JP2756693B2 - ステツプモータの駆動方法 - Google Patents

ステツプモータの駆動方法

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JP2756693B2 JP8473889A JP8473889A JP2756693B2 JP 2756693 B2 JP2756693 B2 JP 2756693B2 JP 8473889 A JP8473889 A JP 8473889A JP 8473889 A JP8473889 A JP 8473889A JP 2756693 B2 JP2756693 B2 JP 2756693B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、その時刻修正をリモートコントロールにて
行い得る時計に適用して好適なステップモータの駆動方
法に関するものである。
〔従来の技術〕
近年、駅構内,高い壁面など手のとどかない場所に設
置しても、その時刻修正が可能なリモートコントロール
式の時計が提案されている。このリモートコントロール
式の時刻修正機能を備えた時計には、2相励磁方式のス
テップモータの採用が考えられ、このステップモータの
回転速度すなわちそのロータの回転速度を可変すること
により、高速時刻修正ならびに低速時刻修正が可能とな
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、このようなステップモータにおいて、
その回転速度はロータを回転させる励磁パルスの速度
(PPS)によって定まり、低速時刻修正モードから高速
時刻修正モードへとその運転モードを移行すべく、励磁
パルスを低速励磁パルスから高速励磁パルスへ直接切り
替えると、ロータが脱調や乱調を起こし、高速時刻修正
モードへ移行しないことがある。
すなわち、低速励磁パルスから高速励磁パルスへ切り
替える際、その励磁パルスの速度差が小さければ、ロー
タの回転速度は追従して変化する場合が多い。しかし、
励磁パルスの速度差が大きいと、ロータの慣性による減
錘曲線と同期せずに、ロータが脱調や乱調を起こし高速
励磁パルスと同期できないことがあり、リモートコント
ロール式の時刻修正機能を付加した時計としての商品価
値が著しく損なわれてしまう。
〔課題を解決するための手段〕
本発明はこのような課題を解決するためになされたも
ので、低速運転モードから高速運転モードへのロータ回
転の移行に際して、低速運転モードでロータを回転させ
る最終励磁パルスのパルス幅を延長するようにしたもの
である。
〔作用〕
したがってこの発明によれば、最終励磁パルスの延長
幅を適当に定めることにより、ロータの慣性による減錘
エネルギを消失させて、高速運転モードへのスムーズな
移行が可能となる。
〔実施例〕
以下、本発明に係るステップモータの駆動方法を詳細
に説明する。
第2図および第3図(a)はこの駆動方法の適用され
たステップモータを示す断面図およびロータマグネット
とステータの平面図であり、リモートコントロール式の
時刻修正機能を付加する時計に採用される。第2図にお
いて、1はアッパーケース2とロアケース3とからなる
ケース、4はモールド成形によりその上面中央に歯車5
を一体に備え、ケース1内に回転自在に配設された筒状
のロータマグネット(ロータモールド)である。このロ
ータマグネット4は、第3図(a)に示されるように、
外周に磁極N1,N2,N3,S1,S2,S3が周方向に等間隔(60
゜)をおいて交互に異極となるように3対6極着磁さ
れ、アッパーケース2とロアケース3の内面に突設した
ホゾ6,7によって回転自在に軸支さている。8,9,10,11は
ロータマグネット4を介して磁気回路を形成するステー
タで、これらのステータ8,9,10,11はロータマグネット
4の外周面と適宜な空隙Gをおいて対向するステータ磁
極部8a,9a,10a,11aをそれぞれ一体に有し、アッパーケ
ース2とロアケース3との間に介在されている。これら
のステータ磁極部8aと9a,10aと11aはそれぞれX軸とY
軸に対して45゜傾いて対向している。また、上側2つの
ステータ8,9のステータ磁極部8a,9aと反対側の端8b,9b
には励磁コイル12Aが共通に巻回され、同様に下側の2
つのステータ10,11のステータ磁極部10a,11aと反対側の
端(図示せず)にも励磁コイル12Bが共通に巻回されて
いる。そして、上側ステータ8,9と下側ステータ10,11と
の間に、上下ステータの磁気的干渉を防止するための非
磁性体からなる中板13が介在されている。また、ステー
タ8,9,10,11のステータ磁極部8a,9a,10a,11aのロータマ
グネット4と対向する対向面には、ロータマグネット4
の静止位置を決め時計としてのステップ角度精度を向上
させる12個のステータノッチ30A〜30Lが、ロータマグネ
ット4の静止状態における各磁極N1,N2,N3,S1,S2,S3の
境界部とこれら各磁極の周方向中央部にそれぞれ対応す
る位置に凹設されている。また、ステータ磁極部8aとス
テータ磁極部9aとの間およびステータ磁極部10aとステ
ータ磁極部11aとの間には、ロータマグネット4の中心
に対する対称位置に開口部41,42および43,44が設けら
れ、開口部41,42は開口部43,44に対して90゜ずれてい
る。
そして、励磁コイル12A,12Bへの通電により各ステー
タ8,9,10,11を励磁しロータマグネット4を回転させる
と、その回転が、歯車5−4番歯車14−小歯車14a−3
番歯車15−小歯車15a−2番歯車17を経て分針軸18に減
速伝達されるものとなっている。また、2番歯車17の回
転が小歯車17a−1番歯車20−小歯車20a−時針歯車22を
経て時針軸23に減速伝達されるものとなっている。分針
軸18は2番歯車17の中心孔24に圧嵌されて2番歯車17と
一体に回転し、下端が4番歯車14の中心孔25に遊嵌状態
で貫通し、ロアケースの軸受孔26により回転自在に軸支
されている。一方、分針軸18の上端部は時針軸23を回転
自在に軸支する軸を構成している。3番歯車15の上面中
央には軸部27a,27bが一体に突設され、これらの軸部27
a,27bはアッパーケース2とロアケース3に設けた軸受
孔28,29によってそれぞれ回転自在に軸支され、かつ軸
部27aには1番歯車20が回転自在に嵌装されている。
なお、第3図(a)は、励磁コイル12Aへの給電によ
り上側のステータ8,9のステータ磁極部8a,9aをそれぞれ
S極とN極に励磁し、下側のステータ10,11のステータ
磁極部10a,11aをS極とN極に励磁した状態を示してい
る。この時、N極が上下共に重なる領域は斜線部e1、S
極が上下共に重なる領域は斜線部f1となり、これら領域
は共に強い磁界が発生している。したがって、ロータマ
グネット4は、この図の場合、その磁極S2,N1が領域e1,
f1側にそれぞれ吸引されて、静止しているものとする。
すなわち、磁極N1,S2,のピーク点l,mがそれぞX軸線上
に位置し、各領域f1,e1の中心位置にて釣り合い状態を
保っている。
第3図(b)はステータ磁極部8a,9a,10a,11aによる
磁界ベクトルを示す図である。同図において、αは上側
のステータ磁極部9a,8aのN極からS極への磁界の強さ
で、開口部41,42を結ぶ線に対して直交する方向に作用
し、α′は下側のステータ磁極部11a,10aのN極からS
極への磁界の強さで、開口部43,44を結ぶ線に対して直
交する方向に作用する。αとα′とは大きさが等しく、
θ=90゜ずれており、したがって、これらの合成ベクト
ルβ1は となる。すなわち、このX軸線方向への合成ベクトルβ
1が励磁力として、ロータマグネット4へ作用してい
る。
次にこのような構成によるステップモータの基本動作
について説明する。今、第3図(a)に示す状態から、
上側のステータ8,9の極性を変えず下側のステータ10,11
のみの極性を反転させると、上側のステータ磁極部8a,9
aがS極,N極を維持した状態で下側のステータ磁極部10
a,11aがN極,S極となる。このため、第4図(a)に示
すように、上下共N極が重なり合う領域e2と上下共S極
が重なり合う領域f2は、第3図(a)に示した状態より
時計方向に90゜回転した位置となり、領域e2側に磁極S1
が吸引され、領域f2側に磁極N3が吸引される。したがっ
て、磁極N1,S2,のピーク点l,mを見ても明らかなよう
に、ロータマグネット4は反時計方向へθ1(30゜)だ
け回転する。このときのステータ磁極部8a,9a,10a,11a
による磁界ベクトルを第4図(b)に示す。すなわち、
下側のステータ磁極部10a,11aのN極からS極への磁界
の強さα′の方向が第3図(b)に対し180゜変わり、
そのY軸線方向への合成ベクトルβ2(β2=β1)が
励磁力としてロータマグネット4へ作用する。
次に、下側のステータ10,11の極性を変えず上側のス
テータ8,9のみの極性を反転させると、下側のステータ
磁極部10a,11aがN極,S極を維持した状態で上側のステ
ータ磁極部8a,9aがN極,S極となる。このため、第5図
(a)に示すように、上下共N極が重なり合う領域e3と
上下共S極が重なり合う領域f3は、第4図(a)に示し
た状態より時計方向に90゜回転した位置となり、領域e3
側に磁極S3が吸引され、領域f3側に磁極N2が吸引され
る。したがって、ロータマグネット4は反時計方向へさ
らにθ1(30゜)回転する。このときのステータ磁極部
8a,9a,10a,11aによる磁界ベクトルを第5図(b)に示
す。すなわち、上側のステータ磁極部8a,9aのN極から
S極への磁界の強さαの方向が第4図(b)に対し180
゜変わり、そのX軸線方向への合成ベクトルβ3(β3
=β1)が励磁力としてロータマグネット4へ作用す
る。
次に、上側のステータ8,9の極性を変えず下側のステ
ータ10,11のみの極性を反転させると、上側のステータ
磁極部8a,9aがN極,S極を維持した状態で下側のステー
タ磁極部10a,11aがS極,N極となる。このため、第6図
(a)に示すように、上下共N極が重なり合う領域e4と
上下共S極が重なり合う領域f4は、第5図(a)に示し
た状態より時計方向に90゜回転した位置となり、領域e4
側に磁極S2が吸引され、領域f4側に磁極N1が吸引され
る。したがって、ロータマグネット4は反時計方向へさ
らにθ1(30゜)回転する。このときのステータ磁極部
8a,9a,10a,11aによる磁界ベクトルを第6図(b)に示
す。すなわち、下側のステータ磁極部11a,10aのN極か
らS極への磁界の強さα′の方向が第5図(b)に対し
180゜変わり、そのY軸線方向への合成ベクトルβ4
(β4=β1)が励磁力としてロータマグネット4へ作
用する。
第1図は図示せぬ駆動回路より出力されるステップモ
ータ駆動信号を示し、同図(a)および(c)は励磁コ
イル12Bに対しての供与駆動信号、同図(b)および
(d)は励磁コイル12Aに対しての供与駆動信号であ
る。すなわち、同図(a)および(c)に示す励磁パル
スOM1およびOM3が励磁コイル12Bのステータ11側端部お
よびステータ10側端部へ供与され、同図(b)および
(d)に示す励磁パルスOM2およびOM4が励磁コイル12A
のステータ9側端部およびステータ8側端部へ供与され
る。そして、第1図は、時計方向(CW方向)への低速時
刻修正モード(32PPS・CWの低速励磁パルス)から時計
方向への高速時刻修正モード(216PPS・CWの高速励磁パ
ルス)へ自動移行する場合のステップモータ駆動信号を
示しており、図示A点において修正スイッチ(図示せ
ず)をオンとすると、t1秒(例えば、2.5秒)経過後の
図示B点において、低速時刻修正モードから高速時刻修
正モードへと自動的に切り替わる。すなわち、ユーザが
最初に購入した時やバッテリを外した場合、低速時刻修
正のみでは時間がかかるので、時刻修正にして始めの何
分間(本実施例においては、5分間)は低速時刻修正モ
ードによる分針の微調整を行い、それ以降は高速時刻修
正モードによる高速時刻修正に自動的に切り替わるもの
としている。この低速時刻修正モードから高速時刻修正
モードへの自動的な移行時に本願発明の一形態を見るこ
とができる。
すなわち、図示H点において32PPS・CWの低速励磁パ
ルスから216PPS・CWの高速励磁パルスへ移行させるもの
として考えた場合、低速時刻修正モードでロータマグネ
ット4を回転させる最終励磁パルスは斜線kで示され
る。ここで、本願発明を適用することによって、斜線k
で示された最終励磁パルスのパルス幅が図示H点よりF
だけ延長されるものとなる。この延長パルス幅Fは、そ
のときのロータマグネット4の減錘エネルギがほゞ消失
する時間として定められ、本実施例においては、低速励
磁パルスの規定パルス幅Eを62.5msecとし、これに対し
延長パルス幅Fを62.5msecとして定めている。したがっ
て、図示H点において32PPS・CWの低速励磁パルスから2
16PPS・CWの高速励磁パルスへ移行させるものとした場
合、その最終励磁パルス幅をFだけ延長した図示B点に
おいて、実際の時刻修正モードの切り替えが行われるも
のとなる。ここで、Fだけ延長された最終励磁パルスに
よる強化励磁力によって、ロータの減錘エネルギがほゞ
消失されるものとなり、これによって、B点における低
速時刻修正モードから高速時刻修正モードへの実際の切
り替えがスムーズに行われるようになる。すなわち、ロ
ータマグネット4が脱調や乱調を起こしたりすることが
なく、216PPS・CWの高速励磁パルスの自起動性が合うこ
とによって、低速時刻修正モードから高速時刻修正モー
ドへの自動移行がスムーズに行われるものとなる。
なお、上述の実施例においては、時計方向への低速時
刻修正モードから時計方向への高速時刻修正モードへ自
動移行する場合の動作について説明したが、反時計方向
への低速時刻修正モードから反時計方向への高速時刻修
正モードへ自動移行する場合にあっても上述と同様にし
て、低速時刻修正モードから高速時刻修正モードへの自
動移行がスムーズに行われるものとなる(第7図参
照)。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によるステップモータの駆
動方法によると、低速運転モードから高速運転モードへ
のロータ回転の移行に際して、低速運転モードでロータ
を回転させる最終励磁パルスのパルス幅を延長するよう
にしたので、最終励磁パルスの延長幅を適当に定めるこ
とにより、ロータの減錘エネルギを消失させて高速運転
モードへのスムーズな移行が可能となり、ロータの脱調
や乱調を防止し自起動性を高めて、時計にリモートコン
トロール式の時刻修正機能を付加する場合の商品価値を
高めることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は時計方向への低速時刻修正モード(32PPS・CW
の低速励磁パルス)から時計方向への高速時刻修正モー
ド(216PPS・CWの高速励磁パルス)へ自動移行する場合
のステップモータ駆動信号を示す図、第2図は本発明に
係るステップモータの駆動方法の適用されたステップモ
ータを示す断面図、第3図(a)および(b)はこのス
テップモータにおけるロータマグネットとステータの平
面図および磁界ベクトル図、第4図(a),(b)〜第
6図(a),(b)はこのステップモータの基本動作を
説明するための図と、磁界ベクトル図、第7図は反時計
方向への低速時刻修正モードから反時計方向への高速時
刻修正モードへ自動移行する場合のステップモータ駆動
信号を示す図である。 4……ロータマグネット、8,9,10,11……ステータ、8a,
9a,10a,11a……ステータ磁極部、12A,12B……励磁コイ
ル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02P 8/02 H02P 8/14

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】低速運転モードから高速運転モードへのロ
    ータ回転の移行に際して、前記低速運転モードで前記ロ
    ータを回転させる最終励磁パルスのパルス幅を延長する
    ようにしたことを特徴とするステップモータの駆動方
    法。
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