JP2007159274A - ステップモータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】様々な条件においても効率良くロータを回転させる。
【解決手段】ステータ磁極２ｐ，２ｑは、動的磁気中心線Ｌ２と静的安定線Ｌ１の角度θが正転方向に４５°以上、９０°以下となるように形成される。磁気センサ３は、ステップモータ１１のロータ１の近傍に配置される。そして、磁気センサ３は、ロータ１の回転方向を検知する。制御回路１４は、磁気センサ３の検知信号に基づいてロータ１の回転を判別しつつ、駆動パルス信号のパルス幅を可変設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ステップモータ駆動装置に関するものである。

時計用モータとして、正逆転が可能な単相２極のステップモータがある（例えば、特許文献１参照）。

このステップモータでは、非励磁状態におけるロータの静安定位置が、励磁状態におけるステータ磁極の動的磁気中心に対し、ほぼ９０度変位した位置にある。このステップモータを駆動する制御部は、初動時に十分に大きなパルス幅を有する単一極性の初期化パルスを発生させる。その後、通常駆動する駆動パルス信号を出力してステップモータを所望の回転方向に駆動する。
特許第２６１４７６９号明細書

しかし、確実にステップモータを駆動するためには、使用環境や電源電圧、部品のバラツキを考慮する必要がある。また、正転と逆転で出力トルクに差があることも考慮する必要がある。その上で確実に動作するように十分なパルス幅を有する駆動パルスを出力する必要がある。従来のステップモータ駆動装置では、必要以上の駆動エネルギを消費することになり、効率が低下していた。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、効率良く回転することが可能なステップモータ駆動装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るステップモータ駆動装置は、
間欠回転する時計用ステップモータと、
前記ステップモータを駆動する制御部と、を備え、
前記ステップモータは、
Ｎ極とＳ極とが２極に着磁されたロータと、
前記ロータを駆動する一対のステータ磁極からなるものであって前記ロータが貫通する孔が形成されたステータと、
前記ステータを励磁する駆動コイルと、
前記ロータの軸表面近傍に配置され、近接した前記ロータの磁極を検知して検知信号を出力する磁気センサと、を備え、
前記制御部は、前記駆動コイルへの通電を制御する駆動パルス信号のパルス幅を、前記磁気センサから出力された検知信号に基づいて前記ロータの前回のパルスによる回転、非回転を判別し可変設定することを特徴とする。

前記ステータは、前記ステータ磁極の動的磁気中心線に対して、非励磁状態において前記ロータが静止する方向を示す静的安定線の角度が正転方向に４５°以上、９０°以下となるように前記一対のステータ磁極が形成されたものであって、
前記磁気センサが前記動的磁気中心線に対して９０°ずれた位置近辺に配置されてもよい。

前記制御部は、前記ロータの正回転時と逆回転時とで、それぞれ、前記ロータの回転に必要なパルス幅データを記憶する記憶部を備えるようにしてもよい。

前記制御部は、前記ロータが一定パルス数正常に回転したときに、前記記憶部が記憶するパルス幅データを更新するようにしてもよい。

本発明によれば、効率良く回転することができる。

以下、本発明の実施の形態に係るステップモータ駆動装置を図面を参照して説明する。
本実施形態に係るステップモータの構成を図１に示す。
ステップモータ１１は、図１（ａ）に示すように、ロータ１と、ステータ２と、磁気センサ３と、コイル芯５と、駆動コイル６と、からなる。

ロータ１は、円板状の永久磁石から構成され、ロータ１の直径の両端がそれぞれＮ極、Ｓ極の２極に着磁されている。

ステータ２は、ステータ磁極２ｐ，２ｑが一体となったものであり、中央部にはロータ１を挿入するための円形孔２ａが設けられている。

円形孔２ａの中心を通って上下方向に延伸する直線をＹとして、直線Ｙ上において、ステータ２の上辺部及び下辺部に狭幅部２ｂ、２ｃが設けられている。ステータ２の断面積は、この狭幅部２ｂ、２ｃの部分で小さくなり、磁気抵抗が大きくなる。これにより、ステータ２は直線Ｙを境として磁気的に左右に分断された状態となる。

ステータ２の下端部にはコイル芯５が設けられてあり、コイル芯５には駆動コイル６が巻回される。駆動コイル６の両端には、入力端子６ａ，６ｂが設けられている。円形孔２ａの中心を通って延伸する直線を動的磁気中心線Ｌ２として磁気回路が形成される。１対のステータ磁極２ｐ，２ｑは、動的磁気中心線Ｌ２上の円形孔２ａを挟んで両側に形成される。

入力端子６ａ，６ｂを介して駆動コイル６に駆動パルスが印加されると、ステータ磁極２ｐ，２ｑは、コイル芯５を経て、Ｎ，Ｓ極となるように励磁される。

円形孔２ａには、１対の円弧状のノッチ２ｄ，２ｅが設けられている。ノッチ２ｄ，２ｅは、円形孔２ａの中心を通ってノッチ中心線Ｌ３上に設けられる。

ノッチ２ｄ，２ｅは、ノッチ中心線Ｌ３に対して線対称な形状を有している。このため、ステータ２が非励磁状態のとき、ロータ１のＮ極，Ｓ極は、２つのノッチから等距離に位置し、ロータ１は、この状態で静止する。

即ち、ロータ１は、ロータ１のＮ極，Ｓ極を結ぶ直線と、静的安定線Ｌ１とが一致した状態で静止する。静的安定線Ｌ１は、非励磁状態においてロータ１が静止する方向を示す線であり、静的安定線Ｌ１この位置が静的安定位置になる。

静的安定線Ｌ１とノッチ中心線Ｌ３とのなす角度は９０°である。動的磁気中心線Ｌ２に対する静的安定線Ｌ１の角度をθとして、ステータ磁極２ｐ，２ｑは、角度θが正転方向に４５°以上、９０°以下となるように形成される。角度θがほぼ９０°となることは、正回転と逆回転との特性の差を小さくするために有効である。

また、動的磁気中心線Ｌ２と静的安定線Ｌ１とのなす角度θをほぼ４５°に設定してもよく、これにより、正転する場合に最も効率のよいモータが得られる。この場合、逆転させるにはよりエネルギーの高い駆動パルス（具体的にはパルス幅の長いパルスや極性の異なる２種類以上のパルスを組み合わせた駆動パルス等）を入力する必要がある。

しかし、時計の場合、一般的には、ほとんどの時間モータを正転させて使用するため、角度θをほぼ４５°に設定することは、電池寿命の長い高効率の時計を得るのに有効であり、かつ、通常時において逆転することを防止するのにも有効である。また、動的磁気中心線Ｌ２と静的安定線Ｌ１とのなす角度θを、それぞれの利点を勘案しながら、４５°以上、９０°以下の範囲内で決定してもよい。

磁気センサ３は、測定対象の磁場の強さ等を検出するものであり、図１（ｂ）に示すように、ロータ１の近傍であって、非励磁状態におけるロータ１の極と対向する位置に配置されている。磁気センサ３には、半導体磁気抵抗素子、ホール素子、強磁性薄膜素子、コイルピックアップ等が用いられる。

磁気センサ３は、動的中心線Ｌ２に対して９０°ずれた位置近辺、即ち、９０°ずれた位置及びこの位置を中心に予め設定された誤差範囲内に配置されている。このため、磁気センサ３の位置は、静的安定位置に位置するロータ１の極に対し、０〜４５°ずれた位置となり、磁気センサ３は、ロータ１が静止している際の向きを判別するために必要な磁場の強さを得ることができる。

また、同時に、磁気センサ３が動的中心線Ｌ２に対して９０°ずれた位置近辺に配置されていると、後述するパルスモータ１１の非間欠の高速回転時に、駆動パルス信号の極性の切り替えタイミングと磁気センサ３の信号がゼロクロスするタイミングとが一致する。このため、磁気センサ３を高速回転時の駆動パルス制御にも兼用する場合、高速回転時の駆動パルス信号の制御が容易になる。

本実施形態の磁気センサ３は、ロータ１のＮ極と近接したときにＬ_HIGHの検知信号を出力し、ロータ１のＳ極と近接したときにＬ_LOWの検知信号を出力するものとする。

図２に示すモータ駆動回路は、かかるステップモータ１１を駆動する。
モータ駆動回路は、水晶発振器１２と、分周器１３と、制御回路１４と、ドライバ１５と、正逆切換スイッチ１６と、磁気センサ３と、からなる。

水晶発振器１２は、一定の周波数の信号を出力するものである。
分周器１３は、水晶発振器１２が出力した信号の周波数を分周するものである。

正逆切換スイッチ１６は、制御回路１４に回転方向切換信号を供給することにより、手動等によってステップモータ１１の正逆回転の切換を行うためのスイッチである。前述の磁気センサ３は、検知信号を制御回路１４に供給する。

制御回路１４は、駆動パルス信号Ｏ１及びＯ２をドライバ１５に供給することにより、ステップモータ１１を駆動するものである。制御回路１４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ等を備え（図示せず）、正逆切換スイッチ１６から供給された回転方向切換信号に基づいてロータ１の回転方向を判定する。また、制御回路１４は、駆動パルス信号ＯＵＴが出力される前に磁気センサ３から供給された検知信号に基づいて駆動パルス信号Ｏ１及びＯ２をドライバ１５に供給する。

また、制御回路１４は、駆動コイル６への通電を制御する駆動パルス信号Ｏ１及びＯ２のパルス幅を、駆動パルス信号が出力される前に磁気センサ３から出力された検知信号に基づいて、前回のパルス幅によるロータ１の回転、非回転を判別しつつ可変設定する。

具体的に、制御回路１４は、ロータ１の回転方向及びロータ１の向き毎に駆動パルス信号Ｏ１及びＯ２のパルス幅のデータを不揮発性メモリに記憶する。尚、このパルス幅は、ロータ１の回転方向及びロータ１の向き毎に同じであってもよいし、異なるものであってもよい。本実施形態では、このパルス幅をロータ１の回転方向及びロータ１の向き毎に異なるものとして説明する。

そして、制御回路１４は、正転時、逆転時、それぞれのパルス幅に基づいて駆動パルス信号Ｏ１及びＯ２を生成し、この駆動パルス信号Ｏ１及びＯ２を出力する。

制御回路１４は、駆動パルス信号Ｏ１及びＯ２停止後に磁気センサ３から供給された検知信号に基づいてロータ１の向きを判別するとともに、駆動パルス信号Ｏ１及びＯ２出力前のロータ１の向きと比較することにより、ロータ１の回転、非回転を判別する。

ロータ１が前回の駆動パルス信号Ｏ１及びＯ２によって回転できていることを判別したとき、制御回路１４は、駆動パルス信号Ｏ１及びＯ２のパルス幅をロータ１の回転方向及びロータ１の向き毎に可変する。尚、制御回路１４は、一定回数連続して正常に回転したとき、ロータ１の回転に必要なパルス幅データを更新する。

ドライバ１５は、制御回路１４から供給された駆動パルス信号Ｏ１及びＯ２を増幅し、駆動パルス信号ＯＵＴ１及びＯＵＴ２をステップモータ１１に供給する。尚、本実施形態では、駆動パルスＯＵＴ１が入力端子６ａに、駆動パルスＯＵＴ２が入力端子６ｂに供給され、駆動パルス信号Ｏ１＝ＬＯＷ、Ｏ２＝ＨＩＧＨのとき、ドライバ１５は、駆動パルスＯＵＴ１＝ＬＯＷ、ＯＵＴ２＝ＨＩＧＨとし、ステータ磁極２ｐがＮ極に、ステータ磁極２ｑがＳ極に着磁されるような駆動電流をステップモータ１１に供給するものとする。

次に実施形態に係るステップモータ１１及びモータ駆動回路の動作を説明する。
水晶発振器１２は、一定の周波数の信号を分周器１３に出力し、分周器１３は、分周した信号を制御回路１４に出力する。

制御回路１４は、図３に示すフローチャートに従って駆動制御処理を実行し、運針のタイミング毎に駆動パルス信号Ｏ１及びＯ２をドライバ１５に供給する

制御回路１４は、駆動パルス信号出力前に磁気センサ３の検知信号に基づいて、ロータ１の向きを判別する（ステップＳ１１）。

ステップＳ１１においてロータ１の向きがＮ極と判定した場合、制御回路１４は、正逆切換スイッチ１６から供給された回転方向切換信号に基づいて回転させる方向が正転方向か逆転かを判定する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２において、回転方向が正転方向と判定した場合、制御回路１４は、図４に示すフローチャートに従ってパルス幅設定処理（１）を実行する（ステップＳ１３）。

制御回路１４は、駆動パルス信号Ｏ１及びＯ２のパルス幅Ｎ１を不揮発性メモリから読み出す（ステップＳ２１）。
制御回路１４は、駆動パルス信号Ｏ１＝ＬＯＷ、Ｏ２＝ＨＩＧＨを出力し、ドライバ１５はＯＵＴ１＝ＬＯＷ、ＯＵＴ２＝ＨＩＧＨを出力する（ステップＳ２２）。

制御回路１４は、磁気センサ３の検知信号に基づいてロータ１の向きを判別する（ステップＳ２３）。

磁気センサ３の検知信号の信号レベルがＬ_HIGHの場合、制御回路１４は、ロータ１の磁極はＮ極と判定する（ステップＳ２３において「ＨＩＧＨ」）。この場合、ロータ１はパルス幅Ｎ１では回転できなかったと判断し、制御回路１４は、パルス幅Ｎ１を１ｍｓだけ長くする（ステップＳ２４）。

制御回路１４は、パルス幅をＮ０に設定する（ステップＳ２５）。ここで、Ｎ０は、ロータ１を確実に回転させることができる十分なパルス幅に設定されている。
制御回路１４は、Ｍ１に０をセットする（ステップＳ２６）。
制御回路１４は、再度、駆動パルス信号Ｏ１及びＯ２を出力する（ステップＳ２２）。

制御回路１４は、磁気センサ３の検知信号に基づいてロータ１の向きを判別し（ステップＳ２３）、ロータ１の向きがＳ極と判定した場合（ステップＳ２３において「Ｌ_LOW」）、Ｍ１をインクリメントする（ステップＳ２７）。

制御回路１４は、Ｍ１が３００に達したか否かを判定する（ステップＳ２８）。

Ｍ１が３００に達していないと判定した場合（ステップＳ２８においてＮｏ）、制御回路１４は、駆動制御処理に戻る。

Ｍ１が３００に達したと判定した場合（ステップＳ２８においてＹｅｓ）、制御回路１４は、パルス幅Ｎ１を１ｍｓだけ短くする（ステップＳ２９）。

制御回路１４は、Ｍ１に０をセットする（ステップＳ３０）。そして、制御回路１４は、駆動制御処理に戻る。駆動制御処理に戻った後、制御回路１４は、駆動制御処理を終了させる。

一方、ステップＳ１２において、回転方向が逆転方向と判定した場合（ステップＳ１２において「逆転」）、制御回路１４は、図５に示すフローチャートに従ってパルス幅設定処理（２）を実行する（ステップＳ１４）。

制御回路１４は、駆動パルス信号Ｏ１及びＯ２のパルス幅Ｎ２を不揮発性メモリから読み出す（ステップＳ４１）。
制御回路１４は、駆動パルス信号Ｏ１＝ＨＩＧＨ、Ｏ２＝ＬＯＷを出力し、ドライバ１５は駆動パルス信号ＯＵＴ１＝ＨＩＧＨ，ＯＵＴ２＝ＬＯＷを出力する（ステップＳ４２）。

制御回路１４は、磁気センサ３の検知信号に基づいてロータ１の向きを判別する（ステップＳ４３）。

磁気センサ３の検知信号の信号レベルがＬ_LOWの場合、制御回路１４が、磁極はＮ極と判定する（ステップＳ４３において「Ｌ_LOW」）。この場合、制御回路１４は、パルス幅Ｎ２を１ｍｓだけ長くする（ステップＳ４４）。

制御回路１４は、パルス幅をＮ０に設定する（ステップＳ４５）。
制御回路１４は、Ｍ２に０をセットする（ステップＳ４６）。
制御回路１４は、再度、駆動パルス信号Ｏ１及びＯ２を出力する（ステップＳ４２）。

制御回路１４は、磁気センサ３の検知信号に基づいてロータ１の向きを判別し（ステップＳ４３）、ロータ１の向きがＳ極と判定した場合（ステップＳ４３において「Ｌ_LOW」）、Ｍ２をインクリメントする（ステップＳ４７）。

制御回路１４は、Ｍ２が３００に達したか否かを判定する（ステップＳ４８）。

Ｍ２が３００に達していないと判定した場合（ステップＳ４８においてＮｏ）、制御回路１４は、駆動制御処理に戻る。

Ｍ２が３００に達したと判定した場合（ステップＳ４８においてＹｅｓ）、制御回路１４は、パルス幅Ｎ２を１ｍｓだけ短くする（ステップＳ４９）。

制御回路１４は、Ｍ２に０をセットする（ステップＳ５０）。そして、制御回路１４は、駆動制御処理に戻る。駆動制御処理に戻った後、制御回路１４は、駆動制御処理を終了させる。

次に、ステップＳ１１において、ロータ１の向きがＳ極と判定した場合、制御回路１４は、正逆切換スイッチ１６から供給された回転方向切換信号に基づいて回転させる方向が正転方向か逆転方向かを判定する（ステップＳ１５）。ステップＳ１５において、回転方向が正転方向と判定した場合、制御回路１４は、図６に示すフローチャートに従ってパルス幅設定処理（３）を実行する（ステップＳ１６）。

制御回路１４は、駆動パルス信号のパルス幅Ｎ３を不揮発性メモリから読み出す（ステップＳ６１）。
制御回路１４は、駆動パルス信号Ｏ１＝ＨＩＧＨ、Ｏ２＝ＬＯＷを出力し、ドライバ１５は駆動パルス信号ＯＵＴ１＝ＨＩＧＨ，ＯＵＴ２＝ＬＯＷを出力する（ステップＳ６２）。

制御回路１４は、磁気センサ３の検知信号に基づいてロータ１の向きを判別する（ステップＳ６３）。

磁気センサ３の検知信号の信号レベルがＬ_LOWの場合、制御回路１４は、ロータ１の磁極はＳ極と判定する（ステップＳ６３において「Ｌ_LOW」）。この場合、制御回路１４は、パルス幅Ｎ３を１ｍｓだけ長くする（ステップＳ６４）。

制御回路１４は、パルス幅をＮ０に設定する（ステップＳ６５）。
制御回路１４は、Ｍ３に０をセットする（ステップＳ６６）。
制御回路１４は、再度、駆動パルス信号Ｏ１及びＯ２を出力する（ステップＳ６２）。

制御回路１４は、磁気センサ３の検知信号に基づいてロータ１の向きを判別し（ステップＳ６３）、ロータ１の向きがＮ極と判定した場合（ステップＳ６３において「Ｌ_LOW」）、Ｍ３をインクリメントする（ステップＳ６７）。

制御回路１４は、Ｍ３が３００に達したか否かを判定する（ステップＳ６８）。

Ｍ３が３００に達していないと判定した場合（ステップＳ６８においてＮｏ）、制御回路１４は、駆動制御処理に戻る。

Ｍ３が３００に達したと判定した場合（ステップＳ６８においてＹｅｓ）、制御回路１４は、パルス幅Ｎ３を１ｍｓだけ短くする（ステップＳ６９）。

制御回路１４は、Ｍ３に０をセットする（ステップＳ７０）。そして、制御回路１４は、駆動制御処理に戻る。駆動制御処理に戻った後、制御回路１４は、駆動制御処理を終了させる。

一方、ステップＳ１５において、回転方向が逆転方向と判定した場合（ステップＳ１５において「逆転」）、制御回路１４は、図７に示すフローチャートに従ってパルス幅設定処理（４）を実行する（ステップＳ１７）。

制御回路１４は、駆動パルス信号のパルス幅Ｎ４を不揮発性メモリから読み出す（ステップＳ８１）。
制御回路１４は、駆動パルス信号Ｏ１＝ＬＯＷ、Ｏ２＝ＨＩＧＨを出力し、ドライバ１５は、駆動パルス信号ＯＵＴ１＝ＬＯＷ、ＯＵＴ２＝ＨＩＧＨを出力する（ステップＳ８２）。

制御回路１４は、磁気センサ３の検知信号に基づいてロータ１の向きを判別する（ステップＳ８３）。

磁気センサ３の検知信号の信号レベルがＬ_LOWの場合、制御回路１４は、ロータ１の磁極はＳ極と判定する（ステップＳ８３において「Ｌ_LOW」）。この場合、制御回路１４は、パルス幅Ｎ４を１ｍｓだけ長くする（ステップＳ８４）。

制御回路１４は、パルス幅をＮ０に設定する（ステップＳ８５）。
制御回路１４は、Ｍ４に０をセットする（ステップＳ８６）。
制御回路１４は、再度、駆動パルス信号Ｏ１及びＯ２を出力する（ステップＳ８２）。

制御回路１４は、磁気センサ３の検知信号に基づいてロータ１の向きを判別し（ステップＳ８３）、ロータ１の向きがＮ極と判定した場合（ステップＳ８３において「Ｌ_HIGH」）、Ｍ４をインクリメントする（ステップＳ８７）。

制御回路１４は、Ｍ４が３００に達したか否かを判定する（ステップＳ８８）。

Ｍ４が３００に達していないと判定した場合（ステップＳ８８においてＮｏ）、制御回路１４は、駆動制御処理に戻る。

Ｍ４が３００に達したと判定した場合（ステップＳ８８においてＹｅｓ）、制御回路１４は、パルス幅Ｎ４を１ｍｓだけ短くする（ステップＳ８９）。

制御回路１４は、Ｍ４に０をセットする（ステップＳ９０）。そして、制御回路１４は、駆動制御処理に戻る。駆動制御処理に戻った後、制御回路１４は、駆動制御処理を終了させる。

以上説明したように、本実施形態によれば、短いパルス幅でステップモータ１１を駆動し、駆動できない場合に徐々にパルス幅を長くするようにした。

従って、駆動するのに必要な最小のパルス幅の駆動パルス信号により、ステップモータ１１を駆動することができ、様々な条件に応じてロータ１の回転に必要な最低のパルス幅を選択することができ、効率を向上させることができる。

また、正転と逆転で必要なパルス幅が異なる場合、それぞれの条件で必要な最小のパルス幅を選択することができる。

また、突発的に負荷が大きくなった場合等、一次的にパルス幅が長く設定されても、一定期間経過後にパルス幅の見直しがされるため、効率良くステップモータ１１を駆動させることができる。

本実施形態によれば、磁気センサ３によりロータ１の向きを容易に認識できるため、回転方向に応じたパルスの極性を簡単に選択できるとともに、パルス出力後にロータ１が回転したか否かを確実に判断できる。また、回転中の誘導電圧を用いることなくロータ１の回転、非回転を検知できるので、ステップモータ１１の効率低下を防ぐことができる。

また、ステップモータ１１が時計に用いられた場合、時計の表示を修正する際に、非間欠で高速にロータ１を回転させることができる。この場合の動作について説明する。

以下、磁気センサ３にロータ１のＮ極が近接して静止しており、正転方向に回転させる場合について説明する。

制御回路１４は磁気センサ３の検知信号に基づいてロータ１の向きを判別する。
ロータ１の向きがＮ極と判断した場合、制御回路１４は、正逆切替スイッチ１６から供給された回転方向切替信号に基づいて回転方向が正転方向か逆転方向かを判断する。

回転方向が正転方向と判断した場合、制御回路１４は、図８のPos31に示すように、出力する駆動パルス信号Ｏ１＝ＬＯＷ、Ｏ２＝ＨＩＧＨを出力する。

ドライバ１５はこの駆動パルス信号Ｏ１及びＯ２を増幅し、ＯＵＴ１＝ＬＯＷ，ＯＵＴ２＝ＨＩＧＨの駆動パルス信号を出力し、駆動電流を駆動コイル６に供給する。駆動コイル６に駆動電流が流れることにより、ステータ磁極２ｐはＮ極に、ステータ磁極２ｑはＳ極に着磁される。

ステータ磁極２ｐ，２ｑが着磁されることにより、ロータ１は、図８のPos32以降に示す矢印方向に正回転する。

磁気センサ３は、ロータ１を高速回転させる間、常に検知信号を制御回路１４に検知信号を出力する。磁気センサ３は動的磁気中心線Ｌ２に対して９０°ずれた位置近辺に配置されているため、ロータ１のＮ極とＳ極とを結ぶ直線が動的磁気中心線Ｌ２と一致すると、磁気センサ３の検知信号はゼロとなる。

図８のPos32に示すように、検知信号がゼロとなるタイミング、即ち、ロータ１のＮ極とＳ極とを結ぶ直線が動的磁気中心線Ｌ２と一致したタイミングで制御回路１４は駆動パルス信号Ｏ１＝ＨＩＧＨ，Ｏ２＝ＬＯＷに切り替える。

図８のPos33に示すように、ステータ磁極２ｐはＳ極に、ステータ磁極２ｑはＮ極に着磁され、ロータ１は、その慣性と磁力によりさらに回転を続ける。

図８のPos34に示すように、ロータ１のＮ極とＳ極とを結ぶ直線が再度動的磁気中心線Ｌ２と一致し、磁気センサ３の検知信号はゼロとなると制御回路１４は駆動パルス信号Ｏ１＝ＬＯＷ，Ｏ２＝ＨＩＧＨに切り替えるということを繰り返す。

このように磁気センサ３を動的磁気中心線Ｌ２に対して９０°ずれた位置近辺に配置することにより、新たに検出手段を設けることなく、磁気センサ３の検知信号によりロータ１の位相に同期させて駆動パルス信号を切り替えることにより、より高速で効率の良い非間欠高速回転を行うことができる。

本発明の実施形態に係るステップモータの構成を示す図である。 図１に示すステップモータを駆動する回路のブロック図である。 図２に示す制御回路が実行する駆動制御処理を示すフローチャートである。 図２に示す制御回路が実行するパルス幅設定処理（１）を示すフローチャートである。 図２に示す制御回路が実行するパルス幅設定処理（２）を示すフローチャートである。 図２に示す制御回路が実行するパルス幅設定処理（３）を示すフローチャートである。 図２に示す制御回路が実行するパルス幅設定処理（４）を示すフローチャートである。 非間欠で高速にロータを回転（正転方向）させる際の動作を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１ ロータ
２ ステータ
３ 磁気センサ
１１ ステップモータ
１４ 制御回路

Claims (4)

1. 間欠回転する時計用ステップモータと、
   前記ステップモータを駆動する制御部と、を備え、
   前記ステップモータは、
   Ｎ極とＳ極とが２極に着磁されたロータと、
   前記ロータを駆動する一対のステータ磁極からなるものであって前記ロータが貫通する孔が形成されたステータと、
   前記ステータを励磁する駆動コイルと、
   前記ロータの軸表面近傍に配置され、近接した前記ロータの磁極を検知して検知信号を出力する磁気センサと、を備え、
   前記制御部は、前記駆動コイルへの通電を制御する駆動パルス信号のパルス幅を、前記磁気センサから出力された検知信号に基づいて前記ロータの前回のパルスによる回転、非回転を判別し可変設定する、
   ことを特徴とするステップモータ駆動装置。
2. 前記ステータは、前記ステータ磁極の動的磁気中心線に対して、非励磁状態において前記ロータが静止する方向を示す静的安定線の角度が正転方向に４５°以上、９０°以下となるように前記一対のステータ磁極が形成されたものであって、
   前記磁気センサが前記動的磁気中心線に対して９０°ずれた位置近辺に配置された、
   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装置。
3. 前記制御部は、前記ロータの正回転時と逆回転時とで、それぞれ、前記ロータの回転に必要なパルス幅データを記憶する記憶部を備えた、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のステップモータ駆動装置。
4. 前記制御部は、前記ロータが一定パルス数正常に回転したときに、前記記憶部が記憶するパルス幅データを更新する、
   ことを特徴とする請求項３に記載のステップモータ駆動装置。
   

Images