JPH03191893A - 発電輪列機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、回転錘の自由落下の位置エネルギーを利用し
発電ロータを回転させ発電する自動発電機構の輪列機構
に関する。

〔発明の概要〕

回転錘の回転を増速し伝達する輪列を構成する歯車列に
非円形の歯車を用い、可変増速を可能とした発電輪列機
構。

〔従来の技術〕

近年、電子腕時計等の小型な電子機器に電源として該電
子機器の揺動に伴い発電を行う発電機を組み込むという
試みがなされている。その様な発電機の機構を第６図に
示す。回転錘ｌは半円形をしその中心部に回転中心が有
り、３６０　″′自在に回転する。発電ロークロまでの
発電輪列は、回転錘１に固定された歯車が第１伝え車４
のかなに噛み合い、次に第１伝え車４の歯車とロータ６
のかなが噛み合い回転を伝達する。この時の歯車は全て
円形のピンチ円を持つ歯車で構成されていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の機構では、円形ピッチ円の歯車を使用しているた
め歯車の増速比は、歯数比により決められ一度決めたら
一定のものであった。このため大きな発電エネルギーを
得るために、歯数比を大きくとり、ロータを速く回転さ
せようとするためには同時に、増速比が増した分起動エ
ネルギーも大きなものが必要となった。しかし、いくら
回転錘を大型化しても起動エネルギーはサインカーブを
描く様にしか増えていかないので、回転錘の動きはしめ
は起動エネルギーが小さく増速比を大きくとりすぎると
発電機のインデックストルクに負けてなかなか回転錘が
動き出さないということになるという課題を有していた
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では、かかる課題を解決する手段として非円形ピ
ッチ円を持つ歯車を輸列の任意の一段に組み入れた。非
円形ピッチ円歯車の噛み合いはピッチ円が非円形なため
歯数比が変化し、増速比も変化するものとなる。この非
円形歯車をロータと回転錘の各々に噛み合う歯車に用い
た。

〔作用〕

非円形歯車を使用した場合、歯車のピッチ円が一周の中
で変化し、従動歯車は不等速回転をする。

この歯車を回転錘に取り付けた場合、時計を携帯した状
態では回転錘は常に鉛直方向に重心を安定させようとす
るため、このとき、位置エネルギーが最小となる。

回転錘の位置エネルギーが最小の場合に増速比が最小と
なり、位置エネルギーが最大の場合に増速比が最大とな
るように、回転錘の重心位置に対する歯車の位相を決め
ることにより、スムーズな回転を行うことが出来る。

ロータに非円形歯車を取り付けた場合は、２ボ一ル磁石
を持つロータでは、一回転の中で１８０６位相がずれて
２回逆起電力による負荷トルクの山が現れる。この負荷
トルクが最大となる時に増速比が最小となり、また負荷
トルクが最小となる時に増速比が最大となるように、ロ
ータ磁石に対し位相をつけて非円形歯車を取り付けるこ
とにより、ロータの回転速度で磁気ポテンシャルを相殺
し、フラットなトルク特性を持つ発電モータを得ること
が出来る。

（実施例〕 以下図面に基づき本発明の詳細な説明する。

第１図は、揺動回転する回転錘を持つ発電機に非円形歯
車を使った例である。

針が付いて時刻表示を行う分表示車９の回転軸とは異な
る巻真軸上に回転錘ｌの回転中心は配置され、該回転錘
２には、時刻表示車の回転中心をはさむ反対側に重錘２
が取り付けられ地板外周部を１８動回転している。また
回転錘１にはｔ」動回転を伝達する手段として回転錘車
３が取り付けられており、該回転錘車３は楕円形のピッ
チ円を有する非円形歯車になっている。回転錘車３の回
転は、第１伝え車４に設けられた非円形歯車が回転錘車
３の非円形歯車と噛み合い伝達される。次に第１伝え車
４に非円形歯車と一体に設けられた円形歯車が第２伝え
車５と噛み合う。ロータ６は第２伝え車の歯車と噛み合
い増速回転させられ、ロータ６に打設された磁石の回転
により、ステータとコイルの磁気回路に磁速の変化が発
生し、コイルに電流が流れ発電する。

第２図は第１図で説明した揺動回転式発電機構の回転錘
が左側の地板のストッパに当たっている状態を示す。第
３図は同様に右側のストッパに当たっている状態である
０回転錘の位置エネルギーはこの第２図、第３図の状態
の時、最大となり運動エネルギーは、回転錘が第２図、
第３図の状態から落下しはじめて、第１図の状態に成っ
た時に最大となる０本実施例ではこの運動エネルギーが
最大となる第１図の状態の時に増速比が最大となるよう
に、回転錘車３と第１伝え車の非円形歯車の噛み合いの
位置を決めである。

第１図において、回転錘車の楕円形をしたピッチ円の最
大径が回転錘車と第１伝え車の回転中心を結んだ線上と
交わる交点で第１伝え車の楕円形をしたピッチ円の最小
径が接するように二つの車を噛み合わせである。この時
、この二つの非円形歯車の増速比は最大となる。また、
第２図、第３図の場合は二つの歯車のピッチ円の接点が
二つの歯車の回転中心を結ぶ直線の中点近傍にあり、増
速比は第１図に比べ小さくなるように構成しである。

第４図は本発明を発電ロータに使用した実施例を示す。

ロータかなと対をなす伝え車を非円形歯車とし、ロータ
磁石の磁気ポテンシャルの最大となる第５図の状態にお
いて、増速比が最小となるように、ロータかなの楕円型
は最大径が磁石の分極軸に平行を成すように位相を出し
配置されている。この様な位相を持った配置を成すこと
により、ロータが回転しコイルの磁心に磁束の変化が起
きることによりコイルに電力が発生し、ことにより生じ
る負荷トルクは磁心を通る磁束が最大となる第５図の状
態で最大となる。この時、非円形歯車の噛み合いは、増
速比が最小の状態であり、最大の回しトルクでロータを
回転させることが出来る。

〔発明の効果〕

第１の実施例で説明した凹転錘車に非円形歯車を用いた
場合では、回転錘の動き出すときには増速比を小さくし
、発電による負荷トルクの発生を小さなものとして、回
転錘の動き出しをスムーズに行い、回転錘が動き出し一
定の慣性トルクを持つに従い増速比を増大させロータの
回転を速め発電量を増大させようとするものである。

第２の実施例では磁気ポテンシャルの山によるロータの
負荷トルクの変動に対し、カウンタとなる増速比の変化
を非円形歯車により作り出し、負荷トルクの変動を減少
させることにより、スムーズな作動を得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による第１の実施例を示す平面図である
。第２図は第１の実施例において回転錘が左回転した状
態を示す平面図である。第３図は第１の実施例において
回転錘が右回転した状態を示す平面図である。第４図は
第２の実施例における増速比が最大の噛み合い状態を示
す平面図である。第５図は第２の実施例における増速比
が最小の噛み合い状態を示す平面図である。第６図は本
発明における従来例を示す平面図である。 ・・回転錘 ・・回転錘車 ・第２伝え車 ・ステータ ・蓄電素子 １　・ ３　・ ５　・ ７　・　・ ９　・　・ ・重錘 ・第１伝え車 ・ロータ ・コイル 分表示車 以 上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）発電のためのコイル、ステータ、ロータを有し、
   該ロータのピニオンギアに噛み合う増速輪列の駆動に回
   転錘の位置エネルギーを利用する自動充電機構において
   、前記回転錘と一体となった歯車と噛み合い対を成す歯
   車の両方に非円形歯車を用いたことを特徴とする発電輪
   列機構。
2. （２）発電のためコイル、ステータ、ロータを有し、該
   ロータを増速駆動する増速輪列を、回転錘の位置エネル
   ギーを利用して回転させる自動充電機構において、前記
   ロータの歯車と、それに噛み合い対を成す歯車の両方に
   非円形歯車を用いたことを特徴とする発電輪列機構。