JPS6047557B2 - 電子腕時計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子時計に関し、特にその電気機械変換機構
であるステップモーターの駆動方式の改良に関する。

水晶振動子を時間標準としたいわゆる水晶腕時計が実現
されて以来、数多くの技術革新や改良により生産数量の
増加と低価格化が図られ、現在ではこの水晶腕時計が広
く普及するに至つた。 しかしながら、指針表示式のア
ナログ水晶腕時計においては、水晶振動子、電子回路関
係の技術革新に比し電気機械変換機構の立ち遅れが目立
つて来ている。

特に時計全体の消費電力の殆んど大部分をこの電気機械
変換機構で消費されるようになつてきており、水晶腕時
計の長寿命化もしくは電池の小型化による時計体の小型
、薄型化の大きなネックとなつてきている。 本発明は
、この点を改良するため、電気機械変換機構として２極
ロータ型ステップモーターを採用し、このステップモー
ターの駆動方式を改良し、性能を維持しながら低電力化
を図つたものである。

第１図は２極ロータ型ステップモーターであり、この
ステップモーターは従来からも実用化されており、本発
明はこのステップモーターの駆動方式に関するので、先
づこのステップモーターの概要と従来の駆動方式につい
て述べ、続いて本発明の新駆動方式について詳説する。

第１図において１は２極に着磁された永久磁石製のロ
ーターで、このローター１をはさんでステーター２、３
が対向して配置されているが、これらのステータ２、３
はそれぞれコイル４を巻いた継鉄５に接続して一組のス
テーターを構成している。ステーター２、３は、ロータ
ー１が一定方向に回転できる様にローター１の中心に対
しステーター２、３の円弧部２ａ、３ａを偏心させ、ロ
ーター１の静止時の磁極（ＮおよびＳ）位置をステータ
ー２、３の一方にずらしている。コイル４の端子４ａ，
４ｂに駆動信号を印加すると、ローター１は１８００づ
つ回転しこのローター１の回転は図示しないが歯車輪列
を介して時針、分針、秒針、カレンダー機構等から指示
機構を作動し時刻表示を行う電子腕時計として構成され
る。第２図は、このステップモーターの従来の駆動回路
、第３図はその入力信号てある。

６，７はＣＭＯＳインバーターでその出力にコイル４の
端子４ａ，４ｂに接続されている。

このインバーター６，７の入力端子８，９には第３図Ａ
，Ｂの如き信号が印加される。今仮に入力端子８の信号
がＬＯＷからＨＩＧＨになると、矢印１０の様に電流が
流れ、他の入力端子９がＨＩＧＨになると、これと対称
に電流が流れる。２つの入力端子８，９は１秒毎に交互
にＨＩＧＨになるので、コイル４にはこれに応じて１秒
毎に電流の流れる方向の変化する反転パルス電流が流れ
る。

従つてステーター２，３は交互にＮ極、Ｓ極に励磁され
るローター１がこれに応じて１８００づつ回転すること
が理解されるであろう。第４図は、ローター１を駆動し
た時のコイルに流れる電流の波形を示したものであり、
この波形の特徴は途中に電流値が減少する部分があるこ
とで、これはローター１が回転したときローター１の磁
極によりコイル４内の磁束が変化しコイルに逆誘起電流
が流れるためであり、この最も減少する部分は、磁束変
化が最も変化する部分、即ちローター１が両ステーター
２，３間の隙間を通る迄の区間でこのステップモーター
の作動を観測すると、ローター１を作動させるためだけ
ならこの区間１１て十分に作動することがわかる。

即ち、ローター１を起動しステーター２，３の隙間を通
る迄駆動すれば、後は慣性とステーター２，３との吸引
により１ステップ回転する。しかし、ローター１に負荷
がかかるとこの隙間を通過する迄の時間がかかり予想さ
れる負荷に耐えるようにするため駆動区間１２が余裕と
して設けられている。しかしながら、この余裕区間１２
は逆誘起電流が少なく、図からもわかる様に、この部分
での消費電流が非常に多い。これはローター１の作動を
無視して一定の駆動をする様な駆動方式をとつているた
めであり、本発明はローター１の作動を考慮し、無駄に
なつている部分の消費電流を減少し、性能を維持しなが
ら低電力化の可能な駆動方式を提供するもので、以下実
施例につき詳説する。第５図は本発明の駆動回路を示す
一実施例であり、第６図はそのタイムチャートである。
同図において、１３，１４，１５，１６はモーター駆動
用のＭＯＳトランジスタであり、１７はモーターコイル
、１８，１９はコンデンサ、２０，２１，２２，２３は
抵抗である。モーターの非駆動時はすべてのＭＯＳトラ
ンジスタ１３，１４，１５，１６は０ＦＦとなつており
、コンデンサ１８，１９は抵抗２０，２１，２２，２３
を介して充電される。そこで第６図のタイムチャートに
示す様にＭＯＳトランジスタ１３と１６が０Ｎになると
、コンデンサ１９に蓄えられた電流が放電し図の矢印の
方向に電流が流れる。コンデンサ１９は、コイル１７の
側が一に充電されるため、放電開始直後は電源電圧の倍
の電圧がコイル１７に印加される（第６図Ｆ）。そして
コイル１７には第６図Ｆの如き電流が流れる。即ち、コ
イル１７には駆動直後は大電圧が印加され、コンデンサ
１９の放電に従つて減少する様になつている。モーター
に起動時大きい電圧をかけて起動エネルギーを大量に与
えることは、ローターの起動が容易でステップモーター
の駆動にとつて有利である。しかも、ローターの駆動電
圧は次第に減少するので前述の如き無駄な大電流が流れ
ることがなく、従つて駆動電流の低減を図ることができ
た。具体的数値を述べると、従来の駆動方式で変換効率
２０％のモーターを、本発明の駆動方法を適用すること
によつて２７〜３０％の変換効率にすることができた。
従つて同・じ性能を得るには低電力で作動する。以上本
発明の実施例につき詳説したが、本発明は駆動方式を改
良することにより変換効率を高め低電力化を図つたステ
ップモーターを備えた電子腕時計であり、電子腕時計の
一層の普及に貢献す・るものであり、その利点は大きい
。

本願の構成によれば、駆動回路を形成する４個のトラン
ジスタによつて形成される２つの導通路の各々にコンデ
ンサを直列に接続するとともに、そのコンデンサの負電
源に接続する端子と正電源ノの間及び、正電源に接続す
る端子と負電源との間を抵抗を介して接続したものなの
で次のような効果を有する。

（ａ）印加電圧を増加するために駆動回路中に設けられ
たコンデンサは直列に設けられているので駆動パルスは
所期において大きな電圧が印加されるが、直ちに指数関
数で減つてくることになり、誘起電流の少ないローター
回転後半における無駄電流を効率良く削減することがで
きた。

（ｂ）コンデンサへの充電に格別な制御を必要としない
ため、簡単な構成でステップモーターの駆動効率を上昇
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電子腕時計用ステップモーターの概略図。 第２図は従来のステップモーター駆動回路。第３図は第
２図の入力信号波形。第４図は従来の駆動回路での電流
波形。第５図は本発明のステップモーター駆動回路の一
実施例。第６図は第５図のタイムチャート及び電流波形
。１・・・・・・ローター、２，３・・・・・・ステー
ター、４・・・・・コイル、５・・・・・コイルコア、
６，７・・・・・・ＣＭＯＳインバーター、１３〜１６
・・・・・・ＭＯＳトランジスタ、１７・・・・・コイ
ル、１８，１９・・・・コンデンサ、２０〜２３・・・
・・抵抗。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 時間標準振動子の出力を電子回路により分周し、波
   形成形して駆動回路にパルス信号を供給する手段と、永
   久磁石ローター、ステーター及びコイルを有するステッ
   プモーターと、前記ステップモーターに駆動される輪列
   とを有する電子腕時計において、前記駆動回路は前記コ
   イルの両端と正電源との間に接続される２個のトランジ
   スタと、前記コイルの両端と負電源との間に接続される
   ２個のトランジスタを有し、前記４個のトランジスタは
   互いにコイルを介して正電源から負電源に電流が流れる
   よう正電源側の１つのトランジスタと負電源側の１つの
   トランジスタを１対とする２組の導通路を形成しており
   、前記２組の導通路の各々に直列にコンデンサを配置す
   るとともに、前記コンデンサは前記導通路中で負電源に
   接続する端子と正電源との間及び正電源に接続する端子
   と負電源との間を抵抗で接続したことを特徴とする電子
   腕時計。