JP6978972B2 - ステップモータ駆動機構 - Google Patents

Description

本発明は、外部磁界を検出可能なステップモータ駆動機構に関する。

従来から、小型のステップモータは、指針によって時刻を表示するアナログ表示方式の電子時計等に広く使用されている。このステップモータは、コイルによって磁化されるステータと、２極磁化された円盤状の回転体であるロータを有し、たとえば１秒毎にロータが１８０度回転駆動されることで指針によって時刻を表示している。

このステップモータは、低電力で駆動できる特徴を有するが、外部からの磁界の中に置かれると、ステータが磁化されて、ロータが正常に回転できなくなる課題がある。この外部磁界に耐えられる性能を耐磁性と称するが、ステップモータの駆動効率を向上しようとすると、耐磁性が悪化するという問題があり、更なる低電力駆動が求められている近年のステップモータの大きな課題である。

この課題を解決するために、ステップモータとは別に磁気センサーを備え、磁気センサーが一定レベル以上の強い磁界を検出した場合は、パルス幅の長い駆動パルスを出力してステップモータを駆動するステップモータの耐磁機構が提案されている（たとえば特許文献１参照）。

この特許文献１によれば、ステップモータの効率を悪くする耐磁構造などが不要となり、効率が良く耐磁性に優れたステップモータの耐磁機構が実現できることが示されている。

特公昭６０−３２１４５号公報（第１頁、第１図）

しかしながら、特許文献１のステップモータの耐磁機構は、ステップモータとは別に外部磁界を検出する磁気センサーが必要である。このため、部品点数が増えるので、ステップモータを組み込む電子腕時計等の小型化に不利な構造である。また、ステップモータとは別部品の磁気センサーが検出した外部磁界が、ステップモータ自身にどの程度影響するかは不確実であり、様々な強さと様々な磁界方向が想定される外部磁界に対して、ステップモータの耐磁性がどの程度向上できるのか明らかでない。

本発明の目的は上記課題を解決し、別部品である磁気センサーを使用せず、ステップモータ自身で外部磁界を検出し、外部磁界に応じて適切な駆動パルスを供給することで、外部磁界に影響されることなく低電力で安定した駆動を実現するステップモータ駆動機構を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のステップモータ駆動機構は下記記載の構成を採用する。

本発明のステップモータ駆動機構は、径方向に２極以上着磁されたロータと該ロータに磁界を印加するコイルと、を有するステップモータと、該ステップモータにパルスを出力する駆動回路と、を備えたステップモータ駆動機構であって、駆動回路は、前記ロータを駆動するための駆動パルスを出力する駆動パルス発生回路と、ロータを所定位置に移動する所定位置パルスを出力し、所定位置パルスの供給前後でロータの静止位置が同じとなるように駆動する所定位置パルス発生回路と、所定位置パルスによってロータを回転駆動した後、ロータの回転によってコイルに発生する誘起電流を検出するための誘起電流検出回路と、を有し、誘起電流に応じて外部磁界の有無を判定する判定回路と、判定回路の判定結果に応じて外部磁界の状況を判定する制御回路と、を有することを特徴とする。

本発明のステップモータ駆動機構により、ステップモータのロータの回転で生じる誘起電流を検出して外部磁界の状況を判定できる。これにより、別部品としての磁気センサーが不要なので部品点数を少なくできる。また、ステップモータ自身で外部磁界を検出するので、ステップモータに影響を及ぼす外部磁界を確実に高精度に検出するステップモータ駆動機構を提供できる。

また、判定回路は、コイルに発生する誘起電流と所定閾値とを比較し、検出信号を制御回路に出力するとよい。

これにより、判定回路がコイルからの誘起電流を所定の閾値と比較することで、外部磁界の有無を簡単に判定できる。

また、制御回路は、判定回路の検出信号の出力時間を計数し、外部磁界の状況を判定するとよい。

これにより、制御回路は、検出信号の出力時間を計数することで、外部磁界の状況を詳しく把握できる。この結果、制御回路が行っているステップモータの駆動を外部磁界に応じて適切に制御できる。

また、所定閾値を複数有するとよい。

これにより、外部磁界の強さのレベルを判定できるので、ステップモータの駆動を外部磁界の強さに応じて制御できる。たとえば、閾値を２つ設けるならば、外部磁界の強さを弱、中、強の３段階で判定でき、外部磁界の強さに応じて幅広く対応できる。

また、ステップモータを複数配置し、少なくとも１つのステップモータが検出する外部磁界方向と、他のステップモータが検出する外部磁界方向とが異なるとよい。

これにより、磁界検出方向の死角がなくなり、外部磁界がどの方向から加わっても検出可能となるので、外部磁界の励磁方向に応じてステップモータの駆動を制御できる。

また、制御回路は外部磁界の状況によって駆動パルス発生回路を制御して駆動パルスを変更するとよい。

これにより、制御回路は外部磁界の状況に応じて駆動パルスを変更できる。この結果、ステップモータに対してエネルギーロスが少ない低電力駆動が可能となり、また、外部磁界の影響が抑制されて安定した駆動を実現できる。

また、制御回路は、外部磁界の励磁方向を判断し、励磁方向とロータの回転方向によって駆動パルスを変更するとよい。

これにより、制御回路は、外部磁界の励磁方向とロータの回転方向に応じて、最適な駆動パルスに変更できる。この結果、ステップモータは低電力駆動が可能となり、また、外部磁界に対して安定した駆動を実現できる。

また、制御回路は、判断された励磁方向が、ロータの回転方向に対して反発する極性である場合に、外部磁界が無いと判定されたときの駆動パルスよりも大きい駆動パルスを出力するとよい。

これにより、外部磁界の影響を打ち消す大きな駆動力の駆動パルスを出力するので、外部磁界の影響を受けずにステップモータを安定して確実に駆動できる。

また、制御生回路は、判断された励磁方向が、ロータの回転方向に対して引き合う極性である場合に、外部磁界が無いと判定されたときの駆動パルスよりも小さい駆動パルスを出力するとよい。

これにより、外部磁界を利用した小さい駆動力の駆動パルスを出力するので、ステップモータを低電力駆動できる。

また、所定位置パルス発生回路が所定位置パルスを出力するのは、駆動パルス発生回路が駆動パルスを出力する前であるとよい。

これにより、ステップモータを駆動する直前の外部磁界の状況を検出できるので、外部磁界が時間経過と共に変動しても、外部磁界に素早く対応したステップモータの駆動を実現できる。

また、ステップモータは、コイルに発生した磁界をロータに誘導するステータを有し、ステータは、第１のステータ磁極部と、第２のステータ磁極部と、第１のステータ磁極部と第２のステータ磁極部との間にあってロータと向き合って設けられる第３のステータ磁極部と、を備え、コイルは、第１のステータ磁極部と第３のステータ磁極部とを磁気的に結合する第１のコイルと、第２のステータ磁極部と第３のステータ磁極部とを磁気的に結合する第２のコイルと、を備え、所定位置パルス発生回路は、所定位置パルスを第１のコイル及び第２のコイルに対して出力し、所定位置パルスを出力したときのロータの磁界方向と、所定位置パルスを出力していないときのロータの磁界方向とが、平行であるとよい。

これにより、ステップモータは二つのコイルを有しており、所定位置パルスの印加によって生じる誘起電流を二つのコイルが対となって検出できるので、外部磁界の有無と励磁方向を高精度に検出するステップモータ駆動機構を提供できる。

また、ステップモータは、コイルに発生した磁界をロータに誘導するステータを有し、コイルとステータは、それぞれ１つずつで構成され、所定位置パルス発生回路は、所定位置パルスをコイルに対して出力し、所定位置パルスを出力したときのロータの磁界方向と、所定位置パルスを出力していないときのロータの磁界方向とが、互いに異なるとよい。

これにより、ステップモータは１つのコイルのみで構成され、所定位置パルスの印加によって外部磁界を検出できる小型軽量のステップモータ駆動機構を提供できる。

本発明のステップモータ駆動機構によれば、別部品としての磁気センサーが不要であり
、部品点数が少ない小型のステップモータ駆動機構を提供できる。また、ステップモータ自身で外部磁界を検出するので、ステップモータに影響を及ぼす外部磁界を確実に高精度に検出できる。この結果、エネルギーロスが少ない低電力駆動が可能となり、また、外部磁界の影響が抑制されて安定した駆動を実現できる。また、外部磁界に応じた駆動を行うことで耐磁性が向上するので、本発明のステップモータ駆動機構を組み込む電子時計等の耐磁性が向上し、耐磁性に優れた電子機器を提供できる。

本発明の第１実施形態に係わるステップモータ駆動機構の構成図である。 本発明の第１実施形態に係わるドライバ回路と誘起電流検出回路の回路図である。 本発明の第１及び第２実施形態に係わる２コイルステップモータの平面図である。 本発明の第１及び第２実施形態に係わる２コイルステップモータのロータのＮ極が０度の場合のモータ駆動パルス波形とロータの回転動作を示す説明図である。 本発明の第１及び第２実施形態に係わる２コイルステップモータのロータのＮ極が１８０度の場合のモータ駆動パルス波形とロータの回転動作を示す説明図である。 本発明の第１及び第２実施形態に係わる外部磁界によって影響を受ける２コイルステップモータの説明図である。 本発明の第１実施形態に係わる外部磁界が左方向から加わる場合のステップモータによる外部磁界検出動作の説明図である。 本発明の第１実施形態に係わる誘起電流検出回路と判定回路の動作を説明するタイミングチャートである。 本発明の第１実施形態に係わる外部磁界が無い場合のステップモータによる外部磁界検出動作の説明図である。 本発明の第１実施形態に係わる外部磁界検出動作条件を説明する表である。 本発明の第１実施形態に係わる外部磁界検出動作とステップモータ駆動動作を説明するフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係わるロータの回転方向が外部磁界に対して反発する場合のステップモータの駆動パルス波形図とステップモータ駆動動作図１である。 本発明の第１実施形態に係わるロータの回転方向が外部磁界に対して反発する場合のステップモータ駆動動作図２である。 本発明の第１実施形態に係わるロータの回転方向が外部磁界に対して引き合う場合のステップモータの駆動パルス波形図とステップモータ駆動動作図１である。 本発明の第１実施形態に係わるロータの回転方向が外部磁界に対して引き合う場合のステップモータ駆動動作図２である。 本発明の第１実施形態に係わる外部磁界の励磁方向とロータの極性及び回転方向に応じて駆動パルスの大小を選択する説明図である。 本発明の第２実施形態に係わるステップモータ駆動機構の構成図である。 本発明の第２実施形態に係わるステップモータ駆動機構の配置図である。 本発明の第２実施形態に係わる誘起電流検出回路と判定回路の動作を説明するタイミングチャートである。 本発明の第３実施形態に係わるステップモータ駆動機構と１コイルステップモータの概略構成図である。 本発明の第３実施形態に係わる左方向からの外部磁界を検出するステップモータの動作図である。 本発明の第３実施形態に係わる左方向からの外部磁界を検出する誘起電流検出回路と判定回路の動作を示すタイミングチャートとステップモータの駆動図である。 本発明の第３実施形態に係わる右方向からの外部磁界を検出するステップモータの動作図である。 本発明の第３実施形態に係わる右方向からの外部磁界を検出する誘起電流検出回路と判定回路の動作を示すタイミングチャートとステップモータの駆動図である。 本発明の第３実施形態に係わる外部磁界が無い場合に外部磁界を検出するステップモータの動作図である。 本発明の第３実施形態に係わる外部磁界が無い場合の誘起電流検出回路と判定回路の動作を示すタイミングチャートとステップモータの駆動図である。 本発明の第３実施形態に係わるロータの極性と検出信号の個数に応じた駆動パルスの選択を説明する表である。

以下、添付図１〜図２７を参照して本発明の好適な第１〜第３実施形態について、詳細に説明する。なお図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図面の縮尺等は説明のため適宜変更し、また、構造が理解しやすいように一部を模式的に示している。

［各実施形態の特徴］
第１実施形態は、本発明の基本構成であり、２コイルステップモータによって外部磁界を検出し、外部磁界に応じて駆動パルスを選択してステップモータを駆動することを特徴とする。

第２実施形態は、２コイルステップモータを複数備え、複数のステップモータによって検出した外部磁界に応じて駆動パルスを選択してステップモータを駆動することを特徴とする。

第３実施形態は、１コイルステップモータによって外部磁界を検出し、外部磁界に応じて駆動パルスを選択してステップモータを駆動することを特徴とする。

［第１実施形態］
［第１実施形態のステップモータ構成機構の構成説明：図１］
第１実施形態のステップモータ駆動機構の構成について、図１を用いて説明する。図１に示すように、ステップモータ駆動機構１は、基準信号Ｐ１を出力する発振回路２、基準信号Ｐ１を入力して各回路を制御する制御信号ＣＮ１〜ＣＮ３等を出力する制御回路３、一つのロータ２１と二つのコイルＡ、Ｂを有する２コイルステップモータ２０（以下、「モータ２０」という）、モータ２０に駆動パルスを供給する駆動回路１０、駆動回路１０からの誘起パルス信号ＣＳを入力する判定回路４等によって構成される。

駆動回路１０は、破線で囲った回路構成であり、制御信号ＣＮ１を入力して駆動パルスＳＰを出力する駆動パルス発生回路１１、制御信号ＣＮ２を入力して所定位置パルスＡＰを出力する所定位置パルス発生回路１２、駆動パルスＳＰと所定位置パルスＡＰを入力してモータパルスＭＰを出力するパルス選択回路１３、制御信号ＣＮ３を入力して誘起電流検出パルスＣＰを出力する検出パルス発生回路１４、モータパルスＭＰと誘起電流検出パルスＣＰを入力してモータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４をモータ２０に供給するドライバ回路１５、モータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４と誘起電流検出パルスＣＰを入力して誘起パルス信号ＣＳを出力する誘起電流検出回路１６などによって構成される。

判定回路４は、誘起電流検出回路１６からの誘起パルス信号ＣＳを入力し、内部で所定の閾値Ｖｔｈと比較して、その比較結果を検出信号ＤＳとして制御回路３へ出力する。この判定回路４は、図示しないが、電源電圧の約１／２が閾値ＶｔｈとなるＣ−ＭＯＳのインバータ回路等でもよい。また、この閾値Ｖｔｈを可変にして、誘起パルス信号ＣＳに対する検出感度を調整できる回路を採用してもよい。

なお、誘起パルス信号ＣＳと検出信号ＤＳは、それぞれ４つの信号（誘起パルス信号ＣＳ１〜ＣＳ４、検出信号ＤＳ１〜ＤＳ４）で構成されるが、まとめて表す場合は誘起パルス信号ＣＳ、検出信号ＤＳと称する。

［ドライバ回路と誘起電流検出回路の回路構成の説明：図２］
次に、モータ２０を駆動するドライバ回路１５と、モータ２０のロータ２１の動きから外部磁界による誘起電流を検出する誘起電流検出回路１６の回路構成の一例について、図２を用いて説明する。

図２に示すように、ドライバ回路１５は、合計４つのバッファ回路によって構成される。すなわち、低ＯＮ抵抗のＰチャンネルＭＯＳトランジスタであるトランジスタＰ１と、低ＯＮ抵抗のＮチャンネルＭＯＳトランジスタであるトランジスタＮ１と、のコンプリメンタリ接続でなるバッファ回路は、モータ駆動パルスＯ１を出力してモータ２０のコイルＡのコイル端子Ｏ１に接続される。

また同様に、低ＯＮ抵抗のトランジスタＰ２とトランジスタＮ２とでなるバッファ回路は、モータ駆動パルスＯ２を出力してコイルＡのコイル端子Ｏ２に接続される。

また同様に、低ＯＮ抵抗のトランジスタＰ３とトランジスタＮ３とでなるバッファ回路は、モータ駆動パルスＯ３を出力してモータ２０のコイルＢのコイル端子Ｏ３に接続される。

また同様に、低ＯＮ抵抗のトランジスタＰ４とトランジスタＮ４とでなるバッファ回路は、モータ駆動パルスＯ４を出力してコイルＢのコイル端子Ｏ４に接続される。

各トランジスタＰ１〜Ｐ４、Ｎ１〜Ｎ４のゲート端子Ｇは、図示しないが、パルス選択回路１３（図１参照）からのモータパルスＭＰを入力してＯＮ／ＯＦＦ制御され、コイルＡ、コイルＢにモータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４を供給する。

次に、誘起電流検出回路１６は、４組のＰチャンネルＭＯＳトランジスタＴＰ１〜ＴＰ４（以下、「トランジスタＴＰ１〜ＴＰ４」という）と検出抵抗Ｒ１〜Ｒ４とを有している。トランジスタＴＰ１のソース端子Ｓは電源ＶＤＤに接続され、トランジスタＴＰ１のドレイン端子Ｄは検出抵抗Ｒ１の一方の端子に接続され、検出抵抗Ｒ１の他方の端子は、コイルＡのコイル端子Ｏ１に接続される。

また、トランジスタＴＰ２のソース端子Ｓは電源ＶＤＤに接続され、トランジスタＴＰ２のドレイン端子Ｄは検出抵抗Ｒ２の一方の端子に接続され、検出抵抗Ｒ２の他方の端子は、コイルＡのコイル端子Ｏ２に接続される。

また、トランジスタＴＰ３のソース端子Ｓは電源ＶＤＤに接続され、トランジスタＴＰ３のドレイン端子Ｄは検出抵抗Ｒ３の一方の端子に接続され、検出抵抗Ｒ３の他方の端子は、コイルＢのコイル端子Ｏ３に接続される。

また、トランジスタＴＰ４のソース端子Ｓは電源ＶＤＤに接続され、トランジスタＴＰ４のドレイン端子Ｄは検出抵抗Ｒ４の一方の端子に接続され、検出抵抗Ｒ４の他方の端子は、コイルＢのコイル端子Ｏ４に接続される。
また、４つの検出抵抗Ｒ１〜Ｒ４とモータ２０のコイル端子Ｏ１〜Ｏ４の接続点は、誘起パルス信号ＣＳ１〜ＣＳ４として判定回路４（図１参照）に入力される。なお、誘起パルス信号ＣＳの詳細は後述する。

また、ドライバ回路１５が出力する４つのモータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４は、モータ２０のコイルＡ、Ｂのそれぞれのコイル端子Ｏ１〜Ｏ４に接続されるが、説明を分かりやすくするために、各モータ駆動パルスと各コイル端子は共通の符号とする。

［第１実施形態の２コイルステップモータの概略説明：図３］
次に、第１実施形態及び後述する第２実施形態で使用する２コイルタイプのモータ２０の概略構成について、図３を用いて説明する。なお、２コイルステップモータの構成は公知であるが、本発明を理解する上で必要であるので以下概略を説明する。

図３に示すように、モータ２０は、ロータ２１、ステータ２２、ロータ２１に磁界を印加する二つのコイルＡ、コイルＢなどによって構成される。ロータ２１は２極磁化された円盤状の回転体であり、径方向にＮ極、Ｓ極が着磁されている。

ステータ２２は、コイルＡ、Ｂによって発生した磁界をロータ２１に誘導する機能を有している。ステータ２２は、軟磁性材によって成り、ロータ２１が挿入されるロータ穴２２ｄが設けられ、このロータ穴２２ｄにロータ２１が配置されている。

ステータ２２は、ロータ２１に略対向して第１のステータ磁極部２２ａ（以下、「第１磁極部２２ａ」という）と第２のステータ磁極部２２ｂ（以下、「第２磁極部２２ｂ」という）が設けられている。また、第１磁極部２２ａと第２磁極部２２ｂの間にあってロータ２１と向き合う位置に第３のステータ磁極部２２ｃ（以下、「第３磁極部２２ｃ」という）が設けられている。

また、第１のコイルであるコイルＡは、第１磁極部２２ａと第３磁極部２２ｃとを磁気的に結合し、第２のコイルであるコイルＢは、第２磁極部２２ｂと第３磁極部２２ｃとを磁気的に結合する。

コイルＡは絶縁基板２３ａ上にコイル端子Ｏ１、Ｏ２を有しており、コイルＡの巻線の両端が接続されている。また、コイルＢは絶縁基板２３ｂ上にコイル端子Ｏ３、Ｏ４を有しており、コイルＢの巻線の両端が接続されている。この各コイル端子Ｏ１〜Ｏ４に、前述したドライバ回路１５から出力されるモータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４がそれぞれ供給される。

また、図３で示すロータ２１は静止状態であり、図面の上方を０度と規定し、その位置から反時計回りに９０度、１８０度、２７０度と規定する。ロータ２１は、Ｎ極が０度に位置するときと、１８０度に位置するときが静止位置（静的安定点）である。よって、図３で示すロータ２１は、Ｎ極が静止位置０度にある。

［ステップモータの基本動作の説明：図４、図５］
次に、２コイルステップモータの駆動動作は公知であるが、本発明を理解する上で必要であるので、モータ２０を駆動するモータ駆動パルスの一例と、モータ２０の回転動作の概要について、図４と図５を用いて説明する。なお、以降の説明でのモータ２０の各符号及びロータ２１の静止位置は図３に準じる。

まず、ロータ２１のＮ極が静止位置０度から逆転（反時計回り）するときのモータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４とロータ２１の回転動作について、図４を用いて説明する。図４（ａ）は、モータ２０のロータ２１のＮ極が静止位置０度から逆転するためのモータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４の波形であり、図４（ｂ）は、ロータ２１のＮ極が静止位置０度である状態を示し、図４（ｃ）〜図４（ｅ）は、モータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４によるロータ２１の回転
動作を示している。

図４（ａ）に示すように、ロータ２１のＮ極が静止位置０度のとき、モータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４は、ロータ２１を１ステップ（１８０度）逆転させるために三つの分割駆動パルスＳＰ１１、ＳＰ１２、ＳＰ１３で構成される。分割駆動パルスＳＰ１１、ＳＰ１２、ＳＰ１３の電位は、０Ｖ（ＶＤＤ）と−Ｖ（たとえば−１．５Ｖ）で構成される。

この分割駆動パルスＳＰ１１〜ＳＰ１３をモータ２０のコイルＡ、コイルＢに順次供給する。まず、分割駆動パルスＳＰ１１を供給すると、コイルＡのコイル端子Ｏ１は−Ｖ、コイル端子Ｏ２は０Ｖ、コイルＢのコイル端子Ｏ３、Ｏ４は共に０Ｖとなる。これにより、コイルＡのＯ２からＯ１に駆動電流が流れ、コイルＢには駆動電流が流れない。

その結果、図４（ｃ）に示すように、コイルＡに磁束が発生して（左向き矢印）、第１磁極部２２ａがＳ極、第３磁極部２２ｃがＮ極に磁化される。また、コイルＢには磁束が発生しないので、第２磁極部２２ｂは、第３磁極部２２ｃと同じＮ極となる。それにより、ロータ２１のＮ極と第１磁極部２２ａのＳ極が引き合って、ロータ２１は反時計回りに約６０度回転する。

次に、モータ２０に分割駆動パルスＳＰ１２を供給すると、コイルＡのコイル端子Ｏ１、Ｏ２は共に０Ｖになり、コイルＢのコイル端子Ｏ３は−Ｖ、Ｏ４は０Ｖとなる。これにより、コイルＡには駆動電流が流れず、コイルＢのＯ４からＯ３に駆動電流が流れる。

その結果、図４（ｄ）に示すように、コイルＢに磁束が発生して（右向き矢印）、第２磁極部２２ｂがＮ極、第３磁極部２２ｃがＳ極に磁化される。また、コイルＡには磁束が発生しないので、第１磁極部２２ａは、第３磁極部２２ｃと同じＳ極となる。それにより、ロータ２１のＮ極と第１磁極部２２ａ、第３磁極部２２ｃのＳ極が引き合って、ロータ２１は反時計回りにさらに約６０度回転する。

次に、モータ２０に分割駆動パルスＳＰ１３を供給すると、コイルＡのコイル端子Ｏ１は０Ｖ、コイル端子Ｏ２は−Ｖになり、コイルＢのコイル端子Ｏ３は−Ｖ、Ｏ４は０Ｖとなる。これにより、コイルＡのＯ１からＯ２に駆動電流が流れ、コイルＢのＯ４からＯ３に駆動電流が流れる。

その結果、図４（ｅ）に示すように、コイルＡとコイルＢの両方に同じ向きの磁束が発生して（共に右向きの矢印）、第１磁極部２２ａと第２磁極部２２ｂがＮ極、第３磁極部２２ｃがＳ極に磁化される。それにより、ロータ２１のＮ極と第３磁極部２２ｃのＳ極が引き合って、ロータ２１は反時計回りにさらに約６０度回転し、ロータ２１は、静止位置０度（図４（ｂ）参照）から１８０度（１ステップ）逆回転し、ロータ２１のＮ極は静止位置１８０度になる。

次に、ロータ２１のＮ極が静止位置１８０度から更に逆転（反時計回り）するときのモータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４とロータ２１の回転動作について、図５を用いて説明する。図５（ａ）は、モータ２０のロータ２１のＮ極が静止位置１８０度から逆転するためのモータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４の波形であり、図５（ｂ）は、ロータ２１のＮ極が静止位置１８０度である状態を示し、図５（ｃ）〜図５（ｅ）は、モータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４によるロータ２１の回転動作を示している。

図５（ａ）に示すように、ロータ２１のＮ極が１８０度のとき、モータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４は、ロータ２１を１ステップ（１８０度）逆転させるために三つの分割駆動パルスＳＰ２１、ＳＰ２２、ＳＰ２３で構成される。分割駆動パルスＳＰ２１、ＳＰ２２、ＳＰ
２３の電位は、０Ｖ（ＶＤＤ）と−Ｖ（たとえば−１．５Ｖ）で構成される。

この分割駆動パルスＳＰ２１〜ＳＰ２３をモータ２０のコイルＡ、コイルＢに順次供給する。まず、分割駆動パルスＳＰ２１を供給すると、コイルＡのコイル端子Ｏ１は０Ｖ、コイル端子Ｏ２は−Ｖ、コイルＢのコイル端子Ｏ３、Ｏ４は共に０Ｖとなる。これにより、コイルＡのＯ１からＯ２に駆動電流が流れ、コイルＢには駆動電流が流れない。

その結果、図５（ｃ）に示すように、コイルＡに磁束が発生して（右向き矢印）、第１磁極部２２ａがＮ極、第３磁極部２２ｃがＳ極に磁化される。また、コイルＢには磁束が発生しないので、第２磁極部２２ｂは、第３磁極部２２ｃと同じＳ極となる。それにより、ロータ２１のＳ極と第１磁極部２２ａのＮ極が引き合って、ロータ２１は反時計回りに約６０度回転する。

次に、モータ２０に分割駆動パルスＳＰ２２を供給すると、コイルＡのコイル端子Ｏ１、Ｏ２は共に０Ｖになり、コイルＢのコイル端子Ｏ３は０Ｖ、Ｏ４は−Ｖとなる。これにより、コイルＡには駆動電流が流れず、コイルＢのＯ３からＯ４に駆動電流が流れる。

その結果、図５（ｄ）に示すように、コイルＢに磁束が発生して（左向き矢印）、第２磁極部２２ｂがＳ極、第３磁極部２２ｃがＮ極に磁化される。また、コイルＡには磁束が発生しないので、第１磁極部２２ａは、第３磁極部２２ｃと同じＮ極となる。それにより、ロータ２１のＳ極と第１磁極部２２ａ、第３磁極部２２ｃのＮ極が引き合って、ロータ２１は反時計回りにさらに約６０度回転する。

次に、モータ２０に分割駆動パルスＳＰ２３を供給すると、コイルＡのコイル端子Ｏ１は−Ｖ、コイル端子Ｏ２は０Ｖになり、コイルＢのコイル端子Ｏ３は０Ｖ、Ｏ４は−Ｖとなる。これにより、コイルＡのＯ２からＯ１に駆動電流が流れ、コイルＢのＯ３からＯ４に駆動電流が流れる。

その結果、図５（ｅ）に示すように、コイルＡとコイルＢの両方に同じ向きの磁束が発生して（共に左向き矢印）、第１磁極部２２ａと第２磁極部２２ｂがＳ極、第３磁極部２２ｃがＮ極に磁化される。それにより、ロータ２１のＳ極と第３磁極部２２ｃのＮ極が引き合って、ロータ２１は反時計回りにさらに約６０度回転し、ロータ２１は、静止位置１８０度（図５（ｂ）参照）から１８０度（１ステップ）逆回転し、ロータ２１のＮ極は元の静止位置０度になる。

なお、モータ２０の正転駆動（時計回り）は、モータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４の各分割駆動パルスの駆動電流の方向を変えることで実現できるが、よく知られているので説明は省略する。このように、２コイルステップモータは、三つの分割駆動パルスによって、逆転駆動と正転駆動が可能であり、逆転と正転の駆動が同一タイミングの駆動波形であるので、逆転と正転の駆動スピードが等しく、且つ、高速駆動ができる特徴を有する。

［外部磁界によって影響を受ける２コイルステップモータの説明：図６］
次に、図３〜図５を用いて説明したモータ２０に対して、外部から磁界が加わった場合にロータ２１の静止位置がどのように影響を受けるかについて、図６を用いて説明する。

図６（ａ）は、モータ２０のロータ２１のＮ極が静止位置０度にある場合に、Ｎ極の外部磁界Ｎがモータ２０に対して図面上で左方向から加わった場合のロータ２１の位置を示している。

この場合、図６（ａ）に示すように、ロータ２１のＮ極は、外部磁界Ｎに対して反発し
、ロータ２１のＳ極は、外部磁界Ｎに対して引き合うので、ロータ２１は図示するように、Ｎ極が静止位置０度から図面上で右方向に数十度の位置まで回転して静止する。

また、図６（ｂ）は、モータ２０のロータ２１のＮ極が静止位置１８０度にある場合に、外部磁界Ｎがモータ２０に対して図面上で左方向から加わった場合のロータ２１の位置を示している。

この場合、図６（ｂ）に示すように、ロータ２１のＮ極は、外部磁界Ｎに対して反発し、ロータ２１のＳ極は、外部磁界Ｎに対して引き合うので、ロータ２１は図示するように、Ｎ極が静止位置１８０度から図面上で右方向に数十度の位置まで回転して静止する。

また、図６（ｃ）は、モータ２０のロータ２１のＮ極が静止位置０度にある場合に、外部磁界Ｎがモータ２０に対して図面上で右方向から加わった場合のロータ２１の位置を示している。

この場合、図６（ｃ）に示すように、ロータ２１のＮ極は、外部磁界Ｎに対して反発し、ロータ２１のＳ極は、外部磁界Ｎに対して引き合うので、ロータ２１は図示するように、Ｎ極が静止位置０度から図面上で左方向に数十度の位置まで回転して静止する。

また、図６（ｄ）は、モータ２０のロータ２１のＮ極が静止位置１８０度にある場合、外部磁界Ｎがモータ２０に対して図面上で右方向から加わった場合のロータ２１の位置を示している。

この場合、図６（ｄ）に示すように、ロータ２１のＮ極は、外部磁界Ｎに対して反発し、ロータ２１のＳ極は、外部磁界Ｎに対して引き合うので、ロータ２１は図示するように、Ｎ極が静止位置１８０度から図面上で左方向に数十度の位置まで回転して静止する。なお、外部磁界Ｎの影響によるロータ２１の回転角度は、外部磁界Ｎの磁界の強さに応じて変化することは当然である。

このように、モータ２０に対して外部磁界Ｎが加わった場合、外部磁界Ｎの励磁方向とロータ２１の極性によって、ロータ２１に対する影響は、図６（ａ）〜図６（ｄ）に示すように、４つのパターンがあることが理解できる。なお、第１実施形態においては、外部磁界Ｎが図面上の上下方向から加わる場合は想定しない。

［第１実施形態の外部磁界の検出動作についての説明：図７］
次に、モータ２０を用いた外部磁界Ｎの検出動作について、図７を用いて説明する。なお、前述した外部磁界Ｎが影響する４つのパターンのうち、図６（ａ）で示したロータ２１のＮ極が静止位置０度にあり、外部磁界Ｎが図面上の左方向から加わった場合を例として説明する。

図７（ａ）は、モータ２０のロータ２１のＮ極が静止位置０度にあるとき、外部磁界Ｎが図面上の左方向から加わった場合の状態を示している。図７（ａ）に示すように、ロータ２１はＮ極が図面上で右方向に数十度の位置まで回転するので、ロータ２１のＮ極から出た磁束Φは、Ｎ極に近接している第２磁極部２２ｂを通る。この磁束Φを第２磁極部２２ｂ（コイルＢ側）に下向きの破線の矢印Φで示す。この第２磁極部２２ｂを通過した磁束Φは、第１磁極部２２ａと第３磁極部２２ｃに、ほぼ１／２ずつに分かれて通り、ロータ２１のＳ極に至る。

第１磁極部２２ａ（コイルＡ側）を通る磁束を上向きの破線の矢印−Φ／２として示し、第３磁極部２２ｃを通る磁束を同じく、上向きの破線の矢印−Φ／２として示す。なお
、磁束の向きが図面上で下向きの場合は磁束をプラス（表記せず）とし、磁束の向きが図面上で上向きの場合は磁束をマイナス（表記“−”）とする。この磁束の表記は後述する図９でも同様である。

次に図７（ｂ）は、外部磁界Ｎの有無を検出するために、コイルＡ、Ｂの両方に所定位置パルスＡＰ（図示せず）を供給したときのロータ２１の回転状態と各磁極に発生する磁束を示している。ここで、コイルＡ、Ｂに所定位置パルスＡＰが供給されると、第１磁極部２２ａと第２磁極部２２ｂは共に、図示するように下向きの実線の矢印で示す磁束Φ／２が発生する。また、第３磁極部２２ｃは、第１磁極部２２ａと第２磁極部２２ｂの二つの磁束Φ／２を合わせた上向きの実線の矢印で示す磁束−Φが通過する。

これにより、第１磁極部２２ａと第２磁極部２２ｂはＳ極に励磁され、第３磁極部２２ｃはＮ極に励磁される。この結果、ロータ２１のＮ極は、外部磁界Ｎによって静止位置０度から右方向に数十度回転していたが（図７（ａ）参照）、所定位置パルスＡＰによってロータ２１のＮ極は、第１磁極部２２ａと第２磁極部２２ｂの両方のＳ極と引き合い、ロータ２１のＳ極は、第３磁極部２２ｃのＮ極と引き合う。この磁極の引き合いによってロータ２１は回転し、矢印で示すように、ロータ２１のＮ極は所定位置である静止位置０度に戻る。

次に図７（ｃ）は、所定位置パルスＡＰの供給が終了した後のロータ２１の回転状態と各磁極に発生する磁束を示している。ここで、モータ２０に影響する磁界は、再び、外部磁界Ｎのみとなるので、ロータ２１は、外部磁界Ｎの影響を受けて図７（ａ）と同様に、Ｎ極が図面上で右方向に矢印で示すように数十度の位置まで回転する。

これにより、ロータ２１のＮ極から出た磁束Φは、再びＮ極に近接している第２磁極部２２ｂを通る。また、第２磁極部２２ｂを通過した磁束Φは、第１磁極部２２ａと第３磁極部２２ｃにほぼ１／２ずつに分かれて通り、それぞれ磁束−Φ／２となってロータ２１のＳ極に至る。

このように、ロータ２１のＮ極が所定位置の静止位置０度にある場合、左方向からの外部磁界Ｎが加わると、ロータ２１は数十度右回転状態となるが、所定位置パルスＡＰの印加によって、ロータ２１のＮ極は所定位置の静止位置０度に戻り、所定位置パルスＡＰの終了によって、再び外部磁界Ｎの影響で数十度右回転状態となるのである。この所定位置パルスＡＰの終了後に、ロータ２１が再び外部磁界Ｎの影響で回転が戻る動きを検出することで、外部磁界Ｎの有無や励磁方向を判定することが本発明の特徴である。

なお、所定位置パルスＡＰを出力したときのロータ２１の磁界方向（図７（ｂ）参照）と、所定位置パルスＡＰを出力せず、且つ、外部磁界Ｎがない場合のロータ２１の磁界方向（Ｎ極が静止位置０度：図３参照）が同一方向（平行）となるように、所定位置パルスＡＰを出力する。

また図示しないが、ロータ２１のＮ極が静止位置１８０度にあるときは、所定位置パルスＡＰのコイルＡ、Ｂに対する電流方向を反転させて、所定位置パルスＡＰを出力したときのロータ２１のＮ極が平行（すなわち、静止位置１８０度）になるようにする。このように、ロータ２１の磁界方向（Ｎ極が０度または１８０度）に対応して所定位置パルスＡＰよるロータ２１の磁界方向が平行となるようにすることで、所定位置パルスＡＰ終了後のロータ２１の回転から外部磁界Ｎを検出できるのである。

［誘起電流検出回路と判定回路による外部磁界の検出動作の説明：図８］
次に、前述の図７で示したモータ２０による外部磁界Ｎの検出動作（ロータ２１のＮ極
が静止位置０度、外部磁界Ｎが左からの場合）について、誘起電流検出回路１６と判定回路４の視点から図８のタイミングチャートを用いて説明する。なお、図１の構成図、図２の回路図、図７の動作図を参考とする。

図８に示すように、外部磁界Ｎを検出するために、所定位置パルスＡＰが、所定のパルス幅でモータ２０のコイルＡ、Ｂの両方に供給される。これにより、モータ２０の各磁極が励磁され、ロータ２１のＮ極は、所定位置の静止位置０度に一時的に戻される（図７（ｂ）参照）。

所定位置パルスＡＰの供給が所定時間後のタイミングＴ１で終了すると、ロータ２１は、外部磁界Ｎの影響を受けて再び右方向に数十度回転する（図７（ｃ）参照）。このロータ２１が再び外部磁界Ｎの影響を受けて回転することで、コイルＡを通る磁束は、磁束Φ／２（図７（ｂ）参照）から磁束−Φ／２（図７（ｃ）参照）へと変化する。また、コイルＢを通る磁束は、磁束Φ／２（図７（ｂ）参照）から磁束Φ（図７（ｃ）参照）へと変化する。

図８に示す誘起電流ＩＣ１は、コイルＡの磁束Φ／２から磁束−Φ／２に変化する磁束によって誘起されたコイルＡの誘起電流である。また、図８に示す誘起電流ＩＣ２は、コイルＢの磁束Φ／２から磁束Φに変化する磁束によって誘起されたコイルＢの誘起電流である。ここで、誘起電流ＩＣ１は、磁束の変化がΦ／２から−Φ／２であって、絶対値で磁束Φという大きな変化によって発生する。また、誘起電流ＩＣ２は、磁束の変化がΦ／２からΦであって、絶対値で磁束Φ／２という小さな変化によって発生する。また、コイルＡとコイルＢの磁束の変化の方向は反対である。

従って、図８に示すように、誘起電流ＩＣ１は、所定位置パルスＡＰの終了直後のタイミングＴ１からマイナス方向に大きく発生する。また、誘起電流ＩＣ２はプラス方向に小さく発生する。なお、破線で示すＶｔｈは、後述する判定回路４の閾値を表している。

一方、検出パルス発生回路１４（図１参照）は、制御回路３からの制御信号ＣＮ３によって、タイミングＴ１の直後から、図８に示すように、誘起電流検出パルスＣＰを出力する。この誘起電流検出パルスＣＰは、たとえば、０．５ｍＳ毎に出力されるパルス幅が狭いサンプリングパルスである。この誘起電流検出パルスＣＰは、誘起電流検出回路１６のトランジスタＴＰ１〜ＴＰ４（図２参照）のそれぞれのゲートＧに供給されて、検出抵抗Ｒ１〜Ｒ４が、誘起電流検出パルスＣＰのタイミングで、コイルＡ、Ｂの各コイル端子Ｏ１〜Ｏ４に接続するように動作する。

これにより、たとえば、図８で示すコイルＡのコイル端子Ｏ２には、誘起電流検出パルスＣＰのタイミングで検出抵抗Ｒ２が接続される。また、同様に、図８で示すコイルＢのコイル端子Ｏ３には、誘起電流検出パルスＣＰのタイミングで検出抵抗Ｒ３が接続される。

この動作によって、コイルＡから誘起電流ＩＣ１が発生すると、誘起電流検出パルスＣＰのタイミングで検出抵抗Ｒ２に電流が流れて、コイル端子Ｏ２は、誘起電流ＩＣ１の大きさに応じたパルス状の電圧波形が生じる。同様に、コイルＢから誘起電流ＩＣ２が発生すると、誘起電流検出パルスＣＰのタイミングで検出抵抗Ｒ３に電流が流れて、コイル端子Ｏ３は、誘起電流ＩＣ２の大きさに応じたパルス状の電圧波形が生じる。

このパルス状の電圧波形を誘起パルス信号ＣＳと称し、各検出抵抗Ｒ１〜Ｒ４によって発生する電圧波形を誘起パルス信号ＣＳ１〜ＣＳ４と称する。すなわち、誘起パルス信号ＣＳ１〜ＣＳ４は、各検出抵抗Ｒ１〜Ｒ４が接続されるコイル端子Ｏ１〜Ｏ４からの信号
である（図２参照）。

判定回路４（図１参照）は、誘起パルス信号ＣＳ１〜ＣＳ４を入力し、内部に有する所定の閾値Ｖｔｈと比較して、パルス状の誘起パルス信号ＣＳ１〜ＣＳ４が閾値Ｖｔｈを超えたならば、検出信号ＤＳ１〜ＤＳ４を制御回路３に対して出力する。すなわち、検出信号ＤＳ１〜ＤＳ４は、４つの誘起パルス信号ＣＳ１〜ＣＳ４に対応した信号である。

図８に示す例では、前述したように、コイルＡに発生する誘起電流ＩＣ１が大きいので、誘起電流検出パルスＣＰの２番目と３番目のタイミングで、誘起電流ＩＣ１は、判定回路４の閾値Ｖｔｈを超えたことを示している。

これにより、誘起電流ＩＣ１の大きさに応じて発生するコイル端子Ｏ２からのパルス状の波形、すなわち、誘起パルス信号ＣＳ２は、誘起電流検出パルスＣＰの２番目と３番目のタイミングで、判定回路４の閾値Ｖｔｈを超えた信号となる。

ここで、判定回路４の閾値Ｖｔｈを超えた誘起パルス信号ＣＳ２の頭に丸印を付け、閾値Ｖｔｈを超えていない他の誘起パルス信号ＣＳ２の頭には×印を付けて、分かりやすく表現した。判定回路４は、前述したように、閾値Ｖｔｈを超えた誘起パルス信号ＣＳ２を入力すると、判定結果として図示するように、パルス状の検出信号ＤＳ２を誘起電流検出パルスＣＰのタイミングに同期して２つ出力する。

また、図８に示すように、コイルＢに発生する誘起電流ＩＣ２は小さく、また、電流方向も反対なので、誘起電流ＩＣ２が判定回路４の閾値Ｖｔｈを超えることはない。これにより、誘起電流ＩＣ２の大きさに応じて発生するコイル端子Ｏ３のパルス状の波形、すなわち、誘起パルス信号ＣＳ３は、閾値Ｖｔｈを超えることがなく、誘起パルス信号ＣＳ３の頭はすべて×印となる。従って、判定回路４から検出信号ＤＳ３は出力されない。

制御回路３は、判定回路４からの検出信号ＤＳを入力し、検出信号ＤＳから外部磁界Ｎの状況を判定して駆動パルスＳＰを選択し、モータ２０を駆動制御する。なお、モータ２０の駆動動作の詳細は後述する。

このように、外部磁界Ｎの検出は、モータ２０に所定位置パルスＡＰを供給した後に、二つのコイルＡ、Ｂで発生する誘起電流ＩＣ１、ＩＣ２を検出することで実行される。また、図７、図８で示した検出動作は、ロータ２１のＮ極が静止位置０度で外部磁界Ｎが左からの場合を条件としたが、他の条件である図６（ｂ）〜図６（ｄ）の三つのパターンについても、誘起電流ＩＣが発生するコイルや誘起電流ＩＣの電流方向は異なるが、基本的な検出動作は同様であるので詳細な説明は省略する。

［外部磁界が存在しない場合の検出動作についての説明：図９］
次に、外部磁界が存在しない場合に、モータ２０を用いた外部磁界の検出動作について、図９を用いて説明する。なお、説明の前提として、ロータ２１のＮ極が静止位置０度にある場合とする。

図９（ａ）は外部磁界Ｎが存在しないときのモータ２０のロータ２１の位置を示している。ここで、外部磁界Ｎが存在しなければ、ロータ２１は磁界の影響を受けないので、ロータ２１のＮ極は静止位置０度にある。

次に図９（ｂ）は、外部磁界Ｎの有無を検出するために、コイルＡ、Ｂに所定位置パルスＡＰを供給したときの、ロータ２１の回転状態と各磁極に発生する磁束を示している。ここで、各磁極で発生する磁束は、前述した図７（ｂ）と同様であるので説明は省略する
。

所定位置パルスＡＰによって、第１磁極部２２ａと第２磁極部２２ｂはＳ極に励磁され、第３磁極部２２ｃはＮ極に励磁される。この結果、ロータ２１のＮ極は、第１磁極部２２ａと第２磁極部２２ｂの両方のＳ極と引き合い、ロータ２１のＳ極は、第３磁極部２２ｃのＮ極と引き合うので、図示するように、ロータ２１のＮ極は静止位置０度の状態で動かない。

次に図９（ｃ）は、所定位置パルスＡＰの供給が終了した後のロータ２１の回転状態を示している。ここで、モータ２０に影響する磁界は、外部磁界Ｎのみとなるが、外部磁界Ｎは存在しないので、ロータ２１は回転せず、ロータ２１のＮ極は静止位置０度に留まっている。

このように、外部磁界Ｎが存在しないか、ロータ２１を回転させるほど強くない場合は、ロータ２１のＮ極は静止位置０度、または１８０度（図５（ｂ）参照）に留まるので、モータ２０に所定位置パルスＡＰを供給しても、ロータ２１が回転することがない。従って、図示しないが、コイルＡ、Ｂからの誘起電流ＩＣ１、ＩＣ２は共に発生せず、誘起パルス信号ＣＳが判定回路４の閾値Ｖｔｈを超えることがなく、検出信号ＤＳは出力されない。

制御回路３は、判定回路４からの検出信号ＤＳが入力されない場合は、外部磁界Ｎが存在しないと判定し、駆動パルス発生回路１１を制御して通常の駆動パルスＳＰを選択してモータ２０を駆動する。

［外部磁界の検出動作の条件についての説明：図１０］
次に、モータ２０に加わる外部磁界Ｎの検出動作のまとめについて、図１０を用いて説明する。外部磁界Ｎの検出は、外部磁界Ｎの励磁方向とロータ２１の極性から、前述の図６で示したように検出条件としては４つのパターンがある。しかし、外部磁界Ｎが存在しない場合もあるので、図１０は外部磁界Ｎが存在しない条件も含めて、全ての検出条件をまとめて記述した表である。

図１０に示すように、外部磁界Ｎは、モータ２０に対して、左方向から加わる場合（図６（ａ）、図６（ｂ））と、右方向から加わる場合（図６（ｃ）、図６（ｄ））、及び、外部磁界Ｎが存在しない（弱い）場合の３通りがある。

また、ロータ２１の極性（磁界方向）は、Ｎ極が静止位置０度にある場合（図６（ａ）、図６（ｃ））と静止位置１８０度にある場合（図６（ｂ）、図６（ｄ））の２通りがある。

ここで、コイルＡによって外部磁界Ｎが検出され、ロータ２１のＮ極が静止位置０度の場合は、外部磁界Ｎは左方向から加わっている。すなわち、前述した図７、図８で示した検出条件の場合である。また同様にコイルＡによって外部磁界Ｎが検出され、ロータ２１のＮ極が静止位置１８０度のときは、外部磁界Ｎは右方向から加わっている。

また、コイルＢによって外部磁界Ｎが検出され、ロータ２１のＮ極が静止位置０度のときは、外部磁界Ｎは右方向から加わっている。また同様にコイルＢによって外部磁界Ｎが検出され、ロータ２１のＮ極が静止位置１８０度のときは、外部磁界Ｎは左方向から加わっている。また、コイルＡ、Ｂの両方で検出できない場合は、ロータ２１の極性に係わらず外部磁界Ｎは存在しない。

このように、本実施形態のモータ２０は二つのコイルを有しており、二つのコイルが対となって誘起電流を検出することで、外部磁界Ｎの影響によるロータ２１の回転状態を高精度に検出できる。

制御回路３は、モータ２０を駆動制御しているので、ロータ２１の極性、すなわち、Ｎ極が静止位置０度にあるか１８０度にあるかを常に把握している。従って、制御回路３は、外部磁界検出動作によって、コイルＡとＢのどちらに誘起電流ＩＣが発生したのか、または、コイルＡとＢの両方で検出できなかったのかによって、図１０で示すように外部磁界Ｎの有無と励磁方向を判断できるのである。

［外部磁界検出動作及びステップモータ駆動動作のフローチャートの説明：図１１］
次に、第１実施形態のモータ２０による外部磁界Ｎの検出動作フローと、外部磁界Ｎの検出結果に基づいて行うモータ２０の駆動動作フローの概略を図１１のフローチャートを用いて説明する。ステップモータ駆動機構１の構成は図１を参照する。なお、説明の前提として、本実施形態のステップモータ駆動機構１が、指針を有するアナログ式電子時計に組み込まれ、モータ２０によって指針（図示せず）が時刻を表示する構成とする。

図１１に示すように、ステップＳ１でステップモータ駆動機構１の制御回路３は、内部の計時カウンタ（図示せず）を参照して運針タイミングか否かを判定する。たとえば、秒を進める秒送りカウンタが“００”か否かを判定する。ここで、運針タイミングであれば（すなわち、秒送りカウンタが“００”で判定Ｙ）、次のステップＳ２に進む。また、運針タイミングでなければ（判定Ｎ）、ステップＳ１を繰り返す。

次に、ステップＳ１で判定Ｙの場合、ステップＳ２で制御回路３は、制御信号ＣＮ２によって所定位置パルス発生回路１２を制御して所定位置パルスＡＰを出力し、パルス選択回路１３を経てドライバ回路１５からモータ２０に対して所定位置パルスＡＰを供給する。なお、所定位置パルスＡＰは、前述したように、所定位置パルスＡＰを出力していないときのロータ２１の磁界方向と平行になる電流方向のパルスをコイルＡ、Ｂの両方に供給する。
具体的には、図９（ｂ）の状態又は図９（ｂ）の逆極性の印加状態である。

次に、ステップＳ３で制御回路３は、所定位置パルスＡＰの終了後、直ちに、検出パルス発生回路１４を制御して誘起電流検出パルスＣＰを出力する。ドライバ回路１５と誘起電流検出回路１６は、誘起電流検出パルスＣＰを入力し、誘起電流検出パルスＣＰのタイミングでコイルＡ、Ｂからの誘起電流ＩＣ１、ＩＣ２を検出し、誘起パルス信号ＣＳ１〜ＣＳ４を出力する。

次に、ステップＳ４で判定回路４は、誘起パルス信号ＣＳ１〜ＣＳ４を入力し、所定閾値Ｖｔｈと比較して、検出信号ＤＳ１〜ＤＳ４を出力する。制御回路３は、検出信号ＤＳ１〜ＤＳ４を入力して、コイルＡ、Ｂから誘起電流ＩＣ１、ＩＣ２が発生したか否か、すなわち、検出信号ＤＳ１〜ＤＳ４の有無を判定する。ここで、コイルＡ、Ｂから誘起電流が発生していれば（判定Ｙ）、次のステップＳ５に進む。また、コイルＡ、Ｂから誘起電流が発生していなければ（判定Ｎ）、ステップＳ６に進む。

次に、ステップＳ４で判定Ｙ（誘起電流あり）の場合、ステップＳ５で制御回路３は、外部磁界Ｎの励磁方向の判断を行う。この外部磁界Ｎの励磁方向の判断は、前述した図１０に基づいて実行される。すなわち、誘起電流ＩＣがコイルＡとＢのどちらで検出されたのかの情報と、制御回路３が把握しているロータ２１の極性（磁界方向）の情報によって、検出された外部磁界Ｎの励磁方向が判断される。

次に、ステップＳ７で制御回路３は、ステップＳ５で判断された外部磁界Ｎの励磁方向が、ロータ２１の回転方向に対して反発する方向か否かを判定する。ここで、反発する方向であれば（判定Ｙ）で、次のステップＳ８に進む。また、反発しない方向（引き合う方向：判定Ｎ）であれば、ステップＳ９に進む。（外部磁界Ｎの励磁方向に対する駆動パルスについては、後述の図１２〜１６で説明する。）

次に、ステップＳ７で判定Ｙ（反発する方向）の場合、ステップＳ８で制御回路３は、駆動パルス発生回路１１を制御して大きな駆動パルスＳＰを選択し、次のステップＳ１０に進む。
また、ステップＳ７で判定Ｎ（引き合う方向）の場合、ステップＳ９で制御回路３は、駆動パルス発生回路１１を制御して小さい駆動パルスＳＰを選択し、ステップＳ１０に進む。

また、前述したステップＳ４で判定Ｎ（誘起電流なし）の場合、ステップＳ６で制御回路３は、駆動パルス発生回路１１を制御して通常の駆動パルスＳＰを選択し、ステップＳ１０に進む。

次に、ステップＳ１０で制御回路３は、選択された駆動パルスＳＰをドライバ回路１５によってモータ２０に供給し、外部磁界Ｎに対応した駆動力でモータ２０を駆動する。その後、ステップＳ１に戻り、次の運針タイミングを判定する。

このように、本実施形態は、モータ２０を駆動する直前に、所定位置パルスＡＰを出力し（ステップＳ２）、外部磁界Ｎを検出するので、外部磁界Ｎが時間経過と共に変動しても、外部磁界Ｎに素早く対応したステップモータの駆動を実現できる。

［ロータの回転方向が外部磁界に対して反発する場合の駆動動作の説明：図１２、図１３］
次に、ロータ２１の駆動回転方向が外部磁界Ｎの励磁方向に対して反発する極性の場合のモータ２０の駆動動作について、図１２、図１３を用いて説明する。この駆動動作は、前述した図１１のフローチャートでのステップＳ８とＳ１０の動作である。また、説明の条件として、外部磁界Ｎの励磁方向が左からで、ロータ２１のＮ極は静止位置０度であり、ロータ２１の回転方向は逆回転（反時計回り）であるとする。

図１２（ａ）は、ロータ２１の回転方向が外部磁界Ｎに対して反発する場合のモータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４の駆動波形であり、図１２（ｂ）、図１２（ｃ）及び図１３（ａ）〜図１３（ｃ）は、モータ２０の駆動状態を示している。

図１２（ａ）に示すように、モータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４は、３つの分割駆動パルスＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３に分かれている。先頭の分割駆動パルスＳＰ１は、駆動力を大きくするために長いパルス幅を有している。また、次の分割駆動パルスＳＰ２は、駆動力が通常であって中程度のパルス幅である。また、最後の分割駆動パルスＳＰ３は、駆動力が小さくて十分なので短いパルス幅である。

図１２（ｂ）は、モータ２０のロータ２１が静止位置０度であるときに、外部磁界Ｎがモータ２０の左方向から加えられた場合の状態を示している。この状態は、前述した図６（ａ）と同じであり、ロータ２１のＮ極は外部磁界Ｎに対して反発し、ロータ２１のＳ極は外部磁界Ｎに対して引き合うので、ロータ２１は図示するように、Ｎ極が静止位置０度から図面上で右方向に数十度回転して静止している。

図１２（ｃ）は、モータ２０に大きい駆動パルスの先頭の分割駆動パルスＳＰ１が供給
されたときのロータ２１の回転状態を示している。ここで、長いパルス幅の分割駆動パルスＳＰ１がコイルＡに供給されるので（図１２（ａ）参照）、コイルＡ側の第１磁極部２２ａがＳ極に、第２磁極部２２ｂと第３磁極部２２ｃがＮ極に励磁される。

この結果、ロータ２１は、外部磁界Ｎによって静止位置０度から右方向に数十度回転していたが（図１２（ｂ）参照）、ロータ２１のＮ極は、この位置から第１磁極部２２ａのＳ極と引き合い、また、ロータ２１のＳ極は、第２磁極部２２ｂと第３磁極部２２ｃのＮ極と引き合う。これにより、ロータ２１は、矢印で示すように右方向数十度の位置から逆回転（反時計回り）して、左方向に約９０度回転する。

このとき、ロータ２１のＮ極は左方向からの外部磁界Ｎに反発し、また、Ｓ極も外部磁界Ｎの引き付けに反発する方向なので、逆回転させるには、大きい駆動力が必要であり、このために、先頭の分割駆動パルスＳＰ１は、パルス幅が長いのである。

次に、図１３（ａ）は、二番目の分割駆動パルスＳＰ２が供給されたときのロータ２１の回転状態を示している。ここで、中程度のパルス幅の分割駆動パルスＳＰ２がコイルＢに供給されるので（図１２（ａ）参照）、コイルＢ側の第２磁極部２２ｂがＮ極に、第１磁極部２２ａと第３磁極部２２ｃがＳ極に励磁される。

この結果、ロータ２１のＮ極は、第１磁極部２２ａと第３磁極部２２ｃのＳ極と引き合い、また、ロータ２１のＳ極は、第２磁極部２２ｂのＮ極と引き合うので、矢印で示すように、ロータ２１のＮ極は１２０度位の位置まで逆回転した状態になる。このときの回転動作は、外部磁界Ｎの影響が少ないので、分割駆動パルスＳＰ２は、通常のパルス幅で十分である。

次に、図１３（ｂ）は、三番目の分割駆動パルスＳＰ３が供給されたときのロータ２１の回転状態を示している。ここで、短いパルス幅の分割駆動パルスＳＰ３が、コイルＡとＢの両方に供給されるので（図１２（ａ）参照）、コイルＡ側の第１磁極部２２ａとコイルＢ側の第２磁極部２２ｂの両方がＮ極に、第３磁極部２２ｃがＳ極に励磁される。

この結果、ロータ２１のＮ極は、第３磁極部２２ｃのＳ極と引き合い、また、ロータ２１のＳ極は、第１磁極部２２ａと第２磁極部２２ｂのＮ極と引き合う。これにより、ロータ２１のＮ極は、矢印で示すように、静止位置１８０度付近まで逆回転する。このときのロータ２１の回転動作は、外部磁界Ｎも利用できるので、分割駆動パルスＳＰ３は、駆動力が小さい短いパルス幅、又は出力しなくても十分である。

次に、図１３（ｃ）は、モータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４が終了したあとのロータ２１の回転状態を示している。ここで、ロータ２１のＮ極は、左方向からの外部磁界Ｎに反発し、ロータ２１のＳ極は、外部磁界Ｎと引き合う。これにより、ロータ２１のＮ極は、矢印で示すように、静止位置１８０度から逆転方向に数十度回転した位置となる。

このように、外部磁界Ｎが左方向から加わった状態で、Ｎ極が静止位置０度にあるロータ２１を逆回転させる場合は、最初の回転動作が外部磁界Ｎの励磁方向とロータ２１の回転方向が反発する極性なので、先頭の分割駆動パルスＳＰ１は大きな駆動力が必要となる。

［ロータの回転方向が外部磁界に対して引き合う場合の駆動動作の説明：図１４、図１５］
次に、ロータ２１の駆動回転方向が外部磁界Ｎの励磁方向に対して引き合う極性の場合のモータ２０の駆動動作について、図１４、図１５を用いて説明する。この駆動動作は、
前述した図１１のフローチャートでステップＳ９とＳ１０の動作である。また、説明の条件として、外部磁界Ｎの励磁方向が左からで、ロータ２１のＮ極は静止位置０度であり、ロータ２１の回転方向は正回転（時計回り）であるとする。

図１４（ａ）は、ロータ２１の回転方向が外部磁界Ｎに対して引き合う場合のモータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４の駆動波形であり、図１４（ｂ）、図１４（ｃ）及び図１５（ａ）〜図１５（ｃ）は、モータ２０の駆動状態を示している。

図１４（ａ）に示すように、モータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４は、３つの分割駆動パルスＳＰ４、ＳＰ５、ＳＰ６に分かれている。先頭の分割駆動パルスＳＰ４は、駆動力が小さくて十分なので短いパルス幅である。また、次の分割駆動パルスＳＰ５は、駆動力が通常であって中程度のパルス幅である。また、最後の分割駆動パルスＳＰ６は、駆動力が小さくて十分なので短いパルス幅である。

図１４（ｂ）は、モータ２０のロータ２１が静止位置０度であるときに、外部磁界Ｎがモータ２０の左方向から加えられた場合の状態を示している。この状態は、前述した図１２（ｂ）と同じであり、ロータ２１は図示するように、Ｎ極が静止位置０度から図面上で右方向に数十度回転して静止している。

図１４（ｃ）は、モータ２０に小さい駆動パルスの先頭の分割駆動パルスＳＰ４が供給されたときのロータ２１の回転状態を示している。ここで、短いパルス幅の分割駆動パルスＳＰ４が、コイルＢに供給されるので（図１４（ａ）参照）、コイルＢ側の第２磁極部２２ｂがＳ極に、第１磁極部２２ａと第３磁極部２２ｃがＮ極に励磁される。

この結果、ロータ２１は、すでに外部磁界Ｎの影響で静止位置０度から右方向に数十度回転しているが（図１４（ｂ）参照）、ロータ２１のＮ極は、この位置から第２磁極部２２ｂのＳ極と引き合い、また、ロータ２１のＳ極は、第１磁極部２２ａと第３磁極部２２ｃのＮ極と引き合う。これにより、ロータ２１は、矢印で示すように、正回転（時計回り）でわずかに進むだけである。従って、先頭の分割駆動パルスＳＰ４は、駆動力の小さなパルスで十分である。

次に、図１５（ａ）は、二番目の分割駆動パルスＳＰ５が供給されたときのロータ２１の回転状態を示している。ここで、中程度のパルス幅の分割駆動パルスＳＰ５が、コイルＡに供給されるので（図１４（ａ）参照）、コイルＡ側の第１磁極部２２ａがＮ極に、第２磁極部２２ｂと第３磁極部２２ｃがＳ極に励磁される。

この結果、ロータ２１のＮ極は、第２磁極部２２ｂと第３磁極部２２ｃのＳ極と引き合い、また、ロータ２１のＳ極は、第１磁極部２２ａのＮ極と引き合う。これにより、ロータ２１は、矢印で示すように、さらに正回転してＮ極の位置は２４０度付近（図３参照）となる。このときの回転動作は、外部磁界Ｎの影響が少ないので、分割駆動パルスＳＰ２は、通常のパルス幅で十分である。

次に、図１５（ｂ）は、三番目の分割駆動パルスＳＰ６が供給されたときのロータ２１の回転状態を示している。ここで、短いパルス幅の分割駆動パルスＳＰ６が、コイルＡとＢの両方に供給されるので（図１４（ａ）参照）、コイルＡ側の第１磁極部２２ａとコイルＢ側の第２磁極部２２ｂの両方がＮ極に、第３磁極部２２ｃがＳ極に励磁される。

この結果、ロータ２１のＮ極は、第３磁極部２２ｃのＳ極と引き合い、また、ロータ２１のＳ極は、第１磁極部２２ａと第２磁極部２２ｂのＮ極と引き合う。これにより、ロータ２１のＮ極は、矢印で示すように、静止位置１８０度付近まで正回転する。このときの
ロータ２１は、駆動パルスＳＰ６が終了すると、外部磁界Ｎによって逆転方向に戻されるので、分割駆動パルスＳＰ６は、駆動力が小さい短いパルス幅、又は出力しなくても十分である。

次に、図１５（ｃ）は、モータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４が終了したあとのロータ２１の回転状態を示している。ここで、ロータ２１のＮ極は、左方向からの外部磁界Ｎに反発し、ロータ２１のＳ極は、外部磁界Ｎと引き合う。これにより、ロータ２１は逆転方向にわずかに戻されることになり、矢印で示すように、ロータ２１のＮ極は静止位置１８０度から逆転方向に数十度回転した位置となる。

このように、外部磁界Ｎが左方向から加わった状態で、Ｎ極が静止位置０度にあるロータ２１を正回転させる場合は、最初の回転動作は、外部磁界Ｎの励磁方向とロータ２１の回転方向が引き合う極性なので、先頭の分割駆動パルスＳＰ４は小さい駆動力で十分である。

以上のことから、図１２（ａ）で示した大きい駆動力のモータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４と、図１４（ａ）で示した小さい駆動力のモータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４の違いは、先頭の分割駆動パルスのパルス幅だけが異なる。すなわち、大きい駆動力のモータ駆動パルスも、小さい駆動力のモータ駆動パルスも、２番目と３番目の分割駆動パルスの駆動力（パルス幅）は同一でよい。

また、外部磁界Ｎが存在しない場合は、前述の図４、図５で示した駆動パルスが一般的である。すなわち、三つの分割駆動パルスのパルス幅は同じであり、通常の駆動力を有する中程度のパルス幅で構成される。

また、ロータ２１の回転方向が外部磁界Ｎに反発する場合に供給する大きい駆動力のモータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４は、外部磁界Ｎがない場合に選択されるモータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４よりも駆動力が大きいことを意味する。また、ロータ２１の回転方向が外部磁界Ｎと引き合う場合に供給する小さい駆動力のモータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４は、外部磁界Ｎがない場合に選択されるモータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４よりも駆動力が小さいこと、又は出力しないを意味する。

なお、大きい駆動力のモータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４は、前述したように、先頭の分割駆動パルスＰＳ１のパルス幅のみが長いだけであり、３番目の分割駆動パルスＳＰ３のパルス幅は短くて良いので、トータルの駆動電力は、外部磁界Ｎが存在しない場合の通常のモータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４と同等である。

また、小さい駆動力のモータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４は、先頭の分割駆動パルスＰＳ４と３番目の分割駆動パルスＳＰ６のパルス幅の両方が短いパルス幅なので、トータルの駆動電力は、外部磁界Ｎが存在しない場合の通常のモータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４より少なくできる。また、外部磁界Ｎが存在しない場合の通常のモータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４は、外部磁界Ｎが加わることを想定して駆動力に余裕を持たせる必要がない。これにより、通常のモータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４のパルス幅を短くして低電力化ができる。

従って、本実施形態によれば、外部磁界Ｎに影響されることなく、モータ２０の駆動電力を全体的に少なくでき、エネルギーロスが少ない低電力駆動が可能となる。

［外部磁界とロータ回転との反発／引き合いによる駆動パルスの選択の説明：図１６］
次に、モータ２０に加わる外部磁界Ｎの励磁方向とロータ２１の回転方向が、反発する極性か引き合う極性かによって選択されるモータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４のまとめについて
、図１６を用いて説明する。

図１６（ａ）は、外部磁界Ｎがモータ２０の左方向から加わり、且つ、ロータ２１のＮ極が静止位置０度であり、ロータ２１の回転方向が逆回転（反時計回り）である場合を示している。すなわち、前述した図１２、図１３と同じ条件である。このとき、ロータ２１のＮ極は外部磁界Ｎと反発し、ロータ２１のＳ極は外部磁界Ｎと引き合うので、ロータ２１のＮ極は、外部磁界Ｎから離れる方向、すなわち、静止位置０度に対して図面上で右方向に数十度回転する。この状態で、ロータ２１を矢印で示すように逆回転させようとすると、外部磁界Ｎの励磁方向がロータ２１の回転方向に対して反発する極性となるので、図１２（ａ）で示したような大きい駆動パルスが必要である。

図１６（ｂ）は、外部磁界Ｎがモータ２０の左方向から加わり、且つ、ロータ２１のＮ極が静止位置０度であり、ロータ２１の回転方向が正回転（時計回り）である場合を示している。すなわち、前述した図１４、図１５と同じ条件である。このとき、ロータ２１のＮ極は外部磁界Ｎと反発し、ロータ２１のＳ極は外部磁界Ｎと引き合うので、ロータ２１のＮ極は、外部磁界Ｎから離れる方向、すなわち、静止位置０度に対して右方向に数十度回転する。この状態で、ロータ２１を矢印で示すように正回転させようとすると、外部磁界Ｎの励磁方向がロータ２１の回転方向に対して引き合う極性となるので、図１４（ａ）で示したような小さい駆動パルスで十分である。

図１６（ｃ）は、外部磁界Ｎがモータ２０の左方向から加わり、且つ、ロータ２１のＮ極が静止位置１８０度であり、ロータ２１の回転方向が逆回転（反時計回り）である場合を示している。このとき、ロータ２１のＮ極は、外部磁界Ｎから離れる方向、すなわち、静止位置１８０度に対して右方向に数十度回転する。この状態で、ロータ２１を矢印で示すように逆回転させようとすると、外部磁界Ｎの励磁方向がロータ２１の回転方向に対して引き合う極性となるので、小さい駆動パルスで十分である。

図１６（ｄ）は、外部磁界Ｎがモータ２０の左方向から加わり、且つ、ロータ２１のＮ極が静止位置１８０度であり、ロータ２１の回転方向が正回転（時計回り）である場合を示している。このとき、ロータ２１のＮ極は、外部磁界Ｎから離れる方向、すなわち、静止位置１８０度に対して右方向に数十度回転する。この状態で、ロータ２１を矢印で示すように正回転させようとすると、外部磁界Ｎの励磁方向がロータ２１の回転方向に対して反発する極性となるので、大きい駆動パルスが必要である。

図１６（ｅ）は、外部磁界Ｎがモータ２０の右方向から加わり、且つ、ロータ２１のＮ極が静止位置０度であり、ロータ２１の回転方向が逆回転（反時計回り）である場合を示している。このとき、ロータ２１のＮ極は、外部磁界Ｎから離れる方向、すなわち、静止位置０度に対して左方向に数十度回転する。この状態で、ロータ２１を矢印で示すように逆回転させようとすると、外部磁界Ｎの励磁方向がロータ２１の回転方向に対して引き合う極性となるので、小さい駆動パルスで十分である。

図１６（ｆ）は、外部磁界Ｎがモータ２０の右方向から加わり、且つ、ロータ２１のＮ極が静止位置０度であり、ロータ２１の回転方向が正回転（時計回り）である場合を示している。このとき、ロータ２１のＮ極は、外部磁界Ｎから離れる方向、すなわち、静止位置０度に対して図面上で左方向に数十度回転する。この状態で、ロータ２１を矢印で示すように正回転させようとすると、外部磁界Ｎの励磁方向がロータ２１の回転方向に対して反発する極性となるので、大きい駆動パルスが必要である。

図１６（ｇ）は、外部磁界Ｎがモータ２０の右方向から加わり、且つ、ロータ２１のＮ極が静止位置１８０度であり、ロータ２１の回転方向が逆回転（反時計回り）である場合
を示している。このとき、ロータ２１のＮ極は、外部磁界Ｎから離れる方向、すなわち、静止位置１８０度に対して左方向に数十度回転する。この状態で、ロータ２１を矢印で示すように逆回転させようとすると、外部磁界Ｎの励磁方向がロータ２１の回転方向に対して反発する極性となるので、大きい駆動パルスが必要である。

図１６（ｈ）は、外部磁界Ｎがモータ２０の右方向から加わり、且つ、ロータ２１のＮ極が静止位置１８０度であり、ロータ２１の回転方向が正回転（時計回り）である場合を示している。このとき、ロータ２１のＮ極は、外部磁界Ｎから離れる方向、すなわち、静止位置１８０度に対して左方向に数十度回転する。この状態で、ロータ２１を矢印で示すように正回転させようとすると、外部磁界Ｎの励磁方向がロータ２１の回転方向に対して引き合う極性となるので、小さい駆動パルスで十分である。

また、外部磁界Ｎが存在しない場合は、前述したように、ロータ２１の極性や回転方向に関係なく、通常の駆動力を有する駆動パルスを供給すれば良い。

このように、モータ２０を駆動する駆動パルスＳＰの選択は、外部磁界Ｎの励磁方向がロータ２１の回転方向に対して反発する極性か引き合う極性かによって決定される。すなわち、外部磁界Ｎの励磁方向がロータ２１の回転方向に対して反発する極性であれば大きい駆動力の駆動パルスを選択し、外部磁界Ｎの励磁方向がロータ２１の回転方向に対して引き合う極性であれば小さい駆動力の駆動パルスを選択するとよい。

以上のように、第１実施形態によれば、２コイルステップモータ自身によって、外部磁界の有無と励磁方向を検出できるので、別部品としての磁気センサーが不要であり、部品点数が少ない小型のステップモータ駆動機構を提供できる。また、ステップモータ自身で外部磁界を検出するので、別部品による検出とは異なり、ステップモータに影響を及ぼす外部磁界を確実に高精度に検出できる。この結果、外部磁界に応じたモータ駆動を実現でき、エネルギーロスが少ない低電力駆動が可能となる。また、外部磁界の影響が抑制されて駆動ミスのない安定したモータ駆動を実現できる。また、外部磁界に応じたモータ駆動を実現することで耐磁性が向上し、本実施形態のステップモータ駆動機構を組み込む電子時計等の耐磁性能を向上できる。

［第２実施形態］
［第２実施形態のステップモータ駆動機構の構成説明：図１７］
次に、第２実施形態のステップモータ駆動機構５０の構成について、図１７を用いて説明する。図１７に示すように、ステップモータ駆動機構５０は、複数の２コイルステップモータ７０、８０（以下、「モータ７０、８０」という）を有している。このモータ７０、８０は、第１実施形態のモータ２０（図３参照）と同様の構成であるので、説明は省略する。

ステップモータ駆動機構５０は、発振回路２、制御回路３を有しているが、これらの回路構成も第１実施形態と同様であるので同一符号として説明は省略する。また、判定回路６６は、第１実施形態の判定回路４と同じ機能であるが、入力する誘起パルス信号ＣＳと比較する内部の所定閾値を複数有している特徴がある。

また、ステップモータ駆動機構５０は、モータ７０、８０のための駆動回路６０を有している。駆動回路６０は、モータ７０、８０を駆動する二つのドライバ回路６１、６２と、モータ７０、８０のそれぞれの誘起電流を検出する二つの誘起電流検出回路６３、６４、及び、検出パルス発生回路６５を有している。

二つのドライバ回路６１、６２の回路構成は同一であり、また、二つの誘起電流検出回
路６３、６４の回路構成も同一である。これらの回路は、第１実施形態の駆動回路１０の各回路構成と同様であるので、詳細な説明は省略する。また、駆動回路６０は、駆動パルス発生回路１１、所定位置パルス発生回路１２、及び、パルス選択回路１３を有するが、第１実施形態の駆動回路１０の各回路構成と同様であるので、同一符号として説明は省略する。

［第２実施形態の二つのモータの配置説明：図１８］
次に、ステップモータ駆動機構５０の二つのモータ７０、８０の配置について、図１８を用いて説明する。なお、説明の前提として、ステップモータ駆動機構５０が、指針によって時刻を表示するアナログ式電子時計に組み込まれた場合を想定する。たとえばモータ７０は秒針を駆動する秒モータであり、モータ８０は分針と時針を駆動する分時モータとして機能する。

図１８は、ステップモータ駆動機構５０を組み込んだ電子時計９０の内部の概略配置図である。図１８に示すように、電子時計９０は、外装９１によって覆われており、外装９１の端部には、時刻等を修正するリューズ９２が配置される。外装９１の内部には、ステップモータ駆動機構５０の二つのモータ７０、８０が配置される。また、制御ＩＣ９３、水晶振動子９４、電池９５等が配置されている。

制御ＩＣ９３は、電子時計９０の制御回路で構成されるが、制御ＩＣ９３の内部にステップモータ駆動機構５０の発振回路２、制御回路３、駆動回路５０等（図１７参照）を含んでもよいし、または、別のＩＣチップで構成してもよい。

２つのモータ７０、８０は、図示するように、９０度の傾きをもって配置される。これにより、モータ７０は、図面上でＸ軸方向からの外部磁界Ｎｘを検出することができ、また、モータ８０は、図面上でＹ軸方向からの外部磁界Ｎｙを検出できる。すなわち、ステップモータ駆動機構５０の２つのモータ７０、８０は、配置の角度を異ならせることで、検出できる外部磁界方向が異なる。

２つのモータ７０、８０のこのような配置によって、第１実施形態では一軸方向の外部磁界Ｎだけしか検出できなかった問題を解消することができる。すなわち、モータ７０では、Ｙ軸方向からの外部磁界Ｎｙの検出は難しいが、モータ８０を９０度の傾きをもって配置することで可能となる。同様に、モータ８０では、Ｘ軸方向の外部磁界Ｎｘの検出は難しいが、モータ７０を配置することで可能となる。

［第２実施形態による外部磁界の検出動作についての説明：図１９］
次に、第２実施形態の誘起電流検出回路６３、６４と判定回路６６による外部磁界Ｎの検出動作について、図１９のタイミングチャートを用いて説明する。

図１９に示すように、外部磁界Ｎを検出するために、所定位置パルスＡＰが、モータ７０、８０の各コイルＡ、Ｂに供給される。これにより、第１実施形態と同様に、モータ７０、８０の各磁極が励磁され、各ロータのＮ極は、所定位置に一時的に戻される。

所定位置パルスＡＰの供給がタイミングＴ２で終了すると、その直後から誘起電流検出パルスＣＰが出力される。以降の検出動作は、第１実施形態の検出動作と同様であるので、検出動作の詳細な説明は省略するが、本実施形態では、外部磁界Ｎの強度が弱い場合と強い場合の２通りを説明する。

ここで一例として、モータ７０に対してＸ軸方向から弱い外部磁界Ｎｘ（図１８参照）が加わったとすると、タイミングＴ２直後から、モータ７０のコイルＡから誘起電流ＩＣ
ａ（実線で示す）が出力する。なお、判定回路６６は、前述したように、複数の閾値Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２を有し、Ｖｔｈ１＜Ｖｔｈ２の関係がある。

ここで、誘起電流ＩＣａは、誘起電流検出パルスＣＰの２番目と３番目のタイミングで、閾値Ｖｔｈ１を超えている。しかし、誘起電流ＩＣａは、閾値Ｖｔｈ２を超えてはいない。これにより、誘起電流ＩＣａの大きさに応じて発生するパルス状の電圧波形、すなわち、誘起パルス信号ＣＳ２ａは、誘起電流検出パルスＣＰの２番目と３番目のタイミングで閾値Ｖｔｈ１を超えた信号となり、誘起パルス信号ＣＳ２ａの頭に丸印を付けて示した。

ここで、誘起電流ＩＣａが閾値Ｖｔｈ１を超えたが閾値Ｖｔｈ２を超えていない外部磁界Ｎの領域を領域Ｚ２と称する。また、閾値Ｖｔｈ２を超えた外部磁界Ｎの領域を領域Ｚ３、閾値Ｖｔｈ１を超えていない外部磁界Ｎの領域を領域Ｚ１と称する。

誘起電流ＩＣａが領域Ｚ２である場合は、モータ７０、８０を駆動するモータ駆動パルスを外部磁界Ｎに応じて選択することが望ましく、前述した第１実施形態で説明したような動作フロー（図１１参照）によって、モータ駆動パルスを適切に選択するとよい。

また、モータ７０に対してＸ軸方向から強い外部磁界Ｎｘ（図１８参照）が加わったとすると、タイミングＴ２直後から、モータ７０のコイルＡから大きな誘起電流ＩＣｂ（破線で示す）が出力する。これは、外部磁界Ｎｘが強いので、ロータ２１が大きく回転するからである。これにより、誘起電流ＩＣｂは、誘起電流検出パルスＣＰの２番目のタイミングで、閾値Ｖｔｈ２を超えている。よって、この場合の外部磁界Ｎｘは領域Ｚ３である。

これにより、誘起電流ＩＣｂの大きさに応じて発生するパルス状の電圧波形、すなわち、誘起パルス信号ＣＳ２ｂは、誘起電流検出パルスＣＰの２番目のタイミングで閾値Ｖｔｈ２を超えた信号となり、このタイミングの誘起パルス信号ＣＳ２ｂの頭に黒丸を付けて示した。

外部磁界Ｎが領域Ｚ３である場合は、外部磁界Ｎが強いので、モータ駆動パルスの選択だけではモータ７０、８０を駆動できない可能性がある。すなわち、外部磁界Ｎが非常に強い場合は駆動力が大きい駆動パルスを供給しても、ロータがステップ送りできない場合がある。従って、外部磁界Ｎが領域Ｚ３の場合は、モータ７０、モータ８０の両方の駆動を停止し、外部磁界Ｎが領域Ｚ２、または領域Ｚ１になった時点で、まとめて駆動するとよい。

また、図示はしないが、誘起電流ＩＣが領域Ｚ１の場合は、外部磁界Ｎが弱いので、駆動パルスは通常のパルスを選択するとよい。

以上のように、第２実施形態によれば、複数のモータ７０、８０を有しており、各モータの配置角度を９０度異ならせることで、Ｘ方向とＹ方向の両方の外部磁界を検出できる。これにより、外部磁界検出の死角がなくなるので、外部磁界の検出精度が向上する。

また、一方のモータで検出した外部磁界Ｎの影響を考慮して、他方のモータの駆動に反映させることができる。すなわち、前述したように、一方のモータで強い外部磁界Ｎを検出した場合は、両方のモータ駆動を一時的に停止する等の制御ができるのである。

なお、判定回路６６は、前述した第１実施形態の判定回路４と同様に、一つの閾値Ｖｔｈのみを有してもよい。また、第１実施形態の判定回路４が、第２実施形態の判定回路６
６と同様に、複数の閾値Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２を有して、領域に分けた制御を行ってもよい。また、二つのモータ７０、８０が検出する外部磁界方向の角度差は９０度に限定されず、任意の角度で配置してよい。
さらに、第２実施形態では外部からの印加磁界方向、印加磁界強度を検出できることから磁気方位計として用いても良い。

［第３実施形態］
［第３実施形態のステップモータ駆動機構の構成説明：図２０］
次に、第３実施形態のステップモータ駆動機構１００の構成と、駆動機構に含まれる１コイルステップモータ１１０の構成について、図２０を用いて説明する。図２０に示すように、ステップモータ駆動機構１００は、発振回路２、制御回路３、判定回路４、駆動回路１０、及び、１コイルステップモータ１１０（以下、「モータ１１０」という）を有している。

ここで、発振回路２、制御回路３、判定回路４、駆動回路１０の各構成は、第１実施形態のステップモータ駆動機構１の構成（図１参照）と同様であるので、同一符号を付して説明は省略する。なお、駆動回路１０内部のドライバ回路１５と誘起電流検出回路１６は、モータ１１０が１コイルタイプであるので、一つのコイル（たとえば、コイルＡ）を駆動し、一つのコイルからの誘起電流を検出する構成でよい。

次に、モータ１１０の構成について、図２０を用いて説明する。なお、１コイルステップモータの構成は公知であるが、本実施形態を理解する上で必要であるので概略を説明する。

図２０に示すように、モータ１１０は、ロータ１１１、ステータ１１２、コイル１１３などによって構成される。ロータ１１１は２極磁化された円盤状の回転体であり、径方向にＮ極、Ｓ極に着磁されている。ステータ１１２とコイル１１３は、それぞれ一つで構成される。ステータ１１２は、軟磁性材により成り、ロータ１１１を囲む磁極部１１２ａ、１１２ｂがスリットで分割されている。また、磁極部１１２ａ、１１２ｂが結合している基部１１２ｅにコイル１１３が巻装されている。コイル１１３はコイル端子Ｏ１、Ｏ２を有している。

また、ステータ１１２の磁極部１１２ａ、１１２ｂの内周面の対向する所定の位置に、凹状のノッチ１１２ｈ、１１２ｉが形成されている。このノッチ１１２ｈ、１１２ｉによって、ステータ１１２の電磁的安定点（直線Ａで示す）に対してロータ１１１の静的安定点（静止時の磁極の位置：斜線Ｂで示す）がずれることになる。このずれによる角度差を初期位相角θｉと称し、この初期位相角θｉは、ロータ１１１が所定の方向に回転しやすいように癖付けするためであり、一般に数十度の角度である。なお、１コイルステップモータの駆動方法は、広く知られているので説明は省略する。

このように、第３実施形態のステップモータ駆動機構１００は、小型でシンプルな構造の１コイルステップモータで構成されるので、第１実施形態のステップモータ駆動機構１と比較して小型軽量である特徴を有している。

［第３実施形態の外部磁界が左方向からの場合の検出動作についての説明：図２１］
次に、外部磁界Ｎがモータ１１０の左方向から加わった場合の外部磁界Ｎの検出動作について、図２１を用いて説明する。なお、図２１以降のモータ１１０は、ロータ１１１とステータ１１２だけを図示して説明する。図２１（ａ）は、前述した図２０と同様であり、外部磁界が存在しない場合のモータ１１０の状態を示している。すなわち、ロータ１１１の極性が静的安定点Ｂ上にあり、一例としてロータ１１１のＮ極は図面上で回転中心の
斜め左下、Ｓ極は回転中心の斜め右上に位置している。

次に、図２１（ｂ）は、モータ１１０に対して、外部磁界Ｎが図面上の左方向から加わった場合の状態を示している。ここで、ロータ１１１のＮ極は外部磁界Ｎに反発し、ロータ１１１のＳ極は外部磁界Ｎと引き合うので、ロータ１１１は矢印のように回転し、ロータ１１１の磁界方向は電磁的安定点Ａにほぼ直交する方向となる。なお、このときのロータ１１１の回転角は、外部磁界Ｎの強さに依存する。

次に、図２１（ｃ）は、外部磁界Ｎを検出するために、コイル１１３（図２０参照）に所定位置パルスＡＰを供給したときの、ロータ１１１の回転状態を示している。ここで、コイル１１３に所定位置パルスＡＰが供給されると、ステータ１１２の左側の磁極部１１２ａがＳ極に励磁され、右側の磁極部１１２ｂがＮ極に励磁される。

これにより、ロータ１１１のＮ極は、磁極部１１２ａのＳ極と引き合い、ロータ１１１のＳ極は、磁極部１１２ｂのＮ極と引き合う。この結果、ロータ１１１は、図示するように矢印の方向（時計回り）に回転し、ロータ１１１の磁界方向は、電磁的安定点Ａにほぼ平行となる。

このように、第３実施形態のモータ１１０は、外部磁界Ｎが存在せず、所定位置パルスＡＰが供給されていないときのロータ１１１の磁界方向（静的安定点Ｂ上：図２１（ａ）参照）と、所定位置パルスＡＰが供給されたときのロータ１１１の磁界方向（図２１（ｃ）参照）とは、異なっているという特徴を有している。

次に、図２１（ｄ）は、所定位置パルスＡＰの供給が終了したあとのロータ１１１の回転状態を示している。ここで、モータ１１０に影響する磁界は、再び外部磁界Ｎのみとなるので、ロータ１１１は、外部磁界Ｎの影響を受けて、矢印の方向（反時計回り）に回転し、ロータ１１１の磁界方向は、再び電磁的安定点Ａにほぼ直交する方向となる。すなわち、ロータ１１１は、図２１（ｂ）と同じ磁界方向に戻ることになる。

よって、所定位置パルスＡＰの供給を終了したあと、ロータ１１１の磁界方向は、電磁的安定点Ａにほぼ平行の状態（図２１（ｃ）参照）から、再び電磁的安定点Ａにほぼ直交する位置（図２１（ｄ）参照）まで回転する。すなわち、ロータ１１１は約９０度大きく回転する。

このように、第３実施形態のモータ１１０は、左方向から外部磁界Ｎが加わると、ロータ１１１の磁界方向は電磁的安定点Ａにほぼ直交となるが、所定位置パルスＡＰの印加によって、ロータ１１１の磁界方向は電磁的安定点Ａにほぼ平行となる。そして、所定位置パルスＡＰの終了によって、再び外部磁界Ｎの影響で電磁的安定点Ａにほぼ直交する。この所定位置パルスＡＰの終了後に、ロータ１１１が再び外部磁界Ｎの影響で回転が戻る動きを検出することで、外部磁界Ｎの有無や励磁方向を検出することができる。

［外部磁界が左方向からの場合の検出動作タイミングチャートの説明：図２２（ａ）］
次に、図２１で示したように、外部磁界Ｎがモータ１１０の左方向から加わった場合の各回路の検出動作を図２２（ａ）のタイミングチャートで説明する。図２２（ａ）に示すように、外部磁界Ｎを検出するために、所定位置パルスＡＰが、モータ１１０のコイル１１３に供給される。これにより、前述した図２１（ｃ）で示したように、モータ１１０のステータ１１２が励磁され、ロータ１１１の磁界方向は、電磁的安定点Ａにほぼ平行となる。

所定位置パルスＡＰの供給がタイミングＴ３で終了すると、ロータ１１１は、外部磁界
Ｎの影響を受けて回転し、ロータ１１１の磁界方向は、再び電磁的安定点Ａにほぼ直交する方向となる（図２１（ｄ）参照）。

ロータ１１１が再び外部磁界Ｎの影響を受けて回転することで、ステータ１１２に磁束が発生し、この磁束の変化によって、コイル１１３に図２２（ａ）に示す誘起電流ＩＣが発生する。この誘起電流ＩＣは、前述したように、所定位置パルスＡＰの終了でロータ１１１が大きく約９０度回転するので、電流値が大きく、且つ、発生時間も長い。

検出パルス発生回路１４（図１参照）は、タイミングＴ３の直後から誘起電流検出パルスＣＰを出力する。以降の検出動作は、第１実施形態の検出動作と同様であるので、検出動作の詳細な説明は省略するが、ここでは、誘起電流検出パルスＣＰの１番目から４番目のタイミングで、誘起電流ＩＣが判定回路４の閾値Ｖｔｈを超えた例を示している。

これにより、誘起電流ＩＣの大きさに応じて発生するコイル端子Ｏ１のパルス状の電圧波形、すなわち、誘起パルス信号ＣＳ１は、誘起電流検出パルスＣＰの１番目から４番目のタイミングで、判定回路４の閾値Ｖｔｈを超えた信号となる。

ここで、判定回路４の閾値Ｖｔｈを超えた誘起パルス信号ＣＳ１の頭に○印を付け、閾値Ｖｔｈを超えていない誘起パルス信号ＣＳ１の頭には×印を付けて、分かりやすく表現した。判定回路４は、図示しないが、閾値Ｖｔｈを超えた誘起パルス信号ＣＳ１に同期して検出信号ＤＳを出力する。制御回路３は、判定回路４からの検出信号ＤＳを入力し、その信号の数を計数する。図２２（ａ）で示す例では、検出信号ＤＳの個数は４個として計数される。

なお、検出信号ＤＳを計数するということは、コイル１１３に発生する誘起電流ＩＣが閾値Ｖｔｈを超えている出力時間を計数することに等しい。従って、図２２（ａ）で示す例では、制御回路３は検出信号ＤＳの出力時間を”４”として計数し記憶する。

検出信号ＤＳの出力時間が”４”と多いのは、前述したように、所定位置パルスＡＰの終了によって、ロータ１１１が大きく約９０度回転したからである。本実施形態は、誘起電流ＩＣが閾値Ｖｔｈを超えている出力時間の長さ（すなわち検出信号ＤＳの個数）に応じて、外部磁界Ｎの状況を判定し、モータ１１０を駆動する駆動パルスを選択して外部磁界Ｎに応じた最適な駆動を実現する。

なお、制御回路３は、検出信号ＤＳの個数を計数するのではなく、検出信号ＤＳの先頭の信号から最後の信号まで（図２２（ａ）の例では誘起電流検出パルスＣＰの１番目から４番目まで）の経過時間を計測して、その値を検出信号ＤＳの出力時間としてもよい。

［検出した左方向からの外部磁界Ｎに応じたモータの駆動動作の説明：図２２（ｂ）］
次に、図２１及び図２２（ａ）で示した外部磁界Ｎの検出結果に応じたモータ１１０の駆動動作について、図２２（ｂ）を用いて説明する。説明の条件として、外部磁界Ｎがモータ１１０の左方向から加わっているときにロータ１１１を逆転駆動（反時計回り）する場合である。なお、この場合のモータ駆動は、外部磁界Ｎの励磁方向がロータ１１１の回転方向に対して引き合う極性である。

ここで、制御回路３は、前述したように、検出信号ＤＳの出力時間を”４”と計数したので、外部磁界Ｎが左方向から加わっており、且つ、外部磁界Ｎの励磁方向がロータ１１１の回転方向に対して引き合う極性である判定して、外部磁界Ｎが無と判定されたときの駆動パルスよりも小さい駆動パルス（パルス幅：小）をモータ１１０に供給する。

この小さい駆動パルスの供給によって、モータ１１０のステータ１１２は、図２２（ｂ）に示すように磁化される。これにより、ロータ１１１の磁界方向は図２１（ｄ）に示す位置であったが、ロータ１１１のＮ極は、磁極部１１２ｂのＳ極と引き合い、ロータ１１１のＳ極は、磁極部１１２ａのＮ極と引き合う。この結果、ロータ１１１は矢印で示すように逆回転して、ロータ１１１のＮ極は静的安定点Ｂの図面上の斜め右上まで回転する。

このように、ロータ１１１は、図２１（ｄ）の位置（電磁的安定点Ａに直交）から図２２（ｂ）の位置まで回転するが、モータ１１０の左方向から加わっている外部磁界Ｎの励磁方向がロータ１１１の回転方向（逆転方向）に対して引き合う極性であると理解できる。また、このときのロータ１１１の回転角度は、１ステップ（１８０度）よりも小さい角度となるので、駆動パルスの駆動力が小さくても十分に駆動できるのである。

［第３実施形態の外部磁界が右方向から場合の検出動作についての説明：図２３］
次に、外部磁界Ｎがモータ１１０の右方向から加わった場合の外部磁界Ｎの検出動作について、図２３を用いて説明する。図２３（ａ）は、前述した図２０と同様であり、外部磁界が存在しない場合で、ロータ１１１の極性が静的安定点Ｂ上にあり、ロータ１１１のＮ極は図面上で斜め左下、Ｓ極は斜め右上に位置している。

次に、図２３（ｂ）は、モータ１１０に対して、外部磁界Ｎが図面上の右方向から加わった場合の状態を示している。ここで、ロータ１１１のＮ極は外部磁界Ｎに反発し、ロータ１１１のＳ極は外部磁界Ｎと引き合うので、ロータ１１１は矢印のように回転し、ロータ１１１の磁界方向は電磁的安定点Ａにほぼ平行となる。

次に、図２３（ｃ）は、外部磁界Ｎを検出するために、コイル１１３に所定位置パルスＡＰを供給したときの、ロータ１１１の回転状態を示している。ここで、コイル１１３に所定位置パルスＡＰが供給されると、ステータ１１２の左側の磁極部１１２ａがＳ極に励磁され、右側の磁極部１１２ｂがＮ極に励磁される。

これにより、ロータ１１１のＮ極は、磁極部１１２ａのＳ極と引き合い、ロータ１１１のＳ極は、磁極部１１２ｂのＮ極と引き合う。この結果、ロータ１１１は、図２３（ｂ）の位置から動かず、ロータ１１１の磁界方向は、電磁的安定点Ａにほぼ平行のまま保持される。

このように、１コイルステップモータでは、所定位置パルスＡＰが供給されたときのロータ１１１の磁界方向は、外部磁界Ｎが存在せず、且つ、所定位置パルスＡＰが供給されていないときのロータ１１１の磁界方向（静的安定点Ｂ上：図２３（ａ）参照）とは異なっている。

次に、図２３（ｄ）は、所定位置パルスＡＰの供給が終了したあとのロータ１１１の回転状態を示している。ここで、モータ１１０に影響する磁界は、再び外部磁界Ｎのみとなるが、ロータ１１１は、所定位置パルスＡＰによって回転していないので、所定位置パルスＡＰが終了しても動かない。従って、ロータ１１１の磁界方向は、電磁的安定点Ａにほぼ平行のまま維持される。

このように、第３実施形態のモータ１１０は、右方向から外部磁界Ｎが加わると、ロータ１１１の磁界方向は電磁的安定点Ａにほぼ平行となるが、その状態で所定位置パルスＡＰが供給されても、ロータ１１１は回転しない。従って、所定位置パルスＡＰが終了してもコイル１１３からの誘起電流は、ほとんど発生しない。

［外部磁界Ｎが右方向からの場合の検出動作タイミングチャートの説明：図２４（ａ）］
次に、図２３で示したように、外部磁界Ｎがモータ１１０の右方向から加わった場合の各回路の検出動作を図２４（ａ）のタイミングチャートで説明する。図２４（ａ）に示すように、外部磁界Ｎを検出するために、所定位置パルスＡＰが、モータ１１０のコイル１１３に供給される。これにより、前述した図２３（ｃ）で示したように、モータ１１０のステータ１１２が励磁されるが、ロータ１１１は回転せず、ロータ１１１の磁界方向は、電磁的安定点Ａにほぼ平行のまま保持される。

所定位置パルスＡＰの供給がタイミングＴ４で終了すると、ロータ１１１は、外部磁界Ｎの影響のみとなるが、ロータ１１１は回転せず磁界方向は変化しない（図２３（ｄ）参照）。ロータ１１１が回転しないので、コイル１１３に対して磁束の変化が発生せず、従って、コイル１１３による誘起電流ＩＣは、ほとんど発生しない。

検出パルス発生回路１４（図１参照）は、タイミングＴ４の直後から誘起電流検出パルスＣＰを出力する。以降の検出動作は、第１実施形態の検出動作と同様であるので、検出動作の詳細な説明は省略するが、誘起電流ＩＣは、ほとんど発生しないので、誘起パルス信号ＣＳ１が判定回路４の閾値Ｖｔｈを超えることがない。従って、判定回路４からは検出信号ＤＳは出力せず、制御回路３は検出信号ＤＳの個数を０個、すなわち、検出信号ＤＳの出力時間を”０”として記憶する。

ここで、検出信号ＤＳの出力時間が最小の”０”であるのは、前述したように、この条件では、所定位置パルスＡＰの終了によって、ロータ１１１がほとんど回転しないからである。

［検出した右方向からの外部磁界Ｎに応じたモータ駆動動作の説明：図２４（ｂ）］
次に、図２３及び図２４（ａ）で示した外部磁界Ｎの検出結果に応じたモータ１１０の駆動動作について、図２４（ｂ）を用いて説明する。説明の条件として、外部磁界Ｎがモータ１１０の右方向から加わっているときにロータ１１１を逆回転駆動する場合である。なお、この場合のモータ駆動は、外部磁界Ｎの励磁方向がロータ１１１の回転方向に対して反発する極性である。

ここで、制御回路３は、前述したように、検出信号ＤＳの出力時間を”０”と計数したので、外部磁界Ｎが右方向から加わっており、且つ、外部磁界Ｎの励磁方向がロータ１１１の回転方向に対して反発していると判定して、外部磁界Ｎが無と判定されたときの駆動パルスよりも大きい駆動パルス（パルス幅：大）をモータ１１０に供給する。

この大きい駆動パルスの供給によって、モータ１１０のステータ１１２は、図２４（ｂ）に示すように磁化される。これにより、ロータ１１１の磁界方向は図２３（ｄ）に示す位置であったが、ロータ１１１のＮ極は、磁極部１１２ｂのＳ極と引き合い、ロータ１１１のＳ極は、磁極部１１２ａのＮ極と引き合う。この結果、ロータ１１１は矢印で示すように逆回転して、ロータ１１１のＮ極は静的安定点Ｂの図面上の斜め右上まで回転する。

このように、ロータ１１１は、図２３（ｄ）の位置（電磁的安定点Ａに平行）から図２４（ｂ）の位置まで回転するが、モータ１１０の右方向から加わっている外部磁界Ｎの励磁方向がロータ１１１の回転方向（逆転方向）に対して反発する極性であると理解できる。また、このときのロータ１１１の回転角度は、１ステップ（１８０度）よりも大きい角度となるので、駆動力の大きい駆動パルスが必要である。

［第３実施形態の外部磁界が無い場合の検出動作についての説明：図２５］
次に、外部磁界Ｎが存在しない場合の外部磁界Ｎの検出動作について、図２５を用いて説明する。図２５（ａ）は、外部磁界Ｎが存在しない場合のロータ１１１の状態を示して
おり、ロータ１１１の磁界方向は静的安定点Ｂ上にあり、ロータ１１１のＮ極は図面上で斜め左下、Ｓ極は斜め右上に位置している。

次に、図２５（ｂ）は、外部磁界Ｎを検出するために、コイル１１３に所定位置パルスＡＰを供給したときの、ロータ１１１の回転状態を示している。ここで、コイル１１３に所定位置パルスＡＰが供給されると、ステータ１１２の左側の磁極部１１２ａがＳ極に励磁され、右側の磁極部１１２ｂがＮ極に励磁される。

これにより、ロータ１１１のＮ極は、磁極部１１２ａのＳ極と引き合い、ロータ１１１のＳ極は、磁極部１１２ｂのＮ極と引き合う。この結果、ロータ１１１は、図示するように矢印の方向（時計回り）に回転し、ロータ１１１の磁界方向は、電磁的安定点Ａにほぼ平行となる。

次に、図２５（ｃ）は、所定位置パルスＡＰの供給が終了したあとのロータ１１１の回転状態を示している。ここで、所定位置パルスＡＰの供給が終了すると、モータ１１０に影響する磁界はなくなるので、ロータ１１１は、矢印の方向（反時計回り）に回転して元の静的安定点Ｂに戻り、Ｎ極は図面上で斜め左下、Ｓ極は斜め右上に位置する。すなわち、所定位置パルスＡＰの供給の終了によって、ロータ１１１は初期位相角θｉ（図２０参照）に相当する角度（数十度）だけ回転する。

このように、第３実施形態のモータ１１０は、外部磁界Ｎが存在しない場合、ロータ１１１の磁界方向は静的安定点Ｂ上となるが、所定位置パルスＡＰの印加によって、ロータ１１１の磁界方向は電磁的安定点Ａにほぼ平行となる。そして、所定位置パルスＡＰの終了によって、再び外部磁界Ｎの影響で静的安定点Ｂ上となる。この所定位置パルスＡＰの終了後に、ロータ１１１が再び外部磁界Ｎの影響で回転が戻る動きを検出することで、外部磁界Ｎの有無や励磁方向を検出することができる。

［外部磁界Ｎが無い場合の検出動作タイミングチャートの説明：図２６（ａ）］
次に、図２５で示したように、外部磁界Ｎが存在しない場合の各回路の検出動作を図２６（ａ）のタイミングチャートで説明する。図２６（ａ）に示すように、外部磁界Ｎを検出するために、所定位置パルスＡＰが、モータ１１０のコイル１１３に供給される。これにより、前述した図２５（ｂ）で示したように、モータ１１０のステータ１１２が励磁され、ロータ１１１が回転して磁界方向は、電磁的安定点Ａにほぼ平行となる。

所定位置パルスＡＰの供給がタイミングＴ５で終了すると、ロータ１１１は回転し、ロータ１１１の磁界方向は、再び静的安定点Ｂ上となる（図２５（ｃ）参照）。ロータ１１１が再び回転することで、コイル１１３に対して磁束の変化が発生し、コイル１１３に図２６に示す誘起電流ＩＣが発生する。この誘起電流ＩＣは、前述したように、ロータ１１１の回転角が数十度と比較的小さいので、中程度の電流値であり、また発生時間も比較的短い。

検出パルス発生回路１４（図１参照）は、タイミングＴ５の直後から誘起電流検出パルスＣＰを出力する。以降の検出動作は、第１実施形態の検出動作と同様であるので、検出動作の詳細な説明は省略するが、ここでは、誘起電流検出パルスＣＰの２番目のタイミングで、誘起電流ＩＣが判定回路４の閾値Ｖｔｈを超えた例を示している。

これにより、誘起電流ＩＣの大きさに応じて発生するコイル端子Ｏ１のパルス状の電圧波形、すなわち、誘起パルス信号ＣＳ１は、誘起電流検出パルスＣＰの２番目のタイミングで、判定回路４の閾値Ｖｔｈを超えた信号となる。

ここで、判定回路４の閾値Ｖｔｈを超えた誘起パルス信号ＣＳ１の頭に○印を付け、閾値Ｖｔｈを超えていない誘起パルス信号ＣＳ１の頭には×印を付けて、分かりやすく表現した。判定回路４は、図示しないが、閾値Ｖｔｈを超えた誘起パルス信号ＣＳ１に同期して検出信号ＤＳを出力する。

制御回路３は、判定回路４からの検出信号ＤＳを入力し、その信号の数を計数する。図２６（ａ）で示す例では、検出信号ＤＳの個数は１個として計数される。制御回路３は、前述したように、計数した検出信号ＤＳの個数を出力時間”１”として記憶する。

なお、検出信号ＤＳの出力時間が”１”と少ないのは、前述したように、所定位置パルスＡＰの終了によって、ロータ１１１が回転した角度が小さく、数十度だけだからである。

［外部磁界Ｎが無いと判断した場合のモータ駆動動作の説明：図２６（ｂ）］
次に、図２５及び図２６（ａ）で示した外部磁界Ｎの検出結果に応じたモータ１１０の駆動動作について、図２６（ｂ）を用いて説明する。説明の条件として、外部磁界Ｎが存在せず、ロータ１１１を逆回転駆動する場合である。

ここで、制御回路３は、前述したように、検出信号ＤＳの出力時間を”１”と計数したので、外部磁界Ｎは存在しないと判定して、通常の大きさの駆動パルス（パルス幅：中）をモータ１１０に供給する。

この通常の大きさの駆動パルスの供給によって、モータ１１０のステータ１１２は、図２６（ｂ）に示すように磁化される。これにより、ロータ１１１の磁界方向は図２５（ｃ）に示す位置であったが、ロータ１１１のＮ極は、磁極部１１２ｂのＳ極と引き合い、ロータ１１１のＳ極は、磁極部１１２ａのＮ極と引き合う。この結果、ロータ１１１は逆回転して、ロータ１１１のＮ極は静的安定点Ｂの図面上の斜め右上まで回転する。

すなわち、ロータ１１１は、図２５（ｃ）の位置（静的安定点Ｂ）から図２６（ｂ）の位置まで１８０度回転する。このときのロータ１１１の回転角度は、通常のステップ角と同じなので、通常の駆動力の駆動パルスを供給すればよい。

［第３実施形態の外部磁界Ｎに応じたモータ駆動動作のまとめ：図２７］
次に、第３実施形態の外部磁界Ｎに応じたモータ１１０に対する駆動動作のまとめについて、図２７を用いて説明する。図２７は、制御回路３がモータ１１０のロータ１１１の極性（磁界方向）と、誘起電流ＩＣに応じた検出信号ＤＳの個数と、を条件に、外部磁界Ｎの有無と励磁方向を判定し、モータ駆動パルスＯ１〜Ｏ４をどのように選択するかをまとめた表である。

図２７に示すように、ロータ１１１のＮ極が静的安定点Ｂの図面上で斜め左下にある場合（表の上側）は、検出信号ＤＳが０個ならば外部磁界Ｎは右方向から加わっている。従って、外部磁界Ｎの励磁方向がロータ１１１の回転方向に対して反発する極性となるので、大きい駆動パルスが必要となる（図２４参照）。

また、検出信号ＤＳが１又は２個ならば、外部磁界Ｎは存在しない。従って、駆動パルスは通常パルスとなる（図２６参照）。また、検出信号ＤＳが３個以上ならば外部磁界Ｎが左方向から加わっている。従って、外部磁界Ｎの励磁方向がロータ１１１の回転方向に対して引き合う極性となるので、小さい駆動パルスで十分である（図２２参照）。

また、ロータ１１１のＮ極が静的安定点Ｂの図面上で斜め右上にある場合（表の下側）
は、詳細に説明していないが、ロータ１１１の極性が逆になるので、検出信号ＤＳが３個以上ならば外部磁界Ｎが右方向から加わっている。従って、外部磁界Ｎの励磁方向がロータ１１１の回転方向に対して引き合う極性となるので、小さい駆動パルスで十分である。

また、検出信号ＤＳが１又は２個ならば、外部磁界Ｎは存在しない。従って、駆動パルスは通常パルスとなる。また、検出信号ＤＳが０個ならば外部磁界Ｎは左方向から加わっている。従って、外部磁界Ｎの励磁方向がロータ１１１の回転方向に対して反発する極性となるので、大きい駆動パルスが必要となる。

ここで、ロータ１１１の極性は制御回路３が常に把握しているので、制御回路３は、誘起電流ＩＣの検出による検出信号ＤＳの個数の情報から、外部磁界Ｎの有無と励磁方向が判定できることが図２７から理解できる。この結果、制御回路３は、外部磁界Ｎの励磁方向がロータ１１１の回転方向に対して反発か引き合うかを判断でき、モータ１１０に対して適切な駆動パルスを供給できるのである。

以上のように、第３実施形態による１コイルステップモータを用いた外部磁界Ｎの検出では、外部磁界Ｎの有無と励磁方向に応じて誘起電流ＩＣの大きさや出力時間の長さが異なって検出される。これにより、誘起電流ＩＣが所定の閾値Ｖｔｈを超える時間（検出信号ＤＳの出力時間）に応じて、外部磁界Ｎの有無と励磁方向を判断し、外部磁界Ｎに応じて最適な駆動パルスを選択できる。この結果、外部磁界Ｎに影響されることなく、低電力で安定したモータ駆動を実現する小型軽量のステップモータ駆動機構を提供できる。

１、５０、１００ ステップモータ駆動機構
２ 発振回路
３ 制御回路
４、６６ 判定回路
１０、６０ 駆動回路
１１ 駆動パルス発生回路
１２ 所定位置パルス発生回路
１３ パルス選択回路
１４ 検出パルス発生回路
１５、６１、６２ ドライバ回路
１６、６３、６４ 誘起電流検出回路
２０、７０、８０ ２コイルステップモータ
２１、１１１ ロータ
２２、１１２ ステータ
９０ 電子時計
１１０ １コイルステップモータ
ＡＰ 所定位置パルス
ＣＰ 誘起電流検出パルス
ＣＳ１〜ＣＳ４ 誘起パルス信号
ＤＳ１〜ＤＳ４ 検出信号
Ｏ１〜Ｏ４ モータ駆動パルス

Claims (12)

1. 径方向に２極以上着磁されたロータと該ロータに磁界を印加するコイルと、を有するステップモータと、
   該ステップモータにパルスを出力する駆動回路と、
   を備えたステップモータ駆動機構であって、
   前記駆動回路は、
   前記ロータを駆動するための駆動パルスを出力する駆動パルス発生回路と、
   前記ロータを所定位置に移動する所定位置パルスを出力し、該所定位置パルスの供給前後で前記ロータの静止位置が同じとなるように駆動する所定位置パルス発生回路と、
   前記所定位置パルスによって前記ロータを回転駆動した後、前記ロータの回転によって前記コイルに発生する誘起電流を検出するための誘起電流検出回路と、
   を有し、
   前記誘起電流に応じて外部磁界の有無を判定する判定回路と、
   前記判定回路の判定結果に応じて外部磁界の状況を判定する制御回路と、
   を有する
   ことを特徴とするステップモータ駆動機構。
2. 前記判定回路は、前記コイルに発生する前記誘起電流と所定閾値とを比較し、
   検出信号を前記制御回路に出力することを特徴とする請求項１に記載のステップモータ駆動機構。
3. 前記制御回路は、前記判定回路の前記検出信号の出力時間を計数し、前記外部磁界の状況を判定する
   ことを特徴とする請求項２に記載のステップモータ駆動機構。
4. 前記所定閾値を複数有する
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載のステップモータ駆動機構。
5. 前記ステップモータを複数配置し、
   少なくとも１つのステップモータが検出する前記外部磁界方向と、他のステップモータが検出する前記外部磁界方向とが異なる
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のステップモータ駆動機構。
6. 前記制御回路は、前記外部磁界の状況によって前記駆動パルス発生回路を制御して前記駆動パルスを変更する
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のステップモータ駆動機構。
7. 前記制御回路は、前記外部磁界の励磁方向を判断し、前記励磁方向と前記ロータの回転方向によって前記駆動パルスを変更する
   ことを特徴とする請求項６に記載のステップモータ駆動機構。
8. 前記制御回路は、判断された前記励磁方向が、前記ロータの回転方向に対して反発する極性である場合に、前記外部磁界が無いと判定されたときの前記駆動パルスよりも大きい前記駆動パルスを出力する
   ことを特徴とする請求項７に記載のステップモータ駆動機構。
9. 前記制御回路は、判断された前記励磁方向が、前記ロータの回転方向に対して引き合う極性である場合に、前記外部磁界が無いと判定されたときの前記駆動パルスよりも小さい前記駆動パルスを出力する
   ことを特徴とする請求項７に記載のステップモータ駆動機構。
10. 前記所定位置パルス発生回路が前記所定位置パルスを出力するのは、前記駆動パルス発生回路が前記駆動パルスを出力する前である
    ことを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載のステップモータ駆動機構。
11. 前記ステップモータは、前記コイルに発生した磁界を前記ロータに誘導するステータを有し、
    前記ステータは、第１のステータ磁極部と、第２のステータ磁極部と、前記第１のステータ磁極部と前記第２のステータ磁極部との間にあって前記ロータと向き合って設けられる第３のステータ磁極部と、を備え、
    前記コイルは、前記第１のステータ磁極部と前記第３のステータ磁極部とを磁気的に結合する第１のコイルと、前記第２のステータ磁極部と前記第３のステータ磁極部とを磁気的に結合する第２のコイルと、を備え、
    前記所定位置パルス発生回路は、前記所定位置パルスを前記第１のコイル及び前記第２のコイルに対して出力し、
    前記所定位置パルスを出力したときの前記ロータの磁界方向と、前記所定位置パルスを出力していないときの前記ロータの磁界方向とが、平行である
    ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のステップモータ駆動機構。
12. 前記ステップモータは、前記コイルに発生した磁界を前記ロータに誘導するステータを有し、
    前記コイルと前記ステータは、それぞれ１つずつで構成され、
    前記所定位置パルス発生回路は、前記所定位置パルスを前記コイルに対して出力し、
    前記所定位置パルスを出力したときの前記ロータの磁界方向と、前記所定位置パルスを出力していないときの前記ロータの磁界方向とが、互いに異なる
    ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のステップモータ駆動機構。

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