JPH10307191A - Electronic clock with generator - Google Patents
Electronic clock with generatorInfo
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- JPH10307191A JPH10307191A JP10031593A JP3159398A JPH10307191A JP H10307191 A JPH10307191 A JP H10307191A JP 10031593 A JP10031593 A JP 10031593A JP 3159398 A JP3159398 A JP 3159398A JP H10307191 A JPH10307191 A JP H10307191A
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- rectifier
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- rotation
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- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Electric Clocks (AREA)
- Electromechanical Clocks (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】発電装置付電子時計の発電効率、時計体のサイ
ズ、耐久性を改善する。
【解決手段】回転中心と重心が偏心したアンバランス車
と、コイル、板状のステータ一、永久磁石を傭えたロー
ターより成り、前記ロータ一の回転運動により発電する
機械一電気変換器と、前記アンバランス車の回転を増速
して前記ローターに伝達する増速輪列と、前記機械一電
気変換器により発生した交流電流を整流する整流手段
と、前記整流手段により整流された電流を蓄電する蓄電
手設とを有し、高透磁率材より成る前記ステーターは前
記ローターと同心円状の穴を有し二つの極片部分が極片
部分間における引き卜ルクを減少させるよう接続されて
前記ローターの全周を取り囲むように形成し、旦つ、前
記整流手段を半波整流回路により構成したことを特徴と
する。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To improve the power generation efficiency, size and durability of an electronic timepiece with a power generation device. An unbalanced wheel having an eccentric center of rotation and a center of gravity, a mechanical-electrical converter comprising a coil, a plate-shaped stator, and a rotor employing a permanent magnet, and generating electric power by rotating the rotor. A speed-up wheel train that speeds up the rotation of the unbalanced vehicle and transmits it to the rotor, a rectifier that rectifies an alternating current generated by the mechanical-electrical converter, and stores the current rectified by the rectifier. The stator made of a high magnetic permeability material has a hole concentric with the rotor, and two pole pieces are connected so as to reduce the torque between the pole pieces; Is formed so as to surround the entire periphery of the rectifier, and the rectifier is constituted by a half-wave rectifier circuit each time.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は発電装置を電源とし
て用いた発電装置付電子時計に関するものであ。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electronic timepiece with a power generator using a power generator as a power source.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来電子時計等の携帯電子機器のエネル
ギー源は電池がほとんどすべてであった。この電池はそ
の持つ容量と時計体の消費電流とから決まる電池寿命が
あり電池交換のわずらわしさが常につきまとうものであ
った。2. Description of the Related Art Conventionally, batteries are almost all energy sources for portable electronic devices such as electronic watches. This battery has a battery life determined by the capacity of the battery and the current consumption of the watch body, and the trouble of replacing the battery is always associated with it.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、この欠点を解
消する為に例えば時計内部に発電機構を設ける試みがな
されている。その試みは従来特開昭50−17866号
のごとくであり発電効率も悪く、サイズも大きくなり又
耐久性にも問題があり実用化にいたっていない。そこ
で、この様な欠点を解消し、きわめて発電効率の高い、
サイズ的にも自由度の高いしかも耐久性の優れた発電装
置を提供しようとするものである。However, attempts have been made to provide a power generating mechanism inside a timepiece, for example, in order to solve this drawback. Such an attempt has been hitherto disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-17866, and the power generation efficiency is poor, the size is large, and there is a problem in durability, so that it has not been put to practical use. Therefore, these disadvantages have been eliminated and the power generation efficiency is extremely high.
It is an object of the present invention to provide a power generator having a high degree of freedom in terms of size and excellent durability.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明の発電装置付電子
時計は回転中心と重心が偏心したアンバランス車と、コ
イル、板状のステータ一、永久磁石を傭えたローターよ
り成り、前記ロータ一の回転運動により発電する機械一
電気変換器と、前記アンバランス車の回転を増速して前
記ローターに伝達する増速輪列と、前記機械一電気変換
器により発生した交流電流を整流する整流手段と、前記
整流手段により整流された電流を蓄電する蓄電手設とを
有し、高透磁率材より成る前記ステーターは前記ロータ
ーと同心円状の穴を有し二つの極片部分が極片部分間に
おける引き卜ルクを減少させるよう接続されて前記ロー
ターの全周を取り囲むように形成し、旦つ、前記整流手
段を半波整流回路により構成したことを特徴とする。An electronic timepiece with a power generating device according to the present invention comprises an unbalanced wheel having an eccentric center of rotation and a center of gravity, a rotor having coils, a plate-shaped stator, and a permanent magnet. A mechanical-electrical converter that generates electric power by the rotating motion of the motor, a speed-up train that speeds up the rotation of the unbalanced wheel and transmits it to the rotor, and a rectifier that rectifies an AC current generated by the mechanical-electrical converter Means, and a power storage device for storing the current rectified by the rectifying means, wherein the stator made of a material having high magnetic permeability has a hole concentric with the rotor and two pole piece portions are pole piece portions. The rotor is connected so as to reduce the torque between the rotors and surrounds the entire circumference of the rotor, and the rectifier is constituted by a half-wave rectifier circuit.
【0005】[0005]
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図によって説明
する。尚小型発電装置が組み込まれる携帯機器の例とし
て腕時計を用いた。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that a wristwatch was used as an example of a portable device in which a small power generation device was incorporated.
【0006】図1は本発明を有効に活用した水晶腕時計
のシステムの概念を示すブロック図である。1は回転ト
ルクを生じせしめる手段であり回転中心と重心とが偏心
したアンバランス車て構成される手段である。この回転
手段1の回転運動を増速輪列2により増速し発電機構と
しての変換器A3のロータ一を回転させ交流電流を生じ
せしめる。この交流を整流回路4により整流し畜電手段
5に蓄電する。本実施例ではこの蓄電手段として大容量
コンデンサ一である電気二重層コンデンサーを用いてい
る。この大容量コンデンサーを電源として、時間標準で
ある水晶を含む制御回路6やこの制御回路6に制御され
た駆動回路7が作動する。駆動回路7によりエネルギー
を供給されて変換器B8が動作し、この変換器B8の動
きが減速輪列9により指針10に伝えられ時が表示され
る。FIG. 1 is a block diagram showing the concept of a quartz wristwatch system that makes effective use of the present invention. Numeral 1 is a means for generating a rotational torque, which is constituted by an unbalanced wheel in which the center of rotation and the center of gravity are eccentric. The rotational movement of the rotating means 1 is accelerated by the speed increasing wheel train 2 to rotate the rotor of the converter A3 as a power generating mechanism to generate an alternating current. This AC is rectified by the rectifier circuit 4 and stored in the storage unit 5. In this embodiment, an electric double layer capacitor, which is a large-capacity capacitor, is used as the power storage means. Using this large-capacity capacitor as a power supply, a control circuit 6 including a crystal which is a time standard and a drive circuit 7 controlled by the control circuit 6 operate. The energy is supplied by the drive circuit 7 to operate the converter B8. The movement of the converter B8 is transmitted to the hands 10 by the speed reduction train 9 and the time is displayed.
【0007】図2は発電機構としての変換器A3の説明
図である。永久磁石20aを含むローター20をかこむ
様にステーター21が配置されている。コイル22は磁
心22aに巻かれており磁心22aとステータ一21と
はネジ23により固着されている。このローター20が
回転する事によりコイルには次式で表される起動力Eと
電流Iが生じる。FIG. 2 is an explanatory diagram of a converter A3 as a power generation mechanism. The stator 21 is arranged so as to cover the rotor 20 including the permanent magnet 20a. The coil 22 is wound around a magnetic core 22a, and the magnetic core 22a and the stator 21 are fixed by screws 23. When the rotor 20 rotates, a starting force E and a current I expressed by the following equation are generated in the coil.
【0008】[0008]
【数1】 (Equation 1)
【0009】この起動力はほぼsinカーブを持つ交流
である。又ローター20とそれをかこむステータ一21
の穴とが同心円でありほぼ全周にわたりロータ磁石をか
こんでいる。これによりロータ一のある場所に止まって
いようとする力(引き卜ルク)を最小にする事ができ
る。このような形状のステータが引き卜ルクを下げるこ
との説明をもう少し詳しく説明する。ステーター21は
2つの極片部分21aと21bとそれぞれの極片部分を
つなぐ細に部分21Cでローター磁石20aを囲むよう
に形成される。例えばロータ磁石20aのN磁極が一方
のステータ極片21aからの他方のステータ極片21b
に向かって回転しステータ極片間をつなぐ細い部分21
cの近傍に至ったとき、一部の磁速が細い部分21cを
介して他方のステータ極片21bの方に洩れ流れること
になる。これは言い換えるならば、最初の一方の側のス
テータ極片21aに残る磁束が少なくなることを意味
し、結果的にロータを磁気的安定点に戻そうとする最大
引きトルクがその分小さくなることになる。例えば細い
部分21cがなく空隙を構成するようなステーター(例
えば特開昭52−80871号公報の第1図に開示され
ているステ−ター)の場合には空隙部の磁気抵抗が著し
く大きくなるためロータ一磁極がその空隙を超えるまで
磁束は最初の側のステーター極片に残ろうとするように
なり、結果的に引きトルクが著しく大きくなってしまう
が、本発明の構成では細い部分21cから他方のステー
タ極片に21bに磁束が洩れているので引きトルクが格
段に下がることになる。その為、アンバランス車が小さ
くても容易にローターが起動開始させられるようにな
る。This starting force is an alternating current having a substantially sin curve. The rotor 20 and the stator 21 enclosing the rotor 20
Are concentric circles and enclose the rotor magnet over almost the entire circumference. As a result, the force (torque) that tends to stop at a certain position of the rotor can be minimized. The fact that the stator having such a shape lowers the torque will be described in more detail. The stator 21 is formed so as to surround the rotor magnet 20a with a thin portion 21C connecting the two pole piece portions 21a and 21b and the respective pole piece portions. For example, the N magnetic pole of the rotor magnet 20a is changed from one stator pole piece 21a to the other stator pole piece 21b.
Part 21 rotating toward the stator and connecting the stator pole pieces
When reaching the vicinity of c, a part of the magnetic velocity leaks and flows toward the other stator pole piece 21b through the thin portion 21c. In other words, this means that the magnetic flux remaining on the first one-side stator pole piece 21a decreases, and consequently, the maximum pulling torque for returning the rotor to the magnetically stable point decreases. become. For example, in the case of a stator (for example, a stator disclosed in FIG. 1 of JP-A-52-80871) in which a gap is formed without the thin portion 21c, the magnetic resistance of the gap becomes extremely large. Magnetic flux tends to remain on the stator pole piece on the first side until the rotor pole exceeds its air gap, resulting in a significant increase in pulling torque. Since the magnetic flux is leaking to the stator pole piece 21b, the pulling torque is significantly reduced. Therefore, even if the unbalanced vehicle is small, the rotor can be easily started to start.
【0010】また最初の最大引きトルクを越えてロータ
ーが回転を開始するとアンバランス車は慣性もあって回
転を継続するが、回転の後半になりエネルギーが少なく
なって引きトクルを越えられない地点でアンバランス車
は停止する。従って引き卜ルクが小さい方がローターの
回転角度を広げることができることになる。本発明の構
成では上述のごとく引き卜ルクが小さいので、その分ア
ンバランス車はより後の方まで回転することができ、開
転角度を広げて発電量を充分確保できるものである。特
にアンバランス車とロータとの間は増速輪列て接続され
るので、アンバランス車の回転角度の僅かな増加もロー
タ一では数回転にも相当することになり、小型発電装置
にとっての影響はかなり大きく、発電効率を高めるポイ
ントとなる。 尚、磁束の漏れが磁束の変化量dφを減
ずることになるので起動力Eも下がることが予想される
が、実際には引き卜ルクが小さくなるためロータの回転
速度が早くなり、襲束の変化速度1/dtが大きくなる
ため起動力Eは実質的に下がることはない。When the rotor starts rotating beyond the initial maximum pulling torque, the unbalanced vehicle continues to rotate due to inertia. However, in the latter half of the rotation, the energy is reduced and at a point where it cannot cross the pulling vehicle. The unbalanced car stops. Therefore, the smaller the torque, the wider the rotation angle of the rotor. In the configuration of the present invention, since the pull torque is small as described above, the unbalanced vehicle can be rotated further by that much, and the opening angle can be widened to secure sufficient power generation. In particular, since the unbalanced vehicle and the rotor are connected in a speed-up gear train, a slight increase in the rotation angle of the unbalanced vehicle is equivalent to several rotations in the rotor alone, which has an effect on the small power generator. Is quite large, which is a point to increase power generation efficiency. Note that the starting force E is also expected to decrease because the leakage of the magnetic flux reduces the variation dφ of the magnetic flux. However, in actuality, the torque is reduced, so that the rotation speed of the rotor is increased, and the attack force is reduced. Since the change speed 1 / dt increases, the starting force E does not substantially decrease.
【0011】図3は回転手段1から増速輪列2を介して
変換器A3にいたるまでの機構の説明用の断面図であ
る。31が回転中心と重心とを偏心させたアンバランス
車で、32が地板、33が受である。アンバランス車3
1のアンバランスにより生じる回転運動が増速輪列31
a、34、及びローターかな20bによりロータ一磁石
20aの回転運動になる。22bはコイルリード基板で
ありコイルの端未処理がなされ、このコイルリード基板
22bと回転基板35とが接触しコイルに誘起された電
力が回路に伝えられる。FIG. 3 is a sectional view for explaining the mechanism from the rotating means 1 to the converter A3 via the speed increasing wheel train 2. Reference numeral 31 denotes an unbalanced vehicle in which the center of rotation and the center of gravity are eccentric, reference numeral 32 denotes a main plate, and reference numeral 33 denotes a bearing. Unbalanced car 3
The rotational motion caused by the imbalance of the gear train 1
a, 34 and the rotor pinion 20b result in rotational movement of the rotor-to-magnet 20a. Reference numeral 22b denotes a coil lead board on which the ends of the coil are unprocessed. The coil lead board 22b comes into contact with the rotating board 35, and the electric power induced in the coil is transmitted to the circuit.
【0012】前記したごとくローターの引き卜ルクが小
さければアンバランス車31のアンバランス量も小さく
てよい。起動の最低条件は (ロータ一引き卜ルク)<(アンバランス車のアンバラ
ンス卜ルク) となる。As described above, if the torque of the rotor is small, the unbalance amount of the unbalance wheel 31 may be small. The minimum condition for starting is (rotor pull torque) <(unbalance torque of unbalanced vehicle).
【0013】次に本発明の目的である小型化と発電効率
を高めるための整流回路の構成について述べる。Next, the configuration of a rectifier circuit for reducing the size and increasing the power generation efficiency, which is the object of the present invention, will be described.
【0014】図4は従来の整流回路4の説明図である。
整流回路は41.42.43.44の4つのダイオード
で構成されている。5は蓄電手段であり本実施例では大
容量コンデンサーである電気二重層コンデンサーを用い
ている。コイル22に細線45で示す電力が誘起される
と電流は細線で示す様に流れコンデンサー5に畜電され
る。又破線46で示す様に流れるとこれも45の時と同
様の方向でコンデンサー5に蓄電される。FIG. 4 is an explanatory diagram of a conventional rectifier circuit 4.
The rectifier circuit is composed of four diodes 41.42.43.44. Reference numeral 5 denotes a power storage means, and in this embodiment, an electric double layer capacitor which is a large capacity capacitor is used. When the electric power indicated by the thin line 45 is induced in the coil 22, the current flows as indicated by the thin line and is stored in the condenser 5. When the current flows as indicated by a broken line 46, the electric power is also stored in the capacitor 5 in the same direction as at 45.
【0015】一般に半波整流に対して全波整流は効率が
よいと考えられるが、これを本発明が対象とするような
アンバランス車でローター磁石を回転させる小型発電装
置に用いた場合状況はかなり異なる。即ち、ロータ磁石
が回転しているときは発電すると同時に、コイルに流れ
る発電電流(誘起電流)によりロータの回転を妨げよう
とする電磁ブレーキをも発生させることになる。当然こ
の電磁ブレーキはアンバランス車の駆動エネルギーを見
かけ上滅らすことになり、あたかも一回り小さなアンバ
ランス車を使っているのと同じ状態にしてしまう。全波
整流はロータ一の回転の全域においてこの電磁ブレーキ
が作用することになるので、アンバランス車が回転のよ
り早い時点で引きトルクを越えられなくなり停止してし
まう。この結果アンバランス車の回転角度が狭められ発
電効率を極端に劣化させてしまうという問題である。In general, full-wave rectification is considered to be more efficient than half-wave rectification. However, when this is used in a small power generator for rotating a rotor magnet in an unbalanced vehicle as the object of the present invention, Quite different. That is, when the rotor magnet is rotating, power is generated, and at the same time, an electromagnetic brake that prevents the rotation of the rotor by the generated current (induced current) flowing through the coil is also generated. Naturally, this electromagnetic brake will apparently destroy the driving energy of the unbalanced vehicle, and it will be as if you are using a slightly smaller unbalanced vehicle. In the full-wave rectification, the electromagnetic brake is applied in the entire region of the rotation of the rotor, so that the unbalanced wheel cannot exceed the pulling torque at an earlier point of rotation and stops. As a result, there is a problem that the rotation angle of the unbalanced vehicle is narrowed and the power generation efficiency is extremely deteriorated.
【0016】本発明では従来効率が悪いとされていた半
波整流を用いることによりこの問題を解決した。図5に
その実施例を示す。図5は本発明による充電回路の説明
図である。アンバランス車51による回転力を増速輪列
52でローター53に伝える。ローター53の回転によ
り生じた磁界の変化がステーター54を介してコイル5
5に伝わりコイル両端に誘起電圧が発生する。57は蓄
電手段であるコンデンサーであり、コイル55で生じた
電力を01 、02 を通じて蓄えて時計体56へその電力
を供給する。このコンデンサー57の耐圧電圧以上の過
充電防止回路がリミッタ一58である。In the present invention, this problem has been solved by using half-wave rectification, which was conventionally considered to be inefficient. FIG. 5 shows the embodiment. FIG. 5 is an explanatory diagram of a charging circuit according to the present invention. The rotational force of the unbalanced wheel 51 is transmitted to the rotor 53 by the speed increasing train 52. The change in the magnetic field caused by the rotation of the rotor 53 is transmitted to the coil 5 via the stator 54.
5 and an induced voltage is generated at both ends of the coil. Reference numeral 57 denotes a capacitor serving as power storage means, which stores the electric power generated in the coil 55 through O 1 and O 2 and supplies the electric power to the clock body 56. The limiter 58 is an overcharge prevention circuit that is higher than the withstand voltage of the capacitor 57.
【0017】59は半波整流の作用をするダイオードで
ある。また59は、コイル55に交流電力が発生してい
ない時にコンデンサー57に蓄えられた電力がコイル5
5を通じて失われる事を防止する逆流防止用ダイオード
の役割も兼ねている。半波整流回路を用いた場合と全波
整流を用いた場合の発電の違いを図6により説明する。Reference numeral 59 denotes a diode which performs a half-wave rectification. 59 indicates that the power stored in the condenser 57 when the AC power is not
5 also serves as a backflow prevention diode for preventing the loss through. The difference between the power generation using the half-wave rectification circuit and the power generation using the full-wave rectification will be described with reference to FIG.
【0018】図6は蓄電手段57に流れ込む電流波形を
示しており、図4に示した従来の全波整流回路と図5に
示した本発明による1つのダイオート59による半波整
流とを比較して示したものである。60が基準録であ
る。61が従来の整流回路での発生電流、62は本発明
での発生電流、63は従来の全波整流回路での電圧ドロ
ップによるロス分であり、64は本発明による半波整流
回路での電圧ドロップによるロス分である。蓄電手般に
蓄えられる電荷量は従来は61と63とに包まれた面積
分であり本発明によるものは62と64とに包まれた面
積分である。この面積比較ではほとんど差はなく蓄電性
能は同等である。従来の全波整流に比べ半波整流を用い
ても蓄電性能に差のない理由を次に述べる。半波整流で
カットされている期間(図6では66に示す)はコイル
22に電流が流れず、したがってロ一タ一に加わる電磁
ブレーキトルクが小さい為アンバラン車の動きが速くな
る。すなわち66の期間のエネルギーはアンバランス車
の運動エネルギーとして蓄えられ発電時に解放される。
したがって61に比べ62のピーク値も大になっている
のである。又整流ロスもダイオード2個が1個になり半
分となる事も有利に働いている。この結果半波整流にし
たにもかかわらずその発電及び蓄電性能は全波整流に比
べ悪くならないのである。FIG. 6 shows a waveform of a current flowing into the electric storage means 57, and compares the conventional full-wave rectification circuit shown in FIG. 4 with the half-wave rectification by one die auto 59 shown in FIG. It is shown. Reference numeral 60 is a reference record. 61 is a generated current in the conventional rectifier circuit, 62 is a generated current in the present invention, 63 is a loss due to a voltage drop in the conventional full-wave rectifier circuit, and 64 is a voltage in the half-wave rectifier circuit according to the present invention. Loss due to drop. Conventionally, the amount of electric charge stored in the power storage device is the area covered by 61 and 63, and that according to the present invention is the area covered by 62 and 64. In this area comparison, there is almost no difference, and the power storage performance is the same. The reason why there is no difference in power storage performance even when half-wave rectification is used as compared with conventional full-wave rectification will be described below. During the half-wave rectification cutoff period (indicated by 66 in FIG. 6), no current flows through the coil 22, so that the electromagnetic brake torque applied to the rotor is small, so that the movement of the unbalun vehicle becomes faster. That is, the energy for the period 66 is stored as the kinetic energy of the unbalanced vehicle and released during power generation.
Therefore, the peak value of 62 is larger than that of 61. In addition, the rectification loss is advantageously reduced to two diodes and one half. As a result, despite the use of half-wave rectification, its power generation and storage performance is not worse than that of full-wave rectification.
【0019】また半波整流を用いた場合前記のごとく磁
気ブレーキが少ない分アンバランス車の運動エネルギー
をより高い状態で回転させられるので、その分全波整流
の場合よりアンバランス車の回転角度を大きくとること
ができ、ロ一ターを余分に回して発電量を稼ぐものであ
る。このようにロータ一の回転速度が速くなることを回
転角度を広げられることにより半波整流にもかかわらず
全波整流したのと遜色電量が確保でき、アンバランス車
の駆動エネルギーを保持させることにより、ローターの
回転角度を確実に広げ発電効率を高めたものである。特
にアンバランス車とロータとの間の増速比率はきわめて
大きいのでアンバランス車の回転角度の僅かな増加もロ
ータ一の大きな回転につながり、小型発電装置にとって
発電効率への影響はかなり大きなものとなる。かかる本
発明の構成によれば、腕時計を携帯した者がデスクワー
ク等の僅かな動きをしてもアンバランス車が直ちに起動
しアンバランス車の傾きをローターの有効な回転につな
げるので、時計を動かすのに十分な電力が確実に蓄積さ
れる。When half-wave rectification is used, as described above, the kinetic energy of the unbalanced vehicle can be rotated in a higher state because of the reduced magnetic brake. It can be made large, and the rotor is turned excessively to generate power. By increasing the rotation angle to increase the rotation speed of the rotor in this way, it is possible to secure an amount of electricity comparable to full-wave rectification despite half-wave rectification, and to maintain the driving energy of the unbalanced vehicle by In addition, the rotation angle of the rotor is surely widened and the power generation efficiency is increased. In particular, since the speed increase ratio between the unbalanced vehicle and the rotor is extremely large, a slight increase in the rotation angle of the unbalanced vehicle also leads to a large rotation of the rotor, and the effect on the power generation efficiency is quite large for a small generator. Become. According to the configuration of the present invention, even if the person carrying the wristwatch makes slight movements such as desk work, the unbalanced vehicle starts immediately and the inclination of the unbalanced vehicle is linked to the effective rotation of the rotor, so that the clock is moved. Enough power to be stored.
【0020】またもちろん全波整流が4個のダイオード
を使用するのに対して半波整流は1個のダイオートで済
むので小型携帯機器に必要なスべース効率の点でも格段
に有利となることはいうまでもない。素子の少たい分信
頼性の管理も容易になる。Of course, while full-wave rectification uses four diodes, half-wave rectification requires only one die, so that it is significantly advantageous in terms of space efficiency required for small portable equipment. Needless to say. The smaller the number of devices, the easier it is to manage the reliability.
【0021】図1における蓄電手段5から先の制御回路
6、駆動回路7、変換器B8、減速輪列9、指針10は
従来と同じものでよく周知の機構が用いられている。The control circuit 6, the drive circuit 7, the converter B8, the reduction gear train 9, and the pointer 10 preceding the power storage means 5 in FIG. 1 are the same as conventional ones, and well-known mechanisms are used.
【0022】本実施例の発電装置ではロータ一磁石は厚
肉円筒型であり加工はきわめて簡単であり、希土類磁石
等あらゆる磁石を使用することができる。又磁石の磁束
をステータ一、磁心という高透磁率材により磁気回路を
構成し取り出している為コイルを鎖交する磁束数φがき
わめて大きくなっている。従ってこの面からも発電効率
が大幅に高くなっている。また本実施例では磁石とコイ
ルをレイアウト上切りはなして配置し、磁石とコイルを
平板状ステーターで磁気的に結合するので組み込みが容
易であるとともに薄型の発電装置となる。また各要素を
分散配置できる事から時計全体のレイアウトを考えて他
の構成部品、例えば輪列や回路等のスキマへ自由に配置
できそのスぺース効率はきわめて良い。In the power generator of the present embodiment, the rotor and magnet are of a thick cylindrical type and the processing is very simple, and any magnet such as a rare earth magnet can be used. Further, since the magnetic flux of the magnet is formed and taken out of a magnetic circuit by a high magnetic permeability material such as a stator and a magnetic core, the number of magnetic fluxes φ interlinking the coil is extremely large. Therefore, the power generation efficiency is greatly increased from this aspect as well. Further, in this embodiment, the magnet and the coil are arranged so as to be separated from each other in the layout, and the magnet and the coil are magnetically coupled by the plate-shaped stator, so that the assembly is easy and a thin power generator is obtained. In addition, since each element can be arranged in a distributed manner, the layout of the entire timepiece can be considered and other components such as a wheel train and a circuit can be freely arranged in a space, and the space efficiency is extremely good.
【0023】又本実施例では畜電手段として大容量コン
デンサーを用いている。コンデンサーは電池等の様な化
学反応でなく物理現象であり蓄電手段そのものの寿命が
きわめて長く、本実施例によるシステムによれば従来の
ゼンマイ式の時と同様な寿命が得られ、もちろん電池交
換のごとくわずらわしさもなく、しかも水晶時計等高い
精度の時計が実現できる。In this embodiment, a large-capacity condenser is used as the storage means. The capacitor is not a chemical reaction like a battery but a physical phenomenon, and the life of the power storage means itself is extremely long.According to the system according to the present embodiment, the same life as that of the conventional mainspring type can be obtained. A highly accurate timepiece such as a quartz timepiece can be realized without any hassle.
【0024】又ダイオードをリミッターより発電装置側
に配した事により半波整流の電流カット時の悪影響をも
吸収して充電効率を向上させている。Further, by disposing the diode closer to the power generator than the limiter, the adverse effect of half-wave rectification when the current is cut can be absorbed to improve the charging efficiency.
【0025】回転手段としてのアンバランス車のアンバ
ランス部31bは本構造のみでなく他ももちろん可能で
ある。例えば図3において受33の上に配置をすればア
ンバランス量を大きくとる事がたやすく行える。The unbalanced portion 31b of the unbalanced wheel as a rotating means is not limited to this structure, but can be of course other. For example, in FIG. 3, if it is arranged on the receiver 33, it is easy to increase the amount of imbalance.
【0026】蓄電手段5については本実施例では大容量
コンデンサを用いたが充電可能な電源であれば何でもか
まわない。例えば近年充電可能なリチウム電池や団体電
解質電池等も実用化されつつあり、これらも電池そのも
のの容量も大きく長期信頼性も高く本発明に適した電源
である。又銀電池はその長期信頼性に若干問題はあるが
蓄電手段として使用も可能である。In the present embodiment, a large-capacity capacitor is used for the power storage means 5, but any power supply that can be charged may be used. For example, rechargeable lithium batteries, group electrolyte batteries, and the like have recently been put into practical use, and these are also power sources suitable for the present invention because of their large capacity and long-term reliability. Although silver batteries have some problems in long-term reliability, they can be used as power storage means.
【0027】又図1における蓄電手段以降の制御回路か
ら表示手段である指針までの構成は針表示の例で示した
ものであるが、表示手段が針でなくLCD等のデジタル
表示でもかまわない。Although the structure from the control circuit after the electric storage means to the pointer as the display means in FIG. 1 is shown in the example of the needle display, the display means may be digital display such as LCD instead of the needle.
【0028】[0028]
【発明の効果】以上のように本発明の構成によれば上述
の如くステータ一極片間を細い部分でつなげることによ
り生じる磁束の洩れを巧みに利用するとともに半波整流
回路を用いることにより、小型のアンバランス車の使用
を可能にして発電装置全体を腕時計のような小型携帯機
器に組み込める程度に小型化できたものである。また同
時に、小型のアンバランス車を用いているにもかかわら
ず小型携帯機器の僅かな動きでも確実にアンバランス車
ひいてはロータを起動させ、且つアンバランス車の回転
角度を確実に広げ発電効果を高めたものであり、実用化
可能な小型発電装置を堤供したものである。本発明の小
型発電装置を腕時計に組み込んだ場合、デスクワーク等
の僅かな動きであっても時計を駆動するのに十分な発電
・蓄電が可能となったものであり、日常生活で使用でき
る小型発電装置を堤供したものである。As described above, according to the structure of the present invention, as described above, the leakage of magnetic flux caused by connecting the stator pole pieces with thin portions is skillfully utilized, and the half-wave rectifier circuit is used. The size of the power generation device has been reduced to such an extent that it can be used in a small portable device such as a wristwatch by enabling the use of a small unbalanced vehicle. At the same time, even though a small unbalanced vehicle is used, even a small movement of a small portable device can reliably start the unbalanced vehicle and thus the rotor, and also reliably expand the rotation angle of the unbalanced vehicle to enhance the power generation effect. And a small power generation device that can be put into practical use was provided. When the small power generation device of the present invention is incorporated in a wristwatch, it is possible to generate and store enough power to drive the clock even with a slight movement such as desk work, and the small power generation that can be used in daily life The device was provided.
【0029】又、本発明の発電装置は磁石とコイルをレ
イアウト上切りはなして配置し、磁石とコイルを平板状
ステータ一で磁気的に結合するので組み込みが容易であ
るとともに薄型の発電装置となる。また各要素を分散配
置できる事から携帯機器のレイアウトを考えて他の構成
部品、例えば回路部品等のスキマへ自由に配置できその
スぺース効率はきわて良い。更に半波整流を用いること
により素子の数を減らして小スべース化にも寄与するも
のである。Further, the power generator of the present invention has a magnet and a coil which are cut off in the layout, and the magnet and the coil are magnetically coupled by a flat stator. . In addition, since the components can be arranged in a distributed manner, the layout can be freely arranged in a space of another component, for example, a circuit component in consideration of the layout of the portable device, and the space efficiency is excellent. Further, by using half-wave rectification, the number of elements can be reduced, which contributes to miniaturization.
【図1】本発明のシステムの概念を示すプロック図。FIG. 1 is a block diagram showing the concept of the system of the present invention.
【図2】発電機構の説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of a power generation mechanism.
【図3】輪列部の断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of a train wheel section.
【図4】従来の整流回路の説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of a conventional rectifier circuit.
【図5】本発明による充電回路の説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram of a charging circuit according to the present invention.
【図6】蓄電電流波形図。FIG. 6 is a storage current waveform diagram.
1・・・・回転手段 2・・・・増速手段 3・・・・発電機構 4・・・・整流回路 5・・・・蓄電手段 20,53・・ロータ一 21,54・・ステーター 22,55・・コイル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotating means 2 ... Speed increasing means 3 ... Generating mechanism 4 ... Rectifier circuit 5 ... Power storage means 20,53 ... Rotor one 21,54 ... Stator 22 , 55
─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成10年3月13日[Submission date] March 13, 1998
【手続補正2】[Procedure amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【特許請求の範囲】[Claims]
【手続補正3】[Procedure amendment 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0004[Correction target item name] 0004
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明の発電装置付電子
時計は、回転中心と重心が偏心したアンバランス車と、
コイル、板状のステータ一、永久磁石を傭えたローター
より成り、前記ロータ一の回転運動により発電する機械
一電気変換器と、前記アンバランス車の回転を増速して
前記ローターに伝達する増速輪列と、前記機械一電気変
換器により発生した交流電流を整流する整流手段と、前
記整流手段により整流された電流を蓄電する蓄電手設と
を有し、前記アンバランス車は前記増速輪列を構成する
1つの歯車と同軸に配置され、前記機械−電気変換器と
前記増即輪列はほぼ同一断面上に配置されてなることを
特徴とする。An electronic timepiece with a power generator according to the present invention comprises: an unbalanced vehicle having a rotational center and a center of gravity eccentric;
It is composed of a coil, a plate-shaped stator, and a rotor using permanent magnets, and a mechanical-electrical converter that generates electric power by the rotational movement of the rotor, and an increase that transmits the rotation of the unbalanced wheel to the rotor by increasing the speed A speed train, rectifying means for rectifying an alternating current generated by the mechanical-electrical converter, and a power storage device for storing the current rectified by the rectifying means; It is characterized in that it is arranged coaxially with one gear constituting a wheel train, and the electromechanical converter and the speed increasing wheel train are arranged on substantially the same cross section.
【手続補正4】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0008[Correction target item name] 0008
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0008】[0008]
【発明の効果】以上のように本発明の構成によれば、回
転中心と重心が偏心したアンバランス車と、コイル、板
状のステータ一、永久磁石を傭えたローターより成り、
前記ロータ一の回転運動により発電する機械一電気変換
器と、前記アンバランス車の回転を増速して前記ロータ
ーに伝達する増速輪列と、前記機械一電気変換器により
発生した交流電流を整流する整流手段と、前記整流手段
により整流された電流を蓄電する蓄電手設とを有し、前
記アンバランス車は前記増速輪列を構成する1つの歯車
と同軸に配置されてなることにより、時計体の薄型化を
可能とした発電装置付電子時計を提供することができ
る。As described above, according to the structure of the present invention, an unbalanced wheel having a center of rotation and an eccentric center of gravity, a coil, a plate-shaped stator, and a rotor employing a permanent magnet are provided.
A mechanical-electrical converter that generates electric power by the rotational movement of the rotor, a speed-up train that accelerates the rotation of the unbalanced wheel and transmits it to the rotor, and an alternating current generated by the mechanical-electrical converter. A rectifying means for rectifying the electric power, and a power storage device for storing the electric current rectified by the rectifying means, wherein the unbalanced vehicle is arranged coaxially with one gear constituting the speed increasing train. In addition, it is possible to provide an electronic timepiece with a power generation device that enables a thinning of the timepiece body.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H02K 7/06 H02K 7/06 Z 21/18 21/18 G ──────────────────────────────────────────────────の Continued on front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H02K 7/06 H02K 7/06 Z 21/18 21/18 G
Claims (1)
と、 コイル、板状のステータ一、永久磁石を傭えたローター
より成り、前記ロータ一の回転運動により発電する機械
一電気変換器と、 前記アンバランス車の回転を増速して前記ローターに伝
達する増速輪列と、 前記機械一電気変換器により発生した交流電流を整流す
る整流手段と、 前記整流手段により整流された電流を蓄電する蓄電手設
とを有し、 高透磁率材より成る前記ステーターは前記ローターと同
心円状の穴を有し二つの極片部分が極片部分間における
引き卜ルクを減少させるよう接続されて前記ローターの
全周を取り囲むように形成し、 旦つ、前記整流手段を半波整流回路により構成したこと
を特徴とする発電装置付電子時計。1. An unbalanced wheel having an eccentric center of rotation and a center of gravity, a mechanical-electrical converter comprising a coil, a plate-shaped stator, and a rotor having a permanent magnet, and generating electric power by rotating the rotor. A speed increasing train that increases the speed of rotation of the unbalanced vehicle and transmits the speed to the rotor; a rectifier that rectifies an alternating current generated by the mechanical-electrical converter; and stores the current rectified by the rectifier. The stator made of a high magnetic permeability material has a concentric hole with the rotor, and two pole piece portions are connected so as to reduce the torque between the pole piece portions. An electronic timepiece with a power generator, wherein the electronic timepiece is formed so as to surround the entire circumference of the rotor, and each of the rectifiers is constituted by a half-wave rectifier circuit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10031593A JP2910753B2 (en) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | Electronic clock with generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10031593A JP2910753B2 (en) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | Electronic clock with generator |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8009284A Division JP2806337B2 (en) | 1996-01-23 | 1996-01-23 | Electronic clock with generator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10307191A true JPH10307191A (en) | 1998-11-17 |
JP2910753B2 JP2910753B2 (en) | 1999-06-23 |
Family
ID=12335501
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10031593A Expired - Lifetime JP2910753B2 (en) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | Electronic clock with generator |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2910753B2 (en) |
-
1998
- 1998-02-13 JP JP10031593A patent/JP2910753B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2910753B2 (en) | 1999-06-23 |
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