JPH11160463A

JPH11160463A - 電子制御式機械時計

Info

Publication number: JPH11160463A
Application number: JP22073998A
Authority: JP
Inventors: Osamu Takahashi; 理高橋; Tatsuo Hara; 辰男原; Masatoshi Mogi; 正俊茂木; Eiichi Nagasaka; 栄一永坂
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1997-09-26
Filing date: 1998-08-04
Publication date: 1999-06-18

Abstract

(57)【要約】【課題】容易に取扱えて歩留りも向上でき、かつ起電
圧を高くでき、回転数の検出も簡単に行えるようにした
電子制御式機械時計を提供すること。【解決手段】電子制御式機械時計の発電機３０を、輪
列の回転に連繋して回転するロータ１２と、板状の２つ
のステータ３１，３２と、両ステータ３１，３２の一端
に形成され、かつ両ステータ３１，３２を組合わせた状
態で前記ロータ１２の周囲に円をなして配置される半円
状の一対のステータ孔３５，３６と、少なくとも一方の
ステータ３１，３２の外周に巻線されたコイル３３，３
４とで構成する。ステータ孔３５，３５が２つのステー
タ３１，３２で構成されるため、一体のステータのよう
に外ノッチを設ける必要が無く、容易に取り扱えるとと
もに、起電圧を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゼンマイが開放す
る時の機械エネルギーを駆動源として動作しつつ、一部
電気エネルギーに変換し、この電力により回転制御手段
を作動させて回転周期を制御する電子制御式機械時計に
関し、特に機械エネルギーを電気エネルギーに変換する
とともに、制御動力に用いる発電機の改良に関する。

【０００２】

【背景技術】電子制御式機械時計の駆動原理は、ゼンマ
イをエネルギー源として輪列を駆動するが、機械時計に
固有のテンプ及びガンギ車からなる機械式調速機構に替
えて、輪列に連繋する発電機を用いる。発電機は、輪列
からの回転を受けて発電し、これによって生じた電力に
より制御用の電子回路を駆動し、電子回路からの制御信
号により前記発電機の回転周期を制御することで、輪列
に制動をかけて調速する。従って、この構造では、電子
回路の駆動源となる電池が不要で、しかも電池駆動式の
電子時計並の高精度を得られる。

【０００３】この種ハイブリッド型時計の従来技術とし
て、本出願人が先に開発した特開平８−５７５８号公報
に示す技術がある。図１６は同公報に開示された時計の
平面図、図１７は同時計に用いられる発電機の分解斜視
図である。

【０００４】電子制御式機械時計は、ゼンマイ、香箱歯
車、香箱真及び香箱蓋からなる香箱車１を備えている。
ゼンマイは、外端が香箱歯車、内端が香箱真に固定され
る。香箱真は、地板と輪列受に支持され、角穴車４と一
体で回転するように角穴ネジ５により固定されている。
角穴車４は、時計方向には回転するが反時計方向には回
転しないように、こはぜ６と噛み合っている。

【０００５】ゼンマイを内蔵した香箱車１からの回転動
力は、二番車７、三番車８、四番車９、五番車１０、六
番車１１からなる輪列を介して増速されて発電機２０に
連繋される。

【０００６】発電機２０は、従来の電池駆動式電子時計
の駆動用ステップモータに類似する構造であり、ロータ
１２，ステータ１５及びコイルブロック１６とからなっ
ている。

【０００７】ロータ１２は、六番車１１に連繋して回転
するロータかな１２ａの軸回りに、ロータ磁石１２ｂ、
ロータ慣性円板１２ｃを一体に取付けたものである。

【０００８】ステータ１５の外周にはステータコイル１
５ａが巻線されている。このステータ１５は、先端部に
前記ロータ磁石１２ｂを回転可能に収容するステータ孔
１５ｂを開口し、更にステータ孔１５ｂの外側周囲にお
いて１８０°間隔で孔１５ｂ側に向けて窪む一対の外ノ
ッチ１５ｃを設けた形状であり、後端側をビス２１によ
り図示しない地板に固定する。

【０００９】コイルブロック１６は、その磁心１６ａに
コイル１６ｂを巻線したもので、その両端をステータ１
５の両端に重ね合せて同じく一対のビス２１により共締
めして地板に固定し、一体としている。

【００１０】また、ステータ１５と磁心１６ａの構成材
料は、ＰＣパーマロイであり、更にステータコイル１５
ａとコイル１６ｂは、各々の発電電圧を加えた出力電圧
となるように直列接続されている。

【００１１】そして、この発電機２０は、ロータ１２の
回転により得られた電力を、図示しないコンデンサを介
して水晶発振器を備えた電子回路に給電し、この電子回
路でロータの回転検出及び基準周波数に応じてロータ回
転の制御信号をコイルに送り、この結果、輪列は常時そ
の制動力に応じて一定の回転速度で回転する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記構造の発
電機２０にあっては、次に述べる構造上及び電磁気的特
性上の課題があった。

【００１３】この発電機２０は、従来のステップモータ
の構造を踏襲するとともに、輪列などの他の部品との取
合いをさけながら発電を有利とする、すなわち、コイル
の巻回数を可及的に増すためにコイルブロック１６を付
加している。

【００１４】このため、ステータ孔１５ｂの形成位置
が、図示のごとく片持ち支持的な構造となり、また電磁
気的には、ステップモータでは問題がなかったものの、
発電機としての特性に難が生じていた。

【００１５】まず、ステータ孔１５ｂは、ステータ１５
に打抜き成形などにより一体に作られているため、外ノ
ッチ１５ｃ部分を磁束が通過する。そして、ロータ１２
の磁石１２ｂが外ノッチ１５ｃを通過する際、外ノッチ
１５ｃの磁束は変化するものの、コイル側の磁束はほと
んど変化しないため、通過位置で起電圧が落込む。

【００１６】この防止対策として、製作に当っては、外
ノッチ１５ｃの幅を十分細くして落込み量を減少させて
いる。

【００１７】ところが、このようにした場合には、加工
時、あるいは加工後の巻線、焼鈍などの次加工過程で、
ステータ孔１５ｂが僅かな外力で変形し易くなり、径変
動や変形により、パーミアンスが変り、コギングトルク
が上昇し、発電機としての効率が低下する原因となる。

【００１８】また、ロータ回転数の検出を行う最も簡単
な方法としては、その発電波形を検出し、これを二値化
する方法がある。しかしながら、実際には、前述のごと
く、ノッチ通過位置で起電圧が落込むため、その波形が
一周期毎に図１８（ｂ）に示す複雑な山形波形となり、
検出が難しかった。

【００１９】更に、完成品は、最終的にコイルブロック
１６と組合わせてビス止めにより地板に取付けるのであ
るが、コイルが重いため、きわめて僅かな力が掛って
も、外ノッチ１５ｃから先のステータ１５の先端側が容
易に折れ曲ったり、変形しやすく、その取扱には細心の
注意を必要としていた。

【００２０】勿論、検査工程において、これら変形の生
じたものは不良品として処分しているが、その構造上、
各工程において歩留りが低下することはさけられなかっ
た。

【００２１】本発明の目的は、ステータ孔を二分割する
ことで、取扱上の問題を解決し、歩留り向上を図り、同
時に起電圧を高くでき、発電波形を正弦波とすることで
回転数の検出も簡単に行えるようにした電子制御式機械
時計を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明の電子制御式機械
時計は、ゼンマイをエネルギー源として輪列を駆動する
とともに、輪列からの回転を受けて回転する発電機に電
力を生じさせ、この電力により駆動される電子回路によ
って前記発電機の回転周期を制御することで、輪列に制
動をかけて調速するようにした電子制御式機械時計にお
いて、前記発電機は、前記輪列の回転に連繋して回転す
るロータと、板状の２つのステータと、両ステータの一
端に形成され、かつ両ステータを組合わせた状態で前記
ロータ周囲に円をなして配置される半円状の一対のステ
ータ孔と、少なくとも一方のステータの外周に巻線され
たコイルとからなることを特徴とする。

【００２３】従って、ステータ孔が二分割タイプである
ことにより、従来の一体のステータ孔の欠点である外ノ
ッチを設けることによる取扱の難しさや、歩留り低下が
防止される。加えて、起電圧が高くなり、また電圧波形
も正弦波となるため、回転検出が容易となる。

【００２４】この際、両ステータの外周にコイルが巻線
され、各コイル間を直列に接続すれば、巻数が増して起
電圧を大きくでき、発電機として有利となる。

【００２５】また、前記ステータの外周に巻線されたコ
イルは、起電力発生用および回転制御用を兼用している
ものでもよい。この場合、コイルに接続される配線の本
数を少なくできる。

【００２６】さらに、前記ステータの外周には少なくと
も２つのコイルが巻線され、これらのコイルのうちの少
なくとも１つのコイルは回転制御用に用いられ、その他
のコイルのうちの少なくとも１つのコイルは前記電子回
路に給電するための起電力発生用に用いられるものでも
よい。

【００２７】複数のコイルが設けられている際に、各コ
イルの機能を回転制御用と起電力発生用とに完全に分け
ていることで、電磁ブレーキをかけることによる起電圧
の低下がなく、電圧が安定し、その出力波形の乱れも抑
えることができる。

【００２８】この際、前記起電力発生用に用いられるコ
イルのうちの少なくとも１つのコイルは、ロータの回転
検出用を兼用していることが好ましい。この場合も、そ
の電圧波形の乱れも無くすことができることからロータ
の回転周期を容易に検出でき、検出方法が簡単になる。

【００２９】ステータのステータ孔側の端縁に当接可能
な位置決め部材が設けられているとともに、前記各ステ
ータを前記位置決め部材に向けて押圧してステータを位
置決め部材に当接させる位置決め治具が設けられている
ことが好ましい。２つのステータで一対のステータ孔を
形成する場合、２つのステータとロータ磁石の隙間を均
一に設定しなければならない。この隙間がばらつくと、
一方のステータにロータが強く引かれてコギングトルク
が高くなったり、コイルに流れる磁束数が変化して発電
量や発電機を回転するトルクが安定しない。この際、ス
テータとロータ磁石との隙間を測定しながらステータの
位置を設定するのでは組立作業性が低下する。これに対
し、前述のような位置決め治具を設けることで、ステー
タ間にロータを配置した状態で各ステータの位置決めを
正確にかつ容易にできる。

【００３０】位置決め治具は、ステータの端縁に対して
斜めに押しつけられる斜面を備え、この斜面によりステ
ータの高さ方向の位置決めを可能とされていることが好
ましい。この場合、位置決め治具によるステータの径方
向の位置決め作業のみならず、断面方向の位置決め作業
も容易にできる。

【００３１】各ステータは、左右対称の形状であっても
よい。この場合、左右の部品（ステータ）を共用でき、
コストを低減できる。

【００３２】この際、両ステータに巻線されるコイルの
巻数が同一であることが好ましい。このように構成すれ
ば、時計の外部に発生するＡＣノイズ等による磁束が二
つのコイル間を同数流れるようにでき、これによって外
部ノイズの影響を無くすことができ、検出性能が向上す
る。

【００３３】また、各ステータ孔の内周の対向位置の少
なくとも一方には外側に向けて突出するコギングトルク
調整用の内ノッチが形成されていることが望ましい。内
ノッチが形成されていれば、ロータの磁極がこの位置を
通過する際のコギングトルクを下げ、ロータの回転をな
めらかにすることができる。

【００３４】さらに、前記各ステータは、ステータ孔が
形成された一端とは反対側の他端の側面同士が当接され
ているとともに、他端の下面が、各ステータに跨って配
置されたヨークに当接されていることが好ましい。

【００３５】これにより、ステータの側面同士の接触部
分を通る経路と、ステータの下面からヨークを介して他
のステータの下面につながる経路との２つの磁気導通経
路が形成される。磁束は、ステータの側面方向のほうが
流れやすいが、側面同士の接触部分のみで磁気導通経路
を形成すると、側面間のギャップのばらつきによって磁
気抵抗もばらついてしまう。そこで、ステータの下面に
ヨークを配置して磁気導通経路をもう１つ設けること
で、磁気抵抗を安定化させることができる。

【００３６】また、前記輪列を構成する各番車は、各々
異なった軸線上に設けられることで前記コイルに重なら
ない位置に配置されていることが好ましい。輪列を構成
する各番車を各々異なった軸線上に配置すれば、それら
番車の配置設計の自由度が増す。このため、各番車をロ
ータまで迂遠させて配置することにより、番車をコイル
と重ならない位置に配置することが可能になる。従っ
て、コイルの径寸法を大きくして巻数を稼げるから、コ
イルの軸方向の長さ、すなわち磁路長を短くでき、鉄損
を減少させてゼンマイの持続時間を延ばすことが可能で
ある。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につき、
図面を参照して説明する。

【００３８】図１〜図３は本発明の第１実施形態を示す
ものである。なお、各図において、発電機の構成の主要
部が従来と異なる以外は、従来と同一なので、その同一
部分もしくは相当部分に同一符号を付し、異なる部分、
あるいは新たに説明を付加する部分にのみ異なる符号を
付して説明する。

【００３９】図において、本発明の時計は、従来とほぼ
同様に、ゼンマイを内蔵した香箱車１からの回転動力
を、輪列を介して増速されて本発明にかかる発電機３０
に連繋している。

【００４０】なお、香箱車１の歯車の回転は、７倍に増
速されて二番車７へ、順次６．４倍増速されて三番車８
へ、9.375 倍増速されて四番車９へ、３倍増速されて五
番車１０へ、１０倍増速されて六番車１１へ、１０倍増
速されて本発明の発電機３０のロータ１２へと、合計１
２６，０００倍に増速されてその動力を伝達する。

【００４１】二番車７には、図２に示すように、筒かな
７ａが、筒かな７ａには分針１３が、四番車９には秒針
１４がそれぞれ固定されている。従って、二番車７を１
ｒｐｈで、四番車９を１ｒｐｍで回転させるためには、
ロータ１２は５ｒｐｓで回転するように制御すればよ
い。なお、図２中符号２は地板、３は輪列受けである。

【００４２】発電機３０のロータ１２は従来と同一であ
る。一方ステータは、従来の発電機と同一配置で地板２
上に配置されるものであるが、図１，３に詳しく示すよ
うに、前記コイルブロックの磁心に相当する幅広状のス
テータ３１と、幅狭状のステータ３２の組合わせからな
っており、それぞれの外周にコイル３３及びコイル３４
を巻線し、各コイル３３，３４間を直列接続している。

【００４３】両ステータ３１，３２の先端部３１ａ，３
２ａの対向位置には、それぞれ半円状のステータ孔３
５，３６が対向して形成され、ロータ磁石１２ｂを回転
可能に収容している。また、先端部３１ａ，３２ａには
それぞれを個別に地板２に固定するビス２１の挿通孔３
１ｃ，３２ｃを形成している。

【００４４】更に、両ステータ３１，３２の後端部３１
ｂ，３２ｂは、ステータ３１，３２間を互いに接続して
磁路を形成するために、互いに重なり合う形状に形成さ
れ、その重なった中央に共通のビス２１を挿通して地板
２に共締するための挿通孔（ビス孔）３１ｃ，３２ｃを
開口している。

【００４５】従って、以上のステータ３１，３２の組立
て状態では、ステータ孔３５，３６は互いにその中央で
所定のギャップｇを設けて切離された状態でロータ磁石
１２ｂの外周を包囲して配置される。

【００４６】直列に接続された各コイル３３，３４は、
図４に示すように、起電力発生用、ロータ１２の回転検
出用および発電機３０の回転制御用に兼用されている。
すなわち、ＩＣからなる電子回路２４０をコイル３３，
３４の起電力で駆動し、回転検出および回転制御を行っ
ている。電子回路２４０は、水晶振動子２４１を駆動す
る発振回路２４２と、発振回路２４２に生じたクロック
信号を元に時刻信号となる基準周波数信号を生成する分
周回路２４３と、前記ロータ１２の回転を検出する検出
回路２４４と、検出回路２４４で得られた回転周期と基
準周波数信号とを比較してその差分を出力する比較回路
２４５と、その差分に応じて前記発電機３０に制動用の
制御信号を送る制御回路２４６とから構成されている。
なお、水晶振動子２４１の代わりに各種の基準標準振動
源等を用いてクロック信号を発生させてもよい。

【００４７】各回路２４２〜２４６は、直列に接続され
た各コイル３３，３４で生成した電力により駆動される
もので、発電機３０のロータ１２が輪列からの回転を受
けて一方向に回転すると、各コイル３３，３４には交流
出力が生じ、この出力をダイオード２４７、コンデンサ
２４８からなる昇圧充電回路により昇圧整流し、この整
流された直流電流により制御回路（電子回路）２４０を
駆動する。

【００４８】また、各コイル３３，３４の交流出力の一
部は、ロータ１２の回転周期の検出信号として取り出さ
れ、前記検出回路２４４に入力される。各コイル３３，
３４から出力された出力波形は、一回転周期毎に正確な
正弦波を描く。従って検出回路２４４は、この信号をＡ
／Ｄ変換して時系列的なパルス信号とし、この検出信号
を比較回路２４５により基準周波数信号と比較し、制御
回路２４６ではその差分に応じた制御信号を各コイル３
３，３４のブレーキ回路として機能するショート回路２
４９に送る。

【００４９】そして、制御回路２４６からの制御信号に
基づいて、ショート回路２４９は各コイル３３，３４の
両端を短絡してショートブレーキをかけてロータ１２の
回転周期を調速する。

【００５０】なお、前記ショート回路２４９は、図５に
示すように、互いに逆方向に電流を通す一対のダイオー
ド２５１と、これらの各ダイオード２５１に直列に接続
されたスイッチＳＷと、各スイッチＳＷに並列に接続さ
れた寄生ダイオード２５０とからなる両方向スイッチに
より構成されている。これにより、各コイル３３，３４
の交流出力の全波を利用してブレーキ制御を行うことが
でき、ブレーキ量を大きくとれるようにしている。

【００５１】図１８（ａ）は以上の構成の発電機３０の
発電特性を示すもので、寸法、コイルの巻回数など従来
の図１６，１７に示す発電機と同一条件のものを用い、
これをコイルの出力端をオシログラフに接続して測定し
た結果を示している。

【００５２】このような本実施形態によれば次のような
効果がある。

【００５３】１）２枚のステータ３１，３２を用いてい
るので、図１８（ａ）の特性図からも明らかなように、
従来の外ノッチを設けた場合に比べて起電圧を向上で
き、また出力波形を従来（同図（ｂ）参照）と比べて周
期毎に正確な正弦波にすることができる。

【００５４】このため、発電機の発電能力を向上でき、
従来と同じ起電圧を得る場合には、発電機を小型化する
ことができる。また、出力波形が正弦波となるので、適
度なしきい値で区切って二値化することなどで出力波形
を容易に検出でき、ロータ１２の回転数等も容易に検出
できる。従って、発電機の出力波形を利用した時計の制
御を正確かつ簡単に行うことができる。

【００５５】２）ステータ３１，３２は、構造上ステー
タ孔の片持ち支持などによる脆弱部分や外ノッチのよう
に変形しやすい部分がないため、取扱いが簡単になり、
各工程でのハンドリング性を良好にでき、歩留り低下も
防止できる。

【００５６】３）各ステータ３１，３２は、ステータ孔
３５，３６の近傍をビス２１で固定しているので、ロー
タ１２に対するステータ孔３５，３６の位置精度を高め
ることができる。

【００５７】４）２つのステータ３１，３２の後端部３
１ｂ，３２ｂをビス２１で直接接続しているので、２つ
のステータ３１，３２のみで磁束が流れる環状ループを
形成することができ、接点を少なくできて磁束を流れや
すくできるとともに、部品点数の増加を抑えることもで
きる。

【００５８】５）各コイル３３，３４に接続されたショ
ート回路２４９を、両方向スイッチで構成したので、全
波を利用できてブレーキ量を多くでき、効果的にブレー
キ制御することができる。

【００５９】図６，７は本発明の第２実施形態を示して
いる。図において、発電機４０は、同一形状の一対のコ
型ステータ４１の外周に同一巻回数のコイル４２を巻線
し、両コイル４２間を直列接続したものである。そし
て、その先端部４１ａの対向端に半円状のステータ孔４
３を形成し、ギャップＧを設けて対向させている。

【００６０】これに加え、このギャップ位置と９０°交
差位置において、両ステータ孔４３には外側に向けてコ
ギングトルク調整用の窪みとなる内ノッチ４４が対向状
態に形成されている。また、各先端部４１ａは個別にビ
ス２１により地板２に固定されている。

【００６１】更に、両ステータ４１は、二枚積層タイプ
としており、後端部４１ｂの重合部分を切り欠いて互い
に段差４１ｃを設けることにより、重ね合わせたときに
平坦となるようにされ、両者を貫通するビス２１により
地板２に固定している。

【００６２】なお、各コイル４３は同一巻回数である
が、コイルの巻数は、通常数万ターンの単位であるた
め、巻回数が同数とは、完全に同数の場合だけではな
く、コイル全体からは無視できる程度の誤差、例えば数
百ターン程度の違いまでをも含むものである。また、本
実施形態においても、前記第１実施形態と同様の電子回
路等が設けられて、回転検出や回転制御が行われてい
る。

【００６３】以上の実施の形態においても、第１実施形
態の１）〜５）と同一の効果を得るほか、次の効果があ
る。

【００６４】６）ステータ４１が同一形状であるため、
同一部品を表裏にして組立てることができ、部品を共用
でき、部品数を削減できる。このため、製造コストや部
品コストを低減でき、取り扱いも容易にできる。

【００６５】７）同一形状のステータ４１を左右対称に
配置し、かつ各ステータ４１のコイル４２の巻回数が同
じであるため、時計の外部に発生するＡＣノイズ等によ
る磁束は二本のコイル４２内を同数流れ、これによって
外部ノイズの影響をキャンセルすることができ、ノイズ
に強い電子制御式機械時計を形成できる。

【００６６】８）ステータ４１に内ノッチ４４を設ける
ことで、この部分を通過するロータ磁石１２ｂのコギン
グトルクが減少し、ロータ１２がよりなめらかな回転を
得られる。特に、ロータ磁石１２ｂの磁極はギャップと
９０°方向に止まりやすいため、その位置に内ノッチ４
４を設けることにより、ギャップ方向に止まりやすくな
るトルクを相殺して、コギングトルクを効果的に低減で
きる。

【００６７】９）各ステータ４１を二枚積層タイプとし
て直接接続しているので、漏れ磁束が低減するほか、重
ね合わせ部分に段差をつけることができるので、組立時
の位置決め性も良好となる。

【００６８】図８〜図１０は本発明の第３実施形態を示
している。図において、発電機５０は、同一形状のＬ型
ステータ５１の外周に同一巻回数のコイル５２を巻線
し、両コイル５２間を直列接続している。そして、それ
ぞれの先端部５１ａには、半円状のステータ孔５３、ギ
ャップＧと９０°交差位置に内ノッチ５４をそれぞれ形
成している。

【００６９】更に先端部５１ａのステータ孔５３側の端
縁には、図９（ａ）にも示すように、位置決め部材６０
が地板２上に設けられている。この位置決め部材６０
は、ステータ孔５３に沿ってリング状に形成されてい
る。

【００７０】一方、ステータ５１の先端部５１ａの両側
には、固定用ビスに替えて位置決め治具５５がそれぞれ
配置されている。

【００７１】位置決め治具５５は、ビスに類似するが、
図９（ａ），（ｂ）に示す様に、その軸心５５ａを偏心
させて地板２に回動可能に軸支したもので、図９（ａ）
に示すタイプのものは、平小ネジ状の頭部５５ｂで先端
部５１ａの上面を押えつつこれを回動することで、先端
部５１ａを、図の矢印に示すごとくステータ孔５３の径
方向に向けて移動可能としている。これにより、ステー
タ５１を前記位置決め部材６０に当接させてステータ５
１の先端部５１ａの位置合わせを正確にかつ簡単に行う
ことができる。

【００７２】また、位置決め治具５５としては、図９
（ｂ）に示す様に、皿小ネジ状の頭部５５ｃを有するも
のでもよい。この場合、その傾斜面に先端部５１ａの上
面角部を接触させた状態で回動することで、図の矢印に
示すようにステータ孔５３の径方向に先端部５１ａを移
動させて位置決め部材６０に当接させるだけではなく、
ステータ５１を地板２に当接させてその上下方向の位置
合わせも行えるようにしている。

【００７３】なお、いずれの形態であっても位置決め治
具５５は、ステータ材質より柔らかい、例えばプラスチ
ックの素材で構成されている。なお、例えば、位置決め
部材６０が設けられていない場合等には、ステータ５１
の位置を微調整する際に、前記位置決め治具５５を用い
てもよい。位置決め後は、前記実施形態のビス等を用い
て固定すればよい。

【００７４】各ステータ５１の後端部５１ｂ上には、図
１０に断面して示すように、各コイル５２のリード線に
接続する回路基板５６の端部が設置され、これの上部に
回路押え板５７が設置され、更に後端部５１ｂの下部に
はヨーク５８が配置され、これらを貫通して各後端部５
１ｂをビス２１により地板２に固定している。

【００７５】以上の第３実施形態では、第１、第２の各
実施形態における１）〜３）、６）〜８）と同じ効果が
得られるほか、次の効果がある。

【００７６】10）位置決め治具５５および位置決め部材
６０を設けたので、ロータ１２をステータ孔５３内に配
置した状態でステータ５１の位置合わせを行うことがで
き、例えば製品出荷直前においてロータ１２に対するス
テータ５１の最適位置の設定を簡単に行うことができ、
位置精度をより一層向上することができる。

【００７７】11）回路基板５６の端部を固定することで
コイルのリード線との接続ができ、リード線の半田接続
工程がなく、電子回路に接続でき、省スペース化に好適
である。

【００７８】12）位置決め治具５５をプラスチックなど
の各ステータ５１よりも柔らかい部材で構成したので、
位置決め治具５５による各ステータ５１の破損も防止で
きる。

【００７９】13）皿小ネジ状の頭部５５ｃを有して傾斜
面を備えた位置決め治具５５を用いれば、ステータ５１
を地板２に確実に押さえつけることができ、ステータ５
１のがたつきをより確実に防止できる。

【００８０】次に、本発明の第４実施形態について説明
する。なお、本実施形態においても、前述の各実施形態
と同一もしくは同様の構成部分には、同一符号を付し、
説明を省略あるいは簡略する。

【００８１】図１１は、本実施形態に係る電子制御式機
械時計の要部を示す平面図であり、図１２，１３はその
断面図である。

【００８２】電子制御式機械時計は、ゼンマイ１ａ、香
箱歯車１ｂ、香箱真１ｃ、及び香箱蓋１ｄからなる香箱
車１を備えている。ゼンマイ１ａは、外端が香箱歯車１
ｂ、内端が香箱真１ｃに固定される。筒状の香箱真１ｃ
は、地板２に設けられた支持部材に挿通されて角穴ネジ
５によって固定され、角穴車４と一体で回転する。そし
て、地板２には、カレンダー板２ａ、および円板状の文
字板２ｂが取り付けられている。

【００８３】香箱歯車１ｂの回転は、第１実施形態と同
じく増速輪列となる各番車７〜１１を介して合計１２
６，０００倍に増速されている。この際、各番車７〜１
１は各々異なる軸線上に設けられて後述するコイル１２
４，１３４に重ならない位置に配置され、ゼンマイ１ａ
からのトルク伝達経路を形成している。

【００８４】二番車７と係合する筒かな７ａには時刻表
示を行う図示しない分針が、秒かな１４ａには時刻表示
を行う図示しない秒針がそれぞれ固定されている。従っ
て、二番車７を１ｒｐｈで、秒かな１４ａを１ｒｐｍで
回転させるためには、ロータ１２は５ｒｐｓで回転する
ように制御すればよい。このときの香箱歯車１ｂは、１
／７ｒｐｈとなる。

【００８５】また、トルク伝達経路から外れた秒かな１
４ａは、香箱車１とコイル１２４との間に設けられた指
針抑制装置１４０によってそのバックラッシュが詰めら
れている。指針抑制装置１４０は、テフロン処理や分子
間結合被膜等で表面処理された一対の直線状の抑制ばね
１４１，１４２と、各抑制ばね１４１，１４２の基端側
を支持して二番受１１３に固定される固定部材としての
ヒゲ玉１４３，１４４とで構成されている。

【００８６】この電子制御式機械時計は、ロータ１２お
よびコイルブロック１２１，１３１から構成される発電
機１２０を備えている。ロータ１２は、ロータかな１２
ａ、ロータ磁石１２ｂを備えて構成される。

【００８７】コイルブロック１２１，１３１は、ステー
タ（コア、磁心）１２３，１３３にコイル１２４，１３
４を巻線して構成されたものである。ステータ１２３，
１３３は、ロータ１２に隣接して配置されるコアステー
タ部１２２，１３２と、前記コイル１２４，１３４が巻
回されるコア巻線部１２３ｂ、１３３ｂと、互いに連結
されるコア磁気導通部１２３ａ，１３３ａとが一体に形
成されて構成されている。

【００８８】前記各ステータ１２３，１３３つまり各コ
イル１２４，１３４は互いに平行に配置されている。そ
して、前記ロータ１２は、コアステータ部１２２，１３
２側において、その中心軸が各コイル１２４，１３４間
に沿った境界線Ｌ上に配置され、コアステータ部１２
２，１３２が前記境界線Ｌに対して左右対称となるよう
に構成されている。

【００８９】この際、各ステータ１２３，１３３のロー
タ１２が配置されたステータ孔１２２ａ，１３２ａに
は、図１２に示すように、位置決め部材６０が配置され
ている。そして、各ステータ１２３，１３３の長手方向
の中間部分つまりコアステータ部１２２，１３２および
コア磁気導通部１２３ａ，１３３ａ間に偏心ピンからな
る位置決め治具５５を配置している。この位置決め治具
５５を回すと、各ステータ１２３，１３３のコアステー
タ部１２２，１３２を位置決め部材６０に当接させてそ
の位置合わせを正確にかつ簡単に行うことができるとと
もに、コア磁気導通部１２３ａ，１３３ａの側面同士を
確実に接触させることができる。

【００９０】各コイル１２４，１３４の巻数は同数とさ
れている。本実施形態においても、巻数が同数とは、完
全に同数の場合だけではなく、コイル全体からは無視で
きる程度の誤差、例えば数百ターン程度の違いまでをも
含むものである。

【００９１】なお、各ステータ１２３，１３３のコア磁
気導通部１２３ａ，１３３ａは、図１３にも示すよう
に、その側面が当接されて互いに連結されている。ま
た、コア磁気導通部１２３ａ，１３３ａの下面は、各コ
ア磁気導通部１２３ａ，１３３ａに跨って配置されたヨ
ーク５８に接触されている。これにより、コア磁気導通
部１２３ａ，１３３ａでは、各コア磁気導通部１２３
ａ，１３３ａの側面部分を通る磁気導通経路と、コア磁
気導通部１２３ａ，１３３ａの下面およびヨーク５８を
通る磁気導通経路との２つの磁気導通経路が形成され、
ステータ１２３，１３３は環状の磁気回路を形成してい
る。各コイル１２４，１３４は、ステータ１２３，１３
３のコア磁気導通部１２３ａ，１３３ａからコアステー
タ部１２２，１３２に向かう方向に対して同方向に巻線
されている。

【００９２】これらの各コイル１２４，１３４の端部
は、ステータ１２３，１３３のコア磁気導通部１２３
ａ，１３３ａ上に設けられた図示しないコイルリード基
板に接続されている。

【００９３】このように構成された電子制御式機械時計
を使用している場合、各コイル１２４，１３４に外部磁
界Ｈ（図１１）が加わると、外部磁界Ｈは平行に配置さ
れた各コイル１２４，１３４に対して同方向に加わるた
め、各コイル１２４，１３４の巻線方向に対しては外部
磁界Ｈは互いに逆方向に加わることになる。このため、
外部磁界Ｈによって各コイル１２４，１３４で発生する
起電圧は互いに打ち消し合うように働くため、その影響
を軽減できる。

【００９４】このような第４実施形態によれば、前記各
実施形態における１）〜３）、６）、７）、10）〜13）
と同じ効果が得られる上、次のような効果がある。

【００９５】14）二〜六番車７〜１１を各々異なった軸
線上に配置することでそれら番車７〜１１の配置設計の
自由度を高めることが可能であるから、秒かな１４ａを
トルク伝達経路から外すなどして、各番車７〜１１をロ
ータ１２に向けて迂遠させて配置することにより、コイ
ル１２４，１３４と重ならない位置に配置することがで
きる。従って、コイル１２４，１３４の厚み方向を大き
くするようにして巻数を稼げるため、コイル１２４，１
３４の平面方向の長さ、すなわち磁路長を短くでき、鉄
損を減少させてゼンマイ１ａの持続時間を延ばすことが
できる。

【００９６】15）さらに、ロータ１２を前記境界線Ｌ上
に配置しかつ各ステータ１２３，１３３を左右対称に構
成しているので、コアステータ部１２２，１３２部分の
磁路も、前記第１実施形態の場合に比べて短くでき、こ
の点でも磁路長を短くできて鉄損を減少させることがで
きる。

【００９７】16）コア磁気導通部１２３ａ，１３３ａ部
分で２つの磁気導通経路を形成しているので、磁気抵抗
を小さくかつ安定させることができる。すなわち、コア
磁気導通部１２３ａ，１３３ａでの磁束は、側面方向の
ほうが流れやすいが、コア磁気導通部１２３ａ，１３３
ａの側面同士の接触部分は、製品毎にギャップのばらつ
きが出やすく、磁気抵抗もばらつくおそれがある。一方
で、前記第３実施形態のように、ヨーク５８を介して磁
気導通経路を構成すれば、ギャップのばらつきは小さく
できるが、磁束は側面方向に比べて流れにくく、磁気抵
抗をそれほど小さくできない。

【００９８】これに対し、本実施形態のように、２つの
磁気導通経路を形成すれば、磁気抵抗を小さくかつ安定
させることができる。そして、磁気抵抗が安定すること
で、コギングトルクも安定するため、そのトルクに応じ
た内ノッチ等を設けることでコギングトルクを小さくす
ることができる。さらに、起電圧を安定化でき、発電や
ブレーキも安定化できる。また、漏れ磁束を低減でき、
金属部品での渦損失を削減することができる。

【００９９】17）位置決め治具５５を、コアステータ部
１２２，１３２およびコア磁気導通部１２３ａ，１３３
ａ間に配置したので、各ステータ１２３，１３３毎に１
つの位置決め治具５５でコアステータ部１２２，１３２
の位置合わせおよびコア磁気導通部１２３ａ，１３３ａ
の当接状態を調整することができる。これにより、位置
決め治具５５の数を少なくできて構成を簡易にでき、コ
ストも低減できる。

【０１００】18）外部磁界Ｈによる磁気ノイズを軽減で
きるため、電子制御式機械時計の文字板２ｂ部分などム
ーブメント部品に耐磁板を設けたり、外装部品に耐磁効
果のある材料を使用する必要がなくなる。このため、コ
ストを軽減できるとともに、耐磁板等が不要になる分、
ムーブメントの小型化や薄型化を実現でき、ひいては各
部品の配置などが外装部品に制限されないためにデザイ
ンの自由度が高まり、意匠性や製造効率などに優れた電
子制御式機械時計を提供できる。

【０１０１】19）秒かな１４ａがトルク伝達経路から外
れていることにより、秒かな１４ａには香箱車１と重な
るトルク伝達用の歯車等が不要であるから、その分ゼン
マイ１ａを厚くでき、時計全体の厚さを維持しつつゼン
マイ１ａの持続時間をさらに延ばすことができる。

【０１０２】次に、本発明の第５実施形態について説明
する。

【０１０３】本実施形態は、前記第１実施形態において
は直列に接続されていた各コイル３３，３４を互いに接
続せず、その用途を異なるものとした点に特徴がある。
すなわち、本実施形態では、第１実施形態と同様に、各
ステータ３１，３２には、第一コイル３３および第二コ
イル３４が巻かれている。そして、第一コイル３３は、
制動用コイルとして使用され、巻数の多い第二コイル３
４は発電及びロータの回転検出用のコイルとして専ら使
用されている。

【０１０４】図１４はその回路構成を示すもので、ＩＣ
からなる電子回路２４０は、水晶振動子２４１を駆動す
る発振回路２４２と、発振回路２４２に生じたクロック
信号を元に時刻信号となる基準周波数信号を生成する分
周回路２４３と、前記ロータ１２の回転を検出する検出
回路２４４と、検出回路２４４で得られた回転周期と基
準周波数信号とを比較してその差分を出力する比較回路
２４５と、その差分に応じて前記発電機３０に制動用の
制御信号を送る制御回路２４６とから構成されている。
なお、水晶振動子２４１の代わりに各種の基準標準振動
源等を用いてクロック信号を発生させてもよい。

【０１０５】各回路２４２〜２４６は、第二コイル３４
に生成した電力により駆動されるもので、発電機３０の
ロータ１２が輪列からの回転を受けて一方向に回転する
と、第二コイル３４には交流出力が生じ、この出力をダ
イオード２４７、コンデンサ２４８からなる昇圧充電回
路により昇圧整流し、この整流された直流電流により制
御回路（電子回路）２４０を駆動する。

【０１０６】また、第二コイル３４の交流出力の一部
は、ロータ１２の回転周期の検出信号として取り出さ
れ、前記検出回路２４４に入力される。第二コイル３４
から出力された出力波形は、図１８（ａ）と同様に、一
回転周期毎に正確な正弦波を描く。従って検出回路２４
４は、この信号をＡ／Ｄ変換して時系列的なパルス信号
とし、この検出信号を比較回路２４５により基準周波数
信号と比較し、制御回路２４６ではその差分に応じた制
御信号を第一コイル３３のブレーキ回路として機能する
ショート回路２４９に送る。

【０１０７】そして、制御回路２４６からの制御信号に
基づいて、ショート回路２４９は第一コイル３３の両端
を短絡してショートブレーキをかけてロータ１２の回転
周期を調速する。

【０１０８】このような第５実施形態によれば前記各実
施形態と同様な効果が得られる上、次のような効果があ
る。

【０１０９】20）各ステータ３１，３２に巻回された各
コイル３３，３４の機能を完全に分け、第一コイル３３
はブレーキ制御のみに利用し、第二コイル３４は発電及
び回転検出用のみに利用しているので、第二コイル３４
による発電電圧に対する電磁ブレーキの影響が無くな
り、起電圧を安定化することができ、発電効率も向上す
ることができる。

【０１１０】21）第二コイル３４の出力に電磁ブレーキ
の影響がないため、周期毎に乱れのない前記実施形態に
比べてもより正確な正弦波を出力でき、適度なしきい値
で区切って二値化することなどで出力波形を容易に検出
でき、ロータ１２の回転数等も容易に検出できる。従っ
て、発電機の出力波形を利用した時計の制御を正確かつ
簡単に行うことができる。

【０１１１】図１５は、本発明の第６実施形態を示して
いる。なお、第５実施形態と同一箇所には同一符号を付
してその説明を省略し、異なる箇所にのみ異なる符号を
用いて説明する。

【０１１２】この実施形態では交流出力波形の検出に替
えて、ロータ１２の回転検出用の回転センサ２６０を設
け、このセンサ２６０の検出値を検出回路２４４に入力
しているほかは、第５実施形態と同じである。なお、回
転センサ２６０としては、光センサなどのロータ１２の
回転を検出できる各種センサが利用できる。

【０１１３】以上の実施形態では、第二コイル３４の出
力を電子回路２４０の駆動用電源としてのみ利用してい
る。

【０１１４】このような本実施形態においても、前記第
５実施形態の20）と同じ効果が得られるほか、22）第二
コイル３４を発電用のみに利用できるため、その分発電
効率を向上できるという利点がある。

【０１１５】但し、別途回転センサ２６０が必要になる
ため、コスト的および構造的には前記第５実施形態のほ
うが有利である。

【０１１６】なお、本発明は前述の各実施形態に限定さ
れるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での
変形、改良等は本発明に含まれるものである。

【０１１７】例えば、前記第２〜４実施形態では、２つ
のステータ４１，５１，１２３，１３３の各コイル４
２，５２，１２４，１３４を同数巻回していたが、異な
る巻回数としてもよい。但し、外部ノイズをキャンセル
できる点では同じ巻回数であることが好ましい。

【０１１８】また、第１実施形態のように、２つのステ
ータ３１，３２の形状が異なる場合には、それらの形状
に合わせて各コイル３３，３４の巻回数を適宜設定する
ことで、外部ノイズの影響をキャンセルするようにして
もよい。

【０１１９】さらに、前記第５，６実施形態のように、
各コイル３３，３４を直列に接続せず、各コイル３３，
３４の機能を分けている場合には、その機能に応じて各
コイル３３，３４の巻回数を設定すればよい。

【０１２０】また、前記実施形態では、２つのステータ
３１，３２，４１，５１，１２３，１３３のそれぞれに
コイルを巻いていたが、一方のステータ３１，３２，４
１，５１，１２３，１３３のみにコイルを巻いてもよ
い。このコイルの巻き数等は、電子制御式機械時計が必
要とする発電能力などに応じて適宜設定すればよい。

【０１２１】さらに、ステータ孔に内ノッチを形成する
場合、前記第２、３実施形態ではステータ孔における対
向位置にそれぞれ、計２つの内ノッチを形成していた
が、ステータ孔に１つの内ノッチのみを形成してもよ
い。内ノッチを１つだけ形成する場合には、大きなノッ
チを形成できるために製造ばらつきの影響を小さくでき
る。一方で、前記実施形態のように２つの内ノッチを形
成すれば、ステータを対称形状にでき、同一部品とする
ことができるため、部品種類を少なくでき製造コストを
低減することができる。なお、内ノッチの位置は、ギャ
ップ位置と９０°交差位置に限らないが、９０°交差位
置に設けることがコギングトルクを最も効果的に削減で
きる点で好ましい。さらに、各ステータの形状などは実
施にあたって適宜設定すればよい。

【０１２２】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明の電子制御
式機械時計によれば、２つのステータを組み合わせてス
テータ孔を二分割タイプにしているので、従来の一体の
ステータ孔の欠点である外ノッチを設けることによる取
扱の難しさや、歩留り低下が防止できるとともに、起電
圧が高くできるため、電子制御回路を駆動する上で有利
であり、また電圧波形も正弦波となるため、回転検出も
容易にできて制御システムを簡易に構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態における電子制御式機械
時計の平面図である。

【図２】図１の要部断面図である。

【図３】発電機の分解斜視図である。

【図４】本発明の第１実施形態における発電機と電子回
路との接続形態を示す回路ブロック図である。

【図５】図４のショート回路を示す回路図である。

【図６】本発明の第２実施形態を示す平面図である。

【図７】図６のＶ−Ｖ線断面図である。

【図８】本発明の第３実施形態を示す平面図である。

【図９】図８のVII−VII線断面図である。

【図１０】図８のVIII−VIII線断面図である。

【図１１】本発明の第４実施形態の電子制御式機械時計
の要部を示す平面図である。

【図１２】第４実施形態の要部を示す断面図である。

【図１３】第４実施形態の要部を示す断面図である。

【図１４】本発明の第５実施形態における発電機と電子
回路との接続形態を示す回路ブロック図である。

【図１５】本発明の第６実施形態における発電機と電子
回路との接続形態を示す回路ブロック図である。

【図１６】従来の発電機を備えた電子制御式機械時計の
平面図である。

【図１７】同発電機の分解斜視図である。

【図１８】（ａ）は、本発明にかかる発電機の電圧波形
を示すグラフであり、（ｂ）は、従来の発電機の電圧波
形を示すグラフである。

【符号の説明】

１香箱車１ａゼンマイ７二番車８三番車９四番車１０五番車１１六番車１２ロータ１２ａロータかな１２ｂロータ磁石１２ｃロータ慣性円板２０，３０，４０，５０，１２０発電機３１，３２，４１，５１，１２３，１３３ステータ３３，３４，４２，５２，１２４，１３４コイル３５，３６，４３，５３，１２２ａ，１３２ａステー
タ孔４４，５４内ノッチ５５位置決め治具５５ａ軸心５５ｂ頭部５５ｃ頭部５８ヨーク６０位置決め部材１２３ａ，１３３ａコア磁気導通部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者永坂栄一長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ゼンマイをエネルギー源として輪列を駆
動するとともに、輪列からの回転を受けて回転する発電
機に電力を生じさせ、この電力により駆動される電子回
路によって前記発電機の回転周期を制御することで、輪
列に制動をかけて調速するようにした電子制御式機械時
計において、前記発電機は、前記輪列の回転に連繋して回転するロー
タと、板状の２つのステータと、両ステータの一端に形
成され、かつ両ステータを組合わせた状態で前記ロータ
周囲に円をなして配置される半円状の一対のステータ孔
と、少なくとも一方のステータの外周に巻線されたコイ
ルとからなることを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項２】請求項１に記載の電子制御式機械時計に
おいて、両ステータの外周にコイルが巻線され、各コイ
ル間を直列に接続したことを特徴とする電子制御式機械
時計。
【請求項３】請求項１または２に記載の電子制御式機
械時計において、前記ステータの外周に巻線されたコイ
ルは、起電力発生用および回転制御用を兼用しているこ
とを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項４】請求項１に記載の電子制御式機械時計に
おいて、前記ステータの外周には少なくとも２つのコイ
ルが巻線され、これらのコイルのうちの少なくとも１つ
のコイルは回転制御用に用いられ、その他のコイルのう
ちの少なくとも１つのコイルは前記電子回路に給電する
ための起電力発生用に用いられることを特徴とする電子
制御式機械時計。
【請求項５】請求項４に記載の電子制御式機械時計に
おいて、前記起電力発生用に用いられるコイルのうちの
少なくとも１つのコイルは、ロータの回転検出用を兼用
していることを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の電子制
御式機械時計において、両ステータのステータ孔側の端
縁に当接可能な位置決め部材が設けられているととも
に、前記各ステータを前記位置決め部材に向けて押圧し
てステータを位置決め部材に当接させる位置決め治具が
設けられていることを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項７】請求項６に記載の電子制御式機械時計に
おいて、前記位置決め治具はステータの端縁に対して斜
めに押しつけられる斜面を備え、この斜面によりステー
タの高さ方向の位置決めを可能としたことを特徴とする
電子制御式機械時計。
【請求項８】請求項１〜７のいずれかに記載の電子制
御式機械時計において、前記各ステータが左右対称であ
ることを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項９】請求項８に記載の電子制御式機械時計に
おいて、両ステータに巻線されるコイルの巻数が同一で
あることを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項１０】請求項１〜９のいずれかに記載の電子
制御式機械時計において、各ステータ孔の内周の対向位
置の少なくとも一方には、外側に向けて突出するコギン
グトルク調整用の内ノッチが形成されていることを特徴
とする電子制御式機械時計。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれかに記載の電
子制御式機械時計において、前記各ステータは、ステー
タ孔が形成された一端とは反対側の他端の側面同士が当
接されているとともに、他端の下面が、各ステータに跨
って配置されたヨークに当接されていることを特徴とす
る電子制御式機械時計。
【請求項１２】請求項１〜１１のいずれかに記載の電
子制御式機械時計において、前記輪列を構成する各番車
は、各々異なった軸線上に設けられることで前記コイル
に重ならない位置に配置されていることを特徴とする電
子制御式機械時計。