JPS6118150B2

JPS6118150B2 -

Info

Publication number: JPS6118150B2
Application number: JP70675A
Authority: JP
Inventors: Kiichi Kawamura
Original assignee: Suwa Seikosha KK
Current assignee: Suwa Seikosha KK
Priority date: 1974-12-26
Filing date: 1974-12-26
Publication date: 1986-05-10
Also published as: JPS5175565A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は電子腕時計用ステツプモーターに関す
るものであり、特にローターの駆動方式を改良し
効率の高いステツプモータを提供するにある。

従来の水晶時計用ステツプモーターは、ロータ
ーの動きとして、１ステツプずつ安定したものを
得るために、駆動パルスが発生している間にロー
ターの動きを減衰させ、その後駆動パルスを切る
方式があつた。しかしこれらの方式はローターの
動きがある程度減衰するまでは、パルスを流して
いなければならず、そのためパルス巾は長くなり
消費電流が多くなるという欠点を有していた。

また、この欠点を改良し、ローターの回転によ
り発生する誘起電流を活用したステツプモータが
考案されている。

第１図はこの実施例における平面図である。ス
テーター１，２がローター３を囲む様に配置さ
れ、ステーター１，２の他端がコイルコア４の両
端に接合している。周知のごとく、この様なステ
ツプモーターはコイル５に回路の出力端子６また
は７より出る駆動パルス電流が流れることによ
り、コイルコア４内に発生した磁束をステーター
ー１，２によりローター３付近まで導き、ステー
タ端面１ａ，２ａより発生する磁界とローターに
着磁された磁極との相互作用によりローター３が
回転する。

第２図は前述したローターが１ステツプずつ安
定した回転運動を成すために、駆動パルス発生中
にローターの動きを減衰させる方式におけるコイ
ルに流れる電流の波形である。

第３図は従来の改良された駆動方式のコイルに
流れる電流の波形である。第２図、第３図とも駆
動パルス波形は点線で示した様に流れるべきとこ
ろであるが、ローターの動きによる誘起電流が加
わり実線で示した様な電流波形となる。第２図に
おいてローターの動きとの関係について述べる。
図中９においてローターは駆動しはじめ１０にお
いて所定の回転角まで回転する。たとえば１図に
示した様な２極ローターの場合は180゜であり、
６極ローターの場合は60゜、８極の場合は45゜で
あり、一般的に言えば360゜／ローターの極数で
ある。この10の時点が今回の駆動パルスが切れた
後のローターの安定点であり、ローターはこの点
を通り越し、11において一時停止し、直ちに逆回
転を開始する。１２において再び前記安定点を通
り越し、１３において再び停止し、直ちに正回転
を開始する。この動きを繰り返しローターの動き
は減衰して、所定の前記安定点に静止する。この
ことを言い換えると、図中９〜１０においてロー
ターは駆動かつ加速される。１０〜１１において
ブレーキをかけられ１１〜１２において逆加速さ
れ、１２〜１３においてブレーキがかけられてい
る。

ステツプモーターの改良された駆動方式のコイ
ルに流れる電流の波形を示した第３図において、
ローターの動きとの関係について述べる。第２図
と同様１４〜１５においてローターは駆動加速さ
れ、１５において前記所定の回定角を回転する。
この所定の回転角をローターが回転するのに要す
る時間内に駆動パルスを切れば、その後のロータ
ーの動きによる誘起電流、図中１５〜１６〜１７
〜１８〜はローターの動きに対し、すべてブレー
キとして作用する。もちろん誘起電流の性質とし
てすべての場合にローターの動きを止める方向に
作用する訳であるが、パルス発生中の誘起電流は
パルス電流に影響を与えるだけでコイルに流れる
電流の方向を変えるほど大きなものではない。図
中１５すなわちパルスが切れた後にコイルに流れ
る電流はすべて誘起電流であり、すべてがロータ
ーの動きを止める方向に働く。しかもコイル抵抗
をＲ、磁束の変化をｄφ／ｄθ、ローターの角速度をｄθ／ｄｔとすれば、誘起電流はｉ＝１／Ｒ・ｄφ／ｄ
θ・ｄθ／ｄｔ・ｄθ／ｄｔと表わされることからわかる様に、ローターの速
度が大きければそれだけブレーキとして作用する
誘起電流も大きくなる。すなわち、ローターの保
有エネルギーが大きければ、ブレーキも大きく作
用することを意味し、ローターの安定動作に有効
である。またパルスが出ていない間、コイルの両
端を短絡してあつても、第２図の様にパルス発生
中にローターの動きを減衰させてしまうと、パル
スが切れた時、当然の様にローターの速度は小さ
くなつているため、既に誘起電流は小さくブレー
キとしてもその効果は期待できない。

したがつて、パルスが出ていない時コイルの両
端を短絡し、ローターの動きによる誘起電流を利
用し、ローターが所定の回転角を回転するのに要
する時間内にパルスを切ることができ大幅な消費
電流の減少が可能となつた。

しかしながら駆動パルスを切つた直後よりコイ
ルの両端を短絡しローターにブレーキをかけるこ
とは、ローターの出力の点から必ずしも最適の駆
動方式とは言えない。

本発明はこの点を改良し、さらに出力の向上も
しくは消費電力の減少を可能とする効率の高いス
テツプモータを提供するもので、以下その実施例
につき述べる。本発明になるステツプモータの外
観は第１図と同等であり、第４図が本発明による
方式のコイルに流れる電流波形である。比較のた
め第３図のものと同じ駆動パルス幅で駆動したも
のであり、区間１９はこの駆動パルス幅であり、
区間２０は駆動パルスが切れコイルの両端を開放
している時間帯であり、区間２０はコイルの両端
を短絡している時間帯である。即ち、本発明の駆
動方式の特徴は駆動パルスが切れた後、短時間だ
けコイルの両端を開放状態にし、ローターにブレ
ーキをかけず慣性で回転させ、しかる後コイルの
両端を短絡しローターにブレーキをかけ、上述の
例と同様の効果をもたらしめたものである。従つ
て区間２０でローターの回転による誘起電流が発
生せず、この時点の無駄なブレーキをとり除きロ
ーターの出力を向上することができた。又同じ出
力を得るには駆動パルス幅の減少もしくはコイル
抵抗の増加が可能となり、消費電力の減少が計れ
る。

第５図ａ，ｂは上記本発明になるステツプモー
タ駆動方式を示す電子回路のブロツク図であり、
第６図はそのタイムチヤートを示す。２２は水晶
振動子等の時間標準振動子であり、一例として
32768Hzとした。これをフリツプフロツプ群２３
により256Hzを得、さらに図の如くフリツプフロ
ツプ、アンド回路群によりＥ、Ｆ点に夫々
7.8msec、3.9msecのパルス幅の１秒信号を得
る。フリツプフロツプ群２３に接続される８個の
フリツプフロツプ（FFと略記す）とＥ点までの
７個のアンドゲート、またＦ点までの８個のアン
ドゲートとは波形成形のためのものであり、Ｅ点
に接続される１つのFFと出力Ｂ，Ｄを有する２
個のアンドゲート、及びＦ点に接続し出力Ａ，Ｃ
を有する２個のオアゲートとの組合せにより第６
図に示す如き出力波形を形成している。この出力
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは第５図ｂに示すロータ駆動トラ
ンジスタ２５〜２８の同符号の端子に接続する。
トランジスタ２５〜２８はスイツチ手段として作
動し駆動回路を形成する。図中２４は駆動コイル
であり、このコイル２４には１秒毎に電流の方向
が変化する7.8msecの反転電流が流れ、駆動パル
スが切れた直後より3.9msecは４個のトランジス
タ２５，２６，２７，２８全てがOFFとなり、
コイル２４の両端は開放状態となる。その後トラ
ンジスタ２５，２７がON、トランジスタ２６，
２８がOFFとなりコイルの両端は短絡される。
駆動パルス幅およびコイル両端が開放される時間
は夫々7.8msec、3.9msecとしたが、これらにつ
いてはローターの慣性、ローターの着磁量、コイ
ルの起磁力、ローターとステータの寸法関係等多
くの要因により最適値が決定されるもので、この
実施例に限定されるものではない。

さらに本発明は第１図に示したステツプモータ
の駆動方式に限定されるものではなく、例えば第
７図に示すステツプモータにも適用が可能であ
る。第７図で２９は永久磁石で作られＮ―S2極
着磁されたローターであり、３０はこのローター
２９の静止位置を定めるためのやはり永久磁石で
作られ、２極に着磁されたローター引き磁石であ
り、３１はステータ、３２は駆動コイルである。
この形式のステツプモータは引き磁石で位置決め
されているため、ローター２９の安定位置は１回
転中１ケ所しか存在しない。従つて駆動コイルに
電流を流し適当なパルス幅で切り、その後短時間
慣性で駆動し、180゜位置にある引き磁石による
反撥位置を乗り越え、しかる後コイル両端を短絡
し、ローター２９にブレーキをかけローター２９
の１回転後の安定作動を行なわしめることができ
る。

以上本発明の実施例につき詳説したが、ステツ
プモータの形式、電子回路の構成等、若干の改良
は本発明に属することは明白である。

【図面の簡単な説明】

第１図…電子腕時計用ステツプモータの平面
図、第２図…従来のステツプモータのコイルに流
れる電流波形の一例、第３図…従来のステツプモ
ータのコイルに流れる電流波形の他の例、第４図
…本発明によるステツプモータのコイルに流れる
電流波形、第５図…本発明になる駆動方式を得る
ための電子回路のブロツク図、第６図…第５図の
ブロツク図のタイムチヤート、第７図…本発明に
なるステツプモータの他の実施例。１，２…ステータ、３…ローター、４…コイル
コア、５…コイル、６，７…出力端子、２２…時
間標準振動子、２３…FF群、２４…コイル、２
５〜２８…出力トランジスタ、２９…ローター、
３０…引き磁石、３１…ステーター、３２…コイ
ル。

Claims

【特許請求の範囲】

１電源、時間標準信号源、前記時間標準信号源
からの出力信号を分周する分周回路、前記分周回
路からの出力により時計駆動信号を形成する波形
成形回路、前記波形成形回路からの出力信号によ
り作動する駆動回路、前記駆動回路によつて駆動
されるとともに永久磁石ロータとステータ及び駆
動コイルを備えたステツプモータ、前記ステツプ
モータにより駆動される輪列から成り、前記駆動
回路は前記波形成形回路により開閉される４つの
スイツチ手段から成り、前記スイツチ手段は前記
駆動コイルの両端の各々を前記電源の正極に接続
する第１、第２のスイツチと前記駆動コイルの両
端の各々を前記電源の負極に接続する第３、第４
のスイツチを有し、前記スイツチ手段を開閉して
前記ステツプモータに駆動パルス電流を供給する
電子時計用ステツプモータの駆動方法において、
前記波形成形回路と駆動回路とは前記第１と第２
のスイツチの１方と前記第３と第４のスイツチの
１方とを閉状態にして前記駆動コイルに駆動パル
ス電流を供給しステータとの間の磁気力により停
止していたロータを始動する第１工程と、前記ロ
ータが回転中に前記第１乃至第４スイツチを開状
態にする第２工程と、更にロータが回転中に前記
第１及び第２もしくは前記第３及び第４スイツチ
を同時に閉状態にして前記駆動コイル両端を短絡
させる第３工程とからなることを特徴とする電子
時計用ステツプモータ駆動方法。