步进电机、钟表用机芯、钟表及步进电机的制造方法与流程

文档序号:13221064阅读:163来源:国知局
技术领域本发明涉及步进电机、钟表用机芯、钟表及步进电机的制造方法。

背景技术:
一直以来,通过电机驱动装置对时针、分针等显示指针进行旋转驱动的模拟电子钟表得到了利用。电机驱动装置具有用于对显示指针进行旋转驱动的步进电机及用于对该步进电机进行旋转驱动的驱动单元。步进电机具有:定子,其具有转子用贯通孔以及决定转子的停止位置的定位部(内槽口);转子,其以可旋转的方式配置在转子用贯通孔内;与定子抵接的磁芯;以及卷绕在磁芯上的线圈。构成为通过从驱动电路向线圈交替地提供极性不同的驱动脉冲,使定子交替地产生极性不同的漏磁通,由此使步进电机、即转子每次以180度沿规定的一个方向(正向)旋转,并且使转子停止在与定位部对应的位置处。一般而言,使用如下的一体型定子:为了易于得到驱动转子的漏磁通,在为了配置转子而形成的转子用贯通孔的周围的两处(间隔180度)设有缩窄了宽度的宽度缩小部,由此容易使磁通饱和。作为为了易于得到驱动转子的漏磁通的技术,公知有如下的所谓二体型定子:首先,在磁路的截面积为最小的转子用贯通孔周围的两处(间隔180度)将定子切断,由此一分为二之后,在该切断处插入由低磁导率材料或者非磁性材料构成的缝隙材料,在此基础上进行焊接/接合,由此得到降低了宽度缩小部的磁导率的二体型定子(参照专利文献1)。专利文献1:日本特公平5-56109号公报但是,在现有技术中,在如下的方面仍留有课题。在上述的在转子用贯通孔周围的两处形成有宽度缩小部的一体型定子的情况下,作为转子的驱动原理,首先使宽度缩小部磁通饱和而使定子在磁的意义上被分割成两个磁极片之后,漏磁通流向转子,使转子旋转。即,在电流供给时从线圈发出的磁通被宽度缩小部消耗(为了宽度缩小部的磁通饱和而消耗电力),因此存在产生宽度缩小部中的磁通损耗的问题。并且,由于存在宽度缩小部,对于来自转子自身的磁通而言,也被宽度缩小部消耗,因此难以获得磁动势的峰值,用于以磁方式使转子停止/保持的保持力下降。其结果是,使转子停止于与定位部对应的位置处的动作变得不稳定,而且还可能发生转子旋转超过180度(失步)的情况。并且,在专利文献1记载的技术中,通过机械加工将定子一分为二,然后通过焊接进行接合,因此容易产生机械性应力以及焊接过程导致的变形和部件的位置偏差。因此,存在转子与定子之间的距离产生误差的问题。因此,存在容易产生转子的停止位置的偏差、旋转精度的恶化等不良情况的问题。并且,当定子的外形形状产生变形时,定子的平坦度降低,容易产生线圈与定子之间的接触面积的减小、转子与定子的相互位置的偏差。其结果是,可能导致磁性效率降低或者在装配工序中定子破损,而导致产品质量的下降。

技术实现要素:
本发明正是鉴于这样的情况而提出的,其目的在于,提供一种能够实现消耗电力的降低(节电化)并能够提高高保持力带来的转子的旋转驱动的稳定性的步进电机、钟表用机芯、钟表以及步进电机的制造方法。本发明的发明人们为了解决上述问题进行深入研究的结果发现,通过在转子用贯通孔周围设置的磁路的一部分形成由作为非磁性材料的Cr的熔融凝固部构成的Cr扩散区域,使该区域的磁导率降低,能够降低消耗电力、提高施加的保持力。通过该发现得到的本发明的主要思想如下。[1]一种步进电机,其具有:定子,其利用Fe-Ni合金一体成型,设有转子用贯通孔且在所述转子用贯通孔的周围设有磁路;转子,其以能够旋转的方式配置在所述转子用贯通孔内;以及线圈,其设于所述定子,所述步进电机的特征在于,在所述磁路的一部分形成有由Cr的熔融凝固部构成的Cr扩散区域。根据上述[1]中记载的步进电机,在设于转子用贯通孔的周围的磁路的一部分,通过使Cr熔融并扩散而形成奥氏体单相的非磁性区域,因此能够降低该区域的磁导率。其结果是,被该区域消耗的磁通被大幅降低,因此能够高效确保驱动转子的漏磁通,能够实现节电化。并且,根据上述[1]中记载的步进电机,通过Cr扩散区域的低磁导率化,对于从转子自身发出的磁通,也抑制了在该区域中的消耗,能够防止磁动势的损耗,因此能够提高用于以磁方式使转子停止/保持的保持力,能够提高转子的旋转驱动的稳定性。并且,在现有的一体型定子中,在以一方的极性使转子旋转后需要以另一方的极性使转子旋转,在该情况下需要抵消宽度缩小部的残留磁通、且需要使宽度缩小部磁通饱和而将定子在磁的意义上进行分割而成为两个磁极片。尤其在进行高速走针的情况下,需要在较短的期间中结束包含抵消残留磁通在内的转子的旋转,然而,根据上述[1]中记载的步进电机,该区域的残留磁通被大幅降低,而能够缩短抵消残留磁通所需的时间,因此能够提高驱动频率。并且,根据上述[1]中记载的步进电机,定子在结构上形成为一体,因此能够避免在制造现有的二体型定子时所担忧的机械性应力、焊接/接合过程导致的变形、部件的位置偏差的产生,能够防止磁性的效率降低、定子的破损、产品质量的降低。而且,根据上述[1]中记载的步进电机,定子形成为一体,因此不存在机械性应力容易集中的焊接部和接合部,能够防止强度的劣化。[2]根据上述[1]中记载的步进电机,其特征在于,在所述定子设有宽度缩小部,该宽度缩小部形成为所述磁路的截面积比其它部位窄,在该宽度缩小部的至少一部分形成有所述Cr扩散区域。根据上述[2]中记载的发明,在设于转子用贯通孔的周围的磁路的一部分设有宽度缩小部,在该宽度缩小部的至少一部分形成有所述Cr扩散区域,因此能够更加高效地确保驱动转子的漏磁通,能够实现消耗电力的大幅降低。[3]根据上述[2]中记载的步进电机,其特征在于,所述熔融凝固部设置在包含所述宽度缩小部的不与切口部发生干涉的部分,该切口部设置在转子用贯通孔中,用于确保所述转子的稳定位置。根据上述[3]中记载的发明,熔融凝固部不会妨碍转子的旋转控制中的确保稳定位置的功能。[4]根据上述[1]~[3]中的任意一项记载的步进电机,其特征在于,在所述Cr扩散区域中,含有15%质量百分比以上且80%质量百分比以下的Cr。根据上述[4]中记载的发明,能够大幅降低所述Cr扩散区域的磁导率。[5]根据上述[4]中记载的步进电机,其特征在于,在所述Cr扩散区域中,含有18%质量百分比以上且55%质量百分比以下的Cr。根据上述[5]中记载的发明,能够大幅降低所述Cr扩散区域的磁导率。[6]一种钟表用机芯,其特征在于,该钟表用机芯具有:上述[1]~[5]中的任意一项记载的步进电机;以及通过所述步进电机而旋转,由此显示时刻的针。[7]一种钟表,其特征在于,该钟表具有上述[6]中记载的钟表用机芯。根据上述[6]和[7]中记载的发明,能够提供通过具有兼备节电化和高保持力的步进电机而磁特性优良的钟表用机芯和钟表。[8]一种制造上述[1]~[5]中的任意一项记载的步进电机的制造方法,其特征在于,该制造方法具有如下工序:对Fe-Ni合金板进行机械加工,形成具有转子用贯通孔和配置在所述转子用贯通孔的周围的磁路的定子坯料;在所述定子坯料的至少一部分配置扩散用的Cr材料;对所述Cr材料照射激光,使所述Cr材料熔融凝固在所述磁路的内部,形成由Cr的熔融凝固部构成的Cr扩散区域。根据上述[8]中记载的发明,定子形成为一体,由此不会产生切断等造成的机械应力、焊接/接合过程导致的变形以及部件位置的偏差,能够防止磁性上的效率降低、定子的破损、产品质量的降低和强度的劣化。而且,由于在定子坯料的至少一部分熔融Cr使其扩散,来实现磁导率的降低,因此能够容易地制造兼具节电化和高保持力的步进电机。此外,以往在调节低磁导率的区域的情况下,对于以机械方式分割定子的加工方法及其条件以及插入的非磁性体的调节等,必须较大程度地变更/调节制造条件,结果可能导致制造成本的增大,然而,根据上述[8]中记载的发明,不对定子坯料实施切断等加工,仅通过调节激光照射的条件,即可将Cr扩散区域(低磁导率区域)调节为期望的区域。[9]根据上述[8]中记载的步进电机的制造方法,其特征在于,配置所述Cr材料的工序是在所述磁路的至少一部分涂布包含粉末状的金属Cr的糊料的工序。[10]根据上述[8]中记载的步进电机的制造方法,其特征在于,配置所述Cr材料的工序是在所述定子坯料的表面形成Cr镀覆层的工序,在使所述Cr材料熔融的工序中,对在所述定子坯料的表面形成的Cr镀覆层中的、形成于所述磁路的至少一部分的Cr镀覆层照射激光,使所述Cr材料熔融。根据上述[9]和[10]中记载的发明,能够容易地形成Cr扩散区域。[11]根据上述[8]~[10]中任意一项记载的步进电机的制造方法,其特征在于,在形成所述定子坯料的工序中,在所述定子上设置所述磁路的截面积比其它部位窄的宽度缩小部,在配置所述Cr材料的工序中,至少在包含所述宽度缩小部的区域配置所述Cr材料。根据上述[11]中记载的发明,在设于转子用贯通孔的周围的磁路的一部分设置宽度缩小部,至少在包含该宽度缩小部的区域中形成所述Cr扩散区域,因此能够制造出更加高效地确保了驱动转子的漏磁通且能够大幅降低消耗电力的步进电机。根据本发明,可以提供能够实现消耗电力的降低(节电化)并提高高保持力带来的转子的旋转驱动的稳定性的步进电机、钟表用机芯、钟表以及步进电机的制造方法。附图说明图1是本实施方式的步进电机、步进电机驱动装置、钟表用机芯、钟表通用的框图。图2是本实施方式的步进电机的示意性主视图。图3的(a)是显示改变了激光照射的输出条件(改变了Cr扩散区域的体积)时的、线圈的电流值随时间变化的曲线图(纵轴:线圈的电流值(mA),横轴:时间(msec)),图3的(b)是不使Cr熔融扩散地形成了以往的“宽度缩小部”的定子的示意图,图3的(c)是以往的通过对“宽度缩小部”进行切断加工而一分为二得到的定子的示意图。图4的(a)和(b)是用于说明Cr扩散区域的形态的示意图。图5是用于说明基于磁极角度的磁动势的状态的示意图。图6是本实施方式的步进电机的示意性主视图。图7是用于说明本实施方式的步进电机的制造方法的示意图。图8是#2示例的Cr扩散区域210、211的与厚度方向垂直的截面的扫描型电子显微镜(ScanningElectronMicroscope,SEM)像。图9是对图8进行局部放大而得到的扫描型电子显微镜像。图10是#4示例的Cr扩散区域210、211的与厚度方向垂直的截面的扫描型电子显微镜(ScanningElectronMicroscope,SEM)像。图11是对图10进行局部放大而得到的扫描型电子显微镜像。图12是#6示例的Cr扩散区域210、211的与厚度方向垂直的截面(在图4的(a)、(b)中指与纸面平行的方向)的扫描型电子显微镜(ScanningElectronMicroscope,SEM)像。图13是对图12进行局部放大而得到的扫描型电子显微镜像。图14是Fe-Ni-Cr的三元合金状态图。标号说明101:振荡电路;102:分频电路;103:控制电路;104:驱动脉冲选择电路(驱动单元);105:步进电机;106:模拟显示部;107:时针;108:分针;109:秒针;110:日历显示部;111:旋转检测电路;112:负载检测电路;113:钟表外壳;114:机芯;201:定子;201a:定子坯料;202:转子;203:转子用贯通孔;204、205:切口部(内槽口);206、207:切口部(外槽口);208:磁芯;209:线圈;210、211:Cr扩散区域;213、214:宽度缩小部;OUT1:第1端子;OUT2:第2端子;R:磁路。具体实施方式下面,参照附图,对本发明实施方式的步进电机、钟表用机芯、钟表以及步进电机的制造方法进行说明。此外,下面所示的附图用于对本发明实施方式的步进电机的结构进行说明,存在图示的各部件的大小、厚度、尺寸等与实际的步进电机的尺寸关系等不同的情况。图1是示出使用了本发明实施方式的步进电机、钟表用机芯的钟表的框图。在本实施方式中,作为钟表的一个示例,以模拟电子钟表为例进行说明。在图1中,模拟电子钟表具有:振荡电路101,其产生规定频率的信号;分频电路102,其对利用振荡电路101产生的信号进行分频而产生作为计时基准的钟表信号;控制电路103,其进行构成模拟电子钟表的各电子电路要素的控制和驱动脉冲的变更控制等控制;驱动脉冲选择电路(驱动单元)104,其基于来自控制电路103的控制信号,选择电机旋转驱动用驱动脉冲并进行输出;步进电机105,其通过来自驱动脉冲选择电路104的驱动脉冲而被旋转驱动;作为检测单元的旋转检测电路111,其检测步进电机105产生的检测信号;轮系(未图示),其通过步进电机105而被旋转驱动;以及模拟显示部106,其具有通过该轮系而被旋转驱动的、用于显示时刻的时刻指针(在图1的示例中为时针107、分针108、秒针109这三种)和用于显示日期的日历显示部110。本实施方式的步进电机驱动装置由步进电机105、装置控制电路103、驱动脉冲选择电路104以及旋转检测电路111构成。并且,模拟电子钟表具有钟表外壳113,在钟表外壳113的外表面侧设有模拟显示部106,并且在钟表外壳113的内部设有钟表用机芯(机芯)114。振荡电路101、分频电路102、控制电路103、驱动脉冲选择电路104、步进电机105和旋转检测电路111是机芯114的构成要素。一般而言,由钟表的动力源、时间基准等装置构成的钟表的机械体被称为机芯。有时将电子式的机芯称作模块。作为钟表的完成状态,是机芯上安装有表盘和指针并被收纳于钟表外壳中。在此,振荡电路101以及分频电路102构成信号产生部,模拟显示部106构成时刻显示部。旋转检测电路111以及负载检测电路112构成旋转检测部。控制电路103以及驱动脉冲选择电路104构成控制部。并且,振荡电路101、分频电路102、控制电路103、驱动脉冲选择电路104、旋转检测电路111以及负载检测电路112构成步进电机控制电路。接着,对本实施方式的步进电机105进行详细说明。图2是本实施方式的步进电机105的示意性主视图。在图2中,步进电机105具有:定子201,其由Fe-Ni合金板经机械加工而一体成型,设有转子用贯通孔203且在转子用贯通孔203的周围设有磁路R;2极的转子202,其以可旋转的方式设置在转子用贯通孔203内;与定子201接合的磁芯208;以及卷绕在磁芯208上的线圈209。并且,本实施方式的步进电机105的特征在于,在磁路R的一部分形成有由Cr的熔融凝固部构成的Cr扩散区域210、211。在将步进电机105用于模拟电子钟表中的情况下,定子201及磁芯208被螺钉(未图示)固定在底板(未图示)上而彼此接合。线圈209具有第1端子OUT1和第2端子OUT2。转子收纳用贯通孔203构成为在轮廓为圆形的贯通孔的相向部分一体形成有多个(在图2的示例中为两个)半月状的切口部(内槽口)204、205的圆孔形状。这些切口部204、205构成为用于决定转子202的停止位置的定位部。例如,当转子处于规定位置时,切口部(内槽口)204的势能降低,发挥使转子的位置稳定的作用。转子202被两极(S极及N极)磁化。在线圈209未被励磁的状态下,如图2所示,转子202稳定地停止于与上述定位部对应的位置处,换言之,稳定地停止于转子202的磁极轴A与连接切口部204、205的线段垂直的位置(角度θ0的位置)处。在设于转子用贯通孔203的周围的磁路R的一部分(在图2的示例中为两处)形成有由作为非磁性材料的Cr的熔融凝固部构成的Cr扩散区域210、211。在此,设定子201的宽度缩小部的截面的宽度为截面宽度t,沿着磁路的方向上的宽度为间隙宽度w。熔融凝固部210、211形成在由截面宽度t和间隙宽度w划分确定的区域中。此外,由于后述的熔融凝固部的制作方法,间隙宽度w形成为与截面宽度t相等或在其以上的大小(w≥t)。此外,为了不妨碍转子202的旋转控制中的确保稳定位置的功能,熔融凝固部210、211形成在不与切口部(内槽口)204发生干涉的程度的区域中。此外,截面宽度t在后述的熔融凝固部的制作方法中,定义为不包含被涂布、镀覆到定子母材的Cr的大小的宽度。将间隙宽度w定义为被涂布、镀覆等的Cr与定子母材进行接触的面的大小的宽度。在此,对本实施方式的步进电机105的动作进行说明。首先,当从驱动脉冲选择电路104向线圈209的端子OUT1、OUT2间提供驱动脉冲(例如,设第1端子OUT1侧为正极、第2端子OUT2侧为负极)而沿图2的箭头方向流过电流i时,在定子201中沿虚线箭头方向产生磁通。在本实施方式中,在以往被作为“宽度缩小部”的位置处形成作为低磁导率区域的Cr扩散区域210、211,该区域的磁阻增大。因此,无需使与以往的“宽度缩小部”相当的区域(Cr扩散区域210、211)磁饱和,能够易于确保漏磁通,然后,通过定子201中产生的磁极与转子202的磁极之间的相互作用,转子202沿图2的箭头方向旋转180度,稳定地停止于磁极轴为角度θ1的位置处。此外,将用于通过对步进电机105进行旋转驱动而进行通常动作(在本发明的各实施方式中为模拟电子钟表,因此指走针动作)的旋转方向(在图2中为逆时针方向)设为正向,将其相反方向(顺时针方向)设为反向。接着,当从驱动脉冲选择电路104向线圈209的端子OUT1、OUT2提供相反极性的驱动脉冲(为了与上述驱动成为相反极性,使第1端子OUT1侧为负极、第2端子OUT2侧为正极)而沿与图2的箭头相反的方向流过电流时,在定子201中沿与虚线箭头相反的方向产生磁通。然后,与上述同样,由于形成有作为低磁导率区域的Cr扩散区域210、211,因此能够易于确保漏磁通,并通过定子201中产生的磁极与转子202的磁极之间的相互作用,转子202沿与上述相同的方向(正向)旋转180度,并稳定地停止于磁极轴为角度θ0的位置处。之后,通过如此对线圈209提供极性不同的信号(交变信号),反复执行上述动作,能够使转子202每次以180度沿箭头方向连续旋转。如此,在转子收纳用贯通孔203的周围的磁路的一部分形成作为低磁导率区域的Cr扩散区域210、211,因此在该区域能够大幅降低被消耗的磁通,能够高效地确保驱动转子202的漏磁通。另外,通过在以往被作为“宽度缩小部”的部位形成Cr扩散区域210、211而实现低磁导率化,对于从转子202自身发出的磁通也能够抑制在该区域中的消耗。其结果是,能够防止磁动势的损耗,能够提高用于以磁方式使转子停止/保持的保持力。另外,关于以往被作为“宽度缩小部”的部位,在利用OUT1侧(负极)的磁通使其饱和并使其旋转后,为了利用OUT2侧(正极)使其旋转需要抵消OUT1侧(负极)时产生的残留磁通,但由于在本发明中该区域中的残留磁通被大幅降低,因此无需抵消残留磁通所需的时间,能够缩短使旋转平息为止的时间。因此,能够维持进行高速走针时的动作稳定性,能够提高驱动频率。Cr扩散区域210、211能够使用激光进行熔融扩散来形成,通过利用激光照射对该区域施加的热量,熔融扩散范围扩大,由此Cr的扩散量变化,输出越大越增大所形成的Cr扩散区域210、211。图3的(a)设纵轴为线圈209的电流值(mA)、横轴为时间(msec),示出表示改变了激光照射的输出条件(曲线图中的括号内标记)的、即改变了Cr扩散区域210、211的体积时的、线圈的电流值随时间变化的曲线图。本曲线图是为了排除由转子的磁铁产生的磁通的影响,仅通过由线圈产生的磁通确认饱和状态,卸下转子而得到的曲线图。此外,作为本实施方式的比较例,一并示出不使Cr熔融扩散地形成了以往的“宽度缩小部”的示例(曲线图中的“无激光”、参照图3的(b))和以往的对“宽度缩小部”进行切断加工,将定子一分为二的示例(曲线图中的“分离型”、参照图3的(c))。如图3的(a)所示,可知在“分离型”的电流波形中,电流值在对线圈施加驱动脉冲时的上升沿较陡。另一方面,在“无激光”的情况下的电流波形中,其上升沿较缓,为了使“宽度缩小部”磁饱和,消耗了电力。观察形成了Cr扩散区域210、211的示例(样品#1~#6)的电流波形可知,随着激光的输出强度(热量)提高,向“分离型”的电流波形侧偏移。即,可知通过局域加热,熔融凝固部的范围扩大,存在随着使Cr扩散区域210、211增大而接近“分离型”的磁特性的倾向。样品#1是施加热量为0.4J(输出强度1kW)的样品、样品#2是施加热量为0.6J(输出强度1.5kW)的样品、样品#3是施加热量为0.8J(输出强度2.5kW)的样品、样品#4是施加热量为1.0J(输出强度2.5kW)的样品、样品#5是施加热量为1.2J(输出强度3kW)的样品、样品#6是施加热量为1.4J(输出强度3.5kW)的样品。此外,激光输出强度是热源的输出功率(kW),对其考虑施加时间和光阑等来决定施加热量(J)。根据以上所述可知,通过在相当于“宽度缩小部”的区域形成Cr扩散区域210、211,能够降低在以往的具有“宽度缩小部”的步进电机中使“宽度缩小部”磁饱和所需的消耗电力(图3的(a)的曲线图中的阴影面积)(节电化)。图4的(a)、(b)示出Cr扩散区域210、211的形成区域附近的放大示意图。Cr扩散区域210、211可以如图4的(a)所示,遍及以往作为“宽度缩小部”的区域、即从转子收纳用贯通孔203的端部到定子201的端部为止的整个区域形成,也可以如图4的(b)所示,形成在该区域的一部分。从更加高效地确保驱动转子202的漏磁通(进一步降低上述的消耗电力)的观点出发,期望如图4的(a)所示那样地遍及从转子收纳用贯通孔203的端部到定子201的端部为止的整个区域形成Cr扩散区域210、211,但是,如图3的(a)的曲线图所示,即使在Cr扩散区域210、211较小的情况下或者Cr扩散区域210、211的形成区域仅为以往被作为“宽度缩小部”的区域中的一部分的情况下,也能够享受到上述效果。图5示出图3的(a)所示出的“无激光”和“#6”这两个示例中的转矩变化,横轴为转子202的磁极轴的角度(deg),纵轴为磁动势(单位任意)。磁动势最低的角度为静止位置,磁动势最高的角度为转子旋转时必须超越的峰值。最高的角度和最低的角度之间的峰值差表示转子保有的保持力,表示与机芯的保持转矩相当的情况。本实施方式的步进电机105具有使静止位置为45°的切口部204、205,因此45°的磁动势最低。与此相对,135°的磁动势最高,转子202如果不超越该角度则会向作为静止位置的45°反转,而无法得到钟表的走针所需的旋转力。通过图5示出,对于本实施方式的#6的示例,能够确认到与以往的“无激光”相比,磁动势的峰值差较高,保持转矩较高。此外,在#6的示例的情况下,宽度缩小部成为非磁性区域,由此磁通的特性与“无激光”时发生了变化。即,根据Cr扩散区域的位置和形状等,“#6”和“无激光”在图5所示的曲线图中分别示出稍稍不同的特性(磁动势示出峰值的角度错开),但是,在本说明书中,在“#6”和“无激光”之间,为了易于观察上述的“峰值差”即机芯的保持转矩的变化,以使二者的各自产生峰值的角度一致的方式来表述。此外,在本实施方式的步进电机105中,也可以如图6所示,设有宽度缩小部213、214,该宽度缩小部213、214形成为与其它部位相比,磁路R的截面积较窄。该宽度缩小部213、214与以往的“宽度缩小部”不同,形成在Cr扩散区域210、211。在具有宽度缩小部213、214的情况下,Cr扩散区域210、211形成在宽度缩小部213、214的至少一部分。宽度缩小部213、214通过在定子201的外端部、且在隔着转子收纳用贯通孔203相对的位置处形成切口部(外槽口)206、207而构成。即,在各外槽口206、207与转子收纳用贯通孔203之间形成宽度缩小部213、214。通过具有宽度缩小部213、214,能够更加高效地确保使转子驱动的漏磁通,能够大幅降低消耗电力。另外,在本实施方式的步进电机105中构成为,Cr扩散区域210、211的Cr浓度比由Fe-Ni合金板制成的定子201中的Cr浓度高。由此,能够降低Cr扩散区域210、211的磁导率。从Cr扩散区域210、211的低磁导率化的观点出发,期望Cr扩散区域210、211的Cr浓度为15%质量百分比以上且在80%质量百分比以下。另外,在本实施方式的步进电机105中,定子201由Fe-Ni合金构成,优选使用磁导率较大的Fe-Ni合金。例如,可以例示出Fe-38%Ni-8%Cr(所谓的38坡莫合金)。根据图14的状态图,Fe-38%Ni-8%Cr的居里温度为500K以上(点X),但当Cr为15%质量百分比以上时,居里温度成为300K且在常温下成为奥氏体相(点X’)。即,在要求步进电机105的驱动的常温附近,通过设Cr为15%质量百分比以上,能够确保定子201的非磁性状态。此外,图14是从TernaryalloysBetweenFe、COorNiandTi、V、CrorMn(Landolt-BornsteinnewSeriesIII/32A)188项引用的状态图。以上,如图2所示,以由1定子-1线圈构成的2极定子为例对本实施方式的步进电机105进行了说明,但作为本实施方式的其它方式,对于具有由1定子-2线圈构成的3极定子的步进电机也能够应用本发明。已经公知具有3极定子的步进电机在控制转子的旋转方向的同时使其稳定动作。在此,在通过2极定子方式来实现反转驱动的情况下,为了使转子向相反方向旋转,在输出反转脉冲前需要将转子引导到规定位置的脉冲,相比励磁区间为正向的情况为2~3倍以上。因此,在能够对正向旋转和反向旋转设定的频率之间存在差异,因此存在反向旋转较慢的缺点。但是,通过设为3极定子,在提供决定旋转方向的脉冲之后进行旋转,因此存在在正向旋转与反向旋转中能够按照相同的脉冲形式以及频率进行走针的优点。但是,3极定子具有副磁极,因此存在与2极定子相比保持力较低的倾向。并且,在1次旋转中产生多次脉冲的极性切换,因此存在如下的稳定动作上的问题:必须在抵消在以往被作为“宽度缩小部”的区域产生的残留磁通的同时进行旋转。因此,与上述的2极定子的情况同样,在转子用贯通孔的周围的磁路的至少一部分、优选在以往被作为“宽度缩小部”的区域的至少一部分形成Cr扩散区域,来实现低磁导率化,由此能够提高高速走针时的稳定性,实现进一步的高速走针。根据本发明的步进电机,在设于转子用贯通孔周围的磁路的一部分形成有Cr扩散区域,因此能够大幅降低该区域的磁导率。其结果是,由于在该区域被消耗的磁通大幅降低,能够高效确保驱动转子的漏磁通,能够实现节电化。并且,根据本发明的步进电机,由于Cr扩散区域的低磁导率化,对于从转子自身发出的磁通,也抑制了在该区域中的消耗,能够防止磁动势的损耗。因此,能够提高用于以磁方式使转子停止/保持的保持力,能够提高转子的旋转驱动的稳定性。尤其是,在进行高速走针的情况下,能够缩短抵消在该区域中的残留磁通所需的时间,能够提高驱动频率。并且,根据本发明的步进电机,定子被形成为一体,因此能够避免产生在制造现有的二体型定子时所担忧的机械应力、焊接/接合过程导致的变形以及部件位置的偏差,能够防止磁性上的效率降低和定子的破损、产品质量的降低。而且,由于不会形成机械应力容易集中的焊接部和/或接合部,所以能够防止强度的劣化。此外,本发明的步进电机能够应用于使用步进电机的各种电子设备,尤其适合于作为钟表用机芯,能够提供磁特性优良的钟表用机芯。并且,对于具有该钟表用机芯的钟表而言,也能够实现磁特性的提高,例如,能够应用于以带日历功能的模拟电子手表、记时仪钟表为代表的各种模拟电子钟表。接着,对上述的步进电机105的制造方法进行说明。本实施方式的步进电机105的制造方法的特征在于,具有:对Fe-Ni合金板进行机械加工,形成具有转子用贯通孔203和配置在转子用贯通孔203周围的磁路R的定子坯料201a的工序;在定子坯料201a的至少一部分配置扩散用的Cr材料的工序;以及对Cr材料照射激光,使Cr材料在磁路R的内部熔融而形成Cr扩散区域210、211的工序。下面,对本实施方式的制造方法中的各条件进行说明。首先,对Fe-Ni合金板进行冲孔加工等机械加工,形成具有转子用贯通孔203和配置在转子用贯通孔203周围的磁路R的定子坯料。关于切口部(内槽口)204、205,也可以在此工序中一并形成。并且,在形成切口部(外槽口)206、207而设置宽度缩小部213、214的情况下(参照图6),该部分也可以在此工序中一并形成。定子坯料201a优选使用磁导率较大的Fe-Ni合金。例如,可以例示出Fe-38%Ni-8%Cr(所谓的38坡莫合金)。接着,在定子坯料201a的至少一部分配置熔融扩散用的Cr材料,对该Cr材料照射激光使Cr材料在磁路R的内部熔融扩散而形成Cr扩散区域210、211。具体而言,例如,可以将包含粉末状的金属铬的糊料涂布在上述磁路的至少一部分,对该糊料照射激光使其熔融扩散。或者,也可以预先在定子坯料201a的表面形成铬镀覆层,对该铬镀覆层中的、形成于磁路R的至少一部分的铬镀覆层照射激光,使其熔融扩散。在镀覆的情况下,考虑覆盖定子母材的状态的实现性等,Cr的质量比不会超过80%。或者,也可以不是上述的糊料而是粉末。此外,在设置宽度缩小部213、214的情况下(参照图6),也可以如图7所示,在切口部(外槽口)206、207形成上述的糊料或铬镀覆层。通过使Cr材料熔融而使其扩散时的激光照射条件并没有特别限定,以成为期望的Cr扩散区域的方式适当调节即可。接着,在形成Cr扩散区域210、211而得到定子201后,在转子用贯通孔203内设置转子202,并且通过定子201和任意的固定单元将磁芯208固定,使线圈209卷绕在该磁芯208上,由此能够制造步进电机105。此外,当在模拟电子钟表中使用步进电机105的情况下,定子201以及磁芯208被螺钉(未图示)固定于底板(未图示)。能够通过以上说明的制造方法,制造本实施方式的步进电机105。在此,对在Cr扩散区域210、211中,基于不同加工条件的熔融状态和Cr含有率进行了调查。图8示出“#2(0.6J)”的示例的Cr扩散区域210、211的与厚度方向垂直的截面(在图4的(a)、(b)中为与纸面平行的方向)的扫描型电子显微镜(ScanningElectronMicroscope,SEM)像。图9是对图8进行局部放大而得到的扫描型电子显微镜像。在图9中,用方形的线围起的区域1、2和3对应于表1的上侧1、中央2和下侧3。首先,使用日本电子公司生产的IB-09020CP(商品名)对Cr扩散区域210、211中的观察部分进行了截面抛光(CP)加工。加速电压被设为7kV。针对这些区域1、2、3和基体材料(没有通过对Cr进行熔融而使Cr扩散的区域),进行了能量分散型X射线分析(EnergyDispersiveX-raySpectroscopy,EDS)。结果如表1所示。作为扫描型电子显微镜,使用了场致发射型扫描电子显微镜(FE-SEM)(商品名:IB-09020CP,日本电子公司生产)。加速电压被设为5kV。利用赛默飞世尔科技公司(ThermoFisherScientific)公司)生产的NORANSYSTEM7(商品名)进行了EDS映射(EDSmapping)分析,加速电压被设为15kV。图10示出“#4(1.0J)”的示例的Cr扩散区域210、211的与厚度方向垂直的截面(在图4的(a)、(b)中,为与纸面平行的方向)的扫描型电子显微镜(ScanningElectronMicroscope,SEM)像。图11是对图10局部放大而得到的扫描型电子显微镜像。在图11中,由方形的线围起的区域1、2和3对应于表1的上侧1、中央2和下侧3。针对这些区域1、2、3和基体材料(没有通过对Cr进行熔融而使Cr扩散的区域),与“#2(0.6J)”的示例同样地进行了EDS分析。结果如表1所示。图12示出“#6(1.4J)”的示例的Cr扩散区域210、211的与厚度方向垂直的截面(在图4的(a)、(b)中,为与纸面平行的方向)的扫描型电子显微镜(ScanningElectronMicroscope,SEM)像。图13是对图12进行局部放大而得到的扫描型电子显微镜像。在图13中,由方形的线围起的区域1、2、3和4对应于表1的上侧1、中央2、下侧3和外周部4。针对这些区域1、2、3、4和基体材料(没有通过对Cr进行熔融而使Cr扩散的区域),与“#2(0.6J)”的示例同样地进行了EDS分析。结果如表1所示。表1根据表1的结果,确认到在Cr扩散区域210、211,包含Cr、Fe、Ni作为主要成分,包含C、O、Al、Si作为微量成分。另外,根据表1的结果,确认到在照射激光而形成的Cr扩散区域210、211中,与基体材料相比,Cr的含有率较高。根据以上的结果,可以说Cr扩散区域210、211形成了低磁导率区域。通过以上那样的结构,在对所谓的宽度缩小部(转子收纳用贯通孔周围的截面积为极小的部分附近)交替地从负极和正极这两极侧连续作用磁通的情况下,通过设作为熔融凝固部而形成的Cr的质量百分比浓度为15%以上且在80%以下,能够降低上一磁通作用所残留的残留磁通。于是,能够缩短抵消该残留磁通所需的时间,缩短到使转子的旋转平息为止的时间,由此能够使连续的下一旋转的驱动控制变得容易。因此,例如在进行高速走针时,能够在维持动作稳定性的同时提高驱动频率。此外,通过将所谓的宽度缩小部的Cr的质量浓度的下限值设为例如在#6中示出的18%~20%附近,能够使残留磁通大致为0,能够使抵消残留磁通所需的时间为最短。由此,即使在例如256Hz程度的较高的驱动频率下也能够稳定动作。此外,通过将所谓的宽度缩小部的Cr的质量浓度的上限值设为例如在#2中示出的45%~55%附近,能够降低残留磁通,能够将抵消残留磁通所需的时间降低到可以在高速走针中忽略的程度,并且能够将Cr涂布量(包含镀覆等)抑制在现实的范围内。由此,能够提供可行性更高的可高速走针的步进电机。根据本发明的步进电机的制造方法,定子被形成为一体,因此不会产生切断等造成的机械应力、焊接/接合过程导致的变形、部件的位置偏差,能够防止磁效率的降低、定子的破损、产品质量的降低、强度的劣化。而且,由于在磁路的一部分形成Cr扩散区域来实现磁导率的降低,因此能够容易地制造兼具节电化和高保持力的步进电机。此外,以往在调节低磁导率的区域的情况下,对于以机械方式分割定子的加工方法及其条件、插入的非磁性体的调节等,不仅工序数多而且必须较大程度地变更/调节制造条件,结果可能导致制造成本的增大。然而,根据本发明,不对定子坯料实施切断等加工,仅通过调节激光照射的条件,即可将Cr扩散区域(低磁导率区域)调节为期望的区域。
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