(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゼンマイと、輪列を介して伝達されるゼンマイの機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機と、前記輪列に結合された指針と、変換した前記電気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制御回路とを備える電子制御式機械時計において、
前記発電機は、前記輪列を介して伝達されたゼンマイのトルクで回転するロータと、このロータのロータ磁石を配置する配置穴が設けられたステータとを含んで構成されているとともに、
前記ロータ磁石から当該ロータ磁石および前記ステータ間のギャップの２倍以内に配置されかつ前記ロータ磁石から近接離間する方向に重ねられた二つの金属部材のうち、少なくとも前記ロータ磁石から遠い方の金属部材が非磁性体であることを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項２】
請求項１に記載の電子制御式機械時計において、前記非磁性体とされた遠い方の部材は地板の外側に配置された文字板であることを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電子制御式機械時計において、前記ロータ磁石に近い方の金属部材は前記地板に組み込まれたロータ軸受支持部材であることを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項４】
請求項１に記載の電子制御式機械時計において、前記非磁性体とされた遠い方の部材は輪列受に組み込まれたロータ軸受支持部材であることを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項５】
請求項１または請求項４に記載の電子制御式機械時計において、前記ロータ磁石に近い方の金属部材は前記ロータを駆動する輪列歯車であることを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項６】
請求項１に記載の電子制御式機械時計において、前記非磁性体とされた遠い方の金属部材は耐磁板であって、この耐磁板の前記ステータの配置穴に対応した位置には開口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。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の電子制御式機械時計において、前記ロータ磁石の厚さ寸法は、前記ステータの厚さ寸法の０．４〜０．８倍であることを特徴とする電子制御式機械時計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゼンマイが解ける時に出力される機械エネルギを発電機で電気エネルギに変換し、その電気エネルギで回転制御手段を作動させてロータの回転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る電子制御式機械時計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゼンマイが解放する時の機械エネルギを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コイルに流れる電流値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として、特開平８−５７５８号公報に記載されたものが知られている。
【０００３】
このような電子制御式機械時計では、輪列を介して伝達されるゼンマイのトルクで発電機のロータを回転させ、この回転をステータおよびコイルを介して電気エネルギに変換し、これによって得られる電力でＩＣや水晶振動子を備えた制御回路を作動させている。
【０００４】
ところで、通常の腕時計等では、電子制御式機械時計、機械式時計、あるいはクォーツ時計等の駆動手段の種類に関係なく、各部材を金属製とすることが多い。これらの金属部材としては、真鍮からなる基材の表面をニッケルメッキで処理したものや、洋白（洋銀）を基材としたものなどが用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、それらの金属部材はニッケルを含む磁性体となるため、特にロータを備えた電子制御式機械時計では、ロータ磁石によって生じる磁束の一部が各金属部材に引かれて漏れ磁束となってしまう。このため、例えば複数の金属部材が重なり合って配置されてロータ磁石の近くに位置する場合など、回転するロータ磁石からの漏れ磁束が一層多くなり、このような漏れ磁束がロータ磁石に近い側の金属部材と鎖交した際に渦電流損失が発生する。
【０００６】
従って、その渦電流損失の発生により、ロータを回転させるのに必要なトルクが増加してしまい、ゼンマイエネルギが余計に費やされて時計の持続時間が短くなるという問題が生じる。
【０００７】
本発明の目的は、ロータ磁石に近い側の金属部材での渦電流損失を低減させて持続時間を延ばす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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子制御式機械時計は、ゼンマイと、輪列を介して伝達されるゼンマイの機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機と、輪列に結合された指針と、変換した電気エネルギにより駆動されて発電機の回転周期を制御する制御回路とを備える電子制御式機械時計において、発電機を、輪列を介して伝達されたゼンマイのトルクで回転するロータと、このロータのロータ磁石を配置する配置穴が設けられたステータとを含んで構成するとともに、ロータ磁石から当該ロータ磁石およびステータ間のギャップの２倍以内に配置されかつロータ磁石から近接離間する方向に重ねられた二つの金属部材のうち、少なくともロータ磁石から遠い方の金属部材を非磁性体にすることを特徴とするものである。
【０００９】
ここで、非磁性体とは、磁性体に比して極めてわずかしか磁化しない弱磁性体および全く磁化しないものをいう。
【００１０】
このような本発明においては、二つの金属部材を前記ギャップの２倍以内に配置した際、各金属部材のうちの少なくともロータ磁石から遠い方の金属部材を非磁性体とするため、ロータ磁石から各金属部材側に引かれて漏れる漏れ磁束が減少するとともに、ロータ磁石に近い金属部材と鎖交する磁束が減り、そこで生じる渦電流損失が抑えられる。従って、ロータを回転させるのに必要なトルクの増加が防止されるため、時計が少ないゼンマイエネルギで動作し、時計の持続時間が延びる。
【００１１】
また、本発明の電子制御式機械時計では、非磁性体とされた遠い方の金属部材を地板の外側に設けられた文字板としてもよく、あるいは輪列受に組み込まれたロータ軸受支持部材としてもよく、それらの両方でもよい。
【００１２】
そして、遠い方の金属部材を文字板とした場合には、近い方の金属部材を地板に組み込まれたロータ軸受支持部材とし、遠い方の金属部材を輪列受側のロータ軸受支持部材とした場合には、近い方の金属部材をロータを駆動する輪列歯車としてもよい。
【００１３】
さらに、本発明の電子制御式機械時計では、例えばロータ磁石に近い方の金属部材を地板にした際、この地板の外側（ロータ磁石からより遠い側）に磁性体からなる耐磁板を配置し、この耐磁板のステータの配置穴に対応した位置に開口部を設けることが好ましい。
【００１４】
この場合には、ステータの配置穴に対応した位置に開口部を設けることにより、耐磁板が磁性体であっても、その開口部が非磁性体として見なせるようになるから、ロータ磁石からの漏れ磁束がさほど増加しない。従って、ロータ磁石に近い方の金属部材（例えば地板）での漏れ磁束の鎖交量は僅かであり、そこでの大きな渦電流損失を生じさせることなく、外部磁界の影響を少なくすることが可能である。
【００１５】
また、本発明の電子制御式機械時計では、ロータ磁石の厚さ寸法をステータの厚さ寸法の０．４〜０．８倍にすることが好ましい。
【００１６】
このような場合、必要な磁束数を得るためにはロータ磁石の径寸法を大きくしなければならず、その分ギャップは小さくなる。このことは、ギャップの２倍以内という前記距離寸法が実質的に小さくなり、時計が薄型化されるということである。また、ロータ磁石が配置穴内に確実に没するようになるため、文字板への漏れ磁束がさらに少なくなり、発電効率がより向上する。なお、ロータ磁石の厚さ寸法がステータの厚さ寸法の０．８倍よりも大きいと、漏れ磁束の減少が期待できず、０．４倍よりも小さいと、ロータ磁石の加工が難しいうえ、フローティング力が小さくなってロータのほぞが受石から浮揚せず、ロータほぞ先端が受石と接触して摩擦損失が大きくなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態に係る電子制御式機械時計の概略を示す平面図、図２および図３は、その要部の断面図、図４は、その要部を拡大して示す断面図である。図１〜図３において、電子制御式機械時計は、ゼンマイ１ａ、香箱歯車１ｂ、香箱真１ｃおよび香箱蓋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１ｃに固定されている。香箱真１ｃは、筒状とされて支持部材２に挿通支持されることにより、香箱車１および地板３の間に配置された角穴車４と一体に回転し、支持部材２に螺合される角穴ネジ５で図中の上方に抜けないように押さえ込まれている。
【００１９】
香箱歯車１ｂの回転は、二番車６へ伝達された後、増速されて三番車７（図１）へ、三番車７から秒針車８を介して四十四番車（中間車）９へ、さらに順次増速されて四番車１０、五番車１１、六番車１２、ロータ１３へと伝達される。そして、二番車６には筒かな６ａが、筒かな６ａには分針６ｂが、秒針車８には秒針８ａがそれぞれ固定されている。
【００２０】
二、五番車６，１１は、上方が二番受１５に、下方が地板３に支持され、三、四、六番車７，１０，１２およびロータ１３は、上方が輪列受１４に、下方が地板３に支持され、四十四番車９は、上方が輪列受１４に、下方が二番受１５に支持されている。地板３の外側（図中下側）には真鍮等の非磁性体からなる文字板１７が配置され、文字板１７と地板３との間にはアモルファス材等の磁性体からなる耐磁板１８が介装されている。そして、この耐磁板１８の後述するステータ２１の配置穴２１ａに対応した位置には、その配置穴２１ａと略同じ開口面積の開口部１８ａが設けられている。
【００２１】
この電子制御式機械時計は、ロータ１３、ステータ２１、第１コイルブロック２２、第２コイルブロック２３、および継手２４から構成される発電機２０を備えている。ロータ１３は、ロータ磁石１３ａ、ロータかな１３ｂ、ロータ慣性円板１３ｃ、およびロータ磁石１３ａを保持する保持部材１３ｆで構成されている。ロータ慣性円板１３ｃは、香箱車１からの駆動トルク変動に対しロータ１３の回転数変動を少なくするためのものである。ステータ２１は、発電機２０の磁気回路の一部を形成するものであり、ロータ磁石１３ａが配置される配置穴２１ａを有することで、ロータ１３の磁束を鎖交させるようになっている。第１、第２コイルブロック２２，２３は、磁心２２ａ，２３ａにコイルを巻線したものである。ここで、ステータ２１、各磁心２２ａ，２３ａ、および継手２４はＰＣパーマロイ等で構成されている。
【００２２】
図４において、ロータ１３の上下のほぞ部分は輪列受１４および地板３に組み込まれた各軸受ユニット１９で受けられている。これらの軸受ユニット１９は、ルビー等からなる中央の受石１９ａ、穴石１９ｂ、およびこれらをガイドするロータ軸受支持部材としての真鍮性の受石ガイド１９ｃで構成されている。そして、下方の受石ガイド１９ｃには上方に突出した嵌合部１９ｄが設けられ、この嵌合部１９ｄとステータ２１の配置穴２１ａとを嵌合させることにより、ロータ磁石１３ａと配置穴２１ａとの偏心を抑えてロータ１３のコギングトルクを小さくしている。
【００２３】
以上、ロータ磁石１３ａ周りに配置された各部材において、ロータ磁石１３ａと図中下方の受石ガイド１９ｃとの距離寸法Ｌ１、およびロータ磁石１３ａと文字板１７との距離寸法Ｌ２は、ともにロータ磁石１３ａおよびステータ２１（具体的には配置穴２１ａの内周面）間のギャップＧ１の２倍以内（Ｌ１、Ｌ２≦２×Ｇ１）に設定されており、これらの文字板１７、受石ガイド１３ｃがロータ磁石１３ａに対して近接離間する方向に重なっているとともに、よりロータ磁石１３ａに近づいた位置に配置されることで時計の薄型化が図られている。すなわち、下方の受石ガイド１９ｃが本発明に係るロータ磁石１３ａに近い方の金属部材であり、その外側の文字板１７が本発明に係る遠い方の金属部材である。
【００２４】
一方、ロータ磁石１３ａと真鍮からなる六番車１２との距離寸法Ｌ３、およびロータ磁石１３ａと上方の受石ガイド１９ｃとの距離寸法Ｌ４も、ともにロータ磁石１３ａおよびステータ２１間のギャップＧ１の２倍以内（Ｌ３、Ｌ４≦２×Ｇ１）に設定され、同様に時計の薄型化が図られている。すなわち、本実施形態では、六番車１２がロータ磁石１３ａに近い方の金属部材であり、上方の受石ガイド１９ｃが遠い方の金属部材にもなっている。
【００２５】
また、ロータ磁石１３ａの厚さ寸法Ｈ１は、ステータ２１の厚さ寸法Ｈ２の０．４〜０．８倍（Ｈ１＝０．４〜０．８×Ｈ２）に設定され、このことによっても漏れ磁束を減少させている。なお、ロータ磁石１３ａの厚さ寸法Ｈ１がステータ２１の厚さ寸法Ｈ２の０．８倍よりも大きいと、漏れ磁束の減少が期待できず、０．４倍よりも小さいと、ロータ磁石１３ａの加工が難しいうえ、フローティング力が小さくなってロータ１３のほぞが受石１９ａから浮揚せず、ロータほぞ先端が受石１９ａと接触して摩擦損失が大きくなる。
【００２６】
以上の電子制御式機械時計では、発電機２０からの交流出力は、昇圧整流、全波整流、半波整流、トランジスタ整流等からなる整流回路を通して昇圧、整流されて平滑用コンデンサに充電され、このコンデンサからの電力で発電機２０の回転を制御する図示しない制御回路を作動させている。なお、制御回路としては、発振回路、分周回路、回転検出回路、回転数比較回路、電磁ブレーキ制御手段等を含む集積回路（ＩＣ）によって構成され、発振回路には水晶振動子が用いられる。
【００２７】
また、角穴車４を回転させてゼンマイ１ａを巻く方法は、図示しない竜頭に接続された巻真３０操作することにより、キチ車３１、丸穴車３２、角穴中間車３３を介して行われ、この際、角穴車４の回転方向がコハゼ４ａによって規制されている。また、分針６ｂおよび時針を合わせる方法は、同様に巻真３０を操作し、つづみ車３４、小鉄車３５、日の裏中間車３６、日の裏車３７を介して行われ、この際、駆動系は、規制レバー３８を五番車１１に当接させることで停止するようになっている。なお、これらの機構は、周知である機械時計の自動巻または手巻機構と同様であるため、さらなる詳細な説明を省略する。
【００２８】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
【００２９】
▲１▼  ロータ磁石１３ａの軸方向の一方側においては、ロータ磁石１３ａとステータ２１間のギャップＧ１の２倍以内に二つの金属部材である受石ガイド１９ｃおよび文字板１７が重なるように配置されているが、これらの金属部材のうち特に外側の文字板１７はニッケルメッキ等が施されていない非磁性体であるため、これらの金属部材側へのロータ磁石１３ａの漏れ磁束を減少させることができ、受石ガイド１９ｃと鎖交する磁束を減らしてそこで生じる渦電流損失を抑えることができる。従って、ロータ２１を回転させるのに必要なトルクの増加が防止されるため、時計を少ないゼンマイエネルギで動作させることができ、時計の持続時間を延ばすことができる。
【００３０】
▲２▼  ロータ磁石１３ａの軸方向の他方側においても、前記ギャップＧ１の２倍以内に六番車１２および受石ガイド１９ｃが重なるように配置されているが、ここでも、特に外側の受石ガイド１９ｃが非磁性体であるため、これらの金属部材側への漏れ磁束を減少させることができ、六番車１２と鎖交する磁束を減らして渦電流損失を抑えることができる。従って、トルクの増加をさらに防止して時計の持続時間をより延ばすことができる。
【００３１】
▲３▼  地板３（図４中の下方の受石ガイド１９ｃ）および文字板１７間には磁性体からなる耐磁板１８が配置されているが、この耐磁板１８にはステータ２１の配置穴２１ａに対応した位置に開口部１８ａが設けられているため、耐磁板１８が磁性体であっても、ロータ磁石１３ａからの漏れ磁束がさほど増加しない。従って、ロータ磁石１３ａに近い受石ガイド１９ｃでの漏れ磁束の鎖交量は僅かであり、そこでの大きな渦電流損失を生じさせることなく、外部磁界の影響を少なくできる。
【００３２】
▲４▼  ロータ磁石１３ａの厚さ寸法Ｈ１がステータ２１の厚さ寸法Ｈ２の０．４〜０．８倍とされているため、必要な磁束数を得るためにはロータ磁石１３ａの径寸法を大きくしなければならず、その分ギャップＧ１を小さくできる。従って、ギャップＧ１の２倍以内という距離寸法Ｌ１〜Ｌ４を実質的に小さくでき、時計を薄型化できる。また、前記厚さ寸法Ｈ１が厚さ寸法Ｈ２の０．４〜０．８倍とされていることで、ロータ磁石１３ａが配置穴２１ａ内に確実に没するように配置されているため、ロータ磁石１３ａからの磁束が文字板１７へさらに漏れ難くなり、発電効率をより向上させることができる。
【００３３】
▲５▼  ロータ磁石１３ａが保持部材１３ｆで覆われていることにより、ロータ磁石１３ａを保護することができ、ロータ磁石１３ａの欠損等を防止できる。また、寸法精度を出し易い保持部材１３ｆの外形寸法によってステータ２１との隙間幅が決まるため、保持部材１３ｆを用いないでロータ磁石１３ａを直に軸部分に接着する場合等、すなわち、寸法精度を出し難いロータ磁石１３ａの外形寸法がそのまま隙間幅に影響を与えるような場合に比し、ロータ１３を容易かつ高い寸法精度で製作できる。さらに、ロータ磁石１３ａは、ロータ１３の軸部分には固定されていないため、ロータ磁石１３ａと軸部分とのはめ合いを考慮する必要がなく、この点からもロータ１３の製作を簡単にできる。
【００３４】
▲６▼  下方の受石ガイド１９ｃおよび文字板１７、また、六番車１２および上方の受石ガイド１９ｃは、前記ギャップＧ１の２倍以内に配置されているため、それらの部材をロータ磁石１３ａに近づけることができ、時計全体を薄型化できる。
【００３５】
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。
【００３６】
例えば、前記実施形態では、下方の受石ガイド１９ｃおよび文字板１７がロータ磁石１３ａに対して近接離間する方向に重なって配置されていたが、このように重なって配置される金属部材としては、例えば受石ガイド１９ｃの径寸法を小さくして地板３をよりロータ磁石１３ａに近づけた場合など、この地板３および文字板１７であってもよい。
【００３７】
また、同様に、上方の受石ガイド１９ｃの径寸法を小さくして輪列受１４をよりロータ磁石１３ａに近づけた場合には、六番車１２および輪列受１４をそのような二つの金属部材としてもよい。そして、このような場合には、輪列受１４を真鍮等の非磁性体とすればよい。
【００３８】
また、地板３と文字板１７との間に日表示を行うカレンダ機構を配置することは一般的であるため、例えばロータ磁石１３ａに近い方の金属部材を地板３や受石ガイド１９ｃとした場合には、そのカレンダ機構の構成部材を本発明に係る非磁性体からなる遠い方の部材として扱ってもよく、このような場合でも、前記請求項１に関する作用・効果を奏することができる。
【００３９】
なお、非磁性体の金属材料としては、真鍮に限定されるものではなく、アルミ等であってもよく、要するに、きわめて磁化され難いものや全く磁化されない金属であれば任意である。
【００４０】
さらに、前記実施形態では、耐磁板１８が設けられていたが、このような耐磁板は本発明に必須のものではなく、省略可能である。
【００４１】
また、前記実施形態では、下方の受石ガイド１９ｃと文字板１７とはともに非磁性体であったが、本発明では、少なくとも文字板１７が非磁性体であればよく、その受石ガイド１９ｃをニッケルメッキ等が施された磁性体としてもよい。
【００４２】
一方、六番車１２と上方の受石ガイド１９ｃにおいては、六番車１２を磁性体とした場合でも本発明に含まれる。
【００４３】
〔実施例〕
前記実施形態における耐磁板１８を取り除くとともに、文字板１７のみを表面がニッケルメッキされた磁性体とし、ロータ磁石１３ａと文字板１７との距離寸法Ｌ２を変化させた。すなわち、距離寸法Ｌ２を次第に大きくしてロータ磁石１３ａから文字板１７のニッケルメッキに漏れる磁束の量を徐々に少なくするこで、文字板１７を磁性体から非磁性体に変化させた状態を模擬的に設定するとともに、距離寸法Ｌ２を変化させながらゼンマイ１ａからロータ１３に一定のトルクを与えてロータ１３の回転周波数を測定した。図５の表にその周波数と距離寸法Ｌ２の関係を示す。
【００４４】
本実施例でのロータ磁石１３ａの外径寸法は１．３５ｍｍ、その厚さ寸法は０．４ｍｍである。ステータ２１の配置穴２１ａの内径寸法は３ｍｍである。従って、ギャップＧ１は０．８２５（≒０．８３）ｍｍである。
【００４５】
本実施例によれば、図５に示す表から明らかなように、文字板１７をロータ磁石１３ａから離して非磁性体と見なせるようにすると（表では横軸に沿って右から左に向かう状態）、ロータ１３の回転数が大きくなるのが確認された。このことから、文字板１７を非磁性体とすれば、ロータ磁石１３ａから文字板１７のニッケルメッキへの漏れ磁束が減少し、文字板１７よりもロータ磁石１３ａ寄りに配置された受石ガイド１９ｃでの渦電流損失が抑えられ、従って、ロータ２１を回転させるのに必要なトルクの増加を防止できると認められる。
【００４６】
この際、距離寸法Ｌ２＝１．５９ｍｍ付近を境にして、それよりも文字板１７がロータ磁石１３ａから離れている場合（距離寸法Ｌ２が大きい場合）には、高い回転周波数が安定して得られる。このことは、文字板１７をロータ磁石１３ａおよびステータ２１間のギャップＧ１の２倍より離した場合、すなわち１．５９ｍｍ＜１．６５（２×Ｇ１）＜Ｌ２の場合には、文字板１７が磁性体であっても、ロータ磁石１３ａから文字板１７のニッケルメッキへの漏れ磁束が減少し、受石ガイド１９ｃで生じる損失が減少することを意味する。従って、本実施例によれば、文字板１７および受石ガイド１９ｃがともにギャップＧ１の２倍以内に配置した際に、ロータ磁石１３ａから遠い方の金属部材である文字板１７を非磁性体とすることが有効であると認められる。
【００４７】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、二つの金属部材をロータ磁石およびステータ間のギャップの２倍以内に配置した際、各金属部材のうちの少なくともロータ磁石から遠い方の金属部材が非磁性体であるため、ロータ磁石から各金属部材側に引かれて漏れる漏れ磁束が減少するとともに、ロータ磁石に近い金属部材と鎖交する磁束が減り、そこで生じる渦電流損失を抑えることができる。従って、ロータを回転させるのに必要なトルクの増加を防止でき、時計を少ないゼンマイエネルギで動作させてその持続時間を延ばすことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子制御式機械時計の概略を示す平面図である。
【図２】前記実施形態の要部の断面図である。
【図３】前記実施形態の他の要部の断面図である。
【図４】前記要部を拡大して示す断面図である。
【図５】本発明の実施例の結果を示す表である。
【符号の説明】
１ａ      ゼンマイ
１２        六番車
１３        ロータ
１３ａ      ロータ磁石
１７        文字板
１８        耐磁板
１９        軸受ユニット
１９ｃ      受石ガイド
２０        発電機
２１        ステータ
２１ａ      配置穴
Ｇ１        ギャップ
Ｌ１〜Ｌ４  距離寸法
【図１】
0003632430.tif 000002
【図２】
0003632430.tif 000003
【図３】
0003632430.tif 000004
【図４】
0003632430.tif 000005
【図５】
0003632430.tif 000006