JP2015154697A - 正逆回転パルスモータ駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】正、逆回転時の出力トルク差が小さく、逆回転時にロータが衝撃や負荷変化によって回転しなかった場合でも確実に逆回転を行うパルスモータを提供すること。
【解決手段】ロータと、このロータを磁気的に駆動するステータと、このステータを励磁する駆動コイルと、この駆動コイルへの通電を制御する制御回路と、前記ロータの回転を検出する検出回路と、を備え、上記制御回路は、ロータの回転検出結果が非回転の場合には、前記ロータの位相を合わせる位相合わせパルスを発生させた後、ロータに補償用駆動信号を印加する。
【選択図】図４

Description

本発明は、正逆回転パルスモータに関する。

水晶時計等に用いられる単相パルスモータは、径方向にＮ、Ｓ２極に着磁された永久磁石からなるロータ及びこのロータを駆動し、磁極を有するステータより構成され、駆動信号によりステップ的にロータを回転させるようになっている。
このような単相パルスモータは、通常では正回転方向にのみロータが回転駆動されるように設計されているが、正回転のみでなく、逆回転も可能とした単相パルスモータが、例えば特許文献１公報に開示されている。

しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、ロータが振動により電磁気的安定信号を超えて更に戻った時に逆極性のパルスを印加する。したがって、正回転時においてロータが電磁気的安定位置である４５゜を超えた静的安定位置にあるときに駆動信号を印加する場合に比し、逆回転の出力トルクが正回転の出力トルクに対してかなり小さいという問題がある。また、逆回転させる場合には、まずロータを正回転させて電磁気的安定位置へ達成させるため、逆回転スタート時のロータの動きが大きくなるという問題を有している。

次に、非励磁状態におけるロータの静的安定位置が、励磁状態における電磁気的安定位置に対し９０°±αだけ変位した位置にあるため、静的安定位置から単一極性の駆動信号を用いてロータを正回転、逆回転のいずれをも行わせることができ、また、正回転時の出力トルクと逆回転時の出力トルクの差が小さくなる技術が特許文献２に提案されている。さらに、特許文献３のようにロータの回転検出を行い、駆動信号を印加する方法もある。

特公昭６２−５７９５６号公報（図４） 特許２６１４７６９号公報（図３） 特開２００９−２２９１８８号公報（図３）

しかしながら、特許文献２で開示されている技術では、逆回転時に一度でも衝撃や負荷変化によってロータが回転しなかった場合、ロータ極性の関係で、その後、ロータは正回転を行ってしまい、正確な回転が出来なくなってしまうという問題があった。

よって、特許文献２で開示されている技術では逆回転時、短期間で発生させた磁力でロータを逆回転動作させ、その後は慣性力で回転させているため、制御部がロータの位置を誤ることによって正回転してしまう問題がある。

また、特許文献３のようにロータの回転検出を行い、駆動信号を印加する方法もあるが、回転検出時にノイズなどが入ってロータの回転検出結果が不定となる場合は安全のため、回転検出結果を回転しないと判定する。

このため、ロータが回転しているにもかかわらず、回転検出部が回転しないと判定される場合が発生する。

本発明の目的は逆回転時にロータが衝撃や負荷変化によって回転しなかった場合でも確実に逆回転を行うパルスモータを提供することにある。

上記課題を解決すべく本発明は種々の側面を有しており、それら側面の代表的なものの概要は以下のとおりである。
すなわち、本発明の正逆回転パルスモータ駆動回路は、
Ｎ、Ｓ２極に着磁された永久磁石からなるロータと、
前記ロータを磁気的に駆動する１対のステータ磁極を有するステータと、
前記ステータを励磁する駆動コイルと、
前記駆動コイルへの通電を制御するために、駆動信号と補償用駆動信号を出力する制御回路と、
前記駆動信号の出力後に、前記ロータの回転を検出する検出回路と、を備え、
前記制御回路は、
正転させる場合には、静的安定点に停止したロータと逆極性の前記駆動信号を印加し、
逆転させる場合には、前記静的安定点に停止したロータと同極性の前記駆動信号を印加する正逆回転パルスモータ駆動回路において、
前記ロータの回転検出結果が非回転の場合、
前記制御回路は、前記ロータの位相を合わせる位相合わせパルスを出力し、その後、前記静的安定点に停止した前記ロータと同極性の前記補償用駆動信号を印加することを特徴とする。

上記本発明によれば、逆回転の駆動信号印加後、ロータが回転しない場合でも確実に逆回転を行うことができる。

本発明の実施形態に係るステータを用いた正逆回転パルスモータの構成図である。 パルスモータ１１を駆動させるためのブロック図である。 パルスモータ１１を駆動させるための駆動信号波形図である。 逆回転時に回転検出部１７が回転しないと認識した時の逆回転の補償用駆動信号を印加した時のロータ１の動作を示した図である。 高トルクな逆回転の補償用駆動信号を印加した時のロータ１の動作を示した図である。 初期化パルスを印加したときのロータ１の駆動状態を示した図である。 正回転の駆動信号を印加したときのロータ１の駆動状態を示した図である。 逆回転の駆動信号を印加したときのロータ１の駆動状態を示した図である。 静的安定線Ｌ１と磁気的安定線Ｌ２の角度差とロータ１の駆動状態を示した図である。 初期化パルスが無い逆回転の補償用駆動信号を印加したときのロータ１の駆動状態を示した図である。

以下、本発明の実施形態について図面に基づき詳細に説明する。

［パルスモータの説明］
図１に、本発明で使用されるノッチ付一体ステータを用いたパルスモータ１１を示す。図１の上部がパルスモータ１１の上部、図１の下部がパルスモータ１１の下部に対応する
。ロータ１はその直径の両端がそれぞれＮ極、Ｓ極の２極に着磁された円盤状の永久磁石から構成されている。ステータ２は中央部にロータ１を挿入するための孔３が設けられ、この孔３は、Ｄ１−Ｄ３方向を中心に半円同士の中心がずれて構成されることによってＤ５−Ｄ６方向にロータ１の静的安定線L1が形成される。

ステータ２の下部にはコイル芯５が設けてあり、コイル芯５には駆動コイル６が巻回されている。駆動コイル６には駆動信号の入力端子６ａ、６ｂが左右に２個設けられており、入力端子６ａ、６ｂを通じて駆動コイル６に駆動信号を印加するとコイル芯５を経てステータ磁極がＮ極、Ｓ極となるように励磁される。

励磁される磁力は孔３の中心を通り、Ｄ１−Ｄ３方向に延伸する直線Ｌ２を磁気的安定線として磁気回路が形成される。

駆動コイル６の入力端子６ａに−極性の電位、入力端子６ｂにＧＮＤ電位を入力した場合、磁気的安定線Ｌ２の磁気極性はロータ１の中心よりＤ３方向がＳ極、Ｄ１方向がＮ極、また、入力端子６ａにＧＮＤの電位、入力端子６ｂに−極性の電位を入力した場合、磁気的安定線Ｌ２の磁気極性はロータ１の中心よりＤ３方向がＮ極、Ｄ１方向がＳ極となると定義する。

なお、上記のように設定するのは、時計の通常の電位構成として、電源の高電位側が接地されてＧＮＤ電位となっているためであり、駆動コイル６に電流を流すためには、−極性の電位の供給が必要なためである。駆動信号とは、端子に−極性の電位を供給することと同じである。

また、ロータ１の回転方向はＤ１からＤ２方向の回転を正回転Ｒ２、Ｄ３からＤ２方向への回転を逆回転Ｒ１と定義する。

駆動コイル６に駆動信号を印加しない非励磁状態におけるロータ１の安定位置は、図１に示すように、孔３のＤ５−Ｄ６方向がロータ１とステータ２の距離が最も近いため、ロータ１の静的安定線Ｌ１は、磁気的安定線Ｌ２に直角なＤ２−Ｄ４に対して角度ａずれたＤ５−Ｄ６方向の角度に存在し、静的安定線Ｌ１と磁気的安定線Ｌ２の角度差は９０度−ａ＝θとなる。
また、ロータ１の中心は静的安定線Ｌ１と磁気的安定線Ｌ２が交わった位置に配置されている。

［システム構成の説明］
例えば図２に示すように、図１のパルスモータ１１は水晶発振式の時計に組み込まれる。水晶発振器１２より出力された発振出力は、分周器１３により分周され、最後に１Ｈｚとなって、制御回路１４に入力される。制御回路１４は１Ｈｚ毎にパルスモータ１１に駆動信号を供給し、パルスモータ１１が回転する。

制御回路１４は、上記のように駆動信号の出力制御の他、パルスモータ１１の駆動制御にかかわる各種制御を行う回路である。

本発明では１Ｈｚ毎の駆動であるが、例えば機能時計においては、モード移行に伴う一定期間の早送りなど一時的に１Ｈｚ以上の周期で駆動する場合においても本発明の駆動方法は適用できる。

パルスモータ１１の回転は回転検出部１７によってロータ１の回転状態をモニターし、パルスモータ１１が衝撃や負荷変化によって非回転の場合は、回転検出部１７より制御回
路１４へ非回転信号を送る。

回転検出部１７より制御回路１４へ非回転信号を送った場合、制御回路１４はパルスモータ１１へ初期化パルス印加後、補償用駆動信号を印加し、ロータ１を回転させる。

補償用駆動信号は駆動信号よりもトルクが大きく、衝撃や負荷変化が発生しても十分に駆動できる信号であることが望ましい。

また、制御回路１４には手動等による正逆切換スイッチ１６が接続されており、外部操作によりパルスモータ１１の正逆回転の切換えが可能となっている。なお制御回路１４は、電源が供給されたとき、パルスモータ１１へ初期化パルスを出力し、ロータ１の極性位置の初期化を行う。

［初期化パルスの説明］
次に以上の構成のパルスモータ１１に電源を供給して駆動する場合について説明する。図３は、パルスモータ１１を駆動させるための駆動信号波形図で、縦軸は印加電圧、横軸は経過時間である。駆動開始に際して、ロータ１の位相を一定とするために、図３ａの初期化パルスを印加して制御回路１４によりまず初期化を行う必要がある。これは、本発明のパルスモータ１１はまず初期化してロータ１の極方向を定めておかないと、駆動信号を印加したときに左右いずれの方向にロータ１が回転するか不定となるからである。
図３ａはロータ１の極性方向を定める初期化パルスを示した図であり、本実施例では、図３ａのような駆動信号を初期化パルスとして印加し、ロータ１の極性方向を定める。
なお、パルスとは駆動信号と同じ意味合いの言葉として適宜併用する。

初期化パルスの作用について、図３ａのタイミングを（ａ−１）、（ａ−２）、（ａ−３）の３状態に区切り、図６にロータ１の動作状態を示して説明を行う。
図６は、初期化パルスを印加したときのロータ１の駆動状態を示した図である。

まず、ロータ１の極性が、ロータ１の中心よりＤ６方向がＮ極、Ｄ５方向がＳ極である状態で初期化パルスを印加した場合について説明する。これをパターンＡとする。

最初に、Ｓ５０１に示すように、タイミング（ａ−１）でロータ１の極性は、ロータ１の中心よりＤ６方向がＮ極、Ｄ５方向がＳ極となっている。

次に、Ｓ５０２に示すように、タイミング（ａ−２）で初期化パルスが印加されると、ステータ２のＤ３がＳ極、Ｄ１がＮ極となり、ロータ１のＮ極がＤ３方向に、Ｓ極がＤ１方向に逆回転Ｒ１で移動し、Ｓ５０３に示す状態となり、ロータ１を停止させる。

続いて、Ｓ５０４に示すように、タイミング（ａ−３）で初期化パルスの印加が終了すると、ステータ２のＤ３、Ｄ１に印加されていた磁気極性がなくなるため、ロータ１のＮ極は最も静的安定線Ｌ１に近いＤ６方向に、Ｓ極はＤ５方向に正回転Ｒ２で移動し、Ｓ５０５に示す状態となる。

次に、ロータ１の極性がロータ１の中心よりＤ６方向がＳ極、Ｄ５方向がＮ極となる状態で初期化パルスを印加した場合について説明する。これをパターンＢとする。パターンＢは、ロータ１の極性がパターンＡの逆の場合である。

最初に、Ｓ６０１に示すように、タイミング（ａ−１）でロータ１の極性は、ロータ１の中心よりＤ６方向がＳ極、Ｄ５方向がＮ極となっている。

次に、Ｓ６０２に示すように、タイミング（ａ−２）で初期化パルスが印加されると、ステータ２のＤ３がＳ極、Ｄ１がＮ極となり、ロータ１のＮ極がＤ３方向に、Ｓ極がＤ１方向に正回転Ｒ２で移動し、Ｓ６０３に示す状態となり、ロータ１を停止させる。

続いて、Ｓ６０４に示すように、タイミング（ａ−３）で初期化パルスの印加が終了すると、ステータ２のＤ３、Ｄ１に印加されていた磁気極性がなくなるため、ロータ１のＮ極は最も静的安定線Ｌ１に近いＤ６方向に、Ｓ極はＤ５方向に正回転Ｒ２で移動し、Ｓ６０５に示す状態となる。

以上のように初期化パルスを加えれば、初期化パルス印加前のロータ１の極性がＳ極、Ｎ極どちらの方向に向いていても決まった方向に揃えることが出来る。従って、安定したパルスモータ１１の駆動を行うことが可能となる。

なお、初期化パルスの印加時間は、パルスモータ１１の通常時の駆動信号よりも長くし、タイミング（ａ−２）の状態で完全静止する長さが望ましく、印加時間は長いほど望ましい。初期化パルスは、パルスモータ１１の駆動開始時にのみ印加するので、パルス幅が長くなっても、消費電力に大きな影響は与えない。

［正回転駆動の説明］
次に、正回転時に制御回路１４から出力される駆動信号について図３ｂ、図７を用いて説明する。

制御回路１４は、正逆切り替えスイッチ１６の信号で正回転駆動を指示する信号を受けて、正回転の駆動信号をパルスモータ１１へ出力し、駆動信号を出力する端子はロータ１の極性状態で決定されるため、前述の初期化パルスの出力端子から判断して、ロータ１の極性状態を制御回路１４で記憶して、ロータ１の極性状態に合わせて駆動信号を出力する。

図３ｂのタイミングを（ｂ−１）、（ｂ−２）、（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）、（ｂ−６）の６状態に区切り、正回転の駆動信号の作用を、図７を用いて説明を行う。図７は、正回転の駆動信号を印加したときのロータ１の駆動状態を示した図である。

図７のＳ７０１に示すように、ロータ１の極性が、ロータ１の中心よりＤ６方向がＮ極、Ｄ５方向がＳ極となる状態で、正回転の駆動信号を印加した場合について説明する。

正回転駆動信号印加前のタイミング（ｂ−１）では、ロータ１の状態は、ロータ１の極性がロータ１の中心よりＤ６方向がＮ極、Ｄ５方向がＳ極となっている。

次に、分周器１３より１Ｈｚの切り替わり信号が来るとタイミング（ｂ−２）に移行し、正回転の駆動信号が印加されると、Ｓ７０２に示すようにステータ２のＤ３がＮ極、Ｄ１がＳ極となり、ロータ１のＮ極がＤ１方向に、Ｓ極がＤ３方向に正回転Ｒ２で移動し、Ｓ７０３に示す状態となる。

続いて、タイミング（ｂ−３）で正回転の駆動信号の印加が終了すると、Ｓ７０４に示すようにＤ３、Ｄ１に印加されていた磁気極性がなくなるため、ロータ１のＮ極は最も静的安定線Ｌ１に近いＤ５方向に、Ｓ極はＤ６方向に正回転Ｒ２で移動し、Ｓ７０５に示す状態となる。

Ｓ７０３からＳ７０５への移行状態を表しているのがタイミング（ｂ−３）である。このタイミングにおいて制御回路１４は入力端子６ａ、６ｂ間の抵抗値を大きくし、ロータ
１の移行時動作によって駆動コイル６に発生する逆起電力による電圧変化を回転検出部１７で検出し、ロータ１の回転状態を確認する。なお、本回転検出技術は特許文献３にも記載されている周知技術を採用しているため、本実施技術でのこれ以上の詳細説明は省略する。

図示はしていないが、もし、ロータ１が回転していないと認識された場合、回転検出部１７から制御回路１４に非検出信号を送り、制御回路１４から正回転の駆動信号よりも長い正回転の補償用駆動信号をおくり、確実に回転が出来るようにする。

正回転の補償用駆動信号の印加時間は、長いほどロータ１を所望の位置におくることができるため、印加時間が長いことが望ましい。

タイミング（ｂ−３）での回転検出が終了すると、タイミング（ｂ−４）に移行し、分周器１３より１Ｈｚの切り替わり信号の待機状態となる。

次に、分周器１３より１Ｈｚの切り替わり信号が来るとタイミング（ｂ−５）に移行し、正回転の駆動信号が印加されるとＳ８０２に示すようにステータ２のＤ３がＳ極、Ｄ１がＮ極となり、ロータ１のＮ極がＤ３方向に、Ｓ極がＤ１方向に正回転Ｒ２で移動し、Ｓ８０３の状態となる。

次にタイミング（ｂ−６）で正回転の駆動信号の印加が終了するとＳ８０４に示すようにＤ３、Ｄ１に印加されていた磁気極性がなくなるため、ロータ１のＮ極は最も静的安定線Ｌ１に近いＤ６方向に、Ｓ極はＤ５方向に正回転Ｒ２で移動し（Ｓ８０５の状態）、前述の通り、回転検出部１７でロータ１の回転状態を検出し、正回転の駆動信号のタイミング（ｂ−１）に戻る。

以上のように制御回路１４より正回転の駆動信号を出力すれば、ロータ１は正回転で回転することが出来る。

また、Ｓ７０１に示したように、本実施例ではロータ１の中心よりＤ６方向がＮ極、Ｄ５方向がＳ極となる状態から説明を行っているが、Ｓ８０１に示すようにロータ１の中心よりＤ５方向がＮ極、Ｄ６方向がＳ極となる状態から正回転を行う場合、正回転の駆動信号はタイミング（ｂ−５）から始まる。

［逆回転駆動の説明］
次に、逆回転時に制御回路１４から出力される駆動信号について図３ｃ、図８を用いて説明する。

制御回路１４は、正逆切り替えスイッチ１６の信号で逆回転駆動を指示する信号を受けて逆回転の駆動信号をパルスモータ１１へ出力し、駆動信号を出力する端子はロータ１の極性状態で決定されるため、前述の初期化パルスからの出力端子から判断して、ロータ１の極性状態を制御回路１４で記憶してロータ１の極性状態に合わせて駆動信号を出力する。

逆回転の駆動信号は、図３ｃのタイミングを（ｃ−１）、（ｃ−２）、（ｃ−３）、（ｃ−４）、（ｃ−５）、（ｃ−６）の６状態に区切り、図８を用いて説明を行う。
図８は、逆回転の駆動信号を印加したときのロータ１の駆動状態を示した図である。

図８のＳ９０１のロータ１の極性が、ロータ１の中心よりＤ６方向がＮ極、Ｄ５方向がＳ極となる状態で逆回転の駆動信号を印加した場合について説明する。

逆回転駆動信号印加前のタイミング（ｃ−１）では、ロータ１の状態は、ロータ１の極性がロータ１の中心よりＤ６方向がＮ極、Ｄ５方向がＳ極となっている。

次に、分周器１３より１Ｈｚの切り替わり信号が来ると、タイミング（ｃ−２）に移行し、逆回転の駆動信号が印加されると、Ｓ９０２に示すようにステータ２のＤ３がＳ極、Ｄ１がＮ極となり、ロータ１のＳ極がＤ１方向に、Ｎ極がＤ３方向に逆回転Ｒ１で移動し、Ｓ９０３に示す状態となる。

逆回転駆動信号では初期化パルスとは異なり、ロータ１が停止しない程度の時間駆動信号を印加するため、ロータ１は回転慣性力を維持された状態である。

続いて、タイミング（ｃ−３）で逆回転の駆動信号の印加が終了すると、Ｓ９０４に示すようにＤ３、Ｄ１に印加されていた磁気極性が無くなるため、タイミング（ｃ−２）からタイミング（ｃ−３）に移行したときのロータ１の回転慣性力でＳ極がＤ６方向に、Ｎ極がＤ５方向に逆回転Ｒ１で移動し、ロータ１のＮ極は最も静的安定線Ｌ１に近いＤ５方向に、Ｓ極はＤ６方向に移動し、Ｓ９０５に示す状態となる。

Ｓ９０３からＳ９０５への移行状態がタイミング（ｃ−３）となり、このタイミングにおいて制御回路１４は入力端子６ａ、６ｂ間の抵抗値を大きくし、ロータ１の移行時動作によって駆動コイル６に発生する電圧変化を回転検出部１７で検出し、ロータ１の回転状態を確認する。正回転駆動時と同様に、前記回転検出技術は特許文献３に記載されており、本実施技術での詳細説明は省略する。

タイミング（ｃ−３）での回転検出が回転検出部１７で回転したと認識した場合、タイミング（ｃ−４）に移行し、分周器１３より１Ｈｚの切り替わり信号の待機状態となる。

次に、分周器１３より１Ｈｚの切り替わり信号がくると、タイミング（ｃ−５）に移行し、逆回転の駆動信号が印加されるとＳ１００２に示すようにステータ２のＤ３がＮ極、Ｄ１がＳ極となり、ロータ１のＮ極がＤ１方向に、Ｓ極がＤ３方向に逆回転Ｒ１で移動し、Ｓ１００３に示す状態となる。

逆回転駆動信号では初期化パルスとは異なり、ロータ１が停止しない程度の時間駆動信号を印加するため、ロータ１は回転慣性力を維持された状態である。

続いて、タイミング（ｃ−６）で逆回転の駆動信号の印加が終了するとＳ１００４に示すようにＤ３、Ｄ１に印加されていた磁気極性がなくなるため、タイミング（ｃ−５）からタイミング（ｃ−６）に移行したときのロータ１の回転慣性力でＳ極がＤ５方向に、Ｎ極がＤ６方向に逆回転Ｒ１で移動し、ロータ１のＮ極は最も静的安定線Ｌ１に近いＤ６方向に、Ｓ極はＤ５方向に移動し、Ｓ１００５の状態となり、回転検出部１７がロータ１の逆回転を逆回転したと認識すれば、逆回転の駆動信号のタイミング（ｃ−１）に戻る。

［逆回転駆動時の非回転検出時］
以上は、ロータ１の逆回転を回転検出部１７が回転したと認識した場合について述べた。次に、ロータ１の回転が衝撃や負荷変化によって回転せず、回転検出部１７が回転しないと認識した場合について図３ｄ、図４を用いて説明する。

逆回転の補償用動信号は、図３ｄのタイミングを（ｃ−３１）、（ｃ−３２）、（ｃ−３３）、（ｃ−３４）、（ｃ−３５）、（ｃ−３６）の６状態に区切り、図４を用いて説明を行う。
図４は、逆回転の補償用駆動信号を印加したときの、ロータ１の駆動状態を示した図である。

図４のＳ２０１は、逆回転の駆動信号を印加したがロータ１が回転できず、回転検出部１７が回転しないと認識し、ロータ１の極性がロータ１の中心よりＤ６方向がＮ極、Ｄ５方向がＳ極となっている状態を示している。

回転検出部１７が回転しないと認識した場合、初期化パルスをタイミング（ｃ−３２）で印加し、Ｓ２０２に示すようにステータ２のＤ３がＳ極、Ｄ１がＮ極となり、ロータ１のＳ極がＤ１方向に、Ｎ極がＤ３方向に逆回転Ｒ１で移動し、Ｓ２０３の状態となり、ロータ１を停止させる。タイミング（ｃ−３３）で初期化パルスの印加が終了すると、Ｓ２０４に示すようにＤ３、Ｄ１に印加されていた磁気極性がなくなるため、ロータ１のＮ極は最も静的安定線Ｌ１に近いＤ６方向に、Ｓ極はＤ５方向に正回転Ｒ２で移動する。

次に、逆回転の補償用駆動信号がタイミング（ｃ−３４）で印加されると、Ｓ２０５に示すようにステータ２のＤ３がＳ極、Ｄ１がＮ極となり、ロータ１のＳ極がＤ１方向に、Ｎ極がＤ３方向に逆回転Ｒ１で移動し、逆回転の補償用駆動信号がタイミング（ｃ−３５）で終了するとＳ２０６に示すようにＤ３、Ｄ１に印加されていた磁気極性がなくなるため、タイミング（ｃ−３４）からタイミング（ｃ−３５）に移行したときのロータ１の回転慣性力でＳ極がＤ６方向に、Ｎ極がＤ５方向に逆回転Ｒ１で移動し、ロータ１のＮ極は最も静的安定線Ｌ１に近いＤ５方向に、Ｓ極はＤ６方向に移動し、ロータ１を逆回転で回転させることができる。

また、回転検出部１７はロータ１が回転しない状態を確実に検出しなくてはならないため、回転検出時にノイズなどが入ってロータ１の回転検出結果が不定となる場合は安全のため、回転検出結果を回転しないと判定する。

このため、ロータ１が回転しているにもかかわらず、回転検出部１７が回転しないと判定される場合が発生する。

よって、ロータ１が回転しているにもかかわらず、回転検出部１７が回転しないと認識した場合について説明する。

図４のＳ３０１は、逆回転の駆動信号の印加で回転したが、ノイズなどによって回転検出部１７が回転しないと認識した場合のロータ１の状態を示し、ロータ１の極性がロータ１の中心よりＤ６方向がＳ極、Ｄ５方向がＮ極となっている状態を示している。

初期化パルスがタイミング（ｃ−３２）で印加されると、Ｓ３０２に示すようにステータ２のＤ３がＳ極、Ｄ１がＮ極となり、ロータ１のＳ極がＤ１方向に、Ｎ極がＤ３方向に正回転Ｒ２で移動し、Ｓ３０３に示す状態となり、ロータ１を停止させる。初期化パルスの印加がタイミング（ｃ−３３）で終了するとＳ３０４に示すようにＤ３、Ｄ１に印加されていた磁気極性がなくなるため、ロータ１のＮ極は最も静的安定線Ｌ１に近いＤ６方向に、Ｓ極はＤ５方向に正回転Ｒ２で移動する。

以降、Ｓ３０４からＳ３０７の動作はＳ２０４からＳ２０７の動作と同一であるため、省略する。

本発明では逆回転の駆動信号時に回転検出部１７が回転しないと認識した場合に、初期化パルスを印加して逆回転の補償用駆動信号をパルスモータ１１へ印加して駆動している。次に、本発明の効果を明確にするため、逆回転の駆動信号時に回転検出部１７が回転し
ないと認識した際に初期化パルスを印加しないで逆回転の補償用駆動信号をパルスモータ１１へ印加して駆動した場合について説明する。

ロータ１の回転が衝撃や負荷変化によって回転せず、回転検出部１７が回転しないと認識した場合について説明する。

逆回転の補償用動信号は図３ｄのタイミングを（ｃ−３１）、（ｃ−３２）、（ｃ−３３）、（ｃ−３４）、（ｃ−３５）、（ｃ−３６）の６状態に区切り、図１０を用いて説明を行う。

図１０は、初期化パルスが無い逆回転の補償用駆動信号を印加したときのロータ１の駆動状態を示した図である。

図１０のＳ１１０１は逆回転の駆動信号を印加したが回転できず、回転検出部１７が回転しないと認識し、ロータ１の極性がロータ１の中心よりＤ６方向がＮ極、Ｄ５方向がＳ極となっている状態を示している。

この場合の動作Ｓ１１０１からＳ１１０４の動作はＳ２０４からＳ２０７の動作と同一であるため、省略する。

次に、ロータ１が回転し、回転検出部１７が回転しないと認識した場合について説明する。

図１０のＳ１２０１は逆回転の駆動信号の印加で回転したが、ノイズなどによって回転検出部１７が回転しないと認識した場合のロータ１の状態を示し、ロータ１の極性がロータ１の中心よりＤ６方向がＳ極、Ｄ５方向がＮ極となっている状態を示している。

逆回転の補償用駆動信号がタイミング（ｃ−３４）で印加されると、Ｓ１２０２に示すようにステータ２のＤ３がＳ極、Ｄ１がＮ極となり、ロータ１のＳ極がＤ１方向に、Ｎ極がＤ３方向に正回転Ｒ２で移動する。逆回転の補償用駆動信号がタイミング（ｃ−３５）で終了すると、Ｓ１２０３に示すようにＤ３、Ｄ１に印加されていた磁気極性がなくなるため、ロータ１のＮ極は最も静的安定線Ｌ１に近いＤ６方向に、Ｓ極はＤ５方向に移動し、ロータ１が正回転してしまい、結果的にロータ１が回転していない状態と等しくなる。

以上のように逆回転の駆動信号時に回転検出部１７が回転しないと認識した場合、初期化パルスを印加して逆回転の補償用駆動信号をパルスモータ１１へ印加して駆動しないとロータ１が正回転してしまい、時計においては針位置がずれるなどの不具合が生じる。

［逆転駆動用補償用駆動信号］
また、逆回転の補償用駆動信号は正回転の補償用駆動信号のように印加時間が長すぎる場合には、例えば、Ｓ３０６のロータ１状態でもステータ２のＤ３がＳ極、Ｄ１がＮ極となり、タイミング（ｃ−３４）からタイミング（ｃ−３５）のように得たロータ１の回転慣性力が逆に減少してしまうため、無制限に印加時間を長くすることができない。
このため、高トルクな回転を得るための駆動方法について図３ｅ、図５を用いて説明する。

高トルクな逆回転の補償用駆動信号は図３ｅのタイミングを（ｃ−３３）、（ｃ−４１）、（ｃ−４２）、（ｃ−４３）、（ｃ−４４）、（ｃ−４５）、（ｃ−４６）の７状態に区切り、図５を用いて説明を行う。

図５は、高トルクな逆回転の補償用駆動信号を印加したときのロータ１の駆動状態を示した図である。

図５に示すＳ４０１は、逆回転の駆動信号を印加したが回転できず、初期化パルスを印加した後のロータ１の状態を示しており、ロータ１の極性がロータ１の中心よりＤ６方向がＮ極、Ｄ５向がＳ極となっている状態を示している。

第一の逆回転の補償用駆動信号がタイミング（ｃ−４１）で印加されるとＳ４０２に示すようにステータ２のＤ３がＮ極、Ｄ１がＳ極となり、ロータ１のＳ極がＤ３方向に、Ｎ極がＤ１方向に正回転Ｒ１で移動し、Ｓ４０３の状態となる。第一の逆回転の補償用駆動信号がタイミング（ｃ−４２）で終了するとＳ４０４に示すようにＤ３、Ｄ１に印加されていた磁気極性がなくなるため、ロータ１のＮ極は最も静的安定線Ｌ１に近いＤ６方向に、Ｓ極はＤ５方向に移動する。

第二の逆回転の補償用駆動信号がタイミング（ｃ−４３）で印加されるとＳ４０５に示すようにステータ２のＤ３がＳ極、Ｄ１がＮ極となり、ロータ１のＳ極がＤ１方向に、Ｎ極がＤ３方向に逆回転Ｒ１で移動し、Ｓ４０６の状態となる。第二の逆回転の補償用駆動信号がタイミング（ｃ−４４）で終了すると、Ｓ４０７に示すようにＤ３、Ｄ１に印加されていた磁気極性がなくなるため、タイミング（ｃ−４２）からタイミング（ｃ−４４）に移行したときのロータ１の回転慣性力でＳ極がＤ１からＤ４方向に、Ｎ極がＤ３からＤ２方向に逆回転Ｒ１で移動する。

第三の逆回転の補償用駆動信号がタイミング（ｃ−４５）で印加されるとＳ４０８に示すようにステータ２のＤ３がＮ極、Ｄ１がＳ極となり、ロータ１のＳ極がＤ３方向に、Ｎ極がＤ１方向に逆回転Ｒ１で移動し、Ｓ４０９の状態となる。第三の逆回転の補償用駆動信号がタイミング（ｃ−４６）で終了すると、Ｓ４０９に示すようにＤ３、Ｄ１に印加されていた磁気極性がなくなるため、ロータ１のＮ極は最も静的安定線Ｌ１に近いＤ５方向に、Ｓ極はＤ６方向に移動し、ロータ１を逆回転で回転させることができる。

本実施例では、ロータ１の極性がＳ９０１に示すようにロータ１の中心よりＤ６方向がＮ極、Ｄ５方向がＳ極となる状態から説明を行っているが、Ｓ１００１に示すようにロータ１の中心よりＤ５方向がＮ極、Ｄ６方向がＳ極となる状態から逆回転を行う場合は、逆回転の駆動信号はタイミング（ｃ−５）から始まる。

以上のように逆回転の駆動信号を加えれば、ロータ１が回転しなくても補償用駆動信号によって逆回転で回転することが出来る。

また、例えば、時計の秒針のように、あるイベントが発生した場合に高速で駆動を行わなければならない場合において、逆回転の補償用駆動信号が一連のモータ運針中に一定回数以上出力した時は、逆回転の駆動信号を長くさせるなどして回転トルク能力を大きくしたり、あるいは、以降の一連のモータ運針は、駆動信号を出力せず逆回転の補償用駆動信号のみで駆動を行うことにより、パルスモータの動作時間を短縮することができる。

［静的安定線Ｌ１と磁気的安定線Ｌ２の角度差θ］
次に、本発明の静的安定線Ｌ１と磁気的安定線Ｌ２の角度差θについて図９を用いて説明する。
図９は、静的安定線Ｌ１と磁気的安定線Ｌ２の角度差とロータ１の駆動状態を示した図である。

静的安定線Ｌ１と磁気的安定線Ｌ２の角度差θが０°の場合、図９のＳ１０１に示すよ
うに静的安定線Ｌ１と磁気的安定線Ｌ２が同一方向になる。

この場合、制御回路１４から駆動信号が印加されると、ロータ１は、正回転Ｒ２、逆回転Ｒ１のどちらでも回転できるので、回転方向が定まらない。

静的安定線Ｌ１と磁気的安定線Ｌ２の角度差θが９０°の場合、図９のＳ１０２に示すように静的安定線Ｌ１と磁気的安定線Ｌ２が直角に交わる。

例として、ロータ１の極性がロータ１の中心よりＤ４方向がＮ極、Ｄ２方向がＳ極となっている場合について説明する。

制御回路１４から印加される駆動信号によってステータ２のＤ３がＳ極、Ｄ１がＮ極となるとすると、ロータ１のＮ極がＤ３方向に、Ｓ極がＤ１方向に逆回転Ｒ１で移動する。

また、制御回路１４から印加される駆動信号によってステータ２のＤ３がＮ極、Ｄ１がＳ極となるとすると、ロータ１のＮ極がＤ１方向に、Ｓ極がＤ３方向に正回転Ｒ２で移動する。

このように静的安定線Ｌ１と磁気的安定線Ｌ２の角度差θが９０°の場合、正回転Ｒ２、逆回転Ｒ１の回転角度が等しいため、ロータ１の回転トルクを等しくできる。

しかしながら、制御回路１４から初期化パルスが印加されるとステータ２のＤ３がＳ極、Ｄ１がＮ極となり、ロータ１のＮ極がＤ３方向に、Ｓ極がＤ１方向に逆回転Ｒ１で移動する。

初期化パルスが終了すると、ロータ１のＮ極、Ｓ極は各々、最も近い静的安定線Ｌ１に移動するが、ロータ１のＮ極、Ｓ極に対して最も近い静的安定線Ｌ１（Ｄ２、Ｄ４）が２つ存在することから初期化パルスを印加してもロータ１の極性位置を決定することができない。

静的安定線Ｌ１と磁気的安定線Ｌ２の角度差θが４５°の場合、図９のＳ１０３に示すように静的安定線Ｌ１と磁気的安定線Ｌ２が４５°で交わる。
例としてロータ１の極性がロータ１の中心よりＤ６方向がＮ極、Ｄ５方向がＳ極となっている場合について説明する。

制御回路１４から初期化パルスが印加されると、ステータ２のＤ３がＳ極、Ｄ１がＮ極となり、ロータ１のＮ極がＤ３方向に、Ｓ極がＤ１方向に逆回転Ｒ１で移動する。

初期化パルスが終了すると、ロータ１のＮ極、Ｓ極は最も近い静的安定線Ｌ１に移動するため、ロータ１のＮ極はＤ６、Ｓ極はＤ５方向に正回転で移動し、初期化パルスを印加してロータ１の極性位置を決定することができる。

しかしながら、制御回路１４から印加される駆動信号によってステータ２のＤ３がＳ極、Ｄ１がＮ極となるとすると、ロータ１のＮ極がＤ３方向に、Ｓ極がＤ１方向に逆回転Ｒ１で移動する。

また、制御回路１４から印加される駆動信号によってステータ２のＤ３がＮ極、Ｄ１がＳ極となるとすると、ロータ１のＮ極がＤ１方向に、Ｓ極がＤ３方向に正回転Ｒ２で移動するため、正回転Ｒ２、逆回転Ｒ１の回転角度が等しくならないため、ロータ１の回転トルクが等しくならない。

以上のことから、本発明の静的安定線Ｌ１と磁気的安定線Ｌ２の角度差θは４５°以上にしないとロータ１の回転トルクを等しくすることができず、θが９０°では初期化パルスによってロータ１の極性位置を決定することができないことから、θは４５°以上９０°未満であることが望ましい。

以上説明した各実施形態は、本発明を実施する上での一例であり、本発明をここで示した具体的構成に限定するものではない。当業者は、これらの実施形態に、適宜の変形を加え、その形状や配置、数、材質等の変更を行ってもよい。また、図示した駆動信号波形は、実施形態において発揮されるべき機能を実現するための一例であり、同様の機能を実現できるものであれば、異なる制御を採用することは一向に差し支えない。本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲の記載に基づいて定められ、これら実施形態に適宜の変形を加えたものをも含みうる。

また、上記は外部から回転方向切換信号を受けた場合、ロータの回転検出結果が非回転の場合の双方のときに駆動信号よりも大なるパルス幅を有する初期化パルスを発生させる実施例を述べたが、外部から回転方向切換信号を受けた場合に発生する初期化パルスが無い場合においては、ロータの回転検出結果が非回転時に、初期化パルスの代わりに位相合わせパルス専用のパルスとして同様のパルスを発生させても良い。

１ ロータ、２ ステータ、３ 孔、５ コイル芯、６ 駆動コイル、６ａ 入力端子、６ｂ 入力端子、１１ パルスモータ、１２ 発振器、１３ 分周器、１４ 制御回路、１６ 正逆切り替えスイッチ、１７ 回転検出部

Claims (4)

1. Ｎ、Ｓ２極に着磁された永久磁石からなるロータと、
   前記ロータを磁気的に駆動する１対のステータ磁極を有するステータと、
   前記ステータを励磁する駆動コイルと、
   前記駆動コイルへの通電を制御するために、駆動信号と補償用駆動信号を出力する制御回路と、
   前記駆動信号の出力後に、前記ロータの回転を検出する検出回路と、を備え、
   前記制御回路は、
   正転させる場合には、静的安定点に停止したロータと逆極性の前記駆動信号を印加し、
   逆転させる場合には、前記静的安定点に停止したロータと同極性の前記駆動信号を印加する
   正逆回転パルスモータ駆動回路において、
   前記ロータの回転検出結果が非回転の場合、
   前記制御回路は、前記ロータの位相を合わせる位相合わせパルスを出力し、その後、前記静的安定点に停止した前記ロータと同極性の前記補償用駆動信号を印加する
   ことを特徴とする正逆回転パルスモータ駆動回路。
2. 前記制御回路は、電源投入時に前記ロータの位相合わせのために初期化パルスを出力するように構成され、前記位相合わせパルスが前記初期化パルスと同じパルスである
   ことを特徴とする請求項１に記載の正逆回転パルスモータ駆動回路。
3. 前記補償用駆動信号が一定回数以上出力された場合、
   以降の前記駆動信号を前回の前記駆動信号よりも大なるパルス幅に変更する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の正逆回転パルスモータ駆動回路。
4. パルスモータの回転を一定期間連続して駆動し、かつ前記補償用駆動信号が一定回数以上出力された場合、
   以降の駆動を前記補償用駆動信号で行う
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の正逆回転パルスモータ駆動回路。

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