JP2614769B2 - Forward / reverse rotation pulse motor - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は正逆回転が可能であるパルスモータに関す
る。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a pulse motor capable of normal and reverse rotation.

［従来の技術］ 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
ロータを駆動するステータ磁極を有するステータより構
成され、駆動パルス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。[Prior Art] A single-phase pulse motor used for a quartz timepiece or the like is constituted by a rotor having a permanent magnet magnetized in N and S2 poles in a radial direction and a stator having a stator magnetic pole for driving the rotor. The rotor is rotated stepwise by the pulse.

このような単相パルスモータは、通常では正転方向に
のみロータが回転駆動されるように設計されている。Such a single-phase pulse motor is usually designed such that the rotor is driven to rotate only in the normal rotation direction.

単相パルスモータを正回転のみでなく、逆回転も可能
としたものが、例えば特開昭50−77812号公報，特開昭4
9−29677号公報に開示されている。A single-phase pulse motor capable of not only rotating in the normal direction but also rotating in the reverse direction is disclosed in, for example, JP-A-50-77812 and JP-A-5-77812.
No. 9-29677.

この従来技術においては、一つのロータに対して正転
用のステータおよびコイルと、逆転用のステータおよび
コイルとをそれぞれ設けて、正転用，逆転用のステータ
によりロータの正転と逆転を行なわせるようにしてい
る。In this prior art, a stator and a coil for normal rotation and a stator and a coil for reverse rotation are provided for one rotor, respectively, and the normal and reverse rotations of the rotor are performed by the stator for normal rotation and reverse rotation. I have to.

しかし、この構成はステータを正転用，逆転用の２通
り設けなければならず構造が複雑となる問題がある。こ
のような問題に鑑み、より簡単な構成で、すなわち正転
を目的として形成されたステータを用いて適当な駆動パ
ルスの印加によりロータを逆転させる技術が提案されて
いる。However, this configuration has a problem that the structure is complicated because the stator must be provided in two types, one for forward rotation and the other for reverse rotation. In view of such a problem, a technique has been proposed in which the rotor is reversely rotated with a simpler configuration, that is, by applying an appropriate drive pulse using a stator formed for the purpose of normal rotation.

通常、正転を目的として構成されたパルスモータで
は、ロータの静的安定位置（静的安定線）から電磁気的
安定位置（動的磁気中心線）までのなす角度は逆転方向
に45゜となっている。Normally, in a pulse motor configured for normal rotation, the angle between the rotor's static stable position (static stable line) and the electromagnetic stable position (dynamic magnetic center line) is 45 ° in the reverse direction. ing.

このように構成されたパルスモータを逆回転させよう
とする場合、例えば特公昭62−43148号公報では、電磁
気的安定位置を超してロータを逆回転させるために、ま
ず電磁気的安定位置へロータが吸引されるようにステー
タを励磁し、ロータが電磁気的安定位置へ達すると、直
ちにステータの励磁方向が逆になるパルスを印加し、こ
れによりロータを半回転した静的安定位置へ収斂させ
る。更にロータを半回転した次の静的安定位置へ収斂さ
せる場合は、上記と同様に、45゜先の電磁気的安定位置
へ吸引させるためのパルス及び電磁気的安定位置から静
的安定位置へ回転させるためのパルス（但し、極性はい
ずれも上記と逆になる）を連続して印加する。When the pulse motor configured as described above is to be rotated in the reverse direction, for example, in Japanese Patent Publication No. 62-43148, in order to rotate the rotor in the reverse direction beyond the electromagnetically stable position, first the rotor is moved to the electromagnetically stable position. When the rotor reaches the electromagnetically stable position, a pulse in which the excitation direction of the stator is reversed is applied immediately, thereby converging the rotor to the static stable position rotated half a turn. When the rotor is further converged to the next static stable position after half a rotation, a pulse for suction to the electromagnetic stable position 45 degrees ahead and the electromagnetic stable position are rotated from the electromagnetic stable position to the static stable position in the same manner as described above. (However, the polarity is opposite to the above) is applied continuously.

また特公昭62−57956号公報では、ロータを逆回転さ
せようとする場合、まず正転用のパルスを所定時間印加
するとロータが正転して電磁気的安定位置へ達し、さら
に慣性により、その位置をオーバーランして所定量回転
して停止し、次に逆方向へ回転を始め、電磁気的安定位
置を超える。そこでこのときを見計らって、上記正転用
のパルスとは逆極性のパルスを印加する。これによりロ
ータの磁極とステータの磁極とは反発することとなり、
ロータは逆方向に回転を始め、電磁気的安定位置へ吸引
される。そしてロータが電磁気的安定位置を超したとき
に、更に逆極性のパルスを印加する。これにより、ロー
タは等に逆方向へ回転し、次の電磁気的安定位置へ達す
る。以後上記と同様にしてパルスを印加することによ
り、逆回転を連続させている。In Japanese Patent Publication No. Sho 62-57956, when the rotor is to be rotated in the reverse direction, when a forward rotation pulse is applied for a predetermined time, the rotor rotates forward and reaches an electromagnetically stable position. It overruns and stops after rotating by a predetermined amount, and then starts rotating in the reverse direction, exceeding the electromagnetically stable position. Therefore, at this time, a pulse having a polarity opposite to that of the forward rotation pulse is applied. As a result, the magnetic poles of the rotor and the stator repel each other,
The rotor starts rotating in the opposite direction and is attracted to the electromagnetically stable position. Then, when the rotor exceeds the electromagnetically stable position, a pulse of further reverse polarity is applied. This causes the rotor to rotate in the opposite direction, etc., to reach the next electromagnetically stable position. Thereafter, reverse rotation is continued by applying a pulse in the same manner as described above.

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら特公昭62−43148号公報に開示されてい
る技術では、ロータを電磁気的安定位置へ吸引させた後
に印加するパルスによるステータの磁極とロータの磁極
との反発力が小さいため、正転時においてロータが電磁
気的安定位置を45゜超した静的安定位置にあるときに駆
動パルス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、一度電磁的安定位置へロータの磁極を吸引
させるためのパルスを印加後、ただちに逆極性の逆回転
用パルスを印加しなければならないため、パルスの印加
タイミングのコントロールが難しいという問題がある。[Problems to be Solved by the Invention] However, in the technique disclosed in Japanese Patent Publication No. 62-43148, repulsion between the magnetic pole of the stator and the magnetic pole of the rotor by a pulse applied after the rotor is attracted to the electromagnetically stable position. Because the force is small, the output torque of reverse rotation is smaller than the output torque of forward rotation, compared to the case where a drive pulse is applied when the rotor is in a static stable position that exceeds the electromagnetically stable position by 45 ° during normal rotation. On the other hand, there is a problem that it is quite small. In addition, since a pulse for attracting the magnetic pole of the rotor is once applied to the electromagnetically stable position, a reverse rotation pulse having the opposite polarity must be immediately applied, and thus it is difficult to control the pulse application timing.

また、特公昭62−57956号公報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ため、正転時に
おいてロータが電磁気的安定位置を45゜超した静的安定
位置にあるときに駆動パルス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せさせる
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。更にロータが電磁気的安定位置
を超した時点で次の逆転用駆動パルスを印加していくた
め、静的安定位置で駆動パルスを印加してロータを次の
静的安定位置へ達せさせる場合のような間欠的な動きが
得られないという問題があった。In the technique disclosed in Japanese Patent Publication No. 62-57956, a pulse of opposite polarity is applied when the rotor returns beyond the electromagnetic stability signal due to vibration. There is a problem that the output torque of the reverse rotation is considerably smaller than the output torque of the forward rotation as compared with the case where the drive pulse is applied when the position is more than 45 ° and the static stable position. In the case of reverse rotation, the rotor is first rotated forward to reach an electromagnetically stable position, so that there is a problem that the movement of the rotor at the start of reverse rotation becomes large. Further, when the rotor exceeds the electromagnetically stable position, the next reverse drive pulse is applied, so that a drive pulse is applied at the static stable position to cause the rotor to reach the next static stable position. There was a problem that it was not possible to obtain an intermittent movement.

本発明の第１の目的は、簡単な構成でロータの逆転が
可能であり、正，逆回転時の出力トルク差が小さいパル
スモータを提供することにある。A first object of the present invention is to provide a pulse motor capable of reverse rotation of a rotor with a simple configuration and having a small output torque difference between forward and reverse rotations.

本発明の第２の目的は、正回転時と同様に逆回転時も
間欠的な動きが得られるパルスモータを提供することに
ある。A second object of the present invention is to provide a pulse motor capable of obtaining an intermittent movement at the time of reverse rotation as well as at the time of normal rotation.

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の正逆回転パルス
モータは、N,S2極に着磁された永久磁石からなるロータ
と、この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、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この
制御回路に接続してある正逆切換スイッチとを備えたス
テップモータにおいて、非励磁状態における上記ロータ
の静的安定位置が、励磁状態における上記ステータ磁極
の動的磁気中心線に対し、90゜±α（但し、０＜α≦10
゜）だけ変位した位置にあり、上記駆動コイルへの通電
を制御する制御回路は、回転方向切換信号を外部から受
けたときに、通常の反転駆動パルスよりも十分に大なる
パルス幅を有する単一極性の初期化パルスを発生するよ
うにし、さらに正転させる場合には、上記初期化パルス
の後の第１番目の駆動パルスはこの初期化パルスと逆極
性であり、逆転させる場合には、上記初期化パルスの後
の第１番目の駆動パルスはこの初期化パルスと同極性で
ある。Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, a forward / reverse rotation pulse motor according to the present invention includes a rotor composed of a permanent magnet magnetized on N and S2 poles, and magnetically driving the rotor. A step motor including a stator having a pair of stator magnetic poles, a drive coil for exciting the stator, a control circuit for controlling energization of the drive coil, and a forward / reverse switch connected to the control circuit. The static stable position of the rotor in the non-excited state is 90 ° ± α (0 <α ≦ 10) with respect to the dynamic magnetic center line of the stator poles in the excited state.
制 御), the control circuit that controls the energization of the drive coil has a pulse width sufficiently larger than a normal inversion drive pulse when receiving a rotation direction switching signal from the outside. In order to generate an initialization pulse having one polarity and further rotate forward, the first drive pulse after the above-described initialization pulse has a polarity opposite to that of the initialization pulse. The first drive pulse after the initialization pulse has the same polarity as the initialization pulse.

［作用］ 非励磁状態におけるロータの静的安定位置（静的安定
線）が、励磁状態における電磁気的安定位置（動的磁気
中心線）に対し、90゜±α（但し、０＜α≦10゜）だけ
変位した位置にあるため、静的安定位置からロータを、
単一極性の駆動パルスを用いて正転，逆転のいずれをも
行わせることができ、また、正転時の出力トルクと逆転
時の出力トルクの差が小さい。[Operation] The static stable position (static stable line) of the rotor in the non-excited state is 90 ° ± α (0 <α ≦ 10) with respect to the electromagnetically stable position (dynamic magnetic center line) in the excited state.゜) The rotor is displaced only from the static stable position.
Both normal rotation and reverse rotation can be performed using a drive pulse of a single polarity, and the difference between the output torque during normal rotation and the output torque during reverse rotation is small.

更に、初期化パルスの発生により、回転方向切換信号
を外部から受けたときに、ロータが回転して、ロータの
極は動的磁気中心線に一致しかつＮ極,S極の向きが一定
方向となる。次に、静的安定線は動的磁気中心線に対し
て直角方向より左右いずれかの方向へα（但し、０＜α
≦10゜）だけ傾いているため、初期化パルスを停止する
と、動的磁気中心線より90゜未満となる方向へ回転して
静的安定位置にて停止するので、この静的安定位置にお
けるロータのＮ極,S極の位置は常に一定となる。Further, when an initialization pulse is generated, when a rotation direction switching signal is received from the outside, the rotor rotates, the poles of the rotor coincide with the dynamic magnetic center line, and the directions of the N and S poles are fixed. Becomes Next, the static stabilization line is α (where 0 <α) in either the left or right direction from the direction perpendicular to the dynamic magnetic center line.
≤10 °), when the initialization pulse is stopped, the rotor rotates in a direction less than 90 ° from the dynamic magnetic center line and stops at the static stable position. Are always constant.

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第１図にノッチ付一体ステータを用いたパルスモータ
11を示す。ロータ１はその直径の両端がそれぞれＮ極,S
極の２極に着磁された円板状の永久磁石から構成されて
いる。Fig. 1 shows a pulse motor using an integrated stator with a notch.
11 is shown. The rotor 1 has N poles at both ends of its diameter and S
It is composed of a disk-shaped permanent magnet magnetized to two poles.

ステータ２は左右が一体となっており、中央部にはロ
ータ１を挿入するための円形の孔2aが設けられている。
円形孔2aの中心を通って第１図上下方向に延伸する直線
Ｙ上においては、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。狭幅部2b,2cはこの部分で断
面積が小さくなり、磁気抵抗が大きくなっている。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
断された状態となっている。The left and right sides of the stator 2 are integrated, and a circular hole 2a for inserting the rotor 1 is provided in the center.
On a straight line Y extending in the vertical direction of FIG. 1 through the center of the circular hole 2a, narrow portions 2b and 2c are provided at the upper side and the lower side of the stator 2. The cross sections of the narrow portions 2b and 2c are small at these portions, and the magnetic resistance is large. Thus, the stator 2 is magnetically separated left and right with the straight line Y as a boundary.

ステータ２の下端部にはコイル芯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
れている。円形孔2aの中心を通って第１図左右方向に延
伸する直線L2を動的磁気中心線として磁気回路が形成さ
れ、動的磁気中心線L2上の円形孔2aを挾んで両側に１対
のステータ磁極が形成される。入力端子6a,6bを通じて
駆動コイル６に駆動パルスを印加すると、コイル芯５を
経てステータ磁極がN,S極となるよう励磁される。A coil core 5 is provided at the lower end of the stator 2, and a drive coil 6 is wound around the coil core 5. The drive coil 6 is provided with two drive signal input terminals 6a and 6b on the left and right. A magnetic circuit is formed with a straight line L2 extending in the left-right direction in FIG. 1 passing through the center of the circular hole 2a as a dynamic magnetic center line, and a pair of two sides on both sides of the circular hole 2a on the dynamic magnetic center line L2. A stator pole is formed. When a driving pulse is applied to the driving coil 6 through the input terminals 6a and 6b, the stator coil is excited through the coil core 5 so as to be N and S poles.

次に、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の中心を通り
動的磁気中心線L2となす角が一定角α（但し、０＜α≦
10゜）の直線L3上に設けられている。この直線L3を以下
「ノッチ中心線」とよぶ。ノッチ2d,2eはノッチ中心線L
3に対して線対称な形であるために、ステータ２が非励
磁状態にあるときには、２つのノッチ2d,2eから等距離
の位置にロータ１のＮ極,S極が位置する状態でロータ１
は静止する。すなわちロータ１のＮ極,S極を結ぶ直線
が、直線Ｙに対して一定角α（但し、０＜α≦10゜）の
直線L1に一致した状態で静止する。この直線L1を以下
「静的安定線」と言う。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。したがって、動的磁気中心
線L2と静的安定線L1とのなす角θは90゜±α（但し、０
＜α≦10゜）となる。10゜＜αとなると、正回転と逆回
転の出力トルク差が許容限度以上に大きくなり、好まし
くない。Next, the circular hole 2a is provided with a pair of arc-shaped notches 2d and 2e. The notches 2d and 2e are formed such that the angle between the notch 2d and the dynamic magnetic center line L2 passing through the center of the circular hole 2a is a constant angle α (where 0 <α ≦
10 ゜) is provided on the straight line L3. This straight line L3 is hereinafter referred to as “notch center line”. Notches 2d and 2e are notch center line L
When the stator 2 is in a non-excited state, the N pole and the S pole of the rotor 1 are positioned equidistant from the two notches 2d and 2e.
Is stationary. That is, the straight line connecting the N pole and the S pole of the rotor 1 stands still in a state where it matches the straight line L1 having a fixed angle α (0 <α ≦ 10 °) with the straight line Y. This straight line L1 is hereinafter referred to as “static stability line”. Static stability line L1 and notch center line L3
Is 90 °. Therefore, the angle θ between the dynamic magnetic center line L2 and the static stable line L1 is 90 ° ± α (however, 0 °
<Α ≦ 10 °). If 10 ° <α, the output torque difference between the forward rotation and the reverse rotation becomes larger than the allowable limit, which is not preferable.

第１図示パルスモータ11は、例えば第２図に示すよう
に水晶発振式の時計に組み込まれる。水晶発振器12より
出力された周波数は、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1
Hz毎にドライバ15に駆動信号を送る。これによりドライ
バ15は、この駆動信号と対応する駆動電流に変換し、パ
ルスモータ11にこの駆動電流が供給される。これにより
パルスモータ11が回転する。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、外部より
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および正逆切換ス
イッチ16から回転方向切換信号を受けたときに、ロータ
１の初期化の指令を出す。The first illustrated pulse motor 11 is incorporated in, for example, a quartz oscillation type timepiece as shown in FIG. The frequency output from the crystal oscillator 12 is divided by the frequency divider 13 and finally
It becomes 1 Hz and is input to the control circuit 14. Control circuit 14 is 1
A drive signal is sent to the driver 15 every Hz. As a result, the driver 15 converts the drive signal into a drive current corresponding to the drive signal, and the drive current is supplied to the pulse motor 11. As a result, the pulse motor 11 rotates. The control circuit 14 is connected to a forward / reverse switch 16 which is manually operated or the like, so that the forward / reverse rotation of the motor 11 can be switched from outside. The control circuit 14 issues a command to initialize the rotor 1 when power is supplied and when a rotation direction switching signal is received from the forward / reverse switch 16.

以上の構成のパルスモータ11に電源を供給して駆動す
る場合には、第３図に示すように制御回路14によりまず
初期化を行う必要がある。なぜならば、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、駆動パルス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。When the pulse motor 11 having the above configuration is driven by supplying power, it is necessary to first perform initialization by the control circuit 14 as shown in FIG. This is because if the pulse motor 11 of the present invention is not initialized and the pole direction of the rotor 1 is determined first, it becomes indeterminate in which direction the rotor 1 rotates when a drive pulse is applied. .

本実施例では、第３図（ｂ），（ｂ−１）に示すよう
にステータ２の左側がＮ極，右側がＳ極に励磁されるよ
うに初期化パルスを印加する。ステータ２が非励磁状態
にあるときには、静的安定線L1上にロータ１のＮ極,S極
が一致してロータ１が静止しているが、Ｎ極,S極のうち
いずれの極が上方又は下方に位置しているかは不明であ
る（第３図（ａ）および（ａ−１）参照）。しかし上記
初期化パルスが印加されると、Ｎ極が上方に位置する第
３図（ａ）の状態では第３図（ｂ）に示すように右回転
する。逆に、Ｓ極が上方に位置する第３図（ａ−１）の
状態では第３図（ｂ−１）に示すように左回転する。い
ずれの場合もロータ１のＳ極,N極がそれぞれ動的磁気中
心線L2上の左側位置，右側位置に位置する第３図（ｃ）
の状態に吸引されロータ１が静止する。ロータ１が静的
安定位置より回転して動的磁気中心線L2上にロータ１の
極が吸引され、慣性によりハンチングを繰り返しながら
最終的に静止状態（第３図（ｃ）の状態）になるまでの
時間より初期化パルスの印加時間を長くとる（第３図参
照）。In this embodiment, as shown in FIGS. 3 (b) and (b-1), an initialization pulse is applied so that the left side of the stator 2 is excited with the N pole and the right side is excited with the S pole. When the stator 2 is in the non-excited state, the N and S poles of the rotor 1 coincide with each other on the static stability line L1, and the rotor 1 is stationary. Or it is unknown whether it is located below (see FIGS. 3 (a) and (a-1)). However, when the above-mentioned initialization pulse is applied, in the state shown in FIG. 3A in which the N pole is located above, the clockwise rotation is performed as shown in FIG. 3B. Conversely, in the state of FIG. 3 (a-1) in which the S pole is located above, the counterclockwise rotation is performed as shown in FIG. 3 (b-1). In either case, the S and N poles of the rotor 1 are located at the left and right positions on the dynamic magnetic center line L2, respectively (FIG. 3C).
And the rotor 1 stops. When the rotor 1 rotates from the static stable position, the poles of the rotor 1 are attracted onto the dynamic magnetic center line L2, and the hunting is repeated due to inertia, and finally the stationary state (the state shown in FIG. 3C) is reached. The application time of the initialization pulse is longer than the time until (see FIG. 3).

次に初期化パルスを消してステータ２を非励磁状態に
切り換える。するとロータ１は静的安定位置まで回転し
ようとするが、静的安定線L1が左回りに傾いているから
第３図（ｄ）に示すように必ず右回転する。よってＳ極
が上側,N極が下側となる第３図（ｄ）の状態でロータ１
は静的安定位置に静止する。Next, the initialization pulse is erased and the stator 2 is switched to the non-excited state. Then, the rotor 1 attempts to rotate to the static stable position, but always rotates clockwise as shown in FIG. 3D because the static stable line L1 is inclined counterclockwise. Therefore, in the state shown in FIG. 3D in which the S pole is on the upper side and the N pole is on the lower side,
Rests in a static stable position.

このように初期化パルスの印加により、ロータ１は必
ずＳ極が上側,N極が下側の状態で静的安定位置に静止す
る。このためにその後の駆動パルスの印加により、必ず
ロータ１を正しい方向に回転させることが可能となる。As described above, by applying the initialization pulse, the rotor 1 always stops at the static stable position with the S pole being on the upper side and the N pole being on the lower side. Therefore, the rotor 1 can be surely rotated in the correct direction by the subsequent application of the driving pulse.

なお、初期化パルスの印加によりロータ１の極を動的
磁気中心線L2に合わせた第３図（ｃ）の状態の後、非励
磁状態にすると、静的安定線L1が左回りに傾いているた
め、ロータ１は必ず右回転する。以下ロータ１の右回転
を正転方向と定義する。After the state of FIG. 3 (c) in which the pole of the rotor 1 is adjusted to the dynamic magnetic center line L2 by application of the initialization pulse, when the state is de-energized, the static stable line L1 tilts counterclockwise. Therefore, the rotor 1 always rotates clockwise. Hereinafter, clockwise rotation of the rotor 1 is defined as a forward rotation direction.

次にロータ１を右回転すなわち正転方向に回転させる
場合には、第４図（ｅ−Ａ）に示すように、初期化パル
スと逆極性の駆動パルスを印加してステータ２の左側を
Ｓ極，右側をＮ極に励磁する。すると、ロータ１は右回
転し、第４図（ｆ−Ａ）に示すようにステータ２の磁極
に吸引され、駆動パルスを消した後も、慣性によりロー
タ１は回転を続け、第４図（ｇ−Ａ）に示すようにロー
タ１は次の静的安定位置へ至って静止する。上記駆動パ
ルスを印加して１秒後に、第４図（ｈ−Ａ）に示すよう
に上記駆動パルスと逆極性の駆動パルスを印加してステ
ータ２の左側をＮ極，右側をＳ極に励磁する。するとロ
ータ１のＮ極はステータ２のＳ極に吸引されると共に，
ロータ１のＳ極はステータ２のＮ極に吸引されるためロ
ータ１は更に右回転し、次の静的安定位置へ至って静止
する。以後前回と逆極性すなわち反転した駆動パルスを
印加していくことによってロータ１は間欠的に右回転す
なわち正転を続ける。Next, when the rotor 1 is rotated clockwise, that is, in the normal rotation direction, as shown in FIG. 4 (e-A), a drive pulse having a polarity opposite to that of the initialization pulse is applied to cause the left side of the stator 2 to move to the left. The pole and the right side are excited to the N pole. Then, the rotor 1 rotates clockwise and is attracted to the magnetic poles of the stator 2 as shown in FIG. 4 (f-A). Even after the drive pulse is turned off, the rotor 1 continues to rotate due to inertia. As shown in g-A), the rotor 1 reaches the next static stable position and stops. One second after the application of the drive pulse, a drive pulse having a polarity opposite to that of the drive pulse is applied to excite the left side of the stator 2 to the N pole and the right side to the S pole as shown in FIG. I do. Then, the N pole of the rotor 1 is attracted to the S pole of the stator 2 and
Since the S pole of the rotor 1 is attracted to the N pole of the stator 2, the rotor 1 further rotates clockwise and reaches the next static stable position and stops. Thereafter, the rotor 1 intermittently continues clockwise rotation, ie, normal rotation, by applying a drive pulse having a polarity opposite to that of the previous time, that is, an inverted drive pulse.

ロータ１を左回転すなわち逆転させる場合は第４図
（ｅ−Ｂ）に示すように、初期化後、まず初期化パルス
と同極性の駆動パルスを印加してステータの左側をＮ
極，右側をＳ極に励磁する。すると右回転の場合と同様
の原理により、ロータ１は左回転し次の静的安定位置へ
至って静止する。以後前回と逆極性すなわち反転した駆
動パルスを印加していくことによりロータ１は間欠的に
左回転すなわち逆転を続ける。When the rotor 1 is rotated to the left, that is, reversely rotated, as shown in FIG. 4 (e-B), after initialization, a drive pulse having the same polarity as the initialization pulse is first applied to apply N to the left side of the stator.
The pole and the right side are excited to the S pole. Then, on the same principle as in the case of right rotation, the rotor 1 rotates left and reaches the next static stable position and stops. Thereafter, the rotor 1 is intermittently left-rotated, that is, reversely rotated, by applying a drive pulse having a polarity opposite to that of the previous time, that is, an inverted drive pulse.

このように通常の反転駆動パルスよりも十分に大なる
パルス幅を有する単一極性の初期化パルスをまず印加し
て初期化することによりロータ１の極の位置が定まり、
以後の回転方向の指令を正しく行うことが可能となる。Thus, the position of the pole of the rotor 1 is determined by first applying and initializing the unipolar initialization pulse having a pulse width sufficiently larger than the normal inversion drive pulse,
It is possible to correctly issue a subsequent rotation direction command.

なお、上記説明から判るように初期化パルスの後の第
１番目の駆動パルスは、正転させる場合には初期化パル
スと逆極性、逆転させる場合には初期化パルスと同極性
でなければならない。また、上記説明では、ステータ２
の左側がＮ極，右側がＳ極に励磁されるように初期化パ
ルスを印加したが、ステータ２の左側がＳ極，右側がＮ
極となるよう初期化パルスを印加してもよい。As can be seen from the above description, the first drive pulse after the initialization pulse must have the polarity opposite to that of the initialization pulse when rotating forward, and the same polarity as the initialization pulse when rotating backward. . In the above description, the stator 2
, An initialization pulse was applied so that the left side of the stator 2 was excited with the N pole and the right side was excited with the S pole.
An initialization pulse may be applied so as to be a pole.

更に上記実施例では静的安定線L1は直線Ｙに対して左
回りに傾いているが、右回りに傾いていてもよい。この
場合は左回転が正転方向となる。Further, in the above embodiment, the static stability line L1 is inclined counterclockwise with respect to the straight line Y, but may be inclined clockwise. In this case, the left rotation is the normal rotation direction.

更にまた上記説明ではパルスモータに電源が供給され
たときに初期化を行うとしたが、さらに正逆切換スイッ
チ16等により回転方向切換信号を外部から受けたときに
も、まず初期化パルスを発生して初期化を行うように
し、切換えられた回転方向に確実に回転させるようにし
ている。Furthermore, in the above description, initialization is performed when power is supplied to the pulse motor. However, even when a rotation direction switching signal is externally received by the forward / reverse switch 16 or the like, an initialization pulse is generated first. Then, initialization is performed, and the motor is reliably rotated in the switched rotation direction.

静的安定位置を動的磁気中心線に対し90゜±α（但
し、０＜α≦10゜）とする方法は、種々考えることがで
きる。その具体例を、以下第５〜７図を参照して説明す
る。Various methods can be considered for setting the static stable position at 90 ° ± α (0 <α ≦ 10 °) with respect to the dynamic magnetic center line. A specific example will be described below with reference to FIGS.

上記ノッチ付一体ステータにおいては、ノッチ2d,2e
を結ぶ直線（ノッチ中心）L3を動的磁気中心線L2に対し
て±α（但し、０＜α≦10゜）だけ変位させて上記目的
を達成したが、第５図に示すようにノッチの形状をノッ
チ中心線L3に対して左右非対称として上記目的を達成し
てもよい。第５図（ａ）はノッチ中心線L3を動的磁気中
心線L2と同一として、それぞれのノッチ形状を左右非対
称としたものである。すなわちノッチ中心線L3に対して
右側部21は円弧状とし左側部21aは途中まで円弧としそ
の先を直線に変えたものである。これにより静的安定線
L1は動的磁気中心線L2に対して直角とならず所定角αだ
け傾く。In the notched integrated stator, notches 2d and 2e
The above object was achieved by displacing a straight line (center of the notch) L3 connecting ± with respect to the dynamic magnetic center line L2 by ± α (however, 0 <α ≦ 10 °), but as shown in FIG. The above object may be achieved by making the shape left-right asymmetric with respect to the notch center line L3. FIG. 5 (a) shows that the notch center line L3 is the same as the dynamic magnetic center line L2, and each notch shape is left-right asymmetric. That is, the right side portion 21 is formed in an arc shape with respect to the notch center line L3, and the left side portion 21a is formed into an arc halfway and the tip thereof is changed to a straight line. This provides a static stability line
L1 is not perpendicular to the dynamic magnetic center line L2 but tilts by a predetermined angle α.

第５図（ｂ）は第５図（ａ）と同様ノッチ中心線L3を
動的磁気中心線L2と同一とするが、ノッチ中心線L3に対
して右側部21は円弧状とし左側部21bには円弧状の一部
に切り欠きを設けたものである。これにより静的安定線
L1動的磁気中心線L2に対して直角とならず所定角αだけ
傾く。FIG. 5 (b) shows the same notch center line L3 as the dynamic magnetic center line L2 as in FIG. 5 (a), but the right side 21 is formed in an arc shape with respect to the notch center line L3 and the left side 21b is formed. Is provided with a notch in a part of an arc. This provides a static stability line
It is not perpendicular to the L1 dynamic magnetic center line L2 but tilts by a predetermined angle α.

第６図はＵ字型ステータを用いた場合である。第６図
（ａ），（ｂ）において、 n:ロータ１の中心点からのステータの最短距離上の点と
直線Ｙとの最短距離 m:ロータ１の中心点からのステータの最短距離上の点と
直線L2との最短距離とした場合に、 ｎ＜ｍ とすれば、直線L2方向の静的磁気結合力よりも直線Ｙ方
向の静的結合力の方が強くなり、ロータ１の静的安定線
は直線Ｙ方向となる。FIG. 6 shows a case where a U-shaped stator is used. 6 (a) and 6 (b), n: the shortest distance between a point on the shortest distance of the stator from the center point of the rotor 1 and the straight line Y m: the shortest distance of the stator from the center point of the rotor 1 When n <m when the shortest distance between the point and the straight line L2 is set, the static coupling force in the straight line Y direction is stronger than the static magnetic coupling force in the straight line L2 direction. The stability line is in the straight line Y direction.

次に例えば第６図（ａ）に示すように、直線L2方向の
凹部を直線L2を境としてｍ≠m1として左右非対称として
いる。これにより静的安定線L1は直線Ｙに対して所定角
αだけ傾くことになる。第６図（ｂ）では、直線L2方向
の凹部は直線L2を境として左右対称（ｍ＝m1）である
が、ステータの一部に切り欠き22aを設けてある。これ
によっても同様の目的を達成することができる。Next, for example, as shown in FIG. 6 (a), the concave portion in the direction of the straight line L2 is asymmetrical with respect to the straight line L2, where m ≠ m1. As a result, the static stability line L1 is inclined by the predetermined angle α with respect to the straight line Y. In FIG. 6 (b), the recess in the direction of the straight line L2 is bilaterally symmetric (m = m1) with respect to the straight line L2, but a notch 22a is provided in a part of the stator. This can achieve the same object.

第７図は２体型ステータを用いた場合である。この場
合も、Ｕ字型ステータの場合（第６図）と同様の方法に
より、静的安定線L1を直線Ｙに対して所定角αだけ傾け
ることができる。すなわち、第７図（ａ）では凹部の形
状を直線L2を境としてｍ≠m1として左右非対称としてい
る。これにより静的安定線L1は直線Ｙに対して所定角α
だけ傾く。第７図（ｂ）では、直線L2に対して右側部23
は円弧状とし、左側部23aには円弧状の一部に切り欠き
を設けている。この結果静的安定線L1は直線Ｙに対して
所定角αだけ傾く。FIG. 7 shows a case where a two-piece stator is used. Also in this case, the static stability line L1 can be inclined by a predetermined angle α with respect to the straight line Y in the same manner as in the case of the U-shaped stator (FIG. 6). That is, in FIG. 7A, the shape of the concave portion is asymmetrical with respect to the straight line L2, where m ≠ m1. As a result, the static stable line L1 becomes a predetermined angle α with respect to the straight line Y.
Just lean. In FIG. 7 (b), the right side 23 with respect to the straight line L2 is shown.
Has an arc shape, and a cutout is provided in a part of the arc shape on the left side portion 23a. As a result, the static stable line L1 is inclined by a predetermined angle α with respect to the straight line Y.

このように静的安定線L1を動的磁気中心線L2に対して
90゜±α（但し、０＜α≦10゜）とする方法は、ステー
タのタイプにより種々考えることができる。Thus, the static stability line L1 is shifted with respect to the dynamic magnetic center line L2.
The method of setting 90 ° ± α (where 0 <α ≦ 10 °) can be variously considered depending on the type of the stator.

次に、初期化パルスの別の利用法を説明する。初期化
パルスは、パルスモータの駆動途中に差し入れることに
より、ロータが正しい方向に回転しているか否かのチェ
ックパルスとして利用することができる。Next, another method of using the initialization pulse will be described. The initialization pulse can be used as a check pulse for checking whether or not the rotor is rotating in the correct direction by inserting the pulse during the driving of the pulse motor.

第８図（ａ），（ｂ）のようにロータ１が逆転してい
る場合に、第８図に示すように上向きの初期化パルスを
挿入すると第８図（ｃ）〜（ｆ）の過程を経て、ロータ
１の上側がＳ極，下側がＮ極に極位置が安定する。そこ
で、第８図（ｇ）に示すように次に上向きの駆動パルス
を印加することにより、ロータ１は確実に逆方向に回転
を続ける。なお、この場合は第８図（ｂ），（ｆ）に示
すようにロータ１の極は初期化パルスの印加前後で変わ
らないが、第８図（ｅ）に示すようにロータ１が正回転
する過程が生じる。When the upward initialization pulse is inserted as shown in FIG. 8 when the rotor 1 is rotating in reverse as shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b), the process of FIGS. 8 (c) to (f) is performed. , The pole position is stabilized at the S pole on the upper side of the rotor 1 and at the N pole on the lower side. Then, as shown in FIG. 8 (g), by applying the next upward drive pulse, the rotor 1 surely continues to rotate in the reverse direction. In this case, the poles of the rotor 1 do not change before and after the application of the initialization pulse as shown in FIGS. 8B and 8F, but the rotor 1 rotates forward as shown in FIG. 8E. Process occurs.

正転中において第９図に示すように、初期化パルスを
挿入する前の最終の駆動パルスと逆極性となる下向きの
初期化パルスを挿入する。すると、第９図（ｃ），
（ｄ）に示すようにロータ１は正回転し、ロータ１の極
位置が動的磁気中心線L2上に一致する。次に非励磁状態
にすると第９図（ｅ），（ｆ）に示すようにロータ１は
正回転して静的安定位置へ至る。次に初期化パルスと逆
極性、即ち初期化パルスの直前の駆動パルスと同極性の
駆動パルスを印加する。すると第９図（ｇ），（ｈ）に
示すようにロータ１は正回転して次の静的安定位置へ至
る。以後駆動パルスを次々に反転することにより正回転
が行われる。なお、第９図示のようなパルスの印加過程
を経ることにより、正転時においては逆転時にみられる
ようなロータ１の動きに不自然さが生じることがなく、
ロータ１は同一方向の回転のみを連続して行なうことが
可能となる。上記実施例では、上向きの駆動パルスの後
に下向きの初期化パルスを挿入し、その後上向きの駆動
パルスを印加するものであるが、下向きの駆動パルスの
後に上向きの初期化パルスを挿入し、その後下向きの駆
動パルスを印加するようにしてもよい。During the normal rotation, as shown in FIG. 9, a downward initialization pulse having a polarity opposite to that of the last drive pulse before the insertion of the initialization pulse is inserted. Then, FIG. 9 (c),
As shown in (d), the rotor 1 rotates forward, and the pole position of the rotor 1 coincides with the dynamic magnetic center line L2. Next, when the rotor 1 is de-energized, the rotor 1 rotates forward and reaches a static stable position as shown in FIGS. 9 (e) and 9 (f). Next, a drive pulse having the opposite polarity to the initialization pulse, that is, the same polarity as the drive pulse immediately before the initialization pulse is applied. Then, as shown in FIGS. 9 (g) and 9 (h), the rotor 1 rotates forward to reach the next static stable position. Thereafter, by inverting the driving pulses one after another, the normal rotation is performed. In addition, by going through the pulse application process as shown in FIG. 9, during the normal rotation, there is no unnatural movement of the rotor 1 as seen during the reverse rotation.
The rotor 1 can continuously rotate only in the same direction. In the above embodiment, a downward initialization pulse is inserted after an upward drive pulse, and then an upward drive pulse is applied.However, an upward initialization pulse is inserted after a downward drive pulse, and then a downward drive pulse is inserted. May be applied.

これらのチェックパルスは例えば、あらかじめ設定し
た時間ごとに入力するという方法によりロータ１の極を
チェックすることができる。These check pulses can be used to check the poles of the rotor 1 by, for example, inputting them at predetermined time intervals.

［効果］ 本発明はロータの静的安定位置を動的磁気中心線に対
し、90゜±α（但し、０＜α≦10゜）としたため、正
転，逆転のいずれの場合においても、単一極性の駆動パ
ルスにより駆動することが可能である。[Effect] In the present invention, the static stable position of the rotor is set to 90 ° ± α (0 <α ≦ 10 °) with respect to the dynamic magnetic center line. It is possible to drive with a unipolar drive pulse.

また０＜α≦10゜であるため、正転と逆転との出力ト
ルク差が小さい。Further, since 0 <α ≦ 10 °, the output torque difference between forward rotation and reverse rotation is small.

更にα≠０であるため、初期化パルスによりロータを
初期化、すなわちロータの極位置を一定位置にすること
が可能である。Further, since α ≠ 0, it is possible to initialize the rotor by the initialization pulse, that is, to keep the pole position of the rotor at a constant position.

更にまた、駆動パルスはロータの静的安定位置で印加
することができるため、間欠的な動きを得ることが可能
である。Furthermore, since the drive pulse can be applied at the static stable position of the rotor, it is possible to obtain an intermittent movement.

更にまた、パルスモータの駆動途中に初期化パルスを
差し入れることにより、ロータが正しい方向に回転して
いるか否かの確認動作ができる。Furthermore, by inserting an initialization pulse during driving of the pulse motor, it is possible to confirm whether the rotor is rotating in the correct direction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第１図は本発明の一実施例に係る一体ノッチ型ステータ
を用いた正逆回転パルスモータの構成図、第２図は第１
図のパルスモータを駆動させるためのブロック図、第３
図は第１図のパルスモータに初期化パルスを印加して初
期化する過程を示す説明図、第４図は第３図の初期化後
に正転又は逆転の駆動パルスを印加する過程を示す説明
図、第５図（ａ）および（ｂ）はロータの静的安定位置
を動的磁気中心線に対し90゜±α（但し、０＜α≦10
゜）とする第１図とは異なる例を示す説明図、第６図
（ａ）および（ｂ）はコの字型ステータにおいてロータ
の静的安定位置を動的磁気中心線に対し90゜±α（但
し、０＜α≦10゜）とするためのステータ形状を示す部
分平面図、第７図（ａ）および（ｂ）は２体型ステータ
においてロータの静的安定位置を動的磁気中心線に対し
90゜±αとするためのステータ形状を示す平面図、第８
図及び第９図はそれぞれ逆転時及び正転時に初期化パル
スをチェックパルスとして用いる場合のパルスの印加過
程を示す説明図である。 １……ロータ、 ２……ステータ、 ６……駆動コイル、 11……パルスモータ、 14……制御回路、 16……正逆切換スイッチ、 L1……ロータの静的安定位置（静的安定線）、 L2……ステータ磁極の動的磁気中心線、 α……一定の変位角（但し、０＜α≦10゜）。FIG. 1 is a configuration diagram of a forward / reverse rotation pulse motor using an integral notch type stator according to one embodiment of the present invention, and FIG.
Block diagram for driving the pulse motor shown in FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a process of applying an initialization pulse to the pulse motor of FIG. 1 for initialization, and FIG. 4 is a diagram showing a process of applying a forward or reverse drive pulse after the initialization of FIG. FIGS. 5 (a) and 5 (b) show the static stable position of the rotor at 90 ° ± α (0 <α ≦ 10
FIGS. 6 (a) and 6 (b) show an example different from FIG. 1 in which the static stable position of the rotor is 90 ° ± 90 ° with respect to the dynamic magnetic center line. 7 (a) and 7 (b) are partial plan views showing a stator shape for setting α (where 0 <α ≦ 10 °), and FIGS. 7 (a) and 7 (b) show a static stable position of a rotor in a two-piece stator and a dynamic magnetic center line. Against
FIG. 8 is a plan view showing a stator shape for achieving 90 ° ± α, and FIG.
FIG. 9 and FIG. 9 are explanatory diagrams showing the pulse application process when the initialization pulse is used as a check pulse at the time of reverse rotation and forward rotation, respectively. 1 ... rotor, 2 ... stator, 6 ... drive coil, 11 ... pulse motor, 14 ... control circuit, 16 ... forward / reverse selector switch, L1 ... static stable position of rotor (static stable line) ), L2: dynamic magnetic center line of the stator magnetic pole, α: constant displacement angle (however, 0 <α ≦ 10 °).

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】N,S2極に着磁された永久磁石からなるロー
タと、この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、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、この制御回路に接続してある正逆切換スイッチとを
備えたステップモータにおいて、 非励磁状態における上記ロータの静的安定位置が、励磁
状態における上記ステータ磁極の動的磁気中心線に対
し、90゜±α（但し、０＜α≦10゜）だけ変位した位置
にあり、 上記制御回路は、回転方向切換信号を外部から受けたと
きに、通常の反転駆動パルスよりも十分に大なるパルス
幅を有する単一極性の初期化パルスを発生するように
し、正転させる場合には、上記初期化パルスの後の第１
番目の駆動パルスはこの初期化パルスと逆極性であり、
逆転させる場合には、上記初期化パルスの後の第１番目
の駆動パルスはこの初期化パルスと同極性である ことを特徴とする正逆回転パルスモータ。1. A rotor comprising permanent magnets magnetized on N and S2 poles, a stator having a pair of stator magnetic poles for magnetically driving the rotor, a drive coil for exciting the stator, and a In a step motor having a control circuit for controlling energization of a coil and a forward / reverse switch connected to the control circuit, the static stable position of the rotor in a non-excited state is the same as the stator magnetic pole in an excited state. Is located at a position displaced by 90 ° ± α (where 0 <α ≦ 10 °) with respect to the dynamic magnetic center line of the above. When the control circuit receives a rotation direction switching signal from the outside, the normal inversion is performed. In order to generate a single-polarity initialization pulse having a pulse width sufficiently larger than the drive pulse and to perform normal rotation, the first pulse after the initialization pulse is generated.
The third drive pulse has the opposite polarity to this initialization pulse,
When the motor is rotated in the reverse direction, the first drive pulse after the initialization pulse has the same polarity as the initialization pulse.