
ー（コイルに印加する電力）と出力エネルギー（今回は
分針トルクとした）の比率で表せる。すなわち、 効率η＝出力エネルギー／入力エネルギー ＝｛（分針トルク）＊（移動量）｝／｛（印加電圧）＊
（消費電流）｝ となり、図４に示す様に、３８パーマロイ材と７８パー
マロイ材を用いた場合のステップモータのモータ効率は
ほぼ同等であることが分かる。
ー（コイルに印加する電力）と出力エネルギー（今回は
分針トルクとした）の比率で表せる。すなわち、 効率η＝出力エネルギー／入力エネルギー ＝｛（分針トルク）＊（移動量）｝／｛（印加電圧）＊
（消費電流）｝ となり、図４に示す様に、３８パーマロイ材と７８パー
マロイ材を用いた場合のステップモータのモータ効率は
ほぼ同等であることが分かる。
【００１３】更に、材料成分中にボロン成分（以後Ｂ成
分と呼ぶ）が含有していない３８パーマロイをステータ
材料に使用すること、について説明する。一般的にステ
ータの形状は複雑であり、更に量産性を考慮してプレス
抜き加工で成形する。そのため、３８パーマロイ材料に
微量のＢ成分を含有させて、プレス抜き性をプレスの加
工性を高めている。しかし、Ｂ成分は磁性材の磁気特性
を低下させるため、磁性焼鈍で除去する必要がある。そ
こで、ステータ材料の中のＢ成分を完全に除去するに
は、７８パーマロイ材を使用した場合よりも長い時間の
磁性焼鈍もしくは複数回の磁性焼鈍をする必要があり、
大量生産時の生産性が低下する。
分と呼ぶ）が含有していない３８パーマロイをステータ
材料に使用すること、について説明する。一般的にステ
ータの形状は複雑であり、更に量産性を考慮してプレス
抜き加工で成形する。そのため、３８パーマロイ材料に
微量のＢ成分を含有させて、プレス抜き性をプレスの加
工性を高めている。しかし、Ｂ成分は磁性材の磁気特性
を低下させるため、磁性焼鈍で除去する必要がある。そ
こで、ステータ材料の中のＢ成分を完全に除去するに
は、７８パーマロイ材を使用した場合よりも長い時間の
磁性焼鈍もしくは複数回の磁性焼鈍をする必要があり、
大量生産時の生産性が低下する。
【００１４】そこで、Ｂ成分を含有しない３８パーマロ
イ材をステータ材料に使用した本発明における実施例２
のステータは、７８パーマロイ材と同じ一回の磁性焼鈍
工程で必要な磁気特性が得られるのである。
イ材をステータ材料に使用した本発明における実施例２
のステータは、７８パーマロイ材と同じ一回の磁性焼鈍
工程で必要な磁気特性が得られるのである。
【００１５】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように１体ステ
ータ式電子用時計ステップモータのステータの材料に３
８パーマロイ材を使用することで、原料のＮｉ含有量を
減らして、原料費のコストダウンを実現した所に効果が
ある。また、ステータ材料の飽和磁束密度を従来と同等
なレベルの５６００００（アンペア／ｍ）程度に維持し
たことで、ステータの連結部の断面形状を従来と同様に
することができ、外乱に対する部品の機械的強度を従来
と同等なレベルに保つことが可能となった。
ータ式電子用時計ステップモータのステータの材料に３
８パーマロイ材を使用することで、原料のＮｉ含有量を
減らして、原料費のコストダウンを実現した所に効果が
ある。また、ステータ材料の飽和磁束密度を従来と同等
なレベルの５６００００（アンペア／ｍ）程度に維持し
たことで、ステータの連結部の断面形状を従来と同様に
することができ、外乱に対する部品の機械的強度を従来
と同等なレベルに保つことが可能となった。
【００１６】さらに、７８パーマロイ材と３８パーマロ
イ材のステータ形状を同一形状にできるため、アフター
サービス上での材料違いのステータによる部品交換が可
能となった。更に、Ｂ成分を含有しない３８パーマロイ
材をステータ材料に使用することで、必要な磁気特性が
得られるための磁性焼鈍工程を最小回数に押さえること
が出来、従来材料の７８パーマロイ材と同等な大量生産
性を得ることが可能となる。
イ材のステータ形状を同一形状にできるため、アフター
サービス上での材料違いのステータによる部品交換が可
能となった。更に、Ｂ成分を含有しない３８パーマロイ
材をステータ材料に使用することで、必要な磁気特性が
得られるための磁性焼鈍工程を最小回数に押さえること
が出来、従来材料の７８パーマロイ材と同等な大量生産
性を得ることが可能となる。
【図１】本発明のステータ材料に用いる３８パーマロイ
及び従来のステータ材料である４５パーマロイ及び７８
パーマロイの磁気的特性を示したグラフである。
及び従来のステータ材料である４５パーマロイ及び７８
パーマロイの磁気的特性を示したグラフである。
【図２】１体ステータ式電子用時計ステップモータのコ
イルに流れる電流波形を示す図である。
イルに流れる電流波形を示す図である。
【図３】従来からある１体ステータ式電子用時計ステッ
プモータの簡略化した構成図である。
プモータの簡略化した構成図である。
【図４】３８パーマロイ材と７８パーマロイ材を用いた
場合のステップモータのモータ効率を示す。
場合のステップモータのモータ効率を示す。
１０ ステータ １１ 連結部 １２ ステータ穴 １３ 外周切り欠き部 ２０ コイルブロック ２１ 磁心 ２２ コイルワイヤ ３０ ロータ ４０ ねじ止め ４１ カシメ固定 ５０，５１ 磁束
Claims (2)
- 【請求項１】 永久磁石材よりなるロータ、前記ロータ
を取り囲むように配設されたステータ及び高透磁率材よ
りなる磁心を有するコイルブロックを主な構成要素とす
るステップモータにおいて、前記ステータの材料として
ニッケル成分が３７．５％〜３８．５％、クロム成分が
７．５〜８．５％、鉄成分が５２．５％〜５４．５％、
シリコン成分とマンガン成分の合計が０．１％〜１％含
まれているＮｉ−Ｃｒ系高透磁率材を使用した事を特徴
とするステップモータ。 - 【請求項２】 高透磁率材である前記ステータ材料成分
の中に、ボロン成分が含有していない事を特徴とする請
求項１記載のステップモータ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4271797A JPH10239459A (ja) | 1997-02-26 | 1997-02-26 | ステップモータ |
| PCT/JP1997/004783 WO1998038725A1 (fr) | 1997-02-26 | 1997-12-22 | Moteur pas a pas |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4271797A JPH10239459A (ja) | 1997-02-26 | 1997-02-26 | ステップモータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10239459A true JPH10239459A (ja) | 1998-09-11 |
Family
ID=12643832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4271797A Pending JPH10239459A (ja) | 1997-02-26 | 1997-02-26 | ステップモータ |
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| WO (1) | WO1998038725A1 (ja) |
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2017079582A (ja) * | 2015-10-20 | 2017-04-27 | セイコーインスツル株式会社 | ステッピングモータ、時計用ムーブメント、時計、ステッピングモータの製造方法 |
| JP2019216606A (ja) * | 2015-01-20 | 2019-12-19 | セイコーインスツル株式会社 | ステッピングモータの製造方法 |
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| JP2760013B2 (ja) * | 1989-02-27 | 1998-05-28 | 大同特殊鋼株式会社 | 高透磁率磁性材料の製造方法 |
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| JPH0499806A (ja) * | 1990-08-13 | 1992-03-31 | Nkk Corp | 鋼板表面にオーステナイト系ステンレス鋼をクラッドした耐食性・加工性に優れる含ボロンオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法 |
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| JPH06169537A (ja) * | 1992-11-27 | 1994-06-14 | Citizen Watch Co Ltd | 電子時計用モータのステータ |
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-
1997
- 1997-02-26 JP JP4271797A patent/JPH10239459A/ja active Pending
- 1997-12-22 WO PCT/JP1997/004783 patent/WO1998038725A1/ja not_active Ceased
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019216606A (ja) * | 2015-01-20 | 2019-12-19 | セイコーインスツル株式会社 | ステッピングモータの製造方法 |
| JP2017079582A (ja) * | 2015-10-20 | 2017-04-27 | セイコーインスツル株式会社 | ステッピングモータ、時計用ムーブメント、時計、ステッピングモータの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| WO1998038725A1 (fr) | 1998-09-03 |
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