JP2806337B2 - 発電装置付電子時計 - Google Patents
発電装置付電子時計Info
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- JP2806337B2 JP2806337B2 JP8009284A JP928496A JP2806337B2 JP 2806337 B2 JP2806337 B2 JP 2806337B2 JP 8009284 A JP8009284 A JP 8009284A JP 928496 A JP928496 A JP 928496A JP 2806337 B2 JP2806337 B2 JP 2806337B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は発電装置を電源とし
て用いた発電装置付電子時計に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来電子時計等の携帯電子機器のエネル
ギー源は電池がほとんどすべてであった。この電池はそ
の持つ容量と時計体の消費電流とから決まる電池寿命が
あり電池交換のわずらわしさが常につきまとうものであ
った。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかし、この欠点を解
消する為に例えば時計内部に発電機構を設ける試みがな
されている。その試みは従来特開昭５０−１７８６６号
のごとくであり発電効率も悪く、サイズも大きくなり又
耐久性にも問題があり実用化にいたっていない。 【０００４】そこで、この様な欠点を解消し、きわめて
発電効率の高い、サイズ的にも自由度の高いしかも耐久
性の優れた発電装置を有する発電装置付電子時計を提供
しようとするものである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明の発電装置付電子
時計は回転中心と重心とが偏心したアンバランス車と、
コイル、板状のステーター、永久磁石を備えたローター
より成り、前記ローターの回転運動により発電する機械
−電気変換器と、前記アンバランス車の回転を増速して
前記ローターに伝達する増速輪列と、前記増速輪列を構
成する各歯車を軸支する軸受及び地板と、前記機械−電
気変換器により発生した交流電流を整流する整流手段
と、前記整流手段により整流された電流を蓄電する蓄電
手段とにより構成した発電装置を有する発電装置付電子
時計において、前記アンバランス車は前記増速輪列を構
成する前記歯車の１つと同軸、かつその歯車を軸支する
前記軸受と前記地板との間に配置されていることを特徴
とする。 【０００６】 【発明の実施の形態】本発明の実施例を図によって説明
する。尚小型発電装置が組み込まれる携帯機器の例とし
て腕時計を用いた。 【０００７】図１は本発明を有効に活用した水晶腕時計
のシステムの概念を示すブロック図である。１は回転ト
ルクを生じせしめる手段であり回転中心と重心とが偏心
したアンバランス車て構成される手段である。この回転
手段１の回転運動を増速輪列２により増速し発電機構と
しての変換器Ａ３のロータ一を回転させ交流電流を生じ
せしめる。この交流を整流回路４により整流し畜電手段
５に蓄電する。本実施例ではこの蓄電手段として大容量
コンデンサ一である電気二重層コンデンサーを用いてい
る。この大容量コンデンサーを電源として、時間標準で
ある水晶を含む制御回路６やこの制御回路６に制御され
た駆動回路７が作動する。駆動回路７によりエネルギー
を供給されて変換器Ｂ８が動作し、この変換器Ｂ８の動
きが減速輪列９により指針１０に伝えられ時が表示され
る。 【０００８】図２は発電機構としての変換器Ａ３の説明
図である。永久磁石２０ａを含むローター２０をかこむ
様にステーター２１が配置されている。コイル２２は磁
心２２ａに巻かれており磁心２２ａとステータ一２１と
はネジ２３により固着されている。このローター２０が
回転する事によりコイルには次式で表される起動力Ｅと
電流Ｉが生じる。 【０００９】 【数１】 【００１０】この起動力はほぼｓｉｎカーブを持つ交流
である。又ローター２０とそれをかこむステータ一２１
の穴とが同心円でありほぼ全周にわたりロータ磁石をか
こんでいる。これによりロータ一のある場所に止まって
いようとする力（引き卜ルク）を最小にする事ができ
る。このような形状のステータが引き卜ルクを下げるこ
との説明をもう少し詳しく説明する。ステーター２１は
２つの極片部分２１ａと２１ｂとそれぞれの極片部分を
つなぐ細に部分２１Ｃでローター磁石２０ａを囲むよう
に形成される。例えばロータ磁石２０ａのＮ磁極が一方
のステータ極片２１ａからの他方のステータ極片２１ｂ
に向かって回転しステータ極片間をつなぐ細い部分２１
ｃの近傍に至ったとき、一部の磁速が細い部分２１ｃを
介して他方のステータ極片２１ｂの方に洩れ流れること
になる。これは言い換えるならば、最初の一方の側のス
テータ極片２１ａに残る磁束が少なくなることを意味
し、結果的にロータを磁気的安定点に戻そうとする最大
引きトルクがその分小さくなることになる。例えば細い
部分２１ｃがなく空隙を構成するようなステーター（例
えば特開昭５２−８０８７１号公報の第１図に開示され
ているステ−ター）の場合には空隙部の磁気抵抗が著し
く大きくなるためロータ一磁極がその空隙を超えるまで
磁束は最初の側のステーター極片に残ろうとするように
なり、結果的に引きトルクが著しく大きくなってしまう
が、本発明の構成では細い部分２１ｃから他方のステー
タ極片に２１ｂに磁束が洩れているので引きトルクが格
段に下がることになる。その為、アンバランス車が小さ
くても容易にローターが起動開始させられるようにな
る。 【００１１】また最初の最大引きトルクを越えてロータ
ーが回転を開始するとアンバランス車は慣性もあって回
転を継続するが、回転の後半になりエネルギーが少なく
なって引きトクルを越えられない地点でアンパランス車
は停止する。従って引き卜ルクが小さい方がローターの
回転角度を広げることができることになる。本発明の構
成では上述のごとく引き卜ルクが小さいので、その分ア
ンバランス車はより後の方まで回転することができ、開
転角度を広げて発電量を充分確保できるものである。特
にアンバランス車とロータとの間は増速輪列て接続され
るので、アンバランス車の回転角度の僅かな増加もロー
タ一では数回転にも相当することになり、小型発電装置
にとっての影響はかなり大きく、発電効率を高めるポイ
ントとなる。 尚、磁束の漏れが磁束の変化量ｄφを減
ずることになるので起動力Ｅも下がることが予想される
が、実際には引き卜ルクが小さくなるためロータの回転
速度が早くなり、襲束の変化速度１／ｄｔが大きくなる
ため起動力Ｅは実質的に下がることはない。 【００１２】図３は回転手段１から増速輪列２を介して
変換器Ａ３にいたるまでの機構の説明用の断面図であ
る。３１が回転中心と重心とを偏心させたアンバランス
車で、３２が地板、３３が受（軸受）である。アンバラ
ンス車３１のアンバランスにより生じる回転運動が増速
輪列を構成する歯車３１ａ、３４、及びローラーかな２
０ｂによりローター磁石２０ａの回転運動になる。２２
ｂはコイルリード基板でありコイルの端末処理がなさ
れ、このコイルリード基板２２ｂと回転基板３５とが接
触してコイルに誘起された電力が回路に伝えられる。 【００１３】前記したごとくローターの引き卜ルクが小
さければアンバランス車３１のアンバランス量も小さく
てよい。起動の最低条件は （ロータ一引き卜ルク）＜（アンバランス車のアンバラ
ンス卜ルク） となる。 【００１４】次に本発明の目的である小型化と発電効率
を高めるための整流回路の構成について述べる。 【００１５】図４は従来の整流回路４の説明図である。
整流回路は４１．４２．４３．４４の４つのダイオード
で構成されている。５は蓄電手段であり本実施例では大
容量コンデンサーである電気二重層コンデンサーを用い
ている。コイル２２に細線４５で示す電力が誘起される
と電流は細線で示す様に流れコンデンサー５に畜電され
る。又破線４６で示す様に流れるとこれも４５の時と同
様の方向でコンデンサー５に蓄電される。 【００１６】一般に半波整流に対して全波整流は効率が
よいと考えられるが、これを本発明が対象とするような
アンバランス車でローター磁石を回転させる小型発電装
置に用いた場合状況はかなり異なる。即ち、ロータ磁石
が回転しているときは発電すると同時に、コイルに流れ
る発電電流（誘起電流）によりロータの回転を妨げよう
とする電磁ブレーキをも発生させることになる。当然こ
の電磁ブレーキはアンバランス車の駆動エネルギーを見
かけ上滅らすことになり、あたかも一回り小さなアンバ
ランス車を使っているのと同じ状態にしてしまう。全波
整流はロータ一の回転の全域においてこの電磁ブレーキ
が作用することになるので、アンバランス車が回転のよ
り早い時点で引きトルクを越えられなくなり停止してし
まう。この結果アンバランス車の回転角度が狭められ発
電効率を極端に劣化させてしまうという問題である。 【００１７】本発明では従来効率が悪いとされていた半
波整流を用いることによりこの問題を解決した。図５に
その実施例を示す。図５は本発明による充電回路の説明
図である。アンバランス車５１による回転力を増速輪列
５２でローター５３に伝える。ローター５３の回転によ
り生じた磁界の変化がステーター５４を介してコイル５
５に伝わりコイル両端に誘起電圧が発生する。５７は蓄
電手段であるコンデンサーであり、コイル５５で生じた
電力を０1 、０2 を通じて蓄えて時計体５６へその電力
を供給する。このコンデンサー５７の耐圧電圧以上の過
充電防止回路がリミッタ一５８である。 【００１８】５９は半波整流の作用をするダイオードで
ある。また５９は、コイル５５に交流電力が発生してい
ない時にコンデンサー５７に蓄えられた電力がコイル５
５を通じて失われる事を防止する逆流防止用ダイオード
の役割も兼ねている。半波整流回路を用いた場合と全波
整流を用いた場合の発電の違いを図６により説明する。 【００１９】図６は蓄電手段５７に流れ込む電流波形を
示しており、図４に示した従来の全波整流回路と図５に
示した本発明による１つのダイオート５９による半波整
流とを比較して示したものである。６０が基準録であ
る。６１が従来の整流回路での発生電流、６２は本発明
での発生電流、６３は従来の全波整流回路での電圧ドロ
ップによるロス分であり、６４は本発明による半波整流
回路での電圧ドロップによるロス分である。蓄電手般に
蓄えられる電荷量は従来は６１と６３とに包まれた面積
分であり本発明によるものは６２と６４とに包まれた面
積分である。この面積比較ではほとんど差はなく蓄電性
能は同等である。従来の全波整流に比べ半波整流を用い
ても蓄電性能に差のない理由を次に述べる。半波整流で
カットされている期間（図６では６６に示す）はコイル
２２に電流が流れず、したがってロ一タ一に加わる電磁
ブレーキトルクが小さい為アンバラン車の動きが速くな
る。すなわち６６の期間のエネルギーはアンバランス車
の運動エネルギーとして蓄えられ発電時に解放される。
したがって６１に比べ６２のピーク値も大になっている
のである。又整流ロスもダイオード２個が１個になり半
分となる事も有利に働いている。この結果半波整流にし
たにもかかわらずその発電及び蓄電性能は全波整流に比
べ悪くならないのである。 【００２０】また半波整流を用いた場合前記のごとく磁
気ブレーキが少ない分アンバランス車の運動エネルギー
をより高い状態で回転させられるので、その分全波整流
の場合よりアンバランス車の回転角度を大きくとること
ができ、ロ一ターを余分に回して発電量を稼ぐものであ
る。このようにロータ一の回転速度が速くなることを回
転角度を広げられることにより半波整流にもかかわらず
全波整流したのと遜色電量が確保でき、アンバランス車
の駆動エネルギーを保持させることにより、ローターの
回転角度を確実に広げ発電効率を高めたものである。特
にアンバランス車とロータとの間の増速比率はきわめて
大きいのでアンバランス車の回転角度の僅かな増加もロ
ータ一の大きな回転につながり、小型発電装置にとって
発電効率への影響はかなり大きなものとなる。かかる本
発明の構成によれば、腕時計を携帯した者がデスクワー
ク等の僅かな動きをしてもアンバランス車が直ちに起動
しアンバランス車の傾きをローターの有効な回転につな
げるので、時計を動かすのに十分な電力が確実に蓄積さ
れる。 【００２１】またもちろん全波整流が４個のダイオード
を使用するのに対して半波整流は１個のダイオートで済
むので小型携帯機器に必要なスべース効率の点でも格段
に有利となることはいうまでもない。素子の少たい分信
頼性の管理も容易になる。 【００２２】図１における蓄電手段５から先の制御回路
６、駆動回路７、変換器Ｂ８、減速輪列９、指針１０は
従来と同じものでよく周知の機構が用いられている。 【００２３】本実施例の発電装置ではロータ一磁石は厚
肉円筒型であり加工はきわめて簡単であり、希土類磁石
等あらゆる磁石を使用することができる。又磁石の磁束
をステータ一、磁心という高透磁率材により磁気回路を
構成し取り出している為コイルを鎖交する磁束数φがき
わめて大きくなっている。従ってこの面からも発電効率
が大幅に高くなっている。また本実施例では磁石とコイ
ルをレイアウト上切りはなして配置し、磁石とコイルを
平板状ステーターで磁気的に結合するので組み込みが容
易であるとともに薄型の発電装置となる。また各要素を
分散配置できる事から時計全体のレイアウトを考えて他
の構成部品、例えば輪列や回路等のスキマへ自由に配置
できそのスぺース効率はきわめて良い。 【００２４】又本実施例では畜電手段として大容量コン
デンサーを用いている。コンデンサーは電池等の様な化
学反応でなく物理現象であり蓄電手段そのものの寿命が
きわめて長く、本実施例によるシステムによれば従来の
ゼンマイ式の時と同様な寿命が得られ、もちろん電池交
換のごとくわずらわしさもなく、しかも水晶時計等高い
精度の時計が実現できる。 【００２５】又ダイオードをリミッターより発電装置側
に配した事により半波整流の電流カット時の悪影響をも
吸収して充電効率を向上させている。 【００２６】回転手段としてのアンバランス車のアンバ
ランス部３１ｂは本構造のみでなく他ももちろん可能で
ある。 【００２７】蓄電手段５については本実施例では大容量
コンデンサを用いたが充電可能な電源であれば何でもか
まわない。例えば近年充電可能なリチウム電池や団体電
解質電池等も実用化されつつあり、これらも電池そのも
のの容量も大きく長期信頼性も高く本発明に適した電源
である。又銀電池はその長期信頼性に若干問題はあるが
蓄電手段として使用も可能である。 【００２８】又図１における蓄電手段以降の制御回路か
ら表示手段である指針までの構成は針表示の例で示した
ものであるが、表示手段が針でなくＬＣＤ等のデジタル
表示でもかまわない。 【００２９】 【発明の効果】以上のように、回転中心と重心とが偏心
したアンバランス車と、コイル、板状のステーター、永
久磁石を備えたローターより成り、前記ローターの回転
運動により発電する機械−電気変換器と、前記アンバラ
ンス車の回転を増速して前記ローターに伝達する増速輪
列と、前記増速輪列を構成する各歯車を軸支する軸受及
び地板と、前記機械−電気変換器により発生した交流電
流を整流する整流手段と、前記整流手段により整流され
た電流を蓄電する蓄電手段とにより構成した発電装置を
有する発電装置付電子時計において、前記アンバランス
車は前記増速輪列を構成する前記歯車の１つと同軸に配
置されるため、アンバランス車と増速輪列との間に伝達
部を設ける必要がなく、アンバランス車用の軸受部も設
ける必要がないため、小スペース化を可能にした。更
に、アンバランス車は、アンバランス車が同軸に配置さ
れた歯車を軸支する前記軸受と前記地板との間に配置さ
れているために、スペース効率が良く小型の発電装置付
電子時計を提供できる。 【００３０】又、本発明の発電装置は磁石とコイルをレ
イアウト上切りはなして配置し、磁石とコイルを平板状
ステータ一で磁気的に結合するので組み込みが容易であ
るとともに薄型の発電装置となる。また各要素を分散配
置できる事から携帯機器のレイアウトを考えて他の構成
部品、例えば回路部品等のスキマへ自由に配置できその
スぺース効率はきわて良い。更に半波整流を用いること
により素子の数を減らして小スべース化にも寄与するも
のである。
て用いた発電装置付電子時計に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来電子時計等の携帯電子機器のエネル
ギー源は電池がほとんどすべてであった。この電池はそ
の持つ容量と時計体の消費電流とから決まる電池寿命が
あり電池交換のわずらわしさが常につきまとうものであ
った。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかし、この欠点を解
消する為に例えば時計内部に発電機構を設ける試みがな
されている。その試みは従来特開昭５０−１７８６６号
のごとくであり発電効率も悪く、サイズも大きくなり又
耐久性にも問題があり実用化にいたっていない。 【０００４】そこで、この様な欠点を解消し、きわめて
発電効率の高い、サイズ的にも自由度の高いしかも耐久
性の優れた発電装置を有する発電装置付電子時計を提供
しようとするものである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明の発電装置付電子
時計は回転中心と重心とが偏心したアンバランス車と、
コイル、板状のステーター、永久磁石を備えたローター
より成り、前記ローターの回転運動により発電する機械
−電気変換器と、前記アンバランス車の回転を増速して
前記ローターに伝達する増速輪列と、前記増速輪列を構
成する各歯車を軸支する軸受及び地板と、前記機械−電
気変換器により発生した交流電流を整流する整流手段
と、前記整流手段により整流された電流を蓄電する蓄電
手段とにより構成した発電装置を有する発電装置付電子
時計において、前記アンバランス車は前記増速輪列を構
成する前記歯車の１つと同軸、かつその歯車を軸支する
前記軸受と前記地板との間に配置されていることを特徴
とする。 【０００６】 【発明の実施の形態】本発明の実施例を図によって説明
する。尚小型発電装置が組み込まれる携帯機器の例とし
て腕時計を用いた。 【０００７】図１は本発明を有効に活用した水晶腕時計
のシステムの概念を示すブロック図である。１は回転ト
ルクを生じせしめる手段であり回転中心と重心とが偏心
したアンバランス車て構成される手段である。この回転
手段１の回転運動を増速輪列２により増速し発電機構と
しての変換器Ａ３のロータ一を回転させ交流電流を生じ
せしめる。この交流を整流回路４により整流し畜電手段
５に蓄電する。本実施例ではこの蓄電手段として大容量
コンデンサ一である電気二重層コンデンサーを用いてい
る。この大容量コンデンサーを電源として、時間標準で
ある水晶を含む制御回路６やこの制御回路６に制御され
た駆動回路７が作動する。駆動回路７によりエネルギー
を供給されて変換器Ｂ８が動作し、この変換器Ｂ８の動
きが減速輪列９により指針１０に伝えられ時が表示され
る。 【０００８】図２は発電機構としての変換器Ａ３の説明
図である。永久磁石２０ａを含むローター２０をかこむ
様にステーター２１が配置されている。コイル２２は磁
心２２ａに巻かれており磁心２２ａとステータ一２１と
はネジ２３により固着されている。このローター２０が
回転する事によりコイルには次式で表される起動力Ｅと
電流Ｉが生じる。 【０００９】 【数１】 【００１０】この起動力はほぼｓｉｎカーブを持つ交流
である。又ローター２０とそれをかこむステータ一２１
の穴とが同心円でありほぼ全周にわたりロータ磁石をか
こんでいる。これによりロータ一のある場所に止まって
いようとする力（引き卜ルク）を最小にする事ができ
る。このような形状のステータが引き卜ルクを下げるこ
との説明をもう少し詳しく説明する。ステーター２１は
２つの極片部分２１ａと２１ｂとそれぞれの極片部分を
つなぐ細に部分２１Ｃでローター磁石２０ａを囲むよう
に形成される。例えばロータ磁石２０ａのＮ磁極が一方
のステータ極片２１ａからの他方のステータ極片２１ｂ
に向かって回転しステータ極片間をつなぐ細い部分２１
ｃの近傍に至ったとき、一部の磁速が細い部分２１ｃを
介して他方のステータ極片２１ｂの方に洩れ流れること
になる。これは言い換えるならば、最初の一方の側のス
テータ極片２１ａに残る磁束が少なくなることを意味
し、結果的にロータを磁気的安定点に戻そうとする最大
引きトルクがその分小さくなることになる。例えば細い
部分２１ｃがなく空隙を構成するようなステーター（例
えば特開昭５２−８０８７１号公報の第１図に開示され
ているステ−ター）の場合には空隙部の磁気抵抗が著し
く大きくなるためロータ一磁極がその空隙を超えるまで
磁束は最初の側のステーター極片に残ろうとするように
なり、結果的に引きトルクが著しく大きくなってしまう
が、本発明の構成では細い部分２１ｃから他方のステー
タ極片に２１ｂに磁束が洩れているので引きトルクが格
段に下がることになる。その為、アンバランス車が小さ
くても容易にローターが起動開始させられるようにな
る。 【００１１】また最初の最大引きトルクを越えてロータ
ーが回転を開始するとアンバランス車は慣性もあって回
転を継続するが、回転の後半になりエネルギーが少なく
なって引きトクルを越えられない地点でアンパランス車
は停止する。従って引き卜ルクが小さい方がローターの
回転角度を広げることができることになる。本発明の構
成では上述のごとく引き卜ルクが小さいので、その分ア
ンバランス車はより後の方まで回転することができ、開
転角度を広げて発電量を充分確保できるものである。特
にアンバランス車とロータとの間は増速輪列て接続され
るので、アンバランス車の回転角度の僅かな増加もロー
タ一では数回転にも相当することになり、小型発電装置
にとっての影響はかなり大きく、発電効率を高めるポイ
ントとなる。 尚、磁束の漏れが磁束の変化量ｄφを減
ずることになるので起動力Ｅも下がることが予想される
が、実際には引き卜ルクが小さくなるためロータの回転
速度が早くなり、襲束の変化速度１／ｄｔが大きくなる
ため起動力Ｅは実質的に下がることはない。 【００１２】図３は回転手段１から増速輪列２を介して
変換器Ａ３にいたるまでの機構の説明用の断面図であ
る。３１が回転中心と重心とを偏心させたアンバランス
車で、３２が地板、３３が受（軸受）である。アンバラ
ンス車３１のアンバランスにより生じる回転運動が増速
輪列を構成する歯車３１ａ、３４、及びローラーかな２
０ｂによりローター磁石２０ａの回転運動になる。２２
ｂはコイルリード基板でありコイルの端末処理がなさ
れ、このコイルリード基板２２ｂと回転基板３５とが接
触してコイルに誘起された電力が回路に伝えられる。 【００１３】前記したごとくローターの引き卜ルクが小
さければアンバランス車３１のアンバランス量も小さく
てよい。起動の最低条件は （ロータ一引き卜ルク）＜（アンバランス車のアンバラ
ンス卜ルク） となる。 【００１４】次に本発明の目的である小型化と発電効率
を高めるための整流回路の構成について述べる。 【００１５】図４は従来の整流回路４の説明図である。
整流回路は４１．４２．４３．４４の４つのダイオード
で構成されている。５は蓄電手段であり本実施例では大
容量コンデンサーである電気二重層コンデンサーを用い
ている。コイル２２に細線４５で示す電力が誘起される
と電流は細線で示す様に流れコンデンサー５に畜電され
る。又破線４６で示す様に流れるとこれも４５の時と同
様の方向でコンデンサー５に蓄電される。 【００１６】一般に半波整流に対して全波整流は効率が
よいと考えられるが、これを本発明が対象とするような
アンバランス車でローター磁石を回転させる小型発電装
置に用いた場合状況はかなり異なる。即ち、ロータ磁石
が回転しているときは発電すると同時に、コイルに流れ
る発電電流（誘起電流）によりロータの回転を妨げよう
とする電磁ブレーキをも発生させることになる。当然こ
の電磁ブレーキはアンバランス車の駆動エネルギーを見
かけ上滅らすことになり、あたかも一回り小さなアンバ
ランス車を使っているのと同じ状態にしてしまう。全波
整流はロータ一の回転の全域においてこの電磁ブレーキ
が作用することになるので、アンバランス車が回転のよ
り早い時点で引きトルクを越えられなくなり停止してし
まう。この結果アンバランス車の回転角度が狭められ発
電効率を極端に劣化させてしまうという問題である。 【００１７】本発明では従来効率が悪いとされていた半
波整流を用いることによりこの問題を解決した。図５に
その実施例を示す。図５は本発明による充電回路の説明
図である。アンバランス車５１による回転力を増速輪列
５２でローター５３に伝える。ローター５３の回転によ
り生じた磁界の変化がステーター５４を介してコイル５
５に伝わりコイル両端に誘起電圧が発生する。５７は蓄
電手段であるコンデンサーであり、コイル５５で生じた
電力を０1 、０2 を通じて蓄えて時計体５６へその電力
を供給する。このコンデンサー５７の耐圧電圧以上の過
充電防止回路がリミッタ一５８である。 【００１８】５９は半波整流の作用をするダイオードで
ある。また５９は、コイル５５に交流電力が発生してい
ない時にコンデンサー５７に蓄えられた電力がコイル５
５を通じて失われる事を防止する逆流防止用ダイオード
の役割も兼ねている。半波整流回路を用いた場合と全波
整流を用いた場合の発電の違いを図６により説明する。 【００１９】図６は蓄電手段５７に流れ込む電流波形を
示しており、図４に示した従来の全波整流回路と図５に
示した本発明による１つのダイオート５９による半波整
流とを比較して示したものである。６０が基準録であ
る。６１が従来の整流回路での発生電流、６２は本発明
での発生電流、６３は従来の全波整流回路での電圧ドロ
ップによるロス分であり、６４は本発明による半波整流
回路での電圧ドロップによるロス分である。蓄電手般に
蓄えられる電荷量は従来は６１と６３とに包まれた面積
分であり本発明によるものは６２と６４とに包まれた面
積分である。この面積比較ではほとんど差はなく蓄電性
能は同等である。従来の全波整流に比べ半波整流を用い
ても蓄電性能に差のない理由を次に述べる。半波整流で
カットされている期間（図６では６６に示す）はコイル
２２に電流が流れず、したがってロ一タ一に加わる電磁
ブレーキトルクが小さい為アンバラン車の動きが速くな
る。すなわち６６の期間のエネルギーはアンバランス車
の運動エネルギーとして蓄えられ発電時に解放される。
したがって６１に比べ６２のピーク値も大になっている
のである。又整流ロスもダイオード２個が１個になり半
分となる事も有利に働いている。この結果半波整流にし
たにもかかわらずその発電及び蓄電性能は全波整流に比
べ悪くならないのである。 【００２０】また半波整流を用いた場合前記のごとく磁
気ブレーキが少ない分アンバランス車の運動エネルギー
をより高い状態で回転させられるので、その分全波整流
の場合よりアンバランス車の回転角度を大きくとること
ができ、ロ一ターを余分に回して発電量を稼ぐものであ
る。このようにロータ一の回転速度が速くなることを回
転角度を広げられることにより半波整流にもかかわらず
全波整流したのと遜色電量が確保でき、アンバランス車
の駆動エネルギーを保持させることにより、ローターの
回転角度を確実に広げ発電効率を高めたものである。特
にアンバランス車とロータとの間の増速比率はきわめて
大きいのでアンバランス車の回転角度の僅かな増加もロ
ータ一の大きな回転につながり、小型発電装置にとって
発電効率への影響はかなり大きなものとなる。かかる本
発明の構成によれば、腕時計を携帯した者がデスクワー
ク等の僅かな動きをしてもアンバランス車が直ちに起動
しアンバランス車の傾きをローターの有効な回転につな
げるので、時計を動かすのに十分な電力が確実に蓄積さ
れる。 【００２１】またもちろん全波整流が４個のダイオード
を使用するのに対して半波整流は１個のダイオートで済
むので小型携帯機器に必要なスべース効率の点でも格段
に有利となることはいうまでもない。素子の少たい分信
頼性の管理も容易になる。 【００２２】図１における蓄電手段５から先の制御回路
６、駆動回路７、変換器Ｂ８、減速輪列９、指針１０は
従来と同じものでよく周知の機構が用いられている。 【００２３】本実施例の発電装置ではロータ一磁石は厚
肉円筒型であり加工はきわめて簡単であり、希土類磁石
等あらゆる磁石を使用することができる。又磁石の磁束
をステータ一、磁心という高透磁率材により磁気回路を
構成し取り出している為コイルを鎖交する磁束数φがき
わめて大きくなっている。従ってこの面からも発電効率
が大幅に高くなっている。また本実施例では磁石とコイ
ルをレイアウト上切りはなして配置し、磁石とコイルを
平板状ステーターで磁気的に結合するので組み込みが容
易であるとともに薄型の発電装置となる。また各要素を
分散配置できる事から時計全体のレイアウトを考えて他
の構成部品、例えば輪列や回路等のスキマへ自由に配置
できそのスぺース効率はきわめて良い。 【００２４】又本実施例では畜電手段として大容量コン
デンサーを用いている。コンデンサーは電池等の様な化
学反応でなく物理現象であり蓄電手段そのものの寿命が
きわめて長く、本実施例によるシステムによれば従来の
ゼンマイ式の時と同様な寿命が得られ、もちろん電池交
換のごとくわずらわしさもなく、しかも水晶時計等高い
精度の時計が実現できる。 【００２５】又ダイオードをリミッターより発電装置側
に配した事により半波整流の電流カット時の悪影響をも
吸収して充電効率を向上させている。 【００２６】回転手段としてのアンバランス車のアンバ
ランス部３１ｂは本構造のみでなく他ももちろん可能で
ある。 【００２７】蓄電手段５については本実施例では大容量
コンデンサを用いたが充電可能な電源であれば何でもか
まわない。例えば近年充電可能なリチウム電池や団体電
解質電池等も実用化されつつあり、これらも電池そのも
のの容量も大きく長期信頼性も高く本発明に適した電源
である。又銀電池はその長期信頼性に若干問題はあるが
蓄電手段として使用も可能である。 【００２８】又図１における蓄電手段以降の制御回路か
ら表示手段である指針までの構成は針表示の例で示した
ものであるが、表示手段が針でなくＬＣＤ等のデジタル
表示でもかまわない。 【００２９】 【発明の効果】以上のように、回転中心と重心とが偏心
したアンバランス車と、コイル、板状のステーター、永
久磁石を備えたローターより成り、前記ローターの回転
運動により発電する機械−電気変換器と、前記アンバラ
ンス車の回転を増速して前記ローターに伝達する増速輪
列と、前記増速輪列を構成する各歯車を軸支する軸受及
び地板と、前記機械−電気変換器により発生した交流電
流を整流する整流手段と、前記整流手段により整流され
た電流を蓄電する蓄電手段とにより構成した発電装置を
有する発電装置付電子時計において、前記アンバランス
車は前記増速輪列を構成する前記歯車の１つと同軸に配
置されるため、アンバランス車と増速輪列との間に伝達
部を設ける必要がなく、アンバランス車用の軸受部も設
ける必要がないため、小スペース化を可能にした。更
に、アンバランス車は、アンバランス車が同軸に配置さ
れた歯車を軸支する前記軸受と前記地板との間に配置さ
れているために、スペース効率が良く小型の発電装置付
電子時計を提供できる。 【００３０】又、本発明の発電装置は磁石とコイルをレ
イアウト上切りはなして配置し、磁石とコイルを平板状
ステータ一で磁気的に結合するので組み込みが容易であ
るとともに薄型の発電装置となる。また各要素を分散配
置できる事から携帯機器のレイアウトを考えて他の構成
部品、例えば回路部品等のスキマへ自由に配置できその
スぺース効率はきわて良い。更に半波整流を用いること
により素子の数を減らして小スべース化にも寄与するも
のである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシステムの概念を示すプロック図。
【図２】発電機構の説明図。
【図３】輪列部の断面図。
【図４】従来の整流回路の説明図。
【図５】本発明による充電回路の説明図。
【図６】蓄電電流波形図。
【符号の説明】
１・・・・回転手段
２・・・・増速手段
３・・・・発電機構
４・・・・整流回路
５・・・・蓄電手段
２０，５３・・ロータ一
２１，５４・・ステーター
２２，５５・・コイル
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．回転中心と重心とが偏心したアンバランス車と、 コイル、板状のステーター、永久磁石を備えたローター
より成り、前記ローターの回転運動により発電する機械
−電気変換器と、 前記アンバランス車の回転を増速して前記ローターに伝
達する増速輪列と、 前記増速輪列を構成する各歯車を軸支する軸受及び地板
と、 前記機械−電気変換器により発生した交流電流を整流す
る整流手段と、 前記整流手段により整流された電流を蓄電する蓄電手段
とにより構成した発電装置を有する発電装置付電子時計
において、 前記アンバランス車は前記増速輪列を構成する前記歯車
の１つと同軸、かつその歯車を軸支する前記軸受と前記
地板との間に配置されていることを特徴とする発電装置
付電子時計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8009284A JP2806337B2 (ja) | 1996-01-23 | 1996-01-23 | 発電装置付電子時計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8009284A JP2806337B2 (ja) | 1996-01-23 | 1996-01-23 | 発電装置付電子時計 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59215371A Division JPH0738029B2 (ja) | 1984-10-15 | 1984-10-15 | 小型発電装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10031593A Division JP2910753B2 (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | 発電装置付電子時計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08248152A JPH08248152A (ja) | 1996-09-27 |
| JP2806337B2 true JP2806337B2 (ja) | 1998-09-30 |
Family
ID=11716186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8009284A Expired - Fee Related JP2806337B2 (ja) | 1996-01-23 | 1996-01-23 | 発電装置付電子時計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2806337B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS52110069A (en) * | 1976-03-12 | 1977-09-14 | Citizen Watch Co Ltd | Portable electronic watch having electrooptical digital display |
| JPS5322468A (en) * | 1976-08-13 | 1978-03-01 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Portable electronic device provided with p ower generator |
| JPH0738029B2 (ja) * | 1984-10-15 | 1995-04-26 | セイコーエプソン株式会社 | 小型発電装置 |
-
1996
- 1996-01-23 JP JP8009284A patent/JP2806337B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08248152A (ja) | 1996-09-27 |
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