擺動式步進電機的制作方法

專利名稱：擺動式步進電機的制作方法
技術領域：
本發明涉及作為指針式電子鐘表等電子一機械變換器使用的步進電機的結構。更詳細地說，涉及轉子一邊以規定的角度振幅往復運動，一邊每往復一次則將輸出齒輪驅動規定角度的擺動式步進電機。
背景技術：
在指針式電子鐘表中通常使用的二極步進電機以每秒I次地驅動轉子每次轉動180度，對與秒針、分針、時針相連的齒輪組進行驅動，并且在低耗電化、動作的可靠性等方面相當成功。這種指針式電子鐘表的秒針每I秒鐘走動一次。但是，在鐘表的使用者中，也有喜好像機械式鐘表那樣看上去秒針為不間斷運動的連續走針(也稱為掃秒走針，也可以是一秒鐘走動數次 數十次的小刻度的間斷走針。)的用戶群，近年這種需要也在增加。對于使用通常的步進電機來滿足這種需求來說，只要縮短驅動的時間間隔，增大到秒針的減速比就基本上可以實現。但是，轉子具有不可忽視的慣性矩，在每次驅動時加速并驅動齒輪組，而剩余的運動能量在轉子的自由衰減振動過程中被舍棄，因此，在驅動的頻度增加的同時消耗能量的浪費的比例增大，電源電池的消耗加快。在進行這種連續走針的指針式電子鐘表中，尤其是手表，為了具有充分的電池壽命而必須安裝大型的電池，在實現鐘表的小型化、薄型化等方面存在大的障礙。另外，也有為了不用換電池而安裝太陽能電池等發電機構的產品，但如上所述，在使用通常的步進電機的連續走針的情況下，耗電大，因此，利用能夠安裝在手表上的發電機構會供電不足，還不能實現不更換電池的手表。本發明人著眼于在為了連續走針用而設定了大的減速比的情況下，在秒針軸階段的輸出能量和輸出扭矩大大超過了需要這一點，認為通過減少輸入能量、具體地說減少輸入行程，即使是高頻度的運動也可以克服能量上的難點，并采用了不讓轉子在相同方向上轉動而讓它以規定的角度往復運動、即擺動運動的方案。通過使運動變換器往復運動或者轉換運動方向來驅動鐘表的齒輪組的現有技術已知有如以下的專利文獻I和專利文獻2中所記載的方案，因此對它們逐一進行了研究。圖16是表示如專利文獻I所示的現有技術所記載的電子鐘表的結構和動作的主要部分的平面圖。在圖16中，將驅動凸輪的進給齒1614a與在左右方向上往復轉動的轉子16 —體化，另外設置相互嚙合的從動輪1611和1612,利用進給齒1614a的從圖示位置在順時針方向的轉動，將從動輪1611在逆時針方向上驅動半個齒的量。嚙合的對方的從動輪1612也轉動相同的量。接著，利用進給齒1614a在逆時針方向的轉動，將從動輪1612在順時針方向上驅動半個齒的量。通過反復進行這種運動，使擒縱輪1613在固定方向上每次轉動規定的量。另外，還記載了將從動輪的齒定位的止逆轉構件167、與從動輪的齒碰撞并防止振幅過大的止轉齒1614b、1614c。圖17是表示在專利文獻2所示的現有技術中記載的電子鐘表的磁性逆擒縱機的結構和動作的主要部分的平面圖。在圖17中，兩個星形輪171的各齒以齒頂一側為同極性、轉動軸172 —側為相對極性的方式進行磁化，并且與各星形輪同軸地固定著的兩個齒輪173相互嚙合。因此，兩個星形輪171通過磁性的吸引和排斥力的作用，而穩定在圖示的狀態或其左右反轉了的狀態。下面，將不始終與驅動源嚙合、而是有時間選擇性地與驅動源發生接觸或嚙合的齒輪與星形輪差別開來定義。安裝在由振動的永久磁鐵組成的轉動振子176上的磁鐵片174進行往復運動。磁鐵片174的前端與兩個星形輪171的齒頂是同極性的，因此利用與星形輪171的齒的磁性的排斥力的作用而交替地驅動各星形輪。專利文獻2所示的現有技術使用了與兩個齒輪173聯動的兩個星形輪171，因此，不會如在圖16所示的專利文獻I中所示的現有技術那樣需要使兩個從動輪與進給齒嚙合，星形輪17的齒形具有能夠采用原本的用于進給作用的最優設計的優點。還已知有使轉子擺動運動并分別驅動在不同的方向上的兩個齒輪的技術(例如，參照專利文獻3)。圖18是表示在該專利文獻3中所示的現有技術中所記載的石英鐘表的驅動機構的結構和作用的主要部分的平面圖。如圖18所示，具備固定在可以正轉和反轉的機電變換器的轉動軸上的驅動爪1825a，用每秒發生的正向轉動信號驅動秒傳動輪1833的齒，利用和與其相連的秒針一體地運動的秒針輪1817進行走秒顯示。另一方面，例如，利用10秒鐘I次的在走秒脈沖的間隙中發生的反向轉動信號的作用進行反轉，此時驅動與分針和時針相連的第四輪(秒針輪)1834的齒。亦即，驅動爪1825a的前端朝向秒傳遞輪1833和第四輪1834的兩個方向，可以說是驅動爪本身有兩個的結構。秒傳遞輪1833的齒和第四輪1834的齒以僅在驅動爪1825a在各個正常方向上運動的情況下被驅動一個齒的量、而在反方向上運動的情況下在接觸時只擺動而不進給的方式由定位磁鐵1840定位。這樣，專利文獻3所示的現有技術雖然是利用擺動運動來進給齒輪的機構，但如專利文獻2所示的現有技術那樣，不是具備與從動輪聯動的星形輪的結構。[現有技術文獻]專利文獻1:日本特開昭55-20461號公報(第2頁，圖2)專利文獻2:特公昭39-10891號公報(第I頁 第2頁，圖7)專利文獻3:特開昭53-86269號公報(第2 第3頁，圖3)

發明內容
(發明所要解決的問題)專利文獻I所示的現有技術存在以下三個問題。第一，進給齒其出發點、例如圖16所示的進給齒1614a從朝向兩個從動輪的軸的中點的位置開始到與應進給的從動輪的齒抵接為止的移動距離或這種移動所需的轉子163的轉動角度相當長，轉子163運動上的浪費多，在這種過程中空耗了能量。另外，在以下的說明中，將上述的從進給齒的出發點開始到與應進給的從動輪的齒靠抵接為止的移動距離或這種移動所需的進給齒(轉子)的轉動角度稱為空轉距離或空轉角度。總之，它們是表示到設置在轉子軸等上的進給齒那樣的進給單元與諸如齒輪、星形輪的轉動構件相抵接為止的距離、或與這種移動有關的轉子軸或進給單元等的轉動角度的術語。在以下的說明中，還將這些空轉距離、空轉角度等概念統一地只稱為空轉。第二，為了防止進給齒在其返程中鉤掛已經進給的同一從動輪的跟前一側的齒而返回的現象，進給齒與從動輪的齒的嚙合深度變淺，因此，從進給齒到從動輪的齒的進給力的傳遞效率低。另外，從齒輪理論可知，在靠近齒頂的部分之間接觸滑動時，接觸力的作用方向從齒輪的切線方向大幅地傾斜，另外滑動摩擦也變大。第三，從動輪齒形必須針對從動輪之間的嚙合以及與進給齒的嚙合這兩種嚙合滿足圓滑度，這限制了齒形的自由度。專利文獻2所示的現有技術由于使用了與從動輪聯動的星形輪，所以不需要使兩個從動輪和進給齒嚙合，在星形輪171的齒形的設計上有自由度，能夠進行最優設計。但是，也存在以下所示的兩個問題。第一，與專利文獻I所示的現有技術的第一個問題一樣，擺動運動的驅動各星形輪的磁鐵片174的空轉(磁鐵片174的前端的空轉距離，即轉動振子176的空轉角度)大。第二，存在是否真的能夠充分地獲得星形輪的磁性定位穩定力、來自磁鐵片的磁性驅動力的危險，在某些情況不能正確地進給齒輪，其結果有可能浪費能量。這樣，作為專利文獻I所示的現有技術的問題的、從動輪與進給齒的嚙合問題雖然可以由使用星形輪的專利文獻2所示的現有技術來解決，但進給機構的進給齒的空轉距離或轉子的空轉角度依然很大，仍然在向星形輪傳遞力的方面存在問題，并沒有解決浪費能量的問題。即使假設將如專利文獻3所示的現有技術那樣的在轉子軸上設置兩個驅動爪(進給齒)的機構與專利文獻2所示的現有技術組合，也不能僅據此解決涉及進給齒的空轉的浪費能量的問題。本申請發明即使采用擺動驅動轉子的驅動也不會浪費能量。本發明的目的在于，提供一種擺動式步進電機，它可以通過減小轉子為了將星形輪每次驅動規定角度的所需的轉動角度，來減少空轉距離或空轉角度，降低驅動所需能量的損失，即使進行高頻度的驅動也能夠減少耗電，而且動作可靠。(解決問題的措施)為了實現上述目的，本發明的擺動式步進電機采用了以下的結構。在通過使轉子在規定的擺動角度范圍內進行擺動運動來依次進給兩個驅動輪、據此使輸出齒輪在規定的方向上每次轉動規定角度的擺動式步進電機中，其特征在于:轉子具有兩個進給齒，當轉子向一個方向擺動時，一個進給齒使一個驅動輪進給，當轉子向另一個方向擺動時，另一個進給齒使另一個驅動輪進給。
根據這種結構，因為兩個進給齒驅動各自的驅動輪，所以能夠減少空轉。另外，因為這種進給齒能夠預先接近負責進給的驅動輪的齒，所以能夠進一步減少空轉。也可以是，驅動輪由進給齒所抵接并在規定方向上驅動的星形輪和與這種星形輪相互關聯的方式結合的齒輪構成，兩個星形輪設置在相互的齒頂之間不嚙合的位置上，兩個齒輪設置在相互的齒頂之間嚙合的位置上。根據這種結構，進給齒所進給的星形輪可以設計為進給齒能夠可靠地進給的最憂形狀，因此能夠實現動作可靠的擺動式步進電機。也可以是，兩個進給齒相對于轉子的轉動軸設置成規定的展開角度，這種規定的展開角度是，在轉子未受驅動力而只靠定子的保持力的作用而處于中立位置時，兩個進給齒中的一個進給齒以第一距離接近兩個星形輪中的一個星形輪的一個齒，而另一個進給齒以比第一距離大的第二距離接近另一個星形輪的一個齒的角度。通過采用這種結構，能夠使減少空轉的條件更加明確。另外，可以使轉子小齒輪的兩個進給齒的每個處于由兩個星形輪的中心和轉子的轉動軸的中心所形成的三角形范圍的外側。通過采用這種結構，能夠表示減空轉的幾何學條件。另外也可以是，在中立位置上，當進給齒中的一個與處于其前方的一個星形輪的一個齒最接近時，在下次驅動中，進給齒中的一個驅動一個星形輪的一個齒，在該驅動結束、轉子再次返回中立位置時，切換成進給齒中的另一個與處于其前方的另一個星形輪的一個齒最接近的狀態，在更下一次驅動中，進給齒中的另一個驅動另一個星形輪的一個齒。通過采用這種結構，能夠使減少空轉的動作條件明確。另外可以設定為，轉子的永久磁鐵在直徑方向上具有極性，所施加的驅動力不足以使所述轉子轉動180度的方式。通過采用這種結構，能夠設定擺動式步進電機的驅動能量的上限。另外，兩個齒輪可以同軸地固定在兩個星形輪的各個上。根據這種結構，則不用設置復雜的結合機構，就能夠使星形輪和齒輪聯動動作。當然，也可以避免兩個星形輪之間的齒的接觸，使其動作可靠。另外，也可以設置與個星形輪的各個同軸地固定的兩個星形小齒輪，兩個齒輪與這兩個星形小齒輪的各個連結并相互嚙合。通過采用這種結構，能夠減小從轉子看的兩個齒輪的慣性矩，減少驅動的負荷，進一步降低能量的損失。另外也可以是，連結各星形輪的軸與其齒的方向以相對于連結各星形輪的軸與轉子軸的方向相互錯開半個齒距的方式，設定為各星形輪的各個與各齒輪的結合的角度關系，利用擺動運動將各星形輪交替地每次驅動半個齒距。通過采用這種結構，能夠可靠地進行擺動式步進電機的進給動作。另外，也可以進一步地具備用于在未從定子施加機電驅動力時，將星形輪的齒保持在規定位置上的保持單元。通過采用這種結構，即使在非驅動時也能夠使星形輪的齒的位置穩定，消除外部干擾的影響，進行下一次的可靠的驅動。另外，保持單元可以由直接或間接地作用于星形輪的齒上或齒輪的齒上的永久磁鐵構成。通過采用這種結構，能夠利用磁力而不是摩擦力來保持星形輪的齒的位置。另外，保持單元可以是作用于星形輪或齒輪的至少一個上的、帶摩擦性的彈簧構件。通過采用這種結構，能夠簡化保持單元的結構。另外，也可以設置與齒輪或星形輪嚙合的小齒輪，通過將保持單元作用于小齒輪，來作用于星形輪或齒輪。通過采用這種結構，能夠使包含保持單元的機構小型化。另外，也可以進一步具備用于限制轉子的擺動角度的轉動限制構件。通過采用這種結構，能夠可靠地防止擺動角度過大。另外，轉子也可以反復地執行利用從定子施加的機電驅動力來驅動星形輪的齒、并在驅動期間結束后利用來自定子并作用于轉子的保持力而返回中立位置這樣的運動。根據這種結構，則不用復雜的結構就能夠返回中立位置。另外，在轉子返回中立位置的過程中，可以將由構成轉子的永久磁鐵的運動而在卷繞在定子上的線圈中產生的感生電壓用作擺動式步進電機的動作判定信號。通過采用這種結構，能夠檢查電機的動作是否正常，通過將這種結果反饋于驅動條件等，可以減少耗電并執行擺動式步進電機的更高程度的動作控制。(發明的效果)根據本發明，與轉子聯動的進給齒不直接進給齒輪，而是使與齒輪聯動的星形輪動作，因此減小了轉子為了使星形輪每次以規定角度轉動所需的轉動角度，減少了空轉，據此，能夠減少驅動所需能量的損失，即使進行高頻度的驅動也能夠減少耗電。另外，因為能夠最優地設計星形輪，并能夠取得適合于進給齒與星形輪的位置關系，所以能夠使齒輪可靠地動作。


圖1是說明本發明的第一實施方式的主要部分的立體圖。圖2是說明第一實施方式的定子以及轉子的立體圖。圖3是說明第一實施方式的定子以及轉子的平面圖。圖4是說明第一實施方式的轉子的立體圖。圖5是說明第一實施方式的轉子、星形輪以及齒輪的立體圖。圖6是說明第一實施方式的星形輪與齒輪的位置關系的平面圖。圖7是說明第一實施方式的動作的前半部分的主要部分平面圖。圖8是說明第一實施方式的動作的后半部分的主要部分平面圖。圖9是說明第一實施方式的保持單元的主要部分平面圖。圖10是說明第一實施方式的轉動限制構件的主要部分平面圖。圖11是說明第一實施方式的轉動限制構件的立體圖。圖12是說明第一實施方式的的變形例的主要部分平面圖。圖13是說明轉子的轉動動作的驗證的圖。圖14是說明第二實施方式的動作的前半部分的主要部分平面圖。
圖15是說明第二實施方式的動作的后半部分的主要部分平面圖。圖16說明專利文獻I所示的現有技術的平面圖。圖17說明專利文獻2所示的現有技術的平面圖。圖18說明專利文獻3所示的現有技術的平面圖。圖19是說明本發明第三實施方式的轉子的立體圖。圖20是說明本發明第三實施方式的轉子的、按圖19的箭頭A觀察的平面圖。圖21是說明凸輪面的配置的、相當于圖20的平面圖。圖22是表示實施例1、2的轉子的偏轉角度(擺動角度)與轉矩傳遞效率的關系的圖。圖23是表示實施例3的轉子的偏轉角度(擺動角度)與轉矩傳遞效率的關系的圖。圖24是說明凸輪面位于星形輪的齒的齒頂圓內的狀態的圖。圖25是表示轉子的突部和該突部所碰到的轉動限制構件的關系的圖。圖26是表示星形輪的隨后的齒碰到凸輪而防止過度轉動的作用的圖。圖27是表示本發明的第四實施方式的、追加形成了齒底凸部的轉子的、相當于圖20的平面圖。圖28是表示轉子使一個星形輪轉動的狀態的圖。圖29是說明阻止另一個星形輪因逆轉動負荷而返回的作用的圖。
具體實施例方式擺動式步進電機采用星形輪和齒輪作為驅動輪，具備設置在相互的齒頂之間不嚙合的位置上的兩個星形輪、以及與它們相互關聯的方式結合并以相互反轉的方式設置的兩個齒輪。在擺動運動的轉子上，以規定的展開角度設置兩個進給齒。進給齒與所述星形輪抵接，并按照轉子運動的方向來按壓各個星形輪。進給齒的展開角度是這樣的角度:在轉子未受驅動力而處于中立位置時，兩個進給齒中的一個進給齒以第一距離接近一個星形輪的一個齒，而另一個進給齒以比第一距離大的第二距離接近另一個星形輪的一個齒。利用這種結構，在進行星形輪的驅動時，能夠減小空轉，使轉子動作范圍(轉動角度)變窄，降低能量消耗的浪費。關于本實施方式，以將構成驅動輪的星形輪和齒輪同軸地配置的例子作為第一實施方式，以不是將星形輪和齒輪同軸地配置、而是使用其他的齒輪(小齒輪)并使軸錯開地配置的例子作為第二實施方式來說明。另外，雖然采用了驅動輪由星形輪和齒輪構成的結構，但還有如第二實施方式所示的，還使用其他齒輪的結構、即所謂的驅動輪的概念。另外，利用轉子的進給齒不直接設置在轉子上，而是在轉子上設置具有進給齒的轉子小齒輪的結構進行說明。以下，利用

各實施方式。在各圖中，在相同的結構上標注相同的附圖標記。另外，因為存在為了容易閱讀附圖而省略了附圖標記的情況，所以在說明中存在提示了多個附圖時，請適當地參考各個附圖。另外，本實施方式以適用于鐘表的情況為主，而對于與本發明無關的結構，例如底板或支承件等、指針或驅動電路基板等鐘表的結構零件，省略了說明、圖不等。實施例1[第一實施方式的說明:圖1 圖11]用圖1 圖11說明本發明的擺動式步進電機的第一實施方式。首先，使用圖1 圖4說明電機結構。圖1表示擺動式步進電機的主要部分結構。在圖1中，I是由磁性材料的板材構成的定子，由定子All和定子B12組成，兩者在轉子孔13的直徑的兩端部分處由非磁性構件14接合起來。15是卷繞芯，兩端的擴展部重疊在定子上并由止動螺釘19緊固在未圖示的底板上。17是線圈，18是卷繞框。線圈17的細導線卷繞在卷繞框18之間，但其細節部在圖中省略。圖1所示的5是拖曳磁鐵小齒輪，6是拖曳磁鐵。31是星形輪A，32是星形輪B，41是齒輪A，42是齒輪B，45是輸出齒輪。49是走針齒輪組。圖2所示的2是轉子，21是轉子磁鐵，22是轉子軸，23是進給齒A，24是進給齒B，25是轉子小齒輪。圖2和圖4詳細說明了轉子2的結構。轉子2由轉子磁鐵21、成為其轉動軸的轉子軸22、以及與轉子軸22為一體的兩個進給齒A23和進給齒B24組成。轉子磁鐵21是圓筒形或環形，在其直徑方向上被磁化。進給齒A23、進給齒B24是轉子小齒輪25的一部分。如已說明的那樣，在本實施方式的說明中，表示了在轉子軸22上設置轉子小齒輪的例子，因此表示了進給齒與轉子小齒輪為一體的例子。當然作為一個例子，這可以采用將轉子軸22等進行切削加工來具備進給齒A23和進給齒B24的方式。在此情況下，兩個進給齒和轉子軸為一體。進給齒A23和進給齒B24成為轉子小齒輪25的主要部分。本發明的轉子小齒輪25的齒只有兩個，與作為能夠使嚙合的對方齒輪在雙方向上轉動的普通的小齒輪的功能不同地，在本發明中，將給齒A23以及進給齒B24與將它們的齒底連接起來的部分一起作為轉子小齒輪25。另外，關于其他的實施方式、變形例等也相同。另外，進給齒和齒底部分可以與轉子軸22—體地成形，也可以是單獨的構件，例如可以是將環形的齒底部分插入到轉子軸上并固定結合的結構。兩個進給齒的進給齒的朝向是相對于作為轉子2的轉動軸的轉子軸22的軸線而賦予規定的展開角度。這可以從認為在進給動作上合適的角度范圍內選擇，例如135度。從一般的全轉動步進電機所采用的、例如具有八個齒的普通的轉子小齒輪上切除相鄰的兩個齒，并將由未切除的兩個齒所包圍的四個齒切除，就能夠簡單地形成進給齒A23和進給齒B24。關于這種進給齒A23和進給齒B24的展開角度將在后文中結合進給動作詳細說明。下面詳細說明圖3中的定子I的結構。如圖3所示，在不對線圈17施加驅動電流的非驅動狀態下，在定子I的轉子孔13內，利用設置在轉子孔13上的異形部16的作用，轉子磁鐵21以使其磁化方向朝向非磁性構件14的方向的方式在與定子I之間作用磁性恢復力。把這種方向稱為轉子磁鐵21的中立方向。另外，異形部16是稱為所謂的內凹槽的結構。
如果在線圈17上短時間地施加驅動電流，則轉子2按照驅動電流的極性向任一方向轉動，而如果驅動電流消失，則利用磁性恢復力的作用而恢復到中立方向。驅動電流的大小設定為轉子2的轉動不足180度的方式。接著，如果在線圈17上施加極性相反且波形相同的驅動電流，則轉子2向與之前相反的方向轉動，而如果驅動電流消失，則利用磁性恢復力的作用恢復到中立方向。這種擺動運動反復地執行。[驅動機構的說明:圖1、圖5、圖6]以下用圖1、圖5、圖6說明驅動機構。如圖5所不,40a和40b是齒輪軸。43是小齒輪A, 44是小齒輪B。用于驅動指針的輸出齒輪45與小齒輪B44嚙合。星形輪A31、齒輪A41和小齒輪A43通過齒輪軸40a而同軸地設置。由此,星形輪A31和齒輪A41以相互關聯的方式結合。同樣，星形輪B32、齒輪B42和小齒輪B44通過齒輪軸40a而同軸地設置，星形輪B31和齒輪B42以相互關聯的方式結合。輸出齒輪45與小齒輪B44嚙合。星形輪A31、星形輪B32的齒的數量相同，并設置在相互的齒頂之間不嚙合的位置上。分別利用進給齒A24、進給齒B24的擺動運動而交替地驅動。齒輪A41和齒輪B42的齒的數量相同，兩個齒輪相互嚙合。在與齒輪B42同軸地設置的小齒輪B44上嚙合著輸出齒輪45，利用這種結構，兩個星形輪在一方受到驅動時另一方也聯動并同樣地向相反方向轉動。亦即，通過交替驅動星形輪A31和星形輪B32，輸出齒輪45在相同方向上每次轉動規定角度。如圖1所示，走針齒輪組49由多個齒輪構成，并與輸出齒輪45嚙合。由此，傳遞轉動力并使指示時刻的未圖示的指針運動。關于本發明的擺動式步進電機，使兩個星形輪的轉動聯動的作用由與它們同軸的齒輪A41和齒輪B42承擔，所以不需要使星形輪A31和星形輪B32的齒相互嚙合。因此，星形輪A31和星形輪B32的齒形可以只考慮進給齒A23和進給齒B24的驅動效率來設計。亦即，可以進行最優設計。可是，圖5所示的設置在齒輪A41上的小齒輪A43并非用于驅動未圖示的指針的目的。如果使與小齒輪B44嚙合的輸出齒輪45那樣的齒輪與所述小齒輪A43嚙合，則能夠傳遞小齒輪A43的轉動，因此可以用于鐘表的報時或其他的指針的動作等。另外，即使在沒有使用小齒輪A43進行這種利用的情況下,也可以在齒輪軸40a上同軸地設置小齒輪A43。這樣，與在齒輪軸40b上同軸地設置的星形輪B32、齒輪B42和鐘表小齒輪B44的結構相同，因此認為作為轉動體的平衡變好。另外,在采用齒輪A41與小齒輪A43為一體、并且同樣地齒輪B42與小齒輪B44為一體的零件時，也可以實現雙方的零件的共用化，也有利于降低成本。[兩個星形輪的相位關系的說明:圖6]以下，使用圖6說明星形輪A31以及星形輪B32的齒的相位關系。如圖6所示，星形輪A31位于齒輪A41的背后，是從設置在星形輪A41上的六個孔中能夠稍微看到一些的程度。同樣，星形輪B32也位于齒輪B42的背后。星形輪A31以及星形輪B32的齒數都設為24個。齒輪A41以及齒輪B42的齒數都設為48個。進給齒B24在開始在逆時針方向上轉動之后，緊接著恰好與星形輪B32的一個齒抵接，并按壓這個齒并驅動。星形輪A31的各齒處于與從星形輪A31的中心Pl (也是圖5所示的齒輪軸40a的中心)引出的假想線、即表示齒的方向的放射線L3重合的位置上，雖然它們隱藏在齒輪A41的齒的背后而在圖上看不見。星形輪B32的各齒處于與從星形輪B32的中心P2(也是圖5所示的齒輪軸40b的中心)引出的假想線、即放射線L4重合的位置上。另外，在從各星形輪的中心P1、P2觀察各個轉子軸22的中心PO，PO與放射線L4中的一條重合，但放射線L3中的兩條位于將PO夾在中央的位置。即，關于連結各星形輪的軸與該星形輪的齒的方向設定成以相對于連結各星形輪的軸和轉子軸的方向相互錯開半個齒距的方式，各星形輪的每個與各齒輪的結合的角度關系。這是用于利用轉子2的擺動運動而使星形輪交替地每次驅動半個齒距的結構。利用這種結構，進給齒A23與星形輪A31的關系、進給齒B24與星形輪B32的關系保持為完全對稱且在力學上相同，能夠進行流暢的驅動。另外，使各星形輪的齒的相位錯開的這種關系在以后的說明中也是同樣的。轉子2由于可以比星形輪A31以及星形輪B32小，可以減小轉子2自身的慣性力矩，所以可以降低耗電，并且由于可以將轉子2與星形輪A31或星形輪B32的減速比取得大而可以相對于轉子2減小星形輪A31或星形輪B32的慣性力矩的影響，因此可以降低耗電。[中立位置以及進給動作的說明:圖7、圖8]以下，用圖7以及圖8說明齒輪的進給動作。圖7和圖8描繪了在擺動驅動的一個循環中，成為進給動作的關鍵點的各個瞬間。在各圖中，為了容易閱讀圖面，將原本立體配置的各結構盡可能地在平面上表示。亦即，將位于結構上下側的轉子軸和星形輪的結構組、以及位于結構上下側的齒輪、小齒輪、輸出齒輪等的結構組在圖面左右分開地平面地表示。另外，為了容易閱讀圖面，齒輪和星形輪的齒數設為與圖6所示的例子不同。另外在本圖中，輸出齒輪45與圖6所不的例子不同，表不了與小齒輪A43哨合的例子。圖7 (a)表示即將驅動之前的狀態，未圖示的轉子磁鐵21朝向上述的中立方向。這種中立方向如圖3所述那樣，是用于在未向線圈17施加驅動電流的非驅動狀態下，利用設置在轉子孔13上的異形部16的作用，轉子磁鐵21以使其磁化方向朝向非磁性構件14的方向的方式在與定子I之間作用磁性恢復力。如果轉子磁鐵21、亦即轉子軸22朝向規定的中立方向，則設置在與轉子磁鐵21為一體的轉子軸22上的進給齒A23和進給齒B24也呈規定的方向。該圖7 (a)的位置成為這兩個進給齒的中立位置。如圖7 (a)所示，在該中立位置上，進給齒A23和進給齒B24分別接近星形輪A31和星形輪B32的齒。此時,如果將進給齒A23與星形輪A31的齒接近的距離作為第一距離，將進給齒B24與星形輪B32的齒接近的距離作為第二距離，則第二距離比第一距離大。在圖7 (a)所示的例子中，進給齒A23與星形輪A31的齒接近到剛好不接觸的程度，進給齒B24接近到星形輪B32的齒間距的中央位置附近。
亦即，在此，如果將利用轉子的驅動而運動的方向定義為前方，則星形輪A31的一個齒位于與進給齒A23的緊前方最接近的位置。星形輪B32的緊前方的齒與處于緊后方的齒之間的齒距的中央位置處于與進給齒B24的緊前方最接近的位置。第一距離和第二距離根據進給齒的長度、星形輪的齒數或形狀等而不同，因此不能籠統地用數值表示，但其特征在于，在轉子處于中立位置時，這種第一距離與第二距離不同。在此，將以PO為中心的轉子軸22的方向定義為進給齒A23與進給齒B24的展開角度的二等分線的方向。將星形輪A31的中心設為P1，將星形輪B32的中心設為P2。再者，將連結中心Pl與中心P2的假想線的線段設為L2，并定義表示轉子軸22的中心方向的假想線即直線LI。于是，從機構的幾何學對稱性出發，優選為直線L為線段L2的垂直二等分線。另外，在進給齒A23和進給齒B24成為中立位置時，這種位置處于P0、P1、P2這三點所形成的三角形范圍的外側，具體地說處于三角形的頂角PO的外側。圖7 (b)表示利用由施加在線圈17上的驅動電流所產生的驅動力的作用，轉子軸22從中立方向向順時針方向(圖中右轉)轉動約45度，而進給齒A23與位于其緊前方的星形輪A31的一個齒抵接，并將星形輪A31轉動驅動齒距的一半的角度的狀態。進給齒A23由于從接近星形輪A31的一個齒的位置轉動，所以沒有空轉，能夠使利用由驅動電流所產生的驅動力的作用而使轉子2轉動的轉動角度變窄，因此，可以降低耗電。圖7 (b)所示的箭頭表示各齒輪的轉動方向。由于齒輪A41與齒輪B42的嚙合的作用，未被驅動的星形輪B32也轉動半個齒距。圖7 (C)表示這種驅動結束,利用轉子磁鐵21和定子I的磁性恢復力的作用,轉子軸22向逆時針方向(圖中左轉)返回，并恢復到中立方向的狀態。由于轉子22恢復到中立方向，所以進給齒A23和進給齒B24也恢復到中立位置。但是，如果仔細觀察，各星形輪、各齒輪等的角度前進了在前述步驟中進給的量。圖8 (a)與圖7 (c)完全相同，表示的是處于中立方向的轉子軸22要從此處開始向逆時針方向轉動的狀態。此時，進給齒A23、進給齒B24和各星形輪的齒的距離關系與圖7 (a)相比發生變化，進給齒B24與處于其前方的星形輪B32的一個齒最接近。進給齒A23接近于處于星形輪A31的緊前方的齒與緊后方的齒之間的齒距中央位置附近。亦即，如果這次將進給齒B24與星形輪B32的齒接近的距離作為第一距離，將進給齒A23與星形輪A31的齒接近的距離作為第二距離，則在此情況下，第二距離也比第一距離大。圖8 (b)表示轉子軸22利用驅動力的作用在逆時針方向上轉動45度，進給齒B24使處于其緊前方的星形輪B32的齒在順時針方向上轉動齒距的一半的狀態。圖8 (C)表示結束驅動，各星形輪和各齒輪的轉動前進，轉子軸22利用磁性恢復力的作用恢復到中立方向(即中立位置)的狀態。圖8 (c)除了各齒輪的轉動前進了以外，與圖7 (a)相比沒有變化。如上所述，本發明的擺動式步進電機通過以圖7 Ca) 圖8 (c)的狀態作為一個循環并連續地進行這種運動，使與輸出齒輪45連接的指針連續地走針。[兩個進給齒的角度的說明]以下對于針對設置在轉子軸22上的兩個進給齒、即進給齒A23和進給齒B24所設定的展開角度等進行說明。如果與本發明的目的相對應，則認為重要的是:(I)各進給齒要與下一次應驅動的星形輪的一個齒以要抵接的方式非常接近；(2)能夠以盡可能小的角度將星形輪的齒驅動半個齒距；(3)在驅動結束后的返回行程中，不會鉤掛驅動進給齒的星形輪的齒的跟前一側的齒(可以有些一些接觸，但星形輪不能因此返回到原來的角度)。進給齒A23與進給齒B24的展開角度、星形輪A31和星形輪B32的齒距、以及各個星形輪的齒形必須平衡良好地滿足這些條件、即星形輪的齒與進給齒的接近距離、星形輪的齒的所需角度、星形輪的齒與進給齒的實質非干涉條件。尤其認為，星形輪的齒與進給齒的實質上非干涉條件為了進給動作的可靠性而是必須的。已經圖示說明了的星形輪、齒輪等的齒數等由搭載本發明的擺動式步進電機的指針式電子鐘表的大小等確定，因此無法籠統地定義齒數值，或用數值規定星形輪的齒的所續角度等。但是，圖6 圖8的齒形、它們的配置等關系滿足上述非干涉條件。[星形輪位置的保持單元:圖1、圖9]以下，用圖1和圖9說明防止星形輪、齒輪等的角度偏移的保持單元。在星形輪A31和星形輪B32都不受進給齒A23或進給齒B24驅動的期間，如果各星形輪和齒輪A41以及齒輪B42都是自由的，則有可能因外部干擾等原因使其角度偏移，有可能對下一次驅動、動作等造成妨礙。本發明的擺動式步進電機為了防止這種情況而設置了保持單元。這種保持單元以與齒輪A41嚙合的機構為例進行說明。圖9是說明保持單元的平面圖。齒輪A41嚙合著由磁性體構成的拖曳磁鐵小齒輪
5。與拖曳磁鐵小齒輪5的齒中的一個接近地配置著由在直徑方向上磁化了的例如圓筒形或環形的永久磁鐵組成的拖曳磁鐵6。拖曳磁鐵小齒輪5的轉軸、拖曳磁鐵6等固定在未圖不的底板上等。拖曳磁鐵6由于要吸引拖曳磁鐵小齒輪5的最接近的齒并保持其位置，所以如果適當地設置齒數，則能夠將星形輪A41的齒定位在規定位置(即將驅動之前的位置)上。這種磁性的保持單元由于沒有摩擦損失所以是優良的。另外，拖曳磁鐵6在吸引拖曳磁鐵小齒輪5的最接近的齒時，由于使拖曳磁鐵小齒輪5轉動的扭矩起作用，所以對拖曳磁鐵小齒輪5的轉動扭矩可以作用于齒輪A41并使其轉動。因此，即使縮短流過驅動電流的時間，使根據由驅動電流所作用的扭矩而動作的進給齒A23的動作范圍變窄，減小由進給齒A23產生的齒輪A41轉動的角度，齒輪A41也可以利用由拖曳磁鐵6所發生的扭矩而轉動需要的角度，因此，能夠減少流過驅動電流而使齒輪A41轉動的角度，能夠實現低耗電。關于這種保持單元，在圖9所示的例子中表示了設置在齒輪A41 —側的例子，當然并不限于此。也可以設置在齒輪B42 —側，還可以設置在齒輪A41 —側和齒輪B42 —側這雙方上。當因空間關系上的原因而無法設置磁性的保持單元等情況下，作為簡化版，也可以在星形輪、齒輪等上采用摩擦單元并將其作為保持單元。雖然未圖示，但例如也可以在齒輪軸上設置“針座”那樣的薄的碟形彈簧，還可以考慮在星形輪的齒一側附加側壓彈簧、或者將具有山形頭部的彈簧構件附加在星形輪的齒上等的機構。[轉動限制構件:圖10、圖11]以下，用圖10和圖11說明防止轉子異常轉動的轉動限制構件。在將本發明的擺動式步進電機搭載在手表等上，假如手表掉落等時，轉子會因猛烈的沖擊所引起的外部干擾而異常地轉動。例如，如果轉動180度，則下一次擺動運動的相位(轉動方向)會反轉，發生動作上的故障。本發明的擺動式步進電機為了防止這種問題而設置了轉動限制構件。圖10是說明轉動限制構件的平面圖，圖11是立體圖。如這些圖所示，設置了平面形狀為三角形的轉動限制構件7。轉動限制構件7固定在定子I或未圖示的底板等上，其前端7a嵌入于未圖示的進給齒A23和進給齒B24的運行軌跡的內部。在圖10所示的例子中，前端7a位于具有規定的展開角度的進給齒A23與進給齒B24之間。另外，孔7b是為了轉動限制構件7的輕量化而設置的，在圖示例子中設置了兩個。在組裝本發明的擺動式步進電機時等，如果有這種孔7b，則也便于通過這里看到下側的構件。如果采用這種結構，轉動限制構件可以干涉進給齒并可靠地限制其運動范圍。另外，圖11是從與圖1相同的方向觀察的立體圖，表示了將轉動限制構件7設置在線圈17附近的例子，但這當然只是個例子，也可以使用其他任何單元。例如，也可以將轉動限制構件7設置成棒狀，將末端部分固定在定子All或定子B12上，而將其前端7a嵌入于進給齒A23和進給齒B24的運行軌跡的內部。從在轉動限制構件7上設置多個孔7b這一點也可知，因為并不是特別需要強度的構件，所以只要能防止進給齒的異常轉動，就可以自由地改變其形狀。[第一實施方式的變形例的說明:圖12]以下，用圖12說明第一實施方式的變形例。圖12描繪了在擺動驅動的一個循環中，成為進給動作的關鍵點的各瞬間的主要部分平面圖。在該圖中也與圖7和圖8所示的例子同樣地，為了容易閱讀畫面，盡可能將原本立體配置的各結構在平面中表示。S卩，將位于結構上下側的轉子軸與星形輪的結構組、以及位于結構上下側的齒輪與輸出齒輪的結構組在畫面左右分開地平面地表示。第一實施方式的變形例是極度地減少了星形輪A31以及星形輪B32的齒數的例子。在圖12所示的例子中，將所述齒數設置為五個。在圖12中，星形輪A31和星形輪A41利用齒輪軸40a而設置為同軸。同樣，星形輪B32和星形輪B42利用齒輪軸40b而設置為同軸。輸出齒輪45不經由小齒輪而直接與齒輪A41嚙合。如已經說明的那樣，將轉子軸22的中心設為PO，將星形輪A31的中心設為PlJf星形輪B32的中心設為P2，將連結中心Pl和中心P2的假想線的線段設為L2，并定義表示轉子軸22的中立方向的假想線即直線LI，但要注意與已經說明的例子相比進給齒A23和進給齒B24的方向不同這一點。此時的展開角度為約110度。這些進給齒的位置位于PO、P1、P2這三點所形成的三角形范圍的外側這一點沒有改變。另外，在齒輪A41、齒輪M2、輸出齒輪45的特定的一個齒上標注用黑圓圈表示的標識M，可以順次地追蹤其轉動角度。另外，圖12進一步簡化了使用圖7和圖8的說明，將擺動驅動的一個循環表不在圖12 Ca) 圖12 Cd)中。圖12 (a)表示在一個循環的擺動驅動即將開始之前，轉子軸22處于中立方向的狀態。最初要進給的星形輪B32的齒在圖中位于用單點劃線表示的進給齒的轉動軌跡R上并處于進給齒B24的前方。另一個星形輪A31的齒錯開半個齒距并從進給齒的轉動軌跡R離開。圖12 (b)表示進給齒B24在逆時針方向(圖中左轉)上轉動0 1，將星形輪832驅動了半個齒距的狀態。角度Θ I為約50度。圖12 (c)表示前半程的驅動結束，轉子軸22靠磁性恢復力的作用而恢復到中立方向的狀態。圖12 (d)表示進給齒A23在順時針方向(圖中右轉)上轉動0 1，將星形輪么31驅動了半個齒距的狀態。此后，再利用磁性恢復力的作用，轉子軸22和各星形輪的齒返回圖12 (a)的狀態，擺動的一個循環的驅動結束。但是，各齒輪的轉動前進了。當然，各進給齒在恢復過程中不會與驅動的齒以外的齒發生干涉。如上所述，關于本發明的擺動式步進電機，可以自由地改變星形輪A31星形輪B32等的齒數、進給齒A23以及進給齒B24的方向、所述展開角度等。重要的是各要素的位置關系，星形輪的齒數、進給齒的角度等可以根據搭載本發明的擺動式步進電機的指針式電子鐘表的規格等而自由地改變。[轉動動作的驗證說明:圖1 圖3、圖13]以下，主要使用圖13的波形圖說明使用從本發明的擺動式步進電機中提取的信號進行驗證的技術。在圖13中，8是檢測脈沖，10和11是流過線圈的電流的波形。圖13是表示在一次驅動時流過線圈17的電流的波形的圖。這種信號因為是從線圈17得到的信號，所以可以使用已知的電流檢測電路簡單地取出。圖中所示的波形由從定子I施加驅動電流并在一個方向上驅動轉子2的期間Tl(波形10)和一次(單側)驅動結束、靠恢復力的作用使轉子2 —邊衰減振動一邊發生反電動勢、并收斂于中立方向的期間T2 (波形11)組成。其后省略。期間Tl的波形10劇烈變動是因為在該期間中將作為分割成細小的多個脈沖的斷續的驅動電壓施加在線圈17上的緣故。這種驅動方式也常在全轉動型的步進電機中進行，當然也可以使用適當寬度的單個脈沖進行驅動。是否進行了所期望的驅動的驗證在期間T2內進行。由自由振動產生的反電動勢的波形在驅動具有余量而強有力地進行的情況下的振幅大，否則振幅小。在期間T2內，以恒定的寬度發生了測試脈沖。另一方面，用已知的測量電路測量波形11進入到成為規定的檢測電平(例如，0.1mA)以上的測試期間T3內的檢測脈沖8的個數。在圖13所示的例子中，在圖中用實線8a表示的測試脈沖超過了規定的檢測電平，其數量是四個。例如，將這種測試脈沖數的四個定義為正常數量，并設為在期間Tl中正常地進行了驅動(進給動作)。這樣，在下次也施加與剛才同樣波形(且反極性)的驅動脈沖。例如，如果在期間T3內的檢測脈沖數是一至三個，則判定為轉動不足，下次將增強驅動脈沖的寬度、數量、電壓的任何一個。另外，如果期間T3內的檢測脈沖數是零個，則判定為非轉動，再次提供相同方向的脈沖并重新驅動。如果期間T3內的檢測脈沖數是五個，則判定為過度轉動，將降低下次的驅動脈沖的能量。另外，作為使用流過線圈的電流來波形檢測轉動的方法，可以通過施加使進給齒A23或進給齒B24與轉動限制構件7碰撞的程度的起動脈沖，并捕捉碰撞時的電流波形變化，來判斷可靠地轉動了需要的角度。另外，也可以捕捉流過線圈的電流波形的峰值，并根據這種峰值與峰值的時間間隔和轉動角度的相關數據來判斷是否轉動了需要的角度。如上所述，本發明的擺動式步進電機也和已知的步進電機一樣，可以使用在一次驅動時流過線圈的電流波形來進行動作的驗證。實施例2[第二實施方式的說明:圖14、圖15]以下，使用作為兼用作動作說明圖的主要部分平面圖的圖14、圖15來說明本發明的擺動式步進電機的第二實施方式。第二實施方式與已經說明的第一實施方式的主要不同點在于，雖然齒輪A41和齒輪B42與星形輪A31和齒輪A41以相互關聯的方式結合這一點沒有改變，但齒輪A41和齒輪B42不與齒輪軸40a和齒輪軸40b同軸，而是經由其他的齒輪(小齒輪)連接。首先說明結構。如圖14和圖15所示，40c是齒輪軸。46是小齒輪C，47是小齒輪D，48是小齒輪E。小齒輪C46和星形輪A31與未圖示的齒輪軸40a同軸地設置。同樣，小齒輪D47和星形輪B32與未圖示的齒輪軸40b同軸地設置。小齒輪E48和齒輪A41與齒輪軸40c同軸地設置。另外，星形輪A31和星形輪B32與進給齒A23和進給齒B24的關系與已經說明的第一實施方式相同。齒輪A41與小齒輪C46嚙合，齒輪B42與小齒輪D47嚙合。與第一實施方式相同，齒輪A41與齒輪B42嚙合。輸出齒輪45與小齒輪E48嚙合，進而與未圖示的齒輪組機構連接并驅動指針。圖14因為是平面圖的緣故，難以觀察星形輪與齒輪的位置關系，但輸出齒輪45與小齒輪E48嚙合。在圖14所示的結構和已經說明的圖1所示的結構中，為了容易閱讀圖面，輸出齒輪45的齒數設為相同，但為了準確驅動未圖示的指針，當然要適應于輸出齒輪45的減速比。這樣，第二實施方式通過設置成不使齒輪A41和齒輪B42與星形輪A31和星形輪B32同軸，而是將雙方利用小齒輪C和小齒輪D來連接并減速的結構，據此，從轉子軸22觀察的齒輪A41、齒輪B42的慣性矩以與速度比的平方成反比的方式減小，可以減少轉子軸22的慣性負荷。由此，在本發明的擺動式步進電機的第二實施方式中，與第一實施方式相比，其驅動更加容易，能夠進一步減少所需的能量。以下，說明動作。圖14、圖15的動作說明以使用圖7和圖8說明的第一實施方式的動作為基準，因此簡略地說明。圖14 (a)表示動作即將發生之前、轉子軸22處于中立方向的狀態。進給齒A23和進給齒B24也處于中立位置。在這種中立位置上，星形輪A31的一個齒處于與進給齒A23的緊前方最接近的位置，進給齒B24與位于其前方的星形輪B32的一個齒的距離雖然比較接近但稍遠。圖14 (b)表示了利用由施加在線圈17上的驅動電流所產生的驅動力，轉子軸22從中立方向順時針轉動約45度，進給齒A23與位于其緊前方的星形輪A31的一個齒抵接，并且驅動星形輪A31轉動了半個齒距的狀態。圖中的箭頭表示轉動方向。圖14 (c)表示了這種驅動結束，靠轉子磁鐵21和定子I的磁性的恢復轉動力的作用，轉子軸22在逆時針方向上返回并恢復到中立方向的狀態(但齒前進了)。圖15 (a)和圖14 (C)完全相同，是下一次即將朝著相反一側驅動前的狀態。表示處于中立方向上的轉子軸22要從此向逆時針方向轉動的狀態。此時，進給齒A23、進給齒B24和星形輪的齒的距離關系與圖14 (a)相比發生了變化，進給齒B24與在其前方的星形輪B32的一個齒最接近，而進給齒A23與在其前方的星形輪A31的一個齒的距離雖然比較接近但稍遠。圖15 (b)表示轉子軸22靠驅動力的作用在逆時針方向轉動45度，進給齒B24使位于其緊前方的星形輪B32的齒在順時針方向上轉動了半個齒距的狀態。圖15 (C)表示驅動結束，各星形輪和各齒輪的轉動前進，轉子軸22靠磁性恢復力的作用而恢復到中立方向的狀態。圖15 (C)除了各齒輪的轉動前進這一點外與圖14 (a)相比沒有變化。在以上說明的實施方式中，說明了驅動輪由星形輪和齒輪構成的結構，但也可以將驅動輪用任何一方構成。例如，也可以采用齒的形狀、大小合適的星形輪構成。重要的是，在轉子上具有兩個進給齒，在該轉子向一個方向擺動時，一個進給齒使一個驅動輪進給，而當轉子向另一個方向擺動時，另一個進給齒使另一個驅動輪進給。[其他的變形例]就除以上說明的實施方式以及變形例以外，在不損害本發明的作用、效果等的范圍內允許的各種變更的可能性進行說明。(I)將兩個進給齒的形狀、在中立狀態時的待機位置、兩個星形輪的齒數或齒形設置成不相同的結構。(2)將轉子軸22的中立方向設置成非對稱的結構。例如，表示中立方向的直線LI不是P1、P2的垂直二等分線的情況。(3)轉子磁鐵21處于中立位置時，磁極朝向從定子All與定子B12的接合部、即非磁性構件14的方向離開的方向的結構。在此情況下，因為驅動力根據擺動轉動方向而不同，所以可以存在交替發生的驅動脈沖的波形也不同的情況。
(4)將兩個星形輪的齒的齒距的偏移設置成不是半個齒距的間距。(5)通過在驅動頻度低(例如，每秒一次 數次)的情況下也抑制慣性負荷，而具有與現有的步進電機相比可以實現低耗電化的可能性。實施例3關于上述的各實施例1、2 (第一實施方式、其變形例、第二實施方式)，分別按壓星形輪31、32并進給這些星形輪31、32的進給齒23、24的形狀如文字所述那樣呈齒輪的齒的形狀，但本發明的擺動式的步進電機中的進給齒并不限于這種形式。S卩，例如也可以如圖19的立體圖和圖20的平面圖所示，將進給齒23、24形成為凸輪27。亦即，圖示的凸輪27可以作為利用連結兩個進給齒23、24的齒頂間的曲面將在上述各實施例中表示的兩個進給齒23、24之間的空間26閉合而成的結構來獲得。將各進給齒23、24的分別與星形輪31、32相抵接的面(齒面)形成為凸輪27兩端的凸輪面27A、27B，利用轉子2的轉動，凸輪面27A進給星形輪31，凸輪面27B進給星形輪32。另外，凸輪27也與進給齒23、24 —樣，是轉子小齒輪25的一部分。另外，在所述轉子小齒輪25的夾著轉子2的擺動運動的中心PO而與形成了凸輪27的部分相反一側的部分上，形成了向轉子2的半徑方向的外側突出的突部28。所述突部28被后述的轉動限制構件50擋住，在物理上限制轉子2的擺動角度范圍。在上述的各實施例中，關于由因轉子2的擺動所引起的基于進給齒23、24的星形輪31、32的進給的方向，是向著使各進給齒23、24所抵接的星形輪31、32的齒之間靠近的方向進給。其原因是，如圖7 (a)所示，這些實施例的轉子2的兩個進給齒23、24配置在將兩個星形輪31、32的中心P1、P2和轉子2的擺動運動的中心PO連結而形成的三角形的外側區域中。另一方面，在本實施例3中，如圖21所示，轉子2的凸輪27 (至少是凸輪27的兩端的兩個凸輪面27A、27B)配置在將兩個星形輪31、32的中心P1、P2和轉子2的擺動運動中心PO連結而形成的三角形(用單點劃線表示)的內側區域中。在轉子2繞擺動運動的中心PO向圖示逆時針方向擺動時，凸輪面27A按壓星形輪31的齒，使星形輪31繞中心Pl順時針轉動。在轉子2繞擺動運動的中心PO在圖中順時針擺動時，凸輪面27B按壓星形輪32的齒，使星形輪32繞中心P2逆時針轉動。其結果，關于因轉子2的擺動所引起的基于凸面27A、27B的星形輪31、32的進給的方向，是使各凸輪面27A、27B所抵接的星形輪31、32的齒之間向遠離的方向進給。這樣，根據將轉子2的凸輪27配置在將兩個星形輪31、32的中心P1、P2和轉子2的擺動運動的中心PO連結而形成的三角形的內側區域中的結構，能夠使凸輪面27A與星形輪31的齒極其接近，還能夠使凸輪面27B與星形輪32的齒極其接近，因此，與上述各實施例的情況相比，能夠進一步縮短到凸輪面27A與星形輪31的齒抵接為止所需的空轉距離。同樣，與上述的各實施例相比，也可以進一步縮短到凸輪面27B與星形輪32的齒抵接為止所需的空轉距離。
因而，能夠實現基于縮短空轉距離的耗電的降低。另外，在實施例3的凸輪面27A、27B與星形輪31、32的齒的齒面開始接觸時，在齒面的齒形圓弧中半徑大的圓弧部分處接觸，與此不同的是，在實施例1的進給齒23、24的齒面與星形輪31、32的齒的齒面開始接觸時，在齒面的齒形圓弧中半徑小的圓弧部分處接觸，因此，與在實施例1中如圖22所示那樣從開始接觸(轉子2的擺動角度為15度)時從轉子2到星形輪31、32的扭矩傳遞效率為約42[%]不同地，在實施例3中如圖23所示那樣，從開始接觸(轉子2的擺動角度為-45度)時從轉子2向星形輪31、32的扭矩傳遞效率顯著地大，約為82[%]。因而，實施例3中利用轉子2使靜止狀態的星形輪31、32開始轉動時的驅動能力與實施例1相比得到了提高，這一點也能夠提高電力的利用效率。另外，在從轉子2和星形輪31、32開始接觸到接觸結束的整個區域(在實施例1中轉子2的擺動角度為15 60度的范圍，在實施例3中轉子2的擺動角度為-45 O度的范圍)上的扭矩傳遞效率的變化幅度方面，實施例3 —方也比實施例1要小，因此也能夠使分別作用在轉子2和星形輪31、32的齒上的疲勞比實施例1降低，能夠提高耐久性。另外，即使在齒輪的停止位置從假設的位置偏離的情況下，由于能夠維持高的傳遞效率，因此可以進行穩定的動作。再者，因為能夠減小轉子2的大小，所以能夠減小慣性力矩，有利于擺動。再者，通過轉子2的小型化，能夠按照與星形輪31、32聯動的齒輪41、42的關系將減速比設定得大，由此能夠實現耗電的進一步降低。本實施方式3中轉子2的凸輪面27A、27B間的繞擺動運動的中心PO的角度Θ例如為45度，但本發明中凸輪面間的角度不必限于該角度，可以根據形成在星形輪31、32上的齒的高度、從轉子2的擺動運動的中心PO到凸輪27的外周面的半徑方向的距離等而適當地設定。本實施例3的凸輪27如圖24所示，形成為將形成在其兩端的兩個凸輪面27A、27B中的至少一個始終配置在兩個星形輪31、32中的任一個星形輪31或星形輪32的齒頂圓(圖24中用雙點劃線表示)內的方式。這在轉子2處于中立位置的狀態時也同樣，其結果，即使由上述的凸輪面27A、27B的進給動作所驅動的星形輪31、32在其轉動的勢頭(慣性)的作用下要過度轉動，星形輪31或星形輪32的齒也會與侵入到至少一個星形輪31、32的齒的齒頂圓內的狀態的凸輪27相碰而使其過度轉動的勢頭減小，所以能夠阻止星形輪31、32的過度轉動，能夠降低由星形輪31、32的過度轉動引起的精度降低。另外，本實施例3的擺動式步進電機如圖25所示，在轉子2的擺動角度范圍(例如，-45 O度)的兩端，具備要與轉子2的突部28相碰的轉動限制構件50，因此，即使轉子2自身要超過擺動角度范圍而過度轉動，也因為突部28會在擺動角度范圍的兩端物理地碰到轉動限制構件50，所以能夠可靠地阻止轉子2超過擺動角度范圍而過度轉動的現象。而且，轉動限制構件50因為能夠配置為與突部28的長度(沿著轉子2的半徑方向的長度)相應的、距轉子軸22的距離位置上，所以能夠將突部28的長度設定得短，由此能夠使轉子2的整體大小小型化并減小轉子2的慣性力矩，能夠實現低耗電化。另外，凸輪27在轉子2的擺動角度范圍的兩端、即在突部28物理地碰到轉動限制構件50的狀態下，與星形輪的齒抵接一側的凸輪面(在圖25中是使星形輪31轉動一側的凸輪面27A)相反的一側(與另一個星形輪抵接的一側)的凸輪面(圖25中為凸輪面27B)在與該凸輪面所抵接的齒的隨后的齒(沿著轉動方向的隨后的齒)接近的狀態下，成為侵入到該星形輪的齒的齒頂圓內的狀態，因此，如圖26所示，即使星形輪31過度地轉動，隨后的齒也會擋住侵入到齒頂圓內的凸輪面27B，能夠防止這種過度的轉動動作繼續的現象。而且，到隨后的齒擋住凸輪面27B為止的轉動了的過度的轉動量(角度)是從隨后的齒本該停止的角度位置開始到與凸輪面27B接觸的角度位置為止的微小的角度，因此能夠將過剩的轉動量抑制在極小的程度。實施例4圖27是本發明的擺動式步進電機的第四實施方式(實施例4)，是在實施例3的轉子2上，在凸輪27的兩個凸輪面27A、27B之間的、繞轉子2的擺動運動中心PO的空間中除了兩個凸輪面27A、27B以外的區域(除凸輪面27A、27B與相應的星形輪31、32抵接并發揮使這些星形輪31、32轉動的功能所需要的區域以外的區域)上，形成了在兩個凸輪面27A、27B中的一個凸輪面27A (或凸輪面27B)與一個星形輪31 (或星形輪32)抵接的狀態時侵入到另一個星形輪32 (或星形輪31)的齒頂圓內的齒底凸部29A、29B。S卩，例如如圖28所示，在轉子2在圖示順時針方向上擺動，一個凸輪面27B與一個星形輪32的齒抵接，并使該星形輪32在圖示逆時針方向上轉動的狀態時，形成在與不與星形輪32抵接的凸輪面27B相反的凸輪面27A —側的齒底凸部29A成為侵入到另一個星形輪31的齒底圓(雙點劃線所示)內的狀態。在此，在星形輪32上，從與星形輪32在機構上相連接的齒輪組作用了例如日歷負荷等的逆轉動負荷(要在圖示順時針方向上驅動的負荷)，因此在凸輪面27B從星形輪32的齒離開的同時，星形輪32、31要反向轉動(星形輪32要順時針轉動，星形輪31要逆時針轉動)。但是，本實施例4的擺動式步進電機即使在正方向(星形輪32逆時針轉動的方向，星形輪31順時針轉動的方向)轉動了的星形輪31因逆轉動負荷的作用而要向反方向(圖示逆時針轉動的方向)返回，也如圖29所示那樣，齒底凸部29A侵入到所述齒的齒頂圓內，因此，星形輪31的齒碰到齒底凸部29A而停止，能夠阻止星形輪31、32向反方向的轉動。另外，齒底凸部29A、29B的高度(從轉子2的擺動運動中心PO沿著半徑方向的長度R)或形成齒底凸部29A、29B的、繞擺動運動中心PO的角度范圍α等可以根據星形輪31,32的齒的數量、高度等、星形輪31、32與轉子2的位置關系等適當地設定。另外，齒底凸部29Α、29Β的高度可以在繞擺動運動中心PO的轉動角度α的整個區域上是相同的，也可以不同，即只在特定的角度范圍中高度不同，而關于對哪種角度范圍設定怎樣的高度，只要同樣地根據星形輪31、32的齒數或高度等、星形輪31、32與轉子2的位置關系等適當地確定即可。(工業實用性)本發明可以用作包括手表在內的各種具有指針的電子鐘表的驅動源。因為驅動所需能量的損失小，所以特別適合于連續走針式的指針式的電子手表。(關聯申請的相互引用)本申請根據2010年9月9日在日本專利廳提交的日本特愿2010-201783號并主張優先權，其全部的公開內容通過引用而完全包括在本說明書中。
權利要求
1.一種通過使轉子在規定的擺動角度范圍內進行擺動運動來依次進給兩個驅動輪，來使輸出齒輪在規定的方向上每次轉動規定角度的擺動式步進電機，其特征在于: 所述轉子具有兩個進給齒， 當所述轉子向一個方向擺動時，一個所述進給齒使一個所述驅動輪進給， 當所述轉子向另一個方向擺動時，另一個所述進給齒使另一個所述驅動輪進給。
2.根據權利要求1所述的擺動式步進電機，其特征在于: 所述驅動輪由所述進給齒所抵接并在規定的方向上驅動的星形輪和與所述星形輪以相互關聯的方式結合的齒輪構成； 兩個所述星形輪設置在相互的齒頂之間不嚙合的位置上， 兩個所述齒輪設置在相互的齒頂之間嚙合的位置上。
3.根據權利要求1或2所述的擺動式步進電機，其特征在于: 兩個所述進給齒相對于所述轉子的轉動軸設置成規定的展開角度， 所述規定的展開角度是，在所述轉子未受所述驅動力而只靠定子的保持力的作用而處于中立位置時，兩個所述進給齒中的一個進給齒以第一距離接近兩個所述星形輪中的一個星形輪的一個齒，而另一個進給齒以比所述第一距離大的第二距離接近另一個星形輪的一個齒的角度。
4.根據權利要求1至3的任意一項所述的擺動式步進電機，其特征在于: 兩個所述進給齒的每個處于由兩`個所述星形輪的中心和所述轉子的轉動軸的中心所形成的三角形范圍的外側。
5.根據權利要求1至3的任意一項所述的擺動式步進電機，其特征在于: 所述轉子具有由連接兩個進給齒的齒頂間的曲面將所述兩個進給齒間的空間閉合所形成的凸輪，所述兩個進給齒的齒面形成為所述凸輪兩端的凸輪面。
6.根據權利要求5所述的擺動式步進電機，其特征在于: 所述凸輪形成為配置在連結所述兩個驅動輪的各轉動中心和所述轉子的擺動運動的中心所形成的三角形的內側區域中的方式。
7.根據權利要求6所述的擺動式步進電機，其特征在于: 所述凸輪形成為使形成在其兩端的兩個凸輪面中的至少一個始終配置在所述兩個驅動輪中的任一個驅動輪的齒頂圓內的方式。
8.根據權利要求6或7所述的擺動式步進電機，其特征在于: 在所述凸輪的兩個凸輪面之間的、繞所述轉子的擺動運動的中心的空間中除了所述凸輪面以外的區域上，形成有在所述兩個凸輪面中的一個凸輪面與所述一個驅動輪接觸的狀態時侵入到所述另一個驅動輪的齒頂圓內的齒底凸部。
9.根據權利要求5至8的任意一項所述的擺動式步進電機，其特征在于: 在所述轉子的、夾著所述轉子的擺動運動的中心而與形成了所述凸輪的部分相反一側的部分上，形成有向著轉子的半徑方向外側突出的突部， 在所述轉子的擺動角度范圍的兩端，具有與所述突部相碰的轉動限制構件。
10.根據權利要求1至9的任意一項所述的擺動式步進電機，其特征在于: 在所述中立位置上，在所述進給齒的一個與在其前方的一個星形輪的一個齒最接近時，在下次驅動時，所述進給齒的一個驅動所述一個星形輪的一個齒，在該驅動結束而所述轉子再次返回中立位置時，切換為所述進給齒的另一個與在其前方的另一個星形輪的一個齒最接近的狀態， 在更下次驅動中，所述進給齒的另一個驅動所述另一個星形輪的一個齒。
11.根據權利要求1至10的任意一項所述的擺動式步進電機，其特征在于: 所述轉子的所述永久磁鐵在直徑方向上具有極性， 所述驅動力設定成不足以使所述轉子轉動180度的方式。
12.根據權利要求1至11的任意一項所述的擺動式步進電機，其特征在于: 兩個所述齒輪分別同軸地固定在所述星形輪的各個上。
13.根據權利要求1至12的任意一項所述的擺動式步進電機，其特征在于: 設置有與兩個所述星形輪的各個同軸地固定的兩個星形輪小齒輪， 兩個所述齒輪與兩個所述星形輪小齒輪的各個相連結并相互嚙合。
14.根據權利要求12或13所述的擺動式步進電機，其特征在于: 連結所述各星形輪的軸與所述星形輪的齒的方向設定為:以相對于連結所述各星形輪的軸與所述轉子軸的方向相互錯開半個齒距的方式，所述各星形輪的各自與所述各齒輪的結合的角度關系， 利用所述擺動運動 ，將所述各星形輪交替地每次驅動半個齒距。
15.根據權利要求1至14的任意一項所述的擺動式步進電機，其特征在于: 還具備用于在未從所述定子施加所述機電驅動力時，將所述星形輪的齒保持在規定位置的保持單元。
16.根據權利要求15所述的擺動式步進電機，其特征在于: 所述保持單元由直接或間接地作用于所述星形輪的齒或所述齒輪的齒的永久磁鐵構成。
17.根據權利要求15所述的擺動式步進電機，其特征在于: 所述保持單元是作用于所述星形輪或所述齒輪中的至少一個的、帶摩擦的彈簧構件。
18.根據權利要求16或17所述的擺動式步進電機，其特征在于: 設置有與所述齒輪或所述星形輪嚙合的小齒輪， 使所述保持單元通過作用于所述小齒輪而作用于所述星形輪或所述齒輪。
19.根據權利要求1至18的任意一項所述的擺動式步進電機，其特征在于: 還具備用于限制所述轉子的所述擺動角度的轉動限制構件。
20.根據權利要求1至19的任意一項所述的擺動式步進電機，其特征在于: 所述轉子反復進行以下運動:利用從所述定子施加的機電驅動力驅動所述星形輪的齒，并在驅動期間結束后利用從所述定子作用于所述轉子的保持力而恢復到中立位置。
21.根據權利要求1至20的任意一項所述的擺動式步進電機，其特征在于: 在所述轉子恢復到中立位置的過程中，將利用構成所述轉子的永久磁鐵的運動而在卷繞在所述定子上的線圈中發生的感生電壓用作所述擺動式步進電機的動作判定信號。
全文摘要
提供一種減小驅動星形輪的轉子所需的轉動角度，減少空轉，降低驅動所需的能量損失，即使進行高頻度的驅動也能夠減小耗電，且動作可靠的擺動式的步進電機。兩個星形輪設置在相互的齒頂之間不嚙合的位置上，轉子軸具備的轉子小齒輪在形成規定的展開角度的方向上具有兩個進給齒，在轉子向一個方向運動時，兩個進給齒的一個與一個星形輪的一個齒抵接并使該星形輪進給，在轉子向相反方向運動時，兩個進給齒的另一個與另一個星形輪的一個齒抵接并使該星形輪進給，通過使轉子在規定的角度范圍內進行擺動運動，使輸出齒輪在規定的方向上依次地每次轉動規定角度。
文檔編號G04C3/14GK103109242SQ201180043729
公開日2013年5月15日 申請日期2011年9月1日 優先權日2010年9月9日
發明者福島敏明, 塩田聡, 前田俊成 申請人:西鐵城控股株式會社