CN1132071C - 电子控制式机械钟表 - Google Patents
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Abstract
一种电子控制式机械钟表,其发电机(30)包括:和上述轮系的转动相连而转动的转子(12);两个板状的定子(31,32);一对半圆状的定子孔(35,36),形成在两定子(31,32)的一端,并且在两定子(31,32)组合的状态下在上述转子12周围形成圆而配置;卷绕在至少一个定子(31,32)的外周上的线圈(33,34)。由于定子孔(35,35)用两个定子(31,32)构成,所以没有必要象一体的定子那样设置外槽,容易操作并能提高电动势。
Description
技术领域
本发明涉及电子控制式机械钟表,在发条释放时,以机械能作为驱动源进行动作,同时将一部分转换为电能,利用该电力使转动控制机构动作来控制转动周期,特别是,涉及将机械能转换为电能并用作控制动力的发电机的改良。
背景技术
电子控制式机械钟表的驱动原理是,以发条作为能量源驱动轮系,使用和轮系相连的发电机来代替机械钟表中固有的摆轮和擒纵轮构成的机械式调速机构。发电机接受从轮系传来的转动而发电,并通过因此产生的电力而驱动控制用电路,利用电路来的控制信号来控制上述发电机的转动周期,从而,对轮系加以制动而调速。因此,在该构造中,不需要作为电路驱动源的电池,而能得到与电池驱动式电子钟表同样的高精度。
作为这种混合型钟表的已有技术,有本申请人以前开发的在特开平8-5758号公报中公开的技术。图16是该公报公开的钟表的平面图,图17是该钟表中所使用的发电机的分解立体图。
电子控制式机械钟表具有由发条、条盒齿轮、条轴和条盒盖构成的原动条盒1。发条的外端固定在条盒齿轮上,其内端固定在条轴上。条轴被支撑在主夹板和轮夹板上,用大钢轮螺钉5固定,与大钢轮4一体地转动。大钢轮4与棘爪6相啮合,在顺时针方向转动,而在反时针方向不转动。
从内装有发条的原动条盒1来的转动动力经由二轮7、三轮8、四轮9、五轮10、六轮11构成的轮系而增速,供到发电机20。
发电机20的构造与过去的电池驱动式电子钟表的驱动用步进马达相类似,由转子12、定子15和线圈组件16构成。
转子12绕与六轮11相连而转动的转子齿轴12a的轴一起转动,转子磁铁12b、转子惯性圆板12c一体地安装着。
定子线圈15a卷绕在定子15的外周上。该定子15的形状为,在端部开有定子孔15b,收容着上述转子磁铁12b,转子磁铁12b可以转动,另外,在定子孔15b的外侧周围设置有一对外槽15c,以180°的间隔朝定子孔15b侧凹入,其后端侧用螺钉21固定在未图示的主夹板上。
由于线圈16b卷绕在线圈组件16的磁心16a上,所以,使线圈组件16的两端与定子15的两端相重合,用同一对螺钉21一起拧紧,固定在主夹板上,成为一体。
另外,定子16和磁心16a的构成材料是PC坡莫合金,定子线圈15a和线圈16b串联,以成为将各自的发电电压相加而得到的输出电压。
这样,该发电机20通过转子12的转动而得到的电力通过未图示的电容器供给具有石英振荡器的电路,通过该电路检测转子的转动,并根据基准频率将转子转动的控制信号供给线圈,结果,轮系通常根据该制动力而以一定的转速转动。
然而,上述结构的发电机20有下述结构上和电磁特性方面的问题。
该发电机20沿袭了过去的步进马达的结构,为避免轮系等和其它部件之间的干涉及有利于发电,即,为尽可能增加线圈的匝数而附加了线圈组件16。
因此,定子孔15b的形成位置为如图所示的悬臂支撑构造。另外,在电气方面,产生了对于步进马达没有问题,而对于发电机特性有问题的情况。
首先,由于定子孔15b是通过将定子15冲切等一体制成的,磁通通过外槽15c部分。这样,转子12的磁铁12b在通过外槽15c时,由于外槽15c的磁通有变化,而线圈侧的磁通几乎不变化,所以在通过位置的电动势降低。
作为防止的对策,在制造时,将外槽15c的宽度做得非常小,而使电动势的降低减少。
但是,在这样做的场合,在加工时或者加工后的卷绕、退火等后续加工过程中,稍有外力定子孔15b就容易变形,由于直径改变或变形,导磁率会变化,低速时转矩变动(cogging torque)会上升,成为作为发电机使用的效率降低的原因。
另外,作为进行检测转子转速的最简单的方法,有检测其发电波形并将其双值化的方法。然而,实际上,如前所述,由于在槽通过位置电动势降低,如图18(b)所示,其波形在每一周期中成为复杂的山形,检测困难。
另外,在最后使成品和线圈组件16组装并用螺钉止动而安装到主夹板上,由于线圈重,即使施加极小的力外槽15c也容易从上述定子15的端部侧弯折,易于变形,需要细心注意这种操作。
不用说,在检查工序中,这些产生变形的产品是作为不良品而处理的,因此,在结构上,各工序的合格率低下的问题不可避免。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电子控制式机械钟表,通过将定子孔分割成两部分,解决了操作上的问题,谋求提高合格率,同时能提高电动势,通过将发电波形制成正弦波,能简单地进行转速的检测。
本发明的电子控制式机械钟表,在电子控制式机械钟表中,以发条作为能量源驱动轮系,并且在接受从轮系传来的转动而转动的发电机中产生电力,通过因该电力而被驱动的电路来控制上述发电机的转动周期,从而对轮系加以制动而调速,其特征在于,上述发电机包括:和上述轮系的转动相连而转动的转子;两个板状的定子;一对半圆状的定子孔,形成在两定子的一端,并且在两定子组合的状态下在上述转子周围形成圆而配置;卷绕在至少一个定子的外周上的线圈。
因此,由于制成分割成两部分的定子孔,能防止作为过去的一体式定子孔的缺点的因设置外槽而造成的操作困难和合格率低下。还有,由于电动势提高,电压波形是正弦波,所以转动检测容易。
这时,如果线圈卷绕在两定子的外周上,各线圈之间串联,能增大匝数而提高电动势,对发电机来说是有利的。
另外,卷绕在上述定子的外周的线圈可以兼用于产生电动势和转动控制。这种场合,能减少与线圈连接的配线的根数。
还有,可以至少两个线圈卷绕在上述定子的外周,这些线圈中的至少一个线圈用于转动控制,其它的线圈中至少一个线圈用于产生电动势,以向上述电路供电。
在设置多个线圈时,通过将各线圈的机能完全分开以进行转动控制和产生电动势,不会有因施加电磁制动而产生的电动势低下,电压稳定,能抑制其输出波形的扰动。
这时,最好是,用于产生上述电动势的线圈中的至少一个线圈兼用于转子的转动检测。在这种场合,由于没有电压波形的扰动,容易检测出转子的转动周期,检测方法变得简单。
最好在定子的定子孔侧的端缘设置能相接的定位部件,并且设置定位夹具,将上述各定子朝向上述定位部件进行按压而使定子相接于定位部件。用两定子形成一对定子孔的场合,两定子和转子磁铁的间隙必须设定为均匀一致。该间隙如果不均匀,一个定子对转子的拉动较强使低速时转矩变动变高,在线圈中流动的磁通数发生变化,发电量或发电机的转动转矩不稳定。这时,由于要一边测定定子和转子磁铁之间的间隙一边设定定子的位置,所以组装操作性低下。与之相反,通过设置如上所述的定位夹具,在转子配置在定子之间的状态下,能容易而正确地对各定子进行定位。
最好是,定位夹具具有朝向定子的端缘倾斜地按压的斜面,通过该斜面定子的高度方向能定位。在这种场合,不仅能进行由定位夹具在定子径向的定位操作,还能容易地进行断面方向的定位操作。
上述各定子可以制成左右对称的形状。在这种场合,能共用左右的部件(定子),能减低成本。
这时,卷绕在两定子上的线圈的匝数最好相同。根据这种构成,钟表外部产生的交流噪声等引起的磁通在两个线圈之间能以相同数量流过,因此,能没有外部噪声,提高检测性能。
另外,最好在各定子孔内周的对向位置的至少一侧,形成朝向外侧突出的低速时转矩变动调整用内槽。如果形成内槽,转子的磁极通过该位置时,低速时转矩变动下降,能使转子的转动顺畅。
另外,最好上述各定子的和形成定子孔的一端处于相反一侧的另一端的侧面之间相接,并且另一端的下面和跨越各定子而配置的支座相接。
因此形成两个导磁通路,即通过定子的侧面之间的接触部分的通路和从定子的下面通过支座和另一个定子的下面相连的通路。磁通虽在定子的侧面方向更易于流动,但如只在侧面之间的接触部分形成导磁通路,由于侧面之间的间隙不均而导致磁阻不均。因此,通过在定子的下面配置支座而设置另一个导磁通路,能使磁阻安定化。
另外,最好是,构成上述轮系的各轮通过设置在各自不同的轴线上,配置在不与上述线圈相重叠的位置上。如果构成轮系的各轮设置在各自不同的轴线上,则这些轮的配置设计的自由度增加。因此,通过使各轮迂回开转子而配置,使各轮能配置在不与上述线圈相重叠的位置上。因而,由于使线圈的径向尺寸变大,匝数增加,线圈的轴向的长度即磁路长度能变短,使铁损减少,能延长发条的持续时间。
附图说明
图1是本发明第一实施例的电子控制式机械钟表的平面图。
图2是图1的主要部分的断面图。
图3是发电机的分解立体图。
图4是示出本发明的第一实施例中发电机和电路的连接形态的电路图。
图5是示出图4的短路电路的电路图。
图6是示出本发明的第二实施例的平面图。
图7是图6的V-V线断面图。
图8是示出本发明第三实施例的平面图。
图9是图8的VII-VII线断面图。
图10是图8的VIII-VIII线的断面图。
图11是示出本发明第四实施例的电子控制式机械钟表的主要部分的平面图。
图12是示出第四实施例的断面图。
图13是示出第四实施例的主要部分的断面图。
图14是示出本发明的第五实施例中发电机和电路的连接形态的电路图。
图15是示出本发明的第六实施例中发电机和电路的连接形态的电路图。
图16是示出过去的具有发电机的电子控制式机械钟表的平面图。
图17是该发电机的分解立体图。
图18(a)是示出了本发明发电机的电压波形的图,图18(b)是示出过去的发电机的电压波形的图。
图19是本发明另一实施例的图。
具体实施方式
下面,就本发明的实施例,参照附图进行说明。
图1到图3示出了本发明的第一实施例。在各图中,发电机结构的主要部分中除了和过去不同的以外,与过去相同的,其同一部分或相当部分标以同一附图标记,只对不同的部分或新加说明的部分标以不同的附图标记进行说明。
在图中,本发明的钟表与过去的大致相同,内装有发条的原动条盒1的转动动力通过轮系增速供给到本发明的发电机30中。
原动条盒1的齿轮的转动,经7倍增速传到二轮7、然后按顺序经6.4倍增速传到三轮8、经9.375倍增速传到四轮9、经3倍增速传到五轮10、经10倍增速传到六轮11、经10倍增速传到本发明的的发电机30的转子12,一共增速126,000倍来传递该动力。
如图2所示,分齿轴7a在二轮7的分齿轴7a上和四轮9上分别固定有分针13和秒针14。因此,为使二轮7每小时转一圈,四轮9每分钟转一圈而转动,可以将转子12控制成每秒转五圈。图2中附图标记2为主夹板,3为轮夹板。
发电机30的转子12和过去的相同。另一方面,定子虽与过去的发电机采用同样的配置而配置在主夹板2上,但如图1、3所详细示出的那样,是由与上述线圈组件的磁心相当的宽度较宽的定子31和宽度较窄的定子32组合而成。在各自的外周卷绕有线圈33和线圈34,各线圈33、34之间串联。
在两定子31、32的端部31a、32a的相对位置,分别相对地形成半圆状的定子孔35、36,收容着转子磁铁12b,转子磁铁12b能转动。另外,在端部31a、32a上分别个别地形成用于固定在主夹板2上的螺钉21用的插通孔31c、32c。
另外,为了使定子31,32之间相互连接而形成磁路,两定子31,32的后端部31b、32b形成相互重合的形状,在重合的中央部分,开设有插通孔(螺钉孔)31c、32c,用于公用的螺钉21插入并一起连接在主夹板2上。
因此,在组装上述定子31,32的状态,定子孔35,36包围着转子磁铁12b的外周而配置,在其中央部设置有既定的间隙g而处于相互分开的状态。
如图4所示,串联的各线圈33,34兼用于电动势产生、转子12的转动检测和发电机30的转动控制。即,用线圈33,34的电动势驱动IC构成的电路240,从而进行转动检测和转动控制。电路240包括驱动石英振荡件241的振荡电路242、以振荡电路242中产生的时钟信号为基础,生成成为报时信号的基准频率信号的分频电路243、检测上述转子12的转动的检测电路244、将从检测电路244得到的转动周期和基准频率信号进行比较而输出其差分的比较电路245、根据该差分而向上述发电机30输送制动用的控制信号的控制电路246而构成。也可以不用石英振荡件241而使用各种基准频率振动源等产生时钟信号。
由于用串联的各线圈33,34生成的电力来驱动各电路242-246,发电机30的转子12接受轮系来的转动而在一个方向转动时,在各线圈33,34中产生交流输出,通过由二极管247、电容器248构成的升压充电电路对该输出进行升压整流,利用经整流的直流电流来驱动控制回路(电路)240。
另外,将各线圈33,34的交流输出的一部分作为转子12的转动周期的检测信号而取出,输入到上述检测电路244中。从各线圈33,34输出的输出波形在转子12的每一转动周期都描出正确的正弦波。检测电路244将该信号通过A/D转换变换成时序的脉冲信号,利用比较电路245对该检测信号和基准频率信号进行比较,在控制电路246将根据该差分的控制信号送到对各线圈33,34起制动电路作用的短路电路249。
这样,基于从控制电路246来的控制信号,短路电路249对各线圈33,34的两端进行短路,通过短路制动来对转子12的转动周期进行调速。
如图5所示,上述短路电路249通过由相互反向通有电流的一对二极管251、与这些各二极管251串联的开关SW、与各开关SW并联的寄生二极管250组成的双向开关构成。因此,能利用各线圈33,34的交流输出的全波而进行制动控制,制动量可以较大。
图18(a)中示出了上述结构的发电机30的发电特性,尺寸、线圈匝数等使用和过去的图16,17所示的发电机同样的条件,通过将线圈的输出端连接到示波器上而显示出所测定的发电特性的结果。
根据这样的实施例,有下列效果。
1)从图18(a)的特性图可以清楚地看出,由于使用了两个定子31,32,与过去设置外槽的场合相比能提高电动势,另外,输出波形与过去(参看图18(b))相比在每一周期都能得到正确的正弦波。
因此,能提高发电机的发电能力,在得到与过去相同的电动势的场合,发电机能够小型化。另外,由于输出波形是正弦波,通过用适当的界限值来划分而进行双值化等,就能容易地检测出输出波形,能容易地检测出转子12的转速。因此,能正确且简单地进行利用发电机的输出波形的钟表的控制。
2)由于结构上没有定子孔的悬臂支撑等脆弱部分或外槽那样的易于变形的部分,定子31,32的操作变得简单,各工序的操作性良好,还能防止合格率的低下。
3)由于定子孔35,36的附近用螺钉21来固定,能提高各定子31,32相对于转子12的定子孔35,36的位置精度。
4)由于用螺钉21直接连接两个定子31,32的后端部31b,32b,能只在两个定子31,32形成磁通流过的环状循环,能减少接点,磁通能易于流动,并且,能抑制部件数目的增加。
5)由于用双向开关构成与各线圈33,34相接的短路电路249,能利用全波而使制动量变大,能有效地控制制动。
图6,7示出了本发明的第二实施例。图中,发电机40在同一形状的一对“コ”形定子41的外周,卷绕着相同匝数的线圈42,两线圈42之间串联连接。在其端部41a的相对端部形成相对向的半圆状的定子孔43,并且其间设置间隙G。
除此之外,在与该间隙位置成90°的交叉位置,在两定子孔43中朝向外侧,以对向状态形成作为低速时转矩变动调整用凹部的内槽44。另外,各端部41a独立地用螺钉21固定在主夹板2上。
还有,两定子41是双层叠置型,通过切开后端部41b的重合部分,相互之间设置台阶41c,在重合时能变得平坦,用贯通两者的螺钉21固定在主夹板2上。
虽然各线圈43的匝数相同,但由于通常是数万匝的单位,所以,所说的匝数相同并不仅指匝数完全相同的情况,也包括从线圈整体看可忽略的误差,例如最多几百匝左右的差别的情况。另外,在本实施例中,设置与上述第一实施例相同的电路等,能进行转动检测或转动控制。
在上述的实施例中,除具有与第一实施例的1)-5)相同的效果外,还有下列效果。
6)由于定子41是同样的形状,能将同一部件正反颠倒进行组装,部件能共用,部件数能减少。因此,能降低制造成本和部件成本,能容易地进行操作。
7)由于将同一形状的定子41左右对称地配置,而且各定子41的线圈42的匝数相同,所以在钟表的外部产生的交流噪声等造成的磁通在两线圈42内以相同的数目流动,因此外部噪声的影响可被消除,能形成抗噪能力强的电子控制式机械钟表。
8)通过在定子41上设置内槽44,减少了通过这部分的转子磁铁12b的低速时转矩变动,转子12能得到更顺畅的转动。特别是,由于转子磁铁12b的磁极在和间隙成90°的方向易于停止,通过在该位置设置内槽44,与在间隙方向易于停止的转矩相抵消,能有效地减少低速时转矩变动。
9)由于各定子41是作为两层叠置型而直接连接的,除了减少漏磁以外,由于在重合部分能带有台阶,所以组装时定位性良好。
图8-图10示出了本发明的第三实施例。图中,发电机50中,在同一形状的L型定子51的外周卷绕相同匝数的线圈52,两线圈52之间串联连接。在各自的端部51a形成半圆状的定子孔53,在和间隙G成90°交叉的位置分别形成内槽54。
如图9(a)所示,在端部51a的定子孔53侧的端缘处,定位部件60设置在主夹板2上。该定位部件60沿着定子孔53形成为环状。
另一方面,在定子51的端部51a的两侧,分别配置定位夹具55,而不用固定用螺钉。
如图9(a),(b)所示的那样,定位夹具55虽与螺钉类似,但由于使其轴心55a偏心而能转动地支撑在主夹板2上,图9(a)中所示类型的定位夹具中,通过用平头小螺钉状的头部55b按压端部51a的上面并同时进行转动,使端部51a按图中箭头所示在定子孔53的径向能移动。因此,通过使定子51与上述定位部件60相接,就能正确而简单地进行定子51的端部51a的位置对准。
另外,如图9(b)所示的那样,作为定位夹具55也可以具有圆锥头小螺钉状的头部55c。在这种场合,通过使头部55c在端部51a的上面角部与其倾斜面相接触的状态下转动,不仅使端部51a如图所示那样在定子孔53的径向移动而与定位部件60相接,还能使定子51与主夹板2相接而进行其上下方向的位置对准。
无论是那一种形态的定位夹具55都是用比定子材质柔软的例如塑料材料构成的。例如,在没有设置定位部件60的场合,也可以在微调整定子51的位置时使用上述定位夹具55。定位后,可以用与上述实施例的螺钉等进行固定。
如图10中的断面所示,各定子51的后端部51b上设置连接到各线圈52的引线的电路基板56的端部,在它们之上设置电路压板57;还在后端部51b的下部配置支座58,用螺钉21贯通它们将各后端部51b固定到主夹板2上。
在上述的第三实施例中,除了能得到与第一,第二实施例中的1)-3),6)-8)同样的效果以外,还有以下效果。
10)由于设置定位夹具55和定位部件60,能在转子12配置在定子孔53内的状态下进行定子51的位置对准,例如在制品即将出厂之前,简单地进行定子51相对于转子12的最佳位置的设定,能进一步提高位置精度。
11)通过固定电路基板56的端部,能进行与线圈的引线的连接,不要引线的焊接工序就能连接到电路里,能节省空间。
12)由于定位夹具55用塑料等比各定子51柔软的部件构成,所以能防止由于定位夹具55而使各定子51破损。
13)使用具有圆锥头小螺钉状的头部55c而具备倾斜面的定位夹具55时,能可靠地将定子51按压到主夹板2上,能可靠地防止定子51的振动。
下面,就本发明的第四实施例进行说明。在本实施例中,与各上述实施例等同或相同的结构部分,赋予同一附图标记,对其说明进行简略或省略。
图11是示出本实施例的电子控制式机械钟表的主要部分的平面图。图12,图13是其断面图。
电子控制式机械钟表具有由发条1a、条盒齿轮1b、条轴1c和条盒盖1d构成的原动条盒1。发条1a的外端固定在条盒齿轮1b上,其内端固定在条轴1c上。筒状的条轴1c贯通设置在主夹板2上的支撑部件并用大钢轮螺钉5固定,与大钢轮4一体地转动。主夹板2上安装着日历板2a和圆板状的文字板2b。
条盒齿轮1b的转动和第一实施例相同,通过构成增速轮系的各轮7-11增速到126,000倍。这时,各轮7-11设置在各个不同的轴线上,配置在与后述的线圈124,134不重叠的位置,形成从发条1a来的转矩传递路径。
与二轮7结合的分齿轴7a上固定着表示时刻而图中未示的分针,秒齿轴14a上固定着表示时刻而图中未示的秒针。因此,为使二轮7每小时转一圈,秒齿轴14a每分钟转一圈,可以将转子12控制成每秒转五圈。这时的条盒齿轮1b每小时转1/7圈。
另外,离开转矩传递路径的秒齿轴14a通过原动条盒1和线圈124之间设置的指针抑制装置140来抑制间隙。指针抑制装置140由用聚四氟乙烯处理或分子间结合覆膜等表面处理过的一对直线状的抑制弹簧141,142,和支撑各抑制弹簧141,142的基端而作为固定在中心齿轮夹板113上的固定部件的游丝内桩143,144构成。
该电子控制式机械钟表具有由转子12和线圈组件121,131构成的发电机120。转子12具有转子齿轴12a和转子磁铁12b而构成。
线圈组件121,131是通过在定子(铁心,磁心)123,133上卷绕线圈124,134而构成的。定子123,133包括一体形成的与转子12邻接配置的铁心定子部122,132、卷绕有上述线圈124,134的铁心卷线部123b,133b、相互连结的铁心导磁部123a,133a而构成的。
上述各定子123,133即各线圈124,134相互平行地配置。在铁心定子部122,132侧,上述转子12的中心轴配置在沿各线圈124,134之间的界线L上,铁心定子部122,132相对于上述界线L左右对称地构成。
这时,如图12所示,在配置有各定子123,133的转子12的定子孔122a,132a中,配置有定位部件60。各定子123,133的长度方向的中间部分即铁心定子部122,132和铁心导磁部123a,133a之间配置着偏心销构成的定位夹具55。该定位夹具55转动时,使各定子123,133的铁心定子部122,132与定位部件60相接,能简单而正确地进行位置对准,并且铁心导磁部123a,133a的侧面之间能可靠地接触。
各线圈124,134的卷绕数相同。在本实施例中,所说的匝数相同并不仅指匝数完全相同的情况,也包括从线圈整体看可忽略的误差,例如最多几百匝左右的差别的情况。
如图13所示,各定子123,133的铁心导磁部123a,133a的侧面相接而相互连结。另外,铁心导磁部123a,133a的下面与横跨各铁心导磁部123a,133a而配置的支座58接触。因此,铁心导磁部123a,133a中,形成通过各铁心导磁部123a,133a的侧面部分的导磁路径、和通过铁心导磁部123a,133a的下面及支座58的导磁路径这样两个导磁路径,定子123,133形成环状的磁回路。各线圈124,134从定子123,133的铁心导磁部123a,133a开始相对于朝向铁心定子部122,132的方向在相同方向进行卷绕。
这些各线圈124,134的端部与定子123,133的铁心导磁部123a,133a上设置的未图示的线圈引线基板连接。
在使用如此形成的电子控制式机械钟表的场合,外部磁场H(图11)施加到各线圈124,134时,由于外部磁场H相对于平行配置的各线圈124,134在相同方向进行施加,相对于各线圈124,134的卷绕方向,外部磁场H成为在相互相反的方向进行施加。因此,起到了使因外部磁场H而在各线圈124,134产生的电动势互相抵消的作用,能减轻该影响。
根据这样的第四实施例,能得到与少数各实施例中1)-3),6),7)和10)-13)同样的效果以外,还能有下列效果。
14)由于二轮-六轮7-11配置在各自不同的轴线上,这些轮7-11配置的设计自由度能够提高,通过使秒齿轴14a离开转矩传递路径等,各轮7-11朝向转子12迂回配置,能在与线圈124,134不相重叠的位置配置。因而,由于线圈124,134的厚度方向变大,使匝数增加,所以线圈124,134的平面方向的长度即磁路长度能变短,使铁损减少,能延长发条1a的持续时间。
15)还有,由于转子12配置在上述界线L上并且各定子123,133左右对称地构成,铁心定子部122,132部分的磁路与上述第一实施例相比也能变短,即使在这一点也能使磁路长度变短,能使铁损减少。
16)由于在铁心导磁部123a,133a部分形成两个导磁通路,磁阻能够变小且安定。即,虽铁心导磁部123a,133a的磁通在侧面方向较易流动,铁心导磁部123a,133a的侧面之间的接触部分在每一制品中容易出现间隙的不均,有磁阻也不均的危险。另一方面,上述第三实施例中,通过支座58构成导磁通路时,虽间隙的不均能够减小,但磁通与侧面方向相比较难流动,磁阻也不能减得那么小。
有鉴于此,象本实施例那样,形成两个导磁通路时,能减小磁阻并且安定。由于磁阻安定,低速时转矩变动也安定,通过适应该转矩而设置内槽等,能使低速时转矩变动也减小。还有,能使电动势安定化,发电或制动也能安定化。另外,能减少漏磁,能减低金属部件的涡流损失。
17)由于定位部件55设置在铁心定子部122,132和铁心导磁部123a,133a之间,对于每一个各定子123,133,都能用一个定位夹具55将铁心定子部122,132的位置对准并调整铁心导磁部123a,133a的相接状态。因此,定位夹具55的数目可以减少,结构能简单,成本能降低。
18)由于能减低外部磁场H造成的磁噪声,在电子控制式机械钟表的文字板2b等机心部件不用设置耐磁板,外装饰部件也不用使用具有耐磁效果的材料。因此,能减低成本,并且由于不需耐磁板,能实现机心的小型化或薄型化,进而由于各部件的配置等在外装饰部件上并无限制,所以提高了设计的自由度,能提供外观设计性或制造效率等方面优异的电子控制式机械钟表。
19)通过将秒齿轴14a离开转矩传递路径,秒齿轴14a上不需要和原动条盒1相重叠的转矩传递用齿轮等,在这一点上,发条1a能加厚,在维持钟表整体的厚度的同时,发条1a的持续时间能进一步延长。
下面,就本发明的第五实施例进行说明。
在本实施例中,具有在上述第一实施例中串联的各线圈33,34相互不连接,用途不相同的特点。即,本实施例中,与第一实施例相同,各定子31,32上卷绕着第一线圈33和第二线圈34。第一线圈33作为制动用线圈使用,匝数较多的第二线圈34专门作为发电和转子转动检测用线圈来使用。
图14示出了该电路,由IC构成的电路240包括驱动石英振荡件241的振荡电路242、以振荡电路242中产生的时钟信号为基础,生成成为报时信号的基准频率信号的分频电路243、检测上述转子12的转动的检测电路244、将从检测电路244得到的转动周期和基准频率信号进行比较而输出其差分的比较电路245、根据该差分而向上述发电机30输送制动用的控制信号的控制电路246而构成。也可以不用石英振荡件241而使用各种基准频率振动源等产生时钟信号。
由于用第二线圈34生成的电力来驱动各电路242-246,发电机30的转子12接受轮系来的转动而在一个方向转动时,在第二线圈34中产生交流输出,通过由二极管247、电容器248构成的升压充电电路对该输出进行升压整流,利用经整流的直流电流来驱动控制回路(电路)240。
另外,将第二线圈34的交流输出的一部分作为转子12的转动周期的检测信号而取出,输入到上述检测电路244中。与图18(a)相同,从第二线圈34输出的输出波形在转子12的每一转动周期都描出正确的正弦波。检测电路244将该信号通过A/D转换变换成时序的脉冲信号,利用比较电路245对该检测信号和基准频率信号进行比较,在控制电路246将根据该差分的控制信号送到对第一线圈33起制动电路作用的短路电路249。
这样,基于从控制电路246来的控制信号,短路电路249对第一线圈33的两端进行短路,通过短路制动来对转子12的转动周期进行调速。
根据这样的第五实施例,除了能取得同上述各实施例同样的效果以外,还有下列效果。
20)卷绕在各定子31,32上的各线圈33,34的机能完全分开,由于第一线圈33只用作制动控制,第二线圈34只用作发电和转动检测,所以第二线圈34的发电电压不受电磁制动的影响,电动势能够安定化,也能提高发电效率。
21)由于第二线圈34的输出不受电磁制动的影响,与上述实施例相比,更能在每一周期无扰动地输出正确的正弦波,通过用适当的界限值来划分而进行双值化等,就能容易地检测出输出波形,能容易地检测出转子12的转速等。因此,能正确且简单地进行利用发电机的输出波形的钟表的控制。
图15示出了本发明的第6实施例。与第五实施例相同的地方用同一附图标记标注,但省略其说明,只对不同的地方用不同的附图标记进行说明。
在该实施例中,不使用交流输出波形的检测,而是设置转子12的转动检测用的转动传感器260,除了将该转动传感器260的检测值输入检测电路244以外,其它与第五实施例相同。作为转动传感器260可以利用光传感器等能检测转子12转动的各种传感器。
在上述实施例中,第二线圈34的输出只作为电路240的驱动用电源而使用。
根据这样的本实施例,除了能取得同上述第五实施例的20)同样的效果以外,由于22)第二线圈34只用作发电,因此有能提高发电效率的优点。
但是,由于另外设置了转动传感器260,从成本和结构上看,还是上述第五实施例较优。
本发明并不被限定于上述各实施例,本发明也包括在能得到本发明的目的的范围内的变形,改良等。
例如,上述第二-第四实施例中,虽然两个定子41,51,123,133的各线圈42,52,124,134以相同的匝数卷绕,但也可以用不同的匝数卷绕。然而,从消除外部噪声的角度考虑,最好是相同的匝数。
另外,如第一实施例那样,两个定子31,32的形状不同的场合,通过与这些形状相适应,合适地设定各线圈33,34的匝数,也可以消除外部噪声的影响。
还有,如上述第五,六实施例那样,在各线圈33,34不串联,而是将各线圈33,34的机能分开的场合,也可以根据其机能来设定各线圈33,34的匝数。
另外,在上述实施例中,虽然两个定子31,32,41,51,123,133上分别卷绕有线圈,但也可以只在一个定子31,32,41,51,123,133上卷绕有线圈。至于该线圈的卷绕数等,也可以根据电子控制式机械钟表所需要的发电能力等来进行适当的设定。
还有,定子孔中形成内槽的场合,上述第二,三实施例中,虽在定子孔相对向的位置分别形成了总共两个内槽,但也可以在定子孔中只形成一个内槽。在只形成一个内槽的场合,由于能形成大的内槽,所以能减少制造不均的影响。另一方面,象上述实施例那样形成两个内槽时,能将定子制成对称形状,由于能制成同一部件,所以部件种类能减少,制造成本能减低。内槽的位置虽不限于和间隙成90°的交叉位置,但从最有效减少低速时转矩变动的角度来看,设置成90°的交叉位置最好。还有,各定子的形状等可根据实施来适当地设定。
图19示出了本发明的另一实施例,在本实施例中,除主要部分以外,由于和上述实施例相同,相同的地方用同一附图标记标注,但省略其说明,只对不同的地方用不同的附图标记进行说明。
在本实施例中,第二线圈34只接到检测电路244中,只用作转子的转动检测。因此,电路240由电池70驱动。作为该电池70可以就是通常能交换的钮扣型电池,也可以使用太阳能电池或使用压电元件、热发电元件等的不需交换的电池。
在这样的本实施例中,除能得到上述实施例的2)-5)相同的效果以外,23)第二线圈34专门用于转子12的转动周期检测,由于能不需要驱动电路240用的发电,可减少线圈卷绕匝数,能使发电机30本身小型化。
如上所述,根据本发明的电子控制式机械钟表,由于组装两个定子而制成分割成两部分的定子孔,能防止作为过去的一体式定子孔的缺点的因设置外槽而造成的操作困难和合格率低下,由于电动势能提高,在驱动电子控制回路方面是有利的。另外,由于电压波形是正弦波,所以转动检测容易,能构成简单的控制系统。
Claims (12)
1.电子控制式机械钟表,在电子控制式机械钟表中,以发条作为能量源驱动轮系,并且在接受从轮系传来的转动而转动的发电机中产生电力,通过因该电力而被驱动的电路来控制上述发电机的转动周期,从而对轮系加以制动而调速,其特征在于,上述发电机包括:和上述轮系的转动相连而转动的转子;两个板状的定子;一对半圆状的定子孔,形成在两定子的一端,并且在两定子组合的状态下在上述转子周围形成圆而配置;卷绕在至少一个定子的外周上的线圈。
2.如权利要求1所述的电子控制式机械钟表,其特征在于,线圈卷绕在两定子的外周上,各线圈之间串联。
3.如权利要求1或2所述的电子控制式机械钟表,其特征在于,卷绕在上述定子的外周的线圈兼用于产生电动势和转动控制。
4.如权利要求1所述的电子控制式机械钟表,其特征在于,至少两个线圈卷绕在上述定子的外周,这些线圈中的至少一个线圈用于转动控制,其它的线圈中至少一个线圈用于产生电动势,以向上述电路供电。
5.如权利要求4所述的电子控制式机械钟表,其特征在于,用于产生上述电动势的线圈中的至少一个线圈兼用于转子的转动检测。
6.如权利要求1所述的电子控制式机械钟表,其特征在于,在两定子的定子孔侧的端缘设置能相接的定位部件,并且设置定位夹具,将上述各定子朝向上述定位部件进行按压而使定子相接于定位部件。
7.如权利要求6所述的电子控制式机械钟表,其特征在于,上述定位夹具具有朝向定子的端缘倾斜地按压的斜面,通过该斜面定子的高度方向能定位。
8.如权利要求1所述的电子控制式机械钟表,其特征在于,上述各定子左右对称。
9.如权利要求8所述的电子控制式机械钟表,其特征在于,卷绕在两定子上的线圈的匝数相同。
10.如权利要求1所述的电子控制式机械钟表,其特征在于,在各定子孔内周的对向位置的至少一侧,形成朝向外侧突出的转矩变动调整用内槽。
11.如权利要求1所述的电子控制式机械钟表,其特征在于,上述各定子的和形成定子孔的一端处于相反一侧的另一端的侧面之间相接,并且另一端的下面和跨越各定子而配置的支座相接。
12.如权利要求1所述的电子控制式机械钟表,其特征在于,构成上述轮系的各轮通过设置在各自不同的轴线上,配置在不与上述线圈相重叠的位置上。
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