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(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】
(24)【登録日】2022-12-12
(45)【発行日】2022-12-20
(54)【発明の名称】モータ駆動装置、モータ駆動プログラム及び時計
(51)【国際特許分類】
H02P 8/02 20060101AFI20221213BHJP
G04C 3/14 20060101ALI20221213BHJP
【ＦＩ】
H02P8/02
G04C3/14 Z
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2019060547
(22)【出願日】2019-03-27
(65)【公開番号】P2020162335
(43)【公開日】2020-10-01
【審査請求日】2022-01-11
(73)【特許権者】
【識別番号】000002325
【氏名又は名称】セイコーインスツル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100165179
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100126664
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 慎吾
(74)【代理人】
【識別番号】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(72)【発明者】
【氏名】野邉 哲也
(72)【発明者】
【氏名】酒井 聡
(72)【発明者】
【氏名】佐久本 和実
(72)【発明者】
【氏名】山本 幸祐
(72)【発明者】
【氏名】奥村 朗人
【審査官】佐藤 彰洋
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－０６１４６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１９５３７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－２６２５７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－２１５２２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０５７０７６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｐ ８／００－８／４２
Ｇ０４Ｃ ３／１４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
二相ステッピングモータが備える第一コイルが第一磁束を発生させる第１駆動パルス、前記二相ステッピングモータが備える第二コイルが前記第一磁束と反対の第二磁束を発生させる第２駆動パルス、前記第一コイルが前記第二磁束を発生させる第３駆動パルス及び前記第二コイルが前記第一磁束を発生させる第４駆動パルスを前記二相ステッピングモータに供給する駆動回路を備え、前記駆動回路は、停止状態の前記二相ステッピングモータに対して、前記第２駆動パルス、前記第３駆動パルス及び前記第４駆動パルスをこの順で供給することにより、前記二相ステッピングモータを始動させ、始動後の前記二相ステッピングモータに対して、前記第１駆動パルス、前記第２駆動パルス、前記第３駆動パルス及び前記第４駆動パルスをこの順で供給することにより、前記二相ステッピングモータを継続駆動する、
モータ駆動装置。
【請求項2】
前記第２駆動パルスを供給するタイミングと前記第３駆動パルスを供給するタイミングとの間及び前記第４駆動パルスを供給するタイミングと前記第１駆動パルスを供給するタイミングとの間、に待機時間を有し、前記待機時間が所定時間より短い場合、前記駆動回路は、前記二相ステッピングモータを継続駆動する、
請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項3】
前記第１駆動パルス、前記第２駆動パルス、前記第３駆動パルス及び前記第４駆動パルスのパルス長さを制御する制御回路を更に備える、請求項１又は請求項２に記載のモータ駆動装置。
【請求項4】
停止状態の前記二相ステッピングモータに対して供給する前記第２駆動パルスのエネルギーは、始動後の前記二相ステッピングモータに対して供給する前記第2駆動パルスのエネルギーより大きい、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項5】
停止状態の前記二相ステッピングモータに対して供給する前記第２駆動パルスの長さは、始動後の前記二相ステッピングモータに対して供給する前記第2駆動パルスの長さより長い、請求項４に記載のモータ駆動装置。
【請求項6】
コンピュータに、二相ステッピングモータが備える第一コイルが第一磁束を発生させる第１駆動パルス、前記二相ステッピングモータが備える第二コイルが前記第一磁束と反対の第二磁束を発生させる第２駆動パルス、前記第一コイルが前記第二磁束を発生させる第３駆動パルス及び前記第二コイルが前記第一磁束を発生させる第４駆動パルスを前記二相ステッピングモータに供給する駆動機能を実行させ、
前記駆動機能は、停止状態の前記二相ステッピングモータに対して、前記第２駆動パルス、前記第３駆動パルス及び前記第４駆動パルスをこの順で供給することにより、前記二相ステッピングモータを始動させ、始動後の前記二相ステッピングモータに対して、前記第１駆動パルス、前記第２駆動パルス、前記第３駆動パルス及び前記第４駆動パルスをこの順で供給することにより、前記二相ステッピングモータを継続駆動する、
モータ駆動プログラム。
【請求項7】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のモータ駆動装置を備える時計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、モータ駆動装置、モータ駆動プログラム及び時計に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、スマートフォン、タブレット等の携帯端末と通信を実行し、当該通信の結果に応じて指針を駆動させるアナログ式電子時計が開発されている。このようなアナログ式電子時計は、指針を時計周り及び反時計周りに高速回転させる必要があるため、二つのコイルを備える二相ステッピングモータを備えていることがある。このような二相ステッピングモータの一例として、特許文献１に開示されている可逆ステッピングモータが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００６－１０１６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、この可逆ステッピングモータは、ロータを１ステップ、すなわち１８０度回転させる度にロータが１ステップ以上回転することを防ぐブレーキ効果を有する第３駆動パルスが入力されるため、ロータを十分に速い速度で回転させ得ないことがある。
【0005】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、ロータを安定的に高速回転させることができるモータ駆動装置、モータ駆動プログラム及び時計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】
【0006】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るモータ駆動装置は、二相ステッピングモータが備える第一コイルが第一磁束を発生させる第１駆動パルス、前記二相ステッピングモータが備える第二コイルが前記第一磁束と反対の第二磁束を発生させる第２駆動パルス、前記第一コイルが前記第二磁束を発生させる第３駆動パルス及び前記第二コイルが前記第一磁束を発生させる第４駆動パルスを前記二相ステッピングモータに供給する駆動回路を備え、前記駆動回路は、停止状態の前記二相ステッピングモータに対して、前記第２駆動パルス、前記第３駆動パルス及び前記第４駆動パルスをこの順で供給することにより、前記二相ステッピングモータを始動させ、始動後の前記二相ステッピングモータに対して、前記第１駆動パルス、前記第２駆動パルス、前記第３駆動パルス及び前記第４駆動パルスをこの順で供給することにより、前記二相ステッピングモータを継続駆動する。
【0007】
また、本発明の一態様に係るモータ駆動装置において、前記第２駆動パルスを供給するタイミングと前記第３駆動パルスを供給するタイミングとの間及び前記第４駆動パルスを供給するタイミングと前記第１駆動パルスを供給するタイミングとの間、に待機時間を有し、前記待機時間が所定時間より短い場合、前記駆動回路は、前記二相ステッピングモータを継続駆動してもよい。
【0008】
また、本発明の一態様に係るモータ駆動装置において、前記制御回路は、前記第１駆動パルス、前記第２駆動パルス、前記第３駆動パルス及び前記第４駆動パルスのパルス長さを制御してもよい。
【0009】
また、本発明の一態様に係るモータ駆動装置において、停止状態の前記二相ステッピングモータに対して供給する前記第２駆動パルスのエネルギーは、始動後の前記二相ステッピングモータに対して供給する前記第2駆動パルスのエネルギーより大きくてもよい。
【0010】
また、本発明の一態様に係るモータ駆動装置において、停止状態の前記二相ステッピングモータに対して供給する前記第２駆動パルスの長さは、始動後の前記二相ステッピングモータに対して供給する前記第2駆動パルスの長さより長くてもよい。
【0011】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るモータ駆動プログラムは、コンピュータに、二相ステッピングモータが備える第一コイルが第一磁束を発生させる第１駆動パルス、前記二相ステッピングモータが備える第二コイルが前記第一磁束と反対の第二磁束を発生させる第２駆動パルス、前記第一コイルが前記第二磁束を発生させる第３駆動パルス及び前記第二コイルが前記第一磁束を発生させる第４駆動パルスを前記二相ステッピングモータに供給する駆動機能を実行させ、前記駆動機能は、停止状態の前記二相ステッピングモータに対して、前記第２駆動パルス、前記第３駆動パルス及び前記第４駆動パルスをこの順で供給することにより、前記二相ステッピングモータを始動させ、始動後の前記二相ステッピングモータに対して、前記第１駆動パルス、前記第２駆動パルス、前記第３駆動パルス及び前記第４駆動パルスをこの順で供給することにより、前記二相ステッピングモータを継続駆動する。
【0012】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る時計は、上述したモータ駆動装置のいずれか一つを備える。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、ロータを安定的に高速回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】実施形態に係る時計の一例を示す図である。
【図2】実施形態に係る二相ステッピングモータの一例を示す図である。
【図3】実施形態に係る二相ステッピングモータが備えるコイルが発生させている磁束と、ロータが安定的に静止する角度との関係の一例を示す図である。
【図4】実施形態に係る二相ステッピングモータが備えるコイルが発生させている磁束とロータが安定的に静止する角度との関係の一例を示す図である。
【図5】実施形態に係るコイルの端子各々に印加される電圧の一例を示す図である。
【図6】実施形態に係る二相ステッピングモータが備えるロータの角度と、ロータに加わるトルクとの関係の一例を示す図である。
【図7】実施形態に係るコイルの端子各々に印加される電圧の一例を示す図である。
【図8】実施形態に係る二相ステッピングモータが備えるロータが１ステップ回転する場合におけるロータの角度の変化の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
図１から図８を参照しながら実施形態に係る時計について説明する。図１は、実施形態に係る時計の一例を示す図である。図１に示すように、時計１は、モータ駆動装置２と、指針３と、二相ステッピングモータ４とを含む。また、図１に示すように、モータ駆動装置２は、発振回路２１と、分周回路２２と、制御回路２３と、駆動回路２４とを備える。
【0016】
発振回路２１は、所定の周波数を有する信号を発生させて分周回路２２に送信する。分周回路２２は、発振回路２１から受信した信号を分周して計時の基準となる時計信号を発生させて制御回路２３に送信する。制御回路２３は、時計１を構成している各要素を必要に応じて適宜制御する。制御回路２３が実行する制御の詳細については後述する。駆動回路２４は、制御回路２３が実行する制御に従って二相ステッピングモータ４に駆動パルスを供給する。駆動回路２４が送信する駆動パルスの詳細については後述する。
【0017】
指針３は、例えば、時針、分針、秒針、時刻を表示する機能以外の機能を実現するための指針を含む。
【0018】
図２は、実施形態に係る二相ステッピングモータの一例を示す図である。図２に示すように、二相ステッピングモータ４は、ステータ４１０と、ロータ４２０と、磁心４３０と、コイル４４０と、磁心４５０と、コイル４６０とを備える。なお、以下の説明では、適宜、図２に示したＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を使用する。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、互いに直交しており、右手系を形成している。
【0019】
ステータ４１０は、高い透磁率を有する材料、例えば、パーマロイで作製されており、互いに一体に形成されているセンターヨーク４１１と、サイドヨーク４１２と、サイドヨーク４１３とを備える。
【0020】
センターヨーク４１１は、Ｙ軸に沿って延びている棒状の部材であり、－Ｙ方向の端部がサイドヨーク４１２に接続されており、＋Ｙ方向の端部がサイドヨーク４１３に接続されている。サイドヨーク４１２は、センターヨーク４１１の－Ｙ方向の端部から－Ｘ方向に張り出している張出部４１２ａと、センターヨーク４１１の－Ｙ方向の端部から＋Ｘ方向に張り出している張出部４１２ｂとを備える。サイドヨーク４１３は、センターヨーク４１１の＋Ｙ方向の端部から－Ｘ方向に張り出している張出部４１３ａと、センターヨーク４１１の＋Ｙ方向の端部から＋Ｘ方向に張り出している張出部４１３ｂとを備える。
【0021】
また、ステータ４１０には、切り欠き４１０ａ、切り欠き４１０ｂ及び切り欠き４１０ｃが形成されている。切り欠き４１０ａ、切り欠き４１０ｂ及び切り欠き４１０ｃは、いずれもＸＹ平面に平行な平面による断面が円弧上の切り欠きである。切り欠き４１０ａは、センターヨーク４１１の＋Ｙ方向の端部と張出部４１３ａとが接続されている部分に形成されている。切り欠き４１０ｂは、センターヨーク４１１の＋Ｙ方向の端部と張出部４１３ｂとが接続されている部分に形成されている。切り欠き４１０ｃは、張出部４１３ａの＋Ｘ方向の端部と張出部４１３bの－Ｘ方向の端部とが接続されている部分に形成されている。
【0022】
切り欠き４１０ａ、切り欠き４１０ｂ及び切り欠き４１０ｃは、いずれも自身とロータ収容孔２５との間を局所的に狭くしている。これにより、切り欠き４１０ａ、切り欠き４１０ｂ及び切り欠き４１０ｃは、いずれも局所的に狭くなっている部分で磁気飽和が容易に発生するようにし、ステータ４１０を磁気的に三分割している。したがって、ステータ４１０は、張出部４１３ａの＋Ｘ方向の端部が第一磁極部となり、張出部４１３bの－Ｘ方向の端部が第二磁極部となり、センターヨーク４１１の＋Ｙ方向の端部が第三磁極部となる。
【0023】
さらに、ステータ４１０は、ロータ収容孔４１４を備える。ロータ収容孔４１４は、センターヨーク４１１の＋Ｙ方向の端部と張出部４１３ａと張出部４１３ｂとが接続されている領域に形成されており、Ｚ軸に平行な中心軸を有する円柱状の孔であり、内部にロータ４２０が挿入される。また、ロータ収容孔４１４の内側には、切り欠き４１４ａ及び切り欠き４１４ｂが形成されている。切り欠き４１４ａ及び切り欠き４１４ｂは、ＸＹ平面に平行な平面による断面が円弧上の切り欠きである。また、切り欠き４１４ａ及び切り欠き４１４ｂは、磁気的ポテンシャルの最小を決めている。このため、図２に示すように、ロータ４２０は、ＸＹ平面上において、磁極軸が切り欠き４１４ａと切り欠き４１４ｂとを結ぶ線分と直交する角度で安定的に静止する。
【0024】
ロータ４２０は、円柱状に形成されており、ステータ４１０に形成されたロータ収容孔４１４に対して回転可能な状態で挿入されている。また、ロータ４２０は、着磁されているため、Ｎ極及びＳ極を有する。ロータ４２０は、正転方向に回転することにより輪列を介して指針３を時計周りに回転させ、逆転方向に回転することにより輪列を介して指針３を反時計周りに回転させる。
【0025】
磁心４３０は、Ｙ軸に沿って延びている棒状の部材であり、＋Ｙ方向の端部が張出部４１３ａに接触しており、－Ｙ方向の端部が張出部４１２ａに接触している。また、磁心４３０は、コイル４４０が巻き付けられている。
【0026】
コイル４４０は、磁心４３０により上述した第一磁極部及び第三磁極部と磁気的に結合している。また、コイル４４０は、上述した駆動回路２４に接続されている端子Ｏuｔ３及び端子Ｏuｔ４を備える。コイル４４０は、端子Ｏuｔ３の電位をハイレベルとし、端子Ｏuｔ４の電位をローレベルとし、端子Ｏuｔ３から端子Ｏuｔ４に電流を流した場合、－Ｙ方向の磁束を発生させる。一方、コイル４４０は、端子Ｏuｔ４の電位をハイレベルとし、端子Ｏuｔ３の電位をローレベルとし、端子Ｏuｔ４から端子Ｏuｔ３に電流を流した場合、＋Ｙ方向の磁束を発生させる。
【0027】
磁心４５０は、Ｙ軸に沿って延びている棒状の部材であり、＋Ｙ方向の端部が張出部４１３ｂに接触しており、－Ｙ方向の端部が張出部４１２ｂに接触している。また、磁心４５０は、コイル４６０が巻き付けられている。
【0028】
コイル４６０は、導線の材質、導線の直径及び導線の巻き数がコイル４４０と等しく、磁心４５０により上述した第二磁極部及び第三磁極部と磁気的に結合している。また、コイル４６０は、上述した駆動回路２４に接続されている端子Ｏuｔ１及び端子Ｏuｔ２を備える。コイル４６０は、端子Ｏuｔ２の電位をハイレベルとし、端子Ｏuｔ１の電位をローレベルとし、端子Ｏuｔ２から端子Ｏuｔ１に電流を流した場合、－Ｙ方向の磁束を発生させる。一方、コイル４６０は、端子Ｏuｔ１の電位をハイレベルとし、端子Ｏuｔ２の電位をローレベルとし、端子Ｏuｔ１から端子Ｏuｔ２に電流を流した場合、＋Ｙ方向の磁束を発生させる。
【0029】
上述した第一磁極部、第二磁極部及び第三磁極部は、いずれもコイル４４０が発生させる磁束及びコイル４６０が発生させる磁束に応じて極性が切り替わる。
【0030】
次に、図３及び図４を参照しながら駆動回路２４が二相ステッピングモータ４に入力する駆動パルスの詳細について説明する。ここで言う駆動パルスは、駆動回路２４がコイル４４０の端子Ｏｕｔ４及び端子Ｏｕｔ３と、コイル４６０の端子Ｏｕｔ２及び端子Ｏｕｔ１とに印加する電圧である。これらの電圧は、コイル４４０及びコイル４６０に電流を流し、後述する磁束を発生させる。
【0031】
図３及び図４は、実施形態に係る二相ステッピングモータが備えるコイルが発生させている磁束と、ロータが安定的に静止する角度との関係の一例を示す図である。なお、図３及び図４では、図２に示した符号、コイル４４０及びコイル４６０の図示を省略している。
【0032】
図３（ａ）は、コイル４４０及びコイル４６０のいずれにも電流を流していない状態を示している。この場合、コイル４４０及びコイル４６０のいずれも磁束を発生させない。したがって、第一磁極部、第二磁極部及び第三磁極部のいずれも励磁されない。これにより、ロータ４２０は、切り欠き４１４ａ及び切り欠き４１４ｂにより決まっている角度である０度で安定的に静止する。
【0033】
図３（ｂ）は、駆動回路２４がコイル４４０の端子Ｏｕｔ４の電圧及び端子Ｏｕｔ３の電圧をローレベルとし、コイル４６０の端子Ｏｕｔ１の電圧をハイレベルとし、端子Ｏｕｔ２の電圧をローレベルとしている状態を示している。この場合、コイル４４０は、磁束を発生させない。一方、コイル４６０は、＋Ｙ方向の磁束を発生させる。したがって、第一磁極部がＳ極に励磁され、第二磁極部がＮ極に励磁され、第三磁極部がＳ極に励磁される。これにより、ロータ４２０は、Ｎ極が第一磁極部及び第三磁極部に引き寄せられ、Ｓ極が第二磁極部に引き寄せられるため、時計周りに４５度回転した状態で安定的に静止する。なお、図３（ｂ）に示した磁束を発生させる駆動パルスは、４５度の駆動パルスと呼ぶ。
【0034】
図３（ｃ）は、駆動回路２４がコイル４４０の端子Ｏｕｔ４の電圧をローレベルとし、端子Ｏｕｔ３の電圧をハイレベルとし、コイル４６０の端子Ｏｕｔ１の電圧をハイレベルとし、端子Ｏｕｔ２の電圧をローレベルとしている状態を示している。この場合、コイル４４０は、－Ｙ方向の磁束を発生させる。一方、コイル４６０は、＋Ｙ方向の磁束を発生させる。したがって、第一磁極部がＳ極に励磁され、第二磁極部がＮ極に励磁され、第三磁極部ではコイル４４０が発生させた磁束とコイル４６０が発生させた磁束とが打ち消しあう。これにより、ロータ４２０は、Ｎ極が第一磁極部に引き寄せられ、Ｓ極が第二磁極部に引き寄せられるため、時計周りに９０度回転した状態で安定的に静止する。なお、図３（ｃ）に示した磁束を発生させる駆動パルスは、９０度の駆動パルスと呼ぶ。
【0035】
図３（ｄ）は、駆動回路２４がコイル４４０の端子Ｏｕｔ４の電圧をローレベルとし、端子Ｏｕｔ３の電圧をハイレベルとし、コイル４６０の端子Ｏｕｔ１の電圧及び端子Ｏｕｔ２の電圧をローレベルとしている状態を示している。この場合、コイル４４０は、－Ｙ方向の磁束を発生させる。一方、コイル４６０は、磁束を発生させない。したがって、第一磁極部がＳ極に励磁され、第二磁極部がＮ極に励磁され、第三磁極部がＮ極に励磁される。これにより、ロータ４２０は、Ｎ極が第一磁極部に引き寄せられ、Ｓ極が第二磁極部及び第三磁極部に引き寄せられるため、時計周りに１３５度回転した状態で安定的に静止する。なお、図３（ｄ）に示した磁束を発生させる駆動パルスは、１３５度の駆動パルスと呼ぶ。
【0036】
図３（ｅ）は、駆動回路２４がコイル４４０の端子Ｏｕｔ４の電圧をローレベルとし、端子Ｏｕｔ３の電圧をハイレベルとし、コイル４６０の端子Ｏｕｔ１の電圧をローレベルとし、端子Ｏｕｔ２の電圧をハイレベルとしている状態を示している。この場合、コイル４４０及びコイル４６０は、－Ｙ方向の磁束を発生させる。したがって、第一磁極部がＳ極に励磁され、第二磁極部がＳ極に励磁され、第三磁極部がＮ極に励磁される。これにより、ロータ４２０は、Ｎ極が第一磁極部及び第二磁極部に引き寄せられ、Ｓ極が第三磁極部に引き寄せられるため、時計周りに１８０度回転した状態で安定的に静止する。なお、図３（ｅ）に示した磁束を発生させる駆動パルスは、１８０度の駆動パルスと呼ぶ。
【0037】
図４（ａ）は、コイル４４０及びコイル４６０のいずれにも電流を流していない状態を示している。この場合、コイル４４０及びコイル４６０のいずれも磁束を発生させない。したがって、第一磁極部、第二磁極部及び第三磁極部のいずれも励磁されない。これにより、ロータ４２０は、切り欠き４１４ａ及び切り欠き４１４ｂにより決まっている角度である１８０度で安定的に静止する。
【0038】
図４（ｂ）は、駆動回路２４がコイル４４０の端子Ｏｕｔ４の電圧及び端子Ｏｕｔ３の電圧をローレベルとし、コイル４６０の端子Ｏｕｔ１の電圧をローレベルとし、端子Ｏｕｔ２の電圧をハイレベルとしている状態を示している。この場合、コイル４４０は、磁束を発生させない。一方、コイル４６０は、－Ｙ方向の磁束を発生させる。したがって、第一磁極部がＮ極に励磁され、第二磁極部がＳ極に励磁され、第三磁極部がＮ極に励磁される。これにより、ロータ４２０は、Ｎ極が第二磁極部に引き寄せられ、Ｓ極が第一磁極部及び第三磁極部に引き寄せられるため、時計周りに２２５度回転した状態で安定的に静止する。なお、図４（ｂ）に示した磁束を発生させる駆動パルスは、２２５度の駆動パルスと呼ぶ。
【0039】
図４（ｃ）は、駆動回路２４がコイル４４０の端子Ｏｕｔ４の電圧をハイレベルとし、端子Ｏｕｔ３の電圧をローレベルとし、コイル４６０の端子Ｏｕｔ１の電圧をローレベルとし、端子Ｏｕｔ２の電圧をハイレベルとしている状態を示している。この場合、コイル４４０は、＋Ｙ方向の磁束を発生させる。一方、コイル４６０は、－Ｙ方向の磁束を発生させる。したがって、第一磁極部がＮ極に励磁され、第二磁極部がＳ極に励磁され、第三磁極部ではコイル４４０が発生させた磁束とコイル４６０が発生させた磁束とが打ち消しあう。これにより、ロータ４２０は、Ｎ極が第二磁極部に引き寄せられ、Ｓ極が第一磁極部に引き寄せられるため、時計周りに２７０度回転した状態で安定的に静止する。なお、図４（ｃ）に示した磁束を発生させる駆動パルスは、２７０度の駆動パルスと呼ぶ。
【0040】
図４（ｄ）は、駆動回路２４がコイル４４０の端子Ｏｕｔ４の電圧をハイレベルとし、端子Ｏｕｔ３の電圧をローレベルとし、コイル４６０の端子Ｏｕｔ１の電圧及び端子Ｏｕｔ２の電圧をローレベルとしている状態を示している。この場合、コイル４４０は、＋Ｙ方向の磁束を発生させる。一方、コイル４６０は、磁束を発生させない。したがって、第一磁極部がＮ極に励磁され、第二磁極部がＳ極に励磁され、第三磁極部がＳ極に励磁される。これにより、ロータ４２０は、Ｎ極が第二磁極部及び第三磁極部に引き寄せられ、Ｓ極が第一磁極部に引き寄せられるため、時計周りに３１５度回転した状態で安定的に静止する。なお、図４（ｄ）に示した磁束を発生させる駆動パルスは、３１５度の駆動パルスと呼ぶ。
【0041】
図４（ｅ）は、駆動回路２４がコイル４４０の端子Ｏｕｔ４の電圧をハイレベルとし、端子Ｏｕｔ３の電圧をローレベルとし、コイル４６０の端子Ｏｕｔ１の電圧をハイレベルとし、端子Ｏｕｔ２の電圧をローレベルとしている状態を示している。この場合、コイル４４０及びコイル４６０は、＋Ｙ方向の磁束を発生させる。したがって、第一磁極部がＮ極に励磁され、第二磁極部がＮ極に励磁され、第三磁極部がＳ極に励磁される。これにより、ロータ４２０は、Ｎ極が第三磁極部に引き寄せられ、Ｓ極が第一磁極部及び第二磁極部に引き寄せられるため、時計周りに０度回転した状態で安定的に静止する。なお、図４（ｅ）に示した磁束を発生させる駆動パルスは、０度の駆動パルスと呼ぶ。
【0042】
なお、ロータ４２０は、上述した駆動パルスのいずれかがコイル４４０及びコイル４６０に入力された場合、例えば、ステータ４１０の設計等の要因により上述した角度と異なる角度で安定的に静止することがある。また、ロータ４２０は、安定的に静止する角度を超えて回転することがあるが、ロータ４２０が当該角度を超えた場合、第一磁極部、第二磁極部及び第三磁極により制動され、最終的には安定的に静止する角度に戻る。
【0043】
モータ駆動装置２は、ロータ４２０を安定的に高速回転させる場合において、ロータ４２０が１ステップ、すなわち１８０度回転させる度に、二相ステッピングモータ４に駆動パルスを入力しない時間である待機時間を設けない制御と当該待機時間を設ける制御の両方を実行し得る。そこで、以下の説明では、モータ駆動装置２が待機時間を設けない制御を実行する場合及びモータ駆動装置２が待機時間を設ける制御を実行する場合について説明する。
【0044】
まず、モータ駆動装置２が待機時間を設けない制御を実行する場合について説明する。実施形態に係るコイルの端子各々に印加される電圧の一例を示す図である。ロータ４２０は、期間ＳＴ１が開始する時点において、０度で安定的に静止しているものとする。
【0045】
図６は、実施形態に係る二相ステッピングモータが備えるロータの角度と、ロータに加わるトルクとの関係の一例を示す図である。図６の横軸は、ロータ４２０の角度を示している。図６の縦軸は、ロータ４２０に加わるトルクを示している。図６に示されているトルクが正である場合、当該トルクは、ロータ４２０を正転方向に回転させようとする。一方、図６に示されているトルクが負である場合、当該トルクは、ロータ４２０を逆転方向に回転させようとする。
【0046】
駆動回路２４は、期間ＳＴ１において、第二コイルが第一磁束と反対の第二磁束を発生させる第２駆動パルスを二相ステッピングモータ４に供給する。ここで、第一磁束は、コイル４４０又はコイル４６０が図２に示した＋Ｙ方向に発生させる磁束であり、センターヨーク４１１内の第一磁極部をＳ極に励磁する。また、第二磁束は、コイル４４０又はコイル４６０が図２に示した－Ｙ方向に発生させる磁束であり、センターヨーク４１１内の第一磁極部をＮ極に励磁する。このように、第一磁束と第二磁束とでは、センターヨーク４１１に流れる磁束の向きが反対になる。例えば、図５に示すように、駆動回路２４は、期間ＳＴ１において、コイル４４０の端子Ｏｕｔ４の電圧をローレベルとし、端子Ｏｕｔ３の電圧をハイレベルとし、コイル４６０の端子Ｏｕｔ２の電圧をローレベルとし、端子Ｏｕｔ１の電圧をローレベルとする。すなわち、駆動回路２４は、期間ＳＴ１において、二相ステッピングモータ４に１３５度の駆動パルスを入力する。この場合、図６に示すように１３５度の駆動パルスの０度におけるトルクが正であるため、ロータ４２０は、１３５度の駆動パルスにより１３５度を少し超える角度まで正転方向に回転し、切り欠き４１４ｂによる磁気的ポテンシャルにより１８０度まで正転方向に回転する。
【0047】
駆動回路２４は、期間ＳＴ２のうちの期間Ｓ２において、第一コイルが第二磁束を発生させる第３駆動パルスを二相ステッピングモータ４に供給する。例えば、図５に示すように、駆動回路２４は、期間Ｓ２において、コイル４４０の端子Ｏｕｔ４の電圧をローレベルとし、及び端子Ｏｕｔ３の電圧をローレベルとし、コイル４６０の端子Ｏｕｔ２の電圧をハイレベルとし、端子Ｏｕｔ１の電圧をローレベルとする。すなわち、駆動回路２４は、期間Ｓ２において、二相ステッピングモータ４に２２５度の駆動パルスを入力する。この場合、図６に示すように２２５度の駆動パルスの１８０度におけるトルクが正であるため、ロータ４２０は、２２５度の駆動パルスにより２２５度を少し超える角度まで正転方向に回転する。
【0048】
駆動回路２４は、期間ＳＴ２のうちの期間Ｍ２において、第二コイルが第一磁束を発生させる第４駆動パルスを二相ステッピングモータ４に供給する。例えば、図５に示すように、駆動回路２４は、期間Ｍ２において、コイル４４０の端子Ｏｕｔ４の電圧をハイレベルとし、端子Ｏｕｔ３の電圧をローレベルとし、コイル４６０の端子Ｏｕｔ２の電圧をローレベルとし、端子Ｏｕｔ１の電圧をローレベルとする。すなわち、駆動回路２４は、期間Ｍ２において、二相ステッピングモータ４に３１５度の駆動パルスを入力する。この場合、図６に示すように３１５度の駆動パルスの１８０度付近におけるトルクが正であるため、ロータ４２０は、３１５度の駆動パルスにより３１５度を少し超える角度まで正転方向に回転し、切り欠き４１４ａによる磁気的ポテンシャルにより１８０度まで正転方向に回転する。
【0049】
駆動回路２４は、期間ＳＴ３のうちの期間Ｓ３において、第一コイルが第一磁束を発生させる第１駆動パルスを二相ステッピングモータ４に供給する。例えば、図５に示すように、駆動回路２４は、期間Ｓ３において、コイル４４０の端子Ｏｕｔ４の電圧をローレベルとし、端子Ｏｕｔ３の電圧をローレベルとし、コイル４６０の端子Ｏｕｔ２の電圧をローレベルとし、端子Ｏｕｔ１の電圧をハイレベルとする。すなわち、駆動回路２４は、期間Ｓ３において、二相ステッピングモータ４に４５度の駆動パルスを入力する。この場合、図６に示すように４５度の駆動パルスの０度におけるトルクが正であるため、ロータ４２０は、４５度の駆動パルスにより４５度を少し超える角度まで正転方向に回転する。
【0050】
駆動回路２４は、期間ＳＴ３のうちの期間Ｍ３において、第二コイルが第一磁束と反対の第二磁束を発生させる第２駆動パルスを二相ステッピングモータ４に供給する。例えば、図５に示すように、駆動回路２４は、期間Ｍ３において、コイル４４０の端子Ｏｕｔ４の電圧をローレベルとし、及び端子Ｏｕｔ３の電圧をハイレベルとし、コイル４６０の端子Ｏｕｔ２の電圧をローレベルとし、端子Ｏｕｔ１の電圧をローレベルとする。すなわち、駆動回路２４は、期間Ｍ３において、二相ステッピングモータ４に１３５度の駆動パルスを入力する。この場合、図６に示すように１３５度の駆動パルスの４５度におけるトルクが正であるため、ロータ４２０は、１３５度の駆動パルスにより１３５度を少し超える角度まで正転方向に回転し、切り欠き４１４ｂによる磁気的ポテンシャルにより１８０度まで正転方向に回転する。
【0051】
駆動回路２４は、期間ＳＴ４のうちの期間Ｓ４において、第一コイルが第二磁束を発生させる第３駆動パルスを二相ステッピングモータ４に供給する。例えば、図５に示すように、駆動回路２４は、期間Ｓ４において、コイル４４０の端子Ｏｕｔ４の電圧をローレベルとし、端子Ｏｕｔ３の電圧をローレベルとし、コイル４６０の端子Ｏｕｔ２の電圧をハイレベルとし、端子Ｏｕｔ１の電圧をローレベルとする。すなわち、駆動回路２４は、期間Ｓ２において、二相ステッピングモータ４に２２５度の駆動パルスを入力する。この場合、図６に示すように２２５度の駆動パルスの１８０度におけるトルクが正であるため、ロータ４２０は、２２５度の駆動パルスにより２２５度を少し超える角度まで正転方向に回転する。
【0052】
駆動回路２４は、期間ＳＴ４のうちの期間Ｍ４において、第二コイルが第一磁束を発生させる第４駆動パルスを二相ステッピングモータ４に供給する。例えば、図５に示すように、駆動回路２４は、期間Ｓ４において、コイル４４０の端子Ｏｕｔ４の電圧をハイレベルとし、端子Ｏｕｔ３の電圧をローレベルとし、コイル４６０の端子Ｏｕｔ２の電圧をローレベルとし、端子Ｏｕｔ１の電圧をローレベルとする。すなわち、駆動回路２４は、期間Ｍ４において、二相ステッピングモータ４に３１５度の駆動パルスを入力する。この場合、図６に示すように３１５度の駆動パルスの２２５度におけるトルクが正であるため、ロータ４２０は、３１５度の駆動パルスにより３１５度を少し超える角度まで正転方向に回転し、切り欠き４１４ａによる磁気的ポテンシャルにより３６０度、すなわち０度まで正転方向に回転する。
【0053】
その後も、駆動回路２４は、第１駆動パルス、第２駆動パルス、第３駆動パルス及び第４駆動パルスをこの順で二相ステッピングモータ４に繰り返し供給し、ロータ４２０を高速で回転させ続ける。
【0054】
以上の説明の通り、駆動回路２４は、停止状態の二相ステッピングモータ４に対して、第２駆動パルス、第３駆動パルス及び第４駆動パルスをこの順で供給することにより、二相ステッピングモータ４を始動させる。また、駆動回路２４は、始動後の二相ステッピングモータ４に対して、第１駆動パルス、第２駆動パルス、第３駆動パルス及び第４駆動パルスをこの順で供給することにより、二相ステッピングモータ４を継続駆動する。
【0055】
また、駆動回路２４がロータ４２０の高速で回転させ続けている時、制御回路２３は、コイル４４０及びコイル４６０に同時に第一磁束を発生させる駆動パルス、すなわち図４（ｅ）に示した駆動パルス及びコイル４４０及びコイル４６０に同時に第二磁束を発生させる駆動パルス、すなわち図３（ｅ）に示した駆動パルスを二相ステッピングモータ４に供給することを駆動回路に対して禁止する。すなわち、制御回路２３は、駆動回路２４がロータ４２０の高速で回転させ続けている時、ロータ４２０の回転を制動する駆動パルスを二相ステッピングモータ４に供給しないよう駆動回路２４を制御する。
【0056】
また、制御回路２３は、第１駆動パルス、第２駆動パルス、第３駆動パルス及び第４駆動パルスのパルス長さを制御してもよい。具体的には、制御回路２３は、図５に示した期間ＳＴ１、期間Ｓ２、期間Ｍ２、期間Ｓ３、期間Ｍ３、期間Ｓ４、期間Ｍ４等の少なくとも一つの長さを制御してもよい。
【0057】
また、制御回路２３は、停止状態の二相ステッピングモータ４に対して供給する第２駆動パルスのエネルギーが始動後の二相ステッピングモータ４に対して供給する第2駆動パルスのエネルギーより大きくなるように駆動回路２４を制御してもよい。
【0058】
また、制御回路２３は、停止状態の二相ステッピングモータ４に対して供給する第２駆動パルスの長さは、始動後の二相ステッピングモータ４に対して供給する第2駆動パルスの長さより長くなるよう駆動回路２４を制御してもよい。
【0059】
次に、モータ駆動装置２が待機時間を設ける制御を実行する場合について説明する。実施形態に係るコイルの端子各々に印加される電圧の一例を示す図である。また、ロータ４２０は、期間ＳＴ１が開始する時点において、０度で安定的に静止しているものとする。
【0060】
図８は、実施形態に係る二相ステッピングモータが備えるロータが１ステップ回転する場合におけるロータの角度の変化の一例を示す図である。図８の横軸は、時間を示している。図８の縦軸は、ロータ４２０の角度を示している。
【0061】
制御回路２３は、二相ステッピングモータ４が継続駆動されている場合、第２駆動パルスを供給するタイミングと第３駆動パルスを供給するタイミングとの間及び第４駆動パルスを供給するタイミングと第１駆動パルスを供給するタイミングとの間に待機時間を設けるよう駆動回路２４を制御する。具体的には、図７に示すように、制御回路２３は、第２駆動パルスが供給される期間ＳＴ１と第３駆動パルスが供給される期間Ｓ２との間に待機時間Ｗ２を設け、第４駆動パルスが供給される期間Ｍ２と第１駆動パルスが供給される期間Ｓ３との間に待機時間Ｗ３を設けるよう駆動回路２４を制御する。同様に、制御回路２３は、第２駆動パルスが供給される期間Ｍ３と第３駆動パルスが供給される期間Ｓ４との間に待機時間Ｗ４を設けるよう駆動回路２４を制御する。
【0062】
駆動回路２４は、期間ＳＴ１において第２駆動パルスを供給してロータ４２０を正転方向に回転させる。この場合、例えば、図８に示すように、ロータ４２０の角度は、０度から増加していき、７ｍｓで安定的に静止する角度である１８０度を超えた後、慣性により９ｍｓで約２１０度まで増加し、約１４ｍｓで約１５０度まで減少し、再び約１６ｍｓで１８０度を超える。
【0063】
そこで、制御回路２３は、待機時間Ｗ２が所定の時間、例えば、１６ｍｓよりも短い場合、１３５度の駆動パルスが入力された後にロータ４２０が安定的に静止する角度である１８０度をロータ４２０が超える７ｍｓ時点から次にロータ４２０が１８０度を超える１６ｍｓ時点までの間に第３駆動パルスを供給するよう駆動回路２４を制御する。図６に示すように、２２５度の駆動パルスは、ロータ４２０の角度が４５度から２２５度の範囲で正のトルクを発生させる。これにより、モータ駆動装置２は、ロータ４２０が０度から１８０度まで正転方向に回転した後もロータ４２０を安定的に高速回転させる。
【0064】
また、駆動回路２４は、上述した待機時間が所定時間より短い場合、二相ステッピングモータ４を継続駆動してもよい。
【0065】
以上、実施形態に係る時計１についてモータ駆動装置２を中心に説明した。モータ駆動装置２は、停止状態の二相ステッピングモータ４に対して、第２駆動パルス、第３駆動パルス及び第４駆動パルスをこの順で供給することにより、二相ステッピングモータを始動させる。また、モータ駆動装置２は、始動後の二相ステッピングモータに対して、第１駆動パルス、第２駆動パルス、第３駆動パルス及び第４駆動パルスをこの順で供給することにより、二相ステッピングモータを継続駆動する。すなわち、モータ駆動装置２は、第２駆動パルスの後に第３駆動パルスを供給し、第４駆動パルスの後に第１駆動パルスを供給することにより、ロータ４２０を正転方向に回転させるトルクを発生させ続ける。したがって、モータ駆動装置２は、ロータ４２０を安定的に高速回転させることができる。
【0066】
また、制御回路２３は、上述した待機時間、例えば、待機時間Ｗ２、待機時間Ｗ３、待機時間Ｗ４が所定の時間よりも短い場合、二相ステッピングモータを継続駆動するよう駆動回路２４を制御する。したがって、モータ駆動装置２は、待機時間が短く、ロータ４２０の揺動が十分に収束していない場合であっても、ロータ４２０を正転方向に回転させるトルクを発生させる駆動パルスを入力し、ロータ４２０を安定的に正転方向に回転させることができる。
【0067】
また、制御回路２３は、第１駆動パルス、第２駆動パルス、第３駆動パルス及び第４駆動パルスのパルス長さを制御する。これにより、モータ駆動装置２は、これらの制御によりロータ４２０を正転方向に回転させるトルクを適切に制御し、ロータ４２０を安定的に正転方向に回転させることができる。
【0068】
また、制御回路２３は、停止状態の二相ステッピングモータ４に対して供給する第２駆動パルスのエネルギーが始動後の二相ステッピングモータ４に対して供給する第2駆動パルスのエネルギーより大きくなるよう駆動回路２４を制御する。或いは、制御回路２３は、停止状態の二相ステッピングモータ４に対して供給する第２駆動パルスの長さは、始動後の二相ステッピングモータ４に対して供給する第2駆動パルスの長さより長くなるよう駆動回路２４を制御する。これにより、モータ駆動装置２は、ロータ４２０が静止しており、正転方向に回転する慣性が働いていない状態でも、正転方向に回転させ始めるトルクを正転方向に回転させ続けるトルクよりも大きくし、ロータ４２０を安定的に正転方向に回転させ始めることができる。
【0069】
なお、上述した実施形態では、モータ駆動装置２がロータ４２０を正転方向に回転させる場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。モータ駆動装置２は、上述した方法によりロータ４２０の逆転方向に回転させてもよい。
【0070】
また、図５及び図７では、コイル４４０の端子Ｏｕｔ４、端子Ｏｕｔ３、コイル４６０の端子Ｏｕｔ２、端子Ｏｕｔ１に入力される電圧が矩形上のパルスである場合を例示したが、これに限定されない。例えば、これらの端子に入力される電圧は、くし歯状のパルスであってもよい。さらに、これらの端子に入力される電圧は、デューティ比が適宜制御されてもよい。
【0071】
また、上述した実施形態では、期間ＳＴ１に第２駆動パルスが供給され、期間Ｓ２に第３駆動パルスが供給され、期間Ｍ２に第４駆動パルスが供給され、期間Ｓ３に第１駆動パルスが供給され、期間Ｍ３に第２駆動パルスが供給され、期間Ｓ４に第３駆動パルスが供給され、期間Ｍ４に第４駆動パルスが供給される場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、ロータ４２０が１８０度の角度で静止している場合、期間ＳＴ１に第４駆動パルスが供給され、期間Ｓ２に第１駆動パルスが供給され、期間Ｍ２に第２駆動パルスが供給され、期間Ｓ３に第３駆動パルスが供給され、期間Ｍ３に第４駆動パルスが供給され、期間Ｓ４に第１駆動パルスが供給され、期間Ｍ４に第２駆動パルスが供給されてもよい。
【0072】
また、上述した実施形態では、ロータ４２０の角度が０度である状態から正転方向に回転させ始める場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。モータ駆動装置２は、ロータ４２０が０度以外の角度で静止している場合であっても、上述した方法によりロータ４２０を安定的に高速回転させることができる。
【0073】
また、上述した時計１が備える機能の全部又は一部は、モータ駆動プログラムとしてコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録され、このプログラムがコンピュータシステムにより実行されてもよい。コンピュータシステムは、ＯＳ、周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、例えば、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置、インターネット等のネットワーク上のサーバ等が備えるＲＡＭ（Random Access Memory）である。なお、ＲＡＭは、一定時間プログラムを保持する記録媒体の一例である。
【0074】
また、上述したモータ駆動プログラムは、伝送媒体、例えば、インターネット等のネットワーク、電話回線等の通信回線により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。
【0075】
また、上述したモータ駆動プログラムは、上述した機能の全部又は一部を実現するプログラムであってもよい。なお、上述した機能の一部を実現するプログラムは、上述した機能をコンピュータシステムに予め記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるプログラム、いわゆる差分プログラムであってもよい。
【0076】
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【0077】
１…時計、２…モータ駆動装置、２１…発振回路、２２…分周回路、２３…制御回路、２４…駆動回路、３…指針、４…二相ステッピングモータ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】