(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、
前記ロータを受ける軸受ユニットは、少なくとも前記配置穴に対して軸方向に重なる部分が絶縁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】
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、
前記ロータと噛み合う番車には軸方向に貫通した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、前記軸受ユニットまたは前記番車における前記ロータ磁石から離間する側には、このロータ磁石および前記ステータ間のギャップの２倍以内に磁性体部材が配置されていることを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項４】
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、
前記ロータに設けられた慣性円板は、当該ロータのロータ磁石とこのロータに噛み合う磁性体の番車との間に位置してい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、ロータ周りに配置された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、ロータを受ける軸受ユニットにおける少なくとも前記配置穴に対して軸方向に重なる部分を絶縁体にすることを特徴とするものである。
【０００９】
このような本発明においては、ロータ周りに配置される軸受ユニットの前記配置穴に対応した部分を絶縁体にするため、ロータ磁石から漏れる磁束が軸受ユニットと鎖交しても、軸受ユニットでの渦電流損失の発生が防止される。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。
【００１０】
また、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、ロータと噛み合う番車には軸方向に貫通した開口部を設けることを特徴とするものである。
【００１１】
このような本発明においては、ロータ周りに配置される番車に開口部を設けることにより、この開口部が絶縁体として作用するため、ロータ磁石から漏れる磁束が番車と鎖交しても番車での渦電流損失が減少する。従って、前述同様、トルクの増加が抑えられて時計が少ないゼンマイエネルギで動作可能となり、時計の持続時間が延びる。
【００１２】
以上の電子制御式機械時計において、軸受ユニットまたは番車におけるロータ磁石から離間する側には、このロータ磁石およびステータ間のギャップの２倍以内に磁性体部材を配置してもよい。
【００１３】
ここで、磁性体部材とは、基材となる部分が磁性体材料からなるものや、非磁性体材料の基材に磁性体材料の表面処理を施したもの等、磁性体材料を含んで構成された部材をいう。
【００１４】
このような場合には、配置された磁性体部材によって漏れ磁束が増加するが、その磁性体部材よりもロータ磁石側の軸受ユニットまたは番車では渦電流損失が確実に減少するから、その効果がより顕著になる。
【００１５】
なお、磁性体部材を前記ギャップの２倍よりもロータ磁石から離すと、漏れ磁束そのものが増加せず、軸受ユニットまたは番車での顕著な効果が得られない。また、本発明の電子制御式機械時計を、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、ロータに設けられた慣性円板を、当該ロータのロータ磁石とこのロータに噛み合う磁性体の番車との間に位置させることを特徴とするものである。
【００１６】
このような場合には、ロータ磁石周りに磁性体からなる番車が配置されるが、この番車とロータ磁石との間に慣性円板を位置させるため、この慣性円板が存在する分だけ番車がロータ磁石から遠くなり、漏れ磁束が生じにくくなる。従って、番車自身が磁束を引き込んだ際に生じる渦電流損失が減少し、やはり、トルクの増加が抑えられて時計が少ないゼンマイエネルギで動作可能となり、時計の持続時間が延びる。
【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との間には耐磁板１８が介装されている。
【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り、六番車１２とロータ磁石１３ａとの間に位置するように配置されている。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と噛み合う六番車１２およびその上方の輪列受１４は、真鍮等からなる基材の表面にニッケルメッキの表面処理層（図４中二点鎖線で図示）を設けることで耐食性を有する磁性体とされたものであり、耐磁板１８は、基材自身が鉄等のアモルファス金属からなる磁性体とされたものである。これらのうち、六番車１２は、図５にも示すように、軸方向に貫通した開口部１２ａを有しており、この開口部１２ａをステータ２１に設けられた配置穴２１ａの上方に位置させることで絶縁体として作用させている。
【００２３】
また、ロータ１２の上下のほぞ部分を受ける軸受ユニット１９は、ルビー製の中央の受石１９ａ、穴石１９ｂ、およびこれらをガイドするセラミックあるいは合成樹脂製の受石ガイド１９ｃからなる絶縁体で構成されている。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。
【００２４】
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と耐磁板１８との距離寸法Ｌ１、およびロータ磁石１３ａと輪列受１４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、これらの部材がよりロータ磁石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、輪列受１４および耐磁板１８が本発明の磁性体部材であり、それぞれ六番車１２および下方の軸受ユニット１９におけるロータ磁石１３ａから離間する側に設けられている。
【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１２周りに配置された各軸受ユニット１９は、ステータ２１の配置穴２１ａに対応した部分を含む全体が絶縁体からなる受石１９ａ、穴石１９ｂ、および受石ガイド１９ｃで構成されているため、磁性体である輪列受１４および耐磁板１８によって生じるロータ磁石１３ａからの漏れ磁束が各軸受ユニット１９と鎖交しても、軸受ユニット１９での渦電流損失の発生を防止できる。従って、ロータ１２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１２周りに配置された六番車１２においても、開口部１２が設けられていることにより、この開口部１２ａが絶縁体として作用するため、ロータ磁石１３ａから漏れる磁束が六番車１２と鎖交しても六番車での渦電流損失の発生を抑えることができる。従って、前記▲１▼同様、トルクの増加が抑えられて時計を少ないゼンマイエネルギで動作可能にでき、時計の持続時間をさらに延ばすことができる。
【００３１】
▲３▼  六番車１２および下方の軸受ユニット１９におけるロータ磁石１３ａから離間する側には、このロータ磁石１３ａおよびステータ２１間のギャップＧ１の２倍以内に磁性体部材である輪列受１４および耐磁板１８が配置され、これによって漏れ磁束が増加するが、六番車１２および軸受ユニット１９では渦電流損失を確実に抑えることができ、その効果をより顕著に顕現できる。
【００３２】
▲４▼  輪列受１４および耐磁板１８が前記ギャップＧ１の２倍以内に配置しても渦電流損失を小さくできるから、持続時間を維持しつつ、時計全体を薄型化できる。
【００３３】
▲５▼  ロータ磁石１３ａ周りには磁性体からなる六番車１２が配置されているが、この六番車１２とロータ磁石１３ａとの間には慣性円板１３ｃが配置されているため、この慣性円板１３ｃが存在する分だけ六番車１２をロータ磁石１３ａから遠に位置させることができ、漏れ磁束を生じにくくできる。従って、六番車１２自身が磁束を引き込んだ際に生じる渦電流損失を減少させることができ、時計の厚さ寸法を変えずに、時計の持続時間を一層延ばすことができる。また、六番車１２にメッキを施すことで良好な防錆性を付与できる。
【００３４】
▲６▼  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。
【００３５】
▲７▼  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、ロータ１３の製作を簡単にできる。
【００３６】
▲８▼  六番車１２には開口部１２ａが設けられているため、衝撃に対して良好に抗することができるうえ、六番車１２を開店させる際の摩擦抵抗を減少させて機械的エネルギの損失を軽減できる。
【００３７】
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。
【００３８】
例えば、前記実施例では、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。そして、耐磁板を省略した場合には、文字板１７をニッケルメッキが施された磁性体とすることにより、前記▲３▼の効果を得ることができる。
【００３９】
また、各金属部材に防錆性を付与するためには、ニッケルメッキを施す他、例えば各部材自身を洋白（洋銀）製にする等、耐食性を有する磁性体材料で形成してもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、ロータ周りに配置される軸受ユニットにおけるステータの配置穴に対応した部分が絶縁体であるため、ロータ磁石から漏れる磁束が軸受ユニットと鎖交しても、軸受ユニットでの渦電流損失の発生を防止できる。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という効果がある。
【００４１】
また、ロータ周りに配置される番車に開口部を設けた場合には、この開口部が絶縁体として作用するため、ロータ磁石から漏れる磁束が番車と鎖交しても、番車での渦電流損失の発生を抑えることができる。従って、前述同様、トルクの増加が抑えられて時計が少ないゼンマイエネルギで動作可能となり、時計の持続時間を延ばすことができるという効果がある。
【００４２】
さらに、ロータ磁石周りに磁性体からなる番車を配置し、この番車とロータ磁石との間にロータの慣性円板を位置させた場合には、この慣性円板が存在する分だけ番車がロータ磁石から遠くなるため、漏れ磁束を生じにくくできる。従って、番車自身が磁束を引き込んだ際に生じる渦電流損失を減少させることができ、やはり、トルクの増加が抑えられて時計が少ないゼンマイエネルギで動作可能となり、時計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】前記実施形態の構成部材を示す全体斜視図である。
【符号の説明】
１ａ          ゼンマイ
３            地板
１２            六番車
１２ａ          開口部
１３            ロータ
１３ａ          ロータ磁石
１３ｃ          ロータ慣性円板
１４            磁性体部材である輪列受
１７            文字板
１８            別の磁性体部材である耐磁板
１９            軸受ユニット
２０            発電機
２１            ステータ
２１ａ          配置穴
Ｇ１            ギャップ
Ｌ１，Ｌ２      距離寸法
【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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