JP3115479B2 - Electronically controlled watch with mainspring generator - Google Patents

Electronically controlled watch with mainspring generator

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JP3115479B2
JP3115479B2 JP06133367A JP13336794A JP3115479B2 JP 3115479 B2 JP3115479 B2 JP 3115479B2 JP 06133367 A JP06133367 A JP 06133367A JP 13336794 A JP13336794 A JP 13336794A JP 3115479 B2 JP3115479 B2 JP 3115479B2
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generator
watch
mainspring
permalloy
electronically controlled
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理 高橋
昭 高倉
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Seiko Epson Corp
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ゼンマイが開放する時
の機械エネルギを発電機で電気エネルギに変換し、その
電気エネルギにより制御回路を駆動し、発電機の回転周
期を制御することにより、輪列に固定される指針を正確
に駆動するウオッチに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention converts a mechanical energy when a mainspring is opened into electric energy by a generator, drives a control circuit by the electric energy, and controls a rotation cycle of the generator. The present invention relates to a watch that accurately drives a pointer fixed to a wheel train.

【0002】[0002]

【従来の技術】発電機を搭載したウオッチとして、特開
昭52−84774号公報に記載される発電装置付電子
時計が知られている。
2. Description of the Related Art As a watch equipped with a generator, an electronic timepiece with a power generating device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-84774 is known.

【0003】また、ゼンマイから輪列を介して駆動され
る発電機の電気エネルギにより回路を駆動し、発電機の
コイルに流れる電流値を制御することにより正確に時刻
を表示するウオッチ(以下電子制御メカウオッチと称
す。)として、特公平3−37152号公報、特開昭5
9−135388号公報、特開昭59−116078号
公報、特開昭61−95272号公報に記載されるもの
が知られている。
Further, a watch (hereinafter referred to as an electronic control) which accurately displays time by driving a circuit with electric energy of a generator driven from a mainspring via a train, and controlling a current value flowing through a coil of the generator. Japanese Patent Publication No. 3-37152, Japanese Unexamined Patent Publication No.
The ones described in JP-A-9-135388, JP-A-59-116078 and JP-A-61-95272 are known.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、発電装
置付電子時計は、発電した電力を一旦蓄える二次電池に
寿命があり、交換及び廃棄処理の課題を有している。ま
た、回転錘の位置エネルギを電気エネルギに変換する発
電機と、その電気エネルギにより指針を駆動するモータ
を必要とするため、部品点数が増加しコストアップする
と共に、回路を作動させる電気エネルギとモータを駆動
する電気エネルギを発電しなければならず、時計を作動
するために大きな機械エネルギを入力しなければならな
い。
However, in an electronic timepiece with a power generating device, a secondary battery that temporarily stores generated power has a limited life and has a problem of replacement and disposal. In addition, since a generator for converting the potential energy of the rotary weight into electric energy and a motor for driving the hands with the electric energy are required, the number of parts is increased, the cost is increased, and the electric energy and the motor for operating the circuit are increased. Must generate electrical energy to drive the watch, and must input large amounts of mechanical energy to operate the watch.

【0005】これに対し、電子制御メカウオッチは、指
針の駆動はゼンマイを動力源とするためモータが不要で
あり、部品点数が少なく安価であるという特徴がある。
その上、電子回路を作動させるのに必要な僅かな電気エ
ネルギを発電するだけでよく、少ない入力エネルギで時
計を作動できる。
[0005] On the other hand, the electronic control mecha watch has a feature that the driving of the hands is performed by the mainspring as a power source, so that a motor is not required, the number of parts is small, and the cost is low.
In addition, only a small amount of electrical energy required to operate the electronic circuit needs to be generated, and the watch can be operated with low input energy.

【0006】しかし、電子制御メカウオッチは以下の課
題を有している。すなわち、ゼンマイから供給される機
械エネルギは、ヒステリシス損失及び渦電流損失からな
る磁気損失、電気損失、及び発電電力として消費される
が、このうちヒステリシス損失の割合が非常に大きいこ
とである。
[0006] However, the electronically controlled watch has the following problems. That is, the mechanical energy supplied from the mainspring is consumed as magnetic loss, electric loss, and power generated by hysteresis loss and eddy current loss, and the ratio of the hysteresis loss is extremely large.

【0007】ここで、効率をゼンマイから供給される機
械エネルギに対する発電電力の割合として定義する。そ
して、一般的に効率は定速回転する発電機では充電され
るコンデンサ電圧により変化し、あるコンデンサ電圧値
をピークにそれより高くても低くても効率は低下するこ
とが知られている。
Here, the efficiency is defined as the ratio of the generated power to the mechanical energy supplied from the mainspring. In general, it is known that the efficiency of a generator that rotates at a constant speed changes depending on the capacitor voltage charged, and the efficiency decreases with a certain capacitor voltage peaking at a higher or lower value.

【0008】ウオッチの場合、電子回路を作動させるた
めには少なくとも1Vで0.1μAの電力が必要にな
る。これが発電電力に相当する。また、ゼンマイから発
電機までの増速比をあまり大きくせずに持続時間を長く
するためには、発電機の回転数をできるだけ小さくした
い。このため、発電機の起電圧は必要とするコンデンサ
電圧1Vより僅かに高い設定になり、最大効率点よりコ
ンデンサ電圧が高く、効率が悪いと考えられる。ちなみ
に、ウォッチに搭載できる一般的な発電機で、1Vで
0.1μAの発電をするときのの各損失は、ヒステリシ
ス損失が1μW、渦電流損失が0.1μW、電気損失が
0.2μWであった。従って、この発電機の効率を計算
すると7%になる。また、全体の70%がヒステリシス
損失で失われていることがわかる。
In the case of a watch, power of at least 1 V and 0.1 μA is required to operate an electronic circuit. This corresponds to the generated power. Also, in order to increase the duration without increasing the speed increase ratio from the mainspring to the generator too much, it is desirable to reduce the rotation speed of the generator as much as possible. For this reason, the electromotive voltage of the generator is set slightly higher than the required capacitor voltage of 1 V, the capacitor voltage is higher than the maximum efficiency point, and the efficiency is considered to be poor. By the way, with a general generator that can be mounted on a watch, each loss when generating 0.1 μA at 1 V is as follows: hysteresis loss is 1 μW, eddy current loss is 0.1 μW, and electric loss is 0.2 μW. Was. Therefore, the efficiency of this generator is calculated to be 7%. Also, it can be seen that 70% of the whole is lost due to hysteresis loss.

【0009】仮に、ヒステリシス損失を低減するため
に、磁気回路に流れる磁束量を減らせば、起電圧1Vを
確保するために、発電機をより高速で回さなければなら
ない。これに伴い、発電機の1回の回転でのヒステリシ
ス損失は減少するが、回転数が増加したためトータルの
ヒステリシス損失量はあまり減少しない。また、同じ1
V程度の起電圧を発生するためには同程度の渦電流損失
トルクが必要になり、回転数が高くなった分だけ渦電流
損失は増加する。従って、磁気損失トータルではほとん
ど変化しない。
If the amount of magnetic flux flowing through the magnetic circuit is reduced in order to reduce the hysteresis loss, the generator must be rotated at a higher speed in order to secure an electromotive voltage of 1V. Accordingly, the hysteresis loss in one rotation of the generator decreases, but the total number of hysteresis losses does not decrease so much because the rotation speed increases. Also the same 1
In order to generate an electromotive voltage of about V, the same eddy current loss torque is required, and the eddy current loss increases as the number of rotations increases. Therefore, the total magnetic loss hardly changes.

【0010】そこで、本発明はこのような課題を解決す
るものであって、発電機の磁気回路のヒステリシス損失
を削減し、機械エネルギから電気エネルギへの変換効率
を向上させることにより、動作持続時間の長い電子制御
メカウオッチを提供することを目的とする。
Accordingly, the present invention is to solve such a problem and reduces the hysteresis loss of the magnetic circuit of the generator and improves the conversion efficiency from mechanical energy to electric energy, thereby improving the operation duration. The purpose of the present invention is to provide a long electronically controlled watch.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明のゼンマイ式発電
機を備えた電子制御メカウオッチは、ゼンマイの機械エ
ネルギを輪列を介して電気エネルギに変換する発電機を
備え、指針を前記輪列と結合したウオッチにおいて、発
電機の磁気回路は少なくとも、永久磁石を有するロー
タ、永久磁石と対向するステータ、磁心にコイル線を巻
いたコイルブロックにより形成されると共に、前記ステ
ータと前記磁心は共に10(Oe)着磁後の保磁力が
0.05(Oe)以下であることを特徴とする。
An electronically controlled watch with a mainspring generator according to the present invention comprises a generator for converting mechanical energy of a mainspring into electric energy via a train wheel, and a pointer is provided on the train wheel. The magnetic circuit of the generator is formed by at least a rotor having a permanent magnet, a stator facing the permanent magnet, and a coil block having a coil wound around a magnetic core. (Oe) The coercive force after magnetization is 0.05 (Oe) or less.

【0012】また、ステータと磁心の材料はPCパーマ
ロイまたはスーパーマロイであることが望ましい。
It is desirable that the material of the stator and the magnetic core be PC permalloy or supermalloy.

【0013】[0013]

【作用】本発明は、電子制御メカウォッチ固有の特徴を
活かすようなゼンマイ式発電機を構成することにより、
電子制御メカウォッチの動作持続時間の長時間化を図っ
たものである。
According to the present invention, a mainspring-type generator that makes use of the features inherent in an electronically controlled mechanical watch is constructed.
This is to extend the operation duration of the electronically controlled mechanical watch.

【0014】上述したように、電子制御メカウォッチの
特徴は以下のようである。すなわち、 ・指針を駆動するモータが不要である。このため、必要
な電力は電子回路を動作させるためのものだけでよい
(小発電電力で済む) ・指針が輪列に結合しているためゼンマイトルクは一定
でなければならないが、長時間持続させるために、ゼン
マイの有する発電エネルギを時間をかけてゆっくり放出
する必要がある(小発電電力、長時間動作)。
As described above, the features of the electronically controlled mechanical watch are as follows. There is no need for a motor to drive the hands. Therefore, the only required power is to operate the electronic circuit (small power generation is required).-The mainspring torque must be constant because the hands are connected to the wheel train, but they must be maintained for a long time. Therefore, it is necessary to slowly release the power generation energy of the mainspring over time (small power generation, long-term operation).

【0015】これに対して、発電装置付電子時計は電子
制御メカウォッチよりもはるかに大電力が必要となる。
このため、発電装置付電子時計の発電機は発電効率より
も発電電力量を重視しているが、電子制御メカウォッチ
の場合は発電電力量よりも発電効率が重要である。
On the other hand, an electronic timepiece with a power generator requires much more power than an electronically controlled mechanical watch.
For this reason, the generator of an electronic timepiece with a power generation device attaches importance to the amount of generated power rather than the efficiency of power generation, but in the case of an electronically controlled mechanical watch, the power generation efficiency is more important than the amount of generated power.

【0016】そこで、本発明は、このことに基づいて発
電効率の改善を図ったものである。そのため、発電機の
磁気回路を構成するステータ及び磁心のヒステリシスル
ープの面積を小さくするような磁気特性を発揮するよう
に構成する。これにより、ヒステリシス損失の低減が可
能となるものである。
Therefore, the present invention aims to improve the power generation efficiency based on this. Therefore, the generator is configured to exhibit magnetic characteristics such that the area of the hysteresis loop of the stator and the magnetic core constituting the magnetic circuit of the generator is reduced. As a result, the hysteresis loss can be reduced.

【0017】[0017]

【実施例】以下本発明を図面に基づいて説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】図1は本発明に係る電子制御メカウオッチ
の要部を示す平面図であり、図2及び図3はその断面図
であり、図4は発電及び制御概念を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a plan view showing a main part of an electronic control device according to the present invention, FIGS. 2 and 3 are sectional views thereof, and FIG. 4 is a block diagram showing the concept of power generation and control.

【0019】まず電子制御メカウオッチの構成を説明す
る。1は香箱車であり、ゼンマイ1a、香箱歯車1b、
香箱真1c及び香箱蓋1dから構成される。ゼンマイ1
aは外端が香箱歯車1b,内端が香箱真1cに固定され
る。香箱真1cは地板2と輪列受3に支持され、角穴車
4と一体で回転する様に角穴ネジ5により固定される。
角穴車4は時計方向には回転するが、反時計方向には回
転しない様にこはぜ6と噛み合っている。なお、角穴車
4を時計方向に回転しゼンマイを巻く方法については、
メカウオッチの自動巻または手巻機構と同様であり、本
発明はそれを限定するものではないため、ここでは説明
を省略する。
First, the configuration of the electronic control mecha watch will be described. Reference numeral 1 denotes a barrel car, a mainspring 1a, a barrel gear 1b,
It is composed of a barrel barrel 1c and a barrel lid 1d. Spring 1
As for a, the outer end is fixed to the barrel gear 1b and the inner end is fixed to the barrel barrel 1c. The barrel case 1c is supported by the main plate 2 and the train wheel bridge 3, and is fixed by a square hole screw 5 so as to rotate integrally with the square hole wheel 4.
Although the square wheel 4 rotates clockwise, it engages with the hammer 6 so as not to rotate counterclockwise. In addition, about the method of rotating the square wheel 4 clockwise and winding the mainspring,
It is the same as a self-winding or manual winding mechanism of a mecha watch, and the present invention does not limit the same, so that the description is omitted here.

【0020】香箱歯車1bの回転は7倍に増速され二番
車7、順次6.4倍増速して三番車8、9.375倍増
速して四番車9、3倍増速して五番車10、10倍増速
して六番車11、10倍増速してロータ12へと、合計
126,000倍の増速をする。二番車7には筒かな7
a、筒かな7aには分針13、四番車9には秒針14が
固定されている。従って、二番車7を1rph、四番車
9を1rpmで回転させるためには、ロータ12は5r
psで回転する様に制御すればよい。このときの香箱歯
車1bは、1/7rphとなる。
The rotation of the barrel gear 1b is increased seven times and the second wheel 7 is sequentially increased by 6.4 times, the third wheel 8 is increased, 9.375 times is increased and the fourth wheel 9 is increased three times. The fifth wheel & pinion 10 is speeded up 10 times and the sixth wheel & pinion 11 is speeded up 10 times to the rotor 12 to increase the speed by a total of 126,000 times. The second car 7 has a pipe kana 7
a, a minute hand 13 is fixed to the cannon pinion 7a, and a second hand 14 is fixed to the fourth wheel 9. Therefore, in order to rotate the second wheel & pinion 7 at 1 rpm and the fourth wheel & pinion 9 at 1 rpm, the rotor 12 must rotate at 5 rpm.
What is necessary is just to control so that it may rotate at ps. At this time, the barrel gear 1b becomes 1/7 rph.

【0021】発電機は、ロータ12、ステータ15、コ
イルブロック16から構成される。ロータ12は、ロー
タ磁石12a、ロータかな12b、ロータ慣性円板12
cから構成される。ロータ慣性円板12cは、香箱車1
からの駆動トルク変動に対しロータ12の回転数変動を
少なくするためのものである。ステータ15は、ステー
タ体15aに4万ターンのステータコイル15bを巻線
したものである。コイルブロック16は、磁心16aに
11万ターンのコイル16bを巻線したものである。こ
こで、ステータ体15aと磁心16aはPCパーマロイ
でる。また、ステータコイル15bとコイル16bは各
々の発電電圧を加えた出力電圧がでる様に直列に接続さ
れている。
The generator includes a rotor 12, a stator 15, and a coil block 16. The rotor 12 includes a rotor magnet 12a, a rotor pinion 12b, a rotor inertial disk 12
c. The rotor inertia disk 12c is a barrel car 1
This is for reducing the variation in the number of revolutions of the rotor 12 with respect to the variation in the driving torque. The stator 15 is formed by winding a 40,000-turn stator coil 15b around a stator body 15a. The coil block 16 is formed by winding a coil 16b of 110,000 turns around a magnetic core 16a. Here, the stator body 15a and the magnetic core 16a are made of PC permalloy. Further, the stator coil 15b and the coil 16b are connected in series so that an output voltage obtained by adding the respective generated voltages is obtained.

【0022】次に、図4により充電及び制御概念の1例
について説明する。破線でかこった部分がIC31であ
る。発電機20の交流の出力をダイオード21及び22
によりコンデンサ23に充電する側と、可変抵抗手段2
4側とに分割する。コンデンサ23に1Vの電圧が蓄え
られると、発振回路30は水晶振動子29を駆動し、分
周回路26に時間情報を送る。演算回路25は分周回路
26の信号と発電器20の回転数を検出する周期検出手
段27を比較し、可変抵抗制御手段28により可変抵抗
手段24を制御する。仮に発電器20の回転周期が小さ
ければ、可変抵抗手段24の抵抗値を小さくし、電磁ブ
レーキ量を大きくすることにより、正規の周期に戻すこ
とができる。ここで、IC31の消費電流は0.1μA
以下にしてあるため、ロータ12が5rpsで回転する
ときの発電能力1Vで0.1μAより消費電力が小さ
く、コンデンサ23の電圧は1Vを下回ることはない。
Next, an example of the concept of charging and control will be described with reference to FIG. The part surrounded by the broken line is the IC 31. The AC output of the generator 20 is connected to diodes 21 and 22.
And the variable resistance means 2
Divide into four sides. When a voltage of 1 V is stored in the capacitor 23, the oscillation circuit 30 drives the crystal oscillator 29 and sends time information to the frequency dividing circuit 26. The arithmetic circuit 25 compares the signal of the frequency dividing circuit 26 with the period detecting means 27 for detecting the number of revolutions of the generator 20, and controls the variable resistance means 24 by the variable resistance control means 28. If the rotation cycle of the generator 20 is short, the normal cycle can be restored by reducing the resistance value of the variable resistance means 24 and increasing the electromagnetic brake amount. Here, the current consumption of the IC 31 is 0.1 μA.
Therefore, the power consumption is less than 0.1 μA at a power generation capacity of 1 V when the rotor 12 rotates at 5 rps, and the voltage of the capacitor 23 does not fall below 1 V.

【0023】次に本実施例におけるトルク的な作動原理
を説明する。図5はゼンマイトルクTzとゼンマイの巻
込角度nとの関係を示すグラフである。図中に記載のT
n45gcmは発電に必要なトルクであり、その内訳
は、主に輪列の軸受や歯車で失われるの摩擦伝達損失ト
ルクと発電機での磁気損失トルクの和Ts33gcm、
発電機及び充電回路での電気損失トルクTe8gcm、
回路で消費される電気エネルギ0.1μWに相当する発
電に必ず必要なトルクTg4gcmである。Tb150
gcmはブレーキをかけるときに発生するTnに上乗せ
される最大ブレーキトルクである。Tn+Tbは発電機
でゼンマイを制動するときの最大トルクであり、それ以
上の制動トルクを発生することはできない。ここで、各
トルクは増速輪列による増速比126000によりゼン
マイ周りに換算した値である。
Next, the principle of torque operation in the present embodiment will be described. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the mainspring torque Tz and the winding angle n of the mainspring. T described in the figure
n45gcm is the torque required for power generation, which is mainly the sum Ts33gcm of the friction transmission loss torque lost by the wheel train bearings and gears and the magnetic loss torque by the generator,
Electric loss torque Te8gcm in the generator and charging circuit,
The torque Tg of 4 gcm necessary for power generation corresponding to the electric energy of 0.1 μW consumed in the circuit is required. Tb150
gcm is the maximum braking torque added to Tn generated when the brake is applied. Tn + Tb is the maximum torque when the generator is used to brake the mainspring, and no further braking torque can be generated. Here, each torque is a value converted around the mainspring by a speed increase ratio of 126000 by the speed increasing wheel train.

【0024】TzはTnより大きく、かつTn+Tbよ
り小さいことが、このシステムの成り立つ必要条件であ
る。従って、n=0からTzがTnと一致するn=6.
5までの領域ではゼンマイを定速で解くことができ、ウ
ォッチの動作持続時間に相当する。この時、TzがTn
より大きい分の電磁ブレーキをかければよい。従って、
発電に寄与するゼンマイの総エネルギは45gcm×
6.5巻で0.18Jとなり、45gcmより大きい分
は発電に寄与しない。n=6.5からTzが0となるn
=8までの領域では、回路が作動するのに必要なエネル
ギをゼンマイから供給することができなくなり、回路が
停止し、正確な時刻を指示できない。
It is a necessary condition for this system that Tz is larger than Tn and smaller than Tn + Tb. Therefore, from n = 0, Tz is equal to Tn.
In the region up to 5, the mainspring can be solved at a constant speed, which corresponds to the operation duration of the watch. At this time, Tz is Tn
You only have to apply the larger part of the electromagnetic brake. Therefore,
The total energy of the mainspring contributing to power generation is 45 gcm ×
It becomes 0.18 J in 6.5 turns, and the part larger than 45 gcm does not contribute to power generation. n at which Tz becomes 0 from n = 6.5
In the region up to = 8, the energy required for the operation of the circuit cannot be supplied from the mainspring, the circuit stops, and the correct time cannot be indicated.

【0025】次に、磁気回路を構成する材料として用い
られるPCパーマロイとPBパーマロイの特性について
述べる。
Next, the characteristics of PC permalloy and PB permalloy used as materials constituting a magnetic circuit will be described.

【0026】図6は、本実施例のロータ12の回転数に
対する磁気損失トルクTsの関係の測定結果をしめすグ
ラフである。実線は磁心16aの材料が本実施例のPC
パーマロイであり、破線は発電装置付電子時計等で一般
的に使用されるPBパーマロイである。なお、ステータ
体15aとしては共にPCパーマロイを使用した。
FIG. 6 is a graph showing the measurement results of the relationship between the rotational speed of the rotor 12 and the magnetic loss torque Ts according to the present embodiment. The solid line indicates that the material of the magnetic core 16a is PC of this embodiment.
Permalloy, and the broken line is a PB permalloy generally used in electronic timepieces with a power generator. Note that PC permalloy was used for both the stator body 15a.

【0027】PCパーマロイとPBパーマロイの違い
は、速度依存性の無い損失トルクとして表れるヒステリ
シス損失トルクが、PCパーマロイは29gcmに対し
て、PBパーマロイは40gcmとPCパーマロイの方
が約30%低いことである。これは、PCパーマロイの
方がPBパーマロイより保磁力が小さいことによるヒス
テリシスループの面積が小さいためである。ちなみに、
10(Oe)着磁後の保持力は、PCパーマロイは0.
01(Oe)程度、PBパーマロイは0.1(Oe)程
度であり、約10倍の違いがある。また、傾きはほぼ同
じであり、PCパーマロイとPBパーマロイでは、渦電
流損失に差がないことを示している。この時、ロータ1
2が5rpsで回転する時の渦電流損失トルクは共に4
gcmである。
The difference between PC Permalloy and PB Permalloy is that the hysteresis loss torque, which is expressed as a loss torque without speed dependency, is about 30% lower for PC Permalloy than for PC Permalloy and 40 gcm for PB Permalloy. is there. This is because PC permalloy has a smaller hysteresis loop area due to its smaller coercive force than PB permalloy. By the way,
The coercive force after magnetization of 10 (Oe) was 0.1% for PC Permalloy.
The difference is about 01 (Oe) and that of PB permalloy is about 0.1 (Oe), which is about 10 times different. The slopes are almost the same, indicating that there is no difference in eddy current loss between PC Permalloy and PB Permalloy. At this time, rotor 1
When 2 rotates at 5 rps, the eddy current loss torque is 4
gcm.

【0028】また、飽和磁束密度はPBパーマロイがP
Cパーマロイの約2倍である。通常のクオーツウオッチ
のステッピングモータは、駆動回路からの出力パルスに
より、多くの磁束を磁心に流す必要がある。発電装置付
電子時計は、発電機の1回の回転で大電力を発電する必
要がため、比較的大きな磁束を磁心に流さなければなら
ない。ここで、磁心材料の飽和磁束密度が小さいと、磁
心断面積を大きくしなければならず、スペース効率が悪
い。
The saturation magnetic flux density of PB permalloy is P
It is about twice as large as C permalloy. In an ordinary quartz watch stepping motor, it is necessary to cause a large amount of magnetic flux to flow through a magnetic core by an output pulse from a drive circuit. Since an electronic timepiece with a power generating device needs to generate a large amount of electric power by one rotation of the generator, a relatively large magnetic flux has to flow through the magnetic core. Here, when the saturation magnetic flux density of the magnetic core material is small, the magnetic core sectional area must be increased, and the space efficiency is poor.

【0029】一方、発電機としてみた場合、ヒステリシ
スループが小さい材料の方が損失は少ないが、起電圧を
コンデンサ電圧に比べてかなり高い設定にできれば、発
電効率に対するヒステリシス損失の与える影響度はそれ
ほど大きくない。従って、クオーツウオッチのモータや
発電装置付電子時計の発電機には総合的にPBパーマロ
イが適している。
On the other hand, when viewed as a generator, a material having a small hysteresis loop has a smaller loss, but if the electromotive voltage can be set to be considerably higher than the capacitor voltage, the influence of the hysteresis loss on the power generation efficiency is so large. Absent. Therefore, PB permalloy is generally suitable for a quartz watch motor or a generator of an electronic timepiece with a power generating device.

【0030】これに対し、電子制御メカウオッチでは、
常時少量の電力しか発電しないため、ヒステリシス損失
の発電効率に与える影響度が大きい。また、大きな電力
を発電しない分、磁心に流す磁束量も小さいくてよい。
ちなみに、図6に示す本実施例の発電機でロータ12を
5rpsで回転する時、ヒステリシス損失は0.7μ
W、渦電流損失は0.1μWであり、別の実験から電気
損失は0.2μW、発電電力は0.1μWであり、入力
エネルギは1.1μW必要である。従って、発電効率は
約9%になる。ここで、磁心材料をPBパーマロイにす
ると、図6に示すように、ヒステリシス損失は1μWと
なり、入力エネルギは1.4μW必要たなり、発電効率
は約7%となる。従って、電子制御メカウオッチにはP
Cパーマロイが適していることがわかる。
On the other hand, in the electronic control mecha watch,
Since only a small amount of power is generated at all times, the effect of hysteresis loss on power generation efficiency is large. In addition, the amount of magnetic flux flowing through the magnetic core may be small as much power is not generated.
Incidentally, when the rotor 12 is rotated at 5 rps in the generator of this embodiment shown in FIG. 6, the hysteresis loss is 0.7 μm.
W, eddy current loss is 0.1 μW, another experiment shows that electric loss is 0.2 μW, generated power is 0.1 μW, and input energy is 1.1 μW. Therefore, the power generation efficiency is about 9%. Here, if the core material is PB permalloy, as shown in FIG. 6, the hysteresis loss is 1 μW, the input energy is 1.4 μW, and the power generation efficiency is about 7%. Therefore, the electronically controlled watch has P
It turns out that C permalloy is suitable.

【0031】図7は図5及び図6の結果に基づいた磁心
材料の保磁力Hcとウォッチの動作持続時間tとの関係
を示すグラフである。図5で記載した発電に寄与するゼ
ンマイの総エネルギ0.18Jに対し、入力エネルギは
PCパーマロイで1.1μW、PBパーマロイで1.4
μWとなる。そして、総エネルギを入力エネルギで割れ
ば、動作持続時間がPCパーマロイで45時間、PBパ
ーマロイで36時間と計算される。また、ヒステリシス
損失は、ヒステリシスループの面積により決定されるた
め、保磁力の2乗に比例する。従って、PCパーマロイ
とPBパーマロイの中間の保磁力の材料を使用すれば、
図7に示す様な曲線になると計算される。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the coercive force Hc of the magnetic core material and the operation duration t of the watch based on the results of FIGS. While the total energy of the mainspring contributing to power generation described in FIG. 5 is 0.18 J, the input energy is 1.1 μW in PC permalloy and 1.4 in PB permalloy.
μW. When the total energy is divided by the input energy, the operation duration is calculated to be 45 hours for PC Permalloy and 36 hours for PB Permalloy. Further, the hysteresis loss is determined by the area of the hysteresis loop, and is proportional to the square of the coercive force. Therefore, if a material having a coercive force intermediate between PC permalloy and PB permalloy is used,
It is calculated when a curve as shown in FIG. 7 is obtained.

【0032】ここで、ウオッチの動作持続時間について
簡単に説明する。一般的な人は夜6時にウオッチをはず
し朝8時に手に付けると考えると、14時間の持続時間
があれば時計は止まることなく動き続ける。しかし、1
日付けない日があるとすれば、38時間の持続時間が最
低限必要になる。これによって、昔からある一般的なメ
カウオッチの持続時間は42時間程度に設定されてい
る。従って、電子制御メカウオッチも42時間の持続時
間を確保するためには、図7に示すように、保磁力が
0.05(Oe)以下である必要がある。
Here, the operation duration of the watch will be briefly described. Considering that the average person removes his watch at 6 o'clock at night and puts it on his hand at 8 in the morning, a clock of 14 hours will keep running without stopping. However, 1
If there are days that do not date, a minimum duration of 38 hours is required. As a result, the duration of a long-standing general mecha watch is set to about 42 hours. Accordingly, the coercive force must be 0.05 (Oe) or less as shown in FIG.

【0033】ここまで、磁気回路を形成する部材の材料
として、PCパーマロイで説明してきたが、スーパーマ
ロイでも同様の効果があるのは言うまでもなく、保磁力
が0.05(Oe)以下の材料であれば、パーマロイ材
料である必然性はない。また、磁気回路を形成する部品
として、ロータ、ステータ及びコイルブロックで記載し
たが、コイルブロックを2個使用したり、二体型のステ
ータを用いたり、本発明で規定する保磁力以上の他の部
品を磁気回路に含んでも、同様の効果がある。
Up to this point, PC permalloy has been described as a material for the members forming the magnetic circuit. However, it is needless to say that supermalloy has the same effect, and a material having a coercive force of 0.05 (Oe) or less. If there is, it is not necessary to be a permalloy material. In addition, the rotor, the stator, and the coil block have been described as the components that form the magnetic circuit. However, two coil blocks, a two-piece stator, or other components having a coercive force defined by the present invention or more are used. The same effect can be obtained even if is included in the magnetic circuit.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば以下
のような効果を有する。
As described above, the present invention has the following effects.

【0035】すなわち、電子制御メカウオッチの発電機
の磁気回路を形成するステータ及び磁心の保磁力を0.
05(Oe)以下とすることにより、ヒステリシスルー
プの面積が小さく、ヒステリシス損失の低減が可能にな
り、持続時間の長い電子制御メカウオッチが実現でき
る。
That is, the coercive force of the stator and the magnetic core forming the magnetic circuit of the generator of the electronic control mecha-watch is set to 0.
By setting the area to be equal to or less than 05 (Oe), the area of the hysteresis loop is small, the hysteresis loss can be reduced, and an electronically controlled watch with a long duration can be realized.

【0036】特に、ウォッチの実用性を十分考慮した動
作持続時間を達成することができる。
In particular, it is possible to achieve an operation duration in which the practicality of the watch is sufficiently considered.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一実施例を示す、電子制御メカウオ
ッチの要部を示す平面図。
FIG. 1 is a plan view showing a main part of an electronic control device, showing an embodiment of the present invention.

【図2】 図1の断面図。FIG. 2 is a sectional view of FIG.

【図3】 図1の断面図。FIG. 3 is a sectional view of FIG. 1;

【図4】 図1に使用する充電及び制御概念の1例を示
すブロック図。
FIG. 4 is a block diagram showing an example of a charging and control concept used in FIG. 1;

【図5】 電子制御メカウオッチのゼンマイトルクと巻
き込み角度を示すグラフ。
FIG. 5 is a graph showing a mainspring torque and a winding angle of an electronically controlled electric power watch.

【図6】 図1の、ロータの回転数に対する磁気損失ト
ルクTsの関係の測定結果を示すグラフ。
FIG. 6 is a graph showing the measurement results of the relationship between the rotational speed of the rotor and the magnetic loss torque Ts in FIG. 1;

【図7】 保磁力Hcとウォッチの動作持続時間tの関
係を示すグラフ。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the coercive force Hc and the operation duration time t of the watch.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1. 香箱車 1a.ゼンマイ 2. 地板 3. 輪列受 12. ロータ 12a.ロータ磁石 13. 分針 14. 秒針 15. ステータ 15a.ステータ体 15b.ステータコイル 16. コイルブロック 16a.磁心 16b.コイル 20. 発電機 1. Barrel car 1a. Mainspring 2. Main plate 3. Wheel train receiver 12. Rotor 12a. Rotor magnet 13. Minute hand 14. Second hand 15. Stator 15a. Stator body 15b. Stator coil 16. Coil block 16a. Magnetic core 16b. Coil 20. Generator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−242226(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G04C 10/00 - 10/02 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) References JP-A-4-242226 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G04C 10/00-10/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ゼンマイの機械エネルギを輪列を介して
電気エネルギに変換する発電機を備え、指針を前記輪列
と結合したウオッチにおいて、 前記発電機の磁気回路は少なくとも、永久磁石を有する
ロータ、前記永久磁石と対向するステータ、磁心にコイ
ル線を巻いたコイルブロックにより形成されると共に、
前記ステータと前記磁心は共に10(Oe)着磁後の保
磁力が0.05(Oe)以下であることを特徴とするゼ
ンマイ式発電機を備えた電子制御メカウオッチ。
1. A watch comprising a generator for converting mechanical energy of a mainspring into electric energy via a train wheel, wherein a watch has a pointer coupled to the train wheel, wherein a magnetic circuit of the generator has at least a rotor having a permanent magnet. , A stator facing the permanent magnet, and a coil block formed by winding a coil wire around a magnetic core,
An electronically controlled mecha watch equipped with a mainspring type generator, wherein the coercive force of both the stator and the magnetic core after 10 (Oe) magnetization is 0.05 (Oe) or less.
【請求項2】 請求項1に於いて、前記ステータと前記
磁心の材料はPCパーマロイまたはスーパーマロイであ
ることを特徴とするゼンマイ式発電機を備えた電子制御
メカウオッチ。
2. An electronically controlled electronic watch with a mainspring type generator according to claim 1, wherein said stator and said magnetic core are made of PC permalloy or supermalloy.
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