DE2808534A1

DE2808534A1 - Schrittmotor

Info

Publication number: DE2808534A1
Application number: DE19782808534
Authority: DE
Inventors: Yoshikazu Kawamura
Original assignee: Suwa Seikosha KK
Current assignee: Suwa Seikosha KK
Priority date: 1977-03-01
Filing date: 1978-02-28
Publication date: 1978-09-07
Also published as: JPS5738119B2; DE2808534B2; DE2808534C3; GB1554996A; HK25881A; US4227135A; MY8100336A; JPS53107611A

Description

BLUMBACH · WESER · BERGEf« · KRAMER ZWIRNER · HIRSCH · BREHM

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN -, .·, .-, ,-, _r -, ,

I ο U b b 3

Patentconsult Radeckeslrafie 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Pateniconsult Patentconsult Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patentconsull

Kabacihiki Kaisha Suv;a Seikosha 78/8708

5-3-5» Owa, Suwa-shi,
Nagano, Japan

Schrittmotor

Die Erfindung befaßt sich mit einem Schrittmotor für eine elektronische Uhr, insbesondere Armbanduhr.

Eine elektronische Armbanduhr ist eine elektronische Subminiaturvorrichtung, bei der es erforderlich ist, daß eine Batterie sehr klein ist und die Uhr solange wie möglich antreiben kann, so daß jede als Uhr arbeitende Vorrichtung mit extrem .niedriger Energie betrieben werden können sollte. Tatsächlich hat man immer wieder versucht, den Energieverbrauch einer Uhr zu verrin-

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München: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · P. Hirsch Dipl.-Ing. · H. P. Brehrn Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden: P. 3. Blumbach Dipl.-Ing. · P. Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur, · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

gern. Bei einem Schrittmotor, der einen elektromechanischen Wandlermechanismus einer elektronischen Armbanduhr darstellt, gilt in dieser Hinsicht keine Ausnahme, und man versucht, seinen Wirkungsgrad zu erhöhen und seinen Energieverbrauch zu reduzieren.

Als Grundfunktion einer Uhr war es ausreichend, daß Zeiger mit ablaufender Zeit in einer feststehenden Richtung gedreht wurden, um die Zeit ablesen zu können, so daß nicht nur ein sich in beiden Richtungen drehender Schrittmotor, sondern selbst ein sich in einer feststehenden Richtung drehender Schrittmotor ausreichten. Selbst wenn ein sich in einer feststehenden Richtung drehender Schrittmotor verwendet wurde, wurde weitläufig -ein Schrittmotor benötigt, der mit möglichst geringem Energieverbrauch betrieben werden kann. Deshalb wurde ein Schrittmotor, der sich in beiden Richtungen drehen kann, nicht in praktischen Gebrauch genommen. Tatsächlich sind einige Ideen bezüglich eines in beiden Richtungen drehbaren Schrittmotors vorgeschlagen worden. Dabei handelte es sich jedoch nur um eine Idee,die nicht verwirklicht werden konnte, da deren Ausführung kompliziert war, eine extrem hohe Genauigkeit bei der Herstellung erforderte, zu einem hohen Energieverbrauch führte und dergleichen. In jüngerer Zeit ist mit der wachsenden Beliebtheit elektronischer Armbanduhren ein sich in beiden Richtungen drehender Schrittmotor erforderlich geworden, und zwar aufgrund von Anforderungen bezüglich Bequemlichkeit, Ge-

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brauchsfähigkeit, Funktionserweiterung usw.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektronische Treiberschaltung verfügbar zu machen, die den Rotor eines Schrittmotors in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung drehen kann, um eine elektronische Uhr, insbesondere Armbanduhr, verfügbar zu machen, die einfacher zu benutzen ist und/oder deren Funktion weit ausgedehnt ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 gekennzeichnet und im Unteranspruch vorteilhaft weitergebildet.

Die vorliegende Erfindung macht einen neuen Schrittmotor verfügbar, der sich sowohl vorwärts als auch rückwärts dreht und bei dem herkömmliche Fehler entsprechend den zuvor genannten Anforderungen beseitigt sind. Das heißt, der herkömmliche Schrittmotor, der sich in einer Richtung dreht, einen hohen Wirkunggrad aufweist und mit niedrigem Energieverbrauch betrieben werden kann, wurde durch eine spezielle Treiberschaltung auch in entgegengesetzter Richtung drehbar gemacht, ohne den Motormechanismus zu ändern. Folglich kann dieser Motor in beiden Richtungen gedreht werden, in^dem lediglich elektronische Schaltungen gewechselt werden, ohne derartige herkömmliche Merkmale wie hoher Wirkungsgrad und niedriger Leistungsverbrauch zu verlieren. Die vorliegende Erfindung kann grundsätzlich bei allen Schrittmotoren für elektronische Uhren, insbesondere Armbanduhren, angewendet werden.

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Bevor die vorliegende Erfindung erläutert werden wird, werden zunächst ein Beispiel der herkömmlichen Schrittmotoren für eine elektronische Armbanduhr und die herkömmlichen Ideen für eine Drehung eines Schrittmotors in beiden Richtungen ex*läutert. Danach wird anhand von Ausführungsformen die vorliegende Erfindung näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

1 einen erfindungsgeiaäßen Schrittmotor; Fig. 2 und 5 Treibschaltungen eines herkömmlichen Schrittmotors;

Fig. 4- eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Treibschaltung für eine Drehimg in beiden Richtungen; Fig. 5 einen Zeitfolgeplan für diese Ausführungsform; und Fig. 6 Arbeitsbedingungen des Motors.

Die Zeichnungen zeigen einen Rotor 1} einen Stator 2,3; eine Spule 4-; einen Zeitnormal schwinger 10; eine Oszillatorschaltung 11; eine Teilerschaltung 12; eine V/ellenformungsvorrich~ tung 13; Inverter 14·, 15; Verzögerungsflipflops 26 bis 29 und einen Umschalter 33·

Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines Schrittmotors für eine elektronische Armbanduhr. In dieser Zeichnung kennzeichnet 1 einen permanentmagnetischen Rotor mit zwei diametral gegenüberliegenden Polen. Der Rotor 1 befindet sich zwischen Statoren 2 und 3» d.i^e sich einander gegenüberliegen. Jeder dieser Statoren 2 und 3 ist mit einem Joch 5 verbunden, um das eine Spule 4-

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O INSPECTED

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gewickelt ist, so daß ein Statoraufbau gebildet ist. Um den Eotor 1 in feststehender Richtung drehen zu können, sind Kreisbogenteile 2a, 3a der Statoren 2, 3 und der Rotor 1 nichtkoaxial, so daß die Magnetpol-(N-PoI und S-PoI) Position des ruhenden Rotors 1 zum schmaleren Spaltteil bewegt wird. Der Schrittmotor mit diesem Aufbau ist in praktische Benutzung genommen und in einem Schaltungsaufbau, wie er in Fig. 2 gezeigt ist, betrieben worden.

Ein Quarzkristallschwinger 10 wird von einer Oszillatorschaltung 11 betrieben, und seine Frequenz wird durch einen Frequenzteiler 12 herabgeteilt* Dann werden durch eine Vellenformungseinrichtung 13 zwei Impulse mit beliebigem Zeitintervall, beliebiger Zeitdauer und einer Phasendifferenz von 180° gebildet. Typisch dafür sind zwei Impulse mit einer Impulsbreite von 7j8 ms, die alle zwei Sekunden erzeugt werden. Der Rest wird im Zusammenhang mit diesen Impulsen erläutert werden. Diese Impulse werden in Treiber 14 und 15 mit einem C-MOS-Inverter eingegeben, und deren Ausgangssignale werden auf Anschlüsse 4 a und 4 b der Spule 4 gegeben.

Fig. 3 ist eine ausführliche Darstellung des Treiberteils. Wenn der erwähnte Impuls 18 auf den Eingangsanschluß eines Inverters 14 gegeben wird, fließt Strom in der durch einen Pfeil 19 angegebenen Richtung. Wenn dann der Impuls auf den Eingangsanschluß 17 eines anderen Inverters 15 gegeben wirdi fließt Strom in einem Weg, der zu dem für den Fall des Ansteuerns des

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Inverters 14- symmetrisch ist. Das heißt, durch Eingabe dieser Impulse nacheinander an die Eingangsanschlüsse 16 und 17 der beiden Inverter kann der in der Spule 4- fließende Strom wechselweise invertiert werden. Genauer gesagt kann in der Spule 4· ein Strom fließen, der eine Impulsbreite von 7*8 ms aufweist und jede Sekunde in reziproker Weise invertiert wird. Aufgrund einer solchen Treiberschaltung werden der R-PoI und der S-PoI nacheinander bei den Statoren 2 und $ des in Pig. 1 gezeigten Schrittmotors gebildet, und der Rotor 1 kann entsprechend der Anziehung oder Abstoßung durch oder vom Magnetpol um 180° gedreht werden. Die Drehung des Rotors 1 wird über ein Zwischenrad 6 auf ein Sekundenrad 7 übertragen und von dort über ein Kleinbodenrad 8 und ein Hinutenrad 9 ferner auf ein Minutenrohr, ein Stundenrad und einen Kalenderiaechanismus, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, so daß ein Anzeigemechanismus betätigt wird, der beispielsweise einen Stundenzeiger, einen Minutenzeiger, einen Sekundenzeiger und eine Kalenderanzeige aufweist.

Dieser als Wandlermechanismus für eine elektronische Armbanduhr verwendete Schrittmotor ist verbessert worden durch eine optimale Formgebung (das heißt, der Innendurchmesser des Stators, der Exzentrizitätsbetrag x, der Rotordurchmesser usw.) und durch eine Analyse des Motorbettriebs und des magnetischen Kreises; auf diese Weise hat man versucht, dessen Umwandlungswirkungsgrad zu erhöhen und den dem Schrittmotor zuzuordnenden

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Energieverbrauch niedrig au machen. Diese Verbesserungen wurden durchgeführt und erörtert für einen sich nur in feststehender Richtung drehenden Motor, um eine Drehung in der feststehenden Richtung leicht zu machen. Polglich kann diese Art Schrittmotor bei der normalen Treibmethode in seiner Drehrichtimg nicht umgekehrt v/erden, so daß man da-chte, daß es unmöglich sei _y diesen Schrittmotor in beiden Richtungen drehen zu lassen. Vie zuvor eritfähnt, ändert sich die stabile Position des Rotors 1 entsprechend der Exzentrizitätsrichtung der beiden Statoren 2 und 3, so daß die Drehrichtung bestimmt ist. Das heißt, im Fall der in Pig. 1 gezeigten Exzentrizitätsrichtung dreht sich der Rotor 1 in Richtung des Pfeils. Im Fall der entgegengesetzten Exzentrizitätsrichtung dreht sich der Rotor 1 entgegengesetzt zur Richtung des Pfeils. Eine der herkömmlichen Ideen dafür, eine Drehung dieses Motors in beiden Richtungen zu erlangen, benutzt diese Konstruktion. Das heißt, durch Ändern der Exzentrizitätsrichtungen der Statoren 2 und 3>i vorgenommen von außerhalb der Uhr, kann der Rotor in beiden Richtungen gedreht werden. Um Eigenschaften wie einen hohen Wirkungsgrad und einen geringen Energieverbrauch zu erhalten, ist bei einer solchen Konstruktion der Exzentrizitätsbetrag der Statoren 2 und 3 etwa 50 um bei einem zulässigen Fehler im Bereich von 10 um. In dieser Weise ist auch der in beiden Richtungen drehbare Motor auszuführen. Da der Motor einer hohen Genauigkeit bedarf, muß der Stator mit großer Sorgfalt hergestellt und beim Zusammenbau

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sicher auf der Platte befestigt v/erden. Da bei einem solchen Aufbau der Stator durch eine Betätigung von außen gedreht vdrd-, stößt die Herstellung des Motors, selbst bei Anwendung eine,? präzisen Herstellungsverfahrens, auf praktische Schwierigkeiteiu

Als weitere herkömmliche Idee bezüglich eines in beiden Sichtungen drehbaren Schrittmotors kann man einen Schrittmotor nil zwei Treibspulen (das heißt, eine Treibspule für die Vorwärts~ drehung und eine Treibspule für die Rückwärtsdrehucg) erwähnen, oder einen Schrittmotor, der zusätzlich zwei Paar Statoren aufweist.

Jedoch kann man bei diesen Ideen die Größe eines Schrittmotors in einer Armbanduhr nicht außer acht lassen, speziell im Hinblick auf die Größe der Spule. Daher besteht die Forderung, daß der Motor klein ist und ein Motor, der zwei Treibspulen benötigt, kann bei dieser !Forderung praktisch nicht eingesetzt werden. Die erwähnten vorgeschlagenen Ideen hinsichtlich eines in beiden Richtungen drehbaren Schrittmotors bedingen Schwierigkeiten bei der Realisierung als Schrittmotor für eine elektronische Armbanduhr, und sie lassen sich - mindestens für diesen Anwendungsbereich - nicht verwirklichen.

Die vorliegende Erfindung macht einen in beiden Richtungen drehbaren Schrittmotor verfügbar, der leicht verwirklicht werden kann und solche Mangel nicht aufweist. Pur den in Fig. 1 gezeig-

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ten Schrittmotor wurde durch Analysieren der Arbeitsweise des Rotors, ohne irgendeine Änderung des Mo t or auf "b aus, eine Treibmethode gefunden, die eine Drehung in entgegengesetzten Richtungen möglich macht. So kann eine Motordrehung in beiden !Richtungen lediglich durch Hinzufügen einiger Treibschaltungen durchgeführt vjerden.

Eine erfindungsgemäße Ausführungsform \iird im folgenden erläutert.

3?ig. 4 zeigt ein Beispiel einer Treiberschaltung zum Drehen in beiden Richtungen und Fig. 5 zeigt einen Zeitplan hierfür.

Die Zeichnung zeigt eine Oszillatorschaltung 20 und eine Treiberschaltung 21* Jedes Ausgangssignal von NAND-Gattern 22, 23» 24 und 25 ist ein Takt für eine Impulserzeugung aur Zeit der Motorbetätigung und kann entsprechend der Kombination der Ausgangssignale von der Treiberschaltung 21 erhalten werden. Das NAND-Gatter 22 ist ein Gatter zur Bildung des ersten Impulses für das Rückwärtstreiben, die NAND-Gatter 23, 24 sind Gatter zur Bildung des zweiten Impulses, und das NAND-Gatter 25 dient zur Bildung des Impulses für das Vorwärtstreiben. Jedes dieser Gatter erzeugt beispielsweise einen Taktimpuls, der um einige ms (Τ,ρ T₂, T,, T^) später als das Einsekundensignal abfällt. Zu dieser Zeit geben die Verzögerungsflipflops 26, 27, 28 und 29 das Einsekundensignal um T., T₂, T, bzw. T^ verzögert aus, so daß am Gatter 30 ein Impuls mit einer Impulsbreite von T_x.

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erzeugt wird (Fig. 5A), am Gatter 31 ein Impuls mit einer Impulsbreite von 1,-T₂=Oi,', und am Gatter 32 ein Impuls mit einer Impulsbreite von T^. 33 ist ein Umschalter für eine Vorwärtsdrehung und eine Rückwärtsdrehung-, wenn dieser Schalter offen ist, dreht sich der Rotor vorwärts, und wenn er geschlossen ist, dreht sich der Rotor rückwärts»

Zunächst kann in dem Fall, daß der Schalter offen ist, das heißt, im Fall des Vorwärtstreibens, wenn der Ausgang des Schalters 33 hoch liegt und das Gatter 36 offen ist, das Ausgangssignal vom Gatter 32 durch das Gatter 36 gelangen, und die Gatter 34- und 35 sind geschlossen. Das Ausgangssignal des Gatters 36 wird durch 1/2 HZ geteilt. Dadurch werden an den Ausgängen D und E von ODER-Gattern 39 und 40 mit D^ und E^ bezeichnete Signale erhalten. Diese Signale werden auf die Eingänge von Treiberinvertern 42 und 43 gegeben, deren Ausgänge mit Anschlüssen 41a und 41b einer Treibspule 41 im Schrittmotor verbunden sind. Dieses Treibsignal ist nämlich das gleiche wie ein in den Fig. 2 und 3 gezeigtes Treibsignal des herkömmlichen Schrittmotors. Folglich wird'eine Impulsspannung (F,. in Fig. 5) mit einer Impulsbreite von T^, die jede Sekunde umgekehrt wird, an die Spule 41 angelegt, so daß der Schrittmotor normal antreibt.

Im nächsten Fall, in dem der Schalter 33 geschlossen ist, das heißt, im Fall des Rückwärtstreibens, wenn der Ausgang des Schalters 33 niedrig liegt, sind die Gatter 34 und 35 offen

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und ist das Gatter 36 im Gegensatz dazu geschlossen. Daher gelangen die Ausgangssignale A und B der NAND-Gatter 30 und 31 durch die Gatter 34 und 35 und werden durch 1/2 HZ geteilt·, dann erhält man an den Ausgängen T) und E der ODES-Gatt er 39 und 4£) in J¹Ig. 5 mit D₂ und E₂ bezeichnete Signale, die auf die Treiberinverter 42 und 43 gegeben werden, so daß deren Ausgänge mit den Anschlüssen 41a und 41b der Treibspule 41 verbunden sind. Zu dieser Zelt wird der Spannungsimpuls mit einer Impulsbreite von T^ eingegeben, und zunächst fließt Strom vom Anschluß 41a zum Anschluß 41b der Spule 41. Dann wird die Impuls spannung mit einer Impulsbreite von T-,' eingegeben, und es fließt Strom in der entgegengesetzten Richtung dazu (das heißt vom Anschluß 41b zum Anschluß 41sOl Nach einer Sekunde fließt der Strom entsprechend der Impulsspannung mit der Impulsbreite von T,. vom Anschluß 41b zum Anschluß 41a und der Strom entsprechend dem Impuls mit der Impulsbreite von T^¹ fließt im Gegensatz zu dem zuvor Erwähnten"vom Anschluß 41a zum Anschluß 41b und danach wiederholt sich dies. Die auf die Treibspule 41 gegebene Spannung ist in Fig. 5 mit F₂ bezeichnet. Wenn solche Treibimpulse, deren Impulsbreiten T^, T₂ und T,' auf geeignete Werte eingestellt sind, auf den Motor gegeben werden, dreht sich der Rotor in entgegengesetzter Richtung. Der Grund dafür und die Arbeitsweise des Rotors werden anhand des in Fig. 1 gezeigten Schrittmotors erläutert.

Die Impulsbreite T^, des Treibimpulses zur Zeit der Vorwärtsdrehung führt zu einer ausreichenden Betätigung, wie sie im

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Vorwärtabetrieb erforderlich ist, und ist bei dieser Ausführungsform auf 7,8 ms eingestellt. Der Impuls mit der Impulsbreite T^ ist so eingestellt, daß er eine schmalere Impulsbreite als T^, das heißt 7»8 ms, aufweist, und eine etwas schmalere Impulsbreite als die zum Drehen des Rotors erforderliche Impulsbreite besitzt. Beispielsweise ist T,. etwa 3 ms. Durch den Impuls mit der Impulsbreite T,. erhält der Bot or eine Treibkraft in Richtung einer Vorwärtsdr-ehung. Da jedoch nicht genügend Kraft zum Drehen um einen Schritt vorhanden ist, kehrt der Rotor nach einer Drehung um 40° bis 50° in. seine Position zurück. In Fig. 1 besitzt der Rotor 1 eine neutrale Position N.P., die etwas weniger als 90° von der statisch stabilen Position weg liegt (der Position des Magnetpols zur Zeit des Nicht-Treibens). Wenn der Rotor 1 eine Treibkraft erhält und über diese neutrale Position H".P. hinausgelangt, dreht sich der Rotor 1 ohne jegliche Antriebskraft um einen Schritt. Wenn der Rotor 1 diese neutrale Position N.P. jedoch nicht überwinden kann, kehrt er zu seiner statisch stabilen Position zurück. Das Treiben entsprechend dem Impuls mit der Impulsbreite von T^. hängt von letzterem ab.

Fig. 6 zeigt Arbeitsbedingungen des Rotors, (a) zeigt den Rotorbetrieb für den Fall, daß der Impuls mit einer ausreichenden Impulsbreite (7,8 ms) angelegt wird und der Rotor sich um 180° vorwärts dreht und anhält.(b) zeigt den Rotorbetrieb für den Fall, daß lediglich der Impuls mit der Impulsbreite von 2L (3 ms) angelegt wird, der Rotor die neutrale Position K.P.

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nicht überwinden kann und in seine Position zurückkehrt. Aufgrund der Arbeitsweise der Schaltung nach"Pig. 4 wird.nach dem Impuls mit einer Impulsbreite von T,- der Impuls mit einer Impulsbreite T,¹ angelegt, der dem Impuls mit der Impulsbreite von T^ entgegengesetzt ist. Dieser Impuls bringt den Rotor dazu, sich in der entgegengesetzten Richtung zu drehen, wenn er durch den Impuls mit der Impulsbreite T,. etwas gedreht worden ist, das heißt wenn der Magnetpol des Rotors 1 die nahen Spalte zwischen den Statoren 2 und 3 erreicht, so daß der Rotor betätigt wird, wie es (c) in Pig. 6 zeigt, und in der entgegengesetzten Richtung um 180° gedreht und dann angehalten wird. In diesem Pail sind natürlich Tg und T₇,¹, die im Zeitplan B der Fig. 5 gezeigt sind, so bestimmt, daß sie einen geeigneten Wert besitzen. Beispielsweise ist Tg ungefähr 4_S5 ms und T,¹ ungefähr 4,5 mse Wenn sich der Rotor 1 in der statisch stabilen Position befindet, ist er innerhalb eines Drehschrittes in der entgegengesetzten Richtung getrieben wordene, Der Grund ist folgender: Da das Magnetfeld in den Statoren 2"und 3» das den Rotor 1 hält, ein Parallelmagnetfeld ist, erhält der Rotor 1 bei der Yorwärtsdrehung das größte Treibdrehmoment, wenn der Magnetpol des Rotors 1 in der Richtung der Spaltet der Statoren 2 und 3 liegt, so daß der Rotor 1 bei einer Drehung aus seiner Ruheposition in Pfeilrichtung ein größeres Treibdrehmoment erhält, das heißt,er erhält ein großes Drehmoment für den ganzen Drehweg. Venn andererseits ein Treibimpuls für das Rückwärt sdrehen zugeführt wird, beginnt sich der Rotor 1 in der entgegengesetzten Richtung zu drehen. Da sich das Treibdrehmoment

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jedoch, nach und nach verringert, wird der Rotor innerhalb eines Drehschrittes gedreht und kehrt zu seiner Position zurück. Entsprechend der erfindungsgemäßen Treibmethode gilt folgendes: Wenn der Rotor 1 in die Nähe der SpalteX zwischen den Statoren 2 und 3 gedreht ist, wird der Impuls zum Treiben in der entgegengesetzten Richtung angelegt, so daß der Rotor ein größeres Treibdrehmoment als das in der statisch stabilen Position erhält und sich rückwärts drehen kann..

Nun wird bei dem in Pig. 1 gezeigten Schrittmotor dessen Verhalten zur Zeit der auf diese V/eise erhaltenen Rückwärts drehung erläutert. Eine zulässige Grenze für eine Impulsbreite eines Treibimpulses ist folgendermaßen. T^: 2 bis 3»5 ms; T2: 2 bis 6 ms; T^¹: 3i5 "bis 6 ms. Das Ausgangsdrehmoment zur Zeit der Rückwärtsdrehung ist 1/4- bis 1/2 des Ausgangsdrehmomentes zur Zeit der Vorwärtsdrehung. Der Bereich der Spannung, die den Motor in der entgegengesetzten Richtung zu drehen vermag, ist etwas schmaler als der für die Vorwärtsrichtung. Das Motorverhalten zur Zeit der Rückwärtsdrehung ist schlechter als das zur Zeit der Vorwärtsdrehung. Für den Fall, daß dieser Schrittmotor für eine elektronische Armbanduhr vorgesehen ist, wird der Schrittmotor während der gewöhnlichen Uhrenfunktion vorwärts gedreht, und er wird für spezielle Funktionen oder in speziellem Betrieb rückwärts gedreht. In diesem Fall muß der Motor zur Zeit der Vorwärtsdrehung normalerweise unter allen Umständen (beispielsweise übermäßig niedrige Temperatur, Magnetfeld, starker äußerer Stoß usw.)_; die für die Uhr auftreten

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können, antreiben, während zur Zeit der Rückwärtsdrehung solche schwierigen Umstände nicht so stark in Erwägung gezogen werden müssen. Obwohl zur Zeit der Vorwärtsdrehung ausreichende Leistung erforderlich ist, reicht es zur Zeit der Rückwärtsdrehung aus, wenn sich der Motor unter normalen Umständen dreht. In diesem Sinn ist die erfindungsgemäße Antriebsmethode zum Drehen in Vorwärts- und in Rückwärtsrichtung am meisten für einen Schrittmotor, der für eine elektronische Armbanduhr vorgesehen ist, geeignet.

Die erfindungsgemäße Treibmethode ist nicht ausschließlich für den in Hg. 1 gezeigten Schrittmotor bestimmt, sondern sie ist für alle Schrittmotoren anwendbar, die herkömmlicherweise als Motor für eine elektronische Armbanduhr praktische Verwendung finden. In diesem Fall ändert sich jedoch die numerische Konstante der Impulsbreite und des Zeitintervalls (T,., T«, ^' usw.) der zuvor erwähnten Treibimpulse bei jedem Motor ein wenig.

Das heißt, eine solche Treibmethode eignet sich für einen Schrittmotor mit einem sechs Pole aufweisenden Rotor, während der Rotor des in Pig. 1 gezeigten Schrittmotors zwei Pole besitzt, für einen Schrittmotor, bei dem ein Rotor magnetisch in Axialrichtung mit einem Stator in Eingriff steht,und auch für einen Schrittmotor, bei dem ein Rotor durch eine Spule gehalten wird. Alle diese Motoren sind invertierende Schrittmotoren, bei denen ein Treibstrom von Schritt zu Schritt in wechselweise entgegengesetzten Richtungen fließt. Ein Schrittmotor jedoch, bei dem

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ein Treibstrom immer in derselben Sichtung fließt, kann rückwärts gedreht werden, indem der zweite Impuls (T₇ ¹) für das Rückwärtstreiben in einer Richtung angelegt wird, die zu derjenigen des Impulses für den Hormalbet-ri eb entgegengesetzt ist.

Man kann erwarten, daß der in beiden Richtungen drehbare Schrittmotor in einer elektronischen Armbanduhr verschiedentlich verwendet werden kann, und zwar unter Benutzung der vorliegenden Erfindung. Wenn beispielsweise zur Zeiteinstellung ein Sekundenzeiger auf die genaue Zeit einzustellen ist, kann die Einstellung, auch wenn der Sekundenzeiger vor geht, leicht durchgeführt werden, indem der Schrittmotor rückwärts gedreht wird und den Sekundenzeiger zurückstellt. In diesem Fall kann die Zeit in einem kurzen Augenblick eingestellt werden, in dem der Motor schneller als im normalen Uhrenbetrieb (das heißt normalerweise mit einem Schritt pro Sekunde) betätigt wird. Pur einen Schaltungsaufbau zur erwähnten Zeiteinstellung ist es natürlich nur erforderlich, die Schaltung der in Fig. 4-gezeigten Ausführungsform etwas zu ändern. Es können verschiedene Arten von Zeitkorrekturmethoden vorgesehen sein, speziell Sekundenkorrekturmethoden, die eine Antriebsmethode zum Drehen in beiden Richtungen benutzen, und die vorliegende Erfindung kann dafür angewendet und angepaßt werden.

Auch für den Fall, daß eine elektronische Armbanduhr mit zusätzlichen Funktionen wie Vielfachzeitanzeige, Restzeitanzeige, versehen wird, zeigt der in beiden Richtungen drehbare Motor

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seine Wirkung.

Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht nur bei einer elektronischen Armbanduhr anwendbar, sondern auch bei elektronischen Geräten wie allgemeinen Meßvorrichtungen.

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Claims

BLUMBACH . WESER · BERGEN · KRÄMER ZWIRNER - HIRSCH · BREHM

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Pätentconsult RadedcestraSe 43 GOOO München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Palentconsult Patentconsult Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561993 Telex 04-186237 Telegramme Paientccnsult

Kabushiki Zaisha Suwa Seikosha 78/8708

3-3-5» Owa, Suwa-shi, Nagano, Japan

Patentansprüche

/ 1. '· Schrittmotor mit wenigstens einem Rotor und einer diesen ~~ treibenden elektronischen Treiberschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Treiberschaltung eine Vorwärtstreiberschaltung zur Vorwärtsdrehung des Rotors und eine Rückwärtstreiberschaltung zur Rückwärtsdrehung des Rotors aufweist.
2.. Schrittmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärtstreiberschaltung zum Drehen des Motors in der gewünschten Drehrichtung einen relativ schmalen, weniger als einige zehn Millisekunden dauernden Spannungsimpuls an eine Treibspule liefert und daß die Rückwärtstreiberschaltung zum Drehen des Motors in zur vorbestimmten Drehrichtung entgegengesetzter Richtung an die Treibspule einen

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München: R. (Cramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · P. Hirsch Dipl.-Ing. · H. P. Brehm Oipl.-Chem. Dr. phü. nat. Wiesbaden: P. G. Blumbach Dipl.-Ing. · P. Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur. . G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

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Spannungsimpuls anlegt, der schmaler als der Spannungsimpuls für den Vorwärtsantrieb ist, und dann einen Spannungsimpuls entgegengesetzter Polarität.

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