特許 6590495 ステッピングモータの制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6590495

(24)【登録日】2019年9月27日

(45)【発行日】2019年10月16日

(54)【発明の名称】ステッピングモータの制御装置

(51)【国際特許分類】

   G04C 3/14 20060101AFI20191007BHJP

   H02P 8/02 20060101ALI20191007BHJP

【ＦＩ】

   G04C3/14 W

   H02P8/02

【請求項の数】4

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2015-49497(P2015-49497)

(22)【出願日】2015年3月12日

(65)【公開番号】特開2016-170019(P2016-170019A)

(43)【公開日】2016年9月23日

【審査請求日】2017年11月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126583

【弁理士】

【氏名又は名称】宮島 明

(72)【発明者】

【氏名】前田 俊成

(72)【発明者】

【氏名】伊原 隆史

(72)【発明者】

【氏名】福島 敏明

(72)【発明者】

【氏名】矢野 結資

(72)【発明者】

【氏名】田京 祐

(72)【発明者】

【氏名】入 大祐

【審査官】 榮永 雅夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１９５３７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 韓国公開特許第１０−２００５−０１０９７９９（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０４Ｃ ３／１４

Ｈ０２Ｐ ８／００ − ４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

２極着磁された永久磁石からなるロータと、
前記ロータを回動させる磁力を供給する第１のコイル及び第２のコイルと、
前記ロータを収納するロータ孔を有し、前記第１のコイル及び前記第２のコイルから発生した磁力を前記ロータに誘導するステータと、
を有するステッピングモータの制御装置であって、
回転検出回路とドライバー回路とを備える回路部と、前記回路部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、パルス発生回路と、前記ロータの動作状態を検出するための回転検出信号を出力する回転検出信号発生回路とを制御する制御回路を有し、
前記パルス発生回路は、通常運針パルスとともに、前記通常運針パルスより強い補正パルスを生成し、
前記回転検出回路は、前記第１のコイル及び前記第２のコイルに前記通常運針パルスが印加された後、前記回転検出信号が前記回転検出信号発生回路から出力されることによって、前記ドライバー回路により回転検出期間のタイミングで、前記第１のコイル及び前記第２のコイルが前記回転検出回路に接続される正転回転検出状態と、前記回転検出期間でないタイミングには、前記ドライバー回路により前記第１のコイル及び前記第２のコイルが前記回転検出回路に接続されない正転休止状態とを備え、
前記回転検出信号発生回路から、前記正転回転検出状態と前記正転休止状態を間欠的に繰り返させる回転検出信号を前記ドライバー回路に出力し、
前記制御部は、前記回転検出回路から出力される前記ロータの自由振動により逆起電流の検出を行い、前記ロータが１８０ｄｅｇ回転する前後の逆起電流を観測して回転・非回転を判断し、前記ロータが非回転であると検出された場合、前記ロータを回転させるための前記補正パルスを前記ドライバー回路へ出力し、前記ロータが回転したと検出された場合、前記補正パルスを前記ドライバー回路へ出力しないように制御し、回転検出のときに前記第１のコイルと前記第２のコイルを並列接続し、
前記逆起電流の検出は、前記第１のコイルに発生する逆起電流と前記第２のコイルに発生する逆起電流を重畳した逆起電流を用いる
ことを特徴とするステッピングモータの制御装置。

【請求項2】

前記第１のコイルと前記第２のコイルが共通の前記ドライバー回路に直接接続される
ことを特徴とする請求項１に記載のステッピングモータの制御装置。

【請求項3】

前記第１のコイルの一方の端子と前記第２のコイルの一方の端子が第１のスイッチに接続され、
前記第１のコイルの他方の端子と前記第２のコイルの他方の端子が第２のスイッチに接続され、
前記制御回路は、前記回転検出のときの少なくとも一部の区間で、
前記第１のスイッチと前記第２のスイッチを閉じることで、
前記第１のコイルと前記第２のコイルを並列接続する
ことを特徴とする請求項１に記載のステッピングモータの制御装置。

【請求項4】

前記第１のコイルの一方の端子と前記第２のコイルの他方の端子が第３のスイッチに接続され、
前記第１のコイルの他方の端子と前記第２のコイルの一方の端子が第４のスイッチに接続され、
前記回転検出する区間は、少なくとも第１の検出区間と第２の検出区間を有し、
前記第１の検出区間では、
前記第１のスイッチと前記第２のスイッチを閉じ、
前記第３のスイッチと前記第４のスイッチを開くことで、
前記第１のコイルと前記第２のコイルを並列接続し、
前記第２の検出区間では、
前記第１のスイッチと前記第２のスイッチを開き、
前記第３のスイッチと前記第４のスイッチを閉じることで、
前記第１のコイルと前記第２のコイルを並列接続する
ことを特徴とする請求項３に記載のステッピングモータの制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ステッピングモータの制御装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、２つのコイルを備え、このコイルに適宜駆動信号を印加することにより正逆転可能に構成されたステッピングモータが知られている。
例えば、特許文献１には、２極着磁されたロータと、２つの主磁極及び１つの副磁極を備えるステータとから構成されるステッピングモータが開示されている。
ステッピングモータにおいては、ロータが各ステップにおいて確実に回転することが必要である。

【0003】

このため、一般に、ステッピングモータの駆動制御において、ロータを回転させるための駆動信号を印加した後に、ロータが所定のステップ角で停止する際のダンピングにより生じる逆起電力（逆起電圧）を検出することでロータが回転したか否かの判定（ロータの回転検出）を行い、ロータが回転していないと判定された場合には、さらに補正パルスを印加してロータを回転させることが行われている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特公平５−００６４４０号公報（第１図）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、２つのコイルを備えるステッピングモータの場合、駆動信号を印加後、駆動信号の印加を停止した際に発生する逆起電力（逆起電圧）が所定の検出可能レベルを超えないために、ロータの回転時と非回転時との差が小さく、ロータが回転したか否かの判別が著しく困難であった。このため、正確な回転検出を行うことができないという問題があった。

【0006】

２つのコイルを備えるステッピングモータの場合に、逆起電力（逆起電圧）が所定の検出可能レベルを超えない理由としては、ロータから発生する磁束が２つのコイルへ分散してしまうことが考えられる。

【0007】

本発明は上記課題を解決し、通常運針のロータのステップ回転駆動の検出を正確に行える２コイル式ステップモータを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の２コイル式ステップモータの駆動制御機構は下記記載の構成を採用するものである。
すなわち、
２極着磁された永久磁石からなるロータと、
前記ロータを回動させる磁力を供給する第１のコイル及び第２のコイルと、
前記ロータを収納するロータ孔を有し、前記第１のコイル及び前記第２のコイルから発生した磁力を前記ロータに誘導するステータと、
を有するステッピングモータの制御装置であって、
回転検出回路とドライバー回路とを備える回路部と、前記回路部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、パルス発生回路と、前記ロータの動作状態を検出するための回転検出信号を出力する回転検出信号発生回路とを制御する制御回路を有し、
前記パルス発生回路は、通常運針パルスとともに、前記通常運針パルスより強い補正パルスを生成し、
前記回転検出回路は、前記第１のコイル及び前記第２のコイルに前記通常運針パルスが印加された後、前記回転検出信号が前記回転検出信号発生回路から出力されることによって
、前記ドライバー回路により回転検出期間のタイミングで、前記第１のコイル及び前記第２のコイルが前記回転検出回路に接続される正転回転検出状態と、前記回転検出期間でないタイミングには、前記ドライバー回路により前記第１のコイル及び前記第２のコイルが前記回転検出回路に接続されない正転休止状態とを備え、
前記回転検出信号発生回路から、前記正転回転検出状態と前記正転休止状態を間欠的に繰り返させる回転検出信号を前記ドライバー回路に出力し、
前記制御部は、前記回転検出回路から出力される前記ロータの自由振動による逆起電流の検出を行い、前記ロータが１８０ｄｅｇ回転する前後の逆起電流を観測して回転・非回転を判断し、前記ロータが非回転であると検出された場合、前記ロータを回転させるための前記補正パルスを前記ドライバー回路へ出力し、前記ロータが回転したと検出された場合、前記補正パルスを前記ドライバー回路へ出力しないように制御し、回転検出のときに前記第１のコイルと前記第２のコイルを並列接続し、
前記逆起電流の検出は、前記第１のコイルに発生する逆起電流と前記第２のコイルに発生する逆起電流を重畳した逆起電流を用いる
ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

上記本発明の側面によれば、回転検出時にロータの磁束から発生する逆起電圧を大きく出来るため、安定したロータの回転検出が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1(a)】実施形態１におけるモータ部全体図である。

【図1(b)】実施形態１におけるロータ周辺を拡大した図である。

【図2(a)】実施形態１におけるロータ位置に対する磁束量変化を示した図である。

【図2(b)】実施形態１におけるロータ位置に対する逆起電流変化を示した図である。

【図2(c)】実施形態１における回転時の逆起電流変化を示した図である。

【図2(d)】実施形態１における非回転時の逆起電流変化を示した図である。

【図3】実施形態１における駆動制御機構のブロック図である。

【図4】実施形態１における回路部の回路図である。

【図5】実施形態１におけるパルス構成図である。

【図6(a)】実施形態１における回路部のスイッチ状態を示した図である。

【図6(b)】実施形態１における回路部のスイッチ状態を示した図である。

【図6(c)】実施形態１における回路部のスイッチ状態を示した図である。

【図6(d)】実施形態１における回路部のスイッチ状態を示した図である。

【図6(e)】実施形態１における回路部のスイッチ状態を示した図である。

【図7(a)】実施形態１における正転での回転動作を示したモータ状態遷移図である。

【図7(b)】実施形態１における非正転での回転動作を示したモータ状態遷移図である。

【図8(a)】実施形態１における回転時の駆動信号波形と逆起電流との相関を示した検出相関図である。

【図8(b)】実施形態１における非回転時の駆動信号波形と逆起電流との相関を示した検出相関図である。

【図9】実施形態１の変形例１における回路部の回路図である。

【図10(a)】実施形態２における回転時の逆起電流変化を示した図である。

【図10(b)】実施形態２における非回転時の逆起電流変化を示した図である。

【図11(a)】実施形態２における回転時の駆動信号波形と逆起電流との相関を示した検出相関図である。

【図11(b)】実施形態２における非回転時の駆動信号波形と逆起電流との相関を示した検出相関図である。

【図12】実施形態２における回路部の回路図である。

【図13(a)】実施形態２における回路部のスイッチ状態を示した図である。

【図13(b)】実施形態２における回路部のスイッチ状態を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［実施形態１の説明］
実施形態１について図面を用いて説明する。なお、実施形態１は時計に適用した場合を元にしているが、発明に関係のない構成、例えば、地板や受類、指針などの時計の構造部
品については、説明や図示を省略している。

【0012】

図１（ａ）はモータ部全体図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のロータ１０１周辺を拡大し、ロータ１０１の回転角度を示した図であり、ｗはロータ１０１のＮ極が存在する角度である回転角度を示している。

【0013】

図１（ａ）において、１００は２コイル式ステップモータであり、１０１はＮ極、Ｓ極の２極に着磁されたロータであり、１０２はロータ１０１を収納するロータ孔１０２０を有するステータであり、１０３ａ、１０３ｂは駆動信号を磁束に変換し、ステータ１０２を介してロータ１０１に磁束を印加するコイルである。
ステータ１０２はロータ孔１０２０周辺に３つの可飽和狭部１０２２ａ、１０２２ｂ、１０２２ｃが設けられ、３つの磁極１０２１ａ、１０２１ｂ、１０２１ｃが形成されている。可飽和狭部１０２１ａ、１０２１ｂ、１０２２ｃは磁路の一部に狭窄部が設けられている。このため、ステータ１０２の中で最も磁束飽和しやすいため、コイル１０３ａ、１０３ｂからの発生磁束によって磁束が飽和して初めて磁気的に切断される。

【0014】

Φ３ａはコイル１０３ａを通過する磁束を示し、磁束Φ３ａの矢印方向である磁極１０２１ａ側がＳ極のときを正磁極とし、Φ３ｂはコイル１０３ｂを通過する磁束を示し、磁束Φ３ｂの矢印方向である磁極１０２１ｂ側がＳ極のときを正磁極とし、Φ３ｃはコイル１０３ａ、１０３ｂの中間に位置するステータ１０２４を通過する磁束を示し、図磁束Φ３ｃの矢印方向の逆方向である磁極１０２１ｃ側がＮ極のときを正磁極とする。

【0015】

また、磁束Φ３ｄ、磁束Φ３ｅはロータ孔１０２０周辺で閉じる磁束である。ロータ孔１０２０の３つの可飽和狭部１０２２ａ、１０２２ｂ、１０２２ｃは、駆動パルスによりコイル１０３ａ、１０３ｂに発生する磁気に対しては磁気的に飽和するものの、駆動後のロータ１０１の自由振動による磁気では飽和せず、結果として、ロータ孔１０２０周辺で閉じる磁束Φ３ｄ、磁束Φ３ｅを生じさせる。これにより、Φ３ａ、Φ３ｂは弱くなってしまう。

【0016】

ステータ１０２はロータ孔１０２０周辺にノッチ１０２３ａ、１０２３ｂが形成されており、ロータ１０１の回転角度ｗが４５［ｄｅｇ］程度の位置が非動作時の安定位置（以降、静的安定位置と称す）となる。

【0017】

ロータ１０１は１ステップで１８０［ｄｅｇ］回転するため、ロータ１０１の初期状態は図１ａに示す状態とロータ１０１の極性が図１ａとは逆（Ｎ極がＳ極、Ｓ極がＮ極）になる２つの状態となる。

【0018】

また、実施形態１においてロータ１０１がＤ１方向に回転する方向を正転とし、Ｄ２方向に回転するときを逆転とし、回転角度ｗ＝０ｄｅｇに対して使用頻度の多い回転方向（実施形態１においてはＤ１方向の０〜９０［ｄｅｇ］以内）に静的安定位置を設定したほうが望ましい。

【0019】

コイル１０３ａはコイル端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２を有し、コイル端子ＯＵＴ２を接地電位であるＶＤＤ電位、コイル端子ＯＵＴ１をＶＤＤ電位よりも低い電位であるＶＳＳ電位として電流を流すことで磁極１０２１ａにはＮ極、磁極１０２１ｃにはＳ極が発生し、ロータ１０１に磁束を作用させる。

【0020】

また、コイル１０３ｂはコイル端子ＯＵＴ３、ＯＵＴ４を有し、コイル端子ＯＵＴ４をＶＤＤ電位、コイル端子ＯＵＴ３をＶＳＳ電位として電流を流すことで磁極１０２１ｂにはＮ極が、磁極１０２１ｃにはＳ極が発生し、ロータ１０１に磁束を作用させる。両コイ
ルとも、逆方向に電流を流せば、磁極に現れる磁極は反転する。

【0021】

図２（ａ）は実施形態１におけるロータ位置に対する磁束量変化を示した図である。
図２ａに示すように、磁束Φ３ａはロータ１０１が回転角度ｗ＝２２５ｄｅｇのときに最も磁束量が大きい最大磁束となり、回転角度ｗ＝４５ｄｅｇのときに最も磁束量が小さい最小磁束となり、磁束Φ３ｂはロータ１０１が回転角度ｗ＝１３５ｄｅｇのときに最大磁束となり、回転角度ｗ＝３１５ｄｅｇのときに最小磁束となり、磁束Φ３ｃはロータ１０１が回転角度ｗ＝１８０ｄｅｇのときに最大磁束となり、回転角度ｗ＝０ｄｅｇのときに最小磁束となる。

【0022】

図２（ｂ）は実施形態１におけるロータ位置に対する逆起電流変化を示した図であり、ロータが一定速度で回転していると想定し、図２（ａ）の各磁束量変化を微分し、ロータ位置に対する逆起電流変化を算出している。

【0023】

図２（ｂ）に示すように、逆起電流Ｉ３ａはコイル１０３ａに発生する逆起電流であり、ロータ１０１が回転角度ｗ＝３１５ｄｅｇのときに最も逆起電流が大きい最大逆起電流となり、回転角度ｗ＝１３５ｄｅｇのときに最も逆起電流が小さい最小逆起電流となり、逆起電流Ｉ３ｂはコイル１０３ｂに発生する逆起電流であり、ロータ１０１が回転角度ｗ＝２２５ｄｅｇのときに最大逆電流となり、回転角度ｗ＝４５ｄｅｇのときに最小逆起電流となり、逆起電流Ｉ３ｃは磁束Φ３ｃを微分して算出した仮想上の逆起電流であり、ロータ１０１が回転角度ｗ＝２７０ｄｅｇのときに最大逆起電流となり、回転角度ｗ＝９０ｄｅｇのときに最小逆起電流となる。

【0024】

磁束Φ３ｃはコイル端子ＯＵＴ１とコイル端子ＯＵＴ３、コイル端子ＯＵＴ２とコイル端子ＯＵＴ４を接続し、コイル１０３ａ、１０３ｂを並列接続したときの逆起電流であり、磁束Φ３ａ、Φ３ｂを合算した逆起電流である。
よって、逆起電流Ｉ３ｃの最大逆起電流は逆起電流Ｉ３ａ、Ｉ３ｂの最大逆起電流よりも大きく、逆起電流Ｉ３ｃの最小逆起電流は逆起電流Ｉ３ａ、Ｉ３ｂの最小逆起電流よりも小さい。

【0025】

上記のように、コイル１０３ａに流れる磁束Φ３ａとコイル１０３ｂに流れる磁束Φ３ｂは、最大磁束、最小磁束となる回転角度ｗが異なるため、ロータ１０１が駆動信号によって回転したときに発生する逆起電流の出力タイミングも異なる。なお、ロータの回転方向が切り替わった場合には、逆起電流の極性が入れ替わり、ロータの回転方向が切り替わった瞬間、及びロータが停止して速度がゼロとなった場合には、ロータの回転角度ｗによらず、逆起電流はゼロとなる。

【0026】

次に、コイル１０３ａ、１０３ｂに駆動信号が印加され、ロータ１０１が回転した時、コイル１０３ａ、１０３ｂに発生する逆起電流の変化について説明を行なう。
なお、本説明では図１ａに示すロータ１０１の状態から駆動信号をコイル１０３ａ、１０３ｂに印加（ＯＵＴ１、ＯＵＴ３をＶＳＳ電位、ＯＵＴ２、ＯＵＴ４をＶＤＤ電位）し、Ｄ１方向にロータ１０１が回転する動作について説明を行なう。

【0027】

図２（ｃ）は実施形態１における回転時の逆起電流変化を示した図であり、図２（ｄ）は実施形態１における非回転時の逆起電流変化を示した図である。
２２０はコイル１０３ａ、１０３ｂに印加される駆動信号であり、２２１は駆動信号２２０によってコイル１０３ａ、１０３ｂに発生する電流、２２３はロータ１０１の回転角度ｗを示す。

【0028】

本発明のステップモータはロータ１０１の回転検出はロータ１０１が１８０ｄｅｇ回転する前後の逆起電流を観測して回転、非回転の判断を行なう。
このため、ロータ１０１が回転角度ｗ＝４５ｄｅｇから１８０ｄｅｇ回転した回転角度ｗ＝２２５ｄｅｇを示す破線Ａの前後における電流波形を確認する。

【0029】

図２（ｃ）のロータ１０１の回転が正常に行なわれた場合、図２（ｃ）の回転角度ｗ２２３に示すようにロータ１０１は駆動信号によって回転角度ｗ＝４５ｄｅｇから領域ＢまでＤ１方向に回転し、駆動信号の慣性力が無くなった経過時間１１ｍＳ付近から静的安定位置である回転角度ｗ＝２２５ｄｅｇへゆっくりとＤ２方向へ回転し、回転角度ｗ＝２２５ｄｅｇで停止する。

【0030】

図２（ｂ）の回転角度ｗが２２５ｄｅｇ付近の逆起電流Ｉ３ａ、Ｉ３ｂ、Ｉ３ｃの出力方向は正方向となっているが、図２（ｃ）の領域Ｂにおいてロータ１０１はゆっくりとＤ２方向に回転しているため、起電流Ｉ３ａ、Ｉ３ｂはわずかに負方向に発生し、Ｉ３ｃは、より大きな振幅で負方向に発生する。

【0031】

また、図２（ｄ）のロータ１０１の回転が正常に行なわれない場合、図２（ｄ）の回転角度ｗ２２３に示すようにロータ１０１は駆動信号によって回転角度ｗ＝４５ｄｅｇから回転角度ｗ＝１３０ｄｅｇまでＤ１方向に回転するが、機械的負荷が大きいため、駆動信号の慣性力は経過時間４ｍＳ付近で無くなり、静的安定位置である回転角度ｗ＝４５ｄｅｇへゆっくりとＤ２方向へ回転し、回転角度ｗ＝４５ｄｅｇで停止する。

【0032】

図２（ｂ）の回転角度ｗが４５から１３５ｄｅｇ付近の逆起電流Ｉ３ａ、Ｉ３ｂ、Ｉ３ｃの出力方向は負方向となっているが、図２ｄの領域Ｂにおいてロータ１０１はゆっくりとＤ２方向に回転しているため、逆起電流Ｉ３ａ、Ｉ３ｂ、Ｉ３ｃは正方向に発生する。よって、回転非回転の判断は図２（ｃ）、図２（ｄ）の領域Ｂの逆起電流の極性の違いによって判断は可能であるが、図２（ｃ）における領域Ｂの逆起電流Ｉ３ａ、Ｉ３ｂでは振幅が小さいため、ノイズなどの影響によって誤検出する可能性がある。

【0033】

このため、本発明である実施形態１ではコイル１０３ａ、１０３ｂを並列接続し、逆起電流Ｉ３ａ、Ｉ３ｂを合算した振幅の大きい逆起電流Ｉ３ｃを用いてロータ１０１の回転検出を行い、安定したロータ１０１の回転検出方法を実現する。

【0034】

［実施形態１の全体構成の説明：図３］
次に、実施形態１の２コイル式ステップモータの駆動制御について説明を行う。
図３は、実施形態１における２コイル式ステップモータの駆動制御機構のブロック図である。１は電子時計であり、１００は２コイル式ステップモータ（以下、モータ部）であり、２００はモータ部１００を駆動するための駆動信号を発生、モータ部１００の動作状態を検出する回路部、３００は回路部２００を制御する制御部とから構成されている。
制御部３００は、モータを駆動する駆動信号を発生させるパルス発生回路３０１と、
モータの回転検出信号を発生させる回転検出信号発生回路３０２と、
パルス発生回路３０１、回転検出信号発生回路３０２からパルスを選択するパルス選択回路３０３と、制御部３００全体を制御する制御回路３０４からなる。
回路部２００は、パルス選択回路３０３から供給される信号によってモータ部１００に駆動信号を出力するドライバ回路２０１と、
モータ部１００から発生し、モータ部１００の回転状況が把握できる逆起電流を検出する回転検出回路２０２とからなり、
回転検出回路２０２は第１区間での逆起電流を検出する第１検出信号発生回路２０２１と、第１検出区間に続く第２区間での逆起電流を検出する第２検出信号発生回路２０２２と
、から構成されている。

【0035】

モータ部１００は、ロータ１０１とドライバ回路２０１から出力される駆動信号によってロータ１０１に印加する磁束を発生させ、ロータ１０１に発生した磁束の変化を逆起電流に変換する２つのコイル１０３ａ、１０３ｂよりなる。

【0036】

次に、回路部２００の構成について図４の回路図を用いて説明する。
回路部２００は、ドライバ回路２０１と回転検出回路２０２を有し、ドライバ回路２０１は、コイル１０３ａに駆動信号としてＶＤＤ電位を供給するためのスイッチＰ１、Ｐ２とＶＳＳ電位を供給するためのスイッチＮ１、Ｎ２とからなり、コイル１０３ａとコイル１０３ｂは並列に接続されている。

【0037】

回転検出回路２０２は、第１検出判定回路２０２１と第２検出判定回路２０２２とからなり、第１検出判定回路２０２１は高抵抗Ｒ１、スイッチＳＰ１とから構成され、第２検出判定回路２０２２は、高抵抗Ｒ２、スイッチＳＰ２とより構成される。

【0038】

次に、実施形態１の駆動周期について図５のパルス構成図を用いて説明する。
駆動周期は、ロータ１０１を駆動する通常運針パルス期間４０１と、ロータ１０１の回転状態を検出する回転検出区間４０２と、ロータ１０１が非回転と検出された場合に通常運針パルス期間４０１より強い駆動信号である補正パルスを出力する補正パルス期間４０３と、ロータ１０１に駆動信号の供給や回転検出を行わない休止期間４０４で構成されている。回転検出区間４０２は、第１区間４０２１と第２区間４０２２の２つの区間から構成されている。また、回転検出区間４０２でロータ１０１が回転したと判断された場合、補正パルス期間４０３では補正パルスを出力せず、休止期間４０４の状態を保つように制御される。

【0039】

なお、第１区間４０２１は図２（ｃ）、図２（ｄ）の領域Ｃ、第２区間４０２２は図２（ｃ）、図２（ｄ）の領域Ｂと一致するように、駆動信号印加後からの経過時間から第１区間４０２１、第２区間４０２２のタイミングを設定している。

【0040】

次に、実施形態１において、各コイルへの駆動信号の切り替えや回転検出に関する図４記載のスイッチ状態について、図６を用いて説明する。
図４に記載のスイッチ状態は正転駆動時の休止期間４０４に発生する図６（ａ）の正転休止状態、正転駆動時の通常運針パルス期間４０１、補正パルス期間４０３に発生する図６（ｂ）の正転駆動状態１、図６（ｃ）の正転駆動状態２、正転駆動時の回転検出期間４０２に発生する図６（ｄ）の回転検出状態１、図６（ｅ）の回転検出状態２の５状態が存在する。

【0041】

次に、図６を用いて、正転駆動時におけるスイッチＳＰ１、ＳＰ２、Ｐ１、Ｐ２、Ｎ１、Ｎ２の動作状態について説明を行う。

【0042】

図６（ａ）の正転休止状態は、コイル１０３ａ、１０３ｂに磁束を発生させないため、ＯＵＴ１、ＯＵＴ２、ＯＵＴ３、ＯＵＴ４の電位を同一とするため、図６（ａ）に示すようにスイッチＰ１、Ｐ２をＯＮ、スイッチＮ１、Ｎ２はＯＦＦとし、コイル端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２、ＯＵＴ３、ＯＵＴ４の電位をＶＤＤ電位とする。
また、スイッチＳＰ１、ＳＰ２は回転検出期間ではないのでＯＦＦとなる。

【0043】

図１のようにロータ１０１のＮ極が磁極１０２１ａにある時に正転駆動する場合、磁極１０２１ａ、１０２１ｂの極性をＮ極、磁極１０２１ｃをＳ極にすることで、ロータ１０１を反時計方向（以下Ｄ１方向と称す）に回転させる。
このため、コイル端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ３の電位をＶＳＳ電位、コイル端子ＯＵＴ２、ＯＵＴ４の電位をＶＤＤ電位とするため、図６（ｂ）に示すようにスイッチＮ１、Ｐ２をＯＮ、スイッチＮ２、Ｐ１はＯＦＦとする。

【0044】

また、スイッチＳＰ１、ＳＰ２は回転検出期間ではないのでＯＦＦとなる。
また、ロータ１０１のＳ極が磁極１０２１ａにある時に正転駆動する場合、磁極１０２１ａ、１０２１ｂの極性をＳ極、磁極１０２１ｃをＮ極にすることでロータ１０１をＤ１方向に回転させる。

【0045】

このため、コイル端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ３の電位をＶＤＤ電位、コイル端子ＯＵＴ２、ＯＵＴ４の電位をＶＳＳ電位とするため、図６（ｃ）に示すようにスイッチＮ１、Ｐ２をＯＦＦ、スイッチＮ２、Ｐ１はＯＮとする。
また、スイッチＳＰ１、ＳＰ２は回転検出期間ではないのでＯＦＦとなる。

【0046】

次に、ロータ１０１の回転を検出する場合について説明を行う。
駆動信号の出力が完了しても、ロータ１０１は慣性力によって動き続けるため、コイル１０３ａ、１０３ｂに逆起電流が発生する。
ロータ１０１から発生する逆起電流はロータ１０１の回転方向、磁極の向きによって電気的極性が変化するため、ドライバ回路２０１、回転検出回路２０２の状態は、図６（ａ）の正転休止状態と図６（ｄ）の正転回転検出状態１、又は図６（ａ）の正転休止状態と図６（ｅ）の正転回転検出状態２の状態を間欠的に繰り返し、コイル１０３ａ、１０３ｂに発生する逆起電流の検出を行なう。

【0047】

回路部２００の出力ＳＯ１又はＳＯ２に発生する逆起電流は、高抵抗Ｒ１、Ｒ２によって電圧（以降、逆起電圧）に変換され、制御部３００は、この逆起電圧が所定の閾値電圧Ｖ１よりＶＳＳ側に超えている回数を計数する。

【0048】

実施形態１では、第１区間に４０２１おいて逆起電圧が閾値電圧Ｖ１よりＶＳＳ側に超えている回数を３回計数し、第２区間４０２２おいて逆起電圧が閾値電圧Ｖ１よりＶＳＳ側に超えている回数を５回計数し、第１区間に４０２１おいて逆起電圧が閾値電圧Ｖ１よりＶＳＳ側に超えている回数が２回以上、第２区間に４０２２おいて逆起電圧が閾値電圧Ｖ１よりＶＳＳ側に超えている回数が１回以上計数されたた場合を「ロータ１０１が正常に回転した」と判断し、前述以外の場合は「ロータ１０１が正常に回転していない」と判断することとする。なお、ここで設定した閾値電圧Ｖ１を超える回数の設定については、１例であり、ステップモータの特性に応じて適切に決める。

【0049】

図６（ｄ）の回転検出状態１は逆起電流の出力が高抵抗Ｒ１からみて、ＯＵＴ１、ＯＵＴ３がＶＤＤ電位、ＯＵＴ２、ＯＵＴ４側がＶＳＳ電位と想定される場合に用い、回路部２００の出力ＳＯ２より逆起電圧の比較を行なうため、図６（ｄ）に示すようにスイッチＰ１、ＳＰ１をＯＮ、スイッチＮ１、Ｎ２、Ｐ２、ＳＰ２はＯＦＦとして抵抗Ｒ１に発生する電圧と閾値電圧Ｖ１を比較することによってロータ１０１の回転状態を判断する。

【0050】

また、図６（ｅ）の回転検出状態２は逆起電流の出力が高抵抗Ｒ２からみて、逆起電流の出力がＯＵＴ１、ＯＵＴ３がＶＳＳ電位、ＯＵＴ２、ＯＵＴ４側がＶＤＤ電位と想定される場合に用い、回路部２００の出力ＳＯ１より逆起電圧の比較を行なうため、図６（ｅ）に示すようにスイッチＰ２、ＳＰ２をＯＮ、スイッチＮ１、Ｎ２、Ｐ１、ＳＰ１はＯＦＦとして抵抗Ｒ２に発生する電圧と閾値電圧Ｖ１を比較することによってロータ１０１の回転状態を判断する。
以上のように、実施形態１ではロータ１０１の回転検出を行なうとき、コイル端子ＯＵＴ２とコイル端子ＯＵＴ４、コイル端子ＯＵＴ１とコイル端子ＯＵＴ３とがそれぞれ接続さ
れているため、２つのコイル１０３ａ、１０３ｂは並列に接続されている。

【0051】

このため、図２（ｃ）に示すロータ１０１の回転角度が２２５ｄｅｇを超えた以降の回転検出において、より多くの逆起電流で回転検出の判断を行うことが出来るため、正確な回転検出が可能となる。

【0052】

［実施形態１の動作説明］
次に実施形態１の動作について図５、図６、図７、図８を用いて説明する。
図７は、ロータ１０１が駆動するときのステップ動作を説明するためのモータ状態遷移図を示す図であり、図７（ａ）は正常に正転駆動したときのモータ状態遷移図を示し、図７（ｂ）は正常に正転駆動しなかったときのモータ状態遷移図を示す。

【0053】

図８は、回路部２００の出力ＳＯ１、ＳＯ２に駆動信号波形と慣性力によって駆動するロータ１０１によってコイル１０３ａ、１０３ｂに発生する逆起電流と逆起電流によって回路部２００の出力ＳＯ１、ＳＯ２に発生する逆起電圧の相関関係を示した検出相関図であり、図８（ａ−１）、図８（ａ−２）は正転駆動時に回転が成功した場合を示し、図８（ｂ−１）、図８（ｂ−２）は正転駆動時に回転が失敗した場合を示している。

【0054】

図８（ａ−１）、図８（ｂ−１）中のＳＯ１、ＳＯ２は回路部２００の出力ＳＯ１、ＳＯ２に発生する電圧を示し、ＳＯ１‘、ＳＯ２’はコイル１０３ａ、１０３ｂの逆起電流によって回路部２００の出力ＳＯ１、ＳＯ２に発生する逆起電圧を示し、
図８（ａ−２）、図８（ｂ−２）中のＩＳＯ２は回路部２００の出力ＳＯ２に流れる電流変化を示している。

【0055】

休止期間４０４におけるロータ１０１の静的安定位置は、ノッチ１０２３ａ、１０２３ｂによって定められ、ロータ１０１の静的安定位置は位相角度ｗが４５［ｄｅｇ］と、Ｎ極とＳ極が入れ替わった２２５［ｄｅｇ］の２つが存在する。

【0056】

なお、本実施形態１の説明では正転動作が正常に行われるときの動作説明は位相角度ｗが４５［ｄｅｇ］、正転動作が正常に行われない動作説明は位相角度ｗが２２５［ｄｅｇ］として説明を行なう。

【0057】

実施形態１において正転動作を行なう前のドライバ回路２０１、回転検出回路２０２の状態は図６（ａ）の正転休止状態となり、回路部２００の出力ＳＯ１、ＳＯ２はＶＤＤ電位となる。

【0058】

また、ロータ１０１の位相角度ｗは上述のように４５［ｄｅｇ］であり、図７（ａ）ＳＴＥＰ１の状態となる。
次に上述の休止状態４０４から正転駆動を行い、ロータ１０１が正常に回転した場合について説明を行なう。

【0059】

図５に示すように制御部３００からの命令により休止期間４０４から通常運針パルス期間４０１に移行した場合においてドライバ回路２０１、回転検出回路２０２の状態は図６（ｂ）の正転状態１となり、回路部２００の出力ＳＯ１はＶＳＳ、ＳＯ２はＶＤＤ電位となり、回路部２００の出力ＳＯ１、ＳＯ２は図８（ａ−１）における通常運針パルス期間４０１のようになる。

【0060】

正転状態１においてコイル１０３ａ、１０３ｂは同一方向に磁束を発生させるため、図７（ａ）のＳＴＥＰ２のように磁束が発生し、磁極１０２１ａ、１０２１ｂにＮ極が、磁極１０２１ｃにＳ極が発生し、ロータ１０１はＤ１方向に回転を行い、図７（ａ）のＳＴ
ＥＰ３の状態になる。

【0061】

所定時間経過後、駆動周期は通常運針パルス期間４０１から回転検出期間４０２の第１区間４０２１に移行する。

【0062】

駆動周期が第１区間４０２１の場合において、ドライバ回路２０１、回転検出回路２０２の状態は図６（ａ）の正転休止状態と図６（ｄ）の正転回転検出状態１の状態を間欠的に３回繰り返す。

【0063】

ロータ１０１は慣性力によってＤ１方向の回転を維持し、ロータ１０１は図７（ａ）ＳＴＥＰ３からＳＴＥＰ４の状態まで回転し、磁極１０２１ａ、１０２１ｂに加わるロータ１０１の磁束はＳ極からＮ極へ変化するため、図８（ａ−２）における駆動周期が第１区間４０２１のようにコイル１０３ａ、１０３ｂに逆起電流が発生する。
ドライバ回路２０１、回転検出回路２０２の状態は正転回転検出状態１であるため、回路部２００の出力ＳＯ１はＶＤＤ電位となり、出力ＳＯ２は抵抗Ｒ１を介してＶＤＤ電位に接続されていることから抵抗Ｒ１に逆起電流が流れ、図８（ａ−１）における駆動周期が第１区間４０２１のように回路部２００の出力ＳＯ２に逆起電圧が発生する。

【0064】

制御部３００は、回路部２００の出力ＳＯ２に発生する逆起電圧が所定の閾値電圧Ｖ１よりＶＳＳ側に超えている回数を計数し、実施形態１では図８（ａ−１）の第１区間４０２１において、回路部２００の出力ＳＯ２に発生する逆起電圧が閾値電圧Ｖ１よりＶＳＳ側に超えている回数は３回となる。また、駆動周期は所定時間経過したところで、第１区間４０２１から第２区間４０２２に移行する。２回閾値電圧Ｖ１を超えた時点ですぐに第２区間４０２２に移行するような構成としても構わない。
駆動周期が第２区間４０２２の場合において、ドライバ回路２０１、回転検出回路２０２の状態は、図６（ａ）の正転休止状態と図６（ｅ）の正転回転検出状態２の状態を間欠的５回に繰り返す。

【0065】

ロータ１０１は、図７（ａ）ＳＴＥＰ４からＳＴＥＰ５への移行状態となり、ロータ１０１の回転方向がＤ１からＤ２方向に変化し、磁極１０２１ａ、１０２１ｂに加わるロータ１０１の磁束はＮ極からＳ極へ変化するため、図８（ａ−２）における第２区間４０２２のようにコイル１０３ａ、１０３ｂには第１区間４０２とは逆の逆起電流が発生する。

【0066】

ドライバ回路２０１、回転検出回路２０２の状態は、正転回転検出状態２であるため、回路部２００の出力ＳＯ２はＶＤＤ電位となり、回路部２００の出力ＳＯ１は抵抗Ｒ２を介してＶＤＤ電位に接続されていることから抵抗Ｒ２に逆起電流が流れ、図８（ａ−１）における第２区間４０２２のように回路部２００の出力ＳＯ１に逆起電圧が発生する。
制御部３００は、回路部２００の出力ＳＯ１に発生する逆起電圧が所定の閾値電圧Ｖ１よりＶＳＳ側に超えている回数を計数し、図８（ａ−１）の第２区間４０２２において回路部２００の出力ＳＯ１に発生する逆起電圧が閾値電圧Ｖ１よりＶＳＳ側に超えている回数は２回となる。

【0067】

また、第２区間４０２２は所定時間経過したところで終了し、ロータ１０１は図７（ａ）ＳＴＥＰ５の状態のようにロータ１０１の静的安定位置は位相角度ｗが２２５［ｄｅｇ］で停止する。

【0068】

制御部３００は第１区間４０２１の計数が２回以上、第２区間４０２２の計数が１回以上であれば、「ロータ１０１が正常に回転した」と判断し、駆動周期が補正パルス期間４０３、休止区間４０４の状態において、回転検出回路２０２の状態は図６（ａ）の正転休止状態とし、回路部２００の出力ＳＯ１、ＳＯ２はＶＤＤ電位とする。
次に、ロータ１０１が衝撃や負荷変動などによって正常に回転しなかった場合について説明を行なう。

【0069】

なお、駆動開始時におけるロータ１０１の位相角度ｗは２２５［ｄｅｇ］であり、ロータ１０１は図７（ｂ）ＳＴＥＰ１の状態であり、回転検出回路２０２の状態は図６（ａ）の正転休止状態とする。

【0070】

図５に示すように、制御部３００からの命令により、休止期間４０４から通常運針パルス期間４０１に移行した場合においてドライバ回路２０１、回転検出回路２０２の状態は図６（ｃ）の正転状態２となり、回路部２００の出力ＳＯ１はＶＤＤ電位、ＳＯ２はＶＳＳ電位となり、回路部２００の出力ＳＯ１、ＳＯ２は図８（ｂ−１）における通常運針パルス期間４０１のようになる。

【0071】

正転状態１において、コイル１０３ａ、１０３ｂは同一方向に磁束を発生させるため、図７（ｂ）ＳＴＥＰ２のように磁束が発生し、磁極１０２１ａ、１０２１ｂにＳ極が、磁極１０２１ｃにＮ極が発生し、ロータ１０１はＤ１方向に回転を行うが、駆動力が足りないため、ロータ１０１は図７（ｂ）ＳＴＥＰ３のように位相角度ｗが３１５［ｄｅｇ］以下の位置までゆっくりと回転する。

【0072】

所定時間経過後、駆動周期は通常運針パルス期間４０１から回転検出期間４０２の第１区間４０２１に移行する。

【0073】

駆動周期が第１区間４０２１の場合において、ドライバ回路２０１、回転検出回路２０２の状態は図６（ａ）の正転休止状態と図６（ｅ）の正転回転検出状態２を間欠的に３回繰り返す。

【0074】

ロータ１０１の位相角度ｗが３１５［ｄｅｇ］以下に存在し、コイル１０３ａ、１０３ｂからの磁束が発生しない場合、ロータ１０１は最も近い静的安定位置である位相角度ｗが２２５［ｄｅｇ］に回転するため、回転方向がＤ１方向からＤ２方向を変わり、図７（ｂ）ＳＴＥＰ３の状態から図７（ｂ）ＳＴＥＰ４の状態へ移行し始め、磁極１０２１ａ、１０２１ｂに加わるロータ１０１の磁束はＮ極からＳ極へ変化するため、図８（ｂ−２）における第１区間４０２１のようにコイル１０３ａ、１０３ｂの逆起電流が発生する。

【0075】

ドライバ回路２０１、回転検出回路２０２の状態は正転回転検出状態２であるため、回路部２００の出力ＳＯ２はＶＤＤ電位となり、回路部２００の出力ＳＯ１は抵抗Ｒ２を介してＶＤＤ電位に接続されていることから抵抗Ｒ２に逆起電流が流れ、図８（ｂ−１）における第１区間４０２１のように回路部２００の出力ＳＯ１に逆起電圧が発生する。
制御部３００は、回路部２００の出力ＳＯ２に発生する逆起電圧が所定の閾値電圧Ｖ１よりＶＳＳ側に超えている回数を計数し、実施形態１では図８（ｂ−１）の第１区間４０２１において回路部２００の出力ＳＯ１に発生する逆起電圧が閾値電圧Ｖ１よりＶＳＳ側に超えている回数は３回となる。
また、駆動周期は所定時間経過したところで第１区間４０２１から第２区間４０２２に移行する。

【0076】

駆動周期が第２区間４０２２の場合において、ドライバ回路２０１、回転検出回路２０２の状態は図６（ａ）の正転休止状態と図６（ｄ）の正転回転検出状態１の状態を間欠的５回に繰り返す。

【0077】

ロータ１０１は、第１区間４０２１と同様に、図７（ｂ）ＳＴＥＰ３からＳＴＥＰ４の状態へ移動中であるため、図８（ｂ−１）における駆動周期が第２区間４０２２のように
コイル１０３ａ、１０３ｂには第１区間４０２１と同方向の逆起電流が発生する。
ドライバ回路２０１、回転検出回路２０２の状態は正転回転検出状態１であるため、回路部２００の出力ＳＯ１はＶＤＤ電位となり、回路部２００の出力ＳＯ２は抵抗Ｒ１を介してＶＤＤ電位に接続されていることから抵抗Ｒ１に逆起電流が流れるが、電気的極性が逆であるため、図８（ｂ−１）のように回路部２００の出力ＳＯ２に逆起電圧は発生しない。

【0078】

制御部３００は、回路部２００の出力ＳＯ２に発生する逆起電圧が所定の閾値電圧Ｖ１よりＶＳＳ側に超えている回数を計数するが、回路部２００の出力ＳＯ２には逆起電圧が発生しないため、第２区間４０２２における計数は０回となる。
また、第２区間４０２２は所定時間経過したところで補正パルス期間４０３に移行する。制御部３００は、第１区間４０２１の計数が２回以上、第２区間４０２２の計数が１回以上であれば、「ロータ１０１が正常に回転した」と判断するが、前述のように第２区間４０２２の計数が０回であるため、「ロータ１０１が正常に回転していない」と判断する。

【0079】

回転検出期間４０２において、回転検出結果が「ロータ１０１が正常に回転していない」と判断された場合、補正パルス期間４０３においてドライバ回路２０１、回転検出回路２０２の状態は図６（ｃ）の正転状態２となり、回路部２００の出力ＳＯ２はＶＳＳ電位、ＳＯ１はＶＤＤ電位となり、回路部２００の出力ＳＯ１、ＳＯ２は図８（ｂ−１）の補正パルス期間４０３のようになる。

【0080】

このため、正転状態２においてコイル１０３ａ、１０３ｂは同一方向に磁束を発生させるため、図７（ｂ）ＳＴＥＰ５のように磁束が発生し、磁極１０２１ａ、１０２１ｂにＳ極が、磁極１０２１ｃにＮ極が発生し、ロータ１０１はＤ１方向に回転を行う。
補正パルス期間４０３は通常運針パルス期間４０１より時間が長いため、通常運針パルス期間４０１にロータ１０１に与える磁束エネルギーと比べ、補正パルス期間４０３にロータ１０１に与える磁束エネルギーの方が大きいため、ロータ１０１は図７（ｂ）ＳＴＥＰ３のように位相角度ｗが３１５［ｄｅｇ］の位置を越えて回転し、図７（ｂ）ＳＴＥＰ６の状態になる。

【0081】

また、所定時間経過したところで駆動周期は補正パルス期間４０３から休止期間４０４に移行し、ロータ１０１は図７（ｂ）ＳＴＥＰ６の状態のようにロータ１０１の静的安定位置は位相角度ｗが４５［ｄｅｇ］で停止し、ドライバ回路２０１、回転検出回路２０２の状態は図６（ａ）の正転休止状態とし、回路部２００の出力ＳＯ１、ＳＯ２はＶＤＤ電位となる。

【0082】

以上のように、実施形態１のようにロータ１０１の回転検出を行なうときに、コイル１０３ａ、１０３ｂを並列接続しておくことによって、コイル１０３ａ、１０３ｂに発生した逆起電流を合成して検出を行なうため、回転検出時の逆起電流量が多い状態で回転検出することが可能となるため、安定したロータ１０１の回転検出を実現することが出来る。

【0083】

［変形例１の説明］
次に、本発明の実施形態１の変形例１について図９を用いて説明する。
また、同一の構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。

【0084】

図９は、変形例１の回路部２０１を説明するための回路図であり、図４の回路構成にコイル端子ＯＵＴ１とＯＵＴ３の接続、非接続を制御するスイッチＴＧ２、コイル端子ＯＵＴ２とＯＵＴ４の接続、非接続を制御するスイッチＴＧ１、ＯＵＴ３、ＯＵＴ４に駆動信号を印加するスイッチＰ３、Ｐ４、Ｎ３、Ｎ４を追加している。
実施形態１では、コイル１０３ａ、１０３ｂを並列に接続しているため、コイル１０３ａ
、１０３ｂは常に同一方向の出力しか出来なかったが、本変形例１ではスイッチＴＧ１、ＴＧ２をＯＦＦして、コイル１０３ａ、１０３ｂに対し異なる駆動制御を行うことが可能となり、モータ部１００の駆動制御の自由度が向上する。

【0085】

また、実施形態１のように回転検出区間４０２においては、スイッチＴＧ１、ＴＧ２をＯＮしてロータ１０１の回転検出時のみコイル１０３ａ、１０３ｂを並列に接続して実施形態１のように回転検出を行うことも可能である。
本変形例１における動作と実施形態１との違いはスイッチＴＧ１、ＴＧ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｎ３、Ｎ４の動作のみであり、
実施形態１と同様の動作を行なう場合、スイッチＰ３はスイッチＰ１、スイッチＰ４はスイッチＰ２、スイッチＮ３はスイッチＮ１、スイッチＮ４はスイッチＮ２と同期して動作させ、ＴＧ１、ＴＧ２をＯＮ状態とすれば、実施形態１と同様の動作を行なうため、動作説明は省略する。

【0086】

また、実施形態１ではロータ１０１は正転動作しか出来なかったが、変形例１では逆転動作も可能となる。
以下のロータ１０１を逆転動作するときのスイッチ状態について説明する。

【0087】

図１のようにロータ１０１が回転角度ｗ＝４５ｄｅｇにある時に逆転駆動する場合、ステータ磁極１０２１ａの極性をＮ極、ステータ磁極１０２１ｂをＳ極、ステータ磁極１０２１ｃは駆動コイル１０３ａ、１０３ｂの相反する磁極が影響するため、磁気的極性は発生しない状態にする。

【0088】

このため、コイル端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ４の電位をＶＤＤ電位、コイル端子ＯＵＴ２、ＯＵＴ３の電位をＶＳＳ電位とするため、スイッチＰ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｐ４をＯＮ、スイッチＮ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｎ４はＯＦＦとする。
また、スイッチＳＰ１、ＳＰ２、ＴＧ１、ＴＧ２は回転検出期間ではないのでＯＦＦとなる。

【0089】

また、ロータ１０１が回転角度ｗ＝２２５ｄｅｇにある時に逆転駆動する場合、ステータ磁極１０２１ａの極性をＳ極、ステータ磁極１１０２１ｂをＮ極、ステータ磁極１０２１ｃは駆動コイル１０３ａ、１０３ｂの相反する磁極が影響するため、磁気的極性は発生しない状態にする。

【0090】

このため、コイル端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ４の電位をＶＳＳ電位、コイル端子ＯＵＴ２、ＯＵＴ３の電位をＶＤＤ電位とするため、スイッチＰ１、Ｎ３、Ｎ２、Ｐ４をＯＦＦ、スイッチＮ１、Ｐ３、Ｐ２、Ｎ４はＯＮとする。
また、スイッチＳＰ１、ＳＰ２、ＴＧ１、ＴＧ２は回転検出期間ではないのでＯＦＦとなる。
以上のように、変形例１では実施形態１の回転検出動作が出来ることに加え、ロータ１０１の回転動作を正転、逆転することが可能となる。

【0091】

［実施形態２］
次に、本発明の実施形態２について説明を行なう。
実施形態１ではロータ１０１の回転角度ｗが領域Ｂ、領域Ｃにおける逆起電流Ｉ３ｃによってロータ１０１の回転、非回転の判断を行なっていたが、
ロータ１０１の回転角度ｗが領域Ｃにおいてはロータ１０１の回転した場合、非回転になった場合、どちらも逆起電流Ｉ３ｃは正方向に出力するため、領域Ｃを有効に使用できず、事実上領域Ｂのみで判定していたため、ロータ１０１の回転、非回転の判断の信頼性に劣る部分がある。

【0092】

図１０は図２（ｃ）、（ｄ）からコイル１０３ａ、１０３ｂの並列接続を逆にした場合の逆起電流変化を示した図であり、図１０（ａ）は回転時、図１０（ｂ）は非回転時の逆起電流変化を示した図である。

【0093】

Ｉ３ｄ’は逆起電流Ｉ３ｃとはコイル１０３ａ、１０３ｂの並列接続を逆にし、逆起電流Ｉ３ａから逆起電流Ｉ３ｂを減算した逆起電流であり、具体的には、コイル端子ＯＵＴ１とコイル端子ＯＵＴ４、コイル端子ＯＵＴ２とコイル端子ＯＵＴ３を接続し、コイル１０３ａ、１０３ｂを並列接続したときの逆起電流を示す。

【0094】

ロータ１０１が正常に回転している状態において、図２（ｃ）の領域Ｃではコイル１０３ａ、１０３ｂを並列接続したときの逆起電流Ｉ３ｃはＩ３ｂが負方向に出力しているため、Ｉ３ａよりも逆起電流が小さくなっていたが、

【0095】

図１０（ａ）の領域Ｃにおける逆起電流Ｉ３ｄ’はコイル１０３ａとコイル１０３ｂが図２（ｃ）とは逆に接続されているため、Ｉ３ｄ’はＩ３ａよりも逆起電流が大きくなる。また、ロータ１０１が機械的負荷の増加によって正常に回転しなかった状態において
図２（ｃ）の領域Ｃでは逆起電流Ｉ３ｃはＩ３ｂが正方向、逆起電流Ｉ３ａがほぼ０であるため、正常に回転している状態と同様に正方向に逆起電流が流れるが、
図１０（ａ）の領域Ｃにおける逆起電流Ｉ３ｄ’はコイル１０３ａとコイル１０３ｂが図２（ｃ）とは逆に接続されているため、Ｉ３ｄ’はＩ３ｂとは逆の負方向に逆起電流が流れる。

【0096】

また、ロータ１０１が正常に回転している状態において、図２（ｃ）の領域Ｂではコイル１０３ａ、１０３ｂを並列接続したときの逆起電流Ｉ３ｃはＩ３ｂ、Ｉ３ａが負方向に出力しているため、Ｉ３ａ、Ｉ３ｂよりも逆起電流が負方向に大きくなっていたが、
図１０（ａ）の領域Ｂにおける逆起電流Ｉ３ｄ’はＩ３ｂ、Ｉ３ａが互いに打ち消しあうため、逆起電流は０付近となる。

【0097】

また、ロータ１０１が機械的負荷の増加によって正常に回転しなかった状態において
図２（ｃ）の領域Ｂでは逆起電流Ｉ３ｃはＩ３ｂ、Ｉ３ａが正方向であるため、Ｉ３ａ、Ｉ３ｂよりも逆起電流が正方向に大きくなっていたが、

【0098】

図１０（ａ）の領域Ｂにおける逆起電流Ｉ３ｄ’はＩ３ｂ、Ｉ３ａが互いに打ち消しあうため、逆起電流は０付近となる。
以上のことから、本実施形態２ではロータ１０１の回転検出をより精度良く検出するため、領域Ｃの検出においてはコイル端子ＯＵＴ１とコイル端子ＯＵＴ４、コイル端子ＯＵＴ２とコイル端子ＯＵＴ３を接続して逆起電流Ｉ３ｄ’によって回転検出の判断を行い、
領域Ｂの検出においてはコイル端子ＯＵＴ１とコイル端子ＯＵＴ３、コイル端子ＯＵＴ２とコイル端子ＯＵＴ４を接続して逆起電流Ｉ３ｃによって回転検出の判断を行う。

【0099】

［実施形態２の全体構成の説明：図１２］
次に、実施形態２の２コイル式ステップモータの駆動制御について、説明を行う。
実施形態２は、図１２に示すように、実施形態１のドライバ回路２００に、
コイル端子ＯＵＴ２とコイル端子ＯＵＴ４間に設けたスイッチＴＧ１と、
コイル端子ＯＵＴ１とコイル端子ＯＵＴ３間に設けたスイッチＴＧ２と、
コイル端子ＯＵＴ１とコイル端子ＯＵＴ４間に設けたスイッチＴＧ３と、
コイル端子ＯＵＴ２とコイル端子ＯＵＴ３間に設けたスイッチＴＧ４を付加して構成されている。

【0100】

なお、実施形態１と同様の構成部品については同一の付番を付加し、説明を省略する。次に、実施形態２において、各コイルへの駆動信号の切り替えや回転検出に関する図１２記載のスイッチ状態は、スイッチＴＧ１、ＴＧ２をＯＮ状態、スイッチＴＧ３、ＴＧ４をＯＦＦ状態とした実施形態１の正転休止状態、正転駆動状態１、正転駆動状態２、回転検出状態１、回転検出状態２にスイッチＴＧ１、ＴＧ２をＯＦＦ状態、スイッチＴＧ３、ＴＧ４をＯＮ状態とした図１３（ａ）に示す回転検出状態３と、図１３（ｂ）に示す回転検出状態４を加え、７状態が存在する。

【0101】

次に、実施形態２におけるスイッチの動作状態について、回転検出状態３と回転検出状態４について説明を行う。
図１３（ａ）は、実施形態２における回転検出状態３のスイッチ状態を示した図であり、逆起電流の出力が高抵抗Ｒ１からみて、ＯＵＴ１、ＯＵＴ４がＶＤＤ電位、ＯＵＴ２、ＯＵＴ３側がＶＳＳ電位と想定される場合に用い、回路部２００の出力ＳＯ２より逆起電圧の比較を行なうため、図１３（ａ）に示すようにスイッチＰ１、ＳＰ１、ＴＧ３、ＴＧ４をＯＮ、スイッチＮ１、Ｎ２、Ｐ２、ＳＰ２、ＴＧ１、ＴＧ４はＯＦＦとして抵抗Ｒ１に発生する電圧と閾値電圧Ｖ１を比較することによってロータ１０１の回転状態を判断する。

【0102】

図１３（ｂ）は、実施形態２における回転検出状態４のスイッチ状態を示した図であり、逆起電流の出力が高抵抗Ｒ２からみて、逆起電流の出力がＯＵＴ１、ＯＵＴ４がＶＳＳ電位、ＯＵＴ２、ＯＵＴ３側がＶＤＤ電位と想定される場合に用い、回路部２００の出力ＳＯ１より逆起電圧の比較を行なうため、図１３（ｂ）に示すようにスイッチＰ２、ＳＰ２、ＴＧ３、ＴＧ４をＯＮ、スイッチＮ１、Ｎ２、Ｐ１、ＳＰ１、ＴＧ１、ＴＧ４はＯＦＦとして、抵抗Ｒ２に発生する電圧と閾値電圧Ｖ１を比較することによって、ロータ１０１の回転状態を判断する。

【0103】

［実施形態２の動作説明］
次に実施形態２の動作について図５、図６、図７、図１１を用いて説明する。
図１１は、実施形態２における駆動信号波形と逆起電流との相関を示した検出相関図である。実施形態２のロータ１０１が駆動するときのステップ動作は、実施形態１と同様に、図５の通常運針パルス期間４０１、回転検出期間４０２、補正パルス期間４０３、休止期間４０４のステップで動作し、実施形態１とは回転検出期間４０２のみ動作が異なる。
このため、通常運針パルス期間４０１、補正パルス期間４０３、休止期間４０４については説明を省略する。

【0104】

なお、第１区間４０２１は図１０（ａ）、図１０（ｂ）の領域Ｃ、第２区間４０２２は図２（ｃ）、図２（ｄ）の領域Ｂと一致するように駆動信号印加後からの経過時間から第１区間４０２１、第２区間４０２２のタイミングを設定している。
また、ロータ１０１の位相角度ｗは、実施形態１と同様に４５［ｄｅｇ］であり、スイッチＴＧ１、ＴＧ２をＯＮし、スイッチＴＧ３、ＴＧ４をＯＦＦの状態で通常運針パルス期間４０１で回転検出回路２０２の状態は図６（ｂ）の正転状態１で実施する。
実施形態２では、実施形態１と同様に、通常運針パルス期間４０１が終了すると、駆動周期は、通常運針パルス期間４０１から回転検出期間４０２の第１区間４０２１に移行する。

【0105】

駆動周期が第１区間４０２１の場合において、ドライバ回路２０１、回転検出回路２０２の状態はスイッチＴＧ１、ＴＧ２をＯＦＦし、スイッチＴＧ３、ＴＧ４をＯＮし、図６（ａ）の正転休止状態と、図１３（ａ）の正転回転検出状態３の状態を間欠的に３回繰り返す。

【0106】

ロータ１０１は慣性力によってＤ１方向の回転を維持し、ロータ１０１は図７（ａ）ＳＴＥＰ３からＳＴＥＰ４の状態まで回転し、磁極１０２１ａ、１０２１ｂに加わるロータ１０１の磁束はＳ極からＮ極へ変化するため、図１１（ａ−２）における第１区間４０２１のようにコイル１０３ａ、１０３ｂに逆起電流が発生する。

【0107】

ドライバ回路２０１、回転検出回路２０２の状態は、正転回転検出状態３であるため、回路部２００の出力ＳＯ１はＶＤＤ電位となり、回路部２００の出力ＳＯ２は、抵抗Ｒ１を介してＶＤＤ電位に接続されていることから、抵抗Ｒ１に逆起電流が流れ、図１１（ａ−１）における第１区間４０２１のように、回路部２００の出力ＳＯ２に逆起電圧が発生する。

【0108】

制御部３００は、回路部２００の出力ＳＯ２に発生する逆起電圧が所定の閾値電圧Ｖ１よりＶＳＳ側に超えている回数を計数し、実施形態２では図１１（ａ−１）の第１区間４０２１において、回路部２００の出力ＳＯ２に発生する逆起電圧が閾値電圧Ｖ１よりＶＳＳ側に超えている回数は３回となる。また、駆動周期は所定時間経過したところで第１区間４０２１から第２区間４０２２に移行する。２回閾値電圧Ｖ１を超えた時点ですぐに第２区間４０２２に行こうするような構成としても構わない。
駆動周期が、第２区間４０２２の場合においてドライバ回路２０１、回転検出回路２０２の状態はスイッチＴＧ１、ＴＧ２をＯＮし、スイッチＴＧ３、ＴＧ４をＯＦＦし、図６（ａ）の正転休止状態と図６（ｅ）の正転回転検出状態４の状態を間欠的５回に繰り返す。

【0109】

ロータ１０１は、図７（ａ）ＳＴＥＰ４からＳＴＥＰ５への移行状態となり、ロータ１０１の回転方向がＤ１からＤ２方向に変化し、磁極１０２１ａ、１０２１ｂに加わるロータ１０１から発生した磁束の方向が切り替わるため、図１１（ａ−２）における第２区間４０２２のように、コイル１０３ａ、１０３ｂには第１区間４０２１とは逆の逆起電流が発生する。

【0110】

ドライバ回路２０１、回転検出回路２０２の状態は正転回転検出状態４であるため、回路部２００の出力ＳＯ２はＶＤＤ電位となり、回路部２００の出力ＳＯ１は、抵抗Ｒ２を介してＶＤＤ電位に接続されていることから抵抗Ｒ２に逆起電流が流れ、図１１（ａ−１）における第２区間４０２２のように、回路部２００の出力ＳＯ１に逆起電圧が発生する。

【0111】

制御部３００は、回路部２００の出力ＳＯ１に発生する逆起電圧が、所定の閾値電圧Ｖ１よりＶＳＳ側に超えている回数を計数し、図１１（ａ−１）の第２区間４０２２において、回路部２００の出力ＳＯ１に発生する逆起電圧が、閾値電圧Ｖ１よりＶＳＳ側に超えている回数は２回となる。
また、第２区間４０２２は所定時間経過したところで終了し、ロータ１０１は図７（ａ）ＳＴＥＰ５の状態のようにロータ１０１の静的安定位置は位相角度ｗが２２５［ｄｅｇ］で停止する。

【0112】

制御部３００は、第１区間４０２１の計数が２回以上、第２区間４０２２の計数が１回以上であれば、「ロータ１０１が正常に回転した」と判断し、駆動周期が補正パルス期間４０３、休止区間４０４の状態において回転検出回路２０２の状態は図６（ａ）の正転休止状態とし、回路部２００の出力ＳＯ１、ＳＯ２はＶＤＤ電位とする。
次に、ロータ１０１が衝撃や負荷変動などによって正常に回転しなかった場合について、説明を行なう。

【0113】

なお、駆動開始時におけるロータ１０１の位相角度ｗは２２５［ｄｅｇ］であり、ロータ１０１は図７（ｂ）ＳＴＥＰ１の状態であり、スイッチＴＧ１、ＴＧ２をＯＮし、スイ
ッチＴＧ３、ＴＧ４をＯＦＦの状態で通常運針パルス期間４０１で回転検出回路２０２の状態は図６（ｃ）の正転状態２で実施し、ロータ１０１は図７（ｂ）ＳＴＥＰ３のように回転角度ｗが３１５〔ｄｅｇ〕以下の位置までゆっくり回転する。
実施形態２では、実施形態１と同様に通常運針パルス期間４０１が終了すると、駆動周期は通常運針パルス期間４０１から回転検出期間４０２の第１区間４０２１に移行する。
駆動周期が第１区間４０２１の場合において、ドライバ回路２０１、回転検出回路２０２の状態は、図６（ａ）の正転休止状態と図１３（ｂ）の正転回転検出状態２を間欠的に３回繰り返す。

【0114】

ロータ１０１の位相角度ｗが３１５［ｄｅｇ］以下に存在し、コイル１０３ａ、１０３ｂからの磁束が発生しない場合、ロータ１０１は最も近い静的安定位置である位相角度ｗが２２５［ｄｅｇ］に回転するため、回転方向がＤ１方向からＤ２方向を変わり、図７（ｂ）ＳＴＥＰ３の状態からＳＴＥＰ４の状態へ移行し始め、磁極１０２１ａ、１０２１ｂに加わるロータ１０１から発生した磁束の方向が切り替わるため、図１１（ｂ−２）のようにコイル１０３ａ、１０３ｂの逆起電流が発生する。
ドライバ回路２０１、回転検出回路２０２の状態は正転回転検出状態４であるため、回路部２００の出力ＳＯ２はＶＤＤ電位となり、回路部２００の出力ＳＯ１は抵抗Ｒ２を介してＶＤＤ電位に接続されていることから抵抗Ｒ２に逆起電流が流れるが、電気的極性が逆であるため、図１１（ｂ−１）のように回路部２００の出力ＳＯ１に逆起電圧は発生しない。

【0115】

制御部３００は、回路部２００の出力ＳＯ２に発生する逆起電圧が所定の閾値電圧Ｖ１よりＶＳＳ側に超えている回数を計数し、実施形態２では図１１（ｂ−１）の第１区間４０２１において、回路部２００の出力ＳＯ１に発生する逆起電圧が、閾値電圧Ｖ１よりＶＳＳ側に超えている回数は０回となる。
また、駆動周期は所定時間経過したところで第１区間４０２１から第２区間４０２２に移行する。

【0116】

駆動周期が第２区間４０２２の場合において、ドライバ回路２０１、回転検出回路２０２の状態はスイッチＴＧ１、ＴＧ２をＯＮし、スイッチＴＧ３、ＴＧ４をＯＦＦし、図６（ａ）の正転休止状態と図６（ｄ）の正転回転検出状態１の状態を間欠的５回に繰り返す。

【0117】

ロータ１０１は、第１区間４０２１と同様に図７（ｂ）ＳＴＥＰ３からＳＴＥＰ４の状態へ移動中であるため、図１１（ｂ−１）のようにコイル１０３ａ、１０３ｂには、第１区間４０２１と同方向の逆起電流が発生する。

【0118】

ドライバ回路２０１、回転検出回路２０２の状態は、正転回転検出状態１であるため、回路部２００の出力ＳＯ１はＶＤＤ電位となり、回路部２００の出力ＳＯ２は抵抗Ｒ１を介してＶＤＤ電位に接続されていることから、抵抗Ｒ１に逆起電流が流れるが、電気的極性が逆であるため、図１１（ｂ−１）のように回路部２００の出力ＳＯ２に逆起電圧は発生しない。

【0119】

制御部３００は、回路部２００の出力ＳＯ２に発生する逆起電圧が、所定の閾値電圧Ｖ１よりＶＳＳ側に超えている回数を計数するが、回路部２００の出力ＳＯ２には逆起電圧が発生しないため、第２区間４０２２における計数は０回となる。
また、第２区間４０２２は所定時間経過したところで、補正パルス期間４０３に移行する。

【0120】

以上のように、実施形態２は回転検出期間４０１、回転検出期間４０２においてコイル
１０３ａ、１０３ｂの接続状態を変更することによって２つの回転検出区間でロータ１０１の回転、非回転判断が可能であることから、実施形態１よりもより正確に回転検出を行うことが可能となる。

【0121】

また、実施形態２では第１区間４０２１、第２区間４０２２を実施した上でロータ１０１の回転、非回転判断を行なっていたが、第１区間４０２１で非回転と判断できる場合は回転検出期間４０２を実行せずに補正パルス期間４０３においてロータ１０１を回転させても良い。

【0122】

さらに、スイッチＴＧ１、ＴＧ２、ＴＧ３、ＴＧ４の切り替えを行なって回転検出を行なう場合、スイッチＴＧ１、ＴＧ２、ＴＧ３、ＴＧ４の切り替え時にスイッチノイズが発生するため、スイッチＴＧ１、ＴＧ２、ＴＧ３、ＴＧ４の切り替え後、一定時間経過してから回転検出を行なっても良い。

【0123】

［効果の説明］
以上のように２コイル式ステップモータにおいてロータ１０１の回転検出を行う場合、コイル１０３ａ、１０３ｂの端子出力を適宜、切り替えて並列に接続して検出を行なえば、確実にロータ１０１の回転検出を行うことができるようになるため、負荷状況に応じたぎりぎりのエネルギーのパルスで運針できるため、低消電化できる。

【符号の説明】

【0124】

１００ モータ部
１０１ ロータ
１０２０ ロータ孔
１０２１ａ、１０２１ｂ、１０２１ｃ 磁極
１０２２ａ、１０２２ｂ スリット部
１０２２ｃ 磁束飽和部
１０２３ａ、１０２３ｂ ノッチ部
１０３ａ コイル１０３ａ
１０３ｂ コイル１０３ｂ
２００ 回路部
２０１ ドライバ回路
２０２ 回転検出回路
２０２１ 第１検出回路
２０２２ 第２検出回路
３００ 制御部
３０１ パルス発生回路
３０２ 回転検出信号発生回路
３０３ パルス選択回路
３０４ 制御回路
４０１ 通常運針パルス期間
４０２ 回転検出区間
４０２１ 第１区間
４０２２ 第２区間
４０３ 補正パルス期間

【図1(a)】

【図1(b)】

【図2(a)】

【図2(b)】

【図2(c)】

【図2(d)】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6(a)】

【図6(b)】

【図6(c)】

【図6(d)】

【図6(e)】

【図7(a)】

【図7(b)】

【図8(a)】

【図8(b)】

【図9】

【図10(a)】

【図10(b)】

【図11(a)】

【図11(b)】

【図12】

【図13(a)】

【図13(b)】