JP2531415Y2

JP2531415Y2 - 時計

Info

Publication number: JP2531415Y2
Application number: JP1990054187U
Authority: JP
Inventors: 茂下薗
Original assignee: 株式会社精工舎
Priority date: 1990-05-24
Filing date: 1990-05-24
Publication date: 1997-04-02
Anticipated expiration: 2000-06-20
Also published as: JPH02146984U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は高効率の時計に関するものである。

（従来の技術）近来、水晶時計においては、あらゆる面から低消費電
流化が推し進められてきており、例えば、特開昭50−12
9907号に示されるように、ステータおよびロータの寸法
比に着目してこれを一定範囲内に設定することによって
低消費電流化を図ろうとするものがある。

（考案が解決しようとする問題点）上記のものでは、ステータおよびロータの寸法比を最
適値に設定したものであるが、この点だけを改良しても
依然として満足しうる高効率化は望めず、従来の水晶時
計用モータでは変換効率が20％以下と極めて低いもので
あった。

また従来は、モータの駆動パルス幅を高効率化という
観点から設定したものはなく、単に分周出力から作り易
くしかも不安定領域を避けられる数値に設定していたに
過ぎない。この点も変換効率を向上できない大きな原因
の一つであった。

本考案の目的は高効率化を図るところにある。

（問題点を解決するための手段）本考案は、ロータの半径r₀が1mm≦r₀≦2mmのモータを
用い、このモータの駆動パルス幅ｔを9mS≦ｔ≦17mSと
し、また巻真のコイル巻回部分の長さＬと巻真の中心部
からコイルの最外周までの厚みＲとの比を10≦L/R≦40
としたものである。

（実施例）第１図および第２図において、１は断面形状が円形の
棒状の巻真で、これに直接コイル２を巻回してある。巻
回されたコイル２の両端はプラスチック製のコイル枠3,
3によって狭みつけてある。巻真１の両端部1a、1aは平
坦面となるようにプレスによって押し潰してある。この
両端部1a、1aとステータ４の両端部とをネジ止めするこ
とによって両者を磁気的に接続してある。５は例えばSm
Coからなる、エネルギー積30の希土類磁石からなるロー
タである。上記モータのコイル２には、第３図のような
双極性パルスを交互に供給してロータを180度ずつ回転
させるものである。

以上のようなモータにおいて、第４図および第５図に
示した巻真のコイル巻回部分の長さＬを42mm、巻真の半
径ｒを1.5mm、巻真の中心部からコイルの最外周部まで
の厚みＲを3.7mmとし、ステータおよびコイルを下表の
諸元に設定して、駆動パルス幅と起動電圧、出力トルク
および消費電流との関係を実験によって求めたところ第
６図のような特性があることがわかった。

なおハッチングで示した範囲Ａは不安定動作領域であ
る。

そしてこの実験データからパルス幅ｔと変換効率ηと
の間に第７図のような相関関係があることが確認でき
た。

なお上記表におけるノッチ角度、ノッチ半径、エアギ
ャップ、つなぎ幅、広がり角とは第８図に示す部位を差
す。

バルス幅が9mS以下では、第６図に示すように起動性
が悪く、（ロータとステータの結合力およびロータ慣性
に打ち勝つだけのエネルギーが得られないため）充分な
出力が得られない。しかも電源として、クロックにおい
てよく用いられる3V系のものを用いると起動できないも
のであることがわかる。

また17mS以上では、第６図のように出力トルクがやや
低下傾向にあり、パルス幅が長くなったことによる電流
増加に見合っただけのトルク増が望めず、急激に効率が
低下してしまう。また消費電流も17mS付近から急激に増
加してしまうものである。

以上のことからパルス幅を９〜17mSの間にすることに
よって、従来では得られなかった20％以上の高効率が得
られることがわかる。

因みに、クロックにおいては、針が重く、密封性もあ
まり良くないので、ゴミ等による止まりがあり、出力ト
ルクを比較的大きくとる必要がある。そのためにはロー
タに、エネルギー積の高いSmCo、CeCo、MMCo、（Nd、P
r）−Co系、Nd−Fe−Ｂ系等の希土類系磁石を用いるの
が好ましい。また上記のようなものでも、現状では、最
高35MGOeまでのものしかないので、クロックに用いるに
はロータの半径を1mm以上に設定しなければならない。
また起動性を考慮すると、あまり大きなロータは使え
ず、半径2mmまでが限度である。すなわち、ロータの半
径r₀は1mm≦r₀≦2mmの範囲に設定しておく必要があり、
この範囲において上記パルス幅の数値も意味を持ち、高
効率化が図れるのである。

ところで、上記のような諸元において、パルス幅ｔを
例えば13.7mS（最も効率のよいパルス幅）に固定し、コ
イルの巻真のコイル巻回部分の長さＬと巻真の中心部か
らコイルの最外周までの厚みＲとの比L/Rを変化させて
実験を行ったところ変換効率ηと比L/Rとの間に第９図
のような相関関係があることが確かめられた。すなわ
ち、比L/Rを10から40の間で増大させていくと、これに
つれて効率が良くなっていくのである。但し比L/Rをむ
やみに大きくすると、巻線工程が技術的に難しくなり、
コストアップの要因となる。また、Ｌをあまり長くする
と、磁気抵抗が増大するとともに漏洩磁束が増え、磁気
回路上好ましくなく、小形化に反し、構成上不利であ
る。

また巻真をあまり細くすると、磁路が飽和する危険性
が高くなるものである。

以上を勘案してみると、10≦L/R≦40に設定するのが
最適であることがわかる。

因みに、第９図からわかるように、比L/Rが40を越え
ても、変換効率は向上せず、メリットは見い出せないの
である。また、比L/Rが10以下になると、巻きが太くな
り、巻線抵抗が増大するのみで巻き数が有効に使われな
くなり変換効率の低下をきたしてしまうのである。

なお、比L/Rと変換効率との上記関係はパルス幅13.7m
Sにおいてのみ存在するのではなく、第７図で示した９
〜17mSの範囲において、同様の傾向を示すものである。
すなわち、例えばパルス幅9mS、17mSにおいても比L/Rを
変化させていくと、13.7mSのときよりは効率が落ちる
が、第９図と同様の傾向を示すのである。

ところで、巻真の形状については、断面が円形のもの
に限らず、例えば第10図のように断面が長方形の巻真
１′を用いてもよい。この場合には、巻回されたコイル
６の断面形状も円形ではなくなるので、巻真１′の中心
部からコイルの最外周までの厚みＲとは、巻真の中心部
から最外周までの厚みa₁とb₁との和の1/2をいうものと
する。

この他にも断面が正方形のもの、楕円形のもの等、特
に形状は問わない。この場合にも、巻真の中心部からコ
イルの最外周までの厚みＲは上記長方形の場合に準じて
算出する。

ところで、Ｒと巻真の半径ｒとの比R/rは1.5以上にす
るのが好ましい。なぜならば、巻真の半径に対するコイ
ルの巻き厚があまり薄いと、必要なアンペアターンを得
るのに巻真のコイル巻回部分の長さを長くしなければな
らず、小形化に反することになるからである。また巻真
の断面が長方形の場合には、巻真の半径ｒは、第10図の
長辺の半分a₀と短辺の半分b₀との和の1/2とする。断面
が正方形、楕円形の場合にもこれに準じて算出する。

また、本考案をクロックのモータに用いる場合には、
巻真のコイル巻回部分の長さＬを30mm以上にするのが好
ましい。一般に、クロックにおいては、先に述べたよう
に、出力トルクを大きくとる必要がある。そこで、Ｌを
30mm以下にして先の条件10≦L/R≦40を満足させるため
には、Ｒを3mm以下にしなければならず、このような太
さでは高変換効率で高い出力トルクを得るのは非常に難
しいのである。すなわち、低消費電流で高トルクを得る
には、アンペアターンの電流を下げてその分巻き数を多
くしなければならないが、この場合Ｌが短いと、巻真を
細くして巻き数を多くしなければならないのである。と
ころが、巻真を細くすると、磁気的に飽和してしまい、
効率が低下する。そのため、Ｌはあまり短くできず、ク
ロックにおいては、30mm以上にするのが好ましい。但
し、あまり長くすると、小形化に反するので自ずと上限
も定まるものである。

なお上記の実施例では、コイルを巻真に直接巻回した
場合について述べたが、巻真を挿入したコイルボビンに
コイルを巻回したものに用いてもよい。

また上記の実施例では、巻真とステータとを別部材で
形成し、両者をネジ止めしたものについて述べたが、巻
真とステータとを一体に形成したものに用いてもよい。

さらに、上記の実施例では時計について説明したが、
タイマに用いるようにしてもよい。

（考案の効果）本考案によれば、ロータの半径が1mm≦r₀≦2mmの範囲
において、巻真のコイル巻回部分の長さＬと巻真の中心
部からコイルの最外周までの厚みＲとの比を10≦L/R≦4
0に設定し、かつパルス幅ｔを90mS≦ｔ≦17mSの範囲に
設定するようにしたので、低消費電流で高出力が得ら
れ、より高変換効率のモータを得ることができ、電池の
長寿命化を図ることができる。

特にクロックにおいては、Ｌを30mm以上にすることに
よって、必要な出力トルクを低消費電流で得ることがで
き、高寿命の時計が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示した正面図、第２図は第
１図の右側面図、第３図は駆動パルスを示したパルス波
形図、第４図は第１図の要部を摘出して示した一部破断
正面図、第５図は第４図の右側面図、第６図はパルス幅
と起動電圧、出力トルク、消費電流との関係をそれぞれ
示した特性図、第７図はパルス幅と変換効率との関係を
示した特性図、第８図は実験に使用したステータおよび
ロータの諸元を表すための説明図、第９図は比L/Rと変
換効率との関係を示した特性図、第10図は巻真の他の例
を示した断面図である。１…巻真、２…コイル、５…ロータ、６…コイル。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】コイルを巻回した巻真の両端に磁気的に、
ステータを接続し、このステータ磁極間にロータを設
け、上記コイルに一定周期のパルスを供給して上記ロー
タを回転させ、この回転に基いて時刻表示を行う時計に
おいて、上記巻真のコイル巻回部分の長さをＬ、上記巻真の中心
部からコイルの最外周までの厚みをＲとしたとき、その
比L/Rを 10≦L/R≦40 とし、ロータの半径r₀を 1mm≦r₀≦2mm とし、コイルに供給するパルス幅ｔを 9mS≦ｔ≦17mS としたことを特徴とする時計。
【請求項２】実用新案登録請求の範囲第１項において、
上記巻真のコイル巻回部分の長さＬを30mm以上としたこ
とを特徴とする時計。
【請求項３】実用新案登録請求の範囲第１項において、
上記ロータは希土類等の高エネルギー積のものであるこ
とを特徴とする時計。