JPH07119812B2 - 機械的エネルギ−の電気的エネルギ−への変換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は機械的エネルギーの電気的エネルギーへの変換
装置に関する。

〔従来の技術および発明が解決しようとする問題点〕

電子時計やカメラ、無線受信器などの可搬装置に使用さ
れる電池や蓄電池には多くの欠点がある。特にこれ等の
電池の寿命には制限があり、従って比較的頻繁に取り替
えなければならず、またこれ等の電池の液密性が不完全
なことが多く、従ってエネルギーを供給する対象装置を
損傷させる原因になっている。

このため、これ等の電池や蓄電池を機械的エネルギー源
により回転自在に駆動される回転形電気エネルギー発生
装置を備えた変換装置により代替する方法が示唆されて
いる。

例えば、スイス特許明細書CH−Ｂ−597636にはこのよう
な変換装置により電気エネルギーが供給される電子時計
が記載してある。この変換装置においては、機械的エネ
ルギー源は良く知られたバレル形ばねで構成してあり、
これにより例えば主動或いは自動巻回機構に結合した小
形の機械的時計を駆動している。

この特許明細書CH−Ｂ−597636に記載してある電気エネ
ルギー発生装置は６個の永久磁石を具備し、これ等の磁
石は歯車列を介してばねにより回転自在に駆動されるロ
ータに装着してある。更にこの装置は固定コイルを具備
し、このコイルは永久磁石のこのコイルに対する変位に
よりコイルに交流電圧が誘起されるようにロータに近接
配置してある。

この変換装置は更に上記永久磁石の回転に応じてコイル
により発生された交流電圧を整流電圧に変換する整流回
路と、上記電気エネルギー発生装置により発生された電
気エネルギーを一時的に蓄積して、これをほぼ直流電圧
の形で戻す蓄積／濾波用キャパシタとを備えている。

上記特許明細書CH−Ｂ−597636に記載された時計は更に
エネルギー発生装置のロータにばねを接続する歯車列の
少なくとも１部によりばねに結合された時間表示ハンド
を具備している。

このハンドの平均回転速度は、当然のことながら明らか
に定められた値でなければならないが、エネルギー発生
装置のロータの平均回転速度を調節する電子回路により
制御される。

この調節回路は上記蓄積キャパシタの端子に生じたほぼ
直流の電圧により付勢される。この調節回路は蓄積キャ
パシタに並列に接続した電気的制動手段と、この制動手
段を制御する回路とを備えている。後者の回路は制動用
抵抗器と、直列に接続された電子オン・オフスイッチか
ら構成されている。

上記制動手段用の制御回路は明らかに規定された周波数
を持つ基準信号発生源を具備する。

この基準信号発生源はパルス状の基準信号を出力から発
生する周波数分割回路の入力に接続された水晶発振器に
より構成されている。

上記の制動手段用制御回路は更に可逆或いはアップ・ダ
ウンカウンタを具備し、このカウンタのダウン計数入力
は基準信号を受信し、アップ計数入力は上記コイルによ
り発生された交流電圧の周波数に等しい周波数の測定用
信号を受信し、このようにしてロータの回転速度に比例
する。

上記可逆カウンタは、その内容が零以上の時は制動用抵
抗器と直列に接続してあるスイッチを閉路し、逆の場合
にはこのスイッチを開路する信号を発生する。

上記歯車列の各種構成要素の寸法は、ロータが、測定信
号の周波数が基準信号のものに等しくなるように或る一
定速度で回転した場合、時間表示ハンドがそれ等の正常
速度で回転するように、即ち、時間ハンドに対しては12
時間毎に１回転、分ハンドに対しては時間毎に１回転、
更に秒ハンドを設けた場合は分毎に１回転するように規
定してある。

このロータの回転速度は以下の説明では設定速度Vcと呼
ばれる。

変換装置の構成要素の大きさは、スイッチが開路してい
る時、即ち、制動用抵抗器が蓄積用キャパシタの端子に
接続されていない時、ロータが歯車列を介してばねによ
りこれに印加されたトルクに応じてVc以上の速度に加速
されるように規定される。

これ等の変換装置の構成要素の大きさは更に、スイッチ
が閉路され、従って制動用抵抗器が蓄積用キャパシタと
並列に接続された時、ロータが蓄積用キャパシタと並列
に制動抵抗器を接続したために生じた電気制動トルクに
応じて平均的にVc以下の速度に減速されるように規定し
てある。

これ等の条件の下で、ロータの瞬時速度は明らかにVcの
上下に振動することになる。

特に、可逆カウンタの内容が零以下の時は、上記スイッ
チは開路され、ロータが加速される。この速度がVc以上
になると、測定信号の周波数は基準信号の周波数より高
くなる。従って、可逆カウンタは減分されるより、増分
され、その内容が増加することになる。この内容が零以
上になると、可逆カウンタは制動抵抗器と直列に接続さ
れたスイッチを閉路する。その後、ロータは制動を受
け、減速するようになる。

この速度がVc以下になると、測定信号の周波数は基準信
号のものより低くなる。従って、可逆カウンタは増分よ
りも速く減分され、その内容が減少する。この内容が零
以下になると、可逆カウンタはスイッチを再開路する。
この後ロータは最早制動を受けなくなり、その速度が増
加し、そして上記のプロセスが再び開始されることにな
る。

ロータの平均速度は、十分長い期間にわたって測定する
とVcに等しくなることが見出されている。

上記のエネルギー発生装置のロータは高い慣性を持ち、
従って時計が受けるあらゆる種類の衝撃に非常に敏感に
なるという欠点を有している。更に、上記発生装置のコ
イルはコアを備えておらず、これはこのコイルをより複
雑なものにし、生産コストを高くし、また巻回数を増や
せないようにするという欠点がある。

これ等の欠点を克服するために、計時器としての使用に
はるかに適した日本特許出願JP−Ａ−52−85851の明細
書に記載されたもので上記のエネルギー発生装置を代替
することができる。

この発生装置は電子時計に一般に用いているステップモ
ータに類似したものである。この装置はステータを介し
てコイルに磁気結合した単一のパイポーラ磁石を具備す
るロータを備えている。

ステップモータと同様に、この発生装置のステータは１
対のポール面を具備し、これ等の面はロータをほぼ完全
にとりまき且つそれぞれポールピースの端部を形成し、
この後者のポールピースの反対端部はコイルのコアのそ
れぞれの端部に接続してある。これ等のポール面はロー
タの軸線に対して対称に位置づけた空隙により分離され
ている。

しかしながら、このステータは、ロータの位置決め用ト
ルクの発生にモータで用いられる切込み或いはその他類
似の手段を備えていない。

上記のような変換装置の場合、各種の移動部分相互の、
およびそれ等の軸受内での機械的摩擦に起因する損失は
ロータの設定速度Vcに直接比例する。更に、エネルギー
発生装置のステータのヒステリシスによる損失や渦電流
による損失は、もしあるとすれば、それぞれVcおよびそ
の二乗に比例している。

従って、変換装置の効率を出来るだけ高くし、また変換
装置の自律性を、即ちこの変換装置がその機械的エネル
ギーを供給するばねの巻回を必要とせずに動作し得る時
間幅を出来るだけ長くするにはVcの値をできるだけ低く
選択することが不可欠である。

上記特許明細書CH−Ｂ−597636に記載してある変換装置
においては、制動抵抗器は、可逆カウンタの内容が零よ
り大きい限りは付勢（スイッチオン）されたままであ
る。従って、ロータは長期間、特に或る角度的な衝撃に
より強く加速された後に中断なしに制動が可能となる。

更に、制動用抵抗器がオン（付勢）或いはオフ（消勢）
になされる時間点はロータの角度位置に対して実質的に
ランダムに発生する。従って、ロータが引き続いて後回
転する間に、発生装置のコイルにより発生された交流電
圧が上記付勢時間点の各々とそれに続く消勢時間点との
間で零に接近し、従って発生装置が電気エネルギーを供
給しなくなることもあり得る。

このような場合に、電子回路の供給電圧が低下し過ぎな
いようにするには、変換装置の寸法は、ロータが制動を
受けている時でも回路が必要とする電気エネルギーを発
生装置が供給し続けるように定める必要がある。

従って、ロータの、制動を受けている時の、回転速度は
非常に低く選択することは許されず、それは、さもなけ
れば、発生装置のコイルの巻回数は上記の条件を満足で
きるように十分大きくなくてはならず、またその時のコ
イルは小さな時計に与えられる空間と同程度のものにな
ってしまうということによる。一方、コイルの巻線の直
径を、コイルが大きくなり過ぎないように十分小さく選
択すると、コイルの製造が技術的に難しくなり、またそ
のコストが高くなり過ぎるという結果が生じてしまう。

公知のように、コイルが発生した電圧はその巻回数やロ
ータの回転速度に依存するだけでなく、永久磁石のポー
ル数や磁石により発生されコイルを通る磁束量に依存し
ている。この磁束は一般に「結合」或いは「相互」磁束
と呼ばれている。

従って、ゆっくり回転するロータの回転に応じて、巻回
数が比較的小さいコイルにより発生された電圧を増加さ
せるために上記の最後の２因子の一方或いは両者を増す
ことが理論的には可能になる。

しかしながら、これ等の増加は実際には実現不可能であ
る。先ず、多極永久磁石は製造が困難であり、従って高
価である。更に、材料と体積が与えられた場合、結合磁
束と磁石のポール対数の積は、ポール対数が増加すると
減少してしまう。

第２に、結合磁束を増加させるには、永久磁石を囲むス
テータからこの永久磁石を分離する空隙の幅を減らす必
要があり、またはより大きな保持力の磁石を用いる必要
がある。このような修正を行うには、ステータや磁石の
製造に対して受容できる公差を狭める必要があり、従っ
てコスト高になってしまうという不都合が発生する。更
に、これ等の修正を行った場合、ロータの残留位置決め
トルクおよびロータの軸受内でのロータシャフトの摩擦
が増加するが、このようなトルクと摩擦は、磁石やステ
ータの実際の大きさや実際の相対位置では常に見られる
不正確さにより惹起されるものである。最後に、これ等
の修正はステータの磁気発生源の損失の増加をもたら
す。

更に、巻回数が大き過ぎないコイルの使用、またローラ
の回転速度に対して低い値の選択を可能にするために
は、コイルにより発生された電圧を整流する電圧増倍整
流器の使用が論理的には可能である。しかしこのような
整流器には扱いにくい多くのキャパシタが必要である。
実際には、上記のような装置では、簡単な、即ち非電圧
増倍形整流器、或いはせいぜい倍電圧整流器の使用が可
能になる程度である。

以上の説明から明らかなように、上記特許明細書CH−Ｂ
−597636に記載されたような変換装置の発生装置の回転
速度は、制動を受けている時は比較的高い値を持つよう
に選択しなければならない。従って、ロータの設定速度
Vcは、勿論大きくなければならないが、任意に低い値で
あるわけにもいかない。

変換装置の効率は、Vc値を小さくすると改良されるの
で、このVc値は発生装置のロータの制動を受けた時の速
度にできるだけ近づくように選択される。従って、変換
装置の成分は、発生装置のロータの制動を受けていない
時の速度がVcに接近するように大きさを定めなければな
らない。従って、ロータの瞬時速度のVc近傍の変化は小
さくなる。

ここでは説明しないが、実際の試験では確認されている
理論的な検討によると、発生装置のコイルの大きさがリ
ストウォッチなどの時計内で得られる空間と同程度の場
合上記のVcは秒当り８〜10回転以下にはなり得ず、また
コイルの巻線の直径が大量生産技術および低コスト要件
を満足するような場合も同様にVcは制限される。

同様な考察と同様の試験によると、設定速度を上記のよ
うに選んだ場合、変換装置の効率と自律性の点で小形の
時計に変換装置を実際に用いた場合不適切である。

上記の特許明細書CH−Ｂ−597636に記載されている変換
装置は、ロータに対する制動手段が発生装置が発生した
電気エネルギーを蓄積するキャパシタと並列に直結され
るため、更に他の欠点を有している。

制動抵抗器と直列に接続したオン・オフスイッチが閉路
されると、蓄積キャパシタは抵抗器に放電し、また制動
抵抗器に散逸したエネルギーの一部は蓄積キャパシタに
より供給される。従って、ロータの速度低下は、制動抵
抗器に散逸したエネルギーが発生装置のみにより供給さ
れた時に比べてより効率が悪くなる。更に、変換装置の
全体にわたる効率が制動抵抗器で散逸した蓄積キャパシ
タからのエネルギーがこのキャパシタが目的とした回路
の付勢に用いられないので、減少することになる。

以上に記載した従来の装置の欠点に鑑み、本発明は上記
の種類の、但しその欠点を排除した変換装置を提供する
ことを目的とする。即ち、本発明は、発生装置のロータ
の設定速度を変換装置に対する効率と自律性を改良する
のに十分なように小さく選ぶことができ、また発生装置
のコイルの巻回数が、発生装置を十分小形でしかも十分
低コストで製造できるように十分小さく、更に発生装置
が、蓄積キャパシタの端子にかかる電圧がこの電圧によ
り付勢された電子回路が正しく動作できるように、常に
十分高い状態にあるように十分なエネルギーを常に安全
に供給する変換装置を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本発明による機械的エネルギー
の電気的エネルギーへの変換装置は、ロータと、このロ
ータの回転に応じて電気エネルギーを発生する手段とを
備えた電気エネルギー発生装置と、 少なくとも一時的に上記電気エネルギーを蓄積する手段
と、 上記ロータに機械的に接続され、何等かの他の影響がな
い場合に所定の設定速度以上の第１速度で上記ロータを
駆動する機械的駆動トルクを発生できる機械的エネルギ
ー源と、 上記ロータの所定の回転角度と上記設定速度との比に等
しい周期を持つ周期的基準信号を発生する手段と、 第１および第２状態を有する制御信号を発生する手段
と、更に 制御信号の上記第１状態に応じて上記、機械的駆動トル
クに反対の制動トルクのロータへの印加を誘起すること
ができ、更に上記ロータに上記設定速度より平均的に低
い第２速度を与え、上記制御信号の第２状態に応じて上
記制動トルクのロータへの印加を停止させることができ
る上記ロータを電気的に制動する手段を具備し、 上記制御信号を発生する手段が、上記基準信号の周期に
等しい周期で互いに周期的に続いて生じる複数の第１時
間点の各々において上記状態の１つに上記制御信号をも
たらす手段と、上記基準信号周期より小さな長さの時間
間隔だけ直ぐ手前の第１時間点から分離された第２時間
点において上記状態の他方の状態に上記制御信号をもた
らす手段とを備えてなるものである。

〔実施例〕

第１図に示した機械から電気へのエネルギー変換装置は
計時器に用いるように設計されている。

この変換装置は機械的エネルギー源１を具備し、このエ
ネルギー源１は機械的な時計に用いたものと同じ種類で
あり、従って公知なので単に概略的に示したバレルばね
から構成されている。このばね１は手動或いは自動の巻
取り機構に結合されているが、この機構は時計製造技術
における、公知の多くの機構に類似なものなので図は省
略してある。

第１図に示した変換装置は更に、上記の日本特許出願JP
−Ａ−85851の明細書に記載されたものに類似の電気エ
ネルギー発生装置２を具備している。

概略図示した発生装置２は電子時計によく用いられるス
テップモータに類似のものである。これ等のステップモ
ータと同様に、発生装置２はロータ３を具備し、このロ
ータ３はその回転軸3bにほぼ垂直な磁化軸を持つ２極永
久磁石3aを備えている。簡単のため、上記ロータ３は図
に詳しくは示してなく、単に磁石3aとして示されてあ
る。

ロータ３、従って磁石3aは鎖・ドット線で示した歯車列
４を介してばね１により軸線3b周りに回転自在に駆動さ
れる。

上記発生装置２は更に、磁石3aをコイル６に磁気結合す
るステータ５を具備している。

ステップモータにおけるように、ステータ５は２つの空
隙5aと5bを有しており、これ等の空隙はロータ３の軸線
3bに対して対称に配置され、且つそれぞれポールピース
の端部を形成する１対のポール面を互いから分離するよ
うにし、後者のポールピースの対向端部はコイル６のコ
アのそれぞれの端部に接続してある。実際には、上記の
空隙5a,5bは、ステータ５の残部と一体で磁気抵抗を非
常に大きくするような寸法を持つ金属部分により置き換
えることができる。

一方、ステータ５は、ポール面の切込みのような、ステ
ップモータに設けられてロータを位置決めするトルクを
発生する手段は何も持っていない。

上記変換装置は更に、磁石3aの回転に応じてコイル６に
より発生された交流電圧を整流電圧に変換する整流回路
７と、この整流電圧を濾波し且つ変換装置により発生さ
れた電気エネルギーを一時的に蓄積する蓄積キャパシタ
８を具備する。

上記整流器７は、当業者には公知のものに類似している
ので、詳細には図示していない。これには、例えば、ブ
リッジ式整流器か或いは倍電圧整流器が用いられる。後
者の場合は、キャパシタ８はこの種の整流器の一体部分
であるキャパシタ対により形成されれば十分である。

第１図に示し、以下に説明する変換装置の電子回路は図
示してない結線を介して、キャパシタ８の端子に与えら
れたほぼ直流の電圧により付勢される。

明らかに、キャパシタ８の端子8aも端子8bもコイル６の
端子6a或いは6bと同じ電気ポテンシャルにはない。

以下の説明では、コイル６の端子6aにおけるポテンシャ
ルは変換装置の基準ポテンシャル、或いは換言すると、
端子6aは変換装置の接地に接続されていると仮定する。
更に、上記整流器７は、キャパシタ８の端子8a,8bの電
圧が基準ポテンシャルに対してほぼ対称的で、端子8aと
8bのポテンシャルが基準ポテンシャルに対してそれぞれ
負および正であるように設計されていると仮定する。

同様に、論理回路に関する以下の説明では、端子8a或い
は8bのものにほぼ等しいポテンシャルを持つ点はそれぞ
れ「低い」或いは「高い」と呼ぶことにする。

第１図に示した変換装置に適した時計は更に時間表示ハ
ンド９を具備する。更にこの時計はカレンダ機構或いは
その他の関連する機構を具備する。

上記ハンド９およびこれに関係する機構は歯車列４の少
なくとも一部を介してばね１とロータ３に接続される。

ハンド９の平均回転速度は、勿論明らかに規定された値
でなければならないが、ロータ３の回転速度を調節する
回路10により制御される。

上記調節回路10はロータ３に対する電気制動手段11と、
この制動手段11に対する制御回路12を具備する。

本実施例においては、制動手段11は制動用抵抗器13と電
子オン・オフスイッチ14を具備し、後者のスイッチはト
ランスミッションゲートからなり、このゲートはその制
御電極14aが高いか低いかに依存して導通或いは非導通
になる。

制動手段11はコイル６の端子に直結されるが、上記特許
明細書CH−Ｂ−597636に記載されている変換装置の場合
のように電気エネルギーを蓄積するキャパシタ８の端子
には接続されていない。

第１図に示した実施例、および第４図、第５図、および
第６図を参照して以下に説明する実施例においては、ロ
ータ３の速度Vcは、例えば、秒当り４回転に設定され、
また本装置の構成要素、特に歯車列４の大きさは、ロー
タ３の回転速度が設定速度Vcに等しくなった時時計のハ
ンド９が正常の速度で回転するように規定してある。

第１図に示した変換装置においては、制動手段11の制御
回路12は水晶発振器21を具備し、この発振器は32768Hz
の周波数を持つパルス状信号を発生する。

この発振器21の出力は従来のように、13個の縦属接続し
たフリップ・フロップから構成されたカウンタ22の入力
に接続される。これ等の13個のフリップ・フロップは個
別には図示していない。

このようにして、カウンタ22は8192の計数容量を持つこ
とになり、即ち、その13個のフリップ・フロップの直接
出力の低或いは高状態により発生された２進数で表わさ
れたその内容が周期的に、且つ10進表示で表わした場
合、０から8191まで巡回的に変化することになる。

上記カウンタ22の出力22aはカウンタ22の13個のフリッ
プ・フロップの最後のものの、として一般に知られて
いる、反転出力に対応している。従って、出力22aは周
期が250ミリ秒の、即ち周波数が4Hzの信号を発生するこ
とになる。

この信号は、カウンタ22の内容が最大値8191からそれ等
の最小値０に変化する時は常に低い状態から高い状態に
変化し、そして125ミリ秒経過した後に再び低い状態に
なる。

以下の説明から明らかになるように、上記信号の周波数
はロータ３の平均回転速度を決定し、また4Hzという値
は、選択された設定値、即ち秒当り４回転に等しい値を
この平均速度に与える周波数である。

カウンタ22の出力22aにより発生された信号は基準信号
と呼ばれる。

カウンタ22の出力22aはフリップ・フロップ23のクロッ
ク入力Ckに接続される。フリップ・フロップ23はＴ形の
もので、これにより、もしそのリセット入力Ｒが低い場
合は、規準信号が低から高に変った時は常にその出力Ｑ
との状態が変化する。入力Ｒが高い時は、フリップ・
フロップ23の出力Ｑとは、入力Ckの状態とは無関係
に、それぞれ低い状態と高い状態になる。この最後の状
態は静止の状態と呼ばれる。

カウンタ22を構成する13個のフリップ・フロップの出力
Ｑ（図には最初のものQ₁と最後のものQ₁₃だけが示して
あるが）は２進数コンパレータ24の13個の入力の第１の
組に接続される。ここでもこの組の最初のものと最後の
ものだけが図示してある。これ等の第１入力はコンパレ
ータ24の入力Ａというようにまとめて呼ぶことにする。

このコンパレータ24は更に第２の組の13個の入力を具備
し、これ等はまとめてその入力Ｂと呼ぶことにする。こ
の場合も、最初と最後のＢ入力だけが図示してある。コ
ンパレータ24は更に通常は低い状態の出力24aを備え、
これは入力ＡおよびＢの論理状態によりそれぞれ規定さ
れた２進数が等しい時は高い状態になる。出力24aはフ
リップ・フロップ23のリセット入力Ｒに接続される。

上記コンパレータ24の入力Ｂは可逆カウンタ25の13個の
フリップ・フロップ形成部分の出力Ｑに接続される。こ
れ等のフリップ・フロップは個別には図示してなく、最
初と最後の出力Q₁とQ₁₃だけが図示してある。

可逆カウンタ25はカウンタ22と同数のフリップ・フロッ
プを持っているので両カウンタの計数能力は同じであ
る。

このカウンタ25は、公知のように、その増分入力Ｃが高
くなった時は常に１単位だけその内容が増加し、その減
分入力Ｄが高くなった時は常に減少するように設計され
ている。

このカウンタ25の入力ＣとＤはそれぞれ２つのアンドゲ
ート26と27の出力に接続してある。

これ等のゲート26と27の第１入力は共に形成回路28の出
力に接続され、またそれ等の第２入力はそれぞれフリッ
プ・フロップ23の出力Ｑとに接続される。

フリップ・フロップ23の出力はトランスミッションゲ
ート14の制御電極14aにも接続される。

上記形成回路28は、コイル６の端子6bに接続したその入
力の電圧が負から正の値に変化する時零を通る毎にパル
スを発生する。この回路は、例えば、高利得、高インピ
ーダンス入力増幅器28.1、キャパシタ28.2、および抵抗
器28.3を具備し、図示のように結合してある。

ここで第１図に示した変換装置の動作を第2a図および2b
図により説明する。図中で線図22a、Q23および28aは、
カウンタ22の出力22a、フリップ・フロップ23の出力
Ｑ、および形成回路28、出力28aで測定した信号の論理
状態をそれぞれ図示したもので、また線図ＶとＸはそれ
ぞれ時間に対してロータ３の速度とその角度位置を概略
図示したものである。

角度位置は、磁石3aの磁化軸の角度位置により与えら
れ、また角度Ｘの原点は、コイル６に電流が流れていな
い場合に、コイル端子6bの電圧が零を通して上昇し、或
いは換言すると、負から正値に移る時ロータ３が遷移す
る位置であるとして任意に選択される。

この位置は、以下の説明でロータ３の零位置と呼ばれる
が、空隙5aと5bの中心を結ぶ直線に磁石3aの磁化軸が垂
直なものの１つである。これは、実際には、形成回路28
がパルスを発生する時ロータ３が通る位置に対応するも
のである。

以下の説明で基準信号が高くなる時点はt0と呼ぶことに
する。この基準には多くの時点t0を互いに見分けるため
通し番号を付加する場合もある。

ロータ３が設定速度Vcに等しい一定の平均速度で全ての
回転を行おうとする場合、全ての時点t0毎にその零位置
を通過することが以下の説明で次第に明らかになろう。
実際の場合には、各回転毎のロータ３の平均速度は常に
設定速度Vcよりわずかに高いか低くなっている。従っ
て、時点t0毎にロータ３はその零位置に対してわずかに
進むか遅れるようになる。また以下の説明で更に明らか
になるように、このロータの進むか遅れるかの状態はゲ
ート26と27により検出され、これ等のゲートは共に時点
t0毎のロータ３の実際の角度位置をその零位置と比較す
る回路を形成するものである。

第１図に示した変換装置の動作はt01と呼ぶ時点t0で開
始される。

ここで、ロータ３は時点t01で既にその零位置を通過し
ており、従って時点t01の直前に第１回転と任意に呼ぶ
回転を開始していると仮定する。従って、形成回路28も
時点t01の直前にパルスを発生しており、またカウンタ2
5の内容はこのパルスに応じて零以外で且つその最大値
以外の値Ｎが与えられていることになる。

更に、各時点t0の直前に、また従って時点t01の直前
に、フリップ・フロップ23はその静止状態にあり、また
従ってその出力が高い状態にあることが示される。従
ってトランスミッションゲート14は導通し、またロータ
３はコイル６と並列に接続した抵抗器13によって制動を
かけられた状態にある。従ってロータ３の速度Ｖは低速
状態にある。

ロータ３が制動を受けた時その速度Ｖは、これに印加さ
れた制動トルクがコイル６を通る磁石3aの磁束に特に依
存し、この磁束は順番にロータ３の角度位置に依存する
ので、一定ではない点に注目されたい。第2a図および第
2b図を簡単にするために、V1と示したのは制動を受けた
時のロータ３の平均速度である。

既に説明したように、基準信号は時点t01で高くなる。

従って、時点t01でフリップ・フロップ23は、その出力
Ｑとがそれぞれ高い状態、低い状態になるような状態
にあることになる。この出力の低状態によりトランス
ミッションゲート14は非導通になる。かくしてロータ３
は最早抵抗器13により制動をかけられることがない状態
になり、またその速度Ｖが急速に高い値に増加する。

ロータ３の速度Ｖは、これが制動をかけられていない時
は一定ではない状態になる。この速度は特にコイル６に
よりキャパシタ８に供給された電流に依存している。こ
こで、整流器７の無負荷出力電圧、即ち、この整流器の
端子がキャパシタ８に、或いは回路の残部に接続されて
ない場合に上記端子で測定される電圧がキャパシタ８の
端子にかかる電圧より小さい限りは、コイル６は電流を
発生せず、従ってロータ３にはどんな電気制動も与えら
れないことになる。但し、整流器７の無負荷出力電圧が
キャパシタ８の端子にかかる電圧以上になると、コイル
６はキャパシタ８を充電する電流を供給し始めるように
なる。従ってロータ３はこの電流の供給に起因して電気
制御トルクを受けるようになる。後者の制動トルクは実
際には、これがロータ３の回転速度およびその角度位置
に特に依存するので一定ではない。ここで簡単のため
に、第2a図および第26図に示したのはロータ３が制動を
受けていない時のその平均速度であり、これは以下でV2
と呼ぶことにする。

時点t0毎に、従って時点t01でカウンタ22の内容はその
最大値から零に減少する。

時点t01の後は、カウンタ22の内容は発振器21が発生し
たパルスに応じてその零位置から通常通り増加する。

時点t11においては、カウンタ22の内容はカウンタ25の
数Ｎに等しくなる。

ここで、コンパレータ24の入力ＡとＢに現在等しい２進
数が印加されると、コンパレータ24の出力24aは高い状
態になり、フリップ・フロップ23をその静止状態にリセ
ットする。

この時、フリップ・フロップ23の出力は高い状態に反
転し、トランスミッションゲート14は再び導通状態にな
る。ロータ３は再び抵抗器13により制動をかけられ、そ
の速度Ｖが低い値に戻る。

ロータ３が制動を受けない時間である時点t01とt11の間
の時間T1は時点t11におけるカウンタ25の計数値Ｎに比
例していることがわかる。

基準信号が時点t01の後125ミリ秒後に低い状態になって
も、これは、次の２つの状況の１つが生じるまでは上記
の最後の状態に停っている回路に何等の作用も与えな
い。

即ち、第2a図に示した第１の状況の場合、基準信号は、
ロータ３がその第１回転を終了する前の時点t02で高い
状態に反転する。従ってロータ３は遅れることになる。

既に述べたように、基準信号が高くなると、トランスミ
ッションゲート14は非導通になる。ロータ３が時点t02
から制動を受け、そのため停止すると、このロータは非
常に迅速にその第１回転を完了し、そして時点t02に続
く、またそれに非常に近接した時点t21で第２の回転を
開始する。

フリップ・フロップ23の出力Ｑは時点t02から高くなる
ので、ゲート26と27により構成された比較回路は時点t2
1に形成回路28が発生したパルスに応じてゲート26の出
力にパルス状の比較信号を与える。ゲート26の出力がカ
ウンタ25の入力Ｃに接続されると、後者カウンタの内容
は上記比較信号に応じて時点t21で値（Ｎ＋１）を持つ
ようになる。

時点t02では、カウンタ22の内容はそれ等の最大値から
零に低下する。時点t02の後は、時点t01の後の場合と同
様に上記カウンタの内容は発振器21が送出したパルスに
応じて規則的に増加するようになる。

時点t12でカウンタ22の内容が値（Ｎ＋１）に等しい値
に達すると、コンパレータ24の出力は再び高くなる。

時点t11の場合と同様に、フリップ・フロップ23の出力
は時点t12で再び高くなり、ゲート14を再度導通に
し、これによりロータ３は抵抗器13により制動をかけら
れることになる。

第１回転の間と同様に、ロータ３は時点t12の後低速で
回転し続ける。

この場合、時点t12から時点t02を分離する時間T2、即ち
ロータ３が制動を受けてない間の時間は、この時間T2
が、時点t12でカウンタ25にあり、且つ時間T1の幅を決
定した数Ｎより当然大きい数（Ｎ＋１）に比例している
ので、上記の時間T1より大きくなる。

ロータ３の第１回転の終りに生じる他の状況を第2b図に
示すが、ここでは左の部分がまた上記の第１回転に対応
しており、従って再び説明はしないことにする。

この第２の状況では、ロータ３は、基準信号が高くなっ
た時点t02′に先行する時間点t21′でその第１の回転を
完了している。

フリップ・フロップ23の出力は時点t21′ではなお高
い状態にあるので、この場合の比較信号は時点t21′で
形成回路28が発生したパルスに応じてゲート27の出力に
生じるパルスから構成されている。ゲート27の出力がカ
ウンタ25の入力Ｄに接続されると、後者のカウンタの内
容は比較信号に応じて値（Ｎ−１）を持つようになる。

時点t02′で基準信号が再び高くなると、ロータ３に対
する制動が停止し、ロータは、カウンタ22の内容が（Ｎ
−１）と同じ値を持つようになる時点t12′まで高速で
回転するようになる。

既に説明した他の場合と同様に、ロータ３は時点t12′
から制動がかけられ、これから低速で回転し続けること
になる。

この場合、時点t12′から時点t02′を分離し、ロータ３
が制動を受けてない時間T2′は、これが時点t12′でカ
ウンタ25にあり、Ｎより当然小さい数（Ｎ−１）に比例
しているので、上記の時間T1より短くなる点に注目され
たい。

簡単に言うと、カウンタ25の内容は、各時点t0における
ロータ３の実際の角度位置とその零位置との比較信号が
ロータが進んでいるか遅れているかを示すか否かに依存
して増分或いは減分されることになる。

明らかに、上記２つの状況の一方或いは他方がそれぞれ
の基準信号期間の終りに生じるが、必らずしもこれは交
互に生じる訳ではない。実際、２つ或いは数個の引き続
く時間点t0でロータ３は常に進んでいるか或いは常に遅
れている状態が可能である。この時カウンタ25に含まれ
る数は各時点毎にそれぞれ減分或いは増分される。

基準信号の各期間の間で、ロータ３の平均速度Vtは、ロ
ータが制御をかけられず、従って高速回転する時間の長
さに直接、当然のことながら、依存し、この時間はカウ
ンタ25に含まれる数に比例するものである。他の全ての
事態は同じであり、従って上記の数の増、減により平均
速度Vtも増、減することになる。

従って、時点t0でロータ３が遅れている場合、この時点
t0で始動する基準信号期間中のロータの平均速度Vtは前
回の期間の間のその平均速度に比べて増加することにな
る。この平均速度の増加は、他の全ての状況が等しく、
ロータ３が次の時点t0で恐らく進んでいるか、或いは少
なくとも遅れが少ないということを意味するものであ
る。

同じことが、時点t0でロータ３が高速回転している場合
にも適応される。この場合は、次の時点t0では、ロータ
３は恐らくゆっくりと走行するか、或いは少なくともそ
の進みが減少しているということになる。

このようにして、変換装置が動作している時は、各時点
t0におけるロータ３の実際の角度位置はその零位置の上
下に振動することになる。十分長時間にわたって測定し
た時点t0におけるロータ３の平均角度位置は零位置と同
じになる。

従って、やはり十分長い時間にわたって測定したロータ
３の平均速度は設定速度Vcに等しくなる。この量は、ば
ね１が完全に弛まない限りは、ばね１の歯車列４を介し
ての変動があっても、維持され、また変換装置に機械的
な摩擦の変動、および／または電気的、磁気的損失があ
っても維持されるものである。

即ち、回路10は、この期間が始まる直前或いは直後に行
われた、ロータ３の実際の位置と、ロータ３が設定速度
Vcで固定的に回転する場合に得られると思われる位置と
の間の比較に基づいて基準信号の各期間の間にロータ３
の平均速度を調節するものである。

この定期的な調節は、回路12が基準信号の各周期の始め
に制動用抵抗器13と直列のスイッチ14を系統的に開路
し、従ってロータ３がVc以上の速度で回転可能になり、
また上記回路12は基準信号の周期より常に短かく、上記
の比較の結果に依存した時間の後再びスイッチを閉路
し、かくしてロータ３は平均値がVc以下の速度まで制動
されるという事実に基づいてなされるものである。

第１図に示した実施例においては、基準信号の周期は、
もしロータ３が設定速度Vcで回転する場合は、このロー
タ３が正確に１回転、即ち360°回転するためにかかる
時間に等しいものである。この基準信号の周期も、ロー
タ３が設定速度Vcで回転した場合にコイル６が供給する
電圧が持つべき周期に当然等しくなる。

以上の結果、ロータが制動を受けてない時はこのロータ
が回転した角度距離はほぼ一定のままであるが、多くの
機械的トルクがロータに印加されており、もしこのトル
クが大きい場合は、制動を受けてない場合の速度は比較
的大きくなるが、ロータがこの速度で回転する時間の長
さは比較的短かくなり、またこのトルクが小さいと、ロ
ータ速度は比較的低くなるが、ロータがこの速度で回転
する時間の長さは比較的長くなる。

この性質は、ロータが制動を受けている時の、或いは受
けてない時のロータ速度と、設定速度Vcとに差があって
も、一定のままである。

第１図に示した変換装置においては、スイッチ14が各基
準周期の始めに系統的に開路されるという事実により、
ロータ３は、制動を受けている時は、状況が何であって
も、引き続いて数回転或いは完全な１回転すらも行わな
いようになる。ロータ３は、各回転毎に、制動を受けず
に、従ってVc以上の速さで、変化はするが或る時間にわ
たって回転する。

実際の試験で確認された理論的な考察によると、基準信
号の各周期中に第１図の変換装置の各種電子回路により
消費される全電気エネルギーはロータ３が制動を受けて
ない上記周期のその部分の間に発生装置２により供給さ
れ得ることになる。

かくして、ロータ３が制動を受けている時は発生装置２
からの電気エネルギーの供給なしで済ませることができ
ることになるが、これは後者のロータは完全な１回転或
いは連続する数回転の間中断なしに制動をかけられるこ
とは決してないということによる。

従って、変換装置の諸構成要素、また特に制動用抵抗器
13の大きさは、制動を受けた時のロータ３の速度が上記
の特許明細書CH−Ｂ−597636に記載されている公知の変
換装置の場合よりはるかに小さくなるように規定するこ
とができるようになる。制動用抵抗器13の最小値は、コ
イル６の端子にかかる電圧が、トランスミッションゲー
ト14が導通している時でも形成回路28が正しく動作する
のに十分なように大きくなければならないという事実だ
けにより制限される。極端な場合には、制動用抵抗器13
を短絡で置き換えたり、トランスミッションゲート14が
導通状態の時このゲートの端子に残る低電圧で形成回路
28を正しく動作できるようにこの回路を設計することも
可能になる。

実際には、制動を受ける時のロータ３の速度は秒当り約
１回転程度の低い値に選ぶことができる。

制動がかかっている時のロータ３の速度を非常に低くす
ることができるという事実により、Vcは上記公知の変換
装置の場合よりはるかに低い値を持てるようになるが、
この値はロータ３が制動を受けている時のその速度から
はなお全く異なった値である。

第１図に示した実施例の場合には、Vcは秒当り４回転で
あるが、このVcは既に説明したように公知の変換装置の
場合は秒当り８〜10回転以下にはなり得ない。

従って、第１図に示した変換装置の効率、従ってその自
律性は同等の構成成分を用いた公知の変換装置のものに
比べて非常に大きくなる。

ロータが制動を受けている時のその速度と全く異なる値
を持つようにVcが選択されるという事実は、制動を受け
てない時のロータ３の速度に対して比較的大きな値が選
択されることを可能にする。

以上から、コイル６の巻回数はリストウォッチなどの時
計で用いられる空間と上記コイルの体積が十分同程度に
なる程小さくすることが出来、またそれを製造した場合
も特定の問題を起こさず、従ってコストが下がるように
十分小さくすることができることになる。

また、コイル６の内部抵抗は上記公知の変換装置におけ
るものより小さいので、コイル６のジュール効果による
損失も小さくなり、従って変換装置の効率が更に改良さ
れることになる。

最後に、各種電子回路を動作させるのに必要な直流電圧
が、簡単な、即ち非増倍整流器、或いは悪くても倍電圧
整流器を用いてコイル６が与える交流電圧を整流するこ
とにより容易に得られるようになる。

即ち、第１図に示した変換装置ではカウンタ22が与える
基準信号の各周期の始めに制動用抵抗器13を系統的にし
ゃ断すれば、発生装置のロータの設定速度に対して、既
に記載した公知の変換装置の場合より著しく小さな値を
選択することができるようになる。他の全てのものは等
しく、従って第１図に示した変換装置の効率と自律性は
公知の変換装置のものよりかなり大きくなる。

更に上記のように制動抵抗器13を系統的且つ定期的にし
ゃ断した場合、変換装置の電子回路および関連する回路
を付勢するのに必要な直流電圧を、製造や小形の時計へ
の適合のために巻回数を十分小さくして問題が生じない
ようにしたコイルを備えた発生装置により与えることが
できるようになる。

実際の試験で確認してある理論計算によると、第１図に
示した変換装置においては、ロータ３は各回転中に約20
0〜300°の角度を通して高速で回転し、各回転の残る部
分は当然低速で行われることが見出されている。

コイル６の端子に生じた電圧の瞬時値は、特に、ロータ
３の回転速度の瞬時値と、磁石3aとコイル６の間の磁気
的結合因子として一般に知られた因子との積に依存する
ことが知られている。

以下残りの説明でC1と呼ぶ結合因子は、コイル６を通る
磁石3aの磁束とコイル６の巻回数との積の、上で定義し
た角度Ｘに関する、偏微分に等しい。この結合因子は角
度Ｘに関してほぼ正弦波状に変化し、その最大値は１つ
は正で他方は負であるが、角度Ｘが90°と270°のロー
タ３の角度位置に対応するものである。第３図にこの変
化を概略図示してある。

更に、発生装置２は、整流器７の無負荷出力電圧、即
ち、この整流器がキャパシタ８および回路の残部に接続
してなかった場合にその端子で得られる電圧がキャパシ
タ８の端子にかかる電圧より大きくなった時は、キャパ
シタ８に電気エネルギーを供給することができる。

従って、各時点t0の直後では、発生装置２はキャパシタ
８に何等の電気エネルギーも供給しないことになるが、
これはロータ３の瞬時速度と結合因子C1がその時点では
共に比較的小さい値を有しているということによる。発
生装置２は無負荷で動作し、ロータ３の速度は非常に急
速に増加する。

しかし、ロータ３が高速で少なくとも200°回転する
と、ロータ３の瞬時速度と結合因子C1の積は制限され、
ロータの各回転の間に、発生装置２がキャパシタ８に電
気エネルギーを供給し始めるような値になる。

よく知られているように、この電気エネルギーの供給に
より瞬時速度がわずかに減少するロータ３が制動を受け
るようになる。

しかしながら、結合因子C1がこの電気エネルギーの供給
が出来なくなる値に至るまで、或いは制御回路12がトラ
ンスミッションゲート14を導通状態にしてロータ３に制
動をかけるまでは、この瞬時速度はキャパシタ８になお
電気エネルギーが供給できるほど十分大きな値を維持し
ている。

両者の場合に、キャパシタ８には、上記のプロセスが反
復される時は、次の時点t0までエネルギーは何も供給さ
れない。

整流器７は、全ての整流器と同様に、コイル６からキャ
パシタ８への電気エネルギーの転送は可能にするが、こ
のエネルギーの反対方向への転送は禁止する。従って、
第１図に示した変換装置において制動手段11がコイル６
の端子に直結されたという事実により、トランスミッシ
ョンゲート14が導通状態の時キャパシタ８は制動抵抗器
13に放電できないという他の利点が得られる。かくし
て、コンデンサ８に蓄積された電気エネルギーは制動用
抵抗器13に決して散逸されることがなく、その結果他の
全てのものは等しいとして、第１図に示した変換装置の
効率、従ってその自律性は更になお上記特許明細書CH−
Ｂ−597636に記載の変換装置のものに対して増加するこ
とになる。

第４図は第１図に示した変換装置の制動手段11を制御す
る回路12′の回路図で、この回路は第１図の回路12の変
形である。

回路12′においては、回路12のカウンタ22と25はそれぞ
れ15個のフリップ・フロップを有した他のカウンタ22′
と25′で置き換えたものである。従ってカウンタ22′と
25′の計数能力は32768になり、またカウンタ22′の出
力22′ａが発生した基準信号の周期は１秒になる。

上記回路12′は回路12のコンパレータ24に類似はしてい
るが、カウンタ22′と25′のフリップ・フロップの15個
の出力Ｑにそれぞれ接続した15個の第１入力Ａと15個の
第２入力Ｂを有したコンパレータ24′を備えたものであ
る。

更に、２つのフリップ・フロップを備えたカウンタ29が
形成回路28の出力とゲート26および27の第１入力の間に
挿入される。このカウンタ29の計数容量は４である。

制御回路12′を具備する変換装置は次のように動作す
る。

回路12の場合と同様に、基準信号が高くなると、フリッ
プ・フロップ23はその出力が低い状態への切替が惹起
され、また予め導通状態のトランスミッションゲート14
は結果的に非導通になされる。

次にロータ３は制動されることを止め、高速で回転し始
める。

カウンタ22′の内容がカウンタ25′の内容に等しくなる
と、コンパレータ24′の出力24′ａが高くなる。このよ
うにして、フリップ・フロップ23の出力が高い状態に
反転し、トランスミッションゲート14が再び導通し、そ
してロータ３が再び制動を受けるようになる。この時ロ
ータ３は、基準信号が再び高くなるまで低速で回転し続
ける。

ロータ３がその零位置を通過する時は常に形成回路28が
発生したパルスはカウンタ29により計数される。こうし
て、後者のカウンタ29の出力はロータ３が４回転する毎
に高い状態になる。

カウンタ29の出力が高くなり、フリップ・フロップ23の
出力Ｑが低い場合は、これはロータ３が、もしVcに等し
い速度で回転している場合にロータが取るべき位置に対
して高速で回転していることを意味するが、カウンタ2
5′の内容は、この場合にはゲート27の出力により発生
された比較信号に応じて１単位だけ減分されることにな
る。基準信号の次の周期の間にロータ３が高速で回転す
る時間の長さは、従って、前回の周期中のものより短か
くなり、従ってロータの平均速度はより低くなる。

一方、カウンタ29のこの出力がフリップ・フロップ23の
出力Ｑが高くなった後高くなると、これは、ロータ３が
もしこれが設定速度Vcで回転している場合に取るべき位
置に対してゆっくりと回転することを意味するが、カウ
ンタ25′の内容は、この場合は、ゲート26の出力により
発生された比較信号に応じて１単位だけ増分されること
になる。基準信号の次の周期の間にロータ３が高速度で
回転している時間の長さは、従って、前回の周期の間よ
り大きくなり、従ってその平均速度はより高くなる。

実際の試験により確認された理論計算によると、回路1
2′などの回路により、ロータ３が高速で回転する時間
の長さを決定するカウンタ25′の内容は、ロータ３が高
速で約３回転、従って低速で約１回転する値に安定化す
る。

かくして、回路12′もロータ３の回転速度を周期的に調
節することになる。第１図に示したように、ロータ３の
平均速度の調節は、ロータの実際の角度位置と、このロ
ータが設定速度Vcで回転した場合に取るべき位置との間
で周期の始めになされた比較に従って基準信号の各周期
中に実施される。しかしながら、第４図の場合には、基
準信号の周期は、ロータがVcに等しい平均速度で回転す
る場合にロータ３が４回転、即ち1440°回転するために
取る時間に対応する。

第４図を参照して説明した調節原理は、２つの連続する
比較信号の間でロータ３が回転する角度に対して選択さ
れた値が何であっても、また設定速度Vcに対して選択さ
れた値が何であっても、勿論適用可能である。この角度
は一般にｋ・360°に等しく、また因子ｋは原理的には
任意の値を持つことができる。簡単のため、ｋに対して
は１或いはそれ以上の整数を選択する。以下の第５図の
説明では、値0.5が因子ｋに対して選択できることが明
らかになろう。

因子ｋに対して選択された値が何であっても、即ち２つ
の連続する比較信号の間のロータが回転する角度値が何
であっても、基準信号の周期は勿論上記角度と選択され
た設定速度との比に等しくなければならない。

更に明らかなように、第１図に示した実施例を参照して
以上に記載した本発明による変換装置の利点は、これ等
はまたロータの制動抵抗器を周期的にしゃ断するという
事実から生じるものであるが、全て上記実施例の他の形
態でも、例えこれ等の形態の幾つかの場合にロータ３が
低速で１回以上回転したとしても、これ等の場合にも見
出され得るものである。

記号Vtは第１図の説明で用いられ、ロータ３の実際の平
均速度を示したが、一方これは基準信号の各周期の間に
ロータが回転しなければならない回転だけを近似的に示
すものである。この記号Vtは、以下の残りの説明では、
ロータ３が基準信号のほぼ一周期の間に回転する実際の
回転数とは無関係に、一般にその期間の間のロータ３の
実際の平均速度を示すために用いられる。

既に始めの頃に説明したように、以上に記載したような
機械から電気エネルギーへの変換装置における機械的、
磁気的損失は選択した設定速度Vc或いはその二乗に直接
依存するものである。従って、このような損失を減ら
し、変換装置の効率を増すためにはVcに対して出来るだ
け低い値を選択することが望ましい。

しかしながら、制御回路は、全ての場合に、ロータ３の
平均速度Vtを選択した設定速度Vcのそれに近い値に維持
できなければならない。

この設定速度Vcは、勿論、ロータ３が制動を受けている
期間中のその平均速度に特に依存する。第２図ではこの
平均速度をV1で示してある。

低速のVcの選択を可能にするためには、速度V1も低速で
なければならない。最低平均速度V1は、ロータ３が回転
し、一方コイル６の端子が短絡している時に得られる。

しかしながら、制動を受けている時のロータ３の瞬時速
度は一定ではない。この瞬時速度は磁石3aとコイル６の
間の既に言及した磁気結合因子C1に依存している。この
因子の、ロータ３の角度位置Ｘの関係としての、変化を
第３図に概略図示してある。

他の全てのものは等しいが、ロータが、その制動を受け
た期間中、結合因子C1が零の位置に近づく時はロータ３
の瞬時速度は明らかに増加し、ロータ３がこれ等の位置
から離れると再び減少する。

制動を受けている時のロータ３の平均速度V1は上記の瞬
時速度の増加により不利に影響され、設定速度Vcに対し
て選択できる値に下限を課すことになる。

第５図に示した変換装置はこの欠点を解決するものであ
る。第１図に示した変換装置と同様に、この変換装置は
計時器に適合するように設計してあり、また歯車列４を
介して電気エネルギー発生装置のロータ３を駆動するば
ね１と、時間表示ハンド９を具備している。

第５図には、ばね１、歯車列４、およびハンド９は図示
してない。ロータ３は第１図の発生装置２のものと同等
であり、後者の場合と同様にその一部を形成する磁石3a
により示してある。

概略図示した発生装置30は特許明細書UA−Ａ−4371821
に記載されたモータのものと構造的に類似している。こ
のモータを用いた場合と同様に、発生装置30は３個のポ
ールピース32,33および34を具備するステータ31を備え
ている。

これ等のポールピース32,33および34の一端部のポール
面は空隙35,36および37により互いに分離されており、
ロータ３の永久磁石3aを装着するほぼ円筒状の空間を規
定している。

ポールピース32の他端部はアーマチュア38によりポール
ピース33の他端部に、またアーマチュア39によりポール
ピース34に接続してある。これ等のアーマチュア38と39
にはそれぞれ２つのコイル40と41が設けてある。

上記の場合のモータとは異なり、第５図に示した発生装
置30はロータ３を位置決めする手段を備えていない。

第５図に示した変換装置は第１図のものに類似した整流
装置７を具備し、その入力はコイル40の端子40aと40bに
接続され、その出力は同様に第１図のものに類似した蓄
積、濾波用キャパシタ８に接続されている。

発生装置30のロータ３の回転速度は制動手段11′を有す
る回路により、またこの制動手段11′を制御する回路12
により調節される。回路12は、この実施例では、第１図
の回路に同等であり、従って再び詳細には図示してな
い。第５図で12aと12bで示した回路12の入力と出力はそ
れぞれ第１図の形成回路28の入力とフリップ・フロップ
23の出力に対応するものである。

制動手段11′は、互いに直列にコイル40の端子40aと40b
に接続した抵抗器13とトランスミッションゲート14を備
えている。これ等の抵抗器13とゲート14は第１図に示し
たものに類似している。

更に、上記制動手段11′はコイル41の端子41aと41bに直
結したトランスミッションゲート42を備えている。ゲー
ト42の制御電極42aは、ゲート14の制御電極14aと同様
に、制御回路12の出力12bに接続される。

コイル41の端子41aはコイル40の端子40aに接続され、そ
の電圧は回路の基準電圧として用いられる。このように
して、トランスミッションゲート42はトランスミッショ
ンゲート14と同様に制御回路12が発生した信号に応答す
る。この信号が低い場合は、ゲート14と42は非導通にな
り、また高い場合は導通状態になる。

最後に、制御回路12の入力12aはコイル40の端子40bに接
続される。

従って、コイル40は第１図の変換装置のコイル６と同様
に機能する。特にこのコイルは回路12と他の回路の付勢
に必要な電気エネルギーを与え、またその端子40bの電
圧は回路12により用いられて、ロータ３がその零位置を
通過した時点を決定する。

磁石3aのコイル40との磁気結合因子はロータ３の角度位
置と共に変化し、この変化は、少なくとも第１近似で
は、第１図の結合因子C1のものと同じである。第５図に
示したものと同様の発生装置においては、結合因子が零
になる角度位置は、磁石3aの磁化軸の方向が空隙35の中
心を通り、ロータ３の回転軸線を通る直線とほぼ60°を
なすものに近接している。これ等の２つの位置の一方は
上で規定したロータ３の零位置である。

磁石3aは勿論更にコイル41と磁気結合される。磁石3aの
コイル41との結合因子C2は因子C1と同様に変化するが、
磁石3aの磁化軸の方向が空隙36の中心を通り、ロータ３
の回転軸線を通る直線と約60°の角度をなすロータ３の
角度位置に近い零値を有している。

互いに対して結合因子C1とC2の変化を示す曲線間の位相
差は空隙35,36および37の相対角度位置に当然依存して
いる。上記結合因子C2の変化を示す曲線も示してある第
３図には、上記の位相差が約60°の場合が図示してあ
る。

第５図に示した変換装置の動作は第１図に示した変換装
置のものに同じであり、従ってここでは説明は繰り返さ
ない。

しかしながら、２つのトランスミッションゲート14と42
は、これ等が同じ信号により制御されるので、任意の１
時点で共に導通か非導通のいずれかになる。

従って、この信号が低い時、即ちロータ３が制動を受け
てない期間の間は、コイル41は開路しており、ロータ３
の回転に影響を与えない。

回路12が発生した制御信号が高い時、即ちロータ３が制
動を受けている期間には、コイル41はトランスミッショ
ンゲート42により実質的に短絡される。コイル41の磁石
3aとの結合因子C2はコイル40の磁石3aとの結合因子C1が
低い値を持つ時は高い値を持つので、コイル41は、コイ
ル40がロータ３の制動を有効に与え得ない時それを保証
することになる。

このようにして、ロータ3aはその角度位置がどこにあっ
ても有効に制動をかけられ、また制動されている時のそ
の瞬時速度は最早第１図の場合のような大きな変化は受
けなくなっている。

ロータ３の角度位置に対してオフセットされた磁石3aと
の結合因子を有する２つのコイル40と41を発生装置30が
備えるということに起因する上記の特徴の結果として、
設定速度Vcは第１図の場合よりむしろ低く選択され得る
ようになり、従ってこれに比例して変換装置の機械的、
磁気的損失を減少させ、かくしてその効果を増加させる
ことになる。

カウンタ22と25の計数容量および発振器21が発生した信
号の周波数は当然選択した設定速度に適合されなければ
ならない。

第４図の制御回路12′はまた第５図の発生装置30からな
る変換装置に用いることができる。この変形した構成に
ついてはここでは説明しない。

第６図は、第５図に示した変換装置の回路12の代りに使
用できる制動手段11を制御する回路12″の構成図であ
る。

回路12″においては、回路12のカウンタ22と25はそれぞ
れ12個のフリップ・フロップからなるカウンタ22″と2
5″で代替してある。従ってこれ等のカウンタ22″と2
5″の計数容量は単に4096になる。回路12のコンパレー
タ24は勿論、ここでもＡおよびＢで示した12の第１入力
と12の第２入力とを有したコンパレータ24″により置き
代えられる。更に、回路12の形成回路28は形成回路28″
で代替され、その出力は、コイル40の端子の電圧が一方
向に或いは他方向に、即ちロータ３の１回転当り２度零
を通る時は常にパルスを発生する。

この実施例の場合、形成回路28″は、第１図の同じ参照
番号をもつ成分に類似の増幅器28.1、キャパシタ28.2、
および抵抗器28.3、とインバータ28.4、第２キャパシタ
28.5、第２抵抗器28.6、およびオアゲート28.7により構
成してある。これ等の成分は全て図示のように互いに接
続してある。

回路12′のその他の成分は同じ参照番号の回路12の成分
に類似のものである。

制御回路12″を備えた変換装置の動作は第５図の変換装
置のものと同等であり、ここでは詳述しないことにす
る。ここでは単に、カウンタ22″の出力22″ａが発生し
た基準信号の周期が単に125ミリ秒で、この周期が、も
しロータ３の半回転の間の平均速度がここで再び秒当り
４回転に設定される設定速度Vcに等しい場合にロータ３
が上記半回転、即ち180°回転する時間に対応すること
に注目されたい。

更に、基準信号の周期がロータ３の半回転にほぼ対応
し、且つ磁石3aのコイル40との結合因子C1がロータ３が
制動をかけられてない上記周期のその部分の間に高い値
に達するので、発生装置30はロータ３の半回転毎に電気
エネルギーを発生する。

しかしながら、ロータ３に制動をかけなければならない
時の基準信号の期間のその部分の間のロータ３の制動
は、磁石3aのコイル41との結合因子C2が上記期間の上記
の部分の間に高い値になるので、有効になる。

従って、第５図に示した変換装置を用いた場合、ロータ
３の設定速度Vcは１秒当り４回転以下になるように選択
可能である。この場合、変換装置の各種成分、特に発振
器21および／またはカウンタ22″を採用することが当然
必要となり、これにより基準信号の周期は選択した設定
速度に対応した値を持つことになる。

第５図に示した変換装置においては、また上記の変形し
た構成においては、コイル41は勿論、蓄積キャパシタ８
にまた接続された出力を持つ整流器７に類似の整流器の
入力に接続可能である。この構成においては、図示はし
てないが、コイル41は従ってまたキャパシタ８に電気エ
ネルギーを供給することになる。

コイル40と41はまた、少なくともロータ３が制動を受け
てない時は直接接続が可能である。このような結線に必
要な手段は、当業者には公知のものなので、ここでは説
明を加えないことにする。

このような場合に、整流器７に印加される電圧は当然第
５図の場合より高くなり、これにより整流器７の効率、
従ってこのように修正した変換装置の効率が改良される
ことになる。

上記の変換装置においては、時点t0で始まった基準信号
の１周期の間のロータ３の平均速度Vtは、この周期の途
中でロータ３が制動をかけられない時間T2或いはT2′を
上記時点t0で一定量だけ修正することにより調節され、
この修正の方向は、時点t0におけるロータ３の実際の角
度位置とその零位置との差の方向により決定される。

換言すると、基準信号の各周期の間のロータ３の平均速
度Vtは単に前の周期中の平均速度Vtと設定速度Vcとの差
の方向に従って調節されるわけである。

この調節モードは実行が特に容易であるという利点を有
する。しかしながら、このモードを実行する変換装置の
種類に依存して、また特に変換装置の各種可動部分の機
械的特性に依存して、またその発生装置２の電気的、磁
気的特性に依存して、この調節モードは必らずしも最適
とは言えなくなる。

特に、各時点t0で行われる時間T2或いはT2′の修正が、
この時間が発振器21が発生する信号の１周期に等しい、
即ち約30.5マイクロ秒の上記の例の場合のように、小さ
い場合は、調節が行われる速度、即ち平均速度Vtが或る
理由のためにかなり設定速度から離れた後この設定速度
に近い値に戻される速さも小さくなり得ることになる。

勿論、各時点t0で時間T2またはT2′に課された変化を増
加させることにより上記の調節の速さを増すことも可能
である。

しかしながら、変換装置の上記の特性に依存して、上記
調節の速さの増加により速度Vtは不安定になり、従って
設定速度Vcの周りで比較的大きな振幅で振動するように
なる。

平均速度Vtを調節する他の多くのモードを用いることが
できるが、その変換装置の１つの特定の種類に最も適し
たものの選択は後者の特性に当然依存することになる。

これ等の調節モードの全てについて、この調節は、各時
点t0でロータ３の実際の角度位置とその零位置との差の
方向、および前回の時点t0でロータ３が取った値に対す
る上記の差の値の変化の方向を決定すること、更にこれ
等２つの情報項目に依存して時間T2或いはT2′を修正す
ることからなるものである。

この調節モードは、この調節に用いられる各情報項目
の、時間T2或いはT2′に課された修正の値に与える影響
が、変換装置の特性に依存して適合され、設定速度Vc近
傍の速度Vtの振動が誇張されるという全ての危険性を実
際に排除しながら速度Vtの非常に迅速な調節を保証する
ことができるので、殆んど全ての種類の変換装置に都合
よく用いることができる。

このような調節モード或いはここでの特定の場合に、ま
たは他の場合により適した他の調節モードの実施に必要
な手段は、それ等の実際の性質が変換装置の上記の特性
に依存しており、またそれ等の実現は本発明の範囲外な
ので、ここでは説明しないことにする。

上記本発明による変換装置の実施例の全ての形態におい
て、ロータの平均速度の調節は、基準信号の各周期の間
に、基準信号の前回の周期の間のロータの平均速度の、
この周期の初めに多かれ少なかれなされた直接の測定に
依存して設定速度より大きな速度でロータが回転する時
間長を調節することにより実現される。この調節はまた
勿論、基準信号の各周期の間に、同じ比較に依存して設
定速度以下の速度でロータが回転する時間長の調節によ
っても達成可能である。この可能性を利用した本発明に
よる変換装置の実施例の形態は、これ等が上記のものか
ら容易に演えきできるので、ここでは説明しないことに
する。

本発明による変換装置の実施例の上記形態の全ての場合
に、時間T2或いはT2′の幅を決定するカウンタ25,25′
または25″は、変換装置が動作を開始した後、キャパシ
タ８の端子にかかる電圧がこのカウンタが付勢する電子
回路を正しく動作させるのに十分な値に達した時点でカ
ウンタの内容が自動的に所定の値を取るように設計可能
である。この所定の値は例えば、カウンタ25,25′また
は25″が取ることができる最大値の半分にすることがで
きる。

上記の構成は、本発明の範囲外なのでここでは詳述しな
いが、変換装置が停止後再び動作を開始する時にロータ
３の平均速度が設定速度に安定化するのに必要な時間を
かなり低減させる一助となるものである。

上記の変換装置の全ての場合に、ロータ３は或る時は高
速で、他の時は低速で継続して回転するものである。従
って設定速度Vcは任意に低い値を取ることはできない。
実際には、選択できる最小値は秒当りほぼ２〜３回転で
ある。

第７図はロータ３の設定速度Vcを所望の実際に低い値に
選択できる場合の変換装置の構成図である。この図の実
施例によると、選択した設定速度の値は秒当り0.5回転
である。

第７図に示した変換装置は、既に記載したものと同様
に、既に記載した変換装置のものに類似のバレルばねか
ら構成した機械的エネルギー源からなり、従ってこれは
ここでは示さないことにする。

このバレルばねは、同様に図示してない歯車列を介し
て、発生装置50のロータ３に結合される。ロータ３は更
に以前の変換装置のロータに類似しており、前と同様
に、その一部を形成する永久磁石3aにより示してある。

発生装置50は、第１図の発生装置２とは、これが互いに
反対方向に、磁石3aをとり囲むポール面に形成した１対
の切込み51,52により構成されている点で異なるだけで
ある。

公知のように、切込み51と52の目的は一般に位置決めト
ルクと呼ぶトルクを発生することにあり、このトルクは
ロータ３に印加され且つロータ３の角度位置に対してほ
ぼ正弦波状に変化し、その周期は180°、即ちロータ３
の1/2回転である。この位置決めトルクは第８図ではCP
として示してある。

従来、このトルクCPは第８図で正と示された時はロータ
３を角度Ｘの増加する方向に回転させようとし、また負
と示された時は角度Ｘの減少する方向に回転させようと
するものである。同じことが後で説明する他のトルクに
対しても用いられよう。

このようにして、トルクCPは、他の影響がない場合は、
第８図でCP1とCP2で示した２つの安定平衡位置の一方ま
たは他方にロータ３を移動させ、或いは保持しようとす
る。

これ等の位置CP1とCP2は、ロータ３の磁石3aの磁化軸が
切込み51と52の中心を結ぶ直線にほぼ平行な方向を持つ
ものである。第７図の実施例によると、これ等の切込み
51と52の中心を結ぶ直線は角度Ｘの原点として取った直
線と角度10°をなしている。第１図の例と同様に、角度
Ｘの原点として取った直線は空隙5aと5bの中心を結ぶ直
線に垂直である。

このようにして、ロータ３の２つの安定平衡位置CP1とC
P2は、他に何も影響がなければ、磁石3aの磁化軸が角度
Ｘの原点と80°をなし、切込み51と52の中心を結ぶ直線
と90°をなすものである。

しかしながら、第７図に示した変換装置においては、ロ
ータ３は更にこれをばね１に接続する歯車列４により伝
達される機械的駆動トルクに課されるものである。この
変換装置の諸成分は、この機械的トルクの最大値が上記
位置決めトルクCPの最大値以下になるように選択され
る。

この機械的トルクに対する任意の値は第８図ではCMと呼
ぶことにする。

このようにして、ロータ３は、他に何の影響もない場合
は、機械的トルクCMとトルクCPとの和に等しい合成トル
クを受けるようになる。この合成トルクは第８図ではCR
と呼ばれる。

トルクCRの変化は、トルクCPのものと同様に、周期的で
あり、その周期は180°である。更に、機械的トルクCM
の最大値はトルクCPの最大値より小さいので、トルクCR
は、ロータの１回転の間に、４つの零値を取ることにな
る。これ等の零値のうちの180°離れた２つは安定平衡
の位置に対応し、他方の２つは、同様に180°離れて、
ロータ３の不安定位置に対応している。第８図において
は、安定平衡の２つの位置はP1およびP2と呼び、不安定
平衡の２つの位置はP3およびP4と呼ぶことにする。

第７図の変換装置は第１図のものに類似した制動手段1
1、整流器７、およびキャパシタ８により構成され、こ
こでは説明は繰返さないことにする。

第７図に示した変換装置は更に制動手段11を制御する回
路53により構成される。この回路53は例えば周波数が32
768Hzのパルスからなる信号を発生する発振器54を備え
ている。

発振器54の出力は個別には示してない15個のフリップ・
フロップからなるカウンタ55の入力に接続される。これ
等の15個のフリップ・フロップは従来通り互いに縦続接
続され、これにより計数容量が32768のカウンタ55が得
られる。

このカウンタ55は上記15個のフリップ・フロップの反転
出力により形成され、それにより周期が１秒の信号を発
する出力55aを備えている。この出力55aは全てＴ形の３
個のフリップ・フロップ56,57、および58のクロック入
力Ckに接続される。

更に、カウンタ55はその第５、第７、および第８のフリ
ップ・フロップの直接出力が形成する出力55b,55cおよ
び55dを備えている。従って、これ等の出力55b,55c、お
よび55dはそれぞれ周波数が2048Hz、256Hz、および128H
zの信号を発生する。

これ等のカウンタ55の出力55b,55cおよび55dはフリップ
・フロップ56のリセット入力Ｒに出力を接続したアンド
ゲート59の入力に接続される。

カウンタ55の出力55bと55cはフリップ・フロップ58のリ
セット入力Ｒに出力を接続した他のアンドゲート60の入
力に接続される。

フリップ・フロップ56の出力はトランスミッションゲ
ート14の制御電極14aに接続される。

フリップ・フロップ57と58の出力ＱはＰ形MOSトランジ
スタTr1のゲートに出力を接続したナンドゲート61に接
続される。

更に、フリップ・フロップ58の出力Ｑはフリップ・フロ
ップ57の出力に第２入力を接続したアンドゲート62の
一方の入力に接続される。ゲート62の出力はＮ形MOSト
ランジスタTr2のゲートに接続される。

これ等トランジスタTr1とTr2のドレインは共にコイル６
の端子6bに接続され、またそれ等のソースはそれぞれキ
ャパシタ８の端子8bと8aに接続される。ソースと端子8a
と8bの間の結線は図示してない。第１図に示したよう
に、端子8aと8bはそれぞれ回路電源の負端子と正端子に
対応している。

第７図の変換装置の動作は上記の第８図、および回路53
の各点で測定した論理状態を示す第９図を参照して説明
する。

カウンタ55の出力55aは、後に示すように、当初説明し
た基準信号と同等の基準信号を形成する周期１秒の信号
を発生する。この信号55aが高くなる時点は上記と同様
にt0と呼ぶ。

本明細書で後に明らかにするように、各時点t0の直前
に、ロータ３はその安定平衡の位置P1或いはP2の一方ま
たは他方で停止され、そしてフリップ・フロップ56の出
力は高くなる。かくして、トランスミッションゲート
14が導通し、制動抵抗器13はコイル６と並列に接続され
る。この場合、ロータ３が例えば衝撃に起因して角加速
を受けると、ロータ３はロータの運動により誘起され且
つ抵抗器13を流れる電流に起因するトルクにより、更に
トルクCRにより制動をかけられ、そしてトルクCRにより
その平衡位置に戻されることになる。

更に各時点t0の直前に、フリップ・フロップ58の出力Ｑ
は低くなっている。従ってゲート61と62の出力はそれぞ
れ高く、低くなり、両トランジスタTr1とTr2が非導通に
なる。

t01と呼ぶ、この説明が始まる時点t0の前ではロータ３
は位置P1に停止されると仮定する。

更に、上記時点t01の前で再びフリップ・フロップ57の
出力Ｑが低い状態にあると仮定する。

最後に、コイル６は、その端子6bが以下に説明するよう
に電源の正極に接続した時、ロータ３がその安定平衡の
位置P1にある時ロータ３を角度Ｘの正方向に回転させる
磁場をこのコイル６が発生するように、設計され且つス
テータ５上に配置されると仮定される。同様に、コイル
６の端子6bを電源の負極に接続し、但しロータ３がその
位置P2或いは安定平衡にある時、コイル６により作られ
た磁場はロータ３を角度Ｘの正方向に再び回転させる。

時点t01でカウンタ55の出力55aは高くなる。同時に、カ
ウンタ55の出力55b,55cおよび55dは低くなる。従ってフ
リップ・フロップ56と58の入力は低い状態になる。この
ようにして、フリップ・フロップ56の出力は低くな
り、それによりトランスミッションゲート14が非導通に
なり、そしてフリップ・フロップ57と58の出力Ｑが高く
なる。

トランスミッションゲート14のブロッキングは、ロータ
３を、これがそれを位置P1に維持しようとするトルクCR
に課されるだけなので、回転させる程十分なものではな
い。

トランスミッションゲート14が非導通にされると同時
に、トランジスタTr1はゲート61の出力に現われた低い
状態により導通状態になる。このようにして、コイル６
の端子6bが回路電源の正極に接続され、電流がコイル６
を通して矢印Ｉ方向に流れ始める。この電流により形成
された磁場がロータを角度Ｘの増加方向に回転させるこ
とになる。

従って、発生装置50は、時点t01の直後に、モータとし
て動作することになる。

本例で、時点t01の2.2ミリ秒後に発生する時点t31にお
いては、カウンタ55の出力55bは高くなる。カウンタ55
の出力55cもその時点では既に高くなっているので、ゲ
ート60の出力も高くなる。従って、フリップ・フロップ
58はその出力Ｑが低い状態にスイッチされる。

このようにしてトランジスタTr1はゲート61の出力の高
い状態により非導通にされ、コイル６を流れる電流がし
ゃ断される。

発生装置50の特性および時点t01とt31を分離する時間T3
の幅は、ロータ３が時点t31でその不安定平衡の位置P3
に近接し、且つこのロータが上記時点で位置P3に達して
いない場合、その運動エネルギーが十分大きくてその位
置に到達し且つそれを越えて行くように選択される。

ロータ３が位置P3を通過すると、これはこの時点で正で
あるトルクCRにより、なお角度Ｘの増加方向に駆動され
ることになる。

この状態は、本例では、時点t01の約６ミリ秒後に、即
ち時点t31の約3.8ミリ秒後に発生する時点t41まで、時
間T4の間継続する。時点t41で、カウンタ55の出力55b
は、カウンタ55の出力55cと55dが既に高くなっている
が、高くなる。従ってゲート59の出力も高くなり、かく
してフリップ・フロップ56の出力も高い状態にされる
ことになる。従って、トランスミッションゲート14が導
通状態になり、また抵抗器13がコイル６の端子に接続さ
れる。

時点t41でロータ３は、その不安定平衡位置P3とその安
定平衡位置P2の間の中間位置Pf1にあるが、以上より制
動をかけられ、その速度は大きく減少する。このロータ
３は、これがその第２安定平衡位置P2に達した時零にな
るように減少するトルクCRに応じて低速で回転し続け
る。かくしてロータ３は上記平衡位置の近傍で数度振動
した後、位置P2で停止する。

次の時点t02でも同じプロセスが反復され、異なるの
は、フリップ・フロップ57がその出力Ｑが低く且つその
出力が高い状態にスイッチするという点だけである。
従って、ゲート62の出力により制御電極に印加された高
い状態に応じて導通状態になるのはトランジスタTr2で
ある。

このようにして、コイル６の端子6bは、この場合は電源
の負極に接続され、電流がコイル６を通して矢印Ｉと反
対の方向に流れ始める。時点t02ではロータは位置P2に
あるので、この電流が形成した磁場はロータ３を角度Ｘ
の増加方向に再び回転させることになる。かくして発生
装置50が再びモータとして動作する。

上記のように、ゲート60の出力は、時点T02の約2.2ミリ
秒後に発生し、T32と呼ぶことにするその時点で、時間T
3の後に高くなる。このようにして、フリップ・フロッ
プ58の出力Ｑは再び低くなり、これによりトランジスタ
Tr2は非導通になされる。

再び上記と同様に、ロータ３は、これがその位置P4とP1
の間の中間位置Pf2にある時時点t32の約3.8ミリ秒後に
発生し、t42と呼ぶことにする時点でゲート59の出力が
高くなるまで、時間T4の間その運動エネルギーおよびト
ルクCRの影響下で回転し続けることになる。

この時点t42から、トランスミッションゲート14は導通
し、ロータ３が制動を受けるようになる。ロータ３は、
これが再び安定平衡位置P1に達するまで低速で回転し続
け、その位置でロータ３は次の時点t0まで停止すること
になる。上記のプロセスは勿論各時点t0で反復される。

ロータ３の平均速度は、実際は、選択した設定速度Vc、
即ち本例では秒当り0.5回転に等しいことは明らかであ
る。更に、既に説明した実施例の他の形態の場合と同様
に、基準信号の周期はロータの所定の回転角度、即ち18
0°と設定速度Vcとの比に等しい。従って、第５図の場
合と同様に、上記の因子ｋは0.5になる。

このようにして、第７図に示した変換装置の機械的、磁
気的損失は、設定速度Vcに依存するものであるが、第１
図と第５図に示した変換装置の場合よりなお小さいこと
になる。

上記の平均速度は、もし、勿論だが、この時間がカウン
タ55の出力55aの発生する基準信号の周期を越えない場
合は、ロータ３が半回転する間に実際に取る時間とは無
関係なことも明らかである。

実際には常にあることだが、もし上記条件が満足される
と、ロータ３の平均速度は基準信号の周期だけに依存す
ることになる。従って、秒ハンドを持たない時計の場合
は、平均速度に対して秒当り0.5回転以下の値ですら選
択することができるようになる。

しかしながら、平均速度が低い程、キャパシタ８の蓄積
容量は大きくなければならない点に留意すべきである。
これは、キャパシタ８がその端子にかかる電圧が非常に
大きく変動せずに、発生装置50からの２つの電気エネル
ギーのバーストの間の時間にわたって種々の電子部品を
付勢できなければならないということによる。

キャパシタの体積はその容量に比例しており、設定速度
Vcに対して非常に小さな値を選択することはできない。
これは、その時必要になるキャパシタ８は例えば腕時計
などの時計に合わせるには嵩ばり過ぎるということによ
る。

既に行った説明から明らかなように、ロータ３の各半回
転には次の３つの相が含まれている。

第１相の間は、これは各時点t0毎に始まり、時間T3、即
ち本例では約2.2ミリ秒後に終るのだが、発生装置50は
ステップモータとして動作する。発生装置50は或る量の
電気エネルギーを蓄積キャパシタ８から受け、これを更
に、発生装置が位置P1から位置P3へ或いは位置P2から位
置P4へそのロータを駆動するために用いる機械的エネル
ギーに或る効率で変換している。この機械的エネルギー
の量は、第８図のＸ軸と曲線CRの負の部分とにより規定
された領域Z1の各々の表面に比例している。

第２相の間は、これは第１の相の終了時に始まり時間T
4、即ち本例では3.8ミリ秒継続するが、発生装置50のロ
ータ３はトルクCRの影響下で高速回転する。このように
して発生装置50は第１図および５図の発生装置２および
30と同様にして或る量の電気エネルギーを発生する。こ
の電気エネルギーの量は、点P3とPf1の間或いはP4とPf2
の間で、第８図の曲線CRの正の部分とＸ軸とにより規定
された領域Z2の各々の表面にほぼ比例している。

ここでは説明しないが、実際の試験では確認してある理
論的検討によると、第２相の間に生成された電気エネル
ギーの量と第１相の間に消費された電気エネルギーの量
との差が、ばね１がほぼ完全に弛むまで第７図に示した
変換装置の電子回路を正しく動作させるのに十分な大き
さの変換装置の諸成分を与えることが可能である。

第３相の間では、これは本例では各時点t0の約６ミリ秒
後に始まり、ロータ３がその安定平衡の位置P1とP2の一
方で停止するまで続くものであるが、発生装置50はなお
ある量の電気エネルギーを発生するが、このエネルギー
は抵抗器13で散逸されてロータ３に制動を与える。この
時ロータ３は、上記プロセスが再び始まる次の時点t0ま
でなお変化しないままである。

第７図に示した変換装置がばね１の弛緩のため動作を停
止すると、キャパシタ８は当然であるが放電し、その端
子にかかるポテンシャル差は零になる。

ばね１が、この種の停止動作の後、巻かれると、変換装
置は、このために適切な手段を設けてない場合は、ばね
１により歯車列４を介してロータ３に印加された機械的
駆動トルクが切込み51と52により発生された位置決めト
ルクより小さく、またこの位置決めトルクより大きな電
気エネルギーをキャパシタ８は何も与えないので、再び
動作を開始することはない。

この変換装置を再始動させるのに必要な手段は機械的な
ものでよい。これ等の手段は、例えば、腕時計の時間を
設定するステムなどの制御ステムの迅速な回転に応じて
この制御ステムをロータ３に接続するクラッチにより構
成してもよい。

これ等の手段はまた電気的なものであってもよい。これ
等の手段は、例えばキャパシタ８と並列に接続され、十
分な光量を受けた際にこのキャパシタ８を充電すること
ができる光電池により構成してよい。

第７図には63で示したこの種の光電池を破線で示してあ
る。

上記の変換装置においては、発生装置のロータは単に１
対の磁極だけを有した１つの永久磁石だけで構成してあ
る。かくして、この発生装置により発生された電圧の１
周期はロータの１回転に対応することになる。更に、基
準信号の周期はロータの所定の回転角度と設定速度Vcと
の比に等しく、この所定の角度はｋ・360°に等しいも
のであり、ｋは好ましくは0.5か、１以上の整数であ
る。

本発明による、以上に記載した変換装置の全ての形態の
実施例においては、発生装置のロータの永久磁石は勿論
１対の磁極ばかりでなくｐを整数としてｐ対の磁極によ
り構成してもよい。従って、この様な場合には、発生装
置が発生する電圧はロータの１回転当りｐになる。この
時、上記の所定角度は、基準信号の周期が常に所定の角
度と設定速度との比に等しくなければならないので、当
然ｋ・360°/pに等しくなる。

発生装置のロータが１つの永久磁石ばかりでなく、上記
の特許明細書CH−Ｂ−597636に記載してある発生装置の
ロータの場合と同様に、回転ディスクの周辺に配置した
複数の磁石を具備するならば、同じ考えが適用される。
このような場合には、上記の数ｐは勿論上記複数の磁石
の半分に等しい。

本発明による発生装置は更にその磁石とそのコイルを磁
気的に結合するステータを持たなくてもよい。

また、上記の本発明による変換装置の全てにおいて、電
気エネルギーを蓄積するキャパシタ８は再充電可能な電
池で直ちに置き代えることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による変換装置の第１形態の実施例を概
略図解するブロック図； 第2a図および第2b図は第１図に示した変換装置の動作を
説明する図； 第３図は第１図および第７図に示した発生装置のロータ
とコイルとの間の、或いは第５図に示した発生装置のロ
ータとコイルとの間の結合因子に生じた変化を概略図解
する図； 第４図は第１図に示した制動手段の制御回路の変形した
形態のブロック図； 第５図は本発明による変換装置の第２の形態の実施例を
概略図解する回路図； 第６図は第５図に示した制動手段の制御回路の変形した
形態のブロック図； 第７図は本発明による変換装置の第３の形態の実施例を
概略図解する回路図； 第８図は第７図に示した発生装置のロータが受けるトル
クを概略図示した図；および 第９図は第７図に示した変換装置の動作を説明する図で
ある。 １…機械的エネルギー源（ばね）、２…電気エネルギー
発生装置、３…ロータ、3a…永久磁石、４…歯車列、５
…ステータ、5a,5b…空隙、６…コイル、７…整流器、
８…キャパシタ、９…時間表示ハンド、10…調節回路、
11,11′…電気制動手段、12,12′,12″…制御回路、13
…制動用抵抗器、14…電子オン・オフスイッチ（トラン
スミッションゲート）、14a…スイッチ14の制御電極、2
1…水晶発振器、22,22′,22″,25,25′,25″,29,55…カ
ウンタ、23,56,57,58…フリップ・フロップ、24,24′,2
4″…コンパレータ、26,27,59,62…アンドゲート、28,2
8″…形成回路、28.1…高利得、高インピーダンス入力
増幅器、28.4…インバータ、28.2,28.5…キャパシタ、2
8.3,28.6…抵抗器、28.7…オアゲート、30…電気エネル
ギー発生装置、32,33,34…ポールピース、35,36,37…空
隙、38,39…アーマチュア、40,41…コイル、40a,40b…
端子、42…トランスミッションゲート、50…電気エネル
ギー発生装置、51,52…切込み、63…光電池。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機械的エネルギーの電気的エネルギーへの
   変換装置であって、 ロータと該ロータの回転に応じて前記電気エネルギーを
   発生する手段とを備えた電気エネルギー発生装置と、 前記電気エネルギーを少なくとも一時的に蓄積する手段
   と、 前記ロータに機械的に接続され且つ何等かの他の影響が
   ない場合に所定の設定速度以上の第１速度で前記ロータ
   を駆動する機械的駆動トルクを発生できる機械的エネル
   ギー源と、 前記ロータの所定の回転角と前記設定速度との比に等し
   い周期の周期基準信号を発生する手段と、 第１および第２状態を有する制御信号を発生する手段
   と、更に 前記制御信号の第１状態に応答して前記機械的駆動トル
   クに反対の制動トルクのロータへの印加を誘起でき、且
   つ平均的に前記設定速度より低い第２速度を前記ロータ
   に加え、更に前記制御信号の第２状態に応じて前記制動
   トルクのロータへの印加を停止させることができる前記
   ロータを電気的に制動する手段とを具備し、 前記制御信号を発生する手段は、前記基準信号の周期に
   等しい周期で周期的に互いに続いて生じる複数の第１時
   間点の各々において前記状態の１つに前記制御信号をも
   たらす手段と、前記基準信号周期以下の長さの時間間隔
   だけ直ぐ直前の第１時間点から各々が隔置された第２時
   間点で前記状態の他方の状態に前記制御信号をもたらす
   手段とを備えてなる機械的エネルギーの電気的エネルギ
   ーへの変換装置。
2. 【請求項２】前記制御信号をその他方の状態にもたらす
   前記手段は、各第１時間点における前記ロータの実際の
   位置と、前記ロータが前記設定速度で回転した場合にな
   ると思われる位置との間の比較信号を発生する手段と、
   前記比較信号に応じて各第１時間点に直ちに続く時間間
   隔の長さを調節する手段とを備えた特許請求の範囲第１
   項に記載の変換装置。
3. 【請求項３】第１時間点毎に制御信号をその状態の一方
   にもたらす前記手段は第１時間点毎に前記制御信号をそ
   の第２状態に設定し、前記時間間隔は一定の固定値であ
   り、前記発生装置は更に前記ロータを前記機械的駆動ト
   ルクより大きな最大値を持つ位置決めトルクに課す手段
   を備えており、更に当該変換装置は前記機械的駆動トル
   クと同じ方向を有する電気駆動トルクを各々の前記第１
   時間点から前記ロータに一時的に印加する手段を具備
   し、前記２つの駆動トルクの和は前記位置決めトルクよ
   り大きい特許請求の範囲第１項に記載の変換装置。
4. 【請求項４】前記制動手段は、前記電気エネルギーの前
   記発生装置から前記蓄積手段への転送を可能にし且つ前
   記エネルギーの前記蓄積手段から前記制動手段への転送
   を禁止する少なくとも１つの単方向成分だけ前記蓄積手
   段から隔置されてなる特許請求の範囲第１項に記載の変
   換装置。
5. 【請求項５】前記ロータは、磁化軸を規定する少なくと
   も１対の磁極を備え、且つ前記磁化軸にほぼ垂直な回転
   軸線周りに前記ロータと共に回転自在に駆動される永久
   磁石を備え、更に前記電気エネルギーを発生する前記手
   段は前記永久磁石に磁気結合したコイルを備えてなる特
   許請求の範囲第１項に記載の変換装置。
6. 【請求項６】前記電気エネルギーを発生する前記手段は
   更に前記コイルと前記蓄積手段の間に位置する整流回路
   を備え、更に前記制動手段は前記コイルと前記整流回路
   の間に接続されてなる特許請求の範囲第５項に記載の変
   換装置。
7. 【請求項７】前記発生装置は前記永久磁石に磁気結合し
   た第２コイルを備え、当該変換装置は更に前記ロータを
   電気的に制動する第２手段を具備し、該手段は前記第２
   コイルに接続され、且つ前記制御信号の第１状態に応答
   して制動トルクを前記ロータに加えるようにした特許請
   求の範囲第５項に記載の変換装置。
8. 【請求項８】前記所定の角度はｋ・360°/pに等しく、
   ここにｋは0.5に等しいか、或いは１以上の整数であ
   り、更にｐは前記永久磁石の磁極対の個数に等しい特許
   請求の範囲第５項に記載の変換装置。