KR900008609B1 - 시계 - Google Patents

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내용 없음.

Description

시계

제1도는 본 발명의 일실시예를 도시한 정면도.

제2도는 제1도의 우측면도.

제3도는 구동 펄스를 도시한 펄스 파형도.

제4도는 제1도의 요부를 적출하여 도시한 일부 파단 정면도.

제5도는 제4도의 우측면도.

제6도는 펄스폭과 기동전압, 출력 토크, 소비 전류의 관계를 각각 도시한 특성도.

제7도는 펄스폭과 변환 효율의 관계를 도시한 특성도.

제8도는 실험에 사용한 고정자 및 회전자의 제원을 표시하기 위한 설명도.

제9도는 L/R비와 변환 효율의 관계를 도시한 특성도.

제10도는 철심의 다른 예를 도시한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 5 : 철심 2, 6 : 코일

본 발명은 효율이 높은 시계에 관한 것이다.

근래, 수정 시계에 있어서는, 여러면에서 저 소비 전류화가 추진중에 있으며, 예컨데, 일본국 특허 공개소 50-129970호에 표시하는 바와같이, 고정자 및 회전자의 치수비에 착안하여 이것을 일정 범위내로 설정하므로써 저 소비 전류화를 도모하고 있다.

상기 경우에서는, 고정자 및 회전자의 치수비를 최적치로 설정한 것이나, 이점만을 개량하여도 의연하게 만족할 만한 높은 효율화는 바랄수 없고, 종래의 수정 시계용 모터에서는 변환 효율이 20% 이하로 매우 낮은 것이었다.

또한 종래에는, 모터의 구동 펄스폭을 높은 효율화라는 관점에서 설정한 것이 아니고, 단순히 분주 출력에서 만들기 쉽고 더욱이 불안정 영역을 피할 수 있는 수치로 설정하고 있었음에 불과하다. 이점도 변환 효율을 향상할 수 없는 큰 원인중 하나였다.

본 발명의 목적은 높은 효율화를 도모하는 데에 있다.

본 발명은, 회전자의 반경 ro가 1mm＜ro＜2mm의 모터를 사용해서, 이 모터의 구동 펄스폭 t를 qms t 17ms로 하고, 또한 철심의 코일을 감은 부분의 길이 L과 철심의 중심부에서 코일의 가장 외주까지의 두께 R의 비를 10 L/R 40으로 한 것이다.

제1도 및 제2도에 있어서, 1은 단면형상이 원형의 봉상의 철심으로, 이것에 직접 코일(2)을 감고 있다. 감긴 코일(2)의 양단은 플라스틱제의 코일테(3, 3)에 의해 깨워져 있다. 철심(1)의 양단부(1a, 1a)는 평탄면으로 되도록 프레스에 의해 눌려져 있다. 이 양단부(1a, 1a)와 고정자(4)의 양단부를 너트로 고정시키므로서 양자를 자기적으로 접속하고 있다. 5는 예컨대 SmCo로 형성되는, 에너지적 30의 희토류 자석으로 형성되는 회전자이다. 상기 모터의 코일(2)에는, 제3도와 같은 쌍극성 펄스를 교대로 공급하여 회전자를 18도씩 회전시키는 것이다.

이상과 같은 모터에 있어서, 제4도 및 제5도에 도시한 철심의 코일을 감은 부분의 길이 L을 42mm, 철심의 반경 r을 1.5/mm, 철심의 중심부에서 코일의 가장 외주부까지의 두께 R을 3.7mm로 하고, 고정자 및 코일을 아래표의 제원으로 설정하여, 구동펄스폭과 기동 전압, 출력 토크 및 전류의 관계를 실험에 의해 구한바 제6도와 같은 특성이 있음을 알았다.

또한, 해칭으로 표시한 범위 A는 불안정 동작 영역이다.

그래서 이 실험 데이타에서 펄스폭 t와 변환 효율 n 사이에 제7도와 같은 상관 관계가 있음이 확인되었다.

또한 상기 표에 있어서 노치 각도, 노치 반경, 공극, 이음폭, 벌림각을 제8도에서 표시된 부위를 가리킨다.

펄스폭이 9mS 이하에서는, 제6도에 도시하는 바와같이 기동성이 나쁘고, (회전자와 고정자의 결합력 및 회전자 관성이 이겨낼 수 있는 만큼의 에너지가 얻어지지 않기 때문에) 충분한 출력이 얻어지지 않는다. 더욱이 전원으로 시계에서 자주 사용되는 3V계의 것을 사용하면 기동할 수 없음을 알 수 있다.

또한 17mS 이상에서는, 제6도와 같이 출력 토크가 약간 저하하는 경향이 있으며, 펄스폭이 길어짐에 의한 전류 증가에 균형이 잡힌 만큼의 토크 증가를 기대할 수 없고, 급격하게 효율이 저하되어 버린다. 또한 소비 전류도 17mS 부근에서 급격하게 증가한다.

이상으로서 펄스폭을 9 내지 17mS의 사이에 둠으로써, 종래에는 얻을 수 없었던 20% 이상의 높은 효율이 얻어짐을 알 수가 있다.

덧붙여서, 시계에 있어서는, 바늘이 무겁고, 밀봉성도 별로 좋지 않으므로, 먼지 등에 의한 정지가 있으며, 출력 토크를 비교적 크게 취할 필요가 있다. 그러기 위해서는 회전자에, 에너지 적이 높은 SmCo, CeCo, MMCo(Nd, Pr)-Co계, Nd-Fe-B계 등의 희토류계 자석을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 상기한 바와같은 것이라도, 현상태하에서는, 최고 35MGOe까지의 것 밖에 없으므로, 시계에 사용하려는 회전자의 반경을 1mm 이상으로 설정하지 않으면 안된다. 또한 기동성을 고려하면, 지나치게 큰 회전자는 사용할 수가 없으며, 반경 2mm까지가 한도이다. 즉, 회전자의 반경 ro은 1mm ro 2mm의 범위로 설정하여둘 필요가 있으며, 이 범위에 있어서는 상기 펄스폭의 수치도 의미를 갖으며, 높은 효율화가 도모할 수 있는 것이다.

그런데, 상기한 바와같은 제원에 있어서, 펄스폭 t를 예컨대 13.7mS(가장 효율이 좋은 펄스폭)에 고정하고, 코일의 철심의 코일을 감은 부분의 길이 L과 철심의 중심부에서 코일의 가장 외주까지의 두께 R과의 비 L/R를 변화시켜서 실험을 한 바 변환 효율 n와 비 L/R의 사이에 제9도와 같은 상관 관계가 있음이 확인되었다. 즉, 비 L/R을 10에서 40 사이에서 증대시켜 가면, 이것에 따라서 효율이 좋아져 가는 것이다. 단 비 L/R을 터무니 없이 크게 하면, 코일 공정이 기술적으로 어려워져, 가격 증가의 요인으로 된다. 또한, L을 너무 길게 하면, 자기 저항이 증대됨과 동시에 누설자속이 증가하고, 자기회로상 바람직하지 않고, 소형화에 비해서, 구성상 불리하다.

또한 철심을 너무 가늘게 하면, 자로가 포화할 위험성이 높아지는 것이다.

이상을 감안하여 보면 10 L/R 40에 설정하는 것이 가장 적합함을 알 수 있다.

덧붙여서, 제9도에서 알 수 있는 바와같이, 비 L/R이 40을 초과해도, 변환 효율은 향상하지 않고, 장점 또한 찾아 볼수 없다. 또한, 비 L/R이 10이하로 되면, 감음이 굵어져, 코일 저항이 증대할 뿐으로 감은 수로 유효하게 사용할 수 없게 되어 변환 효율의 저하를 초래해 버린다.

또한, 비 L/R과 변환 효율의 상기 관계는 펄스 폭 13.7mS에 있어서만 존재하는 것은 아니고, 제7도에서 도시한 9 내지 17mS의 범위에 있어서, 동일한 경향을 도시하는 것이다. 즉, 예컨대 펄스폭 9mS, 17mS에 있어서도 비 L/R을 변화시켜 가면, 13.7mS 때보다는 효율이 떨어지나, 제9도와 같은 경향을 도시하는 것이다.

그런데, 철심의 형상에 대해서는, 단면이 원형의 것에 한정하지 않고, 예컨데 제10도와 같이 단면이 장방형의 철심(5)을 사용해도 좋다. 이 경우에는, 감긴 코일(6)의 단면 형상도 원형으로는 안되므로, 철심(5)의 중심부에서 가장 외주까지의 두께 R과는, 철심의 중심부에서 가장 외주까지의 두께 a1와 b1의 합의 1/2을 말하는 것으로 한다.

이외에도 단면이 정방형의 것, 타원형의 것 등, 특히 형상은 불문임. 이 경우에도, 철심의 중심부에서 코일의 가장 외주까지의 두께 R은 상기 장방형의 경우에 준해서 산출한다.

따라서, R과 철심의 반경 r과의 비 R/r은 1.5 이상으로 하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 철심의 반경에 대한 코일의 감은 두께가 너무 엷으면, 필요한 암페아 턴을 얻는데 철심의 코일을 감은 부분의 길이를 길게 하지 않으면 안되고, 소형화에 역행하기 때문이다. 또한 철심의 단면이 장방형의 경우에는, 철심의 반경 r은, 제10도의 장변의 반 a₀과 단변의 반 b₀의 합의 1/2로 한다. 단면이 정방형, 타원형의 경우에도 이것에 준해서 산출을 한다.

또한, 본 발명을 클럭의 모터에 사용하는 경우에는, 철심의 코일을 감은 부분의 길이 L을 30mm 이상으로 하는 것이 바람직하다. 일반적으로, 클럭에 있어서는, 먼저 기술한 바와같이, 출력 토크를 크게 취할 필요가 있다. 거기에서, L을 30mm 이하로 하여 앞의 조건 10 L/R 40을 만족시키기 위해서는, R을 3mm로 하지 않으면 안되고, 이와 같은 굵기로서는 높은 변환 효율로 높은 출력 토크를 얻는 것은 매우 어려운 것이다. 즉, 저소비 전류로 높은 토크를 얻으려면, 암페어 턴의 전류를 내려서 그 몫만큼 감는 수를 많게 하지 않으면 안되나, 이 경우 L이 짧으면, 철심을 가늘게 하여 감은 수를 많게 하지 않으면 안된다. 그러나, 감은 철심을 가늘게 하면, 자기적으로 포화해 버리고, 효율이 저하한다. 그 때문에, L은 너무 짧게 할 수가 없고, 클럭에 있어서는, 30mm 이상으로 하는 것이 바람직하다. 단, 지나치게 너무 길게 하면, 수형화에 역행하므로 자체적인 상한도 정해지는 것이다.

또한 상기 실시예에서는, 코일을 철심에 직접 감은 경우에 대해서 기술하였으나, 철심을 삽입한 코일 보빈에 코일을 감는 것에 사용하여도 좋다.

또한 상기 실시예에서는, 철심과 고정자를 별도의 부재로 형성하고, 양자를 너트로 고정한 것에 대해서 기술하였으나, 철심과 고정자를 일체로 형성한 것에 사용하여도 좋다.

또한 상기 실시예에서는 시계에 대해서 설명을 하였으나, 타이머에 사용하여도 좋다.

본 발명에 의하면 회전자의 반경이 1mm ro 4mm 의 범위에 있어서, 펄스폭 t를 9mS t 17mS의 범위로 설정하도록 하였으므로, 높은 효율로 구동할 수가 있고, 수명이 긴 전지를 도모할 수 있다.

또한 철심의 코일을 감은 부분의 길이 L과 철심의 중심부에서 코일의 가장 외주까지의 두께 R의 비를 10 L/R 40로 설정하므로서, 저 소비 전류로 높은 출력이 얻어지고, 보다 높은 변환 효율의 모터를 얻을 수가 있다.

특히 클럭에 있어서는, L을 30mm 이상으로 하므로서, 필요한 출력 토크를 저소비 전류로 얻을 수가 있고, 수명이 긴 시계가 얻어진다.

Claims (4)

1. 코일(2)을 감은 철심(1)의 양단에 고정자(4)를 접속하고, 이 조정자 자극간에 회전자(5)를 설치하고, 상기 코일(2)에 일정 주기의 펄스를 공급하여 상기 회전자(5)를 회전시켜, 이 회전에 의거하여 시각 표시를 하는 시계에 있어서, 회전자(5)의 반격 ro을 1mm ro 2mm로 하고, 코일(2)에 공급하는 펄스폭 t를 9mS t 17mS로 한 것을 특징으로 하는 시계.
2. 제1항에 있어서, 상기 철심(1)의 코일을 감은 부분의 길이를 L, 상기 철심(1)의 중심부에서 코일(2)의 가장 외주까지의 두께를 R로 하였을때, 10 L/R 40으로 한 것을 특징으로 하는 시계.
3. 제1항에 있어서, 상기 철심(1)의 코일을 감은 부분의 길이 L을 30mm 이상으로 한 것을 특징으로 하는 시계.
4. 제1항에 있어서, 상기 회전자(5)는 희토류등의 고에너지 적의 회전자인 것을 특징으로 하는 시계.

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