JP4003382B2 - Generator and electronically controlled mechanical clock - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機および電子制御式機械時計に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、上下2枚の円板状のバックヨークの内面側に磁石を取付け、これらのバックヨーク間にコイルを配置したフラットトルクモータ型発電機が知られている。
【0003】
このようなフラットトルクモータ型発電機は、従来、次の2種類のものが用いられていた。
【0004】
すなわち、第1のタイプの発電機は、例えば、欧州特許出願公開0851322号公報等に記載された発電機のように、上下2枚のバックヨークの間に配置されるコイルを中心から巻回して円盤状に形成し、このコイルの中心から半分を各バックヨーク間に配置し、残りの半分側はバックヨークの外側に配置させていた。
【0005】
また、第2のタイプの発電機は、例えば、特開平3−218493号公報に記載された発電機のように、中心に中空部を有する中空コイルを用い、かつコイルと磁石の対数を同数とし、かつ各磁石が隣接する2つのコイルの中心間部分に跨って配置される状態が生じるように、コイルおよび磁石を同ピッチで配置することで、コイル全体を2枚のバックヨーク間に配置できるようにしていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第1タイプの発電機では、各バックヨークに取り付けた磁石からの磁界を、コイルの片側(半分の面積)にしか掛けられないという問題があった。このため、コイルによる発電量を高めるには、磁界を強くしてつまり強力な磁石が必要となり、その分、磁石が大型化してロータが重くなるという問題がある。
【0007】
また、第2のタイプの発電機では、1つのコイルの中心を挟んだ両側で、磁束の向きを互いに逆方向にしなければ発電できないため、各磁石を2つのコイルに跨って配置できる大きさに大型化しなければならず、その分、ロータが重くなるという問題があった。
【0008】
さらに、1つのコイルに2つの磁石から逆方向の磁界が加えられた際に、そのエリアを明確に区別できるように、コイルの中心は中空部とされている。
【0009】
そして、これらの発電機においては、そもそもロータは、2枚のバックヨークを有していてある程度の重量がある上、磁石が大型化するとロータが非常に重くなるという問題があった。
【0010】
このロータが重くなると、ロータを回転させるトルク等も大きくする必要があり、発電効率が低下するという問題があった。
【0011】
また、ロータが重くなると、ロータほぞの摩擦摩耗が多くなり、その分、耐用年数が短くなるという問題があった。
【0012】
さらに、このような発電機を組み込んだ電子制御式機械時計においては、発電機の小型、軽量化や発電効率の向上による持続時間の延長が求められている。
【0013】
本発明の目的は、フラットトルクモータ型発電機において、ロータの重量を軽減でき、発電効率も向上できる発電機およびこの発電機を組み込んだ電子制御式機械時計を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明の発電機は、
機械的エネルギ源から機械的エネルギ伝達手段を介して伝達される機械的エネルギを電気エネルギに変換する発電機において、
対向配置された2枚のプレート、および、互いに対向するように各々のプレートに設けられた複数の磁石を有するロータと、
前記2枚のプレート間に配置され、かつ両側面が前記プレートの対向面に向かい合うように配置された複数のコイルとを備え、
前記コイルが巻回される芯部と、その芯部の両端に形成されたフランジ部とで構成された磁性体が配置され、
前記磁性体は、高透磁率材からなり、
前記磁石は、2つのコイルに跨らない大きさである
ことを特徴とする。
【0015】
本発明の発電機では、各プレート間に配置されたコイルの中心部に磁性体を配置したので、より具体的にはコイルの各プレート対向面に平行な面方向において中心となる部分に、一方のプレートから他方のプレートに向かう方向にコイルを貫通する磁性体を配置したので、各プレートの磁石からの磁束線(一方のプレートの磁石から他方のプレートの磁石に向かう磁束線)は、コイルよりも透磁率の高い磁性体を通る。そして、プレートが回転してコイルに対して磁石が移動することで、この磁性体を通る磁束線が変化して発電が行われる。
【0016】
すなわち、本発明では、フラットトルクモータ型発電機でありながら、磁心となる磁性体を設け、この磁性体にコイルを巻回させた構造であるため、コイルに直接鎖交する磁束線の変化で発電するのではなく、磁性体を通過する磁束の変化によって発電することができる。
【0017】
このため、従来のコイルの片側のみに磁界を加えるタイプ(前記第1タイプ)のフラットトルクモータ型発電機に対して、コイル全体を利用して発電できるために、同じ発電量を得る場合には、従来より弱い磁石でよく、その分、磁石を小型化できてロータも軽量化できる。
【0018】
また、中空コイルを利用し、2つのコイルに跨るような大型の磁石を用いるタイプ(前記第2タイプ)のフラットトルクモータ型発電機に対しては、2つのコイルに磁石を跨らせる必要が無いために、より小さな磁石にでき、ロータも軽量化できる。
【0019】
従って、ロータを軽量化できるので、発電効率も向上でき、ロータほぞの摩擦摩耗を少なくできて耐用年数も延長できる。
【0020】
なお、前記プレートに設けられた磁石は、各プレートの互いに対向する面(内面)に設けてもよいし、各プレートの外側の面(外面)に設けてもよく、さらには一方の磁石を内面に設け、他方の磁石を外面に設けてもよい。
【0021】
また、本発明において、プレートとは、円盤状等に形成された薄板材を意味し、その平面形状は、三角形、四角形等でもよいが、特に円形であること、つまりプレートは円盤であることが好ましい。
【0022】
ここで、前記コイルの中心部に配置されている磁性体の軸直交方向の断面形状は、三角形、台形または扇形に形成されていることが好ましい。
【0023】
コイルの中心部に配置される磁性体の軸直交方向の断面形状(プレートの対向面に平行な面方向の断面形状)が円形の場合に比べて、三角形、台形、扇形のいずれかにすれば、コイルの巻数および大きさ(面積)が同じであれば、磁性体の断面積を大きくできる。このため、コイルのサイズ、巻数が同じ場合、鎖交磁束数を多くでき、発電性能をより向上できる。
【0024】
一方、コイル中心の磁性体の断面積が同じ場合、断面円形の磁性体よりも、断面三角形、台形、扇形の磁性体のほうが、コイル中心が配置されるプレートの軸を中心とする円周上において、磁性体が占める長さを短くでき、その分、コイル巻数を多くできて、発電性能を向上できる。
【0025】
また、前記ロータに設けられた磁石は、プレートの対向面においてロータの回転軸を中心とする円周上に配置され、前記コイルは、磁性体が挿入された中心部が前記ロータの磁石が配置される円周上に配置されていることが好ましい。
【0026】
このように構成すれば、コイルに対してプレートを回転させた際に、磁石と磁性体とが最も近接した際に、一方のプレートの磁石、磁性体、他方のプレートの磁石間の磁路が一直線となって最も短くできる。このため、磁路における空隙距離が短くなり、パーミアンスを低減できる。
【0027】
前記コイル中心部に配置された磁性体は、アモルファス材で構成されていることが好ましい。
【0028】
磁性体がアモルファス材であれば、磁性体での鉄損を減らすことができ、ゼンマイ等の機械的エネルギ源によってロータを回転させた際に、エネルギ損を少なくできて長持続化できる。
【0030】
磁性体が、芯部およびフランジ部を有してボビン状に形成されていれば、この磁性体にコイルを容易に巻き付けることができる。また、ボンドメット線を使わずにコイルを巻くことができるため、巻き効率を向上できる。
【0031】
その上、フランジ部を利用してコイルを基板等に容易に固定でき、かつフランジ部が設けられているために、磁性体の磁石対向面の面積を大きくでき、磁石から出た磁束をコイル中心の磁性体に流れやすくでき、漏れ磁束を減少できる。
【0032】
さらに、前記コイル中心部に配置された磁性体は、複数の細長い棒状磁性体の集合体で構成され、かつ前記棒状磁性体の長手方向は前記各プレートに設けられた磁石によって発生する磁束線の向きに平行に配置されていることが好ましい。このように、1本の磁性体を細くすれば、その分、渦電流損失を軽減でき、発電性能を向上できる。
【0033】
また、前記棒状磁性体の断面形状は、正三角形、正方形、正六角形のいずれかであることが好ましい。このように構成すれば、各棒状磁性体を隙間無く配列できるため、所定面積内における棒状磁性体の有効断面積(隙間部分を除いた面積)を大きくでき、発電性能を向上できる。また、複数の棒状磁性体を束ねた際の安定性を向上できる。
【0034】
前記コイル中心部に配置された磁性体は、薄板状磁性体を巻いて構成され、その中心軸方向は前記各プレートに設けられた磁石によって発生する磁束線の向きに平行に配置されていることが好ましい。具体的には、短冊状に形成した薄板状磁性体を巻いて円筒状に形成した際に、その円筒端面部分が各プレートに対向するように配置すればよい。
【0035】
このように構成すれば、シート状に形成された磁性体をそのまま利用できるため、シート状に形成されるアモルファス材の場合でも、容易に利用することができる。
【0036】
また、前記ロータ磁石は偶数対設けられ、かつ各プレートにおいて隣接して配置される各磁石同士と、各プレートにおいて対向配置される磁石同士は、それぞれ異極同士であることが好ましい。
【0037】
磁石の配置としては、一方のプレートにN極の磁石のみを配置し、他方のプレートにS極の磁石のみを配置してもよいが、各プレートにおいてその回転軸を中心とする円周方向でN極、S極の磁石を交互に配置して円周方向に隣接する磁石同士が異極になるようにし、さらに両プレートで対向配置される各磁石同士も異極となるようにしたほうが、コイル中心の磁性体に磁束が流れやすくなり、かつその磁束変化を大きくできるため、鎖交磁束数を増やすことができて発電性能を向上できる。
【0038】
また、前記コイル数が奇数個であり、ロータ磁石の数が偶数対であることが好ましい。例えば、コイルが3個の場合に、磁石を4対(各プレートにそれぞれ4個ずつ)配置したり、コイルが5個の場合に、磁石を4対(各プレートにそれぞれ4個ずつ)配置すればよい。
【0039】
このように構成すれば、1個のコイル中心部の磁性体と磁石とを同軸上に揃えた際に、他のコイルの磁性体と磁石とは互いにずれた位置に配置されるため、すべての磁性体と各磁石とが同軸上に揃っている場合に比べて、磁性体にロータの磁石が引き寄せられるために生じるコギングトルクを小さくでき、ロータの起動性を向上できる。
【0040】
ここで、前記コイル数をNc、磁石の対数をNm(但し、Nc、Nmは偶数)とした場合に、Nc<Nmの時はNm/Ncの値が整数ではなく、Nc>Nmの時はNc/Nmの値が整数ではないようにされていることが好ましい。
【0041】
例えば、コイル数(Nc)が4個、磁石対数(Nm)を6対とした場合のように、Nm/Nc=6/4=1.25となるようにすればよい。通常、各コイルおよび磁石は、ロータの回転軸を中心とする円周上において等間隔で配置されるが、本発明のように構成すれば、すべてのコイルおよび磁石が各々同軸上に配置されることがなく、コイルおよび磁石対の数が一致している場合に比べてコギングトルクを低減することができる。
【0042】
また、前記機械的エネルギ伝達手段のうちの少なくともロータと接してロータに機械的エネルギを伝達する部分は歯車で構成され、そのロータと噛み合う歯車のかなおよび軸の少なくとも一方は非磁性体で構成されていることが好ましい。
【0043】
ロータに最も近接するロータと噛み合う歯車のかなや軸を非磁性体で構成すれば、ロータ磁石からでる磁束が前記歯車の部品と鎖交しなくなるので、渦電流損失の発生を防止でき、発電効率を向上できる。また、ロータ停止状態からのロータ起動性も向上できる。
【0044】
本発明の電子制御式機械時計は、前記発電機から供給される電気的エネルギによって駆動され、発電機の回転周期を制御する回転制御装置と、機械的エネルギ源によって発電機と共に回転し、回転制御装置により調速制御される指針とを備えることを特徴とするものである。
【0045】
このような電子制御式機械時計によれば、発電機の小型化によって時計の小型化を実現でき、あるいは持続時間が延長されるので、持続時間の長い時計を提供することができる。
【0046】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電源装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の第1実施形態の発電機20を組み込んだ電子制御式機械時計100の要部を示す平面図であり、図2はその断面図である。
【0047】
電子制御式機械時計100は、ゼンマイ1a、香箱歯車1b、香箱真、及び香箱蓋1dからなる香箱車1を備えている。ゼンマイ1aは、外端が香箱歯車1b、内端が香箱真に固定される。筒状の香箱真は、地板2に設けられた支持部材に挿通されて角穴ネジ5によって固定され、角穴車4と一体で回転する。そして、地板2には、円板状の文字板2bが取り付けられている。
【0048】
香箱歯車1bの回転は、増速輪列となる二番車7、三番車8、四番車9、五番車10、六番車11の各番車を介して増速されている。これらの各番車7〜11は、地板2および輪列受け3、二番受け3Aに軸支されている。そして、これらの各番車7〜11によって、機械的エネルギ源であるゼンマイ1a(香箱歯車1b)からの機械的エネルギを伝達する機械的エネルギ伝達手段が構成されている。
【0049】
二番車7には筒かな7aが、筒かな7aには分針13が、三番車8に噛み合う秒かな14aに秒針14が、筒かな7aに日の裏車を介して噛み合う筒車7bには時針15がそれぞれ固定されている。
【0050】
この電子制御式機械時計100の発電機20は、図3にも示すように、ロータ30およびコイル40から構成されるフラットトルクモータ型発電機である。
【0051】
ロータ30は、地板2および輪列受け3に耐震軸受31を介して軸支された回転軸32と、この回転軸32の両端近傍に配置された2枚の円盤(プレート)33,34と、各円盤33,34の互いに対向する面33A、34Aに固定された円柱状の磁石35,36と、前記六番車11が噛み合うロータかな37とを備えて構成されている。
【0052】
磁石35,36は、サマリウム・コバルト磁石(BHma=32MOe)等の高性能磁石で構成されており、その分、磁石体積を小さく、軽量化されている。この磁石35,36は、図4,5に示すように、各円盤33,34にそれぞれ4個ずつ取り付けられており、ロータ30の回転軸32を中心とする円周(図5に示す一点鎖線38)上に等間隔(磁石35,36と回転軸32とを結ぶ一点鎖線39の交差角度つまり中心角が90度)となるように配置されている。
【0053】
そして、円盤33の磁石35は、円周38に沿って隣接する各磁石35が互いに異極となるように、つまりN極の磁石(磁石の表面側の極がN極であり円盤33に固定された裏面側の極がS極)35AとS極(磁石の表面側の極がS極であり円盤33に固定された裏面側の極がN極)の磁石35Bとが、円周38に沿って交互に配置されている。
【0054】
同様に、円盤34の磁石36も、円周38に沿って隣接する各磁石36が互いに異極となるように、つまりN極の磁石36AとS極の磁石36Bとが、円周38に沿って交互に配置されている。さらに、各円盤33,34の磁石35,36においては、対向する磁石同士が異極となるように、つまりN極の磁石35AにはS極の磁石36Bが対向配置され、S極の磁石35BにはN極の磁石36Aが対向配置されている。従って、磁束線43の向きも交互に逆方向とされている。
【0055】
これらの各円盤33,34間には、3個のコイル40が配置されている。コイル40は、その中心部に配置された磁性体45にウレメット線を巻き付けることで構成されている。このため、磁性体45は、コイル40が巻回される芯部45Aと、その芯部45Aの両端に形成されたフランジ部45Bとを備えてボビン状に構成され、コイル40の中心にその軸方向に貫通して配置されている。なお、フランジ部45Bは、図3において、回転軸32の左側に配置された磁性体45ように、コイル40の直径と同程度の直径に形成してもよいし、右側に配置された磁性体45のようにコイル40よりも小さな直径に形成してもよく、さらにはコイル40よりも大きな直径で形成してもよい。
【0056】
磁性体45は、対向する磁石35,36の発生する磁束が飽和せずに透ることができるのに十分な断面積を有している。また、磁性体45は、PCパーマロイ材、PBパーマロイ材、純鉄、珪素鋼板、パーメンジュール、鉄(Fe)系アモルファス金属、PDパーマロイ材、Co系アモルファス材、ナノ結晶軟磁性材料等の高透磁率材によって構成されている。
【0057】
また、フランジ部45Bがあるため、磁性体45の高さ寸法は、コイル40の高さ寸法よりも大きくされ、その分、磁石35,36に近接して配置されている。
【0058】
これらの各コイル40は、その側面(コイル40のフランジ部45B側の端面)が各円盤33、34の対向面33A,34Aに向かい合うように配置されている。また、図5に示すように、コイル40の中心と回転軸32とを結ぶ一点鎖線42の交差角度つまり中心角が120度となるように、かつコイル40の中心が円周38上において等間隔となるように配置されている。
【0059】
このコイル40は、回路基板41に取り付けられている。この取付け構造は適宜設定すればよいが、例えば、図6に示すように、磁性体45のフランジ部45Bの一部を延長し、その延長部分を回路基板41に接着剤、ビスなどで取り付ければよい。なお、コイル40の端部は、回路基板41の回路に適宜接続されている。
【0060】
このように構成された発電機20を使用している場合、ゼンマイ1aからの機械的エネルギでロータ30が回転すると、各コイル40上を順次磁石35,36が通過する。この際、磁性体45は各コイル40に比べて透磁率が高いため、磁石35,36の一方の磁石からの磁束は、各コイル40の中心に配置された磁性体45を通り、他方の磁石に流れる。そして、各磁石35,36が移動して磁性体45を通る(鎖交する)磁束が変化するため、各コイル40で起電圧が発生し発電が行われる。さらに、磁石35,36が移動して次の磁石35、36が近づくと、磁束線43の向きも変化するため、磁性体45を鎖交する磁束変化がより大きくなり、より大きな起電圧が得られる。
【0061】
図7には、電子制御式機械時計100における制御回路の構成を示すブロック図が示されている。
【0062】
発電機20は、増速輪列7〜11を介してゼンマイ1aによって駆動され、誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する。この発電機20からの交流出力は、昇圧整流、全波整流、半波整流、トランジスタ整流等からなる整流回路61を通して昇圧、整流され、コンデンサ等で構成された電源回路60に充電供給される。
【0063】
この電源回路60から供給される電力によって回転制御装置50が駆動される。この回転制御装置50は、発振回路51、分周回路52、ロータの回転検出回路53、制動制御回路55を備えて構成されている。
【0064】
発振回路51は時間標準源である水晶振動子51Aを用いて発振信号(32768Hz)を出力し、この発振信号は12段のフリップフロップ等からなる分周回路52によってある一定周期まで分周される。分周回路52の12段目の出力Q12は、8Hzの基準信号fsとして出力されている。
【0065】
回転検出回路53は、発電機20の出力などに基づいてその回転を検出し、回転検出信号FG1を出力する。
【0066】
制動制御回路55は、回転検出回路53の回転検出信号FG1および分周回路52からの基準信号fsを比較し、その差に応じて発電機20の速度を調整する信号CHを発電機20に出力している。この信号によって発電機20の調速機構が動作し、発電機20は基準信号fsに同期するように調速される。
【0067】
なお、発電機20の調速方法は、例えば、発電機20の各端子間を閉ループさせてショートブレーキを掛けてブレーキ制御したり、発電機20に可変抵抗等を接続して発電機20のコイルに流れる電流値を変えることでブレーキ制御するように構成されている。
【0068】
このような本実施形態によれば次のような効果がある。
【0069】
1)コイル40の中心に磁性体45を配置したので、この磁性体45に磁束をを鎖交させ、その磁束変化によって発電することができる。このため、従来のフラットトルクモータ型発電機に比べ、コイル全体を利用して発電できたり、2つのコイルに跨る大型の磁石を用いる必要がないため、磁石を小型化できてロータ30を軽量化できる。すなわち、同じ性能の磁石35,36を用いても、必要な磁石体積を小さくでき、発電機20の小型化、低コスト化、ロータ30の軽量化を実現できる。
【0070】
2)ロータ30を軽量化できるので、摩擦による損失を低減できて発電効率を向上できる。このため、発電機20を組み込んだ電子制御式機械時計100等の機器の持続時間を延長できたり、機器の小型化を実現できる。
【0071】
3)さらに、ロータ30の軽量化により、ロータほぞ(回転軸32)の摩擦摩耗を少なくできて耐用年数も延長できる。
【0072】
その上、発電機20が組み込まれた電子制御式機械時計100等の機器が落下するなどで衝撃が加わっても、回転軸32の曲がりや折れを防止できる。さらに、回転軸32の軸受として耐震軸受31を用いているので、衝撃を受けた際の曲がりや折れを一層確実に防止できる。
【0073】
4)従来の中空コイルを利用した発電機では、中空部をある程度の大きさに形成しなければならないが、本実施形態では磁性体45が中心に配置されているので、中空コイルに比べて巻き数を多くでき、その分、磁石の小型化、発電性能の向上も実現できる。
【0074】
一方で、同じ発電量であれば、必要な磁束密度を小さくできるため、低性能の磁石を利用でき、その分、コストを低減できる。
【0075】
5)コイル40の中心に磁性体45があるため、コイル40の巻き線が容易で、ウレメット線が利用できるために、巻き効率を向上できる。その上、磁性体45には、フランジ部45Bが形成されているため、コイル巻きをより一層簡単にできる。このため、生産効率を向上でき、生産コストも低減できる。
【0076】
6)フランジ部45Bを利用して磁性体45つまりはコイル40を基板42などに固定でき、固定構造を簡易化できる。
【0077】
7)コイル40の中心に磁性体45があるため、磁石35,36から周辺に漏れる磁束を少なくでき、漏れ磁束による渦電流損失を低減できる。特に、フランジ部45Bが形成されていて面積が大きいため、磁石35,36からの磁束が磁性体45に流れやすくなり、漏れ磁束をより一層少なくできる。
【0078】
8)磁性体45が設けられているので、コイル40と磁石35,36間のギャップを大きくしても漏れ磁束が少なく鎖交磁束を確実に得ることができる。このため、コイル40と磁石35,36とをある程度離すことができ、その分、これらの部材間の空気摩擦損失を小さくできる。このため、発電機20つまりは電子制御式機械時計100等の機器の持続時間を延長できる。
【0079】
9)漏れ磁束を減少できるため、周囲の磁性部品をロータ30に近付けることができ、余分なスペースを確保する必要がないため、電子制御式機械時計100を小型化できる。
【0080】
10)各磁石35,36において、各円盤33,34で円周38方向に隣接する磁石同士と、各円盤33,34間で対向配置される磁石同士がそれぞれ異極になるように配置したので、コイル40中心の磁性体45に流れる磁束の変化が大きくなり、鎖交磁束数を増やすことができて発電性能を向上できる。
【0081】
11)各磁石35,36および磁性体45を、それらの中心が各円盤33,34の円周38上に位置するように配置したので、コイル40に対して円盤33,34を回転させた際に、磁石35,36と磁性体45とが最も近接した際に、磁石35、磁性体45、磁石36間の磁路を一直線にして最も短くできる。このため、磁路における空隙距離が短くなり、パーミアンスを低減できる。
【0082】
12)コイル40が3個と奇数個であり、磁石35,36の数が4対(計8個)と偶数対(偶数個)であるため、1個のコイル40の磁性体45が磁石35,36と同軸上に揃った際に、他のコイル40の磁性体45と磁石35,36とを互いにずれた位置に配置できる。このため、すべての磁性体45と各磁石35,36とが同軸上に揃うことが無いため、コギングトルクを小さくでき、ロータ30の起動性を向上できる。
【0083】
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。
【0084】
例えば、前記実施形態では、フランジ部45Bを有する磁性体45を利用していたが、図8に示すように、フランジ部45Bを有さない磁性体46を用いてもよい。この際、図8の回転軸32の左側の磁性体46のように、コイル40の厚さ寸法と同じ長さのものを用いてもよいが、右側の磁性体46のように、コイル40よりも長い磁性体46を用いれば、コイル40が巻きやすく、かつ磁石35,36に磁性体46が近づくために磁性体46に流れる磁束数を増やすことができる利点がある。
【0085】
また、磁性体としては、図9に示すように、複数の細長い棒状磁性体47の集合体で構成され、かつ前記棒状磁性体47の長手方向(軸方向)が前記一方の円盤33から他方の円盤34に向かう方向(各磁石35,36によって発生する磁束線43の向き)に平行に配置してもよい。
【0086】
この際、図9に示すように、先にコイル40を巻いておき、その中心に前記棒状磁性体47を束ねて挿入してもよいし、複数の棒状磁性体47を接着により略円柱状に束ね、これにコイル40を巻き付けてもよい。なお、棒状磁性体47にコイル40を巻き付ける場合には、棒状磁性体47を先にコイル40の厚さに応じて切断してからコイル40を巻き付けてもよいし、コイル40を巻き付けてから棒状磁性体47を切断してもよい。
【0087】
このような線材の棒状磁性体47を用いれば、その分、渦電流損失を軽減でき、発電性能を向上できる。但し、棒状磁性体47が細くなるにしたがって、および棒状磁性体47の本数が増えるにしたがって、前記渦電流損失を軽減できる効果は小さくなる。また、棒状磁性体47が細くなると、棒状磁性体47同士を接着した際に接着剤が占める断面積が増え、磁性体47の割合が低減してしまう。従って、磁性体47の線径、本数は、磁性体47の材料特性、必要な鎖交磁束数、有効断面積などに応じて適宜設定すればよい。
【0088】
また、予め磁性体47を接着してからコイル巻きをすれば、コイル巻き作業が容易になって作業性を向上できる。その上、巻き工程で磁性体47の束の変形が無くなり、チャッキングも容易になり、組立作業性を向上できる。
【0089】
また、棒状磁性体47の断面形状は、円形等でもよいが、特に正六角形、正方形、正三角形等で構成されて隣接する他の棒状磁性体47と隙間無く配置されていることが好ましい。すなわち、図10に示すように、棒状磁性体47の断面形状を正六角形等とすれば、隣接する各棒状磁性体47を隙間無く配置することができる。このように各棒状磁性体47を隙間無く配置すれば、所定面積内における棒状磁性体47の有効断面積(隙間部分を除いた面積)を大きくでき、発電性能を向上できる。また、複数の棒状磁性体47を束ねた際の安定性を向上でき、接着剤で強固に接着できる。
【0090】
さらに、磁性体としては、図11に示すような、薄板状の磁性体48を巻いて構成されたものでもよい。この際、その中心軸方向が前記各磁石35,36によって発生する磁束線43の向きに平行となるようにすればよい。具体的には、短冊状に形成した薄板状のアモルファス材等からなる磁性体48を巻いて円筒状に形成し、円筒の端面部分が各円盤33,34に対向するように配置すればよい。
【0091】
このように構成すれば、シート状に形成された磁性体48をそのまま利用できるため、磁気特性に優れるがシート状に形成されてしまうアモルファス材の場合でも、容易に利用することができる。
【0092】
なお、薄板状磁性体48としては、図11(A)に示すように、薄板状磁性体48を巻いて円筒状にしたものを順次積層して構成される複数枚の薄板状磁性体48からなるものでもよいし、図11(B)に示すように、1枚の薄板状磁性体48を巻いて円筒状に構成されるものでもよい。
【0093】
また、コイル40の数と、磁石35,36の数とは、前記実施形態に限らない。例えば、コイル40としては、3個に限らず、1個、2個あるいは4個以上でもよい。また、磁石35,36の数は、4個ずつに限らず、1〜3個ずつ、または5個ずつ以上でもよい。
【0094】
この際、コイル数をNc、磁石35,36の対数をNm(但し、Nc、Nmは偶数)とした場合に、Nc<Nmの時はNm/Ncの値が整数ではなく、Nc>Nmの時はNc/Nmの値が整数ではないようにされていることが好ましい。
【0095】
例えば、図12に示すように、コイル数(Nc)が4個、磁石対数(Nm)を6対つまりNm/Nc=6/4=1.25とすればよい。このように構成すれば、すべてのコイル40および磁石35,36が各々同軸上に配置されることがなく、コイル40および磁石35,36対の数が一致している場合に比べてコギングトルクを低減することができる。
【0096】
さらに、前記実施形態では、各コイル40および磁石35,36は、回転軸32を中心とする円周38上において等間隔で配置されるが、等間隔で配置しなくてもよい。また、各円盤33,34に固定される磁石35,36は、一方の円盤33にN極の磁石35のみを設け、他方の円盤34にS極の磁石36のみを設けてもよい。
【0097】
また、前記実施形態では、磁性体45の軸直交方向の断面形状は略円形としていたが、図13(A)に示すように、横長形状でもよいし、図13(B)に示すように、三角形状でもよい。さらには、磁性体45の軸直交方向の断面形状は、台形または扇形に形成されていてもよい。
【0098】
コイル40の中心部に配置される磁性体45の軸直交方向の断面形状が円形の場合(図13(B)の二点鎖線)に比べて、三角形、台形、扇形のいずれかにすれば、コイル40の巻数および大きさ(面積)が同じであれば、磁性体の断面積を大きくできる。このため、コイル40のサイズ、巻数が同じ場合、鎖交磁束数を多くでき、発電性能をより向上できる。
【0099】
一方、コイル40中心の磁性体45の断面積が同じ場合、断面円形の磁性体よりも、断面三角形、台形、扇形の磁性体のほうが、回転軸32を中心とする円周38上において、磁性体45が占める長さを短くでき、その分、コイル40の巻数を多くできて、発電性能を向上できる。
【0100】
また、磁性体45の材質としては、前記実施形態に記載されたものに限らず、磁性体として利用可能な様々な材質のものが利用できる。特に、磁気特性に優れるアモルファス材を用いれば、磁性体45での鉄損を軽減でき、長持続化を実現することができる。なお、アモルファス材を用いた場合の磁性体45の形状は、磁気特性に優れるバルク材でもよいし、薄板材を丸めて円柱状にしたものでもよい。さらに、適当な幅に切断した薄板を重ねてもよい。
【0101】
また、前記実施形態では、磁石35,36を各プレート33,34の互いに対向する面(内面)33A,34Aに設けていたが、各プレート33,34の外側の面(外面)に設けてもよく、さらには一方の磁石を内面に設け、他方の磁石を外面に設けてもよく、要するに各磁石35,36が互いに対向するように配置されていればよい。
【0102】
また、増速輪列7〜11を構成する歯車は、通常の鋼鉄製のものでもよいが、特にロータ30に噛み合う六番車11のかなおよび軸の少なくとも一方、好ましくは両方を、非磁性体の材料で構成されたものが好ましい。この非磁性体としては、真鍮やアルミ等の金属材料、さらには合成樹脂等でもよく、要するに、きわめて磁化され難いものや全く磁化されない材料であれば任意である。
【0103】
ロータ30に近接する六番車11のかなや軸を非磁性体で構成すれば、磁石35,36からの磁束がこれらの部品に鎖交しなくなるので、渦電流損失の発生を防止でき、かつロータ30の停止状態からのロータ起動性を向上することができる。
【0104】
また、ロータ30のプレートとしては、円盤33,34に限らず、平面形状が多角形のものや、星形(☆形)のものなどを利用してもよい。
【0105】
さらに、前記実施形態では機械的エネルギ源として、機械エネルギ蓄積手段であるゼンマイ1aを用いていたが、この機械エネルギ蓄積手段としては板ばねや重りなどを用いてもよく、要するに機械的エネルギ(弾性エネルギや位置エネルギなど)を蓄積できるものであればよい。
【0106】
また、機械的エネルギ源としては、機械エネルギ蓄積するタイプではなく、例えば、運動によって回転錘を回転させ、その回転力で発電機20のロータ30を回転させるようなタイプでもよい。
【0107】
また、機械的エネルギ蓄積手段を用いた場合に、機械的エネルギを入力する手段としては、手巻き、回転錘、位置エネルギ、気圧変化、風力、波力、水力、温度差等でもよい。
【0108】
また、ゼンマイ1aなどの機械的エネルギ源からの機械的エネルギを発電機に伝達する機械エネルギ伝達手段としては、前記実施形態のような輪列7〜11(歯車)に限らず、摩擦車、ベルト(タイミングベルト等)及びプーリ、チェーン及びスプロケットホイール、ラック及びピニオン、カムなどを利用したものでもよい。
【0109】
また、本発明の発電機20は、前記電子制御式機械時計100に組み込まれるものに限らず、クオーツ式の腕時計や、腕時計以外の置き時計、クロック等の各種時計に組み込んでもよい。さらに、時計以外の携帯電話機、ページャ、電卓、携帯用パーソナルコンピュータ、携帯ラジオ、歩数計、ひげ剃り、携帯型血圧計、電子手帳、PDA(小型情報端末、「Personal Digital Assistant」)、玩具、ICカード、自動車や家屋用のキー等の各種の電子機器の電源として利用することができる。特に、本発明では、小型、軽量の発電機20とすることができるため、携帯用に小型化された各種電子機器に最適である。また、携帯用でない電子機器にも当然適用することができる。このような携帯用等の各種電子機器では、従来、電源として乾電池や充電器が用いられていたが、本発明の発電機を組み込めば、電池が無くても電子機器内の電子回路や機構系等の処理装置を動作させることができ、電池交換を不要にでき、環境にも配慮できる。その上、回転錘やゼンマイで駆動するように構成すれば、手動で発電できるため、充電器のような充電作業を不要にでき、災害時やアウトドア、外出時等でも電子機器を作動させることができる。
【0110】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明の発電機によれば、ロータの重量を軽減でき、発電効率も向上できる。
【0111】
さらに、本発明の電子制御式機械時計によれば、発電機の小型化によって時計の小型化を実現でき、あるいは持続時間が延長されるので、持続時間の長い時計を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態における電子制御式機械時計の構造を示す平面図である。
【図2】本実施形態の電子制御式機械時計の構造を示す断面図である。
【図3】本実施形態の発電機の構成を示す断面図である。
【図4】本実施形態の発電機のロータを示す概略斜視図である。
【図5】本実施形態のロータの磁石およびコイルの平面配置を示す図である。
【図6】本実施形態のコイルの固定構造を示す図である。
【図7】本実施形態の制御回路を示すブロック図である。
【図8】本発明の変形例の発電機の構成を示す断面図である。
【図9】本発明のコイルの変形例を示す斜視図である。
【図10】本発明のコイル中心部に配置される磁性体の変形例を示す斜視図である。
【図11】本発明のコイル中心部に配置される磁性体の他の変形例を示す斜視図である。
【図12】本発明の他の変形例におけるロータ磁石およびコイルの平面配置を示す図である。
【図13】本発明のコイルの変形例を示す図である。
【符号の説明】
1 香箱車
1a ゼンマイ
1b 香箱歯車
1d 香箱蓋
2 地板
2b 文字板
3 輪列受け
4 角穴車
5 角穴ネジ
7〜11 番車(増速輪列)
13 分針
14 秒針
15 時針
20 発電機
30 ロータ
31 耐震軸受
32 回転軸
33,34 円盤(プレート)
33A、34A 対向面
35,36 磁石
35A 磁石(N極)
35B 磁石(S極)
36A 磁石(N極)
36B 磁石(S極)
37 ロータかな
38 円周
40 コイル
41 回路基板
43 磁束線
45 磁性体
45A 芯部
45B フランジ部
46 磁性体
47 棒状磁性体
48 薄板状磁性体
50 回転制御装置
100 電子制御式機械時計
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a generator and an electronically controlled mechanical timepiece.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a flat torque motor type generator in which a magnet is attached to the inner surface side of two upper and lower disk-shaped back yokes and a coil is disposed between these back yokes is known.
[0003]
Conventionally, the following two types of flat torque motor type generators have been used.
[0004]
That is, the first type of generator is formed by winding a coil disposed between two upper and lower back yokes from the center like a generator described in, for example, European Patent Application No. 0851322. It was formed in a disk shape, half from the center of this coil was placed between each back yoke, and the other half side was placed outside the back yoke.
[0005]
Further, the second type generator uses a hollow coil having a hollow portion at the center as in the generator described in JP-A-3-218493, and the number of coils and magnets is the same. In addition, by arranging the coils and the magnets at the same pitch so that a state where each magnet is disposed across the center portion between two adjacent coils is generated, the entire coil can be disposed between the two back yokes. It was like that.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the first type generator has a problem that a magnetic field from a magnet attached to each back yoke can be applied only to one side (half area) of the coil. For this reason, in order to increase the power generation amount by the coil, there is a problem that the magnetic field is strengthened, that is, a strong magnet is required, and the magnet becomes larger and the rotor becomes heavier.
[0007]
Further, in the second type generator, since power cannot be generated unless the directions of magnetic fluxes are opposite to each other on both sides of the center of one coil, each magnet can be sized so as to be disposed across two coils. There is a problem that the rotor must be increased in size, and the rotor becomes heavier.
[0008]
Further, when a magnetic field in the opposite direction is applied to one coil from two magnets, the center of the coil is a hollow portion so that the area can be clearly distinguished.
[0009]
In these generators, the rotor originally has two back yokes and has a certain amount of weight, and the rotor becomes very heavy when the magnet is enlarged.
[0010]
When this rotor becomes heavy, it is necessary to increase the torque for rotating the rotor, and there is a problem that power generation efficiency is lowered.
[0011]
In addition, when the rotor is heavy, there is a problem that the frictional wear of the rotor tenon increases and the useful life is shortened accordingly.
[0012]
Further, in an electronically controlled mechanical timepiece incorporating such a generator, there is a demand for extending the duration by reducing the size and weight of the generator and improving the power generation efficiency.
[0013]
An object of the present invention is to provide a generator capable of reducing the weight of a rotor and improving power generation efficiency in a flat torque motor type generator, and an electronically controlled mechanical timepiece incorporating the generator.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The generator of the present invention is
In a generator for converting mechanical energy transmitted from a mechanical energy source through mechanical energy transmission means into electrical energy,
Two plates arranged opposite to each other, and a rotor having a plurality of magnets provided on each plate so as to face each other;
A plurality of coils disposed between the two plates and disposed so that both side surfaces face the opposing surfaces of the plates;
A magnetic body composed of a core portion around which the coil is wound and flange portions formed at both ends of the core portion is disposed,
The magnetic body is made of a high permeability material,
The magnet is sized not to straddle two coils
It is characterized by that.
[0015]
In the generator of the present invention, since the magnetic body is disposed at the center portion of the coil disposed between the plates, more specifically, at the center portion in the plane direction parallel to the plate facing surface of the coil, Since the magnetic body that penetrates the coil is arranged in the direction from one plate to the other plate, the magnetic flux lines from the magnets of each plate (magnetic flux lines from the magnet of one plate to the magnet of the other plate) Also passes through magnetic material with high permeability. And when a plate rotates and a magnet moves with respect to a coil, the magnetic flux line which passes along this magnetic body changes, and electric power generation is performed.
[0016]
That is, in the present invention, although it is a flat torque motor type generator, a magnetic body serving as a magnetic core is provided, and a coil is wound around this magnetic body. Instead of generating electricity, it can generate electricity by changing the magnetic flux passing through the magnetic material.
[0017]
For this reason, since it is possible to generate electric power using the entire coil for a flat torque motor type generator that applies a magnetic field only to one side of the conventional coil (the first type), when obtaining the same amount of power generation The magnet may be weaker than before, and the magnet can be reduced in size and the rotor can be reduced in weight.
[0018]
In addition, for a flat torque motor generator of a type that uses a hollow coil and uses a large magnet straddling two coils (the second type), it is necessary to straddle the magnets over the two coils. Since there is not, it can be made into a smaller magnet and a rotor can also be reduced in weight.
[0019]
Accordingly, since the rotor can be reduced in weight, the power generation efficiency can be improved, the frictional wear of the rotor tenon can be reduced, and the service life can be extended.
[0020]
In addition, the magnet provided in the said plate may be provided in the mutually opposing surface (inner surface) of each plate, may be provided in the outer surface (outer surface) of each plate, and also one magnet is attached to the inner surface. The other magnet may be provided on the outer surface.
[0021]
Further, in the present invention, the plate means a thin plate material formed in a disk shape or the like, and the planar shape thereof may be a triangle, a quadrangle, etc., but it is particularly circular, that is, the plate may be a disk. preferable.
[0022]
Here, it is preferable that the cross-sectional shape of the magnetic body arranged in the central portion of the coil in the direction perpendicular to the axis is formed in a triangular shape, a trapezoidal shape or a sector shape.
[0023]
Compared to the case where the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the axis of the magnetic substance arranged in the center of the coil (the cross-sectional shape in the plane direction parallel to the opposing surface of the plate) is a circle, it should be either a triangle, trapezoid or fan If the number of turns and the size (area) of the coil are the same, the cross-sectional area of the magnetic body can be increased. For this reason, when the coil size and the number of turns are the same, the number of flux linkages can be increased, and the power generation performance can be further improved.
[0024]
On the other hand, if the cross-sectional area of the magnetic material at the coil center is the same, the magnetic material with a triangular, trapezoidal, or fan-shaped cross section on the circumference centered on the axis of the plate on which the coil center is arranged is more than a magnetic material with a circular cross section. In this case, the length occupied by the magnetic material can be shortened, and the number of coil turns can be increased correspondingly, thereby improving the power generation performance.
[0025]
The magnet provided on the rotor is arranged on a circumference centered on the rotation axis of the rotor on the opposing surface of the plate, and the magnet is arranged on the center of the coil where the magnetic material is inserted. It is preferable to arrange | position on the circumference to be done.
[0026]
With this configuration, when the plate is rotated with respect to the coil, when the magnet and the magnetic body are closest, the magnetic path between the magnet of one plate, the magnetic body, and the magnet of the other plate is Can be the shortest in a straight line. For this reason, the gap | interval distance in a magnetic path becomes short, and permeance can be reduced.
[0027]
It is preferable that the magnetic body disposed at the coil central portion is made of an amorphous material.
[0028]
If the magnetic material is an amorphous material, iron loss in the magnetic material can be reduced, and when the rotor is rotated by a mechanical energy source such as a spring, the energy loss can be reduced and the length can be maintained.
[0030]
If the magnetic body has a core portion and a flange portion and is formed in a bobbin shape, the coil can be easily wound around the magnetic body. Further, since the coil can be wound without using the bond met wire, the winding efficiency can be improved.
[0031]
In addition, the flange can be used to easily fix the coil to the substrate or the like, and since the flange is provided, the area of the magnet facing surface of the magnetic material can be increased, and the magnetic flux emitted from the magnet can be It is easy to flow through the magnetic material, and leakage flux can be reduced.
[0032]
Further, the magnetic body disposed in the coil central portion is composed of an assembly of a plurality of elongated rod-like magnetic bodies, and the longitudinal direction of the rod-like magnetic bodies is a magnetic flux line generated by a magnet provided on each plate. It is preferable that they are arranged parallel to the direction. Thus, if one magnetic body is made thin, eddy current loss can be reduced correspondingly, and power generation performance can be improved.
[0033]
Moreover, it is preferable that the cross-sectional shape of the said rod-shaped magnetic body is either a regular triangle, a square, or a regular hexagon. If comprised in this way, since each rod-shaped magnetic body can be arranged without gap, the effective cross-sectional area (area except a clearance gap part) of the rod-shaped magnetic body within a predetermined area can be enlarged, and electric power generation performance can be improved. Moreover, the stability when a plurality of rod-like magnetic bodies are bundled can be improved.
[0034]
The magnetic body arranged at the coil central portion is formed by winding a thin plate-like magnetic body, and the central axis direction thereof is arranged in parallel to the direction of the magnetic flux lines generated by the magnets provided on the respective plates. Is preferred. Specifically, when a thin plate-like magnetic body formed in a strip shape is wound into a cylindrical shape, the cylindrical end surface portion may be disposed so as to face each plate.
[0035]
If constituted in this way, since the magnetic material formed in a sheet shape can be used as it is, even in the case of an amorphous material formed in a sheet shape, it can be easily used.
[0036]
Moreover, it is preferable that the rotor magnets are provided in even pairs, and magnets arranged adjacent to each other and magnets arranged opposite to each other are different from each other.
[0037]
As for the arrangement of the magnets, only N-pole magnets may be arranged on one plate, and only S-pole magnets may be arranged on the other plate. However, in each plate, in the circumferential direction around its rotation axis. The N pole and S pole magnets are alternately arranged so that the magnets adjacent in the circumferential direction have different polarities, and the magnets arranged opposite to each other on both plates have different polarities, Since the magnetic flux easily flows through the magnetic material at the center of the coil and the magnetic flux change can be increased, the number of interlinkage magnetic fluxes can be increased and the power generation performance can be improved.
[0038]
Further, it is preferable that the number of coils is an odd number and the number of rotor magnets is an even number pair. For example, when there are three coils, four pairs of magnets (four on each plate) can be arranged, and when there are five coils, four pairs of magnets (four on each plate) can be arranged. That's fine.
[0039]
If comprised in this way, when the magnetic body and magnet of one coil center part are coaxially arranged, since the magnetic body and magnet of another coil will be arrange | positioned in the position mutually shifted, all Compared with the case where the magnetic body and each magnet are aligned on the same axis, the cogging torque generated when the magnet of the rotor is attracted to the magnetic body can be reduced, and the startability of the rotor can be improved.
[0040]
Here, when the number of coils is Nc and the number of magnet pairs is Nm (where Nc and Nm are even numbers), when Nc <Nm, the value of Nm / Nc is not an integer, and when Nc> Nm It is preferable that the value of Nc / Nm is not an integer.
[0041]
For example, Nm / Nc = 6/4 = 1.25 may be set as in the case where the number of coils (Nc) is four and the number of magnet pairs (Nm) is six. Normally, the coils and magnets are arranged at equal intervals on the circumference around the rotation axis of the rotor. However, if configured as in the present invention, all the coils and magnets are arranged coaxially. Thus, the cogging torque can be reduced as compared with the case where the number of coils and magnet pairs is the same.
[0042]
In addition, at least one of the mechanical energy transmission means that contacts the rotor and transmits mechanical energy to the rotor is configured by a gear, and at least one of the pinion and the shaft that meshes with the rotor is configured by a non-magnetic material. It is preferable.
[0043]
If the pinion and shaft of the gear that meshes with the rotor closest to the rotor are made of a non-magnetic material, the magnetic flux generated from the rotor magnet will not be linked to the gear components, preventing eddy current loss and generating efficiency. Can be improved. Moreover, the rotor startability from a rotor stop state can also be improved.
[0044]
The electronically controlled mechanical timepiece of the present invention is driven by the electrical energy supplied from the generator and controls the rotation cycle of the generator, and rotates together with the generator by a mechanical energy source to control the rotation. And a pointer that is speed-controlled by the device.
[0045]
According to such an electronically controlled mechanical timepiece, the downsizing of the timepiece can be realized by reducing the size of the generator, or the duration time is extended, so that a timepiece having a long duration can be provided.
[0046]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a power supply device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view showing a main part of an electronically controlled mechanical timepiece 100 incorporating a generator 20 according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view thereof.
[0047]
The electronically controlled mechanical timepiece 100 includes a barrel 1 composed of a mainspring 1a, barrel barrel 1b, barrel barrel true, and barrel lid 1d. The mainspring 1a is fixed to the barrel complete 1b at the outer end and to the barrel full at the inner end. The barrel barrel true is inserted into a support member provided on the main plate 2 and fixed by a square hole screw 5, and rotates integrally with the square hole wheel 4. The main plate 2 is attached with a disk-shaped dial 2b.
[0048]
The rotation of the barrel wheel 1b is accelerated through the second wheel 7, the third wheel 8, the fourth wheel 9, the fifth wheel 10, and the sixth wheel 11 which are speed-up wheels. Each of these number wheels 7 to 11 is pivotally supported by the main plate 2, the train wheel bridge 3, and the second wheel 3A. These number wheels 7 to 11 constitute mechanical energy transmission means for transmitting mechanical energy from the mainspring 1a (the barrel gear 1b) which is a mechanical energy source.
[0049]
The second wheel 7 is connected to the hour pinion 7a, the minute hand 13 is connected to the hour wheel 7a, the second hand 14 is engaged to the third wheel 8 and the second hand 14 is engaged to the hour wheel 7a via the minute wheel. Each hour hand 15 is fixed.
[0050]
The generator 20 of the electronically controlled mechanical timepiece 100 is a flat torque motor type generator composed of a rotor 30 and a coil 40 as shown in FIG.
[0051]
The rotor 30 includes a rotary shaft 32 that is pivotally supported on the main plate 2 and the train wheel bridge 3 via an anti-seismic bearing 31, two disks (plates) 33 and 34 disposed near both ends of the rotary shaft 32, The circular magnets 35 and 36 fixed to the mutually opposing surfaces 33A and 34A of the disks 33 and 34 and the rotor pinion 37 with which the sixth wheel & pinion 11 is engaged are configured.
[0052]
The magnets 35 and 36 are composed of high-performance magnets such as samarium / cobalt magnets (BHma = 32MOe), and accordingly, the magnet volume is reduced and the weight is reduced. As shown in FIGS. 4 and 5, four magnets 35 and 36 are attached to each of the disks 33 and 34, respectively, and the circumference around the rotating shaft 32 of the rotor 30 (the dashed line shown in FIG. 5). 38) at equal intervals (intersection angle of the alternate long and short dash line 39 connecting the magnets 35, 36 and the rotation shaft 32, that is, the central angle is 90 degrees).
[0053]
The magnet 35 of the disk 33 is fixed to the disk 33 so that the magnets 35 adjacent to each other along the circumference 38 have different polarities, that is, an N-pole magnet (the pole on the surface side of the magnet is an N-pole). The magnet 35B of the poles on the back side is the S pole 35A and the S poles (the pole on the front side of the magnet is the S pole and the pole on the back side fixed to the disk 33 is the N pole). Alternatingly arranged along.
[0054]
Similarly, the magnets 36 of the disk 34 are arranged so that the magnets 36 adjacent to each other along the circumference 38 have different polarities, that is, the N-pole magnet 36A and the S-pole magnet 36B are arranged along the circumference 38. Are alternately arranged. Further, in the magnets 35 and 36 of the respective disks 33 and 34, the S-pole magnets 36B are opposed to the N-pole magnets 35A so that the opposing magnets have different polarities, that is, the S-pole magnets 35B. The N-pole magnet 36A is arranged oppositely. Therefore, the directions of the magnetic flux lines 43 are alternately reversed.
[0055]
Three coils 40 are arranged between the disks 33 and 34. The coil 40 is configured by winding a uremet wire around a magnetic body 45 disposed at the center thereof. For this reason, the magnetic body 45 includes a core portion 45A around which the coil 40 is wound and flange portions 45B formed at both ends of the core portion 45A, and is configured in a bobbin shape. It is arranged to penetrate in the direction. 3, the flange portion 45B may be formed to have a diameter approximately the same as the diameter of the coil 40, as in the case of the magnetic body 45 disposed on the left side of the rotation shaft 32, or the magnetic body disposed on the right side. It may be formed with a diameter smaller than that of the coil 40 as in 45, or may be formed with a diameter larger than that of the coil 40.
[0056]
The magnetic body 45 has a sufficient cross-sectional area so that the magnetic flux generated by the opposing magnets 35 and 36 can pass through without being saturated. In addition, the magnetic body 45 is made of a high material such as PC permalloy material, PB permalloy material, pure iron, silicon steel plate, permendur, iron (Fe) -based amorphous metal, PD permalloy material, Co-based amorphous material, and nanocrystalline soft magnetic material. It is comprised with the magnetic permeability material.
[0057]
Further, since there is the flange portion 45B, the height of the magnetic body 45 is made larger than the height of the coil 40, and the magnets 35 and 36 are arranged closer to that.
[0058]
Each of these coils 40 is disposed such that the side surface (the end surface of the coil 40 on the flange portion 45B side) faces the opposing surfaces 33A and 34A of the respective disks 33 and 34. Further, as shown in FIG. 5, the intersection angle of the alternate long and short dash line 42 connecting the center of the coil 40 and the rotation axis 32, that is, the center angle is 120 degrees, and the centers of the coil 40 are equally spaced on the circumference 38. It is arranged to become.
[0059]
The coil 40 is attached to the circuit board 41. This attachment structure may be set as appropriate. For example, as shown in FIG. 6, if a part of the flange portion 45B of the magnetic body 45 is extended and the extension portion is attached to the circuit board 41 with an adhesive, a screw, or the like. Good. Note that the end of the coil 40 is appropriately connected to the circuit of the circuit board 41.
[0060]
When the generator 20 configured as described above is used, when the rotor 30 is rotated by mechanical energy from the mainspring 1a, the magnets 35 and 36 sequentially pass on the coils 40. At this time, since the magnetic body 45 has higher magnetic permeability than each coil 40, the magnetic flux from one magnet of the magnets 35 and 36 passes through the magnetic body 45 disposed at the center of each coil 40 and the other magnet. Flowing into. And since each magnet 35,36 moves and the magnetic flux which passes along the magnetic body 45 (links) changes, an electromotive voltage will generate | occur | produce in each coil 40 and electric power generation will be performed. Furthermore, when the magnets 35 and 36 move and the next magnets 35 and 36 approach, the direction of the magnetic flux lines 43 also changes, so that the change in magnetic flux interlinking the magnetic body 45 becomes larger and a larger electromotive voltage is obtained. It is done.
[0061]
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a control circuit in the electronically controlled mechanical timepiece 100.
[0062]
The generator 20 is driven by the mainspring 1a via the speed increasing gear trains 7 to 11, and generates an induced power to supply electric energy. The AC output from the generator 20 is stepped up and rectified through a rectifier circuit 61 including step-up rectification, full-wave rectification, half-wave rectification, transistor rectification, and the like, and is charged and supplied to a power supply circuit 60 composed of a capacitor and the like.
[0063]
The rotation control device 50 is driven by the electric power supplied from the power supply circuit 60. The rotation control device 50 includes an oscillation circuit 51, a frequency dividing circuit 52, a rotor rotation detection circuit 53, and a braking control circuit 55.
[0064]
The oscillation circuit 51 outputs an oscillation signal (32768 Hz) using a crystal resonator 51A which is a time standard source, and this oscillation signal is frequency-divided to a certain period by a frequency dividing circuit 52 composed of a 12-stage flip-flop or the like. . The twelfth stage output Q12 of the frequency divider 52 is output as an 8 Hz reference signal fs.
[0065]
The rotation detection circuit 53 detects the rotation based on the output of the generator 20, etc., and outputs a rotation detection signal FG1.
[0066]
The braking control circuit 55 compares the rotation detection signal FG1 of the rotation detection circuit 53 with the reference signal fs from the frequency dividing circuit 52, and outputs a signal CH for adjusting the speed of the generator 20 to the generator 20 according to the difference. is doing. The speed control mechanism of the generator 20 is operated by this signal, and the generator 20 is controlled so as to be synchronized with the reference signal fs.
[0067]
The speed control method of the generator 20 is, for example, closed loop between the terminals of the generator 20 and applying a short brake to control the brake, or connecting a variable resistor or the like to the generator 20 to coil the generator 20. The brake is controlled by changing the value of the current flowing through the motor.
[0068]
According to this embodiment, there are the following effects.
[0069]
1) Since the magnetic body 45 is arranged at the center of the coil 40, magnetic flux can be linked to the magnetic body 45, and power can be generated by changing the magnetic flux. For this reason, compared with the conventional flat torque motor type generator, since it is not necessary to generate electricity using the entire coil or to use a large magnet straddling two coils, the magnet can be reduced in size and the rotor 30 can be reduced in weight. it can. That is, even if the magnets 35 and 36 having the same performance are used, the required magnet volume can be reduced, and the generator 20 can be reduced in size and cost, and the rotor 30 can be reduced in weight.
[0070]
2) Since the rotor 30 can be reduced in weight, loss due to friction can be reduced and power generation efficiency can be improved. For this reason, the duration of equipment such as the electronically controlled mechanical timepiece 100 incorporating the generator 20 can be extended, and downsizing of the equipment can be realized.
[0071]
3) Further, by reducing the weight of the rotor 30, the frictional wear of the rotor mortise (rotating shaft 32) can be reduced and the service life can be extended.
[0072]
In addition, even if a device such as the electronically controlled mechanical timepiece 100 in which the generator 20 is incorporated is dropped, the rotating shaft 32 can be prevented from being bent or broken. Furthermore, since the seismic bearing 31 is used as the bearing of the rotating shaft 32, it is possible to more reliably prevent bending and bending when receiving an impact.
[0073]
4) In a conventional generator using a hollow coil, the hollow portion must be formed to a certain size. However, in this embodiment, the magnetic body 45 is disposed at the center, so that the winding is smaller than that of the hollow coil. The number can be increased, and the size of the magnet can be reduced and the power generation performance can be improved accordingly.
[0074]
On the other hand, if the power generation amount is the same, the required magnetic flux density can be reduced, so that a low-performance magnet can be used, and the cost can be reduced accordingly.
[0075]
5) Since the magnetic body 45 is present at the center of the coil 40, the winding of the coil 40 is easy and the uremet wire can be used, so that the winding efficiency can be improved. In addition, since the flange 45B is formed on the magnetic body 45, coil winding can be further simplified. For this reason, production efficiency can be improved and production cost can also be reduced.
[0076]
6) The magnetic body 45, that is, the coil 40 can be fixed to the substrate 42 or the like by using the flange portion 45B, and the fixing structure can be simplified.
[0077]
7) Since the magnetic body 45 is present at the center of the coil 40, the magnetic flux leaking from the magnets 35 and 36 to the periphery can be reduced, and eddy current loss due to the leaked magnetic flux can be reduced. In particular, since the flange portion 45B is formed and the area is large, the magnetic flux from the magnets 35 and 36 easily flows to the magnetic body 45, and the leakage magnetic flux can be further reduced.
[0078]
8) Since the magnetic body 45 is provided, even if the gap between the coil 40 and the magnets 35 and 36 is increased, the leakage flux is small and the interlinkage magnetic flux can be obtained with certainty. For this reason, the coil 40 and the magnets 35 and 36 can be separated to some extent, and the air friction loss between these members can be reduced accordingly. For this reason, the duration of the generator 20, that is, the electronically controlled mechanical timepiece 100 or the like can be extended.
[0079]
9) Since the leakage magnetic flux can be reduced, the surrounding magnetic parts can be brought close to the rotor 30, and it is not necessary to secure an extra space, so that the electronically controlled mechanical timepiece 100 can be reduced in size.
[0080]
10) Since the magnets 35 and 36 are arranged so that the magnets adjacent to each other in the circumferential direction 38 in the disks 33 and 34 and the magnets opposed to each other between the disks 33 and 34 have different polarities. The change of the magnetic flux flowing through the magnetic body 45 at the center of the coil 40 is increased, the number of interlinkage magnetic fluxes can be increased, and the power generation performance can be improved.
[0081]
11) Since the magnets 35 and 36 and the magnetic body 45 are arranged so that their centers are located on the circumference 38 of each of the disks 33 and 34, the disks 33 and 34 are rotated with respect to the coil 40. In addition, when the magnets 35 and 36 and the magnetic body 45 are closest to each other, the magnetic path between the magnet 35, the magnetic body 45, and the magnet 36 can be made to be the shortest. For this reason, the gap | interval distance in a magnetic path becomes short, and permeance can be reduced.
[0082]
12) Since the number of the coils 40 is three and odd, and the number of the magnets 35 and 36 is four pairs (total of eight) and the even number pair (even number), the magnetic body 45 of one coil 40 is the magnet 35. , 36, the magnetic body 45 of the other coil 40 and the magnets 35, 36 can be arranged at positions shifted from each other. For this reason, since all the magnetic bodies 45 and the magnets 35 and 36 are not aligned on the same axis, the cogging torque can be reduced and the startability of the rotor 30 can be improved.
[0083]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
[0084]
For example, in the embodiment, the magnetic body 45 having the flange portion 45B is used. However, as shown in FIG. 8, a magnetic body 46 having no flange portion 45B may be used. At this time, a magnetic body having the same length as the thickness of the coil 40 may be used as in the magnetic body 46 on the left side of the rotating shaft 32 in FIG. 8, but from the coil 40 as in the magnetic body 46 on the right side. If the long magnetic body 46 is used, there is an advantage that the coil 40 can be easily wound and the number of magnetic fluxes flowing through the magnetic body 46 can be increased because the magnetic body 46 approaches the magnets 35 and 36.
[0085]
As shown in FIG. 9, the magnetic body is composed of an assembly of a plurality of elongated rod-like magnetic bodies 47, and the longitudinal direction (axial direction) of the rod-like magnetic bodies 47 extends from the one disk 33 to the other. You may arrange | position in parallel to the direction (direction of the magnetic flux line 43 which generate | occur | produces with each magnet 35,36) which goes to the disk 34. FIG.
[0086]
At this time, as shown in FIG. 9, the coil 40 may be wound first, and the rod-like magnetic body 47 may be bundled and inserted at the center thereof, or a plurality of rod-like magnetic bodies 47 may be bonded to form a substantially cylindrical shape. The coil 40 may be wound around the bundle. In addition, when winding the coil 40 around the rod-shaped magnetic body 47, the rod-shaped magnetic body 47 may be first cut according to the thickness of the coil 40, and then the coil 40 may be wound. The magnetic body 47 may be cut.
[0087]
By using such a rod-shaped magnetic body 47 of wire, eddy current loss can be reduced correspondingly, and power generation performance can be improved. However, the effect of reducing the eddy current loss decreases as the bar-shaped magnetic body 47 becomes thinner and as the number of the bar-shaped magnetic bodies 47 increases. Moreover, when the rod-shaped magnetic body 47 is thinned, the cross-sectional area occupied by the adhesive when the rod-shaped magnetic bodies 47 are bonded together increases, and the ratio of the magnetic body 47 decreases. Therefore, the wire diameter and the number of the magnetic bodies 47 may be appropriately set according to the material characteristics of the magnetic body 47, the necessary number of flux linkages, the effective cross-sectional area, and the like.
[0088]
If the coil is wound after the magnetic material 47 is bonded in advance, the coil winding operation is facilitated and workability can be improved. In addition, the bundle of the magnetic bodies 47 is not deformed in the winding process, the chucking is facilitated, and the assembly workability can be improved.
[0089]
Further, the cross-sectional shape of the rod-shaped magnetic body 47 may be a circle or the like, but it is particularly preferable that the rod-shaped magnetic body 47 is composed of a regular hexagon, a square, a regular triangle or the like and is arranged without any gap with the other rod-shaped magnetic body 47 adjacent thereto. That is, as shown in FIG. 10, if the cross-sectional shape of the rod-shaped magnetic body 47 is a regular hexagon or the like, the adjacent rod-shaped magnetic bodies 47 can be arranged without a gap. If the rod-like magnetic bodies 47 are arranged without gaps in this way, the effective cross-sectional area (area excluding the gap portion) of the rod-like magnetic bodies 47 within a predetermined area can be increased, and the power generation performance can be improved. Further, the stability when the plurality of rod-like magnetic bodies 47 are bundled can be improved, and the adhesive can be firmly bonded with an adhesive.
[0090]
Furthermore, the magnetic body may be configured by winding a thin plate-shaped magnetic body 48 as shown in FIG. At this time, the central axis direction may be parallel to the direction of the magnetic flux lines 43 generated by the magnets 35 and 36. Specifically, a magnetic material 48 made of a thin plate-like amorphous material or the like formed in a strip shape may be wound and formed into a cylindrical shape, and disposed so that the end face portion of the cylinder faces each of the disks 33 and 34.
[0091]
With this configuration, since the magnetic body 48 formed in a sheet shape can be used as it is, even an amorphous material that is excellent in magnetic properties but formed in a sheet shape can be easily used.
[0092]
As shown in FIG. 11A, the thin plate-like magnetic body 48 includes a plurality of thin plate-like magnetic bodies 48 configured by sequentially laminating a thin plate-like magnetic body 48 into a cylindrical shape. As shown in FIG. 11 (B), a thin plate-like magnetic body 48 may be wound to form a cylindrical shape.
[0093]
Moreover, the number of the coils 40 and the number of the magnets 35 and 36 are not restricted to the said embodiment. For example, the number of coils 40 is not limited to three, and may be one, two, or four or more. Further, the number of magnets 35 and 36 is not limited to four, but may be one to three, or five or more.
[0094]
At this time, when the number of coils is Nc and the logarithm of the magnets 35 and 36 is Nm (where Nc and Nm are even numbers), when Nc <Nm, the value of Nm / Nc is not an integer, and Nc> Nm In some cases, the value of Nc / Nm is preferably not an integer.
[0095]
For example, as shown in FIG. 12, the number of coils (Nc) is four and the number of magnet pairs (Nm) is six, that is, Nm / Nc = 6/4 = 1.25. If comprised in this way, all the coils 40 and the magnets 35 and 36 will not be arrange | positioned coaxially, respectively, but compared with the case where the number of pairs of the coils 40 and the magnets 35 and 36 is equal, cogging torque is reduced. Can be reduced.
[0096]
Further, in the above-described embodiment, the coils 40 and the magnets 35 and 36 are arranged at equal intervals on the circumference 38 centered on the rotation shaft 32, but may not be arranged at equal intervals. Moreover, the magnets 35 and 36 fixed to each disk 33 and 34 may provide only the N pole magnet 35 in one disk 33, and provide only the S pole magnet 36 in the other disk 34.
[0097]
Moreover, in the said embodiment, although the cross-sectional shape of the axial direction of the magnetic body 45 was substantially circular, as shown to FIG. 13 (A), horizontal shape may be sufficient as shown to FIG. 13 (B), It may be triangular. Furthermore, the cross-sectional shape of the magnetic body 45 in the direction perpendicular to the axis may be formed in a trapezoidal shape or a sector shape.
[0098]
Compared to the case where the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the axis of the magnetic body 45 arranged at the center of the coil 40 is circular (two-dot chain line in FIG. 13B), it can be any one of a triangle, trapezoid, and sector. If the number of turns and the size (area) of the coil 40 are the same, the cross-sectional area of the magnetic body can be increased. For this reason, when the size and the number of turns of the coil 40 are the same, the number of flux linkages can be increased, and the power generation performance can be further improved.
[0099]
On the other hand, when the cross-sectional area of the magnetic body 45 at the center of the coil 40 is the same, the magnetic body having a triangular, trapezoidal, or sectoral cross section is more magnetic on the circumference 38 around the rotation axis 32 than the magnetic body having a circular cross section. The length that the body 45 occupies can be shortened, and accordingly, the number of turns of the coil 40 can be increased, and the power generation performance can be improved.
[0100]
The material of the magnetic body 45 is not limited to that described in the above embodiment, and various materials that can be used as the magnetic body can be used. In particular, if an amorphous material having excellent magnetic properties is used, the iron loss in the magnetic body 45 can be reduced, and a long duration can be realized. In addition, the shape of the magnetic body 45 in the case of using an amorphous material may be a bulk material excellent in magnetic characteristics, or a thin plate material rounded into a cylindrical shape. Furthermore, thin plates cut to an appropriate width may be stacked.
[0101]
In the above embodiment, the magnets 35 and 36 are provided on the surfaces (inner surfaces) 33A and 34A of the plates 33 and 34 facing each other. However, the magnets 35 and 36 may be provided on the outer surfaces (outer surfaces) of the plates 33 and 34. Alternatively, one magnet may be provided on the inner surface, and the other magnet may be provided on the outer surface. In short, it is only necessary that the magnets 35 and 36 are arranged to face each other.
[0102]
Further, the gears constituting the speed increasing wheel trains 7 to 11 may be made of ordinary steel, but in particular, at least one of the pinion and the shaft of the sixth wheel 11 that meshes with the rotor 30 and preferably both are made of a non-magnetic material. Those composed of these materials are preferred. The non-magnetic material may be a metal material such as brass or aluminum, or a synthetic resin. In short, any material that is extremely difficult to magnetize or not magnetized at all can be used.
[0103]
If the kana and shaft of the sixth wheel & pinion 11 close to the rotor 30 are made of a non-magnetic material, the magnetic flux from the magnets 35 and 36 will not be linked to these parts, so that the generation of eddy current loss can be prevented, and The rotor startability from the stopped state of the rotor 30 can be improved.
[0104]
In addition, the plate of the rotor 30 is not limited to the disks 33 and 34, and a planar shape may be a polygonal shape or a star shape (☆ shape).
[0105]
Further, in the embodiment, the mainspring 1a which is a mechanical energy storage means is used as the mechanical energy source. However, a plate spring or a weight may be used as the mechanical energy storage means. In short, mechanical energy (elasticity) is used. Any material that can accumulate energy, potential energy, etc.) can be used.
[0106]
Further, the mechanical energy source is not a type that accumulates mechanical energy, but may be, for example, a type in which a rotary weight is rotated by movement and the rotor 30 of the generator 20 is rotated by the rotational force.
[0107]
When mechanical energy storage means is used, means for inputting mechanical energy may be manual winding, rotating weight, potential energy, atmospheric pressure change, wind force, wave force, hydraulic power, temperature difference, or the like.
[0108]
Further, the mechanical energy transmission means for transmitting mechanical energy from a mechanical energy source such as the mainspring 1a to the generator is not limited to the train wheel 7 to 11 (gear) as in the above-described embodiment, but is also a friction wheel or belt. (Timing belt, etc.) and pulleys, chains and sprocket wheels, racks and pinions, cams and the like may be used.
[0109]
Further, the generator 20 of the present invention is not limited to being incorporated in the electronically controlled mechanical timepiece 100, and may be incorporated in various types of timepieces such as a quartz type wristwatch, a table clock other than a wristwatch, and a clock. Furthermore, mobile phones other than watches, pagers, calculators, portable personal computers, portable radios, pedometers, shaving, portable blood pressure monitors, electronic notebooks, PDAs (small information terminals, “Personal Digital Assistant”), toys, ICs It can be used as a power source for various electronic devices such as cards, keys for cars and houses. In particular, in the present invention, since the power generator 20 can be small and light, it is most suitable for various electronic devices that are miniaturized for portable use. Of course, the present invention can also be applied to non-portable electronic devices. In such various portable electronic devices, a dry battery or a charger has been conventionally used as a power source. However, if the generator of the present invention is incorporated, an electronic circuit or mechanism system in the electronic device can be used even without a battery. Can be operated, battery replacement is unnecessary, and the environment can be considered. In addition, if it is configured to be driven by a rotating spindle or mainspring, it can generate power manually, eliminating the need for a charging operation such as a charger, and enabling electronic devices to operate during disasters, outdoors, and when going out. it can.
[0110]
【The invention's effect】
As described above, according to the generator of the present invention, the weight of the rotor can be reduced and the power generation efficiency can be improved.
[0111]
Furthermore, according to the electronically controlled mechanical timepiece of the invention, the timepiece can be downsized by reducing the size of the generator, or the time duration can be extended, so that a timepiece with a long duration can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a structure of an electronically controlled mechanical timepiece according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a structure of an electronically controlled mechanical timepiece according to the present embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a generator according to the present embodiment.
FIG. 4 is a schematic perspective view showing a rotor of the generator according to the present embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a planar arrangement of magnets and coils of a rotor according to the present embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing a coil fixing structure according to the present embodiment.
FIG. 7 is a block diagram showing a control circuit of the present embodiment.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration of a generator according to a modification of the present invention.
FIG. 9 is a perspective view showing a modification of the coil of the present invention.
FIG. 10 is a perspective view showing a modified example of the magnetic body disposed in the central portion of the coil according to the present invention.
FIG. 11 is a perspective view showing another modified example of the magnetic body disposed in the central portion of the coil according to the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing a planar arrangement of rotor magnets and coils in another modification of the present invention.
FIG. 13 is a view showing a modification of the coil of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 barrel
1a Spring
1b barrel gear
1d barrel cover
2 Ground plane
2b Dial
3 train wheel support
4 square hole car
5 Square hole screw
7th to 11th cars (acceleration train)
13 minute hand
14 second hand
15 hour hand
20 Generator
30 rotor
31 Seismic bearing
32 Rotating shaft
33, 34 disc (plate)
33A, 34A Opposite surface
35, 36 magnets
35A Magnet (N pole)
35B Magnet (S pole)
36A Magnet (N pole)
36B Magnet (S pole)
37 A rotor
38 circumference
40 coils
41 Circuit board
43 Magnetic flux lines
45 Magnetic material
45A core
45B Flange
46 Magnetic material
47 Bar-shaped magnetic material
48 Thin plate-like magnetic material
50 Rotation control device
100 Electronically controlled mechanical clock

Claims (5)

機械的エネルギ源から機械的エネルギ伝達手段を介して伝達される機械的エネルギを電気エネルギに変換する発電機において、
対向配置された2枚のプレート、および、互いに対向するように各々のプレートに設けられた複数の磁石を有するロータと、
前記2枚のプレート間に配置され、かつ両側面が前記プレートの対向面に向かい合うように配置された複数のコイルとを備え、
前記コイルが巻回される芯部と、その芯部の両端に形成されたフランジ部とで構成された磁性体が配置され、
前記磁性体は、高透磁率材からなり、
前記磁石は、2つのコイルに跨らない大きさである
ことを特徴とする発電機。
In a generator for converting mechanical energy transmitted from a mechanical energy source through mechanical energy transmission means into electrical energy,
Two plates arranged opposite to each other, and a rotor having a plurality of magnets provided on each plate so as to face each other;
A plurality of coils disposed between the two plates and disposed so that both side surfaces face the opposing surfaces of the plates;
A magnetic body composed of a core portion around which the coil is wound and flange portions formed at both ends of the core portion is disposed,
The magnetic body is made of a high permeability material,
The generator is characterized in that it has a size that does not straddle two coils.
請求項1に記載の発電機において、
前記磁石は、前記プレートの対向面において前記ロータの回転軸を中心とする円周上に配置され、
前記コイルの前記磁性体が挿入された中心部は、前記磁石が配置される円周上に配置されていることを特徴とする発電機。
The generator according to claim 1,
The magnet is disposed on a circumference around the rotation axis of the rotor on the opposing surface of the plate,
The generator is characterized in that a central portion of the coil where the magnetic body is inserted is disposed on a circumference where the magnet is disposed.
請求項1または2のいずれかに記載の発電機において、
前記磁石は偶数対設けられ、かつ各プレートにおいて隣接して配置される各磁石同士と、各プレートにおいて対向配置される磁石同士は、それぞれ異極同士であることを特徴とする発電機。
The generator according to claim 1 or 2,
The generator is characterized in that the magnets are provided in an even number pair, and the magnets arranged adjacent to each other and the magnets arranged opposite to each other are of different polarities.
請求項1〜3のいずれかに記載の発電機において、
前記コイル数をNc、前記磁石の対数をNm(但し、Nc、Nmは偶数)とした場合に、
Nc<Nmの時はNm/Ncの値が整数ではなく、
Nc>Nmの時はNc/Nmの値が整数ではないことを特徴とする発電機。
In the generator in any one of Claims 1-3,
When the number of coils is Nc and the number of pairs of magnets is Nm (where Nc and Nm are even numbers),
When Nc <Nm, the value of Nm / Nc is not an integer,
A generator characterized in that the value of Nc / Nm is not an integer when Nc> Nm.
請求項1〜4のいずれかに記載の発電機と、
前記発電機から供給される電気的エネルギによって駆動され、前記発電機の回転周期を制御する回転制御装置と、
機械的エネルギ源によって前記発電機と共に回転し、前記回転制御装置により調速制御される指針とを備える電子制御式機械時計。
A generator according to any one of claims 1 to 4,
A rotation control device that is driven by electrical energy supplied from the generator and controls a rotation period of the generator;
An electronically controlled mechanical timepiece comprising a pointer that rotates together with the generator by a mechanical energy source and is speed-controlled by the rotation control device.
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