JP2020092588A - 直流電気モーターの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】単純な構成で直流モーターのローターの回転を制御する制御方法を提供する。【解決手段】ローターを回転させるためのインダクター回路Ａ、Ｂを有する直流電気モーター１のローターの回転速度を制御する方法に関し、このローターは、連続的に回転するように構成しており、永久磁石３ｂを備える。この方法は、ローターの回転速度を測定するステップと、基準信号と比較したローターの回転における時間ドリフトを決めるステップと、少なくとも１つが決められた時間ドリフトに応じて変化する可変速度しきい値でありＮ＋１個のローター回転速度範囲を定めるＮ個の速度しきい値を定めるステップと、決められたローターの回転速度がそのＮ＋１回転速度範囲のうちのどれかを決めるステップと、及び最後に、決められた回転速度範囲に基づいてインダクター回路の制御に関連するアクションを選択してローターの回転速度を制御するステップとを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、ブラシレスＤＣ電気モーターのような直流（ＤＣ）電気モーターのローターのための制御方法に関する。本方法は、特に、時計の用途、具体的には、電気機械式の携行型時計用ムーブメント、において用いられるような小さな寸法の電気モーターの駆動に適している。

ＤＣ電気モーターはよく知られており、非常に長い間用いられている。これらのモーターは、多くのタイプのアプリケーションにおいて、電気エネルギーを力学的エネルギーに変換する。電気機械式の腕時計のような電気機械式の移動体デバイスには、直流モーターがあって、電池のようなＤＣ源によってパワー供給されることが多い。直流モーターの１つの例は永久磁石直流モーターである。この種の直流モーターにはブラシがなく、典型的にはローター上に永久磁石がある。ステーターは、典型的には動かないようなコイルを有する。この種の電気モーターによって、小さな設計が可能になり、電力消費を減らすことができる。

時計の用途では、一般的に、ステッパーモーターが用いられる。特定のコマンドが（電圧）パルスを発生させ、これによって、ローターがステップごとに進む。ステッパーモーターはブラシレスＤＣモーターであり、これは、完全な一回転をいくつかの等しいステップに分ける。ステーターは、永久磁石を備えるローターのための安定位置を定める。典型的には、３６０度の完全な一回転当たり２つ又は３つの安定位置がある。駆動電圧パルスは、特定のパワーと十分な電圧レベルを必要とする。これらのモーターにおいて用いられる電圧源は、特に、電気機械式の携行型時計（例、腕時計、懐中時計）において用いられるとき、典型的には１．２〜１．５Ｖの電圧値を発生させる。したがって、これらの用途のために利用可能な電池は、この範囲内の値の電圧を供給する。しかし、連続回転ＤＣ電気モーターには、ステッパーモーターと比べて、時計の用途において用いられる場合に携行型時計の針を連続的に回転することができるという利点がある。このことによって、機械式の携行型時計と同様な携行型時計の動作を達成することができる。ローターのステップ動作が発生させるノイズは、特に夜間において気になるものであり、このようにして、このようなローターのステップ動作が発生させるノイズを回避することができる。

直流モーターはモーター駆動ユニットによって制御される。駆動ユニットは、典型的には、ステータコイル内にて移動する電流、したがって、ローターの磁石を通る磁束線の方向、を交番させるように構成している。モーター駆動ユニットの例として、Ｈ−ブリッジ回路がある。用語「Ｈ−ブリッジ」は、供給電圧のノードとアースの間に配置された４つのスイッチを有する種類の回路の典型的な図的表現に由来する。所望の形態でこれらのスイッチを開いたり閉じたりすることによって、モーターのインダクター回路をまたがって正又は負電圧を選択的に印加することができる。すなわち、ローター、具体的には、ロータの磁石、の位置に応じて４つのスイッチを操作することによって、選択的に第１の方向と、それとは反対の第２の方向に、電流がステータコイルを通って移動するように構成することができる。

制御ユニットは、モーター駆動ユニットの一部であることができ、また、別々に設けることができ、そして、モーター駆動ユニットの動作を制御するように構成している。時計の用途において、正確な時間表示を維持するように「単位時間当たりのローターの巻数」の平均を制御しなければならない。特定の遅れが検出されるごとに固定された持続時間の駆動電圧パルスが与えられるような単純な制御方法において、課題が発生する。実際に、ローターの速度は、速度のピークがあるように周期的に大きく変わり、その後に、遅くなり、ここで、速度が比較的低い速度まで減少する。したがって、速度が不安定になる。このことは、携行型時計のアナログ表示には好ましくない。さらに、このような状況によって、周期的に速度が低すぎになって、モーターが簡単に止まってしまったり、わずかな衝撃、すなわち、携行型時計が経験するわずかな加速など、によって逆方向に回転してしまったりすることがある。

本発明の目的は、単位時間当たりのローターの平均回転数を制御しつつ速度を滑らかに変化させることを可能にし、また、複雑すぎで消費エネルギーが高すぎな制御ユニットを持たずにこれを達成することによって、直流モーターのローターの回転を制御することである。

本発明の第１の態様において、ローターと、及び前記ローターを駆動するインダクター回路とを有する直流電気モーターの制御方法が提供される。前記ローターは、連続的に回転するように構成しており、永久磁石を備えている。当該方法は、開始時間点から、検出されたローターの回転サイクルの数を公称回転速度に対応するローターに対する公称回転サイクルの基準数と比較することによって、ローターの回転における時間ドリフトを測定するステップと、及び０よりも大きいＮ個の速度しきい値を定めるステップとを有し、前記公称回転サイクルは、基準クロック信号によって決まり、前記速度しきい値の少なくとも１つは、ローターの回転における測定された時間ドリフトに応じた可変速度しきい値であり、前記Ｎ個の速度しきい値は、ローターのＮ＋１個の回転速度範囲を定める。当該方法は、さらに、ローターの回転速度によって値が決まる前記直流電気モーターの時間パラメーターを測定するステップと、時間ドリフトの現在値に応じて前記少なくとも１つの可変速度しきい値を調整するステップと、測定された時間パラメーターに基づいて、ローターの回転速度が前記Ｎ＋１個の回転速度の範囲のうちのどの範囲内であるかを決めるステップと、及び決められたローターの回転速度の回転速度範囲に基づいて、前記インダクター回路を通しての電流の制御に関連する所定の異なるアクションの群のうちのアクションを選択してローターの回転速度を制御するステップとを有する周期的なシーケンスを有する。

特定の実施形態によると、Ｎは１よりも大きく、Ｎ個の速度しきい値の少なくとも１つは、固定しきい値である。

好ましい実施形態によると、前記所定の異なるアクションの群は、前記インダクター回路の少なくとも一部をまたがるように一又は複数のエネルギーパルスを印加するアクションと、無駆動で当該シーケンスを終了させるアクションと、及び前記インダクター回路の少なくとも一部を短絡させるアクションとを含む。

好ましい実施形態において、複数の可変速度しきい値があり、これらの可変速度しきい値は、ローターの回転に少なくとも所与の時間進みがあると決められたときに、可変速度しきい値は、ローターの回転速度を遅くすることを可能にするように選択されるように調整される。しかし、ローターの回転に実質的にゼロの累積的な時間差又は所定の小さな進みがあると決められたときに、可変速度しきい値は、ローターの現在の回転速度を実質的に維持することを可能にするように選択される。最後に、ローターの回転に少なくとも所与の時間遅れがあると決められたときに、可変速度しきい値は、ローターの回転速度を加速することを可能にするように選択される。しかし、ローターの回転速度を制御するためのインダクター回路を通る電流の制御は、ローターの瞬間的回転速度にも依存し、これは、当該制御方法の周期的シーケンスの各シーケンスにおいて検出される。

本解決法には、非常に効率的であり、複雑な計算が必要ではないために電力消費を最小限に抑えるという利点がある。本方法は、正確であり、かつ、必要であれば非常に柔軟性がある。なぜなら、意思決定をするしきい値を加えることが容易であるからである。

添付の図面を参照しながら例示的な実施形態（これに限定されない）についての以下の説明を読むことによって、本発明の他の特徴や利点が明白になる。

本発明が教示していることを適用することができるＤＣ電気モーターを単純化された概略的な形態で示している。 図１のモーターのモーター駆動回路を示している単純化された回路図である。 本発明の例示的な１つの実施形態に係る速度制御方法を示しているフローチャートである。 図２の回路を示しており、また、第１の始動段階の間に回路内をどのように電流が流れるかを示している。 図２の回路を示しており、また、第２の始動段階の間に回路内をどのように電流が流れるかを示している。 図６ａ及び６ｂは、測定段階における図２の回路のインダクターをまたがる誘導電圧の値及び図２の回路の比較器出力を示している信号図である。 図２の回路を示しており、また、測定段階の間に電気回路がどのように接続されるかを示している。

以下、添付の図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。モーターのローターがバイポーラ永久磁石を備える（これらの磁石は軸方向に極性化しており交番構成の極性を有する）ような、腕時計のような携行型時計の連続回転ＤＣ電気モーターのローターについての速度制御方法、具体的には、平均速度制御方法、に関連して本発明を説明する。しかし、本発明が教示することは、このような環境又は用途に限定されない。異なる図に示している同一又は対応する機能的かつ構造的な要素については、同じ参照符号を割り当てている。ここで用いられているように、「及び／又は」は、「及び／又は」によって連結されるリストに含まれるアイテムのいずれか１つ又は複数を意味している。用語「有する」は、「含む」や「収容する」というような広い意味によって解釈されるものである。

図１は、本発明を適用することができるＤＣ電気モーター１について概略的に単純化された形態で示している。図１に示しているモーター１は、２つの強磁性ディスク３ａ上で規則的に構成しているバイポーラ永久磁石３ｂを備えるローター３と、及び第１のインダクターＡと第２のインダクターＢによって形成されるステーターとを有する。通常の機能モードにおいて、ローターは、第１の方向に連続的に回転するように構成しているが、随意的に、それとは反対の第２の方向においても回転するように構成していることもできる。ローター３の回転軸から測定すると、第１及び第２のステーターインダクターＡ、Ｂの中心から、第１及び第２のインダクターＡ、Ｂは、互いに対して特定の角度を形成している。本例において、その角度は、好ましくは、１０４°であるが、好ましい実施形態では、９５〜１１５°の任意の値であることができる。モーター駆動ユニット５は、インダクター又はコイルを流れる電流を制御し、これによって、ローター３を駆動するように構成している。次に、デジタル制御ユニット又は回路、あるいは単にコントローラー７は、検出されたローターの動作に基づいてモーター駆動ユニット５の動作を制御するように構成している。例えば、制御ユニット７は、ローターの回転が遅すぎることを検出すると、下で詳細に説明するように、ローター３を加速するようにモーター駆動ユニット５に指示することができる。なお、本例において、モーター駆動ユニット５（制御ユニット７を含む）は、モーターの一部であると考えられるが、そうではなく、その一部でないと考えることもできる。

図２は、単純化した形態で、本発明が教示することを適用することができるようなモーター駆動ユニット５の電気回路を示している。しかし、本発明は、この特定の回路構成に何ら限定されない。なお、図２の回路は、デジタル制御ユニット７を省略している。その動作については、下で詳細に説明する。図２の回路は、電池電圧Ｖbatを与える電池のような電圧源から到来する供給電圧Ｖ_alimを受ける。供給電圧Ｖ_alimは、電池電圧よりも小さいように選択することができる。そして、この供給電圧Ｖ_alimは、当該制御方法の特定の段階に応じて変動することができる。電気回路は、さらに、供給電圧Ｖ_alimのノードと、一定の電位である基準電圧ノード１１との間にスイッチ回路を有する。図２に示している例において、基準電圧ノード１１は、アースされる（すなわち、ゼロ電位である）。スイッチ回路は、伝統的なＨ−ブリッジを形成する第４のスイッチＳＡ＋、ＳＡ−、ＳＢ＋及びＳＢ−を有する。モーターを始動し、ローター動作をモニタリングすることなどのために、他のスイッチＳＣｏｍＡＢ、ＳＡＢ及びＳＣｏｍが用いられる。このモニタリングのために、中間的な基準電圧Ｖ_Refと、及びその中間的な基準電圧Ｖ_RefのノードとＨ−ブリッジの間に配置されたスイッチＳＭとが設けられる。この例におけるモーター駆動回路は、さらに、２つのインダクター又はコイル、すなわち、第１のインダクターＡと第２のインダクターＢ、を有する。これらはともに（図１に示しているように）ステーターインダクター回路を形成する。２つのインダクターＡ、Ｂは、それらの間に配置されたスイッチＳＡＢと直列に構成している。しかし、代わりに、それらのインダクターを並列に構成することができ、また、特定の状況、特に、重要なトルクが必要な制御段階の間に、並列に構成することができる。また、本発明が教示することは、２つのインダクターを有する構成に限定されない。すなわち、３つのインダクターのような２つを超える数のインダクターを有する構成も同様に可能である。

この例において、スイッチは、ｎ型の酸化金属半導体電界効果トランジスター（ＭＯＳＦＥＴ）のようなトランジスターである。スイッチの動作は、デジタル制御ユニット７によって制御される。具体的には、デジタル制御ユニットは、閉じたり開いたりするようにスイッチを制御するように構成している。本明細書において、スイッチが閉じているときには、対応するトランジスターのソースとドレインのノードの間の経路が導電性であり、スイッチが開いているときには、この経路は導電性ではない。デジタル制御ユニットは、さらに、ローター３の回転速度のようなモーターの様々なパラメーター、具体的には、瞬間的な回転速度をモニタリングするように構成している。制御ユニットは、さらに、ローター３の回転の方向を決めるとともに、ローターに所与の基準（時間）信号に対して何らかの進み又は遅れがあるかどうかを決めることができる。

図２のモーター駆動回路は、さらに、第１の比較器１５と第２の比較器１７を有する比較器セットによって形成される測定回路を有する。２つの比較器のそれぞれには、アナログ負入力端子、アナログ正入力端子及び１つの２値出力端子がある。第１の比較器の負入力端子は、第１のインダクターＡの第１の端子に接続され、かつ、第１の比較器１５の正入力端子は、第２のインダクターＢの第１の端子に接続される。第２の比較器１７の負入力端子は、第２のインダクターＢの第２の端子に接続され、そして、スイッチＳＣｏｍＡＢ及びＳＭを介して中間的な基準電圧ノードＶ_Refに接続される。第２の比較器１７の正入力端子は、第２のインダクターＢの第１の端子に接続される。なお、比較器の入力信号はすべて、アナログ電圧値である。好ましくは、供給電圧Ｖ_alimとノード１１における基準電圧の間の差の半分とほぼ等しい値を有するように中間電圧Ｖ_Refが選択される。第１及び第２の比較器は、下で詳細に説明するように、当該回路において特定のパラメーターを測定するために用いられる。出力ノードは、この例において、制御ユニット７に接続される。

次に、本ローター速度制御又は調整方法について、図３のフローチャートを参照しながら詳細に説明する。当該方法は、（図３における破線枠に示している）４つの別個の段階に分けることができる。これは、すなわち、始動段階と、測定段階（２つのコイルにおける２つの誘導電圧が同じ振幅を有する場合にピーク検出段階とも呼ばれる）と、速度しきい値セット段階と、及び速度制御段階である。始動段階は、一般的に、モーター駆動回路のパワーアップの後に始まり、３つの始動ステップによって構成している。ステップ１０１において、進み／遅れ双方向カウンターＣ（以下において単に「カウンターＣ」とも呼ばれる）を発動させる。そして、第１の持続時間の第１の始動段階、すなわち、ステップ１０３が行われ、その後に、第２の持続時間の第２の始動段階、すなわち、ステップ１０４が行われる。第１の持続時間は、典型的には、第２の持続時間よりもはるかに長い。第１の始動段階は、第１のインダクターＡ（又は第２のインダクターＢ）にてローターの磁石ペアをセンタリングすることを伴う。すなわち、両方の強磁性ディスク（図１を参照）上でそれぞれ軸方向に配置されている２つのバイポーラ永久磁石を第１のコイルＡと整列させる。このことは、スイッチＳＡ＋、ＳＡＢ及びＳＣｏｍを閉じることによって行われる。スイッチＳＢ−を閉じて第２のインダクターＢを短絡させることによって、ローターの振動を緩和することができる。第１の始動段階の持続時間は、この例において、７００ｍ秒である。図４は、第１の始動段階の間に回路内を電流がどのように流れるように構成しているかを示している（太線で示しているスイッチは閉じており、他のスイッチは開いている）。

ステップ１０４における第２の始動段階の間に、第１のインダクターＡには電流が流れない。スイッチＳＡＢ及びＳＣｏｍが開いているからである。この段階の間に、電圧供給ノードは、スイッチＳＣｏｍＡＢを閉じることによって第２のインダクターＢに直接接続される（スイッチＳＢ−：閉じたまま）。第２の始動段階の持続時間は、この例において、３０ｍ秒である。図５は、第２の始動段階の間に回路内にて電流がどのように流れるように構成しているか示している。この段階の間、現在供給電圧Ｖ_alimによって供給されている第２のインダクターＢは、第１の始動段階の後に第２のインダクターＢに対してオフセットされている磁石ペアを引きつける。このようにして、ローター３は、その公称（すなわち、所望又は目標の）速度（例えば、公称速度の約７５％）に近い速度を達成するように加速する。

カウンターＣは、各コイルＡ、Ｂにおける誘導電圧のすべての公称半周期ごとに、この例では１である所定の値の分、増える。この公称半周期は、基準クロック信号から得られる／によって決まる。説明している例において、公称半周期は、約２０．８ｍ秒である。図１に示している電気モーターにおいて、この公称半周期は、ローターの公称回転速度の逆数（この例において、８回転／秒＝８Ｈｚである）を６で割った値、すなわち、公称回転速度におけるローターの回転の公称の１サイクル／１回転の持続時間をバイポーラの磁石の数で割った値、であり、ローターの各強磁性ディスク上においては、交番構成にて軸方向に極性化されている。

次に、測定段階について説明する。図７は、各測定段階の間に回路がどのように接続されるかを示している。スイッチＳＭ及びＳＣｏｍＡＢは閉じており、他のスイッチが開いている。「コイルにおける／コイルの誘導電圧又はインダクター回路をまたがる誘導電圧」は、コイル又はインダクター回路の（ローターの回転に起因する）２つの端子の間の誘導電圧をいうものと理解されるものである。

第１の比較器１５は、第１及び第２のインダクターＡ、Ｂの（ローターの回転又は回りに起因する）誘導電圧ＶＩ_A及びＶＩ_Bが交わる時間点を追跡するために用いられる。すなわち、この例において、ローターが順方向（すなわち、時計回り）に回転しているとき、第１の比較器の出力信号は、ＶＩ_A＞ＶＩ_Bであれば「０」であり、そうでなければ「１」である。第１の比較器のデジタル出力信号は、第１のインダクターＡの誘導電圧と第２のインダクターＢの誘導電圧の間の差分信号の数学的符号を示しており、Diff_ABと略記される。したがって、デジタル出力信号における遷移は、２つの誘導電圧ＶＩ_A及びＶＩ_Bの交差に対応する。図６ａは、ローターが時計回りに回るときの第１及び第２の比較器１５、１７の誘導電圧の波形及び出力信号を示している。図６ｂは、ローターが反時計回りに回るときの第１及び第２の比較器１５、１７の誘導電圧波形及び出力信号を示している。なお、ローターが時計回りに回るとき、ロータの磁石は、第２のインダクターＢに対向する前に、まず、第１のインダクターＡに対向する。

第２の比較器１７は、第２のインダクターＢにおいて誘導される電圧の数学的符号を追跡するために用いる。誘導電圧の符号が正であるときに第２の比較器の出力は「１」であり、そうでなければ、第２の比較器の出力は「０」である。このように、第２の比較器の出力信号は、第２のインダクターＢにおいて誘導された電圧の極性信号に対応し、Pol_Bと略記される。信号Pol_Bは、モーターの回転の方向を判断するように信号Diff_ABと一緒に用いられ、信号Diff_ABは、誘導電圧の交差を検出するために用いられる。好ましい実施形態において、信号Diff_ABは、駆動電圧パルスをトリガーさせてローター３を駆動するために用いられる。ローターの回転の向きは、例えば、信号Pol_Bの値が論理状態「１」から論理状態「０」へと変わったときに信号Diff_ABの符号を判断することによって、決めることができる（例えば、ローターが時計回りに回っている場合に信号Pol_Bにおいて「１」から「０」への遷移が発生したときに信号Diff_ABは「１」である。しかし、ローターが反時計回りに回る場合にこのような事象が発生したときには信号Diff_ABは「０」である。）

このようにして、このプロセスは、ローター３の回転速度、具体的には、瞬間的回転速度、が判断されるようなステップ１０５に進む。この例において、瞬間的回転速度が、２つの連続する電圧交差、すなわち、第１及び第２のインダクターＡ、Ｂそれぞれにおける２つの誘導電圧の交差、の間の経過時間（dtPeakと呼ぶ）を検出することによって判断される。ステップ１０５において、２つの誘導電圧の電圧交差がそれぞれ検出され、当該制御方法のシーケンスが各電圧交差検出の後に開始する。したがって、各電圧交差の後に、すなわち、信号DIFF_ABにおける遷移の検出それぞれの後に、当該制御方法の新しいシーケンスが発動される。各シーケンスにおいて、ローターの瞬間的回転速度は、対応する時間パラメーターdtPeakを通して判断され、これは、測定段階の間に比較器１５によって与えられる信号DIFF_ABにおける２つの連続する遷移、すなわち、当該シーケンスを開始させる最後に検出された遷移と前の遷移、の検出に基づいて駆動ユニット５によって測定される。そして、ステップ１０７において、dtPeakを所与の値（しきい値）と比較する。この値は、この例において２００ｍ秒のような固定値である。なお、この特定の例において、ローターの公称回転速度は８Ｈｚ（８回転／秒）であり、このことは、２つの連続する誘導電圧交差の間の公称時間距離が約２０．８ｍ秒であることを意味している（図１に示しているように、ローターは、ローターの２つの強磁性ディスクそれぞれ上に交番構成の極性がある３つの磁石ペアを有し、誘導電圧の周期当たり２つの電圧交差があり、この周期は、ローターの回転のサイクル／回転の持続時間を各強磁性ディスク上の磁石ペアの数で割った値に等しい）。dtPeakが所与の値よりも大きいと判断されると、当該プロセスはステップ１０３に戻る。すなわち、この場合、ローターが適切に回っていなかったり単にゆっくり回りすぎていたりすると判断される。dtPeakが所与の値以下であると判断されると、ステップ１０９において、ローターが正しい方向、すなわち、上記のようにこの例においては時計回り、に回っているか否かが判断される。

ローターが正しくない方向に回っていれば、ステップ１１１において、進み／遅れカウンターＣは１だけ増分される。なお、カウンターＣの値が大きいほど、ローターの時間遅れが大きくなる。反対に、カウンターの現在値（負数）が小さいほど、ローターの時間進みが大きくなる。カウンターＣが更新されると、ステップ１１３において、インダクター回路は、第３の継続時間の間、短絡する。すなわち、図２の構成において、スイッチＳＡ＋、ＳＣｏｍＡＢ、ＳＡＢ及びＳＢ＋は閉じており、他のスイッチは開いている。このようにして、ローターは急に速度を落とす。第３の継続時間は、５ｍ秒〜１５ｍ秒であることができる。この例において、第３の継続時間は１０ｍ秒である。そして、当該プロセスはステップ１０５に戻る。他方では、ステップ１０９においてローターが正しい方向に回っていると判断された場合、ステップ１１５において、カウンターＣは１だけ減分される。したがって、カウンターＣの値Ｃｖは、公称のローターの回転と比較した、開始時間点からのローターの回転における時間ドリフトに対応する。開始時間点から、検出されたローターの回転サイクルの数を公称回転速度に対応するローターの公称回転サイクルの基準値と比較することによって、ローターの回転における時間ドリフトが測定される。公称回転サイクルは、基準クロック信号によって決まる。したがって、説明している実施形態において、ローターがその公称速度で回転している場合、双方向カウンターＣは、基準クロック信号から得られたデジタル基準信号を通してすべての公称回転サイクルごとに６だけ増やされるが、ステップ１１５においてこの公称速度サイクルの間、６だけ減らされる。このことは、この場合、進み／遅れカウンターＣの値Ｃｖが、一定のままであることを意味している。カウンターＣの値は、いずれの正又は負の整数（ゼロを含む）であることができる。ステップ１０５〜１１５は、当該速度制御方法／プロセスの各シーケンスの測定段階を形成する。このプロセスは、次に、速度しきい値セット段階に進む。

ステップ１１７において、カウンターＣが読み取られる。ステップ１１９において、カウンターＣの現在値Ｃｖは、この例において−２にセットされている第１のカウンターしきい値と比較される。具体的には、ステップ１１９において、Ｃｖが、この例において約４０ｍ秒の進みに対応している−２よりも小さいか否か（すなわち、Ｃｖ＜−２ ？）が判断される。そうであれば、当該プロセスはステップ１２１に進む。このステップ１２１において、第１又は下側の速度しきい値dt_T1及び第２又は上側の速度しきい値dt_T2が調整される。なお、本発明の説明において、選択されたローター速度に対応する時間パラメーターに対するしきい値を定めるために表現「速度しきい値」を用いている。この特定の例において、第１の速度しきい値dt_T1が２７ｍ秒にセットされ、第２の速度しきい値dt_T2が３１ｍ秒にセットされている。なお、第１及び第２の速度しきい値は、両方とも可変しきい値であり、それらはローターの進み／遅れに依存する。これについては、下で明確に説明する。このシナリオにおいて、ローターにいくらかの進みがあると判断され、したがって、既に述べたように、第１及び第２の速度しきい値dt_T1及びdt_T2の両方は、２０．８ｍ秒である各コイルにおける誘導電圧の公称半周期よりも高いように選択される。

ステップ１１９において現在のカウンター値Ｃｖが−２以上である（すなわち、Ｃｖ≧−２）と判断された場合、ステップ１２３において、Ｃｖが、この例においてゼロにセットされている第２のカウンターしきい値よりも大きいか否かが判断される。すなわち、このステップにおいて、Ｃｖ＞０であるか否かが判断される。そうでなければ、ステップ１２５において、第１及び第２の速度しきい値が適宜調整される。この特定の例では、dt_T1が２３ｍ秒であるようにセットされ、dt_T2が２７ｍ秒であるようにセットされる。したがって、このシナリオでは、いずれの遅れ又は大きな進みもないようにローターが検出される。したがって、この例において、第１のしきい値dt_T1は、誘導電圧の公称半周期よりもわずかに大きいように選択され、第２のしきい値dt_T2は、この公称半周期よりも約３０％大きいように選択される。

ステップ１２３においてＣｖが０よりも大きいと判断されると、ステップ１２７において、Ｃｖが、この例において１０にセットされている第３のカウンターしきい値と比較される。具体的には、ステップ１２７において、Ｃｖが第３のカウンターしきい値よりも大きいか否か（すなわち、Ｃｖ＞１０ ？）が判断される。そうであれば、ステップ１２９において、第１及び第２の速度しきい値が適宜調整される。このシナリオにおいてローターには大きい遅れがあるので（この例において２００ｍ秒よりも大きい）、第１の速度しきい値は、誘導電圧の公称半周期よりも小さいように選択される。より正確には、この例において、第１の速度しきい値は１６ｍ秒にセットされ、下で説明するように、遅れを挽回するようにローターを迅速に加速することができるようにする。第２の速度しきい値は、誘導電圧の公称半周期にほぼ対応する２１ｍ秒にセットされる。

ステップ１２７において前記条件を満たさない（すなわち、０＜Ｃｖ≦１０）と判断されると、ステップ１３１において、検出されたローターの遅れに基づいて第１及び第２の速度しきい値が調整される。このシナリオにおいて、ローターはわずかに遅れており、したがって、第１の速度しきい値dt_T1は、誘導電圧の公称半周期よりも小さいように選択され、第２の速度しきい値dt_T2は、この誘導電圧の公称半周期よりも大きいように選択される。この特定の例において、第１の速度しきい値は１６ｍ秒にセットされ、第２の速度しきい値は２７ｍ秒にセットされる。なお、上記の状況のすべてにおいて、第１及び第２の速度しきい値は、検出されたローターの進み又は遅れ（現在時間ドリフト）に基づいて調整される。速度しきい値の正確な値は、実験結果に基づいて選択されるが、代わりに、これらのしきい値を定めるために特定アルゴリズムを用いることができる。次に説明するように、第１及び第２の速度しきい値は、特定の状況それぞれに対して、ローターの平均回転速度のための上記の３つの範囲を判断する。当該プロセスは、以下に概説する速度制御段階に進む。

上で説明したように、第１及び第２の速度しきい値が選択されると、当該プロセスはステップ１３３に進み、このステップ１３３において、dt_Peak＞dt_T2の条件が満たされるか否かが判断される。すなわち、このステップにおいて、ローターの回転速度が、第２の速度しきい値と比較され、ローターの回転速度が第２の速度しきい値よりも上の第１の範囲内にあることを検出する。条件が満たされていれば、ローター３の回転が遅すぎであると判断することができ、ステップ１３５において、高エネルギーパルスがインダクター回路に注入されて、ローター３を加速する。この例における高エネルギーパルスは、第４の継続時間の間にインダクター回路をまたがって印加される高い電圧値（例えば、１．５Ｖ）に対応する。これは、この例において、１０ｍ秒〜１５ｍ秒である。具体的には、高エネルギーパルスは、電圧供給源をインダクター回路に接続することによって達成され、このインダクター回路は、瞬間的に２つのコイルＡ及びＢが直列に構成される。このような構成は、正の高エネルギーパルスの間には、スイッチＳＢ＋、ＳＡＢ及びＳＡ−が閉じており、他が開いている状況、負の高エネルギーパルスの間には、スイッチＳＡ＋、ＳＡＢ及びＳＢ−が閉じており、他が開いているような状況に対応する。そして、このシーケンスが終了し、当該プロセスはステップ１０５に進む。

ステップ１３３において前記条件が満たされていない、すなわち、dt_Peak≦dt_T2、と判断されると、ステップ１３７において、dt_Peak＞dt_T1の条件が満たされるか否かが判断される。これを満たしていれば、ローターの回転速度は第２の範囲内にあり、ステップ１３９において、低エネルギーパルスがインダクター回路に注入され、ローター３をわずかに加速する。この例における低エネルギーパルスは、この例において３ｍ秒〜７ｍ秒である第５の継続時間の間にインダクター回路をまたがって印加される低電圧値（例えば、０．４Ｖであり、これは、２つのコイルにおける２つの誘導電圧の合計の最大値よりもわずかに大きい）に対応する。当該シーケンスは終了し、当該プロセスは次にステップ１０５に進む。

ステップ１３７において条件が満たされていない、すなわち、dt_Peak≦dt_T1、と判断されると、ステップ１４１において、dt_Peakが、この例において固定しきい値である第３の速度しきい値T3と比較される。しかし、第３の速度しきい値は、固定しきい値である代わりに、カウンターＣの現在値Ｃｖに応じて変化する可変しきい値であることもできる。第３の速度しきい値は、ステップ１２１、１２５、１２９及び１３１によって判断されるすべての状況において第１の速度しきい値よりも小さいようにセットされる。この特定の例では、T3は１４ｍ秒にセットされる。したがって、ステップ１４１において、dt_Peak＞T3の条件が満たされているか否かが判断される。満たされていれば、ローターの回転速度が第３の範囲内であることを意味する。この場合、ローター３の駆動に関して無駆動アクションが行われ（駆動アクションが行われない）、当該プロセスは次に、ステップ１０５において新しいシーケンスを開始する。しかし、ステップ１４１において前記条件が満たされていない、すなわち、dt_Peak≦T3、と判断されると（これは、回転速度が第４の範囲内であり、ローターの回転が明らかに速すぎることを意味している）、ステップ１４３において、ステップ１１３におけるように、インダクター回路が短絡される。これによって、ローター３が遅くなる。ステップ１４３の後に、当該シーケンスは終了し、当該プロセスは再びステップ１０５に進む。

なお、エネルギー（電圧）パルスを発生させるときに、好ましいことに、これらのパルスは、誘導電圧パルスの交差が検出された後すぐに（例えば、１ｍ秒以内に）発生して、誘導電圧の合計（総誘導電圧）の最大値に対する駆動パルスの脱センタリングを避ける。すなわち、駆動パルスは、理想的には、２つの誘導電圧の和のピークにできるだけ近いように発生する。さらに、上記の例は、（対応する選択時間パラメーターを介して）Ｎ＋１個のローター回転速度範囲を定めるＮ個の異なる速度しきい値を有することによって一般化することができる。速度しきい値の少なくとも１つは、固定しきい値であることができ、他の速度しきい値は、カウンターＣの値Ｃｖに応じて変化する可変しきい値であることができる。当該制御方法は、判断されたローター回転速度範囲に基づいて、インダクター回路を通しての電流の制御に関連する所定の異なるアクションの群の中からアクションを選択して、ローターの回転速度を制御することを伴う。また、図３のフローチャートのいくつかのステップを実行する順序は入れ替えることができる。

本発明について詳細に図面に示し上の説明において説明したが、このような図や説明は説明用ないし例示的なものであり、これらに限定されるものではない。本発明は、開示されている実施形態に限定されない。当業者であれば、請求の範囲に記載の発明を実施する際に、他の実施形態及び変種を理解して達成することができる。

請求の範囲において、用語「有する」は、他の要素やステップがあることを排除するものではなく、単数形であっても複数あることを排除するものではない。単に異なる特徴が互いに異なる従属請求項において記載されていても、これらの特徴の組み合わせを有利に用いることができないことを意味していない。請求の範囲に記載されたいずれの参照符号も、本発明の範囲を制限するものとして解釈されるべきではない。

１ 直流電気モーター
３ ローター
３ａ 強磁性ディスク
３ｂ バイポーラー永久磁石
５ モーター駆動ユニット
７ コントローラー
Ａ 第１のインダクター
Ｂ 第２のインダクター

Claims (10)

1. ローター（３）と、及び前記ローターを駆動するインダクター回路（Ａ、Ｂ）とを有する直流電気モーター（１）の制御方法であって、
   前記ローターは、連続的に回転するように構成しており、永久磁石を備えており、
   当該方法は、
   開始時間点から、検出されたローターの回転サイクルの数を公称回転速度に対応するローターに対する公称回転サイクルの基準数と比較することによって、ローターの回転における時間ドリフト（Ｃｖ）を測定するステップ（１０１、１１１、１１５）と、及び
   Ｎ個の速度しきい値を定めるステップ（１２１、１２５、１２９、１３１、１４１）と
   を有し、
   Ｎは、０よりも大きく、
   前記公称回転サイクルは、基準クロック信号によって決まり、
   前記速度しきい値の少なくとも１つは、ローターの回転における測定された時間ドリフトに応じた可変速度しきい値（dt_T1、dt_T2）であり、
   前記Ｎ個の速度しきい値は、ローターのＮ＋１個の回転速度範囲を定め、
   当該方法は、さらに、
   ローターの回転速度によって値が決まる前記直流電気モーターの時間パラメーター（dt_Peak）を測定するステップ（１０５）と、
   時間ドリフトの現在値に応じて前記少なくとも１つの可変速度しきい値を調整するステップと、
   測定された時間パラメーターに基づいて、ローターの回転速度が前記Ｎ＋１個の回転速度の範囲のうちのどの範囲内であるかを決めるステップ（１３３、１３７、１４１）と、及び
   前記決めるステップ（１３３、１３７、１４１）において決めた回転速度範囲に基づいて、前記インダクター回路を通しての電流の制御に関連する所定の異なるアクションの群の中からアクションを選択してローターの回転速度を制御するステップ（１３５、１３９、１４３）と
   を有する周期的なシーケンスを有する
   ことを特徴とする制御方法。
2. Ｎは、１よりも大きく、
   前記Ｎ個の速度しきい値の少なくとも１つは、固定しきい値である
   ことを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
3. 前記インダクター回路（Ａ、Ｂ）は、第１のインダクター（Ａ）と第２のインダクター（Ｂ）を有し、
   前記ローター（３）の回転は、前記第１のインダクター（Ａ）をまたがって第１の誘導電圧を、前記第２のインダクター（Ｂ）をまたがって第２の誘導電圧を誘導させ、
   前記時間パラメーターは、前記第１及び第２の誘導電圧の２つの連続する交差の間の時間差である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の制御方法。
4. 前記所定の異なるアクションの群は、
   前記インダクター回路の少なくとも一部をまたがるように一又は複数のエネルギーパルスを印加するアクションと、
   無駆動アクションと、及び
   前記インダクター回路の少なくとも一部を短絡させるアクションと
   を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の制御方法。
5. 前記所定の異なるアクションの群は、第１の電圧レベルと第１の持続時間を有する第１の電圧パルスを印加する第１のアクションと、及び第２の電圧レベルと第２の持続時間を有する第２の電圧パルスを印加する第２のアクションとを含み、
   前記第２の電圧レベルは、前記第１の電圧レベルよりも小さい
   ことを特徴とする請求項４に記載の制御方法。
6. 前記第２の持続時間は、前記第１の持続時間よりも短い
   ことを特徴とする請求項５に記載の制御方法。
7. 複数の可変速度しきい値があり、
   ローターの回転における時間ドリフトが、実質的にゼロ又は所与の小さな時間進みに対応するように決められ、
   前記可変速度しきい値は、ローターの現在の回転速度を実質的に維持することを可能にするように選択される
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の制御方法。
8. ローターの回転における時間ドリフトが少なくとも所定の時間進みに対応するように決められているときに、前記可変速度しきい値は、ローターの回転速度を遅くすることを可能にするように選択される
   ことを特徴とする請求項７に記載の制御方法。
9. ローターの回転における時間ドリフトが少なくとも所与の時間遅れに対応すると判断されると、前記可変速度しきい値は、ローターの回転速度を加速することが可能になるように選択される
   ことを特徴とする請求項７又は８に記載の制御方法。
10. 前記直流電気モーター（１）は、時計に用いるタイプのものであり、電気機械式の携行型計時器用ムーブメント内において組み入れられるように意図されており、
    制御ユニットが、当該方法を実行する
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の制御方法。

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