本發(fā)明涉及步進(jìn)馬達(dá)、鐘表用機(jī)芯、鐘表及步進(jìn)馬達(dá)的制造方法。

背景技術(shù)：

一直以來(lái)，利用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)時(shí)針、分針等顯示針進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的模擬電子鐘表得到了應(yīng)用。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置具有用于對(duì)顯示針進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的步進(jìn)馬達(dá)及用于對(duì)該步進(jìn)馬達(dá)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)單元。

步進(jìn)馬達(dá)具有：定子，其具有轉(zhuǎn)子收納孔和決定轉(zhuǎn)子的停止位置的定位部(內(nèi)槽口)；轉(zhuǎn)子，其以能夠旋轉(zhuǎn)的方式配設(shè)在轉(zhuǎn)子收納孔內(nèi)；以及線圈，其設(shè)置于定子上。

構(gòu)成為通過(guò)從驅(qū)動(dòng)電路向線圈交替地提供極性不同的驅(qū)動(dòng)脈沖，使定子交替地產(chǎn)生極性不同的漏磁通，由此使步進(jìn)馬達(dá)、即轉(zhuǎn)子每次以180度沿規(guī)定的一個(gè)方向(正向)旋轉(zhuǎn)，并且使轉(zhuǎn)子停止在與定位部對(duì)應(yīng)的位置處。

一般而言，為了易于得到驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子的漏磁通，使用如下的一體式定子：在為了配設(shè)轉(zhuǎn)子而形成的轉(zhuǎn)子收納孔的周圍的兩處(間隔180度)設(shè)有縮窄了寬度的寬度縮小部，由此容易使磁通飽和。

作為為了易于得到驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子的漏磁通的技術(shù)，公知有如下的所謂的二體式定子：首先，在磁路的截面積最小的轉(zhuǎn)子收納孔周圍的兩處(間隔180度)將定子切斷，由此一分為二之后，在該切斷處插入由低磁導(dǎo)率材料或非磁性材料構(gòu)成的縫隙材料，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行焊接/接合，由此得到降低了寬度縮小部的磁導(dǎo)率的二體式定子(參照專利文獻(xiàn)1)。

專利文獻(xiàn)1：日本特公平5-56109號(hào)公報(bào)

但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，在如下的方面仍存在課題。

在上述的轉(zhuǎn)子收納孔周圍的兩處形成有寬度縮小部的一體式定子的情況下，作為轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)原理，首先使寬度縮小部磁通飽和，將定子在磁的意義上分割成兩個(gè)磁極片之后，漏磁通流向轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。即，在電流供給時(shí)從線圈發(fā)出的磁通被寬度縮小部消耗(為了寬度縮小部的磁通飽和而消耗電力)，因此寬度縮小部中的磁通損耗變小。

此外，由于存在寬度縮小部，對(duì)于來(lái)自轉(zhuǎn)子自身的磁通而言，也被寬度縮小部消耗，因此難以獲得磁動(dòng)勢(shì)的峰值，用于以磁方式停止/保持轉(zhuǎn)子的保持力下降。其結(jié)果是，在使轉(zhuǎn)子停止于與定位部對(duì)應(yīng)的位置處的動(dòng)作變得不穩(wěn)定的情況下，還可能發(fā)生轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)超過(guò)180度(失步)的情況。

此外，在專利文獻(xiàn)1記載的技術(shù)中，利用機(jī)械加工將定子一分為二，然后通過(guò)焊接進(jìn)行接合，因此容易產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力以及焊接過(guò)程導(dǎo)致的變形和部件的位置偏差。因此，存在轉(zhuǎn)子與定子之間的距離產(chǎn)生誤差的問(wèn)題。因此，容易產(chǎn)生轉(zhuǎn)子的停止位置的偏差、旋轉(zhuǎn)精度的惡化等不良情況。

此外，當(dāng)定子的外形形狀發(fā)生變形時(shí)，定子的平坦度降低，容易產(chǎn)生磁芯與定子之間的接觸面積的減小、轉(zhuǎn)子與定子的相互位置的偏差。其結(jié)果是，存在磁效率降低的情況或在裝配工序中定子破損的情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明正是鑒于這樣的情況而完成的，其目的在于，提供能夠?qū)崿F(xiàn)消耗電力的降低(節(jié)電化)并能夠提高高保持力帶來(lái)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的穩(wěn)定性的步進(jìn)馬達(dá)、鐘表用機(jī)芯、鐘表以及步進(jìn)馬達(dá)的制造方法。

本發(fā)明的發(fā)明人們?yōu)榱私鉀Q上述課題進(jìn)行深入研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在轉(zhuǎn)子收納孔周圍設(shè)置的磁路的一部分形成由作為非磁性材料的Cr擴(kuò)散而成的Cr擴(kuò)散區(qū)域，使該Cr擴(kuò)散區(qū)域的磁導(dǎo)率降低，由此能夠降低消耗電力、提高施加的保持力。

通過(guò)該發(fā)現(xiàn)得到的本發(fā)明的主要思想如下。

本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的步進(jìn)馬達(dá)具有：轉(zhuǎn)子，其用于指針的旋轉(zhuǎn)；和定子，其為構(gòu)成磁路且含有Fe、Ni及Cr的合金制成的定子，在所述磁路的截面積小于其他部分的部分設(shè)有Cr含有率的質(zhì)量百分比為14％以上的Cr擴(kuò)散區(qū)域。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的步進(jìn)馬達(dá)，在設(shè)于轉(zhuǎn)子的磁路的一部分，通過(guò)使Cr擴(kuò)散而形成奧氏體單相的非磁性區(qū)域，因此能夠大幅降低該非磁性區(qū)域的磁導(dǎo)率。其結(jié)果是，被該非磁性區(qū)域消耗的磁通被大幅降低，因此能夠高效確保驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子的漏磁通，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)電化。

此外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的步進(jìn)馬達(dá)，通過(guò)Cr擴(kuò)散區(qū)域的低磁導(dǎo)率化，對(duì)于從轉(zhuǎn)子自身發(fā)出的磁通的在該Cr擴(kuò)散區(qū)域中的消耗也被抑制，能夠防止磁動(dòng)勢(shì)的損耗，因此能夠提高用于以磁方式使轉(zhuǎn)子停止/保持的保持力，能夠提高轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的穩(wěn)定性。

此外，在現(xiàn)有的一體式定子中，在以一方的極性使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)之后需要以另一方的極性使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，在該情況下需要抵消寬度縮小部的殘留磁通、且需要使寬度縮小部磁通飽和而將定子在磁的意義上進(jìn)行分割而成為兩個(gè)磁極片。尤其在進(jìn)行高速走針的情況下，需要在較短的期間結(jié)束包含抵消殘留磁通在內(nèi)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，然而，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的步進(jìn)馬達(dá)，該區(qū)域的殘留磁通被大幅降低，由此能夠縮短抵消殘留磁通所需的時(shí)間，因此，尤其在利用轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)力使鐘表的指針走針的情況下，當(dāng)進(jìn)行高速走針時(shí)，需要在輸出下一個(gè)脈沖之前使轉(zhuǎn)子靜止于規(guī)定的位置，但通過(guò)提高保持力而易于使轉(zhuǎn)子靜止，因此，能夠縮短制動(dòng)所需時(shí)間，能夠提高驅(qū)動(dòng)頻率。

而且，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的步進(jìn)馬達(dá)，通過(guò)具有Cr擴(kuò)散區(qū)域而成為磁性上的二體式定子，且定子在結(jié)構(gòu)上形成為一體，因此能夠避免在制造現(xiàn)有的二體式定子時(shí)所擔(dān)憂的機(jī)械應(yīng)力、焊接/接合過(guò)程導(dǎo)致的變形、部件的位置偏差的產(chǎn)生，能夠防止磁效率的降低、定子的破損、產(chǎn)品質(zhì)量的降低。

而且，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的步進(jìn)馬達(dá)，定子形成為一體，因此不存在機(jī)械性應(yīng)力容易集中的焊接部和接合部，能夠防止強(qiáng)度的劣化。

此外，在本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的步進(jìn)馬達(dá)中，可以是，所述Cr擴(kuò)散區(qū)域被設(shè)置在不與為了確保所述轉(zhuǎn)子的靜止穩(wěn)定位置而設(shè)在轉(zhuǎn)子收納孔中的定位部發(fā)生干涉的部分。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的步進(jìn)馬達(dá)，Cr擴(kuò)散區(qū)域不會(huì)妨礙確保轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)控制中的靜止穩(wěn)定位置的功能。

此外，在本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的步進(jìn)馬達(dá)中，可以是，所述Cr擴(kuò)散區(qū)域的表面由與所述其他部位的表面連續(xù)的平面形成。

此外，在本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的步進(jìn)馬達(dá)中，可以是，所述Cr擴(kuò)散區(qū)域的Cr含有量的質(zhì)量百分比為40％以下。

此外，在本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的步進(jìn)馬達(dá)中，可以是，所述Cr擴(kuò)散區(qū)域的Cr含有量的質(zhì)量百分比為16％以下。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的步進(jìn)馬達(dá)，能夠大幅降低所述Cr擴(kuò)散區(qū)域的磁導(dǎo)率。

此外，在本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的步進(jìn)馬達(dá)中，可以是，所述Cr擴(kuò)散區(qū)域具有下述區(qū)域，該區(qū)域具有Cr含有量的質(zhì)量百分比從40％變化至14％的分布。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的步進(jìn)馬達(dá)，Cr含有量的質(zhì)量百分比從40％變化至14％的區(qū)域是磁性上的二體定子，因此，能夠使用與二體定子相同的驅(qū)動(dòng)脈沖進(jìn)行轉(zhuǎn)子的控制。由此，根據(jù)上述[6]中記載的步進(jìn)馬達(dá)，能夠?qū)Ρ纫惑w定子高速的反向的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行控制。

此外，在本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的步進(jìn)馬達(dá)中，可以是，所述定子為含有37.5％～38.5％的鎳成分、7.5％～8.5％的鉻成分、52.5％～54.5％的鐵成分的含有Fe、Ni及Cr的合金制成。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的步進(jìn)馬達(dá)，對(duì)定子使用所謂的38坡莫合金，并在其一部分設(shè)置Cr擴(kuò)散區(qū)域，由此能夠構(gòu)成磁性上的二體定子。由此，能夠提供定子材料的飽和磁通密度高、不會(huì)損害部件的機(jī)械強(qiáng)度且原料費(fèi)便宜的定子。

此外，本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的步進(jìn)馬達(dá)也可以具有：轉(zhuǎn)子，其用于指針的旋轉(zhuǎn)；和定子，其為構(gòu)成磁路且含有Fe、Ni及Cr的合金制成的定子，在所述磁路的截面積小于其他部分的部分設(shè)有Cr擴(kuò)散區(qū)域，當(dāng)設(shè)所述Cr擴(kuò)散區(qū)域的Cr含有量為X％、設(shè)所述其他部位的Cr含有量為Y％時(shí)，X與Y的差為6％以上。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的步進(jìn)馬達(dá)，即使在對(duì)定子使用了78坡莫合金或45坡莫合金的幾乎不含有Cr的磁性材料的情況下，通過(guò)在其一部分設(shè)置Cr擴(kuò)散區(qū)域，也能夠起到本發(fā)明的效果。

本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的鐘表用機(jī)芯具有本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的步進(jìn)馬達(dá)。

本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的鐘表具有本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的鐘表用機(jī)芯。

由此，通過(guò)具有兼具節(jié)電化和高保持力的步進(jìn)馬達(dá)，能夠提供磁特性優(yōu)異的鐘表用機(jī)芯以及鐘表。

本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的步進(jìn)馬達(dá)的制造方法包括以下工序：對(duì)Fe-Ni合金板進(jìn)行機(jī)械加工，形成具有轉(zhuǎn)子用貫穿收納孔和配置在轉(zhuǎn)子收納孔周圍的磁路的定子坯料；在所述定子坯料的至少一部分配置擴(kuò)散用的Cr材料；以及將配置有所述Cr材料的所述定子坯料放置在所述Cr材料的熔融溫度以下的溫度下，使所述Cr材料擴(kuò)散到所述磁路的內(nèi)部而形成Cr擴(kuò)散區(qū)域。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的步進(jìn)馬達(dá)的制造方法，定子在過(guò)飽和部周圍具有連續(xù)的平面，是所謂的一體定子，因此能夠避免產(chǎn)生切斷等機(jī)械應(yīng)力、焊接/接合過(guò)程導(dǎo)致的變形以及部件的位置偏差，能夠防止磁效率降低和定子的破損、產(chǎn)品質(zhì)量的降低以及強(qiáng)度的劣化。而且，由于使Cr材料在定子坯料的至少一部分?jǐn)U散來(lái)實(shí)現(xiàn)磁導(dǎo)率的降低，因此能夠容易地制造兼具節(jié)電化和高保持力的步進(jìn)馬達(dá)。

此外，以往在調(diào)節(jié)低磁導(dǎo)率的區(qū)域的情況下，對(duì)于以機(jī)械方式分割定子的加工方法及其條件以及插入的非磁性體的調(diào)整等，必須較大程度地變更/調(diào)整制造條件，結(jié)果可能導(dǎo)致制造成本的增大，然而，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的步進(jìn)馬達(dá)的制造方法，不對(duì)定子坯料實(shí)施切斷等加工，僅通過(guò)將配置有Cr材料的定子坯料放置在Cr材料的熔融溫度以下的溫度下，即可將Cr擴(kuò)散區(qū)域(低磁導(dǎo)率區(qū)域)調(diào)節(jié)為期望的狀態(tài)。

此外，在本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的步進(jìn)馬達(dá)的制造方法中，可以是，使放置配置有所述Cr材料的所述定子坯料的溫度為900℃～1200℃，放置的時(shí)間為1小時(shí)～24小時(shí)。

此外，本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的步進(jìn)馬達(dá)的制造方法在中，可以是，在配置所述Cr材料的工序中，在所述定子坯料的表面實(shí)施覆蓋了磁路的至少一部分的鍍Ni，去除了覆蓋部之后，與Cr粉及其他調(diào)和材料粉一同配置在惰性氣體環(huán)境中。

此外，在本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的步進(jìn)馬達(dá)的制造方法中，可以是，配置所述Cr材料的工序是這樣的工序：在所述定子坯料的磁路的一部分的表面形成鉻鍍層并配置在惰性氣體環(huán)境中。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的步進(jìn)馬達(dá)的制造方法，能夠容易地形成Cr擴(kuò)散區(qū)域。

此外，在本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的步進(jìn)馬達(dá)的制造方法中，也可以是，在形成所述定子坯料的工序中，在所述定子坯料上設(shè)有所述磁路的截面積比其他部位窄的寬度縮小部，在配置所述Cr材料的工序中，在至少包含所述寬度縮小部的區(qū)域配置所述Cr材料。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的步進(jìn)馬達(dá)的制造方法，在設(shè)于轉(zhuǎn)子用貫通孔的周圍的磁路的一部分設(shè)置寬度縮小部，至少在包含該寬度縮小部的區(qū)域中形成所述Cr擴(kuò)散區(qū)域，因此能夠制造出更加高效地確保了驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子的漏磁通且能夠大幅降低消耗電力的步進(jìn)馬達(dá)。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，可提供能夠?qū)崿F(xiàn)消耗電力的降低(節(jié)電化)并能夠提高高保持力帶來(lái)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的穩(wěn)定性的步進(jìn)馬達(dá)、鐘表用機(jī)芯、鐘表以及步進(jìn)馬達(dá)的制造方法。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)施方式的步進(jìn)馬達(dá)、鐘表用機(jī)芯、鐘表共用的框圖。

圖2是本實(shí)施方式的步進(jìn)馬達(dá)的正面示意圖。

圖3的(a)是顯示三種定子的時(shí)間與線圈的電流值的變化的曲線圖，圖3的(b)是Cr擴(kuò)散區(qū)域的形成區(qū)域附近的放大示意圖。

圖4的(a)和(b)是Cr擴(kuò)散區(qū)域的形成區(qū)域附近的放大示意圖。

圖5是示出一體式定子和二體式定子各自的電流波形的示例和反向旋轉(zhuǎn)時(shí)的驅(qū)動(dòng)脈沖的示例的圖。

圖6是用于說(shuō)明基于磁極角度的磁動(dòng)勢(shì)的狀態(tài)的示意圖。

圖7是本實(shí)施方式的步進(jìn)馬達(dá)的正面示意圖。

圖8的(a)和(b)是用于說(shuō)明本實(shí)施方式的步進(jìn)馬達(dá)的制造方法的一個(gè)示例的示意圖。

圖9的(a)和(b)是用于說(shuō)明本實(shí)施方式的步進(jìn)馬達(dá)的制造方法的另一個(gè)示例的示意圖。

圖10的(a)是示出加熱之前的純Cu和純Ni接合而成的擴(kuò)散對(duì)的示意圖，圖10的(b)是示出加熱之前的擴(kuò)散對(duì)中的Cu原子和Ni原子的配置的示意圖，圖10的(c)是示出在加熱之前的擴(kuò)散對(duì)中、在以純Cu和純Ni的接合面為界面的情況下的各區(qū)域(圖10的(a)和(b)中的紙面右側(cè)的區(qū)域和紙面左側(cè)的區(qū)域)的Cu原子和Ni原子的含有率的曲線圖。

圖11的(a)是示出加熱之后的擴(kuò)散對(duì)的示意圖，圖11的(b)是示出加熱之后的擴(kuò)散對(duì)中的Cu原子和Ni原子的配置的示意圖，圖11的(c)是示出在加熱之后的擴(kuò)散對(duì)中、在以純Cu和純Ni的接合面為界面的情況下的各區(qū)域(圖11的(a)和(b)中的紙面右側(cè)的區(qū)域和紙面左側(cè)的區(qū)域)的Cu原子和Ni原子的含有率的曲線圖。

圖12的(a)和(b)是示出空孔擴(kuò)散的示意圖。

圖13的(a)和(b)是示出格子間結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖14的(a)是從在氦環(huán)境中在1200度下放置1小時(shí)使Cr擴(kuò)散后的(#1)定子中的Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211的表面沿與厚度方向垂直的截面(在圖4的(a)和(b)中為紙面的平行方向)的掃描型電子顯微鏡，圖14的(b)是示出從(#1)定子的Cr擴(kuò)散區(qū)域的表面沿與厚度方向垂直的截面(在圖4的(a)和(b)中為紙面的平行方向)的線性分析結(jié)果的曲線圖。

圖15的(a)是從在氦環(huán)境中在1200度下放置24小時(shí)使Cr擴(kuò)散后的(#2)定子中的Cr擴(kuò)散區(qū)域的表面沿與厚度方向垂直的截面(在圖4的(a)和(b)中為紙面的平行方向)的掃描型電子顯微鏡，圖15的(b)是示出從(#2)定子的Cr擴(kuò)散區(qū)域的表面沿與厚度方向垂直的截面(在圖4的(a)和(b)中為紙面的平行方向)的線性分析結(jié)果的曲線圖。

圖16的(a)是從(#3)比較例的定子的Cr擴(kuò)散區(qū)域的表面沿與厚度方向垂直的截面(在圖4的(a)和(b)中為紙面的平行方向)的掃描型電子顯微鏡，圖16的(b)是示出從(#3)比較例的定子的Cr擴(kuò)散區(qū)域的表面沿與厚度方向垂直的截面(在圖4的(a)和(b)中為紙面的平行方向)的線性分析結(jié)果的曲線圖。

圖17是Fe-Ni-Cr的三元合金狀態(tài)圖。

標(biāo)號(hào)說(shuō)明

101：振蕩電路；

102：分頻電路；

103：控制電路；

104：驅(qū)動(dòng)脈沖選擇電路(驅(qū)動(dòng)單元)；

105：步進(jìn)馬達(dá)；

106：模擬顯示部；

107：時(shí)針；

108：分針；

109：秒針；

110：日歷顯示部；

111：旋轉(zhuǎn)檢測(cè)電路；

112：負(fù)載檢測(cè)電路；

113：鐘表外殼；

114：機(jī)芯；

201：定子；

201a：定子坯料；

202：轉(zhuǎn)子；

203：轉(zhuǎn)子收納孔；

204、205：切口部(內(nèi)槽口)；

206、207：切口部(外槽口)；

208：磁芯；

209：線圈；

210、211：Cr擴(kuò)散區(qū)域；

213、214：寬度縮小部；

OUT1：第1端子；

OUT2：第2端子；

R：磁路。

具體實(shí)施方式

下面，參照附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的步進(jìn)馬達(dá)、鐘表用機(jī)芯、鐘表以及步進(jìn)馬達(dá)的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。

此外，下面所示的附圖用于對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的步進(jìn)馬達(dá)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明，存在圖示的各部件的大小、厚度、尺寸等與實(shí)際的步進(jìn)馬達(dá)的尺寸關(guān)系等不同的情況。

圖1是示出使用了本發(fā)明實(shí)施方式的步進(jìn)馬達(dá)、鐘表用機(jī)芯的鐘表的框圖。在本實(shí)施方式中，作為鐘表的一個(gè)示例，例示出模擬電子鐘表進(jìn)行說(shuō)明。

在圖1中，模擬電子鐘表具有：振蕩電路101，其產(chǎn)生規(guī)定頻率的信號(hào)；分頻電路102，其對(duì)利用振蕩電路101產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行分頻而產(chǎn)生作為計(jì)時(shí)基準(zhǔn)的時(shí)鐘信號(hào)；控制電路103，其進(jìn)行構(gòu)成模擬電子鐘表的各電子電路要素的控制和驅(qū)動(dòng)脈沖的變更控制等控制；驅(qū)動(dòng)脈沖選擇電路(驅(qū)動(dòng)單元)104，其基于來(lái)自控制電路103的控制信號(hào)，選擇馬達(dá)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)用驅(qū)動(dòng)脈沖并進(jìn)行輸出；步進(jìn)馬達(dá)105，其通過(guò)來(lái)自驅(qū)動(dòng)脈沖選擇電路104的驅(qū)動(dòng)脈沖而被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)；作為檢測(cè)單元的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)電路111，其檢測(cè)步進(jìn)馬達(dá)105產(chǎn)生的檢測(cè)信號(hào)；輪系(未圖示)，其通過(guò)步進(jìn)馬達(dá)105而被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)；以及模擬顯示部106，其通過(guò)該輪系而被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)并具有用于顯示時(shí)刻的時(shí)刻指針(指針)(在圖1的示例中為時(shí)針107、分針108、秒針109這三種)和用于顯示日期的日歷顯示部110。

本實(shí)施方式的步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置由步進(jìn)馬達(dá)105、控制電路103、驅(qū)動(dòng)脈沖選擇電路104以及旋轉(zhuǎn)檢測(cè)電路111構(gòu)成。

此外，模擬電子鐘表具有鐘表外殼113，在鐘表外殼113的外表面?zhèn)扰湓O(shè)有模擬顯示部106，并且在鐘表外殼113的內(nèi)部配設(shè)有鐘表用機(jī)芯(機(jī)芯)114。

振蕩電路101、分頻電路102、控制電路103、驅(qū)動(dòng)脈沖選擇電路104、步進(jìn)馬達(dá)105和旋轉(zhuǎn)檢測(cè)電路111是機(jī)芯114的構(gòu)成要素。

一般而言，將由鐘表的動(dòng)力源、時(shí)間基準(zhǔn)等裝置構(gòu)成的鐘表的機(jī)械體稱為機(jī)芯。有時(shí)將電子式的機(jī)芯稱作模塊。在作為鐘表的完成狀態(tài)下，機(jī)芯上安裝有表盤和指針并被收納于鐘表外殼中。

在此，振蕩電路101以及分頻電路102構(gòu)成信號(hào)產(chǎn)生部，模擬顯示部106構(gòu)成時(shí)刻顯示部。旋轉(zhuǎn)檢測(cè)電路111以及負(fù)載檢測(cè)電路112構(gòu)成旋轉(zhuǎn)檢測(cè)部?？刂齐娐?03以及驅(qū)動(dòng)脈沖選擇電路104構(gòu)成控制部。此外，振蕩電路101、分頻電路102、控制電路103、驅(qū)動(dòng)脈沖選擇電路104、旋轉(zhuǎn)檢測(cè)電路111以及負(fù)載檢測(cè)電路112構(gòu)成步進(jìn)馬達(dá)控制電路。

接下來(lái)，對(duì)本實(shí)施方式的步進(jìn)馬達(dá)105進(jìn)行詳細(xì)敘述。

圖2是本實(shí)施方式的步進(jìn)馬達(dá)105的正面示意圖。

在圖2中，步進(jìn)馬達(dá)105具有：定子201，其由Fe-Ni(鐵-鎳)合金板經(jīng)機(jī)械加工而成型為一體，設(shè)有轉(zhuǎn)子收納孔203且在轉(zhuǎn)子收納孔203的周圍設(shè)有磁路R；雙極的轉(zhuǎn)子202，其以能夠旋轉(zhuǎn)的方式配設(shè)在轉(zhuǎn)子收納孔203內(nèi)；與定子201接合的磁芯208；以及卷繞在磁芯208上的線圈209。并且，本實(shí)施方式的步進(jìn)馬達(dá)105在磁路R的一部分形成有由Cr(鉻)擴(kuò)散而成的Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211。另外，Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211被設(shè)置在不與為了確保轉(zhuǎn)子202的穩(wěn)定位置而設(shè)在轉(zhuǎn)子收納孔203中的切口部204、205發(fā)生干涉的部分。

在將步進(jìn)馬達(dá)105用于模擬電子鐘表中的情況下，定子201及磁芯208被螺釘(未圖示)固定在底板(未圖示)上而彼此接合。線圈209具有第1端子OUT1和第2端子OUT2。

轉(zhuǎn)子收納孔203構(gòu)成為在輪廓為圓形的貫通孔的對(duì)置部分一體形成有多個(gè)(在圖2的示例中為兩個(gè))半月狀的切口部(內(nèi)槽口)204、205的圓孔形狀。這些切口部204、205構(gòu)成為用于決定轉(zhuǎn)子202的停止位置或靜止穩(wěn)定位置的定位部。例如，當(dāng)轉(zhuǎn)子處于規(guī)定位置時(shí)，切口部(內(nèi)槽口)204的勢(shì)能降低，發(fā)揮使轉(zhuǎn)子的位置穩(wěn)定的作用。

轉(zhuǎn)子202被兩極(S極及N極)磁化。

在線圈209未被勵(lì)磁的狀態(tài)下，如圖2所示，轉(zhuǎn)子202穩(wěn)定地停止(靜止)于與所述定位部對(duì)應(yīng)的位置處，換言之，穩(wěn)定地停止(靜止)于轉(zhuǎn)子202的磁極軸A與連結(jié)切口部204、205的線段垂直的位置(角度θ0的位置)處。

在設(shè)置于轉(zhuǎn)子收納孔203的周圍的磁路R的一部分(在圖2的示例中為兩處)形成有由成為奧氏體單相的非磁性材料的Cr的擴(kuò)散而成的Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211。在此，設(shè)定子201的寬度縮小部的截面的寬度為截面寬度t，沿著磁路的方向上的寬度為間隙寬度w。Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211形成在由截面寬度t和間隙寬度w劃分確定的區(qū)域內(nèi)。另外，由于后述的Cr擴(kuò)散區(qū)域的制作方法，間隙寬度w形成為與截面寬度t相等或?yàn)槠湟陨系拇笮?w≥t)。此外，為了不妨礙確保轉(zhuǎn)子202的旋轉(zhuǎn)控制中的穩(wěn)定位置的功能，Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211形成在不與切口部(內(nèi)槽口)204發(fā)生干涉的程度的區(qū)域。另外，截面寬度t在后述的Cr擴(kuò)散區(qū)域的制作方法中，定義為不包含被涂布、鍍覆到定子母材的Cr的大小的寬度。將間隙寬度w定義為被涂布、鍍覆等的Cr與定子母材接觸的面的大小的寬度。此外，將定子201的Cr擴(kuò)散區(qū)域211的外周定義為點(diǎn)a1，將Cr擴(kuò)散區(qū)域211內(nèi)定義為點(diǎn)b1，將Cr擴(kuò)散區(qū)域211附近且磁路R的外周與內(nèi)周之間定義為點(diǎn)c。

在此，對(duì)本實(shí)施方式的步進(jìn)馬達(dá)105的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。

首先，當(dāng)從驅(qū)動(dòng)脈沖選擇電路104向線圈209的端子OUT1、OUT2間提供驅(qū)動(dòng)脈沖(例如，設(shè)第1端子OUT1側(cè)為正極、第2端子OUT2側(cè)為負(fù)極)而沿圖2的箭頭方向流過(guò)電流i時(shí)，在定子201中沿虛線箭頭方向產(chǎn)生磁通。

在本實(shí)施方式中，在以往被作為“寬度縮小部”的位置處形成作為低磁導(dǎo)率區(qū)域的Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211，該區(qū)域的磁阻增大。因此，無(wú)需使與以往的“寬度縮小部”相當(dāng)?shù)膮^(qū)域(Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211)磁飽和，能夠易于確保漏磁通，然后，通過(guò)定子201中產(chǎn)生的磁極與轉(zhuǎn)子202的磁極之間的相互作用，轉(zhuǎn)子202沿圖2的箭頭方向旋轉(zhuǎn)180度，穩(wěn)定地停止(靜止)于磁極軸為角度θ1的位置處。

此外，將用于通過(guò)對(duì)步進(jìn)馬達(dá)105進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)而進(jìn)行通常動(dòng)作(在本發(fā)明的各實(shí)施方式中為模擬電子鐘表，因此指走針動(dòng)作)的旋轉(zhuǎn)方向(在圖2中為逆時(shí)針?lè)较?設(shè)為正向，將其相反方向(順時(shí)針?lè)较?設(shè)為反向。

接下來(lái)，當(dāng)從驅(qū)動(dòng)脈沖選擇電路104向線圈209的端子OUT1、OUT2提供相反極性的驅(qū)動(dòng)脈沖(為了與所述驅(qū)動(dòng)成為相反極性，使第1端子OUT1側(cè)為負(fù)極、第2端子OUT2側(cè)為正極)而沿與圖2的箭頭相反的方向流過(guò)電流時(shí)，在定子201中沿與虛線箭頭相反的方向產(chǎn)生磁通。

然后，與上述同樣地，由于形成有作為低磁導(dǎo)率區(qū)域的Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211，因此能夠易于確保漏磁通，并通過(guò)定子201中產(chǎn)生的磁極與轉(zhuǎn)子202的磁極之間的相互作用，轉(zhuǎn)子202沿與上述相同的方向(正向)旋轉(zhuǎn)180度，并穩(wěn)定地停止(靜止)于磁極軸為角度θ0的位置處。

之后，通過(guò)這樣對(duì)線圈209提供極性不同的信號(hào)(交變信號(hào))，反復(fù)執(zhí)行所述動(dòng)作，能夠使轉(zhuǎn)子202每次以180度沿箭頭方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)。

這樣，在轉(zhuǎn)子收納孔203的周圍的磁路的一部分形成作為低磁導(dǎo)率區(qū)域的Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211，因此在該區(qū)域被消耗的磁通能夠大幅降低，能夠高效地確保驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子202的漏磁通。

此外，以往在被作為“寬度縮小部”的部位形成Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211而使其低磁導(dǎo)率化，由此對(duì)于從轉(zhuǎn)子202自身發(fā)出的磁通的在該區(qū)域的消耗也被抑制。其結(jié)果是，能夠防止磁動(dòng)勢(shì)的損耗，能夠提高用于以磁方式使轉(zhuǎn)子停止(靜止)/保持的保持力。

此外，以往在被作為“寬度縮小部”的部位，在利用OUT1側(cè)(負(fù)極)的磁通使其飽和進(jìn)行旋轉(zhuǎn)后，為了利用OUT2側(cè)(正極)使其旋轉(zhuǎn)需要抵消OUT1側(cè)(負(fù)極)時(shí)產(chǎn)生的殘留磁通，但由于該區(qū)域中的殘留磁通被大幅降低，因此，無(wú)需抵消殘留磁通所需的時(shí)間，能夠縮短使旋轉(zhuǎn)平息的時(shí)間。因此，能夠維持進(jìn)行高速走針時(shí)的動(dòng)作穩(wěn)定性，能夠提高驅(qū)動(dòng)頻率。另外，對(duì)于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)105的驅(qū)動(dòng)脈沖，在后面進(jìn)行敘述。

在此，參照?qǐng)D3的(b)、圖4的(a)和圖4的(b)，對(duì)Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211進(jìn)行說(shuō)明。

圖3的(b)示出Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211的形成區(qū)域附近的放大示意圖。圖4的(a)和圖4的(b)示出Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211的形成區(qū)域附近的放大示意圖。

Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211可以如圖4的(a)所示地，遍及以往作為“寬度縮小部”的區(qū)域、即從轉(zhuǎn)子收納孔203的端部到定子201的端部為止的整個(gè)區(qū)域形成，也可以如圖4的(b)所示地，形成在該區(qū)域的一部分。

從更加高效地確保驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子202的漏磁通(進(jìn)一步降低上述的消耗電力)的觀點(diǎn)出發(fā)，期望如圖4的(a)所示那樣地遍及從轉(zhuǎn)子收納孔203的端部到定子201的端部為止的整個(gè)區(qū)域地形成Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211，但是，即使在Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211較小的情況下或Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211的形成區(qū)域僅為以往被作為“寬度縮小部”的區(qū)域中的一部分的情況下，也能夠具有上述效果。

Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211可以通過(guò)將配置有Cr材料的所述定子坯料在Cr材料料的熔融溫度以下的溫度下放置而形成，但由于放置的溫度和時(shí)間會(huì)導(dǎo)致Cr的擴(kuò)散量發(fā)生變化，放置的溫度越高、放置的時(shí)間越長(zhǎng)，形成的Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211越增大。

接下來(lái)，參照?qǐng)D3的(a)和圖5，對(duì)流過(guò)步進(jìn)馬達(dá)105的線圈209的電流進(jìn)行說(shuō)明。

圖3的(a)示出顯示三種定子的時(shí)間與線圈的電流值的變化的曲線圖。在圖3的(a)中，設(shè)縱軸為線圈209的電流值(mA)、橫軸為時(shí)間(msec)。本曲線圖是卸下轉(zhuǎn)子而得到的曲線圖，以便排除由轉(zhuǎn)子的磁鐵產(chǎn)生的磁通的影響而僅通過(guò)由線圈產(chǎn)生的磁通確認(rèn)飽和狀態(tài)。在此，三種定子例如是在氦的惰性氣體環(huán)境下在1200度下在Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211使Cr擴(kuò)散1小時(shí)而得到的第1定子(#1)、在氦的惰性氣體環(huán)境下在1200度下在Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211使Cr擴(kuò)散24小時(shí)而得到的第2定子(#2)、以及對(duì)母材進(jìn)行Cr的鍍覆后未在1200度中使Cr擴(kuò)散的比較例的定子(#3)。

波形g1示出第1定子的電流相對(duì)于時(shí)間的變化。波形g2示出第2定子的電流相對(duì)于時(shí)間的變化。波形g3示出比較例的定子的電流相對(duì)于時(shí)間的變化。

在此，參照?qǐng)D5，對(duì)步進(jìn)馬達(dá)中的一般的一體式定子(也稱為一體定子)的電流I相對(duì)于時(shí)間t的變化、和一般的二體式定子(也稱為二體定子)的電流相對(duì)于時(shí)間的變化的示例進(jìn)行說(shuō)明。圖5是示出一體式定子和二體式定子各自的電流波形的示例和反向旋轉(zhuǎn)時(shí)的驅(qū)動(dòng)脈沖的示例的圖。波形g301是一體式定子的電流相對(duì)于時(shí)間的變化的電流波形。波形g321是二體式定子的電流相對(duì)于時(shí)間的變化的電流波形。在波形g301和波形g321中，橫軸是時(shí)間，縱軸是流過(guò)線圈的電流。另外，具有一體式定子的步進(jìn)馬達(dá)的結(jié)構(gòu)是這樣的結(jié)構(gòu)：在圖2所示的步進(jìn)馬達(dá)105中不具有Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211而具有寬度縮小部。

如波形g301所示，如由虛線g302～g304圍起的區(qū)域那樣，波形g301具有多個(gè)不同的傾斜期間。下面，在本實(shí)施方式中，將由虛線g302圍起的區(qū)域稱為第1傾斜期間，將由虛線g303圍起的區(qū)域稱為第2傾斜期間，將由虛線g304圍起的區(qū)域稱為第3傾斜期間。

第1傾斜期間是依賴于步進(jìn)馬達(dá)的線圈的自感L的期間，并且是由此從線圈產(chǎn)生的磁通流過(guò)定子的期間。

第2傾斜期間是這樣的期間：由于磁通流向磁阻較低的部位，因此由于第1傾斜期間而從線圈產(chǎn)生的磁通流過(guò)寬度縮小部。當(dāng)規(guī)定的電流流過(guò)時(shí)，寬度縮小部的磁通飽和。換言之，第2傾斜期間是使寬度縮小部的磁通飽和的期間。

第3傾斜期間是由于第2傾斜期間而使寬度縮小部的磁通飽和之后磁通漏到轉(zhuǎn)子收納孔中的狀態(tài)。換言之，第3傾斜期間是轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動(dòng)的期間。

并且，在具有一體式定子的步進(jìn)馬達(dá)中，當(dāng)處于第3傾斜期間時(shí)，磁通的推斥力作用于轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子開始旋轉(zhuǎn)。

此外，如波形g321所示，具有二體式定子的步進(jìn)馬達(dá)具有由虛線g322圍起的區(qū)域的第1傾斜期間和由虛線g323圍起的區(qū)域的第3傾斜期間。即，具有二體式定子的步進(jìn)馬達(dá)不具有第2傾斜期間。即，二體式定子不需要磁飽和的期間。

接下來(lái)，對(duì)使具有一體式定子的步進(jìn)馬達(dá)和具有二體式定子的步進(jìn)馬達(dá)反轉(zhuǎn)的情況下的驅(qū)動(dòng)脈沖的示例進(jìn)行說(shuō)明。

在圖5中，波形g311和波形g312是使具有一體式定子的步進(jìn)馬達(dá)反轉(zhuǎn)的情況下的驅(qū)動(dòng)脈沖波形。此外，波形g331和g332是使具有二體式定子的步進(jìn)馬達(dá)反轉(zhuǎn)的情況下的驅(qū)動(dòng)脈沖波形。在波形g311、g312、g331和g332中，橫軸是時(shí)間，縱軸是信號(hào)電平。此外，out1和out2是步進(jìn)馬達(dá)所具有的線圈的兩端的端子。此外，Vdd例如是驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電路的電源電壓，Vss是0V或是基準(zhǔn)電壓。

關(guān)于具有一體式定子的步進(jìn)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)脈沖，如波形g311和g312那樣，首先，在時(shí)刻t1～t2的期間，將寬度Pe的驅(qū)動(dòng)脈沖輸入線圈的out1以抵消在上次的驅(qū)動(dòng)時(shí)留在定子的寬度縮小部的殘留磁通。在從時(shí)刻t2開始經(jīng)規(guī)定的期間Ps之后的時(shí)刻t3～t4的期間，以將寬度P1的驅(qū)動(dòng)脈沖輸入線圈的out1而使轉(zhuǎn)子向正向稍許移動(dòng)的方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。另外，期間Ps是輸入期間Pe的驅(qū)動(dòng)脈沖之后轉(zhuǎn)子返回原來(lái)的位置上的待機(jī)期間。然后，在時(shí)刻t4～t5的期間，以將寬度P2的驅(qū)動(dòng)脈沖輸入線圈的out2而使轉(zhuǎn)子向反向稍許移動(dòng)的方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。然后，在時(shí)刻t5～t6的期間，以將寬度P3的驅(qū)動(dòng)脈沖輸入線圈的out1而使轉(zhuǎn)子向反向移動(dòng)的方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

相反地，在不將寬度Pe的驅(qū)動(dòng)脈沖輸入線圈的out1而是在時(shí)刻t3時(shí)從寬度P1的驅(qū)動(dòng)脈沖的輸入開始的情況下，留有殘留磁通，因此，轉(zhuǎn)子的動(dòng)作變得不穩(wěn)定。這樣，在具有一般的一體式定子的步進(jìn)馬達(dá)中，在反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，用于使指針走針1步的量的期間即幀f中需要用于抵消殘留磁通的寬度Pe的驅(qū)動(dòng)脈沖的期間和待機(jī)期間即期間Ps。

在此，期間Ps例如是5～6[ms]，寬度P1、寬度P2以及寬度P3的合計(jì)例如是10～15[ms]。此外，在以寬度P3的驅(qū)動(dòng)脈沖進(jìn)行驅(qū)動(dòng)之后，至轉(zhuǎn)子返回至靜止位置為止的期間與待機(jī)時(shí)間同樣例如是大約5[ms]。該情況下，1幀f的合計(jì)是20(＝5+10+5)～26(＝6+15+5)[ms]。例如在1幀是32[Hz]的情況下，是31.25[ms]。因此，在具有一體式定子的步進(jìn)馬達(dá)中，在進(jìn)行反轉(zhuǎn)動(dòng)作的情況下，1幀以32[Hz]的周期進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。在反向旋轉(zhuǎn)時(shí)需要該寬度Pe的驅(qū)動(dòng)脈沖的期間和期間Ps，因此，存在無(wú)法使反向旋轉(zhuǎn)時(shí)的頻率成為32[Hz]以上這一技術(shù)上的壁壘。

另一方面，在具有二體式定子的步進(jìn)馬達(dá)中，在進(jìn)行反轉(zhuǎn)動(dòng)作的情況下，如波形g331和g332那樣，1幀f是寬度P1、寬度P2、寬度P3以及轉(zhuǎn)子返回至靜止位置為止的期間的合計(jì)，例如是20(＝15+5)[ms]。因此，在具有二體式定子的步進(jìn)馬達(dá)中，能夠使反向旋轉(zhuǎn)時(shí)的1幀比具有一體式定子的步進(jìn)馬達(dá)短，例如可為50[Hz]。

二體式定子具有這樣的效果，相反地，在作為機(jī)械結(jié)構(gòu)完全分離分割的定子中存在由于組裝時(shí)的位置偏差而導(dǎo)致靜止位置不穩(wěn)定的問(wèn)題，因此，難以在用于手表等的步進(jìn)馬達(dá)中使用二體式定子。此外，在這樣的機(jī)械分離結(jié)構(gòu)的定子中，如前所述，利用機(jī)械加工將定子一分為二，然后通過(guò)焊接進(jìn)行接合，因此容易產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力以及焊接過(guò)程導(dǎo)致的變形和部件的位置偏差。因此，在二體式定子中也存在轉(zhuǎn)子與定子之間的距離產(chǎn)生誤差的問(wèn)題。

返回圖3的(a)，繼續(xù)說(shuō)明。

在比較例的定子中，如波形g3所示，與圖5的波形g301所示的一般的一體式定子同樣具有3個(gè)傾斜期間。例如，時(shí)刻為0～大約0.05[ms]的期間是第1傾斜期間，時(shí)刻為大約0.05～0.7[ms]的期間是第2傾斜期間，時(shí)刻為大約0.7～1.7[ms]是第3傾斜期間。

此外，使Cr擴(kuò)散1小時(shí)而得到的第1定子的波形g1具有3個(gè)傾斜期間。例如，時(shí)刻為0～大約0.05[ms]的期間是第1傾斜期間，時(shí)刻為大約0.05～0.5[ms]的期間是第2傾斜期間，時(shí)刻為大約0.5～1.2[ms]的期間是第3傾斜期間。

而且，使Cr擴(kuò)散24小時(shí)而得到的第2定子的波形g2與圖5的波形g321所示的一般的二體式定子同樣具有2個(gè)傾斜期間。例如，時(shí)刻為0～大約0.05[ms]的期間是第1傾斜期間，時(shí)刻為大約0.05～0.5[ms]的期間是第3傾斜期間。

另外，上述的各傾斜區(qū)域以及各傾斜區(qū)域的時(shí)刻和寬度是用于說(shuō)明的一個(gè)示例。

此外，如由虛線g11圍起的區(qū)域的波形g3那樣，在未使Cr擴(kuò)散的比較例的定子的情況下，例如，第1傾斜期間端的大約0.05[ms]時(shí)的電流值大約是0.016[mA]，大約0.5[ms]時(shí)的電流值大約是0.05[mA]。

此外，如由虛線g11圍起的區(qū)域的波形g1所示，在使Cr擴(kuò)散1小時(shí)而得到的第1定子的情況下，例如，第1傾斜期間端的大約0.05[ms]時(shí)的電流值大約是0.002[mA]，大約0.5[ms]時(shí)的電流值大約是0.08[mA]。

此外，如由虛線g11圍起的區(qū)域的波形g1所示，在使Cr擴(kuò)散24小時(shí)而得到的第2定子的情況下，例如，第1傾斜期間端的大約0.05[ms]時(shí)的電流值大約是0.0035[mA]，大約0.5[ms]時(shí)的電流值大約是0.28[mA]。

如由虛線g11圍起的區(qū)域所示，在使Cr擴(kuò)散1小時(shí)而得到的第1定子的情況下，例如，在時(shí)刻0.5[ms]時(shí)流過(guò)的電流值與比較例的定子相比較大約是1.8倍。第1定子表現(xiàn)如下：與比較例的定子相比，能夠在相同的0.5[ms]使1.8倍的電流流過(guò)，因此，與比較例的定子相比，能夠在短時(shí)間內(nèi)使“寬度縮小部”磁飽和。這樣，第1定子與比較例的定子相比較，能夠在短時(shí)間內(nèi)使“寬度縮小部”磁飽和，因此，能夠使用于使“寬度縮小部”磁飽和的驅(qū)動(dòng)脈沖比比較例的定子短。由此，能夠使第1定子的反向旋轉(zhuǎn)時(shí)的驅(qū)動(dòng)脈沖的周期(1幀f)比比較例的定子短。其結(jié)果是，由于能夠使第1定子反向旋轉(zhuǎn)時(shí)的驅(qū)動(dòng)脈沖的周期比比較例的定子短，因此與比較例的定子相比，能夠以高速(較高的頻率)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。此外，能夠使第1定子的用于磁飽和的驅(qū)動(dòng)脈沖比比較例的定子短，因此，與比較例的定子相比，能夠降低反向旋轉(zhuǎn)時(shí)的消耗電力。即，即使是使Cr擴(kuò)散1小時(shí)而得到的第1定子，相對(duì)于比較例的定子，也能夠獲得在反向旋轉(zhuǎn)時(shí)以較短的周期進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的效果。

而且，如由虛線g11圍起的區(qū)域所示，在使Cr擴(kuò)散24小時(shí)而得到的第2定子的情況下，不具有第2傾斜期間，與使用圖5進(jìn)行了說(shuō)明的二體式定子的波形g321相同。即，使Cr擴(kuò)散24小時(shí)的結(jié)果是，在作為一體式定子的定子201的一部分形成Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211，由此，以磁方式將定子201假性地二體式定子化。

由此，意味著下述情況：當(dāng)使步進(jìn)馬達(dá)105反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，如前所述，不使“寬度縮小部”磁飽和，而是與圖5的波形g311、g332同樣地，與二體式定子同樣不具有寬度Pe的驅(qū)動(dòng)脈沖和待機(jī)期間的期間Ps，能夠從寬度P1的驅(qū)動(dòng)脈沖開始驅(qū)動(dòng)。其結(jié)果是，能夠使第2定子的反向旋轉(zhuǎn)時(shí)的驅(qū)動(dòng)脈沖比比較例的定子短，因此，與比較例的定子相比，能夠以高速(較高的頻率)、例如以50[Hz]進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。此外，第2定子不需要用于磁飽和的驅(qū)動(dòng)脈沖，因此，與比較例的定子相比，能夠降低反向旋轉(zhuǎn)時(shí)的消耗電力。

而且，根據(jù)本實(shí)施方式，以磁方式形成為二體式定子，因此，在一般的一體式定子中，能夠降低由于定子的反向旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的、在寬度縮小部產(chǎn)生的殘留磁通等的影響。由此，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠使圖5所示的寬度P3比以往更短。通過(guò)將寬度P1、寬度P2、寬度P3以及寬度P3之后的靜止期間的合計(jì)抑制在例如15[ms]，從而能夠使1幀的周期為64[Hz]，即，與以往相比較以成倍的速度使指針?lè)聪蛐D(zhuǎn)。即，根據(jù)本實(shí)施方式，基于使用了一體式定子的步進(jìn)馬達(dá)，能夠超越使指針?lè)聪蛐D(zhuǎn)的情況下的1幀為32[Hz]的技術(shù)壁壘，實(shí)現(xiàn)64[Hz]的快進(jìn)。

返回圖4，繼續(xù)說(shuō)明。

Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211可以如圖4的(a)所示，遍及以往作為“寬度縮小部”的區(qū)域、即從轉(zhuǎn)子收納孔203的端部到定子201的端部為止的整個(gè)區(qū)域形成，也可以如圖4的(b)所示，形成在該區(qū)域的一部分。

從更加高效地確保驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子202的漏磁通(進(jìn)一步降低所述的消耗電力)的觀點(diǎn)出發(fā)，期望如圖4的(a)所示那樣地遍及從轉(zhuǎn)子收納孔203的端部到定子201的端部為止的整個(gè)區(qū)域地形成Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211，但是，如圖3的(a)的曲線圖所示的那樣，即使在Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211較小的情況下或Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211的形成區(qū)域僅為以往被作為“寬度縮小部”的區(qū)域中的一部分的情況下，也能夠具有上述效果。

圖6將橫軸設(shè)為轉(zhuǎn)子202的磁極軸的角度(deg)、將縱軸設(shè)為磁動(dòng)勢(shì)(單位任意)而示出圖3的(a)中的“#1(在1200度下放置1小時(shí))”、“#2(在1200度下放置24時(shí))”、“#3(比較例)”這3個(gè)示例中的轉(zhuǎn)矩的變化。圖6是用于說(shuō)明基于本實(shí)施方式的磁極角度的磁動(dòng)勢(shì)的狀態(tài)的示意圖。波形g21是使Cr擴(kuò)散1小時(shí)而得到的第1定子的角度與磁動(dòng)勢(shì)的關(guān)系。波形g22是使Cr擴(kuò)散24小時(shí)而得到的第2定子的角度與磁動(dòng)勢(shì)的關(guān)系。波形g23是對(duì)母材鍍覆Cr且未使Cr擴(kuò)散的比較例的定子的角度與磁動(dòng)勢(shì)的關(guān)系。

磁動(dòng)勢(shì)最低的角度為靜止位置，磁動(dòng)勢(shì)最高的角度為每當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)必須越過(guò)的峰值。最高的角度和最低的角度的峰值差示出轉(zhuǎn)子擁有的保持力，并且示出與機(jī)芯的保持轉(zhuǎn)矩相當(dāng)?shù)那闆r。

本實(shí)施方式的步進(jìn)馬達(dá)105以靜止位置為45度的方式設(shè)有切口部204、205，因此，45度的磁動(dòng)勢(shì)最低。與此相對(duì)，135度的磁動(dòng)勢(shì)最高，如果轉(zhuǎn)子202不能超越該角度的話，則會(huì)反轉(zhuǎn)至作為靜止位置的45度，導(dǎo)致無(wú)法獲得鐘表的走針?biāo)璧男D(zhuǎn)力。

如圖6的波形g21～g23所示，能夠確認(rèn)：使Cr擴(kuò)散1小時(shí)而得到的第1定子或使Cr擴(kuò)散24小時(shí)而得到的第2定子與未使Cr擴(kuò)散的比較例的定子相比，磁動(dòng)勢(shì)的峰值差較高，顯示出保持轉(zhuǎn)矩較高。

另外，在“#1(1200度、1小時(shí))”和“#2(1200度、24小時(shí))”的示例的情況下，寬度縮小部成為非磁性區(qū)域，由此磁通的特性(挙動(dòng))相對(duì)“#3(比較例)”發(fā)生變化。即，根據(jù)Cr擴(kuò)散區(qū)域的位置和形狀等，波形g1～波形g3各自在圖6所示的曲線圖中分別表現(xiàn)出彼此稍稍不同的特性(磁動(dòng)勢(shì)的表示峰值的角度錯(cuò)開)，但是，在圖6中，在波形g1～波形g3各自之間，為了易于觀察所述的“峰值差”即機(jī)芯的保持轉(zhuǎn)矩的變化，以使二者的各峰值產(chǎn)生的角度一致的方式來(lái)記述。

另外，在本實(shí)施方式的步進(jìn)馬達(dá)105中，也可以如圖7所示，設(shè)有寬度縮小部213、214，該寬度縮小部213、214形成為與其他部位相比，磁路R的截面積較窄。圖7是本實(shí)施方式的步進(jìn)馬達(dá)的正面示意圖。該寬度縮小部213、214與以往的“寬度縮小部”不同，形成在Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211。在具有寬度縮小部213、214的情況下，Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211形成在寬度縮小部213、214的至少一部分。此外，在圖7中，將Cr擴(kuò)散區(qū)域211的外周定義為點(diǎn)a2，將Cr擴(kuò)散區(qū)域211內(nèi)定義為點(diǎn)b2，將Cr擴(kuò)散區(qū)域211附近且磁路R的外周與內(nèi)周之間定義為點(diǎn)c。

寬度縮小部213、214通過(guò)在定子201的外端部且在隔著轉(zhuǎn)子收納孔203對(duì)置的位置處形成切口部(外槽口)206、207而構(gòu)成。即，在各外槽口206、207與轉(zhuǎn)子收納孔203之間形成寬度縮小部213、214。

通過(guò)具有寬度縮小部213、214，能夠更加高效地確保使轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)的漏磁通，能夠大幅降低消耗電力。

此外，在本實(shí)施方式的步進(jìn)馬達(dá)105中構(gòu)成為，Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211的Cr濃度比由Fe-Ni-Cr合金板構(gòu)成的定子201中的Cr濃度高。由此，能夠降低Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211的磁導(dǎo)率。

從Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211的低磁導(dǎo)率化的觀點(diǎn)出發(fā)，Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211的Cr含有率的質(zhì)量百分比為14％以上，優(yōu)選質(zhì)量百分比為14％以上且40％以下。質(zhì)量百分比為40％以下是因?yàn)?，例如?8坡莫合金中，使Cr滲入母材時(shí)的極限點(diǎn)和飽和點(diǎn)是質(zhì)量百分比為40％左右。另外，38坡莫合金是指例如鐵成分為52.5％～54.5％，鎳成分為37.5～38.5％，鉻成分為7.5～8.5％左右的坡莫合金材料(例如，參照日本特開平10-239459號(hào)公報(bào))。

此外，在本實(shí)施方式的步進(jìn)馬達(dá)105中，定子201由Fe-Ni合金構(gòu)成，優(yōu)選使用磁導(dǎo)率較大的Fe-Ni合金。例如，可以例示出上述的38坡莫合金。根據(jù)圖17的狀態(tài)圖，F(xiàn)e-38％Ni-8％Cr的居里溫度為500K以上(點(diǎn)X)，但當(dāng)Cr的質(zhì)量百分比為14％以上時(shí)，居里溫度成為300K并在常溫下成為奧氏體相(點(diǎn)X’)。即，在步進(jìn)馬達(dá)105的驅(qū)動(dòng)所要求的常溫附近，通過(guò)使Cr的質(zhì)量百分比為14％以上，能夠確保定子201的非磁性狀態(tài)。另外，圖14是從Fe、CO或Ni和Ti、V、Cr或Mn之間的三元合金(Landolt-Bornstein new Series III/32A)188項(xiàng)中引用的狀態(tài)圖。

以上，如圖2所示，以由1定子-1線圈構(gòu)成的雙極定子為例對(duì)本實(shí)施方式的步進(jìn)馬達(dá)105進(jìn)行了說(shuō)明，但作為本實(shí)施方式的其他方式，對(duì)于具有由1定子-2線圈構(gòu)成的三極定子的步進(jìn)馬達(dá)也能夠應(yīng)用本發(fā)明。

已經(jīng)公知具有三極定子的步進(jìn)馬達(dá)能夠在控制轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向的同時(shí)使其穩(wěn)定動(dòng)作。

在此，在通過(guò)雙極定子方式來(lái)實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的情況下，為了使轉(zhuǎn)子向反向旋轉(zhuǎn)，在輸出反轉(zhuǎn)脈沖前需要將轉(zhuǎn)子引導(dǎo)到規(guī)定位置的脈沖，相比勵(lì)磁區(qū)間為正向的情況為2～3倍以上。因此，在正向旋轉(zhuǎn)和反向旋轉(zhuǎn)中能夠設(shè)定的頻率之間存在差異，因此存在反向旋轉(zhuǎn)較慢的課題。但是，通過(guò)形成為三極定子，在提供決定旋轉(zhuǎn)方向的脈沖之后進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，因此具有在正向旋轉(zhuǎn)與反向旋轉(zhuǎn)中能夠按照相同的脈沖形式以及頻率進(jìn)行走針的優(yōu)點(diǎn)。

但是，三極定子具有副磁極，因此存在與雙極定子相比保持力較低的傾向。

此外，在1次旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生多次脈沖的極性切換，因此還存在如下的穩(wěn)定動(dòng)作上的課題：需要在抵消在以往被作為“寬度縮小部”的區(qū)域產(chǎn)生的殘留磁通的同時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

因此，與上述的雙極定子的情況同樣，在轉(zhuǎn)子收納孔的周圍的磁路的至少一部分、優(yōu)選在以往被作為“寬度縮小部”的區(qū)域的至少一部分形成Cr擴(kuò)散區(qū)域，來(lái)實(shí)現(xiàn)低磁導(dǎo)率化，由此能夠提高高速走針時(shí)的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的高速走針。

根據(jù)本發(fā)明的步進(jìn)馬達(dá)，在設(shè)于轉(zhuǎn)子收納孔周圍的磁路的一部分形成有Cr擴(kuò)散區(qū)域，因此能夠大幅降低該區(qū)域的磁導(dǎo)率。其結(jié)果是，由于在該區(qū)域被消耗的磁通大幅降低，能夠高效確保驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子的漏磁通，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)電化。

此外，根據(jù)本發(fā)明的步進(jìn)馬達(dá)，由于Cr擴(kuò)散區(qū)域的低磁導(dǎo)率化，對(duì)于從轉(zhuǎn)子自身發(fā)出的磁通的在該區(qū)域中的消耗也被抑制，能夠防止磁動(dòng)勢(shì)的損耗。因此，能夠提高用于以磁方式使轉(zhuǎn)子停止(靜止)/保持的保持力，能夠提高轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的穩(wěn)定性。尤其是，在進(jìn)行高速走針的情況下，能夠縮短抵消在該區(qū)域中的殘留磁通所需的時(shí)間，能夠提高驅(qū)動(dòng)頻率。

而且，根據(jù)本發(fā)明的步進(jìn)馬達(dá)，定子被形成為一體，因此能夠避免產(chǎn)生在制造現(xiàn)有的二體式定子時(shí)所擔(dān)憂的機(jī)械應(yīng)力、焊接/接合過(guò)程導(dǎo)致的變形以及部件位置的偏差，能夠防止磁效率降低和定子的破損、產(chǎn)品質(zhì)量的降低。而且，由于不會(huì)形成機(jī)械應(yīng)力容易集中的焊接部、接合部，因此能夠防止強(qiáng)度的劣化。

另外，本發(fā)明的步進(jìn)馬達(dá)能夠應(yīng)用于使用步進(jìn)馬達(dá)的各種電子設(shè)備，尤其適合于作為鐘表用機(jī)芯，能夠提供磁特性優(yōu)良的鐘表用機(jī)芯。

此外，對(duì)于具有該鐘表用機(jī)芯的鐘表而言，也能夠?qū)崿F(xiàn)磁特性的提高，例如，能夠應(yīng)用于以帶日歷功能的模擬電子手表、計(jì)時(shí)鐘表為代表的各種模擬電子鐘表。

接下來(lái)，參照?qǐng)D8，對(duì)上述的步進(jìn)馬達(dá)105的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。圖8的(a)和(b)是用于說(shuō)明本實(shí)施方式的步進(jìn)馬達(dá)的制造方法的一個(gè)示例的示意圖。

本實(shí)施方式的步進(jìn)馬達(dá)105的制造方法具有以下工序：對(duì)Fe-Ni合金板300進(jìn)行機(jī)械加工，形成具有轉(zhuǎn)子收納孔203和配置在轉(zhuǎn)子收納孔203周圍的磁路R的定子坯料201a的工序；在定子坯料201a的至少一部分配置擴(kuò)散用的Cr材料的工序；以及將配置有Cr材料的定子坯料201a放置在Cr材料的熔融溫度以下的溫度下，使Cr材料擴(kuò)散到磁路R的內(nèi)部而形成Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211的工序。

下面，對(duì)本實(shí)施方式的制造方法中的各條件進(jìn)行說(shuō)明。

首先，如圖8的(a)所示，對(duì)Fe-Ni合金板300進(jìn)行沖裁加工等機(jī)械加工，形成具有轉(zhuǎn)子收納孔203和配置在轉(zhuǎn)子收納孔203周圍的磁路R的定子坯料201a。關(guān)于切口部(內(nèi)槽口)204、205，也可以在此工序中一并形成。

此外，在形成切口部(外槽口)206、207而設(shè)置寬度縮小部213、214的情況下(參照?qǐng)D7)，該部分也可以在此工序中一并形成。

作為Fe-Ni合金板300(定子坯料201a)，優(yōu)選使用磁導(dǎo)率較大的Fe-Ni合金。例如，可以例示出Fe-38％Ni-8％Cr(所謂的38坡莫合金)。

接下來(lái)，在定子坯料201a的至少一部分配置熔融擴(kuò)散用的Cr材料。

如圖8的(b)所示，在實(shí)施了沖裁加工等機(jī)械加工的Fe-Ni合金板300的表面300a以僅使磁路R的至少一部分露出的方式配置遮掩工具401、402，在定子坯料201a的表面形成鉻鍍層。接著，在氫環(huán)境下、或在氦、氬等惰性氣體環(huán)境下，放置在Cr材料的熔融溫度以下的溫度(例如900度～1200度)下，使Cr材料擴(kuò)散到磁路R的內(nèi)部而形成Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211。另外，在鍍鉻的情況下，考慮覆蓋定子母材的狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)性等，作為Cr的質(zhì)量比例不會(huì)超過(guò)80％的質(zhì)量百分比。

另外，在設(shè)置寬度縮小部213、214的情況下(參照?qǐng)D7)，也可以在切口部(外槽口)206、207形成上述的鉻鍍層。

接下來(lái)，對(duì)Fe-Ni合金板300實(shí)施沖裁加工等機(jī)械加工，使形成Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211的定子坯料201a獨(dú)立地從Fe-Ni合金板300分離。

如圖9的(a)所示，首先，在Fe-Ni合金板300的表面300a上的形成Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211的區(qū)域設(shè)置由光致抗蝕劑等構(gòu)成的掩膜411。圖9的(a)和(b)是用于說(shuō)明本實(shí)施方式的步進(jìn)馬達(dá)的制造方法的另一個(gè)示例的示意圖。

接下來(lái)，如圖9的(b)所示，在Fe-Ni合金板300的表面300a上的未設(shè)置掩膜411的區(qū)域形成鎳鍍層421。

接下來(lái)，將掩膜411去除之后，在氫環(huán)境下、或在氦、氬等惰性氣體環(huán)境下，將Fe-Ni合金板300與Cr粉及其他調(diào)和材料粉一同放置在Cr材料的熔融溫度以下的溫度下，使Cr擴(kuò)散到磁路R的內(nèi)部而形成Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211。

此外，在形成Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211的同時(shí)，在形成了鎳鍍層421的部分，使Ni擴(kuò)散到Fe-Ni合金板300的內(nèi)部，因此維持了磁性。

接下來(lái)，通過(guò)對(duì)形成了Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211的Fe-Ni合金板300進(jìn)行沖裁加工等機(jī)械加工而得到定子201。

接下來(lái)，在形成Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211并得到定子201之后，在轉(zhuǎn)子收納孔203內(nèi)配設(shè)轉(zhuǎn)子202，并利用任意的固定構(gòu)件將磁芯208與定子201進(jìn)行固定，使線圈209卷繞于磁芯208上，由此能夠制造出步進(jìn)馬達(dá)105。

另外，在將步進(jìn)馬達(dá)105用于模擬電子鐘表中的情況下，定子201及磁芯208被螺釘(未圖示)固定在底板(未圖示)上。

利用以上所說(shuō)明的制造方法，能夠制造出本實(shí)施方式的步進(jìn)馬達(dá)105。

在此，參照?qǐng)D10和圖11，對(duì)使Cr材料擴(kuò)散到磁路R的內(nèi)部而形成Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211的情況進(jìn)行說(shuō)明。圖10的(a)是示出加熱之前的純Cu(銅)和純Ni接合而成的擴(kuò)散對(duì)的示意圖，圖10的(b)是示出加熱之前的擴(kuò)散對(duì)中的Cu原子和Ni原子的配置的示意圖，圖10的(c)是示出在加熱之前的擴(kuò)散對(duì)中以純Cu和純Ni的接合面為界面的情況下的各區(qū)域(圖10的(a)和(b)中的紙面右側(cè)的區(qū)域和紙面左側(cè)的區(qū)域)的Cu原子和Ni原子的含有率的曲線圖。圖11的(a)是示出加熱之后的擴(kuò)散對(duì)的示意圖，圖11的(b)是示出加熱之后的擴(kuò)散對(duì)中的Cu原子和Ni原子的配置的示意圖，圖11的(c)是示出在加熱之后的擴(kuò)散對(duì)中以純Cu和純Ni的接合面為界面的情況下的各區(qū)域(圖11的(a)和(b)中的紙面右側(cè)的區(qū)域和紙面左側(cè)的區(qū)域)的Cu原子和Ni原子的含有率的曲線圖。

當(dāng)對(duì)于如圖10的(a)所示的加熱之前的純Cu(銅)和純Ni接合而成的擴(kuò)散對(duì)，在各金屬的熔融溫度以下的溫度下進(jìn)行加熱時(shí)，如圖11的(a)和(b)所示，Cu原子和Ni原子通過(guò)純Cu和純Ni的界面而互相移動(dòng)，從而Cu原子與Ni原子混合。其結(jié)果是，在擴(kuò)散對(duì)的中間區(qū)域形成Cu-Ni固溶體。形成有Cu-Ni固溶體的擴(kuò)散對(duì)中的Cu原子和Ni原子的含有率如圖11的(c)所示。

此外，參照?qǐng)D12和圖13，對(duì)金屬或合金中的原子的擴(kuò)散結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。金屬或合金中的原子的擴(kuò)散結(jié)構(gòu)中，空孔擴(kuò)散和格子間結(jié)構(gòu)是主體。

圖12的(a)和(b)是示出空孔擴(kuò)散的示意圖。圖13的(a)和(b)是示出格子間結(jié)構(gòu)的示意圖。

對(duì)空孔擴(kuò)散進(jìn)行說(shuō)明。如圖12的(a)所示，在金屬或合金的結(jié)晶中具有不存在原子的格子點(diǎn)，將其稱為空孔501。如圖12(a)和(b)所示，通過(guò)使與空孔501相鄰的原子502移動(dòng)到空孔501(交換位置)而使原子502擴(kuò)散。溫度越高，則結(jié)晶中含有的空孔501的量(濃度)越多，原子502越容易擴(kuò)散。

對(duì)格子間結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。在此，對(duì)Fe中含有的C(碳)、N(氮)的擴(kuò)散進(jìn)行說(shuō)明。例如，如圖13的(a)所示，F(xiàn)e原子503中含有的C原子504的原子尺寸比Fe原子503小。因此，在C原子504固溶于Fe原子503中的情況下，不是置換為Fe原子503，而是如圖13(a)和(b)所示的那樣移動(dòng)到由Fe原子503形成的格子間。將該原子稱為侵入型固溶原子。這樣，使C原子504在由Fe原子503形成的格子間擴(kuò)散。

＜成分的解析結(jié)果＞

接下來(lái)，對(duì)進(jìn)行定子的成分分析得到的結(jié)果的一個(gè)示例進(jìn)行說(shuō)明。另外，進(jìn)行了分析的定子為下面的3種，分別具有大約30[μm]的厚度。

(#1)對(duì)Cr進(jìn)行了鍍覆之后、在氦的惰性氣體環(huán)境下在1200度下放置1小時(shí)使Cr擴(kuò)散而得到的定子

(#2)對(duì)Cr進(jìn)行了鍍覆之后、在氦的惰性氣體環(huán)境下在1200度下放置24小時(shí)使Cr擴(kuò)散而得到的定子

(#3)對(duì)Cr進(jìn)行了鍍覆之后未使Cr擴(kuò)散的定子

另外，由于定子的材料是38坡莫合金，因此，即使在未使Cr擴(kuò)散的狀態(tài)下，母材中也含有質(zhì)量百分比為8％左右的Cr成分。

首先，對(duì)分析裝置及分析條件進(jìn)行說(shuō)明。

使用日本電子公司生產(chǎn)的IB-09020CP(商品名)對(duì)Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211的觀察部分進(jìn)行了截面拋光(CP)加工。加速電壓被設(shè)為7kV。

作為掃描型電子顯微鏡，使用了場(chǎng)致發(fā)射型掃描電子顯微鏡(FE-SEM)(商品名：JSM-7800F，日本電子公司生產(chǎn))。

關(guān)于樣品，在樹脂包覆處理和研磨處理之后，使用日本電子生產(chǎn)的IB-9020CP進(jìn)行了離子銑加工。

測(cè)定時(shí)的樣品的狀態(tài)是基于離子銑的加工截面{Ar(氬)離子、加速7kV}。

關(guān)于測(cè)定環(huán)境，是在真空度為10^-4～10^-5Pa的真空中進(jìn)行的。

ESD線性分析是使用賽默飛世爾科技公司(Thermo Fisher Scientific)公司)生產(chǎn)的NORAN SYSTEM7(商品名)的Ver3，在加壓電壓15kV的條件下進(jìn)行的。

接下來(lái)，對(duì)將Cr放置1小時(shí)而得到的定子的成分的分析結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。

圖14的(a)是從在氦環(huán)境中在1200度下放置1小時(shí)使Cr擴(kuò)散而得到的(#1)定子的Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211的表面210a、211a沿與厚度方向垂直的截面(在圖4的(a)和(b)中為紙面的平行方向)的掃描型電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope，SEM)像。

在圖14的(a)中，圖像g101是從(#1)定子的Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211的表面210a、211a沿與厚度方向垂直的截面(在圖4的(a)和(b)中為紙面的平行方向)的掃描型電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope，SEM)像。此外，圖像g102是該掃描型電子顯微鏡像中的Cr成分的像。圖像g103是該掃描型電子顯微鏡像中的Fe成分的像。圖像g104是該掃描型電子顯微鏡像中的Ni成分的像。另外，圖像g101的尺度是圖像g102～g104的大約2倍。

此外，圖14的(b)是示出從(#1)定子的Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211的表面210a、211a沿與厚度方向垂直的截面(在圖4的(a)和(b)中為紙面的平行方向)的能量分散型X線性分析(Energy Dispersivex–ray Spectroscopy，EDS)的線性分析結(jié)果的曲線圖。另外，如上述那樣，在1200度下，大約30[μm]的厚度的Cr在進(jìn)行了鍍覆之后在定子的表面擴(kuò)散，因此，距離0～大約15.6[μm]為鉻鍍層，大約15.6[μm]之后為定子的母體。即，距離為大約15.6[μm]是鍍層與母材的分界線，是定子的外端。

標(biāo)號(hào)g111表示針對(duì)C的距離的質(zhì)量百分比的變化，標(biāo)號(hào)g112表示針對(duì)O(氧)的距離的質(zhì)量百分比的變化，標(biāo)號(hào)g113表示針對(duì)Cr的距離的質(zhì)量百分比的變化，標(biāo)號(hào)g114表示針對(duì)Fe的距離的質(zhì)量百分比的變化，標(biāo)號(hào)g115表示針對(duì)Ni的距離的質(zhì)量百分比的變化。

此外，由虛線g121圍起的區(qū)域是對(duì)鉻鍍層與母體的分界線附近的Cr的質(zhì)量的變化進(jìn)行說(shuō)明的區(qū)域。表1示出由虛線121圍起的區(qū)域中的C、O、Cr、Fe、Ni的各自的質(zhì)量的值的一部分。

【表1】

如表1所示，Cr的質(zhì)量百分比為14％以上的是外端側(cè)至大約5.4[μm](距離為大約21[μm])。外端側(cè)至大約5.4[μm](距離為大約15.6～21[μm])的范圍是具有Cr的質(zhì)量大幅變化的分布的范圍。此外，外端側(cè)至大約14.4[μm](距離為大約30[μm])之后的Cr的質(zhì)量是與38坡莫合金的Cr成分的質(zhì)量相同的7～8％。因此，在使Cr擴(kuò)散1小時(shí)而得到的定子中，由于鍍覆到表面的Cr的擴(kuò)散而滲入母材的區(qū)域是外端側(cè)至大約14.4[μm]的范圍。

在Fe-Ni-Cr合金中，在作為38坡莫合金的Fe的質(zhì)量百分比為54％、Ni的質(zhì)量百分比為38％、Cr的質(zhì)量百分比為8％的情況下，在常溫下為強(qiáng)磁性。另外，強(qiáng)磁性是指，具有磁矩的物質(zhì)的磁性。因此，在使Cr擴(kuò)散1小時(shí)而得到的定子201中，外端側(cè)至大約14.4[μm](距離為大約30[μm])之后為強(qiáng)磁性的區(qū)域，圖2的點(diǎn)b1和點(diǎn)c、或圖7的點(diǎn)b2和點(diǎn)c為該區(qū)域。

此外，在Fe-Ni-Cr合金中，當(dāng)Cr的質(zhì)量百分比成為14％以上時(shí)，在常溫下為順磁性，圖2的點(diǎn)b1或圖7的點(diǎn)b2為該區(qū)域。另外，順磁性是指，在不存在外部磁場(chǎng)時(shí)不會(huì)磁化，當(dāng)施加磁場(chǎng)時(shí)，在該方向上磁化的磁性。在常溫下，順磁性的狀態(tài)是指非磁性的狀態(tài)。因此，在使Cr擴(kuò)散1小時(shí)而得到的(#1)定子中，外端側(cè)至大約5.4[μm](距離為大約21[μm])為順磁性的區(qū)域，圖2的點(diǎn)a1或圖7的點(diǎn)a2為該區(qū)域。另外，作為接近Cr擴(kuò)散區(qū)域的區(qū)域的點(diǎn)c的Cr的質(zhì)量百分比為8％左右。

如上所述，使Cr在38坡莫合金中擴(kuò)散1小時(shí)而得到的(#1)定子具有Cr的質(zhì)量百分比為14％以上的順磁性的區(qū)域以及Cr的質(zhì)量百分比為7～8％的強(qiáng)磁性的區(qū)域，還具有Cr的質(zhì)量的變化較大的區(qū)域(例如外端側(cè)至大約14.4[μm]的范圍)。這樣，使Cr在38坡莫合金中擴(kuò)散1小時(shí)后，(#1)定子具有非磁性區(qū)域(圖2的點(diǎn)b1或圖7的點(diǎn)b2)。

此外，在圖7中，從包含點(diǎn)a2和點(diǎn)b2在內(nèi)的Cr擴(kuò)散區(qū)域211的表面與厚度方向垂直的方向的截面積小于從其他部分(例如點(diǎn)c)的表面與厚度方向垂直的方向的截面積。此外，如上述那樣，Cr擴(kuò)散區(qū)域211的點(diǎn)a2的Cr含有量的質(zhì)量百分比為X＝14％，作為其他區(qū)域的點(diǎn)c的Cr含有量的質(zhì)量百分比為Y＝8％。這樣，Cr擴(kuò)散區(qū)域的Cr含有量X％與其他區(qū)域的Cr含有量Y％的差為6％以上(X-Y≥6)。

接下來(lái)，對(duì)使Cr擴(kuò)散24小時(shí)而得到的(#2)定子的分析結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。

圖15的(a)是從在氦環(huán)境中在1200度下放置24小時(shí)使Cr擴(kuò)散而得到的(#2)定子的Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211的表面210a、211a沿與厚度方向垂直的截面(在圖4的(a)和(b)中為紙面的平行方向)的掃描型電子顯微鏡像。

在圖15的(a)中，圖像g201是從(#2)定子的Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211的表面210a、211a沿與厚度方向垂直的截面(在圖4的(a)和(b)中為紙面的平行方向)的掃描型電子顯微鏡像。此外，圖像g202是該掃描型電子顯微鏡像中的Cr成分的像。圖像g203是該掃描型電子顯微鏡像中的Fe成分的像。圖像g204是該掃描型電子顯微鏡像中的Ni成分的像。

此外，圖15的(b)是示出從(#2)定子的Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211的表面210a、211a沿與厚度方向垂直的截面(在圖4的(a)和(b)中為紙面的平行方向)的線性分析的結(jié)果的曲線圖。另外，距離為大約18.5[μm]是鍍層與母材的分界線，是定子的外端。

標(biāo)號(hào)g211～標(biāo)號(hào)g215分別表示C、O、Cr、Fe、Ni各自針對(duì)距離的質(zhì)量百分比的變化。

此外，由虛線g221圍起的區(qū)域是對(duì)鉻鍍層與母體的分界線附近的Cr的質(zhì)量的變化進(jìn)行說(shuō)明的區(qū)域。表2示出由虛線221圍起的區(qū)域中的C、O、Cr、Fe、Ni各自的質(zhì)量的值的一部分。

【表2】

如圖15和表2所示，在使Cr擴(kuò)散了24小時(shí)的情況下，在外端側(cè)至大約1.5[μm](距離18.5～20[μm])的范圍，Cr的質(zhì)量百分比達(dá)到大致13％以上。在外端側(cè)至大約2.9[μm](距離為大約21[μm])以上，Cr的質(zhì)量百分比為14～16％，為順磁性的區(qū)域。

這樣，使Cr擴(kuò)散24小時(shí)而得到的定子201的Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211的Cr的質(zhì)量百分比為14～16％。因此，圖2的點(diǎn)a1和點(diǎn)b1或圖7的點(diǎn)a2和點(diǎn)b2的Cr的質(zhì)量相同，質(zhì)量百分比為14～16％。另外，作為接近Cr擴(kuò)散區(qū)域的區(qū)域的點(diǎn)c的Cr的質(zhì)量百分比為8％左右。

如上所述，使Cr在38坡莫合金中擴(kuò)散24小時(shí)而得到的(#2)定子具有Cr的質(zhì)量百分比為14％以上的順磁性的區(qū)域{例如，外端側(cè)至大約2.9[μm](距離為21[μm]以上)}以及Cr的質(zhì)量百分比為8％的強(qiáng)磁性的區(qū)域。

此外，如圖14和圖15所示，使Cr擴(kuò)散24小時(shí)而得到的(#2)定子與使Cr擴(kuò)散1小時(shí)而得到的(#1)定子相比，Cr的質(zhì)量百分比為14％以上的范圍較大。這是因?yàn)椋c進(jìn)行擴(kuò)散的時(shí)間對(duì)應(yīng)地，Cr會(huì)滲入至更遠(yuǎn)的距離。另外，如前所述，在38坡莫合金中，能夠使Cr滲入的質(zhì)量的極限為大約40％的質(zhì)量百分比。

此外，如上述那樣，Cr擴(kuò)散區(qū)域211的點(diǎn)a2的Cr含有量的質(zhì)量百分比為X＝14％以上，作為其他區(qū)域的點(diǎn)c的Cr含有量的質(zhì)量百分比為Y＝8％。這樣，Cr擴(kuò)散區(qū)域的Cr含有量X％與其他區(qū)域的Cr含有量Y％的差為6％以上(X-Y≥6)。

接下來(lái)，對(duì)未使Cr擴(kuò)散的(#3)定子的分析結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。

圖16的(a)是從(#3)比較例的定子的Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211的表面210a、211a沿與厚度方向垂直的截面(在圖4的(a)和(b)中為紙面的平行方向)的掃描型電子顯微鏡像。

在圖16的(a)中，圖像g301是從(#3)定子的Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211的表面210a、211a沿與厚度方向垂直的截面(在圖4的(a)和(b)中為紙面的平行方向)的掃描型電子顯微鏡像。此外，圖像g302是該掃描型電子顯微鏡像中的Cr成分的像。圖像g303是該掃描型電子顯微鏡像中的Fe成分的像。圖像g304是該掃描型電子顯微鏡像中的Ni成分的像。另外，圖像g301的尺度是圖像g302～g304的大約5倍。

此外，圖16的(b)是示出從(#3)定子的Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211的表面210a、211a沿與厚度方向垂直的截面(在圖4的(a)和(b)中為紙面的平行方向)的線性分析的結(jié)果的曲線圖。另外，距離為大約6.23[μm]是鍍層與母材的分界線，是定子的外端。

標(biāo)號(hào)g311～標(biāo)號(hào)g315分別表示C、O、Cr、Fe、Ni針對(duì)各自的距離的質(zhì)量百分比的變化。

此外，由虛線g321圍起的區(qū)域是對(duì)鉻鍍層與母體的分界線附近的Cr的質(zhì)量的變化進(jìn)行說(shuō)明的區(qū)域。表3示出由虛線321圍起的區(qū)域中的C、O、Cr、Fe、Ni各自的質(zhì)量的值的一部分。

【表3】

如圖16和表3所示，未鍍Cr且未加熱、即未使Cr擴(kuò)散的(#3)定子的母材的Cr的質(zhì)量百分比為大約8～9％，為強(qiáng)磁性。即，僅對(duì)定子201鍍了Cr時(shí)，(#3)定子的Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211的內(nèi)部的Cr的質(zhì)量百分比為8％左右，即，保持著38坡莫合金的成分比的狀態(tài)，未形成Cr的質(zhì)量百分比為14％以上的區(qū)域，因此，未形成非磁性。

另外，在圖14～圖16中，示出了從Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211的表面210a、211a沿與厚度方向垂直的截面的掃描型電子顯微鏡像，但即使在與該厚度方向平行的方向上進(jìn)行能量分散型X線性分析，也會(huì)產(chǎn)生相同的結(jié)果。

根據(jù)本發(fā)明的步進(jìn)馬達(dá)的制造方法，定子被形成為一體。這意味著，在縮寬部(過(guò)飽和部)(Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211的至少一部分)周圍具有由非磁性部(Cr擴(kuò)散區(qū)域210、211的至少一部分，例如圖2的點(diǎn)b1、圖7的點(diǎn)b2)和磁性部(例如圖2的點(diǎn)c、圖7的點(diǎn)c)形成的定子表面連續(xù)的平面。不會(huì)產(chǎn)生切斷等的機(jī)械應(yīng)力、焊接/接合過(guò)程導(dǎo)致的變形以及部件位置的偏差，能夠防止磁效率降低和定子的破損、產(chǎn)品質(zhì)量的降低以及強(qiáng)度的劣化。而且，由于在磁路的一部分形成Cr擴(kuò)散區(qū)域來(lái)實(shí)現(xiàn)磁導(dǎo)率的降低，因此能夠容易地制造兼具節(jié)電化和高保持力的步進(jìn)馬達(dá)。

此外，以往在調(diào)整低磁導(dǎo)率的區(qū)域的情況下，對(duì)于以機(jī)械方式分割定子的加工方法及其條件、插入的非磁性體的調(diào)節(jié)等，不僅工序數(shù)多而且必須較大程度地變更/調(diào)節(jié)制造條件，結(jié)果可能導(dǎo)致制造成本的增大。然而，根據(jù)本發(fā)明，不對(duì)定子坯料實(shí)施切斷等加工，僅通過(guò)將配置有Cr材料的定子坯料放置在Cr材料的熔融溫度以下的溫度下，即可將Cr擴(kuò)散區(qū)域(低磁導(dǎo)率區(qū)域)調(diào)節(jié)為期望的狀態(tài)。

此外，在上述的實(shí)施方式中，對(duì)38坡莫合金的定子進(jìn)行了說(shuō)明，但不限于此，也可以應(yīng)用于78坡莫合金或45坡莫合金等。雖然這些合金原本幾乎不含有Cr，但利用本發(fā)明的制造方法能夠使Cr擴(kuò)散。該情況下，關(guān)于Cr含有量的配置，將所述Cr擴(kuò)散區(qū)域210的Cr含有量設(shè)為X％、將所述其他部位(例如圖2的點(diǎn)c、圖7的點(diǎn)c)的Cr含有量設(shè)為Y％時(shí)，X與Y的差為6％以上。由此，能夠起到與上述實(shí)施方式相同的效果。

以上，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式詳細(xì)進(jìn)行了敘述，但具體的結(jié)構(gòu)并不限于該實(shí)施方式，還包括不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)的設(shè)計(jì)變更等。