JPS62255889A - 機械的エネルギ−の電気的エネルギ−への変換装置 - 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（ま多くの欠点がある。

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…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である。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、これにより例えば手動成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に記載しであ
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である。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
ータに近接配置しである。

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ｔａ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成いはアップ・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で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成る一
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１
２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
規定しである。

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
しである。

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（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（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−５２−８５８５
１の明細書に記載されたもので上記の工ふルギー発生装
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バ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、夕をほぼ完
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である。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成いはその他類
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に記載しであ
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、特に成る角度的
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）成いはオフ（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数回
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、永久磁石のボー
ル数や磁石により発生されコイルを通るるｎ束量に依存
している。この磁束は一般に「結合」成いは「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因子の一方成いは両者を増す
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ず必
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、またロータ
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
器の使用が理論的には可能である。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、成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
ばなとない。

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す、
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。

以下余白 〔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ょる段載的エネルギー
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工ネルキ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！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ル１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
間間隅だけ直ぐ手前の第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１ｆｆｌｌ
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ｔ’Ａ’
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ｌは手動成いは自動の巻
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
略しである。

第１図に示した変換装置は更に、上記の日本特許出願Ｊ
　Ｐ　−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掘
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
である。

ロータ３、従って磁石３ａは鎖・ドツト線で示した歯車
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対のボ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である。実際には、
上記の空Ｅ＆５ａ、５ｂは、ステータ５の残部と一体で
６ｎ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、ボ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の回転に応じ一ζ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、詳細には図示してない。これには、例えば、ブリ
ッジ式整流器か成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成いは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、成いは換言すると
、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３ａ　
、３ｂ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成
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」成いは「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成いは
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成い
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である
。

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３
２７６８Ｈｚ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・７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
プの直接出力の低成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、百として一般に
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、部ち周波数が４］１ｚ
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Ｏ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４１１ｚ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２
３は′Ｆ形のもので、これにより、もしそのリセット人
力Ｒが低い場合は、基準信号が低から高に変った時は常
にその出力Ｑと百の状態が変化する。入力Ｒが高い時は
、フリップ・フロップ２３の出力Ｑとては、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ＱｌとＫｉ後のものＱｌ３だ
けが示しであるが）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
である。これ等の第１人力はコンパレータ２４の入力へ
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入力だけが図示しである
。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のリセット人力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１
３個のフリップ・フロンブ形成部分の出力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ＱｌとＱｌｆｆだけが図示しであ
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、その増分人力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
減分人力り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の出力に接続しである。

これ等のゲート２６と２７の第１人力は共に形成回路２
８の出力に接続され、またそれ等の第２人力はそれぞれ
フリップ・フロップ２３の出力Ｑと百に接続される。

フリップ・フロップ２３の出力百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
である。

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２２ａ１フリツプ・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■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、
成いは換言すると、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がパルスを発生ずる時ロータ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裔くなる時点はＬＯと呼ぶこと
にする。この基準には多くの時点１０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ｔＱ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ｔｏ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ｔＱ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ｔｏｌと呼ぶ時点ｔｏ
で開始される。

ここで、ロータ３は時点ｔｏ１で既にその零位置を通過
しており、従って時点ｔｏｌ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１０１の直前にパルスを発
生しており、またカウンタ２５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【０の直前に、また従って時点ｔｏ１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量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
■は低速状態にある。

ロータ３が制動を受けた時その速度■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、Ｖｌ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ｔｏ１でフリップ・フロップ２３は、その
出力Ｑとてかそれぞれ高い状態、低い状態になるような
状態にあることになる。この出力−ｄ−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■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、成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
制動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２ｂ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ｔＱ毎に、従って時点ｔｏ１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１０１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。

時点口ｌにおいては、カウンタ２２の内容はカウンタ２
５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の出力量は高い状態に
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１０１とｔｌ
ｌＯ間の時間］゛１は時点ｔｉ１におけるカウンタ２５
の計数値Ｎに比例しでいることがわかる。

基準信号が時点ｔＯ■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ｔｏ２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、ｌ・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
ｔｏ２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ｔ
０２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ｔ２１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ろ。ゲー
ト２６の出力がカウンタ２５の入力Ｃに接続されると、
後者のカウンタの内容は上記比較信号に応じて時点ｔ２
１で値（Ｎ＋１）を持つようになる。

時点ｔｏ２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。

時点ム１２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ｔｌｌの場合と同様に、フリップ・フロップ２３の
出力百は時点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Ｔ
２、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ＴＩ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ｔ　０２　’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−ｄ−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
Ｌ２１′で形成回路２８が発生したパルスに応じてゲー
ト２７の出力に生し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の入力りに接続されると、
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ｔｏ２′で基準信号が再び高くなると、ロータ３ム
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ｔ　０２　’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、」二足の時間Ｔ１より短
くなる点に注目されたい。

節単に言うと、カウンタ２５の内容は、各時点ｔＱ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
依存して増分成いは′減分されることになる。

明らかに、上記２つの状況の一方成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つ成いは数個の引き続
く時間点ｔｏでロータ３は常に進んでいるか成いは常に
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成いは増分される。

基準信号の各期間の間で、ロータ３の平均速度Ｖｔは、
ロータが制動をかけられず、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、滅することになる。

従って、時点ｔｏでロータ３が遅れている場合、この時
点ｔＱで始動する基準信号期間中のロータの平均速度Ｖ
ｔ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【０で恐らく進んでいるか、
成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ｔＱ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ｔｏでは、ロ
ータ３は恐らくゆっくりと走行するか、成いは少なくと
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
ｔＱ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【０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成いは直後に
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、成いは受
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、引き続いて数回転成いは完全な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、変化はするが成る時間
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ｉＵｌ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。

カくシて、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回転成
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２
８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４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（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
）置火も小さくなり、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、成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で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２
００〜３００　’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０１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
０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である。

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１０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２０００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ＣＩ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、成いは制御回路１２が
トランスミッションゲート１４を回通状態にしてロータ
３に制動をかけるまでは、ご会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ｔＱ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が辱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Ｃ１１−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１
２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
人力Ａと１５個の第２人力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ζ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−ｄ
−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の出力が裔くなり、フリップ・フロップ２
３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２５′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４東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２
３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
出力により発止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
、基準信号の周回は、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、勿論通用可能である。この角
度は一般にｋ・３６０　’に等しく、また因子には原理
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成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、基準信号の周回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）す１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２、（串信号の各周期
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朋の間に回転す
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成いはその二乗に直
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■１で示しである。

低速のＶｃの選択を可能にするためには、速度■１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２四に得られ
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ＣＩに依存している。

この因子の、ロータ３の角度位置Ｘの関数としての、変
化を第３図に概略図示しである。

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■１は上記の
瞬時速度の増加により不利に影害され、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ｌ、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３
ａにより示しである。

概略図示した発生装置３０は特許明細書ＵＡ−Ａ　−４
３７１８２１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
のボール面は空隙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に接続しである。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
設けである。

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１２３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の出力百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４０
ａと４０ｂに接続した抵抗２Ｓ１３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
１−１４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４Ｑａに接
続され、その電圧は回路の基進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′４１１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の人力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１Ｍ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４ｏ
ｂ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
も示しである第３図には、上記の位相差が約６０″の場
合が図示しである。

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４
１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、また制すＪ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、かくしてその効率を
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関の発生装置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２５″で代替しである。従ってこれ等のカウ
ンタ２２″と２５″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人力と１２の第２人力とを有した
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成いは他方
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により構成しである。これ等の
成分は全て図示のように互いに接続しである。

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蓮度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ｔＱ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成いは
Ｔ２’を上記時点１０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１０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ｔｏで行われる時間Ｔ２成いはＴ２’の修
正が、この時間が発振器２１が発生ずる信号の１周！ｔ
１１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が成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ｔｏ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１０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ＬＯ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成いは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成いは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Ｖ
ｃ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の非常に迅速な調整を
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成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４λ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成いは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２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は成る時は高
速で、他の時は低速で′ｍ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１ツク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がらなり、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
示しである。

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をとり囲むボール面に形成し
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Ａ回転である。

この位置決めトルクは第８図ではＣＰとして示しである
。

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ＣＰＩ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、成いは保持し
ようとする。

これ等の位ＷＣＰ　ｌ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ＣＰＩ
とＣＰ２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１８００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″刈れて、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Ｐｌ
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３２７６８１１ｚ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、帽妾続され、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Ｏｊｕ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のクロック人力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・フロップの直接用ノＪが形成する出力５５ｂ、
５５Ｇおよび５５ｄをＯｆｆ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２０４８１１ｚ、２５６１１ｚ、および１２８１１ｚ
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５５
ｄはフリップ・フロップ５６のリセット人力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のりセント人力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の出力石はトランスミッション
ゲート１４の制御電極１・１ａに接続される。

フリップ・フロップ５７と５８の出力ＱはＰ形ＭＯ３Ｉ
−ランジスタＴｒｌのゲートに出力を接続したナントゲ
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の出力でに第２人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の出ノｊはＮ形ＭＯ３）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ＴｒｉとＴｒ２のトレインは共にコ
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８３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５
３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′！＄信号を形成する周！Ｉ
ＪＩ　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ＬＯと呼ぶ。

木明細°書で後に明らかにするように、各時点ｔＱの直
前に、ロータ３はその安定平衡の位置Ｐ１成いは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の出力百は高くなる。

かくして、トランスミ・ノションゲート１４が導通し、
制動抵坑器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２Ｓ
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ＬＯの直前に、フリップ・フロップ５８の出
力Ｑは低（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ＴｒｉとＴ
ｒ２が非導通になる。

【０１と呼ぶ、この説明が始まる時点１０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ｔｏｌＯ前で再びフリップ・フロップ５
７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Ｔ！、Ｐ２成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ｔｅｌ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５５
ｄは低くなる。従ってフリップ・フロ・ノブ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の出力では低くなり、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Ｔｒｉ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！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１０１の直後に、モータ
として動作することになる。

本例で、時点ｔＯ１の２．２ミリ秒後に発生する時点ｔ
３ｔ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Ｔｒｉ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Ｔｔ５０の特性および時点ｔＯ１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ＷＰ３に近接し、且つこのロータが上記時点
で位ＴＩＰ３に達していない場合、その運動エネルギー
が十分太き（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ｔｏ１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ｔ４
１まで、時間Ｔ４の間継続する０時点ｔ４１で、カウン
タ５５の出力５５ｂは、カウンタ５５の出力５５ｃと５
５ｄ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５
６の出力可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）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ＷＰ２の間の中間位ｆｆＰｆ　１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置振動した
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
の出力可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掻に印加され
た高い状態に応じて導通状態になるのはトランジスタＴ
ｒ２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）６０の出力は、時点ＴＯ２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Ｔ３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
ＰＩの間の中間位置１’ｆ２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ぼ
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ＬＯまで停止
することになる。上記のプロセスは勿論各時点ｔｏ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１８０°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、上記の因子には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ぼ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ＬＯ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
は成る世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へ成い
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成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５
０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と同様にして成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Ｐｆｌ
の間成いはＰ４とＰ（２の間で、第８図の曲線Ｃｒ２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である理
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【０の約６ミリ
秒後に始まり、ロータ３がその安定平衡の位ｆｆＰ１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ｔＱ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かばねｌ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ｌが、この種の停止動作の後、巻かれると、変換装
置は、このために通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で
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であ
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に記載しである
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、成いは第５図に示した発生装置のロ
ータとコイルとの間の結合図−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。 ｌ・・・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、ｔｔ　、　ｉｔ　’
・・・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？ｆｆ１ｌ電↑侃、２１
・・・水晶発振器、 ２２．２２’　、　２２”　、　２５．２５’　、　２
５”　、　２９．５５・・・カウンタ、 ２３　、５Ｇ　、　５７　、５８・・・フリップ・フロ
ップ、２４　、２４　’　、　２４”・・・コンパレー
タ、２６　、２７　、５９　、６２・・・アンドゲート
、２８　、２８”・・・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、２８．３　、
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　、３
６　、３７・・・空隙、　　３８　、３９・・・アーマ
チュア、４０．４１−ｖイル、　　　４０ａ　、　４０
ｂ　・・・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 (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、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、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、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、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、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、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、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、成いは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。