JP2002084700A - 電磁変換機及びそれを用いた電子機器、時計、電子制御式機械時計、センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コイル巻きを容易にし、ボビンを用いながら
コイルの体積を小さく、1体構造のステータの使用を可
能にして効率のよい電磁変換機を提供すること。 【解決手段】 本発明の電磁変換機は、磁束を生じさせ
る手段と、コイルと、磁束を流すためのヨークと、前記
コイルを巻き前記ヨーク外周に配置されるボビンとを備
えて、前記ボビンを高透磁率材で構成する。これによ
り、ボビンを磁心に挿入した際にボビンを磁心の一部と
して利用することができ、磁心はボビンを流れる磁束の
分だけ断面積を小さくできる。そのため同じ巻き数のコ
イルを巻く場合、磁気回路全体の長さを短くすることが
でき、鉄損の低減、電磁変換機の効率の向上が図れる。
従って、小型で高効率な電磁変換機及びそれを用いた電
子機器を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電磁変換機およびそ
れを用いた電子機器、時計、電子制御式機械時計、セン
サに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の電磁変換機の多くは、珪素鋼板や
パーマロイなどでできたヨークの一部（磁心）の周囲に
ウレメット線などのコイル用線を巻いている。その際、
磁心に絶縁テープを貼り付けたり、絶縁塗料膜を塗布し
て、その絶縁テープや絶縁膜の上にコイル用線を巻く場
合も有るし、コイル用線を巻き付けた樹脂製等のボビン
を磁心に挿入する場合もある。

【０００３】絶縁テープや絶縁膜を介して磁心にコイル
用線を巻き付ける方式では、ボビンを使用しないのでそ
の分コイルを巻いた部分の体積を小さくでき、電磁変換
機やそれらを内蔵した電子機器を小型化できる。このた
め、電磁変換機の小型化の要求が強いアナログ・クォー
ツ・ウォッチのモータや、特開平１１−１６０４６３に
記載の電子制御式機械時計の発電機などはこの方式を採
用している。この方式は電磁変換機の小型化に有利な反
面、コイル用線を磁心に巻き付ける際にはコイル巻き線
機とヨークの干渉を避ける必要があり、ヨークの形状が
制約される。コイル巻き工程の作業性を考慮したり、限
られたスペースに多くの巻き数を巻こうと（コイルの巻
き効率を向上させようと）すると、ヨークを少なくとも
２体に分割しなければならない。ヨークを分割するとコ
イルを巻いたヨーク同士の間の磁気的導通をとるため、
ヨーク同士を接させたり、継ぎ手を介してたりして磁気
的導通をとる。しかし、ヨーク同士やヨークと継ぎ手を
つなぐ磁気接点では磁気抵抗が大きくなり、ヨークを一
体構造とした場合に比べ磁束が流れ難くなってしまう。
すると、電磁変換機の効率低下を招くという問題点があ
った。

【０００４】一方、樹脂製等のボビンにコイル用線を巻
き付け、そのボビンを磁心に挿入する方法では、ヨーク
を概コの字形の構造にし、開口部に各々コイルを巻いた
ボビンを挿入するなどすれば、ヨークを一体で構成で
き、分割した際に起こる磁束が流れ難くなるという問題
は起こらない。この方式はウォッチ程電磁変換機の小型
化の要求が強くないアナログ・クォーツ・クロック等で
採用されている。しかしこの方式は、コイル用線と磁心
の間に樹脂製のボビンが存在する。樹脂製のボビンには
磁束が流れないので、磁束を流すのに十分な断面積を確
保した磁心の上にボビンを被せると、コイルを巻くため
に必用な体積は大きくなり、電磁変換機及びそれを用い
た電子機器の小型化を妨げる。また磁気回路を長くしな
けらばならず、磁気的損失が大きくなり電磁変換機の性
能が低下するという問題点があった。

【０００５】特に特開平１１−１６０４６３に記載の電
子制御式機械時計の発電機は、限られたスペースに多く
のコイルを巻く必要があるうえ、ヨークを２分割すると
電磁変換機の性能が低下し、時計の持続時間が短くなる
という課題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、高透
磁率材のボビンを磁心に挿入することで、コイル巻きを
容易にし、ボビンを用いながらコイルの体積を小さく、
1体構造のステータの使用を可能にして効率のよい電磁
変換機を提供することを目的としたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうち請求項１記載の発明は、磁束を生じさ
せる手段と、コイルと、磁束を流すためのヨークと、前
記コイルを巻き前記ヨーク外周に配置されるボビンとを
備えた電磁変換機において、前記ボビンが高透磁率材で
構成されることを特徴とする。本発明でいう高透磁率材
とは、磁気を通さない樹脂に対し珪素鋼などの磁性材料
一般を指すが、より好ましくはパーマロイ材、コバルト
系のアモルファス材、鉄基ナノ結晶軟磁性合金などの透
磁率の高い磁性材料である。もちろん、前記の材料以外
にも前記材料より磁気特性の優れる材料ならば本発明の
高透磁率材に含まれる。

【０００８】ボビンを高透磁率材にすると、ボビンを磁
心に挿入した際にボビンを磁心の一部として利用するこ
とができるため、ボビンにも磁束が流れる事を考慮して
磁心の断面積を決める事ができる。つまり、磁心はボビ
ンを流れる磁束の分だけ断面積を小さくすることができ
る。これによりボビンを樹脂にした場合に比べ、コイル
の外形を小さくできる。そのため同じ巻き数のコイルを
巻く場合、磁気回路全体の長さを短くすることができる
ため鉄損の低減を図れ、電磁変換機の効率を向上でき
る。さらに磁心が細くできることでボビンのコイル巻き
付け部の外形も小さくなる。そのため必要なコイル用線
を短くでき、銅損の低減による効率向上やコストの低減
が可能となる。以上のように高透磁率材のボビンを用い
ることで、小型で高効率な電磁変換機及びそれを用いた
電子機器を提供できる。

【０００９】更に本発明の請求項２記載の電磁変換機は
請求項１に記載の電磁変換機において、前記ボビンがパ
ーマロイ材でできていることを特徴とする。また、本発
明の請求項３記載の電磁変換機は、請求項１に記載の電
磁変換機において、前記ボビンがアモルファス材ででき
ていることを特徴とする。

【００１０】ここで、高透磁率材のボビンを用いること
は、磁心を珪素鋼板などで構成した電磁変換機の場合も
有効であるが、請求項２、請求項３に記載の発明のよう
に、磁心をパーマロイ材などの高透磁率材や、磁気特性
に優れる（鉄損の少ない）鉄系やコバルト系のアモルフ
ァス材で構成するとさらに磁心断面積を小さくでき、さ
らなる電磁変換機の効率向上、小型化が可能である。

【００１１】また、本発明の請求項４記載の電磁変換機
は、前記ボビンを挿入する前記ヨークが一体であること
を特徴とする。請求項４記載の発明のように高透磁率材
ボビンを挿入する磁心（ヨーク）を一体にすれば、ヨー
クを磁気接点のない構造にできる。磁気接点での磁気抵
抗の増加もなく、継ぎ手も不要となる。よって、電磁変
換機の効率向上、コストの低減が可能である。

【００１２】さらに本発明の請求項５に記載の電磁変換
機は、前記ヨークがアモルファス材でできていることを
特徴とする。請求項５記載の発明のように、ヨークをア
モルファス材にすると、磁気的特性が優れているため、
より一層電磁変換機の損失を抑えることができ、電磁変
換機の効率向上、小型化が可能になる。特に磁気特性に
優れるコバルト系などのアモルファス材は、その優れた
磁気特性を実現するために製造上の制約があり薄板形状
の材料しか製造できない。したがって、必用な磁心断面
積を確保するためにはプレス抜きしたり、エッチングで
形状を作ったアモルファス材の板材を複数枚重ねてヨー
クを制作する必要がある。ヨークを２体にした場合、プ
レス抜きやエッチングにより断面がダレたりや凸形状に
なった板材を積層すると、ヨークの側面は接触面積が小
さくなり磁気抵抗が大きくなってしまう。ヨークを一体
にすることはパーマロイ材などの高透磁率材でヨークを
製作する場合も電磁変換機の効率向上、小型可に有効で
あるが、アモルファス材でヨークを製作する場合には特
に有効である。

【００１３】加えて、本発明の請求項６に記載の電磁変
換機は、前記コイルが２つあることを特徴とする。請求
項６記載の発明のように、コイルを２本用いることで、
より電磁変換機の効率向上、小型可が可能になる。ヨー
クの形状を１体で概コの字やVの字にし、開いた側から
ボビンに巻いたコイルを挿入すれば、ヨークの長さを短
くしたままコイル巻き数を増やせる。より好ましくは磁
心を左右対称に、巻き数の等しい２本のコイルを並行に
配置するとよい。これにより、特平開１１−１６０４６
３記載の電子制御式機械時計のような携帯機器に本発明
の電磁変換機を用いる場合、外部からの電磁ノイズの影
響を小さくできる。

【００１４】前述のように一般にヨークは板状の磁性材
料をプレス抜きしたり、エッチング処理して所望の平面
形状に形成した材料を重ねて構成されている。そのた
め、磁心は概角断面を持つ場合が多い。本発明の請求項
７に記載の電磁変換機は、前記ヨークが挿入される前記
ボビンの穴の断面が角断面であることを特徴とする。請
求項７に記載の発明のように高透磁率材ボビンの磁心が
挿入される穴を角断面にすることによって、ボビンと磁
心間の隙間を小さくできる。ボビンと磁心間の無駄な空
間を無くす、もしくは少なくすることでボビンのコイル
巻き付け部の外形を小さくでき、電磁変換機の効率向
上、小型化ができる。

【００１５】本発明の請求項８に記載の電磁変換機は、
前記ヨークに対する前記ボビンの固定が、前記ボビンの
穴と前記ヨークの断面の形状によってなされていること
を特徴とする。請求項８に記載の発明のように、ボビン
の穴に磁心を挿入する際、磁心、ボビンの変形分を考慮
し磁心をボビンの穴に挿入できる範囲で、ボビンと磁心
の断面形状の一部を磁心の寸法≧ボビンの寸法として、
磁心に対してボビンを固定すると良い。こうすればボビ
ン固定用のネジや接着の必要がなく、電磁変換機の小型
化、コストの低減ができる。さらに磁心と高透磁率材ボ
ビンの磁気導通が確実になる。

【００１６】本発明の請求項９に記載の電磁変換機は、
前記ボビンの少なくとも一方の端面にはツバが付いてい
ることを特徴とする。コイル枠に関しては、従来のよう
に磁心に直接コイル用線を巻く場合には、磁心に樹脂製
の概コの字形のコイル枠を挟み込むが、コイル巻き作業
開始時にはコイル枠の位置が定まりにくく、コイルを巻
きにくいという問題がある。請求項９に記載の発明のよ
うに、高透磁率材ボビンの端部にあらかじめコイル枠を
設けておけばこの問題は解決できる。ボビンは高透磁率
材の角パイプなどを所望の長さに切断するなどして制作
し、その両端に樹脂製の板材をプレス加工などで概ロの
字形状に作ったコイル枠を接着固定しておけば良い。概
コの字形状に比べ、概ロの字形状にしたほうがコイル枠
の開口部から巻き付けたコイル用線の一部が外にはみ出
すといった問題も解決できる。

【００１７】ここで、本発明の請求項１０に記載の電磁
変換機は、前記磁束を生じさせる手段がエネルギ積が15
ＭOe（１２０KJ／ｍ³）以下の磁石であることを特徴と
する。請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の発明の
ように、ボビンを磁心に挿入すると、ボビンの穴に挿入
する部分のヨーク断面積はボビンの穴の断面積により制
限を受ける。特開平１１−１６０４６３に記載の電子制
御式機械時計に用いられる発電機の場合は、２本のヨー
クの間に磁石を有するロータが配置される。磁心にボビ
ンを挿入するために２本の磁心間の距離を大きくなる。
すると、ロータ磁石とステータ（ヨーク）間の空隙が大
きくなり、コイルに鎖交しない漏れ磁束が多くなる。漏
れ磁束はロータ周囲の導体部品に鎖交し渦電流損失を生
じ、発電機やモータの効率を悪化させる。そこで請求項
１０に記載の発明のように低エネルギ積の磁石を用いれ
ば、同じ鎖交磁束数を確保するのに必要な磁石の半径が
大きくなり、必然的に磁石とステータ（ヨーク）の間の
距離が近づく。このため漏れ磁束が減り、漏れ磁束によ
る渦電流損失の発生を防止できる。

【００１８】請求項１１記載の電子機器は請求項１乃至
請求項１０のいずれかに記載の電磁変換機を搭載してい
ることを特徴とする。また、請求項１２記載の時計は請
求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の電磁変換機を
搭載していることを特徴とする。請求項１３記載の電子
制御式機械時計は請求項１乃至請求項１０のいずれかに
記載の電磁変換機を搭載していることを特徴とする。請
求項１４記載のセンサは請求項１乃至請求項１０のいず
れかに記載の電磁変換機を用いていることを特徴とす
る。

【００１９】以上述べてきた請求項１乃至請求項１０の
いずれかに記載の発明によれば、電磁変換機を搭載した
時計、電子機器、センサの小型化、効率向上、持続時間
の延長が可能である。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態の一例
を、図面に基づいて説明する。

【００２１】第１実施形態は本発明に係る電磁変換機を
特開平１１−１６０４６３に記載の電子制御式機械時計
の発電機として利用したものである。

【００２２】図１は電子制御式機械時計の平面図であ
り、図２は図１におけるA−A'を通る電子制御式機械時
計の断面図、図３は図１におけるB−B'を通る電磁変換
機の要部を示す断面図である。

【００２３】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。ゼンマイ１ａは、外端が香箱歯車１
ｂ、内端が香箱真１ｃに固定される。香箱真１ｃは、地
板２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。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、図示し
ないこはぜと噛み合っている。

【００２４】ゼンマイ１ａを内蔵した香箱車１からの回
転動力は、二番車７、三番車８、四番車９、五番車１
０、六番車１１からなる輪列を介して増速されて発電機
１２０に連繁される。

【００２５】発電機１２０は、従来の電池式電子時計の
駆動用ステップモータに類似する構造であり、ロータ１
２及びヨークとなるコイルブロック１２１、１３１、継
ぎ手５８から構成されている。

【００２６】ロータ１２は六番車１１に連繁して回転す
るロータかな１２ａの軸回りにロータ磁石１２ｂ、ロー
タ慣性板１２ｃを一体に取り付けたものである。

【００２７】コイルブロック１２１，１３１はそれぞれ
同一形状のＰＣパーマロイの薄板を積層して構成された
ステータ（コア、磁心）１２３，１３３にコイル１２
４、１３４を巻き線したＰＣパーマロイのボビン１２
５、１３５が挿入されて構成されたものである。ステー
タ１２３、１３３はロータ１２に隣接して配置されるコ
アステータ部１２２、１３２と、前記コイル１２４，１
３４が巻きまわされるボビン１２５、１３５が挿入され
る磁心１２３ｂ、１３３ｂと、互いに連結されるコア磁
気導通部１２３ａ、１３３ａとが一体に形成されてい
る。なお、磁心１２３ｂ、１３３ｂの幅はコアステータ
部１２２、１３２やコア磁気導通部１２３ａ、１３３ａ
に接する部分より中央部が細くなっている。

【００２８】各ステータ１２３、１３３のコア磁気導通
部１２３ａ、１３３ａは側面が当接されて互いに連結さ
れている。また、コア磁気導通部１２３ａ、１３３ａの
下面にはコア磁気導通部１２３ａ、１３３ａに跨って配
置されたＰＣパーマロイの薄板から成る継ぎ手５８に接
触されている。これにより、コア磁気導通部１２３ａ、
１３３ａでは各コア磁気導通部１２３ａ、１３３ａの側
面部分とコア磁気導通部１２３ａ、１３３ａに跨って配
置された前記継ぎ手５８を通る磁気導通経路との２つの
磁気導通経路が形成され、ステータ１２３、１３３は環
状の磁気回路を形成している。

【００２９】ステータ１２３、１３３のロータ１２に隣
接して配置されるコアステータ部１２２、１３２にはロ
ータ１２が組み込まれた際にロータ１２と向き合う側
に、磁石外形と同心円となるような円弧の切り込みがな
されステータ孔１２２ａ、１３２ａが形成されている。

【００３０】また、コイル１２４，１３４を巻いたボビ
ンをコアステータ部１２２、１３２の側から挿入するた
めに、コアステータ部１２２、１３２の幅方向の平面寸
法はボビン１２５，１３５の角穴断面の幅寸法より狭く
なっている。但し、磁心１２３ｂ、１３３ｂの両端の一
部の幅はボビン１２５、１３５の角穴断面の幅寸法より
わずかに大きく設定されていて、ボビン１２５、１３５
が挿入された際ボビン１２５、１３５とシマリ嵌め状態
で固定されている。また、コイルブロック１２１、１３
１は地板２にネジ２１と偏心ピン５５で固定されてい
る。

【００３１】ボビン１２５、１３５はパーマロイ材の角
パイプ製で、その両端面には板材をプレス加工したロの
字形の樹脂製のコイル枠３０１が接着してある。角パイ
プの外周には絶縁テープが貼られ、その上にウレメット
線が巻かれコイルを成している。ボビンの材料となるＰ
Ｃパーマロイ材の角パイプは、ＰＣパーマロイ材の引き
出し加工によるパイプ材に限らず、PCパーマロイ材の板
材を塑性変形させて概ロの字断面（一部に開口部分が合
ってもよい）のパイプ状にしても良い。ただし、その場
合には変形時の応力を加工後の熱処理などで取り除き、
磁気的特性の劣化の防止が必要である。

【００３２】ここで各コイル１２４、１３４の巻き数は
同数とされている。本実施形態において、巻き数が同数
とは、完全に同数の場合だけでなく、コイル全体の巻き
数からは無視できる程度の差、例えば数百ターン程度の
違いまでをも含む。

【００３３】前記各ステータ１２３、１３３つまり各コ
イル１２４、１３４、もっというとコイルの巻かれたボ
ビン１２５、１３５は互いに並行に配置される。そして
前記ロータ１２は、コアステータ部１２２、１３２側に
おいて、その中心軸が各コイル１２４、１３４間に沿っ
た境界線Ｌ上に配置され、コアステータ部１２２、１３
２が前記境界線Ｌに対して左右対称に構成されている。

【００３４】このように形成された電子制御式機械時計
を使用したいる場合、各コイル１２４、１３４に外部磁
界Ｈ（図１）が加わると、外部磁界Ｈは並行に配置され
た各コイル１２４、１３４に対し同方向に加わるため、
各コイル１２４、１３４の巻き線方向に対しては互いに
逆方向に加わることになる。このため、外部磁界Ｈによ
って各コイル１２４、１３４で発生する起電圧は互いに
打ち消し合うように働くため、その影響を軽減できる。

【００３５】これらの各コイル１２４、１３４の端部
は、ステータ１２３、１３３のコア磁気導通部１２３
ａ、１３３ａの上に設けられた図示しないコイルリード
基板に接続されている。

【００３６】コイルリード基板はコイル１２４と１３４
を、各々の発電電圧を加えた出力電圧になるように互い
の直列に接続してある。

【００３７】そして、この発電機１２０は、ロータ１２
の回転により得られた電力を、図示しないコンデンサを
介して水晶発振器を備えた電子回路に給電し、この電子
回路でロータの回転検出および基準周波数に応じたロー
タ回転の制御信号をコイルに送り、この結果、輪列は常
時その制動力に応じて一定の回転速度で回転する。

【００３８】このような本実施携帯によれば次のような
効果がある。

【００３９】１）ボビン１２５、１３５を高透磁率材
（ＰＣパーマロイ材）としており、磁心１２３ｂ、１２
４ｂの両端で磁気導通をとってあるので、ボビン１２
５、１３５にも磁束が流れる。これにより磁心１２３
ｂ、１２４ｂは磁束がボビン１２５、１３５を流れる分
だけ断面積を小さくすることができ、コイル１２４、１
３４の外形をボビン１２５、１３５を樹脂にした場合に
比べ小さくできる。そのため同じ巻き数のコイルを巻く
場合、磁気回路全体の長さは短くなり、その分、鉄損の
低減を図れ、電磁変換機（ここでは発電機）の効率を向
上できる。これにより電子制御式機械時計の小型化や、
持続時間を延ばす事が可能になる。さらに、磁心を細く
することでボビン１２５、１３５のコイルを巻き付ける
外形も小さくなるためコイル用線を短くでき、銅損の低
減による効率向上やコストの低減が可能となる。

【００４０】２）ステータ１２３、１３３を左右対称に
配置し、かつ各ステータのコイル１２４、１３４の巻き
数同じであるため、時計の外部に発生するACノイズなど
による磁束は２本のコイル１２３、１３３内を同数流
れ、これによって外部磁界の影響をキャンセルできるの
で、ノイズに強い電子制御式機械時計を形成できる。ま
た、耐磁板などの部品が不要になり、コストの低減、ム
ーブメントの小型化が可能になる。

【００４１】３）ボビン１２５、１３５はPCパーマロイ
材の引き出し加工によるパイプ材を所望の長さに切断す
るため、ボビン１２５、１３５の成形にかかるコストを
低くできる。

【００４２】４）ボビン１２５、１３５は磁心１２３
ｂ、１３３ｂにネジや接着材を用いずに固定されると同
時に磁気的導通が取れる。このため固定用のネジなどの
部品が不要となり、コストの低減が可能となる。また同
時に電磁変換機およびそれを用いた電子機器の小型化が
可能である。さらに、ボビンの穴全体に渡ってボビンと
磁心の断面形状の一部を磁心の寸法≧ボビンの寸法とす
ると、磁心をボビンに挿入する際、磁心とボビン間の摩
擦が大きく挿入が困難な場合が生じてしまう。磁心の寸
法≧ボビンの寸法とするのは、ボビン両端周辺のみであ
るので、ボビンと磁心の磁気導通を確保しながらボビン
の穴への磁心の挿入が容易にできる。

【００４３】[第２実施形態]次に本発明の第２実施形態
について説明する。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、あるいは簡略するとともに、以
下には第１実施形態との相違点について説明する。

【００４４】図４は本実施形態に係る電子制御式機械時
計を示す平面図であり、図５は図４におけるA−A'を通
る電磁変換機の要部を示す断面図である。図６はボビン
の外観を示す概略斜視図である。

【００４５】電子制御式機械時計の発電機（電磁変換
機）のステータ１２３はコバルト系のアモルファス材を
重ねあわせた構造である。そしてその平面形状は左右対
称の概コの字形をした一体構造である。このステータ１
２３を用いると、第１実施形態のような継ぎ手５８は必
用ない。

【００４６】概コの字形ステータ１２３のコアステータ
部１２２、１３２の側から磁心１２３ｂ、１３３ｂにPC
パーマロイ材のボビン１２５、１３５をそれぞれ挿入し
てある。ボビン１２５、１３５を挿入する磁心１２３
ｂ、１３３ｂは互いに並行であるので、コイル１２４、
１３４も並行に配置される。

【００４７】概円筒形のボビン１２５、１３５の断面形
状は楕円形、磁心に挿入する為の穴２０１の断面形状は
長方形である。

【００４８】ロータ１２の磁石１２ｂはアルニコ磁石、
フェライト磁石、鉄・クロム・コバルト磁石などの15MO
e（１２０KJ／ｍ³）以下の低エネルギ積磁石である。

【００４９】ロータ１２の磁石１２ｂは15MOe（１２０K
J／ｍ³）以下の低エネルギ積磁石であるため、必用な鎖
交磁束数を確保するために要する磁石体積が大きくな
る。その結果、ロータ重量が大きくなり、時計を携帯中
に時計を落下させたりした場合に、その衝撃でロータの
軸が変形したり、折れたりしないように、ロータの軸を
保持する軸受けは耐震軸受けを用いている。この耐震軸
受けは機械式時計で一般に使用されているものと同様の
耐震構造である。

【００５０】このような本実施形態によれば前記実施形
態における１）〜４）と同じ効果が得られる上、次のよ
うな効果がある。

【００５１】５）ステータ１２３は鉄損の少ないコバル
ト系のアモルファス材であるため、発電機の発電効率を
向上でき、小型化が可能である。

【００５２】６）ステータ１２３が１体構造のため、実
施形態１の電磁変換機の２体構造の場合のように、一方
のステータ１２３のコア磁気導通部１２３ａから継ぎ手
５８を通ってもう一方のステータ１３３のコア磁気導通
部１３３ａに磁束が流れる際に、コア磁気導通部１２３
ａ、１３３ａ、継ぎ手５８間に生じる空隙による磁気抵
抗もなくなり、より電磁変換機の効率を向上させる事が
できる。

【００５３】７）また、ステータ１２３を一体にする事
で磁心同士の磁気導通をとるための継ぎ手５８が不要と
なり、部品点数の削減による組み立て性向上とコストの
削減ができる。

【００５４】８）ボビン１２５、１３５のコイル巻き付
ける断面形状が楕円形であるので、コイル１２４、１３
４を巻く際にコイル用線に掛かる張力の変化を穏やかに
できる。そのため、強い張力をかけて巻くことで体積当
たりの巻き数（巻き効率）を向上させながら、コイル巻
き工程中でのコイル用線切れといった不良を発生する危
険性を下げられる。

【００５５】９）ボビン１２５、１３５の磁心が入る穴
２０１の断面が長方形であるため、平面的に同形状をし
たステータ１２３を積層してボビン１２５、１３５に挿
入するだけで、ボビン１２５、１３５と磁心１２３、１
２４の間に余分な空間を生じさせないで済む。このた
め、高透磁率材ボビン１２５、１３５にステータ１２３
から磁束を流す際に板材のステータ１２３とボビン１２
５、１３５の接触面積を大きくでき、より効果的に磁束
をボビンに流す事ができる。

【００５６】１０）さらにステータ１２３をプレス抜き
するための型が一種類で済み、コストの面で有利であ
る。

【００５７】１１）磁心１２３ｂ、１３３ｂにボビン１
２５、１３５を挿入する構造をとると、どうしてもステ
ータ１２３のコアステータ部１２２、１３２間の平面方
向の距離H（図４）はボビンの穴２０１の形状寸法によ
り制限をうけてしまう。そのため図４に示すように、一
体の概コの字の開口部の側にロータ１２を配置する場合
には、コアステータ部１２２、１３２の横幅が小さくな
り、磁石１２ｂとコアステータ部１２２、１３２の間の
距離が大きくなってしまう。ロータ１２の磁石を15MOe
（１２０KJ／ｍ³）以下の低エネルギ積磁石にすること
で、必用な鎖交磁束数を確保するのに必用なロータ磁石
１２ｂの径が大きくなる。磁石径が大きくなるとロータ
磁石１２ｂとコアステータ部１２２、１３２の間の距離
が小さくなり、周辺の導通部品、磁性部品に漏れ磁束が
鎖交して渦電流損失を生じる事を防げる。また、低エネ
ルギ積磁石を用いることでコストも下げられる。

【００５８】[第３実施形態]次に本発明の第３実施形態
について説明する。なお、本実施形態において、前述の
第１、第２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、あるいは簡略するととも
に、以下には第１、第２実施形態との相違点について説
明する。

【００５９】図７は本実施形態に係る電磁変換機のボビ
ンを示す概略斜視図であり、図８は本実施形態に係る電
磁変換機のボビンの要部を示す概略斜視図である。

【００６０】電磁変換器１２０はシート状のコバルト系
のアモルファス材を巻いて筒状にしたボビン１２５、１
３５を図示しない概コの字形の一体ステータ１２３の磁
心１２３ｂ、１３３ｂに挿入した構造である。磁心１２
３ｂ、１３３ｂとボビン１２５、１３５の間は磁気導通
が取られている。

【００６１】断面形状が概磁心の形状の図示しないボビ
ン巻き治具に、長方形に切断したシート状のアモルファ
ス材を巻いてボビン１２５、１３５を作る。治具に巻き
付けたシート状のアモルファス材の端に接着材を塗布し
て筒状に固定した後、外周に絶縁テープを貼りつける。
筒状になったアモルファス材の両端面に概ロの字の樹脂
製のコイル枠３０１を接着してボビン１２５、１３５を
形成してある。アモルファス材のシートを巻くときに芯
にした治具はコイル巻きの際も挿入した状態にしてお
き、コイル巻きの際コイル用線にかける張力によってボ
ビン１２５、１３５が変形するのを防いでいる。

【００６２】このような本実施形態によれば前記実施形
態における１）〜１１）と同じ効果が得られる上、次の
ような効果がある。

【００６３】１２）ボビン１２５，１３５を磁気特性に
優れるアモルファス材にし、、磁心１２３ｂ、１３３ｂ
の両端でボビン１２５、１３５とステータ１２３の磁気
導通をとってあるので、ボビン１２５、１３５にも磁束
が流れる。これにより磁心１２３ｂ、１３３ｂはボビン
１２５、１３５を流れる磁束の分だけ断面積を小さくす
ることができ、コイル１２４、１３４の外形をボビン１
２５、１３５を樹脂にした場合に比べ小さくできる。そ
のため同じ巻き数のコイル１２４、１３４を巻く場合、
磁気回路全体の長さは短くなり、その分、鉄損の低減を
図れ、電磁変換機（ここでは発電機）の効率を向上でき
る。これにより電子制御式機械時計の小型化や、持続時
間を延ばす事が可能になる。さらに、磁心１２３ｂ、１
３３ｂを細くすることでボビン１２５、１３５の外形も
小さくなるためコイル線を短くでき、銅損の低減による
効率向上やコストの低減が可能となる。

【００６４】１３）ボビン１２５、１３５がシート状の
アモルファス材を巻いた構造のため、バルク材のアモル
ファス材やアモルファス材の引き出しによるパイプ材で
ボビン１２５、１３５を作る場合より筒状のボビン１２
５、１３５の肉厚を薄く製作することが容易である。こ
れらによりコイル１２４、１３４の外径をさらに小さく
できる。さらに、薄板のステータ１２３を重ねた場合と
同様にボビン１２５、１３５を流れる磁束による渦電流
損失を低くおさえることができる。電磁変換機の効率向
上、小型化が可能になる。

【００６５】１４）アモルファス材の優れた磁気特性の
要因である非結晶質状態を持つ材料はその製造方法上の
理由からバルク状の材料の製造が難しく、薄板形状もの
しか製造できない。シート状のアモルファス材を用いて
ボビン１２５、１３５を作るため、材料の選択の幅が広
げられる。

【００６６】前記各実施形態では、電子制御式機械時計
の発電機に本発明を応用した場合の説明をしたが、本発
明に係る電磁変換機は発電機に限らず、電動機、セン
サ、それらを用いた機器全般に応用できる。

【００６７】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
ボビンを高透磁率材としているため、ボビンにも磁束を
流せる。これにより磁心はボビンを流れる磁束の分だけ
断面積を小さくすることができ、コイルの外形をボビン
を樹脂にした場合に比べ小さくできる。そのため同じ巻
き数のコイルを巻く場合、磁気回路全体の長さを短くし
鉄損の低減できるので電磁変換機の効率を向上できる。
さらに、磁心を細くすることでボビンのコイル巻き付け
部の外形も小さくでき、コイル線が短くてすむ。このた
め銅損の低減による効率向上やコスト削減が可能とな
る。加えて、ボビンを使用する事で、コイル用線を巻く
際のヨーク（ステータ）と巻き線機の間の干渉によるヨ
ークの形状に関する制限がなくなるため、ヨークを１体
構造にでき、磁気導通部での損失が無くせるため、電磁
変換機のより一層の小型化、高効率化が可能になる。

【００６８】これらにより、電磁変換機や電磁変換機を
用いた、電子機器、電子制御式機械時計、センサなどの
小型化や、持続時間を延ばす事が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における電子制御式機械時計
の構造を示す平面図である。

【図２】本発明の実施形態における電子制御式機械時計
の構造を示す図１のA−A'を通る断面図である。

【図３】本発明の実施形態における発電機の要部を示す
図１のB−B'を通る断面図である。

【図４】本発明の実施形態におけるの電子制御式機械時
計構造を示す平面図である。

【図５】本発明の実施形態における発電機の要部を示す
図４のA−A'を通る断面図である。

【図６】本発明の実施形態におけるボビンの構造を示す
概略斜視図である。

【図７】本発明の実施形態におけるボビンの構造を示す
概略斜視図である。

【図８】本発明の実施形態におけるボビンの要部を示す
概略斜視図である。

【符号の説明】 １…香箱 １ａ…ゼンマイ １ｂ…香箱歯車 １ｄ…香箱蓋 ２…地板 ４…角穴車 ５…角穴ネジ ７〜１１…番車（増速輪列） １２…ロータ １２ａ…ロータかな １２ｂ…ロータ磁石 １２ｃ…ロータ慣性板 ２１…ねじ ５５…偏心ピン １２０…発電機 １２１,１３１…コイルブロック １２２,１３２…コアステータ部 １２２ａ,１３２ａ…ステータ孔 １２３ａ,１３３ａ…コア磁気導通部 １２３ｂ,１３３ｂ…磁心 １２４,１３４…コイル １２５,１３５…ボビン ２０１…磁心挿入用の穴 ３０１…コイル枠

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｋ 37/16 Ｈ０２Ｋ 37/16 Ｂ // Ｇ０４Ｂ 17/00 Ｇ０４Ｂ 17/00 Ｚ Ｆターム(参考） 2F084 AA00 BB01 JJ05 5H002 AA02 AB04 AC03 AE04 5H604 AA08 BB01 BB02 BB10 BB12 CC01 CC05 CC18 PB03 5H607 AA12 BB02 BB07 BB08 BB27 CC01 DD01 DD08 EE41 EE49 FF01 JJ05

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁束を生じさせる手段と、コイルと、磁
   束を流すためのヨークと、前記コイルを巻き前記ヨーク
   外周に配置されるボビンとを備えた電磁変換機におい
   て、前記ボビンが高透磁率材で構成されていることを特
   徴とする電磁変換機。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電磁変換機において、
   前記ボビンがパーマロイ材でできていることを特徴とす
   る電磁変換機。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の電磁変換機において、
   前記ボビンがアモルファス材でできていることを特徴と
   する電磁変換機。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
   の電磁変換機において、前記ボビンを挿入する前記ヨー
   クが一体であることを特徴とする電磁変換機。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載
   の電磁変換機において、前記ヨークがアモルファス材で
   できていることを特徴とする電磁変換機。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載
   の電磁変換機において、前記コイルが２つあることを特
   徴とする電磁変換機。
7. 【請求項７】 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載
   の電磁変換機において、前記ヨークが挿入される前記ボ
   ビンの穴の断面が角断面であることを特徴とする電磁変
   換機。
8. 【請求項８】 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載
   の電磁変換機において、前記ヨークに対する前記ボビン
   の固定が、前記ボビンの穴と前記ヨークの断面の形状に
   よってなされていることを特徴とする電磁変換機。
9. 【請求項９】 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載
   の電磁変換機において、前記ボビンの少なくとも一方の
   端面にはツバが付いていることを特徴とする電磁変換
   機。
10. 【請求項１０】 請求項１乃至請求項９のいずれかに記
    載の電磁変換機において、前記磁束を生じさせる手段が
    エネルギ積が15ＭOe（１２０KJ／ｍ³）以下の磁石であ
    ることを特徴とする電磁変換機。
11. 【請求項１１】請求項１乃至請求項１０のいずれかに記
    載の電磁変換機を搭載した電子機器。
12. 【請求項１２】請求項１乃至請求項１０のいずれかに記
    載の電磁変換機を搭載した時計。
13. 【請求項１３】請求項１乃至請求項１０のいずれかに記
    載の電磁変換機を搭載した電子制御式機械時計。
14. 【請求項１４】請求項１乃至請求項１０のいずれかに記
    載の電磁変換機を用いたセンサ。