JP2008267979A - Electronically controlled mechanical timepiece, and method of reducing cogging torque - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子制御式機械時計、および電子制御式機械時計のコギングトルクの低減方法に関する。 The present invention relates to an electronically controlled mechanical timepiece and a method for reducing cogging torque of the electronically controlled mechanical timepiece.
従来、時計として、ぜんまいなどから開放された機械エネルギを電気エネルギに変換し、この電気エネルギによって輪列を調速する電子制御式機械時計が知られている。詳述すると、このような電子制御式機械時計では、ぜんまいにより輪列を介して駆動される磁石付きのロータと、ロータが回転可能に配置されるステータと、ステータの一部に巻き回されるコイルとを有する発電機(電磁変換機)が設けられている。ぜんまいから開放された機械エネルギによって輪列が回転すると、この回転運動がロータに伝達されてロータが回転し、電磁誘導によってコイルに起電力が発生する。そして、この起電力によって制御回路を駆動し、ロータの回転速度を調速することにより、輪列に制動をかけて当該輪列を調速する。この際、一般的な男性用サイズの時計(外径25mm〜30mm)では、制御回路を駆動させるために必要な電力は25nW程度となっており、この電力を得るため、ぜんまいからロータまでの増速比は例えば27万倍程度に設定される。また、ぜんまいのトルクは、8×10−3Nm程度に設定され、ロータの駆動トルクは1×10−8Nm程度となっている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a timepiece, an electronically controlled mechanical timepiece is known that converts mechanical energy released from a mainspring or the like into electric energy and adjusts a train wheel by the electric energy. More specifically, in such an electronically controlled mechanical timepiece, a rotor with a magnet driven by a mainspring through a train wheel, a stator in which the rotor is rotatably arranged, and a part of the stator are wound. A generator (electromagnetic converter) having a coil is provided. When the train wheel is rotated by the mechanical energy released from the mainspring, this rotational motion is transmitted to the rotor, the rotor rotates, and an electromotive force is generated in the coil by electromagnetic induction. Then, the control circuit is driven by this electromotive force to adjust the rotational speed of the rotor, thereby braking the wheel train and adjusting the wheel train. At this time, in a general male watch (outer diameter 25 mm to 30 mm), the electric power necessary to drive the control circuit is about 25 nW. In order to obtain this electric power, the power from the mainspring to the rotor is increased. The speed ratio is set to about 270,000 times, for example. The torque of the mainspring is set to about 8 × 10 −3 Nm, and the driving torque of the rotor is about 1 × 10 −8 Nm.
このような電子制御式機械時計において、近年、小型化の要望が高まっている。しかしながら、ムーブメントのサイズを小さくすると、ぜんまいの大きさも小さくなり、ぜんまいに蓄えられる機械エネルギ(=ぜんまいの巻数(持続時間)×ぜんまいのトルク)も小さくなってしまう。このため、商品性に大きな影響力を持つ持続時間を維持させつつ時計の小型化を進めるためには、ぜんまいのトルク、すなわちぜんまいに輪列を介して連結されるロータの駆動トルクを小さくすることが重要となる。 In recent years, there is an increasing demand for downsizing of such electronically controlled mechanical timepieces. However, when the size of the movement is reduced, the size of the mainspring is also reduced, and the mechanical energy stored in the mainspring (= the number of turns of the mainspring (duration) × the torque of the mainspring) is also reduced. For this reason, in order to reduce the size of the watch while maintaining a duration that has a great influence on the merchantability, it is necessary to reduce the torque of the mainspring, that is, the driving torque of the rotor connected to the mainspring via a train wheel. Is important.
そこで、従来、ロータが回転する際の抵抗、すなわち、コギングトルクを低減させることでロータの駆動トルクを小さくすることが提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。
特許文献1に記載の時計(クオーツ時計)では、ロータが配置されるステータのステ−タ穴(ロータ穴部)の外周に、径方向外側に突出した切欠、すなわちノッチを形成することにより、2×10−6Nm程度のコギングトルクを1×10−6Nm程度に低減させている。
Thus, conventionally, it has been proposed to reduce the driving torque of the rotor by reducing the resistance when the rotor rotates, that is, the cogging torque (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
In the timepiece (quartz timepiece) described in Patent Document 1, a notch projecting radially outward, that is, a notch, is formed on the outer periphery of a stator hole (rotor hole portion) of a stator in which a rotor is disposed. × thereby reducing the 10 -6 Nm approximately cogging torque to approximately 1 × 10 -6 Nm.
特許文献2に記載の時計では、ステータを変形可能に構成するとともに、ステ−タ穴の内側に、ロータと同心円のブッシュを設け、ステータ穴の形状に幾分のばらつきがあっても、当該ステータを変形させ、ブッシュに押し当てることで、ステータ穴の形状をブッシュと同形状、すなわちロータと同心円の形状に補正することが可能となっている。これにより、特許文献2に記載の時計では、ステ−タ穴とロータとの隙間を均一化し、ロータの回転角による磁気特性のばらつきを抑えてコギングトルクを低減させている。
In the timepiece disclosed in
しかしながら、特許文献1に記載のクオーツ時計では、ノッチを形成することで2×10−6Nm程度のコギングトルクを1×10−6Nm程度に低減させているが、電子制御式機械時計では、これらのコギングトルクより2桁小さい1×10−8Nm程度のコギングトルクを扱うため、ノッチの影響は大きすぎ、ノッチを設けると逆にコギングトルクの上昇を招いてしまうという問題がある。 However, in the quartz timepiece described in Patent Document 1, the cogging torque of about 2 × 10 −6 Nm is reduced to about 1 × 10 −6 Nm by forming a notch, but in the electronically controlled mechanical timepiece, Since the cogging torque of about 1 × 10 −8 Nm, which is two orders of magnitude smaller than these cogging torques, is handled, there is a problem that the influence of the notches is too great, and conversely, if the notches are provided, the cogging torque is increased.
また、特許文献2に記載の時計では、製造上のばらつきにより、ロータに設けられた磁石の中心がロータの中心からずれた場合、ロータ設置時に、磁石の中心がステータ穴(ブッシュ)に対して偏心した位置に配置されることとなり、ステ−タ穴とロータとの隙間を均一化することではコギングトルクを低減することができないという問題があった。ここで、磁石とステータとの隙間を広げ、パーミアンスを下げることで、磁石の偏心の影響を抑制することが考えられるが、この場合、ステータ内に流れる磁束が減少し、発電性能が低下してしまうという問題がある。
In addition, in the timepiece described in
本発明の目的は、発電性能を低下させることなくコギングトルクを低減できる電子制御式機械時計、およびコギングトルクの低減方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an electronically controlled mechanical timepiece capable of reducing cogging torque without deteriorating power generation performance, and a method for reducing cogging torque.
本発明の電子制御式機械時計は、機械エネルギ源と、前記機械エネルギ源に連結された輪列により駆動されて発電する発電機と、前記発電機が発電した電力により駆動され、前記発電機の回転周期を制御することにより前記輪列に制動をかけて前記輪列を調速する制御回路とを備えた電子制御式機械時計であって、前記発電機は、組み合わせた際に一端側にロータ孔が形成される一対の磁気回路形成部材と、磁石を有し前記ロータ孔内に配置されるロータと、前記各磁気回路形成部材の他端側に跨るように積層配置されて、前記各磁気回路形成部材の他端側同士を磁気導通させる補助磁気回路形成部材と、前記各磁気回路形成部材の少なくとも一方に巻き回されるコイルとを備え、前記各磁気回路形成部材の他端側は、互いに離間して設けられ、当該他端側の側面間には隙間が形成されていることを特徴とする。 An electronically controlled mechanical timepiece according to the present invention includes a mechanical energy source, a generator that is driven by a train connected to the mechanical energy source and generates power, and is driven by electric power generated by the generator. An electronically controlled mechanical timepiece comprising a control circuit that brakes the train wheel by controlling the rotation period to regulate the train wheel, and the generator is connected to a rotor at one end when combined. A pair of magnetic circuit forming members in which holes are formed, a rotor having magnets and disposed in the rotor holes, and stacked so as to straddle the other end side of each of the magnetic circuit forming members. An auxiliary magnetic circuit forming member that magnetically conducts the other end sides of the circuit forming member, and a coil wound around at least one of the magnetic circuit forming members. Provided apart from each other , Between the side surface of the other end, characterized in that a gap is formed.
本発明によれば、磁気回路形成部材の他端側は、互いに離間して設置されており、磁気回路形成部材の他端側の側面間に隙間が形成される。なお、この隙間には、何も介装されていなくても良いし(この場合、隙間には空気が存在することとなる)、補助磁気回路形成部材より低い透磁率を有する部材(例えば樹脂等)であれば、当該部材が介装されていてもよい。
このようにすれば、ロータから生じる磁束が通る磁気回路の経路として、一方の磁気回路形成部材、補助磁気回路形成部材、他方の磁気回路形成部材を通る主経路と、一方の磁気回路形成部材、磁気回路形成部材の側面間に形成される隙間、他方の磁気回路形成部材を通る補助経路との2つの経路が形成されることとなり、磁気回路形成部材の他端側の側面同士を当接させる場合と比べ、発電機の発電性能が低下することなく、コギングトルクが大幅に低減する。
よって、ロータが回転する際の抵抗を低減できるので、ロータの起動性を向上させることができる。
また、ロータが回転する際の抵抗を低減できるので、ロータの回転、すなわち、運針が滑らかとなり、例えばクロノグラフの運針をさせた場合に、経過時間を正確に表示することができ、時計の信頼性を向上させることができる。
さらに、コギングトルクが低減することにより、輪列に加わる負荷トルクを低減でき、時計の耐久性を向上させることができる。
そして、コギングトルクが低減することにより、例えばぜんまい等から構成される機械エネルギ源のトルクを下げることができるので、持続時間を維持しつつ機械エネルギ源を小型化することが可能となり、時計の薄型化および小型化を実現することが可能となる。
また、磁気回路形成部材の他端側の側面間に隙間を設け、磁気回路を主経路と補助経路との2つの経路で構成することにより、ロータの磁気的な平衡点を変化させることができる。これにより、輪列の噛み合い効率が最も良い位置にロータを静止させることができる。
なお、機械エネルギ源としては、ぜんまいやゴムやスプリング等を例示できる。
According to the present invention, the other end side of the magnetic circuit forming member is disposed apart from each other, and a gap is formed between the side surfaces of the other end side of the magnetic circuit forming member. In addition, nothing may be interposed in the gap (in this case, air exists in the gap), or a member having a lower magnetic permeability than the auxiliary magnetic circuit forming member (for example, resin or the like) ), The member may be interposed.
In this way, as a magnetic circuit path through which the magnetic flux generated from the rotor passes, one magnetic circuit forming member, an auxiliary magnetic circuit forming member, a main path passing through the other magnetic circuit forming member, and one magnetic circuit forming member, Two paths, a gap formed between the side surfaces of the magnetic circuit forming member and an auxiliary path passing through the other magnetic circuit forming member, are formed, and the side surfaces on the other end side of the magnetic circuit forming member are brought into contact with each other. Compared to the case, the cogging torque is greatly reduced without lowering the power generation performance of the generator.
Therefore, since the resistance when the rotor rotates can be reduced, the startability of the rotor can be improved.
In addition, since the resistance when the rotor rotates can be reduced, the rotation of the rotor, that is, the hand movement becomes smooth. For example, when the chronograph is moved, the elapsed time can be accurately displayed, and the reliability of the watch Can be improved.
Furthermore, by reducing the cogging torque, the load torque applied to the train wheel can be reduced, and the durability of the timepiece can be improved.
Since the torque of the mechanical energy source composed of, for example, the mainspring can be reduced by reducing the cogging torque, the mechanical energy source can be reduced in size while maintaining the duration, and the watch is thin. And miniaturization can be realized.
Further, the magnetic equilibrium point of the rotor can be changed by providing a gap between the side surfaces on the other end side of the magnetic circuit forming member and constructing the magnetic circuit by two paths, the main path and the auxiliary path. . Thereby, the rotor can be stopped at a position where the meshing efficiency of the train wheel is the best.
Examples of the mechanical energy source include a mainspring, rubber, a spring, and the like.
本発明の電子制御式機械時計では、前記各磁気回路形成部材の他端側と、前記補助磁気回路形成部材とには調整孔が形成され、前記各調整孔には、前記各調整孔より径が小さい案内ピンが挿入され、前記各調整孔と前記各案内ピンとの間には、隙間が形成されていることが好ましい。 In the electronically controlled mechanical timepiece of the invention, an adjustment hole is formed in the other end side of each magnetic circuit forming member and the auxiliary magnetic circuit forming member, and each adjustment hole has a diameter larger than that of each adjustment hole. It is preferable that a small guide pin is inserted and a gap is formed between each adjustment hole and each guide pin.
なお、調整孔を挿通する案内ピンにねじ穴を形成し、当該ねじ穴に雄ねじを螺合させることにより、磁気回路形成部材の他端側と補助磁気回路形成部材とを締結しても良い。また、案内ピンの長さを、磁気回路形成部材の他端側と補助磁気回路形成部材との厚みより長く形成するとともに、案内ピンのこれら部材を突き抜けた部分である先端部に雄ねじを形成し、当該雄ねじが形成された先端部にナット等の締結部材を螺着させることにより、各磁気回路形成部材の他端側と補助磁気回路形成部材とを締結しても良い。
本発明によれば、各調整孔と各案内ピンとの間には隙間が形成されているので、補助磁気回路形成部材の他端側の固定時に、当該他端側の固定位置を微調整することができる。従って、補助磁気回路形成部材の他端側の側面間に形成される隙間の幅を微調整することができ、コギングトルクを確実に低減させることができる。
In addition, you may fasten the other end side of a magnetic circuit formation member, and an auxiliary magnetic circuit formation member by forming a screw hole in the guide pin which penetrates an adjustment hole, and screwing a male screw in the said screw hole. In addition, the length of the guide pin is formed to be longer than the thickness of the other end side of the magnetic circuit forming member and the auxiliary magnetic circuit forming member, and a male screw is formed at the tip of the guide pin through which these members are penetrated. The other end side of each magnetic circuit forming member and the auxiliary magnetic circuit forming member may be fastened by screwing a fastening member such as a nut to the tip portion where the male screw is formed.
According to the present invention, since the gap is formed between each adjustment hole and each guide pin, when fixing the other end side of the auxiliary magnetic circuit forming member, the fixing position on the other end side can be finely adjusted. Can do. Accordingly, the width of the gap formed between the side surfaces on the other end side of the auxiliary magnetic circuit forming member can be finely adjusted, and the cogging torque can be reliably reduced.
本発明の電子制御式機械時計では、前記各磁気回路形成部材の他端側間に形成された隙間の幅は、前記磁気回路形成部材の厚みに対し、10分の1以上5分の1以下の寸法であることが好ましい。
本発明によれば、各磁気回路形成部材の他端側間に形成された隙間の幅が磁気回路形成部材の厚みに対して10分の1以上5分の1以下の寸法であるので、コギングトルクをより確実に低減できる。
In the electronically controlled mechanical timepiece of the invention, the width of the gap formed between the other end sides of each magnetic circuit forming member is 1/10 or more and 1/5 or less of the thickness of the magnetic circuit forming member. It is preferable that it is the dimension of these.
According to the present invention, since the width of the gap formed between the other end sides of each magnetic circuit forming member is not less than 1/10 and not more than 1/5 of the thickness of the magnetic circuit forming member, Torque can be reduced more reliably.
本発明の電子制御式機械時計では、前記各磁気回路形成部材の一端側には切欠部が形成され、前記各切欠部は、連続した半円弧状に形成され、前記各磁気回路形成部材を組み合わせた際に、同一の円周上に配置されて前記ロータ孔を形成することが好ましい。
本発明によれば、各磁気回路形成部材の切欠部は、連続した半円弧状となっており、ノッチ等の切欠が形成されていないので、各磁気回路形成部材の形状が複雑となることを抑制でき、製造コストを低減できる。
In the electronically controlled mechanical timepiece according to the invention, a notch is formed on one end side of each magnetic circuit forming member, and each notch is formed in a continuous semicircular arc shape, and the magnetic circuit forming members are combined. It is preferable that the rotor holes are formed on the same circumference.
According to the present invention, the notch portion of each magnetic circuit forming member has a continuous semicircular arc shape, and notches such as notches are not formed, so that the shape of each magnetic circuit forming member is complicated. It can suppress and manufacturing cost can be reduced.
本発明の電子制御式機械時計では、前記各磁気回路形成部材は、アモルファス金属層が積層されて構成されていることが好ましい。
本発明によれば、磁気回路形成部材は、アモルファス金属層が多層に積層されて構成されているので、透磁率が非常に高い。従って、発電機の発電性能を向上させることができる。
In the electronically controlled mechanical timepiece of the invention, it is preferable that each magnetic circuit forming member is formed by laminating amorphous metal layers.
According to the present invention, the magnetic circuit forming member has a very high magnetic permeability because the amorphous metal layer is laminated in multiple layers. Therefore, the power generation performance of the generator can be improved.
本発明のコギングトルクの低減方法は、機械エネルギ源と、前記機械エネルギ源に連結された輪列によりロータが駆動されて発電する発電機と、前記発電機が発電した電力により駆動され、前記発電機の回転周期を制御することにより前記輪列に制動をかけて前記輪列を調速する制御回路とを備えた電子制御式機械時計の前記ロータのコギングトルクの低減方法であって、前記発電機を、組み合わせた際に一端側にロータ孔が形成される一対の磁気回路形成部材と、磁石を有し前記ロータ孔内に配置される前記ロータと、前記各磁気回路形成部材の他端側に跨るように積層配置されて、前記各磁気回路形成部材の他端側同士を磁気導通させる補助磁気回路形成部材と、前記各磁気回路形成部材の少なくとも一方に巻き回されるコイルとを含んで構成し、前記各磁気回路形成部材の他端側を互いに離間して設け、当該他端側の側面間に隙間を形成しておき、前記各磁気回路形成部材を前記隙間の幅を調整可能に構成して前記隙間の幅を調整するか、または、前記隙間に前記補助磁気回路形成部材より低い透磁率を有する部材を介装することにより、コギングトルクを低減させることを特徴とする。 The method of reducing cogging torque according to the present invention includes a mechanical energy source, a generator that generates power by driving a rotor by a gear train connected to the mechanical energy source, and a power generator that is driven by electric power generated by the generator. A method for reducing the cogging torque of the rotor of an electronically controlled mechanical timepiece comprising a control circuit that brakes the train wheel and controls the train wheel by controlling the rotation cycle of the machine, A pair of magnetic circuit forming members in which a rotor hole is formed on one end side when the machines are combined, the rotor having a magnet and disposed in the rotor hole, and the other end side of each magnetic circuit forming member And an auxiliary magnetic circuit forming member that is magnetically connected between the other end sides of each of the magnetic circuit forming members, and a coil that is wound around at least one of the magnetic circuit forming members. The other end side of each magnetic circuit forming member is provided apart from each other, and a gap is formed between the side surfaces of the other end side so that the width of the gap can be adjusted for each magnetic circuit forming member. The cogging torque is reduced by configuring and adjusting the width of the gap, or by interposing a member having a lower magnetic permeability than the auxiliary magnetic circuit forming member in the gap.
なお、本発明においても、磁気回路は、一対の磁気回路形成部材と、ロータと、補助磁気回路形成部材と、コイルとを備えて構成される。主経路は、補助磁気回路形成部材を通り、補助経路は、磁気回路形成部材の側面間に形成される隙間を通る。
本発明によれば、ロータから生じる磁束が通る磁気回路の経路として、主経路と、主経路より透磁率が低い補助経路との2つの経路が形成される。従って、前述の発明と同様の構成により、同様の効果を奏することができる。
また、磁気回路形成部材の他端側間の隙間の幅を調整するか、隙間に補助磁気回路形成部材より低い透磁率を有する部材(例えば樹脂等)を介装することにより、補助経路の透磁率を調整することができるので、コギングトルクを確実に低減させることができる。
In the present invention, the magnetic circuit includes a pair of magnetic circuit forming members, a rotor, an auxiliary magnetic circuit forming member, and a coil. The main path passes through the auxiliary magnetic circuit forming member, and the auxiliary path passes through a gap formed between the side surfaces of the magnetic circuit forming member.
According to the present invention, two paths are formed as the path of the magnetic circuit through which the magnetic flux generated from the rotor passes, the main path and the auxiliary path having a lower magnetic permeability than the main path. Therefore, the same effect can be obtained with the same configuration as the above-described invention.
Further, by adjusting the width of the gap between the other end sides of the magnetic circuit forming member, or by interposing a member (for example, resin) having a lower magnetic permeability than the auxiliary magnetic circuit forming member in the gap, Since the magnetic susceptibility can be adjusted, the cogging torque can be reliably reduced.
本発明の電子制御式機械時計によれば、発電性能を低下させることなくコギングトルクを低減できるという効果が得られる。 According to the electronically controlled mechanical timepiece of the invention, it is possible to reduce the cogging torque without reducing the power generation performance.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る時計1の平面図、図2は、時計1の断面図である。
電子制御式機械時計1は、図1および図2に示すように、機械エネルギ源であるぜんまい2と、ぜんまい2に接続されぜんまい2の機械エネルギが開放されることにより駆動される輪列3と、輪列3に接続されぜんまい2からの回転運動によって発電する発電機4と、発電機4が発電した電力により駆動され、発電機4の回転周期を制御することにより輪列3に制動をかけて当該輪列3を調速する制御回路5(図3参照)とを備えて構成されている。また、時計1は、輪列3に接続された指針301(図3参照)や、ぜんまい2を巻き上げるための図示しない手巻機構等を備えている。手巻機構等の構成は公知の構成であるので、説明は省略する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view of a timepiece 1 according to an embodiment of the present invention, and FIG.
As shown in FIGS. 1 and 2, the electronically controlled mechanical timepiece 1 includes a
ぜんまい2は、図2に示すように、香箱31Aに収納されており、この香箱31Aの外周には香箱歯車31Bが形成されている。これらぜんまい2、香箱31A、および香箱歯車31Bを備えて香箱車31(1番車)が構成されている。香箱車31には、輪列3を構成する二番車32が噛み合っており、香箱車31がぜんまい2のほどける力によって回転することにより、輪列3は回転駆動する。
As shown in FIG. 2, the
輪列3は、図1および図2に示すように、香箱車31と噛み合う二番車32(図2参照)、三番車33、二番車32が軸341上に配置された四番車34、五番車35、および発電機4のロータ41と噛み合う六番車36を備えて構成されている。これら輪列3は、地板302、二番受け303、および輪列受け304によって支持されており、香箱車31の回転を約27万倍に増速してロータ41に伝達する。なお、二番車32の筒かな305には図示しない分針が、筒かな305から図示しない日の裏車を介して回転される筒車306には図示しない時針が、四番車34の軸341には図示しない秒針がそれぞれ固定されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
発電機4は、詳しくは後述するが、図1および図2に示すように、六番車36に噛み合い2極の永久磁石を有するロータ41、ロータ41が回転可能に配置されるステータ42、およびステータ42の一部に巻き回されるコイル43A,43Bを備えて構成されている。
As will be described in detail later, the
図3は、本実施形態の電子制御式機械時計1の構成を示すブロック図である。
時計1は、前述のようにぜんまい2と、ぜんまい2に接続されぜんまい2の機械エネルギが開放されることにより駆動する輪列3と、ぜんまい2の回転が輪列3により増速して伝達される発電機4と、発電機4の回転周期を制御することにより輪列3に制動をかけて当該輪列3を調速する制御回路5とを備えて構成されている。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the electronically controlled mechanical timepiece 1 of the present embodiment.
As described above, the timepiece 1 includes the
発電機4は、輪列3を介してぜんまい2によって駆動され、誘起電力を発生する。この発電機4からの交流出力は、整流回路51を通して昇圧、整流され、コンデンサ52に充電供給される。
このコンデンサ52から供給される電力によってワンチップICで構成された制御回路5が駆動される。この制御回路5は、発振回路53、ロータ41の回転検出回路54、およびブレーキ制御回路55を備えて構成されている。
The
The
発振回路53は、時間標準源である水晶振動子531を用いて発振信号(32768Hz)を出力し、この発振信号を所定の分周回路で分周し、基準信号fsとしてブレーキ制御回路55に出力している。
The
回転検出回路54は、発電機4から出力される発電波形からロータ41の回転速度を検出し、その回転検出信号FGをブレーキ制御回路55へ出力する。
ブレーキ制御回路55は、基準信号fsに対する回転検出信号FGの位相差等に基づいて発電機4にブレーキ信号を入力する。これにより、輪列3に制動がかけられて当該輪列3が調速され、当該輪列3に接続された指針301により時刻表示が行われる。
The
The
以下に、本実施形態の時計1の特徴部分である発電機4について詳述する。
発電機4は、前述したように、ロータ41と、ロータ41が回転可能に配置されるステータ42と、ステータ42の一部に巻き回されるコイル43A,43Bとを備えて構成されている。
ロータ41は、図2に示すように、2極の永久磁石であるロータ磁石411と、六番車36に噛み合うロータかな412と、ロータ41の回転ムラを抑制する慣性板413とを備えて構成されている。
Below, the
As described above, the
As shown in FIG. 2, the
図4は、発電機4の拡大図である。
ステータ42は、図4に示すように、ロータ41が一端側に配置される磁気回路形成部材としての一対のステータ本体42A,42Bと、ステータ本体42A,42Bの他端側に積層され固定される補助磁気回路形成部材としての継鉄42Cとを備えて構成されている。
FIG. 4 is an enlarged view of the
As shown in FIG. 4, the
ステータ本体42A,42Bは、図4に示すように、並列に配置されている。このステータ本体42A,42Bは、アモルファス(非晶質)合金の薄膜からなるアモルファス金属層が接着層を挟んで20層程度に積層されたものであり、0.50mmの厚みの板状に構成されている。この厚みにより、ステータ本体42A,42Bに囲まれるロータ41に外部からの磁束が影響するのを防止している。なお、各アモルファス金属層は、互いに接着層によって接着されている。
The stator
各ステータ本体42A,42Bの一端側には、図4に示すように、ロータ41が配置されるロータ配置部45A,45Bが形成され、他端側には、継鉄42Cが積層固定される磁気導通部46A,46Bが形成されている。ステータ本体42A,42Bにおけるこれらロータ配置部45A,45Bおよび磁気導通部46A,46Bの間には、コイル43A,43Bが巻き回されるコア部47A,47Bが形成されている。各コア部47A,47Bに巻き回されるコイル43A,43Bの巻数は同数とされている。また、各コイル43A,43Bは直列に接続されている。
As shown in FIG. 4,
図5は、ロータ配置部45A,45Bを示す時計1の拡大図である。
図5に示すように、各ロータ配置部45A,45Bの内側には、ステータ切欠部451A,451Bが形成されている。各ステータ切欠部451A,451Bは、連続した半円弧状に形成されている。各ステータ切欠部451A,451Bは、各ステータ本体42A,42Bが設置される際に、地板302に圧入されたブッシュ452(図2参照)に当てられながら、端部453A,453B間に所定の大きさのギャップG1が形成されるように対向配置される。これにより、各ステータ切欠部451A,451Bは、共に同一の円周上に配置され、ロータ孔454を形成する。このロータ孔454の中心に、ロータ41が配置される。
FIG. 5 is an enlarged view of the timepiece 1 showing the
As shown in FIG. 5,
また、図5に示すように、各ロータ配置部45A,45Bには、固定ピン用孔455が形成されている。固定ピン用孔455には、地板302に圧入される固定ピン456(図4参照)が挿入される。
なお、図5に示す線分457は、ロータ磁石411の中心を通るとともに、ギャップG1を結ぶ線に直交する線である。線分458は、ロータ磁石411のN極とS極とを結ぶ線である。θは、ロータ41の回転角度であり、これら線分457と線分458とのなす角である。
Further, as shown in FIG. 5, a fixing
A
図6は、磁気導通部46A,46Bを示す時計1の断面図であり、図4のVI−VI線断面図である。
各ステータ本体42A,42Bの磁気導通部46A,46Bには、図6に示すように、各磁気導通部46A,46に跨るように継鉄42Cが積層され固定されている。継鉄42Cは、PCパーマロイ等から構成され、0.25mmの厚みに形成されている。これら各磁気導通部46A,46Bおよび継鉄42Cには、調整孔7が形成されている。これら調整孔7には、地板302に植立された案内ピン6の第1軸部62が挿入されている。
6 is a cross-sectional view of the timepiece 1 showing the
As shown in FIG. 6, a
ここで、案内ピン6を詳述すると、案内ピン6は、磁気導通部46A,46Bを支持する支持部61と、支持部61の一方の面に立設された前記第1軸部62と、支持部61の他方の面に立設された第2軸部63とを備えて構成されている。第1軸部62の径は、調整孔7の径よりも小さく形成されており、調整孔7に挿入された際に、調整孔7との間に若干の隙間(ガタ)が形成されるようになっている。案内ピン6は、第2軸部63が地板302に形成された孔307に圧入されることにより地板302に植立される。このような案内ピン6には、第1軸部62および支持部61に亘ってねじ穴64が形成されている。
Here, the
そして、このねじ穴64に調整ねじ65が螺合することにより、各磁気導通部46A,46Bおよび継鉄42Cは締結される。この際、各磁気導通部46A,46Bは、当該磁気導通部46A,46Bの側面461A,461B間に、ステータ本体42A,42Bの厚み(5.00×10−1mm)の10分の1以上5分の1以下となるエアギャップG2が形成されるように、互いに離間して設置される。
Then, when the
ここで、本実施形態では、第1軸部62と調整孔7との間に若干の隙間が形成されているので、各磁気導通部46A,46Bを、固定ピン456を中心に若干回動させて当該各磁気導通部46A,46Bの固定位置を微調整することができる。従って、エアギャップG2の幅を容易に微調整することができる。なお、各磁気導通部46A,46Bは、当該各磁気導通部46A,46Bの側面461A,461B同士が面接触や点接触をしないように、完全に離間して設置される。
Here, in this embodiment, since a slight gap is formed between the
このような本実施形態の発電機4では、ロータ磁石411のN極から発生する磁束は、ステータ本体42Aおよびステータ本体42Bのうち、一方のステータ本体、継鉄42C、および他方のステータ本体を通る経路、あるいは、一方のステータ本体、エアギャップG2、および他方のステータ本体を通る経路を経た後に、ロータ磁石411のS極に到達する。このようにして、本実施形態の発電機4には、環状の磁気回路が形成される。なお、継鉄42Cを通る経路が磁気回路の主経路となり、継鉄42Cより透磁率の低いエアギャップG2(空気)を通る経路が磁気回路の補助経路となる。
In the
図7は、本実施形態の発電機4において、エアギャップG2の幅を変化させた際のコイル43A,43Bに鎖交する鎖交磁束の測定結果を示す図である。
図7に示すように、エアギャップG2の幅を0.00mmから1.40×10−1mmに広げても、鎖交磁束は、1.262×10−7Wbから1.237×10−7Wbにしか変化せず、2%程度しか低下しないことが分かる。従って、発電量は鎖交磁束の変化に比例するため、エアギャップG2を設けたとしても、発電量にはほとんど影響を及ぼさないことが分かる。
FIG. 7 is a diagram illustrating a measurement result of the interlinkage magnetic flux interlinking with the
As shown in FIG. 7, even if the width of the air gap G2 is increased from 0.00 mm to 1.40 × 10 −1 mm, the flux linkage is changed from 1.262 × 10 −7 Wb to 1.237 × 10 − It turns out that it changes only to 7 Wb and falls only about 2%. Therefore, since the power generation amount is proportional to the change of the flux linkage, it can be seen that even if the air gap G2 is provided, the power generation amount is hardly affected.
図8は、エアギャップG2の大きさを0.00mmとした本実施形態の発電機4(エアギャップ0)、エアギャップG2の大きさを5.00×10−2mmとした本実施形態の発電機4(エアギャップ5)において、ロータ41の回転角度θを変化させた際のコギングトルクの測定結果を示す図である。
FIG. 8 shows the generator 4 (air gap 0) of the present embodiment in which the size of the air gap G2 is 0.00 mm, and the size of the air gap G2 in the present embodiment in which the size of the air gap G2 is 5.00 × 10 −2 mm. It is a figure which shows the measurement result of the cogging torque at the time of changing rotation angle (theta) of the
図8に示すように、エアギャップG2の大きさを0.00mm、すなわち、エアギャップG2を設けなかった場合、コギングトルクのピーク値は1.28×10−8Nmとなる。一方、エアギャップG2の大きさを5.00×10−2mmとした場合、コギングトルクのピーク値は7.80×10−9Nmとなる。従って、エアギャップG2の大きさを5.00×10−2mmとした場合、エアギャップG2を設けなかった場合に比べて、コギングトルクのピーク値を60%程度に低減できることが分かる。よって、エアギャップG2を設けることで、発電量を減らすことなくコギングトルクを大幅に低減できることが分かる。 As shown in FIG. 8, when the size of the air gap G2 is 0.00 mm, that is, when the air gap G2 is not provided, the peak value of the cogging torque is 1.28 × 10 −8 Nm. On the other hand, when the size of the air gap G2 is 5.00 × 10 −2 mm, the peak value of the cogging torque is 7.80 × 10 −9 Nm. Therefore, it can be seen that when the size of the air gap G2 is set to 5.00 × 10 −2 mm, the peak value of the cogging torque can be reduced to about 60% compared to the case where the air gap G2 is not provided. Therefore, it can be seen that by providing the air gap G2, the cogging torque can be significantly reduced without reducing the amount of power generation.
また、図8に示すように、エアギャップG2を設けなかった場合、ロータ41の磁気的な平衡点は10度となる。一方、エアギャップG2の大きさを5.00×10−2mmとした場合、ロータ41の磁気的な平衡点は52度となる。従って、エアギャップG2を設けることにより、ロータ41の磁気的な平衡点を変化させることができることが分かる。
Further, as shown in FIG. 8, when the air gap G2 is not provided, the magnetic equilibrium point of the
このような実施形態によれば、次のような効果が得られる。
(1)各ステータ本体42A,42Bの磁気導通部46A,46Bには、各磁気導通部46A,46Bに跨るように継鉄42Cが積層され固定されている。また、各磁気導通部46A,46Bは、互いに完全に離間して設置され、側面461A,461B間に所定の大きさのエアギャップG2が形成されている。従って、磁気回路の経路は、一方のステータ本体、継鉄42C、および他方のステータ本体を通る主経路と、一方のステータ本体、エアギャップG2、および他方のステータ本体を通る補助経路とから構成されることとなる。そして、磁気導通部46A,46Bの側面461A,461B同士を当接させる場合に比べ、発電性能が低下することなく、コギングトルクが大幅に低減する。
よって、ロータ41が回転する際の抵抗を低減できるので、ロータ41の起動性を向上させることができる。
また、ロータ41が回転する際の抵抗を低減できるので、運針が滑らかとなり、経過時間を正確に表示することができて時計1の信頼性を向上できる。
さらに、コギングトルクが低減することにより、輪列3に加わる負荷トルクを低減でき、時計1の耐久性を向上させることができる。
そして、コギングトルクが低減することにより、ぜんまい2のトルクを下げることができるので、持続時間を維持しつつぜんまい2を小型化することが可能となり、時計1の薄型化および小型化を推進できる。
また、エアギャップG2を設けることにより、ロータ41の磁気的な平衡点を変化させることができるので、輪列3の噛み合い効率が最も良い位置にロータ41を静止させることができる。
According to such an embodiment, the following effects are obtained.
(1) A
Therefore, since the resistance when the
Further, since the resistance when the
Furthermore, by reducing the cogging torque, the load torque applied to the
Since the torque of the
Moreover, since the magnetic equilibrium point of the
(2)エアギャップG2の幅は、ステータ本体42A,42Bの厚みに対して10分の1以上5分の1以下の寸法にされているので、コギングトルクを確実に低減できる。
(2) Since the width of the air gap G2 is set to a size of 1/10 to 1/5 of the thickness of the stator
(3)磁気導通部46A,46Bおよび継鉄42Cを締結する調整ねじ65と、調整ねじ65が挿入される調整孔7との間には、若干の隙間が設けられているので、各磁気導通部46A,46Bの固定位置を微調整することができる。従って、エアギャップG2の幅を微調整することができ、コギングトルクをより確実に低減できる。
(3) Since a slight gap is provided between the
(4)各ステータ本体42A,42Bは、アモルファス金属層が多層に積層されて構成されているので、透磁率が非常に高い。従って、発電機4の発電性能を向上させることができる。
(5)各ステータ本体42A,42Bのステータ切欠部451A,451Bは、連続した半円弧状に形成されており、ノッチが形成されていないので、ステータ本体42A,42Bの形状が複雑となることを抑制でき、製造コストを低減できる。
(4) Since each of the
(5) The
なお、本発明は前述の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。
前記実施形態では、ステータ本体42A,42Bの磁気導通部46A,46B間に形成されたエアギャップG2である隙間G2には、何も介装されていなかったが、継鉄42Cより低い透磁率を有する部材であれば、当該隙間G2にそのような部材が介装されていてもよい。また、前記実施形態では、隙間G2の幅は、ステータ本体42A,42Bの厚みに対して10分の1以上5分の1以下の寸法にされていたが、これに限定されない。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
In the embodiment, nothing is interposed in the gap G2, which is the air gap G2 formed between the
前記実施形態では、ステータ本体42A,42Bは、アモルファス金属から構成されていたが、アモルファス金属から構成されていなくともよく、ステータ本体は、強磁性体から構成されていればよい。
In the embodiment described above, the stator
前記実施形態では、案内ピン61にねじ穴64が形成され、このねじ穴64に調整ねじ65が螺合することにより、各磁気導通部46A,46Bと継鉄42Cとが締結されていた。これに対し、案内ピン61の第1軸部62が磁気導通部46A,46Bと継鉄42Cとの厚みよりも長く形成されるとともに、その先端部に雄ねじが形成され、雄ねじが形成された当該先端部にナット等の締結部材が螺着されることにより、各磁気導通部46A,46Bと継鉄42Cとが締結されてもよい。
In the above-described embodiment, the screw holes 64 are formed in the guide pins 61, and the adjustment screws 65 are screwed into the screw holes 64, whereby the
なお、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、数量などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、数量などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
The best configuration, method, and the like for carrying out the present invention have been disclosed above, but the present invention is not limited to this. That is, the invention has been illustrated and described primarily with respect to particular embodiments, but may be configured for the above-described embodiments without departing from the scope and spirit of the invention. Various modifications can be made by those skilled in the art in terms of quantity, other details, and the like.
Therefore, the description limited to the shape, quantity and the like disclosed above is an example for easy understanding of the present invention, and does not limit the present invention. The description by the name of the member which remove | excluded the limitation of one part or all of such restrictions is included in this invention.
1…電子制御式機械時計、2…ぜんまい(機械エネルギ源)、3…輪列、4…発電機、5…制御回路、41…ロータ、42A,42B…ステータ本体(磁気回路形成部材)、42C…継鉄(補助磁気回路形成部材)、43A,43B…コイル、45A,45B…ロータ配置部(磁気回路形成部材の一端側)、46A,46B…磁気導通部(磁気回路形成部材の他端側)、451A,451B…ステータ切欠部(切欠部)、454…ロータ孔、461A,461B…側面、G2…エアギャップ(隙間)。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electronically controlled mechanical timepiece, 2 ... Mainspring (mechanical energy source), 3 ... Wheel train, 4 ... Generator, 5 ... Control circuit, 41 ... Rotor, 42A, 42B ... Stator body (magnetic circuit forming member), 42C ... yoke (auxiliary magnetic circuit forming member), 43A, 43B ... coil, 45A, 45B ... rotor arrangement part (one end side of magnetic circuit forming member), 46A, 46B ... magnetic conduction part (other end side of magnetic circuit forming member) ), 451A, 451B ... stator notch (notch), 454 ... rotor hole, 461A, 461B ... side, G2 ... air gap (gap).
Claims (6)
前記発電機は、組み合わせた際に一端側にロータ孔が形成される一対の磁気回路形成部材と、磁石を有し前記ロータ孔内に配置されるロータと、前記各磁気回路形成部材の他端側に跨るように積層配置されて、前記各磁気回路形成部材の他端側同士を磁気導通させる補助磁気回路形成部材と、前記各磁気回路形成部材の少なくとも一方に巻き回されるコイルとを備え、
前記各磁気回路形成部材の他端側は、互いに離間して設けられ、当該他端側の側面間には隙間が形成されている
ことを特徴とする電子制御式機械時計。 A mechanical energy source; a generator that is driven by a train connected to the mechanical energy source to generate power; and the train that is driven by the power generated by the generator and controls a rotation period of the generator. An electronically controlled mechanical timepiece having a control circuit for braking the wheel train and controlling the train wheel,
The generator includes a pair of magnetic circuit forming members having a rotor hole formed on one end side when combined, a rotor having a magnet and disposed in the rotor hole, and the other end of each magnetic circuit forming member An auxiliary magnetic circuit forming member that is laminated so as to straddle the side and magnetically connects the other end sides of the magnetic circuit forming members, and a coil wound around at least one of the magnetic circuit forming members. ,
The other end side of each magnetic circuit forming member is provided apart from each other, and a gap is formed between the side surfaces of the other end side.
前記各磁気回路形成部材の他端側と、前記補助磁気回路形成部材とには調整孔が形成され、前記各調整孔には、前記各調整孔より径が小さい案内ピンが挿入され、前記各調整孔と前記各案内ピンとの間には、隙間が形成されている
ことを特徴とする電子制御式機械時計。 The electronically controlled mechanical timepiece according to claim 1,
An adjustment hole is formed in the other end side of each magnetic circuit forming member and the auxiliary magnetic circuit formation member, and a guide pin having a diameter smaller than each adjustment hole is inserted into each adjustment hole, An electronically controlled mechanical timepiece, wherein a gap is formed between the adjustment hole and each guide pin.
前記各磁気回路形成部材の他端側間に形成された隙間の幅は、前記磁気回路形成部材の厚みに対し、10分の1以上5分の1以下の寸法である
ことを特徴とする電子制御式機械時計。 The electronically controlled mechanical timepiece according to claim 1 or 2,
The width of the gap formed between the other end sides of each of the magnetic circuit forming members has a dimension that is 1/10 or more and 1/5 or less of the thickness of the magnetic circuit forming member. Controlled mechanical clock.
前記各磁気回路形成部材の一端側には切欠部が形成され、
前記各切欠部は、連続した半円弧状に形成され、前記各磁気回路形成部材を組み合わせた際に、同一の円周上に配置されて前記ロータ孔を形成する
ことを特徴とする電子制御式機械時計。 The electronically controlled mechanical timepiece according to any one of claims 1 to 3,
A notch is formed on one end of each magnetic circuit forming member,
The notches are formed in a continuous semicircular arc shape, and are arranged on the same circumference when the magnetic circuit forming members are combined to form the rotor hole. Mechanical clock.
前記各磁気回路形成部材は、アモルファス金属層が積層されて構成されている
ことを特徴とする電子制御式機械時計。 The electronically controlled mechanical timepiece according to any one of claims 1 to 4,
Each of the magnetic circuit forming members is formed by laminating an amorphous metal layer. An electronically controlled mechanical timepiece, wherein:
前記発電機を、組み合わせた際に一端側にロータ孔が形成される一対の磁気回路形成部材と、磁石を有し前記ロータ孔内に配置される前記ロータと、前記各磁気回路形成部材の他端側に跨るように積層配置されて、前記各磁気回路形成部材の他端側同士を磁気導通させる補助磁気回路形成部材と、前記各磁気回路形成部材の少なくとも一方に巻き回されるコイルとを含んで構成し、前記各磁気回路形成部材の他端側を互いに離間して設け、当該他端側の側面間に隙間を形成しておき、
前記各磁気回路形成部材を前記隙間の幅を調整可能に構成して前記隙間の幅を調整するか、または、前記隙間に前記補助磁気回路形成部材より低い透磁率を有する部材を介装することにより、コギングトルクを低減させる
ことを特徴とするコギングトルクの低減方法。 A mechanical energy source, a generator driven by a wheel train connected to the mechanical energy source to generate electric power, driven by electric power generated by the generator, and controlling the rotation period of the generator A method of reducing the cogging torque of the rotor of an electronically controlled mechanical timepiece comprising a control circuit that brakes the train wheel and regulates the train wheel,
When the generator is combined, a pair of magnetic circuit forming members having a rotor hole formed on one end side, the rotor having a magnet and disposed in the rotor hole, and each of the magnetic circuit forming members An auxiliary magnetic circuit forming member that is laminated so as to straddle the end side and magnetically connects the other end sides of the magnetic circuit forming members, and a coil wound around at least one of the magnetic circuit forming members. Comprising the other end side of each magnetic circuit forming member spaced apart from each other, forming a gap between the side surfaces of the other end side,
Each magnetic circuit forming member is configured so that the width of the gap can be adjusted, and the width of the gap is adjusted, or a member having a lower magnetic permeability than the auxiliary magnetic circuit forming member is interposed in the gap. To reduce the cogging torque.
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