JP2928877B2 - Pm型ステップモータの駆動方法 - Google Patents

Pm型ステップモータの駆動方法

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JP2928877B2
JP2928877B2 JP4461696A JP4461696A JP2928877B2 JP 2928877 B2 JP2928877 B2 JP 2928877B2 JP 4461696 A JP4461696 A JP 4461696A JP 4461696 A JP4461696 A JP 4461696A JP 2928877 B2 JP2928877 B2 JP 2928877B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、時計を駆動する
ために用いて好適なPM型ステップモータの駆動方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、時計用の駆動モータとして、
ロータに永久磁石を使用したPM型ステップモータが用
いられている。このPM型ステップモータは、一般的
に、図9(a)および(b)に示すような2相励磁パル
ス(A相励磁パルス、B相励磁パルス)を基本とし、こ
の2相励磁パルスから生成される同図(c)および
(d)に示すような「L」,「H」レベルの波形を用い
てステップ駆動される。ここで、このPM型ステップモ
ータを時計用として使用する場合、消費電流を低減する
ために、非駆動時にはモータへの駆動電流を停止させ
る。すなわち、例えば、1分経過する毎にPM型ステッ
プモータにより分針を1分進め、次の1分が経過するま
での間はPM型ステップモータの駆動を停止することに
よって、消費電流を低減するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一般にPM型ステップ
モータにおいては、無励磁状態でもロータの磁極とヨー
クとの間に磁力が作用している。そして、ロータを回転
させた場合、この磁力によりロータの回転軸が受けるロ
ータの回転方向の力をディテントトルクと呼び、無励磁
状態において、ロータはこのディテントトルクが零とな
る磁気的安定点で静止することが知られている。
【0004】しかしながら、一般的なPM型ステップモ
ータには、非駆動時すなわち無励磁状態での磁気的安定
点は2相励磁パルス駆動の2ステップ毎にあり、必ずし
も駆動を停止したときのロータの位相と無励磁状態での
磁気的安定点とが一致しない。このようなPM型ステッ
プモータで時計を駆動すると、駆動停止時に指針が所定
の位置に対して逆戻りあるいは行き過ぎたりして正確な
時刻を読み取れなくなるばかりでなく、指針の動作が乱
雑となり、作動音も大きくなってしまう。
【0005】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、その目的とするところは、時計用の駆
動モータとしてPM型ステップモータを使用した場合、
駆動停止時に正確な位置に指針を保持することの可能
な、また、駆動停止後の指針の動きを最小にすることに
より正確かつ高級感のある指針動作を実現するとともに
作動音を小さくすることの可能な、PM型ステップモー
タの駆動方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、位相のずれた駆動波形を用いてP
M型ステップモータを駆動するPM型ステップモータの
駆動方法において、無励磁状態における磁気的安定点付
近に対応する位相から駆動波形を発生してPM型ステッ
プモータの駆動を開始し、無励磁状態における次の磁気
的安定点付近に対応する位相で駆動波形の発生を中断し
てPM型ステップモータの駆動を停止するようにしたも
のである。この発明によれば、無励磁状態における磁気
的安定点からPM型ステップモータのロータが回転し始
め、無励磁状態における次の磁気的安定点でPM型ステ
ップモータのロータが停止する。
【0007】
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態に基づ
き詳細に説明する。図2はこの発明を適用してなる時計
の要部を示す断面図である。同図において、1はPM型
ステップモータ(以下、単にステップモータと言う)、
2はロータ、3はステータ、4はA相コイル4−AとB
相コイル4−Bとからなる二相コイル、5は2番車、6
は日の裏車、7は時針車である。ロータ2には、図3に
示すように、所定数の磁極が周方向に沿って交互に形成
されている。図4に時計に組み込む前のステップモータ
1の一部破断斜視図を示す。
【0009】図2において、ロータ2が回転すると、こ
のロータ2と一体的に構成されるロータカナ2−1が分
針を固定する2番車5と噛み合い、以降、順に日の裏車
6、時針を固定する時針車7に回転が伝達される。
【0010】図5はこの時計における駆動回路のブロッ
ク図である。同図において、8はクロック回路、9は駆
動波形発生回路、10はドライブ回路、11は時刻修正
発生回路である。A相コイル4−AおよびB相コイル4
−Bには、それぞれ図6(a)および(b)に示すよう
な90度位相のずれた正弦波特性の電圧または電流が、
基本駆動波形SAおよびSBとしてドライブ回路10に
よって印加される。ここで、正弦波特性の波形は、ロジ
ック回路または、ROMおよびロジック回路等で構成さ
れる駆動波形発生回路9によって作られる。
【0011】なお、A相コイル4−AおよびB相コイル
4−Bに印加する基本駆動波形SAおよびSBは、図7
に示すような三角波や図8に示すような台形波で近似さ
れる特性でもよく、さらに、モータの特性が許せば、図
9(a),(b)に示したような矩形波でもよい。
【0012】次に、図5における各回路の機能を交えな
がら、この時計におけるステップモータ1の動作につい
て説明する。 〔通常時の運針動作〕基本駆動波形SA,SB(図1
(a),(b))に対し無励磁状態でのロータ2のディ
テントトルク特性をSC(図1(c))とすると、無励
磁状態での磁気的安定点はステータ3とロータ2との磁
気バランスにより、図1(c)に示した,,とな
る。ここで、この実施の形態では、1分毎にステップモ
ータ1を駆動し運針させるものとする。
【0013】この場合、クロック回路8は、開始パルス
PSを1分毎に発生する。今、図1(f)におけるt1
点において開始パルスPSが発生したとする。この開始
パルスPSを受けて、駆動波形発生回路9は、磁気的安
定点に対応する位相からA駆動波形SA’(図1
(d))およびB駆動波形SB’(図1(e))を発生
し、クロック回路8からのクロック信号CKに同期して
位相を進める。このA駆動波形SA’およびB駆動波形
SB’はドライブ回路10へ与えられる。ドライブ回路
10は駆動波形発生回路9からのA駆動波形SA’およ
びB駆動波形SB’に応ずる基本駆動波形SAおよびS
Bをコイル4−Aおよび4−Bに印加する。これによ
り、ロータ2が、磁気的安定点から回転し始める。
【0014】クロック回路8は、A駆動波形SA’およ
びB駆動波形SB’の位相が次の磁気的安定点に対応
する位相まで進むと、停止パルスPEを発生する(図1
(g)におけるt2点)。これにより、駆動波形発生回
路9からのA駆動波形SA’およびB駆動波形SB’の
発生が中断され、ロータ2は磁気的安定点で停止す
る。この間にロータ2は1分相当分回転する。その後、
クロック回路8が次の開始パルスPSを発生するまでの
間、ロータ2は停止し続ける。
【0015】クロック回路8が次の開始パルスPSを発
生すると(図1(f)におけるt3点)、この開始パル
スPSを受けて、駆動波形発生回路9は、磁気的安定点
に対応する位相からA駆動波形SA’およびB駆動波
形SB’を発生し、クロック回路8からのクロック信号
CKに同期して位相を進める。これにより、ロータ2
が、磁気的安定点から回転し始める。
【0016】クロック回路8は、A駆動波形SA’およ
びB駆動波形SB’の位相が次の磁気的安定点に対応
する位相まで進むと、停止パルスPEを発生する(図1
(g)におけるt4点)。これにより、駆動波形発生回
路9からのA駆動波形SA’およびB駆動波形SB’の
発生が中断され、ロータ2は磁気的安定点で停止す
る。この間にロータ2は1分相当分回転する。その後、
クロック回路8が次の開始パルスPSを発生するまでの
間、ロータ2は停止し続ける。
【0017】このようにして、1分経過する毎にステッ
プモータ1により分針が1分進められ、次の1分が経過
するまでの間はステップモータ1の駆動が停止されると
いう動作が繰り返され、消費電流を低減しての運針動作
が実現される。
【0018】ここで、この実施の形態では、ステップモ
ータ1の駆動停止時、ロータ2が常に磁気的安定点で停
止するので、正確な位置に指針が保持されるものとな
る。また、この実施の形態では、ステップモータ1の駆
動停止時、慣性力によってロータ2が磁気的安定点に対
して行き過ぎたとしても、ロータ2が磁気的安定点に戻
るまでの動きは少なく、駆動停止後の指針の動きを最小
にすることにより正確かつ高級感のある指針動作が実現
されるとともに作動音も小さくなる。
【0019】〔時刻修正時の運針動作〕時刻を修正する
ために運針する場合には、時刻修正スイッチ(図示せ
ず)の操作等により、時刻修正発生回路11からクロッ
ク回路8に対して時刻修正信号TSを出力する。クロッ
ク回路8は、時刻修正発生回路11からの時刻修正信号
TSを受けると、開始パルスPSを駆動波形発生回路9
へ送る。駆動波形発生回路9は、クロック回路8からの
開始パルスPSを受けて、磁気的安定点に対応する位相
からクロック信号CKに同期してA駆動波形SA’およ
びB駆動波形SB’を連続して発生させ、コイル4−A
および4−Bを駆動し、指針を連続回転させる。
【0020】その後、時刻修正発生回路11からの時刻
修正信号TSが断たれると、クロック回路8は、次の磁
気的安定点に対応する位相で停止パルスPEを発生す
る。これにより、駆動波形発生回路9からのA駆動波形
SA’およびB駆動波形SB’の発生が中断され、ロー
タ2は磁気的安定で停止する。
【0021】〔逆回転時の運針動作〕逆回転させる場
合、ステータ3における残留磁気等の影響で、正転時に
対して磁気的安定点の位相がずれる場合がある。このよ
うな場合は、クロック回路8からの駆動波形発生回路9
へのクロック信号CKを加減して逆回転方向に駆動位相
を進め、駆動停止位相を変更してもよい。
【0022】なお、上述した実施の形態では、磁気的安
定点に対応する位相で駆動波形発生回路9からのA駆動
波形SA’およびB駆動波形SB’の発生を中断するよ
うにしたが、磁気的安定点に対応する位相に対して多少
ずれていても構わない。
【0023】また、上述した実施の形態では、図1
(a),(b)に示した基本駆動波形SA,SBに対し
て無励磁状態での磁気的安定点を図1(c)に示した
,,としたが、例えば実開平5−70186号公
報に示されたような構成をとれば磁気的安定点が増え
る。この場合にも、上述した実施の形態と同様、それら
の磁気的安定点に対応する位相で駆動波形の発生を中断
してやればよい。
【0024】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、無励磁状態における磁気的安定点付近に
対応する位相で駆動波形の発生を中断することにより、
無励磁状態における磁気的安定点でPM型ステップモー
タのロータが停止し、時計用の駆動モータとしてPM型
ステップモータを使用した場合、駆動停止時に正確な位
置に指針を保持することが可能となり、また、駆動停止
後の指針の動きを最小にすることにより正確かつ高級感
のある指針動作を実現するとともに作動音を小さくする
ことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図2に示した時計の通常時の運針動作を説明
するためのタイムチャートである。
【図2】 本発明を適用してなる時計の要部を示す断面
図である。
【図3】 この時計に用いるPM型ステップモータのロ
ータにおける磁極の形成状況を示す図である。
【図4】 この時計に用いるPM型ステップモータの一
部破断斜視図である。
【図5】 この時計における駆動回路のブロック図であ
る。
【図6】 この時計に用いるPM型ステップモータのA
相コイルおよびB相コイルに印加される基本駆動波形を
示す図である。
【図7】 A相コイルおよびB相コイルに印加される基
本駆動波形の別の例を示す図である。
【図8】 A相コイルおよびB相コイルに印加される基
本駆動波形のさらに別の例を示す図である。
【図9】 PM型ステップモータの従来の駆動方法を説
明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】 1…PM型ステップモータ、2…ロータ、3…ステー
タ、4…二相コイル、4−A…A相コイル、4−B…B
相コイル、8…クロック回路、9…駆動波形発生回路、
10…ドライブ回路、11…時刻修正発生回路、SA,
SB…基本駆動波形、SA’…A駆動波形、SB’…B
駆動波形、PS…開始パルス、PE…停止パルス、CK
…クロック信号、TS…時刻修正信号。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02P 8/18 H02P 8/08 H02P 8/32 H02P 8/02 H02P 8/10

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 位相のずれた駆動波形を用いてPM型ス
    テップモータを駆動するPM型ステップモータの駆動方
    法において、 無励磁状態における磁気的安定点付近に対応する位相
    ら前記駆動波形を発生して前記PM型ステップモータの
    駆動を開始し、 無励磁状態における次の磁気的安定点付近に対応する位
    で前記駆動波形の発生を中断して前記PM型ステップ
    モータの駆動を停止するようにしたことを特徴とするP
    M型ステップモータの駆動方法。
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