KR19980064478A - 마이크로 발전기와 모듈과 마이크로 발전기를 포함하는 시계장치 작동기구 - Google Patents

마이크로 발전기와 모듈과 마이크로 발전기를 포함하는 시계장치 작동기구 Download PDF

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KR19980064478A
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샤프로스콘라트
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시모니우스파스칼
론다아게
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Abstract

본 발명은 시계장치 작동기구용 마이크로 발전기에 관한 것이다. 그것은 두 개의 디스크(11, 13)가 구비된 회전자와, 직렬로 연결된 세 개의 코일(20, 21, 22)이 구비된 고정자를 포함한다. 각각의 디스크는 N-S극 교번극성을 가지는 여섯 개의 영구자석(12)이 구비된다. 상기 코일들은 전자회로(81)를 포함하는 모듈상에 장착된다. 상기 회로는 수정발진기로부터 나오는 기준주파수와 발전기 출력에서의 주파수신호를 비교하고 가변 제동저항수단에 의해 발전기의 부하를 변경하여 발전기의 속도를 제어한다.
상기 마이크로 발전기는 발생된 신호의 피크전압을 가능한 높게 하고 요구공간, 관성 및 회전자의 마찰저항은 가능한 낮게 유지되도록 하는 방식으로 구성된다. 이것을 달성하기 위하여, 상기 회전자의 코일(20, 21, 22)은 회전자 축(10)에 대하여 비대칭적으로 모듈상에 배치된다. 상기 코일(20, 21, 22)은 최대표면을 가질 수 있으며, 마이크로 발전기는 용이하게 장착될 수 있는 것이다.

Description

마이크로 발전기와 모듈과 마이크로 발전기를 포함하는 시계장치 작동기구
본 발명은 마이크로 발전기(micro-generator)에 관한 것으로, 특히 시계장치 작동기구 또는 다른 소형화된 전자장치나 전자기계 장치용 마이크로 발전기에 관한 것이다. 또한 본 발명은 전자모듈 및 이러한 마이크로 발전기를 포함하는 시계장치 작동기구에 관한 것이다.
이러한 마이크로 발전기들은 특히 휴대가능한 소형화된 장치들 예를들면 시계, 보청기, 광장치, 또는 무선 수신기에서 응용되고 있다. 스위스 특허 CH 597 635(Ebauches SA)는 예를들면, 스프링이 기어열을 통하여 시간표시기구를 구동하는 시계장치 작동기구와, 교류(a.c)전압을 공급하는 발전기를 개시하고 있다. 상기 발전기는 교류전류를 정류기로 공급하며, 상기 정류기는 용량성 컴포넌트로 공급하며, 상기 용량성 컴포넌트는 전자제어회로뿐만 아니라, 안정된 수정 발진기(quartz oscillator)를 가지는 전자기준회로로 공급하게 된다. 상기 전자제어회로는 비교-논리회로와, 상기 비교-논리회로의 출력부에 연결되고 그를 통하여 전력소비를 제어가능하게 하는 에너지 소산회로를 가진다. 상기 비교-논리회로의 하나의 입력부는 전자기준회로에 연결되며, 또 다른 입력부는 발전기에 연결된다. 상기 비교-논리회로는 전자기준회로로부터 나오는 클럭펄스신호와 발전기로부터 발생하는 클럭펄스를 비교하고 이 비교 결과에 따라 에너지 소산회로의 전력소모량을 제어하도록 설계되며, 이렇게하여 전력소비 제어회로의 제어에 의해 발전기의 각속도를 제어하므로써, 시간표시의 속도를 제어하게 된다. 그러므로 이러한 시계는 수정 시계의 이점과 기계식 시계의 이점을 겸비한다.
기어장치를 통하여 스프링에 의해 회전을 발생하는 회전자와, 적어도 하나의 고정된 코일로 형성된 고정자로 구성되는 마이크로 발전기가 스위스 특허 CH597 636 호에 기술되어 있다. 상기 회전자는 두 개의 디스크로 제조되며 그중의 하나에는 교번적으로 N극-S극으로 분극화되는 6개의 영구자석이 구비된다. 상기 회전자의 회전동안에 자석은 코일내에서 교류 전압을 발생시킨다.
유럽 특허 EP 0170303(Kinetron), EP 0474101(Micromag)과 특히 EP 0547083(Kinetron)에는 다른 타입의 마이크로 발전기가 기술되어 있다. 이러한 발전기의 여러 가지 디자인들은 1970년 베를린/뉴욕/하이델 베르그(Heidelberg)에 케이 쉬훌러 및 케이 브링크만(K Schuler and K Brinkmann)에 의해 출간된 다우얼 마그네트(Dauer magnet), 웨크스토프 앤원듀갠(Werkstoffe Anwendungen) 책자 특히, 제9장 엘레크트리쉬헤 워렌 미트 다우얼 마그네트(Elektrische Uhren mit Dauer magnet)에 공지되어 있다.
본 발명의 목적은 개선된 마이크로 발전기, 특히 시계장치 작동기구에 적용되는 마이크로 발전기를 제공하기 위함에 있다.
특히, 본 발명의 목적은 마이크로 발전기의 관성 모멘트와 마찰손실을 감소시키기 위하여 구동질량이 가능한 작은 마이크로 발전기를 제공함에 있다. 이러한 방식의 마이크로 발전기는 최소한의 요구공간을 가지는 스프링 에 의해 구동될 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 소형화된 장치, 예를들면 시계장치 작동기구에 용이하게 설치될 수 있도록 마이크로 발전기 자체의 요구공간을 감소시키기 위함에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 쉽게 조립하고 비용이 양호한 간단한 구조의 마이크로 발전기를 제공하기 위함에 있다.
본 발명에 따른 이들 목적은 청구범위 제1항의 특징을 가지는 마이크로 발전기를 통하여 달성될 수 있다. 또한, 바람직한 변형이 종속항에 기재되어 있다.
도1은 본 발명에 따른 시계장치 작동기구의 기어열과 마이크로 발전기의 부분 단면도.
도2는 마이크로 발전기 및 관련 전자장치의 제1 변형례가 설치된 모듈의 평면도.
도3은 마이크로 발전기 및 관련 전자장치의 제2 변형례가 설치된 모듈의 평면도.
도4는 마이크로 발전기 및 관련 전자장치의 제3 변형례가 설치된 모듈의 평면도.
* 도면의의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 회전자 축 11, 12 : 상부 및 하부 디스크
12 : 자석 18 : 공간
20, 21, 22 : 코일 80 : 모듈
81 : 집적회로 85 : 수정
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 시계장치 작동기구 및 이와 유사한 장치를 위한 마이크로 발전기에 있어서, 회전자의 축 주위에 비대칭적으로 배치되어지며 전기적으로 연결된 적어도 세 개의 코일그룹과, 회전하는 동안에 상기 코일 각각을 지나서 교대로 인도되며 상기 코일들 각 측면에 배치된 상부 디스크 및 하부 디스크가 구비되며 상기 하부 디스크의 상부표면과 상부 디스크의 하부표면 양측에는 교번극성을 가지는 다수의 자기 영역이 구비되어지는 회전자를 포함하는 시계장치 작동기구 및 이와 유사한 장치를 위한 마이크로 발전기를 제공한다.
또한, 본 발명은 시계장치 작동기구 및 이와 유사한 장치를 위한 제어모듈에 있어서, 상기 모듈상에 장착되어 집적회로에 연결되고 직렬로 연결되며, 코일에 연결되는 부하저항기의 값이 상기 코일의 출력축에서 발생된 신호의 주파수와 상기 모듈상에 장착된 수정발진기의 신호로부터 나오는 기준주파수의 기능으로써 조절가능해지는 코일의 그룹으로 구성되며, 상기 코일은 그의 중심 사이에서 불규칙한 각도공간으로 배치되는 시계장치 작동기구를 위한 제어모듈을 제공한다.
또한, 본 발명은 제1 회전자가 시계장치내에 위치되며, 그리고 나서 모듈이 회전자의 디스크사이에서 코일을 후퇴시키므로써 시계장치내에 삽입되는 시계장치 작동기구를 조립하는 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예는 하기에 첨부된 도면에서 더욱 명확하게 설명되어질 것이다.
도1은 시계장치 작동기구에 장착된 본 발명에 따른 마이크로 발전기의 측단면도이며, 본 발명의 이해를 위해 필요한 요소들만이 도시된 것이다. 상기 시계장치 작동기구는 스프링 형태인 기계적인 에너지 저장소를 포함한다. 상기 스프링은 권선기(도시하지 않음)에 의해 감겨지거나, 시계 착용자의 팔운동을 통하여 진동하는 중량에 의해 바람직하게 감겨진다. 종래의 기어장치를 통하여 스프링은 시계의 여러 가지 침(바늘)이나 지시기를 구동시키며, 특히 초침축(70)상에 장착된 초침을 구동시킨다.
상기 초침 휠(71)은 제1 중간 피니언(60)을 구동시키는 초침축(70)상에 장착되며, 제1 중간 휠(61)을 통하여 제2 중간 피니언(50)을 구동시키는 부분이다. 상기 제1 중간 피니언(60)과 그의 축은 강철이나 또다른 적합한 금속으로 제조된다. 이와는 다르게, 제2 중간 피니언(50)과 그의 축은 어떠한 위치모멘트도 중간휠상의 자기력으로 인하여 발전기에 작용되지 않도록 비자성 재질, 바림직하게 구리-베릴륨(copper-beryllium)합금으로 제조된다. 자성재질들은 제2 중간 휠을 위해 사용되는 경우에는, 발전기상의 위치 모멘트는 스프링 배열에서의 구동 모멘트보다도 몇 배 높아질 것이며, 이 경우에 발전기의 시동이 불가능하게 된다.
상기 제2 피니언(50)은 제2 중간 휠(51)과 피니언(15)을 통하여 발전기의 회전자 축을 구동시킨다. 상기 축(10)은 두 개의 합성 충격흡수 베어링(31, 41) 사이에서 계속 회전한다. 하기에 상세하게 기술되는 바와 같이, 상기 제1 충격 흡수 베어링(31)은 시계장치의 판(30)에 연결되며, 제2 충격 흡수 베어링(41)은 바(40)에 연결된다.
상기 회전자는 상기 축(10)에 견고하게 연결되는 상부 디스크(11)와 하부디스크(13)로 구성된다. 상기 회전자의 관성을 감소시키기 위하여, 상기 디스크(11, 13)는 박판금속을 이용할 수 있도록 바람직하게 고포화(약 2.4 테슬라의 잔류자기)의 금속판으로 제조된다. 이러한 예에서의 상부 디스크(11)의 하부 표면은 디스크 외주에 인접하여 규칙적인 간격으로 배치된 6개의 개별자석(12)을 가진다. 상기 자석(12)은 바람직하게 원통형상을 가지며 디스크(11)상에 접착된다. 그것의 잔류자기는 한쪽 테슬라의 부근에 있으며, 그들은 N극-S극-N극 교번극성으로 배치된다. 마찬가지로 상기 하부 디스크의 상부 표면에는 상부 디스크의 6개의 자석에 대하여 비대칭적으로 배치되는 6개의 개별 자석(14)이 구비된다.
하기의 치수를 가지는 시험 발전기들에 의해 양호한 결과가 얻어졌다: 상기 회전자의 직경은 대략 5밀리미터의 치수가 되며, 상기 자석들은 1.45밀리미터의 직경과 약 0.9밀리미터의 공통공간을 가진다. 상기 제2 중간휠(50)은 이러한 예에서 회전자의 가장자리로부터 적어도 0.5 밀리미터로 위치된다. 더욱이 구리-베릴륨의 축을 선택하므로써 휠(50)에 자성을 부여할 수 있으며, 이에따라 상기 위치모멘트가 완전한 최소값으로 감소될 수 있다.
상기 고정자는 상기 디스크(11, 13) 사이에 장착된 3개의 유도코일(20, 21, 22)을 가진다. 상기 코일은 서로 직렬로 연결되며, 전자회로를 지지하는 인쇄회로기판으로써 역할을 동시에 하는 모듈상에 고정된다. 상기 발전기는 시계장치 작동기구의 금속판(30)과 바(40)사이에 장착되므로써, 코일을 포함한 전체 발전기가 숨겨질 수 있게된다. 이러한 구조는 하기의 현저한 잇점을 가진다: 상기 바(40)가 전기를 전도하는 재질로 제조되는 경우, 그것은 금속판(30)과 함께 마이크로 발전기의 둘레에 외부의 전자기 간섭으로부터 마이크로 발전기를 보호하는 전자기 보호물을 형성한다. 상기 코일(20, 21, 22)을 포함하는 모든 전자구성요소가 상기 바의 아래에 숨겨져 있기 때문에, 이들 구성요소들은 투명한 후측 덮개가 구비되는 시계에서 조차 눈에 보이지 않은 채 남아 있게 되므로써 많은 사람들이 미적감각을 느끼게 된다.
도2는 본 발명의 제1 변형례에 따른 마이크로 발전기가 설치된 모듈(80)의 평면도를 나타낸다. 상기 모듈(80)은 인조 또는 합성재질의 지지대를 포함한다. 상기 마이크로 발전기의 고정자의 3개의 코일(20, 21, 22)은 모듈(80)상에 장착되며, 예를들면 아교에 의해 고정된다. 바람직한 실시예에서 상기 모듈(80)은 자외선을 투과할 수 있는 재질로 제조되며, 상기 코일은 신속히 건조시키면서 내구성있는 연결을 허가하는 자외선에 의해 건조된 접착제에 의해 모듈상에 접착된다. 이 경우에 상기 모듈의 두께는 자외선이 통과할 정도로 충분하게 얇지만, 그럼에도 불구하고 상기 코일(20, 21, 22)과 캐패시터들을 위한 오목부가 가공될 수있을 만큼 충분한 두께로 된다. 상기 모듈의 바람직한 두께는 대략 1밀리미터이다. 그러나, 예를들면, 공기중에서 건조되거나 또는 빛 감지수단에 의해 건조되는 두 개의 아교 또는 수지성분과 같은 다른 종류의 접착제가 역시 사용될 수 있다.
수행된 실험에서, 상기 코일의 직경은 4mm이다. 권선을 위해 사용된 와이어의 직경은 16미크론이며: 12미크론의 와이어를 권선하는 시도가 이루어졌다. 상기 코일(20, 22)의 각 일단부는 연결부(801)의 접점에서 합성 모듈(80)에 납땜되거나, 바람직하게 바로 접착된다. 상기 코일(22)의 타단부는 상기 모듈(80)상의 연결부(802)의 접점에서 코일(21)단부에 납땜되거나 접착된다. 상기 코일(20, 21)의 타단부는 각각 접촉점(800, 803)에 납땜되거나 접착된다. 이에따라 상기 고정자의 3개의 코일(20, 21, 22)은 전자 모듈(80)의 접점(800, 803) 사이에 직렬로 연결된다. 이러한 직렬 연결에 의해, 개별 코일들에 의해 생성된 전압이 부가된다. 상기 인쇄기판상의 전도경로는 인쇄회로기술에서 공지된 방식으로 제조된다.
집적회로(IC)(81)는 상기 모듈(80)상에 장착된다. 이 IC의 목적은 마이크로 발전기의 회전속도를 모니터하고 마이크로 발전기에 설치된 가변 부하 저항기의 값을 변경하므로써 회전속도를 조절하기 위함이다. 이러한 회로의 기능은 그것의 적어도 하나의 실시예가 여기서 참고로 포함된 내용인 스체폴스(Schaforth) 이름으로 1996년 6월 26에 제출된 특허출원 PCT/EP96/02791에서 이미 기술되어 있기 때문에, 여기에 상세히 기술하지 않는다. 이 회로는 마이크로 발전기에 의해 발생되는 전압을 3배로 하는 전압 3중기(voltage tripler)를 가진다. 이 전압 3중기는 바람직하게 다이오드없이 전압을 강하시키는 기능을 한다. 그것은 상기 집적회로 외부측의 모듈(80)상에 장착된 3개의 캐패시터(82, 83, 84)를 사용한다. IC에 통합된 카운터는 마이크로 발전기에 의해 제공된 신호의 각 주기에서 하나의 증가분만큼씩 증가되며, 외부의 수정(85)으로부터 주파수를 분할하므로써 얻어진 신호의 각 측면에서 하나의 증가분만큼씩 감소된다. 마이크로 발전기의 회전자가 너무 빠르게 회전하는 경우, 마이크로 발전기의 출력에서의 신호 주파수(접점(800)과 접점(803)의 사이)는 수정(85)으로부터 나오는 분할된 신호의 주파수보다 높게된다. 이에따라 카운터는 하나 이상의 증가분만큼씩 감소되는 것보다 더 자주 하나의 증가분만큼씩 증가될 것이며, 그것의 값은 빠르게 증가할 것이다. 통합된 제동제어회로는 카운터 값의 기능으로써 마이크로 발전기의 부하 저항기의 값을 제어한다. 상기 카운터 값내에서 증가하는 경우는 부하 저항기의 값이 감소되며, 이에따라 마이크로 발전기는 제동된다. 회전자의 회전속도와 자석의 배치는 마이크로 발전기에 의해 발생된 교류전압이 2n Hz의 주파수를 가지는 것과 같은 방식으로 바람직하게 선택된다(여기서, n은 정수임).
상기 IC(81)의 내측 전자장치는 발전기의 출력축에서 전압이 공급된다. 도시된 바와 같이, 이 전압은 3개의 캐패시터의 도움으로 3배로 증가된다. 실제로 3배 이상으로 전압을 증가시키는 안정한 회로를 설계하기가 어렵다. 상기 IC(81)가 최소 소비를 가지는 CMOS 기술로 설계되었을 경우, 적어도 0.4볼트의 피크전압(peak voltage)을 가지는 신호는 전압 3중기의 입력에 작용되어져야만 한다. 상기 마이크로 발전기는 적어도 이 피크 전압으로 공급하는 것과 같은 방식으로 설계되어야만 한다. 최고 피크 전압은 회전자의 디스크(11, 13)와 자석(12)의 치수를 증가시키므로써 쉽게 얻어질 수 있다. 그러나 이 해법은 시계와 같은 소형화된 장치에서는 잇점이 없다. 게다가, 더 큰 마찰이 특히 회전자의 관성을 더 크게 하므로써 구동 전원이 발전기에 요구됨에 따라 스프링을 구동하는 것이 더욱 커지게 된다.
본 발명에 따르면, 피크 전압이 최대화되며, 요구공간, 회전자의 관성 및 마찰저항은 그것의 관성을 감소시키기 위하여 회전자의 직경과 두께를 감소시키므로써 최소화된다. 또한, 마찬가지로 회전자상의 영구자석(12)과 코일(20, 21, 22)사이의 중간공간의 양은 자석과 코일들 사이의 자계(B) 기울기를 최대화하기 위하여 감소되므로써 더 큰 유도전압을 유도하게 된다. 상기 실험은 약 0.1 밀리미터의 공기구멍을 가지고 수행되었다.
더욱이 상기 피크 전압은 코일(20, 21, 22)의 표면들이 자석들에 의해 발생되는 자속의 일부분을 가능한 최대로 모으기 위하여 가능한 만큼 증가되므로써 최대화된다. 그러나 그것은 코일(20, 21, 22)이 모듈(80)상에 접착되어진 후에 회전자를 장착할 수 있도록 하는 것이 바림직하다. 이러한 목적을 위하여, 공간(18)은 회전자 축(10)의 중심부분의 직경과 적어도 동일한 폭을 가지는 두 개의 코일(20, 21)사이에 제공된다.
모의 실험(simulation)과 시험은 유도된 피크전압이 도2에서 예시적으로 도시된 코일(20, 21, 22)의 특정한 배열에 의해 최대화하는 것을 나타낸다. 이러한 배열에서 상기 코일(20, 21, 22)은, 회전자의 축(10)에 대하여 비대칭 방식으로 배치된다. 따라서, 상기 코일(20, 21, 22)의 중심은 상기 회전자의 축(10) 주위에 불규칙적으로 분배된 각도 위치들을 맡으며: 이러한 예에서 상기 코일들(20, 21) 사이의 절대 각도 공간이 코일들(20, 22)의 사이 또는 코일들(21, 22)의 사이의 각도공간보다 크다. 상기 코일(20, 21, 22)은 적어도 다른 하나의 코일에 모두 접촉하고 있으며, 코일(22)은 다른 두 개의 코일에 균일하게 접촉하고 있다. 상기 코일들 사이의 절연은 코일들의 전선을 둘러싸는 절연체를 통하여 보증된다. 상기 회전자의 축(10)을 통하여 안내될 수 있는 공간(18)이 상기 코일(20, 21)사이에 배치된다.
상기 시계장치 작동기구는 시간이 설정되어질 경우 회전자를 정지시키는 비자성 스프링(도시하지 않음)을 바람직하게 포함한다. 상기 스프링은 권선 크라운부(도시하지 않음)를 끌어당겨서 스프링이 회전자를 직접 또는 간접적으로 가압하도록 권선 크라운부에 바람직하게 연결되며, 이에따라 회전자의 회전을 정지시키는 것이다. 상기 권선 크라운부가 후퇴되었을 경우, 상기 스프링은 회전자로부터 풀려지며, 상기 회전자의 시동이 보증되도록 회전자에 회전충격을 동시에 작용시킨다. 이러한 제동 및 가속수단은 초침의 정지에 대한 종래의 기계적인 시계장치 작동기구에 공지되어 있으므로, 여기에서 더 상세하게 기술되지 않는다.
권선 크라운부가 당겨질 경우, 상기 회전자(10)는 정지되며, 이에따라 더 이상의 에너지는 캐패시터(82, 83, 84)에 공급되지 않는다. 그 다음에 상기 IC(81)가 즉시 더 이상의 기능을 할 수 없도록 캐패시터는 천천히 언로딩(unloaded)된다.
상기 권선 크라운부가 후퇴되었을 경우, 상기 회전자(10)는 다시 운전을 개시하며, 상기 캐패시터(82, 83, 84)는 발전기에 의해 다시 로딩(loaded)된다. 상기 캐패시터에서의 전압이 IC의 최소 운전전압보다 크게 되자마자, 상기 IC는 다시 기능하게 된다. 이것이 연속적으로 일어나는 동안에, 이미 언급된 IC상에서의 상기 카운터는 연속적으로 일어나는 작동개시가 보상될 수 있도록 하며, 상기 권선 카운터부가 후퇴되어진 뒤에 초침이 정확하게 60초와 동일한 위치가 되도록 미리 정의된 값을 가지고 개시된다.
이렇게 하여, 1초의 몇분의 1 이내에 정확하게 시간을 설정하는 것이 가능하다.
상기 장치는 하기와 같이 함께 배열시킨다. 첫째 여러가지 축들과 휘일들(50, 60, 70)등은 시계장치에 배치되며, 그리고 나서 상기 회전자는 판(30)과 바(40) 사이에 장착된다. 상기 모듈(80)상의 코일(20, 21, 22)은 미리 접착되어지며, 그리고 나서 회전자의 디스크(11, 13)사이에 위치되므로써 비자성 스크류 수단에 의해 판(30)상에 체결된다.
제2 변형례에서, 상기 회전자의 축(10)은 분해된 모듈(80)의 코일(20, 21, 22) 사이의 공간(18)을 통하여 미리 가압되며, 그리고 나서 회전자 모듈 유니트는 시계장치내로 삽입된다. 그리고 나서, 상기 모듈(80)은 바람직하게 비자성 스크류 수단에 의해 판(30)에 체결되며, 그리고 나서 상부바(40)가 설치되어 회전자 축의 상부분을 지지하기 위하여 판(30)상에 체결된다.
도3은 개별 자석(12)이 연속링(19)으로 대체된 본 발명의 변형례를 도2에 도시한 바와 동일하게 도시하고 있다. 상기 링(19)의 연속하는 각도 세그먼트는 교번극성을 가지고 영구적으로 자화된다. 상기 링(19)은 대향하는 극성의 세 개 단면을 가지고 교번하는 완전한 극성에 의해 자화되는 3개의 단면을 바람직하게 포함한다. 이러한 변형례는 코일(20, 21, 22)의 출력축에서 발생되는 신호의 피크전압의 증가를 가능하게 만든다. 전술한 예에서와 같이 상기 회전자의 직경이 5.3밀리미터인 경우, 상기 링은 동일한 외경과, 3.5밀리미터의 내경을 가진다.
또한, 이러한 변형례에서 상기 모듈(80)의 표면은 상기 제2 중간축(50)의 방향으로 확대되어지는데, 이는 전도경로와 구성요소의 배열내에서 더 많은 자유도를 가져다 준다. 홀(804)은 중간축(50)의 도입을 위해 모듈(80)에 제공된다. 그러므로 이 연장된 모듈(80)은 회전자 수단이 분해된 모듈(80)내로 미리 안내되는 제2 변형례에 따라 조립될 수 있으며, 그리고 나서 상기 회전자를 가지는 모듈은 상기 바(40)가 판(30)상에 체결되기 전에 상기 홀(804)을 통하여 중간축(50)을 안내하므로써 시계장치내로 도입된다. 이러한 모듈(80)의 형태가 도2에 따른 예에서 기술된 회전자에 의해 이용될 수 있다는 것은 말할 것도 없다.
도4는 개별 자석(12)이 단속된 링(19)으로 교체된 본 발명의 변형례를 도2 및 도3에 도시한 바와 같이 도시하고 있다. 이러한 링(19)의 변형례는 임시 공간이나 자기적으로 중립인 단면(190)에 의해 또 다른 하나로부터 분리되는 동일 표면을 가지는 다수의 링세그먼트로 형성된다. 상기 임시공간이나 단면(190)의 폭은 링의 직경에 비교되었을 경우 바람직하게 최소화하며, 예를들면 시험에서 0.3밀리미터의 폭으로 제조되어 진다.
종래의 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명이 중첩된 두 개보다 많은 디스크를 가지는 회전자가 구비된 마이크로 발전기, 예를들면 모두 영구자석이 구비되고 3개의 코일이 각 쌍의 디스크 사이에 배치되어지는 마이크로 발전기들에 적용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일반적으로, 본 발명은 각각의 경우에 3개의 코일의 타측 상부에 일측이 놓여지는 N디스크와 (N-1)세트를 가지는 발전기를 포함한다.
전술한 바와 같이 본 발명은, 여섯 개의 영구자석이 구비된 두 개의 디스크가 설치된 회전자와 세 개의 코일이 구비된 고정자를 포함하되, 상기 회전자의 코일이 회전자 축에 대하여 비대칭적으로 모듈상에 배치되므로써 상기 마이크로 발전기에 발생된 신호의 피크전압이 최대화되고, 최소한의 요구공간을 가지고 회전자의 직경과 두께를 감소하므로써 마이크로 발전기의 관성모멘트 및 마찰손실을 최소화할 수 있는 효과를 가진다.

Claims (31)

  1. 시계장치 작동기구 및 이와 유사한 장치를 위한 마이크로 발전기에 있어서,
    회전자(10)의 축 주위에 비대칭적으로 배치되어지며 전기적으로 연결된 적어도 세 개의 코일(20, 21, 22)그룹과, 회전하는 동안에 상기 코일 각각을 지나서 교대로 인도되며 상기 코일들 각 측면에 배치된 상부 디스크(11) 및 하부 디스크(13)가 구비되며 상기 하부 디스크의 상부표면과 상부 디스크의 하부표면 양측에는 교번극성을 가지는 다수의 자기 영역(12, 14)이 구비되어지는 회전자를 포함하는 시계장치 작동기구 및 이와 유사한 장치를 위한 마이크로 발전기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일(20, 21, 22)의 중심 사이의 각도공간이 상기 회전자 축(10)에 대하여 불규칙한 마이크로 발전기.
  3. 전술한 청구항중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 코일(20, 21, 22)이 적어도 다른 하나의 코일에 접하는 마이크로 발전기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    각각의 코일(20, 21, 22)이 적어도 다른 하나의 코일(20, 21, 22)에 접촉하는 마이크로 발전기.
  5. 전술한 청구항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마이크로 발전기가 정확하게 세 개의 코일(20, 21, 22)을 포함하는 마이크로 발전기.
  6. 전술한 청구항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전자의 각각의 디스크(11, 13)가 교번 극성을 가지는 짝수의 개별 자석(12, 14)을 가지는 마이크로 발전기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    각 디스크(11, 13)상의 개별 자석(12, 14)의 수가 코일(20, 21, 22) 수의 두배와 동일한 마이크로 발전기.
  8. 전술한 청구항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전자의 각각의 디스크(11, 13)는 교번극성을 가지는 영구적으로 자화된 각도 세그먼트를 포함하는 자석링(19)이 구비되는 마이크로 발전기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 링(19)이 교번 극성을 가지고 각각 자화된 각도 세그먼트 사이의 단속부(190)를 포함하는 마이크로 발전기.
  10. 전술한 청구항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마이크로 발전기가 시계장치의 판(30)과 회전자 바(40) 사이에 장착되며, 상기 회전자 바(40)와 판(30)은 발전기가 전자기적으로 보호되는 것과 같은 방식으로 설계되는 마이크로 발전기.
  11. 전술한 청구항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마이크로 발전기는 치가 형성된 휠과 피니언(50, 51, 60, 61, 70, 71)의 세트에 의해 구동되며, 적어도 마이크로 발전기(50)에 가장 근접하게 위치한 치가 형성된 휠(50)과 그의 축이 비자성 재질로 제조되는 마이크로 발전기.
  12. 시계장치 작동기구 및 이와 유사한 장치를 위한 제어모듈(80)에 있어서, 상기 모듈(80)상에 장착되어 집적회로(81)에 연결되고 직렬로 연결되며, 코일에 연결되는 부하저항기의 값이 상기 코일의 출력축에서 발생된 신호의 주파수와 상기 모듈상에 장착된 수정발진기(85)의 신호로부터 나오는 기준주파수의 기능으로써 조절가능해지는 코일(20, 21, 22)의 그룹으로 구성되며, 상기 코일(20, 21, 22)은 그의 중심 사이에서 불규칙한 각도공간으로 배치되는 시계장치 작동기구를 위한 제어모듈.
  13. 제 12 항에 있어서,
    각 코일(20, 21, 22)이 적어도 다른 하나의 코일(20, 21, 22)에 접하는 시계장치 작동기구를 위한 제어모듈.
  14. 제 13 항에 있어서,
    각 코일(20, 21, 22)이 적어도 다른 하나의 코일(20, 21, 22)에 접촉하는 시계장치 작동기구를 위한 제어모듈.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제어모듈이 세 개의 코일(20, 21, 22)을 포함하는 시계장치 작동기구를 위한 제어모듈.
  16. 제 12 항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어모듈이 자외선으로 투과할 수 있는 재질로 제조되며, 상기 코일(20, 21, 22)은 자외선에 의해 건조될 수 있는 접착제에 의해 상기모듈에 접착되는 시계장치 작동기구를 위한 제어모듈.
  17. 제 12 항 내지 제16 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어모듈이 시계장치의 축(50)중 하나에 대한 통로로써 적어도 하나의 구멍(804)을 포함하는 시계장치 작동기구를 위한 제어모듈.
  18. 제 12 항 내지 제 17 항중 한 항에 따른 제어모듈(80)이 설치된 시계장치 작동기구.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 시계장치 작동기구가, 회전하는 동안에 상기 코일 각각을 지나서 교대로 인도되며 상기 코일들의 각 측면에 배치된 상부 디스크(11) 및 하부 디스크(13)가 구비되며 상기 하부 디스크의 상부표면과 상부 디스크의 하부표면 양쪽에는 교번극성을 가지는 다수의 자기 영역(12, 14)이 구비되어지는 회전자를 포함하는 시계장치 작동기구.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 회전자가 시계장치 작동기구의 판(30)에 연결된 제1 충격흡수 베어링(31)과 시계장치 작동기구의 바(40)에 연결된 제2 충격흡수 베어링(31)사이에 장착되며, 상기 바(40)와 판은 상기 회전자(10), 상기 코일(20, 21, 22) 및 상기 제어모듈이 전자적으로 보호되는 것과 같은 방식으로 설계되는 시계장치 작동기구.
  21. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
    상기 회전자가 기어장치(70, 71, 60, 61, 50, 51, 15)에 의해 구동되며, 회전자에 가장 근접하게 위치된 상기 기어장치의 적어도 어떤 요소(50)가 비자성 재질로 제조되는 시계장치 작동기구.
  22. 제 19 항 내지 제 21 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전자의 각각의 디스크(11, 13)가 교번 극성을 가지는 짝수의 개별 자석(12, 14)을 포함하는 시계장치 작동기구.
  23. 제 19 항 내지 제 22 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전자의 각 디스크(11, 13)에는 교번극성을 가지고 연속하고, 영구적으로 자화된 각도 세그먼트를 포함하는 링(19)이 구비되는 시계장치 작동기구.
  24. 제 19 항 내지 제 22 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 링(19)이 교번 극성을 가지는 각각 자화된 각도 세그먼트 사이의 단속부(190)를 포함하는 시계장치 작동기구.
  25. 제 19 항 내지 제 23 항중 어느 한 항에 있어서,
    시계바늘들이 세트되어 있는 동안에 제동수단이 회전자를 정지시키도록 제공되는 시계장치 작동기구.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제동수단이 권선 크라운부를 끌어당기므로써 작동되는 시계장치 작동기구.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 제동수단이 적어도 하나의 스프링을 포함하는 시계장치 작동기구.
  28. 제 27 항에 있어서,
    권선 크라운부가 후퇴함에 따라 발전기가 풀어지고, 동시에 상기 스프링으로부터 회전충격을 수용하는 것과 같은 방식으로 배치되는 시계장치 작동기구.
  29. 제 19 항 내지 제 28 항중 어느 한 항에 따른 시계장치 작동기구를 조립하는 방법에 있어서,
    제1 회전자가 시계장치내에 위치되며, 그리고 나서 모듈(80)이 회전자의 디스크(11, 13)사이에서 코일(20, 21, 22)을 후퇴시키므로써 시계장치내에 삽입되는 시계장치 작동기구를 조립하는 방법.
  30. 제 19 항 내지 제 28 항중 어느 한 항에 따른 시계장치 작동기구를 조립하는 방법에 있어서,
    제1 회전자(10)는 모듈(80)의 코일(20, 21, 22) 사이에 위치되며, 그리고 나서 상기 모듈(80)이 고정되며, 최종적으로 상기 회전자가 회전자 바에 의해 유지되는 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 시계장치 작동기구를 조립하는 방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 모듈(80)은 상기 축(50)이 상기 시계장치의 회전자에 가장 근접하게 위치된 축(50)과 꼭맞는 적어도 하나의 구멍(804)을 가지며, 상기 모듈(80) 및 회전자가 상기 구멍(804)을 통하여 상기 축(50)을 인도하므로써 하나의 유니트로서 상기 시계장치에 삽입되는 것을 특징으로 하는 시계장치 작동기구를 조립하는 방법.
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