JPS59117499A - ステツプバイステツプ形電動機ユニツト駆動方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、特にアナログ表示式の電子腕時計に使用する
のに適するステップパイステップ形電動機ユニットの駆
動方法および装置、よジ特定的には、両方向への回転速
度を上けることができるステップパイステップ形電動機
ユニットの駆動力法および装置に関する。

電動機（モータ）装置とは、回転子と固定子とを有する
モータのみならず、必要とされる動作モードに従ってモ
ータに印加しなければならない駆動パルスを発生する制
御回路をも含むものである。

秒針がステップバイステップモータにより駆動され、機
械的に修正されるような腕時計の場合、モータは、秒針
が１つの目盛から次の目盛へ動くのに必要とするステッ
プの数と等しい数のステツノを１秒間に実施すれば十分
である。このヌテップ数は５以下であることが多く、場
合によっては１である。すなわち、モータが毎秒実施し
なければならないステップの数は多くても６である。こ
のような速度でモータを回転させるのに全く問題はない
。

しかし、秒針をもたず、修正すなわち時間帯の変更がモ
ータを、駆動することにより行なわなければならない腕
時計の場合には、状況は異なってくる。モータは、１咀
方向と逆方向の両方向にかなシ高い周波数で駆動できる
ものでなければならず、従って、１秒間にかなυ多くの
数のステップを実施しなければならない。現在、Ｌａｖ
ｅｔ形ステッ゛プバイヌテップモータの場合には、順方
向については５０Ｈｚを越える周波数、逆方向について
は３０　Ｈｚを越える周波数でモータの十分々動作を得
ることはできない。分針と秒針とを有し、分針が１目盛
だけ前進するためにモータが２ステツプを必要とする腕
時計において、時間帯を５時間戻すものとすれば、この
１１つの修正を行なうのに約１４秒かかり、修正時間が
長すぎる欠点を有する。

従って、モータを高い回転速度で、駆動することが望ま
れる。

この問題をさらに良く理解するため、陰付の図面の第１
図及び第２図を参照して説明する。第１図は従来のＬａ
ｖｅｊ形モータ全モータモータは、Ｎ極及びＳ極を有す
る永久磁石から構成される回転子２、及び駆動電流パル
スを受取るコイル６が巻装された固定子４を具備する。

固定子４は、２つの狭窄部１２及び１２′により結合さ
れる２つの有極部１及び■を有し、狭窄部の間には回転
子２を収容する開口８が設けられている。開口８は、回
転子の静的平衡軸Ｘ’Ｘを限定する２つの切欠き部１０
及び１０′がある。この静的平衡軸ｘ’ｘは、１８０°
ずれｆ？ｃ２つの回転子休止位置を限定する。

コイル６に電流が印加されていないとき、回転子はこれ
ら２つの休止位置のいずれか一方の位置を任意にとる。

第１図には回転子の２つの動的平衡位置に対応する軸ｙ
’ｙも示されている。コイル６に電流が印加されている
とき、す々わち固定子の２つの有極部１及びＨの間に磁
界が発生しているときには、永久磁石のＳ−Ｎ軸は軸ｙ
’ｙに沿って位置決めされる。説明を簡単にするため、
コイル６に電流が流れているときにコイル６にょシモー
タに発生する磁束の主要な方向と軸ｙ’ｙとが一致する
ものと仮定する。実際には、切欠き部１０及び１０′に
よρ発生する位置決めトルクが回転子に永久的に影響を
与え続けるため、磁束の方向と軸ｙ’ｙの間にはわずか
な角度差が生じる。第１図の軸ｘ’ｘと軸ｙ’ｙとの間
の角度αｌは３０’から６０’の範囲にあり、補角α２
Ｉ″１１２０°から１５０°の間にある。

第１図の回転方向Ｆは、正の回転方向すなわちモータの
順方向動作の方向であり、逆の回転方向についてはこれ
と全く逆のことがいえる。さらに、コイル６に印加され
る電流パルスの極性は、有極部１がＮ極、有極部■がＳ
極と彦る場合は正であると考えられ、その逆の場合に七
負であると考えられる。

回転子２が第１図に示される位置、すなわち、永久磁石
のＳ−Ｎ軸が静的平衡軸Ｘ’Ｘと一致する位置にあり、
コイル６に正の電流パルスが印加されるものとすれば、
回転子は、そのＳ−Ｎ軸が動的平衡軸ｙ’ｙと一致する
壕で正の方向へ角度α２だけ回転する。パルスが停止す
ると、回転子は軸ｘ’ｘ上の２つの静的平衡位置のいず
れか一方で、当初の位置に関して逆となる位置を任意に
とる。

回転子をさらに半回転させる、すなわち次のヌテッゾを
生じさせるために、負のパルスを印加し、有極部■をＮ
極、有極部ｌをＳ極とする。このように、回転周波数が
高すぎず、はぼ５０Ｈｚ前後までであれば、順方向動作
を支障なく得ることができる。

この程度の周波数では、２つの駆動パルスが印加される
間に経過する時間は、駆動パルスのパルス幅に比べて十
分な長さであり、新しいパルスが印加されるたびに、回
転子は静的平衡位置に確実に達する。

しかしながら、回転子が同じ基本位置から逆方向に回転
する場合には、静的平衡軸と動的平衡軸との間の角度α
１が小さすぎるため、単一の負のパルスたけでは不十分
である。

米国特許第４，１１２，６７１号に記載されているステ
ツブバイステップモータの駆動手段について、第２図を
参照して簡単に説明する。まず最初に、短い正のノ９ル
ス１４が印加されると、回転子はわずかに正の方向へ回
転する。次に、実際には逆方向への回転を生じさせる負
のパルス１６が印加される。正のパルス１４によシ角度
α１は人為的に広けられるので、回転子は、次の正のパ
ルス１８により回転子が静的平衡位置に十分に達しうる
たけの機械的エネルギーをもって動的平衡位置に到達す
る。この静的平衡位置は、回転子の当初の位置に対して
πたけ位相がすれている。第２のヌテッノを実施するた
めに、前述のノＲルス１４．１６及び１８と同じである
が逆極性の一連のパルス１４′、１６′及び１８′が印
加される。

モータのこのような逆転運動、いわゆる［揺動」動作を
可能にするには、前述のように、モータを高速で回転さ
せてはならない。

この種のモータの動作を結合係数γを利用して説明する
。結合係数は次の式により定義される。

ｄφ γ＝−ｎ□ ｄα 式中、ｎはコイル６の巻数、φは回転子の永久磁石によ
り発生し、コイルに流入する磁束、αは回転子の回転角
度である。γが角度αの正弦関数であることは明らかで
ある。従って、 γ＝γｏ’ｓｌｎα γ０は、モータの幾何学的特性、回転子の永久磁石の磁
気特性及びコイルの巻数から計算することができる。従
って、モータごとにγ０の値を決定できる。

モータごとにγ０の値を定めることにより、そのモータ
の最高回転速度に対応する同期周波数を限定する、こと
ができる。この同期周波数Ｆｓ　は次の式に従って得ら
れる。

式中、Ｕｉは真の銹導電圧である。

発明の概要 本発明の主たる目的は、モータの構成及びその制御回路
を過度に複雑にすることなく、順方向にも、逆方向にも
同期速度にごく近い速度で回転することができるモータ
ユニット駆動方法および装置を提供することにある。

本発明においては、回転子、コイルが装着された固定子
、および制御パルス発生回路を具備する電動機ユニット
の１駆動力法であって、該制御パルス発生回路は該固定
子のコイルに駆動パルスを印加し回転子を高速で第１の
方向に回転させ、パルスの発生および該発生したパルス
の該コイルへの印加は順次に下記の諸段階、すなわち、
駆動始動パルスを発生させてコイルへ印加し、電動機の
１つの方向への回転を開始させる段階、極性が交番する
１−Ｎ−２Ｊ個の単純な駆動維持パルスを発生させてコ
イルへ印加し、回転子を該１つの方へ１’−Ｎ−２Ｊス
テップだけ回転させる段階、そして、最後の駆動維持ノ
ぐルスの極性と反対の極性をもつ単純な駆動停止パルス
を発生させてコイルへ印加する段階、を経て行われる電
動機ユニットの駆動方法が提供される。

また、本発明においては、回転子及びコイルが装着され
た固定子を有するモータ及び回転子を高速で第１の方向
又は第２の方向にＮステップだけ回転させるために該コ
イルに駆動パルスを印加する制御ノぐルス発生回路を具
備し、該制御パルス党生回路は、電動機の１つの方向へ
の回転を開始させる駆動始動パルス、回転子を該１つの
方向へ１”Ｎ−２ｊステツグだけ回転させるように極性
が交番する［Ｎ−２Ｊ個の単純な駆動維持Ａ？ルヌ、及
び、最後の駆動維持パルスの極性と反対の極性をもつ単
純な駆動停止パルスを連続して発生してコイルに印加す
る手段を具備する電動機ユニットの駆動装置が提供され
る。

このように、本発明によれば、まず、モータを必要な回
転方向に始動するために逆方向又は順方向の始動パルス
をモータに印加し、次に、必要なステップ数から２を引
いた数のステップを実施するために極性が交互に変わる
一連の単純維持パルスを印加し、次に、最後の維持パル
スとは逆極性の単純停止パルスを印加する。ここでいう
「パルス」とは、単一の「単純な」ノクルス又は「合成
」パルス、すなわち、いくつかの単位パルスから形成さ
れるパルスである。

裁断）！ルスを利用してステップバイステップモータを
駆動することは良く知られてお９、前述の単純パルス又
は合成パルスの個々の単位パルスを裁断することは可能
である。裁断とは、駆動パルスごとにモータに加えられ
るエネルギーを、モータが１ステップ動作するために実
際に必要とするエネルギー量に適合させることである。

維持パルス及び停止パルスの少なくとも一部が印加され
る瞬間は、回転角度に対してモータの結合係数γの変化
を表わす大きさに基づいて一定に定められるのが好まし
い。

使用するステップバイステップモータの種類に基づいて
、順方向と逆方向の始動ノヤルスを変えてもよいが、い
ずれにせよ、一連の単純維持パルスと１つの単純停止パ
ルスとが印加される。

詳細な記述 以下、添付の図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第３図及び第４図は、モータを１１Ｌ１方向（第３図）
及び逆方向（第４図）にモータの同期速度とほぼ等しい
速度で回転させるために駆動パルスがどのように印加さ
れるかを示す。ここでは、第１図に示されるＬａｖｅｔ
形モータについて考える。後述するように、この種の制
御力式は２極ステツグバイステツプモータ又は多極ステ
ップパイステップモータにも適用できる。

第３図の波形特性図（りは、回転子の位置に従った、さ
らに詳細には、回転子と関連し、たとえばＳ極とＮ極を
通る軸と、回転子の静的平衡軸Ｘ’Ｘにより限定される
基準位置との間の角度αの関数としての様々な駆動／４
’ルスの位置を示す。まず、波形特性図（１）において
、結合係数γの変化は角度αの関数としてあられされる
。結合係数γの定義は前述の通りである。波形特性図（
１）において、３種類のパルス、すなわち始動ノｆルス
ＩＬ、　　一連の維持／’ＰルヌＩＥ、１　　からＩ　
Ｅ、Ｎ−２及び停止パルスエＡを印加することにより、
モータは順方向にＮステップ回転する。

波形特性図（１）に示されるように、維持パルスＩ。

の最適の位置は、角度の関数としての結合係数の両極値
に対応する角度位置にセンタリングされるような位置で
ある。始動ｉ’？ルスＩＬは波形特性図（１）の場合に
は順方向にモータを始動し、停止パルスＩＡ　は、必要
なＮステップが完了した後、回転子を停止させる。実際
には、始動パルスと停止・ぐルスがそれぞ杵モ２Ｌりを
１ステツプずつ動作させるので、「Ｎ−２Ｊ個の維持パ
ルスを印加すれば、Ｎステップの動作が得られる。

第３図の波形特性図（２）は、前述のように１つの始動
・母ルス、［Ｎ−２ｊ個の維持パルスＩＥ及び１つの停
止パルスＩＡを含む様々な駆動パルスの時間的位置を示
す。

始動パルスＩＬはパルス幅’ｒｏを有する。維持・ぐル
スＩＥは全て同じ・ぞルヌ幅ＴＥを有し、停止パルスは
）ぐルヌ幅ＴＡを有する。さらに、維持パルスＩＥと停
止パルスＩＡは時点ｔｌ　からｔＮ−ｔ　　Ｋそれぞれ
始まる。これらの時点１．からｔＮ−１は２つの方法に
より設定される。

ステップ数Ｎが限定されている場合、モータの特性に従
ってこれらのＡ？ルスの印加時点をあらかじめ設定する
ことができる。この場合、モータの制御手段は、実施す
べきステップ数に従って所定の時点で維持パルスと停止
パルスを印加する。ステップ数Ｎがさらに多い場合には
、維持ノぞルス及び停止パルスの印加時点は、結合係数
の値の変化を表わす何らかの電気的な大きさを利用して
設定される。その結果、維持パルス及び停止パルスは、
はぼ波形特性図（１）に示される角度位置で印加される
。利用できる電気的な大きさとして、駆動パルス印加後
に誘導される電流、回転子の回転のみによって誘導され
る電圧である速度誘導電圧又は線誘導電圧がある。

時点ｔｌからｔ　Ｎ−１は、これらの電気的な大きさの
値をしきい値と比較することにより決定される。

しかしながら、この自己サーボ制御システムにおいては
、時点ｔｌ、すなわち最初の維持・９ルスが印加される
時点をあらかじめ設定しておいてもよい。この時点ｔ１
は、回転開始時に始まる時間間隔ＴＬの終わシにあられ
れる。従って、この場合、自己サーボ制御システムは、
最初の維持パルスＩＥ、１　　が印加されて始めて動作
を開始し、時点ｔ２からｔ　Ｎ−１を限定する。

第４図の波形特性図（１）及び（２）は第３図の波形特
性図（１）及び（２）と同様であるが、モータを同期速
度とほぼ等しい速度で逆方向に駆動する場合を示す。

波形特性図（１）には始動・七ルヌエ′Ｌと「Ｎ−２」
個の維持パルスＩ′Ｅと、停止パルスＩ′Ａとが示され
、維持ノｆルス及び停止パルスは順方向駆動の場合の維
持パルス及び停止パルスの角度位置と全く一致する。波
形特性図（１）は前述のＬａｖｅｔ形モータに関するも
のである。すなわち、始動パルスエ′Ｌは合成パルスで
あって、単位パルス又は要素Ｉ’Ｌ１　＋　Ｉ’Ｌ２及
び′工′Ｌ３から形成される。これらの単位パルスは、
第２図のパルス１４，１６及び１８に対応する。

パルス■′Ｌ１は、回転子を順方向にわずかに回転させ
る。パルスＩ′Ｌ２は、回転子がその動的平衡軸ｙ’ｙ
に近接する位置に達するまで回転子を逆方向に回転させ
る。ノ４？ルヌＩ’Ｌ３は、回転子を、静的平衡軸ｘ’
ｘ上の、当初の位置に関して角度πだけずれた位置まで
動かす。

第４図の波形特性図（２）は、時間に対する様々なパル
スの配列を示す。パルスの配列は動作に関しては順方向
の場合と同じであるが、合成始動パルスエ′Ｌ　を含む
点が異なる。始動パルスの各単位パルス又は各要素のパ
ルス幅は、モータごとにあらかじめ設定される。たとえ
ば、３つの単位パルスはそれぞれパルス幅Ｔ’、　、　
Ｔ’２及びＴＩ、を有する。最初の維持パルスエヘ、１
は、始動時間間隔Ｔ′Ｌが経過した後、すなわち時点ｔ
ｆ、　　にコイルに印加され、続いて、維持ノ９ルスは
時点ｔ／２１　ｔ１３・・・で順次印加される。パルス
幅Ｔ′Ａを有する停止パルスＩ′Ａは時点ｔ　Ｎ−１で
印加される。順方向動作の場合と同様に、維持パルス及
び停止パルスが印加される時点ｔ　Ｉｌは、印加すべき
ノ９ルスの数、すなわち実施すべきステップ数が比較的
少なければ、モータごとにあらかじめ設定することがで
きる。ステップ数が多いときには、時点ｔ′１は順方向
動作の場合と同様にサーが制御システムにより決定され
る。また、最初の維持パルスが印加される時点１／ｌ　
　も、順方向動作の場合と同様に、あらかじめ設定する
ことができ、サーボ制御システムは第２の維持ノ’？ル
ヌから動作に入る。

このようにモータを高速、すなわちモータの同期速度と
ほぼ等しい速度で駆動する場合、モータにより実施すべ
きステップ数は一定に定められても、各ヌテッゾが実施
される時点は限定できない。順方向動作の場合、サーボ
制御システムは同期周波数で維持パルスを印加するだけ
であるが、前述のように、回転子は、サーボ制御とは無
関係に維持パルスにより動作し続ける。逆方向動作にお
いては、サーボ制御によｐ時点ｔｌｉを限定することに
より回転子の同時速度での回転が維持されるばかりでな
く、第１図のモータの場合、１つの単純維持ノ々ルスが
印加されるたひに、１ステツプが開始される。これに対
し、先行技術による駆動方式では、第２図に示されるよ
うな合成パルスを印加することにより各ステップを開始
しなけれはならない。

第５図に示される制御装置は、モータを順方向に通常の
速度と同期速度の２Ｓ類の速度で駆動すると共に、逆方
向に同期速度で駆動することができる。

制御装置は、通常の駆動パルスを発生する回路２０及び
順方向又は逆方向の高速駆動パルスを発生する回路２２
を含み、双方の回路は１ｊ制御回路２４により発生され
る信号により制御される。モータが腕時計に組込まれる
場合、使用者は、腕時計の様々な機能を実行するいくつ
かの制御要素を任意に操作する。

制御回路２４は、モータを高速で駆動すべき場合に論理
レベル「１」の信号■を第１の出力端子２４ａから出力
する。逆の場合には論理レベルは「０」である。腕時計
を動作させる手動制御要素が休止しているとき、信号■
は「０」である。制御回路２４は、モータの回転方向を
限定する信号Ｓを第２の出力端子２４ｂから出力する。

この信号Ｓは、モータが高速で駆動されるときにのみあ
られれる。信号Ｓの値は、順方向動作の場合に「１」、
逆方向動作の場合は「０」である。制御回路２４は、高
速動作を開始させる信号ＩＮＩＴを第３の出力端子２４
ｃから出力し、また、モータにより実施すべきステップ
の数Ｎを示す信号Ｎを第４の出力端子２４ｄから出力す
る。

本発明は、信号Ｖ　、　Ｓ　、　ＩＮＩＴ及びＮを発生
する方法に関するものではない。従って、制御回路２４
の構成については説明しない。

通常の駆動ｉＲパルス発生する回路２０は発振器３０を
有し、この発振器には水晶共振器３２が接続されている
。発振器３０は、たとえは３２８６７Ｈｚの周波数を有
する信号を分周段３４に出力する。

分周段３４の出力端子３４ａは、モータ制御周波数と等
しい周波数を有する信号Ｋを出力する。たとえば、通常
の動作条件の下でモータが侮分２ヌテップずつ動作すべ
き場合には、信号には１／３０Ｈｚの周波数を有する。

これは、たとえば、秒針をもたず、１つの分目盛から次
の分目盛へ動くのに２ステツプを必要とするような腕時
計の場合に相当する。・信号にはアンドゲート３６の一
方の入力端子に印加される。他方の入力端子にはインバ
ータ３８を介して信号■が印加される。従って、アンド
ゲート３６は、制御信号■が論理レベル１゛０」である
とき、す々わち高速動作モードないときには、通常のモ
ータ駆動モードを表わす信号Ｋを供給する。アンドゲー
ト３６の出力端子は、適切なパルス幅を有する１駆動パ
ルスを供給するパルス整形回路４０に接続される。

以下余白 回路２２は、順方向始動パルス、逆方向始動パルス、順
方向又は逆方向の停止パルス並びに順方向又は逆方向の
維持ノ々ルスをそれぞれ発生する４つのノｆルス発生器
４２．４４．４６及び４８を有する。これらのパルス発
生器は、対応するパルスが始まるべき時点を決定する活
性化入力端子４２ａから４８ａ及び実際にパルスを出力
する出力端子４２ｂから４８ｂを有する。出力端子４２
ｂから４８ｂは、一対のオアダート５２及び５４を介し
てオアダート５０の一方の入力端子に接続される。オア
ゲート５０の他方の入力端子には、パルス整形回路４０
の出力信号が印加される。オアケ゛−ト５０の出力端子
は、駆動パルスを実際にモータのコイル６に印加する駆
動回路５６の入力端子に接続される。制御信号Ｖが論理
レベル「０」であるとき、コイル６には通常の駆動パル
スが印加され、制御信号Ｖが論理レベルｒｌＪであると
きには、オアゲート５４からの高速駆動パルスがコイル
６に印加式れる。

回路２２は、相応する信号を発生するためにノヤルス発
生器４２から４８が活性化されるべき時点を決定する様
々な手段をさらに具備する。・ぐルス発生器４２及び４
４の活性化入力端子４２ａ及び４４ａには、スイッチ６
０を介して信号ＩＮＩＴが印加づれる。Ａ’ルス発生器
４２及び４４は、との信郵ＩＮＩＴの立上り端により活
性化され、スィッチ６０Ｉ″ｉ信号Ｓの論理値によシ制
御される。第３図に示すように、スイッチ６０はアンド
ゲート６０ａ及び６０ｂと、インバークロ０ｃとから構
成はれる。このスイッチをＭＯ３回路により構成するこ
ともできる。

信号Ｓの値がｒＯＪであるとき、信号ＩＮＩＴは逆方向
の始動・ぐルスを発生する・やルス発生器４４の活性化
入力端子４４ａＫ印加され、信号Ｓの値が「１」である
ときには、同じ信号ｒＮＩＴが順方向の始動パルスを発
生するパルス発生器４２に印加される。

前述のように、この実施例においては、維持パルス及び
停止パルスを印加する時点白からｔ′、汀、それら全モ
ータの動作に関連する大きさと対比することによシ決定
される。このために、回路２２は抄出器６２を有し、こ
の検出器の入力端子６２ａには、モータの動作に関連す
る大きさ、さらに詳細には回転子の位置を表わす信号が
印加される。この大きさは、直前の駆動パルスが終了し
たときに誘導される電流又は誘導電圧であるのが好寸し
い。検出器６２ば、回転子の位置を表わす大きさの値と
所定のしきい値の間の比較を開始する活性化入力端子６
２ｂをさらに有する。所定のしきい値との比較が検査さ
れると、検出器は検出パルスＤを出力する。

オアダート５２の出力端子と維持パルスを発生するパル
ス発生器４８の出力端子４８ｂは、オアゲート６４０入
力端子にそれぞれ接続きれる。オアゲート６４の出力鼎
１子はパルス終了検出回路６６に接続される。パルス終
了検出回路６６の出力端子は、この回路に印加されるｉ
４ルスの立下り端と一致する立上り端を有する・ぐルス
を出力する。

パルス終了検出回路６６の出力端子は検出器６２の活性
化入力端子６２ｂに接続される。従って、始動パルス又
は維持・ぐルスの立下り端があられれるたびに、検出器
は活性化避れる。信号りは、まず、２つのインバータ６
８及び６８′と、アンドゲート７０とを介してパルス発
生器４８の活性化入力端子４８ａに印加され、次に、停
止パルスの印加時点を決定する回路７２に印加される。

回路７２ば、活性化入力端子７４ａにおいて信号Ｎを受
信する記憶装置７４を有する。記憶装置７４は、数Ｎ−
１、すなわち維持パルスと停止パルスの総数を記憶する
。回路７２は、検出ノ４ルスＤが入力されるクロック入
力端子７６ａｉ有するカウンタ７６をさらに含む。従っ
て、カウンタ７６は、モータのコイルに維持パルスが印
加されるたびに１単位ずつ増分でれる。記憶装置７４と
カウンタ７６の状態は比較器７８により比較され、カウ
ンタ７６の内容が記憶装置７４に記憶されている値に達
したとき、比較器はその出力端子７８ａから比較信号Ｆ
を出力する。すなわち、カウンタがｒＮ−ＩＪに達する
と、モータにＮ回目のスｔツｆ全実施させるパルス、す
なわち停止パルスが印加される。このために、停止パル
スを発生するパルス発生器４６の活性化入力端子４６ａ
に信号Ｆが印加される。信号Ｆは、インバータ８０を介
してアンドゲート７０の他方の入力端子にも印加される
。信号Ｆがあられれると、ノｆルス発生器４６は停止パ
ルスを出力し、このときアンドゲート７０も閉成される
。その結果、維持・ぐルスを発生するパルス発生器４８
は検出パルスＤにより活性化きれなくなる。インバータ
６８及び６８′は、信号Ｆが発生された後は検出パルス
Ｄがアンドゲート７０の入力端子にのみ印加されるよう
に遅延を生じさせるために設けられる。婆らに、信号Ｆ
は記憶装置７４及びカウンタ７６のリセット入力端子７
４ｂ及び７６ｂＫ印加される。この時点で、仲」路は、
次の高速順方向動作の命令を受入れることのできる状態
となる。

第６図は、上述の回路において使用される様々な信号に
ついての波形特性図である。

以上説明した実励例において、制御・やルスは全て一定
のノぐルス幅を有する。従って、必要なノぐルス幅と等
しい時定数を有する単安定回路によりパルス発生器４２
から４８を構成することができる。

パルス発生器４４の場合、３つの単安定回路が必要にな
ると考えられる。これらの単安定回路は、合成逆方向始
動パルスの３つの単位パルスを発生するように順次活性
化される。しかしながら、腕時計は、入力端子において
約３２　ｋＨｚの信号を受信する分局器を備えているの
で、パルスを発生させるのに３つの周期的信号を使用す
る方が好ましい。

第８図は、逆方向の始動パルスを出力するパルス発生器
４４の一実施例を示す。

ノソルス発生器４４はカウンタ１００’！に有し、カウ
ンタのクロック入力端子１００ａには、分周段３４から
、たとえば８Ｈｚの周波数を有する時間信号が印加され
る。カウンタ１００と関連するデコーダ１０２は、その
入力端子においてカウンタ１００の２進状態出力を受信
する。デコーダ１０２は、カウンタ１００の状態が記憶
されている値と永久的に比較する。パルス発生器４４の
場合、デコーダは３つの値と比較する。値が互いに等し
くなると、デコーダは出力端子１０２ａから１０２０の
１つから信号を出力する。この８　ｋＨｚという周波数
において、１ミリ秒の時間を測定するために、カウンタ
け８個のノぐルス全カウントしなければならない。従っ
て、逆方向の始動パルスを発生する際に使用される時間
（・クルス幅）Ｔ’、、Ｔ’。

及びＴ’ｓ’ａ：測定するためにカウントすべきパルス
数を決定するのは容易なことである。これらの時間は、
デコーダ１０２に記憶されている３組のパルスに対応す
る。カウントされたパルス数がそれぞれ時間’ｒ’、、
’ｒ’、及びＴ’Ｓに対応したとき、出力端子１０２ａ
から１０２ｃは信号を出力する。

さらに、カウンタ１００の活性化入力端子１００ｂは、
オアゲート１０４を介してパルス発生器４４の活性化入
力端子４４ａ［接続される。活性化入力端子１００ｂｌ
／ＩＩ：信号が印加されるたびに、カウンタは、そのク
ロック入力端子１００ａに印加される時間パルスの数だ
け増分される。パルス発生器は、３つのＲ８形フリップ
フロッ７０１０６゜１０８及び１１０をさらに有する。

各７リツプフロツゾは、入力端子８５入力端子Ｒ及び出
力端子Ｑを有する。入力端子Ｒはデコーダの出力端子１
０２ａから１０２ｃにそれぞれ接続でれる。フリップフ
ロップ１０６の入力端子５ｉｌ−１′パルス発生器の活
性化入力端子４４ａｌＣ接続される。フリップ７０ツノ
１０８の入力端子Ｓはパルス終了検出回路１１２を介し
て７リツプフロツプ１０６の出力端子ＱＫ接続され、フ
リップフロップ１１００入力端子Ｓはパルス終了検出回
路１１４を介してフリップフロッグ１ｏ８の出力端子Ｑ
Ｋ接続される。パルス終了検出回路１１２及び１１４は
、フリップフロップの出力端子Ｑから出力される信号の
立下カ端があられれたときに７リツプフロツプを制御す
るパルスを発生するためにのみ設けられる。

パルス終了検出回路１１２及び１１４の出力匁１子ハ、
オアゲート１１６を介してカウンタ１００のリセット入
力端子１００ｃに接続される。オアゲート１１６の出力
端子は２つのインバータ１１８及び１１８′を介してオ
アゲート１０４の第２の入力端子に接続される。これら
のインバータは、わずかな遅延を生じさせるために設け
られる。フリップフロップ１０６．１０８及び１１０の
出力端子はオアゲート１２０の３つの入力端子に接続さ
れ、オアダート１２０の出力端子はＡ？ルス発生器４４
の出力端子４４ｂに接続される。

次に、／クルス発生器の動作について説明する。

まず最初罠、活性化入力端子４４ａがリセットされると
、カウンタ１００のクロック入力端子１００ａはブロッ
クされ、フリップフロッグ１０６から１１０及びカウン
タ１００の出力端子けりセットされる。パルス発生器の
活性化入力端子４４ａに信号が印加されると、フリップ
フロップ１０６の出力は値「１」に切換わ力、カウンタ
１００はクロック・史ルスＣＫの数だけ増分される。出
力端子１０２ａが信号を出力したとき、すなわち時間’
Ｐｒ　がカウントされたとき、７リツグフロツプ１０６
の出力Ａ１，１子ハリセツトサれる。この時点て、パル
ス終了検出回路］１２はパルスを出力し、このパルスは
、まず、フリップ７０ツデ１０８の出力端子Ｑを論理レ
ベル「１」にセットし月つカウンタ１００を「０」にリ
セットし、次にわずかな遅延時間を経てカウンタ１００
を再び活性化する。

デコーダの出力端子１０２ｂからフリップフロップ１０
８の入力端子Ｒに信号が印加されるまで、同じプロセス
が繰返される。この時点で、パルス幅Ｔ′２の第２のパ
ルスが出力端子４４ｂから出力される。最後に、パルス
幅Ｔ′３のパルスを発生するためにフリップフロップ１
１０について同じサイクルが繰返される。デコーダの出
力端子１０シに実際にパルスがあられれると、フリップ
フロップ１１０及びカウンタ１００は図示されていない
手段によりリセットされる。

このようにして、出力端子４４ｂから、全て同じ極性の
始動パルス”Ｌｌ　ａ　ｌ′Ｌ２及び■′５．が得られ
る。極性の交番は駆動回路５６により行なわれる。パル
ス発生器４２．４６及び４８については、上述と同様の
、さらに簡単な構成を採用すれはよい。

第７図に示される回路は第５図の回路を変形したもので
ちゃ、最初の維持・やルスを印加する時点があらかじめ
定められており、順方向動作について時間間隔ＴＬを有
し、逆方向ル（１作については時間Ｔ′Ｌを有する場合
に使用される。第５図と同様の部分は同じ図中符号によ
り示すものとする。活性化パルスを発生ずる回路２０、
スイッチ６０、パルス発生器４２から４８、パルス終了
検出回路６６並びに検出器６２は全く同じである。停止
）４ルスの印加時点を決定する回路７２も同じであるが
、制御回路２４により信号Ｎか印加されたとき、記憶装
置７４は値ｒＮ−２Ｊにセットされる。ノ々ルス発生器
４２及び４４にはスイッチ６０の出力か供給される。同
様に、比較器７８の出力端子はノ４ルス発生器４６の入
力端子に直接接続されると共に、インバータ８０及びア
ンドゲート７０を介してノ灼しス発生器４８の入力端子
に接続される。

相違点として、スイッチ６０のアンドゲート６０ａの出
力端子が、順方向動作の枇続時間ＴＬを限定する別のパ
ルス発生器１３０の入力端子にも接続されることと、ス
イッチ６０のアンドダート６０ｂの出力端子が、逆方向
動作の継続時間Ｔ′Ｌ？：限定するさらえ別の・ぐルス
発生器１３２の入力端子に接続されることが挙げられる
。／’Ｐルス発生器１３０及び１３２の出力端子はオア
ダート１３４の入力端子に接続され、オアダート１３４
の出力端子は、パルス終了検出回路６６と同じパルス終
了検出回路］３６の入力端子に接続される。パルス終了
検出［１路１３６け、）ぐルス発生器１３０又は１３２
から出力される・ぞルスが終わった時にパルスを出力す
る。パルス終了検出回路１３６の出力端子は、オアゲー
ト１３８の一方の入力端子に接続はれる。

オアダート１３８の他方の入力端子は、インバータ６８
及び６８′によシ遅延された信号を受信する。

オアダート１３８の出力端子はアンドゲート７０の第２
の入力端子に印加される。

第７図の実施例において、パルスＩＮＩＴは、必要な回
転方向に従ってパルス発生器４２又は４４を活性化する
ばかりでなく、必要な回転方向に従ってパルス発生器１
３０又は１３２も活性化する。

第５図の場合と同じように、始動パルスはパルス発生器
４２から出力される。しかしながら、パルス終了検出回
路６６がパルス発生器４２及び４４の出力端子に接続さ
れていないので、始動・ぐルスは検出器６２を活性化し
ない。パルス発生器１３０又は１３２から出力された・
ぐルスが終わり、比較器７８が一致を表わす信号Ｆを出
力していなければ、パルス発生器４８の活性化入力端子
にパルス　　−が印加され、その結果、ノｊルス発生器
４８は最初の維持パルスを出力する。パルス発生器１３
０又は１３２の出力信号が「０」に戻ると、オアゲート
１３８の一方の入力端子に、論理レベル「０」の信号が
連続して印加される。第２．第３・・・の維持・千ルス
及び停止パルスの印加に関しては、回路は全体として第
５図の回路と全く同じように動作する。

第９図は、維持パルス及び停止パルス−の印加時点が直
前の活性化／４’ルスの印加後に誘導される電圧に基づ
いて決定される場合の駆動回路５６及び検出器６２の実
施例を詳細に示す。

駆動回路５６は、２つのＰチャンネルＭＯ８＋−ランシ
スタ２０２及び２０４と、２つのＮチャンネルＭＯ８）
ランジスタ２０６及び２０８とから構成されるブリッジ
を含み、これらのトランジスタは、モータのコイル６に
いずれかの方向に電圧Ｖを印加するように制御される。

実際には、駆動回路５６は極性の交番する駆動パルスを
印加するはかりでなく、第１に、モータの動作を改善す
るだめに各駆動ノ４ルスが印加された後にコイル６を開
回路状態とし、第２に、さらに重要な点であるが、誘導
電圧を測定することができる。

オアゲート５０により発生京れる制御信号に／／は、Ｄ
形フリッゾフロッｆ２１０のクロック入力端子ＣＫに印
加される。フリップフロップ２１０（７１ｊ力端子Ｑは
アンドダート２］２の一方の入力端子に接続され、出力
端子Ｑはフリップフロップの入力端子りと、アンドゲー
ト２１４の一方の入力端子とに接続される。アンドグ゛
−）２１２７び２１．４、の第２の入力端子には、制御
信号に〃が印加される。

従って、制御信号に〃のパルスはアンドダート２１２及
び２１．４の出力端子に交互にあられれる。アン）’ｒ
ゲート１２の出力端子はアンドダート２１６の一方の入
力端子に接続されると共に、オアダート２１８の一方の
入力端子に接続される。これらのダートの出力端子はＭ
ＯＳ　）ランジスタ２０２及び２０６のダートに接続さ
れる。これと全く対称的ＩＦ、７　ント’ｒ’　−ト２
１４の出力端子はアンドグー）２２０の一方の入力端子
と、オアダート２２２の一方の入力端子とに接続される
。これらのダートの出力端子ｕＭＯ８）ランジスタ２０
４及び２０８のケ”　−トに接続される。ダート２１６
から２２２を設けた点を除けば、駆動回路５６はモータ
コイル用の従来の駆動回路である。

検出器６２はＲ８形フリップ７０ッグ２２４を含み、こ
のフリップフロップの入力端子Ｓは検出器６２の入力端
子６２ｂに接続される。すなわち、フ１７　、、ｏフロ
ップ２２４の入カ剋、子Ｓには信号ｒＤが入力される。

フリップフロップ２２４の。

出力の目的は、第１に、コイル６の回路を開路すること
・第２に、時点ｔｉ及び１／、　　の決定に用いられる
誘導電圧の測定の開始時点を決定することである。第１
の機能を実行するため、フリップフロップ２２４のＱ出
力はオアグー）２１８及び２２２あ第２の入力端子に供
給される。句出力は、アンドゲート２１６及び２２０の
第２の入力端子に伊、給される。

コイル６の２つの端子６ａ及び６ｂは、検出器６２の２
つの入力端子６２ａに接続される。入力端子６２ａは減
算器２２６の入力端子に接続される。この減算器２２６
は、制御入力端子２２６ａに活性化信号が印加されたと
きＶＣ，２つの入力端子に印加された電圧の差に等しい
信号を出力する。

制御入力端子２２６ａは、約０．２　ｍｓの遅延をもっ
てフリップ２０ツブ２２４から出力される信号を受信す
る。この遅延は、たとえば、２つのインバータ２２８及
び２２８′によジ提供てれる。検出器６２は、一方の入
力端子において減算器２２６の出力信号、すなわぢ誘導
電圧Ｕｉを受取り、他方の入力端子には基準電圧Ｕ　が
印加される比較器２３０をさらに含む。誘導電圧Ｕ、が
基準電圧Ｕ　よυ高くなると、比較器２３０は出力端子
６２ｃから検出信号りを出力する。

駆動回路５６と検出器６２は次のように動作する。モー
タが通常の速度で駆動されているとき、信号ＩＤばない
。フリップフロラｆ２２４の出力端子Ｑは「０」にセッ
トされ、出力端子すけ「１」にセットされる。従って、
沖算器２２６は付勢されず、オアゲート２１８及び２２
２の第２の入力端子には信号「０」が印加され、アンド
ゲート２１６及び２２０の第２の入力端子には信号「１
」が印加される。すなわち、４つのゲート２１６から２
２２は、それぞれ、その第１の入力対、１子に印加され
る信号を出力する。このように、駆動パルスは通常の交
番方式でコイル６に印加される。

モータが高速で駆動式れると、最初の信号ＩＤは始動Ａ
？ルス■、又は工１．の終了時（第５図）又は最初の維
持信号工。、１又は”Ｅ　、　１の終了時（第７図）ニ
あられれる。このノ＋ルスはフリップフロップ１２４の
出力端子ＱをｒＩＪにセットし、アンドゲート２１６及
び２２０の出力端子をｒＯＪにセットする。その結果、
４つのＭＯＳトランジスタ２０２から２０８はブロック
される。コイル６は開回路状態となる。減算器２２６の
入力端子には誘導電圧Ｕ、の値が印加される。０．２ｖ
ａ後、減算器２２６は活性化され、誘導電圧と等しい電
圧を出力端子から出力する。この電圧がＵｒより高くな
るたびに、比較器２３０の出力端子に信号りがあられれ
る。前述のように、この信号ＤＨ１・ぐルス発生器４８
の入力端子に印力日されると同時に、フリッゾフロッｆ
２２４の入力端子Ｒに印加される。そこで、フリップフ
ロップ２２４の出力端子Ｑけ「０」にリセットされ、出
力端子司は「１」にリセットされる。ゲート２１６から
２２２は、次の維持Ａ’ルス又は停止パルスを開始させ
る信号を再び受取ることのできる状態となる。

次のような特性を有する２極Ｌａｖｅｔ形モータについ
て試験を実施した。

固定子直径；２．４０ｍ：回転子直径：　１．６０ｖａ
　：コイルの巻数：８２００：コイルの抵抗：２０にΩ 次のように７やラメータを設定した。

Ｕ＝５０ｍＶ 順方向動作の場合： Ｔｏ　＝　４　ｍｓ　；　ＴＬ＝　７　ｍｌｌ；　Ｔ、
　−＝　３．５　ｍｓ　；ＴＡ＝、　７　ｍｓ 逆方向動作の場合： Ｔ’＋　　　−２ｖａ　　　：　　　Ｔ’ｌ！　　　＝
Ｔ’ｓ　　　＝５ｍｓ　　　：Ｔ′＝１３ｖａ　：Ｔ’
　　＝３．５ｖａ　：覧＝７ｍｓＬ　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　Ｅこのような構成の場合、モー
タは、実際に、約２００　Ｈｚの理論上の同期周波数に
ごく近い周波数で順方向と逆方向の両方向に回転する。

また、モータは停止パルスＩＡ又は■／、　　の印加後
に実際に停止することができる。

さらに、供給電圧の範囲は、特に逆方向動作の場合に、
通常の動作条件の下で得られる電圧範囲に比べてかなシ
広くなる。

前述のように、結合係数の変化、すなわち回転子の位置
の変化を表わす他の電気的な大きさを利用してもよい。

この場合、検出器６２のみを変形　　　′しなければな
らない。

ざらに、本発明のモータ装置において別の励類のモータ
、たとえば、Ｌａｖｅｔ形ではあるが、静的平衡位置と
動的平衡位置とが９０°ずれているようなモータなども
使用できると考えられる。この場合、固定子は、切欠き
部により限定きれ、互いに正反対の位置で対向する２つ
の可飽和領域と、同様に互いに正反対の位置で対向する
磁気抵抗の高い２つの領域とを有する。さらに、これら
４つの領域は静的平衡位置に関して対称的に配置される
。

このようなモータの場合、逆方向の始動パルス■／Ｌ（
、Ｊ、、順方向の始動パルス■５と同じパルス幅を有す
る単一のパルスから構成される。

以上説明し、図示したモータ装置は、アナログ表示の腕
時削に特に適している。しかし、このようなステップバ
イステップモータについては、他の技術分野において、
他の多くの興味ある用途が見出される可能性がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、それぞれ、従来のＬａｖｅｔ形モ
ータ、及び第１図に示されるモータの回転子を逆方向に
駆動する駆動信号の波形の一例を示す図、 第３図及び第４図は、それぞれ、本発明によるモータ装
置のモータを同期速度にごく近い速度で順方向と逆方向
に駆動する駆動パルスの波形特性図； 第５図は、本発明によるモータ装置の制御回路の一実施
例の回路を示す図、 第６図は、第５図の制御回路において使用される様々な
信号をかす波形侶性図、 第７図は、第５図に示される制御回路の変形例の回路を
示す図、 第８図は１．駆動パルスを発生する回路の一実施例を示
す第５図又は第７図の回路の一部を示す図、及び、 第９図は、維持パルス及び停止・やルスを印加する時点
をザーボ制御する手段を扮供する第５図及び第７図の回
路の一部を示す図である。 ２・・・回転子、４・・・固定子、６・・・コイル、２
４・・・制御回路、４２，４４，４６．４８・・・パル
ス発生器、５６・・・駆動回路、６０・・・スイッチ、
６２・・・検出器、６６・・りやルス終了検出回路、７
４・・・記憶装置、７６・・・カウンタ、７８・・・比
較器、１００・・・カウンタ、１．０２・・・デコーダ
、１０６，１０８゜１１０・・・フリツプフロツプ、１
１２．１１．４・・・パルス終了検出回路、１３０，１
３２・・・パルス発生器、１３６・・・／ぐルス終了検
出回路、２０２，２０４゜２０６．２０８・・・八４０
Ｓ　　トラーンジスタ、２１０・・・フリツプフロツプ
、２１６，２２０・・・アンドケゞ−ト、２１８．２２
２・・・オアグー１−１２２４・・・フリップフロップ
、２２６・・・減算器、２３０・・・比較器。 以下余白 ロアの浄１Ｂ・（内容に変更なし） Ｋ」］」七ｎ」ｌ−一一− Ｖ−一−ゴーーーーＬ−−− に’ＪＬローーーー ５　　　　　　　　　　　’　　＋ １Ｎ／Ｔ、−一一一且一一−−− ／　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１ＦｉＢ、
４ Ｆ依、８ 「−一一一−−−−−−−−−−−−］ｈノ・９ 手続補正書（方式） 昭和５９年　１月７７日 持Ｈ質長官　若杉和夫殿 １、事件の表示 昭和５８年　特許願　　第１６５３３２号２、発明の名
称 ステップバイステップ形電動機ユニット駆動方法および
装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名　称　ファブリク　ドルロジエリー　ドウフォンタン
ムロン　ンシエテ　アノニム４、代理人 ６、補正の対象 図　　　面 ７、補正の内容 図面の浄書（内容に変更なし） ８、添付書類の目録 浄書図面　　　　　　１通

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転子、コイルが装着された固定子、および制御パ
   ルス発生回路を具備する電動機ユーットの駆動力法であ
   って、該制御パルス発生回路は該固定子のコイルに駆動
   パルスを印加し回転子を高速で第１の方向に回転させ、
   パルスの発生および該発生したパルスの該コイルへの印
   加は順次に下記の諸段階、すなわち、 駆動始動パルスを発生させてコイルへ印加し、電動機の
   １つの方向への回転を開始させる段階、１つの方へｌ−
   Ｎ−２Ｊステッズだけ回転させる段最後の駆動維持パル
   スの極性と反対 の極性をもつ単純な駆動停止・ぐルスを発生させてコゞ
   イルへ印加する段階、 を経て行われる、電動機ユニットの駆動方法。 ２、回転子及びコイルが装着された固定子を有するモー
   タ及び回転子を高速で第１の方向≠社業＝＊＃陣にＮ７
   ．テップだけ回転させるために該コイルに駆動パルスを
   印加する制御パルス発生回路は回転させ石ように、極性
   が交番する［Ｎ−ｊ２Ｊ個の単純な駆動維持）ｆルヌ、
   及び、 最後の駆動維持パルスの極性と反対の極性をもつ単純な
   駆動停止・ぐルス、を連続して発生してコイルに印加す
   る手段、 を具備する電動機ユニットの駆動装置。 ３、該制御パルス発生回路は、 回転子の位置に依存して電動機の結合係数の変化を示す
   電気信号を発生する手段、及び、該駆動維持・ぐルスの
   少なくとも一部と該駆動停止／？パルス該電気信号に応
   答して該コイルに印加′する時点を限定する手段、 をさらに具備する、特許請求の範囲第２項記載の装置。 ４、該電気信号がコイルにより誘導された電圧である、
   特許請求の範囲第３項記載の装置。 ５、該電気信号がコイルにより誘導された電流である特
   許請求の範囲第３項記載の装置。 ６、該駆動維持パル７が全て共通する固定パルス幅を有
   し、該駆動停止パルスは該１駆動維持パルヌよｐ長い固
   定パルス幅を有する、特許請求の範囲第２項記載の装置
   。