JP2000266870A - 振子装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コイル設計の自由度が高く、消費電流を低減で
きる振子装置を提供する。 【解決手段】先端に振玉１４が装着され他端部が所定の
支点を中心に揺動自在に保持された振り竿２と、振り竿
２に設けられた第１および第２の永久磁石２１、２２
と、振第１の永久磁石２１に対向する位置に設けられた
駆動コイル２３と、第２の永久磁石２２に対向する位置
に設けられ、第２の永久磁石２２の磁束の通過によって
電流を発生する発電コイル２４と、発電コイル２４で発
生する電流に基づいて駆動コイル２３への電流供給を制
御する駆動回路とを有し、駆動コイル２３と第１の永久
磁石２１との間の磁気作用によって振り竿２を所定の周
期で揺動させる振子装置であって、発電コイル２４は、
駆動コイル２３よりも振り竿２の支持部６ａから遠い位
置に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば、振子時
計等に適用される振子装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】振り子装置は、たとえば、振り竿に設け
られた永久磁石と、この永久磁石に対向する位置に配置
された電磁コイルとの間の磁気作用によって振り子を揺
動させている。図４は振り子装置の一例を示す平面図で
あり、図５は図４の振り子装置の断面図である。図４お
よび図５において、平行に配置された上板８と下板４と
の間には、支持棒６が設けられており、支持棒６の支持
部６ａに振り竿２の一端が揺動自在に支持されている。
振り竿２の他端には、振玉１４が装着され、振り竿２の
軸部には永久磁石５３が装着されている。下板４には、
発電コイル５１および駆動コイル５２が図示しない同一
のボビンに巻回されたコイル５０が上記の永久磁石５３
に対向する位置に設けられている。発電コイル５１およ
び駆動コイル５２は、図示しない駆動回路に接続されて
いる。発電コイル５１は、振り竿２の揺動によって発電
コイル５１を通過する永久磁石５３の磁束の変化に応じ
た電流を発生する。上記の駆動回路は、駆動コイル５２
に供給する電流を制御するトランジスタを有しており、
発電コイル５１で発生した電流がこのトランジスタのベ
ースに供給されてトランジスタが制御され、駆動コイル
５２の電流が制御される。駆動コイル５２は、上記のト
ランジスタで制御された電流が供給され、これによって
磁束を発生する。

【０００３】上記構成の振子装置では、たとえば、振り
竿２が図４のＡ位置から揺動すると、発電コイル５１に
永久磁石５３の磁束が通過し、発電コイル５１に電流が
発生する。この電流によって駆動回路のトランジスタが
オンされ、駆動コイル５２に電流が供給される。駆動コ
イル５２には磁束が発生し、振り竿２は、駆動コイル５
２の磁束と永久磁石５３の磁束との反発力によってＢ位
置に向けて付勢される。振り竿２は、Ｂ位置からＡ位置
へ向かう際にも同様に磁力によって付勢され、これによ
って一定周期の揺動を続ける。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の振子装置では、コイル５０は、同一のボビンに巻回
された発電コイル５１と駆動コイル５２とから構成され
ているため、発電コイル５１と駆動コイル５２の、たと
えば、巻数や線径を設計、変更する際に、設計、変更の
自由度が狭いという不利益が存在した。具体的には、た
とえば、駆動回路に電源を供給する電池の仕様や、駆動
回路の消費電力を変更する場合に、既存のボビン１個に
発電コイル５１と駆動コイル５２とを巻回しているた
め、最適な巻数や線径とすることができないことがあ
り、このため、ボビンや永久磁石５３を新規に設計しな
おさなければならないことがあった。また、上記構成の
振子装置では、駆動回路のトランジスタのベースには常
に電源からバイアス電流を供給する必要があり、発電コ
イル５１の発電量が大きいほどバイアス電流の消費を抑
制することができるが、発電コイル５１は駆動コイルと
同一のボビンに巻回されているため、発電コイル５１の
発電効率を向上させることが難しい。

【０００５】本発明は、上述した問題に鑑みてなされた
ものであって、振り竿に設けられた永久磁石と、この永
久磁石に対向する位置に配置されたコイルとの間の磁気
作用によって振り子を揺動させる振子装置において、コ
イル設計の自由度が高く、消費電流を低減できる振子装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、所定の支点を
中心に揺動自在に保持された振り竿と、前記振り竿に設
けられた磁石と、前記支点から鉛直方向の前記磁石に対
向する位置に設けられた駆動コイルと、前記支点から鉛
直方向の前記磁石に対向する位置に設けられ、前記磁石
の磁束の通過によって電流を発生する発電コイルと、前
記電流に基づいて前記駆動コイルへの電流供給を制御す
る駆動回路とを有し、前記駆動コイルと前記磁石との間
の磁気作用によって前記振り竿を所定の周期で揺動させ
る振子装置であって、前記発電コイルは、前記駆動コイ
ルよりも前記振り竿の支点から遠い位置に配置されてい
る。

【０００７】本発明では、振り竿が揺動することによっ
て、磁石の磁束が発電コイルを通過し、発電コイルに誘
導電流が発生する。駆動回路には、発電コイルに発生し
た電流が供給され、これに基づいて駆動コイルに流れる
電流が制御され、駆動コイルには電磁力が発生し、振り
竿は、駆動コイルと磁石との間の磁気作用によって揺動
を続ける。このとき、発電コイルは振り竿の支点から駆
動コイルよりも離れた位置に配置されているため、発電
コイルを通過する磁石の磁束の変化速度は、発電コイル
が駆動コイルと同位置に配置されている場合よりも大き
くなる。このことから、発電コイルに発生する電流が増
加し、すなわち、発電コイルの発電効率が向上するた
め、駆動回路に供給される電流が増加し、この電流の増
加分が駆動回路における消費電流を補うため、駆動回路
における消費電流が低減される。また、本発明では、発
電コイルと駆動コイルが独立に配設されるため、発電コ
イル、駆動コイルを設計、変更する際に最適な設計が可
能となる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は、本発明の振子装置
の一実施形態の構成を示す正面図であり、図２は図１の
断面図である。図１および図２に示す振子装置１は、振
り竿２と、振り竿２に設けられた第１および第２の永久
磁石２３、２４と、駆動コイル２１と、発電コイル２２
と、回路基板２０とを有している。

【０００９】振り竿２は、平行に配置された上板８と下
板４との間に設けられた支持棒６の支持部６ａに一端が
揺動自在に支持されている。振り竿２の他端には、振玉
１４が装着され、振り竿２の軸部に第１および第２の永
久磁石が離間して設けられている。

【００１０】駆動コイル２１は、図示しないボビンに巻
回されており、振り竿２が鉛直方向に位置する状態で、
上記の第１の永久磁石２３に対向する位置に配置されて
いる。また、発電コイル２２は、図示しないボビンに巻
回されており、振り竿２が鉛直方向に位置する状態で、
上記の第２の永久磁石２４に対向する位置に配置されて
おり、発電コイル２２は駆動コイル２１よりも振り竿２
の支持部６ａから遠い位置に配置されている。さらに、
駆動コイル２１および発電コイル２２は、下板４に配設
された回路基板２０上にそれぞれ設けられている。

【００１１】回路基板２０は、駆動コイル２１および発
電コイル２２が接続される後述する駆動回路が形成され
ている。駆動コイル２１は、回路基板２０から供給され
た電流によって発生する磁束によって、第１の永久磁石
２３との間に反発力を発生する。発電コイル２２は、第
２の永久磁石２４からの磁束の通過によって電流を発生
し、この電流を回路基板２０に形成された駆動回路に供
給する。

【００１２】図３は、上記構成の振子装置１の振り竿２
を揺動させるための駆動回路２０の一例を示す回路図で
ある。図３に示す駆動回路３１は、上記の駆動コイル２
１および発電コイル２２とともに、トランジスタ５８
と、電池６８と、バイアス抵抗７０と、コンデンサ７２
とを有している。

【００１３】図３において、電池６８のマイナス極はト
ランジスタ５８のエミッタ６２に接続されている。バイ
アス抵抗７０の一端は、トランジスタ５８のベース６０
に接続され、他端は電池６８のプラス極に接続されてい
る。発電コイル２２とコンデンサ７２とは直列に接続さ
れており、これら発電コイル２２とコンデンサ７２と
は、バイアス抵抗７０に並列に接続されている。駆動コ
イル２２の一端は電池６８のプラス極に接続されてお
り、駆動コイル２２の他端はトランジスタ５８のコレク
タ６４に接続されている。

【００１４】次に、上記構成の振子装置１の動作の一例
について説明する。図３に示した駆動回路３１では、バ
イアス抵抗７０には電池６８の電圧が印加されており、
トランジスタ５８のベース６０にバイアス電流が供給さ
れている。たとえば、振子装置１の振り竿２が図１に示
すＡ位置から揺動し、振り竿２の第２の永久磁石２４の
磁束が発電コイル２１通過すると、磁束の変化に応じて
発電コイル２１には誘起電圧が発生し、電流ｉ_a が流れ
る。

【００１５】発電コイル２１で発生した電流ｉ_a は、コ
ンデンサ７２を通じてトランジスタ５８のベース６０に
供給され、トランジスタ５８がオンして駆動コイル２２
に大電流が流れる。これによって駆動コイル２２は、磁
束を発生し、駆動コイル２２に対向する第１の永久磁石
２３との間に反発力が発生する。

【００１６】振り竿２は、駆動コイル２２と第１の永久
磁石２３との反発力によって図１に示すＢ位置の向きに
付勢される。振り竿２の揺動に伴って、発電コイル２１
を通過する第２の永久磁石２４の磁束が減少すると、発
電コイル２１には、上記したのとは逆方向に誘起電圧が
発生し、電流ｉ_b が流れる。

【００１７】この電流ｉ_b によって、バイアス抵抗７０
を通じてトランジスタ５８のベースに供給されるバイア
ス電流は相殺され、トランジスタ６０はオフする。これ
によって、駆動コイル２２に供給される電流は遮断さ
れ、駆動コイル２２から磁束は発生しなくなる。この結
果、駆動コイル２２と第１の永久磁石２３とは反発しな
くなり、振り竿２は再度図１に示すＡ位置に向かって揺
動する。上記の動作を繰り返すことで、振り竿２は一定
の周期で揺動する。

【００１８】本実施形態に係る振子装置１では、発電コ
イル２２と駆動コイル２１とがそれぞれ別々のボビンに
巻回され、かつ、発電コイル２２が駆動コイル２１より
も支持棒６の支持部６ａから遠くに位置している。この
ことから、振り竿２が揺動したときの、発電コイル２２
を通過する第２の永久磁石２４の接線速度が、発電コイ
ル２２と駆動コイル２１を同一の位置に配置した場合と
比べて速くなり、発電コイル２２を通過する第２の永久
磁石２４の磁束の変化速度も速くなる。したがって、発
電コイル２２に発生する誘起電圧も大きくなり、発電コ
イル２２の発電量が増加する。この結果、電池６８から
バイアス抵抗７０に供給されるバイアス電流の消費量が
発電コイル２２で増加した発電量分抑制されるため、駆
動回路３１の消費電流を低減することができる。たとえ
ば、発電コイル２２が駆動コイル２１よりも支持棒６の
支持部６ａに近い配置順序の場合には、駆動回路３１の
バイアス電流は約２３．４μＡであったが、本実施形態
の配置では、約２０μＡに低減することができた。

【００１９】また、本実施形態によれば、発電コイル２
２と駆動コイル２１とがそれぞれ別々のボビンに巻回さ
れて配置されているので、発電コイル２２と駆動コイル
２１の最適な設計が容易に可能となる。たとえば、電池
６８の電圧が１．５Ｖ仕様で約１年の電池寿命の振子装
置から３．０Ｖ仕様で約５年の電池寿命の振子装置に変
更する場合等に、発電コイル２２と駆動コイル２１を巻
回するボビンを新規設計することなく、発電コイル２２
と駆動コイル２１の線径と巻数を設計変更すればよく、
短い開発納期で容易に対応可能となる。なお、本実施形
態では、磁石として第１および第２の永久磁石２３、２
４を使用したが、本発明はこれに限定されるわけではな
く、発電コイル２２と駆動コイル２１の双方に対向する
単一の磁石を使用することも可能である。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、発電コイルの発電効率
を向上させることが可能となり、駆動回路の消費電流を
低減させることができる。また、本発明によれば、発電
コイルと駆動コイルが独立に配設されるため、発電コイ
ル、駆動コイルを設計、変更する際に最適な設計が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の振子装置の一実施形態の構成を示す正
面図である。

【図２】図１の断面図である。

【図３】振り竿を揺動させる駆動回路の一例を示す回路
図である。

【図４】従来の振子装置の一例を示す正面図である。

【図５】図４の断面図である。

【符号の説明】

１…振子装置 ２…振り竿 ４…下板 ６…支持棒 ８…上板 １４…振玉 ２０…回路基板 ２１…駆動コイル ２２…発電コイル ２３、２４…永久磁石

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の支点を中心に揺動自在に保持された
   振り竿と、 前記振り竿に設けられた磁石と、 前記支点から鉛直方向の前記磁石に対向する位置に設け
   られた駆動コイルと、 前記支点から鉛直方向の前記磁石に対向する位置に設け
   られ、前記磁石の磁束の通過によって電流を発生する発
   電コイルと、 前記電流に基づいて前記駆動コイルへの電流供給を制御
   する駆動回路とを有し、 前記駆動コイルと前記磁石との間の磁気作用によって前
   記振り竿を所定の周期で揺動させる振子装置であって、 前記発電コイルは、前記駆動コイルよりも前記振り竿の
   支点から遠い位置に配置されている振子装置。