JPS6214796B2 - - Google Patents

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JPS6214796B2
JPS6214796B2 JP52016486A JP1648677A JPS6214796B2 JP S6214796 B2 JPS6214796 B2 JP S6214796B2 JP 52016486 A JP52016486 A JP 52016486A JP 1648677 A JP1648677 A JP 1648677A JP S6214796 B2 JPS6214796 B2 JP S6214796B2
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JP
Japan
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magnetic
coil
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magnetic core
core
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JP52016486A
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JPS53102080A (en
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Kenichi Ushigoe
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K37/00Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors
    • H02K37/10Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type
    • H02K37/12Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K37/14Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
    • H02K37/16Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures having horseshoe armature cores
    • GPHYSICS
    • G04HOROLOGY
    • G04BMECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B43/00Protecting clockworks by shields or other means against external influences, e.g. magnetic fields
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/01Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for shielding from electromagnetic fields, i.e. structural association with shields
    • H02K11/014Shields associated with stationary parts, e.g. stator cores
    • H02K11/0141Shields associated with casings, enclosures or brackets

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Electromechanical Clocks (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、薄型水晶時計の耐磁構造の改良に関
する。 水晶時計は順次薄型化され、現在ではムーブメ
ント厚みが4mm前後にまで薄くなつてきている。 本発明では、3mmを切る様な薄型水晶時計も可
能にするような薄型水晶時計の耐磁構造としての
一手段を提供するものである。 第1図において21は電池、22は回路ブロツ
ク、23は時計基板、24は輪列受であり、時間
標準として水晶振動子1の発振及び分周を行な
い、たとえば毎秒毎に反転するパルス信号を発生
させ、この信号を高透磁率材からなる磁心3の外
周のコイル2に印加し、磁心3に生じた磁界は高
透磁率材からなるステーター4に導かれ、前記磁
界は永久磁石からなるローター5を回転させる。
この回転を、輪列を介して秒、分、時針により時
刻表示をしている。このように変換器として、い
わゆるステツプモーターを用いた水晶時計は電磁
変換を行なつており、変換部が磁気的に密閉され
た構造でないため、外部磁界の影響を受け易く、
耐磁板としてムーブメントを覆うシールド板を用
いることにより、耐磁性能を高めている。 本発明は、薄型水晶時計として最適な外部磁界
に対する耐磁構造を与えるとともに、変換器とし
ての効率を下げることなく、なおかつ、コスト的
にも最も安くできる様なバランスのとれた条件を
与えるものである。 第2図において、薄型水晶時計における基本的
な構成は、第1図に述べた水晶時計の構造に準じ
ているが、ムーブメント厚みが極限に近づいてい
るため、コイル部は日車あるいは文字板の下から
裏ブタまで、即ちコイルの厚さがムーブメントの
厚みにほとんど等しい条件までになつている。即
ち、ステーターに対してほぼ平行に配置される耐
磁板6にコイルに対向する開口部6aを形成し、
耐磁板をコイルに近接させることにより時計が厚
くなることを防いでいる。 この時、コイルの必要な大きさは、モーターの
出力トルクT、即ち T=IN T:トルク I:コイルに流れる電流 N:コイル巻数 で一般に与えられる。コイル線としては、加工
上、コスト上、20〜30μφの線径を用いることが
多いので、トルクTが最大になるよう、できるだ
け太い線径で、しかもターン数Nがかせげるよう
にコイル形状を決定する必要がある。 第3図において、コイル部の形状をコイル2の
長さL、磁心3のコイルの長手方向と直角な断面
部の長さをそれぞれa,bとし、コイル2の厚さ
をAとする。コイルの厚さAが一定条件のもとで
コイルをできるだけたくさん巻くためには、コイ
ル2のもつ断面積が最大になること、及びコイル
の長さLができるだけ長い方が有利である。 この時、コイル抵抗を増すことなくできるだけ
たくさんターン数を得るために、磁心の断面積S3
=abはできるだけ小さい方が有利であり、磁心
形状係数として
【式】を与えると、たとえ ば、a=0.6mm、b=0.8mm、L=10mmとするとP
=14.4となり、通常モーターの出力トルクの条件
からP=10〜17になるが、薄型時計においては、
前述のように、磁心の断面積を小さくしてコイル
をできるだけたくさん巻く、あるいはスペースの
許す限り磁心の断面縦長さaを小さくして横の長
さbをたくさん得るようにするが、この場合も、
断面積S3=a×bなので、S3を極端に大きくでき
ないことと、アンペアターンとしてのI・Nを確
保するため、ある程度長さLも必要なため、結局
超薄型時計用のコイルとしては、P=13〜15附近
の狭い範囲に最適値がある。 こういつた係数をもつステツプモーターの外部
直流磁界による止りの条件は、第4図Cに示す様
にステーター部を通過する磁界41とコイル磁心
部31を通過する磁界及び耐磁用のシールド板6
を通過する磁界61が、どの程度の大きさをもつ
かにより、ローター磁石5の回転を妨げることに
なる。又、ローター5の回転の立ち上りをよくし
て変換効率を高めるために、ステーター4、磁心
心3には高透磁率からなる、たとえばパーマロイ
PC等を用いている。又、耐磁板には同じく高透
磁率材料ではあるが、飽和磁束密度の大きい電磁
軟鉄板(純鉄)を用いる。この時、磁心には、ス
テーターに用いる材料に比べパーマロイの中でも
比較的飽和磁束密度の高い材料、たとえばPBで
代表される材料を用いる。PBは、純鉄に近い飽
和磁束密度をもつている。又、耐磁板6のコイル
長手方向と直角の面に対する断面積は、第4図b
のS5あるいはS6の最小値の総和S2で考える。更に
説明すると、耐磁板はたとえば、コイル周辺に配
値されているが、スペースの関係もあり、一様な
断面はもつていないので、第4図aに示すような
コイル長手方向に対して直角な断面のうち、コイ
ル巻部に関する断面部のうち8―8断面のよう
に、大きい断面を持つところは除く。即ち、実質
的に10―10の様な最小断面積部が、外部磁界
に対してまず最初に飽和して、磁気シールドとし
てのレベルを示すものである。従つて、耐磁板断
面積がすべて10―10の断面で表わされる形状
のものについては、最低のスペースでほとんど同
一の耐磁効果があると見なすことができる。以
下、コイルの長手方向と直角の面に関する耐磁板
の断面積S2は、耐磁性能に関与する最小断面部を
示すこととなる。即ち、耐磁板が1枚の時にはS2
=S2の最小値、2枚の時には各々の耐磁板のコイ
ル長手方向と直角な断面のうちコイル巻部に関す
る最小断面積の和を示す。このとき、磁心3の形
状係数
【式】と磁心材料及び耐磁板6の断 面積S2について、実験的に第5図、第6図の様な
グラフが得られる。外部磁界に対してコイル位置
が最も不利なのは、コイルの長手方向に平行な磁
界中であり、以後、すべてこの最も不利な条件に
ついて述べる。 第5図に於いて、横軸が磁心の形状係数であ
り、磁心断面積が一定とすると、長さLが長く変
化するとPが大きくなる値
【式】であり、 Lが一定なら、断面積abが小さければPは大き
くなる値である。このPの値と磁心がパーマロイ
PCである時の外部磁界に対してローターの回転
が妨害を受ける度合いは、グラフ11のようにP
が小さいほど高い外部磁気に耐えられる。しかし
ながら同一断面積をもつ磁心材料をPBに置換え
たときは、PBの方が飽和磁束密度が高いので、
グラフ12のように更に高い外部磁界の影響に耐
えられる。更に耐磁板6を磁心3と同一面積に設
定してローターの動きが影響を受ける度合いを調
べると、第4図の耐磁板の断面積の総和S2が磁心
3の断面積S3にほぼ等しい時は、グラフ13が得
られる。更に、断面積S2とS3の比はS2/S3と外部
磁界によるローターの影響を第6図に示してみ
る。第6図において a=0.6mm、b=0.8mm、L=9.5mm ∴P=l/√=15.3の場合で磁心にパーマロイ
C材を用いたときのカーブを14、同一断面積と
長さをもつ磁心でパーマロイB材を用いたときの
カーブを15に示すもので、コイルと平行な外部
磁界の強さを縦軸にとり、磁心の断面積S2=ab
と耐磁板のコイル方向と直角な面での最小断面積
をS3とし、S2とS3の比を横軸にとつてある。カー
ブ14,15上の点は、外部磁界の強さを増すに
従いローター磁石の止り現象が生じた点をプロツ
トしたものである。即ち、S2/S3<1の場合は、
耐磁板6による効果がほとんどなく、S2≒S3附近
から急激な効果があり、更に、S2>4S3になると
効果が減ずる状況になり、これは定性的に次の様
に説明できる。 (i) 0<S/S<1のとき 外部磁界は第4図Cに於いて、耐磁板6では
すぐ飽和し、ほとんど磁心3の飽和によつて決
まる。ステーター4を通る磁界41は飽和する
が、磁石5とステーター4のギヤツプ4aの引
き力の方が強いので、ローターの運動を妨げる
には到らない。 (ii) 1<S/S<4のとき 外部磁界が磁心3の断面積S3中と耐磁板6の
断面積S2に分割して通過し、特に磁心材がPB
のときは、耐磁板と飽和磁束密度が近い値をも
つので、磁心の飽和速度が遅く、その分だけ高
い外部磁界までローターが止まらない。 (iii) 4<S/Sのとき 外部磁界が強くなるのに対して、耐磁板6が
大きくなつても、ステーター4や磁心3を通過
する磁束の絶対量が大きくなり、耐磁板の断面
積を大きくしてもそれほど効果が現われない。 第6図に示す外部磁界の強さは、日常生ずるた
とえば、電話の受話器に密着すると、約30〜40エ
ルステツドある事から、通常時計として最低限の
耐磁性として20〜30エルステツドが望まれる。即
ち、磁心のパーマロイをPBとして耐磁板の断面
積が磁心断面積に等しいか、又は4倍程度までコ
イル附近を主体としてコイルの長手方向に長い耐
磁板を用いて、なるべく磁心コイル部附近のシー
ルドを主とした耐磁板により、従来のように文字
板下面全部を覆うような耐磁板は不要であり、こ
ういつたコイル部周辺を覆う耐磁板の最適寸度を
与える一手段を与えるものであり、最低のスペー
スで最大の耐磁効果を得ることができる。又、第
2図に示した様に、コイル長手方向と直角の耐磁
板の断面積の総和が一定値の間にあればよいの
で、耐磁板のコイルに対向する部分に開口部を設
けコイルの外周のR部などの空間を有効にするこ
とは自由であり、薄型時計における効果は特に大
きい。 以上の如く本願によれば、ステーターをパーマ
ロイPC材で形成し、磁心をパーマロイPB材で形
成し、且つ、コイルに対向する部分に開口部を設
けた耐磁板を純鉄で形成すると共に、駆動コイル
に対向して配置される耐磁板の、駆動コイルと直
交する部分の最小断面積S2が、磁心の断面積S3
対して1<S2/S3<4なる関係を満たすことによ
り、最小の耐磁板で十分な耐磁機能を達成し、コ
イルのR部等に耐磁板を配置させることを可能に
して小型・薄型の電子時計に最適な耐磁構造を提
供した。更に磁心と耐磁板の高透磁率材の飽和磁
束密度をステーターのそれにより大きくすること
により、磁心の径を小さくしてコイル巻径を小さ
くするとともに耐磁板の大きさより小さくするこ
とが可能となるので、小型・薄型の点で一層有利
である。
【図面の簡単な説明】
第1図…水晶時計の平面図。第2図…本発明の
断面図。第3図ab…コイル部説明図。第4図a
…コイル・耐磁板平面図、b…コイル・耐磁板断
面図、c…モーターまわりと外部磁界の説明図、
d…コイル・耐磁枠説明図。第5図…磁心形状と
外部磁界強さのグラフ。第6図…磁心・耐磁板の
断面積比と外部磁界の強さのグラフ。 2…コイル、3…磁心、4…ステーター、5…
ローター、6…耐磁板。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 時計基板と平行に配置される磁心に巻回され
    るコイルと、前記コイルとは平面的に離れた位置
    に配置される永久磁石ローターと、前記磁心に接
    続され前記ローター側面と対向する端面を備えた
    板状のステーターからなるステツプモーター、及
    び前記ステーターに対してほぼ平行に配置され前
    記コイルに対向して近接する部分に開口部を備え
    た耐磁板からなり、前記ステーターをパーマロイ
    PC材で形成し、前記磁心をパーマロイPB材で形
    成し、且つ前記耐磁板を純鉄で形成するととも
    に、前記耐磁板の前記コイルの長手方向と直角な
    断面のうちコイル巻部に対向する部分の最小断面
    積S2と、前記磁心のコイル巻部の断面積S3の関係
    が1<S2/S3<4であることを特徴とする薄型水
    晶時計の耐磁構造。
JP1648677A 1977-02-17 1977-02-17 Magnetisum resistant structure of thin type crystal watch Granted JPS53102080A (en)

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CH170378A CH632376GA3 (ja) 1977-02-17 1978-02-16
US06/159,536 US4317188A (en) 1977-02-17 1980-06-16 Magnetic shielding plate for a step motor in an electronic wristwatch

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