JP3745013B2

JP3745013B2 - Step motor

Info

Publication number: JP3745013B2
Application number: JP05889996A
Authority: JP
Inventors: 則雄宮内
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1996-03-15
Filing date: 1996-03-15
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2016-03-15
Also published as: JPH09252573A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はステップモータの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のステップモータは図９に示すように、本出願人出願の特開平６−２３５７７７号公報に開示されており、該ステップモータ１０１は、２極の永久磁石１０５からなるロータ１０４とギャップ１０８を介して該ロータ１０４と磁気結合するステータ１０２とコイル１０３から構成される扁平形状のステップモータであり、また、コイル１０３は駆動コイルとロータ位置を検出する逆起電圧検出コイルからなり、該逆起電圧検出コイルからのロータ位置検出信号に基づいて、ロータ１０４を高速で回転駆動するブラシレスステップモータであり、さらに、図９に示すようにロータ軸１０６に偏心重り１０７を固定することによって、振動モータとして使用できるステップモータである。なお、前記ロータ１０４の駆動方法は前記公報に詳細に開示されているのでここでは説明を省略する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１０に示すように、前記ステップモータ１０１は、時計ケース１０９の厚みが厚くなることを避けるためにロータ軸１０６が時計ケース１０９の裏蓋の底面１１０にほぼ垂直になるように時計ケース１０９に組み込まれるので、ロータ軸１０６にほぼ垂直な偏心重りの振動面は時計ケース１０９の裏蓋の底面１１０にほぼ平行になり、偏心重りの振動が腕１１１に伝わりにくいという問題があった。そこで、偏心重りの振動を腕に伝わり易くするために偏心重りの振動面を腕１１１の表面とほぼ垂直にできる振動モータが切望されている。
【０００４】
本発明は、上記課題に対してなされたもので、振動モータとして使用できる略円筒形状を有するフレームに収納されたステップモータを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の構成は、２極の永久磁石からなるロータと、該ロータとギャップを介して磁気結合する２極のステータと、単一のコイルを有し、該コイルの発生する磁界方向が前記ロータの回転平面に対して交差するように配置したステップモータにおいて、該ステップモータは略円筒形状を有するフレームに収納され、前記ロータのロータ軸はその一方の端が前記フレームから突き出るように前記ステータとは別体の２個のロータ軸受により受けられ、前記ロータ軸と前記コイルは、前記フレームの円筒軸方向に配置され、さらに前記ステータは、前記ロータのほぼ全周で対向するように配置され、前記ロータを収納配置するためのロータ穴部を有する２つの平坦部と、該平坦部に対して略直角に設けられた２箇所の接続部を有し、前記コイルは前記接続部の接続端部に接続されていることを特徴とステップモータである。
【０００７】
また、前記ステータの接続部の接続端部と前記コイルの巻心端部の少なくとも一方は折り曲げられ、前記ステータの接続部の接続端部の幅広面と前記コイルの巻心端部の幅広面は同一面で接続されていることを特徴とする。
【０００９】
また、前記ステータの接続部の幅広面は、前記コイルの巻心の幅狭面に対向することを特徴とする。
【００１０】
また、前記ステップモータは少なくともフレームとドライバＩＣと電源用端子と制御用端子を有した回路基板を有し、該回路基板は、該回路基板の長手が前記フレームの円筒軸方向になるように配置されていることを特徴とする。
【００１１】
さらに、前記ステップモータは前記フレームから突き出た前記ロータ軸の端部に偏心重りを固定した振動モータであることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて詳述する。
【００１３】
図１は、本発明のステップモータの外観図であって、ステップモータ１は、ブラシレスであることにより、２個の電源端子３、４だけでなく、制御端子５（本実施の形態では、ステップモータＯＮ／ＯＦＦ端子）を有し、略円筒形状を有する非磁性材のフレーム６には、以下で説明するように、ステータ、コイル、回路基板を該フレーム６に固定するために、ネジ穴７が２個設けられている。
【００１４】
図２に示す本発明のステップモータ内部の構造図と図３に示す本発明のステップモータのロータ、ステータ、コイルの接続図よりステップモータの構造を説明する。
【００１５】
ステップモータの磁気回路は、図３に示すように、２極の永久磁石８からなるロータ９と励磁コイルとロータの回転位置を検出する検出コイルからなるコイル１２とギャップ１０を介してロータ９に磁気結合し、前記ロータ９を収納配置するためのロータ穴部４１を有する平坦部４０と、該平坦部４０に対して略直角に折り曲げて形成された２箇所の接続部２２、２３と、コイル１２の巻心端部２６に接続するために、折り曲げられた接続端部２４、２５を有する２極のステタ１１から構成され、接続端部２４、２５の幅広面と巻心端部２６の幅広面は同一面で接続され、ステータ１１とコイル１２間の磁気ショートを避けるために、接続部２３の幅広面１３は、コイル１２の巻心の幅狭面１４に対向している。
【００１６】
次に、図２により、ステップモータの特徴を説明すると、ロータ９のロータ軸２は２個のロータ軸受１５、１６により受けられ、ロータ軸２とコイル１２は、フレーム６の円筒軸方向２１に配置されている。ネジ１９、２０により、ステップモータのドライバＩＣ１７と２個の電源端子３、４と制御端子５を有する、長手がフレーム６の円筒軸２１方向になるように配置した回路基板１８とステータ１１とコイル１２は、フレーム６に設けられたネジ穴７を通して、フレーム６に固定され（図２では、フレーム６を省略してある。）、また、コイル１２のコイル端子は回路基板１８の各コイル接続パターン（図２においては、省略。）に密着、導通される。なお、本発明のステップモータの駆動方法は、本出願人出願の特開平６−２３５７７７号公報に開示されている駆動方法と同一なので説明を省略する。
【００１７】
以上の説明により、２極の永久磁石８からなるロータ９と２極のステータ１１とコイル１２と回路基板１８から構成されるステップモータの円筒形状構造が可能になる。即ち、上記構成によれば、コイル１２の発生する磁界方向がロータ９の回転平面に対して交差するように配置できる。
【００１８】
図４は本発明の偏心重り付ステップモータの外観図であり、偏心重り付ステップモータ２７はステップモータ１のロータ軸２に偏心重り２８を、偏心重り２８の振動面がロータ軸２に垂直になるように固定したもので、振動モータとして使うことができる。
【００１９】
図８は本発明の偏心重り付ステップモータ２７を振動モータとして組み込んだ腕時計の腕への装着断面図であり、偏心重り付ステップモータ２７を円筒軸方向２１が裏蓋の底面１１０に平行になるように時計ケース１０９に組み込むことによって、図に示すように偏心重り２８の振動面は裏蓋の底面１１０に垂直になり、偏心重り２８の振動面が腕の表面にほぼ垂直になるので、偏心重り２８の振動が腕１１１に伝わりやすい。
【００２０】
図５は、本発明の他のステップモータの外観図であって、ステップモータ３０は、ブラシレスであることにより、２個の電源端子３、４だけでなく、制御端子５（本実験例では、ステップモータＯＮ／ＯＦＦ端子）を有し、略円筒形状を有する非磁性材のフレーム３１には、以下で説明するように、コイルと回路基板を該フレーム３１に固定する２個のネジ穴７と、ステータとコイルを同様にフレーム３１に固定する２個のネジ穴３２が設けられている。
【００２１】
図６に示す本発明の他のステップモータ内部の構造図と図７に示す本発明の他のステップモータのロータ、ステータ、コイルの接続図よりステップモータの構造を説明する。
【００２２】
ステップモータの磁気回路は、図７に示すように、２極の永久磁石８からなるロータ９とギャップ１０を介してロータ９に磁気結合し、前記ロータ９を収納配置するためのロータ穴部４１を有する平坦部４０と、該平坦部４０に対して略直角に折り曲げて形成された２箇所の接続部２２、２３からなる２極のステータ３３と該接続部２２、２３に接続するために、折り曲げられた巻心端部３５、３６を有するコイル３４から構成され、２箇所の接続部２２、２３の幅広面と巻心端部３５、３６の幅広面は同一面で接続され、接続部２３とコイル３４間の磁気ショートを避けるために、接続部２３の幅広面１３は、コイル３４の巻心の幅狭面１４に対向している。
【００２３】
次に、図６により、ステップモータの特徴を説明すると、ロータ９のロータ軸２は２個のロータ軸受１５、１６により受けられ、ロータ軸２とコイル３４は、フレーム３１の円筒軸方向２１に配置されている。ネジ１９、２０により、ステップモータのドライバＩＣ１７と２個の電源端子３、４と制御端子５を有する、長手がフレーム３１の円筒軸２１方向になるように配置した回路基板１８とコイル３４は、フレーム３１に設けられたネジ穴７を通して、フレーム３１に固定され（図６では、フレーム３１を省略してある。）、また、コイル３４のコイル端子は回路基板１８の各コイル接続パターン（図６においては、省略。）に密着、導通される。また、さらに、コイル３４の巻心端部３５、３６とステータ３３の接続部２２、２３はフレーム３１のネジ穴３２を通してネジ３７、３８によってフレーム３１に固定される。
【００２４】
尚、本実施の形態ではロータの回転平面に対してコイルの発生する磁界方向が略垂直に交差するように構成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、交差する範囲で傾けて配置しても良い。
【００２５】
【発明の効果】
以上の詳細な説明によって示されたように、請求項１から５によれば、略円筒形状を有するフレームに収納されたブラシレスステップモータが可能であり、請求項６によれば、振動の腕への伝達を向上した振動モータ付腕時計等を提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のステップモータの外観図である。
【図２】本発明のステップモータ内部の構造図である。
【図３】本発明のステップモータのロータ、ステータ、コイルの接続図である。
【図４】本発明の偏心重り付ステップモータの外観図である。
【図５】本発明の他のステップモータの外観図である。
【図６】本発明の他のステップモータ内部の構造図である。
【図７】本発明の他のステップモータのロータ、ステータ、コイルの接続図である。
【図８】本発明の偏心重り付ステップモータを組み込んだ腕時計の腕への装着断面図である。
【図９】従来のステップモータの平面図である。
【図１０】従来の偏心重り付ステップモータを組み込んだ腕時計の腕への装着断面図である。
【符号の説明】
１、３０ステップモータ
３、４電源端子
８永久磁石
９ロータ
１１、３３ステータ
１２、３４コイル
１７ドライバＩＣ
１８回路基板
２２、２３接続部
２４、２５接続端部
２８回転重り
３５、３６巻心端部
４０平坦部
４１ロータ穴部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a structure of a step motor.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 9, a conventional step motor is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-235777 filed by the present applicant. The step motor 101 includes a rotor 104 composed of a two-pole permanent magnet 105 and a gap 108. A flat step motor including a stator 102 and a coil 103 magnetically coupled to the rotor 104, and the coil 103 includes a drive coil and a counter electromotive voltage detection coil for detecting the rotor position. A brushless step motor that rotates the rotor 104 at a high speed based on a rotor position detection signal from the voltage detection coil. Further, as shown in FIG. 9, an eccentric weight 107 is fixed to the rotor shaft 106 to thereby generate a vibration motor. It can be used as a step motor. Since the method for driving the rotor 104 is disclosed in detail in the publication, the description thereof is omitted here.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, as shown in FIG. 10, the step motor 101 has a timepiece case in which the rotor shaft 106 is substantially perpendicular to the bottom surface 110 of the back cover of the timepiece case 109 in order to avoid an increase in the thickness of the timepiece case 109. 109, the vibration surface of the eccentric weight that is substantially perpendicular to the rotor shaft 106 is substantially parallel to the bottom surface 110 of the back cover of the watch case 109, and the vibration of the eccentric weight is difficult to be transmitted to the arm 111. Therefore, a vibration motor that can make the vibration surface of the eccentric weight substantially perpendicular to the surface of the arm 111 is desired in order to easily transmit the vibration of the eccentric weight to the arm.
[0004]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a step motor housed in a frame having a substantially cylindrical shape that can be used as a vibration motor.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the configuration of the present invention includes a rotor composed of a permanent magnet having two poles, a two-pole stator magnetically coupled to the rotor via a gap, and a single coil. In the step motor arranged so that the generated magnetic field direction intersects the rotation plane of the rotor, the step motor is housed in a frame having a substantially cylindrical shape, and one end of the rotor shaft of the rotor is the frame. The rotor shaft and the coil are arranged in the direction of the cylindrical axis of the frame , and the stator is disposed almost entirely around the rotor so as to protrude from the stator. Two flat portions arranged so as to oppose each other and having a rotor hole portion for accommodating and arranging the rotor, and two contact points provided substantially at right angles to the flat portion. Has a section, the coil is characterized as a step motor that is connected to the connection end of the connecting portion.
[0007]
At least one of the winding core end of the coil and the connection end portion of the connecting portion of the stator is folded, the wide surface of the winding core end of the wide surface and the coil connection end of the connecting portion of the stator They are connected on the same plane.
[0009]
Further, the wide surface of the connection portion of the stator is characterized in that opposite the narrow face of the winding core of the coil.
[0010]
The step motor has a circuit board having at least a frame, a driver IC, a power supply terminal, and a control terminal, and the circuit board is arranged such that the length of the circuit board is in the cylindrical axis direction of the frame. It is characterized by being.
[0011]
Further, the step motor is a vibration motor in which an eccentric weight is fixed to an end portion of the rotor shaft protruding from the frame .
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
[0013]
FIG. 1 is an external view of a step motor of the present invention. Since the step motor 1 is brushless, not only the two power supply terminals 3 and 4 but also the control terminal 5 (in this embodiment, the step motor 1 A non-magnetic frame 6 having a motor ON / OFF terminal) and having a substantially cylindrical shape is provided with a screw hole 7 for fixing a stator, a coil, and a circuit board to the frame 6 as described below. Are provided.
[0014]
The structure of the step motor will be described with reference to the internal structure of the step motor of the present invention shown in FIG. 2 and the connection diagram of the rotor, stator and coil of the step motor of the present invention shown in FIG.
[0015]
As shown in FIG. 3, the magnetic circuit of the step motor is connected to the rotor 9 via a gap 9 and a rotor 9 consisting of a permanent magnet 8 with two poles, a coil 12 consisting of an excitation coil and a detection coil for detecting the rotational position of the rotor. A flat portion 40 having a rotor hole 41 for magnetically coupling and housing and arranging the rotor 9; two connecting portions 22 and 23 formed by bending substantially at right angles to the flat portion 40; and a coil In order to connect to the twelve core end portions 26, the stagger 11 has two poles having bent connection end portions 24, 25. The wide end surfaces of the connection end portions 24, 25 and the wide end portion 26 of the core end portion 26. The surfaces are connected on the same surface, and the wide surface 13 of the connecting portion 23 faces the narrow surface 14 of the winding core of the coil 12 in order to avoid a magnetic short circuit between the stator 11 and the coil 12.
[0016]
Next, the characteristics of the step motor will be described with reference to FIG. 2. The rotor shaft 2 of the rotor 9 is received by two rotor bearings 15 and 16, and the rotor shaft 2 and the coil 12 are arranged in the cylindrical axis direction 21 of the frame 6. Has been placed. A circuit board 18 and a stator 11 having a step motor driver I C1 7, two power supply terminals 3, 4 and a control terminal 5, arranged so that the longitudinal direction is in the direction of the cylindrical axis 21 of the frame 6 by screws 19 and 20. The coil 12 is fixed to the frame 6 through screw holes 7 provided in the frame 6 (the frame 6 is omitted in FIG. 2), and the coil terminal of the coil 12 is each coil of the circuit board 18. The contact pattern (not shown in FIG. 2) is brought into close contact with and conductive. The driving method of the step motor of the present invention is the same as the driving method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-235777 filed by the applicant of the present application, and the description thereof will be omitted.
[0017]
As described above, the cylindrical structure of the step motor constituted by the rotor 9 composed of the two-pole permanent magnet 8, the two-pole stator 11, the coil 12, and the circuit board 18 becomes possible. That is, according to the above configuration, the direction of the magnetic field generated by the coil 12 can be arranged so as to intersect the rotation plane of the rotor 9.
[0018]
FIG. 4 is an external view of a step motor with an eccentric weight according to the present invention. The step motor 27 with an eccentric weight has an eccentric weight 28 on the rotor shaft 2 of the step motor 1 and the vibration surface of the eccentric weight 28 is perpendicular to the rotor shaft 2. It can be used as a vibration motor.
[0019]
FIG. 8 is a cross-sectional view of a wristwatch 27 equipped with an eccentric weight step motor 27 of the present invention as a vibration motor. The eccentric weight step motor 27 has a cylindrical axis direction 21 parallel to the bottom surface 110 of the back cover. As shown in the figure, the vibration surface of the eccentric weight 28 becomes perpendicular to the bottom surface 110 of the back cover, and the vibration surface of the eccentric weight 28 becomes almost perpendicular to the surface of the arm. The vibration of the weight 28 is easily transmitted to the arm 111.
[0020]
FIG. 5 is an external view of another step motor of the present invention. Since the step motor 30 is brushless, not only the two power terminals 3 and 4 but also the control terminal 5 (in this experimental example, The non-magnetic material frame 31 having a step motor ON / OFF terminal) and a substantially cylindrical shape has two screw holes 7 for fixing the coil and the circuit board to the frame 31 as described below. Two screw holes 32 for fixing the stator and the coil to the frame 31 are provided.
[0021]
The structure of the step motor will be described with reference to the structural diagram of the interior of another step motor of the present invention shown in FIG. 6 and the connection diagram of the rotor, stator and coil of the other step motor of the present invention shown in FIG.
[0022]
As shown in FIG. 7, the magnetic circuit of the step motor is magnetically coupled to the rotor 9 through a gap 9 and a rotor 9 composed of a two-pole permanent magnet 8, and a rotor hole 41 for housing and arranging the rotor 9. In order to connect to the two-pole stator 33 comprising the flat portion 40 having two and the two connection portions 22 and 23 formed by bending the flat portion 40 at a substantially right angle and the connection portions 22 and 23, The coil 34 includes bent core end portions 35, 36. The wide surfaces of the two connection portions 22, 23 and the wide surfaces of the core end portions 35, 36 are connected on the same surface, and the connection portion 23 is connected. In order to avoid a magnetic short between the coil 34 and the coil 34, the wide surface 13 of the connecting portion 23 faces the narrow surface 14 of the winding core of the coil 34.
[0023]
Next, the features of the step motor will be described with reference to FIG. 6. The rotor shaft 2 of the rotor 9 is received by two rotor bearings 15 and 16, and the rotor shaft 2 and the coil 34 are arranged in the cylindrical axis direction 21 of the frame 31. Is arranged. The circuit board 18 and the coil 34 having the step motor driver IC1 7, the two power supply terminals 3, 4, and the control terminal 5, arranged so that the longitudinal direction is in the direction of the cylindrical axis 21 of the frame 31 by the screws 19, 20. Is fixed to the frame 31 through screw holes 7 provided in the frame 31 (the frame 31 is omitted in FIG. 6), and the coil terminal of the coil 34 is connected to each coil connection pattern ( (In FIG. 6, it is omitted.) Further, the core end portions 35 and 36 of the coil 34 and the connecting portions 22 and 23 of the stator 33 are fixed to the frame 31 by screws 37 and 38 through the screw holes 32 of the frame 31.
[0024]
In the present embodiment, the direction of the magnetic field generated by the coil intersects the rotation plane of the rotor substantially perpendicularly. However, the present invention is not limited to this, and is tilted within the intersecting range. It may be arranged.
[0025]
【The invention's effect】
As indicated by the above detailed description, according to claims 1 to 5, a brushless step motor housed in a frame having a substantially cylindrical shape is possible, and according to claim 6, to a vibrating arm. There is an effect that it is possible to provide a wristwatch with a vibration motor with improved transmission.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external view of a step motor of the present invention.
FIG. 2 is a structural diagram inside a step motor of the present invention.
FIG. 3 is a connection diagram of a rotor, a stator, and a coil of the step motor of the present invention.
FIG. 4 is an external view of a step motor with an eccentric weight according to the present invention.
FIG. 5 is an external view of another step motor of the present invention.
FIG. 6 is a structural diagram inside another step motor of the present invention.
FIG. 7 is a connection diagram of a rotor, a stator, and a coil of another step motor of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a wristwatch mounted with an eccentric weighted step motor according to the present invention attached to the wrist.
FIG. 9 is a plan view of a conventional step motor.
FIG. 10 is a cross-sectional view of a wristwatch equipped with a conventional stepped motor with an eccentric weight attached to the wrist.
[Explanation of symbols]
1, 30 Step motor 3, 4 Power supply terminal 8 Permanent magnet 9 Rotor 11, 33 Stator 12, 34 Coil 17 Driver IC
18 Circuit boards 22 and 23 Connection portions 24 and 25 Connection end portions 28 Rotating weights 35 and 36 Core end portions 40 Flat portions 41 Rotor hole portions

Claims

A rotor composed of a two-pole permanent magnet, a two-pole stator magnetically coupled to the rotor via a gap, and a single coil , and the direction of the magnetic field generated by the coil is relative to the plane of rotation of the rotor In step motors arranged so as to intersect, the step motors are housed in a frame having a substantially cylindrical shape, and the rotor shaft of the rotor is separated from the stator so that one end thereof protrudes from the frame. The rotor shaft and the coil are disposed in the direction of the cylindrical axis of the frame , and the stator is disposed so as to face almost the entire circumference of the rotor, and houses the rotor. Two flat portions having a rotor hole portion and two connection portions provided at substantially right angles to the flat portion, and the coil is connected to the connection portion. Step motor, characterized in that connected to the section.

At least one of the connection end portion of the stator connection portion and the core end portion of the coil is bent, and the wide surface of the connection end portion of the stator connection portion and the wide end surface of the coil core end portion are the same surface. The step motor according to claim 1, wherein the step motor is connected to the step motor.

The step motor according to claim 1, wherein a wide surface of the connection portion of the stator faces a narrow surface of the coil winding core.

The step motor has a circuit board having at least a driver IC, a power supply terminal, and a control terminal, and the circuit board is arranged so that the length of the circuit board is in the cylindrical axis direction of the frame. The step motor according to claim 1.

The step motor according to claim 1, wherein the step motor is a vibration motor in which an eccentric weight is fixed to an end portion of the rotor shaft protruding from the frame.