JP2011004593A - 小寸法の電子機械変換器、特に時計発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】小寸法の電子機械変換器、特に時計発電機を提供すること。
【解決手段】電子機械変換器２がロータ４と２個のコイル６、８とを含み、ロータは、積み重ねられた第１の中心ゾーン１４、第２の中心ゾーン１５、および第３の中心ゾーン１６をそれぞれ備えた、磁性材料製の第１の部分１０と、第２の部分１１と、第３の部分１２とで形成されており、第１の軸方向偏向双極磁石１８は、第１の中心ゾーンと第２の中心ゾーンとの間に配置されており、第１の磁石とは反対に偏向された第２の双極磁石２０は、第２の中心ゾーンと第３の中心ゾーンとの間に配置されている。ロータの回転時にロータ舌片部の端部ゾーンが前記少なくとも１個のコイルを対向して通過するように、２個のコイルは、ロータの第１の幾何学的平面２６と第２の幾何学的平面２８との間に配置されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数の磁極を備えたロータと少なくとも１個のフラット・コイル（高さが比較的低い）で形成されている電子機械変換器であって、ロータの回転時にロータの磁極が前記少なくとも１個のフラット・コイルを対向して通過するように配置されている電子機械変換器に関する。

特に、この電子機械変換器は、時計発電機すなわち小寸法の発電機またはマグネト・マイクロ発電機である。

本発明による時計発電機は、特に欧州特許第２３９８２０号または欧州特許第６７９９６８号に開示されているタイプの時計ムーブメント内に組み込むためのものである。

前述のタイプの多極ロータを備えた発電機が、独国実用新案第１８１１３８９（Ｕ）号に開示されている。この発電機は、磁性材料製の２つのフランジであって、交互の極性を備えた永久磁石がその外周にフランジ１つにつき６個配列されているフランジを担持する中心軸により形成されているロータを含む。ロータは、このように１２個の非常に小さい磁石を含み、該磁石は、２つの磁性ロータ・フランジの内の１つに独立して固定されている。発電機はまた、発電機の回転軸に対して１２０°の角度シフトを有して配置されている２個または３個のフラット・コイルを含む。ロータの回転時に、永久磁石はコイルを対向して通過する。図示の実施形態では、磁石の中心軸は、コイルの中心軸をおおよそ通過する。回転している間、ロータはこのようにしてコイルに電流を誘導し、該電流は、時計ムーブメントの電子回路に電力を供給するのに使用される。この電気エネルギーは、充電式バッテリまたは蓄積キャパシタ内に蓄えることができる。

独国実用新案第１８１１３８９（Ｕ）号に開示されている発電機は、確かに、電子時計回路に電力を供給するための電流を効率的に生成し、発電機が自体の電力供給の時間軸に同期して一定の速度で回転するように、この種の発電機を制御することができる。しかし、この発電機は、種々の大きな欠点を有する。第一に、該発電機は比較的複雑で、製造が厄介である。実際に、１２個の非常に小さい磁石が与えられ、次いで、２つの磁性ロータ・フランジの外縁に同様に個々に固定されなければならない。次に、この発電機は、各々がその外縁に６個の磁石を担持している２つのディスク型フランジに比較的大きい慣性を有する。慣性の程度が強い程、発電機は衝撃に対してより高感度になる（これは、発電機が一定の速度で回転して、衝撃により発電機が停止しないようにしなければならないことを意味する）。また、発電機が同期して作動するのに必要な最小限のトルクと同様に、起動トルクもまた比較的高いことも指摘されるであろう。

欧州特許第２３９８２０号 欧州特許第６７９９６８号 独国実用新案第１８１１３８９（Ｕ）号

本発明の目的は、特に時計学的種類の機能のために、高度の動作効率を維持しながら先行技術の前述の問題に対する解決策を提供する電子機械変換器を提供することである。

したがって、本発明は、請求項１に記載の電子機械変換器に関する。この変換器は、特に、ロータの磁極を定める舌片部を各々が有する磁性材料製の３つの部分で形成されていることを特徴とする。先行技術のものに対して相対的に大きい寸法の双極永久磁石は、ロータの回転軸と同軸に逆極性で配置されており、前述の３つの磁性部分の間に挿入されている。各磁性部分の舌片部は半径外方に延出しており、それらの間に略一定の角度シフトを有する。中間磁性部分は、第１の磁性部分の舌片部がある第１の底平面に各端部ゾーンがおおよそ配置されるようにその舌片部の部分が折り曲げられているのに対して、この中間部の舌片部のその他の半分は、第３の磁性部分の舌片部がある第２の上平面にそれらの各端部が配置されるように折り曲げられているという特性を有する。ロータの回転時に舌片部の端部ゾーンがこの少なくとも１個のコイルを対向して通過するように、この変換器は、ロータの上平面と底平面との間に配置されている少なくとも１個のコイルを含む。

本発明による変換器の特徴の結果として、ロータがいかに多くの磁極を有していようと、必要な永久磁石の数は、大幅に減少する。実際に、ロータは、ロータの磁極数にかかわらず２個の永久磁石のみを有する。磁石からの磁束は舌片部に分散され、互いに対向して配置されている上舌片部および底舌片部の端部領域により閉じ込められる。ロータの部分は全て、より低いコストで製造することができ、そのような部分の組立ては比較的容易である。結果として、ロータの３つの磁性フランジと２個の双極磁石とは、簡単に重ね合わせられる。このようにして、発電機のロータを低コストで製造することができる。次に、比較的大きな寸法の２個の双極磁石が、ロータの回転軸に対して同軸に配置され、ロータのかさのほとんどは、その中心ゾーンに集まっている。このため、本発明による発電機のロータの慣性は、前述の先行技術のロータの慣性より小さい。この発電機の起動トルクはより低く、該発電機は衝撃に対して耐性がある。さらに、発電機は、先行技術の発電機に必要な最小限のトルクより小さい、時計ムーブメントの香箱により供給されるトルクと同期して回転することができる。結果として、所与の香箱に関して一切の中間ワインディングなしに、増加した持続時間の間、時計ムーブメントは本発明の発電機に同期して動作する。

限定されない例として示された添付図面を参照してなされた以下の説明を参照して、好適な実施形態が以下に詳細に記載される。

本発明の好適な実施形態による変換器のロータの分解斜視図である。 前記好適な実施形態による変換器の上面図である。 図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った概略断面図である。

図１から３を参照して、本発明による時計型の電子機械変換器の好適な実施形態を以下に記載する。特に、この変換器は、マグネト発電機２を形成する。この発電機２は、ロータ４と２個のフラット・コイル６および８とを含む。第１の変形形態では、１個のコイル６のみが設けられているのに対し、第２の変形形態では、１２０°角度シフトされた２個のコイルがあることがすぐに分かるであろう。コイル６とコイル８とは、ロータ４の回転軸２０に対して１２０°の角度シフトを有する。

ロータ４は、磁性材料製の第１の部分１０と、第２の部分１１と、第３の部分１２とで形成されている。第１の磁性部分１０は、第１の中心ゾーン１４と、該中心ゾーン１４から径方向外方に延出している３つの舌片部１０Ａ、１０Ｃ、および１０Ｅとを画定している平坦な構造体により形成されている。３個の舌片部は、約１２０°の角度シフトを有して同様に配置されている。したがって、磁性部分１０は、円形形状の中心ゾーンと、前記中心ゾーンから径方向外方に延出している３個の舌片部とを有するように、底部プレート切片を画定している。第３の磁性部分１２は磁性部分１０と同一である。したがって、磁性部分１２は、円形形状の中心ゾーン１６と、該中心ゾーンから径方向外方に延出している３個の舌片部１２Ｂ、１２Ｄ、および１２Ｆとを含む。磁性部分１２は、中心ゾーンと、前記中心ゾーンの周囲に均等に配置されている３個の舌片部とを自体が画定するように、上部プレート切片を画定している。

回転軸２４に垂直な幾何学的平面への突出において、底部１０の舌片部は、上部１２の舌片部に対して６０°の角度シフトを有する。したがって、前記幾何学的平面への突出において、上部の舌片部および下部の舌片部は、６つの均等に配置された径方向部を画定している、すなわちそれらの間に略一定の角度シフトを有する。第２の磁性部分１１は、上部と底部との間の中間部を画定している。この中間部は、６個の舌片部が始まる（円形形状の）中心ゾーン１５を有する。この中間部は、互いに対して１２０°の角度でシフトされており、かつフラット・プレート１０および特にその舌片部がある第１の幾何学的平面２６にそれらの各端部ゾーンがおおよそ配置されるように折り下げられている、半分の舌片部１１Ｂ、１１Ｄ、および１１Ｆの点で異なっている。部分１１の舌片部１１Ｂ、１１Ｄ、および１１Ｆは、交互の極性を有しかつ底平面２６において軸２４を中心に所定間隔で配置されている６つの磁極を画定するために、底部１０の舌片部１０Ａ、１０Ｃ、および１０Ｅの間に配置されている。中間部１１はまた、互いに対して１２０°の角度でシフトされており、かつ部分１２および特にその舌片部がある第２の幾何学的平面２８にそれらの各端部ゾーンがおおよそ配置されるように折り上げられている、３個の舌片部１１Ａ、１１Ｃ、および１１Ｅを有する。中間部１１の舌片部１１Ａ、１１Ｃ、および１１Ｅは、上平面２８において軸２４を中心に相互に所定間隔で配置されている、交互の極性を有する６つの磁極を画定するために、上部１２の舌片部１２Ｂ、１２Ｄ、および１２Ｆの間に配置されている。中間部の底部の３個の舌片部１１Ｂ、１１Ｄ、および１１Ｆは、それぞれ上部１２の３個の舌片部１２Ｂ、１２Ｄ、および１２Ｆに対向して配置されている。同様に、中間部の上部の３個の舌片部１１Ａ、１１Ｃ、および１１Ｅは、それぞれ底部１０の３個の舌片部１０Ａ、１０Ｃ、および１０Ｅに対向して配置されている。

軸方向に極性を持つ第１の双極磁石１８は、第１の中心ゾーン１４と第２の中心ゾーン１５との間に配置されている。第１の磁石の双極に対して逆方向の極性を持つ第２の双極磁石２０は、中心ゾーン１５と中心ゾーン１６との間に配置されている。このように、互いに対向して配置されている舌片部の対は、異磁極性を有し、ロータの磁極を画定している。同様に、幾何学的平面２６または２８において２個の隣接した舌片部も異磁極性を有する。２個のコイル６および８は、ロータ４の回転時にロータ舌片部の端部ゾーンが２個のコイルを対向して通過するように、第１の平面２６と第２の平面２８との間に配置されている。

また、ロータの３つの磁性部分の３つの各中心ゾーンは、互いに重ね合わせられており、２個の磁石１８および２０は、これら中心ゾーンと同軸であることに留意されたい。ロータは、図１に示されておりかつ詳細に前述されている通り、５つの要素を簡単に積み重ねることにより容易に組み立てることができる。これら５つの要素は中心軸２２に取り付けられる。

前述の好適な実施形態は、中間部が６つの舌片部を有するのに対して、各々が３個の舌片部を有する上部と底部とを含む。他の実施形態によれば、かつ一般に、上部および底部の舌片部の数はＮ個に等しく、ここでＮは１より大きい（Ｎ＞１）。これらＮ個の舌片部は、中心ゾーンの周囲に均等に配置されており、図に示されている好適な実施形態のようにこの中心ゾーンから径方向外方に延出している。次に、中間部は２Ｎ個の舌片部を含み、その内のＮ個の第１の舌片部は、底部の舌片部がある第１の底平面にそれらの各端部ゾーンがおおよそ配置されるように折り下げられている。Ｎ個の他の残りの舌片部は、上部の舌片部がある第２の上平面にそれらの各端部ゾーンがおおよそ配置されるように折り上げられている。その結果、ロータは２Ｎ個の極対を有し、各極対はそれぞれ、互いに対向して配置されている２個の舌片部の端部により画定されている。

２ マグネト発電機； ４ ロータ； ６、８ フラット・コイル；
１０ 第１の磁性部分； １０Ａ、１０Ｃ、１０Ｅ 舌片部；
１１ 第２の磁性部分； １１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅ、１１Ｆ 舌片部；１２ 第３の磁性部分； １２Ｂ、１２Ｄ、１２Ｆ 舌片部；
１４ 第１の中心ゾーン； １５ 第２の中心ゾーン； １６ 第３の中心ゾーン；
１８ 第１の双極磁石； ２０ 第２の双極磁石； ２４ 回転軸；
２６ 第１の幾何学的平面（底平面）； ２８ 第２の幾何学的平面（上平面）。

Claims (4)

1. ロータ（４）と少なくとも１個のコイル（６、８）とで形成されている電子機械変換器（２）において、
   前記ロータは、積み重ねられた第１の中心ゾーン（１４）、第２の中心ゾーン（１５）、および第３の中心ゾーン（１６）をそれぞれ備えた、磁性材料製の第１の部分（１０）、第２の部分（１１）、および第３の部分（１２）で形成されており、
   軸方向に極性を持つ第１の双極磁石（１８）が、前記第１の中心ゾーンと前記第２の中心ゾーンとの間に配置されており、
   前記第１の磁石の偏向とは反対に軸方向に極性を持つ第２の双極磁石（２０）が、前記第２の中心ゾーンと前記第３の中心ゾーンとの間に配置されており、
   前記第１の部分と前記第３の部分とは、それぞれＮ個の舌片部を含み、ここでＮは１より大きい数であり（Ｎ＞１）、該舌片部は前記中心ゾーンから径方向外方に所定間隔で延出しており、前記第２の部分は２Ｎ個の舌片部を含み、その内のＮ個の第１の舌片部は、前記第１の部分の前記舌片部がある第１の幾何学的平面（２６）にそれらの各端部ゾーンがおおよそ配置されるように折り曲げられており、Ｎ個の第２の舌片部は、前記第３の部分の前記舌片部がある第２の幾何学的平面（２８）にそれらの各端部ゾーンがおおよそ配置されるように折り曲げられており、前記第２の部分の前記Ｎ個の第１の舌片部は、それぞれ前記第３の部分の前記Ｎ個の舌片部に対向して配置されており、前記第２の部分の前記Ｎ個の第２の舌片部は、前記第１の部分の前記Ｎ個の舌片部に対向して配置されており、
   前記ロータの回転時に前記ロータ舌片部の前記端部ゾーンが前記少なくとも１個のコイルを対向して通過するように、前記少なくとも１個のコイルは、前記ロータの前記第１の幾何学的平面と前記第２の幾何学的平面との間に配置されている
   ことを特徴とする、電子機械変換器。
2. 前記ロータの前記第１の部分（１０）と前記第３の部分（１２）とは平坦であり、同様に切断されていることを特徴とする、請求項１に記載の電子機械変換器。
3. 前記第１の部分および前記第３の部分の前記舌片部の前記数Ｎは３に等しく、前記第２の部分の前記舌片部の前記数２Ｎは６に等しいことを特徴とする、請求項１または２に記載の電子機械変換器。
4. １２０°角度でシフトされている２個のコイル（６、８）を含むことを特徴とする、請求項３に記載の電子機械変換器。

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