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步进马达、马达驱动装置以及时刻显示装置

2021-02-27 04:49:46

步进马达、马达驱动装置以及时刻显示装置

  技术领域

  本发明涉及步进马达、马达驱动装置以及时刻显示装置。

  背景技术

  以往,已知具备两个线圈,通过在该线圈上适当施加驱动脉冲而构成为能正反转的步进马达。

  例如,在作为日本的专利文献的日本特开2014-195371号公报中公开了通过向两个线圈同时或依次施加驱动脉冲,使两极着磁了的转子以预定的步进角旋转的步进马达。

  现有技术文献

  专利文献1:日本特开2014-195371号公报

  但是,在专利文献1所记载的那样的步进马达中,在使步进马达旋转时,存在只对两个线圈的一个通电的期间和对两个线圈双方通电的期间。

  因此,存在在后者的期间所消耗的电力变大的问题,期望更进一步的低消耗电力化。

  发明内容

  本发明是鉴于上述那样的情况进行的,其目的在于提供具备多个线圈,在通过向该线圈施加驱动脉冲且使转子以预定的步进角旋转的情况下,能尽量抑制转子的旋转所需的能量而能实现低消耗电力化的步进马达、马达驱动装置以及时刻显示装置。

  为了解决上述课题,本发明的步进马达具备:

  在径向上被两极着磁的转子;

  具有收纳上述转子的转子收纳部的定子;以及

  与上述定子磁性耦合地设置的三个线圈,

  上述三个线圈中、至少一个是通过在上述定子的一部分实施卷线而一体地形成的一体型线圈。

  本发明的效果如下。

  根据本发明,在具备多个线圈,通过向该线圈施加驱动脉冲而使转子以预定的步进角旋转的情况下,起到能尽量抑制转子的旋转所需的能量而实现低消耗电力化的效果。

  附图说明

  图1(A)是实施方式的步进马达的俯视图。

  图1(B)是从图1A的向视b方向观察的步进马达的主视图。

  图2(A)是定子的俯视图。

  图2(B)是从图2A的向视b方向观察的定子的侧视图。

  图2(C)是在定子上搭载了线圈以及线圈基板的状态的俯视图。

  图2(D)是从图2C的向视d方向观察的定子的主视图。

  图3(A)是第一侧磁轭以及第二侧磁轭的俯视图。

  图3(B)是在第一侧磁轭以及第二侧磁轭上搭载了线圈以及线圈基板的状态的俯视图。

  图3(C)是从图3B的向视c方向观察的定子的主视图。

  图4(A)是实施方式的步进马达的俯视图。

  图4(B)是主基板的俯视图。

  图5(A)是沿图4A的a-a线的剖视图。

  图5(B)是沿图4A的b-b线的剖视图。

  图6是表示第一实施方式的控制结构的主要部分方框图。

  图7是表示应用了实施方式所示的步进马达以及马达驱动装置的钟表的一例的俯视图。

  图8(A)是表示在第一实施方式的步进马达的线圈中流动的磁通的图,表示施加了第一个驱动脉冲时的初期状态。

  图8(B)是表示在第一实施方式的步进马达的线圈中流动的磁通的图,表示施加了第二个驱动脉冲时的状态。

  图8(C)是表示在第一实施方式的步进马达的线圈中流动的磁通的图,表示施加了第三个驱动脉冲时的状态。

  图8(D)是表示在第一实施方式的步进马达的线圈中流动的磁通的图,表示施加了第四个驱动脉冲时的状态。

  图8(E)是表示在第一实施方式的步进马达的线圈中流动的磁通的图,表示施加了第五个驱动脉冲时的状态。

  图8(F)是表示在第一实施方式的步进马达的线圈中流动的磁通的图,表示施加了第六个驱动脉冲时的状态。

  图9(A)是表示在第一实施方式的马达驱动电路中流动的电流的电路图,与图8(A)对应。

  图9(B)是表示在第一实施方式的马达驱动电路中流动的电流的电路图,与图8(B)对应。

  图9(C)是表示在第一实施方式的马达驱动电路中流动的电流的电路图,与图8(C)对应。

  图9(D)是表示在第一实施方式的马达驱动电路中流动的电流的电路图,与图8(D)对应。

  图9(E)是表示在第一实施方式的马达驱动电路中流动的电流的电路图,与图8(E)对应。

  图9(F)是表示在第一实施方式的马达驱动电路中流动的电流的电路图,与图8(F)对应。

  图10(A)是表示在第一实施方式的变形例中的马达驱动电路中流动的电流的电路图,与图8(A)对应。

  图10(B)是表示在第一实施方式的变形例中的马达驱动电路中流动的电流的电路图,与图8(B)对应。

  图10(C)是表示在第一实施方式的变形例中的马达驱动电路中流动的电流的电路图,与图8(C)对应。

  图10(D)是表示在第一实施方式的变形例中的马达驱动电路中流动的电流的电路图,与图8(D)对应。

  图10(E)是表示在第一实施方式的变形例中的马达驱动电路中流动的电流的电路图,与图8(E)对应。

  图10(F)是表示在第一实施方式的变形例中的马达驱动电路中流动的电流的电路图,与图8(F)对应。

  图11(A)是表示在第一实施方式的变形例中的马达驱动电路中流动的电流的电路图,与图8(A)对应。

  图11(B)是表示在第一实施方式的变形例中的马达驱动电路中流动的电流的电路图,与图8(B)对应。

  图11(C)是表示在第一实施方式的变形例中的马达驱动电路中流动的电流的电路图,与图8(C)对应。

  图11(D)是表示在第一实施方式的变形例中的马达驱动电路中流动的电流的电路图,与图8(D)对应。

  图11(E)是表示在第一实施方式的变形例中的马达驱动电路中流动的电流的电路图,与图8(E)对应。

  图11(F)是表示在第一实施方式的变形例中的马达驱动电路中流动的电流的电路图,与图8(F)对应。

  图12(A)是表示在第二实施方式的步进马达的线圈中流动的磁通的图,表示施加了第一个驱动脉冲时的初期状态。

  图12(B)是表示在第二实施方式的步进马达的线圈中流动的磁通的图,表示施加了第二个驱动脉冲时的状态。

  图12(C)是表示在第二实施方式的步进马达的线圈中流动的磁通的图,表示施加了第三个驱动脉冲时的状态。

  图12(D)是表示在第二实施方式的步进马达的线圈中流动的磁通的图,表示施加了第四个驱动脉冲时的状态。

  图12(E)是表示在第二实施方式的步进马达的线圈中流动的磁通的图,表示施加了第五个驱动脉冲时的状态。

  图12(F)是表示在第二实施方式的步进马达的线圈中流动的磁通的图,表示施加了第六个驱动脉冲时的状态。

  图13(A)是表示在第二实施方式的马达驱动电路中流动的电流的电路图,与图12(A)对应。

  图13(B)是表示在第二实施方式的马达驱动电路中流动的电流的电路图,与图12(B)对应。

  图13(C)是表示在第二实施方式的马达驱动电路中流动的电流的电路图,与图12(C)对应。

  图13(D)是表示在第二实施方式的马达驱动电路中流动的电流的电路图,与图12(D)对应。

  图13(E)是表示在第二实施方式的马达驱动电路中流动的电流的电路图,与图12(E)对应。

  图13(F)是表示在第二实施方式的马达驱动电路中流动的电流的电路图,与图12(F)对应。

  图14是表示第二实施方式的控制结构的主要部分方框图。

  具体实施方式

  [第一实施方式]

  下面,参照图1(A)~图9(F)说明本发明的步进马达以及马达驱动装置的第一实施方式。本实施方式的步进马达以及马达驱动装置例如是为了驱动使手表等时刻显示装置(在本实施方式中示例钟表500,参照图7)的指针进行动作的运针机构、日期机构等而适用的小型的马达以及驱动该马达的驱动装置,但能应用本发明的步进马达以及马达驱动装置的实施方式未限定于此。

  图1A是本实施方式的步进马达的俯视图,图1B是从图1A的向视b方向观察的步进马达的主视图。

  如图1A所示,步进马达1具备定子(固定件)11、转子(旋转件)15和与定子11磁性耦合地设置的三个线圈C1、C2、C3。

  转子15是在径向上被两极着磁的磁铁。在图1A等中,将转子15中的空白部分作为S极,将实施了斜线阴影的部分作为N极。

  在本实施方式中,转子15大致形成为圆盘状,在转子15的圆中心安装未图示的旋转支轴。

  作为应用于转子15的磁铁,例如适当使用稀土类磁铁等(例如钐钴磁铁等)的永久磁铁,但作为转子15,能应用的磁铁的种类并未限定于此。

  转子15被后述的定子11的转子收纳部115收纳,能以旋转支轴为旋转中心旋转地配置。另外,在本实施方式中,转子15通过依次向后述的三个线圈(第一线圈C1、第二线圈C2、第三线圈C3)的任一个施加驱动脉冲,能在转子收纳部115内沿正转方向(即顺时针的方向)以及逆转方向(即逆时针的方向)任一个方向均以预定的步距角(在本实施方式中为60度)旋转。

  在旋转支轴上连结例如构成用于使手表等时刻显示装置(例如后述的钟表500,参照图7)的指针运针的轮列机构的齿轮等(未图示),通过转子15旋转,使该齿轮等旋转。

  图2A是定子的俯视图,图2B是从图2A的向视b方向观察的定子的侧视图,图2C是表示在图2A所示的定子上安装了第一线圈C1和线圈基板16的状态的俯视图,图2D是从图2C的向视d方向观察的定子的主视图。

  在本实施方式中,定子11具备直状部111、从该直状部111的一端侧向与直状部111的延伸方向正交的方向鼓出的鼓出部112以及从直状部111的另一端侧向与直状部111的延伸方向正交的方向鼓出的鼓出部113。

  直状部111构成步进马达1中的中心磁轭。

  如图2C及图2D所示,在直状部111上,通过实施卷线而形成第一线圈C1。

  设于步进马达1的三个线圈C1、C2、C3中、至少一个为通过在定子11的一部分实施卷线而一体地形成的一体型线圈,在本实施方式中,设于定子11的直状部111的第一线圈C1为该一体型线圈。

  另外,如图2B所示,形成第一线圈C1的直状部111优选以比鼓出部112、113高鼓出部112、113的厚度的方式,在未使磁通饱和的宽度宽的部分实施压扁加工。

  如后所述,在鼓出部112、113上分别卡定形成第二线圈C2的第一侧磁轭12和形成第三线圈C3的第二侧磁轭13,在步进马达1的组装状态下,如图1A等所示,三个线圈C1、C2、C3并列地配置。此时,第一侧磁轭12以及第二侧磁轭13在定子11的鼓出部112、113上重叠地配置,因此,形成第二线圈C2以及第三线圈C3的部分(后述的直状部121、131)的高度也比定子11高鼓出部112、113的厚度。这一点通过在定子11的直状部111以高度变高鼓出部112、113的厚度的方式实施压扁加工,能使三个线圈C1、C2、C3的高度(步进马达1的厚度方向的高度)大致为同一面。因此,在安装步进马达1时,也能更小型地配置于狭窄的安装空间。

  本实施方式的定子11例如通过坡莫合金C(PC)等高导磁率材料形成。

  坡莫合金C将Ni=45、Fe=Bal作为材料成分,初导磁率为60000μi、最大导磁率为180000μm、饱和磁通密度为0.65Bm(T)、保持力为1.2Hc(A/m)、固有电阻为0.55μΩ.m以上。

  在本实施方式中,作为形成后述的第一侧磁轭12以及第二侧磁轭13的材料,使用饱和磁通密度比坡莫合金C(PC)高且磁通难以饱和的坡莫合金B(PB)。

  因此,为了使形成于定子11的第一线圈C1的卷线数与形成于第一侧磁轭12以及第二侧磁轭13的第二线圈C2以及第三线圈C3的卷线数相同,优选以通过第一线圈C1的磁通不饱和的方式相应地使定子11的直状部111的截面积(与磁通的流动正交的截面的截面积)比第一侧磁轭12以及第二侧磁轭13中的直状部121、131形成得大,确保充分的磁路。

  在鼓出部112的宽度方向的大致中央部,在步进马达1的组装状态下为定子11、第一侧磁轭12以及第二侧磁轭13的交点的位置形成大致为圆形的孔部且收纳转子15的转子收纳部115。

  在该转子收纳部115,沿转子15的外周大致等间隔地设置定子侧静止部116。定子侧静止部116维持转子15的静止状态,在本实施方式中,定子侧静止部116是形成于定子11的转子收纳部115的内周面的六个凹部(即凹口)。

  转子15由于在任一个定子侧静止部116与转子15的分极位置对置的状态下,指示转矩(保持转矩)最大,因此,在未施加驱动脉冲的非通电状态下,转子15如图1A等所示,在任一个定子侧静止部116与转子15的分极位置对置的位置停止。

  在定子11的鼓出部112、113分别各设置两个供用于将步进马达1螺钉固定在主板3(参照图5A以及图5B)等的螺钉19(参照图1A等)插通的螺钉孔119。

  另外,在定子11的鼓出部113,在鼓出部113的宽度方向的大致中央部且避开螺钉孔119的位置搭载线圈基板16。在线圈基板16上设置连接第一线圈C1的端子的连接点t3以及连接点t4。

  在本实施方式中,与后述的第一侧磁轭12以及第二侧磁轭13的线圈C2、C3对应地设置的线圈基板17、18为覆盖螺钉孔119的一侧一半的程度的形状,以能在该螺钉孔119的周围与主基板2接触的形状设置两个连接点t1、t4以及t2、t4。线圈基板16以补充这些线圈基板17、18的方式形成为覆盖螺钉孔119的另一侧一半的程度的形状,只切割与螺钉孔119对应的部分,并且与第一线圈C1连接的两个连接点t3、t4向螺钉孔119延长。

  这样,通过利用线圈基板16和线圈基板17、18,以从两侧包围两个螺钉孔119的方式配置,能利用两个螺钉19紧固固定配置线圈基板16的定子11和配置线圈基板17、18的第一侧磁轭12以及第二侧磁轭13。

  另外,如图2D等所示,在鼓出部13和线圈基板16之间配置衬垫4a。衬垫4a形成为上面位于与第一线圈C1的高度大致相同的高度的厚度,通过在该衬垫4a上配置线圈基板16,将线圈基板16配置于与第一线圈C1的高度大致相同的高度或比之稍高的位置。

  在本实施方式中,步进马达1的三个线圈C1、C2、C3的端子分别与线圈基板16、17、18的任一个的连接点(即连接点t1~t4)连接,与后述的马达驱动电路5(参照图6等)电连接。

  在此,连接点是电连接、磁连接、功能性连接的连接点。以下,关于连接点t1、t2、t3、t4相同。

  在本实施方式中,这些连接点中的一部分公用,具体地说,作为三个线圈C1、C2、C3的各端子的一侧的端子的连接点的连接点t4在三个线圈C1、C2、C3为公用的连接点。

  由此,利用四个连接点控制三个线圈C1、C2、C3,在使某线圈(例如第一线圈C1)启动时,使公用化的连接点t4和另一方的端子的连接点(例如在第一线圈C1的情况下为连接点t3)为接通状态并使该线圈(例如第一线圈C1)启动,使其他线圈(例如第二线圈C2以及第三线圈C3)的连接点t4以外的端子的连接点(例如第二线圈C2的连接点t1和第三线圈C3的连接点t2)为断开状态,从而能使电流只在正在启动的线圈(例如第一线圈C1)中流动。

  图3A是第一侧磁轭以及第二侧磁轭的俯视图,图3B是表示在图3A所示的第一侧磁轭以及第二侧磁轭上分别安装了第二线圈C2、第三线圈C3以及线圈基板17、18的状态的俯视图,图3C是从图2B的向视c方向观察的第一侧磁轭以及第二侧磁轭的主视图。

  如图1A等所示,在本实施方式中,第一侧磁轭12以及第三侧磁轭13隔着定子11的直状部111配置在大致左右对称位置(在本实施方式中,第一侧磁轭12配置于图1A的右侧,第三侧磁轭13配置于图1A的左侧)。

  本实施方式的第一侧磁轭12以及第二侧磁轭13例如由坡莫合金B(PB)等高导磁率材料形成。

  坡莫合金B将Ni=77~78、Mo=5、Cu=4、Fe=Bal作为材料成分,初导磁率为4500μi、最大导磁率为45000μm、饱和磁通密度为1.50Bm(T)、保持力为12Hc(A/m)、固有电阻为0.45μΩ.m以上。

  这样,适用于形成第一侧磁轭12以及第二侧磁轭13的坡莫合金B与形成定子11的坡莫合金C比较,饱和磁通密度变高,磁通难以饱和。

  因此,如上所述,为了使形成于定子11的第一线圈C1的卷线数与形成于第一侧磁轭12以及第二侧磁轭13的第二线圈C2以及第三线圈C3的卷线数相同,进行增大定子11的直状部111的截面积等、在第一线圈C1中用于使磁通不饱和的调整。

  如图3A所示,第一侧磁轭12具备直状部121、配置于直状部121的一端侧且宽度比直状部121宽的鼓出部122、配置于直状部121的另一端侧且宽度比直状部121宽的鼓出部123。

  如图3B以及图3C所示,通过在直状部121上实施卷线而形成第二线圈C2。

  在鼓出部122上,在与设于定子11的鼓出部112的螺钉孔119(在本实施方式中,在图2A以及图2C中位于右侧的螺钉孔119)对应的位置设置供螺钉19(参照图1A等)插通的螺钉孔128。

  另外,在鼓出部123上,在与设于定子11的鼓出部113的螺钉孔119(在本实施方式中,在图2A以及图2C中位于右侧的螺钉孔119)对应的位置设置以不阻碍螺钉19(参照图1A等)的插通的方式切割出的凹部129。

  第一侧磁轭12通过在使其鼓出部122与定子11的鼓出部112重叠,使鼓出部123与定子11的鼓出部113重叠的状态下,利用螺钉19通过一起紧固而固定并一体化。由此,使第二线圈C2与定子11的鼓出部112、113磁性耦合。

  另外,在第一侧磁轭12的鼓出部123,沿大致整个面搭载沿着鼓出部123的形状的线圈基板17。即,线圈基板17为覆盖螺钉孔119的一侧一半的程度的形状,只在与螺钉孔119对应的位置切割为沿着鼓出部123的凹部129的形状。

  在线圈基板17上以能在螺钉孔119的周围与主基板2接触的形状设置连接第二线圈C2的端子的连接点t1以及连接点t4。第二线圈C2通过端子与连接点t1以及连接点t4连接而与后述的马达驱动电路5(参照图9A等)电连接,其中连接点t4如上所述,在三个线圈C1、C2、C3中为公用的连接点。

  另外,如图3C等所示,在鼓出部123与线圈基板17之间配置衬垫4b。衬垫4b形成为上面位于与第二线圈C2的高度大致相同的高度的厚度,通过在该衬垫4b上配置线圈基板17,将线圈基板17配置在与第二线圈C2的高度大致相同或比之稍高的位置。

  另外,衬垫4b的厚度与配置于定子11的线圈基板16与鼓出部113之间的衬垫4a的厚度相比,形成为薄第一侧磁轭12的鼓出部123的厚度。

  与第一侧磁轭12相同,第二侧磁轭13具备直状部131、配置于直状部131的一端侧且宽度比直状部131宽的鼓出部132以及配置于直状部131的另一端侧且宽度比直状部131宽的鼓出部133。

  如图3B以及图3C所示,通过在直状部131上实施卷线而形成第三线圈C3。

  在鼓出部132上,在与设于定子11的鼓出部112的螺钉孔119(在本实施方式中,在图2A以及图2C中位于左侧的螺钉孔119)对应的位置设置供螺钉19(参照图1A等)插通的螺钉孔138。

  另外,在鼓出部133上,在与设于定子11的鼓出部113的螺钉孔119(在本实施方式中,在图2A以及图2C中位于左侧的螺钉孔119)对应的位置设置以不阻碍螺钉19(参照图1A等)的插通的方式切割出的凹部139。

  第二侧磁轭13通过在使其鼓出部132与定子11的鼓出部112重叠,使鼓出部133与定子11的鼓出部113重叠的状态下,利用螺钉19通过一起紧固等而固定并一体化。由此,使第三线圈C3与定子11的鼓出部112、113磁性耦合。

  另外,在第二侧磁轭13的鼓出部133,沿大致整个面搭载沿着鼓出部133的形状的线圈基板18。即,线圈基板18为覆盖螺钉孔119的一侧一半的程度的形状,只在与螺钉孔119对应的位置切割为沿着鼓出部133的凹部139的形状。

  在线圈基板18上以能在螺钉孔119的周围与主基板2接触的形状设置连接第三线圈C3的端子的连接点t2以及连接点t4。第三线圈C3通过端子与连接点t2以及连接点t4连接而与马达驱动电路5电连接。其中连接点t4如上所述,在三个线圈C1、C2、C3中为公用的连接点。

  另外,如图3C等所示,在鼓出部133与线圈基板18之间配置衬垫4b。衬垫4b形成为上面位于与第三线圈C3的高度大致相同的高度的厚度,通过在该衬垫4b上配置线圈基板18而将线圈基板18配置在与第三线圈C3的高度大致相同或比之稍高的位置。

  另外,衬垫4b的厚度与配置于定子11的线圈基板16与鼓出部113之间的衬垫4a的厚度相比,形成为薄第二侧磁轭13的鼓出部133的厚度,与配置于第一侧磁轭12的鼓出部123和线圈基板17之间的衬垫4b为相同的厚度。

  图4A是安装了线圈基板16、17、18等的完成状态的步进马达1的俯视图,图4B示例了安装步进马达1的主基板2的例子。另外,在图4A中,省略主基板2的图示。另外,在图4B中,只表示主基板2中、安装步进马达1的部分。

  另外,图5A是表示在主基板2上安装了步进马达1的情况下的各部件的配置关系的沿图4A中的a-a线的剖视图,图5B是表示在主基板2上安装了步进马达1的情况下的各部件的配置关系的沿图4A的b-b线的剖视图。

  如图4A所示,三个线圈C1、C2、C3的端子与设于线圈基板16、17、18的连接点t1、t2、t3、t4的连接部分为涂敷了保护连接部分的融敷保护树脂的树脂涂敷区域16a、17a、18a。如图4B所示,在主基板2的与这些树脂涂敷区域16a、17a、18a对应的位置分别形成切口部26、27、28,当在主基板2上安装了步进马达1时,将树脂涂敷区域16a、17a、18a配置在切口部26、27、28内。通过这样,能在主基板2与步进马达1的线圈基板16、17、18之间没有空着与树脂涂敷区域16a、17a、18a的厚度相应的间隙地省略安装空间的浪费地有效进行步进马达1的安装。

  另外,在主基板2上设置线圈用端子22a、22b、22c、22d。在主基板2上配置了步进马达1的安装状态下,在线圈用端子22a上连接线圈侧的连接点t1,在线圈用端子22b上连接线圈侧的连接点t2,在线圈用端子22c上连接线圈侧的连接点t3,在线圈用端子22d上连接线圈侧的连接点t4。

  这样,通过在各线圈用端子22a、22b、22c、22d上分别连接连接点t1、t2、t3、t4,三个线圈C1、C2、C3与主基板2电连接。

  在本实施方式中,步进马达1配置于主基板2与设于未图示的模块等的主板3之间。

  在主基板2的与步进马达11的螺钉孔119对应的位置分别设置供螺钉19插通的基板侧螺钉孔219。

  另外,在主板3的与定子11的螺钉孔119对应的位置设置供螺钉19的前端侧插入的中空的支柱部件31。螺钉19向支柱部件31的固定通过例如形成与支柱部件31内部和螺钉19的外周互相嵌合的螺纹部(未图示),将螺钉19拧入支柱部件31来进行。另外,将螺钉19固定于支柱部件31的方法并未限定于此,例如可以通过将螺钉19的前端侧压入主板3的支柱部件31内而固定两者。

  图5A是将步进马达1安装于主基板2与主板3之间的情况下的沿图4A的a-a线的主要部分剖视图,图5B是沿图4A的b-b线的主要部分剖视图。

  如图5A以及图5B所示,步进马达1通过将螺钉19从主基板2的基板侧螺钉孔219向步进马达1侧插通,将螺钉19的前端侧在主板3的支柱部件31内螺纹结合而固定于主基板2。

  如上所述,配置于设在第一侧磁轭12的线圈基板17与鼓出部123之间以及设在第二侧磁轭13的线圈基板18与鼓出部133之间的衬垫4b比配置于设在定子11的线圈基板16与鼓出部113之间的衬垫4a薄鼓出部123、133的厚度(参照图5A以及图5B)。因此,如图1B所示,在步进马达1的组装状态下,三个线圈基板16、17、18大致配置为同一面。由此,能使步进马达1紧凑而成为容易安装的形状。

  接着,对驱动本实施方式的步进马达1的马达驱动装置进行说明。在本实施方式中,马达驱动装置构成为具备以下所述的驱动脉冲生成部651、开关元件51~58(后述)以及马达驱动电路5。

  本实施方式的步进马达1如上所述,驱动使钟表500(参照图7)的指针502(参照图7)进行动作的运针机构。

  图6是表示本实施方式的控制结构的主要部分方框图。

  如图6所示,在钟表500上设置控制钟表各部的动作的控制部6。

  控制部6具备CPU(Central Processing Unit)61、ROM(Read Only Memory)62、RAM(Random Access Memory)63、振荡器(在图6中记载为“OSC”)64以及马达控制部65等。

  控制部6的结构未特别限定,例如由LSI(Large Scale Integration;大规模集成电路)等构成。

  CPU61基于ROM62所存储的控制程序向马达控制部65输出各种指令。RAM63作为CPU61的负荷存储器使用。另外,振荡器64通过与未图示的振动件的组合,生成固有的频率信号并向CPU61等输出动作脉冲。

  马达控制部65具备生成驱动脉冲且向马达驱动电路5输出该驱动脉冲的驱动脉冲生成部651、判断转子15是否正常旋转的旋转检测判断部652以及第一开关部653等。

  驱动脉冲生成部651在驱动步进马达1时,向开关元件(在本实施方式中,具备开关元件51~58(后述)的第一开关部653)输出驱动脉冲。在本实施方式中,驱动脉冲生成部651以用于驱动线圈C1、C2、C3的电流流经的路径为一个的方式向开关元件51~58输出驱动脉冲。

  通过驱动脉冲生成部651向开关元件51~58输出驱动脉冲,沿步进马达1的定子11中的转子15的外周,在将该外周分割了三份的位置分别出现磁极(第一磁极、第二磁极以及第三磁极)。

  在本实施方式中,驱动脉冲生成部651以依次驱动步进马达1的三个线圈C1、C2、C3中的任一个的方式适当地向开关元件51~58输出驱动脉冲。并且,由此,依次切换沿转子15的外周出现的磁极(第一磁极、第二磁极以及第三磁极)的极性。

  另外,第一开关部653具备作为设于由LSI等构成的控制部6内的内部开关的开关元件51~58,控制用于驱动线圈C1、C2、C3的电流流动的路径。

  另外,本实施方式的马达驱动电路5是驱动具备三个线圈C1、C2、C3的步进马达1的桥接电路。在马达驱动电路5上,通过根据从驱动脉冲生成部651输出的驱动脉冲适当切换开关元件51~58(后述)的接通/断开,从而电流以预定的路径流动。

  图9A至图9F是表示本实施方式的马达驱动电路5的结构例的电路图。

  如图9A至图9F所示,在本实施方式的马达驱动电路5中,在电压输入端59与接地端60之间施加未图示的电源电压Vcc。并且,在电压输入端59与接地端60之间配置三个线圈C1、C2、C3和由FET(电场效果晶体管)等构成的多个开关元件51~58(设于由LST等构成的控制部内的内部开关)。

  具体地说,在与第二线圈C2连接的连接点t1和电压输入端59之间配置开关元件51,在与第三线圈C3连接的连接点t2和电压输入端59之间配置开关元件52,在与第一线圈C1连接的连接点t3和电压输入端59之间配置开关元件53。另外,在与三个线圈C1、C2、C3连接且作为公用化的连接点的连接点t4和电压输入端59之间配置开关元件54。

  另外,在连接点t1与接地端60之间配置开关元件55,在连接点t2与接地端60之间配置开关元件56,在连接点t3与接地端60之间配置开关元件57,在连接点t4与接地端60之间配置开关元件58。

  另外,马达驱动电路5的结构未限定于在此示例的例子,能适当改变。

  图7是表示将实施方式的步进马达1以及马达驱动装置作为驱动手表等时刻显示装置的指针的运针机构(轮列机构)的驱动源应用的情况的结构例的示意图。

  本实施方式的步进马达1以及马达驱动装置例如如图7所示,在作为具备模拟显示部501的时刻显示装置的钟表500中,作为使用于使指针502(在图7中只表示时针和分针。另外,指针未限定于图示例)运针的运针机构(轮列机构)503进行动作的驱动源使用。

  在该情况下,在构成运针机构(轮列机构)503的齿轮上连结转子15的旋转支轴。由此,若步进马达1的转子15旋转,则通过运针机构503,指针502以指针轴504为中心在模拟显示部501旋转。

  这样,在将本实施方式的步进马达1用作驱动指针的运针机构的驱动源的情况下,以依次向三个线圈C1、C2、C3中的任一个通电的方式进行利用马达驱动装置的控制。

  接着,对本实施方式的步进马达1以及马达驱动装置的作用进行说明。

  在组装步进马达1时,首先,以使定子11的直状部111比鼓出部112、113高鼓出部112、113的厚度的方式实施压扁加工后,在该直状部111上实施卷线而形成第一线圈C1。另外,在第一侧磁轭12的直状部121上实施卷线形成第二线圈C2,在第二侧磁轭13的直状部131上实施卷线形成第三线圈C3。

  在本实施方式中,三个线圈C1、C2、C3的卷线数(匝数)相同。另外,可以根据形成线圈C1、C2、C3的直状部111、121、131的材质、截面积的大小等适当改变线圈C1、C2、C3的卷线数。

  接着,定子11的螺钉孔119与第一侧磁轭12以及第二侧磁轭13的螺钉孔128、138的位置重合,在定子11的鼓出部112上使第一侧磁轭12的鼓出部122以及第二侧磁轭13的鼓出部132重合。此时,定子11比第一侧磁轭12以及第二侧磁轭13低,但由于在定子11的直状部111上如上述那样实施压扁加工,因此,三个线圈C1、C2、C3的高度大致为同一面(参照图1B)。

  并且,在定子11的鼓出部113的大致中央部配置衬垫4a,在其上载置线圈基板16。

  另外,在第一侧磁轭12的鼓出部123上配置比衬垫4a薄鼓出部123的厚度的衬垫4b,在其上载置线圈基板17。同样地,在第二侧磁轭13的鼓出部133上配置比衬垫4a薄鼓出部133的厚度的衬垫4b,在其上载置线圈基板18。由此,线圈基板16、17、18比线圈C1、C2、C3的高度稍高,并且,三个线圈基板16、17、18在大致为同一面的位置一致(参照图1B)。

  接着,在线圈基板16的连接点t3、t4上连接第一线圈C1的端子,在线圈基板17的连接点t1、t4上连接第二线圈C2的端子,在线圈基板18的连接点t2、t4上连接第三线圈C3的端子。并且,在这些连接部分上涂敷保护用的树脂而形成树脂涂敷区域16a、17a、18a。

  若步进马达1各部的连接结束,则对此以螺钉孔119的位置与支柱部件31的位置重合的方式调整位置,在主板3上配置定子11和第一侧磁轭12以及第二侧磁轭13(步进马达1),另外,使主基板2的基板侧螺钉孔219与支柱部件31以及螺钉孔119的位置重合,从步进马达1上配置主基板2。并且,在与鼓出部112和鼓出部113对应的位置分别各设置两处的基板侧螺钉孔219以及定子11的螺钉孔119中插通螺钉19,将螺钉19的前端侧拧入至固定在主板3的支柱部件31内。由此,定子11和第一侧磁轭12以及第二侧磁轭13利用螺钉19一起紧固,并且,将步进马达1固定在主板3以及主基板2上。另外,通过将步进马达1固定在主基板2上,与各线圈基板16、17、18连接的各线圈C1、C2、C3的端子与主基板2上的线圈用端子22a~22d电连接。

  另外,如上所述,通过各线圈C1、C2、C3的高度、各线圈基板16、17、18的高度在大致同一面上一致,在将步进马达1固定在主板3以及主基板2上时难以产生晃动,另外能不产生多余的间隙地有效安装。

  接着,参照图8A~图8F以及图9A~图9F说明利用本实施方式的马达驱动装置的步进马达1的控制动作。

  图8A~图8F是表示使转子15正转(即在图8A等中以箭头表示的顺时针方向旋转)情况下的转子15的正转方向的位置以及在各线圈C1、C2、C3中流动的磁通的流(以图中箭头表示)的图。另外,在转子收纳部115的周围表示的“S”、“N”表示在通电状态下在转子收纳部115的周围出现的磁极(第一磁极、第二磁极以及第三磁极)的极性。

  图9A~图9F分别与图8A~图8F对应,图中的箭头线表示电流的流动。

  首先,通过驱动脉冲生成部651的控制,使马达驱动电路5的开关元件51、56、57、58为接通状态,使开关元件52、53、54、55为断开状态。由此,如图8A以及图9A所示,在第二线圈C2上施加电源电压Vcc,电流在从连接点t2向连接点t4的方向上流动。

  此时,在定子11上,如图8A所示,出现三个磁极,转子15在N极与定子11侧的S极对置、分极位置与定子侧静止部116对置的位置静止。另外,以下将该位置称为“初期位置”。

  接着,通过驱动脉冲生成部651的控制,使马达驱动电路5的开关元件51、53、54、56为接通状态,使开关元件52、55、57、58为断开状态。由此,如图8B以及图9B所示,在第三线圈C3上施加电源电压Vcc,电流在从连接点t4向连接点t2的方向上流动。

  此时,在定子11上,如图8B所示,出现三个磁极,转子15从初期位置顺时针旋转60度,在S极与定子11侧的N极对置、分极位置与定子侧静止部116对置的位置静止。

  接着,通过驱动脉冲生成部651的控制,使马达驱动电路5的开关元件53、55、56、58为接通状态,使开关元件51、52、54、57为断开状态。由此,如图8C以及图9C所示,在第一线圈C1上施加电源电压Vcc,电流在从连接点t3向连接点t4的方向上流动。

  此时,在定子11上,如图8C所示,出现三个磁极,转子15从初期位置顺时针旋转120度,在N极与定子11侧的S极对置、分极位置与定子侧静止部116对置的位置静止。

  接着,通过驱动脉冲生成部651的控制,使马达驱动电路5的开关元件52、53、54、55为接通状态,使开关元件51、56、57、58为断开状态。由此,如图8D以及图9D所示,在第二线圈C2上施加电源电压Vcc,电流在从连接点t4向连接点t1的方向上流动。

  此时,在定子11上,如图8D所示,出现三个磁极,转子15从初期位置顺时针旋转180度,在S极与定子11侧的N极对置、分极位置与定子侧静止部116对置的位置静止。

  接着,通过驱动脉冲生成部651的控制,使马达驱动电路5的开关元件52、55、57、58为接通状态,使开关元件51、53、54、56为断开状态。由此,如图8E以及图9E所示,在第三线圈C3上施加电源电压Vcc,电流在从连接点t2向连接点t4的方向上流动。

  此时,在定子11上,如图8E所示,出现三个磁极,转子15从初期位置顺时针旋转240度,在N极与定子11侧的S极对置、分极位置与定子侧静止部116对置的位置静止。

  另外,通过驱动脉冲生成部651的控制,使马达驱动电路5的开关元件51、52、54、57为接通状态,使开关元件53、55、56、58为断开状态。由此,如图8F以及图9F所示,在第一线圈C1上施加电源电压Vcc,电流在从连接点t4向连接点t3的方向上流动。

  此时,在定子11上,如图8F所示,出现三个磁极,转子15从初期位置顺时针旋转330度,在S极与定子11侧的N极对置、分极位置与定子侧静止部116对置的位置静止。

  并且,再次通过驱动脉冲生成部651的控制,通过使马达驱动电路5的开关元件51、56、57、58为接通状态,使开关元件52、53、54、55为断开状态,成为图8A以及图9A所示的状态,转子15从初期位置旋转360度并返回原来的位置。

  这样,在本实施方式中,在使转子15一步一步(在本实施方式中为60度)旋转的情况下,驱动脉冲生成部651以用于驱动线圈C1、C2、C3的电流流经的流道为一个的方式对马达驱动电路5输出驱动脉冲。具体地说,驱动脉冲生成部651以只有任一个线圈C1、C2、C3进行驱动的方式对马达驱动电路5输出驱动脉冲,依次驱动任一个线圈C1、C2、C3。因此,与并列地对两个以上的线圈进行通电并驱动的情况相比,能进一步实现省电力化。

  以上,根据本实施方式,在步进马达13上设置三个线圈C1、C2、C3,并且,这三个线圈C1、C2、C3中、至少一个(在本实施方式中为第一线圈C1)通过在定子11的一部分实施卷线而成为一体地形成的一体型线圈。因此,能不使步进马达1的结构复杂化、大型化地以最小的安装面积实现具有三个线圈C1、C2、C3的步进马达1,也能与小型的手表等的高密度安装对应。

  另外,定子11具有直状部111,作为与定子11一体地形成的一体型线圈的第一线圈C1通过在该直状部111上实施卷线而形成。因此,与在专用的线圈芯子上实施卷线的情况相同,能均等地实施卷线。

  另外,三个线圈C1、C2、C3中的其他线圈(在本实施方式中为第二线圈C2以及第三线圈C3)与定子11的鼓出部113磁性地耦合。由此,三个线圈全部能作为构成步进马达1的线圈进行动作,并且,在组装前的状态下,分别是不同的部件,能在对各卷线部实施卷线并完成各线圈后一体化,因此,能不使步进马达1的组装作业性下降地实现具有三个线圈C1、C2、C3的步进马达1。

  另外,在转子收纳部115上,沿转子15的外周大致等间隔地设置定子侧静止部116,转子15以在任一个定子侧静止部116与转子15的分极位置对置的位置静止的方式构成。这样,通过设置定子侧静止部116,能可靠地使转子15在期望的位置停止,能实现高精度的马达。

  另外,在本实施方式中,利用四个螺钉19一起紧固定子11与第一侧磁轭12以及第二侧磁轭13,并固定于主板3以及主基板2。由此,能抑制安装面积的浪费,并且能减少部件数量,从而实现产品成品的降低以及组装作业性的提高。

  另外,以往为了驱动三个线圈,需要对于各线圈,分别设置两个、共计六个端子,在IC芯片的成本降低方面等存在难点。这一点在本实施方式中,通过使各线圈的一侧的端子的连接点公用,设置四个连接点来对应。因此,能较小地抑制安装面积,有效地实现高精度的安装。

  另外,还考虑作为想要实现60度等的细小的步进角的步进马达的转子使用异型的磁铁,但异型的磁铁难以形成为能够组装在钟表用的马达等的极小尺寸,浪费时间、劳力,并且即使能够形成,在异型的磁铁中,使形状和着磁的方向统一也极其困难,缺乏实现性。这一点在本实施方式中,作为步进马达1的转子15,使用在径向上被两极着磁的圆盘状的磁铁,因此,与使用异型的磁铁的情况相比,能容易地进行生产以及向马达的组装。

  另外,在具有两个线圈的步进马达的情况下,在相对于三处磁轭(中心磁轭以及一对侧磁轭)的各步进存在容易受到线圈的逆电动势的影响的步进和难以受到逆电动势的影响的步进。因此,步进角不均匀或难以顺畅地使转子旋转,在适用于用于使钟表的指针进行动作的马达的情况下,无法进行顺畅的运针。这一点在本实施方式中,由于具备三个线圈C1、C2、C3,通过依次驱动这些线圈而使转子15旋转,因此能使步进角稳定而使转子15顺畅地旋转,能实现精度好的步进马达。由此,能实现顺畅的运针,例如在使秒针等运针的情况下等尤其有效。

  另外,在本实施方式中,连接三个线圈C1、C2、C3的端子的连接点t1~t4中、一部分(在本实施方式中为连接点t4)公用。因此,能使配线、电路结构等简单化。

  另外,在本实施方式中,驱动脉冲生成部651以用于驱动线圈C1、C2、C3的电流流经的路径为一个的方式,适当地相对于第一开关部653的开关元件51~58输出驱动脉冲。具体地说,以依次驱动步进马达1的三个线圈C1、C2、C3中的任一个的方式输出驱动脉冲。因此,即使具备三个线圈C1、C2、C3的情况下,与电流在两个以上的路径流动的情况相比,也能实现低消耗电力化。

  并且,驱动脉冲生成部651通过适当地以依次驱动三个线圈C1、C2、C3中的任一个的方式向开关元件51~58输出驱动脉冲,能依次切换在定子11上出现的第一磁极、第二磁极以及第三磁极的极性。由此,能实现省电力化,以正确的步进角使转子15旋转,实现高精度的步进马达1。

  另外,利用驱动脉冲生成部651的向开关元件51~58的驱动脉冲的输出控制未限定于本实施方式所示例的方式。

  例如,关于进行驱动的线圈以外的线圈,也可以为偏置阻抗状态。

  在此,关于进行驱动的线圈以外的线圈,为偏置阻抗状态的例子,参照图10A图~10F进行说明。另外,图10A~图10F分别与图8A~图8F对应。

  首先,在初期状态,在只对第二线圈C2通电的情况下,驱动脉冲生成部651以只使开关元件51、56为接通状态、使其他开关元件为断开状态的方式适当地向第一开关部653的开关元件51~58输出驱动脉冲,控制马达驱动电路5。由此,如图8A以及图10A所示,只对第二线圈C2施加电源电压Vcc,关于其他的第一线圈C1以及第三线圈C3,断开电流路径(即,第一线圈C1以及第三线圈C3模拟地从马达驱动电路5离开),成为偏置阻抗状态。

  另外,在从初期状态使转子15旋转60度的情况下,由于只对第三线圈C3通电,因此,驱动脉冲生成部651以只使开关元件53、56为接通状态、使其他开关元件为断开状态的方式适当地向第一开关部653的开关元件51~58输出驱动脉冲,控制马达驱动电路5。由此,如图8B以及图10B所示,只对第三线圈C3施加电源电压Vcc,关于其他的第一线圈C1以及第二线圈C2断开电流路径(即,第一线圈C1以及第二线圈C2模拟地从马达驱动电路5离开)而成为偏置阻抗状态。

  另外,在从初期状态使转子15旋转120度的情况下,由于只对第一线圈C1通电,因此,驱动脉冲生成部651以只使开关元件53、58为接通状态、使其他开关元件为断开状态的方式适当地向第一开关部653的开关元件51~58输出驱动脉冲,控制马达驱动电路5。由此,如图8C以及图10C所示,只对第一线圈C1施加电源电压Vcc,关于其他的第二线圈C2以及第三线圈C3断开电流路径(即,第二线圈C2以及第三线圈C3模拟地从马达驱动电路5离开)而成为偏置阻抗状态。

  另外,在从初期状态使转子15旋转180度的情况下,由于只对第二线圈C2通电,因此,驱动脉冲生成部651以只使开关元件52、55为接通状态、使其他开关元件为断开状态的方式适当地向第一开关部653的开关元件51~58输出驱动脉冲,控制马达驱动电路5。由此,如图8D以及图10D所示,只对第二线圈C2施加电源电压Vcc,关于其他的第一线圈C1以及第三线圈C3断开电流路径(即,第一线圈C1以及第三线圈C3模拟地从马达驱动电路5离开)而成为偏置阻抗状态。

  另外,在从初期状态使转子15旋转240度的情况下,由于只对第三线圈C3通电,因此,驱动脉冲生成部651以只使开关元件52、57为接通状态、使其他开关元件为断开状态的方式适当地向第一开关部653的开关元件51~58输出驱动脉冲,控制马达驱动电路5。由此,如图8E以及图10E所示,只对第三线圈C3施加电源电压Vcc,关于其他的第一线圈C1以及第二线圈C2断开电流路径(即,第一线圈C1以及第二线圈C2模拟地从马达驱动电路5离开)而成为偏置阻抗状态。

  另外,在从初期状态使转子15旋转300度的情况下,由于只对第一线圈C1通电,因此,驱动脉冲生成部651以只使开关元件54、57为接通状态、使其他开关元件为断开状态的方式适当地向第一开关部653的开关元件51~58输出驱动脉冲,控制马达驱动电路5。由此,如图8F以及图10F所示,只对第一线圈C1施加电源电压Vcc,关于其他的第二线圈C2以及第三线圈C3断开电流路径(即,第二线圈C2以及第三线圈C3模拟地从马达驱动电路5离开)而成为偏置阻抗状态。

  这样,通过为与通常连接状态不同的偏置阻抗连接,也能实现低消耗电流化。

  即,通过一边使进行通电的线圈(例如第一线圈C1)以外的线圈(例如第二线圈C2以及第三线圈C3)为偏置阻抗状态一边驱动一个线圈(例如第一线圈C1),能消除从不进行驱动的线圈(例如第二线圈C2以及第三线圈C3)产生的电抗,能以低消耗电流进行驱动,实现低消耗电力化。

  另外,在旋转检测判断部652进行转子15的旋转检测的情况下,在旋转检测判断部652检测由作为旋转检测对象的线圈产生的逆电动势。但是,在具备多个线圈的步进马达中,由作为旋转检测对象的线圈产生的逆电动势由还包括未进行驱动的其他线圈的多个线圈(在本实施方式中为三个线圈C1、C2、C3)分散或吸收,从而逆电动势的峰值变低,存在难以进行正确的旋转检测的问题。这一点能通过使进行通电的线圈以外的线圈为偏置阻抗状态消除逆电动势的分散、吸收,能提高利用旋转检测判断部652的旋转检测的精度。

  另外,马达驱动电路5的各部的连接、接通/断开切换的方式未限定于在本实施方式中表示的方式。

  例如,如图11A所示,在初期状态下,在只对第二线圈C2通电的情况下,驱动脉冲生成部651以使开关元件51、56、57、58为接通状态、使其他开关元件为断开状态的方式适当地向第一开关部653的开关元件51~58输出驱动脉冲,控制马达驱动电路5。由此,如图8A以及图11A所示,只对第二线圈C2施加电源电压Vcc。

  另外,在从初期状态使转子15旋转60度的情况下,只对第三线圈C3通电,因此驱动脉冲生成部651以只使开关元件53、54、55、56为接通状态、使其他开关元件为断开状态的方式适当地向第一开关部653的开关元件51~58输出驱动脉冲,控制马达驱动电路5。由此,如图8B以及图11B所示,只对第三线圈C3施加电源电压Vcc。

  另外,在从初期状态使转子15旋转120度的情况下,只对第一线圈C1通电,因此驱动脉冲生成部651以只使开关元件51、52、53、58为接通状态、使其他开关元件为断开状态的方式适当地向第一开关部653的开关元件51~58输出驱动脉冲,控制马达驱动电路5。由此,如图8C以及图11C所示,只对第一线圈C1施加电源电压Vcc。

  另外,在从初期状态使转子15旋转180度的情况下,只对第二线圈C2通电,因此驱动脉冲生成部651以只使开关元件52、53、54、55为接通状态、使其他开关元件为断开状态的方式适当地向第一开关部653的开关元件51~58输出驱动脉冲,控制马达驱动电路5。由此,如图8D以及图11D所示,只对第二线圈C2施加电源电压Vcc。

  另外,在从初期状态使转子15旋转240度的情况下,只对第三线圈C3通电,因此驱动脉冲生成部651以只使开关元件51、52、57、58为接通状态、使其他开关元件为断开状态的方式适当地向第一开关部653的开关元件51~58输出驱动脉冲,控制马达驱动电路5。由此,如图8E以及图11E所示,只对第三线圈C3施加电源电压Vcc。

  另外,在从初期状态使转子15旋转300度的情况下,只对第一线圈C1通电,因此驱动脉冲生成部651以只使开关元件54、55、56、57为接通状态、使其他开关元件为断开状态的方式适当地向第一开关部653的开关元件51~58输出驱动脉冲,控制马达驱动电路5。由此,如图8F以及图11F所示,只对第一线圈C1施加电源电压Vcc。

  这样,即使通过适当改变配线的方式、接通/断开切换的方式,也能与本实施方式相同,以用于驱动线圈C1、C2、C3的电流流经的路径为一个的方式适当地相对于第一开关部653的开关元件51~58输出驱动脉冲,能依次驱动三个线圈C1、C2、C3中的任一个。

  由此,能抑制驱动步进马达1时的能量,实现低消耗电力化。

  [第二实施方式]

  接着,参照图12A~图12F以及图14,说明本发明的步进马达以及马达驱动装置的第二实施方式。另外,本实施方式只有线圈的连接的方式以及其动作控制与第一实施方式不同,因此,以下尤其对与第一实施方式不同点进行说明。

  另外,将本实施方式的步进马达以及马达驱动装置应用于钟表等时刻显示装置的情况的结构与第一实施方式相同,因此省略其说明。

  在本实施方式中,步进马达1与第一实施方式相同,具备三个线圈C1、C2、C3。

  图12A~图12F表示在使步进马达1的转子15每一步旋转60度的情况下,在线圈C1、C2、C3中流动的磁通的流,箭头线表示在各线圈C1、C2、C3中流动的磁通的方向。

  图13A~图13F是表示马达驱动电路5的电路图,图13A~图13F分别与图12A~图12F的各状态对应。

  另外,图14是表示本实施方式的控制结构的主要部分方框图。

  在本实施方式中,如图13A~图13F所示,三个线圈C1、C2、C3串联地连接。

  另外,如图14所示,在本实施方式中,与第一实施方式相同,除了具备具有作为设于由LSI等构成的控制部6内的内部开关的开关元件51~58的第一开关部653之外,还具备具有切换串联地连接的第一线圈C1、第二线圈C2、第三线圈C3间的接通/断开状态的开关元件61~64的第二开关部654。在此,开关元件61~64是设在主基板2上等的外部开关。

  另外,这样,在本实施方式中,由于具备作为外部开关设置的开关元件61~64,因此,与第一实施方式不同,如图12A~图12F所示,作为电性的、磁性的、功能性的连接点的t1、t2、t3、t4和步进马达1上的物理的垫片的对应关系适当变化。

  驱动脉冲生成部651生成同时驱动三个线圈C1、C2、C3的驱动脉冲,并向开关元件51~58(具有开关元件51~58的第一开关部653)以及开关元件61~64(具有开关元件61~64的第二开关部654)输出。另外,在该情况下,也与第一实施方式相同,以用于驱动线圈C1、C2、C3的电流流经的路径为一个的方式适当地相对于具有开关元件51~58的第一开关部653以及具有开关元件61~64的第二开关部654输出驱动脉冲。第一开关部653以及第二开关部654根据驱动脉冲适当进行各开关元件51~58、61~64的接通/断开状态的切换。

  另外,其他结构与第一实施方式相同,因此,对同一部件标注相同的符号并省略其说明。

  接着,对本实施方式的步进马达1以及马达驱动装置的作用进行说明。

  首先,在作为初期状态的图12A中,如图13A所示,驱动脉冲生成部651以使开关元件51、58、61、64为接通状态、使其他开关元件为断开状态的方式控制第一开关部653以及第二开关部654。由此,在马达驱动电路5中流动的电流路径为一个,但三个线圈C1、C2、C3全部同时驱动,在各线圈C1、C2、C3产生图12A所示那样的磁通的流。

  另外,在从初期状态使转子15旋转60度的情况下,如图13B所示,驱动脉冲生成部651以使开关元件52、58、62、63为接通状态、使其他开关元件为断开状态的方式控制第一开关部653以及第二开关部654。由此,在马达驱动电路5中流动的电流路径为一个,但三个线圈C1、C2、C3全部同时驱动,在各线圈C1、C2、C3产生图12B所示那样的磁通的流。并且,切换在转子15的周围出现的三个磁极,转子15从初期状态旋转60度。

  另外,在从初期状态使转子15旋转120度的情况下,如图13C所示,驱动脉冲生成部651以使开关元件51、58、61、63为接通状态、使其他开关元件为断开状态的方式控制第一开关部653以及第二开关部654。由此,在马达驱动电路5中流动的电流路径为一个,但三个线圈C1、C2、C3全部同时驱动,在各线圈C1、C2、C3产生图12C所示那样的磁通的流。并且,切换在转子15的周围出现的三个磁极,转子15从初期状态旋转120度。

  另外,在从初期状态使转子15旋转180度的情况下,如图13D所示,驱动脉冲生成部651以使开关元件51、57、61、64为接通状态、使其他开关元件为断开状态的方式控制第一开关部653以及第二开关部654。由此,在马达驱动电路5中流动的电流路径为一个,但三个线圈C1、C2、C3全部同时驱动,在各线圈C1、C2、C3产生图12D所示那样的磁通的流。并且,切换在转子15的周围出现的三个磁极,转子15从初期状态旋转180度。

  另外,在从初期状态使转子15旋转240度的情况下,如图13E所示,驱动脉冲生成部651以使开关元件54、56、62、63为接通状态、使其他开关元件为断开状态的方式控制第一开关部653以及第二开关部654。由此,在马达驱动电路5中流动的电流路径为一个,但三个线圈C1、C2、C3全部同时驱动,在各线圈C1、C2、C3产生图12E所示那样的磁通的流。并且,切换在转子15的周围出现的三个磁极,转子15从初期状态旋转240度。

  另外,在从初期状态使转子15旋转300度的情况下,如图13F所示,驱动脉冲生成部651以使开关元件54、55、61、63为接通状态、使其他开关元件为断开状态的方式控制第一开关部653以及第二开关部654。由此,在马达驱动电路5中流动的电流路径为一个,但三个线圈C1、C2、C3全部同时驱动,在各线圈C1、C2、C3产生图12F所示那样的磁通的流。并且,切换在转子15的周围出现的三个磁极,转子15从初期状态旋转60度。

  这样,通过一边改变电流的方向一边同时启动全部的线圈C1、C2、C3,从而与每次只驱动一个线圈的情况相比,能实现进一步的低消耗电力化。

  另外,关于其他点,由于与第一实施方式相同,因此省略其说明。

  如上,根据本实施方式,除了得到与第一实施方式相同的效果之外,还能得到以下的效果。

  即,在本实施方式中,串联地连接步进马达1的三个线圈C1、C2、C3,同时启动全部的线圈C1、C2、C3。

  在该情况下,线圈C1、C2、C3的阻值为三倍。因此,在从驱动脉冲生成部651相对于马达驱动电路5输入相同的脉冲宽度的驱动脉冲的情况下,消耗电流与每次驱动一个线圈的情况相比,为1/3,并且在线圈C1、C2、C3自身产生的磁通为三倍。因此,与并联地连接线圈,每次驱动一个线圈的情况相比,能较大地提高能量效率。

  因此,能以相同的消耗电流获得较大的输出。另外,也能减少用于得到相同的输出的线圈的卷线数,在该情况下能实现步进马达1的进一步的小型化。

  另外,当在旋转检测判断部652中进行转子15的旋转检测的情况下,在如本实施方式那样串联地连接三个线圈C1、C2、C3的情况下,逆电动势的峰值变高,也能期待提高旋转检测精度。

  另外,以上关于本发明的实施方式进行了说明,但本发明未限定于该实施方式,能在不脱离其主旨的范围进行多种变形。

  例如,在上述实施方式中,示例了由坡莫合金C形成定子11,第一侧磁轭12以及第二侧磁轭13由比该坡莫合金C饱和磁通密度高的坡莫合金B形成的情况,但形成定子11以及第一侧磁轭12、第二侧磁轭13的材料只要是高导磁率材料即可,并未限定于在此示例的材料。

  例如,定子11以及第一侧磁轭12、第二侧磁轭13可以全部由坡莫合金C形成,也可以全部由坡莫合金B形成。

  另外,这些的任一个或全部也可以由纯铁等形成。

  另外,在全部由相同材料形成定子11以及第一侧磁轭12以及第二侧磁轭13的情况下,不需要考虑饱和磁通密度的不同等。因此,不需要进行使定子11的直状部11的截面积比第一侧磁轭12以及第二侧磁轭13的直状部121、131的截面积大等的调整,能提高设计以及制造的效率。

  另外,在上述各实施方式中,示例了步进马达1通过使构成中心磁轭的定子11、两个侧磁轭(即第一侧磁轭12以及第二侧磁轭13)磁性地耦合而构成的情况,但定子11以及侧磁轭的结构未限定于此。

  例如,如上所述,在构成步进马达的中心磁轭的定子11和两个侧磁轭全部由相同的材料形成的情况下,可以将这些作为一体的部件形成,一边在各自的直状部之间通过一边实施卷线,从而构成三个线圈C1、C2、C3。

  这样,在物质上一体地形成构成中心磁轭的定子11和两个侧磁轭的情况下,没有部件彼此的连接部分。由此,能消除在连接部分的空气层的损失(损耗),能在步进马达中更有效地实现利用低消耗电流的驱动,实现进一步的省电力化。

  另外,在第一实施方式中,示例只驱动一个线圈的情况,在第二实施方式中,示例了串联地连接三个线圈并同时进行驱动的情况,但线圈的驱动方式未限定于此。

  例如,在具备三个线圈C1、C2、C3的情况下,可以同时驱动这些中的任意两个(例如第一线圈C1和第二线圈C2)。

  在该情况下,在定子11出现的磁极为两个,第三个为没有极性的无极状态,转子15静止的方向偏离30度。因此,为了使转子15稳定地停止,优选定子侧静止部116也配置于从图1A等所示的位置分别偏离30度的位置。

  另外,上述各实施方式的定子侧静止部116只要能得到用于维持转子15的静止状态的充分的分度转矩(保持转矩)即可,其形状等未限定于在各实施方式中示例的形状。另外,可以在转子15侧也形成凹部等静止部。

  另外,在上述各实施方式中,以步进马达1以及马达驱动装置驱动钟表500等时刻显示装置的指针的运针机构的情况为例进行说明,但步进马达1以及马达驱动装置未限定于驱动时针的运针机构的装置。

  例如,可以在具备其他指针等的时刻显示装置上应用步进马达1以及马达驱动装置。

  另外,步进马达1以及马达驱动装置未限定为应用于时刻显示装置,也能应用于通过以预定的步进角驱动的马达进行驱动的各种设备的驱动源。

  另外,本发明未限定于上述各实施方式,当然能适当改变。

  以上说明了本发明的几个实施方式,但本发明的范围未限定于上述实施方式,包括与技术方案所记载的发明的范围和其均等的范围。

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