JPH0756517B2 - 小型発電装置 - Google Patents
小型発電装置Info
- Publication number
- JPH0756517B2 JPH0756517B2 JP59031699A JP3169984A JPH0756517B2 JP H0756517 B2 JPH0756517 B2 JP H0756517B2 JP 59031699 A JP59031699 A JP 59031699A JP 3169984 A JP3169984 A JP 3169984A JP H0756517 B2 JPH0756517 B2 JP H0756517B2
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- Japan
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- rotor
- stator
- coil
- unbalanced
- pole piece
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
- G04C10/00—Arrangements of electric power supplies in time pieces
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Control Of Stepping Motors (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Electromechanical Clocks (AREA)
- Control Of Charge By Means Of Generators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は電子時計の電源として用いることのできるよう
な小型発電装置に関するものである。
な小型発電装置に関するものである。
［従来技術］ 従来電子時計等の携帯電子機器のエネルギー源は電池が
ほとんどすべてであった。この電池はその持つ容量と時
計体の消費電流とから決まる電池寿命があり電池交換の
わずらわしさが常につきまとうものであった。そこでこ
の欠点を解消する為に例えば時計内部に発電機構を設け
る試みがなされている。その試みは従来特開昭50−1786
6号のごとくでありいずれも発電効率も悪く、サイズも
大きくなり又耐久性にも問題があり実用化にいたってい
ない。
ほとんどすべてであった。この電池はその持つ容量と時
計体の消費電流とから決まる電池寿命があり電池交換の
わずらわしさが常につきまとうものであった。そこでこ
の欠点を解消する為に例えば時計内部に発電機構を設け
る試みがなされている。その試みは従来特開昭50−1786
6号のごとくでありいずれも発電効率も悪く、サイズも
大きくなり又耐久性にも問題があり実用化にいたってい
ない。
［目 的］ 本発明は以上の様な欠点を解消し、きわめて発電効率の
高い、サイズ的にも自由度の高いしかも耐久性の優れた
発電装置を提供しようとするものである。
高い、サイズ的にも自由度の高いしかも耐久性の優れた
発電装置を提供しようとするものである。
［実施例］ 本発明の実施例を図によって説明する。尚小型発電装置
が組み込まれる携帯機器の例として腕時計を用いた。
が組み込まれる携帯機器の例として腕時計を用いた。
第１図は本発明を有効に活用した水晶腕時計のシステム
の概念を示すブロック図である。１は回転トルクを生じ
せしめる手段であり回転中心と重心とが偏心したアンバ
ランス車で構成される手段である。この回転手段１の回
転運動を増速輪列２により増速し発電機構としての変換
器A3のローターを回転させ交流電流を生じせしめる。こ
の交流を整流回路４により整流し蓄電手段５に蓄電す
る。本実施例ではこの蓄電手段として大容量コンデンサ
ーである電気二重層コンデンサーを用いている。この大
容量コンデンサーを電源として、時間標準である水晶を
含む制御回路６やこの制御回路６に制御された駆動回路
７が作動する。駆動回路７によりエネルギーを供給され
て変換器B8が動作し、この変換器B8の動きが減速輪列９
により指針10に伝えられ時が表示される。
の概念を示すブロック図である。１は回転トルクを生じ
せしめる手段であり回転中心と重心とが偏心したアンバ
ランス車で構成される手段である。この回転手段１の回
転運動を増速輪列２により増速し発電機構としての変換
器A3のローターを回転させ交流電流を生じせしめる。こ
の交流を整流回路４により整流し蓄電手段５に蓄電す
る。本実施例ではこの蓄電手段として大容量コンデンサ
ーである電気二重層コンデンサーを用いている。この大
容量コンデンサーを電源として、時間標準である水晶を
含む制御回路６やこの制御回路６に制御された駆動回路
７が作動する。駆動回路７によりエネルギーを供給され
て変換器B8が動作し、この変換器B8の動きが減速輪列９
により指針10に伝えられ時が表示される。
第２図は発電機構としての変換器A3の説明図である。永
久磁石20aを含むローター20をかこむ様にステーター21
が配置されている。コイル22は磁心22aに巻かれており
磁心22aとステーター21とはネジ23により固着されてい
る。このローター20が回転する事によりコイルには次式
で表される起電力Ｅと電流Ｉが生じる。
久磁石20aを含むローター20をかこむ様にステーター21
が配置されている。コイル22は磁心22aに巻かれており
磁心22aとステーター21とはネジ23により固着されてい
る。このローター20が回転する事によりコイルには次式
で表される起電力Ｅと電流Ｉが生じる。
N:コイルの巻数 φ：磁心22aを通る磁束数 t:時間 R:コイルの抵抗 W:ローター20の回転速度 L:コイルのインダクタンス この起電力はほぼsinカーブを持つ交流である。又ロー
ター20とそれをかこむステーター21の穴とが同心円であ
り全周にわたりロータ磁石をかこんでいる。これにより
ローターのある場所に止まっていようとする力（引きト
ルク）を最小にする事ができる。このような形状のステ
ータが引きトルクを下げることの説明をもう少し詳しく
説明する。ステーター21は２つの極片部分21aと21bとそ
れぞれの極片部分をつなぐ細い部分21cでローター磁石2
0aを囲むように形成される。例えばロータ磁石20のＮ磁
極が一方のステータ極片21aから他方のステータ極片21b
に向かって回転しステータ極片間をつなぐ細い部分21c
の近傍に至ったとき、一部の磁束が細い部分21cを介し
て他方のステータ極片21bの方に洩れ流れることにな
る。これは言い換えるならば、最初の一方の側のステー
タ極片21aに残る磁束が少なくなることを意味し、結果
的にロータを磁気的安定点に戻そうとする最大引きトル
クがその分小さくなることになる。例えば細い部分21c
がなく空隙を構成するようなステーター（例えば特開昭
52−80871号公報の第１図に開示されているステータ
ー）の場合には空隙部の磁気抵抗が著しく大きくなるた
めローター磁極がその空隙を越えるまで磁束は最初の側
のステーター極片に残ろうとするようになり、結果的に
引きトルクが著しく大きくなってしまうが、本発明の構
成では細い部分21cから他方のステーター極片21bに磁束
が洩れるので引きトルクが格段に下がることになる。そ
の為、アンバランス車が小さくても容易にローターが起
動開始させられるようになる。
ター20とそれをかこむステーター21の穴とが同心円であ
り全周にわたりロータ磁石をかこんでいる。これにより
ローターのある場所に止まっていようとする力（引きト
ルク）を最小にする事ができる。このような形状のステ
ータが引きトルクを下げることの説明をもう少し詳しく
説明する。ステーター21は２つの極片部分21aと21bとそ
れぞれの極片部分をつなぐ細い部分21cでローター磁石2
0aを囲むように形成される。例えばロータ磁石20のＮ磁
極が一方のステータ極片21aから他方のステータ極片21b
に向かって回転しステータ極片間をつなぐ細い部分21c
の近傍に至ったとき、一部の磁束が細い部分21cを介し
て他方のステータ極片21bの方に洩れ流れることにな
る。これは言い換えるならば、最初の一方の側のステー
タ極片21aに残る磁束が少なくなることを意味し、結果
的にロータを磁気的安定点に戻そうとする最大引きトル
クがその分小さくなることになる。例えば細い部分21c
がなく空隙を構成するようなステーター（例えば特開昭
52−80871号公報の第１図に開示されているステータ
ー）の場合には空隙部の磁気抵抗が著しく大きくなるた
めローター磁極がその空隙を越えるまで磁束は最初の側
のステーター極片に残ろうとするようになり、結果的に
引きトルクが著しく大きくなってしまうが、本発明の構
成では細い部分21cから他方のステーター極片21bに磁束
が洩れるので引きトルクが格段に下がることになる。そ
の為、アンバランス車が小さくても容易にローターが起
動開始させられるようになる。
また最初の最大引きトルクを越えてローターが回転を開
始するとアンバランス車は慣性もあって回転を継続する
が、回転の後半になりエネルギーが少なくなって引きト
ルクを越えられない地点でアンバランス車は停止する。
従って引きトルクが小さい方がローターの回転角度を広
げることができることになる。本発明の構成では上述の
ごとく引きトルクが小さいので、その分アンバランス車
はより後の方まで回転することができ、回転角度を広げ
て発電量を充分確保できるものである。特にアンバラン
ス車とロータとの間は増速輪列で接続されるので、アン
バランス車の回転角度の僅かな増加もローターでは数回
転に相当することになり小型発電装置にとっての影響は
かなり大きく発電効率を高めるポイントとなる。かかる
本発明の構成によれば、腕時計を携帯した者がデスクワ
ーク等の僅かの動きをしてもアンバランス車が直ちに起
動し、アンバランス車の傾きをローターの有効な回転に
つなげるので、時計を動かすのに十分な電力が確実に蓄
積される。
始するとアンバランス車は慣性もあって回転を継続する
が、回転の後半になりエネルギーが少なくなって引きト
ルクを越えられない地点でアンバランス車は停止する。
従って引きトルクが小さい方がローターの回転角度を広
げることができることになる。本発明の構成では上述の
ごとく引きトルクが小さいので、その分アンバランス車
はより後の方まで回転することができ、回転角度を広げ
て発電量を充分確保できるものである。特にアンバラン
ス車とロータとの間は増速輪列で接続されるので、アン
バランス車の回転角度の僅かな増加もローターでは数回
転に相当することになり小型発電装置にとっての影響は
かなり大きく発電効率を高めるポイントとなる。かかる
本発明の構成によれば、腕時計を携帯した者がデスクワ
ーク等の僅かの動きをしてもアンバランス車が直ちに起
動し、アンバランス車の傾きをローターの有効な回転に
つなげるので、時計を動かすのに十分な電力が確実に蓄
積される。
尚、磁束の漏れが磁束の変化量ｄφを減ずることになる
ので起電力Ｅも下がることが予想されるが、実際には引
きトルクが小さくなるためロータの回転速度が早くな
り、磁束の変化速度1/dtが大きくなるため起電力Ｅは実
質的に下がることはない。
ので起電力Ｅも下がることが予想されるが、実際には引
きトルクが小さくなるためロータの回転速度が早くな
り、磁束の変化速度1/dtが大きくなるため起電力Ｅは実
質的に下がることはない。
第３図は回転手段１から増速輪列２を介して変換器A3に
いたるまでの機構の説明用の断面図である。31が回転中
心と重心とを偏心させたアンバランス車で、32が地板、
33が受である。アンバランス車31のアンバランスにより
生じる回転運動が増速輪列31a、34、及びローターかな2
0bによりローター磁石20aの回転運動になる。22bはコイ
ルリード基板でありコイルの端末処理がなされ、このコ
イルリード基板22bと回路基板35とが接触しコイルに誘
起された電力が回路に伝えられる。
いたるまでの機構の説明用の断面図である。31が回転中
心と重心とを偏心させたアンバランス車で、32が地板、
33が受である。アンバランス車31のアンバランスにより
生じる回転運動が増速輪列31a、34、及びローターかな2
0bによりローター磁石20aの回転運動になる。22bはコイ
ルリード基板でありコイルの端末処理がなされ、このコ
イルリード基板22bと回路基板35とが接触しコイルに誘
起された電力が回路に伝えられる。
前記したごとくローターの引きトルクが小さければアン
バランス車31のアンバランス量も小さくてよい。起動の
最低条件は （ローター引きトルク）＜（アンバランス車のアンバラ
ンストルク） となる。
バランス車31のアンバランス量も小さくてよい。起動の
最低条件は （ローター引きトルク）＜（アンバランス車のアンバラ
ンストルク） となる。
第４図は整流回路４の説明図である。整流回路は41、4
2、43、44の４つのダイオードで構成されている。５は
蓄電手段であり本実施例では大容量コンデンサーである
電気二重層コンデンサーを用いている。コイル22に細線
45で示す電力が誘起されると電流は細線で示す様に流れ
コンデンサー５に蓄電される。又破線46で示す様に流れ
これも45の時と同様の方向でコンデンサー５に蓄電され
る。
2、43、44の４つのダイオードで構成されている。５は
蓄電手段であり本実施例では大容量コンデンサーである
電気二重層コンデンサーを用いている。コイル22に細線
45で示す電力が誘起されると電流は細線で示す様に流れ
コンデンサー５に蓄電される。又破線46で示す様に流れ
これも45の時と同様の方向でコンデンサー５に蓄電され
る。
蓄電手段５から先の制御回路６、駆動回路７、変換器B
8、減速輪列９、指針10は従来と同じものでよく周知の
機構が用いられている。
8、減速輪列９、指針10は従来と同じものでよく周知の
機構が用いられている。
本実施例の発電装置ではローター磁石は厚肉円筒型であ
り加工はきわめて簡単であり、希土類磁石等あらゆる磁
石を使用することができる。又磁石の磁束をステータ
ー、磁心という高透磁率材により磁気回路を構成し取り
出している為コイルを鎖交する磁束数φがきわめて大き
くなっている。従ってこの面からも発電効率が大幅に高
くなっている。また本実施例では磁石とコイルをレイア
ウト上切りはなして配置し、磁石とコイルを平板状ステ
ーターで磁気的に結合するので組み込みが容易であると
ともに薄型の発電装置となる。また各要素を分散配置で
きる事から時計全体のレイアウトを考えて他の構成部
品、例えば輪列や回路等のスキマへ自由に配置できその
スペース効率はきわめて良い。
り加工はきわめて簡単であり、希土類磁石等あらゆる磁
石を使用することができる。又磁石の磁束をステータ
ー、磁心という高透磁率材により磁気回路を構成し取り
出している為コイルを鎖交する磁束数φがきわめて大き
くなっている。従ってこの面からも発電効率が大幅に高
くなっている。また本実施例では磁石とコイルをレイア
ウト上切りはなして配置し、磁石とコイルを平板状ステ
ーターで磁気的に結合するので組み込みが容易であると
ともに薄型の発電装置となる。また各要素を分散配置で
きる事から時計全体のレイアウトを考えて他の構成部
品、例えば輪列や回路等のスキマへ自由に配置できその
スペース効率はきわめて良い。
又本実施例では蓄電手段として大容量コンデンサーを用
いている。コンデンサーは電池等の様な化学反応でなく
物理現象であり蓄電手段そのものの寿命がきわめて長
く、本実施例によるシステムによれば従来のゼンマイ式
の時と同様な寿命が得られ、もちろん電池交換のごとく
わずらわしさもなく、しかも水晶時計等高い精度の時計
が実現できる。回転手段としてのアンバランス車のアン
バランス部31bは本構造のみでなく他ももちろん可能で
ある。例えば第３図において受33の上に配置をすればア
ンバランス量を大きく取る事がたやすく行える。
いている。コンデンサーは電池等の様な化学反応でなく
物理現象であり蓄電手段そのものの寿命がきわめて長
く、本実施例によるシステムによれば従来のゼンマイ式
の時と同様な寿命が得られ、もちろん電池交換のごとく
わずらわしさもなく、しかも水晶時計等高い精度の時計
が実現できる。回転手段としてのアンバランス車のアン
バランス部31bは本構造のみでなく他ももちろん可能で
ある。例えば第３図において受33の上に配置をすればア
ンバランス量を大きく取る事がたやすく行える。
蓄電手段５については本実施例では大容量コンデンサを
用いたが充電可能な電源であれば何でもかまわない。例
えば近年充電可能なリチウム電池や固体電解質電池等も
実用化されつつあり、これらも電池そのものの容量も大
きく長期信頼性も高く本発明に適した電源である。又銀
電池はその長期信頼性に若干問題はあるが蓄電手段とし
て使用も可能である。
用いたが充電可能な電源であれば何でもかまわない。例
えば近年充電可能なリチウム電池や固体電解質電池等も
実用化されつつあり、これらも電池そのものの容量も大
きく長期信頼性も高く本発明に適した電源である。又銀
電池はその長期信頼性に若干問題はあるが蓄電手段とし
て使用も可能である。
又第１図における蓄電手段以降の制御回路から表示手段
である指針までの構成は針表示の例で示したものである
が、表示手段が針でなくLCD等のデジタル表示でもかま
わない。
である指針までの構成は針表示の例で示したものである
が、表示手段が針でなくLCD等のデジタル表示でもかま
わない。
［効果］ 以上のように本発明の構成によれば、上述の如くステー
タ極片間を細い部分でつなげることにより生じる磁束の
洩れを巧みに利用して引きトルクを下げ、小型のアンバ
ランス車の使用を可能にし、発電装置全体を腕時計のよ
うな小型携帯機器に組み込める程度に小型化したもので
ある。また同時に、小型のアンバランス車を使用してい
るにもかかわらず、発電装置の装着された携帯機器のわ
ずかな動きもアンバランス車ひいてはロータを起動さ
せ、且つアンバランス車の回転角度を確実に広げたもの
であり、発電効率を高め実用化可能な小型発電装置を提
供したものである。本発明の小型発電装置を腕時計に組
み込んだ場合、デスクワーク等の僅かな動きであっても
時計を駆動するのに十分な発電・蓄電が可能となったも
のであり、日常生活で使用できる小型発電装置を提供し
たものである。
タ極片間を細い部分でつなげることにより生じる磁束の
洩れを巧みに利用して引きトルクを下げ、小型のアンバ
ランス車の使用を可能にし、発電装置全体を腕時計のよ
うな小型携帯機器に組み込める程度に小型化したもので
ある。また同時に、小型のアンバランス車を使用してい
るにもかかわらず、発電装置の装着された携帯機器のわ
ずかな動きもアンバランス車ひいてはロータを起動さ
せ、且つアンバランス車の回転角度を確実に広げたもの
であり、発電効率を高め実用化可能な小型発電装置を提
供したものである。本発明の小型発電装置を腕時計に組
み込んだ場合、デスクワーク等の僅かな動きであっても
時計を駆動するのに十分な発電・蓄電が可能となったも
のであり、日常生活で使用できる小型発電装置を提供し
たものである。
又、本発明の発電装置は磁石とコイルをレイアウト上切
りはなして配置し、磁石とコイルを平板状ステーターで
磁気的に結合するので組み込みが容易であるとともに薄
型の発電装置となる。また各要素を分散配置できる事か
ら携帯機器のレイアウトを考えて他の構成部品、例えば
回路部品等のスキマへ自由に配置できそのスペース効率
はきわめて良い。
りはなして配置し、磁石とコイルを平板状ステーターで
磁気的に結合するので組み込みが容易であるとともに薄
型の発電装置となる。また各要素を分散配置できる事か
ら携帯機器のレイアウトを考えて他の構成部品、例えば
回路部品等のスキマへ自由に配置できそのスペース効率
はきわめて良い。
第１図は本発明のシステムの概念を示すブロック図。 第２図は発電機構の説明図。 第３図は輪列部の断面図。 第４図は整流回路の説明図。 １……回転手段 ２……増速手段 ３……発電機構 ４……整流回路 ５……蓄電手段 20……ローター 21……ステーター 22……コイル
Claims (1)
- 【請求項１】回転中心と重心が偏心したアンバランス車
と、 コイル、板状のステーター、永久磁石を備えたローター
より成り、前記ローターの回転運動により発電する機械
−電気変換器と、 前記アンバランス車の回転を増速して前記ローターに伝
達する増速輪列とを有し、 高透磁率材より成る前記ステーターは前記ローターと同
心円状の穴を有し二つの極片部分が極片部分間における
引きトルクを減少させるよう接続されて前記ローターの
全周を取り囲むように形成されたことを特徴とする小型
発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59031699A JPH0756517B2 (ja) | 1984-02-22 | 1984-02-22 | 小型発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59031699A JPH0756517B2 (ja) | 1984-02-22 | 1984-02-22 | 小型発電装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6003258A Division JP2576402B2 (ja) | 1994-01-17 | 1994-01-17 | 小型発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60174976A JPS60174976A (ja) | 1985-09-09 |
| JPH0756517B2 true JPH0756517B2 (ja) | 1995-06-14 |
Family
ID=12338318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59031699A Expired - Lifetime JPH0756517B2 (ja) | 1984-02-22 | 1984-02-22 | 小型発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0756517B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6251933U (ja) * | 1985-09-13 | 1987-03-31 | ||
| JPS6276689U (ja) * | 1985-11-01 | 1987-05-16 | ||
| JPS6283991U (ja) * | 1985-11-13 | 1987-05-28 | ||
| DE3851664T2 (de) * | 1987-07-10 | 1995-02-16 | Seiko Epson Corp | Ladevorrichtung für elektronisches Gerät. |
| JP2576402B2 (ja) * | 1994-01-17 | 1997-01-29 | セイコーエプソン株式会社 | 小型発電装置 |
| US5581519A (en) * | 1994-04-27 | 1996-12-03 | Seiko Epson Corporation | Analog indicator type electronic timepiece and charging method thereof |
| KR102506528B1 (ko) * | 2022-10-05 | 2023-03-03 | 장석호 | 자체발전 및 나노 캐패시터 저장 구조를 갖는 휴대용 전력 저장장치 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5280871A (en) * | 1975-12-27 | 1977-07-06 | Seiko Epson Corp | Electronic wristwatch with generator |
-
1984
- 1984-02-22 JP JP59031699A patent/JPH0756517B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60174976A (ja) | 1985-09-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |