JP5332796B2 - アンテナ内蔵式電子時計 - Google Patents
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Description
このため、既存の時計では、モーターを用いて磁気特性を向上させることは難しく、また、モーターをアンテナに近接配置して磁気結合を確保するような時計を設計する場合でも、モーターが移動することで、各輪列などの配置も見直さなければならず、設計や製造が難しいという問題がある。
さらに、アンテナおよびモーターコイルを隣接配置させるだけでは十分な磁気結合を確保することが難しく、受信性能を向上することが難しいという問題がある。
そして、ノイズが発生していないステーターは、磁気結合部材を介してコアと磁気的に結合しているので、アンテナの無給電素子(非励磁素子)として機能させることができる。このため、外部無線情報(電波)を受信する際に、集磁効果を向上でき、アンテナ内を通過する磁束量も増えて受信特性を向上させることができる。
また、コアおよびステーターを、磁気結合部材を介して磁気的に結合しているので、アンテナおよびモーターがある程度離れていても磁気的に結合させることができる。このため、モーターやアンテナを近接させるために設計し直す必要もなく、既存のムーブメントにおいても磁気結合部材を追加することで対応することもでき、アンテナ内蔵式電子時計を容易に設計・製造することができる。
また、磁気結合部材はステーターおよびコアの端部にそれぞれ重なって接触するように配置されればよいので、磁気結合部材自体に厚みを必要とせず、磁気結合部材を設けるためのスペースを小さく設計することができる。つまり、ステーターとコアの間に電池やIC等の他の部材が配置される場合でも、磁気結合部材がステーターおよびコアにそれぞれ接触するように配置することもでき、レイアウトの自由度を高めることができる。
また、アンテナのコアの一方の端部が、前記モーターのステーターに磁気結合部材で磁気的に結合されている場合、コアの他方の端部は、他の部材と非接触な状態としてもよいし、他のモーターのステーターに磁気結合部材で磁気的に結合されていてもよい。さらには、コアの他方の端部は、電池に磁気結合部材で磁気的に結合されていてもよい。
また、モーターによって駆動される表示部としては、時針、分針、秒針、クロノグラフ秒針等の各種指針に限らず、日付が印刷された日車等も含むものであり、時計で計時する各種時刻(年月日等も含む)、時間を表示するものであればよい。
ここで、コアおよびステーターは、互いに離れて配置され、前記磁気結合部材にそれぞれが接触されているので、磁気結合部材として、例えば、絶縁体であるフェライト製のブロックを利用することで、前記コア、磁気結合部材、ステーターを互いに電気的に絶縁することができる。また、磁気結合部材として、アモルファス箔材のような導電性の部材を用いた場合には、磁気結合部材と、コア、ステーターとの接触面に非導電性の接着剤などを用いて絶縁層を設けることで、前記コア、磁気結合部材、ステーターを互いに電気的に絶縁することができる。
このように、前記コア、磁気結合部材、ステーターを互いに電気的に絶縁することができれば、コア−ステーター間は電流が流れないので、ステーター内で閉じている磁束が漏れることがなく、コアおよびステーターに磁気結合部材を磁気結合するように接触して配置した場合も、モーターの回転検出特性に影響を与えることを防止できる。
アンテナおよびモーターが外装ケースの内周面に沿って配置されていれば、つまりアンテナおよびモーターの軸方向がケース内周面にほぼ沿っていれば、アンテナやモーターの端面が外装ケースの内周面に対向していないので、外装ケースを金属製とした場合でも、そのケース内に配置されるアンテナを、外装ケースに近接して配置することができ、アンテナ特性を向上できる。
すなわち、外装ケースを金属製にした場合には、アンテナやモーターのように電波の磁束が鎖交する部材の端面が、外装ケース内周面に対向して近接配置されると、電波がケースで減衰し、受信感度が数デシベル劣化してしまう。このため、アンテナ等の端面を外装ケースから離して配置しなければならないが、その場合には、腕時計のように小さな外装ケース内に配置されるアンテナの場合、アンテナの長さも短くなり、アンテナ特性が低下してしまう。
一方、本発明のように、アンテナ等を外装ケースの内周面に沿って配置すれば、アンテナを外装ケース内周面に近接配置しても、コアの端面は外装ケースからある程度離すことができる。従って、外装ケースを金属製とした場合でも、アンテナの受信感度の劣化を抑えることができ、アンテナの長さもある程度確保できて、アンテナ特性の低下も防止できるとともに、時計を小型化することもできる。
その上、外装ケースを金属製にできるため、金属調の外観が得られて高級感を高めることができる。
さらに、アンテナおよびモーターを外装ケースに沿って配置しているので、ケース内部のムーブメント等を配置するスペースを大きく確保でき、ケース内のスペースを有効に利用することができる。従って、時計の小型化をより促進できる。
なお、前記アンテナやモーターの軸方向とは、アンテナやモーターが直線状に形成されている場合はその長手方向であり、アンテナやモーターコイルの平面形状が円弧形状とされている場合、その軸線はアンテナ等の中心軸を通る円周方向となる。
積層アモルファス箔としては、コバルト系アモルファス金属、鉄系アモルファス金属磁性材料等の各種アモルファス金属薄板が利用できる。このような磁性体コアとして、積層アモルファス箔を用いれば、磁束が流れる方向の断面積を小さくでき、磁束変化により生じる渦電流が抑制され、鉄損を小さくできる。すると、渦電流により生じる磁界を抑制することができ、結果としてアンテナの受信感度を向上させることができる。
また、アモルファス箔の積層方向を時計の厚さ方向、つまり時計の裏蓋および表面ガラスを結ぶ方向にした場合には、アンテナの前記厚さ方向の寸法を小さくすることができる。すなわち、アモルファス箔の厚さ寸法は、通常、0.01mm〜0.05mm程度であり、このアモルファス箔を10〜30枚程度積層してアンテナが構成される。従って、コアのアモルファス積層方向の厚さ寸法は、最大でも1.5mm程度であり、従来のフェライトコアなどに比べて非常に薄くすることができる。このため、時計自体の厚さ寸法も小さくでき、薄型で高級感のある時計を提供できる。
さらに、アモルファス箔の積層方向を時計の平面方向、つまり時計の裏蓋および表面ガラスを結ぶ方向に対して直交する方向にした場合には、アンテナの前記平面方向の寸法を小さくすることができる。このため、時計内部においてアンテナが占める平面スペースを小さくでき、ムーブメント等の配置スペースを大きくすることができる。また、アンテナを外装ケース内周面に沿って平面略円弧状に形成する場合、矩形状に切り出したアモルファス箔を湾曲させて積層すればよく、簡単かつ効率的に製造することができる。
腕時計のように狭いスペース内に複数のモーターが配置されている場合、アンテナを配置できるスペースが小さいのでアンテナ自身も小さくして収納しなくてはならない。そこで、アンテナのコアの各端部を、磁気結合部材を介してそれぞれ各モーターのステーターに磁気結合させることにより、集磁効果が高まり、より多くの磁束線を集めることができるので、アンテナ自身を大きくした時と同じ効果を得ることができる。したがって、集磁効果の向上により、よりアンテナ特性を向上させることができる。
以下、本発明に係る第一実施形態について、図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の第一実施形態に係るアンテナ内蔵式電子時計としての電波修正時計1の構成を示すブロック図である。
アンテナ21は、図3〜5、7に示すように、アンテナコア(磁性体コア)211およびアンテナ枠213(図7参照)にコイル212を巻いて構成されており、必要に応じて、耐食性に優れるカチオン電着塗装等で絶縁を施したものである。なお、アンテナコア211とは、コイル212が巻かれている部材である。
また、本実施形態のアンテナコア211は、コイル212が巻かれる中央部(コイル巻部)が直線状に形成され、かつ、両端部(電波の磁束を取り込むリード部)が湾曲された平面形状のアモルファス箔を、同様の平面形状とされたアンテナ枠213内に配置して時計の厚み方向に積層して構成されている。なお、アンテナコアとしては、積層アモルファス箔に限定されず、フェライトを用いてもよく、この場合には、型等で成形し、熱処理して製造すればよい。
ここで、アンテナコア211の各アモルファス箔は、厚さ寸法が0.01mm〜0.05mm程度であるため、例えば30枚積層した場合、アンテナコア211の積層方向の厚さ寸法は0.3〜1.5mm程度である。アモルファス箔材はフェライトに比べて磁気特性が良いため、より小型・薄型のアンテナ21を実現できる。そして、アンテナ特性は、コアの体積によって影響されるため、アンテナを薄くする分、アンテナ特性を維持するには、アンテナの平面積を大きくするか、アンテナ長さ(コア長さ)を長くする必要がある。従って、本実施形態では、アンテナコア211の幅寸法は例えば0.5〜3.0mm程度であり、長さは15〜30mm程度とされている。なお、アモルファス金属板の厚みが0.05mmより厚くなると、板圧中央部は迅速な冷却を行うことが困難なため、金属はアモルファス化させることなく結晶化されてしまう。すなわち、アモルファス金属を製造するには、金属が結晶化される以前に、迅速な冷却作業を行う必要があり、そのためには、金属の厚みを薄くしなくてはならない。また、アモルファス金属板の厚みが0.01mmより薄くなると、組立作業等において、アモルファス金属板の強度が弱くなって変形しやすくなるので、部品の位置決め作業や部品の取扱作業等が非常にやりにくくなる。
また、コイル212の巻き方としては、特に限定されず、乱巻きなどでもよいが、特に整列巻きが好ましい。整列巻きを採用すれば、コイル線材間の無駄な空間が無くなり、同じインダクタンス値を得るためのコイル体積を小さくできる。
そして、駆動制御回路部3から出力される周波数切替え制御信号により、前記スイッチ22Cをオンまたはオフすることで、アンテナ21で受信する電波の周波数を切り替えるように構成されている。これにより、例えば、日本国内において、送信周波数40kHzのおおたかどや山(東日本)の標準電波出力局と、送信周波数60kHzのはがね山(西日本)の標準電波出力局とから出力されている2種類の周波数の長波標準電波を切り替えて受信することができるように構成されている。
受信回路23で受信され信号処理された時刻データは、図1に示すように、時刻データ記憶回路部24に出力されて記憶される。
受信回路23は、予め設定されたスケジュールや外部入力装置8による強制受信操作等によって、駆動制御回路部3から出力される受信制御信号に基づいて時刻情報の受信を開始する。
秒カウンタ回路部61は、秒位置カウンタ611と、秒時刻カウンタ612と、一致検出回路613とを備えて構成されている。秒位置カウンタ611および秒時刻カウンタ612はともに60カウント、つまり1Hzの信号が入力された場合には60秒でループするカウンタである。秒位置カウンタ611は、駆動制御回路部3から秒駆動回路41に供給される駆動パルス信号(秒駆動パルス信号PS1)をカウントしている。つまり、秒針を駆動させる駆動パルス信号をカウントすることによって、秒針が示している秒針の位置をカウントしている。
秒時刻カウンタ612は、通常は、駆動制御回路部3から出力される1Hzの基準パルス信号(クロックパルス)をカウントする。また、受信手段2で時刻データを受信した場合には、この時刻データのうちの秒データに合わせてカウンタ値が修正される。
時分時刻カウンタ622は、通常は、駆動制御回路部3から出力される1Hzのパルス(クロックパルス)をカウントする(正確には1Hzを60回計数したところで1カウントとする)。また、受信手段2で時刻データを受信した場合には、この時刻データのうちの時分データに合わせてカウンタ値が修正される。
駆動制御回路部3は、各一致検出回路613,623から不一致信号が入力されると、一致信号が入力されるまで各駆動パルス信号PS1,PS2を出力し続ける。このため、通常運針時は、駆動制御回路部3から1Hzの基準信号によって各時刻カウンタ612,622のカウンタ値が変化して位置カウンタ611,621と不一致となると、各駆動パルス信号PS1,PS2が出力されて各指針が動くとともに、各位置カウンタ611,621が時刻カウンタ612,622と一致することになり、この動作を繰り返すことで、通常の運針制御が行われる。
また、受信した時刻データで各時刻カウンタ612,622が修正されると、そのカウンタ値に各位置カウンタ611,621のカウンタ値が一致するまで、各駆動パルス信号PS1,PS2が出力され続け、指針が早送りされて正しい時刻に修正される。
電波修正時計1は、図3,4にも示すように、約リング状に形成されたケーシング(胴)91と、ケーシング91の表面側に装着されたカバーガラス92と、ケーシング91の裏面側に着脱可能に取り付けられた裏蓋93とを備えている。ケーシング91は、ステンレス鋼、真鍮、チタン等の金属材で構成されている。このケーシング91は、略円筒状に形成され、内周面が平面略円形に形成されている。従って、ケーシング91によって、本実施形態における金属製の外装ケース(時計ケース)9が構成されている。外装ケース9内には、アンテナ21を含む前記各構成が組み込まれている。なお、裏蓋93やケーシング91には、アンテナ21で電波を受信することで発生する副磁路による過電流を防止するための磁性部材が設けられる構成などとしてもよい。
以上のように、外装ケース9内には、駆動制御回路部3およびカウンタ部6を構成する図示しない受信IC、CPU、基準振動子311等が取り付けられた回路基板80(図7参照)や、駆動手段4を構成するモーター411,421や輪列等が組み込まれた時計体(ムーブメント)98と、電力供給手段7を構成する高容量二次電源(二次電池)72と、時計体の表面側に設けられた文字板95や地板96等の各構成部材が組み込まれている。
なお、アンテナ21は熱可塑性樹脂(ホットメルト)、紫外線硬化型エポキシ等を用いてプラスチック製の地板96に固定されている。また、アンテナ21の緩衝材としての機能を持たせるため、弾性のあるシーリング材を利用して固定してもよい。
また、文字板95は、黄銅(真鍮、Bs)、洋白(洋銀、NS)等の金属で製造されたものを用いることもできるが、プラスチックやセラミックなどの非導電性部材(電気絶縁体)、つまり標準電波を通し易い材質のもので構成されていることが好ましい。
裏蓋93は、ケーシング91と同様な金属材で構成してもよいが、プラスチックやガラス等の非導電性部材(電気絶縁体)、つまり電波を通し易い材質で構成されていることが好ましい。
また、アンテナ21は、外装ケース9の中心に対して9時方向に配置されている。一方、高容量二次電源(二次電池)72は、前記中心に対し略12時方向に配置されている。なお、アンテナ21とムーブメント98との間には、緩衝材として、図示しないプラスチック製円板からなるスペーサが設けられている。
そして、このアナログ受信信号を受信回路23で増幅、復調、デコード等の処理をしてデジタルの時刻データとし、時刻データ記憶回路部24に記憶している。すなわち、アンテナ21は、アンテナコア211の各端部211Aを結ぶ延長線方向(アンテナコア211やコイル212の軸方向)の磁界に反応する指向性を有している。従って、アンテナコア211の少なくとも一方の端部に、集磁素子となる秒モーター411のステーター413が、後述する磁気結合部材50を介して磁気結合するように配置されていると、アンテナ21の磁束量が増えてアンテナ特性を向上することができる。
さらに、アンテナ21および秒モーター411が、電波修正時計1(ムーブメント98)の中心部ではなく、外周部に配置されることにより、外部からの電波を受信しやすくなり、アンテナ特性を向上することができる。
秒モーター411および時分モーター421は、パルス信号によって駆動されるステッピングモーターで構成されている。具体的には、図3に示すように、駆動回路41,42から供給される駆動パルスによって磁力を発生するモーターコイル412,422と、このモーターコイル412,422によって励磁されるステーター413,423と、ステーター413,423の内部において励磁される磁界により回転するローター414,424と、前記モーターコイル412,422内に挿通されて前記ステーター413,423に接続されたコア415,425とを備えている。
また、ステーター413,423は、パーマロイなどの高透磁率の部材で構成されている。
また、駆動回路41,42は、直列に接続された各トランジスタP1、N1の中間点O1と、直列に接続された各トランジスタP2、N2の中間点O2の間に、モーターコイル412、422を接続している。従って、これらのトランジスタP1,P2,N1,N2の各ゲート電極に駆動制御回路部3からそれぞれのタイミングで所定の極性およびパルス幅の制御パルスを印加することにより、モーターコイル412、422に極性の異なる駆動パルスを供給したり、あるいは、ローター414の回転検出用や磁界検出用の誘起電圧を励起する検出用のパルスを供給することができるようになっている。
磁気結合部材50は、フェライト製のブロックで構成されている。フェライトは絶縁体であるため、アンテナコア211、ステーター413および磁気結合部材50は電気的に絶縁している。すなわち、ステーター413をアンテナコア211に電気的に接続すると、ステーター413内で閉じている磁束が漏れ、モーター特性が変わってしまう。よって、モーター411の回転検出特性に影響を与えることを防ぐため、磁気結合部材50を絶縁体で構成し、ステーター413とアンテナコア211とを電気的に絶縁している。
なお、磁気結合部材50と、アンテナコア211とは、共に磁性材料で構成されるため、同じ材質とされる場合もあり、かつ、予め接着剤などで一体化されることもあるが、アンテナコア211はコイル212が巻かれる部材であるのに対し、磁気結合部材50はコイル212が巻かれることがない点で、アンテナコア211とは別部品である。
なお、フェライトは、複雑な形状加工が容易であるとともに、コストが低いというメリットもある。
すなわち、ステーター413および磁気結合部材50は、プラスチック製の地板96にネジ416で固定されている。
なお、アンテナコア211と磁気結合部材50の接触についても、ネジ締めの方が集磁の性能的には好ましいが、接触面積が大きいためネジ締めを行わなくても、十分な磁気結合が得られる。このため、本実施形態では、アンテナコア211および磁気結合部材50はネジ締めを行わずに、ネジ締め箇所を減らしてコストダウンを図っている。
なお、各モーター411,421は、元々ネジ416で地板96に固定されており、磁気結合部材50の固定にもこのネジ416を兼用しているので、ネジ締め箇所は増加していない。
このため、アンテナコア211を地板96に固定した際に、アンテナコア211が磁気結合部材50に密着するように構成されている。
なお、秒モーター411のモーターコイル412の厚さ寸法はアンテナコイル212の厚さ寸法よりも小さいため、本実施形態ではアンテナ21の高さ寸法内に秒モーター411が納まるように配置されている。
まず、通常時の時刻表示について説明する。通常は、駆動制御回路部3は、パルス合成回路31から入力されるパルス信号(基準信号)を利用し、1Hzのパルス信号を送って秒時刻カウンタ612のカウンタ値をカウントアップする。秒時刻カウンタ612がカウントアップして秒位置カウンタ611のカウンタ値と異なると、一致検出回路613はその不一致を検出して駆動制御回路部3に不一致信号を出力する。駆動制御回路部3は、その不一致信号に基づいて、秒駆動パルス信号PS1を出力する。この秒駆動パルス信号PS1の出力により、秒位置カウンタ611がカウントアップされるとともに、秒駆動回路41の各トランジスタP1,P2,N1,N2が適宜オン、オフされることで秒モーター411が駆動され、秒針が駆動される。以上の処理は一致検出回路613で各カウンタ611,612の値が一致するまで行われる。従って、通常運針時は、秒時刻カウンタ612に1Hzが入力されてカウンタ値が「1」カウントアップされる毎に、秒駆動パルス信号PS1が1つ出力され、秒針が1秒分毎ステップ運針される。
時分についても同様に、時分時刻カウンタ622でカウントされるカウント値に時分位置カウンタ621のカウント値を一致させるように駆動制御回路部3から時分駆動パルス信号PS2が出力され、時分駆動パルス信号PS2に応じて時分駆動回路42から時分モーター421にパルス信号が出力され時針、分針が駆動される。
駆動制御回路部3は、設定された受信開始時間になると、図8に示すように、受信制御信号をオン(Hレベル信号)に切り替えて受信回路23を作動させる。同時に、駆動制御回路部3は、1秒ごとに出力していたモーター駆動用パルスの出力は停止する一方で、所定のパルス信号を秒駆動回路41および時分駆動回路42に出力し、各トランジスタP1,P2をオンして秒モーター411のモーターコイル412の両端を電位VDDに接続してショート状態する。つまり、受信中は秒モーター411のノイズの影響を避けるために、ショート状態にすることで運針は行わないようにする。なお、本実施形態では、電位VDD(高電圧側)を基準電位(GND)に取り、VSS(低電圧側)を電源電圧として生成している。
受信回路23が作動されると、アンテナ21を介して受信された電波(時刻情報)は受信回路23で処理されたのち、時刻データ記憶回路部24に記憶される。このとき、受信した時刻データが正しいか否かの検証も合わせて行われる。具体的には、長波標準電波の時刻情報は1分毎のデータとなるため、受信した複数の時刻データが1分間隔の異なるデータになっているか等で判断される。
受信された時刻情報が正しいデータと判断されると、駆動制御回路部3の指示によって、時刻データは秒時刻カウンタ612と時分時刻カウンタ622に出力され、秒時刻カウンタ612と時分時刻カウンタ622のカウント値が修正される。この際、秒モーター411のモーターコイル412のショート状態も解除される。
そして、各時刻カウンタ612,622のカウント値が修正された結果、各位置カウンタ611,621と異なる値になると、それらのカウント値が一致するまで各一致検出回路613,623の不一致信号を受けて、駆動制御回路部3は、各駆動パルス信号PS1、PS2を出力し、各指針を駆動する。この指針の駆動は、各カウンタ値が一致するまで早送りで継続されるため、受信時刻に合わせて指針位置が自動的に修正され、時刻合わせが行われる。
図9は、アンテナコア211とステーター413との距離に対するアンテナ特性を、モーターコイル412の状態毎に測定した結果である。この図9から明らかなように、アンテナ特性は、モーターコイル412の状態(オープンかショートか)で異なる。モーターコイル412がオープン状態では、モーターコイル412に誘起電圧が発生してしまい、磁束がモーター411に入るため、アンテナ21に入る外部磁束が減少するので、アンテナ21との距離が近くなるほどアンテナ特性が劣化する。この図9は、アンテナコア211およびステーター413を非接触で配置した場合であるが、本実施形態のように磁気結合部材50を介して磁気的に結合してある場合には、距離0mmの場合とほぼ同等の特性となるため、モーターコイル412をオープン状態にするとアンテナ特性がさらに低下する。そこで、アンテナ特性を向上させるにはモーターコイル412をショート状態にしておく必要がある。モーターコイル412がショート状態の時は、モーターに集まる磁束がアンテナコア211に流れるので、良好なアンテナ特性を得ることができる。さらに、モーターコイル412がショート状態の時は、ステーター413とアンテナコア211との距離が近くなるほど良好なアンテナ特性が得られ、磁気結合部材50を介して磁気的に結合している本実施形態では、距離0mmの場合とほぼ同等の特性となるため、非常に良好なアンテナ特性が得られることになる。
(1)アンテナ21のアンテナコア211と秒モーター411のステーター413の間に、磁気結合部材50を配置し、かつ、駆動制御回路部3により、受信回路23の駆動時つまり電波受信時にはモーターコイル412を短絡させることで、秒モーター411を停止するように構成したので、モーターコイル412を、アンテナ21の集磁素子として利用できる。このため、集磁の効果を高めることができ、アンテナ21を鎖交する電波の磁界の磁束量を、集磁素子であるモーターコイル412を通すことで高めることができるので、アンテナ21の特性を向上できる。
その上、駆動制御回路部3により受信回路23の駆動時に、モーターコイル412を所定の電位(VSS)に固定して安定化させているので、オープン状態となっている場合に比べて、アンテナ特性をより一層向上することができる。
特に、磁気結合部材50は、アンテナ21や秒モーター411に比べて厚さ寸法も薄く形成でき、地板96に形成した磁気結合部材設置凹部96Aに収納することもできるため、他の部品の配置に影響することなく、設置できる。例えば、厚み寸法が大きいアンテナ21のアンテナコア211と秒モーター411のステーター413とを直接重ねて接触させると、時計1の厚みが増してしまう。この場合、厚み方向の制約があるため、このような構成を実現することは困難である。一方、本実施形態では、磁気結合部材50を、アンテナコア211およびステーター413に重ねて接触させることで、アンテナコア211およびステーター413を磁気結合しているので、時計1の薄型化も図ることができる。
このため、特に、腕時計のように、ケース9内のスペースが小さく、各部品レイアウトの制約が大きい電波修正時計1において、アンテナコア211およびステーター413を近接配置あるいは接触配置することができない場合でも、前記磁気結合部材50を設けることで、磁気結合力を十分に高めることができ、アンテナ21の特性を向上できる。従って、本発明は、特に腕時計のような小型の電波修正時計1に適したものにできる。
その上、ネジ416は、秒モーター411を地板96に固定するネジを兼用しているので、ネジ締め箇所が増加することもなく、部品コストや製造コストが増加することも防止できる。
一方、アンテナコア211と磁気結合部材50とは接触面積を大きくして、ネジ締めを行わなくても十分な磁気結合を得ることができるようにしている。このため、ネジ締め箇所を少なくでき、コストを低減できる。
従って、金属製のケース9を用いても外部無線情報を受信することができるため、ケースをプラスチック等で構成した場合に比べて高級感の高い外観意匠が得られ、これによりデザイン上の制約も少ない電波修正時計1を提供することができる。その上、外装ケース9に切欠部を形成したり、外装ケースをプラスチックと金属の2重ケースにする必要がないため、製造コストも低減できる。さらに、アンテナ21を内周面91Aに近接して配置できるので、アンテナ21の長さもある程度確保できて、アンテナ特性の低下も防止できるとともに、時計1を小型化することもできる。
次に、本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態は、磁気結合部材50の形状が前記第一実施形態と相違するものであるため、その部分のみを説明する。なお、以下の各実施形態において、前述した各実施形態と同一または同様の構成部分には同一符号を付し、説明を省略または簡略する。
第二実施形態では、図10に示すように、秒モーター411のステーター413の文字板95側の表面高さ位置が、アンテナ21のアンテナコア211の表面高さ位置と異なる位置に配置されている。そこで、アンテナコア211とステーター413との厚み方向の段差に対応するために、磁気結合部材50のアンテナ対向面(裏蓋93側の面)にアンテナコア211の形状に対応したコア設置凹部50Aを設ける。このように、磁気結合部材50の厚みを部分的に変えることにより、磁気結合部材50を、高さが異なるアンテナコア211およびステーター413の表面に接触でき、秒モーター411に入った磁束を、磁気結合部材50を介してアンテナ21に流すことができる。
なお、磁気結合部材50のアンテナコア211に接触する領域の厚さ寸法は、他の部分に比べて薄くなるが、磁気結合が十分にできる厚さ寸法が確保できればよい。さらに、本実施形態は、アンテナコア211の表面よりステーター413の表面が裏蓋93側に位置している場合の構造であったが、逆に、アンテナコア211の表面よりステーター413の表面が文字板95側に位置している場合には、磁気結合部材50のステーター413との接触面にステーター設置凹部を設けることで、アンテナコア211とステーター413との厚み方向の段差に対応するようにしてもよい。
(7)アンテナコア211とステーター413を磁気結合させるにあたり、アンテナコア211およびステーター413に重なって配置される磁気結合部材50にコア設置凹部50Aを設け、磁気結合部材50の厚みを適宜変えることにより、アンテナコア211およびステーター413の厚さ方向の段差を吸収しているので、ムーブメント98を薄くすることができ、時計1の薄型化を図ることができる。
次に、第三実施形態について図11を参照して説明する。第三実施形態は、アンテナ21Aの構成が前記第一,二実施形態と相違するものであるため、その部分のみを説明する。
ここで、図11(A)は、破断された左右中央部の左側はアンテナ21Aを裏蓋側から見た平面図であり、右側は文字板側から見た平面図である。図11(B)は、アンテナ21Aを時計厚み方向に切断した断面図である。図11(C)は、アンテナ21Aのアンテナコア211を示す平面図である。
すなわち、アンテナ21Aは、図11に示すように、アンテナコア211と、磁気結合部材51と、コイル212と、アンテナ枠213と、回路基板80とを備えている。第三実施形態においても、コイル212に巻かれている部材をアンテナコア211、コイル212には巻かれず、ステーター413と接触する部材を磁気結合部材50としている。
アンテナコア211は、前記各実施形態と同じく、直線部および直線部の両端側から延長された湾曲部を備えた平面形状に形成されたアモルファス金属箔を積層して構成されている。また、アンテナ枠213および回路基板80は、前記実施形態と同じものである。
なお、磁気結合部材51には、ネジ416が挿通される孔が形成されており、ステーター413と磁気結合部材51はネジ締めにより結合される。
(8)アモルファス金属箔を積層して構成された磁気結合部材51を、アンテナコア211に接着して一体化しているので、磁気結合部材50をアンテナコア211に接触させていただけの前記実施形態に比べて磁気結合力を強くでき、アンテナ性能も向上できる。
次に、第四実施形態について説明する。第四実施形態は、2つのモーター411,421のステーター413,423を、磁気結合部材50を介してアンテナコア211に磁気的に結合していることが前記各実施形態と相違するものであるため、その部分のみを説明する。
第四実施形態では、図12に示すように、アンテナコア211の両側の端部に各モーター411,421を配置している。アンテナコア211とステーター413,423の間には、磁気結合部材50をそれぞれ設置している。各磁気結合部材50は、その長手方向がモーターコイル412,422の軸方向およびアンテナ21の軸方向にほぼ沿って配置されている。
そして、本実施形態では、アンテナコア211の両端部211Aと、ステーター413,423は、各磁気結合部材50を介して磁気結合されている。アンテナコア211とステーター413,423とは磁気結合部材50に接触して配置されることで磁気結合力が強くなり、集磁の効果が活用できるため、アンテナ性能を高めることができる。
(9)アンテナ21の両側に各モーター411,421を配置し、各ステーター413,423と、アンテナコア211との間に、磁気結合部材50を配置して磁気的に結合しているので、アンテナ21の片側のみに秒モーター411を配置している場合に比べて、アンテナ21の特性を向上できる。
また、モーター411,421をアンテナ21の内側に配置した場合、磁束の向きが打ち消しあってしまうので、集磁の効果が低くなる。これに対し、本実施形態のモーター411,421は、アンテナコア211の端部の延長線上に配置され、外装ケース9の円周状の内周面91Aにほぼ沿って配置されている。このため、外部からの磁界を効率良く集めることができる。
次に、第五実施形態について説明する。第五実施形態は、5つのモーターから構成されていることが前記各実施形態と相違するものであるため、その部分のみを説明する。
第五実施形態では、図13に示すように、5つのモーター411,421,431,441,451から構成されている。これらのモーターは、時分針や秒針以外に、クロノグラフ針、日や曜などを指示する針等を駆動するために用いられる。すなわち、本実施形態の電波修正時計1は、クロノグラフ機能等を備えた多機能時計である。
クロノグラフ機能を備えた時計のように、狭いスペース内に複数のモーターを配置する場合、モーターの数が増えるほどアンテナ自体を小さく収納しなくてはならず、アンテナ21の性能も低下する。
そこで、アンテナコア211の両端部にモーター411,421を設置し、磁気結合部材50で磁気的に結合することで、アンテナ21の性能を向上させることができる。また、時計内にモーターが複数ある場合、アンテナコア211の端部付近にもモーターが配置されるので、磁気結合部材50を用いてアンテナコア211にステーター413,423を接続しやすくなる。
(11)5つのモーターのうちの2つのモーター411,421を、磁気結合部材50を介してアンテナコア211の両端部に磁気結合させたので、時計内に複数のモーターを収納するためにアンテナの大きさを小さくせざるを得ない場合でも、より多くの磁束線を集めることができるので、アンテナ21の性能を向上でき、アンテナ自身を大きくした時と同じ効果を得ることができる。
なお、本発明は、前記各実施形態に限定されるものではない。
すなわち、本発明は、主に特定の実施の形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、以上述べた実施の形態に対し、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができる。
また、前記実施形態では、アモルファス箔を時計1の厚み方向(縦方向)に積層してアンテナコア211を製造していたが、アモルファス箔を平面矩形状に形成して時計の平面方向(時計の厚み方向に対して直交する方向つまり横方向)に積層してアンテナコアを製造してもよい。この場合、アンテナコア211を内周面91Aに沿って湾曲させる場合、各アモルファス箔を湾曲させる必要があるが、アモルファス箔は薄膜であるため、比較的容易に湾曲できるため問題はない。その上、各アモルファス箔を平面円弧形状に成形する必要が無く、平面矩形状(長方形状)に成形できるため、各アモルファス箔つまりはコアを簡単にかつ効率的に製造することができる。
さらに、アンテナコアとしては、積層アモルファス箔で構成されたものに限らず、フェライトコアなどの磁性体を用いてもよい。
従って、本発明の外装ケース9に内蔵されるアンテナ21としては、標準電波を受信する場合のような受信専用に用いるものでもよいし、非接触ICを用いたタグのように、情報を送受信するために用いてもよいし、さらには送信専用に用いてもよく、これらは本発明を適用する電子時計の種類に応じて適宜選択すればよい。
Claims (5)
- アンテナと、無線通信手段と、時刻表示手段と、前記無線通信手段および時刻表示手段を制御する制御手段とを備え、
前記アンテナは、コアおよびコアに巻かれたコイルにより構成され、
前記時刻表示手段は、モーターコイルおよびステーターを有するモーターと、このモーターを駆動する駆動部と、このモーターによって駆動される表示部とを備えて構成され、
前記アンテナおよびモーターは、平面位置が互いに異なる位置に配置され、
前記アンテナのコアの少なくとも一方の端部と、前記モーターのステーターとに接触して配置され、前記コアおよびステーターを磁気結合する磁気結合部材が設けられ、
前記制御手段は、前記無線通信手段を駆動している間、前記モーターコイルを短絡状態にする
ことを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。 - 請求項1に記載のアンテナ内蔵式電子時計において、
前記コア、磁気結合部材、ステーターは互いに電気的に絶縁されている
ことを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。 - 請求項1または請求項2に記載のアンテナ内蔵式電子時計において、
前記アンテナおよびモーターは、外装ケースの内周面に沿って配置されている
ことを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載のアンテナ内蔵式電子時計において、
前記コアは、積層されたアモルファス金属箔からなる磁性体で構成されている
ことを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載のアンテナ内蔵式電子時計において、
前記モーターは複数設けられ、一つのモーターのステーターと前記アンテナのコアの一方の端部とが磁気結合部材を介して磁気結合され、他の一つのモーターのステーターと前記アンテナのコアの他方の端部とが他の磁気結合部材を介して磁気結合されている
ことを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。
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