JP2001337179A - 電子機器、電子制御式機械時計およびそれらの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発電電力の低下を抑えながら発電機のブレー
キトルクを増加できる電子機器を提供すること。 【解決手段】 電子制御式機械時計は、ゼンマイから輪
列を介して伝達される機械エネルギを電気エネルギに変
換する発電機２０と、発電機２０の回転を制御する回転
制御装置５５とを備える。回転制御装置は、発電機の両
端を閉ループ可能なスイッチ２１，２２と、デューティ
比や周波数が異なる２種類以上の強ブレーキ制御用チョ
ッピング信号を発生するチョッピング信号発生部と、前
記チョッピング信号から１つの信号を選択するチョッピ
ング信号選択手段８０とを備え、強ブレーキ制御時に選
択されたチョッピング信号をスイッチに印加して発電機
をチョッピング制御する。強ブレーキ制御を、発電優先
とブレーキ力優先の２種類で制御でき、発電電圧の低下
を効果的に抑えながら発電機のブレーキトルクを増加で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器、電子制
御式機械時計およびそれらの制御方法に関し、詳しく
は、機械的エネルギ源と、この機械的エネルギ源により
駆動されるとともに誘起電力を発生して電気的エネルギ
を出力する発電機と、前記電気的エネルギにより駆動さ
れて前記発電機の回転周期を制御する回転制御装置とを
有する電子機器、電子制御式機械時計およびそれらの制
御方法に関する。

【０００２】

【背景技術】ゼンマイが開放する時の機械的エネルギを
発電機で電気的エネルギに変換し、その電気的エネルギ
により回転制御装置を作動させて発電機のコイルに流れ
る電流値を制御することにより、輪列に固定される指針
を正確に駆動して正確に時刻を表示する電子制御式機械
時計として、特公平７−１１９８１２号公報に記載され
たものが知られている。

【０００３】ところで、このような電子制御式機械時計
において持続時間を長くするには、ゼンマイのトルクが
高いときにはブレーキトルクを増加でき、かつその際の
発電電力が低下しないようにすることが重要である。す
なわち、電子制御式機械時計においては、発電機に印加
するブレーキトルクと発電機の起電力（発電電力）との
関係において、ゼンマイトルクが高いときには前記ブレ
ーキトルクを優先させる制御が必要であり、ゼンマイト
ルクが低いときには、大きいブレーキを必要としないた
め、前記発電電力（起電力）を優先する制御が好まし
い。なお、トルク（ゼンマイトルク）が大きい場合と
は、ゼンマイが多く巻かれた時の他、振動や衝撃等の外
乱によりロータに加わる駆動トルクが大きくなる場合も
含む。同様に、トルク（ゼンマイトルク）が小さい場合
とは、ゼンマイがほどけてきた時の他、上記外乱により
ロータに加わる駆動トルクが小さくなる場合も含む。

【０００４】このため、特公平７−１１９８１２号公報
に記載されたものは、ロータが１回転する間つまり基準
信号の周期毎に、ブレーキをオフしてロータの回転速度
を高めて発電量を増やす角度範囲と、ブレーキを掛けて
低速で回す角度範囲とを設け、前記回転速度が高い間で
発電電力を向上させつつ、ブレーキ時の発電電力の低下
を補うようにして調速していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
７−１１９８１２号公報に記載されたものは、ブレーキ
を掛けた部分では発電電力が低下するため、ブレーキト
ルクを増加させながら発電電力の低下を抑えることに限
界があった。

【０００６】また、電子制御式機械時計に限らず、ゼン
マイやゴムなどの機械的エネルギ源によって回転制御さ
れる部分を有するオルゴールやメトロノーム、電気かみ
そりなどの各種電子機器においても、同様な問題があ
り、その解消が求められていた。

【０００７】本発明の目的は、発電電力の低下を抑えな
がら発電機のブレーキトルクを大きくできる電子機器、
電子制御式機械時計およびそれらの制御方法を提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、発電機の両端
を閉ループ可能なスイッチを設け、このスイッチにチョ
ッピング信号を印加して発電機をチョッピング制御した
場合、図２８〜３１に示すように、駆動トルク（ブレー
キトルク、制動トルク）はチョッピング周波数が低いほ
ど、またデューティ比が高いほど高くなり、充電電圧
（発電電圧）は起電力でもあってチョッピング周波数が
高いほど高くなるがデューティ比が高くなってもそれほ
ど低下せず、逆に５０Ｈｚ以上の周波数ではデューティ
比が０．８程度になるまでは充電電圧が高くなる点を新
たに見いだしてなされたものである。

【０００９】すなわち、本発明の電子機器は、機械的エ
ネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて
誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機
と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の
回転周期を制御する回転制御装置とを備える電子機器に
おいて、前記回転制御装置は、前記発電機の両端を閉ル
ープ可能なスイッチと、デューティ比および周波数の少
なくとも一方が異なる２種類以上の強ブレーキ制御用に
設定されたチョッピング信号を発生するチョッピング信
号発生部と、前記２種類以上のチョッピング信号から１
つのチョッピング信号を選択しかつ前記スイッチに印加
して前記発電機をチョッピング制御するチョッピング信
号選択手段とを備えて構成されていることを特徴とする
ものである。

【００１０】本発明の電子機器は、発電機をゼンマイ等
の機械的エネルギ源で駆動し、発電機に回転制御装置に
よりブレーキをかけることでロータの回転数を調速す
る。

【００１１】この際、発電機の回転制御は、発電機のコ
イル両端を閉ループ可能なスイッチにチョッピング信号
を印加してオン・オフ、つまりチョッピングすることで
行っている。チョッピングすることで、スイッチをオン
した時には、発電機のコイル両端が閉ループ状態になっ
てショートブレーキが掛かり、かつ発電機のコイルにエ
ネルギーがたまる。一方で、スイッチをオフすると、閉
ループ状態が解除されて発電機が動作し、前記コイルに
たまっていたエネルギー分が含まれるため、起電圧（発
電電圧）が高まる。このため、発電機に強いブレーキを
印加する時にチョッピングで制御すると、ブレーキ時の
発電電力の低下を、スイッチオフ時の起電圧の高まり分
で補填でき、発電電力の低下を抑えながらブレーキトル
ク（制動トルク）を増加でき、持続時間の長い電子機器
を構成できる。

【００１２】この強いブレーキを印加する時（強ブレー
キ制御時）に、チョッピング信号選択手段によって、デ
ューティ比および周波数の少なくとも一方が異なる２種
類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信
号から選択したチョッピング信号を印加することで、つ
まり駆動トルクが大きいために大きなブレーキ力が必要
な場合（ブレーキ優先）には、ブレーキ力を大きくでき
るチョッピング信号を印加し、駆動トルクが低くなって
ブレーキ力はそれほど大きくする必要がない場合（発電
優先）には、ブレーキ力はそれほど大きくないが充電電
圧を高めることができるチョッピング信号を印加するこ
とで、発電機のロータに加わる駆動トルクに応じたブレ
ーキ力（制動トルク）を与えることができて確実に調速
制御が行えて調整可能な動作領域も広げることができる
上、充電電圧も高めることができる。これにより、発電
電力の低下をより一層抑えながらブレーキトルク（制動
トルク）をより増加でき、持続時間も長い電子機器を構
成できる。

【００１３】なお、前記スイッチをオンすることで移行
する閉ループ状態とは、閉ループ状態ではない場合と比
べて発電機に加わるブレーキ力が大きくなる状態であれ
ばよく、閉ループとされた回路上に、例えばスイッチと
発電機との間等に、抵抗素子等が設けられていてもよ
い。但し、閉ループ状態は、各発電機の端子間を容易に
同電位にできてショートブレーキを効率的に掛けられる
点で、発電機の各端子間を直接短絡して構成することが
好ましい。また、チョッピング信号選択手段の出力信号
が前記スイッチに入力される場合、直接入力される場合
のほか、他の回路や素子を介して入力されるようにして
もよい。

【００１４】以上のように、ブレーキを２種類以上にす
ることで、定常的にシステムに必要な発電電圧を得るこ
とができ、システムの安定性を向上させることができ
る。また、ブレーキ効果を最大限に引き出すことが可能
になり、システムの自立性を高めることができる。

【００１５】ここで、前記２種類以上のチョッピング信
号は、周波数は同一とされ、デューティ比が異なるよう
に設定されていてもよい。この各チョッピング信号とし
ては、例えば、デューティ比が０．７５〜０．８５（例
えば１３／１６）とされた第１のチョッピング信号と、
デューティ比が０．８７〜０．９７（例えば１５／１
６）とされた第２のチョッピング信号等が利用できる。

【００１６】図２８〜３１に示すように、周波数が同一
でもデューティ比の異なるチョッピング信号を用いるこ
とで、充電電圧や駆動トルク（制動トルク）を異ならせ
ることができる。従って、ブレーキを優先する場合に
は、制動トルクが大きいデューティ比の大きな第２のチ
ョッピング信号を用い、発電を優先させる場合には、充
電電圧が高いデューティ比が比較的大きな（但し、第２
のチョッピング信号のデューティ比よりは小さい）第１
のチョッピング信号を用いれば、発電機の状態に応じた
適切な調速制御が行える。さらに２種類以上の強ブレー
キ制御用のチョッピング信号の例として、例えば３種類
の強ブレーキ制御用のチョッピング信号を使用する場
合、例えば１５／１６duty、１４／１６duty、１３／１
６dutyのチョッピング信号を選択可能にすれば、２種類
の制御に比較して、ブレーキ量と発電量の関係におい
て、よりきめ細かい制御ができ、システムの安定性と自
立性を高めることができるという効果を有する。

【００１７】なお、図２８〜図３１において、駆動トル
クという表現は、ブレーキトルクという表現に修正して
も構わない。すなわち、駆動トルクとは、ある駆動トル
クに対してブレーキ制御して回転を所望の速度まで落と
すことが可能なブレーキトルクという意味である。ま
た、充電電圧は、発電機が発電した電圧をコンデンサに
充電した結果であり、発電電圧と言い換えることもでき
る。

【００１８】また、前記２種類以上のチョッピング信号
は、デューティ比は同一とされ、周波数が異なるように
設定されていてもよい。この各チョッピング信号として
は、例えば、周波数が１１０〜１１００Ｈｚ（例えば５
１２Ｈｚ）とされた第１のチョッピング信号と、周波数
が２５〜１００Ｈｚ（例えば６４Ｈｚ）とされた第２の
チョッピング信号等が利用できる。

【００１９】この場合も、図２８〜３１に示すように、
デューティ比が同一でも周波数の異なるチョッピング信
号を用いることで、充電電圧や制動トルクを異ならせる
ことができる。従って、ブレーキを優先する場合には、
制動トルクが大きい周波数の小さな第２のチョッピング
信号を用い、発電を優先させる場合には、充電電圧が高
い周波数の大きな第１のチョッピング信号を用いれば、
発電機の状態に応じた適切な調速制御が行える。また、
図２８〜３１に示すように、周波数を変えた場合には、
デューティのみを変える場合に比べて、充電電圧や制動
トルクの変化量を大きくすることができるため、調速制
御可能な範囲をより広げることができる。なお、図２
８，２９は、チョッピング信号の周波数を、２５，５
０，１００，５００，１０００Ｈｚの５段階に切り替え
た場合であり、図３０，３１は、周波数を３２，６４，
１２８，２５６，５１２，１０２４Ｈｚの６段階に切り
替えた場合であり、それぞれ後述するように各デューテ
ィ比でのコンデンサの充電電圧（発電電圧）および駆動
トルクを測定したものである。

【００２０】さらに、前記２種類以上のチョッピング信
号は、デューティ比および周波数がそれぞれ異なるよう
に設定されていてもよい。この各チョッピング信号とし
ては、例えば、デューティ比が０．７５〜０．８５であ
りかつ周波数が１１０〜１１００Ｈｚである第１のチョ
ッピング信号と、デューティ比が０．８７〜０．９７で
ありかつ周波数が２５〜１００Ｈｚである第２のチョッ
ピング信号等が利用できる。なお、チョッピング信号の
具体的な周波数は、その電子機器において生成できる信
号種類などに応じて設定すればよい。すなわち、水晶振
動子を備える時計においては、この水晶振動子からの信
号を適宜分周したものを利用すれば、別途チョッピング
制御用の信号を生成する必要が無く、効率的である。他
の電子機器においても、その電子機器によって生成しや
すい周波数が存在するため、そのような周波数を用いれ
ばよい。

【００２１】このように、周波数およびデューティ比も
異なるチョッピング信号を用いてチョッピング制御すれ
ば、効果的なブレーキ制御を行うことができる。

【００２２】すなわち、強いブレーキ制御時に、ブレー
キを優先させる場合には、周波数が小さく（例えば周波
数６４Ｈｚ等）、デューティ比の大きな（例えばデュー
ティ比１５／１６等）第２のチョッピング信号を印加す
ることで、ブレーキ力をより一層大きくできて確実に調
速制御を行うことができる。つまり、図２８〜３１に示
すように、ブレーキトルクを大きくするには、チョッピ
ング信号の周波数はできるだけ低く設定した上で、デュ
ーティ比はできるだけ大きくすればよいため、上記第２
のチョッピング信号を用いればよい。

【００２３】また、発電を優先させる場合には、周波数
が大きく（例えば周波数５１２Ｈｚ等）、デューティ比
が比較的大きな（例えばデューティ比１３／１６等）第
１のチョッピング信号を印加することで、駆動トルクに
応じたブレーキ力を与えることができる上、充電電圧を
高めることができる。すなわち、図２８〜３１に示すよ
うに、充電電圧を大きくするには、チョッピング信号の
デューティ比を０．７５〜０．８５の範囲にし、かつ周
波数はできるだけ高く設定すればよいため、上記第１の
チョッピング信号を用いればよい。

【００２４】ここで、周波数およびデューティ比の両方
を異ならせたチョッピング信号を用いれば、周波数のみ
あるいはデューティ比のみを変えた場合に比べて、充電
電圧や制動トルクの変化量をより大きくすることができ
るため、調速制御可能な範囲をより広げることができ、
効率的な調速制御を行うことができる。

【００２５】このように、前記２種類以上の強ブレーキ
制御用に設定されたチョッピング信号のうち、デューテ
ィ比の大きなチョッピング信号は、ブレーキトルクを優
先するときに印加し、デューティ比の小さなチョッピン
グ信号は、充電電圧を優先するときに印加することが、
効率的な調速制御を行うことができる点で好ましい。

【００２６】また、前記２種類以上の強ブレーキ制御用
に設定されたチョッピング信号のうち、周波数の低いチ
ョッピング信号は、ブレーキトルクを優先するときに印
加し、周波数の高いチョッピング信号は、充電電圧を優
先するときに印加することが、効率的な調速制御を行う
ことができる点で好ましい。

【００２７】前記回転制御装置は、発電機に印加するブ
レーキトルクと発電機の起電力との優先関係を判定する
優先度判定手段を備え、前記チョッピング信号選択手段
は、前記優先度判定手段においてブレーキトルクを優先
すると判定された際には、前記２種類以上のチョッピン
グ信号のうちのデューティ比の大きなチョッピング信号
を選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先す
ると判定された際には、デューティ比の小さなチョッピ
ング信号を選択して前記スイッチに印加するように構成
されていることが好ましい。

【００２８】また、前記回転制御装置は、発電機に印加
するブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係を判
定する優先度判定手段を備え、前記チョッピング信号選
択手段は、前記優先度判定手段においてブレーキトルク
を優先すると判定された際には、前記２種類以上のチョ
ッピング信号のうちの周波数の低いチョッピング信号を
選択して前記スイッチに印加し、前記起電力を優先する
と判定された際には、周波数の高いチョッピング信号を
選択して前記スイッチに印加するように構成されていて
もよい。

【００２９】さらに、前記回転制御装置は、発電機に印
加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係を
判定する優先度判定手段を備え、前記チョッピング信号
選択手段は、前記優先度判定手段においてブレーキトル
クを優先すると判定された際に、前記２種類以上のチョ
ッピング信号のうちのデューティ比が大きくかつ周波数
が低いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加
し、前記起電力を優先すると判定された際には、デュー
ティ比が小さく周波数の高いチョッピング信号を選択し
て前記スイッチに印加するように構成されていてもよ
い。

【００３０】ここで、前記優先度判定手段は、発電機の
起電圧（発電電圧）を検出して、ブレーキトルクと発電
機の起電力との優先関係を判定する電圧検出装置を有す
るものでもよい。

【００３１】また、前記優先度判定手段は、発電機の回
転周期を検出して、ブレーキトルクと発電機の起電力と
の優先関係を判定する回転周期検出装置を有するもので
もよい。

【００３２】さらに、前記優先度判定手段は、発電機に
加えるブレーキ量を検出して、ブレーキトルクと発電機
の起電力との優先関係を判定するブレーキ量検出装置を
有するものでもよい。

【００３３】これらの優先度判定手段を設けて、各デー
タを元に強ブレーキ制御用のチョッピング信号を切り替
えれば、必要なブレーキ力に応じて適切なチョッピング
信号を選択できるため、効果的に調速制御を行うことが
できる。

【００３４】前記回転制御装置は、前記強いブレーキ制
御時にスイッチに印加されるチョッピング信号を、発電
機の起電圧（発電電圧）に応じて前記２種類以上の強ブ
レーキ制御用に設定されたチョッピング信号から選択す
るように構成されたチョッピング信号選択手段を有して
もよい。

【００３５】また、前記回転制御装置は、前記発電機の
回転周期に基づく回転検出信号と、基準信号とがそれぞ
れアップカウント入力およびダウンカウント入力として
入力されるアップダウンカウンタを備えるとともに、前
記強いブレーキ制御時にスイッチに印加されるチョッピ
ング信号を、アップダウンカウンタの値に応じて前記２
種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング
信号から選択するように構成されたチョッピング信号選
択手段を有してもよい。

【００３６】さらに、前記回転制御装置は、前記強いブ
レーキ制御時にスイッチに印加されるチョッピング信号
を、基準信号の１周期に対するブレーキ時間の割合であ
るブレーキ量に応じて、前記２種類以上の強ブレーキ制
御用に設定されたチョッピング信号から選択するように
構成されたチョッピング信号選択手段を有してもよい。

【００３７】これらの各データを元に強ブレーキ制御用
のチョッピング信号を切り替えれば、必要なブレーキ力
に応じて適切なチョッピング信号を選択できるため、効
果的に調速制御を行うことができる。

【００３８】なお、強いブレーキを印加していない間
は、例えばデューティ比が０．０１〜０．３０程度と小
さいチョッピング信号を前記スイッチに印加して弱いブ
レーキを発電機に加えて制御してもよいし、前記スイッ
チを開いたままに維持してブレーキを発電機にまったく
加えずに制御してもよい。

【００３９】すなわち、前記回転制御装置は、前記強い
ブレーキの他に、弱いブレーキを発電機に印加可能に構
成され、かつ前記発電機に弱いブレーキを印加する時
に、前記強いブレーキ時に用いられる２種類以上の強ブ
レーキ制御用に設定されたチョッピング信号よりもデュ
ーティ比が小さなチョッピング信号を印加可能に構成さ
れていることが好ましい。

【００４０】このとき、弱いブレーキの周波数は、強い
ブレーキの周波数と同じでも良いが、異なっていても構
わない。すなわち、弱いブレーキを発電機に印加する弱
いブレーキ制御時には、例えば、デューティ比が非常に
小さなチョッピング信号（例えばデューティ比１／１６
等）を印加することで、ブレーキ力を非常に小さくすれ
ばよい。

【００４１】ここで、前記回転制御装置は、前記発電機
に弱いブレーキを印加する時には、デューティ比が０．
０１〜０．３０の範囲内で設定されたチョッピング信号
を前記スイッチに印加して、前記発電機をチョッピング
制御するように構成されていることが好ましい。

【００４２】弱いブレーキ制御時にも、デューティ比が
０．０１〜０．３０の範囲内で設定されたチョッピング
信号をスイッチに印可すれば、充電電圧をある程度維持
しつつ、駆動トルクを小さくすることができ、弱いブレ
ーキ制御時においてもある程度充電電圧を高めることが
できる。

【００４３】この際、前記弱いブレーキ制御時には、デ
ューティ比が０．０１〜０．１５の範囲内で設定された
チョッピング信号を前記スイッチに印加して、前記発電
機をチョッピング制御するように構成されていることが
好ましく、デューティ比が０．０５〜０．１０の範囲内
で設定されたチョッピング信号をスイッチに印加して前
記発電機をチョッピング制御することがより好ましい。

【００４４】弱いブレーキ制御時に、デューティ比が
０．０１〜０．１５の範囲内で設定されたチョッピング
信号を前記スイッチに印加すれば、駆動トルクを小さく
しつつ、充電電圧もある程度確保できて効果的な弱いブ
レーキ制御を行うことができる。特に、デューティ比を
０．０５〜０．１０の範囲内にすれば、充電電圧を比較
的高くしつつ、制動トルクを抑えることができ、より一
層効果的なブレーキ制御を行うことができる。

【００４５】なお、デューティ比が０．０１〜０．３０
と低いチョッピング信号を加える場合の周波数は、強い
ブレーキの場合と同様の範囲にすればよい。特に、図２
８〜３１から明らかなように、デューティ比が小さい
と、ブレーキ力や発電電力は、周波数が変化しても大き
く変動しないため、強いブレーキと同じ周波数を用いて
もよい。

【００４６】この際、前記回転制御装置によって前記ス
イッチを断続するチョッピング周波数は、発電機のロー
タが設定速度で発生する起電圧波形の周波数の３倍以上
であることが好ましく、起電圧波形の周波数の３倍〜１
５０倍程度であることがより好ましく、さらには起電圧
波形の周波数の５倍〜１３０倍程度であることがより一
層好ましい。

【００４７】チョッピング周波数が起電圧波形の周波数
の３倍よりも小さいと、起電圧を高める効果が小さくな
るため、起電圧波形の周波数の３倍以上であることが好
ましい。

【００４８】また、チョッピング周波数が起電圧波形の
周波数の１５０倍程度以上になると、チョッピングする
ためにＩＣの消費電力が増大し、発電するために使われ
る電力が多くなるため、チョッピング周波数は起電圧波
形の周波数の１５０倍以下であることが好ましい。さら
に、チョッピング周波数は起電圧波形の周波数の３倍〜
１５０倍程度であれば、デューティーサイクルの変化率
に対するトルク変化率が一定に近くなり、制御も容易に
なる。但し、用途や制御方式によっては、チョッピング
周波数を３倍以下に設定したり、１５０倍以上に設定し
てもよい。

【００４９】また、チョッピング周波数としては、例え
ば、２５Ｈｚ〜１１００Ｈｚの範囲のものが利用でき、
特に、チョッピング信号としては、６４Ｈｚ〜５１２Ｈ
ｚの範囲のものを利用することが好ましい。チョッピン
グ信号で断続されるスイッチは、通常、電界効果型トラ
ンジスタで構成されるが、この場合、トランジスタには
ゲート容量が存在するため、断続回数が多くなるにつれ
て消費電流も大きくなる。従って、消費電流を押さえる
点から、チョッピング周波数は５１２Ｈｚ以下であるこ
とが好ましい。但し、この許容できる消費電流は、各電
子機器において異なるため、ブレーキ性能や発電性能の
点からは、１１００Ｈｚ程度以下であればよい。

【００５０】一方、チョッピング周波数が小さくなる
と、充電電圧が低下するため、２５Ｈｚ以上、好ましく
は６４Ｈｚ以上にすればよい。

【００５１】本発明の電子機器は、発電機の電気的エネ
ルギを電源回路に充電するための第１および第２の電源
ラインを備えるとともに、前記スイッチは、発電機の第
１および第２の端子と第１および第２の電源ラインの一
方のラインとの間にそれぞれ配置された第１および第２
のスイッチで構成され、前記回転制御装置は、前記発電
機の第１および第２の端子の一方の端子に接続されたス
イッチをオンし続けるとともに、発電機の他方の端子に
接続されたスイッチに前記チョッピング信号を印加して
断続するように制御することが好ましい。

【００５２】このような構成にすれば、チョッピングに
よるブレーキ制御だけではなく、発電電力の充電処理と
発電機の回転処理とを同時に実現でき、部品点数をより
少なくできてコストを低減できる上、各スイッチの断続
タイミングを制御することで、発電効率を向上できる。
この際、前記第１および第２のスイッチは、それぞれト
ランジスタで構成されていることが好ましい。

【００５３】さらに、前記第１のスイッチは、発電機の
第２の端子にゲートが接続された第１の電界効果型トラ
ンジスタと、この第１の電界効果型トランジスタに並列
に接続されて前記回転制御装置で断続される第２の電界
効果型トランジスタとで構成され、前記第２のスイッチ
は、発電機の第１の端子にゲートが接続された第３の電
界効果型トランジスタと、この第３の電界効果型トラン
ジスタに並列に接続されて前記回転制御装置で断続され
る第４の電界効果型トランジスタとで構成されているこ
とが好ましい。

【００５４】このような電子機器では、発電機の第１の
端子がプラス、第２の端子がマイナス（第１の端子より
も低電位）になると、第２の端子にゲートが接続された
第１の電界効果型トランジスタがオン状態（Ｐチャネル
の場合であり、Ｎチャネルのトランジスタではオフ状
態）となり、第１の端子にゲートが接続された第３の電
界効果型トランジスタはオフ状態（Ｐチャネルの場合で
あり、Ｎチャネルのトランジスタではオン状態）とな
る。このため、発電機で発電された交流電流は、第１の
端子、第１の電界効果型トランジスタ、第１および第２
の電源ラインの一方のライン、電源回路、第１および第
２の電源ラインの他方のライン、第２の端子の経路で流
れる。

【００５５】また、発電機の第２の端子がプラス、第１
の端子がマイナス（第２の端子よりも低電位）になる
と、第１の端子にゲートが接続された第３の電界効果型
トランジスタがオン状態となり、第２の端子にゲートが
接続された第１の電界効果型トランジスタはオフ状態と
なる。このため、発電機で発電された交流電流は、第２
の端子、第３の電界効果型トランジスタ、第１および第
２の電源ラインの一方のライン、電源回路、第１および
第２の電源ラインの他方のライン、第１の端子の経路で
流れる。

【００５６】この際、第２，４の各電界効果型トランジ
スタは、そのゲートにチョッピング信号が入力されるこ
とでオン、オフ状態を繰り返している。そして、各第
２，４の電界効果型トランジスタは、第１，３の電界効
果型トランジスタに並列に接続されているため、第１，
３の電界効果型トランジスタがオン状態であれば、第
２，４の電界効果型トランジスタのオン、オフ状態に関
係なく電流が流れるが、第１，３の電界効果型トランジ
スタがオフ状態の場合には、第２，４の電界効果型トラ
ンジスタがチョッピング信号でオン状態とされると電流
が流れる。従って、オフ状態の第１，３の電界効果型ト
ランジスタの一方に並列接続された第２，４の電界効果
型トランジスタがチョッピング信号でオン状態にされる
と、第１，２のスイッチの両方がオン状態となり、発電
機の各端子が閉ループ状態とされる。

【００５７】これにより、発電機をチョッピングでブレ
ーキ制御することができ、ブレーキ時の発電電力の低下
を、スイッチオフ時の起電圧の高まり分で補填でき、発
電電力を一定以上に保ちながら制動トルクを増加でき、
持続時間の長い電子機器を構成することができる。さら
に、発電機の整流制御は、各端子にゲートが接続された
第１，３の電界効果型トランジスタで行っているので、
コンパレータ等を用いる必要が無く、構成が簡単にな
り、かつコンパレータの消費電力による充電効率の低下
も防止できる。さらに、発電機の端子電圧を利用して電
界効果型トランジスタのオン、オフを制御しているの
で、発電機の端子の極性に同期して各電界効果型トラン
ジスタを制御することができ、整流効率を向上すること
ができる。

【００５８】また、本発明の電子制御式機械時計は、上
記電子機器と、前記電子機器の機械的エネルギ源によっ
て発電機に連動して回転されて回転制御装置により調速
制御される時刻表示装置とを備えることを特徴とするも
のである。

【００５９】具体的には、機械的エネルギ源と、輪列等
のエネルギ伝達装置を介して連結される前記機械的エネ
ルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エ
ネルギを供給する発電機と、前記輪列等のエネルギ伝達
装置に結合された指針等の時刻表示装置と、前記電気的
エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を制御
する回転制御装置とを備える電子制御式機械時計におい
て、前記回転制御装置は、前記発電機の両端を閉ループ
可能なスイッチと、デューティ比および周波数の少なく
とも一方が異なる２種類以上の強ブレーキ制御用に設定
されたチョッピング信号を発生するチョッピング信号発
生部とを備えているとともに、前記発電機に強いブレー
キを印加する時に、前記２種類以上のチョッピング信号
から選択されたチョッピング信号を前記スイッチに印加
して前記発電機をチョッピング制御可能に構成されてい
ることを特徴とするものである。

【００６０】このような電子制御式機械時計によれば、
発電電力の低下を抑えながら発電機のブレーキトルクを
大きくできるため、高精度でかつ持続時間の長い時計を
提供できる。

【００６１】本発明の電子機器の制御方法は、機械的エ
ネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて
誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機
と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の
回転周期を制御する回転制御装置とを備える電子機器の
制御方法であって、前記発電機に強いブレーキを印加す
る時に、デューティ比および周波数の少なくとも一方が
異なる２種類以上の強ブレーキ制御用に設定されたチョ
ッピング信号から選択されたチョッピング信号を、前記
発電機の両端を閉ループ状態に接続可能なスイッチに印
加して前記発電機をチョッピング制御することを特徴と
するものである。

【００６２】また、本発明の電子制御式機械時計の制御
方法は、機械的エネルギ源と、輪列等のエネルギ伝達装
置を介して連結される前記機械的エネルギ源によって駆
動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する
発電機と、前記輪列等のエネルギ伝達装置に結合された
時刻表示装置と、前記電気的エネルギにより駆動されて
前記発電機の回転周期を制御する回転制御装置とを備え
る電子制御式機械時計の制御方法であって、前記発電機
に強いブレーキを印加する時に、デューティ比および周
波数の少なくとも一方が異なる２種類以上の強ブレーキ
制御用に設定されたチョッピング信号から選択されたチ
ョッピング信号を、前記発電機の両端を閉ループ状態に
接続可能なスイッチに印加して前記発電機をチョッピン
グ制御することを特徴とするものである。

【００６３】これらの制御方法によれば、デューティ比
および周波数の少なくとも一方が異なる２種類以上の強
ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号から選択
したチョッピング信号を印加することで、機械的エネル
ギ源の駆動トルクに応じたブレーキ力（制動トルク）を
与えることができて確実に調速制御が行えて調整可能な
動作領域も広げることができる上、充電電圧も高めるこ
とができる。これにより、発電電力の低下をより一層抑
えながらブレーキトルク（制動トルク）をより増加で
き、持続時間も長い電子機器や電子制御式機械時計にす
ることができる。

【００６４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態の
電子機器である電子制御式機械時計の要部を示す平面図
であり、図２及び図３はその断面図である。

【００６５】電子制御式機械時計は、ゼンマイ１ａ、香
箱歯車１ｂ、香箱真１ｃ及び香箱蓋１ｄからなる香箱車
１を備えている。機械的エネルギ源であるゼンマイ１ａ
は、外端が香箱歯車１ｂ、内端が香箱真１ｃに固定され
る。香箱真１ｃは、地板２と輪列受３に支持され、角穴
車４と一体で回転するように角穴ネジ５により固定され
ている。

【００６６】角穴車４は、時計方向には回転するが反時
計方向には回転しないように、こはぜ６と噛み合ってい
る。なお、角穴車４を時計方向に回転しゼンマイ１ａを
巻く方法は、機械時計の自動巻または手巻機構と同様で
あるため、説明を省略する。

【００６７】香箱歯車１ｂの回転は、７倍に増速されて
二番車７へ、順次６．４倍増速されて三番車８へ、9.37
5 倍増速されて四番車９へ、３倍増速されて五番車１０
へ、１０倍増速されて六番車１１へ、１０倍増速されて
ロータ１２へと、合計１２６，０００倍に増速されてい
る。そして、これらの各歯車７〜１１からなる増速輪列
によって、機械的エネルギ源であるゼンマイ１ａの機械
的エネルギを発電機２０に伝達する機械エネルギ伝達装
置が構成されている。

【００６８】二番車７には筒かな７ａが、筒かな７ａに
は分針１３が、四番車９には秒針１４が、筒車７ｂには
時針１７がそれぞれ固定されている。従って、二番車７
を１ｒｐｈで、四番車９を１ｒｐｍで回転させるために
は、ロータ１２は８ｒｐｓで回転するように制御すれば
よい。このときの香箱歯車１ｂは、１／７ｒｐｈとな
る。そして、これらの各針１３，１４，１７によって、
時刻を表示する時刻表示装置が構成されている。

【００６９】この電子制御式機械時計は、ロータ１２、
ステータ１５、コイルブロック１６から構成される発電
機２０を備えている。ロータ１２は、ロータ磁石１２
ａ、ロータかな１２ｂ、ロータ慣性円板１２ｃから構成
される。ロータ慣性円板１２ｃは、香箱車１からの駆動
トルク変動に対しロータ１２の回転数変動を少なくする
ためのものである。ステータ１５は、ステータ体１５ａ
に４万ターンのステータコイル１５ｂを巻線したもので
ある。

【００７０】コイルブロック１６は、磁心１６ａに１１
万ターンのコイル１６ｂを巻線したものである。ここ
で、ステータ体１５ａと磁心１６ａはＰＣパーマロイ等
で構成されている。また、ステータコイル１５ｂとコイ
ル１６ｂは、各々の発電電圧を加えた出力電圧がでるよ
うに直列に接続されている。

【００７１】図４には、第１実施形態の電子制御式機械
時計の構成を示すブロック図が示されている。

【００７２】電子制御式機械時計は、機械的エネルギ源
としてのゼンマイ１ａと、ゼンマイ１ａのトルクを発電
機２０に伝達するエネルギ伝達装置としての増速輪列
（各番車７〜１１）と、増速輪列７〜１１に連結されて
時刻表示を行う時刻表示装置である指針（分針１３、秒
針１４、時針１７）とを備えている。

【００７３】発電機２０は、増速輪列を介してゼンマイ
１ａによって駆動され、誘起電力を発生して電気的エネ
ルギを供給する。この発電機２０からの交流出力は、昇
圧整流、全波整流、半波整流、トランジスタ整流等から
なる整流回路４１を通して昇圧、整流され、コンデンサ
等で構成された電源回路４０に充電供給される。

【００７４】なお、本実施形態では、図５にも示すよう
に、整流回路４１を含むブレーキ回路１２０を発電機２
０に設けている。このブレーキ回路１２０は、発電機２
０で発電された交流信号（交流電流）が入力される第１
の交流入力端子ＭＧ１に接続された第１のスイッチ２１
と、前記交流信号が入力される第２の交流入力端子ＭＧ
２に接続された第２のスイッチ２２とを有し、これらの
スイッチ２１，２２を同時にオンすることにより、第
１、第２の交流入力端子ＭＧ１，ＭＧ２を短絡等によっ
て閉ループ状態にし、ショートブレーキを掛けるように
なっている。

【００７５】第１のスイッチ２１は、第２の交流入力端
子ＭＧ２にゲートが接続されたＰｃｈの第１の電界効果
型トランジスタ（ＦＥＴ）２６と、後述するチョッピン
グ信号選択手段８０からのチョッピング信号（チョッピ
ングパルス）ＣＨ５がゲートに入力される第２の電界効
果型トランジスタ２７とが並列に接続されて構成されて
いる。

【００７６】また、第２のスイッチ２２は、第１の交流
入力端子ＭＧ１にゲートが接続されたＰｃｈの第３の電
界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）２８と、チョッピング
信号選択手段８０からのチョッピング信号ＣＨ５がゲー
トに入力される第４の電界効果型トランジスタ２９とが
並列に接続されて構成されている。

【００７７】ここで、第１の電界効果型トランジスタ２
６は、交流入力端子ＭＧ２の極性が「−」の時にオンさ
れ、第３の電界効果型トランジスタ２８は、交流入力端
子ＭＧ１の極性が「−」の時にオンされる。つまり、各
トランジスタ２６，２８は、発電機の各端子ＭＧ１，Ｍ
Ｇ２のうち、極性「＋」の端子に接続された一方のトラ
ンジスタがオンされ、他方はオフされるように構成され
ている。従って、各電界効果型トランジスタ２６，２８
により、整流回路の一部を構成する整流用スイッチが構
成されている。

【００７８】また、各トランジスタ２６，２８にそれぞ
れ並列に接続された第２の電界効果型トランジスタ２７
と、第４の電界効果型トランジスタ２９とは、同じチョ
ッピング信号ＣＨ５でオン、オフ制御されている。この
ため、各トランジスタ２７，２９がチョッピング信号Ｃ
Ｈ５で同時にオンされると、整流用スイッチである各ト
ランジスタ２６，２８の状態に関係なく、第１、第２の
交流入力端子ＭＧ１，ＭＧ２間は短絡等によって閉ルー
プ状態となり、発電機２０にはショートブレーキが掛か
ることになる。従って、発電機２０の両端子ＭＧ１，Ｍ
Ｇ２間を閉ループ状態に接続する前記スイッチ２１，２
２は、より具体的には、各トランジスタ２７，２９の動
作により発電機２０の端子ＭＧ１，ＭＧ２間を閉ループ
状態に接続するように構成されている。

【００７９】そして、発電機２０に接続された昇圧用の
コンデンサ２３、ダイオード２４，２５、スイッチ２
１，２２を備えて整流回路（倍電圧整流回路）４１が構
成されている。なお、ダイオード２４，２５としては、
一方向に電流を流す一方向性素子であればよく、その種
類は問わない。特に、電子制御式機械時計では、発電機
２０の起電圧が小さいため、ダイオード２５としては降
下電圧Ｖｆが小さいショットキーバリアダイオードを用
いることが好ましい。また、ダイオード２４としては、
逆リーク電流が小さいシリコンダイオードを用いること
が好ましい。そして、この整流回路４１で整流された直
流信号は、電源回路（コンデンサ）４０に充電される。

【００８０】前記ブレーキ回路１２０は、電源回路４０
から供給される電力によって駆動される回転制御装置５
０により制御されている。この回転制御装置５０は、図
４に示すように、発振回路５１、分周回路５２、ロータ
の回転検出回路５３、制動制御回路５５を備えて構成さ
れている。

【００８１】発振回路５１は時間標準源である水晶振動
子５１Ａを用いて発振信号（３２７６８Ｈｚ）を出力
し、この発振信号は１２段のフリップフロップからなる
分周回路５２によってある一定周期まで分周される。分
周回路５２の１２段目の出力Ｑ１２は、８Ｈｚの基準信
号ｆｓとして出力されている。

【００８２】回転検出回路５３は、発電機２０に接続さ
れた波形整形回路６１とモノマルチバイブレータ６２と
で構成されている。波形整形回路６１は、アンプ、コン
パレータで構成され、正弦波を矩形波に変換する。モノ
マルチバイブレータ６２は、ある周期以下のパルスだけ
を通過させるバンドパス・フィルターとして機能し、ノ
イズを除去した回転検出信号ＦＧ１を出力する。

【００８３】制動制御回路５５は、制動制御手段である
アップダウンカウンタ６０と、同期回路７０と、チョッ
ピング信号発生部であるチョッピング生成回路（チョッ
ピング信号生成回路）１５１と、チョッピング信号選択
手段８０とを備えている。

【００８４】アップダウンカウンタ６０のアップカウン
ト入力およびダウンカウント入力には、回転検出回路５
３の回転検出信号ＦＧ１および分周回路５２からの基準
信号ｆｓが同期回路７０を介してそれぞれ入力されてい
る。

【００８５】同期回路７０は、４つのフリップフロップ
７１やＡＮＤゲート７２，ＮＡＮＤゲート７３からな
り、分周回路５２の５段目の出力Ｑ５（１０２４Ｈｚ）
や６段目の出力Ｑ６（５１２Ｈｚ）の信号を利用して、
回転検出信号ＦＧ１を基準信号ｆｓ（８Ｈｚ）に同期さ
せるとともに、これらの各信号パルスが重なって出力さ
れないように調整している。

【００８６】アップダウンカウンタ６０は、４ビットの
カウンタで構成されている。アップダウンカウンタ６０
のアップカウント入力には、前記回転検出信号ＦＧ１に
基づく信号が同期回路７０から入力され、ダウンカウン
ト入力には、前記基準信号ｆｓに基づく信号が同期回路
７０から入力される。これにより、基準信号ｆｓおよび
回転検出信号ＦＧ１の計数と、その差の算出とが同時に
行えるようになっている。

【００８７】なお、このアップダウンカウンタ６０に
は、４つのデータ入力端子（プリセット端子）Ａ〜Ｄが
設けられており、端子Ａ〜ＣにＨレベル信号が入力され
ていることで、アップダウンカウンタ６０の初期値（プ
リセット値）がカウンタ値７に設定されている。

【００８８】また、アップダウンカウンタ６０のＬＯＡ
Ｄ入力端子には、電源回路４０に接続されて電源回路４
０の電圧に応じてシステムリセット信号ＳＲを出力する
初期化回路９０が接続されている。なお、本実施形態で
は、初期化回路９０は、電源回路４０の充電電圧が所定
電圧になるまではＨレベルの信号を出力し、所定電圧以
上になればＬレベルの信号を出力するように構成されて
いる。

【００８９】アップダウンカウンタ６０は、ＬＯＡＤ入
力がＬレベルになるまで、つまりシステムリセット信号
ＳＲが出力されるまでは、アップダウン入力を受け付け
ないため、アップダウンカウンタ６０のカウンタ値は
「７」に維持される。

【００９０】アップダウンカウンタ６０は、４ビットの
出力ＱＡ〜ＱＤを有している。従って、４ビット目の出
力ＱＤは、カウンタ値が７以下であればＬレベル信号を
出力し、８以上であればＨレベル信号を出力することに
なる。この出力ＱＤは、チョッピング信号選択手段８０
に接続されている。

【００９１】なお、出力ＱＡ〜ＱＤが入力されたＮＡＮ
Ｄゲート７４およびＯＲゲート７５の各出力は、同期回
路７０からの出力が入力されるＮＡＮＤゲート７３にそ
れぞれ入力されている。従って、例えばアップカウント
信号の入力が複数個続いてカウンタ値が「１５」になる
と、ＮＡＮＤゲート７４からはＬレベル信号が出力さ
れ、さらにアップカウント信号がＮＡＮＤゲート７３に
入力されても、その入力はキャンセルされてアップダウ
ンカウンタ６０にアップカウント信号がそれ以上入力さ
れないように設定されている。同様に、カウンタ値が
「０」になると、ＯＲゲート７５からはＬレベル信号が
出力されるため、ダウンカウント信号の入力はキャンセ
ルされる。これにより、カウンタ値が「１５」を越えて
「０」になったり、「０」を越えて「１５」になったり
しないように設定されている。

【００９２】チョッピング信号発生部であるチョッピン
グ生成回路１５１は論理回路で構成され、分周回路５２
の出力Ｑ５〜Ｑ８を利用してデューティ比の異なる３種
類のチョッピング信号ＣＨ１〜ＣＨ３を出力するように
構成されている。

【００９３】チョッピング信号選択手段８０は、チョッ
ピング生成回路１５１からのチョッピング信号ＣＨ２，
ＣＨ３が入力される各ＡＮＤゲート１５２，１５３と、
各ＡＮＤゲート１５２，１５３の出力が入力されるＯＲ
ゲート１５４と、このＯＲゲート１５４の出力ＣＨ４
と、前記チョッピング信号ＣＨ１とが入力されるＮＯＲ
ゲート１５５とを備えている。

【００９４】なお、チョッピング信号ＣＨ１は、デュー
ティ比が１／１６と小さなチョッピング信号とされてい
る。また、チョッピング信号ＣＨ３は、デューティ比が
１５／１６と大きな第２のチョッピング信号とされてい
る。さらに、チョッピング信号ＣＨ２は、デューティ比
が１３／１６と比較的大きいが、チョッピング信号ＣＨ
３のデューティ比よりは小さいデューティ比の第１のチ
ョッピング信号とされている。なお、これらの各チョッ
ピング信号ＣＨ１〜ＣＨ３の周波数は同一とされ、例え
ば１２８Ｈｚに固定されている。

【００９５】このチョッピング信号選択手段８０のＮＯ
Ｒゲート１５５からの出力ＣＨ５は、Ｐｃｈトランジス
タ２７，２９のゲートに入力されている。従って、チョ
ッピング出力ＣＨ５がＬレベルとなっている間は、トラ
ンジスタ２７，２９はオン状態に維持され、発電機２０
がショートされてブレーキが掛かる。

【００９６】一方、出力ＣＨ５がＨレベルとなっている
間は、トランジスタ２７，２９はオフ状態に維持され、
発電機２０にはブレーキが加わらない。従って、出力Ｃ
Ｈ５からのチョッピング信号によって発電機２０をチョ
ッピング制御することができる。

【００９７】ここで、前記各チョッピング信号ＣＨ１〜
ＣＨ３のデューティ比は、１周期の間で発電機２０にブ
レーキを掛けている時間の比率であり、本実施形態では
各チョッピング信号ＣＨ１〜ＣＨ３において１周期の間
でＨレベルとなっている時間の比率である。

【００９８】なお、各ＡＮＤゲート１５２，１５３に
は、アップダウンカウンタ６０の出力ＱＤが入力されて
いるとともに、電源回路４０の電圧つまりは発電機２０
の起電圧（発電電圧）を検出する電源電圧検出回路１０
３からの信号ＣＴＬ１が一方のＡＮＤゲート１５２に対
しては反転して、他方のＡＮＤゲート１５３に対しては
そのまま入力されている。

【００９９】次に、本実施形態における動作を図６，７
のタイミングチャートおよび図８のフローチャートを参
照して説明する。

【０１００】発電機２０が作動し始めて、初期化回路９
０からＬレベルのシステムリセット信号ＳＲがアップダ
ウンカウンタ６０のＬＯＡＤ入力に入力されると（ステ
ップ１１、以下ステップを「Ｓ」と略す）、図６に示す
ように、回転検出信号ＦＧ１に基づくアップカウント信
号と、基準信号ｆｓに基づくダウンカウント信号とがア
ップダウンカウンタ６０でカウントされる（Ｓ１２）。
これらの各信号は、同期回路７０によって同時にカウン
タ６０に入力されないように設定されている。

【０１０１】このため、初期カウント値が「７」に設定
されている状態から、アップカウント信号が入力される
とカウンタ値は「８」となり、出力ＱＤからＨレベル信
号がチョッピング信号選択手段８０のＡＮＤゲート１５
２，１５３に出力される。

【０１０２】一方、ダウンカウント信号が入力されてカ
ウンタ値が「７」に戻れば、出力ＱＤからはＬレベル信
号が出力される。

【０１０３】チョッピング信号発生部であるチョッピン
グ生成回路１５１では、図７に示すように、分周回路５
２の出力Ｑ５〜Ｑ８を利用し、各チョッピング信号ＣＨ
１〜ＣＨ３を出力する。

【０１０４】そして、アップダウンカウンタ６０の出力
ＱＤからＬレベル信号が出力されている場合（カウント
値「７」以下）には、各ＡＮＤゲート１５２，１５３か
らの出力もＬレベル信号となり、出力ＣＨ４もＬレベル
信号となる。このため、ＮＯＲゲート１５５からの出力
ＣＨ５は出力ＣＨ１が反転したチョッピング信号、つま
りＨレベル期間（ブレーキオフ時間）が長く、Ｌレベル
期間（ブレーキオン時間）が短いデューティ比（トラン
ジスタ２７，２９をオンしている比率）の小さなチョッ
ピング信号となる。従って、基準周期においてブレーキ
を掛けているトータル時間が短くなり、発電機２０に対
しては、ほとんどブレーキが掛けられない、つまり発電
電力（起電力）を優先した弱いブレーキ制御（弱ブレー
キ制御）が行われる（Ｓ１３，Ｓ１４）。

【０１０５】一方、アップダウンカウンタ６０の出力Ｑ
ＤからＨレベル信号が出力されている場合（カウント値
「８」以上）には、出力ＣＨ４は信号ＣＴＬ１によって
切り替えられる。すなわち、電源電圧検出回路１０３で
検出された電源回路４０の電圧が、基準電圧（例えば
１．２Ｖ）よりも小さい場合には（Ｓ１５）、信号ＣＴ
Ｌ１はＬレベル信号となるため、ＡＮＤゲート１５３か
らの信号はＬレベル信号となり、ＡＮＤゲート１５２か
らはチョッピング信号ＣＨ２がそのまま出力され、出力
ＣＨ４はチョッピング信号ＣＨ２と同一になる。

【０１０６】そして、ＮＯＲゲート１５５つまりチョッ
ピング信号選択手段８０からの出力ＣＨ５は、図７に示
すように、出力ＣＨ４つまりチョッピング信号ＣＨ２を
反転したチョッピング信号、つまりＨレベル期間（ブレ
ーキオフ時間）がある程度あり、Ｌレベル期間（ブレー
キオン時間）が比較的長い、つまりデューティ比が比較
的大きな（１３／１６）チョッピング信号（第１のチョ
ッピング信号）となる。従って、基準周期においてブレ
ーキを掛けているトータル時間が長くなり、発電機２０
に対しては強いブレーキ制御（強ブレーキ制御）が行わ
れるが、一定周期でブレーキがオフされるためにチョッ
ピング制御が行われ、発電電力の低下を抑えつつ制動ト
ルクを向上することができる。特に、ブレーキが掛けら
れていない時間がある程度（３／１６）確保されている
ので、強いブレーキ制御を行いながらも、発電電力もあ
る程度維持され、発電電力（起電力）を優先した強いブ
レーキ制御が行われる（Ｓ１６）。

【０１０７】一方で、電源回路４０の電圧が基準電圧以
上になると（Ｓ１５）、信号ＣＴＬ１はＨレベル信号と
なるため、出力ＣＨ４はチョッピング信号ＣＨ３と同一
になり、チョッピング信号選択手段８０からの出力ＣＨ
５は出力ＣＨ４つまりチョッピング信号ＣＨ３を反転し
たチョッピング信号、つまりＨレベル期間（ブレーキオ
フ時間）が短く、Ｌレベル期間（ブレーキオン時間）が
長いデューティ比の大きい（１５／１６）チョッピング
信号（第２のチョッピング信号）となる。この場合も、
発電機２０はチョッピング制御されるのである程度発電
電力の低下を抑えつつ制動トルクが向上されるが、特に
ブレーキが掛けられていない時間が短いため（１／１
６）、発電電力（起電力）よりもブレーキ力（制動トル
ク）を優先した強いブレーキ制御が行われる（Ｓ１
７）。

【０１０８】なお、整流回路４１では、次のようにして
発電機２０で発電した電荷を電源回路４０に充電してい
る。すなわち、第１の端子ＭＧ１の極性が「＋」で第２
の端子ＭＧ２の極性が「−」の時には、第１の電界効果
型トランジスタ（ＦＥＴ）２６がオンされ、第３の電界
効果型トランジスタ（ＦＥＴ）２８がオフされる。この
ため、発電機２０で発生した誘起電圧の電荷は、「第１
の端子ＭＧ１→コンデンサ２３→ダイオード２５→第２
の端子ＭＧ２」の回路によって例えば０．１μＦのコン
デンサ２３に充電されるとともに、「第１の端子ＭＧ１
→第１のスイッチ２１→電源回路４０→ダイオード２４
→ダイオード２５→第２の端子ＭＧ２」の回路によって
例えば１０μＦの電源回路（コンデンサ）４０に充電さ
れる。

【０１０９】一方、第１の端子ＭＧ１の極性が「−」で
第２の端子ＭＧ２の極性が「＋」に切り替わると、第１
の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）２６がオフされ、
第３の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）２８がオンさ
れる。このため、「コンデンサ２３→第１の端子ＭＧ１
→発電機２０→第２の端子ＭＧ２→第２のスイッチ２２
→電源回路４０→ダイオード２４→コンデンサ２３」の
回路によって、発電機２０で発生した誘起電圧と、コン
デンサ２３の充電電圧とが加えられた電圧で電源回路
（コンデンサ）４０が充電される。

【０１１０】なお、各々の状態で、チョッピング信号Ｃ
Ｈ５により発電機２０の両端が閉ループとなり、開放さ
れると、コイルの両端に高電圧が誘起され、この高い充
電電圧によって電源回路（コンデンサ）４０を充電する
ことで充電効率が向上する。

【０１１１】そして、ゼンマイ１ａのトルクが大きくて
発電機２０の回転速度が大きい場合などでは、アップカ
ウンタ信号によりカウンタ値が「８」になった後に、さ
らにアップカウンタ値が入力されることがある。この場
合には、カウンタ値は「９」となり、前記出力ＱＤはＨ
レベルを維持するため、チョッピング信号ＣＨ３の反転
信号により一定周期でブレーキがオフされながらブレー
キが掛けられる強いブレーキ制御が行われる。そして、
ブレーキが掛けられたことにより、発電機２０の回転速
度が低下し、回転検出信号ＦＧ１が入力される前に基準
信号ｆｓ（ダウンカウント信号）が２回入力されると、
カウンタ値は「８」、「７」と低下し、「７」になった
際には弱いブレーキ制御に切り替えられる。特に、ゼン
マイ１ａのトルクが大きい場合には、カウンタ値が
「９」、「１０」と上昇することもあるが、このような
トルクが大きい場合には、電源回路４０の充電電圧も大
きくなって信号ＣＴＬ１がＨレベル信号に切り替えら
れ、出力ＣＨ５もよりブレーキ力の大きなチョッピング
信号になるため、発電機２０に大きな制動力が加えられ
て回転速度が迅速に低下される。

【０１１２】このような制御を行うと、発電機２０が設
定された回転スピード近くになり、図６に示すように、
アップカウンタ信号と、ダウンカウンタ信号とが交互に
入力されて、カウンタ値が「８」と「７」とを繰り返す
ロック状態に移行する。この際は、カウンタ値および電
源電圧値に応じて２種類（発電優先およびブレーキ優
先）の強いブレーキの印加と、弱いブレーキの印加とが
繰り返される。つまり、ロータが１回転する基準周期の
１周期の期間にデューティ比が大きい（１５／１６又は
１３／１６）チョッピング信号と、デューティ比が小さ
いチョッピング信号とがトランジスタ２７，２９に印加
されてチョッピング制御が行われる。

【０１１３】さらに、ゼンマイ１ａがほどけてそのトル
クが小さくなると、徐々にブレーキを掛ける時間が短く
なり、発電機２０の回転速度はブレーキを掛けない状態
でも基準速度に近い状態になる。

【０１１４】そして、まったくブレーキを掛けなくても
ダウンカウント値が多く入力されるようになり、カウン
ト値が「６」以下の小さな値になると、ゼンマイ１ａの
トルクが低下したと判断し、運針を停止したり、非常に
低速にしたり、さらにはブザー、ランプ等を鳴らした
り、点灯させることで、利用者にゼンマイ１ａを再度巻
き上げるように促す。

【０１１５】従って、アップダウンカウンタ６０の出力
ＱＤからＨレベル信号が出ている間は、デューティ比の
大きなチョッピング信号による強いブレーキ制御が行わ
れ、さらにその強いブレーキ制御も、電源回路４０の充
電電圧（発電機２０の発電電圧）つまりゼンマイ１ａの
駆動トルクに応じて制動トルクの異なる２種類の強いブ
レーキ制御が行われる。

【０１１６】つまり、アップダウンカウンタ６０の出力
ＱＤに応じて、各ゲート１５２〜１５５によって強いブ
レーキ制御と弱いブレーキ制御とが切り替えられ、電源
電圧検出回路１０３の信号ＣＴＬ１つまり電源回路４０
の電圧に応じて、各ゲート１５２〜１５５によって、ブ
レーキ優先と発電優先の２種類の強いブレーキ制御に切
り替えられる。従って、本実施形態では、電源電圧検出
回路１０３によって、強ブレーキ制御時に、発電機に印
加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係を
判定する優先度判定手段が構成され、アップダウンカウ
ンタ６０および各ゲート１５２〜１５５等によって、前
記優先度判定手段である電源電圧検出回路１０３の出力
に基づいて、強ブレーキ制御時に使用するチョッピング
信号を選択するチョッピング信号選択手段８０が構成さ
れている。なお、本実施形態では、チョッピング信号選
択手段８０は、強ブレーキ制御時のチョッピング信号の
選択だけではなく、強ブレーキ制御時と弱ブレーキ制御
時とで使用するチョッピング信号の選択も行っている。

【０１１７】なお、本実施形態では、出力ＱＤがＬレベ
ル信号の場合、チョッピング信号ＣＨ５はＨレベル期
間：Ｌレベル期間が１５：１つまりデューティ比が１／
１６＝0.0625のチョッピング信号となる。また、出力Ｑ
ＤがＨレベル信号の場合でかつ電源回路４０が１．２Ｖ
未満の場合、チョッピング信号ＣＨ５はＨレベル期間：
Ｌレベル期間が３：１３つまりデューティ比が１３／１
６＝0.8125のチョッピング信号となる。さらに、出力Ｑ
ＤがＨレベル信号の場合でかつ電源回路４０が１．２Ｖ
以上の場合、チョッピング信号ＣＨ５はＨレベル期間：
Ｌレベル期間が１：１５つまりデューティ比が１５／１
６＝0.9375のチョッピング信号となる。

【０１１８】そして、発電機２０のＭＧ１，ＭＧ２から
は、磁束の変化に応じた交流波形が出力される。この
際、出力ＱＤの信号に応じて周波数は一定でかつデュー
ティ比の異なるチョッピング信号ＣＨ５がトランジスタ
２７，２９（スイッチ２１，２２）に適宜印加され、出
力ＱＤがＨレベル信号を出力した時、つまり強いブレー
キ制御時には、各チョッピングサイクル内におけるショ
ートブレーキ時間が長くなってブレーキ量が増えて発電
機２０は減速される。そして、ブレーキが掛かる分、発
電量も低下するが、このショートブレーキ時に蓄えられ
たエネルギーを、チョッピング信号によりスイッチ２
１，２２をオフした際に出力してチョッピング昇圧する
ことができるため、ショートブレーキ時の発電量低下を
補うことができ、発電電力の低下を抑えながら、制動ト
ルクを増加することができる。

【０１１９】逆に、出力ＱＤがＬレベル信号を出力した
際、つまり弱いブレーキ制御時には、各チョッピングサ
イクル内におけるショートブレーキ時間が短くなってブ
レーキ量が減って発電機２０は増速される。この際も、
チョッピング信号によりトランジスタ２７，２９（スイ
ッチ２１，２２）をオンからオフした際にチョッピング
昇圧することができるので、まったくブレーキを掛けず
に制御した場合に比べても発電電力を向上させることが
できる。

【０１２０】そして、発電機２０からの交流出力は、倍
電圧整流回路４１によって昇圧、整流されて電源回路
（コンデンサ）４０に充電され、この電源回路４０によ
り回転制御装置５０が駆動される。

【０１２１】なお、アップダウンカウンタ６０の出力Ｑ
Ｄと、チョッピング信号ＣＨ５とは共に分周回路５２の
出力Ｑ５〜Ｑ８，Ｑ１２を利用しているため、つまりチ
ョッピング信号ＣＨ５の周波数が出力ＱＤの周波数の整
数倍とされているため、出力ＱＤの出力レベルの変化つ
まり強いブレーキ制御と弱いブレーキ制御の切替タイミ
ングと、チョッピング信号ＣＨ５とは同期して発生して
いる。

【０１２２】このような本実施形態によれば、次のよう
な効果がある。

【０１２３】(1) 回転検出信号ＦＧ１に基づくアップカ
ウント信号と、基準信号ｆｓに基づくダウンカウント信
号とを、アップダウンカウンタ６０に入力し、回転検出
信号ＦＧ１（アップカウント信号）のカウント数が基準
信号ｆｓ（ダウンカウント信号）のカウント数よりも大
きい状態（カウンタ６０の初期値が「７」であれば、カ
ウンタ値が「８」以上の状態）では、ブレーキ回路１２
０により発電機２０に強いブレーキをかけ続け、逆に回
転検出信号ＦＧ１のカウント数が基準信号ｆｓのカウン
ト数以下の状態（カウンタ値が「７」以下の状態）で
は、発電機２０に弱いブレーキを印加するため、発電機
２０の立ち上がり時等の回転速度が基準速度よりも大き
くずれている場合でも、迅速に基準速度に近づけること
ができ、回転制御の応答性を速くすることができる。

【０１２４】(2) その上、強いブレーキ制御と弱いブレ
ーキ制御との切り替えを、デューティ比の異なるチョッ
ピング信号ＣＨ５を用いて行っているので、充電電圧
（発電電圧）を低下させることなくブレーキ（制動トル
ク）を大きくすることができる。特に、強いブレーキ制
御時にはデューティ比の大きなチョッピング信号を用い
て制御しているので、充電電圧の低下を抑えながら制動
トルクを大きくすることができ、システムの安定性を維
持しながら、効率的なブレーキ制御を行うことができ
る。これにより、電子制御式機械時計の持続時間も長く
することができる。

【０１２５】(3) さらに、強いブレーキ制御時に、電源
回路４０の充電電圧つまり発電機２０の回転速度に応じ
て制動トルク（デューティ比）が異なる２段階の強いブ
レーキ制御を行っているので、より効果的な強いブレー
キ制御を行うことができ、発電電力の低下を抑えなが
ら、十分なブレーキ制御を行うことができる。

【０１２６】特に、図２８〜３１からも分かるように、
周波数が１２８Ｈｚでありかつデューティ比が１５／１
６のチョッピング信号を用いれば、充電電圧をある程度
確保しつつ、発電機２０の制動トルクを大きくすること
ができ、ブレーキを優先した制御を行うことができる。
また、周波数が１２８Ｈｚでありかつデューティ比が１
３／１６のチョッピング信号を用いれば、ブレーキ力を
ある程度確保しつつ、充電電圧を比較的高くすることが
でき、発電を優先した制御を行うことができる。

【０１２７】(4) さらに、弱いブレーキ制御時にも、デ
ューティ比の小さなチョッピング信号によりチョッピン
グ制御しているので、弱いブレーキを印加している間の
充電電圧をより向上することができる。

【０１２８】特に、図２８〜３１からも分かるように、
周波数が１２８Ｈｚでかつデューティ比が１／１６のチ
ョッピング信号を用いれば、制動トルクを低く維持しつ
つ、充電電圧をある程度確保することができる。

【０１２９】(5) 強いブレーキ制御と弱いブレーキ制御
の切替は、カウンタ値が「７」以下であるか「８」以上
であるかのみで設定され、ブレーキ時間等を別途設定す
る必要もないため、回転制御装置５０をシンプルな構成
にでき、部品コストや製造コストを低減でき、電子制御
式機械時計を安価に提供できる。

【０１３０】(6) 発電機２０の回転速度に応じて、アッ
プカウンタ信号が入力されるタイミングが変化するた
め、カウンタ値が「８」である期間つまりブレーキを掛
けている時間も自動的に調整することができる。このた
め、特にアップカウンタ信号とダウンカウント信号とが
交互に入力されるロック状態では、応答性の速い安定し
た制御を行うことができる。

【０１３１】(7) 制動制御手段として、アップダウンカ
ウンタ６０を用いているので、各アップカウンタ信号お
よびダウンカウンタ信号の計数と同時に各計数値の比較
（差）を自動的に算出することができるため、構成を簡
易にできかつ各計数値の差を簡単に求めることができ
る。

【０１３２】(8) ４ビットのアップダウンカウンタ６０
を用いているので、１６個のカウント値をカウントする
ことができる。このため、アップカウンタ信号が続けて
入力された場合などに、その入力値を累積してカウント
することができ、設定された範囲つまりアップカウンタ
信号やダウンカウンタ信号が連続して入力されてカウン
タ値が「１５」や「０」になるまでの範囲では、その累
積誤差を補正することができる。このため、仮に発電機
２０の回転速度が基準速度から大きく外れても、ロック
状態になるまでは時間が掛かるが、その累積誤差を確実
に補正して発電機２０の回転速度を基準速度に戻すこと
ができ、長期的には正確な運針を維持することができ
る。

【０１３３】(9) 初期化回路９０を設けて、発電機２０
の起動時の電源回路４０が所定の電圧に充電されるまで
はブレーキ制御を行わず、発電機２０にブレーキが掛か
らないようにしているので、電源回路４０への充電を優
先させることができ、電源回路４０によって駆動される
回転制御装置５０を迅速にかつ安定して駆動するこがで
き、その後の回転制御の安定性も高めることができる。

【０１３４】(10)出力ＱＤの出力レベル変化つまり強い
ブレーキ制御と弱いブレーキ制御との切替タイミング
と、チョッピング信号ＣＨ５のオンからオフへの変化タ
イミングとを同期させているので、発電機２０のチョッ
ピング信号ＣＨ５に対応した起電圧が高い出力部分（ひ
げ部分）を一定間隔で出力することができ、この出力を
時計の歩度測定パルスとして利用することもできる。す
なわち、出力ＱＤとチョッピング信号ＣＨ５とが同期し
ていない場合には、一定周期のチョッピング信号ＣＨ５
とは別に出力ＱＤの変化時にも発電機２０からは起電圧
が高い部分が発生する。このため、発電機２０の出力波
形における「ひげ部分」は必ずしも一定間隔で出力され
ないために歩度測定パルスとして利用することができな
いが、本実施形態のように同期させていれば歩度測定パ
ルスとしても利用することができる。

【０１３５】(11)発電機２０の整流制御は、各端子ＭＧ
１，ＭＧ２にゲートが接続された第１，３の電界効果型
トランジスタ２６，２８で行っているので、コンパレー
タ等を用いる必要が無く、構成が簡単になり、かつコン
パレータの消費電力による充電効率の低下も防止でき
る。さらに、発電機２０の端子電圧を利用して電界効果
型トランジスタ２６，２８のオン、オフを制御している
ので、発電機２０の端子の極性に同期して各電界効果型
トランジスタ２６，２８を制御することができ、整流効
率を向上することができる。また、チョッピング制御さ
れる第２，４の電界効果型トランジスタ２７，２９を各
トランジスタ２６，２８に並列に接続することで、チョ
ッピング制御を独立して行うことができ、かつ構成も簡
易にできる。従って、構成が簡易で、発電機２０の極性
に同期し、かつ昇圧しながらチョッピング整流を行える
整流回路４１を提供することができる。

【０１３６】次に、本発明の第２実施形態について、図
９を参照して説明する。なお、本実施形態において、前
述の第１実施形態と同一もしくは同様の構成部分には、
同一符号を付し、説明を省略あるいは簡略する。

【０１３７】本実施形態は、チョッピング信号発生部で
あるチョッピング生成回路１５１Ａからのチョッピング
信号ＣＨ１２，１３をデューティ比は同一のまま周波数
のみを異ならせたものである。具体的には、チョッピン
グ信号ＣＨ１２は、デューティ比１３／１６でかつ周波
数は５１２Ｈｚとされている。また、チョッピング信号
ＣＨ１３は、デューティ比１３／１６でチョッピング信
号ＣＨ１２と同じとされ、かつ周波数は６４Ｈｚと小さ
くされている。なお、信号ＣＨ１１はデューティ比が０
／１６つまりＬレベル信号のみが出力されるように構成
されている。

【０１３８】また、ＯＲゲート１５４からの出力を切り
替える際に、前記第１実施形態では電源電圧検出回路１
０３の信号ＣＴＬ１を用いていたのに対し、本実施形態
ではブレーキ量検出回路１００を設け、このブレーキ量
検出回路１００からの信号ＣＴＬ２を用いて切り替える
ように構成されている。

【０１３９】ブレーキ量検出回路１００は、基準信号ｆ
ｓと回転検出信号ＦＧ１を入力として、基準信号の周期
ｂとブレーキ印加時間ａからブレーキ量の比率ａ／ｂを
算出する。なお、ブレーキ印加時間ａの算出は、回転検
出信号ＦＧ１と基準信号ｆｓとの位相差をタイマで検出
することにより行われる。そして、ブレーキ量検出回路
１００は、図１０にも示すように、ブレーキ量の比率ａ
／ｂが、基準値（例えば５０％）未満であれば信号ＣＴ
Ｌ２をＬレベル信号とし、基準値以上であればＨレベル
信号とするように構成されている。

【０１４０】従って、本実施形態では、図１１およびフ
ローチャートである図１２に示すように、初期化回路９
０からシステムリセット信号ＳＲが出力され（Ｓ２
１）、アップカウント信号およびダウンカウント信号が
アップダウンカウンタ６０でカウントされ（Ｓ２２）、
そのカウンタ値が「７」未満で出力ＱＤがＬレベル信号
とされていると（Ｓ２３）、チョッピング信号選択手段
８０の出力ＣＨ１５は信号ＣＨ１１が反転されたＨレベ
ル信号に維持されるため、スイッチ２１，２２はオフさ
れた状態に維持されて、発電機２０にはブレーキが掛け
られず（ブレーキオフ制御状態）、発電機２０の交流出
力もそのまま出力される（Ｓ２４）。

【０１４１】一方、出力ＱＤがＨレベル信号とされて強
いブレーキ制御状態になると（Ｓ２３）、ブレーキ量が
基準値未満で信号ＣＴＬ２がＬレベル信号とされている
場合には（Ｓ２５）、出力ＣＨ１５は、チョッピング信
号ＣＨ１２が反転されたつまり周波数５１２Ｈｚでデュ
ーティ比が１３／１６のチョッピング信号（第１のチョ
ッピング信号）になり、発電が優先された強いブレーキ
制御が行われる（Ｓ２６）。さらに、強いブレーキ制御
時において、ブレーキ量が基準値以上で信号ＣＴＬ２が
Ｈレベル信号とされている場合には（Ｓ２５）、出力Ｃ
Ｈ１５は、チョッピング信号ＣＨ１３が反転されたつま
り周波数６４Ｈｚでデューティ比が１３／１６のチョッ
ピング信号（第２のチョッピング信号）になり、ブレー
キが優先された強いブレーキ制御が行われる（Ｓ２
７）。

【０１４２】このため、本実施形態では、ブレーキ量検
出回路１００によって、強ブレーキ制御時に、発電機に
印加するブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係
を判定する優先度判定手段が構成され、アップダウンカ
ウンタ６０および各ゲート１５２〜１５５等によって、
前記優先度判定手段であるブレーキ量検出回路１００の
出力に基づいて、強ブレーキ制御時に使用するチョッピ
ング信号を選択するチョッピング信号選択手段８０が構
成されている。なお、本実施形態においても、チョッピ
ング信号選択手段８０は、強ブレーキ制御時のチョッピ
ング信号の選択だけではなく、強ブレーキ制御時と弱ブ
レーキ制御時とで使用するチョッピング信号の選択も行
っている。

【０１４３】このような本実施形態でも、前記第１実施
形態の(1) 〜(11)と同じ作用効果を奏することができ
る。すなわち、周波数のみが異なる各チョッピング信号
ＣＨ１２，ＣＨ１３を用いた場合でも、前記第１実施形
態と同様に、制動トルクや充電電圧を異ならせることが
でき、強いブレーキ制御時に発電機２０の回転速度等に
応じた２段階の制御を行うことができる。

【０１４４】(12)さらに、各チョッピング信号ＣＨ１２
〜ＣＨ１３は、周波数のみを異ならせているので、図２
８〜３１に示すように、デューティ比のみを異ならせた
前記第１実施形態に比べて、充電電圧や制動トルクの変
化量を大きくすることができるため、調速制御可能な範
囲をより広げることができ、より効果的な調速制御を行
うことができる。

【０１４５】次に本発明の第３実施形態について、図１
３〜図１５を参照して説明する。なお、本実施形態にお
いても、前述の各実施形態と同一もしくは同様の構成部
分には、同一符号を付し、説明を省略あるいは簡略す
る。

【０１４６】本実施形態は、チョッピング信号選択手段
８０におけるＯＲゲート１５４からの出力を切り替える
際に、アップダウンカウンタ６０のカウンタ値を利用し
て切り替えるように構成されているものである。

【０１４７】すなわち、出力ＱＡ〜ＱＤの内、出力ＱＡ
〜ＱＣが反転して入力され、出力ＱＤがそのまま入力さ
れたＡＮＤゲート１１１と、このＡＮＤゲート１１１の
出力が反転入力され、出力ＱＤがそのまま入力されるＡ
ＮＤゲート１１２とが設けられている。

【０１４８】このため、ＡＮＤゲート１１１の出力ＣＨ
２２は、カウンタ値が「８」つまりＱＤがＨレベルで、
他の出力ＱＡ〜ＱＣがＬレベルとされている場合のみＨ
レベル信号となり、他のカウンタ値ではＬレベル信号と
なる。

【０１４９】また、ＡＮＤゲート１１２の出力ＣＨ２３
は、カウンタ値が「９」〜「１５」の場合にＨレベル信
号となり、その他の場合にＬレベル信号となる。

【０１５０】従って、初期化回路９０からシステムリセ
ット信号ＳＲが出力され（Ｓ３１）、アップカウント信
号およびダウンカウント信号がアップダウンカウンタ６
０でカウントされ（Ｓ３２）、このアップダウンカウン
タ６０のカウンタ値が「８」未満（「０」〜「７」）で
あれば（Ｓ３３）、各出力ＣＨ２２，ＣＨ２３は共にＬ
レベル信号となるため、ＯＲゲート１５４の出力ＣＨ２
４もＬレベル信号となり、ＮＯＲゲート１５５の出力Ｃ
Ｈ２５は出力ＣＨ１が反転したデューティ比の小さなチ
ョッピング信号となり、弱いブレーキ制御が行われる
（Ｓ３４）。

【０１５１】また、カウンタ値が「８」になると、つま
りカウンタ値が「７」よりも大きく（Ｓ３３）かつ
「８」よりは大きくない場合（Ｓ３５）には、出力ＣＨ
２２のみがＨレベル信号となるため、出力ＣＨ２４はチ
ョッピング信号ＣＨ２と同じチョッピング信号となり、
出力ＣＨ２５はこれが反転したデューティ比が１３／１
６のチョッピング信号（第１のチョッピング信号）とな
り、発電を優先した強いブレーキ制御が行われる（Ｓ３
６）。

【０１５２】さらに、カウンタ値が「９」以上になると
（Ｓ３５）、出力ＣＨ２３のみがＨレベル信号となり、
出力ＣＨ２２はＬレベル信号となるため、出力ＣＨ２４
はチョッピング信号ＣＨ３と同じ信号となり、出力ＣＨ
２５はこれが反転したデューティ比が１５／１６のチョ
ッピング信号（第２のチョッピング信号）となり、ブレ
ーキ力を優先した強いブレーキ制御が行われる（Ｓ３
７）。

【０１５３】ここで、アップダウンカウンタ６０から出
力されるカウンタ値は、基準信号ｆｓの周期に対して発
電機２０の回転周期が早くなれば大きくなり、遅くなれ
ば小さくなる。

【０１５４】このため、本実施形態では、アップダウン
カウンタ６０によって、発電機２０の回転周期を検出
し、強ブレーキ制御時に、発電機に印加するブレーキト
ルクと発電機の起電力との優先関係を判定する優先度判
定手段が構成されている。また、アップダウンカウンタ
６０は、強ブレーキおよび弱ブレーキの切替なども行っ
ているため、このアップダウンカウンタ６０、各ゲート
１１１，１１２，１５２〜１５５等によって、強ブレー
キ制御時に使用するチョッピング信号の選択や、強ブレ
ーキ制御時と弱ブレーキ制御時とで使用するチョッピン
グ信号の選択を行うチョッピング信号選択手段８０が構
成されている。

【０１５５】このような本実施形態においても、前記第
１実施形態の(1) 〜(11)と同じ作用効果を奏することが
できる。

【０１５６】(13)さらに、ＡＮＤゲート１１１、１１２
を設けるだけで強いブレーキ制御時のチョッピング信号
を切り替えることができるため、電源電圧検出回路１０
３やブレーキ量検出回路１００を設けた前記各実施形態
に比べて構成を簡易にでき、コストも低減できる。

【０１５７】次に本発明の第４実施形態について、図１
６，１７を参照して説明する。なお、本実施形態におい
ても、前述の各実施形態と同一もしくは同様の構成部分
には、同一符号を付し、説明を省略あるいは簡略する。

【０１５８】本実施形態は、チョッピング信号発生部で
あるチョッピング生成回路１５１Ｂから出力されるチョ
ッピング信号ＣＨ３２，ＣＨ３３を、周波数およびデュ
ーティ比の両方が異なるようにしたものである。

【０１５９】すなわち、チョッピング信号ＣＨ３２は、
周波数５１２Ｈｚでかつデューティ比１３／１６のチョ
ッピング信号（第１のチョッピング信号）とされ、チョ
ッピング信号ＣＨ３３は、周波数６４Ｈｚでかつデュー
ティ比１５／１６のチョッピング信号（第２のチョッピ
ング信号）とされている。

【０１６０】そして、これらの各チョッピング信号ＣＨ
３２，３３を、優先度判定手段であるブレーキ量検出回
路１００の信号ＣＴＬ２で切り替えて出力している。

【０１６１】すなわち、本実施形態では、第２実施形態
と同じフローで処理され、アップカウント信号およびダ
ウンカウント信号がアップダウンカウンタ６０でカウン
トされる。そのカウンタ値が「７」未満で出力ＱＤがＬ
レベル信号とされていると、チョッピング信号選択手段
８０の出力ＣＨ３５は信号ＣＨ１１が反転されたＨレベ
ル信号に維持されるため、スイッチ２１，２２はオフさ
れた状態に維持されて、発電機２０にはブレーキが掛け
られず、ブレーキオフ制御状態となる。

【０１６２】一方、出力ＱＤがＨレベル信号とされて強
いブレーキ制御状態の場合に、ブレーキ量が基準値未満
で信号ＣＴＬ２がＬレベル信号とされると、出力ＣＨ３
５は、チョッピング信号ＣＨ３２が反転されたつまり周
波数５１２Ｈｚでデューティ比が１３／１６のチョッピ
ング信号（第１のチョッピング信号）になり、発電が優
先された強いブレーキ制御が行われる。さらに、強いブ
レーキ制御時において、ブレーキ量が基準値以上で信号
ＣＴＬ２がＨレベル信号とされている場合には、出力Ｃ
Ｈ３５は、チョッピング信号ＣＨ３３が反転されたつま
り周波数６４Ｈｚでデューティ比が１５／１６のチョッ
ピング信号（第２のチョッピング信号）になり、ブレー
キが優先された強いブレーキ制御が行われる。

【０１６３】このため、本実施形態では、第２実施形態
と同様に、アップダウンカウンタ６０、各ゲート１５２
〜１５５等によってチョッピング信号選択手段８０が構
成されている。

【０１６４】このような本実施形態においても、前記第
１実施形態の(1) 〜(11)と同じ作用効果を奏することが
できる。

【０１６５】(14)さらに、各チョッピング信号ＣＨ３
２，ＣＨ３３の周波数およびデューティ比をそれぞれ変
えているので、つまりチョッピング信号ＣＨ３２を反転
した信号を用いることで、充電電圧を大きくできて発電
を優先した強いブレーキ制御を行うことができ、チョッ
ピング信号ＣＨ３３を反転した信号を用いることで、制
動トルクを大きくできてブレーキを優先した強いブレー
キ制御を行うことができ、発電機２０の回転制御をより
一層効率的に行うことができる。

【０１６６】なお、本発明は各実施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範囲での変形、
改良等は、本発明に含まれるものである。

【０１６７】例えば、前記第１実施形態では、電源電圧
検出回路１０３の信号ＣＴＬ１つまり電源電圧（充電電
圧）の値によってチョッピング信号ＣＨ２，ＣＨ３を切
り替えていたが、第２実施形態のブレーキ量検出回路１
００の信号ＣＴＬ２つまりブレーキ量によって切り替え
てもよいし、第３実施形態のＡＮＤゲート１１１，１１
２の出力ＣＨ２２，ＣＨ２３つまりアップダウンカウン
タ６０のカウンタ値を用いて切り替えてもよい。同様
に、他の実施形態においても、チョッピング信号の切替
は、電源回路４０の電圧、ブレーキ量、カウンタ値のい
ずれを採用してもよく、優先度判定手段としても前記第
１〜３実施形態のいずれのものを用いてもよい。

【０１６８】さらに、優先度判定手段としては、電源電
圧検出回路１０３、ブレーキ量検出回路１００、アップ
ダウンカウンタ６０等を複数組み合わせて構成してもよ
い。

【０１６９】また、優先度判定手段としては、発電機２
０の回転周期を検出する回転周期検出装置を有し、前記
回転周期に応じて優先度を判定して強ブレーキ時のチョ
ッピング信号を切り替えるものでもよい。この際、回転
周期検出装置は、例えば、図９や図１６に示すブレーキ
量検出回路１００と同様に、回転検出信号ＦＧ１を入力
とし、この入力ＦＧ１をタイマーで検出するように構成
すればよく、これにより発電機２０の回転周期を検出す
ることができる。

【０１７０】ここで、タイマーの値（検出値）が基準
値、例えば周期１２５ｍｓ（８Ｈｚ）の基準値以下であ
れば、回転周期が短いつまり回転が速い場合となるた
め、強ブレーキ制御時には、ブレーキ量（ブレーキトル
ク）を優先する制御つまりデューティ比が大きいチョッ
ピング信号、又は周波数が小さいチョッピング信号を選
択して用いればよい。

【０１７１】一方、タイマーの値（検出値）が基準値よ
りも大きければ、回転周期が長いつまり回転が遅い場合
となるため、強ブレーキ制御時には、ブレーキ量を優先
する制御は必要なく、起電圧を優先する制御つまりデュ
ーティ比が小さいチョッピング信号、又は周波数が大き
いチョッピング信号を選択して用いればよい。

【０１７２】また、優先度判定手段としては、発電機２
０の状態を直接検出する上記電源電圧検出回路１０３、
ブレーキ量検出回路１００、アップダウンカウンタ６
０、回転周期検出装置等に限らず、間接的に検出するも
のでもよい。例えば、発電機２０の回転速度（起電圧）
は、ゼンマイ１ａからのトルクの大きさの影響が大きい
ため、ゼンマイ１ａのフル巻状態からの経過時間を検出
するタイマ等を設け、発電機２０の状態を推測して優先
度を判定してもよい。

【０１７３】また、チョッピング信号発生部におけるチ
ョッピング信号のデューティ比は、前記実施形態のよう
に、１３／１６や１５／１６に限らず、例えば、１４／
１６等の他の値でもよい。さらには、チョッピング信号
のデューティ比を２８／３２、３１／３２等にし、デュ
ーティ比の変化を１６段階ではなく、３２段階などにし
てもよい。すなわち、強いブレーキ制御時で発電を優先
させる際に用いられる第１のチョッピング信号として
は、デューティ比が０．７５〜０．８５の範囲にあるこ
とが好ましく、特に０．７８〜０．８２の範囲にすれ
ば、充電電圧をより一層向上できる点で好ましい。一方
で、ブレーキ力を優先させる際に用いられる第２のチョ
ッピング信号としては、デューティ比が０．８７〜０．
９７の範囲にあることが好ましく、特に０．９０〜０．
９７と高い範囲にすれば、ブレーキ力をより一層高める
ことができる点で好ましい。

【０１７４】さらに、各実施形態において、弱いブレー
キ制御時に用いられるチョッピング信号は、デューティ
比が１／１６でもよく、さらには１／３２等でもよく、
その際の周波数も含めて、実施にあたって適宜設定すれ
ばよい。また、弱ブレーキ制御を行う代わりに、第２，
４実施形態のように、ブレーキオフ制御を行ってもよ
い。

【０１７５】チョッピング信号発生部において生成され
るチョッピング信号の周波数を変える場合に、その周波
数は前記第２実施形態の５１２Ｈｚ、６４Ｈｚに限ら
ず、例えば１０２４Ｈｚや１２８Ｈｚ等の他の周波数で
もよい。すなわち、強いブレーキ制御時で発電を優先さ
せる際に用いられる第１のチョッピング信号としては、
周波数が１１０〜１１００Ｈｚの範囲にあることが好ま
しく、特に５００〜１１００Ｈｚと高い範囲の周波数に
すれば、充電電圧をより一層向上できる点で好ましい。
一方で、ブレーキ力を優先させる際に用いられる第２の
チョッピング信号としては、周波数が２５〜１００Ｈｚ
の範囲にあることが好ましく、特に２５〜５０Ｈｚと低
い範囲の周波数にすれば、ブレーキ力をより一層高める
ことができる点で好ましい。

【０１７６】さらに、第４実施形態における周波数およ
びデューティ比が異なるチョッピング信号においても、
その周波数やデューティ比の具体的な値は前記第４実施
形態の例に限らず、適宜設定すればよい。

【０１７７】チョッピング信号を電源回路４０の電圧に
基づいて切り替える際に、優先度判定手段である電源電
圧検出回路１０３における検出基準値は、前記実施形態
のように１．２Ｖに限らず、実施にあたって適宜設定す
ればよい。

【０１７８】また、基準電圧も、１つの値だけではな
く、充電電圧が徐々に上昇している際にチョッピング信
号を切り替えるための第１の基準電圧（例えば１．５
Ｖ）と、充電電圧が徐々に減少している際にチョッピン
グ信号を切り替えるための第２の基準電圧（例えば１．
０Ｖ）との２つの基準値を設け、チョッピング信号の切
替がヒステリシス切替となるように設定してもよい。

【０１７９】さらに、ブレーキ量検出回路１００におけ
る基準値も、前記第２実施形態の５０％に限らず、他の
値でもよい。

【０１８０】また、前記各実施形態のブレーキ回路１２
０で、第１、２のスイッチ２１，２２をコンデンサ２
３、ダイオード２４と入れ替えて、電源回路４０の−
（ＶＳＳ）側に配置してもよい。すなわち、各スイッチ
２１，２２のトランジスタ２６〜２９をＮｃｈタイプに
変更し、発電機２０の２つの端子ＭＧ１，ＭＧ２と低電
圧側の電源である電源回路４０の−（ＶＳＳ）側との間
に挿入すればよい。この場合、発電機２０のマイナス側
の端子に接続されたスイッチ２１，２２をオンし続け、
プラス側の端子に接続されたスイッチ２１，２２を断続
するように回路を構成すればよい。

【０１８１】また、アップダウンカウンタ６０のカウン
タ値でチョッピング信号を切り替える場合には、前記第
３実施形態のように、カウンタ値が「８」未満、
「８」、「９」以上の３段階で切り替えるものに限ら
ず、例えば、カウンタ値が「８」未満、「８〜９」、
「１０〜１５」で切り替えてもよく、これらの値は実施
にあたって適宜設定すればよい。

【０１８２】チョッピング信号選択手段を構成し、主に
強ブレーキ制御と弱ブレーキ制御またはブレーキオフ制
御とを切り替える制動制御手段として４ビットのアップ
ダウンカウンタ６０を用いていたが、３ビット以下のア
ップダウンカウンタを用いてもよいし、５ビット以上の
アップダウンカウンタを用いても良い。ビット数が大き
なアップダウンカウンタを用いれば、カウントできる値
が増えるため、累積誤差を記憶できる範囲が大きくで
き、特に発電機２０の起動直後等の非ロック状態での制
御が有利になる。一方で、ビット数の小さなカウンタを
用いれば、累積誤差を記憶できる範囲が小さくなるが、
特にロック状態になればアップおよびダウンを繰り返す
ことになるため、１ビットのカウンタでも対応できると
ともに、コストを低減できる利点がある。

【０１８３】また、制動制御手段としては、アップダウ
ンカウンタに限らず、基準信号ｆｓ用および回転検出信
号ＦＧ１用にそれぞれ設けた第１および第２の計数手段
と、各計数手段の計数値を比較する比較回路とで構成さ
れたものでもよい。ただし、アップダウンカウンタ６０
を用いたほうが回路構成が簡易になるという利点があ
る。さらに、制動制御手段としては、発電機２０の回転
周期等を検出してその回転周期に基づいて強いブレーキ
制御および弱いブレーキ制御を切り替えることができる
ものであればよく、その具体的構成は実施にあたって適
宜設定すればよい。

【０１８４】さらに、前記実施形態では強いブレーキ制
御時に、デューティ比や周波数の異なる２種類のチョッ
ピング信号を用いてブレーキ制御していたが、デューテ
ィ比や周波数の異なる３種類以上のチョッピング信号を
用いてもよい。

【０１８５】さらに、周波数やデューティ比はステップ
的に変えるのではなく、周波数変調のように連続的な変
化になるようにしてもよい。

【０１８６】また、整流回路４１、ブレーキ回路１２
０、制動制御回路５５、チョッピング信号発生部、チョ
ッピング信号選択手段８０等の具体的な構成は前記各実
施形態に限らず、電子制御式機械時計の発電機２０をチ
ョッピング制御できるものであればよい。例えば、ブレ
ーキ回路１２０における整流回路４１としては、図１８
に示すように、コンデンサ２３の代わりにダイオード２
５ａを設けたものを利用してもよい。

【０１８７】また、チョッピング信号選択手段８０とし
ては、前記各実施形態のように、論理ゲートを用いたも
のに限らず、チョッピング生成回路１５１からの出力端
子を切り替えるスイッチ素子と、このスイッチ素子を前
記発電機の起電圧やブレーキ量などに応じてコントロー
ルするＩＣ等とを用いて構成してもよい。

【０１８８】さらに、発電機２０の両端を閉ループとす
るスイッチとしては、前記実施形態のスイッチ２１，２
２に限らない。例えば、図１９に示すように、トランジ
スタ２７に抵抗素子３０を接続し、チョッピング信号に
よって各トランジスタ２７，２９をオンして発電機２０
の両端を閉ループとした際に、その経路に抵抗素子３０
を配置してもよい。要するに、スイッチは、発電機２０
の両端を閉ループとすることが可能なものであればよ
い。

【０１８９】また、整流回路４１としては、チョッピン
グ昇圧を利用した前記実施形態の構成に限らず、例えば
複数のコンデンサを設け、その接続を切り替えることで
昇圧する昇圧回路等を組み込んで構成してもよく、発電
機や整流回路を組み込む電子制御式機械時計の種類等に
応じて適宜設定すればよい。

【０１９０】さらに、整流回路４１を含むブレーキ回路
としては、前記各実施形態のブレーキ回路１２０に限ら
ず、図２０〜図２４に示すようなチョッピング充電回路
２００，３００，４００，５００，６００をそれぞれ用
いてもよい。なお、これらの各チョッピング充電回路２
００〜６００で前記実施形態と同一あるいは相当する構
成要素には同一符号を付し、説明を省略する。

【０１９１】図２０に示すチョッピング充電回路２００
は、発電機２０のコイルにコンデンサ２０１を直列に接
続するとともに、この発電機２０に並列に電源回路（コ
ンデンサ）４０およびＩＣ２０２を接続し、さらに前記
ＩＣ２０２によって制御されてチョッピングを行うスイ
ッチ２０３を接続したものである。このスイッチ２０３
には、寄生ダイオード２０４が並列に接続されている。

【０１９２】このようなチョッピング充電回路２００に
おいても、スイッチ２０３をオンして発電機２０にショ
ートブレーキを掛けた際に、コンデンサ２０１にエネル
ギーが充電され、スイッチ２０３をオフした際にコンデ
ンサ２０１のエネルギーを含んで起電圧が高められた電
力をコンデンサ４０に充電できるため、充電電圧を下げ
ることなく、制動トルクを向上できるといった前記実施
形態と同じ効果が得られる。さらに、寄生ダイオード２
０４が昇圧整流回路のダイオードを兼ねているため、部
品点数を少なくでき、回路実装コストも低減できる。

【０１９３】図２１に示すチョッピング充電回路３００
は、前記チョッピング充電回路２００に対して、整流用
のダイオード３０１，３０２が設けられている点が異な
る。

【０１９４】このようなチョッピング充電回路３００
は、前記チョッピング充電回路２００に比べてダイオー
ド３０１，３０２が多くなり、コスト面では不利である
が、前記チョッピング充電回路２００ではスイッチ２０
３を接続してショートさせた際に、コンデンサ２０１の
電荷がスイッチ２０３側に流れてしまうため、ショート
時間が長くなると起電圧の向上割合が小さくなるのに対
し、チョッピング充電回路３００では、スイッチ２０３
を接続した際にもコンデンサ２０１の電荷がスイッチ２
０３側に流れることを防止できるため、前記チョッピン
グ充電回路２００に比べて昇圧性能を高くできる利点が
ある。

【０１９５】図２２に示すチョッピング充電回路４００
は、チョッピング充電回路３００におけるスイッチ２０
３、ダイオード２０４，３０２をさらにもう一組設け
て、発電機２０の交流出力の正負の両波に対してチョッ
ピングを行うようにしたものである。このため、発電機
２０の交流出力の全周期にわたって昇圧およびブレーキ
制御を行うことができ、昇圧性能およびブレーキ性能を
より一層高くできる。

【０１９６】図２３に示すチョッピング充電回路５００
は、２つのコンデンサ５０１，５０２を設けて発電機２
０での発電電圧の２倍の電圧をＩＣ２０２に加えること
ができるようにした倍昇圧整流回路である。

【０１９７】図２４に示すチョッピング充電回路６００
は、整流ダイオード６０１を設けた全波整流回路におい
てチョッピングを実現したものである。

【０１９８】なお、これらの各チョッピング充電回路５
００，６００においては、両波に対してチョッピングす
るように構成していたが、半波のみをチョッピングする
ように構成してもよい。これらの各チョッピング充電回
路３００〜６００においても、前記実施形態と同じ効果
が得られる。

【０１９９】さらに、前記各実施形態におけるチョッピ
ング信号の周波数は、実施にあたって適宜設定すればよ
いが、例えば５０Ｈｚ（発電機２０のロータの回転周波
数の約５倍）程度以上あれば、充電電圧を一定値以上に
維持しながら、ブレーキ性能を向上できる。また、チョ
ッピング信号のデューティ比も、０．０５〜０．９７の
範囲で実施にあたって適宜設定すればよい。

【０２００】ロータの回転周波数（基準信号）として
は、前記実施形態の８Ｈｚに限らず、１０Ｈｚ等でもよ
く、実施にあたって適宜設定すればよい。

【０２０１】また、本発明は、前記実施形態のような電
子制御式機械時計に適用するものに限らず、各種腕時
計、置き時計、クロック等の各種時計、携帯型時計、携
帯型の血圧計、携帯電話機、ＰＨＳ、ページャ、万歩計
（登録商標）、電卓、携帯用パーソナルコンピュータ、
電子手帳、ＰＤＡ（小型情報端末、「Personal Digital
Assistant」）、携帯ラジオ、玩具、オルゴール、メト
ロノーム、電気かみそり等にも適用することができる。

【０２０２】例えば、図２５に示すようなオルゴール９
０１等の音響装置に本発明を適用してもよい。

【０２０３】オルゴール９０１は、機械的エネルギ源と
してのゼンマイ９１１が収容された香箱車９１０と、香
箱車９１０の香箱歯車９１２と噛み合ってゼンマイ９１
１を巻き上げる巻上げ車９２０と、同じく香箱歯車９１
２と噛み合ってゼンマイ９１１の機械的エネルギを伝達
する増速歯車９３０と、増速歯車９３０のカナ９３１と
噛み合う減速歯車９４０（二点鎖線で図示）と、この減
速歯車９４０を介して駆動されて音響を発生する音響発
生手段９５０と、増速歯車９３０で伝えられる機械的エ
ネルギを電気的エネルギに変換する発電機９６０と、発
電機９６０の回転速度を一定に調速する回転制御装置９
７０（図２６）とを備えている。このようなオルゴール
９０１は、本発明の電子機器として用いられるものであ
り、単独であるいは時計（クロック）内に組み込まれて
用いられ、所定時間曲を奏でるように構成されている。

【０２０４】なお、巻上げ車９２０には、一対の係合子
９９１を有したロック機構としての電磁クラッチ９９０
が設けられている。この電磁クラッチ９９０は、ゼンマ
イ９１１の巻数が少なくなってロータ９６１の回転が著
しく遅くなった際に、各係合子９９１を矢印Ａ方向に移
動させ、歯止め部材９９２を巻上げ車９２０と係合させ
てその回転を止め（矢印Ｂ方向に回転しているのを止め
る）、ゼンマイ９１１がそれ以上解けるのをロックする
ように構成されている。

【０２０５】なお、歯止め部材９９２は、スプリング等
で巻上げ車９２０側に付勢されているため、係合子９９
１が巻上げ車９２０に係合している状態でも、ハンドル
９２１を用いて巻上げ車９２０を矢印Ｃ方向にのみ回転
させことが可能であり、ゼンマイ９１１を巻き上げるこ
とができるようになっている。

【０２０６】音響発生手段９５０は、従来のオルゴール
と略同じ構造であって、減速歯車９４０と噛み合うカナ
９５１に設けられた回転円板９５２を備え、回転円板９
５２の上面に植設された複数のピン９５３で櫛歯状の振
動板９５４を弾くことにより曲を奏でるものである。

【０２０７】また、発電機９６０は、ロータ９６１およ
びコイルブロック９６２を備えている。

【０２０８】ロータ９６１は、増速歯車９３０の歯車９
３２と噛み合うロータカナ９６３と、ロータカナ９６３
と一体に回転するロータ磁石９６４とで構成されてい
る。

【０２０９】コイルブロック９６２は、コ字形のステー
タ９６５に第１コイル９６６および第２コイル９６７を
巻線したものであり、ステータ９６５にはロータ９６１
に隣接した一対のコアステータ部９６８が設けられてい
る。このステータ９６５やコアステータ部９６８は複数
枚の板状部材を重ねた構造とされ、うず損失の低減が図
られている。そして、第１コイル９６６は発電および制
動用として使用され、第２コイル９６７はロータ９６１
の回転検出用として専ら使用されている。

【０２１０】回転制御手段９７０は、ＩＣからなる電子
回路であり、図２６に示すように、水晶振動子９７１を
駆動する発振回路９７２と、発振回路９７２に生じたク
ロック信号を基に一定周波数の基準信号を生成する分周
回路９７３と、前記第２コイル９６７に接続されてロー
タ９６１の回転速度（交流出力波形に基づく周波数）を
検出するとともに、該回転速度に応じた検出信号を発生
する回転検出手段としてのコンパレータ９７４と、前記
検出信号を前記基準信号に同期させて出力する同期回路
９７５と、同期回路９７５からの検出信号と前記基準信
号とを比較し、比較結果に応じた制動用の制御信号（チ
ョッピング信号）を出力する制御回路９７６と、制御回
路９７６からの制御信号に応じて発電機９６０の前記ロ
ータ９６１を調速する制動回路９７７とを備えている。

【０２１１】これらのうち、制動回路９７７は、コイル
９６６つまり発電機９６０の両端を閉ループとして発電
機９６０を調速できるトランジスタなどで構成されたス
イッチを備えている。そして、制御回路９７６からは、
前記実施形態と同様に、ロータ９６１の回転速度に応じ
てデューティ比および周波数の少なくとも一方が異なる
２種類のチョッピング信号が選択出力され、このチョッ
ピング信号によって前記制動回路９７７は発電機９６０
をチョッピング制御している。

【０２１２】このため、発電電圧を一定値以上に維持し
ながら、制動トルクを向上でき、持続時間の長いオルゴ
ール９０１にすることができる。さらに、発電機９６０
つまり回転円板９５２を一定速度に回転させることがで
き、かつ長時間作動させ続けることができるため、正確
な演奏を長時間行うことができる。

【０２１３】また、本発明をメトロノームに適用する場
合にも、輪列の歯車にメトロノーム音発信車を付け、そ
の車の回転により、メトロノーム音片を弾いて周期的な
メトロノーム音を発音させるようにすればよい。なお、
メトロノームは、各種のテンポに対応した音を発生させ
る必要があるが、この場合には、水晶振動子の分周段を
変えて発振回路からの基準信号の周期を可変することで
対応すればよい。

【０２１４】さらに、機械的エネルギ源も、ゼンマイ１
ａに限らず、ゴム、スプリング、重錘や、圧縮空気等の
流体でもよく、本発明を適用する対象などに応じて適宜
設定すればよい。さらに、これらの機械的エネルギ源に
機械的エネルギを入力する手段としては、手巻き、回転
錘、位置エネルギ、気圧変化、風力、波力、水力、温度
差等でもよい。

【０２１５】また、ゼンマイなどの機械的エネルギ源か
らの機械的エネルギを発電機に伝達するエネルギ伝達装
置としては、前記各実施形態のような輪列（歯車）に限
らず、摩擦車、ベルト（タイミングベルト等）及びプー
リ、チェーン及びスプロケットホイール、ラック及びピ
ニオン、カムなどを利用したものでもよく、本発明を適
用する電子機器の種類などに応じて適宜設定すればよ
い。

【０２１６】また、時刻表示装置としては、指針１３，
１４，１７に限らず、円板、円環状や円弧形状のものを
用いてもよい。さらに、液晶パネル等を用いたデジタル
表示式の時刻表示装置を用いてもよく、本発明の電子機
器には、このようなデジタル表示式の時計も含まれる。

【０２１７】

【実施例】次に、本発明のチョッパリングの効果を確認
するために行った実施例について説明する。実験には、
図２７に示すチョッピング充電回路７００を用いた。こ
のチョッピング充電回路７００は、図２１に示すチョッ
ピング充電回路３００と同様のものであり、発電機２０
のコイルに０．１μＦのコンデンサ２０１を直列に接続
するとともに、この発電機２０に並列に１μＦのコンデ
ンサ４０と、チョッピングを行うスイッチ２０３とを接
続したものである。なお、ＩＣの代わりに負荷として１
０ＭΩの抵抗２０５を設けるとともに、整流用のダイオ
ード３０１，３０２を設けている。

【０２１８】そして、スイッチ２０３のチョッピング周
波数を、２５，５０，１００，５００，１０００Ｈｚの
５段階に切り替えた際と、３２，６４，１２８，２５
６，５１２，１０２４Ｈｚの６段階に切り替えた際と
の、スイッチ２０３をオンしている比率を表すデューテ
ィーサイクル（duty）の各値でのコンデンサ４０の充電
電圧（発電電圧）および駆動トルクを測定した。この実
験結果を図２８〜３１にそれぞれ示す。なお、発電機２
０のロータの回転周波数は１０Ｈｚに設定した。

【０２１９】電子制御式機械時計のＩＣ２０２は、通常
０．８Ｖ、８０ｎＡで駆動するように設定されており、
前記回路７００において、コンデンサ４０に０．８Ｖ充
電されれば、１０ＭΩの抵抗２０５には８０ｎＡ流れ、
ＩＣ２０２を駆動可能な電圧が充電されていることにな
る。

【０２２０】そこで、図２８，３０の充電電圧の実験結
果からも明らかなように、チョッピング周波数が２５Ｈ
ｚおよび３２Ｈｚの場合を除いて、いずれもが０．８Ｖ
を上回る電圧を充電でき、電圧を一定値（０．８Ｖ）以
上維持できる。

【０２２１】また、図２９，３１は図２８，３０のチョ
ッピング条件の時の発電機２０を駆動するトルクを測定
した結果である。ここで、駆動トルクは発電機２０を１
０Ｈｚで回すのに必要なトルクであり、発電機２０がゼ
ンマイ１ａを制動するトルクと同一である。図２９，３
１に示すように、チョッピング周波数により、dutyを大
きくした時の駆動トルクの上昇カーブは異なるが、duty
が０．９になると、ほぼ等しい駆動トルクとなることが
分かる。なお、図２８、図２９、図３０、図３１は、１
０Ｈｚ以外の例えば８Ｈｚでも同様な特性が得られるこ
とが確認されている。

【０２２２】従って、特にチョッピング周波数が、５０
Ｈｚや６４Ｈｚつまりロータの回転周波数の５倍以上あ
れば、充電電圧を一定値以上に維持しながら、ブレーキ
性能を向上でき、本発明の有効性が確認できた。

【０２２３】なお、チョッピング周波数が２５Ｈｚや３
２Ｈｚの場合も、dutyが０．８０以下であれば０．８Ｖ
以上充電することができるため、duty値の範囲をチョッ
ピングの周波数に応じて適宜設定することで利用可能で
ある。

【０２２４】要するに、duty比は、チョッピングの周波
数（チョッピング信号の周波数）に応じてその範囲を設
定すればよい。具体的には、この実施例のように周波数
が２５〜１０００Ｈｚ程度の範囲であれば、強いブレー
キ制御時には０．４０〜０．９７の範囲内で適宜設定す
ればよく、弱いブレーキ制御時には０．０１〜０．３０
の範囲内で適宜設定すればよい。

【０２２５】また、本実験は、１０２４Ｈｚ迄しか測定
していないが、更に大きい周波数でも同様の効果がある
ことは容易に推測できる。但し、余り大きい周波数であ
ると、チョッピングするためにＩＣの消費電力が増大
し、発電する電力が多くなるため、上限としては１００
０Ｈｚ〜１１００Ｈｚ程度つまりロータの回転周波数の
１００倍程度が望ましい。

【０２２６】なお、図２８〜３１に示す特性は、上述し
たような発電機２０のロータ１２の回転周波数（基準信
号）が１０Ｈｚの場合に限らず、他の周波数の場合でも
同様の傾向が成立する。従って、回転周波数は実施にあ
たって適宜設定すればよく、いずれの場合でも同様の効
果を奏することができる。

【０２２７】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明の電子機
器、電子制御式機械時計およびこれらの制御方法によれ
ば、発電電力を一定以上に保ちながら発電機の制動トル
クをより大きくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態における電子制御式機械
時計の要部を示す平面図である。

【図２】図１の要部を示す断面図である。

【図３】図１の要部を示す断面図である。

【図４】第１実施形態の要部の構成を示すブロック図で
ある。

【図５】第１実施形態の電子制御式機械時計の構成を示
す回路図である。

【図６】第１実施形態のアップダウンカウンタにおける
タイミングチャートである。

【図７】第１実施形態のチョッピング信号選択手段にお
けるタイミングチャートである。

【図８】第１実施形態の制御方法を示すフローチャート
である。

【図９】第２実施形態の電子制御式機械時計の構成を示
す回路図である。

【図１０】第２実施形態においてブレーキ量を説明する
ための図である。

【図１１】第２実施形態のチョッピング信号選択手段に
おけるタイミングチャートである。

【図１２】第２実施形態の制御方法を示すフローチャー
トである。

【図１３】第３実施形態の電子制御式機械時計の構成を
示す回路図である。

【図１４】第３実施形態のチョッピング信号選択手段に
おけるタイミングチャートである。

【図１５】第３実施形態の制御方法を示すフローチャー
トである。

【図１６】第４実施形態の電子制御式機械時計の構成を
示す回路図である。

【図１７】第４実施形態のチョッピング信号選択手段に
おけるタイミングチャートである。

【図１８】本発明の整流回路の変形例を示す回路図であ
る。

【図１９】本発明の整流回路の他の変形例を示す回路図
である。

【図２０】本発明のブレーキ回路でもあるチョッピング
充電回路の変形例を示す回路図である。

【図２１】本発明のチョッピング充電回路の変形例を示
す回路図である。

【図２２】本発明のチョッピング充電回路の変形例を示
す回路図である。

【図２３】本発明のチョッピング充電回路の変形例を示
す回路図である。

【図２４】本発明のチョッピング充電回路の変形例を示
す回路図である。

【図２５】本発明の他の変形例であるオルゴールの要部
の構成を示す斜視図である。

【図２６】図２５のオルゴールにおける回転制御手段の
要部を示す回路構成図である。

【図２７】本発明の実験例におけるチョッピング充電回
路を示す回路図である。

【図２８】チョッピング周波数と駆動トルクとの関係を
示すグラフである。

【図２９】チョッピング周波数と充電電圧との関係を示
すグラフである。

【図３０】チョッピング周波数と駆動トルクとの関係を
示すグラフである。

【図３１】チョッピング周波数と充電電圧との関係を示
すグラフである。

【符号の説明】

１ａ ゼンマイ ７ 二番車 ８ 三番車 ９ 四番車 １０ 五番車 １１ 六番車 １２ ロータ １３ 分針 １４ 秒針 １７ 時針 ２０ 発電機 ２１，２２ スイッチ ２３ コンデンサ ２４，２５ ダイオード ２６〜２９ スイッチ素子である電界効果型トランジス
タ ４０ 電源回路（コンデンサ） ４１ 整流回路（倍電圧整流回路） ５０ 回転制御装置 ５１Ａ 水晶振動子 ５１ 発振回路 ５２ 分周回路 ５３ 回転検出回路 ５５ 制動制御回路 ６０ アップダウンカウンタ ６１ 波形整形回路 ６２ モノマルチバイブレータ ７０ 同期回路 ７１ フリップフロップ ８０ チョッピング信号選択手段 ９０ 初期化回路 １００ 優先度判定手段であるブレーキ量検出回路 １０３ 優先度判定手段である電源電圧検出回路 １１１ ＡＮＤゲート １１２ ＡＮＤゲート １５１，１５１Ａ，１５１Ｂ チョッピング信号発生部
であるチョッピング生成回路 １５２ ＡＮＤゲート １５３ ＡＮＤゲート １５４ ＯＲゲート １５５ ＮＯＲゲート ９０１ 電子機器であるオルゴール ９１１ ゼンマイ ９２０ 巻上げ車 ９２１ ハンドル ９３０ 増速歯車 ９４０ 減速歯車 ９５０ 音響発生手段 ９５２ 回転円板 ９５４ 振動板 ９６０ 発電機 ９６１ ロータ ９６２ コイルブロック ９７０ 回転制御装置 ９７１ 水晶振動子 ９７２ 発振回路 ９７３ 分周回路 ９７６ 制御回路 ９７７ 制動回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 英典 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 藤森 茂幸 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機械的エネルギ源と、前記機械的エネル
   ギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネ
   ルギを供給する発電機と、前記電気的エネルギにより駆
   動されて前記発電機の回転周期を制御する回転制御装置
   とを備える電子機器において、 前記回転制御装置は、前記発電機の両端を閉ループ状態
   に接続可能なスイッチと、 デューティ比および周波数の少なくとも一方が異なり、
   かつ強ブレーキ制御用に設定された２種類以上のチョッ
   ピング信号を発生するチョッピング信号発生部と、 前記２種類以上のチョッピング信号から１つのチョッピ
   ング信号を選択して前記スイッチに印加し、前記発電機
   をチョッピング制御するチョッピング信号選択手段と、
   を備えて構成されていることを特徴とする電子機器。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電子機器において、 前記２種類以上のチョッピング信号は、周波数は同一と
   され、デューティ比が異なるように設定されていること
   を特徴とする電子機器。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の電子機器において、 前記２種類以上のチョッピング信号は、デューティ比が
   ０．７５〜０．８５とされた第１のチョッピング信号
   と、デューティ比が０．８７〜０．９７とされた第２の
   チョッピング信号であることを特徴とする電子機器。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の電子機器において、 前記２種類以上のチョッピング信号は、デューティ比は
   同一とされ、周波数が異なるように設定されていること
   を特徴とする電子機器。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の電子機器において、 前記２種類以上のチョッピング信号は、周波数が１１０
   〜１１００Ｈｚとされた第１のチョッピング信号と、周
   波数が２５〜１００Ｈｚとされた第２のチョッピング信
   号であることを特徴とする電子機器。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の電子機器において、 前記２種類以上のチョッピング信号は、デューティ比お
   よび周波数がそれぞれ異なるように設定されていること
   を特徴とする電子機器。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の電子機器において、 前記２種類以上のチョッピング信号は、デューティ比が
   ０．７５〜０．８５でありかつ周波数が１１０〜１１０
   ０Ｈｚである第１のチョッピング信号と、デューティ比
   が０．８７〜０．９７でありかつ周波数が２５〜１００
   Ｈｚである第２のチョッピング信号であることを特徴と
   する電子機器。
8. 【請求項８】 請求項２または請求項３に記載の電子機
   器において、 前記回転制御装置は、発電機に印加するブレーキトルク
   と発電機の起電力との優先関係を判定する優先度判定手
   段を備え、 前記チョッピング信号選択手段は、前記優先度判定手段
   においてブレーキトルクを優先すると判定された際に
   は、前記２種類以上のチョッピング信号のうちのデュー
   ティ比の大きなチョッピング信号を選択して前記スイッ
   チに印加し、 前記起電力を優先すると判定された際には、デューティ
   比の小さなチョッピング信号を選択して前記スイッチに
   印加するように構成されていることを特徴とする電子機
   器。
9. 【請求項９】 請求項４または請求項５に記載の電子機
   器において、 前記回転制御装置は、発電機に印加するブレーキトルク
   と発電機の起電力との優先関係を判定する優先度判定手
   段を備え、 前記チョッピング信号選択手段は、前記優先度判定手段
   においてブレーキトルクを優先すると判定された際に
   は、前記２種類以上のチョッピング信号のうちの周波数
   の低いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加
   し、 前記起電力を優先すると判定された際には、周波数の高
   いチョッピング信号を選択して前記スイッチに印加する
   ように構成されていることを特徴とする電子機器。
10. 【請求項１０】 請求項６または請求項７に記載の電子
    機器において、 前記回転制御装置は、発電機に印加するブレーキトルク
    と発電機の起電力との優先関係を判定する優先度判定手
    段を備え、 前記チョッピング信号選択手段は、前記優先度判定手段
    においてブレーキトルクを優先すると判定された際に、
    前記２種類以上のチョッピング信号のうちのデューティ
    比が大きくかつ周波数が低いチョッピング信号を選択し
    て前記スイッチに印加し、 前記起電力を優先すると判定された際には、デューティ
    比が小さく周波数の高いチョッピング信号を選択して前
    記スイッチに印加するように構成されていることを特徴
    とする電子機器。
11. 【請求項１１】 請求項８〜１０のいずれかに記載の電
    子機器において、 前記優先度判定手段は、発電機の起電圧を検出して、ブ
    レーキトルクと発電機の起電力との優先関係を判定する
    電圧検出装置を有することを特徴とする電子機器。
12. 【請求項１２】 請求項８〜１０のいずれかに記載の電
    子機器において、 前記優先度判定手段は、発電機の回転周期を検出して、
    ブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係を判定す
    る回転周期検出装置を有することを特徴とする電子機
    器。
13. 【請求項１３】 請求項８〜１０のいずれかに記載の電
    子機器において、 前記優先度判定手段は、発電機に加えるブレーキ量を検
    出して、ブレーキトルクと発電機の起電力との優先関係
    を判定するブレーキ量検出装置を有することを特徴とす
    る電子機器。
14. 【請求項１４】 請求項１〜１３のいずれかに記載の電
    子機器において、 前記回転制御装置は、前記強いブレーキを印加する時に
    スイッチに印加するチョッピング信号を、前記２種類以
    上のチョッピング信号から発電機の起電圧に応じて選択
    するチョッピング信号選択手段を有することを特徴とす
    る電子機器。
15. 【請求項１５】 請求項１〜１３のいずれかに記載の電
    子機器において、 前記回転制御装置は、前記発電機の回転周期に基づく回
    転検出信号と、基準信号とがそれぞれアップカウント入
    力およびダウンカウント入力として入力されるアップダ
    ウンカウンタを備えるとともに、前記強いブレーキを印
    加する時にスイッチに印加するチョッピング信号を、前
    記２種類以上のチョッピング信号からアップダウンカウ
    ンタの値に応じて選択するチョッピング信号選択手段を
    有することを特徴とする電子機器。
16. 【請求項１６】 請求項１〜１３のいずれかに記載の電
    子機器において、 前記回転制御装置は、前記強いブレーキを印加する時に
    スイッチに印加するチョッピング信号を、前記２種類以
    上のチョッピング信号から基準信号の１周期に対するブ
    レーキ時間の割合であるブレーキ量に応じて選択するチ
    ョッピング信号選択手段を有することを特徴とする電子
    機器。
17. 【請求項１７】 請求項１〜１６のいずれかに記載の電
    子機器において、 前記回転制御装置は、前記強いブレーキの他に、弱いブ
    レーキを発電機に印加可能に構成され、かつ前記発電機
    に弱いブレーキを印加する時に、前記強いブレーキ時に
    用いられる２種類以上の強ブレーキ制御用に設定された
    チョッピング信号よりもデューティ比が小さなチョッピ
    ング信号を印加可能に構成されていることを特徴とする
    電子機器。
18. 【請求項１８】 請求項１７に記載の電子機器におい
    て、 前記弱いブレーキの印加時に用いられるチョッピング信
    号は、デューティ比が０．０１〜０．３０の範囲内で設
    定されたチョッピング信号であることを特徴とする電子
    機器。
19. 【請求項１９】 請求項１８に記載の電子機器におい
    て、 前記チョッピング信号は、デューティ比が０．０１〜
    ０．１５の範囲内で設定されたチョッピング信号である
    ことを特徴とする電子機器。
20. 【請求項２０】 請求項１９に記載の電子機器におい
    て、 前記チョッピング信号は、デューティ比が０．０５〜
    ０．１０の範囲内で設定されたチョッピング信号である
    ことを特徴とする電子機器。
21. 【請求項２１】 請求項１〜２０のいずれかに記載の電
    子機器において、 発電機の電気的エネルギを電源回路に充電するための第
    １および第２の電源ラインを備えるとともに、前記スイ
    ッチは、発電機の第１および第２の端子と第１および第
    ２の電源ラインの一方のラインとの間にそれぞれ配置さ
    れた第１および第２のスイッチで構成され、前記回転制
    御装置は、前記発電機の第１および第２の端子の一方の
    端子に接続されたスイッチをオンし続けるとともに、発
    電機の他方の端子に接続されたスイッチに前記チョッピ
    ング信号を印加して断続するように制御することを特徴
    とする電子機器。
22. 【請求項２２】 請求項２１に記載の電子機器におい
    て、 前記第１のスイッチは、発電機の第２の端子にゲートが
    接続された第１の電界効果型トランジスタと、この第１
    の電界効果型トランジスタに並列に接続されて前記回転
    制御装置で断続される第２の電界効果型トランジスタと
    で構成され、 前記第２のスイッチは、発電機の第１の端子にゲートが
    接続された第３の電界効果型トランジスタと、この第３
    の電界効果型トランジスタに並列に接続されて前記回転
    制御装置で断続される第４の電界効果型トランジスタと
    で構成されていることを特徴とする電子機器。
23. 【請求項２３】 請求項１〜２２のいずれかに記載の電
    子機器と、前記電子機器の機械的エネルギ源によって発
    電機に連動して回転され、回転制御装置により調速制御
    される時刻表示装置とを備えることを特徴とする電子制
    御式機械時計。
24. 【請求項２４】 機械的エネルギ源と、前記機械的エネ
    ルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エ
    ネルギを供給する発電機と、前記電気的エネルギにより
    駆動されて前記発電機の回転周期を制御する回転制御装
    置とを備える電子機器の制御方法であって、 前記発電機に強いブレーキを印加する時に、デューティ
    比および周波数の少なくとも一方が異なる２種類以上の
    強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号から選
    択されたチョッピング信号を、前記発電機の両端を閉ル
    ープ状態に接続可能なスイッチに印加して前記発電機を
    チョッピング制御することを特徴とする電子機器の制御
    方法。
25. 【請求項２５】 機械的エネルギ源と、エネルギ伝達装
    置を介して連結される前記機械的エネルギ源によって駆
    動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する
    発電機と、前記エネルギ伝達装置に結合された時刻表示
    装置と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電
    機の回転周期を制御する回転制御装置とを備える電子制
    御式機械時計の制御方法であって、 前記発電機に強いブレーキを印加する時に、デューティ
    比および周波数の少なくとも一方が異なる２種類以上の
    強ブレーキ制御用に設定されたチョッピング信号から選
    択されたチョッピング信号を、前記発電機の両端を閉ル
    ープ状態に接続可能なスイッチに印加して前記発電機を
    チョッピング制御することを特徴とする電子制御式機械
    時計の制御方法。