以下に、本発明の実施形態に係る駆動機構および時計につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。
Hereinafter, the drive mechanism and the clock according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment. In addition, the components in the following embodiments include those easily conceivable by those skilled in the art or substantially the same.
［第１実施形態］
図１から図２１を参照して、第１実施形態について説明する。本実施形態は、駆動機構および時計に関する。図１は、第１実施形態の時計および駆動機構の概略構成を示す図、図２は、第１実施形態の時計および駆動機構のブロック図、図３は、第１実施形態に係る静電モータの構成を説明する図、図４は、第１実施形態に係る第一駆動回路の図、図５は、第１実施形態に係る電磁モータを示す平面図、図６は、第１実施形態の第一磁極および第二磁極を示す図、図７は、第１実施形態に係る第二駆動回路および電圧検出部の図、図８は、コイルに発生する誘起電圧を示す図、図９は、０°の回転位置にある回転子を示す図、図１０は、９０°の回転位置にある回転子を示す図である。
[First Embodiment]
The first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 21. The present embodiment relates to a drive mechanism and a timepiece. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a clock and a drive mechanism of the first embodiment, FIG. 2 is a block diagram of the clock and the drive mechanism of the first embodiment, and FIG. 3 is an electrostatic motor according to the first embodiment. FIG. 4 is a diagram of a first drive circuit according to a first embodiment, FIG. 5 is a plan view showing an electromagnetic motor according to the first embodiment, and FIG. 6 is a diagram of the first embodiment. A diagram showing the first magnetic pole and the second magnetic pole, FIG. 7 is a diagram of the second drive circuit and the voltage detection unit according to the first embodiment, FIG. 8 is a diagram showing an induced voltage generated in the coil, and FIG. 9 is a diagram. FIG. 10 is a diagram showing a rotor at a rotation position of 0 °, and FIG. 10 is a diagram showing a rotor at a rotation position of 90 °.
図１１は、静電モータの駆動パルスを示す図、図１２は、静電モータの周期における第一期間から第三期間を示す図、図１３は、静電モータの周期における第四期間から第六期間を示す図、図１４は、１８０°の回転位置にある回転子を示す図、図１５は、誘起電圧の０クロスを説明する図、図１６は、電磁モータの駆動パルスを説明する図、図１７は、電磁モータにおける駆動パルスの印加時間を示す図、図１８は、電磁モータにおける駆動パルスの印加時間の推移を示す図、図１９は、電磁モータを停止させる駆動パルスを示す図、図２０は、電磁モータを停止させる駆動パルスを説明する図、図２１は、第１実施形態の駆動機構の動作を示すフローチャートである。
11 is a diagram showing the drive pulse of the electrostatic motor, FIG. 12 is a diagram showing the first to third periods in the cycle of the electrostatic motor, and FIG. 13 is a diagram showing the fourth to third periods in the cycle of the electrostatic motor. A diagram showing six periods, FIG. 14 is a diagram showing a rotor at a rotation position of 180 °, FIG. 15 is a diagram illustrating a zero cross of an induced voltage, and FIG. 16 is a diagram illustrating a drive pulse of an electromagnetic motor. 17, FIG. 17 is a diagram showing the application time of the drive pulse in the electromagnetic motor, FIG. 18 is a diagram showing the transition of the application time of the drive pulse in the electromagnetic motor, and FIG. 19 is a diagram showing the drive pulse for stopping the electromagnetic motor. FIG. 20 is a diagram illustrating a drive pulse for stopping the electromagnetic motor, and FIG. 21 is a flowchart showing the operation of the drive mechanism of the first embodiment.
図１に示すように、本実施形態の時計１００は、駆動機構１および秒針１０１を有する。時計１００は、例えば、秒針１０１を含む指針を有するアナログ電子時計である。秒針１０１は、駆動機構１によって与えられる力により運動する運動体の一例である。
As shown in FIG. 1, the clock 100 of the present embodiment has a drive mechanism 1 and a second hand 101. The clock 100 is, for example, an analog electronic clock having a pointer including a second hand 101. The second hand 101 is an example of a moving body that moves by the force given by the drive mechanism 1.
図１および図２に示すように、駆動機構１は、静電モータ２、電磁モータ３、制御回路４、電圧検出部５、第一輪列１１、第二輪列１２、第一駆動回路１３、第二駆動回路１４、および針位置検出回路１５を有する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the drive mechanism 1 includes an electrostatic motor 2, an electromagnetic motor 3, a control circuit 4, a voltage detection unit 5, a first wheel train 11, a second wheel train 12, and a first drive circuit 13. , A second drive circuit 14, and a needle position detection circuit 15.
図３に示すように、静電モータ２は、板状の回転体２０と、帯電膜２６と、基板２８と、電極２１，２２，２３と、回転軸２５と、を有する。本実施形態の静電モータ２では、一つの回転体２０に対して、二つの基板２８が配置される。二つの基板２８は、回転体２０に対して軸方向の両側に一つずつ配置される。例示された回転体２０の形状は、円盤形状である。回転体２０は、シリコン基板、帯電用の電極面が設けられたガラスエポキシ基板、あるいはアルミ板などの基板材料により形成された円盤形状の部材である。回転軸２５は、回転体２０の中心部に挿入されており、かつ回転体２０に対して固定されている。回転軸２５は、例えば、時計１００の筐体によって回転可能に支持されている。回転軸２５は、第二輪列１２を介して秒針１０１に連結されている。
As shown in FIG. 3, the electrostatic motor 2 has a plate-shaped rotating body 20, a charging film 26, a substrate 28, electrodes 21, 22, 23, and a rotating shaft 25. In the electrostatic motor 2 of the present embodiment, two substrates 28 are arranged for one rotating body 20. The two substrates 28 are arranged one on each side in the axial direction with respect to the rotating body 20. The shape of the illustrated rotating body 20 is a disk shape. The rotating body 20 is a disk-shaped member made of a substrate material such as a silicon substrate, a glass epoxy substrate provided with an electrode surface for charging, or an aluminum plate. The rotating shaft 25 is inserted into the central portion of the rotating body 20 and is fixed to the rotating body 20. The rotary shaft 25 is rotatably supported by, for example, the housing of the watch 100. The rotating shaft 25 is connected to the second hand 101 via the second train wheel 12.
回転体２０において、電極２１，２２，２３と対向する面には、複数の帯電膜２６が形成されている。帯電膜２６は、回転軸２５を中心とする回転方向に沿って等間隔で配置されている。例示された回転体２０には、各面に８箇所の帯電膜２６が配置されている。実施形態の帯電膜２６は、エレクトレット材料で形成されている薄膜である。帯電膜２６は、例えば、負の電位に帯電している。回転体２０には、隣接する帯電膜２６の間に貫通孔２７が形成されている。
In the rotating body 20, a plurality of charging films 26 are formed on the surfaces facing the electrodes 21, 22 and 23. The charging films 26 are arranged at equal intervals along the rotation direction about the rotation axis 25. In the illustrated rotating body 20, eight charging films 26 are arranged on each surface. The charged film 26 of the embodiment is a thin film made of an electret material. The charging film 26 is charged to a negative potential, for example. In the rotating body 20, a through hole 27 is formed between the adjacent charging films 26.
基板２８は、回転体２０と対向する位置に固定されている。例示された基板２８の形状は、円盤形状である。基板２８の中央部には、回転軸２５が挿通される貫通孔が形成されている。基板２８において、帯電膜２６と対向する面には、第一電極２１、第二電極２２、および第三電極２３が配置されている。第一電極２１は、Ｕ相に対応する電極であり、第二電極２２は、Ｖ相に対応する電極であり、第三電極２３は、Ｗ相に対応する電極である。つまり、本実施形態の静電モータ２は、三相式のモータである。
The substrate 28 is fixed at a position facing the rotating body 20. The shape of the illustrated substrate 28 is a disk shape. A through hole through which the rotating shaft 25 is inserted is formed in the central portion of the substrate 28. In the substrate 28, the first electrode 21, the second electrode 22, and the third electrode 23 are arranged on the surface facing the charging film 26. The first electrode 21 is an electrode corresponding to the U phase, the second electrode 22 is an electrode corresponding to the V phase, and the third electrode 23 is an electrode corresponding to the W phase. That is, the electrostatic motor 2 of this embodiment is a three-phase motor.
第一電極２１、第二電極２２、および第三電極２３は、電極群２４を構成している。三つの電極２１，２２，２３は、この順序で回転体２０の回転方向に沿って等間隔で並んでいる。基板２８には、電極群２４が複数配置されている。例示された基板２８には、８個の電極群２４が配置されている。
The first electrode 21, the second electrode 22, and the third electrode 23 constitute an electrode group 24. The three electrodes 21, 22, and 23 are arranged at equal intervals along the rotation direction of the rotating body 20 in this order. A plurality of electrode groups 24 are arranged on the substrate 28. Eight electrode groups 24 are arranged on the illustrated substrate 28.
図２に示す第一駆動回路１３は、静電モータ２に対する駆動信号を出力する回路である。図４に示すように、第一駆動回路１３は、第一駆動部１３ａ、第二駆動部１３ｂ、および第三駆動部１３ｃを有する。第一駆動部１３ａは、トランジスタＰ１およびトランジスタＮ１を有する。トランジスタＰ１は、接地電位ＶＤＤと第一電極２１との間に介在している。トランジスタＰ１は、ゲート端子Ｇに供給される制御信号に応じて第一電極２１と接地電位ＶＤＤとを接続し、あるいは第一電極２１と接地電位ＶＤＤとを遮断する。
The first drive circuit 13 shown in FIG. 2 is a circuit that outputs a drive signal to the electrostatic motor 2. As shown in FIG. 4, the first drive circuit 13 includes a first drive unit 13a, a second drive unit 13b, and a third drive unit 13c. The first drive unit 13a has a transistor P1 and a transistor N1. The transistor P1 is interposed between the ground potential VDD and the first electrode 21. The transistor P1 connects the first electrode 21 and the ground potential VDD according to the control signal supplied to the gate terminal G, or cuts off the first electrode 21 and the ground potential VDD.
トランジスタＮ１は、電源ＶＳＳと第一電極２１との間に介在している。電源ＶＳＳの電位は、例えば、接地電位ＶＤＤよりも低い負の電位である。トランジスタＮ１は、ゲート端子Ｇに供給される制御信号に応じて第一電極２１と電源ＶＳＳとを接続し、あるいは第一電極２１と電源ＶＳＳとを遮断する。第一駆動部１３ａは、第一電極２１の状態を接地電位ＶＤＤと接続された接地状態、電源ＶＳＳと接続された印加状態、または接地電位ＶＤＤおよび電源ＶＳＳの何れとも遮断されたオープン状態、の何れかに切り替える。
The transistor N1 is interposed between the power supply VSS and the first electrode 21. The potential of the power supply VSS is, for example, a negative potential lower than the ground potential VDD. The transistor N1 connects the first electrode 21 and the power supply VSS according to the control signal supplied to the gate terminal G, or cuts off the first electrode 21 and the power supply VSS. In the first drive unit 13a, the state of the first electrode 21 is the ground state connected to the ground potential VDD, the applied state connected to the power supply VSS, or the open state in which both the ground potential VDD and the power supply VSS are cut off. Switch to either.
第二駆動部１３ｂは、接地電位ＶＤＤと第二電極２２との間に介在するトランジスタＰ２、および電源ＶＳＳと第二電極２２との間に介在するトランジスタＮ２を有する。第二駆動部１３ｂは、第二電極２２の状態を接地状態、印加状態、またはオープン状態、の何れかに切り替える。
The second drive unit 13b has a transistor P2 interposed between the ground potential VDD and the second electrode 22, and a transistor N2 interposed between the power supply VSS and the second electrode 22. The second drive unit 13b switches the state of the second electrode 22 to either a grounded state, an applied state, or an open state.
第三駆動部１３ｃは、接地電位ＶＤＤと第三電極２３との間に介在するトランジスタＰ３、および電源ＶＳＳと第三電極２３との間に介在するトランジスタＮ３を有する。第三駆動部１３ｃは、第三電極２３の状態を接地状態、印加状態、またはオープン状態、の何れかに切り替える。
The third drive unit 13c has a transistor P3 interposed between the ground potential VDD and the third electrode 23, and a transistor N3 interposed between the power supply VSS and the third electrode 23. The third drive unit 13c switches the state of the third electrode 23 to either a grounded state, an applied state, or an open state.
第一駆動回路１３は、制御回路４によって制御される。第一駆動回路１３は、制御回路４の指令に従って静電モータ２に対して駆動パルスを出力する。
The first drive circuit 13 is controlled by the control circuit 4. The first drive circuit 13 outputs a drive pulse to the electrostatic motor 2 according to the command of the control circuit 4.
図５に示すように、電磁モータ３は、回転子３０と、コイル３１と、固定子３２と、を有する。例示された回転子３０は、２極磁化された回転体である。例示された回転子３０の形状は、円柱形状または円盤形状である。回転子３０は、中心軸線Ｃ１に対して径方向の一方側にＮ極３０ｎが位置し、径方向の他方側にＳ極３０ｓが位置するように着磁されている。
As shown in FIG. 5, the electromagnetic motor 3 has a rotor 30, a coil 31, and a stator 32. The illustrated rotor 30 is a bipolar magnetized rotor. The shape of the illustrated rotor 30 is a cylinder shape or a disk shape. The rotor 30 is magnetized so that the N pole 30n is located on one side in the radial direction and the S pole 30s is located on the other side in the radial direction with respect to the central axis C1.
コイル３１は、固定子３２に対して螺旋状に巻かれている。固定子３２は、コイル３１によって発生した磁界を回転子３０に誘導する部材である。固定子３２は、磁性材料によって環状に形成されている。固定子３２は、芯部３３と、誘導部３４と、を有する。芯部３３は、コイル３１によって囲まれる部分である。コイル３１は、芯部３３の周りに巻かれている。
The coil 31 is spirally wound around the stator 32. The stator 32 is a member that guides the magnetic field generated by the coil 31 to the rotor 30. The stator 32 is formed in an annular shape by a magnetic material. The stator 32 has a core portion 33 and an induction portion 34. The core portion 33 is a portion surrounded by the coil 31. The coil 31 is wound around the core portion 33.
誘導部３４は、コイル３１によって発生した磁界を回転子３０に誘導する部分である。誘導部３４の形状は、例えば、角柱状または板状である。誘導部３４には、回転子３０が挿入される貫通孔３４ａが形成されている。貫通孔３４ａは、誘導部３４の軸方向Ｘ１と直交する方向に沿って誘導部３４を貫通している。貫通孔３４ａの断面形状は、例えば、円形である。貫通孔３４ａは、例えば、誘導部３４における軸方向Ｘ１の中央に配置される。
The guiding portion 34 is a portion that guides the magnetic field generated by the coil 31 to the rotor 30. The shape of the guide portion 34 is, for example, a prismatic or plate-like shape. The guide portion 34 is formed with a through hole 34a into which the rotor 30 is inserted. The through hole 34a penetrates the guide portion 34 along a direction orthogonal to the axial direction X1 of the guide portion 34. The cross-sectional shape of the through hole 34a is, for example, a circle. The through hole 34a is arranged at the center of the axial direction X1 in the guide portion 34, for example.
本実施形態の電磁モータ３では、回転子３０の外周面３０ａと、貫通孔３４ａの内周面３４ｂとの隙間Ｇ１の大きさが一定である。貫通孔３４ａは、内周面３４ｂに凹凸を有していない。つまり、回転子３０の回転方向Ａ１に沿って、回転子３０の中心軸線Ｃ１から内周面３４ｂまでの距離が一定である。従って、回転子３０と固定子３２との間の電磁抵抗の値が回転子３０の回転方向Ａ１に沿って一様である。その結果、本実施形態の電磁モータ３では、回転子３０の静的安定点が存在していない。よって、回転子３０が静電モータ２によって連れ回されるときに、回転子３０に対してコギングトルクが作用しない。
In the electromagnetic motor 3 of the present embodiment, the size of the gap G1 between the outer peripheral surface 30a of the rotor 30 and the inner peripheral surface 34b of the through hole 34a is constant. The through hole 34a has no unevenness on the inner peripheral surface 34b. That is, the distance from the central axis C1 of the rotor 30 to the inner peripheral surface 34b is constant along the rotation direction A1 of the rotor 30. Therefore, the value of the electromagnetic resistance between the rotor 30 and the stator 32 is uniform along the rotation direction A1 of the rotor 30. As a result, in the electromagnetic motor 3 of the present embodiment, the static stable point of the rotor 30 does not exist. Therefore, when the rotor 30 is rotated by the electrostatic motor 2, the cogging torque does not act on the rotor 30.
誘導部３４には、一対の狭窄部３４ｃ，３４ｄが形成されている。一対の狭窄部３４ｃ，３４ｄは、第一狭窄部３４ｃおよび第二狭窄部３４ｄを有する。第一狭窄部３４ｃおよび第二狭窄部３４ｄは、軸方向Ｘ１と直交する断面における断面積が狭くなっている部分である。一対の狭窄部３４ｃ，３４ｄは、貫通孔３４ａを挟んで配置されている。第一狭窄部３４ｃは、貫通孔３４ａに対して幅方向Ｙ１の一方側に位置している。第二狭窄部３４ｄは、貫通孔３４ａに対して幅方向Ｙ１の他方側に位置している。なお、幅方向Ｙ１は、軸方向Ｘ１および中心軸線Ｃ１の何れとも直交する方向である。
A pair of narrowed portions 34c and 34d are formed in the guide portion 34. The pair of narrowed portions 34c, 34d has a first narrowed portion 34c and a second narrowed portion 34d. The first narrowed portion 34c and the second narrowed portion 34d are portions where the cross-sectional area in the cross section orthogonal to the axial direction X1 is narrowed. The pair of narrowed portions 34c and 34d are arranged so as to sandwich the through hole 34a. The first narrowed portion 34c is located on one side of the width direction Y1 with respect to the through hole 34a. The second narrowed portion 34d is located on the other side of the width direction Y1 with respect to the through hole 34a. The width direction Y1 is a direction orthogonal to both the axial direction X1 and the central axis C1.
誘導部３４には、第一狭窄部３４ｃを形成する第一凹部３５ａ、および第二狭窄部３４ｄを形成する第二凹部３５ｂが設けられている。第一凹部３５ａは、誘導部３４の第一側面３４ｅに形成されており、第二凹部３５ｂは、誘導部３４の第二側面３４ｆに形成されている。第一凹部３５ａおよび第二凹部３５ｂは、回転子３０の側に向けて略円弧形状に凹んでいる。第一狭窄部３４ｃおよび第二狭窄部３４ｄは、中心軸線Ｃ１に関して線対称となるように形成されている。
The guide portion 34 is provided with a first concave portion 35a forming the first narrowed portion 34c and a second concave portion 35b forming the second narrowed portion 34d. The first recess 35a is formed on the first side surface 34e of the guide portion 34, and the second recess 35b is formed on the second side surface 34f of the guide portion 34. The first recess 35a and the second recess 35b are recessed in a substantially arc shape toward the rotor 30 side. The first narrowed portion 34c and the second narrowed portion 34d are formed so as to be line-symmetrical with respect to the central axis C1.
固定子３２は、コイル３１に通電されると、コイル３１によって発生した磁界を回転子３０に誘導する。このときに、第一狭窄部３４ｃおよび第二狭窄部３４ｄにおいて磁束が飽和することで、図６に示すように、誘導部３４に第一磁極３６ａおよび第二磁極３６ｂが生じる。第一磁極３６ａおよび第二磁極３６ｂは、誘導部３４の軸方向Ｘ１において互いに対向している。第一磁極３６ａは、貫通孔３４ａに対して軸方向Ｘ１の一方側に位置し、第二磁極３６ｂは、貫通孔３４ａに対して軸方向Ｘ１の他方側に位置する。コイル３１に流れる電流の向きに応じて、第一磁極３６ａおよび第二磁極３６ｂの一方がＮ極となり、他方がＳ極となる。第一磁極３６ａおよび第二磁極３６ｂは、回転子３０に対して電磁力による回転トルクを与え、回転子３０を回転させる。
When the stator 32 is energized with the coil 31, the stator 32 induces the magnetic field generated by the coil 31 to the rotor 30. At this time, the magnetic flux is saturated in the first narrowed portion 34c and the second narrowed portion 34d, so that the first magnetic pole 36a and the second magnetic pole 36b are generated in the induction portion 34 as shown in FIG. The first magnetic pole 36a and the second magnetic pole 36b face each other in the axial direction X1 of the guiding portion 34. The first magnetic pole 36a is located on one side of the axial direction X1 with respect to the through hole 34a, and the second magnetic pole 36b is located on the other side of the axial direction X1 with respect to the through hole 34a. Depending on the direction of the current flowing through the coil 31, one of the first magnetic pole 36a and the second magnetic pole 36b becomes the N pole, and the other becomes the S pole. The first magnetic pole 36a and the second magnetic pole 36b apply a rotational torque due to an electromagnetic force to the rotor 30 to rotate the rotor 30.
図７に示すように、第二駆動回路１４は、第一駆動部１４ａおよび第二駆動部１４ｂを有する。第一駆動部１４ａは、コイル３１の第一端部３１ａに接続されている。第二駆動部１４ｂは、コイル３１の第二端部３１ｂに接続されている。
As shown in FIG. 7, the second drive circuit 14 has a first drive unit 14a and a second drive unit 14b. The first drive unit 14a is connected to the first end portion 31a of the coil 31. The second drive unit 14b is connected to the second end portion 31b of the coil 31.
第一駆動部１４ａは、トランジスタＤＰ１およびトランジスタＤＮ１を有する。トランジスタＤＰ１は、接地電位ＶＤＤと第一端部３１ａとの間に介在している。トランジスタＤＰ１は、ゲート端子Ｇに供給される制御信号に応じて第一端部３１ａと接地電位ＶＤＤとを接続し、あるいは第一端部３１ａと接地電位ＶＤＤとを遮断する。トランジスタＤＮ１は、電源ＶＳＳと第一端部３１ａとの間に介在している。トランジスタＤＮ１は、ゲート端子Ｇに供給される制御信号に応じて第一端部３１ａと電源ＶＳＳとを接続し、あるいは第一端部３１ａと電源ＶＳＳとを遮断する。第一駆動部１４ａは、トランジスタＤＰ１，ＤＮ１により、コイル３１の第一端部３１ａに駆動パルスを印加する。
The first drive unit 14a has a transistor DP1 and a transistor DN1. The transistor DP1 is interposed between the ground potential VDD and the first end portion 31a. The transistor DP1 connects the first end portion 31a and the ground potential VDD according to the control signal supplied to the gate terminal G, or cuts off the first end portion 31a and the ground potential VDD. The transistor DN1 is interposed between the power supply VSS and the first end portion 31a. The transistor DN1 connects the first end portion 31a and the power supply VSS according to the control signal supplied to the gate terminal G, or cuts off the first end portion 31a and the power supply VSS. The first drive unit 14a applies a drive pulse to the first end portion 31a of the coil 31 by the transistors DP1 and DN1.
第二駆動部１４ｂは、トランジスタＤＰ２およびトランジスタＤＮ２を有する。トランジスタＤＰ２は、接地電位ＶＤＤと第二端部３１ｂとの間に介在している。トランジスタＤＮ２は、電源ＶＳＳと第二端部３１ｂとの間に介在している。トランジスタＤＰ２，ＤＮ２の構成は、トランジスタＤＰ１，ＤＮ１の構成と同様である。第二駆動部１４ｂは、トランジスタＤＰ２，ＤＮ２により、コイル３１の第二端部３１ｂに駆動パルスを印加する。
The second drive unit 14b has a transistor DP2 and a transistor DN2. The transistor DP2 is interposed between the ground potential VDD and the second end portion 31b. The transistor DN2 is interposed between the power supply VSS and the second end portion 31b. The configurations of the transistors DP2 and DN2 are the same as the configurations of the transistors DP1 and DN1. The second drive unit 14b applies a drive pulse to the second end portion 31b of the coil 31 by the transistors DP2 and DN2.
第二駆動回路１４は、制御回路４によって制御される。第二駆動回路１４は、制御回路４から出力される制御信号に応じてコイル３１に駆動パルスを出力する。
The second drive circuit 14 is controlled by the control circuit 4. The second drive circuit 14 outputs a drive pulse to the coil 31 according to the control signal output from the control circuit 4.
図７に示すように、電圧検出部５は、検出抵抗Ｒ１，Ｒ２、トランジスタＴＰ１，ＴＰ２、０クロス検出手段５１、および衝撃検知回路５２を有する。トランジスタＴＰ１のソース端子は接地電位ＶＤＤに接続され、トランジスタＴＰ１のドレイン端子は検出抵抗Ｒ１を介してコイル３１の第一端部３１ａに接続されている。トランジスタＴＰ２のソース端子は接地電位ＶＤＤに接続され、トランジスタＴＰ２のドレイン端子は検出抵抗Ｒ２を介してコイル３１の第二端部３１ｂに接続されている。
As shown in FIG. 7, the voltage detection unit 5 includes detection resistors R1 and R2, transistors TP1, TP2, 0 cross detection means 51, and an impact detection circuit 52. The source terminal of the transistor TP1 is connected to the ground potential VDD, and the drain terminal of the transistor TP1 is connected to the first end portion 31a of the coil 31 via the detection resistor R1. The source terminal of the transistor TP2 is connected to the ground potential VDD, and the drain terminal of the transistor TP2 is connected to the second end portion 31b of the coil 31 via the detection resistor R2.
０クロス検出手段５１および衝撃検知回路５２は、コイル３１の第一端部３１ａおよび第二端部３１ｂに接続されている。０クロス検出手段５１および衝撃検知回路５２は、例えば、コンパレータを含む回路である。０クロス検出手段５１は、コイル３１に生じる誘起電圧Ｖｉの正負が反転したことを検出する回路である。
The 0-cross detecting means 51 and the impact detecting circuit 52 are connected to the first end portion 31a and the second end portion 31b of the coil 31. The 0-cross detecting means 51 and the impact detecting circuit 52 are, for example, circuits including a comparator. The 0-cross detecting means 51 is a circuit for detecting that the positive and negative of the induced voltage Vi generated in the coil 31 are reversed.
図８には、コイル３１に発生する誘起電圧Ｖｉの推移が示されている。誘起電圧Ｖｉは、回転子３０の回転によってコイル３１に発生する起電力である。誘起電圧Ｖｉは、コイル３１の誘起電流（逆起電流）に対応する。つまり、誘起電圧Ｖｉを検出することは、逆起電流を検出することに対応する。図８において、横軸は時間、縦軸は電圧［Ｖ］を示す。図８には、各時間における回転子３０の位相を示す回転角度［°］が示されている。図９には、回転角度が０°の回転子３０が示されている。図９に示す回転子３０では、回転子３０のＮ極３０ｎおよびＳ極３０ｓがそれぞれ誘導部３４の軸方向Ｘ１を向いている。言い換えると、Ｎ極３０ｎおよびＳ極３０ｓが軸方向Ｘ１に沿った直線上に位置している。
FIG. 8 shows the transition of the induced voltage Vi generated in the coil 31. The induced voltage Vi is an electromotive force generated in the coil 31 by the rotation of the rotor 30. The induced voltage Vi corresponds to the induced current (back electromotive force) of the coil 31. That is, detecting the induced voltage Vi corresponds to detecting the back electromotive force. In FIG. 8, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage [V]. FIG. 8 shows a rotation angle [°] indicating the phase of the rotor 30 at each time. FIG. 9 shows a rotor 30 having a rotation angle of 0 °. In the rotor 30 shown in FIG. 9, the N pole 30n and the S pole 30s of the rotor 30 face the axial direction X1 of the guide portion 34, respectively. In other words, the north pole 30n and the south pole 30s are located on a straight line along the axial direction X1.
図１０には、回転角度が９０°の回転子３０が示されている。図１０に示す回転子３０では、回転子３０のＮ極３０ｎおよびＳ極３０ｓがそれぞれ誘導部３４の幅方向Ｙ１を向いている。言い換えると、Ｎ極３０ｎおよびＳ極３０ｓが幅方向Ｙ１に沿った直線上に位置している。Ｎ極３０ｎは、第二狭窄部３４ｄと対向し、Ｓ極３０ｓは、第一狭窄部３４ｃと対向する。
FIG. 10 shows a rotor 30 having a rotation angle of 90 °. In the rotor 30 shown in FIG. 10, the north pole 30n and the south pole 30s of the rotor 30 face the width direction Y1 of the guide portion 34, respectively. In other words, the north pole 30n and the south pole 30s are located on a straight line along the width direction Y1. The N pole 30n faces the second stenosis portion 34d, and the S pole 30s faces the first stenosis portion 34c.
回転子３０が回転すると、図８に示すように誘起電圧Ｖｉが変化する。回転子３０が等速で回転する場合、例えば、誘起電圧Ｖｉの波形が正弦波の波形となる。回転子３０の回転角度が０°および１８０°のときに、誘起電圧Ｖｉの正負が切り替わる０クロスが発生する。例えば、回転子３０の回転角度が０°となるときには、誘起電圧Ｖｉの値が正の値から負の値に切り替わる。一方、回転子３０の回転角度が１８０°となるときには、誘起電圧Ｖｉが負の値から正の値に切り替わる。なお、回転子３０が逆回転している場合には、上記とは極性が逆の０クロスが発生する。
When the rotor 30 rotates, the induced voltage Vi changes as shown in FIG. When the rotor 30 rotates at a constant speed, for example, the waveform of the induced voltage Vi becomes a sine wave waveform. When the rotation angles of the rotor 30 are 0 ° and 180 °, 0 crosses in which the positive and negative of the induced voltage Vi are switched are generated. For example, when the rotation angle of the rotor 30 becomes 0 °, the value of the induced voltage Vi switches from a positive value to a negative value. On the other hand, when the rotation angle of the rotor 30 becomes 180 °, the induced voltage Vi switches from a negative value to a positive value. When the rotor 30 is rotating in the reverse direction, a 0 cross having the opposite polarity to the above is generated.
０クロス検出手段５１は、誘起電圧Ｖｉにおける０クロスを検出するように構成された回路である。０クロス検出手段５１は、誘起電圧Ｖｉの正から負への０クロスと、誘起電圧Ｖｉの負から正への０クロスと、を区別できるように構成されていてもよい。０クロス検出手段５１は、誘起電圧Ｖｉの０クロスを検出すると、所定の信号を制御回路４に出力する。
The 0-cross detecting means 51 is a circuit configured to detect 0-cross at the induced voltage Vi. The 0-cross detecting means 51 may be configured so as to be able to distinguish between a positive-to-negative 0-cross of the induced voltage Vi and a negative-to-positive 0-cross of the induced voltage Vi. When the 0-cross detecting means 51 detects 0-cross of the induced voltage Vi, it outputs a predetermined signal to the control circuit 4.
本実施形態の衝撃検知回路５２は、誘起電圧Ｖｉに基づいて衝撃を検知する。時計１００に衝撃が加わると、秒針１０１に回転力が加わることなどにより、誘起電圧Ｖｉが変化する。衝撃検知回路５２は、例えば、誘起電圧Ｖｉの絶対値と閾値Ｖｔｈとの比較結果により衝撃を検知する。閾値Ｖｔｈは、例えば、静電モータ２または電磁モータ３によって秒針１０１を運動させるときの誘起電圧Ｖｉの最大値よりも大きな値である。衝撃検知回路５２は、誘起電圧Ｖｉの絶対値が閾値Ｖｔｈ以上となると、衝撃検知信号を出力する。
The impact detection circuit 52 of the present embodiment detects an impact based on the induced voltage Vi. When an impact is applied to the clock 100, the induced voltage Vi changes due to a rotational force applied to the second hand 101 or the like. The impact detection circuit 52 detects an impact based on, for example, a comparison result between the absolute value of the induced voltage Vi and the threshold value Vth. The threshold value Vth is, for example, a value larger than the maximum value of the induced voltage Vi when the second hand 101 is moved by the electrostatic motor 2 or the electromagnetic motor 3. The impact detection circuit 52 outputs an impact detection signal when the absolute value of the induced voltage Vi becomes the threshold value Vth or more.
図１に示すように、第一輪列１１は、電磁モータ３と静電モータ２との間に介在している。電磁モータ３の回転子３０は、第一輪列１１を介して静電モータ２の回転体２０に連結されている。第一輪列１１は、電磁モータ３の回転を減速して静電モータ２に伝達する減速輪列である。第一輪列１１の減速比は、例えば、１／２４である。つまり静電モータ２が１５°回転すると電磁モータ３は３６０°回転する。また第一輪列１１の減速比は、例えば、１／１２などであってもかまわない。この場合、静電モータ２が１５°回転すると電磁モータ３は１８０°回転する。なお、第一輪列１１は、静電モータ２の回転を増速して電磁モータ３に伝達する増速輪列として機能することもできる。
As shown in FIG. 1, the first train wheel 11 is interposed between the electromagnetic motor 3 and the electrostatic motor 2. The rotor 30 of the electromagnetic motor 3 is connected to the rotating body 20 of the electrostatic motor 2 via the first wheel train 11. The first train wheel 11 is a speed reduction wheel train that decelerates the rotation of the electromagnetic motor 3 and transmits it to the electrostatic motor 2. The reduction ratio of the first wheel train 11 is, for example, 1/24. That is, when the electrostatic motor 2 rotates by 15 °, the electromagnetic motor 3 rotates by 360 °. Further, the reduction ratio of the first wheel train 11 may be, for example, 1/12. In this case, when the electrostatic motor 2 rotates by 15 °, the electromagnetic motor 3 rotates by 180 °. The first train wheel 11 can also function as a speed-increasing train wheel that accelerates the rotation of the electrostatic motor 2 and transmits it to the electromagnetic motor 3.
第二輪列１２は、静電モータ２と秒針１０１との間に介在している。秒針１０１は、図２に示す表示車１０２に固定されており、表示車１０２と一体に回転する。静電モータ２の回転体２０は、第二輪列１２を介して表示車１０２に連結されている。第二輪列１２は、静電モータ２の回転を減速して秒針１０１に伝達する減速輪列である。第二輪列１２の減速比は、例えば、１／３０である。すなわち、静電モータ２の回転体２０が１秒間で１８０°回転すると、秒針１０１が１秒間で６°回転する。ちなみにこの時、電磁モータ３は１秒間で４３２０°回転する。後述する図１１から図１３に示す静電モータ２の駆動パルスは６期間で１周期が構成されている。この静電モータの駆動パルス１周期で動作する静電モータ２の回転角度が１５°とすると、この秒針１０１は静電モータの駆動パルス１周期で０．５°、電磁モータ３は静電モータの駆動パルス１周期で３６０°回転する。
The second train wheel 12 is interposed between the electrostatic motor 2 and the second hand 101. The second hand 101 is fixed to the display wheel 102 shown in FIG. 2 and rotates integrally with the display wheel 102. The rotating body 20 of the electrostatic motor 2 is connected to the display vehicle 102 via the second wheel train 12. The second train wheel 12 is a speed reduction train wheel train that decelerates the rotation of the electrostatic motor 2 and transmits it to the second hand 101. The reduction ratio of the second train wheel 12 is, for example, 1/30. That is, when the rotating body 20 of the electrostatic motor 2 rotates 180 ° in 1 second, the second hand 101 rotates 6 ° in 1 second. By the way, at this time, the electromagnetic motor 3 rotates by 4320 ° in 1 second. The drive pulse of the electrostatic motor 2 shown in FIGS. 11 to 13, which will be described later, has one cycle in 6 periods. Assuming that the rotation angle of the electrostatic motor 2 that operates in one cycle of the drive pulse of the electrostatic motor is 15 °, the second hand 101 is 0.5 ° in one cycle of the drive pulse of the electrostatic motor, and the electromagnetic motor 3 is the electrostatic motor. The drive pulse of is rotated 360 ° in one cycle.
図１１から図１３を参照して、静電モータ２における運針制御について説明する。図１１には、三つの電極２１，２２，２３に供給される駆動パルスが示されている。図１２には、後述する第一期間Ｋ１から第三期間Ｋ３までの各電極２１，２２，２３の電位が示されている。図１３には、後述する第四期間Ｋ４から第六期間Ｋ６までの各電極２１，２２，２３の電位が示されている。
The hand movement control in the electrostatic motor 2 will be described with reference to FIGS. 11 to 13. FIG. 11 shows drive pulses supplied to the three electrodes 21, 22, and 23. FIG. 12 shows the potentials of the electrodes 21, 22, 23 from the first period K1 to the third period K3, which will be described later. FIG. 13 shows the potentials of the electrodes 21, 22, and 23 from the fourth period K4 to the sixth period K6, which will be described later.
針位置検出回路１５は、秒針１０１の位置を検出する回路である。針位置検出回路１５は、例えば、ＬＥＤおよび受光素子を有する。ＬＥＤおよび受光素子は、例えば、表示車１０２の近傍に配置される。この場合、表示車１０２には、ＬＥＤの光を通過させる孔が設けられる。表示車１０２の回転位置が所定の位置であるときに、ＬＥＤの光が表示車１０２の孔を通過し、受光素子に到達する。針位置検出回路１５は、受光素子の検出結果に基づいて秒針１０１の位置を検出することができる。
The hand position detection circuit 15 is a circuit that detects the position of the second hand 101. The needle position detection circuit 15 includes, for example, an LED and a light receiving element. The LED and the light receiving element are arranged, for example, in the vicinity of the display vehicle 102. In this case, the display vehicle 102 is provided with a hole through which the LED light passes. When the rotation position of the display vehicle 102 is a predetermined position, the light of the LED passes through the hole of the display vehicle 102 and reaches the light receiving element. The hand position detection circuit 15 can detect the position of the second hand 101 based on the detection result of the light receiving element.
図１１から図１３を参照して、静電モータ２における運針制御について説明する。図１１には、三つの電極２１，２２，２３に供給される駆動パルスが示されている。図１２には、後述する第一期間Ｋ１から第三期間Ｋ３までの各電極２１，２２，２３の電位が示されている。図１３には、後述する第四期間Ｋ４から第六期間Ｋ６までの各電極２１，２２，２３の電位が示されている。
The hand movement control in the electrostatic motor 2 will be described with reference to FIGS. 11 to 13. FIG. 11 shows drive pulses supplied to the three electrodes 21, 22, and 23. FIG. 12 shows the potentials of the electrodes 21, 22, 23 from the first period K1 to the third period K3, which will be described later. FIG. 13 shows the potentials of the electrodes 21, 22, and 23 from the fourth period K4 to the sixth period K6, which will be described later.
図１１の第一パルスＳ１は、第一駆動回路１３から第一電極２１に対して出力される駆動パルスである。第二パルスＳ２は、第一駆動回路１３から第二電極２２に対して出力される駆動パルスである。第三パルスＳ３は第一駆動回路１３から第三電極２３に対して出力される駆動パルスである。周期ＣＹは、駆動パルスの周期である。
The first pulse S1 in FIG. 11 is a drive pulse output from the first drive circuit 13 to the first electrode 21. The second pulse S2 is a drive pulse output from the first drive circuit 13 to the second electrode 22. The third pulse S3 is a drive pulse output from the first drive circuit 13 to the third electrode 23. The period CY is the period of the drive pulse.
周期ＣＹには、第一期間Ｋ１、第二期間Ｋ２、第三期間Ｋ３、第四期間Ｋ４、第五期間Ｋ５、および第六期間Ｋ６が設けられている。六つの期間Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５，Ｋ６では、駆動パルスのＯＮ／ＯＦＦの組み合わせが互いに異なる。第一期間Ｋ１において、第一駆動回路１３は、第一パルスＳ１をＯＦＦとし、第二パルスＳ２および第三パルスＳ３をＯＮとする。電極２１，２２，２３のうち、駆動パルスがＯＮとされた電極の電位は、帯電膜２６に対して静電引力を作用させる電位、すなわち正の電位となる。
The cycle CY is provided with a first period K1, a second period K2, a third period K3, a fourth period K4, a fifth period K5, and a sixth period K6. In the six periods K1, K2, K3, K4, K5, and K6, the ON / OFF combination of the drive pulse is different from each other. In the first period K1, the first drive circuit 13 turns off the first pulse S1 and turns on the second pulse S2 and the third pulse S3. Of the electrodes 21, 22, and 23, the potential of the electrode for which the drive pulse is turned ON is a potential that exerts an electrostatic attraction on the charging film 26, that is, a positive potential.
図１２の（ａ）には、第一期間Ｋ１の各電極２１，２２，２３が示されている。第二電極２２および第三電極２３が正電位となっている。従って、回転体２０は、第二電極２２および第三電極２３から受ける静電引力により、帯電膜２６が第二電極２２および第三電極２３と対向する位置へ向けて移動する。
In FIG. 12A, each electrode 21, 22, 23 of the first period K1 is shown. The second electrode 22 and the third electrode 23 have a positive potential. Therefore, the rotating body 20 moves toward the position where the charging film 26 faces the second electrode 22 and the third electrode 23 due to the electrostatic attraction received from the second electrode 22 and the third electrode 23.
第二期間Ｋ２において、第一駆動回路１３は、第一パルスＳ１および第二パルスＳ２をＯＦＦとし、第三パルスＳ３をＯＮとする。図１２の（ｂ）には、第二期間Ｋ２の各電極２１，２２，２３が示されている。第二期間Ｋ２では、第三電極２３が正電位となっている。従って、回転体２０は、第三電極２３から受ける静電引力により、帯電膜２６が第三電極２３と対向する位置へ向けて回転する。
In the second period K2, the first drive circuit 13 turns off the first pulse S1 and the second pulse S2 and turns on the third pulse S3. In FIG. 12B, each electrode 21, 22, 23 of the second period K2 is shown. In the second period K2, the third electrode 23 has a positive potential. Therefore, the rotating body 20 rotates toward the position where the charging film 26 faces the third electrode 23 due to the electrostatic attraction received from the third electrode 23.
第三期間Ｋ３において、第一駆動回路１３は、第一パルスＳ１および第三パルスＳ３をＯＮとし、第二パルスＳ２をＯＦＦとする。図１２の（ｃ）には、第三期間Ｋ３の各電極２１，２２，２３が示されている。第三期間Ｋ３では、第一電極２１および第三電極２３が正電位となっている。従って、回転体２０は、第一電極２１および第三電極２３から受ける静電引力により、帯電膜２６が第一電極２１および第三電極２３と対向する位置へ向けて回転する。
In the third period K3, the first drive circuit 13 turns on the first pulse S1 and the third pulse S3, and turns off the second pulse S2. In FIG. 12 (c), each electrode 21, 22, 23 of the third period K3 is shown. In the third period K3, the first electrode 21 and the third electrode 23 have a positive potential. Therefore, the rotating body 20 rotates toward the position where the charging film 26 faces the first electrode 21 and the third electrode 23 due to the electrostatic attraction received from the first electrode 21 and the third electrode 23.
第四期間Ｋ４において、第一駆動回路１３は、第一パルスＳ１をＯＮとし、第二パルスＳ２および第三パルスＳ３をＯＦＦとする。図１３の（ｄ）には、第四期間Ｋ４の各電極２１，２２，２３が示されている。第四期間Ｋ４では、第一電極２１が正電位となっている。従って、回転体２０は、第一電極２１から受ける静電引力により、帯電膜２６が第一電極２１と対向する位置へ向けて回転する。
In the fourth period K4, the first drive circuit 13 turns on the first pulse S1 and turns off the second pulse S2 and the third pulse S3. In FIG. 13D, each electrode 21, 22, 23 of the fourth period K4 is shown. In the fourth period K4, the first electrode 21 has a positive potential. Therefore, the rotating body 20 rotates toward the position where the charging film 26 faces the first electrode 21 due to the electrostatic attraction received from the first electrode 21.
第五期間Ｋ５において、第一駆動回路１３は、第一パルスＳ１および第二パルスＳ２をＯＮとし、第三パルスＳ３をＯＦＦとする。図１３の（ｅ）には、第五期間Ｋ５の各電極２１，２２，２３が示されている。第五期間Ｋ５では、第一電極２１および第二電極２２が正電位となっている。従って、回転体２０は、第一電極２１および第二電極２２から受ける静電引力により、帯電膜２６が第一電極２１および第二電極２２と対向する位置へ向けて回転する。
In the fifth period K5, the first drive circuit 13 turns on the first pulse S1 and the second pulse S2, and turns off the third pulse S3. In FIG. 13 (e), each electrode 21, 22, 23 of the fifth period K5 is shown. In the fifth period K5, the first electrode 21 and the second electrode 22 have a positive potential. Therefore, the rotating body 20 rotates toward the position where the charging film 26 faces the first electrode 21 and the second electrode 22 due to the electrostatic attraction received from the first electrode 21 and the second electrode 22.
第六期間Ｋ６において、第一駆動回路１３は、第一パルスＳ１および第三パルスＳ３をＯＦＦとし、第二パルスＳ２をＯＮとする。図１３の（ｆ）には、第六期間Ｋ６の各電極２１，２２，２３が示されている。第六期間Ｋ６では、第二電極２２が正電位となっている。従って、回転体２０は、第二電極２２から受ける静電引力により、帯電膜２６が第二電極２２と対向する位置へ向けて回転する。第六期間Ｋ６が終了すると、次の周期ＣＹの第一期間Ｋ１へ移行する。
In the sixth period K6, the first drive circuit 13 turns off the first pulse S1 and the third pulse S3 and turns on the second pulse S2. In FIG. 13 (f), each electrode 21, 22, 23 of the sixth period K6 is shown. In the sixth period K6, the second electrode 22 has a positive potential. Therefore, the rotating body 20 rotates toward the position where the charging film 26 faces the second electrode 22 due to the electrostatic attraction received from the second electrode 22. When the sixth period K6 ends, the process shifts to the first period K1 of the next cycle CY.
第一駆動回路１３は、上記のような駆動パルスを出力することにより、秒針１０１を連続的に駆動する。第一駆動回路１３による運針は、秒針１０１を等速で回転させる、所謂スイープ運針である。第一駆動回路１３は、秒針１０１を時計１００の内部時刻に応じて運針させる場合、静電モータ２の回転体２０を１秒間に１８０°回転させるように駆動パルスを出力する。第一駆動回路１３による駆動パルスの生成は、制御回路４によって制御される。より詳しくは、制御回路４は、第一駆動回路１３の各トランジスタＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３に対する制御信号によって第一駆動回路１３による駆動パルスの生成を制御する。
The first drive circuit 13 continuously drives the second hand 101 by outputting the drive pulse as described above. The hand movement by the first drive circuit 13 is a so-called sweep hand movement that rotates the second hand 101 at a constant speed. When the second hand 101 is moved according to the internal time of the clock 100, the first drive circuit 13 outputs a drive pulse so as to rotate the rotating body 20 of the electrostatic motor 2 by 180 ° per second. The generation of the drive pulse by the first drive circuit 13 is controlled by the control circuit 4. More specifically, the control circuit 4 controls the generation of the drive pulse by the first drive circuit 13 by the control signal for each transistor P1, P2, P3, N1, N2, N3 of the first drive circuit 13.
制御回路４は、静電モータ２によって秒針１０１を運針させる場合、電磁モータ３のコイル３１に対して高抵抗を接続し、電磁モータ３による負荷抵抗を軽減する。コイル３１の第一端部３１ａおよび第二端部３１ｂのうち少なくとも一方に対して高抵抗が接続される。これにより、コイル３１に電流が流れることが規制され、電磁モータ３による負荷抵抗が軽減される。このように電磁モータ３はもともとコギングトルクが作用しないように構成されているだけでなく、静電モータ２で駆動する際に、電流の流れを規制することで、電磁モータ３の負荷抵抗を極力低く抑えるようにしている。電磁モータ３は体積で力を稼ぐ磁力による駆動原理上、静電モータ２の慣性量とは桁違いに慣性量も小さく構成できる。このため、第１輪列１１を１／２４として静電モータ２の回転に対して、２４倍の速度で電磁モータ３を回転させる影響がでるとしても、静電モータ２で十分駆動可能なレベルに抑えることができる。
When the second hand 101 is moved by the electrostatic motor 2, the control circuit 4 connects a high resistance to the coil 31 of the electromagnetic motor 3 to reduce the load resistance of the electromagnetic motor 3. A high resistance is connected to at least one of the first end portion 31a and the second end portion 31b of the coil 31. As a result, the flow of current through the coil 31 is restricted, and the load resistance due to the electromagnetic motor 3 is reduced. In this way, the electromagnetic motor 3 is not only originally configured so that the cogging torque does not act, but also the load resistance of the electromagnetic motor 3 is minimized by regulating the current flow when the electrostatic motor 2 is driven. I try to keep it low. The electromagnetic motor 3 can be configured to have an inertial amount that is orders of magnitude smaller than that of the electrostatic motor 2 due to the driving principle of the magnetic force that gains force by volume. Therefore, even if the electromagnetic motor 3 is rotated at a speed 24 times faster than the rotation of the electrostatic motor 2 with the first wheel train 11 as 1/24, the level can be sufficiently driven by the electrostatic motor 2. Can be suppressed to.
制御回路４は、例えば、第一端部３１ａと接地電位ＶＤＤおよび電源ＶＳＳとの間をオープンにしてもよい。これにより、第一端部３１ａに対して高抵抗を接続した状態が実現される。また、制御回路４は、第二端部３１ｂと接地電位ＶＤＤおよび電源ＶＳＳとの間をオープンにしてもよい。これにより、第二端部３１ｂに対して高抵抗を接続した状態が実現される。
The control circuit 4 may be open between, for example, the first end portion 31a and the ground potential VDD and the power supply VSS. As a result, a state in which a high resistance is connected to the first end portion 31a is realized. Further, the control circuit 4 may open between the second end portion 31b and the ground potential VDD and the power supply VSS. As a result, a state in which a high resistance is connected to the second end portion 31b is realized.
制御回路４は、トランジスタＤＰ１，ＤＮ１をＯＦＦとし、トランジスタＴＰ１をＯＮとしてもよい。これにより、第一端部３１ａは、検出抵抗Ｒ１を介して接地電位ＶＤＤと接続される。検出抵抗Ｒ１の抵抗値は、コイル３１の抵抗値と比較して十分に大きい。従って、第一端部３１ａに対して高抵抗を接続した状態が実現される。検出抵抗Ｒ１の抵抗値は、コイル３１の抵抗値に対して１０倍以上とされてもよく、例えば、コイル３１の抵抗値に対して１００倍以上の大きさであってもよい。
The control circuit 4 may turn off the transistors DP1 and DN1 and turn on the transistor TP1. As a result, the first end portion 31a is connected to the ground potential VDD via the detection resistor R1. The resistance value of the detection resistor R1 is sufficiently larger than the resistance value of the coil 31. Therefore, a state in which a high resistance is connected to the first end portion 31a is realized. The resistance value of the detection resistor R1 may be 10 times or more the resistance value of the coil 31, and may be, for example, 100 times or more the resistance value of the coil 31.
制御回路４は、トランジスタＤＰ２，ＤＮ２をＯＦＦとし、トランジスタＴＰ２をＯＮとしてもよい。これにより、第二端部３１ｂは、検出抵抗Ｒ２を介して接地電位ＶＤＤと接続される。検出抵抗Ｒ２の抵抗値は、コイル３１の抵抗値と比較して十分に大きい。従って、第二端部３１ｂに対して高抵抗を接続した状態が実現される。検出抵抗Ｒ２の抵抗値は、コイル３１の抵抗値に対して１０倍以上とされてもよく、例えば、コイル３１の抵抗値に対して１００倍以上の大きさであってもよい。
The control circuit 4 may turn off the transistors DP2 and DN2 and turn on the transistor TP2. As a result, the second end portion 31b is connected to the ground potential VDD via the detection resistor R2. The resistance value of the detection resistor R2 is sufficiently larger than the resistance value of the coil 31. Therefore, a state in which a high resistance is connected to the second end portion 31b is realized. The resistance value of the detection resistor R2 may be 10 times or more the resistance value of the coil 31, and may be, for example, 100 times or more the resistance value of the coil 31.
本実施形態の駆動機構１は、電磁モータ３によって秒針１０１を回転させることができる。駆動機構１は、例えば、秒針１０１を高速で回転させるときに、電磁モータ３によって秒針１０１を移動させる。駆動機構１は、以下に説明するように、電磁モータ３の駆動を開始するときに、誘起電圧Ｖｉに基づいて電磁モータ３に対する駆動タイミングを決定する。より詳しくは、制御回路４は、０クロス検出手段５１によって検出された０クロスの発生タイミングに基づいて駆動タイミングを決定する。
In the drive mechanism 1 of the present embodiment, the second hand 101 can be rotated by the electromagnetic motor 3. The drive mechanism 1 moves the second hand 101 by the electromagnetic motor 3, for example, when the second hand 101 is rotated at high speed. As described below, the drive mechanism 1 determines the drive timing for the electromagnetic motor 3 based on the induced voltage Vi when the drive of the electromagnetic motor 3 is started. More specifically, the control circuit 4 determines the drive timing based on the generation timing of the 0 cross detected by the 0 cross detecting means 51.
図１４には、１８０°の回転位置にある回転子３０が示されている。この場合、図１５に矢印Ａｒ１で示すように、誘起電圧Ｖｉが０クロスする。誘起電圧Ｖｉの値は、負の値から正の値へと変化する。つまり、誘起電圧Ｖｉが負の値から正の値へと変化するタイミングは、回転子３０が１８０°の回転位置を通過するタイミングを示している。
FIG. 14 shows the rotor 30 at a rotation position of 180 °. In this case, as shown by the arrow Ar1 in FIG. 15, the induced voltage Vi crosses 0. The value of the induced voltage Vi changes from a negative value to a positive value. That is, the timing at which the induced voltage Vi changes from a negative value to a positive value indicates the timing at which the rotor 30 passes through the rotation position of 180 °.
制御回路４は、０クロスが検出されると、第二駆動回路１４によって駆動パルスを発生させる。図１６には、０クロスが発生した直後の回転子３０が示されている。回転子３０の回転位置は、例えば、２４０°である。このときに、回転子３０のＳ極３０ｓは、第一磁極３６ａと対向し、回転子３０のＮ極３０ｎは、第二磁極３６ｂと対向している。
When the 0 cross is detected, the control circuit 4 generates a drive pulse by the second drive circuit 14. FIG. 16 shows the rotor 30 immediately after the 0 cross occurs. The rotation position of the rotor 30 is, for example, 240 °. At this time, the S pole 30s of the rotor 30 faces the first magnetic pole 36a, and the N pole 30n of the rotor 30 faces the second magnetic pole 36b.
制御回路４は、図１６に示すように、第一磁極３６ａをＳ極とし、第二磁極３６ｂをＮ極とするように、第二駆動回路１４によって駆動パルスを出力させる。言い換えると、制御回路４は、第二駆動回路１４により、誘起電圧Ｖｉを打ち消す向きの駆動パルスをコイル３１に印加する。第一磁極３６ａおよび第二磁極３６ｂは、磁力により回転子３０に対して正回転方向の回転トルクを与える。駆動パルスの幅、言い換えると駆動パルスの出力時間は、例えば、回転子３０を６０°回転させるように設定される。図１７には、駆動パルスの印加時間Ｔｏの一例が示されている。
As shown in FIG. 16, the control circuit 4 outputs a drive pulse by the second drive circuit 14 so that the first magnetic pole 36a is the S pole and the second magnetic pole 36b is the N pole. In other words, the control circuit 4 applies a drive pulse in the direction of canceling the induced voltage Vi to the coil 31 by the second drive circuit 14. The first magnetic pole 36a and the second magnetic pole 36b apply a rotational torque in the forward rotation direction to the rotor 30 by magnetic force. The width of the drive pulse, in other words the output time of the drive pulse, is set, for example, to rotate the rotor 30 by 60 °. FIG. 17 shows an example of the application time To of the drive pulse.
制御回路４は、駆動パルスの出力が完了すると、０クロス検出手段５１の出力をモニタする。制御回路４は、０クロスの検出を示す信号を受け取ると、第二駆動回路１４に駆動パルスを発生させる。発生させる駆動パルスは、誘起電圧Ｖｉの極性とは逆極性のパルスである。制御回路４は、駆動パルスの出力と０クロスの検出を繰り返し、回転子３０の回転速度を加速させていく。また、制御回路４は、駆動パルスを出力してから０クロスが検出されるまでの経過時間をタイマによってカウントする。制御回路４は、経過時間に基づいて、回転子３０が安定して回転しているか否かを判定する。
The control circuit 4 monitors the output of the 0 cross detection means 51 when the output of the drive pulse is completed. Upon receiving the signal indicating the detection of 0 cross, the control circuit 4 generates a drive pulse in the second drive circuit 14. The drive pulse to be generated is a pulse having the opposite polarity to the polarity of the induced voltage Vi. The control circuit 4 repeats the output of the drive pulse and the detection of the 0 cross to accelerate the rotation speed of the rotor 30. Further, the control circuit 4 counts the elapsed time from the output of the drive pulse to the detection of the 0 cross by the timer. The control circuit 4 determines whether or not the rotor 30 is rotating stably based on the elapsed time.
制御回路４は、図１８に示すように、回転子３０の回転速度の増加に応じて、駆動パルスの印加時間を徐々に短くしていく。図１８では、時刻ｔ０まで静電モータ２による運針が行なわれている。電磁モータ３が静電モータ２によって連れ回されることで、誘起電圧Ｖｉが発生している。時刻ｔ０に誘起電圧Ｖｉの０クロスが検出され、静電モータ２に対する駆動が停止される。制御回路４は、時刻ｔ０に第一パルスＳ１、第二パルスＳ２、および第三パルスＳ３を全てＯＦＦとして静電モータ２による運針を終了する。
As shown in FIG. 18, the control circuit 4 gradually shortens the application time of the drive pulse as the rotation speed of the rotor 30 increases. In FIG. 18, the hands are moved by the electrostatic motor 2 until time t0. The induced voltage Vi is generated by the electromagnetic motor 3 being rotated by the electrostatic motor 2. The 0 cross of the induced voltage Vi is detected at time t0, and the drive to the electrostatic motor 2 is stopped. The control circuit 4 turns off the first pulse S1, the second pulse S2, and the third pulse S3 at time t0, and ends the hand movement by the electrostatic motor 2.
制御回路４は、極性が互いに異なる駆動パルスＭｐ，Ｍｎによって電磁モータ３を駆動する。駆動パルスＭｐは、誘起電圧Ｖｉが負の値から正の値に切り替わったときに出力される。駆動パルスＭｎは、誘起電圧Ｖｉが正の値から負の値に切り替わったときに出力される。駆動パルスＭｐ，Ｍｎの印加時間は、徐々に短くされる。例えば、誘起電圧Ｖｉの周期が長いときの印加時間Ｔｏ１に対して、誘起電圧Ｖｉの周期が短くなったときの印加時間Ｔｏ２が短くされる。誘起電圧Ｖｉの周期が更に短くなると、印加時間Ｔｏ３も更に短くされる。なお、図１８では簡略化して誘起電圧Ｖｉの振幅を同じに図示しているが、電磁モータ３の回転速度が上昇するにつれて、振幅も増加していく。駆動パルスＭｐの電圧は、誘起電圧Ｖｉの振幅の増加に対しても十分余裕のある電圧に設定する。駆動パルスＭｐの電圧が高いほど、誘起電圧Ｖｉを打ち消すことができるため、高速化が可能となる。そのため、電磁モータ３の駆動パルスＭｐ，Ｍｎの駆動電圧を高速化に従って、上げるなどしても構わない。
The control circuit 4 drives the electromagnetic motor 3 by drive pulses Mp and Mn having different polarities. The drive pulse Mp is output when the induced voltage Vi switches from a negative value to a positive value. The drive pulse Mn is output when the induced voltage Vi switches from a positive value to a negative value. The application time of the drive pulses Mp and Mn is gradually shortened. For example, the applied time To2 when the cycle of the induced voltage Vi is shortened is shorter than the applied time To1 when the cycle of the induced voltage Vi is long. When the period of the induced voltage Vi is further shortened, the applied time To3 is also further shortened. Although the amplitude of the induced voltage Vi is shown in the same figure in FIG. 18 for simplification, the amplitude also increases as the rotation speed of the electromagnetic motor 3 increases. The voltage of the drive pulse Mp is set to a voltage having a sufficient margin even for an increase in the amplitude of the induced voltage Vi. The higher the voltage of the drive pulse Mp, the more the induced voltage Vi can be canceled, so that the speed can be increased. Therefore, the drive voltage of the drive pulses Mp and Mn of the electromagnetic motor 3 may be increased as the speed increases.
制御回路４は、例えば、回転子３０の回転速度を所定の回転速度Ｖ１まで加速させる。この場合、制御回路４は、回転子３０の加速が完了した後は、回転子３０を定速で回転させてもよい。上記の所定の回転速度Ｖ１は、例えば、秒針１０１を時計１００の内部時刻に応じて回転させる場合の回転子３０の回転速度Ｖ０よりも高速である。所定の回転速度Ｖ１は、回転速度Ｖ０の４倍から５倍の速度であってもよい。制御回路４は、回転子３０を所定の回転速度Ｖ１で回転させ、秒針１０１を目標位置へ向けて移動させる。
The control circuit 4 accelerates, for example, the rotation speed of the rotor 30 to a predetermined rotation speed V1. In this case, the control circuit 4 may rotate the rotor 30 at a constant speed after the acceleration of the rotor 30 is completed. The predetermined rotation speed V1 is higher than, for example, the rotation speed V0 of the rotor 30 when the second hand 101 is rotated according to the internal time of the clock 100. The predetermined rotation speed V1 may be 4 to 5 times the rotation speed V0. The control circuit 4 rotates the rotor 30 at a predetermined rotation speed V1 and moves the second hand 101 toward the target position.
制御回路４は、電磁モータ３の駆動を開始すると、静電モータ２の各電極２１，２２，２３を等電位とし、静電モータ２による負荷抵抗を軽減する。例えば、制御回路４は、最初に０クロスを検出して電磁モータ３に駆動パルスを出力するときに、静電モータ２の各電極２１，２２，２３を等電位にする。各電極２１，２２，２３の電位が等電位となることで、静電モータ２におけるコギングの発生が抑制される。その結果、静電モータ２において、コギングによる負荷抵抗が軽減される。このように電磁モータ３で駆動する際に、静電モータ２によるコギングによる負荷抵抗を低減するだけでなく、もともと第１輪列１１を１／２４などと設定しているために、表面積で力を稼ぐ静電気による駆動原理上、必然的に大きくなってしまう静電モータ２の慣性量の影響を１／（２４×２４）に抑えることができるため、慣性量の小さな電磁モータ３でも十分駆動可能なレベルにすることができる。
When the control circuit 4 starts driving the electromagnetic motor 3, the electrodes 21, 22, and 23 of the electrostatic motor 2 are equipotential, and the load resistance due to the electrostatic motor 2 is reduced. For example, when the control circuit 4 first detects 0 cross and outputs a drive pulse to the electromagnetic motor 3, the electrodes 21, 22, 23 of the electrostatic motor 2 are equipotential. By making the potentials of the electrodes 21, 22, and 23 equipotential, the occurrence of cogging in the electrostatic motor 2 is suppressed. As a result, in the electrostatic motor 2, the load resistance due to cogging is reduced. In this way, when driven by the electromagnetic motor 3, not only the load resistance due to cogging by the electrostatic motor 2 is reduced, but also the first wheel train 11 is originally set to 1/24 or the like, so that the force is applied by the surface surface. Since the influence of the inertial amount of the electrostatic motor 2 which is inevitably large due to the driving principle by static electricity can be suppressed to 1 / (24 × 24), even the electromagnetic motor 3 having a small inertial amount can be sufficiently driven. Can be leveled.
制御回路４は、例えば、第一電極２１、第二電極２２、および第三電極２３を接地電位ＶＤＤに接続することで各電極２１，２２，２３を等電位としてもよい。制御回路４は、第一電極２１、第二電極２２、および第三電極２３を相互に電気的に接続することで各電極２１，２２，２３を等電位としてもよい。
In the control circuit 4, for example, each electrode 21, 22, 23 may be equipotential by connecting the first electrode 21, the second electrode 22, and the third electrode 23 to the ground potential VDD. The control circuit 4 may make each of the electrodes 21, 22, and 23 equipotential by electrically connecting the first electrode 21, the second electrode 22, and the third electrode 23 to each other.
制御回路４は、秒針１０１が目標位置まで移動すると、電磁モータ３を停止させる。制御回路４は、例えば、図１９に示すように、誘起電圧Ｖｉの極性と同方向の駆動パルスを印加する。図１９では、誘起電圧Ｖｉが正の値から負の値へと０クロスした時刻ｔ０に駆動パルスの出力が開始される。この駆動パルスにより、図２０に示すように、回転子３０のＳ極３０ｓと対向する第一磁極３６ａがＮ極とされ、かつ回転子３０のＮ極３０ｎと対向する第二磁極３６ｂがＳ極とされる。
The control circuit 4 stops the electromagnetic motor 3 when the second hand 101 moves to the target position. For example, as shown in FIG. 19, the control circuit 4 applies a drive pulse in the same direction as the polarity of the induced voltage Vi. In FIG. 19, the output of the drive pulse is started at the time t0 when the induced voltage Vi crosses 0 from a positive value to a negative value. By this drive pulse, as shown in FIG. 20, the first magnetic pole 36a facing the S pole 30s of the rotor 30 becomes the N pole, and the second magnetic pole 36b facing the N pole 30n of the rotor 30 becomes the S pole. It is said that.
制御回路４は、電磁モータ３を停止させる場合、十分長い幅の駆動パルスをコイル３１に印加する。これにより、回転子３０の回転が停止する。制御回路４は、例えば、誘起電圧Ｖｉに基づいて回転子３０の回転が停止したか否かを確認することができる。制御回路４は、駆動パルスを停止すると、電磁モータ３のコイル３１に対して高抵抗を接続する。これにより、電磁モータ３による負荷抵抗が軽減される。制御回路４は、例えば、コイル３１をオープンの状態とすることで、コイル３１に対して高抵抗が接続された状態を実現する。
When the electromagnetic motor 3 is stopped, the control circuit 4 applies a drive pulse having a sufficiently long width to the coil 31. As a result, the rotation of the rotor 30 is stopped. The control circuit 4 can confirm, for example, whether or not the rotation of the rotor 30 has stopped based on the induced voltage Vi. When the drive pulse is stopped, the control circuit 4 connects a high resistance to the coil 31 of the electromagnetic motor 3. As a result, the load resistance due to the electromagnetic motor 3 is reduced. The control circuit 4 realizes a state in which a high resistance is connected to the coil 31, for example, by opening the coil 31 in an open state.
図２１のフローチャートを参照して、本実施形態に係る駆動機構１の動作の一例について説明する。ここでは、通常の時刻表示している秒針を、ユーザの指令等々により秒針を０位置にまで修正、送る際などに電磁モータ３で高速駆動する例を示す。ステップＳ１０において、制御回路４は、入力処理を実行する。制御回路４は、例えば、時計１００の操作部に対する操作入力についての情報を取得する。操作部は、例えば、プッシュボタンやスイッチ等である。制御回路４は、入力処理において、無線通信によって受信した指令の情報を取得してもよい。ステップＳ１０が実行されると、ステップＳ２０に進む。
An example of the operation of the drive mechanism 1 according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. 21. Here, an example is shown in which the second hand displaying the normal time is driven at high speed by the electromagnetic motor 3 when the second hand is corrected to the 0 position by a user's command or the like and sent. In step S10, the control circuit 4 executes an input process. The control circuit 4 acquires, for example, information about an operation input to the operation unit of the clock 100. The operation unit is, for example, a push button, a switch, or the like. The control circuit 4 may acquire information of a command received by wireless communication in the input process. When step S10 is executed, the process proceeds to step S20.
ステップＳ２０において、制御回路４は、０位置修正するか否かを判定する。０位置修正は、秒針１０１の回転位置を正時の位置とする動作である。０位置修正は、例えば、ユーザによる操作入力や無線通信によって受信した指令等に応じて実行される。０位置修正は、時計１００の内部処理に基づいて実行されてもよい。ステップＳ２０の判定の結果、０位置修正すると肯定判定された場合にはステップＳ３０に進み、否定判定された場合にはステップＳ６０に進む。
In step S20, the control circuit 4 determines whether or not to correct the 0 position. The 0 position correction is an operation in which the rotation position of the second hand 101 is set to the hour position. The 0 position correction is executed, for example, in response to an operation input by the user, a command received by wireless communication, or the like. The zero position correction may be executed based on the internal processing of the clock 100. As a result of the determination in step S20, if an affirmative determination is made to correct the 0 position, the process proceeds to step S30, and if a negative determination is made, the process proceeds to step S60.
ステップＳ３０において、制御回路４は、電磁モータ３により秒針１０１を０位置へ移動させる。制御回路４は、静電モータ２が秒針１０１を運針させている状態から０位置修正を開始する場合、誘起電圧Ｖｉに基づいて電磁モータ３に対する駆動タイミングを決定する。制御回路４は、図１８を参照して説明したように、０クロスを検出した直後に電磁モータ３に対する駆動パルスＭｐ，Ｍｎを出力する。制御回路４は、所定の回転速度Ｖ１で回転子３０を回転させて秒針１０１を０位置まで移動させる。
In step S30, the control circuit 4 moves the second hand 101 to the 0 position by the electromagnetic motor 3. The control circuit 4 determines the drive timing for the electromagnetic motor 3 based on the induced voltage Vi when the zero position correction is started from the state where the electrostatic motor 2 is moving the second hand 101. As described with reference to FIG. 18, the control circuit 4 outputs drive pulses Mp and Mn to the electromagnetic motor 3 immediately after detecting 0 cross. The control circuit 4 rotates the rotor 30 at a predetermined rotation speed V1 to move the second hand 101 to the 0 position.
制御回路４は、秒針１０１が停止している状態から０位置修正を開始する場合、まず、静電モータ２によって電磁モータ３の回転子３０および秒針１０１を回転させる。制御回路４は、静電モータ２によって回転子３０を回転させながら、誘起電圧Ｖｉに基づいて電磁モータ３に対する駆動タイミングを決定する。制御回路４は、決定した駆動タイミングで電磁モータ３に駆動パルスを出力し、回転子３０を回転させる。制御回路４は、所定の回転速度Ｖ１で回転子３０を回転させて秒針１０１を０位置まで移動させる。ステップＳ３０が実行されると、ステップＳ４０に進む。
When the control circuit 4 starts the 0 position correction from the state where the second hand 101 is stopped, first, the electrostatic motor 2 rotates the rotor 30 and the second hand 101 of the electromagnetic motor 3. The control circuit 4 determines the drive timing for the electromagnetic motor 3 based on the induced voltage Vi while rotating the rotor 30 by the electrostatic motor 2. The control circuit 4 outputs a drive pulse to the electromagnetic motor 3 at a determined drive timing to rotate the rotor 30. The control circuit 4 rotates the rotor 30 at a predetermined rotation speed V1 to move the second hand 101 to the 0 position. When step S30 is executed, the process proceeds to step S40.
ステップＳ４０において、制御回路４は、復帰動作を実行するか否かを判定する。復帰動作は、秒針１０１の運針を再開する動作である。ステップＳ４０の判定の結果、復帰動作を実行すると肯定判定された場合にはステップＳ５０に進み、否定判定された場合にはステップＳ４０の判定を繰り返す。制御回路４は、ステップＳ４０で否定判定された場合、秒針１０１を０位置で停止させる制御を実行してもよい。制御回路４は、例えば、第二駆動回路１４に駆動パルスを出力させて秒針１０１を停止させることができる。
In step S40, the control circuit 4 determines whether or not to execute the return operation. The return operation is an operation of restarting the movement of the second hand 101. As a result of the determination in step S40, if an affirmative determination is made to execute the return operation, the process proceeds to step S50, and if a negative determination is made, the determination in step S40 is repeated. The control circuit 4 may execute control to stop the second hand 101 at the 0 position when a negative determination is made in step S40. The control circuit 4 can, for example, cause the second drive circuit 14 to output a drive pulse to stop the second hand 101.
ステップＳ５０において、制御回路４は、電磁モータ３により秒針１０１を内部時刻の位置へ移動させる。制御回路４は、静電モータ２によって電磁モータ３の回転子３０および秒針１０１を回転させる。制御回路４は、静電モータ２によって回転子３０を回転させながら、誘起電圧Ｖｉに基づいて電磁モータ３に対する駆動タイミングを決定する。制御回路４は、決定した駆動タイミングで電磁モータ３に駆動パルスを出力し、回転子３０を回転させる。制御回路４は、所定の回転速度Ｖ１で回転子３０を回転させて秒針１０１を内部時刻の位置まで移動させる。ステップＳ５０が実行されると、ステップＳ１０に移行する。
In step S50, the control circuit 4 moves the second hand 101 to the position of the internal time by the electromagnetic motor 3. The control circuit 4 rotates the rotor 30 and the second hand 101 of the electromagnetic motor 3 by the electrostatic motor 2. The control circuit 4 determines the drive timing for the electromagnetic motor 3 based on the induced voltage Vi while rotating the rotor 30 by the electrostatic motor 2. The control circuit 4 outputs a drive pulse to the electromagnetic motor 3 at a determined drive timing to rotate the rotor 30. The control circuit 4 rotates the rotor 30 at a predetermined rotation speed V1 to move the second hand 101 to the position of the internal time. When step S50 is executed, the process proceeds to step S10.
ステップＳ６０において、制御回路４は、運針タイミングであるか否かを判定する。制御回路４は、例えば、第一パルスＳ１、第二パルスＳ２、および第三パルスＳ３のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるタイミングである場合に肯定判定する。ステップＳ６０の判定の結果、運針タイミングであると肯定判定された場合にはステップＳ７０に進み、否定判定された場合にはステップＳ１０に移行する。
In step S60, the control circuit 4 determines whether or not the hand movement timing is reached. The control circuit 4 makes an affirmative determination, for example, when it is the timing to switch ON / OFF of the first pulse S1, the second pulse S2, and the third pulse S3. As a result of the determination in step S60, if it is determined affirmatively that it is the hand movement timing, the process proceeds to step S70, and if it is determined negatively, the process proceeds to step S10.
ステップＳ７０において、制御回路４は、静電モータ２の駆動制御を実行する。制御回路４は、第一駆動回路１３に対する指令信号により、第一パルスＳ１、第二パルスＳ２、および第三パルスＳ３のＯＮ／ＯＦＦを制御する。ステップＳ７０が実行されると、ステップＳ１０へ移行する。
In step S70, the control circuit 4 executes drive control of the electrostatic motor 2. The control circuit 4 controls ON / OFF of the first pulse S1, the second pulse S2, and the third pulse S3 by the command signal to the first drive circuit 13. When step S70 is executed, the process proceeds to step S10.
なお、電磁モータ３によって秒針１０１を移動させる場面は、０位置修正には限定されない。駆動機構１は、例えば、時刻修正のときや、節電モードから復帰して秒針１０１の運針を再開するときや、アラーム時刻を表示するときに電磁モータ３によって秒針１０１を移動させてもよい。
The scene in which the second hand 101 is moved by the electromagnetic motor 3 is not limited to the zero position correction. The drive mechanism 1 may move the second hand 101 by the electromagnetic motor 3, for example, when adjusting the time, when returning from the power saving mode and restarting the movement of the second hand 101, or when displaying the alarm time.
本実施形態の駆動機構１は、検知した衝撃に対して、針位置のずれを抑制する機能、および針位置を修正する機能を有する。秒針１０１を停止させているときに衝撃が加わると、秒針１０１の動きが、第１輪列１１及び第２輪列１２を介して、この実施例の場合、２４×３０倍に増速されて、電磁モータ３の回転子３０を回転させる。この動きにより誘起電圧Ｖｉが発生するが、非常に早く動くため、秒針１０１が通常運針している場合よりも、より大きい振幅の誘起電圧Ｖｉが発生する。このため、衝撃検知回路５２は、感度よく衝撃を検知することが可能となる。制御回路４は、衝撃を検知すると、針位置のずれを抑制する制御を実行する。制御回路４は、回転子３０の回転を制動するロックパルスを第二駆動回路１４によってコイル３１に印加させる。ロックパルスでは、第一磁極３６ａおよび第二磁極３６ｂの極性が一定に維持される。ロックパルスは、回転子３０の回転位置がずれないように回転子３０の回転位置を保持する。なお、ロックパルスを積極的に印加しなくても、制御回路４は、コイル３１の第一端部３１ａと第二端部３１ｂとをショートすることにより、電磁ブレーキ、つまり積極的に負荷抵抗を作用させることで、回転子３０を制動することもできる。
The drive mechanism 1 of the present embodiment has a function of suppressing the deviation of the needle position with respect to the detected impact and a function of correcting the needle position. When an impact is applied while the second hand 101 is stopped, the movement of the second hand 101 is accelerated by 24 × 30 times in the case of this embodiment via the first wheel train 11 and the second wheel row 12. , Rotate the rotor 30 of the electromagnetic motor 3. Although the induced voltage Vi is generated by this movement, since it moves very quickly, the induced voltage Vi having a larger amplitude than when the second hand 101 is normally moving is generated. Therefore, the impact detection circuit 52 can detect the impact with high sensitivity. When the control circuit 4 detects an impact, the control circuit 4 executes a control for suppressing the deviation of the needle position. The control circuit 4 applies a lock pulse for braking the rotation of the rotor 30 to the coil 31 by the second drive circuit 14. In the lock pulse, the polarities of the first magnetic pole 36a and the second magnetic pole 36b are kept constant. The lock pulse holds the rotational position of the rotor 30 so that the rotational position of the rotor 30 does not shift. Even if the lock pulse is not positively applied, the control circuit 4 positively applies an electromagnetic brake, that is, a load resistance, by short-circuiting the first end portion 31a and the second end portion 31b of the coil 31. By acting, the rotor 30 can also be braked.
制御回路４は、検知した衝撃に対して、静電モータ２によって回転体２０を制動する静電力を発生させて秒針１０１の位置ずれを抑制してもよい。例えば、制御回路４は、第一パルスＳ１をＯＮに維持し、かつ第二パルスＳ２および第三パルスＳ３をＯＦＦに維持して回転体２０に対して制動力を作用させてもよい。ただし、第一パルスＳ１、第二パルスＳ２、および第三パルスＳ３のうち、何れのパルスをＯＮとし、何れのパルスをＯＦＦとするかは任意である。
The control circuit 4 may generate an electrostatic force for braking the rotating body 20 by the electrostatic motor 2 in response to the detected impact to suppress the misalignment of the second hand 101. For example, the control circuit 4 may keep the first pulse S1 ON and the second pulse S2 and the third pulse S3 OFF to apply a braking force to the rotating body 20. However, which of the first pulse S1, the second pulse S2, and the third pulse S3 is turned on and which pulse is turned off is arbitrary.
制御回路４は、秒針１０１を運針させているときに衝撃検知回路５２が衝撃を検知すると、針位置の検出を行なう。制御回路４は、例えば、静電モータ２によって通常の運針を実行しながら秒針１０１の針位置を検出する。制御回路４は、針位置検出回路１５の検出結果により秒針１０１の実際の回転位置を取得する。制御回路４は、検出された針位置が内部時刻に対応する針位置と異なる場合、針位置を修正する。制御回路４は、静電モータ２の初期位相に合わせるパルスを第一駆動回路１３から出力して位相を合わせてもよい。制御回路４は、電極２１，２２，２３に発生する電圧に基づいて回転体２０の位相を求めてもよい。なお、秒針１０１を運針させているときに衝撃検知回路５２が衝撃を検知した場合に、まず秒針１０１を停止させているときのように、電磁モータ３にロックパルスを印加して回転子３０の動きを停止させたり、コイル３１の第一端部３１ａと第二端部３１ｂとをショートさせて、負荷抵抗が大きくなるように作用させたりしてもよい。このようにすることで、秒針１０１のずれ量を少なくすることが可能となる。ただ、回転子３０の動きを停止させた場合には、針位置の検出を行い、内部時刻との位置合わせを行うようにするとよい。
When the impact detection circuit 52 detects an impact while the second hand 101 is being moved, the control circuit 4 detects the hand position. The control circuit 4 detects the hand position of the second hand 101 while executing normal hand movement by, for example, the electrostatic motor 2. The control circuit 4 acquires the actual rotation position of the second hand 101 based on the detection result of the hand position detection circuit 15. When the detected hand position is different from the hand position corresponding to the internal time, the control circuit 4 corrects the hand position. The control circuit 4 may output a pulse for matching the initial phase of the electrostatic motor 2 from the first drive circuit 13 to match the phase. The control circuit 4 may obtain the phase of the rotating body 20 based on the voltage generated at the electrodes 21, 22, and 23. When the impact detection circuit 52 detects an impact while the second hand 101 is being moved, a lock pulse is applied to the electromagnetic motor 3 to cause the rotor 30 as in the case where the second hand 101 is first stopped. The movement may be stopped, or the first end portion 31a and the second end portion 31b of the coil 31 may be short-circuited so as to increase the load resistance. By doing so, it is possible to reduce the amount of deviation of the second hand 101. However, when the movement of the rotor 30 is stopped, it is preferable to detect the hand position and adjust the position with the internal time.
以上説明したように、本実施形態に係る駆動機構１は、静電モータ２と、電磁モータ３と、制御回路４と、を有する。静電モータ２は、秒針１０１に対して動力を伝達可能に連結される板状の回転体２０と、回転体２０を回転させる静電力を発生させる電極２１，２２，２３と、を有する。電磁モータ３は、秒針１０１に対して動力を伝達可能に連結される回転子３０と、コイル３１と、コイル３１によって発生した磁界を回転子３０に誘導する固定子３２と、を有する。つまり、図１に図示したように構成した場合は、電磁モータ３の回転子３０は、秒針１０１と静電モータ２の回転体２０に対して動力を伝達可能に連結されている。電磁モータ３は、回転子３０と固定子３２との間の電磁抵抗の値が回転子３０の回転方向Ａ１に沿って一様であるように構成されている。
As described above, the drive mechanism 1 according to the present embodiment includes an electrostatic motor 2, an electromagnetic motor 3, and a control circuit 4. The electrostatic motor 2 has a plate-shaped rotating body 20 that is connected to the second hand 101 so as to be able to transmit power, and electrodes 21, 22, 23 that generate an electrostatic force that rotates the rotating body 20. The electromagnetic motor 3 has a rotor 30 that is connected to the second hand 101 so as to be able to transmit power, a coil 31, and a stator 32 that guides a magnetic field generated by the coil 31 to the rotor 30. That is, in the case of the configuration as shown in FIG. 1, the rotor 30 of the electromagnetic motor 3 is connected to the second hand 101 and the rotating body 20 of the electrostatic motor 2 so as to be able to transmit power. The electromagnetic motor 3 is configured such that the value of the electromagnetic resistance between the rotor 30 and the stator 32 is uniform along the rotation direction A1 of the rotor 30.
制御回路４は、静電モータ２および電磁モータ３を制御する制御部の一例である。制御回路４は、基板上に形成された回路であってもよく、集積回路として構成されていてもよい。本実施形態の駆動機構１は、駆動機構１における消費電力を抑制することができる。また、本実施形態の駆動機構１は、時計１００に搭載された場合、時計１００の消費電力を抑制することができる。
The control circuit 4 is an example of a control unit that controls the electrostatic motor 2 and the electromagnetic motor 3. The control circuit 4 may be a circuit formed on a substrate, or may be configured as an integrated circuit. The drive mechanism 1 of the present embodiment can suppress the power consumption of the drive mechanism 1. Further, when the drive mechanism 1 of the present embodiment is mounted on the clock 100, the power consumption of the clock 100 can be suppressed.
本実施形態の駆動機構１では、静電モータ２によって秒針１０１を運動させるときに、コイル３１に対して高抵抗が接続される。よって、電磁モータ３による負荷抵抗が軽減される。
In the drive mechanism 1 of the present embodiment, when the second hand 101 is moved by the electrostatic motor 2, a high resistance is connected to the coil 31. Therefore, the load resistance due to the electromagnetic motor 3 is reduced.
本実施形態の静電モータ２は、複数の電極２１，２２，２３を有する。電磁モータ３によって秒針１０１を運動させるときに、複数の電極２１，２２，２３が等電位とされる。よって、静電モータ２による負荷抵抗が軽減される。
The electrostatic motor 2 of the present embodiment has a plurality of electrodes 21, 22, and 23. When the second hand 101 is moved by the electromagnetic motor 3, the plurality of electrodes 21, 22, and 23 are equipotential. Therefore, the load resistance due to the electrostatic motor 2 is reduced.
制御回路４は、静電モータ２によって回転子３０を連れ回しながら秒針を運動させる第一駆動回路を制御する第一駆動制御、および電磁モータ３によって回転体２０を連れ回しながら秒針１０１を運動させる第二駆動回路を制御する第二駆動制御を実行するように構成されている。第二駆動制御における秒針の運動速度（回転速度Ｖ１）は、第一駆動制御における秒針の運動速度（回転速度Ｖ０）よりも高速である。よって、制御回路４は、静電モータ２および電磁モータ３の特性に応じた駆動制御を実行することができる。
The control circuit 4 has a first drive control that controls a first drive circuit that moves the second hand while rotating the rotor 30 by the electrostatic motor 2, and moves the second hand 101 while rotating the rotating body 20 by the electromagnetic motor 3. It is configured to perform a second drive control that controls the second drive circuit. The movement speed of the second hand (rotational speed V1) in the second drive control is higher than the movement speed (rotational speed V0) of the second hand in the first drive control. Therefore, the control circuit 4 can execute drive control according to the characteristics of the electrostatic motor 2 and the electromagnetic motor 3.
本実施形態の駆動機構１は、コイル３１に発生する誘起電圧Ｖｉを検出する電圧検出部５を有する。制御回路４は、電圧検出部５によって検出された誘起電圧Ｖｉに基づいて電磁モータ３に対する駆動タイミングを決定する。よって、適切な駆動タイミングを決定することができる。
The drive mechanism 1 of the present embodiment has a voltage detection unit 5 that detects the induced voltage Vi generated in the coil 31. The control circuit 4 determines the drive timing for the electromagnetic motor 3 based on the induced voltage Vi detected by the voltage detection unit 5. Therefore, an appropriate drive timing can be determined.
本実施形態の駆動機構１は、衝撃を検知する衝撃検知回路５２を有する。衝撃検知回路５２は、衝撃を検知する衝撃検知部の一例である。制御回路４は、衝撃検知回路５２によって検知された衝撃に応じて秒針１０１の位置ずれを抑制する制御を実行する。よって、駆動機構１は、秒針１０１の位置ずれを抑制して表示精度を向上させることができる。
The drive mechanism 1 of the present embodiment has an impact detection circuit 52 that detects an impact. The impact detection circuit 52 is an example of an impact detection unit that detects an impact. The control circuit 4 executes control for suppressing the misalignment of the second hand 101 in response to the impact detected by the impact detection circuit 52. Therefore, the drive mechanism 1 can suppress the positional deviation of the second hand 101 and improve the display accuracy.
本実施形態の衝撃検知回路５２は、コイル３１に発生する誘起電圧Ｖｉに基づいて衝撃を検知する。よって、構成の複雑化を抑制しつつ衝撃を検知する機能を実現できる。
The impact detection circuit 52 of the present embodiment detects an impact based on the induced voltage Vi generated in the coil 31. Therefore, it is possible to realize a function of detecting an impact while suppressing the complexity of the configuration.
本実施形態の制御回路４は、コイル３１を短絡することにより、またはコイル３１に電圧を印加することにより、秒針１０１の位置ずれを抑制する。よって、回路構成の複雑化を抑制しつつ位置ずれを抑制することができる。
The control circuit 4 of the present embodiment suppresses the misalignment of the second hand 101 by short-circuiting the coil 31 or by applying a voltage to the coil 31. Therefore, it is possible to suppress the positional deviation while suppressing the complexity of the circuit configuration.
本実施形態の制御回路４は、電極２１，２２，２３によって回転体２０を制動する制動力を発生させることにより、秒針１０１の位置ずれを抑制することができる。よって、回路構成の複雑化を抑制しつつ位置ずれを抑制することができる。なお、制御回路４は、電磁モータ３による秒針１０１に対する制動と、静電モータ２による秒針１０１に対する制動と、を合わせて実行してもよい。
The control circuit 4 of the present embodiment can suppress the misalignment of the second hand 101 by generating a braking force for braking the rotating body 20 by the electrodes 21, 22 and 23. Therefore, it is possible to suppress the positional deviation while suppressing the complexity of the circuit configuration. The control circuit 4 may execute braking on the second hand 101 by the electromagnetic motor 3 and braking on the second hand 101 by the electrostatic motor 2 in combination.
本実施形態の駆動機構１は、秒針１０１の位置を検出する針位置検出回路１５を有する。針位置検出回路１５は、運動体の位置を検出する位置検出部の一例である。制御回路４は、衝撃検知回路５２によって衝撃が検知されると、針位置検出回路１５によって検出された秒針１０１の位置に基づく位置補正を実行する。よって、駆動機構１は、秒針１０１の位置ずれを抑制して表示精度を向上させることができる。
The drive mechanism 1 of the present embodiment has a hand position detection circuit 15 that detects the position of the second hand 101. The needle position detection circuit 15 is an example of a position detection unit that detects the position of a moving body. When the impact is detected by the impact detection circuit 52, the control circuit 4 executes position correction based on the position of the second hand 101 detected by the hand position detection circuit 15. Therefore, the drive mechanism 1 can suppress the positional deviation of the second hand 101 and improve the display accuracy.
［第２実施形態］
図２２から図４４を参照して、第２実施形態について説明する。第２実施形態については、上記第１実施形態で説明したものと同様の機能を有する構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図２２は、第２実施形態に係る時計および駆動機構の概略構成図、図２３は、第２実施形態に係る静電モータの構成を説明する図、図２４は、回転体を基準位置で停止させた状態を示す側面図、図２５は、回転体を基準位置で停止させた状態を示す平面図、図２６は、着磁された回転子を示す図である。第２実施形態に係る駆動機構１において、上記第１実施形態の駆動機構１と異なる点は、例えば、回転子３０の位相における基準位置が回転体２０の位相の基準位置に合わせられている点である。
[Second Embodiment]
A second embodiment will be described with reference to FIGS. 22 to 44. Regarding the second embodiment, the same reference numerals are given to the components having the same functions as those described in the first embodiment, and duplicate description will be omitted. 22 is a schematic configuration diagram of a clock and a drive mechanism according to a second embodiment, FIG. 23 is a diagram illustrating a configuration of an electrostatic motor according to the second embodiment, and FIG. 24 is a diagram in which a rotating body is stopped at a reference position. A side view showing a state in which the rotating body is moved, FIG. 25 is a plan view showing a state in which the rotating body is stopped at a reference position, and FIG. 26 is a view showing a magnetized rotor. The difference between the drive mechanism 1 according to the second embodiment and the drive mechanism 1 according to the first embodiment is that, for example, the reference position in the phase of the rotor 30 is aligned with the reference position in the phase of the rotating body 20. Is.
図２２に示すように、第２実施形態の電磁モータ３は、静電モータ２と秒針１０１との間に介在している。つまり、図２２では、静電モータ２の回転体２０は、秒針１０１と電磁モータ３の回転子３０に対して動力を伝達可能に連結されている。第一輪列１６は、静電モータ２の回転体２０と電磁モータ３の回転子３０とを連結する減速輪列である。第二輪列１７は、電磁モータ３の回転子３０と秒針１０１とを連結する減速輪列である。第一輪列１６の減速比は、例えば、２／１である。第二輪列１７の減速比は、例えば、１／３０である。この場合、電磁モータ３は、２秒間に一回転し、静電モータ２は、４秒間に一回転する。つまり、秒針１０１が１秒間で６°回転するときに、電磁モータ３が１秒間で１８０°回転し、静電モータ２は１秒間で９０°回転する。図１１から図１３に示した静電モータ２の駆動パルス１周期で動作する静電モータ２の回転角度が３０°とすると、秒針１０１は静電モータの駆動パルス１周期で２°、電磁モータ３は静電モータの駆動パルス１周期で６０°回転する。
As shown in FIG. 22, the electromagnetic motor 3 of the second embodiment is interposed between the electrostatic motor 2 and the second hand 101. That is, in FIG. 22, the rotating body 20 of the electrostatic motor 2 is connected to the second hand 101 and the rotor 30 of the electromagnetic motor 3 so as to be able to transmit power. The first train wheel 16 is a speed reduction wheel train that connects the rotating body 20 of the electrostatic motor 2 and the rotor 30 of the electromagnetic motor 3. The second train wheel 17 is a speed reduction wheel train that connects the rotor 30 of the electromagnetic motor 3 and the second hand 101. The reduction ratio of the first wheel train 16 is, for example, 2/1. The reduction ratio of the second wheel train 17 is, for example, 1/30. In this case, the electromagnetic motor 3 makes one rotation every two seconds, and the electrostatic motor 2 makes one rotation every four seconds. That is, when the second hand 101 rotates 6 ° in 1 second, the electromagnetic motor 3 rotates 180 ° in 1 second, and the electrostatic motor 2 rotates 90 ° in 1 second. Assuming that the rotation angle of the electrostatic motor 2 that operates in one cycle of the drive pulse of the electrostatic motor 2 shown in FIGS. 11 to 13 is 30 °, the second hand 101 has 2 ° in one cycle of the drive pulse of the electrostatic motor, and the electromagnetic motor. 3 rotates 60 ° in one cycle of the drive pulse of the electrostatic motor.
図２３に示すように、第２実施形態の回転体２０には、片面に４箇所の帯電膜２６が配置されている。また、基板２８には、第一電極群２４Ａ、第二電極群２４Ｂ、第三電極群２４Ｃ、および第四電極群２４Ｄがこの順番で配置されている。電極群２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄは、それぞれ第一電極２１、第二電極２２、および第三電極２３を一つずつ有している。第２実施形態では、第一電極群２４Ａの第二電極２２、および第三電極群２４Ｃの第二電極２２が位相の基準位置Ａとされている。
As shown in FIG. 23, the rotating body 20 of the second embodiment has four charging films 26 arranged on one side thereof. Further, on the substrate 28, the first electrode group 24A, the second electrode group 24B, the third electrode group 24C, and the fourth electrode group 24D are arranged in this order. The electrode groups 24A, 24B, 24C, and 24D each have one first electrode 21, one second electrode 22, and one third electrode 23. In the second embodiment, the second electrode 22 of the first electrode group 24A and the second electrode 22 of the third electrode group 24C are set as the phase reference position A.
以下に説明するように、第２実施形態の回転子３０は、静電モータ２の回転体２０を基準位置Ａに位置合わせした状態で着磁される。例えば、制御回路４は、図２４に示すように、第二電極２２を正の電位とし、第一電極２１および第三電極２３を負の電位とする。これにより、図２４および図２５に示すように、回転体２０は、帯電膜２６が第二電極２２と対向する回転位置（基準位置Ａ）で停止する。
As will be described below, the rotor 30 of the second embodiment is magnetized with the rotating body 20 of the electrostatic motor 2 aligned with the reference position A. For example, in the control circuit 4, as shown in FIG. 24, the second electrode 22 has a positive potential, and the first electrode 21 and the third electrode 23 have a negative potential. As a result, as shown in FIGS. 24 and 25, the rotating body 20 stops at the rotation position (reference position A) where the charging film 26 faces the second electrode 22.
回転体２０を基準位置Ａで停止させた状態で、回転子３０が着磁される。第２実施形態の回転子３０は、等方性磁石である。回転子３０は、静電モータ２と連結された状態で着磁される。例えば、コイル３１に通電されることで回転子３０が着磁される。回転子３０は、図２６に示すように、回転体２０が基準位置Ａに停止した状態で、回転子３０の回転角度が０°となるように着磁される。
The rotor 30 is magnetized with the rotating body 20 stopped at the reference position A. The rotor 30 of the second embodiment is an isotropic magnet. The rotor 30 is magnetized in a state of being connected to the electrostatic motor 2. For example, the rotor 30 is magnetized by energizing the coil 31. As shown in FIG. 26, the rotor 30 is magnetized so that the rotation angle of the rotor 30 becomes 0 ° while the rotating body 20 is stopped at the reference position A.
なお、以下の説明では、基準位置Ａにおいて、第一電極群２４Ａの第二電極２２と対向する帯電膜２６を「第一帯電膜２６Ａ」と称する。図２７には、回転体２０の第一帯電膜２６Ａが第一電極群２４Ａの第三電極２３と対向した状態が示されている。このときに、電磁モータ３の回転子３０の回転角度は、６０°である。
In the following description, the charging film 26 facing the second electrode 22 of the first electrode group 24A at the reference position A is referred to as "first charging film 26A". FIG. 27 shows a state in which the first charging film 26A of the rotating body 20 faces the third electrode 23 of the first electrode group 24A. At this time, the rotation angle of the rotor 30 of the electromagnetic motor 3 is 60 °.
図２８には、回転体２０の第一帯電膜２６Ａが第二電極群２４Ｂの第一電極２１と対向した状態が示されている。このときに、電磁モータ３の回転子３０の回転角度は、１２０°である。
FIG. 28 shows a state in which the first charging film 26A of the rotating body 20 faces the first electrode 21 of the second electrode group 24B. At this time, the rotation angle of the rotor 30 of the electromagnetic motor 3 is 120 °.
図２９には、回転体２０の第一帯電膜２６Ａが第二電極群２４Ｂの第二電極２２と対向した状態が示されている。このときに、電磁モータ３の回転子３０の回転角度は、１８０°である。このように、第２実施形態の駆動機構１は、静電モータ２の回転体２０が９０°回転すると、電磁モータ３の回転子３０が１８０°回転するように構成されている。
FIG. 29 shows a state in which the first charging film 26A of the rotating body 20 faces the second electrode 22 of the second electrode group 24B. At this time, the rotation angle of the rotor 30 of the electromagnetic motor 3 is 180 °. As described above, the drive mechanism 1 of the second embodiment is configured such that when the rotating body 20 of the electrostatic motor 2 rotates by 90 °, the rotor 30 of the electromagnetic motor 3 rotates by 180 °.
図３０には、回転体２０の第一帯電膜２６Ａが第三電極群２４Ｃの第二電極２２と対向した状態が示されている。このときに、電磁モータ３の回転子３０の回転角度は、３６０°である。図３１には、回転体２０の第一帯電膜２６Ａが第四電極群２４Ｄの第二電極２２と対向した状態が示されている。このときに、電磁モータ３の回転子３０の回転角度は、５４０°である。
FIG. 30 shows a state in which the first charging film 26A of the rotating body 20 faces the second electrode 22 of the third electrode group 24C. At this time, the rotation angle of the rotor 30 of the electromagnetic motor 3 is 360 °. FIG. 31 shows a state in which the first charging film 26A of the rotating body 20 faces the second electrode 22 of the fourth electrode group 24D. At this time, the rotation angle of the rotor 30 of the electromagnetic motor 3 is 540 °.
上記のように構成された駆動機構１では、静電モータ２の駆動パルスの立ち上がり又は立ち下がりのタイミングが０クロスのタイミングと同期する。例えば、図２６に示す０°の位置では、第一電極２１に対する第一パルスＳ１がＯＮからＯＦＦへと立ち下がる。よって、０クロスの検出によって静電モータ２の回転体２０の回転位置や位相を取得することができる。
In the drive mechanism 1 configured as described above, the timing of the rise or fall of the drive pulse of the electrostatic motor 2 is synchronized with the timing of the 0 cross. For example, at the position of 0 ° shown in FIG. 26, the first pulse S1 with respect to the first electrode 21 falls from ON to OFF. Therefore, the rotational position and phase of the rotating body 20 of the electrostatic motor 2 can be acquired by detecting 0 cross.
［正転駆動］
図３２から図３８を参照して、秒針１０１が停止した状態から電磁モータ３による正転駆動を実行する手順について説明する。図３２には、電磁モータ３による駆動を開始する前の回転体２０の初期位置および回転子３０の初期位置が示されている。制御回路４は、静電モータ２によって回転体２０および回転子３０をそれぞれの初期位置に位置付ける。
[Forward rotation drive]
A procedure for executing forward rotation drive by the electromagnetic motor 3 from the state where the second hand 101 is stopped will be described with reference to FIGS. 32 to 38. FIG. 32 shows the initial position of the rotating body 20 and the initial position of the rotor 30 before starting the drive by the electromagnetic motor 3. The control circuit 4 positions the rotating body 20 and the rotor 30 at their respective initial positions by the electrostatic motor 2.
より詳しくは、制御回路４は、回転子３０の回転位置を０°の位置とするように、静電モータ２を制御する。制御回路４は、第二電極２２の電位を正の電位とし、第一電極２１および第三電極２３の電位を負の電位とする。これにより、第一帯電膜２６Ａが第二電極２２と対向し、回転子３０が０°の回転位置に位置付けられる。なお、制御回路４は、誘起電圧Ｖｉに基づいて回転子３０の回転位置を確認するために、事前に静電モータ２によって回転子３０を回転させておいてもよい。
More specifically, the control circuit 4 controls the electrostatic motor 2 so that the rotation position of the rotor 30 is set to a position of 0 °. In the control circuit 4, the potential of the second electrode 22 is a positive potential, and the potentials of the first electrode 21 and the third electrode 23 are negative potentials. As a result, the first charging film 26A faces the second electrode 22, and the rotor 30 is positioned at a rotation position of 0 °. The control circuit 4 may rotate the rotor 30 in advance by the electrostatic motor 2 in order to confirm the rotation position of the rotor 30 based on the induced voltage Vi.
次に、制御回路４は、図３３に示すように、静電モータ２によって回転子３０をわずかに回転させる。図３３では、静電モータ２の第二電極２２および第三電極２３の電位が正電位とされ、第一電極２１の電位が負の電位とされる。これにより、回転子３０は、３０°の位置まで回転する。
Next, as shown in FIG. 33, the control circuit 4 slightly rotates the rotor 30 by the electrostatic motor 2. In FIG. 33, the potentials of the second electrode 22 and the third electrode 23 of the electrostatic motor 2 are positive potentials, and the potential of the first electrode 21 is a negative potential. As a result, the rotor 30 rotates to the position of 30 °.
次に、制御回路４は、図３４に示すように、電磁モータ３に駆動パルスを出力する。このときに出力される駆動パルスは、回転子３０のＮ極３０ｎと対向する第一磁極３６ａをＮ極とし、Ｓ極３０ｓと対向する第二磁極３６ｂをＳ極とするパルスである。制御回路４は、駆動パルスによって回転子３０に対して正転方向の回転トルクを付与する。制御回路４は、駆動パルスを出力するときに、静電モータ２の全ての電極２１，２２，２３を等電位とする。これにより、静電モータ２による負荷抵抗が軽減される。
Next, the control circuit 4 outputs a drive pulse to the electromagnetic motor 3 as shown in FIG. 34. The drive pulse output at this time is a pulse in which the first magnetic pole 36a facing the N pole 30n of the rotor 30 is the N pole and the second magnetic pole 36b facing the S pole 30s is the S pole. The control circuit 4 applies a rotational torque in the normal rotation direction to the rotor 30 by a drive pulse. When the control circuit 4 outputs the drive pulse, all the electrodes 21, 22 and 23 of the electrostatic motor 2 are equipotential. As a result, the load resistance due to the electrostatic motor 2 is reduced.
制御回路４は、例えば、回転子３０の回転位置が図３５に示す位置となるまで駆動パルスを出力させる。図３５に示す回転位置は、１８０°の回転位置である。このときに、回転子３０のＳ極３０ｓが第一磁極３６ａと対向し、かつＮ極３０ｎが第二磁極３６ｂと対向する。静電モータ２の第一帯電膜２６Ａは、第二電極群２４Ｂの第二電極２２と対向する。
The control circuit 4 outputs, for example, a drive pulse until the rotational position of the rotor 30 reaches the position shown in FIG. 35. The rotation position shown in FIG. 35 is a rotation position of 180 °. At this time, the S pole 30s of the rotor 30 faces the first magnetic pole 36a, and the N pole 30n faces the second magnetic pole 36b. The first charging film 26A of the electrostatic motor 2 faces the second electrode 22 of the second electrode group 24B.
次に、制御回路４は、図３６に示すように、電磁モータ３の駆動パルスをＯＦＦとし、静電モータ２の回転体２０に対して正転方向の回転トルクを付与する。制御回路４は、静電モータ２の第二電極２２および第三電極２３の電位を正の電位とし、かつ第一電極２１の電位を負の電位とする。これにより、回転体２０に対して、正転方向の静電引力が付与される。また、制御回路４は、０クロス検出手段５１により、電磁モータ３において０クロスが発生したタイミングを取得する。制御回路４は、０クロスのタイミングに基づいて電磁モータ３の駆動タイミングを決定する。
Next, as shown in FIG. 36, the control circuit 4 turns off the drive pulse of the electromagnetic motor 3 and applies a rotational torque in the normal rotation direction to the rotating body 20 of the electrostatic motor 2. In the control circuit 4, the potentials of the second electrode 22 and the third electrode 23 of the electrostatic motor 2 are set to positive potentials, and the potentials of the first electrode 21 are set to negative potentials. As a result, an electrostatic attraction force in the forward rotation direction is applied to the rotating body 20. Further, the control circuit 4 acquires the timing at which 0 cross occurs in the electromagnetic motor 3 by the 0 cross detecting means 51. The control circuit 4 determines the drive timing of the electromagnetic motor 3 based on the timing of 0 cross.
図３７に示すように、制御回路４は、決定した駆動タイミングにおいて電磁モータ３に駆動パルスを出力する。図３７において、回転子３０の回転位置は、２１０°の位置である。制御回路４は、回転子３０のＳ極３０ｓと対向する第一磁極３６ａをＳ極とし、かつＮ極３０ｎと対向する第二磁極３６ｂをＮ極とする駆動パルスを出力させる。制御回路４は、駆動パルスによって回転子３０に対して正転方向の回転トルクを付与する。制御回路４は、駆動パルスを出力するときに、静電モータ２の全ての電極２１，２２，２３を等電位とする。
As shown in FIG. 37, the control circuit 4 outputs a drive pulse to the electromagnetic motor 3 at a determined drive timing. In FIG. 37, the rotation position of the rotor 30 is a position of 210 °. The control circuit 4 outputs a drive pulse in which the first magnetic pole 36a facing the S pole 30s of the rotor 30 is the S pole and the second magnetic pole 36b facing the N pole 30n is the N pole. The control circuit 4 applies a rotational torque in the normal rotation direction to the rotor 30 by a drive pulse. When the control circuit 4 outputs the drive pulse, all the electrodes 21, 22 and 23 of the electrostatic motor 2 are equipotential.
制御回路４は、例えば、回転子３０の回転位置が図３８に示す位置となるまで駆動パルスを出力させる。図３８に示す回転位置は、３６０°の回転位置である。このときに、回転子３０のＳ極３０ｓが第二磁極３６ｂと対向し、かつＮ極３０ｎが第一磁極３６ａと対向する。静電モータ２の第一帯電膜２６Ａは、第三電極群２４Ｃの第二電極２２と対向する。制御回路４は、同様の手順を繰り返して電磁モータ３を正転方向に回転させる。なお、制御回路４は、電磁モータ３が安定して回転するようになった後は、静電モータ２に対する駆動パルスの出力を停止してもよい。この場合、静電モータ２の各電極２１，２２，２３は、等電位とされることが好ましい。
The control circuit 4 outputs, for example, a drive pulse until the rotational position of the rotor 30 reaches the position shown in FIG. 38. The rotation position shown in FIG. 38 is a rotation position of 360 °. At this time, the S pole 30s of the rotor 30 faces the second magnetic pole 36b, and the N pole 30n faces the first magnetic pole 36a. The first charging film 26A of the electrostatic motor 2 faces the second electrode 22 of the third electrode group 24C. The control circuit 4 repeats the same procedure to rotate the electromagnetic motor 3 in the forward rotation direction. The control circuit 4 may stop the output of the drive pulse to the electrostatic motor 2 after the electromagnetic motor 3 has stably rotated. In this case, it is preferable that the electrodes 21, 22, and 23 of the electrostatic motor 2 are equipotential.
［逆転駆動］
次に、図３９から図４４を参照して、電磁モータ３を逆転方向に駆動するときの手順について説明する。逆転駆動は、例えば、図３２に示すように回転体２０および回転子３０を初期位置に位置付けた状態で開始される。
[Reverse drive]
Next, a procedure for driving the electromagnetic motor 3 in the reverse direction will be described with reference to FIGS. 39 to 44. The reverse rotation drive is started, for example, with the rotating body 20 and the rotor 30 positioned at the initial positions as shown in FIG. 32.
図３９に示すように、制御回路４は、静電モータ２によって回転子３０をわずかに逆転方向に回転させる。図３９では、静電モータ２の第一電極２１および第二電極２２の電位が正の電位とされ、第三電極２３の電位が負の電位とされる。これにより、回転子３０は、−３０°の位置まで回転する。
As shown in FIG. 39, the control circuit 4 slightly rotates the rotor 30 in the reverse direction by the electrostatic motor 2. In FIG. 39, the potentials of the first electrode 21 and the second electrode 22 of the electrostatic motor 2 are positive potentials, and the potentials of the third electrode 23 are negative potentials. As a result, the rotor 30 rotates to the position of −30 °.
次に、制御回路４は、図４０に示すように、電磁モータ３に駆動パルスを出力する。このときに出力される駆動パルスは、回転子３０のＮ極３０ｎと対向する第一磁極３６ａをＮ極とし、Ｓ極３０ｓと対向する第二磁極３６ｂをＳ極とするパルスである。制御回路４は、駆動パルスによって回転子３０に対して逆転方向の回転トルクを付与する。制御回路４は、駆動パルスを出力するときに、静電モータ２の全ての電極２１，２２，２３を等電位とする。
Next, the control circuit 4 outputs a drive pulse to the electromagnetic motor 3 as shown in FIG. 40. The drive pulse output at this time is a pulse in which the first magnetic pole 36a facing the N pole 30n of the rotor 30 is the N pole and the second magnetic pole 36b facing the S pole 30s is the S pole. The control circuit 4 applies a rotational torque in the reverse direction to the rotor 30 by a drive pulse. When the control circuit 4 outputs the drive pulse, all the electrodes 21, 22 and 23 of the electrostatic motor 2 are equipotential.
制御回路４は、例えば、回転子３０の回転位置が図４１に示す位置となるまで駆動パルスを出力させる。図４１に示す回転位置は、−１８０°の回転位置である。このときに、回転子３０のＳ極３０ｓが第一磁極３６ａと対向し、かつＮ極３０ｎが第二磁極３６ｂと対向する。静電モータ２の第一帯電膜２６Ａは、第四電極群２４Ｄの第二電極２２と対向する。
The control circuit 4 outputs, for example, a drive pulse until the rotational position of the rotor 30 reaches the position shown in FIG. The rotation position shown in FIG. 41 is a rotation position of −180 °. At this time, the S pole 30s of the rotor 30 faces the first magnetic pole 36a, and the N pole 30n faces the second magnetic pole 36b. The first charging film 26A of the electrostatic motor 2 faces the second electrode 22 of the fourth electrode group 24D.
次に、制御回路４は、図４２に示すように、電磁モータ３の駆動パルスをＯＦＦとして、静電モータ２の回転体２０に対して逆転方向の回転トルクを付与する。制御回路４は、静電モータ２の第一電極２１および第二電極２２の電位を正の電位とし、かつ第三電極２３の電位を負の電位とする。これにより、回転体２０に対して、逆転方向の回転トルクが付与される。また、制御回路４は、０クロス検出手段５１により、電磁モータ３において０クロスが発生したタイミングを取得する。制御回路４は、０クロスのタイミングに基づいて電磁モータ３の駆動タイミングを決定する。
Next, as shown in FIG. 42, the control circuit 4 turns off the drive pulse of the electromagnetic motor 3 and applies a rotational torque in the reverse direction to the rotating body 20 of the electrostatic motor 2. In the control circuit 4, the potentials of the first electrode 21 and the second electrode 22 of the electrostatic motor 2 are set to positive potentials, and the potentials of the third electrode 23 are set to negative potentials. As a result, rotational torque in the reverse direction is applied to the rotating body 20. Further, the control circuit 4 acquires the timing at which 0 cross occurs in the electromagnetic motor 3 by the 0 cross detecting means 51. The control circuit 4 determines the drive timing of the electromagnetic motor 3 based on the timing of 0 cross.
図４３に示すように、制御回路４は、決定した駆動タイミングにおいて電磁モータ３に駆動パルスを出力する。図４３において、回転子３０の回転位置は、−２１０°の位置である。制御回路４は、回転子３０のＳ極３０ｓと対向する第一磁極３６ａをＳ極とし、かつＮ極３０ｎと対向する第二磁極３６ｂをＮ極とする駆動パルスを出力させる。制御回路４は、駆動パルスによって回転子３０に対して逆転方向の回転トルクを付与する。制御回路４は、駆動パルスを出力するときに、静電モータ２の全ての電極２１，２２，２３を等電位とする。
As shown in FIG. 43, the control circuit 4 outputs a drive pulse to the electromagnetic motor 3 at a determined drive timing. In FIG. 43, the rotation position of the rotor 30 is the position of -210 °. The control circuit 4 outputs a drive pulse in which the first magnetic pole 36a facing the S pole 30s of the rotor 30 is the S pole and the second magnetic pole 36b facing the N pole 30n is the N pole. The control circuit 4 applies a rotational torque in the reverse direction to the rotor 30 by a drive pulse. When the control circuit 4 outputs the drive pulse, all the electrodes 21, 22 and 23 of the electrostatic motor 2 are equipotential.
制御回路４は、例えば、回転子３０の回転位置が図４４に示す位置となるまで駆動パルスを出力させる。図４４に示す回転位置は、−３６０°の回転位置である。このときに、回転子３０のＳ極３０ｓが第二磁極３６ｂと対向し、かつＮ極３０ｎが第一磁極３６ａと対向する。静電モータ２の第一帯電膜２６Ａは、第三電極群２４Ｃの第二電極２２と対向する。制御回路４は、同様の手順を繰り返して電磁モータ３を逆転方向に回転させる。なお、制御回路４は、電磁モータ３が安定して回転するようになった後は、静電モータ２に対する駆動パルスの出力を停止してもよい。この場合、静電モータ２の各電極２１，２２，２３は、等電位とされることが好ましい。
The control circuit 4 outputs, for example, a drive pulse until the rotational position of the rotor 30 reaches the position shown in FIG. 44. The rotation position shown in FIG. 44 is a rotation position of -360 °. At this time, the S pole 30s of the rotor 30 faces the second magnetic pole 36b, and the N pole 30n faces the first magnetic pole 36a. The first charging film 26A of the electrostatic motor 2 faces the second electrode 22 of the third electrode group 24C. The control circuit 4 repeats the same procedure to rotate the electromagnetic motor 3 in the reverse direction. The control circuit 4 may stop the output of the drive pulse to the electrostatic motor 2 after the electromagnetic motor 3 has stably rotated. In this case, it is preferable that the electrodes 21, 22, and 23 of the electrostatic motor 2 are equipotential.
以上説明したように、本実施形態の制御回路４は、電磁モータ３の駆動を開始するときに、静電モータ２によって回転子３０の位置を位置決めした後に、コイル３１に対する駆動パルスの印加を開始する。よって、静的安定点を有していない電磁モータ３の駆動を精度よく実行することができる。
As described above, the control circuit 4 of the present embodiment starts applying the drive pulse to the coil 31 after positioning the position of the rotor 30 by the electrostatic motor 2 when starting the drive of the electromagnetic motor 3. do. Therefore, it is possible to accurately drive the electromagnetic motor 3 that does not have a static stability point.
本実施形態の回転子３０の磁石は、等方性磁石である。よって、回転体２０の基準位置と、回転子３０の基準位置との位置合わせが容易である。
The magnet of the rotor 30 of this embodiment is an isotropic magnet. Therefore, it is easy to align the reference position of the rotating body 20 with the reference position of the rotor 30.
［実施形態の第１変形例］
上記第１実施形態および第２実施形態の第１変形例について説明する。図４５は、実施形態の第１変形例に係る時計および駆動機構の概略構成を示す図である。第１変形例において、上記第１実施形態および第２実施形態と異なる点は、例えば、静電モータ２および電磁モータ３が秒針１０１を介して連結されている点である。
[First modification of the embodiment]
The first modification of the first embodiment and the second embodiment will be described. FIG. 45 is a diagram showing a schematic configuration of a clock and a drive mechanism according to a first modification of the embodiment. In the first modification, the difference from the first embodiment and the second embodiment is that, for example, the electrostatic motor 2 and the electromagnetic motor 3 are connected via the second hand 101.
図４５に示すように、第一輪列１８は、静電モータ２と秒針１０１との間に介在している。静電モータ２の回転体２０は、第一輪列１８を介して秒針１０１に連結されている。第一輪列１８は、静電モータ２の回転を減速して秒針１０１に伝達する減速輪列である。第二輪列１９は、電磁モータ３と秒針１０１との間に介在している。電磁モータ３の回転子３０は、第二輪列１９を介して秒針１０１に連結されている。第二輪列１９は、電磁モータ３の回転を減速して秒針１０１に伝達する減速輪列である。
As shown in FIG. 45, the first wheel train 18 is interposed between the electrostatic motor 2 and the second hand 101. The rotating body 20 of the electrostatic motor 2 is connected to the second hand 101 via the first wheel train 18. The first train wheel 18 is a speed reduction wheel train that decelerates the rotation of the electrostatic motor 2 and transmits it to the second hand 101. The second wheel train 19 is interposed between the electromagnetic motor 3 and the second hand 101. The rotor 30 of the electromagnetic motor 3 is connected to the second hand 101 via the second wheel train 19. The second train wheel 19 is a speed reduction wheel train that decelerates the rotation of the electromagnetic motor 3 and transmits it to the second hand 101.
［実施形態の第２変形例］
上記第１実施形態および第２実施形態の第２変形例について説明する。図４６は、実施形態の第２変形例に係る駆動パルスを示す図である。第２変形例に係る駆動機構１は、電磁モータ３によって、静電モータ２による駆動をアシストさせる。例えば、日板を回転させる場合など、カレンダ負荷により、静電モータ２の負荷が重くなることがある。この場合に、第２変形例に係る駆動機構１は、電磁モータ３に駆動アシストを実行させる。
[Second variant of the embodiment]
The second modification of the first embodiment and the second embodiment will be described. FIG. 46 is a diagram showing a drive pulse according to a second modification of the embodiment. The drive mechanism 1 according to the second modification assists the drive by the electrostatic motor 2 by the electromagnetic motor 3. For example, when the date plate is rotated, the load of the electrostatic motor 2 may become heavy due to the calendar load. In this case, the drive mechanism 1 according to the second modification causes the electromagnetic motor 3 to execute the drive assist.
図４６において、期間ＫＣは、カレンダ負荷が発生する期間である。制御回路４は、期間ＫＣにおいて、第二駆動回路１４から電磁モータ３に駆動パルスＭｐ，Ｍｎを出力させる。電磁モータ３の出力トルクにより、静電モータ２による駆動がアシストされる。制御回路４は、期間ＫＣにおいて０クロスの検出に失敗した場合、針位置の検出を実行する。ここで、期間ＫＣでは、針位置を検出する間も負荷が重い可能性がある。このため、制御回路４は、針位置を検出する際にも静電モータ２および電磁モータ３を同期駆動してもよい。
In FIG. 46, the period KC is the period during which the calendar load occurs. The control circuit 4 causes the electromagnetic motor 3 to output drive pulses Mp and Mn from the second drive circuit 14 during the period KC. The output torque of the electromagnetic motor 3 assists the drive by the electrostatic motor 2. When the control circuit 4 fails to detect the 0 cross in the period KC, the control circuit 4 executes the detection of the needle position. Here, in the period KC, the load may be heavy even while the needle position is detected. Therefore, the control circuit 4 may simultaneously drive the electrostatic motor 2 and the electromagnetic motor 3 when detecting the needle position.
なお、制御回路４は、電磁モータ３によって秒針１０１を回転させるときに、静電モータ２に駆動アシストを実行させてもよい。例えば、制御回路４は、電磁モータ３によって秒針１０１の回転を開始させるときに、静電モータ２の駆動アシストにより秒針１０１を加速させてもよい。
The control circuit 4 may cause the electrostatic motor 2 to execute the drive assist when the second hand 101 is rotated by the electromagnetic motor 3. For example, the control circuit 4 may accelerate the second hand 101 by the drive assist of the electrostatic motor 2 when the electromagnetic motor 3 starts the rotation of the second hand 101.
［実施形態の第３変形例］
上記第１実施形態および第２実施形態の第３変形例について説明する。図４７は、実施形態の第３変形例に係る電磁モータを示す図、図４８は、スリットを有する固定子を示す図、図４９は、スリットを有する固定子による保持トルクを示す図、図５０は、ノッチを有する固定子を示す図、図５１は、ノッチを有する固定子による保持トルクを示す図、図５２は、第３変形例の固定子による保持トルクを示す図、図５３は、第３変形例に係る電磁モータの他の例を示す図である。
[Third variant of the embodiment]
The third modification of the first embodiment and the second embodiment will be described. 47 is a diagram showing an electromagnetic motor according to a third modification of the embodiment, FIG. 48 is a diagram showing a stator having a slit, and FIG. 49 is a diagram showing a holding torque by the stator having a slit, FIG. 50. Is a diagram showing a stator having a notch, FIG. 51 is a diagram showing a holding torque by the stator having a notch, FIG. 52 is a diagram showing a holding torque by the stator of the third modification, and FIG. 53 is a diagram showing a holding torque by the stator. 3 It is a figure which shows the other example of the electromagnetic motor which concerns on the modification.
図４７に示すように、第３変形例の固定子３２は、スリット３７ａ，３７ｂ、およびノッチ３８ａ，３８ｂを有する。スリット３７ａ，３７ｂおよびノッチ３８ａ，３８ｂは、誘導部３４に設けられている。スリット３７ａ，３７ｂは、幅方向Ｙ１に沿って延在しており、貫通孔３４ａにつながっている。一方のスリット３７ａは、９０°の位置に配置されており、貫通孔３４ａと誘導部３４の外部空間とを連通している。他方のスリット３７ｂは、２７０°の位置に配置されており、貫通孔３４ａと誘導部３４の外部空間とを連通している。つまり、誘導部３４は、スリット３７ａ，３７ｂによって二分されている。
As shown in FIG. 47, the stator 32 of the third modification has slits 37a and 37b and notches 38a and 38b. The slits 37a, 37b and the notches 38a, 38b are provided in the guide portion 34. The slits 37a and 37b extend along the width direction Y1 and are connected to the through hole 34a. One of the slits 37a is arranged at a position of 90 ° and communicates the through hole 34a with the external space of the guide portion 34. The other slit 37b is arranged at a position of 270 ° and communicates the through hole 34a with the external space of the guide portion 34. That is, the guide portion 34 is divided into two by the slits 37a and 37b.
スリット３７ａ，３７ｂの空間部は、空気層であってもよく、非磁性体によって充填されていてもよい。スリット３７ａ，３７ｂに充填される非磁性体は、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）等の合金であってもよい。非磁性体の合金は、例えば、誘導部３４に対してレーザ溶接されてもよい。
The space portion of the slits 37a and 37b may be an air layer or may be filled with a non-magnetic material. The non-magnetic material filled in the slits 37a and 37b may be an alloy such as nickel chromium (NiCr). The non-magnetic alloy may be laser welded to the induction portion 34, for example.
ノッチ３８ａ，３８ｂは、貫通孔３４ａの内周面３４ｂに形成された凹部である。ノッチ３８ａ，３８ｂは、回転子３０の中心軸線Ｃ１の方向に沿って延在している。一方のノッチ３８ａは、１８０°の位置に配置されている。他方のノッチ３８ｂは、０°の位置に配置されている。つまり、ノッチ３８ａ、３８ｂは、軸方向Ｘ１において互いに対向している。
The notches 38a and 38b are recesses formed on the inner peripheral surface 34b of the through hole 34a. The notches 38a and 38b extend along the direction of the central axis C1 of the rotor 30. One notch 38a is arranged at a position of 180 °. The other notch 38b is located at 0 °. That is, the notches 38a and 38b face each other in the axial direction X1.
図４８には、スリット３７ａ，３７ｂを有し、かつノッチ３８ａ，３８ｂを有していない固定子３２が示されている。図４８の固定子３２は、回転子３０に対して図４９に示す保持トルクＴｑ１を作用させる。保持トルクＴｑ１の波形は、例えば、正弦波の波形である。保持トルクＴｑ１の周期は、１８０°である。
FIG. 48 shows a stator 32 having slits 37a, 37b and not notches 38a, 38b. The stator 32 of FIG. 48 causes the holding torque Tq1 shown in FIG. 49 to act on the rotor 30. The waveform of the holding torque Tq1 is, for example, a sine wave waveform. The period of the holding torque Tq1 is 180 °.
図５０には、ノッチ３８ａ，３８ｂを有し、かつスリット３７ａ，３７ｂを有していない固定子３２が示されている。図５０の固定子３２は、回転子３０に対して図５１に示す保持トルクＴｑ２を作用させる。保持トルクＴｑ２の波形は、保持トルクＴｑ１の波形と同様であり、例えば、正弦波の波形である。保持トルクＴｑ２の位相は、保持トルクＴｑ１の位相に対して９０°ずれている。ノッチ３８ａ，３８ｂの形状は、保持トルクＴｑ２の振幅が保持トルクＴｑ１の振幅と同じとなるように設計されている。
FIG. 50 shows a stator 32 having notches 38a, 38b and not slits 37a, 37b. The stator 32 of FIG. 50 causes the holding torque Tq2 shown in FIG. 51 to act on the rotor 30. The waveform of the holding torque Tq2 is the same as the waveform of the holding torque Tq1, and is, for example, a sine wave waveform. The phase of the holding torque Tq2 is 90 ° out of phase with respect to the phase of the holding torque Tq1. The shapes of the notches 38a and 38b are designed so that the amplitude of the holding torque Tq2 is the same as the amplitude of the holding torque Tq1.
図５２には、図４７に示す第３変形例の固定子３２が回転子３０に作用させる保持トルクＴｑ３が示されている。保持トルクＴｑ３は、保持トルクＴｑ１および保持トルクＴｑ２を合わせた合成トルクである。第３変形例の固定子３２は、保持トルクＴｑ１と保持トルクＴｑ２とが打ち消し合うように構成されている。従って、保持トルクＴｑ３は、図５２に示すように、大きさが０となる。言い換えると、図４７に示す固定子３２によれば、回転子３０と固定子３２との間の電磁抵抗の値が回転子３０の回転方向に沿って一様となる。
FIG. 52 shows the holding torque Tq3 that the stator 32 of the third modification shown in FIG. 47 acts on the rotor 30. The holding torque Tq3 is a combined torque obtained by combining the holding torque Tq1 and the holding torque Tq2. The stator 32 of the third modification is configured so that the holding torque Tq1 and the holding torque Tq2 cancel each other out. Therefore, as shown in FIG. 52, the holding torque Tq3 has a magnitude of 0. In other words, according to the stator 32 shown in FIG. 47, the value of the electromagnetic resistance between the rotor 30 and the stator 32 becomes uniform along the rotation direction of the rotor 30.
なお、図５３に示すように、複数対のノッチが誘導部３４に設けられてもよい。図５３に示す誘導部３４には、ノッチ３９ａ，３９ｂと、ノッチ３９ｃ，３９ｄと、が設けられている。ノッチ３９ａ，３９ｂは、対をなしており、軸方向Ｘ１において互いに対向している。一方のノッチ３９ａは、１８０°の位置に配置されている。他方のノッチ３９ｂは、０°の位置に配置されている。ノッチ３９ａ，３９ｂによる保持トルクは、図５１に示す保持トルクＴｑ２と同様である。
As shown in FIG. 53, a plurality of pairs of notches may be provided in the guide portion 34. The guide portion 34 shown in FIG. 53 is provided with notches 39a and 39b and notches 39c and 39d. The notches 39a and 39b are paired and face each other in the axial direction X1. One notch 39a is arranged at a position of 180 °. The other notch 39b is arranged at the position of 0 °. The holding torque by the notches 39a and 39b is the same as the holding torque Tq2 shown in FIG.
ノッチ３９ｃ，３９ｄは、対をなしており、幅方向Ｙ１において互いに対向している。一方のノッチ３９ｃは、９０°の位置に配置されている。他方のノッチ３９ｄは、２７０°の位置に配置されている。ノッチ３９ｃ，３９ｄによる保持トルクは、図４９に示す保持トルクＴｑ１と同様である。従って、図５３に示す電磁モータ３によれば、回転子３０の回転位置にかかわらず回転子３０に対する保持トルクを０とすることができる。
The notches 39c and 39d are paired and face each other in the width direction Y1. One notch 39c is arranged at a position of 90 °. The other notch 39d is located at 270 °. The holding torque by the notches 39c and 39d is the same as the holding torque Tq1 shown in FIG. Therefore, according to the electromagnetic motor 3 shown in FIG. 53, the holding torque for the rotor 30 can be set to 0 regardless of the rotational position of the rotor 30.
［実施形態の第４変形例］
上記第１実施形態および第２実施形態の第４変形例について説明する。図５４は、実施形態の第４変形例に係る電磁モータを示す図、図５５は、スリットを有する固定子を示す図、図５６は、スリットを有する固定子による保持トルクを示す図、図５７は、第一ノッチ対を有する固定子を示す図、図５８は、第一ノッチ対を有する固定子による保持トルクを示す図、図５９は、第二ノッチ対を有する固定子を示す図、図６０は、第二ノッチ対を有する固定子による保持トルクを示す図である。
[Fourth modification of the embodiment]
A fourth modification of the first embodiment and the second embodiment will be described. 54 is a diagram showing an electromagnetic motor according to a fourth modification of the embodiment, FIG. 55 is a diagram showing a stator having a slit, and FIG. 56 is a diagram showing a holding torque by the stator having a slit, FIG. 57. Is a diagram showing a stator having a first notch pair, FIG. 58 is a diagram showing a holding torque by a stator having a first notch pair, and FIG. 59 is a diagram showing a stator having a second notch pair. 60 is a diagram showing a holding torque by a stator having a second notch pair.
図５４に示すように、第４変形例に係る誘導部３４は、スリット４０ａ，４０ｂ、およびノッチ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄを有する。スリット４０ａ，４０ｂの構成は、上記第３変形例のスリット３７ａ，３７ｂの構成と同様である。
As shown in FIG. 54, the guide portion 34 according to the fourth modification has slits 40a, 40b and notches 41a, 41b, 41c, 41d. The configurations of the slits 40a and 40b are the same as the configurations of the slits 37a and 37b of the third modification.
ノッチ４１ａ，４１ｂは、第一ノッチ対を構成している。一方のノッチ４１ａは、２１０°の位置に配置されている。他方のノッチ４１ｂは、３０°の位置に配置されている。ノッチ４１ｃ，４１ｄは、第二ノッチ対を構成している。一方のノッチ４１ｃは、１５０°の位置に配置されている。他方のノッチ４１ｄは、３３０°の位置に配置されている。つまり、第一ノッチ対の位相および第二ノッチ対の位相は、それぞれスリット４０ａ，４０ｂの位相に対して６０°ずれている。
The notches 41a and 41b form a first notch pair. One notch 41a is arranged at a position of 210 °. The other notch 41b is arranged at a position of 30 °. The notches 41c and 41d form a second notch pair. One notch 41c is arranged at a position of 150 °. The other notch 41d is arranged at a position of 330 °. That is, the phase of the first notch pair and the phase of the second notch pair are shifted by 60 ° with respect to the phases of the slits 40a and 40b, respectively.
図５５には、スリット４０ａ，４０ｂを有し、かつノッチ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄを有していない固定子３２が示されている。図５５の固定子３２は、回転子３０に対して図５６に示す保持トルクＴｑ４を作用させる。
FIG. 55 shows a stator 32 having slits 40a, 40b and not notches 41a, 41b, 41c, 41d. The stator 32 of FIG. 55 causes the holding torque Tq4 shown in FIG. 56 to act on the rotor 30.
図５７には、第一ノッチ対を有し、かつスリット４０ａ，４０ｂおよび第二ノッチ対を有していない固定子３２が示されている。図５７の固定子３２は、回転子３０に対して図５８に示す保持トルクＴｑ５を作用させる。
FIG. 57 shows a stator 32 having a first notch pair and no slits 40a, 40b and a second notch pair. The stator 32 of FIG. 57 exerts the holding torque Tq5 shown in FIG. 58 on the rotor 30.
図５９には、第二ノッチ対を有し、かつスリット４０ａ，４０ｂおよび第一ノッチ対を有していない固定子３２が示されている。図５９の固定子３２は、回転子３０に対して図６０に示す保持トルクＴｑ６を作用させる。
FIG. 59 shows a stator 32 having a second notch pair and no slits 40a, 40b and a first notch pair. The stator 32 of FIG. 59 causes the holding torque Tq6 shown in FIG. 60 to act on the rotor 30.
保持トルクＴｑ５，Ｔｑ６の波形は、保持トルクＴｑ４の波形と同様であり、例えば、正弦波の波形である。ノッチ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄの形状は、保持トルクＴｑ５，Ｔｑ６の振幅が保持トルクＴｑ４の振幅と同じとなるように設計されている。保持トルクＴｑ５の位相は、保持トルクＴｑ４の位相に対して６０°ずれている。保持トルクＴｑ６の位相は、保持トルクＴｑ４の位相および保持トルクＴｑ５の位相の何れに対しても６０°ずれている。従って、図５４に示す固定子３２による合成保持トルクは０となる。つまり、図５４に示す固定子３２によれば、回転子３０と固定子３２との間の電磁抵抗の値が回転子３０の回転方向に沿って一様となる。
The waveforms of the holding torques Tq5 and Tq6 are the same as the waveforms of the holding torques Tq4, and are, for example, sinusoidal waveforms. The shapes of the notches 41a, 41b, 41c, and 41d are designed so that the amplitude of the holding torques Tq5 and Tq6 is the same as the amplitude of the holding torque Tq4. The phase of the holding torque Tq5 is 60 ° out of phase with respect to the phase of the holding torque Tq4. The phase of the holding torque Tq6 is 60 ° out of phase with respect to both the phase of the holding torque Tq4 and the phase of the holding torque Tq5. Therefore, the combined holding torque by the stator 32 shown in FIG. 54 becomes 0. That is, according to the stator 32 shown in FIG. 54, the value of the electromagnetic resistance between the rotor 30 and the stator 32 becomes uniform along the rotation direction of the rotor 30.
［実施形態の第５変形例］
上記第１実施形態および第２実施形態の第５変形例について説明する。図６１は、実施形態の第５変形例に係る電磁モータを示す図、図６２は、実施形態の第５変形例に係る他の電磁モータを示す図である。
[Fifth variant of the embodiment]
A fifth modification of the first embodiment and the second embodiment will be described. FIG. 61 is a diagram showing an electromagnetic motor according to a fifth modification of the embodiment, and FIG. 62 is a diagram showing another electromagnetic motor according to the fifth modification of the embodiment.
図６１に示す誘導部３４は、三つのノッチ４２ａ，４２ｂ，４２ｃを有する。ノッチ４２ａ，４２ｂ，４２ｃの位相は、相互に１２０°ずれている。具体的には、ノッチ４２ａは、９０°の位置に配置されている。ノッチ４２ｂは、２１０°の位置に配置されている。ノッチ４２ｃは、３３０°の位置に配置されている。三つのノッチ４２ａ，４２ｂ，４２ｃの形状は、例えば、同一である。図６１に示す固定子３２によれば、回転子３０の回転位置にかかわらず回転子３０に作用する保持トルクを０とすることができる。
The guide portion 34 shown in FIG. 61 has three notches 42a, 42b, 42c. The phases of the notches 42a, 42b, 42c are 120 ° out of phase with each other. Specifically, the notch 42a is arranged at a position of 90 °. The notch 42b is arranged at a position of 210 °. The notch 42c is arranged at a position of 330 °. The shapes of the three notches 42a, 42b, 42c are, for example, the same. According to the stator 32 shown in FIG. 61, the holding torque acting on the rotor 30 can be set to 0 regardless of the rotation position of the rotor 30.
図６２に示す誘導部３４は、スリット４３ａ，４３ｂおよびノッチ４４ａ，４４ｂを有する。スリット４３ａ，４３ｂの構成は、上記第３変形例のスリット３７ａ，３７ｂの構成と同様である。ノッチ４４ａ，４４ｂは、スリット４３ａ，４３ｂを通る仮想線に関して線対称である。固定子３２は、スリット４３ａ，４３ｂによる保持トルクをノッチ４４ａ，４４ｂによる保持トルクで打ち消すように構成されている。よって、図６２に示す固定子３２によれば、回転子３０に対する保持トルクを０とすることができる。
The guide portion 34 shown in FIG. 62 has slits 43a and 43b and notches 44a and 44b. The configurations of the slits 43a and 43b are the same as the configurations of the slits 37a and 37b of the third modification. The notches 44a and 44b are axisymmetric with respect to the virtual line passing through the slits 43a and 43b. The stator 32 is configured to cancel the holding torque by the slits 43a and 43b with the holding torque by the notches 44a and 44b. Therefore, according to the stator 32 shown in FIG. 62, the holding torque for the rotor 30 can be set to 0.
［実施形態の第６変形例］
上記第１実施形態および第２実施形態の第６変形例について説明する。駆動機構１は、電磁モータ３の第二駆動回路１４を用いて外部機器との無線通信を行なうように構成されてもよい。例えば、駆動機構１は、外部の歩度測定器との間で非接触式の通信を行ってもよい。歩度測定は、例えば、駆動機構１のモードを歩度測定モードに設定し、かつ時計１００を歩度測定器に載置した状態で実行される。歩度測定モードにおいて、第二駆動回路１４は、コイル３１に対して周期的に歩度パルスを出力する。歩度測定器は、コイル３１に発生した磁界の変化を検出する内蔵コイルを有している。歩度測定器は、検出した磁界の変化に基づいて駆動機構１の歩度を測定する。
[Sixth variant of the embodiment]
The sixth modification of the first embodiment and the second embodiment will be described. The drive mechanism 1 may be configured to perform wireless communication with an external device by using the second drive circuit 14 of the electromagnetic motor 3. For example, the drive mechanism 1 may perform non-contact communication with an external rate measuring device. The rate measurement is performed, for example, with the mode of the drive mechanism 1 set to the rate measurement mode and the clock 100 mounted on the rate measuring device. In the rate measurement mode, the second drive circuit 14 periodically outputs a rate pulse to the coil 31. The rate measuring device has a built-in coil that detects a change in the magnetic field generated in the coil 31. The rate measuring device measures the rate of the drive mechanism 1 based on the detected change in the magnetic field.
歩度測定器は、内蔵コイルに電圧を印加して磁界を変化させることにより駆動機構１に対して信号を送ることができる。駆動機構１は、歩度測定器から送られた信号をコイル３１によって受信する。歩度測定器から送られる信号は、例えば、電圧検出部５の信号検出回路によって検出される。制御回路４は、信号検出回路によって検出された信号を取得して各種の処理を行なう。例えば、制御回路４は、歩度測定器から送られる開始信号に応じて歩度パルスの出力を開始させてもよい。
The rate measuring device can send a signal to the drive mechanism 1 by applying a voltage to the built-in coil to change the magnetic field. The drive mechanism 1 receives the signal sent from the rate measuring device by the coil 31. The signal sent from the rate measuring device is detected, for example, by the signal detection circuit of the voltage detection unit 5. The control circuit 4 acquires the signal detected by the signal detection circuit and performs various processes. For example, the control circuit 4 may start the output of the rate pulse according to the start signal sent from the rate measuring device.
駆動機構１が実行する非接触通信は、歩度測定のための通信には限定されない。例えば、駆動機構１は、調整モードにおいて外部機器から歩度調整の指令信号を受信してもよい。制御回路４は、歩度調整の指令信号に応じて歩度を調整する。駆動機構１は、テストモードにおいて外部機器から動作テストの指令信号を受信してもよい。制御回路４は、動作テストの指令信号に応じて静電モータ２、電磁モータ３、または他の駆動部を動作させる。
The non-contact communication executed by the drive mechanism 1 is not limited to the communication for rate measurement. For example, the drive mechanism 1 may receive a rate adjustment command signal from an external device in the adjustment mode. The control circuit 4 adjusts the rate according to the command signal for adjusting the rate. The drive mechanism 1 may receive an operation test command signal from an external device in the test mode. The control circuit 4 operates the electrostatic motor 2, the electromagnetic motor 3, or another drive unit in response to the command signal of the operation test.
駆動機構１は、電磁モータ３を有しており、第二駆動回路１４によって外部機器と非接触通信を行なうことができる。よって、時計１００の裏蓋を開けることなく歩度測定、歩度調整、動作テスト等を行なうことができる。これにより、製造時の検査／調整や、修理点検における作業効率が向上する。また、裏蓋を開けることなく点検や調整を行なうことができるため、湿気等が流入することによる静電モータ２への悪影響を未然に抑制することができる。
The drive mechanism 1 has an electromagnetic motor 3 and can perform non-contact communication with an external device by the second drive circuit 14. Therefore, the rate measurement, rate adjustment, operation test, and the like can be performed without opening the back cover of the watch 100. As a result, work efficiency in inspection / adjustment at the time of manufacturing and repair / inspection is improved. Further, since the inspection and adjustment can be performed without opening the back cover, it is possible to suppress the adverse effect on the electrostatic motor 2 due to the inflow of moisture and the like.
［実施形態の第７変形例］
上記第１実施形態および第２実施形態の第７変形例について説明する。制御回路４は、電磁モータ３によって秒針１０１を回転させている際に、静電モータ２によって回転位置の検出を行なってもよい。例えば、制御回路４は、静電モータ２の各電極２１，２２，２３をオープンとして、各電極２１，２２，２３の電位に基づいて回転体２０の回転位置を検出する。制御回路４は、回転体２０の回転位置に基づいて、回転子３０の回転位置を取得することができる。
[7th modification of the embodiment]
A seventh modification of the first embodiment and the second embodiment will be described. The control circuit 4 may detect the rotation position by the electrostatic motor 2 while the second hand 101 is being rotated by the electromagnetic motor 3. For example, the control circuit 4 opens each of the electrodes 21 and 22 and 23 of the electrostatic motor 2 and detects the rotational position of the rotating body 20 based on the potential of each of the electrodes 21 and 22 and 23. The control circuit 4 can acquire the rotation position of the rotor 30 based on the rotation position of the rotating body 20.
衝撃を検知する方法は、誘起電圧Ｖｉを利用する方法には限定されない。制御回路４は、例えば、傾斜スイッチや加速度センサの検出結果に基づいて衝撃検知を行なってもよい。
The method of detecting the impact is not limited to the method of utilizing the induced voltage Vi. The control circuit 4 may perform impact detection based on the detection result of the tilt switch or the acceleration sensor, for example.
静電モータ２および電磁モータ３に連結される運動体は、秒針１０１には限定されない。秒針１０１は、静電モータ２および電磁モータ３によって駆動される表示針の一例である。駆動される運動体は、表示針とは異なるものであってもよい。駆動機構１は、静電モータ２および電磁モータ３によって時計１００の全ての指針を運針させてもよい。この場合、指針は、秒針１０１に加えて、分針および時針を有していてもよい。時計１００が有する指針は、分針および時針の二針であってもよい。
The moving body connected to the electrostatic motor 2 and the electromagnetic motor 3 is not limited to the second hand 101. The second hand 101 is an example of a display hand driven by an electrostatic motor 2 and an electromagnetic motor 3. The driven moving body may be different from the display needle. The drive mechanism 1 may move all the pointers of the clock 100 by the electrostatic motor 2 and the electromagnetic motor 3. In this case, the pointer may have a minute hand and an hour hand in addition to the second hand 101. The pointer of the clock 100 may be two hands, a minute hand and an hour hand.
静電モータ２において、電極２１，２２，２３が回転体２０に配置され、帯電膜２６が時計１００の筐体の側に固定されてもよい。
In the electrostatic motor 2, the electrodes 21, 22, and 23 may be arranged on the rotating body 20, and the charging film 26 may be fixed to the side of the housing of the timepiece 100.
上記第１実施形態、第２実施形態、および変形例に係る駆動機構１は、時計１００とは異なる装置に適用されてもよい。
The drive mechanism 1 according to the first embodiment, the second embodiment, and the modification may be applied to a device different from the clock 100.
上記の各実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。
The contents disclosed in each of the above embodiments and modifications can be combined and executed as appropriate.
