(57)【要約】【課題】消費電力の低減（省電力化）と、高保持力によるロータの回転駆動の安定性を向上させることが可能なステッピングモータ、時計用ムーブメント、時計、ステッピングモータの製造方法の提供を目的とする。【解決手段】ステッピングモータは、指針の回転に用いられるロータと、磁路を構成しＦｅとＮｉとＣｒを含む合金製のステータであって、磁路における断面積が他の部分より小さい部分にＣｒ含有率が１４質量％以上のＣｒ拡散領域が設けられるステータと、を備える。【選択図】図２
2017079582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指針の回転に用いられるロータと、
磁路を構成しＦｅとＮｉとＣｒを含む合金製のステータであって、前記磁路における断面積が他の部分より小さい部分にＣｒ含有率が１４質量％以上のＣｒ拡散領域が設けられるステータと、
を備えるステッピングモータ。
【請求項２】
前記Ｃｒ拡散領域は、前記ロータの静止安定位置確保のためロータ収容孔に設けられる位置決め部に干渉しない部分に設けられる、請求項１に記載のステッピングモータ。
【請求項３】
前記Ｃｒ拡散領域の表面は、前記他の部位における表面と連続する平面により形成される、請求項１または請求項２に記載のステッピングモータ。
【請求項４】
前記Ｃｒ拡散領域のＣｒ含有量は、４０質量％以下である、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のステッピングモータ。
【請求項５】
前記Ｃｒ拡散領域のＣｒ含有量は、１６％以下である、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のステッピングモータ。
【請求項６】
前記Ｃｒ拡散領域は、Ｃｒ含有量が４０質量％から１４質量％に変化する分布を有する領域を備える、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のステッピングモータ。
【請求項７】
前記ステータは、ニッケル成分が３７．５％〜３８．５％、クロム成分が７．５〜８．５％、鉄成分が５２．５％〜５４．５％含まれているＦｅとＮｉとＣｒを含む合金製である、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のステッピングモータ。
【請求項８】
指針の回転に用いられるロータと、
磁路を構成しＦｅとＮｉとＣｒを含む合金製のステータであって、前記磁路における断面積が他の部位より小さい部分にＣｒ拡散領域が設けられ、前記Ｃｒ拡散領域のＣｒ含有量をＸ％、前記他の部位のＣｒ含有量をＹ％としたとき、ＸとＹとの差が６％以上であるステータと、
を備えるステッピングモータ。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のステッピングモータを備える時計用ムーブメント。
【請求項１０】
請求項９に記載の時計用ムーブメントを備える時計。
【請求項１１】
Ｆｅ−Ｎｉ合金板に対して機械加工を行って、ロータ用貫通収容孔とロータ収容孔の周囲に配置された磁路とを有するステータ素材を形成する工程と、
前記ステータ素材の少なくとも一部に拡散用のＣｒ材を配置する工程と、
前記Ｃｒ材を配置した前記ステータ素材を、前記Ｃｒ材の溶融温度以下の温度に放置して前記磁路の内部に前記Ｃｒ材を拡散させてＣｒ拡散領域を形成する工程と、
を含むステッピングモータの製造方法。
【請求項１２】
前記Ｃｒ材を配置した前記ステータ素材を放置する温度を９００℃〜１２００℃、放置する時間を１時間〜２４時間とする、請求項１１に記載のステッピングモータの製造方法。
【請求項１３】
前記Ｃｒ材を配置する工程が、前記ステータ素材の表面に磁路の少なくとも一部を被覆したＮｉメッキを施して、被覆部を除去した後、Ｃｒ粉及びその他の調合材粉と共に不活性ガス雰囲気中に配置する、請求項１１または請求項１２に記載のステッピングモータの製造方法。
【請求項１４】
前記Ｃｒ材を配置する工程が、前記ステータ素材の磁路の一部の表面にクロムめっき層を形成して不活性ガス雰囲気中に配置する工程である、請求項１１または請求項１２に記載のステッピングモータの製造方法。
【請求項１５】
前記ステータ素材を形成する工程において、前記ステータ素材に、前記磁路の断面積が他の部位よりも狭くなる幅狭部が設けられ、
前記Ｃｒ材を配置する工程において、少なくとも前記幅狭部を含む領域に前記Ｃｒ材を配置する、請求項１１から請求項１４のいずれか一項に記載のステッピングモータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステッピングモータ、時計用ムーブメント、時計、ステッピングモータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、モータ駆動装置により時針や分針等の表示針を回転駆動するアナログ電子時計が利用されている。モータ駆動装置は、表示針を回転駆動するステッピングモータ及び該ステッピングモータを回転駆動するための駆動手段を有している。
【０００３】
ステッピングモータは、ロータ収容孔及びロータの停止位置を決める位置決め部（内ノッチ）を有するステータと、ロータ収容孔内に回転可能に配設されたロータと、ステータに設けられたコイルとを有している。
【０００４】
駆動回路からコイルに極性の異なる駆動パルスを交互に供給することにより、ステータに極性の異なる漏洩磁束を交互に発生させ、これによってステッピングモータ、すなわちロータを１８０度ずつ所定の一方向（正方向）に回転させると共に、位置決め部に対応する位置にロータを停止するように構成されている。
【０００５】
一般的に、ロータを駆動させる漏洩磁束を得やすくするため、ロータを配設するために形成されたロータ収容孔周りの２か所（１８０度間隔）において、幅を狭くした幅狭部を有することで磁束を飽和させやすくした一体型のステータが用いられている。
【０００６】
ロータを駆動させる漏洩磁束を得やすくするための技術として、まずステータを、磁路の断面積が最小となるロータ収容孔周り２か所（１８０度間隔）で切断することで２分割したのち、当該切断箇所に、低透磁率材料または非磁性材料より成るスリット材を挿入した上で溶接・接合することで、幅狭部の透磁率を低減させた、いわゆる二体型のステータが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公平５−５６１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の技術では、以下のような点で課題が残されている。
上述のロータ収容孔周りの２か所に幅狭部を形成した一体型のステータの場合、ロータの駆動原理として、まず幅狭部を磁束飽和させてステータを磁気的に分割し２つの磁極片とした後に、ロータへ漏洩磁束が流れロータが回転する。つまり、電流供給時のコイルから発せられる磁束が幅狭部で消費されてしまう（幅狭部の磁束飽和のために電力が消費されてしまう）ため、幅狭部における磁束損失が小さくなかった。
【０００９】
また、幅狭部が存在することで、ロータ自体からの磁束についても幅狭部で消費されることとなるため、磁気ポテンシャルのピークが得られにくくなり、ロータを磁気的に停止・保持させるための保持力が低下してしまう。その結果、ロータを位置決め部に対応する位置に停止させる動作が不安定となる場合、さらには、ロータが１８０度を超えて回転（脱調）してしまう場合も生じ得た。
【００１０】
また、特許文献１に記載の技術では、機械加工によりステータを２分割し、その後、溶接にて接合するため、機械的なストレスや溶接過程により歪みや部材の位置ずれが生じやすい。そのため、ロータとステータ間の距離に誤差が生じる問題がある。そのためロータの停止位置のずれや、回転精度の劣化などの不具合が生じやすかった。
また、ステータの外形形状に歪みが生じると、ステータの平坦度が低下し、磁心とステータとの接触面積の減少や、ロータとステータの相互位置のずれが生じやすくなる。その結果、磁気的な効率が低下する場合や、組立工程にステータが破損する場合があった。
【００１１】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、消費電力の低減（省電力化）と、高保持力によるロータの回転駆動の安定性とを向上させることが可能なステッピングモータ、時計用ムーブメント、時計、ステッピングモータの製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、ロータ収容孔の周囲に設けられた磁路の一部に、非磁性材料であるＣｒが拡散されてなるＣｒ拡散領域を形成して当該Ｃｒ拡散領域の透磁率を低減させることで、消費電力を低減させ、かかる保持力を向上させうることを見出した。
当該知見によって得られた本発明の要旨は以下の通りである。
【００１３】
本発明の一形態のステッピングモータは、指針の回転に用いられるロータと、磁路を構成しＦｅとＮｉとＣｒを含む合金製のステータであって、前記磁路における断面積が他の部分より小さい部分にＣｒ含有率が１４質量％以上のＣｒ拡散領域が設けられるステータと、を備える。
【００１４】
本発明の一形態のステッピングモータによれば、ステータの磁路の一部に、Ｃｒが拡散されてオーステナイト単相となる非磁性領域が形成されているため、当該非磁性領域の透磁率を大幅に低減させることができる。その結果、当該非磁性領域で消費される磁束が大幅に低減されることからロータを駆動させる漏洩磁束を効率よく確保でき、省電力化を図ることが可能になる。
また、本発明の一形態のステッピングモータによれば、Ｃｒ拡散領域の低透磁率化により、ロータ自体から発せられる磁束についても当該Ｃｒ拡散領域での消費が抑制され、磁気ポテンシャルの損失を防止することができるため、ロータを磁気的に停止・保持させるための保持力を高めることができ、ロータの回転駆動の安定性を向上させることができる。
また、従来の一体型ステータでは一方の極性でロータを回転させた後に他方の極性でロータを回転させる必要があり、この場合は幅狭部の残留磁束を打消し、かつ幅狭部を磁束飽和させてステータを磁気的に分割し２つの磁極片とさせる必要がある。特に高速運針を行う場合では、短い期間に残留磁束の打消しを含めたロータの回転を終える必要があるが、本発明の一形態のステッピングモータによれば、当該領域の残留磁束が大幅に低減されることで、残留磁束打消しに要していた時間を短縮させることができるため、特に、時計の針をロータの回転力により運針する場合において高速運針を行う場合では、次のパルスを出力するまでに所定の位置にロータが静止している必要があるが、保持力を高めることでロータが静止しやすくなるため、制動に要する時間が短縮可能となり、駆動周波数を上げることができる。
さらに、本発明の一形態のステッピングモータによれば、Ｃｒ拡散領域を備えることで磁気的な二体ステータであり、かつステータは構造としては一体として形成されるため、従来の二体型ステータを製造する際に懸念されていた機械的なストレスや溶接・接合過程による歪みや部材の位置ずれの発生を回避することができ、磁気的な効率の低下やステータの破損、製品品質の低下を防止することができる。
また、さらに、本発明の一形態のステッピングモータによれば、ステータは一体として形成されるため、機械的なストレスが集中しやすい溶接部や接合部がなく、強度の劣化を防止できる。
【００１５】
また、本発明の一形態のステッピングモータにおいて、前記Ｃｒ拡散領域は、前記ロータの静止安定位置確保のためロータ収容孔に設けられる位置決め部に干渉しない部分に設けられるようにしてもよい。
【００１６】
本発明の一形態のステッピングモータによれば、Ｃｒ拡散領域はロータの回転制御における静止安定位置を確保する機能を妨げることがない。
【００１７】
また、本発明の一形態のステッピングモータにおいて、前記Ｃｒ拡散領域の表面は、前記他の部位における表面と連続する平面により形成されるようにしてもよい。
【００１８】
また、本発明の一形態のステッピングモータにおいて、前記Ｃｒ拡散領域のＣｒ含有量は、４０質量％以下であるようにしてもよい。
【００１９】
また、本発明の一形態のステッピングモータにおいて、前記Ｃｒ拡散領域のＣｒ含有量は、１６質量％以下であるようにしてもよい。
【００２０】
本発明の一形態のステッピングモータによれば、前記Ｃｒ拡散領域の透磁率を大幅に低減させることができる。
【００２１】
また、本発明の一形態のステッピングモータにおいて、前記Ｃｒ拡散領域は、Ｃｒ含有量が４０質量％から１４質量％に変化する分布を有する領域を備えるようにしてもよい。
【００２２】
本発明の一形態のステッピングモータによれば、Ｃｒ含有量が４０質量％から１４質量％に変化する領域が磁気的な二体ステータであるため、二体ステータと同様の駆動パルスを用いて、ロータの制御をすることができる。これにより、上記［６］に記載のステッピングモータによれば、一体ステータより高速な逆方向の回転を制御することが可能となる。
【００２３】
また、本発明の一形態のステッピングモータにおいて、前記ステータは、ニッケル成分が３７．５％〜３８．５％、クロム成分が７．５〜８．５％、鉄成分が５２．５％〜５４．５％含まれているＦｅとＮｉとＣｒを含む合金製であるようにしてもよい。
【００２４】
本発明の一形態のステッピングモータによれば、いわゆる３８パーマロイをステータに用い、その一部にＣｒ拡散領域を設けることで、磁気的な二体ステータを構成できる。これにより、ステータ材料の飽和磁束密度が高く、部品の機械的強度を損なうことなく、原料費の安いステータを提供することができる。
【００２５】
また、本発明の一形態のステッピングモータは、指針の回転に用いられるロータと、磁路を構成しＦｅとＮｉとＣｒを含む合金製のステータであって、前記磁路における断面積が他の部位より小さい部分にＣｒ拡散領域が設けられ、前記Ｃｒ拡散領域のＣｒ含有量をＸ％、前記他の部位のＣｒ含有量をＹ％としたとき、ＸとＹとの差が６％以上であるステータと、を備えるようにしてもよい。
【００２６】
本発明の一形態のステッピングモータによれば、７８パーマロイや４５パーマロイといったＣｒをほとんど含有していない磁性材料をステータに用いた場合であっても、その一部にＣｒ拡散領域を設けることで、本発明の効果を奏することができる。
【００２７】
本発明の一形態の時計用ムーブメントは、本発明の一形態のステッピングモータを備える。
【００２８】
本発明の一形態の時計は、本発明の一形態の時計用ムーブメントを備える。
【００２９】
これにより、省電力化と高保持力を兼ね備えたステッピングモータを備えることにより、磁気特性に優れた時計用ムーブメント並びに時計を提供できる。
【００３０】
本発明の一形態のステッピングモータの製造方法は、Ｆｅ−Ｎｉ合金板に対して機械加工を行って、ロータ用貫通孔と前記ロータ収容孔の周囲に配置された磁路とを有するステータ素材を形成する工程と、前記ステータ素材の少なくとも一部に拡散用のＣｒ材を配置する工程と、前記Ｃｒ材を配置した前記ステータ素材を、前記Ｃｒ材の溶融温度以下の温度に放置して前記磁路の内部に前記Ｃｒ材を拡散させてＣｒ拡散領域を形成する工程と、を備える。
【００３１】
本発明の一形態のステッピングモータの製造方法によれば、ステータは過飽和部周囲で連続する平面を有する、いわゆる一体ステータであるため、切断等の機械的なストレスや溶接・接合過程による歪みや部材の位置ずれを発生させることなく、磁気的な効率の低下やステータの破損、製品品質の低下、強度の劣化を防止することができる。その上、ステータ素材の少なくとも一部にＣｒ材を拡散させることで、透磁率の低減を図ることから、省電力化と高保持力を兼ね備えたステッピングモータを容易に製造することができる。
また、従来では、低透磁率の領域を調整する場合、ステータを機械的に分割する加工方法やその条件、さらに、挿入する非磁性体の調整等、製造条件を多く変更・調整しなければならず、結果製造コストの増大を招くおそれがあったが、本発明の一形態のステッピングモータの製造方法によれば、ステータ素材に切断等の加工を施すことなく、Ｃｒ材を配置したステータ素材をＣｒ材の溶融温度以下の温度に放置することのみで、Ｃｒ拡散領域（低透磁率化領域）を所望のものに調整できる。
【００３２】
また、本発明の一形態のステッピングモータの製造方法において、前記Ｃｒ材を配置した前記ステータ素材を放置する温度を９００℃〜１２００℃、放置する時間を１時間〜２４時間とするようにしてもよい。
【００３３】
また、本発明の一形態のステッピングモータの製造方法において、前記Ｃｒ材を配置する工程が、前記ステータ素材の表面に磁路の少なくとも一部を被覆したＮｉメッキを施して、被覆部を除去した後、Ｃｒ粉及びその他の調合材粉と共に不活性ガス雰囲気中に配置するようにしてもよい。
【００３４】
また、本発明の一形態のステッピングモータの製造方法において、前記Ｃｒ材を配置する工程が、前記ステータ素材の磁路の一部の表面にクロムめっき層を形成して不活性ガス雰囲気中に配置する工程であるようにしてもよい。
【００３５】
本発明の一形態のステッピングモータの製造方法によれば、容易にＣｒ拡散領域を形成させることができる。
【００３６】
また、本発明の一形態のステッピングモータの製造方法において、前記ステータ素材を形成する工程において、前記ステータに、前記磁路の断面積が他の部位よりも狭くなる幅狭部が設けられ、前記Ｃｒ材を配置する工程において、少なくとも前記幅狭部を含む領域に前記Ｃｒ材を配置するようにしてもよい。
【００３７】
本発明の一形態のステッピングモータの製造方法によれば、ロータ用貫通孔の周囲に設けられた磁路の一部に幅狭部が設け、少なくとも当該幅狭部を含む領域に前記Ｃｒ拡散領域を形成するため、ロータを駆動させる漏洩磁束をより効率よく確保でき、消費電力の大幅な低減が可能となるステッピングモータを製造できる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、消費電力の低減（省電力化）と、高保持力によるロータの回転駆動の安定性を向上させることが可能なステッピングモータ、時計用ムーブメント、時計、ステッピングモータの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本実施形態に係るステッピングモータ、時計用ムーブメント、時計に共通するブロック図である。
【図２】本実施形態に係るステッピングモータの正面模式図である。
【図３】図３（ａ）は、３種類のステータの時間対コイルの電流値の変化の表すグラフであり、図３（ｂ）は、Ｃｒ拡散領域の形成領域近傍の拡大模式図である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）はＣｒ拡散領域の形成領域近傍の拡大模式図である。
【図５】一体型ステータと二体型ステータそれぞれの電流波形の例と、逆回転時の駆動パルスの例を示す図である。
【図６】磁極角度による磁気ポテンシャルの状態を説明するための模式図である。
【図７】本実施形態に係るステッピングモータの正面模式図である。
【図８】図８（ａ）、（ｂ）は本実施形態に係るステッピングモータの製造方法の一例を説明するための模式図である。
【図９】図９（ａ）、（ｂ）は本実施形態に係るステッピングモータの製造方法の他の例を説明するための模式図である。
【図１０】図１０（ａ）は、加熱前の純Ｃｕと純Ｎｉを接合した拡散対を示す模式図、図１０（ｂ）は、加熱前の拡散対におけるＣｕ原子とＮｉ原子の配置を示す模式図、図１０（ｃ）は、加熱前の拡散対において、純Ｃｕと純Ｎｉの接合面を界面とした場合の各領域（図１０（ａ）、（ｂ）における紙面右側の領域と紙面左側の領域）におけるＣｕ原子とＮｉ原子の含有率を示すグラフである。
【図１１】図１１（ａ）は、加熱後の拡散対を示す模式図、図１１（ｂ）は、加熱後の拡散対におけるＣｕ原子とＮｉ原子の配置を示す模式図、図１１（ｃ）は、加熱後の拡散対において、純Ｃｕと純Ｎｉの接合面を界面とした場合の各領域（図１１（ａ）、（ｂ）における紙面右側の領域と紙面左側の領域）におけるＣｕ原子とＮｉ原子の含有率を示すグラフである。
【図１２】図１２（ａ）、（ｂ）は空孔拡散を示す模式図である。
【図１３】図１３（ａ）、（ｂ）は格子間機構示す模式図である。
【図１４】図１４（ａ）は、ヘリウムの雰囲気中で１２００℃、１時間放置してＣｒを拡散させた（＃１）ステータにおけるＣｒ拡散領域２１０、２１１の表面から厚み方向と垂直な断面（図４（ａ）、（ｂ）において、紙面の平行方向）に沿う走査型電子顕微鏡であり、図１４（ｂ）は、（＃１）ステータのＣｒ拡散領域の表面から厚み方向と垂直な断面（図４（ａ）、（ｂ）において、紙面の平行方向）に沿うライン分析の結果を示すグラフである。
【図１５】図１５（ａ）は、ヘリウムの雰囲気中で１２００℃、２４時間放置してＣｒを拡散させた（＃２）ステータにおけるＣｒ拡散領域の表面から厚み方向と垂直な断面（図４（ａ）、（ｂ）において、紙面の平行方向）に沿う走査型電子顕微鏡像を示し、図１５（ｂ）は、（＃２）ステータのＣｒ拡散領域の表面から厚み方向と垂直な断面（図４（ａ）、（ｂ）において、紙面の平行方向）に沿うライン分析の結果を示すグラフである。
【図１６】図１６（ａ）は、（＃３）比較例のステータのＣｒ拡散領域の表面から厚み方向と垂直な断面（図４（ａ）、（ｂ）において、紙面の平行方向）に沿う走査型電子顕微鏡像を示し、図１６（ｂ）は、（＃３）比較例のステータのＣｒ拡散領域の表面から厚み方向と垂直な断面（図４（ａ）、（ｂ）において、紙面の平行方向）に沿うライン分析の結果を示すグラフである。
【図１７】Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒの三元合金状態図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るステッピングモータ、時計用ムーブメント、時計、ならびにステッピングモータの製造方法について説明する。
尚、以下に示す図面は、本発明の実施形態に係るステッピングモータの構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際のステッピングモータの寸法関係等とは異なる場合がある。
【００４１】
図１は、本発明の実施形態に係るステッピングモータ、時計用ムーブメントを用いた時計を示すブロック図である。本実施形態では、時計の一例としてアナログ電子時計を例示し説明することとする。
【００４２】
図１において、アナログ電子時計は、所定周波数の信号を発生する発振回路１０１、発振回路１０１で発生した信号を分周して計時の基準となる時計信号を発生する分周回路１０２、アナログ電子時計を構成する各電子回路要素の制御や駆動パルスの変更制御等の制御を行う制御回路１０３、制御回路１０３からの制御信号に基づいてモータ回転駆動用の駆動パルスを選択し出力する駆動パルス選択回路（駆動手段）１０４、駆動パルス選択回路１０４からの駆動パルスによって回転駆動されるステッピングモータ１０５、ステッピングモータ１０５が発生する検出信号を検出する検出手段としての回転検出回路１１１、ステッピングモータ１０５によって回転駆動される輪列（不図示）、当該輪列によって回転駆動され、時刻を表示するための時刻針（指針）（図１の例では時針１０７、分針１０８、秒針１０９の３種類）や日にち表示用のカレンダ表示部１１０を有するアナログ表示部１０６を備えている。
本実施形態におけるステッピングモータ駆動装置は、ステッピングモータ１０５、制御回路１０３、駆動パルス選択回路１０４及び回転検出回路１１１により構成されている。
【００４３】
また、アナログ電子時計は時計ケース１１３を備えており、時計ケース１１３の外面側にアナログ表示部１０６が配設され、また時計ケース１１３の内部には時計用ムーブメント（ムーブメント）１１４が配設されている。
【００４４】
発振回路１０１、分周回路１０２、制御回路１０３、駆動パルス選択回路１０４、ステッピングモータ１０５、回転検出回路１１１はムーブメント１１４の構成要素である。
一般に、時計の動力源、時間基準などの装置からなる時計の機械体をムーブメントと称する。電子式のものをモジュールと呼ぶことがある。時計としての完成状態では、ムーブメントには文字板、針が取り付けられ、時計ケースの中に収容される。
ここで、発振回路１０１及び分周回路１０２は信号発生部を構成し、アナログ表示部１０６は時刻表示部を構成している。回転検出回路１１１及び負荷検出回路１１２は回転検出部を構成している。制御回路１０３及び駆動パルス選択回路１０４は制御部を構成している。また、発振回路１０１、分周回路１０２、制御回路１０３、駆動パルス選択回路１０４、回転検出回路１１１及び負荷検出回路１１２はステッピングモータ制御回路を構成している。
【００４５】
次に、本実施形態に係るステッピングモータ１０５について詳述する。
図２は、本実施形態に係るステッピングモータ１０５の正面模式図である。
【００４６】
図２において、ステッピングモータ１０５は、Ｆｅ−Ｎｉ（鉄−ニッケル）合金板から機械加工を経て一体として成形され、ロータ収容孔２０３が設けられ、かつロータ収容孔２０３の周囲に磁路Ｒが設けられたステータ２０１と、ロータ収容孔２０３内に回転可能に配設された２極のロータ２０２と、ステータ２０１と接合された磁心２０８、磁心２０８に巻回されたコイル２０９を備えている。また本実施形態に係るステッピングモータ１０５は、磁路Ｒの一部にＣｒ（クロム）が拡散されてなるＣｒ拡散領域２１０、２１１が形成されている。なお、Ｃｒ拡散領域２１０、２１１は、ロータ２０２の安定位置確保のためロータ収容孔２０３に設けられる切り欠き部２０４、２０５に干渉しない部分に設けられる。
【００４７】
ステッピングモータ１０５をアナログ電子時計に用いる場合には、ステータ２０１及び磁心２０８がネジ（図示せず）によって地板（図示せず）に固定され、互いに接合される。コイル２０９は、第１端子ＯＵＴ１、第２端子ＯＵＴ２を有している。
【００４８】
ロータ収容孔２０３は、輪郭が円形とされた貫通孔の対向部分に複数（図２の例では２つ）の半月状の切り欠き部（内ノッチ）２０４、２０５を一体形成した円孔形状に構成されている。これら切り欠き部２０４、２０５は、ロータ２０２の停止位置または静止安定位置を決めるための位置決め部として構成されている。例えば、切り欠き部（内ノッチ）２０４は、ロータが所定位置になると、そのポテンシャルエネルギーが低くなり、ロータの位置を安定させる作用をもたらす。
【００４９】
ロータ２０２は、２極（Ｓ極及びＮ極）に着磁されている。
コイル２０９が励磁されていない状態では、ロータ２０２は、図２に示すように前記位置決め部に対応する位置、換言すれば、ロータ２０２の磁極軸Ａが、切り欠き部２０４、２０５を結ぶ線分と直交するような位置（角度θ０位置）に安定して停止（静止）している。
【００５０】
ロータ収容孔２０３の周囲に設けられた磁路Ｒの一部（図２の例では２箇所）に、オーステナイト単相となる非磁性材料であるＣｒが拡散されてなるＣｒ拡散領域２１０、２１１が形成されている。ここで、ステータ２０１の幅狭部の断面の幅を断面幅ｔとし、磁路に沿った方向の幅をギャップ幅ｗとする。Ｃｒ拡散領域２１０、２１１は、断面幅ｔとギャップ幅ｗとにより画定された領域に形成されている。なお、後述するＣｒ拡散領域の作製方法に起因して、ギャップ幅ｗは断面幅ｔと同等かそれ以上の大きさ（ｗ≧ｔ）として形成される。また、Ｃｒ拡散領域２１０、２１１は、ロータ２０２の回転制御における安定位置を確保する機能を妨げないように、切り欠き部（内ノッチ）２０４に干渉しない程度までの領域に形成される。なお、断面幅ｔは、後述するＣｒ拡散領域の作製方法において、ステータ母材に塗布、めっき等されるＣｒを含まない大きさの幅として定義する。ギャップ幅ｗは、塗布、めっき等されるＣｒがステータ母材に接触する面における大きさの幅として定義する。また、ステータ２０１において、Ｃｒ拡散領域２１１の外周を点ａ１、Ｃｒ拡散領域２１１内を点ｂ１、Ｃｒ拡散領域２１１の近傍且つ磁路Ｒの外周と内周との間を点ｃと定義する。
【００５１】
ここで、本実施形態に係るステッピングモータ１０５の動作を説明する。
まず駆動パルス選択回路１０４から駆動パルスをコイル２０９の端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２間に供給して（例えば、第１端子ＯＵＴ１側を正極、第２端子ＯＵＴ２側を負極）、図２の矢印方向に電流ｉを流すと、ステータ２０１には破線矢印方向に磁束が発生する。
【００５２】
本実施形態では、従来では「幅狭部」とされていた箇所に、低透磁率領域であるＣｒ拡散領域２１０、２１１が形成されており、当該領域の磁気抵抗は増大している。そのため、従来の「幅狭部」に相当する領域（Ｃｒ拡散領域２１０、２１１）を磁気飽和させる必要がなく、容易に漏洩磁束を確保でき、その後、ステータ２０１に生じた磁極とロータ２０２の磁極との相互作用によって、ロータ２０２は図２の矢印方向に１８０度回転し、磁極軸が角度θ１位置で安定的に停止（静止）する。
尚、ステッピングモータ１０５を回転駆動することによって通常動作（本発明の各実施の形態はアナログ電子時計であるため運針動作）を行わせるための回転方向（図２では反時計回り方向）を正方向とし、その逆（時計回り方向）を逆方向としている。
【００５３】
次に、駆動パルス選択回路１０４から、逆極性の駆動パルスをコイル２０９の端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２に供給して（前記駆動とは逆極性となるように、第１端子ＯＵＴ１側を負極、第２端子ＯＵＴ２側を正極）、図２の反矢印方向に電流を流すと、ステータ２０１には反破線矢印方向に磁束が発生する。
その後、前述と同様に、低透磁率領域であるＣｒ拡散領域２１０、２１１が形成されていることから、容易に漏洩磁束を確保でき、ステータ２０１に生じた磁極とロータ２０２の磁極との相互作用によって、ロータ２０２は前記と同一方向（正方向）に１８０度回転し、磁極軸が角度θ０位置で安定的に停止（静止）する。
【００５４】
以後、このように、コイル２０９に対して極性の異なる信号（交番信号）を供給することによって、前記動作が繰り返し行われて、ロータ２０２を１８０度ずつ矢印方向に連続的に回転させることができる。
【００５５】
このように、ロータ収容孔２０３の周囲の磁路の一部に低透磁率領域であるＣｒ拡散領域２１０、２１１が形成されているため、当該領域で消費される磁束が大幅に低減でき、ロータ２０２を駆動させる漏洩磁束を効率よく確保できる。
また、従来では「幅狭部」とされていた箇所にＣｒ拡散領域２１０、２１１を形成して低透磁率化させることにより、ロータ２０２自体から発せられる磁束についても当該領域での消費が抑制される。その結果、磁気ポテンシャルの損失を防止することができ、ロータ２０２を磁気的に停止（静止）・保持させるための保持力を高めることができる。
また、従来では「幅狭部」とされていた箇所にＯＵＴ１側（負極）の磁束で飽和させて回転させた後、ＯＵＴ２側（正極）で回転させるにはＯＵＴ１側（負極）の際に生じた残留磁束を打ち消す必要があったが、当該領域での残留磁束が大幅に低減されているため、残留磁束打ち消しに要する時間が不要となり回転を収束させるまでの時間が短縮できる。そのため、高速運針を行う際の動作安定性を維持することができ、駆動周波数を上げることができる。なお、ステッピングモータ１０５を駆動する駆動パルスについては、後述する。
【００５６】
ここで、Ｃｒ拡散領域２１０、２１１について、図３（ｂ）、図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照して説明する。
図３（ｂ）に、Ｃｒ拡散領域２１０、２１１の形成領域近傍の拡大模式図を示す。図４（ａ）、（ｂ）に、Ｃｒ拡散領域２１０、２１１の形成領域近傍の拡大模式図を示す。
Ｃｒ拡散領域２１０、２１１は、図４（ａ）に示すように、従来「幅狭部」とされた領域、つまり、ロータ収容孔２０３の端部からステータ２０１の端部までの領域全体にわたって形成されてもよく、図４（ｂ）に示すように、その領域の一部に形成されていてもよい。
ロータ２０２を駆動させる漏洩磁束をより効率よく確保する（前述の消費電力をより低減させる）観点からは、図４（ａ）に示すようにロータ収容孔２０３の端部からステータ２０１の端部までの領域全体にわたってＣｒ拡散領域２１０、２１１を形成することが望ましいが、Ｃｒ拡散領域２１０、２１１が小さい場合や、Ｃｒ拡散領域２１０、２１１の形成領域が従来「幅狭部」とされた領域中の一部だけとされても、前述の効果は享受できる。
Ｃｒ拡散領域２１０、２１１は、Ｃｒ材を配置した前記ステータ素材を、Ｃｒ材の溶融温度以下の温度に放置することで形成することができるが、放置する温度と時間によりＣｒの拡散量は変化し、放置する温度が高く、放置する時間が長いほど、形成されるＣｒ拡散領域２１０、２１１は増大する。
【００５７】
次に、ステッピングモータ１０５のコイル２０９に流れる電流について図３（ａ）及び図５を参照して説明する。
図３（ａ）に、３種類のステータの時間対コイルの電流値の変化の表すグラフを示す。図３（ａ）において、縦軸はコイル２０９の電流値（ｍＡ）であり、横軸は時間（ｍｓｅｃ）である。本グラフはロータの磁石から生じる磁束の影響を除きコイルから発生した磁束のみで飽和状態を確認するため、ロータを外すことで得たグラフである。ここで、３種類のステータは、例えばヘリウムの不活性ガス雰囲気下で１２００℃、１時間、Ｃｒ拡散領域２１０、２１１にＣｒを拡散させた第１のステータ（＃１）、ヘリウムの不活性ガス雰囲気下で１２００℃、２４時間、Ｃｒ拡散領域２１０、２１１にＣｒを拡散させた第２のステータ（＃２）、母材にＣｒのめっきを行って１２００℃中でＣｒを拡散させていない比較例のステータ（＃３）である。
波形ｇ１は、第１のステータの時間に対する電流の変化を示す。波形ｇ２は、第２のステータの時間に対する電流の変化を示す。波形ｇ３は、比較例のステータの時間に対する電流の変化を示す。
【００５８】
ここで、ステッピングモータにおける一般的な一体型ステータ（１体ステータともいう）の時間ｔに対する電流Ｉの変化と、一般的な二体型ステータ（２体ステータともいう）の時間に対する電流の変化の例を、図５を参照して説明する。図５は、一体型ステータと二体型ステータそれぞれの電流波形の例と、逆回転時の駆動パルスの例を示す図である。波形ｇ３０１は、一体型ステータにおける時間に対する電流の変化の電流波形である。波形ｇ３２１は、二体型ステータにおける時間に対する電流の変化の電流波形である。波形ｇ３０１と波形ｇ３２１において、横軸が時間であり、縦軸がコイルに流れる電流である。なお、一体型ステータを有するステッピングモータの構成は、図２に示したステッピングモータ１０５においてＣｒ拡散領域２１０、２１１を有していず幅狭部を有している構造である。
【００５９】
波形ｇ３０１に示すように、波形ｇ３０１は、破線ｇ３０２〜ｇ３０４で囲んだ領域のように、複数の異なる傾き期間を有している。以下、本実施形態では、破線ｇ３０２で囲んだ領域を第１傾き期間、破線ｇ３０３で囲んだ領域を第２傾き期間、破線ｇ３０４で囲んだ領域を第３傾き期間という。
【００６０】
第１傾き期間は、ステッピングモータのコイルにおける自己インダクタンスＬに依存する期間であり、これによってコイルから発生した磁束がステータに流れる期間である。
第２傾き期間は、磁束が磁気抵抗の低い箇所に流れるため、第１傾き期間によってコイルから発生した磁束が幅狭部に流れる期間である。所定の電流が流れると、幅狭部の磁束が飽和する。換言すると、第２傾き期間は、幅狭部の磁束を飽和させている期間である。
第３傾き期間は、第２傾き期間によって幅狭部の磁束が飽和した後、ロータ収容孔に磁束が漏洩する状態である。換言すると、第３傾き期間は、ロータが動き始める期間である。
そして一体型ステータを有するステッピングモータでは、第３傾き期間になるとロータに磁束の反発力が働いて、ロータの回転が始まる。
【００６１】
また、二体型ステータを有するステッピングモータは、波形ｇ３２１に示すように、破線ｇ３２２で囲んだ領域の第１傾き期間と、破線ｇ３２３で囲んだ領域の第３傾き期間を有する。すなわち、二体型ステータを有するステッピングモータは、第２傾き期間がない。すなわち、二体型ステータでは、磁気的に飽和させる期間が不要である。
【００６２】
次に、一体型ステータを有するステッピングモータ、及び二体型ステータを有するステッピングモータにおいて、逆転させる場合の駆動パルスの例について説明する。
図５において、波形ｇ３１１と波形ｇ３１２は、一体型ステータを有するステッピングモータにおいて逆転させる場合の駆動パルス波形である。また、波形ｇ３３１とｇ３３２は、二体型ステータを有するステッピングモータにおいて逆転させる場合の駆動パルス波形である。波形ｇ３１１、ｇ３１２、ｇ３３１及びｇ３３２において、横軸は時間、縦軸は信号レベルである。また、ｏｕｔ１とｏｕｔ２は、ステッピングモータが有するコイルの両端の端子である。また、Ｖｄｄは、例えばステッピングモータを駆動する駆動回路の電源電圧であり、Ｖｓｓは０Ｖまたは基準電圧である。
【００６３】
一体型ステータを有するステッピングモータの駆動パルスは、波形ｇ３１１とｇ３１２のように、まず時刻ｔ１〜ｔ２の期間、前回の駆動時にステータの幅狭部に残っている残留磁束を打ち消すために、幅Ｐｅの駆動パルスをコイルのｏｕｔ１に入力する。時刻ｔ２から所定の期間Ｐｓ後の時刻ｔ３〜ｔ４の期間、幅Ｐ１の駆動パルスをコイルのｏｕｔ１に入力することによって、ロータを正方向に少し動かすように駆動する。なお、期間Ｐｓは、期間Ｐｅの駆動パルスを入力後、ロータが元の位置に戻る待機期間である。その後、時刻ｔ４〜ｔ５の期間、幅Ｐ２の駆動パルスをコイルのｏｕｔ２に入力することによって、ロータを逆方向に少し動かすように駆動する。その後、時刻ｔ５〜ｔ６の期間、幅Ｐ３の駆動パルスをコイルのｏｕｔ１に入力することによって、ロータを逆方向に動かすように駆動する。
【００６４】
仮に、幅Ｐｅの駆動パルスをコイルのｏｕｔ１に入力せずに、時刻ｔ３のとき幅Ｐ１の駆動パルスの入力から開始した場合、残留磁束が残っているため、ロータの動作が不安定になる。このように、一般的な一体型ステータを有するステッピングモータでは、逆回転時に、残留磁束を打ち消すための幅Ｐｅの駆動パルスの期間と待機期間である期間Ｐｓとが、１ステップ分の指針を運針するための期間であるフレームｆに必要であった。
【００６５】
ここで、期間Ｐｓが例えば５〜６［ｍｓ］であり、幅Ｐ１と幅Ｐ２と幅Ｐ３との合計が、例えば１０〜１５［ｍｓ］である。また、幅Ｐ３の駆動パルスで駆動した後、ロータが静止位置に戻るまでの期間は、待機時間と同様に例えば約５［ｍｓ］である。この場合、１フレームｆの合計は、２０（＝５＋１０＋５）〜２６（＝６＋１５＋５）［ｍｓ］である。例えば１フレームが３２［Ｈｚ］の場合、３１．２５［ｍｓ］である。このため、一体型ステータを有するステッピングモータにおいて、逆転動作をさせる場合は、１フレームが３２［Ｈｚ］の周期で駆動していた。この幅Ｐｅの駆動パルスの期間と期間Ｐｓが逆回転時に必要だったため、逆回転時の周波数を３２［Ｈｚ］以上にできないという技術的な壁が存在していた。
【００６６】
一方、二体型ステータを有するステッピングモータにおいて、逆転動作をさせる場合は、波形ｇ３３１及びｇ３３２のように、１フレームｆは、幅Ｐ１と幅Ｐ２と幅Ｐ３とロータが静止位置に戻るまでの期間の合計であり、例えば２０（＝１５＋５）［ｍｓ］である。このため、二体型ステータを有するステッピングモータでは、一体型ステータを有するステッピングモータより逆回転時の１フレームを短く、例えば５０［Ｈｚ］することができる。
二体型ステータには、このような効果がある反面、機械的構造として完全に分離分割されたステータでは、組立時の位置ずれによって静止位置が安定しないという問題があるため、腕時計等に用いられるステッピングモータでは、二体型ステータを用いることが困難であった。また、このような機械的分離構造のステータでは、前述したように、機械加工によりステータを２分割し、その後、溶接にて接合するため、機械的なストレスや溶接過程により歪みや部材の位置ずれが生じやすかった。このため、二体型ステータでは、ロータとステータ間の距離に誤差が生じる問題もあった。
【００６７】
図３（ａ）に戻って、説明を続ける。
比較例のステータでは、波形ｇ３に示すように、図５の波形ｇ３０１に示した一般的な一体型ステータと同様に３つの傾き期間を有している。例えば、時刻が０〜約０．０５［ｍｓ］の期間が、第１傾き期間であり、時刻が約０．０５〜０．７［ｍｓ］の期間が第２傾き期間であり、時刻が約０．７〜１．７［ｍｓ］が第３傾き期間である。
また、Ｃｒを１時間拡散させた第１のステータの波形ｇ１は、３つの傾き期間を有している。例えば、時刻が０〜約０．０５［ｍｓ］の期間が第１傾き期間であり、時刻が約０．０５〜０．５［ｍｓ］の期間が第２傾き期間であり、時刻が約０．５〜１．２［ｍｓ］の期間が第３傾き期間である。
さらに、Ｃｒを２４時間拡散させた第２のステータの波形ｇ２は、図５の波形ｇ３２１に示した一般的な二体型ステータと同様に２つの傾き期間を有している。例えば、時刻が０〜約０．０５［ｍｓ］の期間が第１傾き期間であり、時刻が約０．０５〜０．５［ｍｓ］の期間が第３傾き期間である。
なお、上述した各傾き領域や、各傾き領域の時刻や幅は、説明のための一例である。
【００６８】
また、破線ｇ１１で囲んだ領域の波形ｇ３のように、Ｃｒを拡散していない比較例のステータの場合、例えば、第１傾き期間端の約０．０５［ｍｓ］のとき電流値が約０．０１６［ｍＡ］であり、約０．５［ｍｓ］のとき電流値が約０．０５［ｍＡ］である。
また、破線ｇ１１で囲んだ領域の波形ｇ１に示すように、Ｃｒを１時間拡散した第１のステータの場合、例えば、第１傾き期間端の約０．０５［ｍｓ］のとき電流値が約０．００２［ｍＡ］であり、約０．５［ｍｓ］のとき電流値が約０．０８［ｍＡ］である。
また、破線ｇ１１で囲んだ領域の波形ｇ１に示すように、Ｃｒを２４時間拡散した第２のステータの場合、例えば、第１傾き期間端の約０．０５［ｍｓ］のとき電流値が約０．００３５［ｍＡ］であり、約０．５［ｍｓ］のとき電流値が約０．２８［ｍＡ］である。
【００６９】
破線ｇ１１で囲んだ領域に示したように、Ｃｒを１時間拡散した第１のステータの場合は、例えば時刻０．５［ｍｓ］のときに流れる電流値が比較例のステータと比較して約１．８倍である。第１のステータは、比較例のステータと比べて、同じ０．５［ｍｓ］で、１．８倍の電流を流すことができるので、比較例のステータより「幅狭部」を短時間で磁気飽和させることができることを示している。このように、第１のステータは、比較例のステータと比較して、「幅狭部」を短時間で磁気飽和させることができるため、磁気飽和させるための駆動パルスを比較例のステータより短くすることができる。これにより、第１のステータは、逆回転時の駆動パルスの周期（１フレームｆ）を比較例のステータより短くすることができる。この結果、第１のステータは、逆回転時、比較例のステータより駆動パルスの周期を短くできるので、比較例のステータより高速（高い周波数）で駆動することができる。また、第１のステータは、磁気飽和させるための駆動パルスを比較例のステータより短くすることができるので、比較例のステータより、逆回転時の消費電力を低減することができる。すなわち、Ｃｒを１時間拡散した第１のステータでも、比較例のステータに対して、逆回転時に短い周期で駆動することができる効果が得られる。
【００７０】
さらに、破線ｇ１１で囲んだ領域に示したように、Ｃｒを２４時間拡散した第２のステータの場合は、第２傾き期間がなく、図５を用いて説明した二体型ステータの波形ｇ３２１と同等である。すなわち、Ｃｒを２４時間拡散させた結果、一体型ステータであるステータ２０１の一部にＣｒ拡散領域２１０、２１１を形成したことで、ステータ２０１を磁気的に擬似的な二体型ステータ化したことになる。
これにより、ステッピングモータ１０５を逆回転させるとき、前述したように「幅狭部」を磁気飽和させることなく、図５の波形ｇ３１１とｇ３３２と同様に、二体型ステータと同様に幅Ｐｅの駆動パルスと待機期間の期間Ｐｓなしで、幅Ｐ１の駆動パルスから駆動できることを意味している。この結果、第２のステータは、逆回転時、比較例のステータより駆動パルスを短くできるので、比較例のステータより高速（高い周波数）、例えば５０［Ｈｚ］で駆動することができる。また、第２のステータは、磁気飽和させるための駆動パルスが不要なので、比較例のステータより、逆回転時の消費電力を低減することができる。
【００７１】
さらに、本実施形態によれば、磁気的に二体型ステータとなっているため、一般的な一体型ステータにおいて、ステータの逆回転によって発生する幅狭部に発生する残留磁束等の影響を低減することができる。これにより、本実施形態によれば、図５に示した幅Ｐ３を従来より短くすることができる。幅Ｐ１と幅Ｐ２と幅Ｐ３と、幅Ｐ３後の静止期間との合計を、例えば１５［ｍｓ］に抑えることで、１フレームの周期を６４［Ｈｚ］、すなわち、従来と比較して倍の速さで、針を逆回転させることができる。すなわち、本実施形態によれば、一体型ステータを用いたステッピングモータを用いて、針を逆回転させる場合の１フレームが３２［Ｈｚ］であった技術的な壁を越えて、６４［Ｈｚ］での早送りを実現することができる。
【００７２】
図４に戻って、説明を続ける。
Ｃｒ拡散領域２１０、２１１は、図４（ａ）に示すように、従来「幅狭部」とされた領域、つまり、ロータ収容孔２０３の端部からステータ２０１の端部までの領域全体にわたって形成されてもよく、図４（ｂ）に示すように、その領域の一部に形成されていてもよい。
ロータ２０２を駆動させる漏洩磁束をより効率よく確保する（前述の消費電力をより低減させる）観点からは、図４（ａ）に示すようにロータ収容孔２０３の端部からステータ２０１の端部までの領域全体にわたってＣｒ拡散領域２１０、２１１を形成することが望ましいが、図３（ａ）のグラフで示したとおり、Ｃｒ拡散領域２１０、２１１が小さい場合や、Ｃｒ拡散領域２１０、２１１の形成領域が従来「幅狭部」とされた領域中の一部だけとされても、前述の効果は享受できる。
【００７３】
図６に、横軸をロータ２０２の磁極軸の角度（ｄｅｇ）、縦軸を磁気ポテンシャル（単位は任意）とし、図３（ａ）で示した「♯１（１２００℃で１時間放置）」、「♯２（１２００℃で２４時間放置）」、「♯３（比較例）」の３つの例におけるトルクの変化を示す。図６は、本実施形態に係る磁極角度による磁気ポテンシャルの状態を説明するための模式図である。波形ｇ２１は、Ｃｒを１時間拡散させた第１のステータの角度対磁気ポテンシャルである。波形ｇ２２は、Ｃｒを２４時間拡散させた第２のステータの角度対磁気ポテンシャルである。波形ｇ２３は、Ｃｒを母材にめっきしＣｒを拡散させていない比較例のステータの角度対磁気ポテンシャルである。
【００７４】
磁気ポテンシャルが最も低い角度が静止位置となり、磁気ポテンシャルが最も高い角度はロータが回転するにあたり越えなければならないピークになる。最も高い角度と最も低い角度のピーク差はロータが保有している保持力を示し、ムーブメントの保持トルクに相当することを示す。
本実施形態のステッピングモータ１０５は静止位置が４５°になるように切り欠き部２０４、２０５を備えているため、４５°が最も磁気ポテンシャルが低い。これに対して１３５°が最も磁気ポテンシャルが高く、ロータ２０２はこの角度を越えられなければ静止位置である４５°に逆転してしまい、時計の運針に必要な回転力を得られないことになる。
【００７５】
図６の波形ｇ２１〜ｇ２３に示すように、Ｃｒを１時間拡散した第１のステータまたは２４時間拡散した第２のステータの方が、Ｃｒを拡散していない比較例のステータより、磁気ポテンシャルのピーク差が高いことが確認でき、保持トルクが高いことを示している。
なお、「♯１（１２００℃、１時間）」および「♯２（１２００℃、２４時間）」の例の場合、幅狭部が非磁性領域となることで、「♯３（比較例）」とは磁束の挙動が変化する。つまり、Ｃｒ拡散領域の位置や形状等により、波形ｇ１〜波形ｇ３それぞれは、図６で示すグラフにおいてはそれぞれ僅かに異なる挙動（磁気ポテンシャルがピークを示す角度がずれる）を示すが、図６においては、波形ｇ１〜波形ｇ３それぞれの間において、前述の「ピーク差」すなわちムーブメントの保持トルクの変化を観察しやすいように、両者の各ピークが生じる角度を合致させるよう表記している。
【００７６】
なお、本実施形態に係るステッピングモータ１０５において、図７に示すように、磁路Ｒの断面積が他の部位よりも狭くなるように形成された幅狭部２１３、２１４が設けられてもよい。図７は、本実施形態に係るステッピングモータの正面模式図である。この幅狭部２１３、２１４は、従来の「幅狭部」と異なり、Ｃｒ拡散領域２１０、２１１に形成されている。幅狭部２１３、２１４を備える場合、Ｃｒ拡散領域２１０、２１１は幅狭部２１３、２１４少なくとも一部に形成される。また、図７において、Ｃｒ拡散領域２１１の外周をａ２、Ｃｒ拡散領域２１１内を点ｂ２、Ｃｒ拡散領域２１１の近傍且つ磁路Ｒの外周と内周との間を点ｃと定義する。
【００７７】
幅狭部２１３、２１４は、ステータ２０１の外端部、かつロータ収容孔２０３を挟んで対向する位置に切り欠き部（外ノッチ）２０６、２０７を形成することにより、構成される。つまり、各外ノッチ２０６、２０７とロータ収容孔２０３間に幅狭部２１３、２１４が形成される。
【００７８】
幅狭部２１３、２１４を備えることにより、ロータを駆動させる漏洩磁束をより効率よく確保でき、消費電力の大幅な低減が可能になる。
【００７９】
また、本実施形態に係るステッピングモータ１０５において、Ｃｒ拡散領域２１０、２１１のＣｒ濃度は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金板からなるステータ２０１中のＣｒ濃度よりも高くなるよう構成されている。これにより、Ｃｒ拡散領域２１０、２１１の透磁率を低減させることができる。
Ｃｒ拡散領域２１０、２１１の低透磁率化の観点から、Ｃｒ拡散領域２１０、２１１において、Ｃｒ含有率が１４質量％以上であり、１４質量％以上かつ４０質量％以下であることが好ましい。なお、４０質量％以下である理由は、例えば３８パーマロイにおいて、Ｃｒを母材に染み込ませる際の限界点および飽和点が４０質量％程度であるためである。なお、３８パーマロイとは、例えば鉄成分が５２．５％〜５４．５％、ニッケル成分が３７．５〜３８．５％、クロム成分が７．５〜８．５％程度のパーマロイ材である（例えば、特開平１０−２３９４５９号公報参照）。
【００８０】
また、本実施形態に係るステッピングモータ１０５において、ステータ２０１はＦｅ−Ｎｉ合金より構成されるが、透磁率の大きいＦｅ−Ｎｉ合金を用いることが好ましい。例えば、上述した３８パーマロイを例示できる。図１７の状態図より、Ｆｅ−３８％Ｎｉ−８％Ｃｒのキュリー温度は５００Ｋ以上であるが（点Ｘ）、Ｃｒが１４質量％以上では、キュリー温度が３００Ｋとなって常温でオーステナイト相となる（点Ｘ’）。つまり、ステッピングモータ１０５の駆動が要求される常温付近においては、Ｃｒが１４質量％以上でステータ２０１の非磁性状態を確保できる。なお、図１７はＴｅｒｎａｒｙ  ａｌｌｏｙｓ  Ｂｅｔｗｅｅｎ  Ｆｅ、Ｃｏ  ｏｒ  Ｎｉ  ａｎｄ  Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ  ｏｒ  Ｍｎ  （Ｌａｎｄｏｌｔ−Ｂｏｒｎｓｔｅｉｎ  ｎｅｗ  Ｓｅｒｉｅｓ  ＩＩＩ／３２Ａ）１８８項から引用した状態図である。
【００８１】
以上、図２に示すような、１ステータ−１コイルからなる２極ステータを例に挙げて本実施形態に係るステッピングモータ１０５を説明してきたが、本実施形態の他の形態として、１ステータ−２コイルからなる３極ステータを備えたステッピングモータに対しても、本発明を適用できる。
【００８２】
３極ステータを備えたステッピングモータは、ロータの回転方向を制御しながら安定動作させることで知られている。
ここで、２極ステータ方式にて逆転駆動を実現させる場合、逆方向にロータを回転させるために、逆転パルス出力前にロータを所定の位置まで誘導するパルスが必要となり、励磁区間が正方向の場合より２〜３倍以上となる。そのため、正方向の回転と逆方向の回転とで設定できる周波数に差があるため、逆方向の回転が遅いという課題があった。しかし、３極ステータとすることで、回転方向を決定するパルス供給後、回転を行うため、正方向の回転と逆方向の回転とで同じパルス形態及び周波数で運針できるというメリットがある。
【００８３】
しかしながら、３極ステータは副磁極を有しているため、２極ステータよりも保持力が低い傾向がある。
また、１回転の中で複数回パルスの極性の切り替えが生じるため、従来「幅狭部」とされている領域に生じた残留磁束を打ち消しながら回転させる必要があるという安定動作上の課題もある。
そこで、上述してきた２極ステータの場合と同様に、ロータ収容孔の周囲の磁路の少なくとも一部、このもしくは従来「幅狭部」とされている領域の少なくとも一部に、Ｃｒ拡散領域を形成して、低透磁率化を図ることで、高速運針時の安定性向上し、更なる高速運針が実現できる。
【００８４】
本発明に係るステッピングモータによれば、ロータ収容孔の周囲に設けられた磁路の一部にＣｒ拡散領域が形成されているため、当該領域の透磁率を大幅に低減できる。その結果、当該領域で消費される磁束が大幅に低減されることからロータを駆動させる漏洩磁束を効率よく確保でき、省電力化を図ることが可能になる。
【００８５】
また、本発明に係るステッピングモータによれば、Ｃｒ拡散領域の低透磁率化により、ロータ自体から発せられる磁束についても当該領域での消費が抑制され、磁気ポテンシャルの損失を防止することができる。そのため、ロータを磁気的に停止（静止）・保持させるための保持力を高めることができ、ロータの回転駆動の安定性を向上させることができる。特に、高速運針を行う場合では、当該領域での残留磁束打ち消しに必要な時間を短縮させることができ、駆動周波数を上げることができる。
【００８６】
さらに、本発明に係るステッピングモータによれば、ステータは一体として形成されるため、従来の二体型ステータを製造する際に懸念されていた機械的なストレスや溶接・接合過程による歪みや部材の位置ずれの発生を回避することができ、磁気的な効率の低下やステータの破損、製品品質の低下を防止することができる。その上、機械的なストレスが集中しやすい溶接部や接合部が形成されることがないため、強度の劣化を防止できる。
【００８７】
なお、本発明に係るステッピングモータは、ステッピングモータを使用する各種電子機器に適用可能であるが、特に、時計用ムーブメントとして好適であり、磁気特性に優れた時計用ムーブメントを提供できる。
また、当該時計用ムーブメントを備えた時計についても磁気特性の向上を図ることが可能であり、例えば、カレンダ機能付きアナログ電子腕時計、クロノグラフ時計をはじめ、各種のアナログ電子時計に適用可能である。
【００８８】
次に、図８を参照して、上述してきたステッピングモータ１０５の製造方法について説明する。図８（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係るステッピングモータの製造方法の一例を説明するための模式図である。
本実施形態に係るステッピングモータ１０５の製造方法は、Ｆｅ−Ｎｉ合金板３００に対して機械加工を行って、ロータ収容孔２０３とロータ収容孔２０３の周囲に配置された磁路Ｒとを有するステータ素材２０１ａを形成する工程と、ステータ素材２０１ａの少なくとも一部に拡散用のＣｒ材を配置する工程と、Ｃｒ材を配置したステータ素材２０１ａを、Ｃｒ材の溶融温度以下の温度に放置して磁路Ｒの内部にＣｒ材を拡散させてＣｒ拡散領域２１０、２１１を形成する工程と、を備える。
以下、本実施形態に係る製造方法における各条件について説明する。
【００８９】
まず、図８（ａ）に示すように、Ｆｅ−Ｎｉ合金板３００に対して打ち抜き加工等の機械加工を行って、ロータ収容孔２０３とロータ収容孔２０３の周囲に配置された磁路Ｒとを有するステータ素材２０１ａを形成する。切り欠き部（内ノッチ）２０４、２０５についてもこの工程で併せて形成することができる。
また、切り欠き部（外ノッチ）２０６、２０７を形成して幅狭部２１３、２１４を設ける場合（図７参照）は、この工程で併せて形成するとよい。
【００９０】
Ｆｅ−Ｎｉ合金板３００（ステータ素材２０１ａ）としては、透磁率の大きいＦｅ−Ｎｉ合金を用いることが好ましい。例えば、Ｆｅ−３８％Ｎｉ−８％Ｃｒ（いわゆる３８パーマロイ）を例示できる。
【００９１】
次に、ステータ素材２０１ａの少なくとも一部に溶融拡散用のＣｒ材を配置する。
図８（ｂ）に示すように、打ち抜き加工等の機械加工を施したＦｅ−Ｎｉ合金板３００の表面３００ａに、磁路Ｒの少なくとも一部のみが露出するようにマスク冶具４０１、４０２を配置して、ステータ素材２０１ａの表面にクロムめっき層を形成する。続いて、水素雰囲気下、または、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下、Ｃｒ材の溶融温度以下の温度（例えば９００℃〜１２００℃）に放置して磁路Ｒの内部にＣｒ材を拡散させてＣｒ拡散領域２１０、２１１を形成する。なお、クロムめっきは、ステータ母材を覆う状態の実現性等を考慮して、Ｃｒの質量比率として８０質量％を超えることはない。
なお、幅狭部２１３、２１４を設ける場合（図７参照）は、切り欠き部（外ノッチ）２０６、２０７に前述のクロムめっき層を形成してよい。
【００９２】
次に、Ｆｅ−Ｎｉ合金板３００に打ち抜き加工等の機械加工を施して、Ｆｅ−Ｎｉ合金板３００から、Ｃｒ拡散領域２１０、２１１を形成したステータ素材２０１ａを個別に分離する。
【００９３】
まず、図９（ａ）に示すように、Ｆｅ−Ｎｉ合金板３００の表面３００ａにおいて、Ｃｒ拡散領域２１０、２１１を形成する領域に、フォトレジスト等からなるマスク４１１を設ける。図９（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係るステッピングモータの製造方法の他の例を説明するための模式図である。
【００９４】
次に、図９（ｂ）に示すように、Ｆｅ−Ｎｉ合金板３００の表面３００ａにおいて、マスク４１１を設けていない領域にニッケルめっき層４２１を形成する。
【００９５】
次に、マスク４１１を除去した後、Ｃｒ粉及びその他調合材粉と共にＦｅ−Ｎｉ合金板３００を、水素雰囲気下、または、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下、Ｃｒ材の溶融温度以下の温度に放置して磁路Ｒの内部にＣｒを拡散させてＣｒ拡散領域２１０、２１１を形成する。
また、Ｃｒ拡散領域２１０、２１１を形成すると同時に、ニッケルめっき層４２１を形成した部分では、Ｆｅ−Ｎｉ合金板３００の内部にＮｉが拡散するため、磁性が維持される。
【００９６】
次に、Ｃｒ拡散領域２１０、２１１を形成したＦｅ−Ｎｉ合金板３００に対して打ち抜き加工等の機械加工を行って、ステータ２０１を得る。
【００９７】
次に、Ｃｒ拡散領域２１０、２１１を形成してステータ２０１を得た後、ロータ収容孔２０３内にロータ２０２を配設するとともに、ステータ２０１と任意の固定手段によって磁心２０８を固定し、この磁心２０８にコイル２０９を巻回させることで、ステッピングモータ１０５を製造することができる。
なお、ステッピングモータ１０５をアナログ電子時計に用いる場合には、ステータ２０１及び磁心２０８はネジ（図示せず）によって地板（図示せず）に固定する。
【００９８】
以上説明した製造方法により、本実施形態に係るステッピングモータ１０５を製造することができる。
【００９９】
ここで、図１０および図１１を参照して、磁路Ｒの内部にＣｒ材を拡散させてＣｒ拡散領域２１０、２１１を形成する様子を説明する。図１０（ａ）は、加熱前の純Ｃｕ（銅）と純Ｎｉを接合した拡散対を示す模式図、図１０（ｂ）は、加熱前の拡散対におけるＣｕ原子とＮｉ原子の配置を示す模式図、図１０（ｃ）は、加熱前の拡散対において、純Ｃｕと純Ｎｉの接合面を界面とした場合の各領域（図１０（ａ）、（ｂ）における紙面右側の領域と紙面左側の領域）におけるＣｕ原子とＮｉ原子の含有率を示すグラフである。図１１（ａ）は、加熱後の拡散対を示す模式図、図１１（ｂ）は、加熱後の拡散対におけるＣｕ原子とＮｉ原子の配置を示す模式図、図１１（ｃ）は、加熱後の拡散対において、純Ｃｕと純Ｎｉの接合面を界面とした場合の各領域（図１１（ａ）、（ｂ）における紙面右側の領域と紙面左側の領域）におけるＣｕ原子とＮｉ原子の含有率を示すグラフである。
【０１００】
図１０（ａ）に示すような、加熱前の純Ｃｕと純Ｎｉを接合した拡散対を、各金属の溶融温度以下の温度で加熱すると、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、純Ｃｕと純Ｎｉの界面を通じて、Ｃｕ原子とＮｉ原子が互いに移動して、Ｃｕ原子とＮｉ原子が混じり合う。その結果、拡散対の中間領域に、Ｃｕ−Ｎｉ固溶体が形成される。Ｃｕ−Ｎｉ固溶体が形成された拡散対におけるＣｕ原子とＮｉ原子の含有率は、図１１（ｃ）に示すようになっている。
【０１０１】
また、図１２および図１３を参照して、金属や合金における原子の拡散の機構について説明する。金属や合金における原子の拡散の機構は、空孔拡散と格子間機構が主体的である。
図１２（ａ）、（ｂ）は空孔拡散を示す模式図である。図１３（ａ）、（ｂ）は格子間機構示す模式図である。
空孔拡散について説明する。図１２（ａ）に示すように、金属や合金の結晶中には、原子が存在しない格子点があり、これを空孔５０１と言う。図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、空孔５０１と隣接する原子５０２が空孔５０１に移動（位置を交換）することにより、原子５０２が拡散する。温度が高い程、結晶中に含まれる空孔５０１の量（濃度）が多くなり、原子５０２が拡散し易くなる。
【０１０２】
格子間機構について説明する。ここでは、Ｆｅ中に含まれるＣ（炭素）やＮ（窒素）の拡散について説明する。例えば、図１３（ａ）に示すように、Ｆｅ原子５０３中に含まれるＣ原子５０４は、Ｆｅ原子５０３に比べて原子サイズが小さい。そのため、Ｃ原子５０４がＦｅ原子５０３中に固溶した場合、Ｆｅ原子５０３に置き換わるのではなく、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｆｅ原子５０３によって形成される格子間に移動する。これを侵入型固溶原子という。このようにして、Ｆｅ原子５０３によって形成される格子間にＣ原子５０４が拡散する。
【０１０３】
＜成分の解析結果＞
次に、ステータの成分分析を行った結果の一例を説明する。なお、分析したステータは、以下の３種類であり、それぞれ約３０［μｍ］の厚みを有する。
（＃１）Ｃｒをめっきした後、ヘリウムの不活性ガス雰囲気下、１２００℃に１時間放置してＣｒを拡散させたステータ
（＃２）Ｃｒをめっきした後、ヘリウムの不活性ガス雰囲気下、１２００℃に２４時間放置してＣｒを拡散させたステータ
（＃３）Ｃｒをめっきした後、Ｃｒを拡散させていないステータ
なお、ステータの材料は、３８パーマロイであるため、Ｃｒを拡散していない状態でも母材には、８質量％程度のＣｒ成分が含まれている。
【０１０４】
まず、分析装置、及び分析条件を説明する。
Ｃｒ拡散領域２１０、２１１における、観察部分に、日本電子社製のＩＢ−０９０２０ＣＰ（商品名）を用いて、クロスセクションポリッシャ（ＣＰ）加工を行った。加速電圧を７ｋＶとした。
走査型電子顕微鏡としては、電界放出型走査型電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）（商品名：ＪＳＭ−７８００Ｆ、日本電子社製）を用いた。
【０１０５】
サンプルは、樹脂包埋処理と研磨処理後、イオンミリング加工を、日本電子製、ＩＢ−９０２０ＣＰを用いて行った。
測定時のサンプルの状態は、イオンミリングによる加工断面｛Ａｒ（アルゴン）イオン、加速７ｋＶ｝である。
測定環境は、真空度が１０−４〜１０−５Ｐａの真空中で行った。
ＥＤＳライン分析は、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製のＮＯＲＡＮ  ＳＹＳＴＥＭ７（商品名）のＶｅｒ３を用いて、加圧電圧１５ｋＶの条件で行った。
【０１０６】
次に、Ｃｒを１時間放置したステータの成分の分析結果を説明する。
図１４（ａ）は、ヘリウムの雰囲気中で１２００℃、１時間放置してＣｒを拡散させた（＃１）ステータにおけるＣｒ拡散領域２１０、２１１の表面２１０ａ、２１１ａから厚み方向と垂直な断面（図４（ａ）、（ｂ）において、紙面の平行方向）に沿う走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＳＥＭ）像である。
【０１０７】
図１４（ａ）において、画像ｇ１０１は、（＃１）ステータのＣｒ拡散領域２１０、２１１の表面２１０ａ、２１１ａから厚み方向と垂直な断面（図４（ａ）、（ｂ）において、紙面の平行方向）に沿う走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＳＥＭ）像である。また、画像ｇ１０２は、当該走査型電子顕微鏡像のうちＣｒ成分の像である。画像ｇ１０３は、当該走査型電子顕微鏡像のうちＦｅ成分の像である。画像ｇ１０４は、当該走査型電子顕微鏡像のうちＮｉ成分の像である。なお、画像ｇ１０１の尺度は、画像ｇ１０２〜ｇ１０４の約２倍である。
【０１０８】
また、図１４（ｂ）は、（＃１）ステータのＣｒ拡散領域２１０、２１１の表面２１０ａ、２１１ａから厚み方向と垂直な断面（図４（ａ）、（ｂ）において、紙面の平行方向）に沿うエネルギー分散型Ｘ線分析（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  ｘ−ｒａｙ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、ＥＤＳ）のライン分析の結果を示すグラフである。なお、上述したように、ステータの表面には、約３０［μｍ］の厚みのＣｒがめっきした後に１２００℃で拡散しているため、距離が０〜約１５．６［μｍ］がクロムめっき層であり、約１５．６［μｍ］以降がステータの母体である。すなわち、距離が約１５．６［μｍ］が、めっき層と母材との境目であり、ステータの外端である。
【０１０９】
符号ｇ１１１は、Ｃの距離に対する質量［％］の変化を表し、符号ｇ１１２は、Ｏ（酸素）の距離に対する質量［％］の変化を表し、符号ｇ１１３は、Ｃｒの距離に対する質量［％］の変化を表し、符号ｇ１１４は、Ｆｅの距離に対する質量［％］の変化を表し、符号ｇ１１５は、Ｎｉの距離に対する質量［％］の変化を表す。
【０１１０】
また、破線ｇ１２１で囲んだ領域は、クロムめっき層と母体との境目付近のＣｒの質量の変化を説明する領域である。表１に、破線１２１で囲んだ領域において、Ｃ、Ｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉそれぞれの質量の値の一部を示す。
【０１１１】
【表１】
2017079582.tif 000003
【０１１２】
表１に示すように、Ｃｒの質量が１４質量％以上であるのは、外端側から約５．４［μｍ］（距離が約２１［μｍ］）までである。そして、外端側から約５．４［μｍ］（距離が約１５．６〜２１［μｍ］）の範囲は、Ｃｒの質量が大きく変化する分布を有する範囲である。また、外端側から約１４．４［μｍ］（距離が約３０［μｍ］）以降のＣｒの質量は、３８パーマロイのＣｒ成分の質量と同等の７〜８質量％である。従って、Ｃｒを１時間拡散したステータにおいて、表面にめっきしたＣｒが拡散によって母材に染みこんでいる領域は、外端側から約１４．４［μｍ］の範囲である。
【０１１３】
Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金において、３８パーマロイであるＦｅが５４質量％、Ｎｉが３８質量％、Ｃｒが８質量％の場合、常温では強磁性である。なお、強磁性とは、磁気モーメントを持つ物質の磁性である。このため、Ｃｒを１時間拡散したステータ２０１では、外端側から約１４．４［μｍ］（距離が約３０［μｍ］）以降が強磁性の領域であり、図２の点ｂ１と点ｃ、または図７の点ｂ２と点ｃがこの領域である。
また、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金において、Ｃｒが１４質量％以上になると、常温で常磁性であり、図２の点ｂ１または図７の点ｂ２がこの領域である。なお、常磁性とは、外部磁場が無いときには磁化を持たず、磁場を印加するとその方向に磁化する磁性である。常温で常磁性の状態とは、非磁性の状態である。このため、Ｃｒを１時間拡散した（＃１）ステータでは、外端側から約５．４［μｍ］（距離が約２１［μｍ］）までが常磁性の領域であり、図２の点ａ１、または図７の点ａ２がこの領域である。なお、Ｃｒ拡散領域に近接する領域である点ｃのＣｒの質量は８質量％程度である。
【０１１４】
以上のように、３８パーマロイにＣｒを１時間拡散した（＃１）ステータは、Ｃｒの質量が１４質量％以上の常磁性の領域と、Ｃｒの質量が７〜８質量％の強磁性の領域を有し、さらにＣｒの質量の変化が大きい領域（例えば外端側から約１４．４［μｍ］の範囲）を有する。このように、３８パーマロイにＣｒを１時間拡散すると、（＃１）ステータは、非磁性領域（図２の点ｂ１または図７の点ｂ２）を有する。
【０１１５】
また、図７において、点ａ２と点ｂ２を含むＣｒ拡散領域２１１の表面から厚み方向と垂直方向の断面積は、他の部分（例えば点ｃ）の表面から厚み方向と垂直方向の断面積より小さい。また、上述したように、Ｃｒ拡散領域２１１の点ａ２のＣｒ含有量がＸ＝１４質量％であり、他の領域である点ｃのＣｒ含有量がＹ＝８質量％である。このように、Ｃｒ拡散領域のＣｒ含有量Ｘ％と、他の領域のＣｒ含有量Ｙ％との差は６％以上である（Ｘ−Ｙ≧６）。
【０１１６】
次に、２４時間、Ｃｒを拡散した（＃２）ステータの分析結果を説明する。
図１５（ａ）は、ヘリウムの雰囲気中で１２００℃、２４時間放置Ｃｒを拡散させた（＃２）ステータのＣｒ拡散領域２１０、２１１の表面２１０ａ、２１１ａから厚み方向と垂直な断面（図４（ａ）、（ｂ）において、紙面の平行方向）に沿う走査型電子顕微鏡像である。
図１５（ａ）において、画像ｇ２０１は、（＃２）ステータのＣｒ拡散領域２１０、２１１の表面２１０ａ、２１１ａから厚み方向と垂直な断面（図４（ａ）、（ｂ）において、紙面の平行方向）に沿う走査型電子顕微鏡像である。また、画像ｇ２０２は、当該走査型電子顕微鏡像のうちＣｒ成分の像である。画像ｇ２０３は、当該走査型電子顕微鏡像のうちＦｅ成分の像である。画像ｇ２０４は、当該走査型電子顕微鏡像のうちＮｉ成分の像である。
【０１１７】
また、図１５（ｂ）は、（＃２）ステータのＣｒ拡散領域２１０、２１１の表面２１０ａ、２１１ａから厚み方向と垂直な断面（図４（ａ）、（ｂ）において、紙面の平行方向）に沿うライン分析の結果を示すグラフである。なお、距離が約１８．５［μｍ］が、めっき層と母材との境目であり、ステータの外端である。
【０１１８】
符号ｇ２１１〜符号ｇ２１５それぞれは、Ｃ、Ｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉそれぞれの距離に対する質量［％］の変化を表す。
また、破線ｇ２２１で囲んだ領域は、クロムめっき層と母体との境目付近のＣｒの質量の変化を説明する領域である。表２に破線２２１で囲んだ領域において、Ｃ、Ｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉそれぞれの質量の値の一部を示す。
【０１１９】
【表２】
2017079582.tif 000004
【０１２０】
図１５と表２に示すように、Ｃｒを２４時間拡散させた場合は、外端側から約１．５［μｍ］（距離が１８．５〜２０［μｍ］）の範囲で、Ｃｒの質量がほぼ１３質量％以上に達する。そして、外端側から約２．９［μｍ］（距離が約２１［μｍ］）以上では、Ｃｒの質量が１４〜１６質量％であり、常磁性の領域である。
【０１２１】
このように、Ｃｒを２４時間拡散させたステータ２０１は、Ｃｒ拡散領域２１０、２１１におけるＣｒの質量は、１４〜１６質量％になる。従って、図２の点ａ１と点ｂ１または図７の点ａ２と点ｂ２のＣｒの質量は同等であり、１４〜１６質量％となる。なお、Ｃｒ拡散領域に近接する領域である点ｃのＣｒの質量は８質量％程度である。
【０１２２】
以上のように、３８パーマロイにＣｒを２４時間拡散した（＃２）ステータは、Ｃｒの質量が１４質量％以上の常磁性の領域｛例えば、外端側から約２．９［μｍ］（距離が２１［μｍ］以上）｝と、Ｃｒが８質量％の強磁性の領域とを有する。
また、図１４と図１５に示したように、Ｃｒを２４時間拡散させた（＃２）ステータの方が、Ｃｒを１時間拡散させた（＃１）ステータより、Ｃｒが１４質量％以上となる範囲が大きい。これは、拡散を行う時間に応じて、より離れた距離までＣｒが染みこんでいくためである。なお、前述したように、３８パーマロイにおいて、Ｃｒを染みこませることができる質量の限界は、約４０質量％である。
【０１２３】
また、上述したように、Ｃｒ拡散領域２１１の点ａ２のＣｒ含有量がＸ＝１４％以上であり、他の領域である点ｃのＣｒ含有量がＹ＝８％である。このように、Ｃｒ拡散領域のＣｒ含有量Ｘ％と、他の領域のＣｒ含有量Ｙ％との差は６％以上である（Ｘ−Ｙ≧６）。
【０１２４】
次に、Ｃｒを拡散してない（＃３）ステータの分析結果を説明する。
図１６（ａ）は、（＃３）比較例のステータのＣｒ拡散領域２１０、２１１の表面２１０ａ、２１１ａから厚み方向と垂直な断面（図４（ａ）、（ｂ）において、紙面の平行方向）に沿う走査型電子顕微鏡像である。
図１６（ａ）において、画像ｇ３０１は、（＃３）ステータのＣｒ拡散領域２１０、２１１の表面２１０ａ、２１１ａから厚み方向と垂直な断面（図４（ａ）、（ｂ）において、紙面の平行方向）に沿う走査型電子顕微鏡像である。また、画像ｇ３０２は、当該走査型電子顕微鏡像のうちＣｒ成分の像である。画像ｇ３０３は、当該走査型電子顕微鏡像のうちＦｅ成分の像である。画像ｇ３０４は、当該走査型電子顕微鏡像のうちＮｉ成分の像である。なお、画像ｇ３０１の尺度は、画像ｇ３０２〜ｇ３０４の約５倍である。
【０１２５】
また、図１６（ｂ）は、（＃３）ステータのＣｒ拡散領域２１０、２１１の表面２１０ａ、２１１ａから厚み方向と垂直な断面（図４（ａ）、（ｂ）において、紙面の平行方向）に沿うライン分析の結果を示すグラフである。なお、距離が約６．２３［μｍ］が、めっき層と母材との境目であり、ステータの外端である。
【０１２６】
符号ｇ３１１〜符号ｇ３１５それぞれは、Ｃ、Ｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉそれぞれの距離に対する質量［％］の変化を表す。
また、破線ｇ３２１で囲んだ領域は、クロムめっき層と母体との境目付近のＣｒの質量の変化を説明する領域である。表３に、破線３２１で囲んだ領域において、Ｃ、Ｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉそれぞれの質量の値の一部を示す。
【０１２７】
【表３】
2017079582.tif 000005
【０１２８】
図１６と表３に示すように、Ｃｒをめっきして熱を加えていない、すなわちＣｒを拡散させていない（＃３）ステータは、母材のＣｒの質量が、約８〜９質量％であり、強磁性である。すなわち、ステータ２０１にＣｒをめっきしただけでは、（＃３）ステータのＣｒ拡散領域２１０、２１１の内部におけるＣｒの質量が８質量％程度、すなわち、３８パーマロイの成分比のままであり、Ｃｒの質量が１４質量％以上の領域が形成されていないため、非磁性されていない。
【０１２９】
なお、図１４〜図１６においては、Ｃｒ拡散領域２１０、２１１の表面２１０ａ、２１１ａから厚み方向と垂直な断面に沿う走査型電子顕微鏡像を示したが、当該厚み方向と平行な方向でエネルギー分散型Ｘ線分析を行っても同様の結果を生じる。
【０１３０】
本発明のステッピングモータの製造方法によれば、ステータは一体として形成される。これは、狭幅部（過飽和部）（Ｃｒ拡散領域２１０、２１１の少なくとも一部）周囲で、非磁性部（Ｃｒ拡散領域２１０、２１１の少なくとも一部、例えば図２の点ｂ１、図７の点ｂ２）と磁性部（例えば図２の点ｃ、図７の点ｃ）とで形成されるステータ表面が連続する平面を有するという意味である。切断等の機械的なストレスや溶接・接合過程による歪みや部材の位置ずれを発生させることなく、磁気的な効率の低下やステータの破損、製品品質の低下、強度の劣化を防止することができる。その上、磁路の一部にＣｒ拡散領域を形成して透磁率の低減を図ることから、省電力化と高保持力を兼ね備えたステッピングモータを容易に製造することができる。
【０１３１】
また従来では、低透磁率の領域を調整する場合、ステータを機械的に分割する加工方法やその条件、挿入する非磁性体の調整等、工程数が多い上に製造条件を多く変更・調整しなければならず、結果製造コストの増大を招くおそれがあった。しかし、本発明によれば、ステータ素材に切断等の加工を施すことなく、Ｃｒ材を配置したステータ素材をＣｒ材の溶融温度以下の温度に放置することのみで、Ｃｒ拡散領域（低透磁率領域）を所望のものに調整できる。
【０１３２】
また、上述の実施形態においては、３８パーマロイのステータにおいて説明したが、これに限らず、７８パーマロイや４５パーマロイ等にも適用できる。これら合金は、元々Ｃｒはほとんど含有されているものではないが、本発明の製造方法によりＣｒを拡散させることができる。その場合には、Ｃｒ含有量の配置は、前記Ｃｒ拡散領域２１０のＣｒ含有量をＸ％、前記他の部位（例えば図２の点ｃ、図７の点ｃ）のＣｒ含有量をＹ％としたとき、ＸとＹとの差が６％以上である。これにより、上述の実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１３３】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【０１３４】
１０１・・・発振回路
１０２・・・分周回路
１０３・・・制御回路
１０４・・・駆動パルス選択回路（駆動手段）
１０５・・・ステッピングモータ
１０６・・・アナログ表示部
１０７・・・時針
１０８・・・分針
１０９・・・秒針
１１０・・・カレンダ表示部
１１１・・・回転検出回路
１１２・・・負荷検出回路
１１３・・・時計ケース
１１４・・・ムーブメント
２０１・・・ステータ
２０１ａ・・・ステータ素材
２０２・・・ロータ
２０３・・・ロータ収容孔
２０４、２０５・・・切り欠き部（内ノッチ）
２０６、２０７・・・切り欠き部（外ノッチ）
２０８・・・磁心
２０９・・・コイル
２１０、２１１・・・Ｃｒ拡散領域
２１３、２１４・・・幅狭部
ＯＵＴ１・・・第１端子
ＯＵＴ２・・・第２端子
Ｒ・・・磁路
【図１】
2017079582.tif 000006
【図２】
2017079582.tif 000007
【図３】
2017079582.tif 000008
【図４】
2017079582.tif 000009
【図５】
2017079582.tif 000010
【図６】
2017079582.tif 000011
【図７】
2017079582.tif 000012
【図８】
2017079582.tif 000013
【図９】
2017079582.tif 000014
【図１０】
2017079582.tif 000015
【図１１】
2017079582.tif 000016
【図１２】
2017079582.tif 000017
【図１３】
2017079582.tif 000018
【図１４】
2017079582.tif 000019
【図１５】
2017079582.tif 000020
【図１６】
2017079582.tif 000021
【図１７】
2017079582.tif 000022