WO2000029910A1

WO2000029910A1 - Piece d'horlogerie mecanique a commande electronique

Info

Publication number: WO2000029910A1
Application number: PCT/JP1999/006425
Authority: WO
Inventors: Masatoshi Moteki; Hirokazu Sekino; Kinya Matsuzawa
Original assignee: Seiko Epson Corporation
Priority date: 1998-11-17
Filing date: 1999-11-17
Publication date: 2000-05-25
Also published as: CN1237419C; CN1288531A; US6633511B1; DE69941974D1; EP1048989A4; EP1048989B1; EP1048989A1

Description

明細書

電子制御式機械時計技術分野

本発明は、ゼンマイ等の機械的エネルギ蓄積装置の機械工ネルギを駆動源として発電機を作動し、この発電機から出力される電力により回転制御装置を作動させて発電機の回転周期を制御する電子制御式機械時計に関する。背景技術

ゼンマイ等の機械的エネルギ蓄積装置をエネルギ源とし、このエネルギ源から伝達されるエネルギを受けて発電機を回転させ、それによつて生じる電力を用いて I C等の制御装置を作動させて発電機の回転周期を制御し、指針の駆動をコントロールする電子制御式機械時計が知られている。

この電子制御式機械時計の駆動原理は、ゼンマイ等の機械的エネルギ蓄積装置を機械的エネルギ源として輪列を駆動するが、機械時計に固有のテンプ及びガンギ車からなる機械式調速機構に替えて、輪列に連繋する発電機を用いる。発電機は、輪列からの回転を受けて発電し、これによつて生じた電力により制御用の電子回路を駆動し、電子回路からの制御信号により前記発電機の回転周期を制御することで、輪列に制動をかけて調速する。従って、この構造では、電子回路の駆動源となる電池が不要で、しかも電池駆動式の電子時計並の高精度を得られる。この電子制御式機械時計の従来技術として、本出願人が先に開発した特開平 8 - 5 7 5 8号公報に示す技術がある。図 2 8は同公報に開示された時計の平面図、図 2 9は同時計に用いられる発電機の分解斜視図である。

電子制御式機械時計は、ゼンマイ、香箱歯車、香箱真及び香箱蓋からなる香箱車 1を備えている。機械的エネルギ蓄積装置であるゼンマイは、外端が香箱歯車、内端が香箱真に固定される。香箱真は、地板と輪列受に支持され、角穴車 4と一体で回転するように角穴ネジ 5により固定されている。角穴車 4は、時計方向には回転するが反時計方向には回転しないように、こはぜ 6と嚙み合っている。ゼンマイを内蔵した香箱車 1からの回転動力は、二番車 7、三番車 8、四番車 9、五番車 1 0、六番車 1 1からなる輪列を介して増速されて発電機 2 0に連繋される。

発電機 2◦は、従来の電池駆動式電子時計の駆動用ステップモー夕に類似する構造であり、口一夕 1 2，ステ一夕 1 5及びコイルプロヅク 1 6とからなってい ο

口一夕 1 2は、六番車 1 1に連繋して回転する口一夕かな 1 2 aの軸回りに、口一夕磁石 1 2 b、口一夕慣性円板 1 2 cを一体に取り付けたものである。ステ一夕 1 5の外周にはステ一夕コイル 1 5 aが卷線されている。このステ一夕 1 5は、先端部に前記口一夕磁石 1 2 bを回転可能に収容するステ一夕孔（口 —夕配置孔、口一夕穴） 1 5 bを開口し、更にステ一夕孔 1 5 bの外側周囲において 1 8 0 ° 間隔で孔 1 5 b側に向けて窪む一対の外ノツチ 1 5 cを設けた形状であり、後端側をビス 2 1により図示しない地板に固定する。

コイルブロック 1 6は、その磁心 1 6 aにコイル 1 6 bを巻線したもので、その両端をステ一夕 1 5の両端に重ね合せて同じく一対のビス 2 1により共締めして地板に固定し、一体としている。

また、ステ一夕 1 5と磁心 1 6 aの構成材料は、 P Cパーマロイであり、更にステ一夕コイル 1 5 aとコイル 1 6 bは、各々の発電電圧を加えた出力電圧となるように直列接続されている。

そして、この発電機 2 0は、ロー夕 1 2の回転により得られた電力を、図示しないコンデンサを介して水晶発振器を備えた電子回路に給電する。電子回路は、口一夕 1 2の回転検出及び基準周波数に応じて口一夕回転の制御信号をコイルに送り、この結果、輪列は常時その制動力に応じて一定の回転速度で回転する。この電子制御式機械時計は、指針の駆動をゼンマイを動力源とするためにモ一夕が不要であり、部品点数が少なく安価であるという特徴がある。その上、発電機 2 0は、電子回路を作動させるのに必要な僅かな電気工ネルギを発電するだけでよく、ゼンマイからの機械的エネルギも小さいトルクで足りた。

このような従来の電子制御式機械時計は、特公平 7— 3 8 0 2 9号公報や、特公平 7— 5 2 2 2 9号公報等に記載された発電機構を備えた回転錘付時計、つまり回転錘の回転により発電し、その発電電力を蓄積しておき、その蓄電電力によりステッピングモータを駆動し、運針を行う時計に比べて、発電量が小さくて済むため、発電機 2 0の口一夕 1 2に加わるコギングトルクも非常に小さいものであった。すなわち、回転錘付き時計では、口一夕に加わるコギングトルクは、通常 1 . 0 X 1 0— ⁶ N · m程度であるのに対し、電子制御式機械時計では、通常 4 . 0 X 1 0— ⁹ N · m程度であり、約 2〜 3桁も小さいトルクしか加わらなかった ο

このため、前述の回転錘付き時計においては、例えば、特開平 8— 7 5 8 7 3 号公報や、特開平 9— 2 0 3 7 8 5号公報のように、形成位置はそれぞれ異なるが、内ノッチを形成することで、コギングトルクを低減していた。

一方、電子制御式機械時計においては、前述の回転錘付き時計に比べて、コギングトルクの大きさが非常に小さいため、従来は、それ以上、コギングトルクを低減することは考えられていなかった。

しかしながら、本出願人は、電子制御式機械時計の実用化に向けて鋭意研究開発した結果、前述の回転錘付き時計では生じ得ない次のような問題点を見いだした。

すなわち、前述の回転錘付き時計では、回転錘によって作動される発電機の起電力をコンデンサに充電し、このコンデンサからの電力で駆動されるステツピングモ一夕により指針を動かしている。このため、仮に、外乱によって発電機が一時的に停止しても、コンデンサが放電しない限り、運針は続き、停止することはない。

これに対し、電子制御式機械時計では、発電機 2 0に連係して指針が駆動されるため、発電機 2 0が停止すると、運針も即座に停止し、発電機が再度起動しても指示誤差が生じてしまうという問題があった。

また、前述の回転錘付き時計の発電機は、回転錘によって口一夕に加わる作動トルクが非常に大きいため、多少コギングトルクが大きくても問題無かった。さらに、発電機においては、起電圧を高めるためには、逆にコギングトルクを大きくしてロー夕の回転速度変化を大きくしたほうがよい場合もある。従って、回転錘付き時計では、例えば腕を動かした際に回転錘およびロータが回転し始めることができる範囲内で、コギングトルクをできるだけ大きくして口一夕の速度変化が大きくなるようにした方が好ましい。このため、前述のように、電子制御式機械時計に比べて 2〜3桁大きなコギングトルクに設定していた。

これに対し、電子制御式機械時計では、口一夕 1 2の回転がそのまま指針の運針に連係するため、つまり、電子制御式機械時計の発電機 2 0は、発電作用のほかに、指針の速度制御も行っているため、ロー夕 1 2の回転速度の変化が大きくなると、運針ムラが大きくなってしまうという新たな問題が発生した。

さらに、電子制御式機械時計では、ゼンマイなどの機械的エネルギ蓄積装置からのトルクが、回転錘などに比べて非常に小さいため、口一夕 1 2に加わる回転トルクと、口一夕 1 2のコギングトルク（引きトルク）との差が小さかった。このため、時計の持続時間を長くするために香箱からロー夕までの増速比を大きく設計すると、磁束の安定した状態で静止している口一夕 1 2を始動させるには、その都度ゼンマイを最大に巻き上げ、コギングトルクを上回る大きなトルクを口 —夕 1 2に加えなければならず、起動性に問題がある場合もあった。

また、ゼンマイを最大に巻き上げたにもかかわらず、口一夕 1 2が回転しないといった不具合を防止するために、竜頭を押し込んだ時に口一夕 1 2を強制的に回転させるレバ一機構（蹴飛ばし機構）を設けることも考えられるが、この場合には構造が複雑になるという問題がある。

さらに、発電機 2 0の動作中において、時計外部からの衝撃等による外乱によつて口一夕 1 2の回転が低速になると、コギングトルクが大きいために口一夕 1 2の回転が止まってしまう可能性があるうえ、自力で再び回転し始まることがないために時計としての信頼性に難がある。

一方、これらの問題点を無くすために、ゼンマイからのトルクを大きくすると、ゼンマイの卷数が少なくなり、持続時間が短くなるという問題がある。

また、口一夕 1 2のコギングトルクを低減させるためには、磁束数の少ない磁石を用いるなどして、ステ一夕 1 5との磁束の鎖交数を少なくすることも考えられるが、このような場合には、発電効率が低下するといつた問題が生じる。本発明の目的は、ステ一夕との十分な磁束の鎖交量を確保して発電効率を維持しつつ、簡単な構造でロー夕のコギングトルクを確実に低減して起動性および信頼性を向上させることができる電子制御式機械時計を提供することにある。

発明の開示

本発明の電子制御式機械時計は、機械的エネルギ蓄積装置を備えた機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を制御する回転制御装置と、前記発電機の回転に連動して作動される時刻表示装置とを備える電子制御式機械時計において、前記発電機を、前記機械的エネルギ源から伝達される機械的エネルギにより回転する口一夕と、この口一夕が配置されるステ一夕孔を備えたステ一夕とを含んで構成し、このステ一夕の前記ステ一夕孔の近傍に、当該ステ一夕と前記口一夕との間の磁気的なバランスを調整するための調整部を設けることを特徴とするものである。

このような本発明においては、ステ一夕と口一夕との間の磁気的なバランスを調整する調整部を設けることにより、口一夕が本来の停止位置（調整部がない場合の静的安定位置）からずれた位置で止まるようになる。このような状態では、磁気的バランスを調整する調整部の作用により、コギングトルクが小さくなつた状態でロー夕は停止する。従って、コギングトルクが小さくなる分、口一夕がわずかなトルクで回転するようになるから、起動性が向上するうえ、外乱によっても停止しにくくなり、信頼性も向上する。さらに、調整部としては、例えば切欠形状のノッチなど、異形部分等を設けるだけでよく、構造が複雑になることはない。そして、磁石の磁束数を少なくする必要もないから、発電効率が良好に維持される。その上、口一夕の回転むらが生じにくいため、スイープ運針を行っている場合でも、運針むらが発生せず、スムーズな運針を行うことができる。さらに、ロー夕を回転させるトルクが小さくてよいため、ゼンマイ等の機械的エネルギ源 (機械的エネルギ蓄積装置）から口一夕までの増速比を高めることができ、その分、機械的エネルギ蓄積装置の持続時間も長くすることができる。以上により、前記目的が達成される。

ここで、前記調整部は、前記ステ一夕孔内周面に形成された内ノッチであることが好ましい。調整部としては、磁性体からなる金属片を埋め込んだり、ステ一夕の肉厚を変化させたりして構成されるものでもよいが、内ノツチで形成すれば、プレス等によって切り欠くだけで容易に形成できるので、構造が簡易になり、容易に製造できる。

この際、前記内ノツチは、その形状係数 Kが 0. 0005腿²以上 0. 125 腿²以下であることが好ましい。形状係数 Kは、後述するように、主に内ノッチの面積に比例する係数であり、この係数が 0.0005 舰²未満になると、つまり内ノッチの面積が小さくなると、内ノッチを形成した効果が小さくなつて、内ノッチを形成しない状態に近づき、コギングトルクの低減効果が小さくなる。一方で、形状係数 Kを 0. 125 麵 ²よりも大きくした場合も、磁気的なバランスがくずれてコギングトルクの絶対値は大きくなる。従って、口一夕が停止しやすくなつてしまう。これらに対し、形状係数 Kが上記範囲内になるように内ノッチを設定すれば、コギングトルクの絶対値を小さくすることができる。さらに、形状係数 Kを用いれば、図 7 に示すように、磁石の強さ、大きさ、ステ一夕孔と磁石のギャップの大きさ、内ノッチの形状によらず、コギングトルクを略「0」にできる条件を導くことができる。従って、コギングトルクを低減して略「0」にできる内ノッチを容易に形成できる。

ここで、前記内ノッチの形状係数 Kが 0. 07 顏 ²以上 0. 125 匪²以下であることがより好ましい。この範囲であれば、コギングトルクをより低減することができる。

また、前記内ノッチは半円状に形成され、かつその半径は 0 . 0 5 腿以上 0 . 2 0 mm以下であることが好ましい。一般的な腕時計のサイズから定まる発電機の大きさ、より具体的には口一夕やステ一夕孔のサイズや、それらの材質、厚さなどを考慮すると、上記寸法範囲にすれば、形状係数 Kも上記範囲に収まり、コギングトルクも低減できる。さらに、前記内ノッチは、この内ノッチを形成しない状態で静的に安定している時の口一夕磁極の方向に対応して形成されていることが好ましい。

このような本発明においては、口一夕が本来停止する位置（ノッチを設けない状態での静的安定位置）に対応する部分にノッチを形成することにより、コギングトルクを効果的に低減できる。コギングトルクを低減できると、ロー夕がわずかなトルクで回転するようになるから、起動性が向上するうえ、機械的衝撃等の外乱によっても停止しにくくなり、信頼性も向上し、発電性能も向上できる。また、前記内ノッチは、前記静的安定位置（ノッチを設けない状態でコギングトルクによって口一夕が停止する位置）で口一夕が停止している際の口一夕中心からロータ磁極の方向に対して所定角度の範囲内に形成に形成されていればよい c すなわち、口一夕磁極の方向に対応して内ノッチが形成されるとは、口一夕磁極の方向に完全に一致する場所に形成される場合に限らず、ロー夕磁極の方向を中心としてある程度の角度範囲内に形成される場合を含むものである。

特に、前記内ノッチは、ロータの中心から前記静的安定時の口一夕磁極の方向に対して ± 4 0度の角度の範囲内に形成されていることが好ましく、 ± 4度の角度範囲内に形成されていることがより一層好ましい。このような角度範囲に内ノツチを形成すれば、内ノツチを形成しない場合に比べてコギングトルクを低減でき、特に ± 4度の角度範囲内にすれば、内ノッチを形成しない場合に比べて約 1 / 5程度までコギングトルクを低減できる。

また、前記機械的エネルギ蓄積装置は、ゼンマイであり、このゼンマイに蓄積された機械工ネルギは、輪列からなる機械工ネルギ伝達装置を介して発電機に伝達されていることが好ましい。

ゼンマイおよび輪列を用いれば、小型化が容易で腕時計にも組み込むことができる。さらに、本発明では、ロー夕のコギングトルクを効果的に低減できるため、ゼンマイから輪列を介してロー夕に加わるトルクも比較的小さくできる。このため、ゼンマイのトルクを輪列で増速することができ、その分、ゼンマイの持続時間を長くすることができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第 1実施形態における電子制御式機械時計の平面図である。図 2は、図 1の要部断面図である。

図 3は、発電機の分解斜視図である。

図 4は、本発明の第 1実施形態における発電機と電子回路との接続形態を示す回路プロック図である。

図 5は、図 4の閉回路を示す回路図である。

図 6は、第 1実施形態の調整部を拡大して示す拡大図である。

図 7は、第 1実施形態の調整部とコギングトルクの実測値との関係を示すグラフである。

図 8は、本発明の第 2実施形態に係るトルク係数とコギングトルクとの関係を示すグラフである。

図 9は、本発明の第 3実施形態の電子制御式機械時計の要部を示す平面図であ o

図 1 0は、第 3実施形態の要部を示す断面図である。

図 1 1は、第 3実施形態の要部を示す断面図である。

図 1 2は、第 3実施形態の調整部を拡大して示す拡大図である。

図 1 3は、本発明の第 4実施形態における電子制御式機械時計の平面図である。図 1 4は、図 1 3の要部断面図である。

図 1 5は、電磁回転装置である発電機の要部を示す概略図である。

図 1 6は、第 4実施形態におけるコギングトルクとロー夕回転角との関係を示すグラフである。

図 1 7は、第 4実施形態における磁束数とロー夕回転角との関係を示すグラフである。

図 1 8は、本発明の第 5実施形態における電磁回転装置である発電機の要部を示す概略図である。

図 1 9は、第 5実施形態におけるコギングトルクとロー夕回転角との関係を示すグラフである。図 2 0は、第 5実施形態における磁束数とロー夕回転角との関係を示すグラフである。

図 2 1は、本発明の第 6実施形態における電磁回転装置である発電機の概略図である。

図 2 2は、第 6実施形態におけるコギングトルクとロー夕回転角との関係を示すグラフである。

図 2 3は、本発明の第 7実施形態における電磁回転装置である発電機の要部を示す概略図である。

図 2 4は、第 7実施形態におけるコギングトルクとロー夕回転角との関係を示すグラフである。

図 2 5は、第 7実施形態における磁束数とロー夕回転角との関係を示すグラフである。

図 2 6は、第 7実施形態におけるコギングトルクと口一夕回転角との関係を示すグラフである。

図 2 7は、第 7実施形態における磁束数と口一夕回転角との関係を示すグラフである。

図 2 8は、従来の発電機を備えた電子制御式機械時計の平面図である。

図 2 9は、図 2 8に示す発電機の分解斜視図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の各実施形態を図面を参照して説明する。

〔第 1実施形態〕

図 1〜図 3は本発明の第 1実施形態を示すものである。なお、各図において、発電機 3 0の構成の主要部が従来と異なる以外は、従来と同一なので、その同一部分もしくは相当部分に同一符号を付し、異なる部分、あるいは新たに説明を付加する部分にのみ異なる符号を付して説明する。

図において、本発明の時計は、従来とほぼ同様に、機械的エネルギ蓄積装置であるゼンマイを内蔵した香箱車 1からの回転動力を、機械的エネルギ伝達装置である輪列を介して増速されて本発明にかかる発電機 30に連繋（伝達）している。なお、香箱車 1の歯車の回転は、 7倍に増速されて二番車 7へ、順次 6. 4倍増速されて三番車 8へ、 9.375 倍増速されて四番車 9へ、 3倍増速されて五番車 10へ、 1 0倍増速されて六番車 1 1へ、 1 0倍増速されて本発明の発電機 30 の口一夕 1 2へと、合計 1 26, 000倍に増速されてその動力を伝達する。二番車 7には、図 2に示すように、筒かな 7 aが、筒かな Ί aには分針 1 3が、四番車 9には秒針 1 4がそれぞれ固定されている。従って、二番車 7を l rph で、四番車 9を 1 r pmで回転させるためには、口一夕 1 2は 5 r p sで回転するように制御すればよい。なお、図 2中符号 2は地板、 3は輪列受けである。発電機 30の口一夕 1 2は従来と同一である。一方ステ一夕は、従来の発電機と同一配置で地板 2上に配置されるものであるが、図 1， 3に詳しく示すように、前記コイルブロックの磁心に相当する同一幅のステ一夕 3 1， 32にそれぞれ異なる卷数でコイル 33， 34を卷回したものであり、ステ一夕 32側のコイルブロックの外寸が三番車 8が重なる関係で小さくなつている。そして、各コイル 3 3, 34間が直列に接続されている。

両ステ一夕 3 1 , 32の先端部 3 l a, 32 aの対向位置には、それぞれ半円状のステ一夕孔（口一夕配置孔、口一夕穴部） 3 5， 36が対向して形成され、ロー夕磁石 1 2 bを回転可能に収容している。また、先端部 3 l a, 32 aにはそれぞれを個別に地板 2に固定するビス 2 1の揷通孔 3 1 c， 32 cを形成している。

更に、両ステ一夕 3 1 , 32の後端部 3 1 b， 32 bは、ステ一夕 3 1 , 32 間を互いに接続して磁路を形成するために、互いに重なり合う形状に形成され、その重なった中央に共通のビス 2 1を挿通して地板 2に共締するための揷通孔（ビス孔） 3 1 c， 32 cを開口している。

従って、以上のステ一夕 3 1， 32の組立て状態では、ステ一夕孔 35, 36 は互いにその中央で所定のギヤップ gを設けて切離された状態でロー夕磁石 1 2 bの外周を包囲して配置される。

また、口一夕回転軸に対してこのギャップ gの位置と 90° 交差位置において、両ステ一夕孔 3 5， 3 6には外側に向けて調整部としての窪みとなる内ノヅチ 3 7が対向状態に形成されており、この内ノッチ 3 7によってステ一夕 3 1， 3 2 と口一夕 1 2との間の磁気的なバランスを調整している。

直列に接続された各コイル 3 3 , 3 4は、図 4に示すように、起電力発生用、口一夕 1 2の回転検出用および発電機 3 0の回転制御用に兼用されている。すなわち、 I Cからなる電子回路 2 4 0をコイル 3 3 , 3 4の起電力で駆動し、回転検出および回転制御を行っている。電子回路 2 4 0は、水晶振動子 2 4 1を駆動する発振回路 2 4 2と、発振回路 2 4 2に生じたクロック信号を基に時刻信号となる基準周波数信号を生成する分周回路 2 4 3と、前記口一夕 1 2の回転を検出する検出回路 2 4 4と、検出回路 2 4 4で得られた回転周期と基準周波数信号とを比較してその差分を出力する比較回路 2 4 5と、その差分に応じて前記発電機 3 0に制動用の制御信号を送る制御回路 2 4 6とから構成されている。従って、この電子回路 2 4 0によって、発電機 3 0の回転周期を制御する回転制御装置が構成されている。なお、水晶振動子 2 4 1の代わりに各種の基準標準振動源等を用いてクロック信号を発生させてもよい。

各回路2 4 2〜2 4 6は、直列に接続された各コイル 3 3 , 3 4で生成した電力により駆動されるもので、発電機 3 0の口一夕 1 2が輪列からの回転を受けて一方向に回転すると、各コイル 3 3， 3 4には交流出力が生じる。この出力は、ダイオード 2 4 7、コンデンサ 2 4 8 Aからなる昇圧整流回路により昇圧整流され、蓄電器としてのコンデンサ 2 4 8 Bに充電される。コンデンサ 2 4 8 Bは、充電された電流により制御回路（電子回路） 2 4 0を駆動する。

また、各コイル 3 3， 3 4の交流出力の一部は、口一夕 1 2の回転周期の検出信号として取り出され、前記検出回路 2 4 4に入力される。各コイル 3 3 , 3 4 から出力された出力波形は、一回転周期毎に正確な正弦波を描く。従って検出回路 2 4 4は、この信号を AZD変換して時系列的なパルス信号とし、この検出信号を比較回路 2 4 5により基準周波数信号と比較し、制御回路 2 4 6ではその差分に応じた制御信号を各コイル 3 3 , 3 4のブレーキ回路として機能するショート回路 2 4 9に送る。そして、制御回路 246からの制御信号に基づいて、ショート回路（閉ループ回路） 249は各コイル 33， 34の両端を短絡してショートブレーキをかけて口一夕 12の回転周期を調速する。

なお、前記ショート回路 249は、図 5に示すように、互いに逆方向に電流を通す一対のダイオード 25 1と、これらの各ダイオード 25 1に直列に接続されたスィツチ SWと、各スィヅチ SWに並列に接続された寄生ダイォード 250とからなる両方向スイッチにより構成されている。これにより、各コイル 33， 3 4の交流出力の全波を利用してブレーキ制御を行うことができ、ブレーキ量を大きくとれるようにしている。

次に、本発明の特徴である前述の内ノッチ 37について詳説する。

内ノッチ 37は、図 6に拡大して示すように、半径 rの半円状に形成されており、この半径 rの値が以下のようにして決められている。

つまり、先ず、以下の表 1に示すように、異なる半径 r (0. 00腿、 0. 0 5腿、 0. 10龍、 0. 1 5腿、 0. 20醒、 0. 25 mm) で形成された内ノツチ 37を有する複数のステ一夕 3 1， 32を用い、それぞれの場合での口一夕 12でのコギングトルクを予め実測しておく。

この際、ステ一夕孔 35， 36の半径11₁は1. 5 mmである。口一夕磁石の厚さは 0. 4 mm, 磁石材としては最大エネルギ積 BH max 32MGO e (国際単位系に換算すると 254. 7 K J/m³) のものを使用した。また、この実測にあたり、異なる半径 R₂ (0. 5腿、 0. 625腿、 0. 675 mm) の三種類の口一夕磁石 12 bを用いたが、一種類の口一夕磁石 12 bを用いるだけでもよく、要求される発電能力等を勘案し、実施にあたって用いられる半径のロー夕磁石で実測すればよい。内ノッチ 37の半径を変えたときの、コギングトルクの実測値は以下の表 1に示すようになった。なお、表 1のコギングトルクを国際単位系に換算したものを表 1—2に示す。

表 1 コギングトルク Ti，T(mgmm)

ロータ磁石！ _ 内ノッチの半径 r (顧）

の半径

R-,( m) Ti T

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25

0.675 4.15 3.66 3.44 1.90 -3.10 -6.23

0.625 3.24 2.71 2.31 1.44 -2.17 -4.49

0.500 1.45 1.23 1.07 0.31 -0.87 -1.92 表 1 - 2 コギングトルク Ti，T(N · m) ロ-タ磁石内ノツチの半径 r (mm)

の半径 Ti T

R₂(讓) 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25

0.675 4.07 3.59 3.37 1.86 -3.04 -6.11

lO"⁸ x lO'⁸ x lO-⁸ lO'⁸ x lO"⁸ x lO'⁸

0.625 3.18 2.66 2.26 1.41 -2.13 -4.40

lO"⁸ lO"⁸ x lO—⁸ x lO"⁸ x lO— ⁸ x lO"⁸

0.500 1.42 1.21 1.05 0.30 -0.85 - 1.88

x lO"⁸ x lO"⁸ x lO"⁸ x lO-⁸ lO"⁸ x lO'⁸ 次に、内ノッチ 3 7の半径 rとコギングトルクとの関連性を見出すために、図 7に示すように、横軸に半怪 rを、縦軸にコギングトルクをそれぞれ目盛りって実測結果をプロットし、それらを結んでグラフを完成させる。

図 7のグラフによれば、内ノッチ 3 7の半径 rが 0 「ゼロ」の時（内ノッチ 3 7が存在しない時）に生じるコギングトルク（表 1におけるイニシャルコギングトルク T i ) は、より大きな径寸法 rの内ノツチ 3 7を形成することで次第に減少する傾向にあることがわかる。これは、内ノッチ 3 7を設けることにより、ィニシャルコギングトルク T iを打ち消す作用が生じるからである。そして、半径 rが大きすぎると、内ノッチ 3 7によって生じる作用が大きすぎてイニシャルコギングトルク T iを上回ってしまい、口一夕 1 2の起動性を逆に悪化させることがわかる

従って、内ノッチ 3 7の半径は、コギングトルクが 0 「ゼロ」あるいはこれに近い範囲内で決定され、図 7のグラフからすれば、ロータ磁石 1 2 bの半径 R ₂の大きさに関係なく（通常使用される口一夕磁石 1 2 bの大きさ程度であれば )、半径 rは 0 . 1 0〜 0 . 2 0 腿、好ましくは 0 . 1 5〜 0 . 2 0 麵がその最適範囲内である。なお、図 7および以下の説明で使用する各グラフにおいて、縦軸（左側の軸）の目盛りが重力単位系で示されている場合、グラフ右側の軸に対応ずる国際単位系の目盛りを記入した。

以上により、内ノッチ 3 7の半径 rが決定される。

このような本実施形態によれば次のような効果がある。

1 ) 口一夕 1 2は本来（内ノツチ 3 7がない場合）、磁気的なバランスが最も安定した位置、すなわち磁極 N、 Sの境界線が両側のギャップ gを結ぶ直線に対して平行となる位置で停止する。しかし、本実施形態によれば、ステ一夕孔 3 5， 3 6の内周には、ステ一夕 3 1， 3 2と口一夕 1 2との間の磁気的なバランスを調整する内ノッチ 3 7が設けられているため、口一夕 1 2を本来の停止位置からずれた位置で止めることができ、ロー夕 1 2にイニシャルコギングトルク T iを打ち消す作用を生じさせることができる。このことにより、口一夕 1 2に作用するコギングトルクが小さくなり、口一夕 1 2がわずかなトルクで回転するようになるから、起動性を向上させることができるうえ、外乱によっても停止しにくくでき、信頼性も向上させることができる。また、ゼンマイから口一夕 1 2に加えるトルクが小さくてよいため、輪列の増速比を高めることができ、時計の持続時間も長くすることができる。

さらに、内ノッチ 3 7は、ステ一夕孔 3 5 , 3 6をプレス等によって切り欠くだけで容易に形成できるので、構造が複雑になるのを防止できる。

そして、コギングトルクを低減させるにあたっては、口一夕磁石 1 2 bの大きさを小さくするなどして磁束数を少なくする必要もなく、発電効率を良好に維持できる。

2 ) ステ一夕 3 1 , 3 2に内ノッチ 3 7を設けることで、口一夕磁石 1 2 bのコギングトルクが減少するので、回転中のロー夕 1 2の動きをよりなめらかにすることができる。このため、スイープ運針を行うこともでき、かつ運針むらを無くしてスムーズな運針を実現できる。

3 ) このような内ノッチ 3 7の半径 rは、予め実測されたコギングトルクと半径 rとの関係から、コギングトルクが 0 「ゼロ」あるいはそれに近い値となるような最適範囲内で決定しているため、コギングトルクをより確実に低減できる。しかも、実測を所定回数繰り返すだけでよいので、無駄な実測を何度も繰り返す必要がなく、的確な半径 rを容易かつ迅速に決定することが可能である。

4 ) 口一夕磁石 1 2 bは、周方向を二分割する二つの磁極 N、 Sを備えているので、さらに多く分割されているようなロー夕磁石に比して磁気的バランスを容易に調整でき、コギングトルクの低減をさらに促進できる。

5 ) また、本実施形態では、図 2 8， 2 9に示す従来とは異なり、二枚のステ一夕 3 1， 3 2を用いているので、従来の外ノッチ 1 5 cを設けた場合に比べて起電圧を向上させることでき、また出力波形を従来と比べて周期毎に正確な正弦波にすることができる。

このため、発電機 3 0の発電能力を向上させることができ、従来と同じ起電圧を得る場合には、発電機 3 0を小型化することができる。また、出力波形が正弦波となるので、適度なしきい値で区切って二値化することなどで出力波形を容易に検出でき、口一夕 1 2の回転周波数等も容易に検出できる。従って、発電機 3 0の出力波形を利用した時計の制御を正確かつ簡単に行うことができる。

6 ) ステ一夕 3 1， 3 2は、構造上ステ一夕孔の片持ち支持などによる脆弱部分や外ノッチ 1 5 c (図 2 8 , 2 9 ) のように変形しやすい部分がないため、取扱いが簡単になり、各工程でのハンドリング性を良好にでき、歩留り低下も防止できる。

7 ) 各ステ一夕 3 1 , 3 2は、ステ一夕孔 3 5， 3 6の近傍をビス 2 1で固定しているので、口一夕 1 2に対するステ一夕孔 3 5 , 3 6の位置精度を高めることができる。

8 ) 2つのステ一夕 3 1， 3 2の後端部 3 1 b， 3 2 bをビス 2 1で直接接続しているので、 2つのステ一夕 3 1 , 3 2のみで磁束が流れる環状ループを形成することができ、接点を少なくできて磁束を流れやすくできるとともに、部品点数の増加を抑えることもできる。

9 ) 各コイル 3 3 , 3 4に接続されたショート回路 2 4 9を、両方向スィツチで構成したので、全波を利用できてブレーキ量を多くでき、効果的にブレーキ制御することができる。

〔第 2実施形態〕

次に、本発明の第 2実施形態として、内ノッチ 37の半径 rを決定する方法に関する変形例を説明する。

本出願人は、鋭意研究の結果、内ノッチ 37を設けることで口一夕 12に、以下の（ 1) 式で示すトルクが作用することを理論的に求められることを解明している。ここで、 Cおよび mは定数、 Fはトルク係数である。

T = C · F^m …… ( 1 ) また、トルク係数 Fは次の（2) 式で与えられる。ここで、 (Mx) は口一夕磁石 12 bの総磁束数、 K (應 ²) は内ノッチ 37の形状係数、 R iはステ一夕孔

35, 36の半径、 R₂は口一夕磁石の半径である。

…… （₂₎

さらに、形状係数 Kは、次の（3) 式で与えられる。ここで、 nは内ノッチ 3 7の数によって決まる定数であり、一つ設けられる場合は「 1/2」、対向して二つ設けられる場合には「2」である。 S (顏 ²) は一つの内ノッチ 37の投影上の面積であり（4) 式で与えられる。 Θ (r ad) はステ一夕孔 35, 36の中心位置に向けての内ノッチ 37の開口角度（図 6)、 7Γは円周率である。

K = n-S-6 …… (3)

S = ^- …… （4)

2

従って、（ 1) 式において、内ノッチによる作用をイニシャルコギングトルク T i (表 1) として代入し、逆算してトルク係数 Fを求め、さらに逆算すれば、イニシャルコギングトルク T iを打ち消すのに必要な内ノツチの半径 rの最適値を求めることが可能である。

すなわち、上記（ 1) 式を次の（ 5)、 (6) 式のように変形することにより、イニシャルコギングトルク T iに対応したトルク係数 Fが求められる。

Ti = C-F^m …… (5) F = -"… (6)

{ C J

そして、（ 6) 式で得られたトルク係数 Fを前記（2) 式を変形した次の（ 7 ) 式に代入すれば、イニシャルコギングトルク T iに対応した形状係数 Kが求められる。

_{K =} (R_i-R^F …… _{( 7 )}

Φ

次いで、（ 7) 式で得られた形状係数 Kを前記（ 3)、（4) 式を変形した次の (8) 式に代入すれば、内ノッチ 37の半径 rが求められる。この際、開口角度 0は、半径 rがステ一夕孔 3 5， 36の半径 R！に比して十分に小さいため、 Θ = 2 X r/R！で置き換えられている。 …… （₈)

従って、以上において、内ノッチ 3 7を設けない時のイニシャルコギングトルク T iは実測可能であるから、（ 5) 式における残された定数 C、 mを決定すれば、前記（6) 〜（8) 式から半径 rの最適値が算出可能となる。

そして、それらの定数 C、 mは、第 1実施形態と同様に、半径 Riが同じで半径 rが異なる複数のステ一夕 3 1 , 32を用いてコギングトルクを実測するとともに、各ステ一夕 3 1 , 3 2毎のトルク係数 Fを前記（2) 〜（4) 式から算出し、各トルク係数 Fとコギングトルクの実測値との関係から求めることが可能である。

以下には、一例として、第 1実施形態で用いた各ステ一夕 3 1， 32 (内ノヅチ 37の半径 rが異なるそれぞれのステ一夕）、および各ロー夕磁石 1 2 b (半径: ₂が異なるそれぞれの口一夕磁石）の実測に基づき、ステ一夕孔 35， 3 6 の半径を 3腿に設定した場合の定数 C、 mの求め方を説明する。

先ず、各ステ一夕 3 1 , 32および各ロータ磁石 1 2 b毎のトルク係数 Fを前記（2) 〜（4) 式により求める。その結果を他の値とともに表 2に示す。この際、開口角度 0は、各半径 rの正弦の逆関数で求められる（図 6)。また、各口一夕磁石 1 2 bの総磁束数 øは、磁石が固有に有している磁束密度や厚さ等から一般式によって導き出すことができる。

ここで、内ノッチを付加したことによる作用を T aとすると、イニシャルコギングトルク T iから T aを減じた値、つまり「T i一 T a」の差が内ノッチを付加した時のコギングトルクとして測定される。従って、「T i— T a」の値がほぼ「0」となるように内ノツチを付加することが望ましい。内ノッチを大きくしすぎると、「T i一 T a」の値が負の値となり、コギングトルクは「0」よりも大きくなつてしまう。表 2には、内ノッチを付加した際の作用 T aの値が示されている。

表 2

また、表 2における内ノッチによる作用 T aを、国際単位系に換算したものを表 2 — 1に示す。表 2— 1

次いで、以上によって求められたトルク係数 Fと内ノツチによる作用 T aとに基づいてプロットし、図 8に示すようなグラフを作成する。なお、このグラフを作成するにあたっても、異なる半径 R ₂の三種類のロータ磁石 1 2 bに関する値を全て用いる必要はなく、実施にあたって用いられる半径 R ₂の口一夕磁石に関する値をプロットとして製作すればよい。ただし、プロットする数が多いほど両者の関係を示すグラフとしての信憑性が向上するので、本実施形態のようにすることが好ましい。

そして、表 2のトルク係数 F、内ノッチによる作用 T a、および図 8のグラフに基づき、トルク係数 Fと内ノッチによる作用 T aとの関係を近似式で表す。この結果、近似式は次の（9 ) 式となる。

Ta = 0.1107F⁰⁸ …… ( 9 )

従って、この（9 ) 式と前記（ 5 ) 式を比較すれば、 C = 0 . 1 1 0 7、 m = 0 . 8であることがわかる。なお、（ 9 ) 式を導き出すにあたり、実際に図 8に示すグラフを作成するか否かは任意である。つまり、表 2に示す各値をコンビュ —夕等で処理して定数 C、 mを求める場合など、グラフは不要である。しかし、このような場合でも、トルク係数 Fと内ノツチによる作用 T aとの関係を容易に視認する目的でグラフを作成してもよい。

このような本実施形態によれば、前述した 1 ) ~ 3 ) の効果に加え、以下のような効果がある。

10) 本実施形態においては、最適な半径 rが特定されるので、この特定された半径 rで内ノッチ 3 7を形成すれば、イニシャルコギングトルク T iを完全に相殺させるための内ノツチの半径 rを知ることができ、第 1実施形態に比してロー夕 1 2に生じるコギングトルクをより確実に 0 「ゼロ」に近付けることができる。

11) この際、実測結果に基づいて定数 C、 mが決定されるから、現実的で信憑性の高い値を得ることができる。

〔第 3実施形態〕

次に、本発明の第 3実施形態について説明する。なお、本実施形態において、前述の第 1実施形態と同一もしくは同様の構成部分には、同一符号を付し、説明を省略あるいは簡略する。

図 9は、本実施形態に係る電子制御式機械時計の要部を示す平面図であり、図 1 0 , 1 1はその断面図である。

電子制御式機械時計は、ゼンマイ 1 a、香箱歯車 1 b、香箱真 1 c、及び香箱蓋 1 dからなる香箱車 1を備えている。ゼンマイ 1 aは、外端が香箱歯車 1 b、内端が香箱真 1 cに固定される。筒状の香箱真 1 cは、地板 2の支持部材に揷通されてネジ止めされる香箱ネジ 5 ' によって上下方向のガ夕が決められている。角穴車 4は、その角穴が香箱真 1 cの角取部に揷通され、香箱真 l cと一体で回転する。そして、地板 2には、カレンダー板 2 a、および円板状の文字板 2 が取り付けられている。

香箱歯車 l bの回転は、第 1実施形態と同じく增速輪列となる各番車 7〜1 1 を介して合計 126, 000倍に増速されている。この際、各番車 7~ 1 1は各々異なる軸線上に設けられて後述するコイル 124, 134に重ならない位置に配置され、ゼンマイ 1 aからのトルク伝達経路を形成している。

二番車 7と係合する筒かな 7 aには時刻表示を行う図示しない分針が、秒かな 14 aには時刻表示を行う図示しない秒針がそれぞれ固定されている。従って、二番車 7を 1 r phで、秒かな 14 aを 1 r p mで回転させるためには、口一夕 12は 5 r p sで回転するように制御すればよい。このときの香箱歯車 1 bは、 l/7 rphとなる。

また、トルク伝達経路から外れた秒かな 14 aは、香箱車 1とコイル 124との間に設けられた指針抑制装置 140によってそのバックラッシュが詰められており、指針のふらつきを抑制している。指針抑制装置 140は、秒かなとの摩擦損失の低減のためにフッ素樹脂処理や分子間結合被膜等で表面処理された一対の直線状の抑制ばね 141， 142と、各抑制ばね 141， 142の基端側を支持して二番受 1 13に固定される固定部材としてのヒゲ玉 143, 144とで構成されている。

この電子制御式機械時計は、口一夕 12およびコイルブロック 12 1 , 13 1 から構成される発電機 120を備えている。口一夕 12は、口一夕かな 12 a、口一夕磁石 12 bを備えて構成される。

コイルプロヅク 121， 13 1は、ステ一夕（コア、磁心） 123， 133にコイル 124， 134を卷線して構成されたものである。ステ一夕 123 , 13 3は、口一夕 12に隣接して配置されるコアステ一夕部 122, 132と、前記コイル 124, 134が巻回されるコア卷線部 123 b、 133 bと、互いに連結されるコア磁気導通部 123 a， 133 aとが一体に形成されて構成されている o

前記各ステ一夕 123， 133つまり各コイル 124， 134は互いに平行に配置されている。そして、前記ロータ 1 2は、コアステ一夕部 122， 132側において、その中心軸が各コイル 1 24， 134間に沿った境界線 L上に配置され、コアステ一夕部 122, 132が前記境界線 Lに対して左右対称となるように構成されている。

この際、各ステ一夕 123， 133の口一夕 12が配置されたステ一夕孔 12 2 a, 132 aには、図 9, 10に示すように、ステ一夕 123， 133の案内用に設けられた樹脂製のブッシュ 60が配置されている。そして、図 12に示すように、ブッシュ 60において、ステ一夕 123， 133のギヤヅプ gを結ぶ直線と交差する位置には、調整部としての磁性体からなる一対の金属片 6 1が埋め込まれている。このような金属片 6 1としては、鉄片やこれにニッケルメツキを施したもの、あるいは白金等を用いることができる。また、図 9に戻って、各ステ一夕 123， 133の長手方向の中間部分つまりコアステ一夕部 122 , 13 2およびコア磁気導通部 123 a， 1 33 a間に偏心ビンからなる位置決め治具 55を配置している。この位置決め治具 55を回すと、各ステ一夕 123， 13 3のコアステ一夕部 122， 132をブッシュ 60に当接させてその位置合わせを正確にかつ簡単に行うことができるとともに、コア磁気導通部 123 a， 13 3 aの側面同士を確実に接触させることができる。

各コイル 124, 134の卷数は同数とされている。ここで、巻数が同数とは、完全に同数の場合だけではなく、コイル全体からは無視できる程度の誤差、例えば数百夕一ン程度の違いまでをも含むものである。

なお、各ステ一夕 123, 133のコア磁気導通部 123 a， 133 aは、図 1 1にも示すように、その側面が当接されて互いに連結されている。また、コア磁気導通部 123 a， 133 aの下面は、各コア磁気導通部 123 a, 133 a に跨って配置されたヨーク 58に接触されている。これにより、コア磁気導通部 123 a, 133 aでは、各コア磁気導通部 123 a, 133 aの側面部分を通る磁気導通経路と、コア磁気導通部 1 23 a， 133 aの下面およびヨーク 58 を通る磁気導通経路との 2つの磁気導通経路が形成され、ステ一夕 123, 13 3は環状の磁気回路を形成している。各コイル 124 , 134は、ステ一夕 12 3， 133のコア磁気導通部 123 a, 133 aからコアステ一夕部 122， 1 32に向かう方向に対して同方向に卷線されている。また、ヨーク 58側において、ステ一夕 123， 133のコア磁気導通部 123 a， 133 aの側面同士が完全に密着せず、若干の隙間がある場合でも、磁気回路が十分に形成されていればよく、この場合の隙間を無視することができる。

これらの各コイル 124， 134の端部は、ステ一夕 123 , 133のコア磁気導通部 123 a, 133 a上に設けられた図示しないコイルリード基板に接続されている。

このように構成された電子制御式機械時計を使用している場合、各コイル 12 4， 134に外部磁界 H (図 9) が加わると、外部磁界 Hは平行に配置された各コイル 124, 134に対して同方向に加わるため、各コイル 124 , 134の巻線方向に対しては外部磁界 Hは互いに逆方向に加わることになる。このため、外部磁界 Hによって各コイル 124， 134で発生する起電圧は互いに打ち消し合うように働くため、その影響を軽減できる。

このような第 3実施形態によれば、以下の効果がある。

12) 本実施形態において、ステ一夕 123， 133の案内用に配置されたブヅシュ 60には、磁性体からなる金属片 6 1が埋め込まれているため、ステ一夕 1

23, 133と口一夕 12との間の磁気的なバランスを調整でき、前述した 1)， 2) の効果を同様に得ることができる。

13) 二〜六番車 7〜1 1を各々異なった軸線上に配置することでそれら番車 7 〜 1 1の配置設計の自由度を高めることが可能であるから、秒かな 14 aをトルク伝達経路から外すなどして、各番車 7〜 1 1を口一夕 12に向けて迂遠させて配置することにより、コイル 124, 134と重ならない位置に配置することができる。従って、コイル 124, 134の厚み方向を大きくするようにして巻数を稼げるため、コイル 124, 134の平面方向の長さ、すなわち磁路長を短くでき、鉄損を減少させてゼンマイ 1 aの持続時間を延ばすことができる。

14) さらに、口一夕 12を前記境界線 L上に配置しかつ各ステ一夕 123, 1

33を左右対称に構成しているので、コアステ一夕部 122， 132部分の磁路も、前記第 1実施形態の場合に比べて短くでき、この点でも磁路長を短くできて鉄損を減少させることができる。

15) コア磁気導通部 1 2 3 a， 1 3 3 a部分で 2つの磁気導通経路を形成しているので、磁気抵抗を小さくかつ安定させることができる。すなわち、コア磁気導通部 1 2 3 a , 1 3 3 aでの磁束は、側面方向のほうが流れやすいが、コア磁気導通部 1 2 3 a , 1 3 3 aの側面同士の接触部分は、製品毎にギャップのばらつきが出やすく、磁気抵抗もばらつくおそれがある。一方で、ヨークのみを介して磁気導通経路を構成すれば、ギャップのばらつきは小さくできるが、磁束は側面方向に比べて流れにくく、磁気抵抗をそれほど小さくできない。

これに対し、本実施形態のように、 2つの磁気導通経路を形成すれば、磁気抵抗を小さくかつ安定させることができる。そして、磁気抵抗が安定することで、コギングトルクも安定するため、そのトルクに応じた大きさの金属片 6 1を設けることでコギングトルクを確実に小さくすることができる。さらに、起電圧を安定化でき、発電やブレーキも安定化できる。また、漏れ磁束を低減でき、金属部品での渦損失を削減することができる。

16) 位置決め治具 5 5を、コアステ一夕部 1 2 2， 1 3 2およびコア磁気導通部 1 2 3 a， 1 3 3 a間に配置したので、各ステ一夕 1 2 3 , 1 3 3毎に 1つの位置決め治具 5 5でコアステ一夕部 1 2 2 , 1 3 2の位置合わせおよびコア磁気導通部 1 2 3 a , 1 3 3 aの当接状態を調整することができる。これにより、位置決め治具 5 5の数を少なくできて構成を簡易にでき、コストも低減できる。

17) 外部磁界 Hによる磁気ノイズを軽減できるため、電子制御式機械時計の文字板 2 b部分などム一ブメント部品に耐磁板を設けたり、外装部品に耐磁効果のある材料を使用する必要がなくなる。このため、コストを軽減できるとともに、耐磁板等が不要になる分、ムーブメントの小型化や薄型化を実現でき、ひいては各部品の配置などが外装部品に制限されないためにデザィンの自由度が高まり、意匠性や製造効率などに優れた電子制御式機械時計を提供できる。

18) 秒かな 1 4 aがトルク伝達経路から外れていることにより、秒かな 1 4 a には香箱車 1と重なるトルク伝達用の歯車等が不要であるから、その分ゼンマイ 1 aの幅を大きくでき、時計全体の厚さを維持しつつゼンマイ 1 aの持続時間をさらに延ばすことができる。

〔第 4実施形態〕

次に、本発明の第 4実施形態について説明する。

本実施形態の電子制御式機械時計は、図 13, 14に示すように、前記第 3実施形態の電子制御式機械時計と同様の構成とされている。このため、第 3実施形態と同様の構成部材には同一符号を付し、説明を省略あるいは簡略する。

前記ロー夕 12 (口一夕磁石 12 b) は、本実施形態では、サマリウム 'コバルト磁石を原材料とした希土類磁石からなり、その最大エネルギ積は 32メガガウスエルステッド（MGO e、国際単位系に換算すると 254. 7 K J/m³) であり、その形状は直径 1. 35舰、厚み 0. 4 mmの円盤形状とされている。また、ステ一夕 123, 133は、パーマロイ材からなり、最大透磁率 400 000、飽和磁束密度 0. 74 Tのものが用いられている。

ステ一夕 123, 133の前記ステ一夕孑し（ロー夕穴部） 122 a， 132 a には、図 15にも示すように、外ノッチ 50および内ノッチ 5 1が形成されている。外ノッチ 50は、各ステ一夕 123 , 1 33が対向配置される部分に形成されている。

また、内ノッチ 5 1は、本発明の調整部として設けられたものであり、この内ノツチ 5 1を形成しない状態で、ロー夕 1 2に発生するコギングトルクが静的に安定している時の口一夕 12の磁極方向（図 15の矢印 52) に対応して、つまり矢印 52の延長線上に形成されている。本実施形態では、外ノッチ 50を結ぶ線分に対して直交する方向でかつ各口一夕穴部 122 a, 132 aの内周面にそれそれ、計 2個の内ノッチ 5 1が形成されている。

このような本実施形態における二次元磁場解析の結果を図 16， 17のグラフに示す。図 16のグラフから明らかなように、本実施形態の各デ一夕（パターン 1 , 2 ) 161 , 162のコギングトルクは、内ノッチ無しのデ一夕 163に比ベて低減されている。特に、パターン 2の場合は、コギングトルクが内ノッチ無しの場合に比べて約 1/10以下と大幅に低減されている。また、図示はしないが、実測値においても、内ノッチ 5 1を適切な位置に設けることで、コギングトルクを 1 / 2以下に低減できた。

なお、パターン 1およびパターン 2は、内ノッチ 5 1の大きさのみが異なるものであり、パターン 1は内ノツチ 5 1の半径が 0 . 0 5 匪、パターン 2は内ノヅチ 5 1の半径が 0 . 1 薦である。

また、図 1 7のグラフから明らかなように、コイルに鎖交する磁束数自体は内ノツチ 5 1が無い場合と、ある場合（パターン 1 ， 2 ) とで同一である。

このような本実施形態によれば前述の各実施形態と同様の効果が得られる上、次のような効果がある。

19) 口一夕 1 2が静的安定位置にある時の口一夕 1 2の磁極方向に対応して内ノッチ 5 1を設けたので、口一夕 1 2に作用するコギングトルクを低減できる。このため、口一夕 1 2がわずかなトルクで回転するようになるから、起動性を向上させることができるうえ、回転中の口一夕 1 2の動きをよりなめらかにすることができ、外乱によっても停止しにくくでき、信頼性も向上させることができる。特に、パターン 2のように、内ノッチ 5 1の大きさを適宜調整することで、内ノツチを形成しない場合に比べて約 1 Z 1 0以下とコギングトルクを大幅に低減できる。このため、ゼンマイからロー夕 1 2に加えるトルクが小さくてよいため、輪列の増速比を高めることができ、ゼンマイの持続時間も長くすることができる。さらに、回転中のロー夕 1 2の動きをなめらかにできるので、スイープ運針を行うこともでき、かつ運針むらを無くしてスムーズな運針を実現できる。

20) 発電機性能を大きく左右する鎖交磁束数は従来と同じにでき、コギングトルクのみを低減できるため、口一夕 1 2の回転速度を増加させることもでき、従来に比べて大きな起電圧を発生できる。

このように従来に比べて高効率の発電機とすることができるので、口一夕 1 2 あるいは回転錘ゃゼンマイ 1 aなどの機械的エネルギ源を小型、薄型化でき、コストも低減できる。

21) 内ノッチ 5 1は、口一夕穴部 1 2 2 a ， 1 3 2 aをプレス等によって切り欠くだけで容易に形成できるので、容易に製造できる。

その上、内ノッチ 5 1を形成する位置は、内ノッチ 5 1を形成する前の静的安定位置に対応して形成すればよいため、その位置の特定が容易であり、この点でも簡単に製造できる。

〔第 5実施形態〕

次に、本発明の第 5実施形態を、図 1 8に基づいて説明する。

本実施形態は、前記第 4実施形態が、口一夕穴部が 2体のステ一夕 1 2 3 , 1 3 3で形成されているのに対し、図 1 8に示すように外ノツチ 5 0部分が連続された 1体のステ一夕 7 0でステ一夕孔（口一夕穴部） 7 0 aを形成したものであ本実施形態では、調整部である内ノッチ 7 1は、この内ノッチ 7 1を形成しない状態で、ロー夕 1 2 (ロー夕磁石 1 2 b ) に発生するコギングトルクが静的に安定している時の口一夕 1 2の磁極方向（図 1 8の矢印 7 2 ) 上で、かつロー夕穴部 7 0 aの内周面に形成されている。本実施形態では、外ノッチ 5 0を結ぶ線分に沿った方向で口一夕穴部 7 0 aの内周面にそれぞれ、計 2個の内ノツチ 7 1 が形成されている。

なお、内ノッチ 7 1を形成した状態でも、口一夕穴部 7 0 a部分のステ一夕 7 0の連続性は維持されている。

このような本実施形態における二次元磁場解析の結果を図 1 9， 2 0のグラフに示す。図 1 9のグラフから明らかなように、本実施形態の各デ一夕（パターン 3 , 4 ) 7 5， 7 6のコギングトルクは、内ノッチ無しのデータ 7 7に比べて約 3 / 4〜 1 / 2以下に低減されている。なお、パターン 3およびパターン 4は、内ノツチ 7 1の大きさや形状が異なるものであり、パターン 3は図 1 8に示すような 1辺が約 0 . 0 5 誦の四角形状の切欠きで内ノツチ 7 1が形成されているものであり、パターン 4はその約半分の面積（底辺および高さが約 0 . 0 5 腿）の三角形状の切欠きで内ノツチ 7 1が形成されている場合のデ一夕である。

また、図 2 0のグラフから明らかなように、コイルに鎖交する磁束数自体は内ノツチ無しの場合と各パターン 3 , 4の場合とで殆ど変わりがない。

このような本実施形態においても、前記第 4実施形態の同じ効果を奏することができる。 22) さらに、外ノヅチ 5 0部分が連続されている 1体型のステ一夕 7 0を用いているので、ロー夕穴部 7 0 a部分の強度や精度を向上できる。

〔第 6実施形態〕

次に、本発明の第 6実 ί¾形態を、図 2 1に基づいて説明する。

本実施形態は、電磁回転装置としての発電機 1 8 0に本発明を適用したものである。

すなわち、発電機 1 8 0は、ステ一夕孔（ロー夕穴部） 1 8 1 aを有しかつ磁路を構成するステ一夕 1 8 1と、コイル（図示略）を捲回したコア 1 8 2と、永久磁石からなるロータ 1 8 3とを備えて構成されている。

ステ一夕 1 8 1には、外ノツチ 1 8 4および第 1および第 2の内ノツチ 1 8 5 , 1 8 6が形成されている。なお、本実施形態も、ステ一夕 1 8 1は、口一夕穴部 1 8 1 a部分で分離されていない一体型のステ一夕である。

本実施形態において、ロー夕 1 8 3は、サマリウム ·コバルト磁石を原材料とした希土類磁石からなり、その最大エネルギ積は 3 2メガガウスエルステッド（ M G O e、国際単位系に換算すると 2 5 4 . 7 K J /m ³ ) であり、その形状は直径 1 . 1蘭、厚み 0 . 4 mmの円盤形状とされている。

ステ一夕 1 8 1も、パ一マロィ材からなり、最大透磁率 4 0 0 0 0 0、飽和磁束密度 0 . 7 4 Tのものが用いられている。また、コイルを捲回したコア 1 8 2 もパーマロイ材で構成され、最大透磁率 5 0 0 0 0、飽和磁束密度 1 . 5 Tのものが用いられている。

調整部である第 2の内ノヅチ 1 8 6は、この内ノッチ 1 8 6を形成しない状態、つまり外ノツチ 1 8 4および第 1の内ノツチ 1 8 5のみが形成された状態で、口 —夕 1 8 3に発生するコギングトルクが静的に安定している時の口一夕 1 8 3の磁極方向（図 2 1の矢印 1 8 7 ) に沿って、かつ口一夕穴部 1 8 1 aの内周面に形成されている。本実施形態では、第 1の内ノッチ 1 8 5を結ぶ線分に対して直交する方向で口一夕穴部 1 8 1 aの内周面にそれぞれ、計 2個の内ノツチ 1 8 6 が形成されている。

このような本実施形態における二次元磁場解析の結果を図 2 2のグラフに示す。図 2 2のグラフから明らかなように、第 6実施形態の各データ（パターン 5 , 6 ) 1 8 8， 1 8 9のコギングトルクは、第 2の内ノッチ 8 6が無い場合のデ一夕 1 9 0に比べて低減されている。なお、パターン 5およびパターン 6は、内ノッチ 1 8 6の大きさが異なるものであり夕一ン 5は内ノツチ 1 8 6の半径が 0 . 0 5 腿であり、パターン 6は内ノッチ 1 8 6の半径が 0 . 1 翻であるものである

なお、内ノッチ 1 8 6が無い場合と、各大きさの内ノッチ 1 8 6が形成されている場合とでは、コギングトルクが最大となる部分、つまり図 2 2のグラフから明らかなように、静的安定位置は内ノッチ無しの場合と各パターン 5 , 6の場合とで殆ど変わりがない。

このような本実施形態においても、前記各実施形態と同じ効果を奏することができる。

23) さらに、発電機 1 8 0において、口一夕 1 8 3のコギングトルクを低減できるため、回転効率を向上でき、省電力化を図ることもできる。

〔第 7実施形態〕

次に、本発明の第 7実施形態を、図 2 3に基づいて説明する。

本実施形態は、前記第 4実施形態の電磁回転装置（発電機）に対して、内ノッチ 5 1の形成位置を異ならせたものである。

すなわち、本実施形態の内ノツチ 5 1は、図 2 3に示すように、内ノツチ 5 1 を形成しない状態で、口一夕 1 2に発生するコギングトルクが静的に安定している時の口一夕 1 2の磁極方向（図 2 3の矢印 5 2 ) に対して、口一夕 1 2の中心点 0を基準として角度 0だけ回転させた方向（矢印 9 1 ) 上で、かつステ一夕孔 (口一夕穴部） 1 2 2 a , 1 3 2 aの内周面に形成されている。

このような本実施形態において、角度 0の値を変えた時の二次元磁場解析の結果を図 2 4〜2 7のグラフに示す。図 2 4のグラフから明らかなように、角度 0 が 4 0 deg よりも大きい場合（0 = 4 6 de のデ一夕 1 0 6や 0 = 5 0 deg のデータ 1 0 7 ) では、コギングトルクの最大値が内ノツチ無しのデ一夕 1 0 1よりも大きくなつてしまうのに対し、磁極方向（0 = 0 deg ) から 0 = 4 0 deg の範囲（ 0 = 13 degのデ一夕 102、 Θ = 23 deg のデ一夕 103、 θ = 40 de のデ一夕 104、 0 = 0 deg のデ一夕 105) であれば、内ノツチ無しの場合よりもコギングトルクを低減できる。特に、が 30 deg以下であれば（デ一夕 102， 103， 105)、内ノッチ無しのデ一夕 10 1よりもコギングトルクを大幅に低減することができる。

さらに、図 26のグラフに示すように、がより小さくなれば、例えば 0が 6 deg以下の範囲（ = 0 deg のデータ 105、 S = 2 deg のデータ 108、 Θ = 4 de のデータ 109、 θ = 6 deg のデ一夕 1 10)であれば、コギングトルクをより一層軽減できる。

また、各角度（デ一夕 105， 108〜 1 10) におけるコギングトルクのピ —ク値は、以下の表 3に示すとおりである。

表 3

このように、特に内ノッチの角度 0を 4 deg以下にすれば、コギングトルクのピーク値を内ノツチが無い場合に比べて約 1/5程度まで低減でき、コギングトルクが小さいほど好ましい電子制御式機械時計において、非常に効果的である。また、図 25， 27のグラフから明らかなように、コイルに鎖交する磁束数自体は Θに関係なく全く低下しない。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。

例えば、前記第 1、 4〜7実施形態では、本発明の調整部として内ノッチ 3 7 , 5 1， 7 1， 1 8 6が設けられていたが、内ノッチの他、ステ一夕孔 3 5 , 3 6 の中心側に突出した突部を形成し、これによつてステ一夕 3 1， 3 2と口一夕 1 2との間の磁気的なバランスを調整してコギングトルクを低減してもよい。なお、この突部は、前述した内ノッチ位置の直角方向、つまりロータが静的に安定している時の磁極方向に直交する方向に形成すればよい。また、そのような突部や内ノッチの平面形状等は半円状に限定されるものではなく、半楕円状、台形状、三角形状など任意である。

また、第 3実施形態では、調整部として磁性体からなる金属片 6 1をブッシュ 6 0に設けていたが、このような金属片 6 1の代わりにニッケルメツキ等の磁性体からなる表面処理のみを施してもよく、ブッシュ 6 0の材質等を勘案して任意の磁性体を設けることができる。

さらに、ブッシュ 6 0に設ける金属片 6 1や表面処理の他、ステ一夕 1 2 3 , 1 3 3におけるステ一夕孔 1 2 2 a , 1 3 2 a近傍において、図 1 2中に二点鎖線で示すように、ギャップ gを結ぶ直線と 9 0 ° 交差する位置に磁性体部材を介在させたり、あるいはその部分のみに膜厚の厚い磁性体表面処理を施したり、さらにはその部分を単なる貫通孔に設けて磁気的なバランスを不安定にさせてコギングトルクを低減してもよい。そして、貫通孔を設けた場合には、この貫通孔を利用して非磁性体からなる位置決めピンを貫通させ、この位置決めピン用の貫通孔でステ一夕 1 2 3 , 1 3 3の位置決め部材と本発明の調整部とを兼用させてもよい。

要するに、ステ一夕孔の周囲近傍に磁気的なバランスを調整するための調整部が設けられていれば本発明に含まれ、その調整部としての形態は実施にあたって任意に決められてよい。

さらに、本発明の発電機に用いられるステ一夕としては、前記第 1、第 3実施形態で説明した形態に限定されず、例えば図 1 8、 2 1で説明した一本タイプのステ一夕であってもよく、また、二本タイプのものであって、各後端部（コア磁気導通部）の側面同士が当接しているものの他、各コア磁気導通部がそのような当接方向に対して直角方向に積層されたタイプであってもよく、そして、間隔を空けて配置された後端部を図 1 1に示すようなヨーク 58等を介して導通させたタイプでもよい。

また、付加する内ノツチ 37, 5 1， 7 1， 186のサイズ（半径等）は、前記各実施形態のものに限らない。すなわち、内ノッチ 37， 5 1 , 71， 186 の最適なサイズは、磁気回路の各磁路の磁気抵抗に依存する。例えば、前記第 4 実施形態の磁気回路では、内ノッチ 5 1は半径 0. 1腿の時にコギングトルクがほぼ最小値を示し、半径 0, 1 mmよりも小さくなるに従ってコギングトルク低減の効果は薄れ、逆に半径 0. 1腿よりも大きくなるに従ってコギングトルクが徐々に増加する傾向を示す。一方、第 1実施形態では、図 7に示すように、内ノッチ 37の半径が 0. 15〜0. 17 mmの時にコギングトルクがほぼ最小値を示している。

すなわち、磁気回路系全体のコギングトルクは、内ノッチ 37, 5 1， 71， 186を付加した時の主磁路方向の磁気抵抗と主磁路に直交等する他の方向の磁気抵抗の釣り合いにより決まるため、それらの条件を考慮して内ノッチ 37, 5 1， 7 1 , 186の大きさ等を設定すればよい。

また、ステ一夕孔（ロー夕穴部）が形成されるステ一夕としては、 1体型や 2 体型のいずれでもよく、さらにその形状や材質も前記各実施形態のものに限定されず、実施にあたって適宜設定すればよい。

口一夕 12 (口一夕磁石 1 2 b)， 1 83の大きさや材質も前記実施形態のものに限定されない。

また、発電機 30、 120、 180を駆動する機械的エネルギ源（機械的エネルギ蓄積装置）としては、ゼンマイ l aに限らず、ゴム、スプリング、重錘、圧縮空気などの流体等でもよく、本発明を適用する対象などに応じて適宜設定すればよい。さらに、これらの機械的エネルギ源に機械的エネルギを入力する手段としては、手巻き、回転錘、位置エネルギ、気圧変化、風力、波力、水力、温度差等でもよい。また、ゼンマイなどの機械的エネルギ源からの機械的エネルギを発電機に伝達する機械工ネルギ伝達手段としては、前記実施形態のような輪列（歯車）に限らず、摩擦車、ベルト（タイミングベルト等）及びプーリ、チェーン及びスプロケットホイール、ラック及びビニオン、カムなどを利用したものでもよく、本発明を適用する電子制御式機械時計の種類などに応じて適宜設定すればよい。

また、時刻表示装置としては、指針に限らず、円板、円環状や円弧形状のものを用いてもよい。

また、本発明の電子制御式機械時計は、腕時計に限らず、置き時計、クロック等の時計等にも適用することができる。

なお、本発明の内ノッチを形状係数に基づいて形成する点や、内ノッチの大きさに関する内容については、他の電子時計の発電機（例えば回転錘の動きに伴い発電を行うタイプ）やステッピングモー夕のステ一夕に内ノツチを形成する場合に採用してもよく、これらによってコギングトルクを効果的に低減することがでさる。産業上の利用可能性

以上に述べたように、本発明によれば、ステ一夕と口一夕との間の磁気的なバランスを調整する調整部が設けられているため、ステ一夕との十分な磁束の鎖交量を確保して発電効率を維持しつつ、簡単な構造で口一夕のコギングトルクを確実に低減して起動性および信頼性を向上させることができるという効果がある。また、調整部である内ノツチを付加する前の口一夕が静的に安定している時の磁極方向に対応する位置に内ノツチを形成すれば、電子制御式機械時計のコギングトルクを容易に低減できる。

これにより、本発明の電子制御式機械時計においては、発電機性能に大きく影響する鎖交磁束数を減少させることなく、発電機ロー夕に発生するコギングトルクを低減できるため、ロー夕の起動、回転を良好にでき、ロー夕の回転速度も増加でき、従来に比べて大きな起電圧を発生することができる。その上、従来に比ベて高効率であるため、ロー夕等を小型 ·薄型化できる。

Claims

請求の範囲

1 . 機械的エネルギ蓄積装置を備えた機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を制御する回転制御装置と、前記発電機の回転に連動して作動される時刻表示装置とを備える電子制御式機械時計において、

前記発電機は、前記機械的エネルギ源から伝達される機械的エネルギにより回転する口一夕と、この口一夕が配置されるステ一夕孔を備えたステ一夕とを含んで構成され、

このステ一夕の前記ステ一夕孔の近傍には、口一夕のコギングトルクを低減するために、当該ステ一夕と前記口一夕との間の磁気的なバランスを調整するための調整部が設けられていることを特徴とする電子制御式機械時計。

2 . 請求項 1に記載の電子制御式機械時計において、

前記調整部は、前記ステ一夕孔内周面に形成された内ノツチであることを特徴とする電子制御式機械時計。

3 . 請求項 2に記載の電子制御式機械時計において、

前記内ノッチの形状係数 Κが 0. 0005 醒 ²以上かつ 0. 125 醒 ²以下であることを特徴とする電子制御式機械時計。

4 . 請求項 3に記載の電子制御式機械時計において、

前記内ノッチの形状係数 Κが 0. 07 翻²以上かつ 0. 125 画²以下であることを特徴とする電子制御式機械時計。

5 . 請求項 3〜4のいずれかに記載の電子制御式機械時計において、

前記内ノヅチは半円状に形成され、かつその半径は 0 . 0 5 丽以上かつ 0 . 2

0 腿以下であることを特徴とする電子制御式機械時計。

6 . 請求項 2〜 5のいずれかに記載の電子制御式機械時計において、

前記内ノツチは、この内ノツチを形成しない状態で静的に安定している時の口一夕磁極の方向に対応して形成されていることを特徴とする電子制御式機械時計。

7 . 請求項 6に記載の電子制御式機械時計において、前記内ノツチは、口一夕の中心から前記静的安定時のロー夕磁極の方向に対して所定角度の範囲内に形成されていることを特徴とする電子制御式機械時計。

8 . 請求項 7に記載の電子制御式機械時計において、

前記内ノツチは、ロー夕の中心から前記静的安定時の口一夕磁極の方向に対して ± 4 0度の角度の範囲内に形成されていることを特徴とする電子制御式機械時計。

9 . 請求項 8に記載の電子制御式機械時計において、

前記内ノツチは、ロー夕の中心から前記静的安定時の口一夕磁極の方向に対して ± 4度の角度の範囲内に形成されていることを特徴とする電子制御式機械時計 _c 10. 請求項 1〜 9に記載の電子制御式機械時計において、

前記機械的エネルギ蓄積装置はゼンマイであり、このゼンマイに蓄積された機械ェネルギは、輪列からなる機械工ネルギ伝達装置を介して発電機に伝達されていることを特徴とする電子制御式機械時計。