JPH0429319B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子時計に関し、特にその電気機械変
換機構であるステツプモーターの駆動方法を改良
することに関する。

水晶振動子を時間基準としたいわゆる水晶腕時
計が実用化されて以来、数多くの技術革新や改良
により生産数量の増加と低価格化が図られ、現在
ではこの水晶腕時計が広く普及するに致つた。し
かしながら指針表示式のアナログ水晶腕時計にお
いては、水晶振動子、電子回路関係の技術革新に
比し、電気機械変換機構の立ち遅れが目立つてき
ている。特に時計全体の消費電力の殆ど大部分
を、この電気機械変換機構で消費されるようにな
つてきており、水晶腕時計の長寿命化、もしくは
電池の小型化による時計体の小型、薄型化の大き
なネツクとなつてきている。

本発明は、この点を改良するため電気機構変換
機構として２極ローター型ステツプモーターを採
用し、このステツプモーターの駆動方式を改良し
性能を維持しながら低電力化をはかつたものであ
る。

第１図は、２極ローター型ステツプモーターで
あり、このステツプモーターは従来からも実用化
されており、本発明はこのステツプモーターの駆
動方法に関するので、先ず、このステツプモータ
ーの概要と従来の駆動方法について述べ、続いて
本発明の新駆動方法について詳述する。

第１図において、１は２極に着磁された永久磁
石製のローターで、このローター１をはさんでス
テーター２，３が対向して配置されているが、こ
れらのステーター２，３はそれぞれコイル４を巻
いた継鉄５に接続して一組のステーターを構成し
ている。ステーター２，３はローター１が一定方
向に回転できるようにローター１の中心に対し、
ステーター２，３の円弧部２ａ，３ａを偏心させ
ローター１の静止時の磁極（ＮおよびＳ）位置を
ステーター２，３の一方にずらしている。コイル
４の端子４ａ，４ｂに駆動信号を印加すると、ロ
ーター１は180°ずつ回転し、このローター１の回
転は図示しないが歯車輪列を介して時計、分針、
秒針、カレンダー機構等からなる指機構を作動し
時刻表示を行う電子腕時計として構成される。

第２図はこのステツプモーターの従来の駆動回
路、第３図はその入力信号である。６，７は
CMOSインバーターでその出力はコイル４の端
子４ａ，４ｂに接続されている。このインバータ
ー６，７の入力端子８，９には第３図Ａ，Ｂの如
き信号が印加される。今、仮に入力端子８の信号
がLowからHighになると矢印１０の様に電流が
流れ、他の入力端子９がHighになると、これと
対称に電流が流れる。２つの入力端子８，９は１
秒毎に交互にHighになるのでコイル４にはこれ
に応じて１秒毎に電流の流れる方向の変化する反
転パルス電流が流れる。従つて、ステーター２，
３は交互にＮ極、Ｓ極に励磁され、ローター１が
これに応じて180°ずつ回転することが理解される
であろう。

第４図はローター１を駆動した時のコイルに流
れる電流の波形を示したものであり、この波形の
特徴は途中に電流値が減少する部分があることで
これはローター１が回転したときローター１の磁
極により、コイル４内の磁束が変化しコイルに逆
誘起電流が流れるためであり、この最も減少する
部分は磁束変化が最も変化する部分、即ち、ロー
ター１が両ステーター２，３間のスキマを通過す
るときである。従つて、第４図の区間１１はロー
ター１が起動し、ローター１の磁極がステーター
２，３のスキマを通る迄の区間でこのステツプモ
ーターの作動を観測すると、ローター１を作動さ
せるためだけなら、この区間１１で十分に作動す
ることがわかる。即ちローター１を起動し、ステ
ーター２，３のスキマを通る迄駆動すれば後は慣
性とステーター２，３との吸引により１ステツプ
回転する。しかし、ローター１に負荷がかかると
このスキマを通過する迄の時間がかかり、予想さ
れる負荷に耐えるようにするまで駆動区間１２が
余裕として設けられている。しかしながら、この
余裕区間１２は逆誘起電流が少なく、図からもわ
かるようにこの部分での消費電流が非常に多い。

これはローター１の作動を無視して一定の駆動
をする様な駆動方法をとつているためであり、本
発明はローター１の作動を考慮し、無駄になつて
いる部分の消費電流を減少し、性能を維持しなが
ら低電力化の可能な駆動方法を提供するもので、
以下実施例につき詳説する。

第５図は本発明の駆動回路の一実施例を示し、
第６図はその入力信号波形とコイルに流れる電流
波形を示したものである。

第５図の駆動回路は図に示すように２個のＰチ
ヤンネルMOSトランジスタ１３，１４と２個の
Ｎチヤンネルトランジスタ１５，１６とで構成し
ている。それぞれのトランジスタのゲートが入力
端子１７，１８，１９，２０となつており、ロー
ターの非駆動時はこれらの入力端子１７，１８，
１９，２０は全てLowとなつている。即ち、２
個のｐチヤンネルMOSトランジスタ１３，１４
によりコイルを含む閉回路が形成される。このと
きは当然コイル４には電流は流れない。今、入力
端子１７と１９をHighにすると、図の矢印２１
のルートの電流が流れる。次に入力端子１９のみ
Lowにもどすと電流の流れるルートがなくなり、
電流は遮断される。従つて入力端子１７と１９に
それぞれ第６図Ａ，Ｂなる間欠駆動信号を印加す
るとＢのHighなる区間２２，２４，２６のみ電
流が矢印２１のルートで流れ、区間２３，２５
は、電流が遮断される。しかしながらローター１
は駆動されコイル４には第６図Ｃなる電流が流れ
る。即ち電流が流れるのはローター１の起動時と
ローター１の磁極が両ステーター２，３間のスキ
マの通過前後の負荷トルクに耐えるための余裕部
のみに電流を流し、その他の部分は電流をカツト
することにより駆動力がローター１に有効に働
き、このように電流をカツトしてもローター１の
作動、出力トルク等の性能の低下は殆ど認められ
なかつた。換言すると従来の如き一定の駆動力を
与える駆動方法は、ローター１の作動によつて無
駄な駆動力が付加されている部分があつたという
ことで本実施例の如く、ローター１の作動上、駆
動力が十分作用する部分のみ駆動力を与える駆動
方法はステツプモーターとして最適の駆動方式と
言える。

さらに、トランジスタ駆動信号の印加終了前記
ローターの非駆動時、２個のＰチヤンネルMOS
トランジスタ１３，１４とコイルにより形成され
る閉回路におけるコイユの逆誘起電流により、ロ
ーターの振動はすみやかに収束される。

尚、上述の如く本発明の低電力化という目的は
駆動電流が流れているトランジスタの１つを断続
的に駆動し駆動電流を間欠的に供給することによ
り達成されるが、特に上記実施例のように第５図
Ａのトランジスタ１５が遮断状態２３，２５（第
５図Ｂ）のときトランジスタ１３を遮断状態にし
てある場合には短絡制動回路が形成されず、ロー
ター１の慣性力を一層駆動に利用することができ
るというメリツトを有する。

以上、本発明は、トランジスタ駆動信号が印加
されているローターの駆動時、ローターが駆動し
続けようとする慣性を利用しローター駆動電流を
間欠的に遮断することで低電力化をはかり、又、
トランジスタ駆動信号の印加後前記ローターの非
駆動時、コイル両端を短絡することによりコイル
に流れる誘起電流を用いて、慣性で作動している
ローターのダンピングを確実に行なうものであ
り、低電力で確実なステツプ運針をしうる電子時
計を低コストで提供できるメリツトを有するもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は電子腕時計用ステツプモーターの概要
図。第２図はステツプモーターの従来の駆動回
路。第３図は第２図の入力信号波形図。第４図は
第２図の駆動回路によるコイルに流れる電流波形
図である。第５図は本発明のステツプモーター駆
動回路。第６図は第５図の入力信号および電流波
形図である。 １……ローター、２，３……ステーター、４…
…コイル、１３〜１６……MOSトランジスタ、
２１……電流ルート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 計時信号によつて作動する駆動回路と、 少なくともコイル、ステータ、永久磁石ロータ
   ーを有し前記駆動回路によつて駆動されるステツ
   プモーターとを備えた電子時計の駆動方法におい
   て、 前記コイルに駆動電流を供給する前記駆動回路
   は第１の電位に２個の第１型のトランジスタが接
   続され、第２の電位に第２型のトランジスタが接
   続されたブリツジ回路で構成され、 前記コイルの両端は、それぞれ前記第１型のト
   ランジスタと第２型のトランジスタの直列接続点
   に接続され、 前記４個のトランジスタを駆動信号により選択
   的に導通させて前記コイルに駆動電流を供給する
   ことにより前記ローターを駆動させるとともに、 前記駆動信号を印加する前記ローターの駆動
   時、前記駆動電流を流しているトランジスタの１
   つに印加される前記駆動信号を複数に間欠した間
   欠駆動信号とすることにより前記トランジスタを
   間欠的に遮断状態とし、 前記駆動信号の印加終了後前記ローターの非駆
   動時に前記２個の第１型トランジスタを導通させ
   ることでコイルを含む閉回路を形成してなること
   を特徴とする電子時計の駆動方法。