JP6644838B2 - 電磁変換器を備えた時計ムーブメント - Google Patents

Description

本発明は、電磁変換器を備えた時計ムーブメントに関するものであり、特に、その電磁変換器は、１つまたは複数のコイルの傍らに概ね軸方向に分極した磁石を支持したロータを有する。

より具体的には、本発明の時計ムーブメントは、ステータとロータとで形成された電磁変換器を備える。ステータは、ロータの回転軸に平行な中心軸を有する少なくとも１つのコイルを含む。ロータは、中心シャフトと、中心シャフトに装着された２つの磁性板と、これらの２つの磁性板の間に位置するように２つの磁性板の一方に搭載された少なくとも１つの磁石と、を含む。その少なくとも１つのコイルは、少なくとも１つの磁石から軸方向に離間して２つの磁性板の間に位置する基本平面内にあり、ロータと少なくとも１つのコイルは、ロータによってその２つの磁性板の間でその中心シャフトからその周縁までの間に画成されるとともに該ロータによって空き状態に残された環状空間内に、その少なくとも１つのコイルが少なくとも部分的に位置するように、構成されている。中心シャフトは、時計ムーブメントの歯車に噛合するカナを含む。

本発明は、広くは、かかる電磁変換器を備えた時計ムーブメントに関し、その電磁変換器は、香箱によって駆動される輪列に関連付けられた連続回転モータまたは発電機のいずれかを形成する。

いくつかの文献で、本発明の技術分野において上記したタイプの電磁変換器を備えた時計ムーブメントを開示している。それらの文献のいくつかは、第１の場合で、発電機に関するもの、すなわち特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、である。より古い文献、すなわち特許文献５は、連続回転モータに関するものである。これらの文献に記載された実施形態はいずれも、ロータの中心シャフト上でその２つの磁性板の上方または下方に配置されたカナを介して、電磁変換器を時計ムーブメントの輪列に機械的に結合することを想定しており、このとき、カナは、このカナと同じ高さの平面内にある歯車と、よってロータの回転軸の周りに２つの磁性板によって形成されるアセンブリよりも高いまたは低い平面内にある歯車と、相互に噛合する。これらの実施形態では、結果的に、時計ムーブメントは、所与の磁石高さおよび所与のコイル厚に対して、２つの磁性板を重ね合わせて配置するのに必要となる軸方向距離に、カナの高さおよびロータの２つの案内軸受の高さを加えたものと少なくとも同じ厚さ／高さとなる。留意すべきことは、効果的な一実施例では、特許文献３の図８に示されているようにして、カナと反対に位置する軸受の嵩をわずかな量だけ減らすことは可能であるが、カナの側では、同図に示されているように、いずれにしても、ある程度の高さを追加することが必要になる歯車が存在するため、嵩を減らすことは不可能であるということである。

スイス特許第５９７６３６号明細書 国際公開第００／６３７４９号 欧州特許第１０９９９９０号明細書 欧州特許第１１０９０８２号明細書 仏国特許第２０７６４９３号追加証明書

本発明の目的は、上記のタイプの電磁変換器を備えた時計ムーブメントを提供することであり、この時計ムーブメントでは、その電磁変換器の所定の磁気アセンブリの厚さが縮小されている。本明細書において、「磁気アセンブリ」という用語は、ステータを形成する１つまたは複数のコイルおよび２つの磁性板に搭載された複数の２極磁石を意味するものと理解される。

この目的のため、本発明は、上記の技術分野において明確に規定したような時計ムーブメントに関し、この時計ムーブメントは、ステータが、環状空間のうちの角度セクタを空き状態に残すように構成されて、その角度セクタの開き角は、この環状空間内に径方向に上記の歯車がロータの中心シャフトまで入り込みつつ、その角度セクタ内に留まることが可能であるように選択されていることと、カナは、２つの磁性板の間に配置されており、ロータの回転軸の周りに環状空間を画成する２つの幾何学的平面の間に位置する少なくとも１つの有効部を有することと、その歯車は、カナに噛合するように、環状空間の角度セクタ内で２つの磁性板の間に部分的に配置されていること、を特徴とする。

本発明の特徴により、高さ／厚さを縮小した時計ムーブメントを得ることができる。具体的には、カナと、そのカナに噛合する歯車によって、ロータおよびコイルからなる磁気素子に対して何らかの特定の高さが追加される必要はもはやなくなる。コイルの厚さが当該の歯車のローラの厚さに略等しいかまたはそれよりも大きいという効果的な一実施例では、ロータの磁気素子により必要とされる高さに対して、電磁変換器と時計ムーブメントの輪列との機械的結合によって高さが追加される必要はない。

本発明について、非限定的な例として提示する添付の図面を用いて、さらに詳細に以下で説明する。

図１は、本発明による時計ムーブメントの、図２のＩ−Ｉ線に沿った高さ方向の部分断面図である。 図２は、本発明の電磁変換器のロータの回転軸に垂直な平面に沿った、図１のムーブメントの部分断面図であり、その垂直平面は、コイルとロータの上側磁性板との間に位置している。 図３は、図１および２のロータの、その回転軸に垂直かつカナと同じ高さの平面に沿った断面図である。

図１〜３を参照して、本発明による時計ムーブメントの一実施形態について、以下で説明する。

時計ムーブメント２は、ステータ６とロータ８とで形成された電磁変換器４を備える。ステータは、ロータの回転軸１４に平行な中心軸１２をそれぞれ有する２つのコイル１０、１１を含む。２つのコイルは、効果的には、パンケーキコイルであり、すなわち、その中心軸に沿ったそれらの厚さは、その中心軸に垂直な基本平面におけるそれらの最大寸法よりもかなり小さい。図示のコイルは、平円板形状をとるものである。しかしながら、円形輪郭以外の外形が想定されてよく、特に卵形輪郭または台形輪郭が想定されてよい。

ロータ８は、中心シャフト１６と、中心シャフトに装着された２つの磁性板１８、２０と、これらの２つの磁性板の間に位置するように２つの磁性板の少なくとも一方に搭載されるとともに軸方向に分極した複数の２極磁石２２、２３と、を含む。図示の実施例では、複数の磁石は、下側磁性板１８にのみ配置されて、これに特に接着によって取り付けられている。この場合、上側磁性板２０は、磁石が発生させる磁束の磁力線を閉じるための板としてのみ機能する。２つの磁性板は共同で、ロータが画成するボリューム内に磁石の磁束を概ね閉じ込めるためのシールド構造を形成し、その周縁に比較的小さい側部ボリュームを形成する。他の実施例では、それらの２極磁石を、２つの磁性板の間に均等に分配する。この場合、それらの磁石を、両磁石が同じ向きの極性を有する磁石対で軸方向に整列配置することで、それらの間に概ね軸方向の磁束を発生させる。それらの磁石を、２つの磁性板の一方のみに、または両方の磁性板に、所与の角度周期で配置する。図示の実施例では、磁石２２と磁石２３は異なるように、磁石の極性を交互に配置している。留意すべきことは、それらの２極磁石は、２つの磁性板の一方への取り付け前には、元々互いに分離した別々の素子によって形成され得るものの、それらの２極磁石は、Ｎを１より大きい数として、軸方向に磁化された極対を形成する２Ｎ個の磁極を有する環状多極磁石で形成してもよいということである。なお、これらの実施例は、限定するものではないということに留意すべきである。

２つのコイルは、複数の磁石から軸方向に離間して２つの磁性板１８、２０の間に位置する基本平面２５内にある。ロータと２つのコイルは、ロータによってその２つの磁性板の間でその中心シャフト１６からその周縁２８までの間に画成されるとともに該ロータによって空き状態に残された環状空間２６内に、その２つのコイルが部分的に位置するように、構成されている。中心シャフトは、時計ムーブメントの機構の歯車３２に噛合するカナ３０を含む。本発明によれば、ステータは、環状空間２６のうちの角度セクタ３４を空き状態に残すように構成されて、その角度セクタの開き角αは、この環状空間内に径方向に歯車３２が中心シャフト１６まで入り込みつつ、その角度セクタ内に留まることが可能であるように選択される。なお、注目すべきことは、カナ３０は、２つの磁性板１８、２０の間に配置されており、回転軸１４の周りに環状空間を画成する２つの幾何学的平面３８、３９の間に位置する少なくとも１つの有効部を有するということである。従って、本発明によれば、歯車３２は、カナ３０に噛合するように、環状空間の角度セクタ内で２つの磁性板の間に部分的に配置される。好ましくは、歯車３２は、渦電流によるエネルギー損失を低減さらには排除するために、ある特定の材料で構成および／または製造される。具体的には、歯車のローラが、高導電性金属材料で構成された概ね平円板で形成される場合には、このローラの傍をロータの磁石が通過することによって、結果的に、渦電流による比較的大きな損失が生じる。ローラが複数の開口を有する場合、特に略放射状の開口または空き角度セクタを画成する開口を有する場合には、そのような損失は低減する。例として、歯車３２のローラは、いくつかのかなり細いスポークで連結されたハブとリムを有する。効果的な一実施例では、ローラを形成する材料は、Ｉｎｃｏｎｅｌ（登録商標）系の金属合金であり、その抵抗率は、黄銅の抵抗率よりもはるかに高い。このような金属合金を使用することによって、略中実のローラ、すなわち開口のない円板を想定することが可能である。問題の損失を完全に排除するために、ローラを、合成材料で、例えばポリオキシメチレン（ＰＯＭ）で構成してよい。一般的に、歯車のローラに磁性材料を使用することは避けるべきである。歯車３２の真についても、この軸にロータによる引力が作用することを避けるために、同じことが言える。特に、逆の場合には、歯車３２が回転する軸受において摩擦による損失が生じる。真は、例えば、銅ベリリウム合金またはプラスチック材料で構成される。

効果的な一実施例によれば、歯車３２は、２つのコイル１０、１１の基本平面２５内にあって、その軸４２はロータの周縁に配置されている。特に、この歯車のために設けられた角度セクタ３４の開き角αは、１２０°よりも大きい。

効果的な一実施例によれば、歯車３２および２つのコイル１０、１１のサイズは、コイル間の角度領域が１０°よりも小さい中心角βを有するように設定されている。

本発明の第１の実施形態では、電磁変換器は、連続回転モータを形成している。本発明の第２の実施形態では、電磁変換器は、発電機を形成しており、歯車３２は、時計ムーブメントの香箱と相互に噛合する輪列に属するものである。

２ 時計ムーブメント
４ 電磁変換器
６ ステータ
８ ロータ
１０ コイル
１１ コイル
１２ （コイルの）中心軸
１４ （ロータの）回転軸
１６ （ロータの）中心シャフト
１８ 下側磁性板
２０ 上側磁性板
２２ ２極磁石
２３ ２極磁石
２５ （コイルの）基本平面
２６ （ロータの）環状空間
２８ （ロータの）周縁
３０ カナ
３２ 歯車
３４ 角度セクタ
３８ （環状空間を画成する）幾何学的平面
３９ （環状空間を画成する）幾何学的平面
４２ （歯車の）軸／真
Ｉ 断面線
α （角度セクタの）開き角
β （コイル間の角度領域の）中心角

Claims (14)

1. 時計ムーブメント（２）であって、ステータ（６）とロータ（８）とで形成された電磁変換器（４）を備え、前記ステータは、前記ロータの回転軸（１４）に平行な中心軸（１２）を有する少なくとも１つのコイル（１０）を含み、前記ロータは、中心シャフト（１６）と、前記中心シャフトに装着された２つの磁性板（１８，２０）と、前記２つの磁性板の間に位置するように前記２つの磁性板の一方（１８）に搭載された少なくとも１つの磁石（２２）と、を含み、前記少なくとも１つのコイルは、前記少なくとも１つの磁石から軸方向に離間して前記２つの磁性板の間に位置する基本平面（２５）内にあり、前記ロータと前記少なくとも１つのコイルは、前記ロータによって前記２つの磁性板の間で前記中心シャフトから前記ロータの周縁（２８）までの間に画成されるとともに前記ロータによって空き状態に残された環状空間（２６）内に、前記少なくとも１つのコイルが少なくとも部分的に位置するように、構成されており、前記中心シャフトは、当該時計ムーブメントの歯車（３２）に噛合するカナ（３０）を含む、時計ムーブメントにおいて、
   前記ステータは、前記環状空間（２６）のうちの角度セクタ（３４）を空き状態に残すように構成されて、前記角度セクタの開き角（α）は、前記環状空間内に径方向に前記歯車（３２）が前記中心シャフトまで入り込みつつ、前記角度セクタ内に留まることが可能であるように選択されていることと、
   前記カナは、前記２つの磁性板の間に配置されており、前記回転軸の周りに前記環状空間を画成する２つの幾何学的平面（３８，３９）の間に位置する少なくとも１つの有効部を有することと、
   前記歯車は、前記カナに噛合するように、前記環状空間の前記角度セクタ内で前記２つの磁性板の間に部分的に配置されていること、を特徴とする、時計ムーブメント。
2. 前記少なくとも１つのコイル（１０）は、パンケーキコイルであることを特徴とする、請求項１に記載の時計ムーブメント。
3. 前記ステータは、２つのパンケーキコイル（１０，１１）を含むことを特徴とする、請求項２に記載の時計ムーブメント。
4. 前記歯車は、前記基本平面（２５）内にあり、前記開き角（α）は１２０°よりも大きく、前記歯車の真（４２）は、前記ロータの周縁に配置されている、ことを特徴とする、請求項３に記載の時計ムーブメント。
5. 前記歯車および前記２つのコイルのサイズは、前記コイル間の角度領域が１０°よりも小さい中心角（β）を有するように設定されていることを特徴とする、請求項４に記載の時計ムーブメント。
6. 前記ロータ（８）は、軸方向に分極した複数の２極磁石（２２，２３）を含み、前記複数の２極磁石は、前記２つの磁性板の少なくとも一方に、所与の角度周期で取り付けられている、ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の時計ムーブメント。
7. 前記歯車は、Ｉｎｃｏｎｅｌ（登録商標）系の金属合金で構成されたローラを有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１つに記載の時計ムーブメント。
8. 前記歯車は、ポリオキシメチレンで構成されたローラを有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１つに記載の時計ムーブメント。
9. 前記歯車は、合成材料で構成されたローラを有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１つに記載の時計ムーブメント。
10. 前記歯車は、銅ベリリウム合金で構成された真を有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１つに記載の時計ムーブメント。
11. 前記歯車は、プラスチック材料で構成された真を有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１つに記載の時計ムーブメント。
12. 前記歯車は、非磁性材料で構成された真を有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１つに記載の時計ムーブメント。
13. 前記電磁変換器は、連続回転モータを形成していることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１つに記載の時計ムーブメント。
14. 前記電磁変換器は、発電機を形成しており、前記歯車（３２）は、当該時計ムーブメントの香箱と相互に噛合する輪列に属するものである、ことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１つに記載の時計ムーブメント。

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