JP2001051074A

JP2001051074A - 電磁変換器、計時装置およびロータ磁石の着磁方法

Info

Publication number: JP2001051074A
Application number: JP22175899A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Iijima; 好隆飯島
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-08-04
Filing date: 1999-08-04
Publication date: 2001-02-23

Abstract

(57)【要約】【課題】異方性磁石からなるロータ磁石を輪列ととも
に装置に組み込んだ状態で着磁でき、かつ着磁不足やロ
ータ軸等の破損も防止でき、生産性も向上できる電磁変
換器を提供すること。【解決手段】数１で求められるロータ１３および輪列
８０における強度比αを、設定値３．０×１０⁻¹⁴(m
s²)以下とする。着磁時に大きな力が加わってもロータ
１３などの破損を確実に防止できる。ロータ磁石１３ｂ
を輪列８０とともに時計内に組み込んだ状態で着磁して
も、ロータ磁石１３ｂは、破損することなく確実に着磁
用の外部磁界の方向に合わせて回転し、着磁不足が発生
しない。着磁コイルのみを設ければよく、組立のサイク
ルタイムを短縮でき、ステップモータ８の生産性も向上
できる。【数１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、異方性磁石からな
るロータ磁石を有し、かつ、輪列に噛み合うロータを備
える電磁変換器、この電磁変換器を用いた計時装置およ
びロータ磁石の着磁方法に関するものである。

【０００２】

【背景技術】発電機やモータなどの電磁変換器として、
ロータ磁石を有するロータと、このロータが配置される
ステータ穴を有するステータと、このステータが接続さ
れてコイルが巻回されるコア（コイルブロック）とを備
えて構成されたものが知られている。そして、この電磁
変換器のロータかなに歯車（輪列）を噛み合わせて、ロ
ータを回転させたり（発電機の場合）、ロータの回転を
伝達させたり（モータの場合）している。

【０００３】この電磁変換器で使用されるロータは、通
常、予め外部から直流強磁界を与えてロータ磁石を着磁
しておいた後に、歯車に噛み合わされて装置内に組み込
まれている。

【０００４】しかしながら、ロータ磁石を着磁後に輪列
などとともに装置内に組み込む場合には、ロータ磁石が
ステータ穴などに引きつけられて組み込む作業が困難に
なるため、電磁変換器の生産性が損なわれるという問題
があった。

【０００５】そこで、電磁変換器の生産性向上のため
に、ロータ磁石が未着磁状態のロータを歯車に噛み合わ
せて装置内に組み込んだ状態で、ロータ磁石を着磁する
ものが知られている（特公平３−３４５９７号公報等参
照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、磁石には、
所定の方向にのみ磁性が強い異方性磁石と、どの方向で
も同じ磁性を有する等方性磁石とがある。このうち、異
方性磁石は等方性磁石に比べて磁力が強く、特に、腕時
計などの小型の機器に組み込まれる電磁変換器には異方
性磁石のほうが適している。

【０００７】この異方性磁石からなるロータ磁石を輪列
とともに装置内に組み込んだ状態で着磁すると、着磁用
の外部磁界の方向と磁性方向とが揃うようにロータ磁石
は回転する。この際、ロータ磁石は輪列の歯車と噛み合
っており、ロータや歯車の慣性が大きいと回転するまで
に時間がかかり、ロータ磁石の磁性方向が外部磁界に十
分に揃わず、着磁不足が生じるおそれがあるという問題
があった。

【０００８】また、腕時計のような小型電子機器に使用
されているロータ磁石は、エネルギ積の大きな磁石を使
用しているため、着磁に必要な磁界は２ＭＡ／ｍ（１Ｍ
＝１０^６）以上にもなり、回転時に瞬間的にロータに加
わる衝撃力が部品強度の許容値を超える可能性がある。
このため、特に細い軸部分や、樹脂に磁石をインサート
成形したロータ等では、着磁時に破壊を起こすおそれが
あるという問題があった。

【０００９】一方で、このような問題を無くすために、
輪列とともに組み込まれた未着磁のロータ磁石を、ま
ず、着磁用のコイルよりも磁力の弱い外部磁界発生用コ
イル内を通過させて回転し、その方向を揃えた後、着磁
用のコイル内を通過させて着磁させる方法も知られてい
る（特開昭５９−１２２３４５号公報等参照）。

【００１０】このような着磁方法では、２種類のコイル
が必要となり、この２種類のコイルは、搬送中にロータ
の方向がずれないようになるべく近傍に設置する必要が
ある。この際、直流電流が常時印加された外部磁界発生
用コイルは、着磁用のコイルからの磁界の影響で誘起電
流が流れ磁界が乱れるため、着磁時は、直流電流をカッ
トし、コイルをオープン状態にするか、誘起電流の影響
を受けないように搬送するムーブメント（装置、機械
体）の間隔を広くする必要がある。

【００１１】しかし、コイルに電流を流したり、止めた
りすると、そのオン、オフ時にノイズが発生し、ムーブ
メント組立の検査器等に悪影響を及ぼすという問題があ
る。また、ムーブメントの間隔を広くすることは、組立
のサイクルタイムが長くなり、電磁変換器の生産性が損
なわれるという問題がある。

【００１２】そして、前述のような問題は、電磁変換器
を備える計時装置や、ロータ磁石の着磁方法を考える場
合も同様である。

【００１３】本発明の目的は、異方性磁石からなるロー
タ磁石を輪列とともに装置に組み込んだ状態で着磁で
き、かつ着磁不足やロータ軸等の破損も防止でき、生産
性も向上できる電磁変換器、計時装置およびロータ磁石
の着磁方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の電磁変換器は、
異方性磁石からなるロータ磁石を有し、かつ、輪列に噛
み合うロータを備える電磁変換器であって、前記ロータ
と噛み合う第１の歯車の慣性モーメントをＩ_w1、この第
１の歯車に噛み合う第２の歯車の慣性モーメントを
Ｉ_w2、ロータから第１の歯車への減速比をＺ_ａ、第１の
歯車から第２の歯車への減速比をＺ_ｂ、ロータおよび第
１の歯車における各部位の断面積Ｓと各材料許容応力σ
とを掛けた値である許容強度の中で最も小さい許容強度
をＦとした場合に、

【００１５】

【数３】

【００１６】で求められるαが設定値以下であることを
特徴とするものである。

【００１７】ここで、αについて説明する。

【００１８】まず、歯車の回転エネルギーＪは、その歯
車の慣性モーメントＩ、回転角速度ωで表すと、（Ｉω
^２）／２となる。

【００１９】ロータ磁石を着磁する際は、輪列が同時に
回転することになり、輪列を回転させるエネルギーが必
要になってくる。そこで、着磁の際に、ロータが、当該
ロータに噛み合う歯車以降の輪列を回転させるのに必要
なエネルギーを求めてみる。

【００２０】まず、ロータに噛み合う第１の歯車の回転
角速度ω_１は、

【００２１】

【数４】

【００２２】となる。ここで、ω₀はロータの回転角速
度である。同様に、第１の歯車に噛み合う第２の歯車の
回転角速度ω_２は、

【００２３】

【数５】

【００２４】となる。同様に、第２の歯車に噛み合う第
３の歯車の回転角速度ω_３は、

【００２５】

【数６】

【００２６】となる。

【００２７】また、これら第１、第２、第３の歯車の回
転エネルギーＪ_１、Ｊ_２、Ｊ_３は、それぞれ、

【００２８】

【数７】

【００２９】

【数８】

【００３０】

【数９】

【００３１】となり、減速比の２乗に比例することがわ
かる。このため、第２の歯車に噛み合う第３の歯車以降
のエネルギーＪ_３は、例えば、ロータに対する第３の歯
車の減速比Ｚ_ａ・Ｚ_ｂ・Ｚ_ｃが１／３０程度であるとす
ると、Ｊ_３＝Ｉ_ｗ３・ω_０ ^２／（９００×２）となり、
非常に小さくなるため無視できる。第４の歯車以降もさ
らに減速比が小さくなるため、無視することができる。
従って、必要な回転エネルギーの合計Ｊは、第１、第２
の歯車の回転エネルギーＪ_１、Ｊ_２を足したものでよ
く、数１０の通りになる。

【００３２】

【数１０】

【００３３】ロータ磁石の着磁は、瞬時に行われるた
め、数１０に示すエネルギーは小さい方が望ましい。す
なわち、（Ｉ_w1＋Ｚ_ｂ ^２・Ｉ_w２）とＺ_ａとは小さい方
がよい。

【００３４】一方で、ロータ磁石の着磁時にロータ等が
破損するかは、そのロータ等において、最も小さい許容
強度Ｆに対する回転エネルギーの大きさに関係する。

【００３５】すなわち、各ロータ、第１の歯車における
各部位の断面積Ｓと各材料許容応力σとを掛けた値であ
る許容強度の中で最も小さい許容強度Ｆに対する回転エ
ネルギーの比をαとすれば、このαが小さいほど破損等
が生じにくくなる。つまり、αは、ロータや歯車の最小
強度Ｆに対する慣性モーメントの比であるから、（Ｉ_w1
＋Ｚ_ｂ ^２・Ｉ_w2）・Ｚ_ａ ^２を、ロータや歯車の最小強度
Ｆで割ることで、上記数１が導出される。なお、最小許
容強度Ｆは、通常、ロータのほぞやプラスチックで形成
されたロータかなやこのかなに噛み合う第１の歯車の各
歯の肉薄部である。

【００３６】このような本発明においては、αは、ロー
タや歯車の最小強度に対する慣性モーメントの比、つま
りロータおよび輪列における強度比を表すため、このα
の値が小さければ、耐久強度が高くなり、破損し難いこ
とが分かる。従って、異方性磁石からなるロータ磁石を
輪列とともに装置に組み込んだ際に、着磁時に瞬間的に
加わる力によってロータや歯車が破損するか否かを、こ
のαの値が設定値以下であるか否かで予め判断でき、破
損し難い輪列を設計することができる。

【００３７】このため、ロータ磁石を輪列とともに装置
内に組み込んだ状態で着磁しても、ロータ磁石は破損す
ることなく確実に着磁用の外部磁界の方向に合わせて回
転し、着磁不足が発生しない。また、着磁コイルのみを
設ければよく、従来のように、方向設定用の外部磁界発
生コイルを併設する必要がないため、生産ラインにおい
て、ロータが組み込まれる装置（ムーブメント）を離し
て配置する必要などもなく、組立のサイクルタイムを短
縮でき、電磁変換器の生産性も向上できる。

【００３８】ここで、前記設定値は、３．０×１０⁻¹⁴
(ms²)であることが好ましい。前記設定値は、着磁時等
にロータに加わる力、つまりロータが回転する回転速度
に応じて適宜設定されるが、一般的な着磁装置の場合、
つまり着磁時にロータに加わる力が一般的な範囲の場
合、αが３．０×１０⁻¹⁴(ms²)以下であれば、材料や
輪列構成等が異なる各種の電磁変換器において、着磁時
のように大きな力が加わってもロータなどの破損を確実
に防止できる。

【００３９】また、前記ロータは耐震軸受で支持されて
いることが好ましい。耐震軸受を用いれば、着磁用の外
部磁界によってロータに加わる力をより軽減することが
可能となり、ロータなどの破損をより確実に防止でき
る。

【００４０】本発明の計時装置は、前述の電磁変換器
と、時刻を表示する時刻表示装置とを備えていることを
特徴とする。

【００４１】このような本発明によれば、計時装置に組
み込まれる電磁変換器を小型、軽量化できるので、計時
装置もより一層小型、軽量化でき、腕時計等に適した計
時装置とすることができる。

【００４２】本発明のロータ磁石の着磁方法は、異方性
磁石からなるロータ磁石を有し、かつ、輪列に噛み合う
ロータと、このロータに噛み合う歯車を含む輪列とを備
える電磁変換器におけるロータ磁石の着磁方法におい
て、前記ロータと噛み合う第１の歯車の慣性モーメント
をＩ_w1、この第１の歯車に噛み合う第２の歯車の慣性モ
ーメントをＩ_w2、ロータから第１の歯車への減速比をＺ
_ａ、第１の歯車から第２の歯車への減速比をＺ_ｂ、ロー
タおよび第１の歯車における各部位の断面積Ｓと各材料
許容応力σとを掛けた値である許容強度の中で最も小さ
い許容強度をＦとした場合に、数１１で求められるαが
設定値以下となる輪列のみを組み込んで着磁することを
特徴とするものである。

【００４３】

【数１１】

【００４４】この際、αは、設定値の３．０×１０⁻¹⁴
(ms²)以下であることが好ましい。

【００４５】このような本発明によれば、αが設定値以
下になる輪列のみを組み込んで着磁しているので、着磁
時に瞬間的に大きな力が加わっても、ロータや歯車が破
損することを防止できる。

【００４６】従って、ロータ磁石を輪列とともに装置内
に組み込んだ状態で着磁しても、ロータ磁石は破損する
ことなく確実に着磁用の外部磁界の方向に合わせて回転
し、着磁不足が発生しない。また、着磁コイルのみを設
ければよく、従来のように、方向設定用の外部磁界発生
コイルを併設する必要がないため、生産ラインにおい
て、ロータが組み込まれる装置（ムーブメント）を離し
て配置する必要などもなく、組立のサイクルタイムを短
縮でき、電磁変換器の生産性も向上できる。

【００４７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００４８】図１は、本発明の第１実施形態に係る計時
装置であるクロノグラフ時計の平面図であり、図２は、
クロノグラフ時計のムーブメントを裏蓋側から見た平面
図、図３は、その一部分を示す拡大平面図であり、図４
は、図３の断面図である。

【００４９】クロノグラフ時計は、時刻を表示する時刻
表示装置２と、経過時間を表示するためのクロノグラフ
表示装置３と、これら時刻表示装置２およびクロノグラ
フ表示装置３を駆動する電磁変換器であるステップモー
タ５〜８とを備えている。

【００５０】時刻表示装置２は、時針２１、分針２２、
秒針２３から構成され、これらの針２１〜２３は、基本
時計用ステップモータ５によって駆動される。

【００５１】クロノグラフ表示装置３は、秒を計測する
ための秒クロノグラフ針３１と、分を計測するための分
クロノグラフ針３２と、時を計測するための時クロノグ
ラフ針３３と、１／１００秒を計測するための１／１０
０秒クロノグラフ針３４と、１／１０秒を計測するため
の１／１０秒クロノグラフ針３５とを備えている。これ
らの針３１〜３５は、秒クロノグラフ用ステップモータ
６、分クロノグラフ用ステップモータ７、１／１００秒
クロノグラフ用ステップモータ８によって駆動される。

【００５２】各ステップモータ５〜８は、ロータ１３
と、このロータ１３が配置されるステータ孔１４ｂを有
するステータ１４と、このステータ１４の端部が接続さ
れるとともに、コイル１５が巻回されるコア１６とを備
えて構成されている。

【００５３】各ロータ１３は、樹脂に磁石をインサート
成形することで形成され、ロータかな１３ａおよび異方
性磁石からなるロータ磁石１３ｂを備えて構成されてい
る。このロータ１３は、その両端部に突出するほぞ１３
ｃ部分で地板１ａおよび輪列受１ｂに支持されている。
なお、各ロータ１３は、内蔵電池で作動される駆動回路
からの駆動パルスを、コイル１５に流すことによって所
定の回転周期で回転する。

【００５４】基本時計用ステップモータ５のロータ１３
のロータかな１３ａには、輪列５０を構成する五番車５
４が噛み合っており、これにより、ロータ１３の回転が
輪列５０に伝達されるようになっている。

【００５５】つまり、前述のロータ１３の回転は、五番
車５４、四番車５３、三番車５２、二番車５１、日の裏
車５６、筒車（図示略）からなる輪列５０を介して減速
されて伝達される。この伝達された回転によって、二番
車５１に嵌装されている分針２２および筒車に嵌装され
ている時針２１が駆動されるようになっている。

【００５６】一方、ロータ１３の回転は、五番車５４を
介して小秒車５５にも減速されて伝達され、これによ
り、当該小秒車５５に取り付けられている秒針２３が駆
動されるようになっている。

【００５７】また、秒クロノグラフ用ステップモータ６
のロータかな１３ａには、輪列６０を構成する秒クロノ
グラフ第１中間車６１が噛み合っており、これにより、
ロータ１３の回転が輪列６０に伝達されるようになって
いる。

【００５８】つまり、このロータ１３の回転は、秒クロ
ノグラフ第１中間車６１、秒クロノグラフ第２中間車６
２および秒クロノグラフ車６３からなる輪列６０に減速
されて伝達される。この伝達された回転によって、秒ク
ロノグラフ車６３に嵌装されている秒クロノグラフ針３
１が駆動するようになっている。この秒クロノグラフ針
３１は、６０秒で一回転するように設定されている。こ
こで、秒クロノグラフ車６３は、前述の二番車５１と同
軸上に配置されている。つまり、時針２１、分針２２、
秒クロノグラフ針３１は、同軸上に配置されている。

【００５９】さらに、分クロノグラフ用ステップモータ
７のロータかな１３ａには、輪列７０を構成する分クロ
ノグラフ第１中間車７１が噛み合っており、これによ
り、ロータ１３の回転が輪列７０に伝達されるようにな
っている。

【００６０】つまり、このロータ１３の回転は、分クロ
ノグラフ第１中間車７１および分クロノグラフ車７２、
時クロノグラフ中間車７３、時クロノグラフ車（図示
略）からなる輪列７０に減速されて伝達される。この伝
達された回転によって、分クロノグラフ車７２に嵌装さ
れている分クロノグラフ針３２および時クロノグラフ車
（図示略）に嵌装されている時クロノグラフ針３３が駆
動するようになっている。ここで、分クロノグラフ針３
２は、３０分で一回転するように設定されている。同様
に、時クロノグラフ針３３は、１２時間で一回転するよ
うに設定されている。従って、分クロノグラフ針３２が
二回転すると、時クロノグラフ針３３が一目盛りだけ進
んで１時間だけ進行したことが表示されるようになって
いる。

【００６１】１／１００秒クロノグラフ用ステップモー
タ８のロータかな１３ａには、輪列８０を構成する１／
１００秒クロノグラフ中間車８１が噛み合っており、こ
れにより、ロータ１３の回転が輪列８０に伝達されるよ
うになっている。

【００６２】つまり、このロータ１３の回転は、図３、
図４にも示されるように、１／１００秒クロノグラフ中
間車８１および１／１００秒クロノグラフ車８２、１／
１０秒クロノグラフ中間車８３、１／１０秒クロノグラ
フ車（図示略）からなる輪列８０に減速されて伝達され
る。この伝達された回転によって、１／１００秒クロノ
グラフ車８２に嵌装されている１／１００秒クロノグラ
フ針３４および１／１０秒クロノグラフ車（図示略）に
嵌装されている１／１０秒クロノグラフ針３５が駆動す
るようになっている。

【００６３】ここで、ロータ１３から１／１００秒クロ
ノグラフ中間車８１への減速比は、１／６であり、１／
１００秒クロノグラフ中間車８１から１／１００秒クロ
ノグラフ車８２への減速比は、６／５であり、１／１０
０秒クロノグラフ車８２から１／１０秒クロノグラフ中
間車８３への減速比は、２／５となっている。

【００６４】このような減速比により、１／１００秒ク
ロノグラフ針３４は、０．１秒で一回転するように設定
されている。同様に、１／１０秒クロノグラフ針３５
は、１秒で一回転するように設定されている。従って、
１／１００秒クロノグラフ針３４が１回転すると、１／
１０秒クロノグラフ針３５が一目盛りだけ進んで０．１
秒だけ進行したことが表示されるようになっている。

【００６５】次に、このようなステップモータ５〜８を
構成するロータ磁石１３ｂに関するαの値を、１／１０
０秒クロノグラフ用ステップモータ８のロータ磁石１３
ｂを例に、以下に説明する。

【００６６】まず、従来の１／１００秒クロノグラフ用
ステップモータ８のロータ１３および輪列８０から、α
を算出してみる。ロータ１３と噛み合う第１の歯車であ
る１／１００秒クロノグラフ中間車８１の慣性モーメン
トI_w1’は、１．９×１０^−１２(kgm²)であり、この１
／１００秒クロノグラフ中間車８１に噛み合う第２の歯
車である１／１００秒クロノグラフ車８２の慣性モーメ
ントI_w2’は、１．０×１０⁻¹²(kgm²)である。

【００６７】また、ロータ１３から１／１００秒クロノ
グラフ中間車８１への減速比Ｚ_ａは、前述のように１／
６であり、１／１００秒クロノグラフ中間車８１から１
／１００秒クロノグラフ車８２への減速比Ｚ_ｂは、前述
のように６／５である。

【００６８】さらに、ロータ１３および１／１００秒ク
ロノグラフ中間車８１において、Ｆが小さくなるのは、
通常、ほぞ１３ｃ、ロータかな１３ａの歯の肉薄部、か
な１３ａに噛み合う１／１００秒クロノグラフ中間車８
１の歯の肉薄部のいずれかである。本実施形態では、Ｆ
＝Ｓ×σが最小となるのは、ほぞ１３ｃの部分であり、
その際のＦは、Ｓ＝π×(０．８５×１０⁻⁴)²(m²)であ
り、材料許容応力σ＝９．１２×１０⁷(N/m²)であるこ
とから、Ｓ×σ＝π×(０．８５×１０⁻⁴)²×９．１２
×１０⁷＝２．０７（Ｎ）である。

【００６９】これらを数１に代入すると、α’＝４．４
９×１０⁻¹⁴(ms²)となる。しかし、この値では、ロー
タ１３を輪列８０とともに時計内に組み込んで着磁する
と当該ロータ１３および輪列８０が破損する場合があっ
た。

【００７０】一方、本実施形態では、１／１００秒クロ
ノグラフ中間車８１および１／１００秒クロノグラフ車
８２の慣性モーメントI_w1 ，I_w2を小さくして、前記α
の値を設定値（３×１０⁻¹⁴(ms²)）以下とした。具体
的には、１／１００秒クロノグラフ中間車８１の材質を
比重の低いプラスチックに変更するとともに、一部（図
４のＡ部分）を削って軽量化することで、慣性モーメン
トI_w1を従来の２／３（１．２６７×１０⁻¹²(kgm²)）
に低減している。

【００７１】また、１／１００秒クロノグラフ車８２の
材質を黄銅からアルミニウムに変更し、一部（図４のＢ
部分）を削って軽量化することで、慣性モーメントI_w2
を従来の１／２（０．５×１０⁻¹²(kgm²)）に低減して
いる。

【００７２】このような輪列８０を組み込むことによ
り、α＝２．６７×１０⁻¹⁴(ms²)となり、ロータ磁石
１３ｂを輪列８０とともに時計内に組み込んだ状態で着
磁しても、ロータ１３や輪列８０は破損することがなく
なった。これにより、ロータ１３は着磁用の外部磁界の
方向に合わせて確実に回転し、着磁不足も発生しないよ
うになる。

【００７３】従来および本実施形態における１／１００
秒クロノグラフ部分のαをグラフに示すと、図５のよう
に表される。ここで、従来の１／１００秒クロノグラフ
部分のαは、機種Ａで表され、本実施形態の１／１００
秒クロノグラフ部分のαは、機種Ａ’で表されている。

【００７４】この図から、ロータ１３を輪列８０ととも
に時計に組み込んだ際に、着磁時に瞬間的に加わる力に
よってロータ１３や歯車８１、８２が破損するか否かの
基準となる設定値は、３×１０⁻¹⁴(ms²)に設定すれば
よいことが分かる。つまり、数１によって算出された値
αが、この設定値以下であれば、ロータ１３および輪列
８０等が破損することがなく、逆にこの設定値よりも大
きければ、ロータ１３および輪列８０等が破損するおそ
れがあるということであり、実際に着磁する前に判断す
ることができる。なお、着磁時にロータ１３に加わる力
Ｊには、回転各速度ωの値も含まれるため、αに基づい
て破損するか否かを判断するための設定値は、３×１０
⁻¹⁴(ms²)に限定されるものではなく、ロータ１３の回
転速度つまり着磁装置からロータ１３に加わる力によっ
て設定値を設定すればよい。すなわち、使用する着磁装
置において、αの異なるものを複数テストして破損の有
無を調べて設定値を判断すればよい。但し、通常の着磁
装置であれば、ほぼ上記設定値３×１０⁻¹⁴(ms²)を基
準とすればよい。

【００７５】他のステップモータ５、６、７も、αを設
定値（例えば３×１０⁻¹⁴(ms²)）以下に設定すること
で、ロータ磁石１３ｂを輪列５０、６０、７０とともに
時計内に組み込んだ状態で着磁することが可能となる。

【００７６】このような本第１実施形態によれば、次の
ような効果が得られる。

【００７７】（１）すなわち、αは、ロータ１３および
各輪列５０〜８０における強度比を表すため、このαの
値が小さければ、耐久強度が高くなり、破損し難いこと
が分かる。従って、ロータ磁石１３ｂを輪列５０〜８０
とともに時計内に組み込んだ際に、着磁時に瞬間的に加
わる力によってロータ１３や歯車が破損するか否かを、
このαの値が設定値以下であるか否かで予め判断でき、
破損し難い輪列を設計することができる。

【００７８】（２）ロータ磁石１３ｂを輪列５０〜８０
とともに時計内に組み込んだ状態で着磁しても、ロータ
磁石１３ｂは、破損することなく確実に着磁用の外部磁
界の方向に合わせて回転するため、着磁不足の発生を防
止できる。

【００７９】（３）着磁コイルのみを設ければよく、従
来のように、方向設定用の外部磁界発生コイルを併設す
る必要がないため、生産ラインにおいて、ロータ１３が
組み込まれる装置（ムーブメント）を離して配置する必
要などもなく、組立のサイクルタイムを短縮でき、ステ
ップモータ５〜８の生産性も向上できる。

【００８０】（４）設定値を３．０×１０⁻¹⁴(ms²)と
したので、通常使用される着磁装置を用いた場合には、
ロータ１３などの破損を確実に防止できる。

【００８１】（５）クロノグラフ時計に組み込まれる輪
列５０〜８０やロータ１３を含むステップモータ５〜８
をプラスチック等で形成することで、小型、軽量化でき
るので、クロノグラフ時計もより一層小型、軽量化で
き、腕時計等に適した計時装置とすることができる。

【００８２】図６には、本発明の第２実施形態に係る２
針時計の要部の断面図が示されている。本第２実施形態
は、一般的に知られている２針時計を用いたものであ
る。

【００８３】詳しくは、２針時計用ステップモータ９０
を構成するロータ９１の回転は、三番車９４、二番車９
３、日の裏車９８、筒車９５からなる輪列９２を介して
減速されて伝達される。この伝達された回転によって、
二番車９３に嵌装されている分針９６および筒車９５に
嵌装されている時針９７が駆動されるようになってい
る。

【００８４】この２針時計用ステップモータ９０の三番
車９４の回転モーメントI_w3は、通常、９．９×１０
⁻¹²(kgm²)であり、二番車９３は回転モーメントI
_w4は、１．２５×１０⁻¹¹(kgm²)、ロータ９１のほぞ９
１ｃの直径１．８×１０⁻⁴(m)、材料許容応力σ＝９．
１２×１０⁷(N/m²)であるため、前記実施形態と同様に
算出すると、α＝５．９８×１０⁻¹⁴(ms²)が求められ
る。しかし、この設定値よりも大きなαの場合では、ロ
ータ９１を輪列９２とともに時計内に組み込んでロータ
磁石９１ａを着磁した際に、ロータ９１等が破損するこ
とがあった。

【００８５】一方、本実施形態では、三番車９４の材質
を金属（黄銅）からプラスチックに変更し、三番車９４
の比重を従来の約１／５（８．５から１．６）に低減し
ている。この変更により、α＝１．１９×１０⁻¹⁴(m
s²)となった。これにより、αが設定値よりも小さくな
り、ロータ磁石９１ａを輪列９２とともに時計内に組み
込んだ状態で着磁しても、ロータ磁石９１ａは破損する
ことがなくなった。

【００８６】従来および本実施形態における２針時計の
αをグラフに示すと、図５のように表される。ここで、
従来の２針時計のαは、機種Ｃで表され、本実施形態の
２針時計のαは、機種Ｃ’で表されている。

【００８７】このような本第２実施形態によれば、２針
時計であっても前記第１実施形態と同一の効果を得るこ
とができる。

【００８８】なお、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等
を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。

【００８９】例えば、設定値としては、前記実施形態で
示した値に限らず、着磁装置の種類、すなわち着磁時に
ロータ磁石に加わる力の大きさなどに応じて適宜設定す
ればよい。具体的には、各着磁装置において、αが異な
る何種類かのロータ磁石を輪列とともに時計内に組み込
んだ状態で着磁して図５のようなグラフを作成し、破損
が生じる場合と生じない場合とを比較することで設定す
ればよい。

【００９０】また、ロータ１３や各輪列の歯車は、耐震
軸受で支持してもよい。このような耐震軸受を用いれ
ば、着磁用の外部磁界によって当該ロータ１３に加わる
力をより軽減することができ、ロータ１３等の破損をよ
り確実に防止できる。

【００９１】本発明の計時装置としては、クロノグラフ
時計や２針時計に限らず、例えば、３針時計でもよい。

【００９２】また、ステップモータの駆動方式として
は、電池で駆動するものに限らず、例えば、発電機で発
電した電力を利用してステップモータを駆動させるよう
な方式でもよく、実施に当たって適宜選択すればよい。

【００９３】さらに、時計としては、クロノグラフ時計
等の腕時計に限らず、例えば、置き時計、クロック等の
各種時計でもよい。

【００９４】また、本発明の計時装置としては、ステッ
プモータで駆動されるものに限らず、ゼンマイから輪列
を介して伝達されるトルクで電磁変換器である発電機の
ロータを回転し、その発電電力で駆動回路を作動して発
電機の回転速度を調速することで、前記輪列に設けられ
た指針をコントロールする電子制御式機械時計などを用
いてもよい。

【００９５】このような様々の種類の計時装置において
も、例えば、図５の機種Ｂで示されるある従来の機種に
おけるαと、改善後の機種Ｂ’におけるαとで比較でき
るように、αが所定の設定値以下となるようにすれば、
着磁時にロータ破損が発生することがない。

【００９６】また、本発明のロータ磁石の着磁方法で
は、αが設定値以下となる輪列のみを組み込んで着磁す
ればよい。このため、αが設定値以上になってしまう場
合には、ロータ磁石１３ｂを組み込む前に着磁すること
で対応すればよい。

【００９７】さらに、本発明の電磁変換器は、前述のよ
うな各種計時装置に組み込まれるものに限らず、携帯型
時計、携帯型の血圧計、携帯電話機、ページャ、万歩
計、電卓、携帯用パーソナルコンピュータ、電子手帳、
携帯ラジオ、オルゴール、メトロノーム、電気かみそり
等に組み込まれるモータや発電機にも適用することがで
きる。さらに、モータや発電機単独の製品に用いてもよ
い。要するに、本発明は、輪列と組み合わされる各種の
モータ、発電機等の電磁変換器や、このような電磁変換
器を有する計時装置などに広く適用できる。

【００９８】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明の電磁変換
器、計時装置およびロータ磁石の着磁方法によれば、異
方性磁石からなるロータ磁石を輪列とともに装置に組み
込んだ状態で着磁でき、かつ着磁不足やロータ軸等の破
損も防止でき、生産性も向上できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る計時装置であるク
ロノグラフ時計を示す平面図である。

【図２】前記実施形態におけるクロノグラフ時計の要部
を示す平面図である。

【図３】前記実施形態における要部の一部分を示す拡大
平面図である。

【図４】図３の断面図である。

【図５】各種時計におけるαの値を示す図である。

【図６】本発明の第２実施形態に係る要部を示す断面図
である。

【符号の説明】

１ａ地板１ｂ輪列受２時刻表示装置３クロノグラフ表示装置５基本時計用ステップモータ６秒クロノグラフ用ステップモータ７分クロノグラフ用ステップモータ８１／１００秒クロノグラフ用ステップモータ１３ロータ１３ｂロータ磁石１４ステータ１４ｂステータ孔１５コイル１６コア２１時針２２分針２３秒針３１秒クロノグラフ針３２分クロノグラフ針３３時クロノグラフ針３４１／１００秒クロノグラフ針３５１／１０秒クロノグラフ針５０、６０、７０、８０輪列８１第１の歯車である１／１００秒クロノグラフ中間
車８２第２の歯車である１／１００秒クロノグラフ車８３１／１０秒クロノグラフ中間車９０２針時計用ステップモータ９１ロータ９１ａロータ磁石９２輪列９３第２の歯車である二番車９４第１の歯車である三番車９６分針９７時針

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】異方性磁石からなるロータ磁石を有し、
かつ、輪列に噛み合うロータを備える電磁変換器であっ
て、前記ロータと噛み合う第１の歯車の慣性モーメントをＩ
_w1、この第１の歯車に噛み合う第２の歯車の慣性モーメ
ントをＩ_w２、ロータから第１の歯車への減速比をＺ_a、
第１の歯車から第２の歯車への減速比をＺ_ｂ、ロータお
よび第１の歯車における各部位の断面積Ｓと各材料許容
応力σとを掛けた値である許容強度の中で最も小さい許
容強度をＦとした場合に、【数１】で求められるαが設定値以下であることを特徴とする電
磁変換器。
【請求項２】請求項１に記載の電磁変換器において、前記設定値は、３．０×１０⁻¹⁴(ms^２)であることを特
徴とする電磁変換器。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の電磁変
換器において、前記ロータは耐震軸受で支持されていることを特徴とす
る電磁変換器。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の電磁変
換器と、時刻を表示する時刻表示装置とを有することを
特徴とする計時装置。
【請求項５】異方性磁石からなるロータ磁石を有し、
かつ、輪列に噛み合うロータを備える電磁変換器におけ
るロータ磁石の着磁方法において、前記ロータと噛み合う第１の歯車の慣性モーメントをＩ
_w1、この第１の歯車に噛み合う第２の歯車の慣性モーメ
ントをＩ_w2、ロータから第１の歯車への減速比をＺ_a、
第１の歯車から第２の歯車への減速比をＺ_ｂ、ロータお
よび第１の歯車における各部位の断面積Ｓと各材料許容
応力σとを掛けた値である許容強度の中で最も小さい許
容強度をＦとした場合に、数２で求められるαが設定値
以下となる輪列のみを組み込んで着磁することを特徴と
するロータ磁石の着磁方法。【数２】
【請求項６】請求項５に記載のロータ磁石の着磁方法
において、前記設定値は、３．０×１０⁻¹⁴(ms²)以下であること
を特徴とするロータ磁石の着磁方法。