JPH0810997B2 - 電子時計の駆動方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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ップモーターの駆動方法
を改良することに関する。

【０００２】

【従来の技術】水晶振動子を時間標準としたいわゆる水
晶腕時計が実用化されていらい、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はかられ、現在で
はこの水晶腕時計が広く普及するに到った。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ってきている。特に時計全体の消費
電力の殆んど大部分を、この電気機械変換機構で消費さ
れるようになってきており、水晶時計の長寿命化、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
ネックとなってきている。

【０００３】図１は、２極ローター型ステップモーター
であり、このステップモーターは従来からも実用化され
ており、本発明はこのステップモーターの駆動方法に関
するので、先ず、このステッ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。

【０００４】図１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の先端対向部間にあるスキマはステーター２、３にＮ
極Ｓ極が形成されるようにする磁極形成部となってい
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示機構を作動し
時刻表示を行う電子腕時計として構成される。

【０００５】図２はこのステップモーターの従来の駆動
回路、図３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には図３（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はＨｉｇ
ｈ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。従って、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。

【０００６】図４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。従って、図４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ップモーターの作
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ステップ回転する。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。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】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ってい
るためであり、本発明はローター１の作動を考慮し、無
駄になっ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あ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の電子時計用ステ
ップモータの駆動方法は、少なくとも、２極着磁永久磁
石ローター、前記ローターを包囲するように配置される
とともにＮ極Ｓ極を形成するための磁極形成部を備えた
ステーター、前記ステーターを励磁するコイルを有し、
駆動回路によって駆動される電子時計用ステップモータ
ー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、前記コイルを含めたブリッジ回路が構成さ
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に、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少
なくとも３つの間欠信号として該トランジスタを間欠的
に遮断状態にし、ローターの起動時点と、ローター磁極
が前記ステーターの磁極形成部を通過する時点と、該通
過後でローターに更に駆動力を与える時点の少なくとも
３ケ所で駆動信号を印加し、前記ローターに更に駆動力
を与える時点の駆動信号のパルス幅は、他のいずれの時
点での駆動信号よりも短く形成されてなり、前記駆動信
号印加終了後の前記ローターの非駆動時は、前記２個の
第１型のトランジスタは導通され、前記コイルを含む閉
回路が形成されることを特徴とする。

【０００９】

【実施例】以下に実施例につき詳説する。

【００１０】図５は本発明の駆動回路の一実施例を示
し、図６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。図５の駆動回路は図に示すように
２個のＰチャンネルＭＯＳトランジスタ１３、１４と２
個のＮチャ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１
７、１８、１９、２０となっており、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Ｌ
ｏｗとなっている。即ち、２個のＰチャンネルＭＯＳト
ランジスタ１３、１４によりコイルを含む閉回路が形成
されている。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。従って入力端子１７と１９にそれぞれ
図６（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
には図６（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間のスキマ即ち磁極形成部の通過前後と負荷ト
ルクに耐えるための余裕部のみに電流を流し、その他の
部分は電流をカッ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ットしてもローター
１の作動、出力トルク等の性能の低下は殆んど認められ
なかった。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の作動にとっては無駄な駆動力
が負荷されている部分があっ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ップモーターとして
最適の駆動方法と言える。さらに、トランジスタ駆動信
号の印加終了後、前記ローターの非駆動時に、２個のＰ
チャンネル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ルの逆誘起電流によ
り、ローターの振動はすみやかに収束される。

【００１１】

【発明の効果】本発明によれば、ローターの駆動時に、
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
駆動信号を少なくとも３つの間欠信号として該トランジ
スタを間欠的に遮断状態にし、ローターの起動時点と、
ローター磁極がステーターの磁極形成部を通過する時点
と、該通過後でローターに更に駆動力を与える時点の少
なくとも３ケ所で駆動信号を印加することにより、ロー
ターの駆動力が十分作用する区間のみ駆動電流が流れ、
ローターが慣性で動く区間などの無駄な駆動力を与えて
いた区間の消費電流を削減するとともに、モーターへの
負荷の増加によって、磁極形成部を乗り越えるまでに多
少時間がかかったとしても、磁極形成部の通過後にも駆
動力が作用しているため、モーターへの負荷の変動にも
十分対処できるものである。

【００１２】さらに、ローターに更に駆動力を与える時
点の駆動信号のパルス幅は、他のいずれの時点での駆動
信号よりも短く形成されるため、ステップモータへの負
荷の増加がない通常の運針状態の時の消費電流を最低限
に抑えつつ、前述の負荷の増加時の駆動を確実におこな
えるものである。

【００１３】さらには、ローターの非駆動時は、２個の
第１型のトランジスタは導通され、コイルを含む閉回路
が形成されることにより、駆動信号が印加されていない
時、例えば駆動信号の印加終了後、ローターの１ステッ
プ回転後に発生する振動を、コイルを含む閉回路におけ
るコイルの逆誘起電流によって速やかに収束させ、ロー
ターを確実に停止させることにより、ステップモーター
に駆動される指針の指示も安定した正確なものとなると
いう効果を奏するものである。例えぼ本願のように駆動
信号を間欠的にした場合の、駆動力のバラつきによるロ
ーターの振動や、ローターの所定位置からのずれといっ
た間題の発生を防ぐことができるものである。以上述べ
たように、本発明によれば、ステップモーターの性能を
維持しながら低電力化をはかることができ、電子時計の
長寿命化あるいは小型化をはかることができるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 電子時計用ステップモーターの概要図であ
る。

【図２】 ステップモーターの従来の駆動回路図であ
る。

【図３】 第２の入力信号波形図である。

【図４】 図２の駆動回路によるコイルに流れる電流波
形図である。

【図５】 本発明のステップモーター駆動回路図であ
る。

【図６】 図５の入力信号および電流波形図である。

【符号の説明】

１・・・・・ローター ２・・・・・ステーター ２、３・・・コイル １３〜１６・・ＭＯＳトランジスタ ２１・・・・・電流ルート

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも、２極着磁永久磁石ローター、
   前記ローターを包囲するように配置されるとともにＮ極
   Ｓ極を形成するための磁極形成部を備えたステーター、
   前記ステーターを励磁するコイルを有し、駆動回路によ
   って駆動される電子時計用ステップモーターの駆動方法
   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、前記コイル
   を含めたブリッジ回路が構成され、 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に、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
   前記駆動信号を少なくとも３つの間欠信号として該トラ
   ンジスタを間欠的に遮断状態にし、ローターの起動時点
   と、ローター磁極が前記ステーターの磁極形成部を通過
   する時点と、該通過後でローターに更に駆動力を与える
   時点の少なくとも３ケ所で駆動信号を印加し、 前記ローターに更に駆動力を与える時点の駆動信号のパ
   ルス幅は、他のいずれの時点での駆動信号よりも短く形
   成されてなり、前記駆動信号印加終了後の 前記ローターの非駆動時は、
   前記２個の第１型のトランジスタは導通され、前記コイ
   ルを含む閉回路が形成されることを特徴とする電子時計
   用ステップモーターの駆動方法。