(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと、ステータと、前記ステータに巻かれたコイルとを備える小型発電機であって、
前記ステータは、ロータに隣接配置される一対のステータ部と、前記コイルが巻かれるステータコア部とを備えて一体に構成され、
前記一対のステータ部の内周面と前記ロータとの間に円形リング状の位置決め部材が設けられ、
前記ステータ部が前記位置決め部材に当接される前状態において、前記内周面の直径は前記位置決め部材の外周面の直径よりも小さく形成され、
前記ステータ部が前記位置決め部材に当接されるとき、前記ステータ部はそれ自身の弾性変形によって前記外周面に圧着されることを特徴とする小型発電機。
【請求項２】
請求項１に記載の小型発電機において、前記ステータ部には、内ノッチが形成されていることを特徴とする小型発電機。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の小型発電機において、前記コイルはボビンに巻回され、前記ボビンは前記ステータに挿入されていることを特徴とする小型発電機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の小型発電機において、互いに平行なステータコア部が一対設けられ、それぞれコイルが巻かれていることを特徴とする小型発電機。
【請求項５】
請求項４に記載の小型発電機において、前記各コイルは、巻数が同数とされかつ直列に接続されていることを特徴とする小型発電機。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の小型発電機において、前記ステータは、アモルファス材料からなる薄板を積層して構成されていることを特徴とする小型発電機。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の小型発電機において、前記ロータの磁石は、多極磁石であることを特徴とする小型発電機。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の小型発電機を備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項９】
請求項８に記載の電子機器において、前記電子機器は、前記小型発電機で発電された電気的エネルギを用いて時刻表示を行う電子時計であることを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
請求項９に記載の電子機器において、前記電子機器は、機械的エネルギ源と、この機械的エネルギ源からの機械的エネルギを前記小型発電機のロータに伝達する機械的エネルギ伝達装置と、前記小型発電機から供給される電気的エネルギにより駆動されて前記小型発電機のロータの回転周期を制御する回転制御装置と、前記機械的エネルギ伝達装置に取り付けられた指針とを備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、腕時計等の携帯型電子機器等に組み込まれる小型発電機に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、腕時計等の携帯型電子機器に組み込まれる小型発電機が知られている。例えば、特開平９−２０３７８５号公報には、回転錘で発電機のロータを回転させて発電する発電機が組み込まれた指針式電子時計が開示されている。また、特開平１０−２２０７３９号公報には、ゼンマイが解放する時の機械エネルギを増速輪列を介して発電機に伝達し、この発電機で電気エネルギに変換し、その電気エネルギにより回転制御手段を作動させて発電機の回転速度を制御することにより、輪列に固定される指針を正確に運針させて正確に時刻を表示する電子制御式機械時計が開示されている。
【０００３】
このような各時計に組み込まれた小型発電機においては、大きさが制限されているため、回転錘やゼンマイの大きさにも限度があり、発電機を駆動する駆動トルクが小さかった。このため、発電機のロータが停止している状態からロータを回転し始める際に、ロータに加わるコギングトルクが大きいと、そのコギングトルクに打ち勝ってロータを回転させる駆動トルクが得られず、ロータが起動しにくくなったり、時計に衝撃などが加わってロータが停止した際に再起動しないという課題があった。
【０００４】
特に、ゼンマイから増速輪列を介して発電機のロータを回転させる電子制御式機械時計は、回転錘によってロータを回転するタイプの発電機に比べても駆動トルクがより小さいため、コギングトルクの影響をより小さくする必要があった。
【０００５】
このため、従来は、コギングトルクを小さくするために、ロータ磁石に対向するステータ面に内ノッチを形成していた。すなわち、内ノッチを形成する前の状態でのコギングトルクと、内ノッチを形成することによって発生するコギングトルクを足し合わせて、全体としてコギングトルクを０にするように調整していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述の各発電機を含む一般的な発電機は、ステータおよびコイルが巻線されるコア部分を備えているが、これらはコイルの巻線作業を容易にするため等の理由から、少なくとも２体の金属部材等で構成されている。
【０００７】
しかしながら、２体で構成されている場合には、磁気回路中に各部材の接続部分が存在することになる。磁気回路中に各部材の接続部分があると、その接続状態によって磁気抵抗が大きく変化するため、組み上げた個々の発電機において、磁気回路の磁気抵抗によって変化するコギングトルクの大きさにもバラツキが生じ易いという問題点があった。
【０００８】
そして、コギングトルクにバラツキが生じると、同じ大きさの内ノッチを形成しても前記コギングトルクを完全に打ち消して０にすることができず、コギングトルクを十分に小さくすることが難しいという問題があった。
【０００９】
このようなコギングトルクを十分に低減できず、発電機の起動性に劣る発電機は、検査工程において、不良品として処分されるため、その分、歩留まりが低下し、製造コストが高くなるという問題点があった。
【００１０】
本発明の目的は、磁気回路中の磁気抵抗のバラツキを無くし、コギングトルクのバラツキも小さくできる小型発電機を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の小型発電機は、ロータと、ステータと、前記ステータに巻かれたコイルとを備える小型発電機であって、前記ステータは、ロータに隣接配置される一対のステータ部と、前記コイルが巻かれるステータコア部とを備えて一体に構成され、前記一対のステータ部の内周面と前記ロータとの間に円形リング状の位置決め部材が設けられ、前記ステータ部が前記位置決め部材に当接される前状態において、前記内周面の直径は前記位置決め部材の外周面の直径よりも小さく形成され、前記ステータ部が前記位置決め部材に当接されるとき、前記ステータ部はそれ自身の弾性変形によって前記外周面に圧着されることを特徴とする。
【００１２】
本発明においては、ステータは、ステータ部およびステータコア部を含めて一体に形成されており、磁気回路中に各部材の接続部分が存在しないために、磁気抵抗のバラツキも生じず、これによりコギングトルクのバラツキも小さくでき、コギングトルクの値を安定化することができる。そして、位置決め部材にステータ部を嵌め込むだけで、ステータ部を位置合わせできて、ステータ部とロータ磁石の偏心を少なくできる。このため、位置決め治具を用いる場合に比べて部品点数を少なくでき、組立作業性を向上できる。
【００１３】
この際、前記ステータのステータ部には、内ノッチが形成されていることが好ましい。
【００１４】
本発明では、磁気回路における磁気抵抗のバラツキを無くすことができ、内ノッチを形成する前のコギングトルクの大きさも安定させることができる。従って、このコギングトルクを打ち消す内ノッチを形成すれば、打ち消す対象のコギングトルクの大きさが一定であるため、そのコギングトルクを確実に打ち消すような内ノッチを容易に形成でき、全体としてコギングトルクがほぼ０に低減された発電機を容易に構成することができる。
【００１５】
これにより、駆動トルクが小さい小型発電機においても、コギングトルクを確実に小さくすることができてロータの起動性を向上できる。また、これにより不良品の発生率を低減でき、歩留まりが向上するため、製造コストを低減できる。
【００１６】
そして、コギングトルクを確実に小さくすることができるため、衝撃によって停止した場合でも即座に再起動でき、ロータが停止しないように設けられる慣性円板も小さくできて耐衝撃性能を向上できる。また、慣性円板を小さくでき、その分、ロータの軸受に加わる力も小さくなるため、軸受の径を細くでき、摩擦損失を低減でき、例えば、ゼンマイからの機械的エネルギでロータを回転させる場合には、機械的エネルギのロスが小さくなり、持続時間を長くできる。
【００１７】
ここで、前記コイルはボビンに巻回され、このボビンは前記ステータに挿入されていることが好ましい。ステータを一体に形成する場合には、例えばＵ字状やＪ字状のような略コ字状に形成しなければならない。このようなステータに直接コイルを巻線する場合には、従来のＩ字状のコアに巻線する場合に比べて作業性が低下するが、コイルをボビンに巻回し、このコイルが巻回されたボビンをステータに挿入するように構成すれば、コイルの巻線作業性が低下することもなく、製造効率を向上することができる。
【００１８】
ここで、前記ステータは平面略コ字状に形成されて互いに平行なステータコア部が一対設けられているとともに、各ステータコア部には、それぞれコイルが巻かれていることが好ましい。２個のコイルを設ければ、１個のコイルを設ける場合に比べて磁気回路を短くでき、その分、鉄損を小さくすることができる。
【００１９】
この際、前記各コイルは、巻数が同数とされかつ直列に接続されていることが好ましい。各コイルの巻数が同数でかつ平行に配置されるとともに、直列に接続されていれば、発電機の外部に発生する磁界による磁束が２つのコイル間を同数流れるようにでき、これによって外部磁界の影響を小さくすることができる。
【００２０】
また、各ステータ部（ステータ孔）の内周面に当接可能な位置決め部材と、前記各ステータ部を前記位置決め部材に押しつける位置決め治具が設けられていることが好ましい。
【００２１】
各ステータ部に対しロータ磁石が偏心し、各ステータ部およびロータ磁石間の隙間が均一でなくなると、一方のステータ部にロータが強く引かれてコギングトルクが高くなったり、コイルに流れる磁束数が変化して発電量や発電機を回転するトルクが安定しない。この際、ステータ部とロータ磁石との隙間を測定しながらステータ部の位置を設定するのでは組立作業性が低下する。これに対し、前述のような位置決め部材や位置決め治具を設ければ、ステータ部間にロータを配置した状態で各ステータの位置決めを正確にかつ容易にできる。
【００２３】
この場合には、位置決め部材にステータ部を嵌め込むだけで、ステータ部を位置合わせできて、ステータ部とロータ磁石の偏心を少なくできる。このため、位置決め治具を用いる場合に比べて部品点数を少なくでき、組立作業性を向上できる。
【００２４】
前記ステータは、アモルファス材料からなる薄板を積層して構成されていることが好ましい。
【００２５】
鉄損が小さいアモルファス材料によってステータを構成すれば、低損失の発電機を構成することができる。このアモルファス材料は、鉄損が小さくステータ材として適していたが、従来の２体ステータでは接合部の磁気抵抗が大きくなりすぎるため、実用できなかった。すなわち、アモルファス材料は、厚さが２０μｍ程度までしかできず、薄板状にしか形成できないために２０〜３０枚積層して使用しなければならない。このようなアモルファス材料で従来のような２体のステータを構成した場合に、その積層面が露出する端面同士で接合しようとしても、各層が薄く位置がずれてしまうため、磁気抵抗が非常に大きくなる。一方、各ステータに跨って配置される接続板を用いた場合には、アモルファスの各層が薄いために、反磁界の影響で各層の厚み方向に磁束が流れ難くなり、接続板部分にも磁束が流れにくいため磁気抵抗が非常に大きくなる。従って、従来のように、ステータを２つの部材で構成する場合には、ステータをアモルファス材料で構成することはできなかった。これに対し、本願発明では、ステータが１体で構成されているため、アモルファス材料で構成しても磁気回路中に接合部分が発生せず磁気抵抗を小さくできるため、アモルファス材料を用いることで得られる鉄損が小さくかつ低損失の発電機を構成できる。
【００２６】
また、前記ロータの磁石は、２極磁石でもよいが、４極以上の多極磁石であることが好ましい。
発電機の起電圧は、コイルの巻数×磁束の時間変化であり、多極にすれば磁束の時間変化が増えるため、磁束量を少なくしても同程度の起電圧が得られる。このため、２極磁石の場合と同じ起電圧に設定した場合には、磁束量を少なくできるためにコギングトルクを小さくできる。
【００２７】
本発明の電子機器は、上記小型発電機を備えていることを特徴とするものである。
【００２８】
ここで、前記電子機器は、前記小型発電機で発電された電気的エネルギを用いて時刻表示を行う電子時計であることが好ましい。
【００２９】
また、前記電子機器は、機械的エネルギ源と、この機械的エネルギ源からの機械的エネルギを前記小型発電機のロータに伝達する機械的エネルギ伝達装置と、前記小型発電機から供給される電気的エネルギにより駆動されて前記小型発電機のロータの回転周期を制御する回転制御装置と、前記機械的エネルギ伝達装置に取り付けられた指針とを備えることが好ましい。
【００３０】
このような電子時計を始めとする電子機器によれば、発電機のロータに作用するコギングトルクを低減できるため、そのロータを駆動するための回転錘やゼンマイ等も小型化できて非常に小型の発電機とすることができる。このため、発電機が組み込まれる電子機器も、十分に小型化でき、携帯用にも適したものにできる。また、腕時計のような小型の電子時計にも十分に適用できる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態の発電機２０を組み込んだ電子制御式機械時計１００の要部を示す平面図であり、図２はその断面図、図３は斜視図である。
【００３２】
電子制御式機械時計１００は、ゼンマイ１ａ、香箱歯車１ｂ、香箱真、及び香箱蓋１ｄからなる香箱車１を備えている。ゼンマイ１ａは、外端が香箱歯車１ｂ、内端が香箱真に固定される。筒状の香箱真は、地板２に設けられた支持部材に挿通されて角穴ネジ５によって固定され、角穴車４と一体で回転する。そして、地板２には、円板状の文字板２ｂが取り付けられている。
【００３３】
香箱歯車１ｂの回転は、増速輪列となる各番車７〜１１を介して合計１２６，０００倍に増速されている。この際、各番車７〜１１は各々異なる軸線上に設けられて後述するコイル１４０に重ならない位置に配置され、ゼンマイ１ａからのトルク伝達経路を形成している。
【００３４】
二番車７と係合する筒かな７ａには時刻表示を行う図示しない分針が、秒かな１４ａ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１ｒｐｈで、秒かな１４ａを１ｒｐｍで回転させるためには、ロータ１２は５ｒｐｓで回転するように制御すればよい。このときの香箱歯車１ｂは、１／７ｒｐｈとなる。
【００３５】
この電子制御式機械時計１００は、ロータ１２およびステータ１３０から構成される発電機２０を備えている。ロータ１２は、ロータかな１２ａ、２極のロータ磁石１２ｂ、慣性円板１２ｃを備えて構成される。
【００３６】
ステータ１３０は、図３〜５にも示すように、アモルファス材料からなる平面コ字状（Ｕ字状）の薄板１３１を複数枚積層して構成されている。具体的には、図５のステータ１３０の断面図に記載したように、２０枚の薄板１３１を積層して構成されている。ここで、アモルファス材料としては、特に限定されないが、コバルトを主成分とするＣｏ系アモルファス金属や、鉄を主成分とするＦｅ系アモルファス金属等が利用できる。特に、電子制御式機械時計１００では、１０Ｈｚ程度の低周波数での鉄損が小さいＣｏ系アモルファス金属が適している。
【００３７】
このステータ１３０は、ロータ１２に対向配置される一対のステータ部１３２と、このステータ部１３２に連続して形成されており、コイル１４０が配置される一対のステータコア部１３３と、これらのステータコア部１３３間を連結する連結部１３４とを備えて平面略Ｕ字状に形成されている。
【００３８】
各ステータ部１３２の内周面には、円弧状の凹部からなるステータ孔１３２ａが形成されており、このステータ孔１３２ａには内ノッチ１３５が形成されている。
【００３９】
ステータコア部１３３に配置されるコイル１４０は、図３，５に示すように、ボビン１５０に巻回されている。ボビン１５０は略角筒状に形成されており、その外周にコイル１４０が巻かれている。また、このボビン１５０には、図３に示すようにコイルリード基板１５１が突設されており、コイル１４０の端部はコイルリード基板１５１上の回路１５２に接続されている。
【００４０】
ボビン１５０の中心穴１５３は、ステータ１３０の断面形状および大きさとほぼ一致しており、この穴１５３内にステータ１３０を挿入することで、ボビン１５０がステータコア部１３３に配置される。また、ボビン１５０がステータコア部１３３に配置された状態で、前記各コイルリード基板１５１は、ステータ１３０の穴を介して地板２等にビス止めされている。この際、前記各コイルリード基板１５１は電気的に接続され、各ボビン１５０に巻回された各コイル１４０は直列に接続される。
【００４１】
ここで、前記一方のステータ部１３２、ステータコア部１３３は、他方のステータ部１３２、ステータコア部１３３と平行に配置されている。このため、各ステータコア部１３３に配置された各コイル１４０は、互いに平行に配置されている。また、各コイル１４０はその巻数が同一とされ、かつステータコア部１３３に配置した状態で同方向に巻線されている。
【００４２】
このため、各コイル１４０に外部磁界が加わると、外部磁界は平行に配置された各コイル１４０に対して同方向に加わるため、各コイル１４０の巻線方向に対しては外部磁界は互いに逆方向に加わることになる。このため、外部磁界によって各コイル１４０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。
【００４３】
また、前記ロータ１２は、その中心軸が各コイル１４０間に沿った境界線上に配置され、各ステータ部１３２およびステータコア部１３３が前記境界線に対して左右対称となるように構成されている。
【００４４】
この際、ステータ１３０のロータ１２が配置される各ステータ部１３２、より具体的にはステータ孔１３２ａには、図２に示すように、略リング状の位置決め部材６０が配置されている。そして、各ステータ１３０のステータ部１３２の外側には、偏心ピ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、各ステータ１３０のステータ部１３２を位置決め部材６０に押圧して当接させることができ、その位置合わせを正確にかつ簡単に行うことができるようになっている。
【００４５】
ステータ１３０には、ロータ磁石１２ｂから一方のステータ部１３２、ステータコア部１３３、連結部１３４、他方のステータコア部１３３、ステータ部１３２を経てロータ磁石１２ｂに戻る環状の磁気回路が形成される。この際、ステータ１３０は薄板１３１を積層して構成されており、各薄板１３１間では反磁界の影響で磁束が流れにくいが、Ｕ字状に形成された各薄板１３１内では十分に磁束が流れ磁気回路が形成される。つまり、各薄板１３１部分で磁気回路が構成され、ステータ１３０全体としては複数の磁気回路が束ねられた構成となっている。
このような本実施形態によれば、次のような効果がある。
【００４６】
１）磁気回路の途中に接続部分がない１体ステータ１３０を用いているので、磁気回路において磁気抵抗のバラツキが発生せず、内ノッチ１３５を形成しない状態でロータ１２に加わるコギングトルクも所定値に安定させることができる。このため、このコギングトルクを確実に打ち消すように内ノッチ１３５を形成することができ、コギングトルクをほぼ０に低減することができる。
【００４７】
２）コギングトルクを確実にかつ非常に小さくできるため、駆動トルクが小さい小型発電機２０においても、ロータ１２の起動性を向上できる。また、これにより起動性が低下した不良品の発生率を低減でき、歩留まりが向上するため、製造コストを低減できる。
【００４８】
そして、コギングトルクを確実に小さくすることができるため、衝撃によって停止した場合でも即座に再起動でき、ロータ１２が停止しないように設けられる慣性円板１２ｃも小さくできて耐衝撃性能を向上できる。また、慣性円板１２ｃを小さくできる分、ロータ１２の軸受の径を細くでき、摩擦損失を低減できる。このため、ゼンマイ１ａからの機械的エネルギでロータ１２を回転させるために、発電機２０の駆動トルクが小さい電子制御式機械時計１００においても、機械的エネルギのロスが小さくなり、持続時間を長くすることができる。
【００４９】
３）各コイル１４０を各ボビン１５０に巻回し、このボビン１５０をステータ１３０に挿入してコイル１４０を配置しているので、Ｕ字状のステータ１３０であってもコイル１４０を容易に配置できる。このため、コイル１４０の巻線作業性の低下を防止でき、製造効率を向上することができる。
【００５０】
４）各ステータコア部１３３に、それぞれコイル１４０を配置して、２個のコイル１４０を設けているので、１個のコイルを設ける場合に比べて磁気回路を短くでき、その分、鉄損を小さくすることができる。
【００５１】
その上、慣性円板１２ｃを小さくできるために、従来に比べて慣性円板１２ｃをコイル１４０側に近付けることができ、その分、磁気回路を短くできて鉄損をより一層低減することができる。
【００５２】
５）前記各コイル１４０は、巻数が同数とされかつ直列に接続されているとともに、並列に配置されているので、発電機２０の外部に発生する磁界による影響を打ち消すことができ、これによって外部磁界の影響を小さくすることができる。
【００５３】
６）各ステータ部１３２のステータ孔１３２ａの内周面に当接可能な位置決め部材６０と、前記各ステータ部１３２を位置決め部材６０に押しつける位置決め治具５５が設けられているので、ロータ１２およびステータ１３０の偏心量を小さくでき、ステータ１３０を所定の位置に簡単に設置することができる。
【００５４】
７）位置決め部材６０や位置決め治具５５によって、ステータ孔１３２ａとロータ１２との偏心を少なくできるので、パーミアンスのバラツキを小さくでき、流れる磁束量のバラツキも抑えることができるので、偏心によって生じるコギングトルクを確実に小さくすることができる。
【００５５】
８）ステータ１３０は、アモルファス材料からなる薄板１３１を積層して構成されているので、鉄損を小さくできて低損失の発電機２０を構成することができる。
【００５６】
図６には、本発明の第２実施形態の発電機２００が示されている。本実施形態の発電機２００は、前記第１実施形態と同様に、電子制御式機械時計の発電機として用いられるものであり、ロータ磁石として多極磁石２０１を用いたものである。なお、本実施形態では、１４極の多極磁石２０１を用いているが、１０極、１８極等の多極磁石２０１でもよく、少なくとも４極以上の多極磁石２０１であればよい。この際、対称形の各ステータ部１３２を備えるステータ１３０に組み込む場合には、１０極、１４極、１８極程度の多極磁石２０１が現実的である。
【００５７】
また、ステータ孔１３２ａの内径、つまり各ステータ部１３２間の内径は、リング状の位置決め部材６０の外形よりも僅かに小さくされており、各ステータ部１３２を位置決め部材６０に嵌挿した際に、各ステータ部１３２が僅かに湾曲し、その弾性力で位置決め部材６０に圧着するように構成されている。
【００５８】
このような多極磁石２０１を用いた発電機２００を用いた場合も、１体のステータ１３０を用いているので磁気抵抗のバラツキを小さくでき、ロータ磁石に加わるコギングトルクも所定の値で安定するため、そのコギングトルクに合わせて内ノッチ１３５を形成するなどしてコギングトルクを殆ど０とすることができるなど、前記第１実施形態の１）〜８）と同じ作用効果を奏することができる。
【００５９】
９）その上、多極磁石２０１を用いているので、２極磁石の場合と同じ起電圧を発生するように設定した場合、ステータ１３０を流れる磁束量を少なくでき、その分、コギングトルクを小さくすることができるため、内ノッチ１３５を形成しない場合でも起動性を向上することができる。すなわち、発電機２００の起電圧は、コイル１４０の巻数×磁束の時間変化であり、多極にすれば磁束の時間変化が増えるため、磁束量を少なくしても同程度の起電圧が得られる。このため、磁束量を少なくできるためにコギングトルクを小さくできる。
【００６０】
10）さらに、電子制御式機械時計では、ロータ１２の出力波形を検出してフィードバック制御を掛けてロータ１２の回転速度を調速している。このため、多極にしてロータ１２の１回転当たりの出力波形の変化を多くすれば、ロータ１２の回転をより細かく制御することができる。
【００６１】
11）ステータ部１３２を位置決め部材６０に嵌挿するだけでステータ部１３２を位置決めすることができ、前記第１実施形態の位置決め治具５５を不要にできるので、部品点数を少なくでき、組立作業性も向上できる。
【００６２】
図７には、本発明の第３実施形態の発電機３００が示されている。この発電機３００は、前記各実施形態がゼンマイ１ａによってロータ１２を回転していたのに対し、回転錘３１０によってロータ１２を回転させている点が相違する。すなわち、発電機３００は、指針式電子時計３０１に組み込まれるものであり、指針式電子時計３０１を嵌めた腕を動かしたときに発電するように、腕の動きによって回転する片重りの回転錘３１０と、この回転錘３１０から運動エネルギーを受けて回転するロータ１２と、ステータ１３０と、このステータ１３０に巻回されたコイル１４０とから構成されている。回転錘３１０とロータ１２は、回転錘３１０の回転動作を増速して伝達する発電用輪列３６０によって機構的に接続されている。
【００６３】
そして、指針式電子時計３０１では、この発電機３００で発電された電力を二次電池３２０に蓄え、この電力で図示しないステップモータを駆動して指針を作動させている。
【００６４】
なお、発電機３００のステータ１３０、コイル１４０は基本的には前記第１実施形態と同じものでよいが、回転錘３１０による駆動トルクはゼンマイ１ａに比べて大きいため、発電機３００は、前記発電機２０に比べて磁石を大きくして磁束を大きくし、大きい発電電流で抵抗損失を少なくするためにコイル１４０のワイヤーを太くしてコイル抵抗を小さくしたり、ステータ１３０のアモルファス材料を飽和磁束密度の高いＦｅが主成分のものにすること等の変更をすることが好ましい。
【００６５】
このような本実施形態においても、ステータ１３０が１体のステータであることなどによって前記第１実施形態の１）〜８）の効果が得られる。さらに、発電機３００においても、ロータ磁石１２ｂを多極磁石で構成してもよく、この場合には、前記９）〜10）の作用効果を奏することができる。
【００６６】
なお、本発明は、前記各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も含み、以下に示すような変形例等も本発明に含まれる。
【００６７】
例えば、ステータとしては、前記各実施形態のように、ロータ１２の回転中心を通る境界線に対して各ステータ部１３２や各ステータコア部１３３が平行に配置されて左右対称形状とされたものに限らず、図８に示すように、例えば平面略Ｊ字状などに形成された左右非対称のステータ４３０を用いてもよい。要するにステータとしては、磁気回路中に接合部が生じないように一体に形成されていればよく、その具体的な形状、構造は実施にあたって適宜設定すればよい。
【００６８】
また、ステータ１３０、４３０としては、アモルファス材料で形成されたものに限らず、磁気回路を構成できるものであればよい。例えば、Ｃｏ系のアモルファスと７８％ＮｉのパーマロイＣとは特性が近く、Ｆｅ系のアモルファスと４５％ＮｉのパーマロイＢとも特性が近いため、若干鉄損が大きくなるが、十分代替えすることができる。従って、アモルファス材料以外のパーマロイ材等を用いてもよい。
【００６９】
コイル１４０は、ボビン１５０に巻回されたものに限らず、直接ステータコア部１３３に巻回してもよい。さらに、コイル１４０は、前記第１〜３実施形態のように２個設けてもよいし、図８に示す変形例のように１個設けてもよく、さらには３個以上設けてもよく、実施にあたって適宜設定すればよい。
【００７０】
さらに、内ノッチ１３５は必ずしも形成しなくてもよい。すなわち、コギングトルクが一定しないと、ゼンマイ１ａや回転錘３１０からの駆動トルクを大きめに設定しなければならず、持続時間が低下するなどの問題点が生じる。これに対し、磁気抵抗が一定となってコギングトルクが所定値で安定すれば、ゼンマイ１ａや回転錘３１０からの駆動トルクをコギングトルクよりも僅かに大きく設定するだけで、必ずロータ１２を起動することができ、内ノッチ１３５を形成しなくても起動性のよい発電機を構成でき、持続時間も長くすることができる。
【００７１】
また、本発明では、コギングトルクを低減できるため、慣性円板１２ｃを小径にしたり、慣性モーメントの小さなものにしてもよく、さらには慣性円板１２ｃを無くしてもよい。
【００７２】
また、本発明の発電機は、前記各時計１００，３０１に組み込まれるものに限らず、デジタル表示式の腕時計や、腕時計以外の置き時計、クロック等の各種時計に組み込んでもよい。さらに、時計以外の携帯電話機、ページャ、電卓、携帯用パーソナルコンピュータ、携帯ラジオ、歩数計、ひげ剃り、携帯型血圧計、電子手帳、ＰＤＡ（小型情報端末、「Personal Digital Assistant」）、玩具、ＩＣカード、自動車や家屋用のキー等の各種の電子機器の電源として利用することができる。特に、ロータ１２に作用するコギングトルクを低減できるため、回転錘３１０やゼンマイ１ａ等も小型化できて非常に小型の発電機とすることができるため、携帯用に小型化された各種電子機器に最適である。また、携帯用でない電子機器にも当然適用することができる。このような携帯用等の各種電子機器では、従来、乾電池や充電器が用いられていたが、本発明の発電機を組み込めば、電池が無くても電子機器内の電子回路や機構系等の処理装置を動作させることができ、電池交換を不要にでき、環境にも配慮できる。その上、回転錘やゼンマイで駆動するように構成すれば、手動で発電できるため、充電器のような充電作業を不要にでき、災害時やアウトドア、外出時等でも電子機器を作動させることができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る小型発電機および電子機器によれば、磁気抵抗のバラツキを無くし、コギングトルクのバラツキも小さくできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る発電機を組み込んだ電子制御式機械時計の概略構成を示す平面図である。
【図２】図１に示す電子制御式機械時計の構成を示す断面図である。
【図３】第１実施形態の発電機の要部を示す分解斜視図である。
【図４】第１実施形態の発電機の要部を示す断面図である。
【図５】第１実施形態の発電機のステータコア部を示す断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態の発電機を示す概略平面図である。
【図７】本発明の第３実施形態の指針式電子時計を示す概略平面図である。
【図８】本発明の変形例の発電機を示す概略平面図である。
【符号の説明】
１      香箱車
１ａ      ゼンマイ
２      地板
７〜１１      各番車
１２      ロータ
１２ａ      ロータかな
１２ｂ      ロータ磁石
１２ｃ      慣性円板
２０      発電機
５５      位置決め治具
６０      位置決め部材
１００      電子制御式機械時計
１３０、４３０      ステータ
１３１      薄板
１３２      ステータ部
１３２ａ      ステータ孔
１３３      ステータコア部
１３４      連結部
１３５      内ノッチ
１４０      コイル
１５０      ボビン
１５１      コイルリード基板
１５３      中心穴
２００      発電機
２０１      多極磁石
３００      発電機
３０１      指針式電子時計
３１０      回転錘
３６０      発電用輪列
４３０      ステータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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