NL1017551C2

NL1017551C2 - Electrical supply voltage system for converting kinetic energy into electrical energy for miniature devices.

Info

Publication number: NL1017551C2
Application number: NL1017551A
Authority: NL
Inventors: Bernardus Johannes Meijer; Petrus Matheus Josephus Knapen
Original assignee: Kinetron Bv
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2001-03-09
Publication date: 2002-09-10
Also published as: EP1239349A1

Description

Titel: Elektrisch voedingsspanningssysteem voor het omzetten van kinetische energie in elektrische energie ten behoeve van miniatuurinrichtingen.Title: Electrical supply voltage system for converting kinetic energy into electrical energy for miniature devices.

De uitvinding heeft betrekking op een elektrisch voedingsspanningssysteem voor het omzetten van kinetische energie in elektrische energie ten behoeve van elektrische energie verbruikende miniatuurinrichtingen, voorzien van een wisselstroomgenerator, een elektrisch 5 oplaadbare accumulator, zoals een batterij en een gelijkrichteenheid, die is ingericht om de accumulator op te laden onder toevoer van een door de wisselstroomgenerator gegenereerde wisselstroom, waarbij de wisselstroomgenerator is voorzien van een rotor met permanent gemagnetiseerde polen, en een stator die is voorzien van tenminste een 10 elektrische spoel voor het opwekken van de wisselstroom wanneer de rotor ten opzichte van de stator beweegt waarbij het systeem verder is voorzien van een excentrisch slingergewicht voor het aandrijven van de rotor bij beweging van het slingergewicht, waarbij tussen de stator en de rotor een aantal stabiele rusttoestanden aanwezig zijn ten gevolge van een 15 kleefkoppel tussen rotor en stator, waarbij het systeem verder is voorzien van een tussen het slingergewicht en de rotor opgenomen accelererende transmissie die is voorzien van een verende koppeling zodat het slingergewicht kan voorlopen op de rotor, terwijl de rotor in één van de ruststanden kan verblijven en waarbij het slingergewicht de rotor via de 20 verende koppeling een impuls kan geven die, wanneer deze voldoende groot is, de rotor van één van de rusttoestanden naar een ander van de rusttoestanden laat bewegen, waarbij de accelererende transmissie een vaste ononderbroken koppeling verschaft tussen het slingergewicht en de rotor.The invention relates to an electrical supply voltage system for converting kinetic energy into electrical energy for miniature energy-consuming electrical devices, provided with an alternating current generator, an electrically rechargeable accumulator, such as a battery and a rectifier unit, which is arranged to operate the accumulator on to be charged while supplying an alternating current generated by the alternating current generator, wherein the alternating current generator is provided with a rotor with permanently magnetized poles, and a stator which is provided with at least one electric coil for generating the alternating current when the rotor relative to the stator moves, the system further being provided with an eccentric pendulum weight for driving the rotor upon movement of the pendulum weight, wherein a number of stable rest conditions are present between the stator and the rotor as a result of an adhesive torque between rotor and s tator, wherein the system is further provided with an accelerating transmission included between the pendulum weight and the rotor which is provided with a resilient coupling so that the pendulum weight can run ahead of the rotor, while the rotor can remain in one of the rest positions and wherein the pendulum weight the rotor can give a pulse via the resilient coupling which, when sufficiently large, causes the rotor to move from one of the rest positions to another of the rest positions, the accelerating transmission providing a fixed, continuous coupling between the pendulum weight and the rotor.

25 Een dergelijk voedingsspanningssysteem is bekend uit de Europese octrooiaanvrage EP 0 170 303 Al.Such a supply voltage system is known from the European patent application EP 0 170 303 A1.

22

Het bekende systeem is gebaseerd op het inzicht dat het kleefkoppel, de rotor in een bepaalde ruststand houdt ten opzichte van de stator, tenzij het slingergewicht de rotor een voldoende grote impuls geeft om naar een andere, door het kleefkoppel bepaalde, ruststand te gaan. De verende 5 koppeling laat toe dat bewegingen van het slingergewicht achterblijven bij de bewegingen van de rotor. Wanneer het slingergewicht door rotatie via de verende koppeling een krachtmoment uitoefent op de rotor dat groter is dan het kleefkoppel, zal de rotor van de ene ruststand naar een volgende ruststand gaan bewegen. Hiertoe bewerkstelligt de verende koppeling dat bij 10 het voldoende grote krachtmoment de rotor van de ene rusttoestand naar een andere ruststand wordt geschoten, waarbij het rotorwiel een relatief hoge hoeksnelheid bereikt ten opzichte van de snelheid van het slingergewicht en dus relatief grote spanningspieken in de wisselstroomgenerator opwekt. Bij het bekende systeem wordt hiermee getracht het mogelijk te maken dat door 15 de wisselstroomgenerator relatief grote spanningspieken worden opgewekt voor toevoer aan de gelijkrichteenheid voor het vergroten van het rendement van de wisselstroomgenerator.The known system is based on the insight that the adhesive torque keeps the rotor in a certain rest position with respect to the stator, unless the pendulum weight gives the rotor a sufficiently large impulse to go to another rest position determined by the adhesive torque. The resilient coupling allows movements of the pendulum weight to lag behind the movements of the rotor. When the pendulum weight exerts a moment of force on the rotor by rotation via the resilient coupling that is greater than the adhesive torque, the rotor will start moving from one rest position to the next rest position. To this end, the resilient coupling causes the rotor to be shot from one resting state to another resting position at a sufficiently large moment of force, the rotor wheel reaching a relatively high angular speed with respect to the speed of the pendulum weight and thus generating relatively large voltage peaks in the alternating current generator . In the known system, an attempt is made to make it possible for the alternating current generator to generate relatively large voltage peaks for supply to the rectifying unit for increasing the efficiency of the alternating current generator.

Een belangrijke parameter van het bekende systeem is de hoek van het slingergewicht waarover het slingergewicht ten opzichte van de stator 20 moet roteren opdat de verende koppeling voldoende wordt gespannen (op- of afgewonden wordt indien deze bijvoorbeeld is voorzien van een spiraalveer), voor het opwekken van een krachtmoment dat groter is dan het kleefkoppel, zodat de rotor van een eerste rusttoestand naar een volgende rusttoestand zal bewegen. Deze hoek wordt ook wel de dode hoek genoemd. Indien het 25 slingergewicht over een hoek beweegt die kleiner is dan de dode hoek zal geen elektrische energie worden opgewekt. Het is daarom gewenst om de dode hoek klein te kiezen, bijvoorbeeld door de veerconstante van de verende koppeling te vergroten of het gewicht van het slingergewicht te vergroten. Dit brengt echter weer met zich dat de mechanische verliezen 30 zullen toenemen waardoor de snelheid waarmee de rotor zal bewegen 3 eveneens kleiner wordt. Hiermee zal de amplitude en frequentie van de opgewekte wisselstroom afnemen, hetgeen weer een nadelig effect heeft op het rendement van het systeem. Het weer verhogen van de frequentie kan worden gerealiseerd door het vergroten van het aantal polen van de rotor.An important parameter of the known system is the angle of the pendulum weight over which the pendulum weight must rotate relative to the stator 20 so that the resilient coupling is sufficiently tensioned (wound up or unwound if it is provided, for example, with a coil spring), for generating of a moment of force that is greater than the adhesive torque, so that the rotor will move from a first resting state to a next resting state. This angle is also called the blind spot. If the pendulum weight moves through an angle that is smaller than the dead angle, no electrical energy will be generated. It is therefore desirable to choose a small blind spot, for example by increasing the spring constant of the resilient coupling or increasing the weight of the pendulum weight. However, this again implies that the mechanical losses 30 will increase, so that the speed at which the rotor will move 3 also becomes smaller. The amplitude and frequency of the generated alternating current will hereby decrease, which in turn has an adverse effect on the efficiency of the system. Increasing the frequency again can be achieved by increasing the number of poles of the rotor.

5 Dit heeft onder meer als nadeel dat de rotor hierdoor duurder wordt. Uit dit voorbeeld blijkt dat bij het bekende systeem het optimaliseren van een bepaalde eigenschap van het systeem, zoals de dode hoek, met zich brengt dat andere eigenschappen van het systeem, zoals het rendement, kunnen verslechteren.This has, inter alia, the disadvantage that the rotor becomes more expensive as a result. This example shows that in the known system, optimizing a certain property of the system, such as the blind spot, means that other properties of the system, such as the efficiency, can deteriorate.

10 Het bekende systeem heeft als parameters voor het dimensioneren van het systeem onder meer de grootte van het gewicht van het slinger-gewicht, een veerconstante van de verende koppeling, het aantal magnetische polen van de rotor en het aantal windingen van de tenminste ene spoel van de stator. De keuze van deze parameters bepaalt onder meer 15 de grootte van de opgewekte AC spanning, de frequentie van de opgewekte AC spanning, de grootte van de dode hoek, de mechanische verliezen in de overbrenging, de elektrische verliezen en de dimensies van het systeem. Een probleem van het bekende systeem is dat eigenschappen van het systeem zoals hiervoor genoemd, die worden bepaald door onder meer de hiervoor 20 genoemde parameters, op gespannen voet met elkaar kunnen staan. Dat wil zeggen dat wanneer één van de eigenschappen wordt geoptimaliseerd door een bepaalde dimensionering van het systeem aan de hand van een keus van de genoemde parameters, andere eigenschappen niet langer optimaal en/of zoals gewenst kunnen zijn. Bovendien is er, afhankelijk van de 25 toepassing, slechts een beperkte keuze vrijheid van de genoemde parameters.The known system has as parameters for dimensioning the system inter alia the magnitude of the pendulum weight weight, a spring constant of the resilient coupling, the number of magnetic poles of the rotor and the number of turns of the at least one coil of the stator. The choice of these parameters determines, among other things, the magnitude of the generated AC voltage, the frequency of the generated AC voltage, the magnitude of the blind spot, the mechanical losses in the transmission, the electrical losses and the dimensions of the system. A problem of the known system is that properties of the system as mentioned above, which are determined by inter alia the aforementioned parameters, can be at odds with each other. That is, when one of the properties is optimized by a certain dimensioning of the system on the basis of a choice of said parameters, other properties may no longer be optimal and / or as desired. Moreover, depending on the application, there is only a limited freedom of choice of the mentioned parameters.

Indien het voedingsspanningssysteem bijvoorbeeld wordt toegepast in een ultraplat herenhorloge moet het gewicht van het slingergewicht laag worden gekozen. Verder dient reeds bij een minimale beweging van het 30 systeem kinetische energie te worden omgezet in elektrische energie. Het 4 betreffende horloge kan bijvoorbeeld worden gedragen door iemand die slechts een weinig beweegt. Anderzijds kan rekening worden gehouden met het feit dat het horloge een relatief laag vermogen nodig heeft om goed te functioneren, omdat het horloge slechts is voorzien van een uren-, minuten-5 en secondewijzer. Wordt het elektrische voedingsspanningssysteem daarentegen toegepast in een sporthorloge met een wat groter volume, kan het gewicht van het slingergewicht worden verhoogd en kan er vanuit worden gegaan dat het betreffende horloge tijdens het sporten flink zal bewegen.For example, if the power supply system is used in an ultra-flat men's watch, the weight of the pendulum weight must be chosen low. Furthermore, with a minimal movement of the system, kinetic energy must already be converted into electrical energy. The watch in question can, for example, be worn by someone who moves only a little. On the other hand, the fact that the watch needs a relatively low power to function properly can be taken into account because the watch is only provided with an hour, minute, and second hand. If, on the other hand, the electrical supply voltage system is used in a sports watch with a somewhat larger volume, the weight of the pendulum weight can be increased and it can be assumed that the watch in question will move considerably during exercise.

10 De uitvinding heeft als doel een systeem te verschaffen waarbij elk van de genoemde eigenschappen in hogere mate onafhankelijk van elkaar kunnen worden gedimensioneerd en geoptimaliseerd waarbij bovendien nog rekening kan worden gehouden met de toepassing van het voedingsspanningssysteem.The invention has for its object to provide a system in which each of the aforementioned properties can be dimensioned and optimized to a greater extent independently of each other, while furthermore the use of the supply voltage system can also be taken into account.

15 De uitvinding heeft derhalve mede als doel het betreffende systeem optimaal te kunnen dimensioneren ten behoeve van de beoogde miniatuurinrichting waarvoor deze elektrische energie dient op te wekken.The invention therefore also has for its object to be able to optimally dimension the relevant system for the purpose of the intended miniature device for which this electrical energy is to be generated.

De uitvinding heeft eveneens als doel te voorzien in de mogelijkheid het aantal polen van de rotor te kunnen verlagen, zo men dit 20 wenst, zonder dat dit nadelige invloed behoeft te hebben op het rendement van het systeem.The invention also has for its object to provide the possibility of being able to reduce the number of poles of the rotor, if desired, without this having to have an adverse effect on the efficiency of the system.

Het systeem volgens de uitvinding is hiertoe gekenmerkt in dat, de accelererende transmissie is voorzien van een eerste overbrenging die tussen het slingergewicht en een aangrijppunt van de verende koppeling is 25 opgenomen voor het versnellen van de beweging van het eerste aangrijppunt ten opzichte van de beweging van het slingergewicht en een tweede overbrenging die tussen een tweede aangrijppunt van de verende koppeling en de rotor is opgenomen voor het versnellen van een beweging van de rotor ten opzichte van een beweging van het tweede aangrijppunt.To this end, the system according to the invention is characterized in that the accelerating transmission is provided with a first transmission which is included between the pendulum weight and an engagement point of the resilient coupling for accelerating the movement of the first engagement point relative to the movement of the pendulum weight and a second transmission included between a second engagement point of the resilient coupling and the rotor for accelerating a movement of the rotor relative to a movement of the second engagement point.

··* :’,w. ' 5·· *: ", w. '5

Doordat de verende koppeling tussen een eerste overbrenging en een tweede overbrenging is opgenomen zijn, met betrekking tot de dimensionering van het systeem volgens de uitvinding ten opzichte van het bekende systeem, twee extra vrijheidsgraden op genomen. Behalve het 5 gewicht van het slingergewicht, de veerconstante van de verende koppeling, het aantal polen van de rotor en het aantal windingen van de tenminste ene spoel van de stator kan ook de overbrengverhouding van elk van de overbrengingen worden aangepast opdat een optimale dimensionering van het elektrische voedingssysteem kan worden verkregen met betrekking tot 10 het beoogde gebruik van het systeem. Hoe één en ander precies wordt gedimensioneerd valt buiten het bestek van de onderhavige octrooiaanvrage. Waar het om gaat is dat het systeem is voorzien van twee extra vrijheidsgraden voor dimensionering. Wanneer bij de eerste overbrenging bijvoorbeeld een overbrengverhouding van 1:9 wordt gekozen 15 neemt de dode hoek met een factor negen af zonder dat de hoek waarover de verende koppeling afloopt bij het afschieten van de rotor vanuit een ruststand afneemt. Andersom kan bij n=9 een veer worden gebruikt met een kleinere veerconstante zonder dat de dode hoek verandert. Het gebruik van een veer met een kleinere veerconstante brengt met zich dat deze verder 20 moet worden gespannen om het kleefkoppel te overtreffen, hetgeen weer betekent dat de veer verder zal afwikkelen bij het afschieten van de rotor die hierdoor meer omwentelingen zal maken. De tweede overbrenging kan dan bewerkstelligen dat de rotor nog sneller beweegt dan de hoek waarover de verende koppeling afloopt wanneer de rotor wordt afgeschoten vanuit een 25 rustpositie. De frequentie en amplitude van de wisselstroom nemen hierdoor toe. Dit maakt het weer mogelijk het aantal polen van de rotor te verkleinen, tot bijvoorbeeld een dipool zonder dat de frequentie van het wisselstroomsignaal onacceptabel lang wordt. Het gebruik van een dipool-rotor heeft als voordeel dat deze relatief goedkoop is.Because the resilient coupling is included between a first transmission and a second transmission, two additional degrees of freedom are included with regard to the dimensioning of the system according to the invention relative to the known system. In addition to the weight of the pendulum weight, the spring constant of the resilient coupling, the number of poles of the rotor and the number of turns of the at least one coil of the stator, the transmission ratio of each of the transmissions can also be adjusted so that an optimum dimensioning of the electrical power supply system can be obtained with regard to the intended use of the system. Exactly how all this is dimensioned falls outside the scope of the present patent application. The point is that the system has two extra degrees of freedom for dimensioning. When, for example, a transmission ratio of 1: 9 is selected for the first transmission, the dead angle decreases by a factor of nine without the angle at which the resilient coupling ends when the rotor is fired decreases from a rest position. Conversely, with n = 9, a spring with a smaller spring constant can be used without changing the blind spot. The use of a spring with a smaller spring constant implies that it must be further tensioned in order to exceed the tacking torque, which in turn means that the spring will unwind further when the rotor is fired, which will make more revolutions as a result. The second transmission can then cause the rotor to move even faster than the angle through which the resilient coupling ends when the rotor is fired from a rest position. The frequency and amplitude of the alternating current increase as a result. This again makes it possible to reduce the number of poles of the rotor, for example to a dipole, without the frequency of the alternating current signal becoming unacceptably long. The use of a dipole rotor has the advantage that it is relatively inexpensive.

66

Volgens de uitvinding geven de eerste en de tweede overbrenging eveneens een extra vrijheidsgraad ten aanzien van het dimensioneren van de afmetingen van het systeem. De verende koppeling heeft voorts tevens als voordeel dat deze kan fungeren als schokabsorber wanneer het 5 slingergewicht heftig beweegt.According to the invention, the first and the second transmission also provide an additional degree of freedom with regard to dimensioning the dimensions of the system. The resilient coupling also has the additional advantage that it can act as a shock absorber when the pendulum weight moves violently.

Kort samengevat is volgens de uitvinding een optimale dimensionering van het systeem mogelijk gemaakt, één een ander afhankelijk van de toepassing en het inzicht van de vakman die de betreffende dimensionering zal uitvoeren.Briefly summarized, an optimum dimensioning of the system is made possible according to the invention, one another depending on the application and the insight of the person skilled in the art who will perform the dimensioning in question.

10 Bij voorkeur geldt dat de verende koppeling is voorzien van een veer zoals bijvoorbeeld een spiraalveer of een veer die de vorm heeft van een trekveer. Het blijkt dat de veerconstante van een dergelijke veer gemakkelijker kan worden gevarieerd zonder dat het volume van de veer hierbij wezenlijk zal veranderen. De betreffende veer kan dus goed worden 15 gebruikt wanneer het systeem moet worden ingebouwd in een horloge. Hierbij geldt in het bijzonder dat het eerste aangrijppunt wordt gevormd door een eerste uiteinde van de veer en het tweede aangrijppunt wordt gevormd door een tweede uiteinde van de veer. Dit brengt met zich dat de verende eigenschappen van de veer volledig worden benut. In het bijzonder 20 geldt hierbij verder dat de verende koppeling een spiraalveer omvat waarbij het eerste uiteinde van de spiraalveer aan een binnenzijde van de veer ligt en een tweede uiteinde van de spiraalveer aan een buitenzijde van de veer ligt. Volgens deze maatregel kan de veer het gemakkelijkst worden ingebouwd in het systeem.Preferably, it holds that the resilient coupling is provided with a spring such as, for example, a spiral spring or a spring in the form of a tension spring. It appears that the spring constant of such a spring can be varied more easily without the volume of the spring changing substantially. The respective spring can therefore be used well when the system has to be built into a watch. In this case, it holds in particular that the first engagement point is formed by a first end of the spring and the second engagement point is formed by a second end of the spring. This implies that the spring properties of the spring are fully utilized. In particular, it further holds here that the resilient coupling comprises a coil spring wherein the first end of the coil spring lies on an inside of the spring and a second end of the coil spring lies on an outside of the spring. According to this measure, the spring can most easily be built into the system.

25 Verder geldt bij voorkeur dat de rotor roteerbaar rond een eerste rotatieas met de behuizing is verbonden en het slingergewicht roteerbaar rond een tweede rotatieas met de behuizing is verbonden, welke assen eventueel kunnen samenvallen.Furthermore, it preferably holds that the rotor is rotatably connected to the housing about a first axis of rotation and the pendulum weight is rotatably connected to the housing about a second axis of rotation, which axes can possibly coincide.

Wanneer de eerste rotatieas en de tweede rotatieas samenvallen 30 zullen slingergewicht en rotor in het algemeen gestapeld worden uitgevoerd, 7 hetgeen de hoogte van het systeem doet toenemen. Vallen de eerste rotatieas en de tweede rotatieas niet samen dan kunnen slingergewicht en rotor desgewenst naast elkaar worden op gesteld waardoor de hoogte van het systeem desgewenst kan worden beperkt.When the first axis of rotation and the second axis of rotation coincide, pendulum weight and rotor will generally be stacked, 7 increasing the height of the system. If the first axis of rotation and the second axis of rotation do not coincide, then the pendulum weight and rotor can be positioned next to each other if desired, so that the height of the system can be limited if desired.

5 In het bijzonder geldt hierbij dat de eerste en de derde rotatieas niet-coaxiaal ten opzichte van elkaar zijn gerangschikt en dat de tweede en de derde rotatieas niet-coaxiaal ten opzichte van elkaar zijn gerangschikt.In particular, it holds here that the first and third axis of rotation are arranged non-coaxially with respect to each other and that the second and third axis of rotation are arranged non-coaxially with respect to each other.

Hierbij is het mogelijk dat desgewenst slingergewicht, verende koppeling en rotor naast elkaar worden opgesteld waardoor wederom de 10 hoogte van het systeem kan worden beperkt. Eén en ander is echter afhankelijk van de gewenste toepassing van het systeem.Hereby it is possible that, if desired, sling weight, resilient coupling and rotor are arranged next to each other, so that the height of the system can again be limited. However, all this depends on the desired application of the system.

EP 0,547,083 openbaart eveneens een elektrisch voedings-spanningssysteem voorzien van een slingergewicht, accelererende transmissie met een verende koppeling en een rotor waarbij de 15 accelererende transmissie echter is ingericht om de koppeling tussen slingergewicht en rotor te onderbreken. Dit systeem werkt hierdoor volgens een ander principe omdat bij de huidige uitvinding de koppeling tussen slingergewicht en rotor een vaste ononderbroken koppeling betreft.EP 0,547,083 also discloses an electrical supply voltage system provided with a pendulum weight, accelerating transmission with a resilient coupling and a rotor, however, the accelerating transmission is adapted to interrupt the coupling between the pendulum weight and the rotor. This system therefore works according to another principle because in the present invention the coupling between pendulum weight and rotor is a fixed, continuous coupling.

De uitvinding zal thans nader worden toe gelicht aan de hand van 20 de tekening. Hierin toont:The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing. It shows:

Figuur 1 een eerste uitvoeringsvorm van een systeem volgens de uitvinding; en figuur 2 een tweede uitvoeringsvorm van een systeem volgens de uitvinding.Figure 1 shows a first embodiment of a system according to the invention; and figure 2 shows a second embodiment of a system according to the invention.

25 In figuur 1 is met referentienummer 1 een elektrisch voedingsspanningssysteem volgens de uitvinding aangeduid. Het elektrische voedingsspanningssysteem is ingericht voor het omzetten van kinetische energie in elektrische energie ten behoeve van elektrische energie verbruikende miniatuurinrichtingen zoals horloges.In figure 1 reference numeral 1 designates an electrical supply voltage system according to the invention. The electrical supply voltage system is adapted for converting kinetic energy into electrical energy for miniature devices consuming electrical energy such as watches.

'I O ï ‘ ·“. ·! 8"I 0". ·! 8

Het systeem 1 is voorzien van een wisselstroomgenerator 2, een elektrisch oplaadbare accumulator 4, zoals bijvoorbeeld een oplaadbare lithium ion accu en een gelijkrichteenheid 6 die is ingericht om de accumulator 4 op te laden onder toevoer van een door de wisselstroom-5 generator 2 gegenereerde wisselstroom. De wisselstroomgenerator 2 is voorzien van een rotor 8 met permanent gemagnetiseerde polen 10. In dit voorbeeld is de rotor 8 voorzien van één noordpool 10.1 en één zuidpool 10.2. Het betreft derhalve een dipoolmagneet.The system 1 is provided with an alternating current generator 2, an electrically rechargeable accumulator 4, such as, for example, a rechargeable lithium ion battery and a rectifier unit 6 which is adapted to charge the accumulator 4 while supplying an alternating current generated by the alternating current generator 2 . The alternating current generator 2 is provided with a rotor 8 with permanently magnetized poles 10. In this example, the rotor 8 is provided with one north pole 10.1 and one south pole 10.2. It is therefore a dipole magnet.

De wisselstroomgenerator 2 is verder voorzien van een spoel 12 die 10 rond een stator 13 is gewikkeld. De stator 13 is bijvoorbeeld vervaardigd van weekijzer. De spoel kan zijn voorzien van een willekeurig aantal windingen. In dit voorbeeld is de spoel 12 voorzien van 1000 windingen.The alternating current generator 2 is further provided with a coil 12 which is wound around a stator 13. The stator 13 is, for example, made of soft iron. The coil can be provided with any number of turns. In this example the coil 12 is provided with 1000 turns.

De spoel 12 is middels een elektrische leiding 14 met de gelijkrichteenheid 6 verbonden. De rotor 8 is roteerbaar rond een eerste rotatieas 16 met een 15 behuizing 18 van het systeem verbonden. De behuizing 18 is in dit voorbeeld schematisch aangeduid en kan bijvoorbeeld bestaan uit een behuizing van een uurwerk van een horloge. De stator 13 is vast verbonden met de behuizing 18.The coil 12 is connected to the rectifier unit 6 by an electrical line 14. The rotor 8 is rotatably connected around a first axis of rotation 16 with a housing 18 of the system. The housing 18 is schematically indicated in this example and may for example consist of a housing of a timepiece of a watch. The stator 13 is fixedly connected to the housing 18.

Wanneer de rotor 8 een volledige omwenteling maakt zal in de 20 spoel 12 een volledige sinus van een wisselstroom worden gegenereerd. Deze wisselstromen wordt door de gelijkrichteenheid 6 verwerkt ter verkrijging van een gelijkspanning die via leidingen 20 aan de accumulator 4 wordt toegevoerd teneinde de spanning in de accumulator 4 op peil te houden. De gelijkspanning van de accumulator 4 wordt via een leiding 22 aan een, in dit 25 voorbeeld, schematisch weergegeven uurwerk 24 van een horloge toegevoerd.When the rotor 8 makes a complete revolution, a full sine of an alternating current will be generated in the coil 12. These alternating currents are processed by the rectifier unit 6 to obtain a direct voltage which is applied to the accumulator 4 via lines 20 in order to maintain the voltage in the accumulator 4. The direct voltage of the accumulator 4 is applied via a line 22 to a clockwork 24 of a watch, which is shown schematically in this example.

Tussen de stator 13 die de spoel 12 omvat en de rotor 8 zijn een aantal (in dit voorbeeld twee) rusttoestanden aanwezig ten gevolge van een kleefkoppel tussen rotor aan stator. Dit kleefkoppel wordt veroorzaakt door 30 de magnetische velden van de rotor die zich hierdoor wil richten ten 9 opzichte van de stator, zodat de stator een zo groot mogelijke flux zal omvatten. In dit voorbeeld zijn twee rusttoestanden aanwezig waarin de magneten de polen van rotor tegen de weekijzeren koppen 15 van de stator aanliggen. In dit voorbeeld is de rotor in één van zijn rustposities getoond.Between the stator 13 comprising the coil 12 and the rotor 8 there are a number of (in this example two) resting states as a result of an adhesive torque between the rotor and the stator. This sticking torque is caused by the magnetic fields of the rotor which hereby want to align with respect to the stator, so that the stator will comprise as large a flux as possible. In this example, two rest conditions are present in which the magnets lie the poles of rotor against the soft-iron heads 15 of the stator. In this example the rotor is shown in one of its resting positions.

5 Wanneer de rotor vanuit deze eerste rustpositie 180 graden roteert rond de eerste rotatieas 16, wordt de tweede rustpositie bereikt. In dit voorbeeld is er dus sprake van twee rustposities van de rotor ten opzichte van de stator.When the rotor from this first rest position rotates 180 degrees around the first axis of rotation 16, the second rest position is reached. In this example, therefore, there are two resting positions of the rotor relative to the stator.

De inrichting is verder voorzien van een slingergewicht 26 dat roteerbaar rond een tweede rotatieas 28 met de behuizing 18 is verbonden. 10 Voorts is het systeem voorzien van een tussen het slingergewicht 26 en de rotor 8 opgenomen accelererende transmissie 30 die is voorzien van een verende koppeling 32. De accelererende koppeling verschaft een vaste koppeling tussen het slingergewicht en de rotor. Dat wil zeggen dat bij rotatie van het slingergewicht in een bepaalde richting de accelererende 15 transmissie altijd in een hiermee corresponderende richting zal bewegen, en dat de rotor, wanneer deze roteert, altijd in een met de rotatierichting van het slingergewicht corresponderende richting zal roteren. De verende koppeling 32 is in dit voorbeeld uitgevoerd als een spiraalveer. De accelererende transmissie 30 is verder voorzien van een eerste overbrenging 34 20 die tussen het slingergewicht 26 en een aangrijppunt 35 van de spiraalveer 32 is opgenomen. Dit eerste aangrijppunt 35 wordt gevormd door een eerste uiteinde van de spiraalveer aan een binnenzijde van de spiraalveer. De eerste overbrenging 34 is ingericht voor het versnellen van de beweging van het eerste aangrijppunt 35 ten opzichte van de beweging van het slinger-25 gewicht 26.The device is further provided with a pendulum weight 26 which is rotatably connected to the housing 18 around a second axis of rotation 28. Furthermore, the system is provided with an accelerating transmission 30 accommodated between the pendulum weight 26 and the rotor 8 and provided with a resilient coupling 32. The accelerating coupling provides a fixed coupling between the pendulum weight and the rotor. That is to say that upon rotation of the pendulum weight in a certain direction the accelerating transmission will always move in a direction corresponding thereto, and that when the rotor rotates it will always rotate in a direction corresponding to the direction of rotation of the pendulum weight. The resilient coupling 32 is in this example designed as a coil spring. The accelerating transmission 30 is further provided with a first transmission 34 which is received between the pendulum weight 26 and an engagement point 35 of the coil spring 32. This first engagement point 35 is formed by a first end of the coil spring on an inside of the coil spring. The first transmission 34 is adapted to accelerate the movement of the first engagement point 35 relative to the movement of the pendulum weight 26.

De accelererende transmissie 30 is voorts voorzien van een tweede overbrenging 36 die tussen een tweede aangrijppunt 37 van de spiraalveer 32 en de rotor 8 is opgenomen. Het tweede aangrijppunt 37 wordt in dit voorbeeld gevormd door een tweede uiteinde van de spiraalveer welke in dit 30 voorbeeld aan een buitenzijde van de spiraalveer ligt. Het eerste en tweede 10 uiteinde van de spiraalveer zijn roteerbaar rond een derde rotatieas 38. In dit voorbeeld bestaat de eerste overbrenging 34 uit een eerste tandwiel 34.1 dat roteerbaar rond de tweede rotatieas 28 vast met het slingergewicht 26 is verbonden, alsmede een tweede tandwiel 34.2 dat roteerbaar rond de derde 5 rotatieas 38 vast met het eerste uiteinde 35 van de spiraalveer 32 is verbonden. Het eerste tandwiel 34.1 heeft meer tanden dan het tweede tandwiel 34.2 zodat, in gebruik, het tweede tandwiel 34.2 en daarmee het eerste uiteinde 35 van de spiraalveer 32 inderdaad sneller zal bewegen dan de beweging van het slingergewicht 26. De tweede overbrenging 36 is in dit 10 voorbeeld voorzien van een derde tandwiel 36.1 dat roteerbaar rond de derde rotatieas 38 vast met het tweede uiteinde 37 van de spiraalveer 32 is verbonden. Voorts omvat de tweede overbrenging een vierde tandwiel 36.2 dat roteerbaar rond de eerste rotatieas 16 vast met de rotor 8 is verbonden. Het derde tandwiel 36.1 omvat meer tanden dan het vierde tandwiel 36.2.The accelerating transmission 30 is furthermore provided with a second transmission 36 which is received between a second engagement point 37 of the coil spring 32 and the rotor 8. The second engagement point 37 in this example is formed by a second end of the coil spring which in this example lies on an outside of the coil spring. The first and second ends of the coil spring are rotatable about a third axis of rotation 38. In this example, the first transmission 34 consists of a first gear 34.1 which is rotatably connected around the second axis of rotation 28 with the pendulum weight 26, as well as a second gear 34.2. that is rotatably connected around the third axis of rotation 38 with the first end 35 of the coil spring 32. The first gear 34.1 has more teeth than the second gear 34.2 so that, in use, the second gear 34.2 and thus the first end 35 of the coil spring 32 will indeed move faster than the movement of the pendulum weight 26. The second transmission 36 is in this case An example is provided with a third gear 36.1 which is rotatably connected around the third axis of rotation 38 with the second end 37 of the coil spring 32. The second transmission further comprises a fourth gear 36.2 which is rotatably connected to the rotor 8 around the first axis of rotation 16. The third gear 36.1 comprises more teeth than the fourth gear 36.2.

15 Een en ander brengt met zich dat de accelererende transmissie een vaste ononderbroken koppeling verschaft tussen het slingergewicht en de rotor.All this entails that the accelerating transmission provides a fixed, continuous coupling between the pendulum weight and the rotor.

De werking van het systeem is als volgt. Wanneer de behuizing 18 wordt bewogen zal het slingergewicht 26 ten opzichte van de behuizing 18 gaan bewegen in die zin dat rotatie over een bepaalde hoek plaatsvindt van 20 het slingergewicht rond de tweede rotatieas 28. Hierdoor zal het eerste uiteinde van de spiraalveer via de eerste overbrenging 34 met een over een hiermee corresponderende grotere hoek ten opzichte van de behuizing 18 roteren. Indien de overbrengverhouding van de eerste overbrenging l:n met n bijvoorbeeld gelijk aan 9 zal het eerste uiteinde van de spiraalveer over 25 een hoek roteren die negen maal zo groot is als de hoek waarover het slingergewicht roteert. De spiraalveer wordt dan over deze hoek gespannen met als gevolg dat de spiraalveer via zijn tweede uiteinde en de tweede overbrenging 36 een krachtmoment gaat uitoefenen op de rotor 8. Zolang dit krachtmoment kleiner is dan het kleefkoppel tussen rotor en stator zal de 30 rotor niet roteren. Dit brengt met zich dat het slingergewicht 26 kan } Ü : L v .The operation of the system is as follows. When the housing 18 is moved, the pendulum weight 26 will move relative to the housing 18 in the sense that rotation takes place over a certain angle of the pendulum weight around the second axis of rotation 28. As a result, the first end of the coil spring will pass via the first transmission. 34 rotate through a larger angle with respect to the housing 18 by a corresponding angle. For example, if the transmission ratio of the first transmission 1: n with n equal to 9, the first end of the coil spring will rotate through an angle that is nine times as great as the angle over which the pendulum weight rotates. The coil spring is then tensioned over this angle with the result that the coil spring will exert a moment of force on the rotor 8 via its second end and the second transmission 36. As long as this moment of force is smaller than the adhesive torque between rotor and stator, the rotor will not rotate. . This implies that the pendulum weight 26 can} Ü: L v.

11 voorlopen op de rotor, terwijl de rotor in een ruststand kan verblijven. Wanneer de hoek waarover het slingergewicht draait echter zover toeneemt dat het krachtmoment dat op de rotor wordt uitgeoefend groter is dan het kleefkoppel zal de rotor vanuit zijn rustpositie naar een volgende rustpositie 5 worden geschoten. De spiraalveer zorgt er voor dat de rotor met hoge snelheid wordt afgeschoten. De rotor zal hierbij in het algemeen een veelvoud van rusttoestanden passeren waardoor een wisselstroom wordt opgewekt met een relatief hoge frequentie en amplitude. De tweede overbrenging heeft een overbrengingsverhouding van l:m met m 10 bijvoorbeeld gelijk aan zes, zodat de rotor zesmaal zo snel zal roteren als het tweede uiteinde van de veer. Ook de tweede overbrenging verhoogt dus de snelheid van de rotor ten opzichte van de stator. Voor het afschieten van de rotor vanuit een rustpositie dient het tweede uiteinde van de veer echter een krachtmoment op de tweede overbrenging uit te oefenen dat m maal groter 15 is dan het kleefkoppel. De hoek waarover het slingergewicht moet draaien om een krachtmoment te genereren dat het kleefkoppel overtreft, wordt de dode hoek genoemd. Deze dode hoek zal afnemen wanneer n toeneemt, m afneemt, de veerconstante van de spiraalveer toeneemt en/of het gewicht van het slingergewicht toeneemt.11 are ahead of the rotor, while the rotor can remain in a rest position. However, if the angle over which the pendulum weight turns increases to such an extent that the moment of force exerted on the rotor is greater than the tacking torque, the rotor will be shot from its resting position to a next resting position. The spiral spring ensures that the rotor is fired at high speed. The rotor will hereby generally pass through a plurality of quiescent states, whereby an alternating current is generated with a relatively high frequency and amplitude. The second transmission has a transmission ratio of 1: m with m 10 for example equal to six, so that the rotor will rotate six times as fast as the second end of the spring. The second transmission therefore also increases the speed of the rotor relative to the stator. For firing the rotor from a rest position, however, the second end of the spring must exert a moment of force on the second transmission that is m times greater than the adhesive torque. The angle over which the pendulum weight must turn to generate a moment of force that exceeds the tacking torque is called the blind spot. This blind spot will decrease as n increases, m decreases, the coil spring constant increases and / or the weight of the pendulum weight increases.

20 De frequentie van de wisselstroom wordt behalve door onder meer de overbrengverhouding m van de tweede overbrenging en de veerconstante ook bepaald door het aantal polen van de rotor. Uit het hiervoorgaande volgt dat de dode hoek en de frequentie van de wisselstroom ten gevolge van de eerste en tweede overbrenging onafhankelijke van elkaar kunnen worden 25 gevarieerd. Door de overbrengverhouding m te vergroten kan bijvoorbeeld een dipool rotor worden toegepast zonder dat de frequentie van de wisselstroom substantieel afneemt. Ten gevolge van de tweede overbrenging 36 zal de snelheid van de rotor groter zijn dan de snelheid waarmee het tweede uiteinde van de veer rond de derde rotatieas 38 roteert. Deze relatief 30 grote snelheid heeft weer tot gevolg dat in de spoel 12 een wisselstroom 12 wordt opgewekt met een relatief grote amplitude. Doordat de grootte van de eerste overbrenging 34 en de grootte van de tweede overbrenging 36 kan worden gevarieerd kan een gewenst gewicht van het slingergewicht, een gewenste veer constante, een gewenste dode hoek en/of een gewenst aantal 5 polen van de rotor en het aantal windingen van de spoel 12 van de stator afhankelijk van de toepassing van het systeem worden gedimensioneerd waarbij het bovendien mogelijk is een optimaal rendement te bereiken. Het genoemde aantal polen, het gewicht van het slingergewicht, de dode hoek en/of de veerconstante kunnen in hoge mate onafhankelijk van elkaar 10 worden gekozen zonder dat dit grote nadelige gevolgen heeft voor het rendement van het systeem, omdat het systeem middels de eerste en tweede overbrenging extra vrijheidsgraden heeft die kunnen worden gebruikt voor het verder dimensioneren van het systeem. Aan de hand van vooraf bepaalde gewenste parameters van het systeem, zoals bijvoorbeeld de 15 grootte van het slingergewicht, de dode hoek, de veerconstante en het aantal polen van de rotor, kunnen dan de grootte van de eerste, en de tweede overbrenging mede worden gedimensioneerd voor een optimaal rendement bij een vereiste toepassing. Zo vereist een voedingsspanningssysteem voor toepassing in een uitrap lat herenhorloge een relatief laag vermogen dat 20 wordt opgewekt door relatief weinig bewegingen van de persoon die het horloge draagt en relatief kleine afmetingen van het systeem. Daarentegen vereist de toepassing van het systeem in een chronograaf een wat hoger vermogen waarbij bovendien rekening mag worden gehouden met het feit dat de grootte van het slingergewicht mag toenemen waarbij bovendien 25 ervan uit mag worden gegaan dat het aantal bewegingen van de gebruiker eveneens zal toenemen. Op welke wijze één en ander wordt gedimensioneerd is dus sterk afhankelijk van de toepassing van het systeem en valt buiten het kader van de onderhavige uitvinding.The frequency of the alternating current is determined not only by, among other things, the transmission ratio m of the second transmission and the spring constant, but also by the number of poles of the rotor. It follows from the above that the blind spot and the frequency of the alternating current due to the first and second transmission can be varied independently of each other. By increasing the transmission ratio m, for example, a dipole rotor can be used without the frequency of the alternating current decreasing substantially. Due to the second transmission 36, the speed of the rotor will be greater than the speed at which the second end of the spring rotates around the third axis of rotation 38. This relatively high speed in turn has as a consequence that an alternating current 12 with a relatively large amplitude is generated in the coil 12. Because the size of the first transmission 34 and the size of the second transmission 36 can be varied, a desired weight of the pendulum weight, a desired spring constant, a desired blind spot and / or a desired number of poles of the rotor and the number of turns of the coil 12 of the stator are dimensioned depending on the application of the system, and it is furthermore possible to achieve an optimum efficiency. The stated number of poles, the weight of the pendulum weight, the blind spot and / or the spring constant can be chosen to a large extent independently of each other without this having major adverse consequences for the efficiency of the system, because the system by means of the first and second transmission has additional degrees of freedom that can be used to further dimension the system. On the basis of predetermined desired parameters of the system, such as for instance the magnitude of the pendulum weight, the blind spot, the spring constant and the number of poles of the rotor, the magnitude of the first and the second transmission can then also be dimensioned for an optimum return with a required application. For example, a supply voltage system for use in an out-of-pocket men's watch requires a relatively low power that is generated by relatively few movements of the person wearing the watch and relatively small dimensions of the system. On the other hand, the use of the system in a chronograph requires a somewhat higher power, moreover taking into account the fact that the magnitude of the pendulum weight may increase, and it may furthermore be assumed that the number of movements of the user will also increase. The way in which all this is dimensioned is therefore highly dependent on the application of the system and falls outside the scope of the present invention.

De uitvinding is geenszins beperkt tot de hier geschetste 30 uitvoeringsvormen. Zo is het mogelijk om in plaats van een spoel 12 een 13 veelvoud van spoelen toe te passen. Ook kan de rotor 8 zijn voorzien van twee of meer dipolen. Naburige polen kunnen dan bijvoorbeeld een hoek van 360 : n graden insluiten waarbij n=2,4,6,8, etc. In dit voorbeeld zijn de eerste rotatieas 16 en de tweede rotatieas 28 niet coaxiaal ten opzichte van 5 elkaar gerangschikt. Deze assen kunnen echter ook coaxiaal ten opzichte van elkaar worden gerangschikt, zoals getoond in de uitvoeringsvorm volgens figuur 2 waarbij met figuur 1 overeenkomende onderdelen van dezelfde referentienummers zijn voorzien. Hiermee wordt duidelijk dat de eerste en tweede overbrenging eveneens als voordeel hebben dat de 10 afmetingen en dimensies van het systeem kunnen worden gevarieerd. Bij de inrichting volgens figuur 1 kan met name de hoogte h van het systeem worden beperkt, in het bijzonder wanneer de rotor 8 niet beneden, zoals getoond in figuur 1, maar boven het vierde tandwiel 36.2 wordt geplaatst.The invention is by no means limited to the embodiments outlined here. It is thus possible to use a plurality of coils instead of a coil 12. The rotor 8 can also be provided with two or more dipoles. Neighboring poles may then, for example, enclose an angle of 360: n degrees at which n = 2,4,6,8, etc. In this example, the first rotation axis 16 and the second rotation axis 28 are not arranged coaxially with respect to each other. However, these axes can also be arranged coaxially with respect to each other, as shown in the embodiment according to Figure 2, wherein parts corresponding to Figure 1 are provided with the same reference numbers. This makes it clear that the first and second transmission also have the advantage that the dimensions and dimensions of the system can be varied. In the device according to Figure 1, in particular, the height h of the system can be limited, in particular when the rotor 8 is not placed below, as shown in Figure 1, but above the fourth gear 36.2.

Bij de inrichting volgens figuur 2 verschaffen de eerste en de tweede 15 overbrenging de mogelijkheid om de breedte b van het systeem te beperken, terwijl de hoogte h kan toenemen ten opzichte van het systeem volgens figuur 1. Tevens kunnen andere veren worden gebruikt dan de spiraal veer. Hierbij kan worden gedacht aan een bladveer of een veer die de vorm heeft van een trekveer. De waarde van n van de eerste overbrenging (30 ) is bij 20 voorkeur groter dan 4. De waarde van m van de tweede overbrenging 36 is bij voorkeur groter dan 2. Voorts is de waarde van m bij voorkeur kleiner dan n voor het verkleinen van de dode hoek ten opzichte van systemen die niet zijn voorzien van de eerste en tweede overbrenging. (n=m-l).In the device according to figure 2, the first and the second transmission provide the possibility of limiting the width b of the system, while the height h can increase with respect to the system according to figure 1. Also, springs other than the coil can be used feather. A leaf spring or a spring that is in the form of a tension spring can be considered here. The value of n of the first transmission (30) is preferably greater than 4. The value of m of the second transmission 36 is preferably greater than 2. Furthermore, the value of m is preferably smaller than n for reducing the blind spot with regard to systems that are not provided with the first and second transmission. (n = m -1).

Dergelijke variaties vallen elk binnen het kader van de onderhavige 25 uitvinding.Such variations are each within the scope of the present invention.

Claims

2. A system according to claim 1, characterized in that the resilient coupling is provided with a spring such as, for example, a spiral spring or a spring in the form of a tension spring.

A system according to claim 2, characterized in that the first engagement point is formed by a first end of the spring and the second engagement point is formed by a second end of the spring.

A system according to claim 3, characterized in that the resilient coupling comprises a coil spring, the first end of the coil spring being on an inside of the spring and the second end of the coil spring being on an outside of the spring.

5. A system according to any one of the preceding claims, characterized in that the rotor is rotatably connected around a first axis of rotation to a housing of the system, wherein the pendulum weight is rotatably connected to the housing about a second axis of rotation, which axes can possibly coincide.

6. A system according to claim 4, characterized in that the first and second ends are rotatable about a third axis of rotation.

A system according to claims 5 and 6, characterized in that the first and the third axis of rotation are arranged non-coaxially with respect to each other and that the second and the third axis of rotation are arranged non-coaxially with respect to each other.

A system according to any one of the preceding claims, characterized in that the first transmission is provided with a first gear transmission provided with at least two gears with a different number of teeth and the second transmission is provided with a second gear transmission provided with at least two 30 gear wheels with a different number of teeth.

A system according to claim 8, characterized in that the first gear comprises a first and second gear, the first gear having a greater number of teeth than the second gear and the second gear comprising a third and fourth gear, the third gear 5 gear has a larger number of teeth than the fourth gear.

10. A system according to claim 9, characterized in that the first gear is fixedly connected to the pendulum weight, the second gear is fixedly connected to the first engagement point of the resilient coupling, the third gear is fixedly connected to the second engagement point of the resilient coupling is connected and the fourth gear is fixedly connected to the rotor.

A system according to claims 5, 6 and 10, characterized in that the first gear is rotatable about the second axis of rotation, the second and third gear are rotatable about the third axis of rotation and the fourth gear 15 is rotatable about the first axis of rotation.

A system according to any one of the preceding claims, characterized in that the first transmission comprises a transmission of 1 in which n is greater than or equal to four.

13. A system according to claims 1-11, characterized in that the first transmission has a transmission ratio of 1: n and the second transmission has a transmission ratio of 1: m where m <n.