DE69931868T2

DE69931868T2 - Elektromagnetischer Wandler und elektronisches Gerät das diesen Wandler enthält

Info

Publication number: DE69931868T2
Application number: DE69931868T
Authority: DE
Inventors: Osamu Suwa-Shi TAKAHASHI
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-10-01
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2019-10-01
Also published as: EP0990961A1; JP2000175391A; DE69931868D1; US6208055B1; EP0990961B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Energiewandler, welcher einen Rotor und ein Spule umfasst und welcher kinetische Energie, die infolge von Drehung des Rotors erzeugt wird, und elektrischer Energie, die in der Spule erzeugt wird, wechselseitig umwandelt.
Vordem wurde ein elektromagnetischer Energiewandler verwendet, welcher Magnetflussänderungen infolge von Drehung des Rotors mit einer Spule in elektrische Energie umwandelt oder, umgekehrt, elektrische Energie in Drehleistung des Rotors umwandelt. Als Beispiele des Verwendens solch eines elektromagnetischen Energiewandlers in einem mehrpoligen Leistungsgenerator sind mehrpolige Leistungsgeneratoren bekannt, die z.B. in den ungeprüften japanischen Patentanmeldungen Nr. 8-75874 und Nr. 9-211152, sowie einem Dokument in Proceedings of The Swiss Society of Chronometry, vorgetragen von Asulab S.A. am 3. Oktober 1997, beschrieben werden.
Jeder dieser veröffentlichten mehrpoligen Leistungsgeneratoren umfasst eine Mehrzahl von Magneten, welche drehbar um eine vorgegebene Achse getragen werden und auf einer Ebene senkrecht zu der vorgegebenen Achse angeordnet sind, wobei die N- und S-Pole in der Drehrichtung abwechselnd angeordnet sind, einen Rotor mit einem rückseitigen Joch, das aus Weicheisen hergestellt ist und die Mehrzahl von Magneten trägt, und eine Spule, die aus Wicklungen besteht und in der Nähe des Rotors angeordnet ist. In dieser Art von mehrpoligen Leistungsgeneratoren wird, wenn ein Rotor mit einer mechanischen Energiequelle, wie beispielsweise mit einer Federhauszugfeder, gedreht wird, der Magnetfluss in der Nähe der Spule mit der Drehung des Rotors geändert, und es fließt ein induzierter Strom durch die Spulenwicklungen unter elektromagnetischer Induktion.
Der zuvor beschriebene mehrpolige Leistungsgenerator ist z.B. als eine Leistungsversorgungsquelle für eine Drehzahl regelungssteuerschaltung einer elektronisch gesteuerten Uhr oder dergleichen geeignet, da durch solch eine Anordnung, dass die Mehrzahl von Magneten so angeordnet ist, dass die N- und S-Pole in der Drehrichtung abwechselnd angeordnet sind, induktive elektromotorische Kräfte mit Stabilität erzeugt werden können. Außerdem kann im Vergleich zu einem herkömmlichen Leistungsgenerator, welcher einen Rotor, einen aus Metall hergestellten Kern, der in der Nähe des Rotors angeordnet ist, und einen Stator, der eine Spule aufweist, die über einen anderen Abschnitt des Kerns gewickelt ist, umfasst, infolge der Abwesenheit des Kerns ein Leistungsgenerator, der keinen Eisenverlust verursacht und einen höheren Leistungserzeugungswirkungsgrad aufweist, realisiert werden. Außerdem kann, da der aus Metall hergestellte Kern nicht in der Nähe des Rotors angeordnet ist, ein Leistungsgenerator mit einem kleinen Rastmoment und einer hervorragenden Startbarkeit erreicht werden.
In dem zuvor beschriebenen elektromagnetischen Energiewandler werden jedoch die folgenden Probleme wahrgenommen.

(1) Der Rotor umfasst das rückseitige Joch, das aus Weicheisen hergestellt ist, und die Mehrzahl von Magneten, die auf dem rückseitigen Joch angeordnet sind, wie bereits erwähnt, und weist daher ein erhöhtes Gewicht auf. Demgemäß muss eine Rotorwelle, welche diese Komponenten trägt, einen Durchmesser aufweisen, der haltbar genug für das erhöhte Gewicht ist. Eine Vergrößerung des Durchmessers der Rotorwelle vergrößert einen Kontaktbereich zwischen ihm selbst, einer Hauptplatte und einem Lagertragsitz, welcher die Rotorwelle hält. Dementsprechend wird die Rotordrehung eingeschränkt, und der Leistungserzeugungswirkungsgrad des mehrpoligen Leistungsgenerators wird herabgesetzt.
(2) Um den Rotor mit dem erhöhten Gewicht mit Stabilität zu drehen, muss ein Lagerabschnitt, der in der Hauptplatte usw. ausgebildet ist, durch ein Antivibrationslager gebil det werden, welches in herkömmlichen mechanischen Uhren verwendet wurde, um eine Antivibrationsfähigkeit und eine Antistoßfähigkeit zu verbessern. Dies führt zu einer vergrößerten Dicke des mehrpoligen Leistungsgenerators.

Die zuvor dargelegten Probleme sind auf ähnliche Weise auch im Falle des Einsetzens eines elektromagnetischen Energiewandlers als einen Motor, der elektrische Energie als eine Leistungsquelle verwendet, anzutreffen.
Das am 20. September 1971 erteilte französische Certificat D'Addition FR 2 076 493 offenbart einen kommutatorlosen GS-Motor, welcher zur Verwendung in geeigneten Anwendungen, wie beispielsweise Uhren, Servomotoren und Pumpen, miniaturisiert ist. Der Motor umfasst einen Rotor und eine Spule zum wechselseitigen Umwandeln von kinetischer Energie, wenn der Rotor gedreht wird, wobei der Rotor eine Mehrzahl von kleinen Dauermagneten aufweist, welche mit der Spule zusammenwirken. Die Magneten sind um den Umfang des Rotors mit abwechselnden Polen NS angeordnet.
Die am 12. Mai 1960 veröffentlichte Gebrauchsmusteranmeldung DE 18 11 389 U offenbart einen Generator zum Laden von Stromquellen in kleinen Uhren. Der Generator funktioniert auf der Basis von Armbewegungen des Uhrenträgers, wobei die Bewegungen die Elektrizität erzeugen, die für die Schaltungsanordnung der Uhr notwendig ist. Ein Rotator, der um seinen Umfang eine Reihe von Dauermagneten abwechselnder Polarität aufweist, funktioniert in Verbindung mit einer Spule, um den erforderlichen elektrischen Strom zu erzeugen.
In dem am 20. Februar 1996 erteilten US-Patent 5,492,572 wird ein Verfahren zur thermomagnetischen Codierung von Dauermagnetmaterialien offenbart. Das Verfahren, welches Magneten mit einer sehr hohen Poldichte, digitaler Codierung und analogen Mustern mit schrittweise variierender örtlicher Feldstärke erzeugen kann, besteht in der Erwärmung eines magnetisierten oder unmagnetisierten Körpers eines Dauermagnetmaterials in einem Muster durch einen Laserstrahl auf eine Temperatur, die ausreicht, um die Koerzitivkraft von ausgewählten Heizregionen des Musters zu senken und einem Magnetfeld auszusetzen, um die ausgewählten erwärmten Regionen zu magnetisieren. Eine Musterführung wird in dem Prozess verwendet, um das Muster zu verdichten. Energie wird durch die Musterführung und auf die ausgewählten Regionen geleitet, während die Musterführung die Erwärmung von nicht ausgewählten Abschnitten des Körpers verhindert oder minimiert.
Das am 5. März 1973 erteilte französische Patent FR 2 149 673 offenbart einen kreisförmigen Rotor, der entlang des Umfangs davon eine abwechselnde Reihe von Nord/Südpolen von jeweiligen Magneten aufweist, welche mit einer Anzahl von Spulen zusammenwirken, die mit dem Rotor verbunden sind. Der Rotor enthält eine Anzahl von Ausschnitten, welche von den Magneten radial nach innen liegen, wobei jeder Ausschnitt die Mitten von zwei benachbarten Magnetpolen durchläuft.
In der am 15. März 1984 veröffentlichten internationalen Patentanmeldung PCT/NL83/00034 werden ein tragbarer WS-Minigenerator und ein tragbarer GS-Miniakkumulator zur Verwendung in kleinformatigen Anwendungen, wie beispielsweise Armband-, Taschen- oder Umhängeuhren, beschrieben. Bewegungen des Trägers setzen eine Masse in Bezug auf einen Stator in Bewegung, um dadurch magnetische Ströme in einer dazugehörigen Spule zu induzieren, wobei die Ströme dann gleichgerichtet werden, um die notwendige Leistung bereitzustellen. Ein weiterer Magnet wird im Elektrizitätserzeugungsprozess verwendet, welcher vorzugsweise aus Samariumkobalt besteht. Der Magnet kann die Form eines Ellipsoids mit einem Eisenjoch aufweisen.
In der französischen Patentanmeldung 2 497 021, die der Öffentlichkeit am 25. Juni 1982 zugänglich gemacht wurde, wird ein elektrischer Motor beschrieben, welcher zur Verwendung in einer Uhr geeignet ist. Der Motor umfasst eine Basisplatte, in welcher die Welle eines Rotors gelagert ist. Der Rotor umfasst eine Anzahl von magnetischen Polstücken und weist eine mittige Öffnung auf, welche hexagonal ist, mit einer entsprechend ausgelegten Welle zusammenpasst und an deren Ende ein Trieb zum Übertragen von Drehung des Rotors auf anderen Komponenten der Uhr ist. Die hexagonale Bauform der zuvor erwähnten Elemente gewährleistet eine positive Übertragung von Bewegung vom Rotor auf den restlichen Uhrmechanismus.
Die am 2. Januar 1997 veröffentlichte europäische Patentanmeldung 0 751 445 A1 beschreibt einen elektrischen Generator für eine Uhr. Der Generator umfasst einen Stator bestehend aus einer Anzahl von Spulen, welche um eine Drehachse herum winkelig beabstandet sind, und einen Rotor, der um diese Achse drehbar ist und ein Paar von Scheiben aufweist, um deren Umfang herum eine Reihe von Magneten mit abwechselnden Polvorzeichen ist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines elektromagnetischen Energiewandlers, welcher den Umwandlungswirksamkeitsgrad durch Verringern des Gewichts eines Rotors und Verdünnen einer Rotorwelle verbessern kann und welchem sowohl eine Reduktion der Größe als auch des Gewichts gelungen ist.
Um das zuvor erwähnte Objekt zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung einen elektromagnetischen Energiewandler bereit, der einen Rotor und eine Spule umfasst und kinetische Energie, die infolge der Drehung des Rotors erzeugt wird, und elektrische Energie, die in der Spule erzeugt wird, wechselseitig umwandelt, wobei der Rotor eine Rotorwelle, die als der Drehmittelpunkt dient, und ein rückseitiges Joch umfasst, das einen Magnetkörper mit N- und S-Polen aufweist, die in der Drehrichtung des Rotors angeordnet sind, wobei der Magnetkörper in engem Kontakt mit dem rückseitigen Joch gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass das rückseitige Joch mit Aussparungen versehen ist, die sich von einem äußeren Umfang des rückseitigen Jochs zur Rotorwelle erstrecken, wobei die Aussparungen mit den jeweiligen Polen ausgerichtet sind, und das rückseitige Joch so ausgebildet ist, dass eine Querschnittsfläche eines ersten Teilstücks des rückseitigen Jochs entlang einer ersten Linie, welche durch die Rotorwelle und einen jeweiligen Pol und die dazugehörige Aussparung verläuft, kleiner ist als eine Querschnittsfläche eines zweiten Teilstücks des rückseitigen Jochs entlang einer zweiten Linie, welche durch die Rotorwelle und einen Abschnitt des rückseitigen Jochs ausschließlich der Aussparungen verläuft.
Hierbei stellt der Begriff „elektromagnetischer Energiewandler" ein Konzept dar, das einen Leistungsgenerator zum Drehen eines Rotors mit mechanischer Energie, welche von einem Antriebsmechanismus, wie beispielsweise einer Zugfeder, geliefert wird, und Erzeugen von elektrischer Energie in einer Spule und einen Motor zum Anwenden von elektrischer Energie, die von einem Elektrizitätsspeichermittel geliefert wird, derart dass sie durch eine Spule fließt und einen Rotor antreibt, um mechanische Energie zu erzeugen, umfasst.
Außerdem wird der Magnetkörper nur benötigt, um solch einer Anordnung, dass N- und S-Pole in der Drehrichtung des Rotors angeordnet sind, gerecht zu werden. Zum Beispiel kann der Magnetkörper durch Magnetisieren einer Oberfläche eines ringförmigen Magnetkörpers in eine Mehrzahl von Polen oder durch Anordnen einer Mehrzahl von Magneten mit N- und S-Polen, die auf dem rückseitigen Joch abwechselnd angeordnet sind, aufgebaut sein.
Infolge der zuvor erwähnten Aussparungen kann das Gewicht des rückseitigen Jochs verringert werden, und infolgedessen kann das Gesamtgewicht des Rotors verringert werden. Dementsprechend kann die Rotorwelle verdünnt werden, und der Leistungserzeugungswirkungsgrad und der Antriebswirkungsgrad eines Motors können verbessert werden. Außerdem trägt eine Verringerung des Gewichts des Rotors zur Vereinfachung und Verkleinerung der Struktur eines Antivibrationslagers bei und führt demnach sowohl zu einer Reduktion der Größe als auch des Gewichts des elektromagnetischen Energiewandlers.
Wenn der Magnetkörper durch Magnetisieren eines ringförmigen Magnetkörpers in eine Mehrzahl von Polen aufgebaut ist, kann ein mehrpoliger Rotor nur durch Magnetisieren eines Magnetkörpers gebildet werden, und der Rotor als eine Komponente des elektromagnetischen Energiewandlers kann leicht hergestellt werden.
Wenn der Magnetkörper durch eine Mehrzahl von Magneten mit N- und S-Polen, die auf der rückseitigen Joch abwechselnd angeordnet sind, aufgebaut ist, sind die Magneten nur in den mindestens notwendigen Stellen erforderlich, weshalb der Rotor weiter reduziert werden kann.
Die Aussparungen können Ausschnitte sein, welche durch die gesamte Dicke des rückseitigen Jochs ausgeführt sind. Diese Ausschnitte sind dann in einem umfänglichen Rand des rückseitigen Jochs radial außerhalb der Pole.
Die Aussparungen können in einer Oberfläche des rückseitigen Jochs gegenüber der anderen Oberfläche davon ausgebildet sein, welche mit dem Magnetkörper in Kontakt gehalten wird.
Mit den beiden eben beschriebenen Anordnungen kann, da die Dichte von magnetischen Linienkräften in der Dickenrichtung des rückseitigen Jochs zwischen den benachbarten N- und S-Polen in einem Abschnitt direkt unter der Mitte jedes Pols des Magnetkörpers niedrig ist, das Gewicht des rückseitigen Jochs durch Verkleinern der Querschnittsfläche in der Dickenrichtung des rückseitigen Jochs dermaßen verringert werden, dass der Magnetfluss in dem zuvor erwähnten Abschnitt nicht gesättigt wird. Außerdem wird selbst bei einer Verkleinerung der Querschnittsfläche der Magnetfluss innerhalb des rückseitigen Jochs nicht gesättigt, weshalb der Magnetfluss, der vom Magnetkörper ausgestrahlt wird, nicht verringert wird.
Wenn der Rotor ein Paar von rückseitigen Jochen umfasst, die in gegenüberliegender Beziehung angeordnet sind, wobei Spulen dazwischen eingerichtet sind, weist die Rotorwelle vorzugsweise Positionierungsmittel zum Bestimmen der relativen Positionen des Paares von rückseitigen Jochen auf. Konkret werden die relativen Positionen des Paares von rückseitigen Jochen so eingestellt, dass N-Pole des Magnetkörpers, die auf einem der rückseitigen Joche eingerichtet sind, in Draufsicht in gegenüberliegender Beziehung zu den S-Polen des Magnetkörpers angeordnet sind, die auf dem anderen eingerichtet sind.
Anders gesagt kann, da die relativen Positionen des Paares von rückseitigen Jochen durch das Positionierungsmittel genau positioniert werden können, jedes Paar von Magneten, die auf dem Paar von rückseitigen Jochen eingerichtet sind, in genau gegenüberliegender Beziehung angeordnet werden. Es ist daher möglich, magnetische Kraftlinien so zu machen, dass sie in die Spule eindringen, welche das Paar von rückseitigen Jochen mit hoher Dichte umfasst, und große Änderungen des Magnetflusses in der Spule entwickeln.
Das Positionierungsmittel umfasst vorzugsweise eine Rotorwelle, die so ausgebildet ist, dass sie eine polygonale Form in einem radialen Teilstück und polygonale Löcher, die in dem Paar von rückseitigen Jochen ausgebildet sind, um die Rotorwelle zur gegenseitigen Passung aufzunehmen, aufweist.
Mit anderen Worten, können einfach durch derartiges Ausbilden der Rotorwelle, dass sie die vorgegebene Form aufweist, die relativen Positionen des Paares von rückseitigen Jochen mit hoher Genauigkeit bestimmt werden, und der Herstellungsprozess kann erleichtert werden.
Vorzugsweise weisen die polygonalen Löcher jeweils eine polygonale Form in Abhängigkeit von der Anordnung der Mehrzahl von Magneten auf, und die Magneten sind so positioniert, dass sie auf Linien liegen, die sich vom Drehmittelpunkt des Rotors erstrecken, um Ecken der polygonalen Form in einer Eins-zu-Eins-Beziehung zu durchlaufen.
Durch Anordnen der polygonalen Löcher auf diese Art und Weise können die relativen Positionen des Paares von rückseitigen Jochen mit hoher Genauigkeit bestimmt werden. Außerdem kann durch Anordnen der Magnete in gegenüberliegender Beziehung zu den Ecken des polygonalen Lochs das Gewicht des rückseitigen Jochs durch Ausschneiden von Abschnitten des rückseitigen Jochs, welche von der Mehrzahl von Magneten nach innen angeordnet sind und deren Dichte von magnetischen Kraftlinien niedrig ist, verringert werden, wodurch die Fläche des Teilstücks, das der Dickenrichtung des rückseitigen Jochs zugekehrt ist, verkleinert wird, wie im zuvor dargelegten Fall des Ausbilders der Löcher im rückseitigen Joch an Positionen einwärts der Magneten.
Außerdem ist ein elektronisches Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung so ausgestattet, dass es irgendeinen der zuvor beschriebenen elektromagnetischen Energiewandler aufweist. Genauer gesagt, kann jeder der elektromagnetischen Energiewandler als ein Leistungsgenerator verwendet werden, um einem elektronischen Gerät Leistung zuzuführen, wie beispielsweise einer elektronisch gesteuerten Uhr oder einem Zellulartelefon.
Mit den zuvor dargelegten Merkmalen der vorliegenden Erfindung können, da irgendeiner der elektromagnetischen Energiewandler eingesetzt wird, das Gewicht und die Größe des elektronischen Geräts entsprechend einer Reduktion des Gewichts und der Größe des elektromagnetischen Energiewandlers reduziert werden.
Vorzugsweise wird irgendeiner der elektromagnetischen Energiewandler als eine Leistungsversorgungsquelle eines elektronischen Geräts eingesetzt, in welchem der Rotor durch Übertragen von kinetischer Energie, die in einer Zugfeder gespeichert wurde, durch ein Räderwerk auf den Rotor gedreht wird; zum Beispiel einer elektronisch gesteuerten, mechanischen Uhr, in welcher eine Drehzahlregelungsfunktion auf eine elektrische Art und Weise gesteuert wird.
Durch Einsetzen irgendeines der elektromagnetischen Energiewandler in solch einer elektronisch gesteuerten mechanischen Uhr können, da Leistung nur erforderlich ist, um einen Schaltungsabschnitt zu versorgen, der die Drehzahlregelungsfunktion bildet, das Gewicht und die Größe des elektromagnetischen Energiewandlers weiter reduziert werden.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun lediglich als weiteres Beispiel unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 eine Draufsicht ist, welche die Struktur eines elektronischen Geräts darstellt, das einen mehrpoligen Leistungsgenerator gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet;
2 eine Schnittansicht ist, welche die Struktur des elektronischen Geräts gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
3 eine Schnittansicht ist, welche die Struktur des mehrpoligen Leistungsgenerators gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
4 eine Draufsicht ist, welche die Struktur eines Stators als eine Komponente des mehrpoligen Leistungsgenerators gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
5 ein Blockdiagramm ist, welches den Steuerungsmechanismus des mehrpoligen Leistungsgenerators gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
6 eine Draufsicht ist, welche ein rückseitiges Joch und Magnetkörper darstellt, welche Komponenten des mehrpoligen Leistungsgenerators gemäß der ersten Ausführungsform sind;
7 eine schematische Ansicht zur Erläuterung von Flüssen von magnetischen Kraftlinien innerhalb des rückseitigen Jochs in der ersten Ausführungsform ist;
8 eine Draufsicht ist, welche ein rückseitiges Joch und Magnetkörper darstellt, welche Komponenten eines mehrpoligen Leistungsgenerators gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind;
9 eine schematische Ansicht zur Erläuterung von Flüssen von magnetischen Kraftlinien innerhalb des rückseitigen Jochs in der zweiten Ausführungsform ist;
10 eine Draufsicht ist, welche ein rückseitiges Joch und Magnetkörper darstellt, welche Komponenten eines mehr poligen Leistungsgenerators gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind;
11 eine Draufsicht ist, welche ein rückseitiges Joch und Magnetkörper darstellt, welche Komponenten eines weiteren mehrpoligen Leistungsgenerators sind;
12 eine Draufsicht ist, welche die Struktur eines Hauptteils eines elektronischen Geräts darstellt, welches einen Motor gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet;
13 eine schematische Ansicht ist, welche die Steuerung der Richtung eines Stroms darstellt, der durch eine Spule in der vierten Ausführungsform fließt;
14 eine Draufsicht ist, welche die Struktur eines elektronischen Geräts darstellt, welches einen mehrpoligen Leistungsgenerator verwendet, welcher eine Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
15 eine Schnittansicht ist, welche die Struktur des elektronischen Geräts gemäß der Modifikation von 17 darstellt.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Draufsicht, welche einen Hauptteil einer elektronischen gesteuerten mechanischen Uhr als ein Beispiel für ein elektronisches Gerät darstellt, das einen elektromagnetischen Energiewandler gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet.
2 und 3 sind Schnittansichten des Hauptteils.
Die elektronisch gesteuerte mechanische Uhr weist ein Uhrwerkfederhaus 1 auf, das eine Zugfeder 1a, ein Federhauszahnrad 1b, eine Federhauswelle 1c und eine Federhausabdeckung 1d umfasst. Die Zugfeder 1a ist an ihrem äußeren Ende am Federhauszahnrad 1b und an ihrem inneren Ende an der Federhauswelle 1c fixiert. Die Federhauswelle 1c wird durch eine Hauptplatte 2 und eine Räderwerkbrücke 3 getragen und ist durch eine Sperrradschraube 5 so fixiert, dass sie mit einem Sperrrad 4 drehbar ist.
Das Sperrrad 4 wird in Eingriff mit einer Verzahnung 6 gehalten, derart dass sich das Sperrrad 4 im Uhrzeigersinn drehen kann, aber an einer Drehung gegen den Uhrzeigersinn gehindert wird. Eine Art und Weise des Spannens der Zugfeder 1a durch Drehen des Sperrrads 4 im Uhrzeigersinn ist ähnlich der im automatischen oder manuellen Spannmechanismus in einer mechanischen Uhr und wird daher hier nicht beschrieben.
Die Drehung des Federhauszahnrads 1b wird nacheinander auf ein 2. (mittleres) Rad 7 nach 7-maliger Beschleunigung, auf ein 3. Rad 8 nach 6,4-maliger Beschleunigung, auf ein 4. (zweites) Rad 9 nach 9,375-maliger Beschleunigung, auf ein 5. Rad 10 nach 3-maliger Beschleunigung, auf ein 6. Rad 11 nach 10-maliger Beschleunigung und auf einen Rotor 12 nach 10-maliger Beschleunigung übertragen. Demnach wird die Drehung des Federhauszahnrads 1b durch die Räder 7 bis 11, welche das Beschleunigungsräderwerk bilden, übertragen und insgesamt 126.000 Mal beschleunigt.
Ein Stundenradtrieb 7a ist am 2. Rad 7 fixiert, ein Minutenzeiger 13 zum Anzeigen der Tageszeit ist am Stundenradtrieb 7a fixiert, und ein Sekundenzeiger 14 zum Anzeigen der Tageszeit ist am 4. Rad 9 fixiert. Daher wird der Rotor 12 so gesteuert, dass er sich bei 5 U/s dreht, damit das 2. Rad 7 sich bei 1 U/Std. dreht und das 4. Rad 9 sich bei 1 U/min dreht. Unter dieser Bedingung dreht das Federhauszahnrad 1b sich bei 1/7 U/Std.
Die elektronisch gesteuerte mechanische Uhr umfasst einen Leistungsgenerator 20 in Form eines mehrpoligen Leistungsgenerators, welcher den Rotor 12 und einen Stator 15 umfasst .
Der Stator 15, der auf der Hauptplatte 2 unbeweglich positioniert ist, ist zwischen einem Paar von rückseitigen Jochen 122 und 123 angeordnet, welche Komponenten des Rotors 12 sind. Wie in 4 dargestellt, umfasst der Stator 15 eine Basisplatte 151, die aus einem Isoliermaterial, wie beispielsweise einem glasfaserstoffbasierten Epoxidharz, hergestellt ist, und Spulen 152, die so gewickelt sind, dass sie eine Gesamtdicke der Basisplatte 151 einnehmen. In solch einem Stator 15 kann ein Verlust verringert werden, da ein Magnetkreis, welcher den Stator 15 umfasst, keinen Kern aufweist, der einen Eisenverlust erzeugt. Außerdem kann in dem Leistungsgenerator 20, der solch einen Stator 15 umfasst, die Anzahl von Wicklungen, die dem Magnetfluss unterliegen, verringert werden, weshalb ein Verlust infolge eines Spulenwiderstands ebenfalls verringert werden kann. Das heißt, der Leistungsgenerator 20 ist ein Generator, der imstande ist, einen großen Strom mit Leichtigkeit zu entnehmen.
Der Rotor 12 umfasst eine Rotorwelle 121, die durch die Hauptplatte 2 und die Räderwerkbrücke 3 gehalten wird, ein Paar von rückseitigen Jochen 122, 123, die an der Rotorwelle 121 fixiert sind, und eine Mehrzahl von Magneten 124, 125, die jeweils auf dem Paar von rückseitigen Jochen 122, 123 eingerichtet sind und in gegenüberliegenden Beziehung angeordnet sind. Die Rotorwelle 121 ist durch ein Antivibrationslager 31 mit der Hauptplatte 2 und der Räderwerkbrücke 3 verbunden. Auch wenn in 1 bis 3 nicht dargestellt, umfasst das Antivibrationslager 31 einen Doppelfüh rungskegel, der aus einem Körper und einem Lagertragsitz besteht, und einer Blattfeder, die zwischen dem Körper und dem Lagertragsitz vorgesehen ist. Wenn ein Stoß usw. durch die Hauptplatte 2 und die Räderwerkbrücke extern auf das Antivibrationslager 31 übertragen werden, absorbiert die Blattfeder den Stoß und verhindert, dass Vibrationen auf die Rotorwelle 121 übertragen werden.
Die gegenüberliegenden Magneten 124, 125 sind so angeordnet, dass verschiedene Pole einander gegenüberliegen und magnetische Kraftlinien L2, die zwischen den Magneten 124 und 125 erzeugt werden, in den Stator 15 eindringen, der zwischen dem Paar von rückseitigen Jochen 122, 123 eingefügt ist.
Zusätzlich zur Zugfeder 1a, dem Beschleunigungsräderwerk 7 bis 11 und dem Leistungsgenerator, wie in 5 dargestellt, umfasst die elektronisch gesteuerte mechanische Uhr auch eine Gleichrichterschaltung 40, eine Leistungsversorgungsschaltung 50 und ein Drehungssteuermittel 60. Die elektronisch gesteuerte mechanische Uhr wird durch diese Komponente betrieben und gesteuert.
Genauer gesagt wird der Leistungsgenerator 20 durch die Zugfeder 1a durch das Beschleunigungsräderwerk 7 bis 11 angetrieben und erzeugt induktive elektromotorische Kräfte, um elektrische Energie zu liefern. Die WS-Leistung vom Leistungsgenerator 20 wird durch die Gleichrichterschaltung 40 verstärkt und gleichgerichtet, welche so funktioniert, dass sie eine Verstärkungsleichrichtung, Vollwellengleichrichtung, Halbwellengleichrichtung, Transistorgleichrichtung oder dergleichen durchführt. Die gleichgerichtete Leistung wird in die Leistungsversorgungsschaltung 50, welche einen Kondensator oder dergleichen aufweist, geliefert und geladen. Auch wenn in 1 bis 5 nicht dargestellt, ist in dieser Ausführungsform der Leistungsgenerator 20 mit einer Bremsschaltung versehen, welche die Gleichrichterschaltung 40 umfasst. Die Bremsschaltung dient dazu, die Drehzahlregelung des Minutenzeigers 13, des Sekundenzeigers 14 usw. durchzuführen.
Die Bremsschaltung wird durch das Drehungssteuermittel 60 gesteuert, das mit Leistung gesteuert wird, die von der Leistungsversorgungsschaltung 50 geliefert wird. Wie in 5 dargestellt, umfasst das Drehungssteuermittel 60 einen Schwingkreis 61, eine Erfassungsschaltung 62 und eine Steuerschaltung 63.
Der Schwingkreis 61 gibt unter Verwendung eines Quarzoszillators 61A ein Bezugssignal fs von 5 Hz als eine Zeitnormalquelle aus.
Die Erfassungsschaltung 62 umfasst eine Wellenformformungsschaltung und einen Monomultivibrator, welche mit dem Leistungsgenerator 20 verbunden sind. Die Wellenformformungsschaltung umfasst einen Verstärker und eine Vergleichseinrichtung und wandelt eine Sinuswelle in eine Rechteckwelle um. Der Monomultivibrator fungiert als ein Bandpassfilter, welches Impulse mit einer Periode von nicht weniger als einem bestimmten Wert durch desselbe durchtreten lässt und ein rauscharmes Drehungserfassungssignal FG1 ausgibt.
Die Steuerschaltung 63 umfasst einen Auf- und Ab-Zähler, eine Synchronisierschaltung und eine Zerhackerschaltung. Die Steuerschaltung 63 empfängt das Bezugssignal fs vom Schwingkreis 61 und das Drehungserfassungssignal FG1 von der Erfassungsschaltung 62 und steuert die Bremsschaltung basierend auf diesen Signalen fs und FG1.
Wie in 6 dargestellt, wird das rückseitige Joch 122 als eine Komponente des Rotors 12 durch eine Scheibe gebildet, die aus Weicheisen hergestellt ist. Sechs Magneten 124 sind auf der Oberfläche des rückseitigen Jochs 122 auf sym metrische Weise um die Drehwelle herum eingerichtet, und diese Magneten 124 sind mit N- und S-Polen angeordnet, die in der Drehrichtung abwechselnd angeordnet sind. Ferner ist in einem Abschnitt des rückseitigen Jochs 122, in welchem jeder Magnet 124 positioniert ist, ein Ausschnitt 122a so ausgebildet, dass er sich vom äußeren Umfang des rückseitigen Jochs 122 zum Drehmittelpunkt erstreckt, um durch die Mitte des magnetischen Pols jedes Magneten 124 zu verlaufen.
Wie in 7 dargestellt, welche eine Seitenansicht des rückseitigen Jochs und der Magneten ist, die in 6 dargestellt sind, ist der Ausschnitt 122a in einem Abschnitt ausgebildet, in welchem die Dichte von magnetischen Kraftlinien in Abhängigkeit von der Verteilung von magnetischen Kraftlinien L1, die innerhalb der rückseitigen Jochs 122 durch die benachbarten Magneten 124 erzeugt werden, niedrig ist. Eine Breite W1 des Ausschnitts 122a wird so ausgewählt, dass eine Sättigung des Magnetflusses in einem Abschnitt engen Kontakts des rückseitigen Jochs 122 und des Magneten 124 vermieden wird und eine Verringerung der Dichte der magnetischen Kraftlinien L2, welche von einer oberen Oberfläche des Magneten 124 ausgestrahlt werden, verhindert wird.
Das rückseitige Joch 123 und die Magneten 125 weisen im Wesentlichen auch dieselbe Struktur wie die des rückseitigen Jochs 122 und der Magneten 124 auf, aber das rückseitige Joch 123 ist in der Drehrichtung des Rotors 12 in Bezug auf die Befestigungsposition des rückseitigen Jochs 122 zur Rotorwelle 121 um 60° phasenverschoben. Die gegenüberliegenden Magneten 124 und 125 sind so angeordnet, dass verschiedene Pole einander gegenüberliegen.
Die Funktionsweise des zuvor beschriebenen Leistungsgenerators 20 wird als Nächstes beschrieben.

(1) Das Uhrwerkfedergehäuse 1 wird mit der Entrollbewegung der Zugfeder 1a gedreht, und der Rotor 12 wird durch das Beschleunigungsräderwerk 7 bis 11 gedreht.
(2) Bei Drehung des Rotors 12 werden die magnetischen Kraftlinien L2, die in den Stator 15 eindringen, über und unter dem Stator 15 infolge der drehenden Magneten 124 und 125 mit N- und S-Polen, die in der Drehrichtung abwechselnd angeordnet sind, nacheinander geändert. Dementsprechend wird in jeder Spule 152, die auf dem Stator 15 ausgebildet sind, ein induzierter Strom erzeugt.
(3) Dar induzierte Strom, der im Stator 15 erzeugt wird, wird durch die Gleichrichterschaltung 40 und die Leistungsversorgungsschaltung 50 zum Drehungssteuermittel 60 geliefert. Dann steuert das Drehungssteuermittel 60 den Betrieb der Bremsschaltung, um eine Drehzahlreglung der elektronisch gesteuerten mechanischen Uhr durchzuführen.

Der zuvor beschriebene Leistungsgenerator 20, d.h. der mehrpolige Leistungsgenerator gemäß der ersten Ausführungsform, weist die folgenden Vorteile auf.
Da die Ausschnitte 122a im rückseitigen Joch 122 ausgebildet sind, kann das Gewicht des rückseitigen Jochs 122 verringert werden, und infolgedessen kann das Gesamtgewicht des Rotors 12 verringert werden.
Dementsprechend kann die Rotorwelle 121 verdünnt werden, und der Leistungserzeugungswirkungsgrad kann verbessert werden. Außerdem trägt die Verringerung des Gewichts des Rotors 12 zur Vereinfachung und Verkleinerung der Struktur des Antivibrationslagers 31 bei und führt demnach sowohl zu einer Reduktion der Größe als auch des Gewichts des Leistungsgenerators 20.
Da der Rotor 12 die Mehrzahl von Magneten 124, 125 umfasst, die auf den rückseitigen Jochen 122, 123 angeordnet sind, kann der Rotor 12 außerdem durch Anordnen der Magnete 124, 125 im den mindestens notwendigen Abschnitten aufgebaut werden. Folglich kann das Gewicht des Leistungsgenerators 20 weiter verringert werden.
Da eine Querschnittsfläche jedes rückseitigen Jochs 122, 123 in der Dickenrichtung davon durch derartiges Ausbilden der Ausschnitte 122a, dass sie sich vom äußeren Umfang des rückseitigen Jochs 122, 123 zum Drehmittelpunkt erstrecken, verkleinert ist, kann das Gewicht des rückseitigen Jochs 122, 123 durch einfache maschinelle Bearbeitung verringert werden, weshalb die Herstellung des Rotors 12 vereinfacht werden kann.
Da die Ausschnitte 122a in den Mitten der magnetischen Pole der Magneten 124, 125 ausgebildet sind, wo die Dichte von magnetischen Kraftlinien L1 niedrig ist, wird vermieden, dass der Magnetfluss in den Abschnitten engen Kontakts der rückseitigen Joche 122,123 und der Magneten 124, 125 gesättigt wird. Folglich kann das Gewicht des Rotors 12 ohne Verminderung der Dichte der magnetischen Kraftlinien L2, welche von den Magneten 124, 125 ausgestrahlt werden, verringert werden.
Da der Leistungsgenerator 20 mit dem zuvor erwähnten Aufbau in der elektronisch gesteuerten mechanischen Uhr vorgesehen ist, können auch die Größe und die Dicke der elektronisch gesteuerten mechanischen Uhr basierend auf einer Reduktion der Größe und der Dicke des Leistungsgenerators 20 reduziert werden.
Ein mehrpoliger Leistungsgenerator gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun im Folgenden beschrieben. Komponenten oder Elemente, welche zuvor beschrieben wurden, werden im Folgenden mit denselben Bezugszeichen benannt, und ihre Beschreibung wird unterlassen oder abgekürzt.
In der zuvor dargelegten ersten Ausführungsform wird das Gewicht der rückseitigen Joche 122, 123 durch derartiges Ausbilden der Ausschnitte 122a, dass sie sich vom äußeren Umfang der Scheibe zum Drehmittelpunkt erstrecken, und derartiges Anordnen der Magneten 124, 124, dass sie über den Ausschnitten 122a positioniert sind, verringert.
Ein rückseitiges Joch 222, welches eine Komponente eines Rotors des mehrpoligen Leistungsgenerators gemäß der zweiten Ausführungsform ist, unterscheidet sich von dem in der ersten Ausführungsform, wie folgt. Wie in 8 und 9 dargestellt, wird das rückseitige Joch 222 durch einen ringförmigen Magnetkörper 224 gebildet, dessen Oberfläche in sechs Pole magnetisiert ist. Das Gewicht des rückseitigen Jochs 222 ist durch Ausbilden von Aussparungen 222a in einer Oberfläche gegenüber der anderen Oberfläche davon, welche in engem Kontakt mit dem ringförmigen Magnetkörper 224 ist, verringert.
Unter Bezugnahme auf 8 ist der ringförmige Magnetkörper 224 in sechs Pole 224N und 224S magnetisiert, derart dass die N- und S-Pole abwechselnd in jeder von oberen und unteren Oberflächen angeordnet sind. Die Aussparungen 222a, die im rückseitigen Joch 222 ausgebildet sind, weisen die Form von Nuten auf, die in den Mitten der magnetischen Pole 224N und 224S positioniert sind und sich vom äußeren Umfang des rückseitigen Jochs 222 zum Drehmittelpunkt erstrecken. Wie in 9 dargestellt, sind die Aussparungen 222a in einer Oberfläche des rückseitigen Jochs 222 gegenüber der anderen Oberfläche davon, welche in engem Kontakt mit dem ringförmigen Magnetkörper 224 ist, ausgebildet, und das Teilstück jeder Aussparung 222a ist so verjüngt, dass es zum Boden der Aussparung schrittweise schmaler wird.
Wie bei der ersten Ausführungsform kann eine Öffnungsbreite W2 der Aussparung 222a so ausgewählt werden, dass sie einen größeren Wert aufweist, so lange die Öffnung in einem Bereich positioniert ist, in dem die Dichte von magnetischen Kraftlinien L3 niedrig ist, und so lange der Magnetfluss in einem Abschnitt engen Kontakts des rückseitigen Jochs 222 und des ringförmigen Magnetkörpers 224 nicht gesättigt ist, d.h. die Dichte von magnetischen Kraftlinien L4, die von den magnetischen Polen 224N usw. ausgestrahlt werden, nicht vermindert wird.
Im Übrigen ähneln die Struktur und die Funktionsweise des mehrpoligen Leistungsgenerators jenen des mehrpoligen Leistungsgenerators 20 gemäß der ersten Ausführungsform, weshalb sie hier nicht beschrieben werden.
Die zweite Ausführungsform, die zuvor beschrieben wurde, weist die folgenden Vorteile zusätzlich zu jenen der ersten Ausführungsform auf.
Da der Magnetkörper durch Magnetisieren jeder Oberfläche des ringförmigen Magnetkörpers 224 in sechs Pole ausgebildet ist, kann die mehrpolige Struktur des Rotors einfach durch Anbringen eines Stücks des ringförmigen Magnetkörpers 224 auf dem rückseitigen Joch 222 gebildet werden, weshalb die Herstellung des mehrpoligen Leistungsgenerators vereinfacht werden kann.
Da der Magnetkörper 224 ringförmig ist, wird ferner die Festigkeit der Scheibe mit den Aussparungen 222a, die in der hinteren Fläche des rückseitigen Jochs 222 zum Verringern des Gewichts des rückseitigen Jochs 222 ausgebildet sind, weniger beeinträchtigt. Außerdem kann ein Bereich engen Kontakts zwischen dem ringförmigen Magnetkörper 224 und dem rückseitigen Joch 22 ausreichend sichergestellt werden.
Eine dritte Ausführungsform wird nun im Folgenden beschrieben.
Im mehrpoligen Leistungsgenerator gemäß der zuvor dargelegten ersten und zweiten Ausführungsform wird das Gewicht der rückseitigen Joche 122, 222 durch Ausbilden von Ausschnitten 122a oder Aussparungen 222a in den rückseitigen Jochen 122, 222 verringert.
Ein mehrpoliger Leistungsgenerator gemäß dieser dritten Ausführungsform unterscheidet sich von jenen gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform, wie folgt. Wie in 10 dargestellt, wird das Gewicht eines rückseitigen Jochs 322 mit der Bereitstellung von Aussparungen 322a, die durch Ausschneiden eines umfänglichen Randes des rückseitigen Jochs 322 in Positionen, die von einer Mehrzahl von Magneten 124 abhängen, die auf dem rückseitigen Joch 322 angeordnet sind, und Löchern 322b verringert, die von den Magneten 124, die auf den rückseitigen Joch 322 angeordnet sind, nach innen ausgebildet sind.
In 10 sind die Aussparungen 322a jeweils außerhalb jedes Magneten 124 so angeordnet, dass sie sich vom Drehmittelpunkt O des rückseitigen Jochs 322 schrittweise öffnen, und der Boden der Aussparung 322 liegt auf einer Linie, welche den Drehmittelpunkt O und die Mitte von Polen des Magneten 124 verbindet. Die Löcher 322b sind jeweils einwärts jedes Magneten 124 ausgebildet, und die Mitte des Loches 322b liegt auf der Linie, welche den Drehmittelpunkt O und die Mitte von Polen des Magneten 124 verbindet. Wie in 10 zu erkennen, sind die Aussparungen 322a und die Löcher 322b in einem Bereich ausgebildet, in welchem die dichte von magnetischen Kraftlinien L5, die zwischen den N- und S-Polen der benachbarten Magnete 124 entlang der Oberfläche des rückseitigen Jochs 322 erzeugt werden, niedrig ist.
Im Übrigen ähneln die Struktur und die Funktionsweise des mehrpoligen Leistungsgenerators gemäß der dritten Ausführungsform jenen des mehrpoligen Leistungsgenerators 20 gemäß der ersten Ausführungsform, weshalb sie hier nicht beschrieben werden.
Der mehrpolige Leistungsgenerator gemäß der zuvor beschriebenen dritten Ausführungsform weist zusätzlich zu jenen der ersten Ausführungsform die folgenden Vorteile auf.
Da die Aussparungen 322a und die Löcher 322b im rückseitigen Joch 322 auf eine zweidimensionale Art und Weise ausgebildet sind, kann eine größere Ausschnittsfläche des rückseitigen Jochs 322 sicher erhalten werden, und das Gewicht des Rotors, einschließlich des rückseitigen Jochs 322, kann stark verringert werden. Es st daher möglich, den Leistungserzeugungswirkungsgrad des mehrpoligen Leistungsgenerators weiter zu verbessern und das Gewicht und die Größe davon zu reduzieren.
Eine weitere mehrpolige Leistungsgeneratoranordnung wird nun im Folgenden beschrieben.
In der zuvor dargelegten ersten Ausführungsform wird das Gewicht des rückseitigen Jochs 122 durch derartiges Ausbilden der Ausschnitte 122a, dass sie sich vom äußeren Umfang des rückseitigen Jochs 122 zum Drehmittelpunkt erstrecken, in Positionen, die von der Anordnung der Magneten 124 abhängen, und Verkleinern der Querschnittsfläche des rückseitigen Jochs 122 in der Dickenrichtung davon verringert.
In dieser weiteren Anordnung, wie in 11 dargestellt, wird eine Querschnittsfläche eines rückseitigen Jochs 422 in der Dickenrichtung davon durch Ausbilden von Aussparungen 422a im rückseitigen Joch 422 in vorgegebenen Positionen verkleinert.
Säulenmagneten 4242 sind in die Aussparungen 422a, die im rückseitigen Joch 422 ausgebildet sind, eingepasst, wobei eine im Wesentlichen untere Hälfte jedes Magneten im rückseitigen Joch 422 eingebettet ist.
Die eben beschriebene Bauform der Aussparung bildet keinen Teil der vorliegenden Erfindung.
Während außerdem ein mittiges Loch des rückseitigen Jochs 122, in welches die Rotorwelle 121 eingefügt ist, in der zuvor dargelegten ersten Ausführungsform kreisförmig ist, ist ein mittiges Loch 422b des rückseitigen Jochs 422 in dieser weiteren Ausführungsform hexagonal, wie in 11 zu erkennen ist. Entsprechend dem hexagonalen Loch 422b ist die Rotorwelle so ausgebildet, dass sie ein hexagonales radiales Teilstück aufweist (wenn auch nicht dargestellt). Das mittige Loch 422b und die Rotorwelle, welche beide hexagonal sind, wirken zusammen, um ein Positionierungsmittel zum Positionieren eines Paares von rückseitigen Jochen 422 in Bezug aufeinander zu bilden.
Ferner sind die Aussparungen 422a so ausgebildet, dass sie auf jeweiligen Linien liegen, die sich radial vom Drehmittelpunkt erstrecken, während sie sechs Ecken des hexagonalen Lochs 422b durchlaufen, und die Mitten der kreisförmigen Aussparungen 422a sind so positioniert, dass sie auf den jeweiligen Linien liegen.
Bei der Herstellung des Rotors gemäß dieser Anordnung wird das rückseitige Joch 422 mit den Aussparungen 422a und den Löchern 422b, die darin ausgebildet sind, zuerst durch Gießen geformt, und die Magnete 424 werden dann in die Aussparungen 422a eingepasst. Beim Magneteinpassschritt können die Magneten 424 auf dem rückseitigen Joch 422 ohne Verwenden eines Klebstoffs sicher angebracht werden, da die Magneten 424 eingeschränkt werden, sich entlang der Oberfläche des rückseitigen Jochs 422, das in engem Kontakt mit den Magneten gehalten wird, in die Aussparungen 422a zu bewegen, und die Magneten 424 unter der Anziehung mit Magnetkräften, die durch die Magnete 424 erzeugt werden, am rückseitigen Joch 422 haften.
Zwei Stücke des rückseitigen Jochs 422, welche die Magneten 424 umfassen, die auf diese Weise darauf angebracht sind, werden auf die Rotorwelle gepasst und so fixiert, dass die beiden rückseitigen Joche 422 um 60° phasenverschoben voneinander sind. Die beiden rückseitigen Joche 422 werden dadurch automatisch so positioniert, dass die N- und S-Pole einander gegenüberliegen. Im Übrigen ähneln die Struktur und die Funktionsweise jenen der ersten Ausführungsform, weshalb sie hier nicht beschrieben werden.
Mit der Bereitstellung des Positionierungsmittels, welches die hexagonale Rotorwelle und das hexagonale Loch 422b, das im rückseitigen Joch 422 ausgebildet ist, umfasst, können relative Positionen der rückseitigen Joche 422 im Paar so eingestellt werden, dass magnetische Kraftlinien wirksamer fließen, weshalb große Magnetflussänderungen an die Spulen zwischen dem Paar der rückseitigen Joche 422 angelegt werden können.
Da das Positionierungsmittel das Loch 422b und die Rotorwelle umfasst, welche beide hexagonal sind, kann der Rotor, der mit hoher Genauigkeit positioniert wird, leicht hergestellt werden.
Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun im Folgenden beschrieben.
In den zuvor dargelegten Ausführungsformen eins bis drei wird der elektromagnetische Energiewandler als ein mehrpoliger Leistungsgenerator verwendet.
Andererseits wird in dieser vierten Ausführungsform der elektromagnetische Energiewandler gemäß der vorliegenden Erfindung als ein Motor verwendet.
Wie in 12 dargestellt, welche die Hauptstruktur veranschaulicht, umfasst eine elektronisch gesteuerte Uhr gemäß dieser Ausführungsform ähnlich der ersten Ausführungsform ein Räderwerk 7 bis 11 und einen Rotor 12, aber sie umfasst eine Batterie 70 anstelle des Uhrwerkfedergehäuses, welches die Zugfeder aufnimmt. Elektrische Energie von der Batterie 70 wird zu einem Motor 80 geliefert, um den Rotor 12 zu drehen. Mit der Drehung de Rotors 12 wird das Räderwerk 7 bis 11 gedreht, um einen Minutenzeiger, der am Rad 7 befestigt ist, und einen Sekundenzeiger, der am Rad 9 befestigt ist, zu betätigen.
Der Motor 80 weist dieselbe Struktur wie der mehrpolige Leistungsgenerator 20 gemäß der ersten Ausführungsform auf (siehe 3). Ein Stator ähnlich dem in der ersten Ausführungsform ist zwischen einem Paar von rückseitigen Jochen angeordnet, welche Komponenten des Rotors 12 sind (siehe 4). Ein Strom von der Batterie 70 fließt durch Spulen, die auf einer Basisplatte des Stators ausgebildet sind, woraufhin ein Magnetfeld erzeugt wird, um den Rotor 12 zu drehen. Genauer gesagt sind, wie in 13 dargestellt, drei Spulen 152, die auf der Basisplatte des Stators ausgebildet sind, in Reihe geschaltet, wodurch sie eine Treiberschaltung 90 bilden. Die Treiberschaltung 90 ist an einem Ende mit einem positiven (+) Anschluss der Batterie 70 und am anderen Ende mit einem negativen (–) Anschluss davon verbunden.
Die Treiberschaltung 90 umfasst drei Spulen 152, die in Reihe geschaltet sind, zwei P-Kanal-MOS-Transistoren 91, 92 und zwei N-Kanal-MOS-Transistoren 93, 94. Gates 911, 921, 931, 934 dieser Transistoren 91 bis 94 dienen als Eingangsanschlüsse. Durch Anlegen einer Nieder- oder Hochpegelspan nung an die Gates 911, 921, 931, 934 wird die Richtung eines Stroms, der durch die Spulen 152 fließt, geändert. Konkret fließt ein Strom durch die Spulen, wie folgt.

(1) Wenn die Spannungen, die an die Gates 911, 921, 931, 934 angelegt werden, alle auf Niederpegel sind, werden die beiden P-Kanal-MOS-Transistoren 91, 92 eingeschaltet, um einen geschlossenen Kreis zu bilden, welcher die Spulen 152 umfasst. Zu diesem Zeitpunkt fließt kein Strom durch die Spulen 152, weshalb keine Wirkungen auf den Rotor 12 ausgeübt werden.
(2) Wenn die Spannungen, die an die Gates 911, 931 angelegt werden, bei der zuvor erwähnten Bedingung auf einen Hochpegel geschaltet werden, fließt ein Strom durch die Spulen 152, wie in 13 durch einen Pfeil angezeigt, woraufhin das Magnetfeld in der Nähe des Stators geändert wird, um den Rotor 12 zu drehen. Dann bleibt der Rotor 12 in einer symmetrischen Position stehen.
(3) Wenn die Spannungen, die an die Gates 911, 931 angelegt werden, wieder auf einen Niederpegel zurückgeschaltet werden, und die Spannungen, die an die Gates 921, 934 angelegt werden, im Gegensatz zu der zuvor erwähnten Bedingung auf Hochpegel geschaltet werden, fließt ein Strom bei einer umgekehrten Bedingung durch die Spulen 152. Das Magnetfeld wird dadurch bei einer umgekehrten Bedingung erzeugt, um den Rotor 12 weiter zu drehen.

Durch derartiges Ändern einer Kombination von Schaltströmen, die an die Transistoren 91 bis 94 angelegt werden, wird der Rotor 12 kontinuierlich gedreht, wodurch bewirkt wird, dass der Minutenzeiger und der Sekundenzeiger funktionieren.
Die zuvor beschriebene vierte Ausführungsform weist die folgenden Vorteile auf.
Durch Bereitstellen der Batterie 70 und der Treiberschaltung 90 kann der elektromagnetische Energiewandler, der dieselbe Struktur wie der mehrpolige Leistungsgenerator 20 gemäß der ersten Ausführungsform aufweist, als der Motor 80 verwendet werden.
Außerdem kann durch Einsetzen des Motors 80, um eine elektronisch gesteuerte Uhr zu bilden, der Rotor 12 kontinuierlich gedreht werden, da das Gewicht des Rotors 12, einschließlich der rückseitigen Joche, verringert ist. Es kann daher eine elektronisch gesteuerte Uhr realisiert werden, die zum kontinuierlichen Bewegen des Sekundenzeigers imstande ist. Dieses Ergebnis führt zur Beseitigung solch einer Unzufriedenheit von Benutzern, welche bei elektronisch gesteuerten Uhren mit Sekundenzeigern wahrgenommen wird, die zeitweise bewegt werden, derart dass der Sekundenzeiger infolge von Herstellungsfehlern oft nicht genau bei Gradationen gestoppt wird, die in einem Abstand von 6° auf einem Ziffernblatt ausgebildet sind.
Es ist zu erwähnen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die zuvor dargelegten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern auch die folgenden Modifikationen umfasst.
Obwohl im mehrpoligen Leistungsgenerator 20 gemäß der ersten Ausführungsform der Stator 15, welcher die Spulen 152 umfasst, die darauf ausgebildet sind, zwischen die rückseitigen Joche 122 und 123 eingefügt ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf solche eine Struktur beschränkt. Konkret kann die vorliegende Erfindung, wie in 14 und 15 dargestellt, einen Stator 115 verwenden, der durch Einfügen nur eines Statorelements 115a zwischen die rückseitigen Joche 122 und 123 und Wickeln einer Statorspule 115b über ein getrenntes Statorelement 115 gebildet wird.
Da nur das Statorelement 115a zwischen die rückseitigen Joche 122 und 123 eingefügt ist, ist die Struktur solch eines mehrpoligen Leistungsgenerators 120 beim Verringern der Dicke des mehrpoligen Leistungsgenerators 120 vorteilhaft. Wie in 14 dargestellt, kann fernen ein Magnetkern 116a mit dem Statorelement 115a zusätzlich zum Statorelement 115 verbunden sein, und eine Spule 116b kann über den Magnetkern 116a gewickelt sein, um einen Spulenblock 116 zu bilden, wobei die Spule 116b zum Beispiel mit der Statorspule 115b in Reihe geschaltet ist. Bei solch einer Anordnung kann eine Ausgangsspannung des mehrpoligen Leistungsgenerators 120 auf verschiedene Werte eingestellt werden. Im Falle des mehrpoligen Leistungsgenerators 120 jedoch wird die Anzahl von Wicklungen der Statorspule 115b und der Spule 116b unter Berücksichtigung des Spulenwiderstands usw. vorzugsweise auf etwa 15.000 Windungen eingestellt.
Obwohl in der ersten Ausführungsform der Magnetkörper eine Mehrzahl von Magneten 124 umfasst und die Ausschnitte 122a so ausgebildet sind, dass sie sich vom äußeren Umfang des rückseitigen Jochs 122 zum Drehmittelpunkt erstrecken, ist die vorliegende Erfindung nicht auf solch eine Struktur beschränkt. Insbesondere können ähnlich Vorteile wie jene in der ersten Ausführungsform auch im Falle des Kombinierens des rückseitigen Jochs, welches die Ausschnitte umfasst, die darin ausgebildet sind, mit dem ringförmigen Magnetkörper 224, der in der zweiten Ausführungsform verwendet wird, erreicht werden.
Obwohl in der zweiten Ausführungsform der ringförmige Magnetkörper 224 in engem Kontakt mit der vorderen Fläche des rückseitigen Jochs 222 mit den Aussparungen 222a, die in der hinteren Fläche davon ausgebildet sind, gehalten wird, kann ein Magnetkörper, welcher eine Mehrzahl von Magneten umfasst, auf dem rückseitigen Joch 222 angeordnet werden.
Obwohl in der dritten Ausführungsform die Löcher 322b kreisförmig ausgebildet sind, ist die Form der Löcher 322b nicht auf einen Kreis beschränkt, sondern sie können länglich sein. Mit anderen Worten, die Form und die Abmessung der Löcher 322b kann in Abhängigkeit von der Verteilung der magnetischen Kraftlinien L5 in geeigneter Weise bestimmt werden.
Obwohl in der ersten Ausführungsform der Rotor 12 bei der Entrollbewegung der Zugfeder 1a gedreht wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf solch eine Struktur beschränkt. Als eine Alternative kann der Rotor durch Übertragen von Drehung eines Rotationsgewichts durch das Räderwerk usw. gedreht werden. Demnach kann die vorliegende Erfindung für jede Art von mehrpoligem Leistungsgenerator verwendet werden, in welchem ein Rotor mit mechanischer Energie in irgendeiner Form gedreht wird.
Obwohl in der ersten Ausführungsform der mehrpolige Leistungsgenerator 20 als eine Leistungsversorgungsquelle für die elektronisch gesteuerte mechanische Uhr verwendet wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf solch eine Anwendung beschränkt. Die vorliegende Erfindung ist auch auf eine andere Art von elektronischem Gerät, wie beispielsweise ein Zellulartelefon, anwendbar.
Außerdem können die Verfahren zum Verringern des Gewichts des rückseitigen Jochs, welche in den Ausführungsformen eins bis drei beschrieben wurden, auch auf den Motor gemäß der vierten Ausführungsform angewendet werden. Der Antriebswirkungsgrad des Motors kann durch Einsetzen des rückseitigen Jochs mit dem auf diese Weise verringerten Gewicht merklich verbessert werden.
Obwohl in den elektromagnetischen Energiewandlern gemäß den Ausführungsformen eins bis vier der Magnetkörper auf jedem der paarweisen rückseitigen Joche vorgesehen ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf solch eine Struktur beschränkt. Der Magnetkörper kann nur auf einem der paarweisen rückseitigen Joche vorgesehen sein, wohingegen kein Magnetkörper auf dem anderen vorgesehen sein kann. Bei dieser Modifikation kann ebenfalls jedes der Verfahren zum Verringern des Gewichts des rückseitigen Jochs, welche in den Ausführungsformen eins bis vier beschrieben wurden, auf das eine der paarweisen rückseitigen Joche, welches den Magnetkörper aufweist, angewendet werden.
Es sollte klar sein, dass konkrete Strukturen, Formen usw., die beim Implementieren der vorliegenden Erfindung verwendet werden, auf verschiedene Arten und weisen innerhalb des Rahmens zum Erreichen der Aufgabe der vorlegenden Erfindung modifiziert werden können.
Gemäß dem mehrpoligen Leistungsgenerator der vorliegenden Erfindung, wie zuvor beschrieben, kann, da eine Querschnittsfläche des rückseitigen Jochs dermaßen verkleinert ist, dass der Magnetfluss, der innerhalb des rückseitigen Jochs verläuft, nicht gesättigt wird, das Gewicht des röckseitigen Jochs verringert werden, und infolgedessen kann das Gesamtgewicht des Rotors verringert werden. Es ist daher möglich, die Rotorwelle zu verdünnen und den Leistungserzeugungswirkungsgrad und den Antriebswirkungsgrad eines Motors zu verbessern.

Claims

Elektromagnetischer Energiewandler, der einen Rotor (12) und eine Spule (152) umfasst und kinetische Energie, die infolge der Drehung des Rotors erzeugt wird, und elektrische Energie, die in der Spule erzeugt wird, wechselseitig umwandelt, wobei der Rotor eine Rotorwelle (121), die als der Drehmittelpunkt dient, und ein rückseitiges Joch (122, 222) umfasst, das einen Magnetkörper mit N- und S-Polen (124N, 124S; 224N, 224S) aufweist, die in der Drehrichtung des Rotors angeordnet sind, wobei der Magnetkörper in engem Kontakt mit dem rückseitigen Joch gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass: das rückseitige Joch mit Aussparungen (122a; 222a) versehen ist, die sich von einem äußeren Umfang des rückseitigen Jochs zur Rotorwelle erstrecken, wobei die Aussparungen mit den jeweiligen Polen ausgerichtet sind, und das rückseitige Joch so ausgebildet ist, dass eine Querschnittsfläche eines ersten Teilstücks des rückseitigen Jochs entlang einer ersten Linie, welche durch die Rotorwelle und einen jeweiligen Pol und die dazugehörige Aussparung verläuft, kleiner ist als eine Querschnittsfläche eines zweiten Teilstücks des rückseitigen Jochs entlang einer zweiten Linie, welche durch die Rotorwelle und einen Abschnitt des rückseitigen Jochs ausschließlich der Aussparungen verläuft.
Energiewandler nach Anspruch 1, wobei die Aussparungen Ausschnitte (122a) sind, welche durch die gesamte Dicke des rückseitigen Jochs (122) ausgeführt sind.
Energiewandler nach Anspruch 2, wobei die Ausschnitte in einem umfänglichen Rand des rückseitigen Jochs, radial außerhalb der Pole, ausgebildet sind.
Energiewandler nach Anspruch 1, wobei die Aussparungen (222a) in einer Oberfläche des rückseitigen Jochs (222) gegenüber der anderen Oberfläche davon, welche in Kontakt mit dem Magnetkörper (224) gehalten wird, ausgebildet sind.
Energiewandler nach einem der Ansprüche 1, 2 und 4, wobei der Magnetkörper durch Magnetisieren einer Oberfläche eines ringförmigen Magnetkörpers (224) in eine Mehrzahl von Polen (224N, 224S) aufgebaut ist.
Energiewandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Magnetkörper durch eine Mehrzahl von Magneten mit N- und S-Polen, die auf dem rückseitigen Joch abwechselnd angeordnet sind, aufgebaut ist.
Energiewandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rotor ein Paar von rückseitigen Jochen (422) aufweist, die in gegenüberliegender Beziehung angeordnet sind, wobei Spulen dazwischen angeordnet sind, und die Rotorwelle Positionierungsmittel (422b) zum Bestimmen von relativen Positionen des Paares von rückseitigen Jochen aufweist.
Energiewandler nach Anspruch 7, wobei Pole eines Magnetkörpers, der auf einem des Paares von rückseitigen Jochen angeordnet ist, sich von Polen eines anderen Magnetkörpers, der auf dem anderen rück seitigen Joch in gegenüberliegender Beziehung angeordnet ist, unterscheiden.
Energiewandler nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Positionierungsmittel eine Rotorwelle, die so ausgebildet ist, dass sie in einem radialen Teilstück eine polygonale Form aufweist, und polygonale Löcher (422b), die in dem Paar von rückseitigen Jochen ausgebildet sind, um die Rotorwelle aufzunehmen, zur gegenseitigen Passung aufweist.
Energiewandler nach Anspruch 9, wobei die polygonalen Löcher jeweils eine polygonale Form aufweisen, die von der Anordnung der Mehrzahl von Magneten abhängt, und die Magneten so positioniert sind, dass sie auf Linien liegen, die sich vom Drehmittelpunkt des Rotors erstrecken, um Ecken der polygonalen Form in einer Eins-zu-Eins-Beziehung zu durchlaufen.
Elektronische Vorrichtung, umfassend einen elektromagnetischen Energiewandler nach einem einer der vorhergehenden Ansprüche.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Rotor (12) durch Übertragen von kinetischer Energie, die in einer Zugfeder (1a) gespeichert ist, durch ein Räderwerk (7 bis 11) auf den Rotor gedreht wird.