專(zhuān)利名稱(chēng)：電磁變換器及備有它的電子機(jī)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及小型發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)等的電磁變換器及備有它的電子機(jī)器，特別是涉及能用于手表等中的電磁變換器。
背景技術(shù)：
以往，已知有這樣一種電子控制式機(jī)械鐘表(以下稱(chēng)電子控制機(jī)械表)，它用電磁變換器將發(fā)條放開(kāi)時(shí)的機(jī)械能變換成電能，利用該電能使旋轉(zhuǎn)控制裝置工作，通過(guò)控制流過(guò)電磁變換器的線(xiàn)圈的電流值，驅(qū)動(dòng)固定在齒輪上的指針來(lái)顯示時(shí)刻(特公平7-119812號(hào)公報(bào)、特開(kāi)平8-50186號(hào)公報(bào)等)。
另外，在特開(kāi)平8-5758號(hào)公報(bào)中，提出了這樣一種結(jié)構(gòu)為了減小這種電子控制機(jī)械表中的構(gòu)成發(fā)電機(jī)的磁路的定子及磁心的磁滯損失，通過(guò)使用頑磁力比PB坡莫合金(以下簡(jiǎn)稱(chēng)PB材料)小的PC坡莫合金(以下簡(jiǎn)稱(chēng)PC材料)，來(lái)提高從機(jī)械能變換成電能的變換效率。
另一方面，近年來(lái)，還設(shè)計(jì)出了這樣一種帶發(fā)電裝置的電子表將發(fā)電機(jī)安裝在手表本體中，利用手臂的動(dòng)作，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)手表所需要的電能，并將其蓄積在電容器中，以便驅(qū)動(dòng)電子電路(特公平7-38029號(hào)公報(bào)等)。在安裝了該發(fā)電機(jī)的手表中，旋轉(zhuǎn)錘的動(dòng)力通過(guò)由增速齒輪構(gòu)成的動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)，被傳遞給發(fā)電機(jī)，由于上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的磁場(chǎng)的變化，在線(xiàn)圈中引起電磁感應(yīng)而產(chǎn)生電力。
這些發(fā)電機(jī)備有由永久磁鐵構(gòu)成的轉(zhuǎn)子、配置在該轉(zhuǎn)子周?chē)牡谝卉楄F、以及連接該第一軛鐵且有線(xiàn)圈的第二軛鐵，如上述特公平7-38029號(hào)公報(bào)中發(fā)表的圖所示，將第二軛鐵置于第一軛鐵上，利用螺釘確保上下導(dǎo)磁。
作為上述電磁變換器的軛鐵材料，通常采用PC材料、PB材料等。
在帶發(fā)電裝置的電子表的情況下，第一軛鐵(定子)沒(méi)有線(xiàn)圈繞線(xiàn)，不會(huì)增加由線(xiàn)圈繞線(xiàn)引起的銅損(電阻)，所以能增加斷面積，因此雖然飽和磁通密度為0.7T較低，但使用鐵損也小的PC材料。另一方面，第二軛鐵(磁心)由于有線(xiàn)圈繞線(xiàn)，所以如果增大其斷面積，則線(xiàn)圈線(xiàn)變長(zhǎng)，銅損增加。因此，第二軛鐵的鐵損雖然比PC材料大，但使用飽和磁通密度為1.4T較高的PB材料。即，雖然鐵損大，但使用即使斷面積小也能確保所需的磁通的PB材料，這與雖然鐵損小，但使用必須增大斷面積的PC材料而增加其繞線(xiàn)的銅損相比，前者總的損失小。因此，第二軛鐵采用PB材料。
在該帶發(fā)電裝置的電子表的情況下，在由電磁變換器的動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的增速比約為100的發(fā)電機(jī)中，帶手表時(shí)轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)多半為50～150Hz。因此，在上述軛鐵中產(chǎn)生交流磁場(chǎng)，材料中產(chǎn)生渦流，鐵損增加。因此，在開(kāi)發(fā)效率好的發(fā)電機(jī)時(shí)，必須使用在交流區(qū)域(50～150Hz)鐵損小的材料。
另外，在給電容器等二次電源充電的情況下，為了獲得有效充電的電動(dòng)勢(shì)，頻率為50Hz以上，所以從這一點(diǎn)也要求在交流區(qū)域鐵損小的材料。
因此，在帶發(fā)電裝置的電子表的情況下，不纏繞線(xiàn)圈的第一軛鐵(定子)要求鐵損小的材料，纏繞線(xiàn)圈的第二軛鐵(磁心)要求鐵損小、而且飽和磁通密度大的材料。
另外，在電子控制機(jī)械表的情況下，流過(guò)磁路的磁通量比帶發(fā)電裝置的電子表小一個(gè)數(shù)量級(jí)，由于有線(xiàn)圈繞線(xiàn)，為了減少由線(xiàn)圈繞線(xiàn)引起的銅損，即使減小斷面積，也達(dá)不到飽和，所以能使用飽和磁通密度低的PC材料，以便使飽和磁通密度為0.7T。
在電子控制機(jī)械表的情況下，電磁變換器損失的大部分取決于鐵損和齒輪或軸承的機(jī)械損失(簡(jiǎn)稱(chēng)機(jī)械損失)。產(chǎn)生該機(jī)械損失的原因是由于進(jìn)行了接近于10萬(wàn)～30萬(wàn)倍的增速，而且該機(jī)械損失具有與鐵損成正比的特性。因此，雖然應(yīng)減少鐵損，但減少全部損失便成為課題。另外，由于發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)負(fù)載轉(zhuǎn)矩(磁矩)的大小影響持續(xù)時(shí)間，所以減少鐵損變得很重要。
發(fā)明的公開(kāi)本發(fā)明是一種電磁變換器，它備有由永久磁鐵構(gòu)成的轉(zhuǎn)子、配置在該轉(zhuǎn)子附近且流過(guò)磁通的軛鐵、以及配置在該軛鐵附近的線(xiàn)圈，其特征在于上述軛鐵的至少一部分由非晶形金屬磁性材料構(gòu)成。
另外，本發(fā)明是一種備有該電磁變換器的電子機(jī)器。在該電子機(jī)器中，最好制成攜帶式電子機(jī)器，例如攜帶式鐘表最適合。
在上述電磁變換器中，包括小型發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)等。
如果采用本發(fā)明，則由于發(fā)電機(jī)的鐵損少、效率高，所以在電子控制機(jī)械表的情況下，能延長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間，在帶發(fā)電裝置的電子表的情況下，能使旋轉(zhuǎn)錘的尺寸小等、且能使表小型化及薄形化。
上述軛鐵一般至少由兩個(gè)用磁性材料構(gòu)成的磁性構(gòu)件構(gòu)成，上述磁性構(gòu)件的至少一個(gè)由上述非晶形金屬磁性材料構(gòu)成即可。
在磁性材料的情況下，一旦有磁通流過(guò)，便沿其方向發(fā)生反磁場(chǎng)，具有阻礙磁通流過(guò)的作用。例如，在將兩個(gè)平板狀的磁性材料的上下面的一部分重合起來(lái)接合的情況下，磁化方向(磁通方向)沿著板的厚度方向。反磁場(chǎng)強(qiáng)度Hd由板厚T和平面的表面積S決定，用公式表示，則為Hd＝k(S/T)(k為常數(shù))。
因此，在非晶形金屬磁性材料的情況下，設(shè)板厚例如為25微米，與以往的例如PC材料時(shí)的0.5mm相比，厚度較薄，所以反磁場(chǎng)的影響大，磁通難以流過(guò)，其結(jié)果與PC材料相比，特性變壞。
因此，在至少由兩個(gè)平板狀的上述磁性材料構(gòu)成的磁性構(gòu)件接觸的情況下，如本發(fā)明所述，在側(cè)面之間大致接觸或結(jié)合(以下稱(chēng)接觸)的情況下，由于磁通只沿平板的縱向流過(guò)，所以能消除反磁場(chǎng)的影響。
另外，由于在上述接觸的上方及下方兩個(gè)磁性構(gòu)件中的至少一個(gè)上增加連接構(gòu)件，所以能使磁通更容易地流過(guò)。
由于用這樣的連接構(gòu)件將兩個(gè)磁性構(gòu)件之間連接起來(lái)，構(gòu)成磁回路，所以能增加磁通量。另外，該連接構(gòu)件的厚度不需要與磁性構(gòu)件的厚度相同，是其厚度的一半就夠了。該連接構(gòu)件的材料最好不易受反磁場(chǎng)的影響、原材料最好使用厚的PC材料，但也可以是非晶形材料(特別是Co系列材料)。
上述非晶形金屬磁性材料的具體例是Co系列非晶形金屬。
上述Co系列非晶形金屬是含50wt％以上的Co的金屬。作為其他元素，也可以含有Fe、Ni、B、Si等。
另外，上述非晶形金屬磁性材料的具體例還可以是Fe系列非晶形金屬。
上述Fe系列非晶形金屬是含50wt％以上的Fe的金屬。作為其他元素，也可以含有B、Si等。
本發(fā)明的電子機(jī)器的具體例是例如安裝了小型發(fā)電機(jī)的電子控制式鐘表。
上述電子控制式鐘表包括①帶有利用旋轉(zhuǎn)錘發(fā)電的發(fā)電裝置的電子表、②電子控制機(jī)械表、③用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的石英表等。
其次，詳細(xì)地說(shuō)明①和②。
首先，說(shuō)明上述①帶發(fā)電裝置的電子表。
該電子表至少備有作為本發(fā)明的電磁變換器的發(fā)電機(jī)、蓄積上述發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)的蓄電裝置，由上述蓄電裝置驅(qū)動(dòng)的鐘表電路、以及由上述鐘表電路驅(qū)動(dòng)的鐘表顯示部。
上述①所述的電子表的發(fā)電機(jī)，具體地說(shuō)，是備有旋轉(zhuǎn)錘、以及將該旋轉(zhuǎn)錘的動(dòng)力傳遞給上述小型發(fā)電機(jī)的動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)的發(fā)電機(jī)。
上述旋轉(zhuǎn)錘是產(chǎn)生機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)錘。
上述動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)由多個(gè)齒輪組合起來(lái)的增速齒輪組構(gòu)成。
而且，該帶發(fā)電裝置的電子表的發(fā)電機(jī)的第一軛鐵(定子)采用Co系列非晶形金屬磁性材料，第二軛鐵(磁心)采用Fe系列非晶形金屬磁性材料。
在第一軛鐵(定子)的情況下，沒(méi)有線(xiàn)圈繞線(xiàn)，不會(huì)增加由線(xiàn)圈繞線(xiàn)引起的銅損的增加，所以能增加第一軛鐵的斷面積，鐵損低，另外最好使用飽和磁通密度低的(0.7T)Co系列非晶形金屬磁性材料。
另一方面，在第二軛鐵(磁心)的情況下，由于有線(xiàn)圈繞線(xiàn)，所以如果使用Co系列非晶形金屬磁性材料，不飽和地增大斷面積，則線(xiàn)圈線(xiàn)變長(zhǎng)，銅損增加。因此，使用鐵損雖然比Co系列非晶形金屬磁性材料大、但飽和磁通密度高的(1.4T)Fe系列非晶形金屬磁性材料，雖然斷面積減少了，但是與在斷面積大的Co系列非晶形金屬磁性材料上繞線(xiàn)而銅損增大相比，總的損失小。因此，最好使用Fe系列非晶形金屬磁性材料。
其次，說(shuō)明上述②電子控制機(jī)械表。
上述②所述的電子控制機(jī)械表備有發(fā)條、將通過(guò)齒輪組傳遞的發(fā)條的機(jī)械能變換成電能的發(fā)電機(jī)、連接在上述齒輪組上的顯示時(shí)刻用的指針、利用上述變換的上述電能驅(qū)動(dòng)的石英振蕩器等基準(zhǔn)信號(hào)源、以及同樣利用上述變換的上述電能驅(qū)動(dòng)來(lái)控制上述發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)周期的旋轉(zhuǎn)控制裝置。該電子控制機(jī)械表的上述軛鐵由Co系列非晶形金屬磁性材料構(gòu)成。
在電子控制機(jī)械表的情況下，由于磁回路內(nèi)流過(guò)的磁通量少，而且有線(xiàn)圈繞線(xiàn)，所以即使減少軛鐵的斷面積，也達(dá)不到飽和，因此最好使用Co系列非晶形金屬磁性材料之類(lèi)鐵損低的材料。
具體地說(shuō)，上述Co系列非晶形金屬磁性材料的組成例如為66Co-4Fe-1Ni-14B-15Si。
另外，上述Fe系列非晶形金屬磁性材料的組成例如為78Fe-13B-9Si。
如

圖1所示，如果測(cè)定轉(zhuǎn)子的磁矩(旋轉(zhuǎn)負(fù)載轉(zhuǎn)矩)和軛鐵的鐵損之間的關(guān)系，則鐵損變少，磁矩減小。因此，通過(guò)使用鐵損少的非晶形金屬磁性材料，能減小磁矩。因此，為了驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，能減小必要的旋轉(zhuǎn)負(fù)載轉(zhuǎn)矩，能延長(zhǎng)電子控制機(jī)械表的發(fā)條的使用時(shí)間(持續(xù)時(shí)間)。另外，減小驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)負(fù)載轉(zhuǎn)矩，才能在帶發(fā)電機(jī)的電子表中例如使旋轉(zhuǎn)錘或發(fā)電機(jī)小型化。
為了驅(qū)動(dòng)電子控制機(jī)械表的IC，所需要的電動(dòng)勢(shì)必須在1V以上，為了達(dá)到這個(gè)條件，從下表1可知，用收容發(fā)條的齒輪構(gòu)成一個(gè)上述齒輪組的齒輪的條盒輪的所需轉(zhuǎn)矩，在用PC材料構(gòu)成軛鐵的情況下，必須為30gcm以上，在用Co系列的非晶形材料構(gòu)成的情況下，必須為20gcm以上。在這些轉(zhuǎn)矩以上的情況下，蓄積發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)的電容器(用其輸出驅(qū)動(dòng)IC)的電壓為1V以上。
表1

前提條件以轉(zhuǎn)子頻率為10Hz、條盒輪～轉(zhuǎn)子增速比為162000的實(shí)驗(yàn)為依據(jù)。
可以按照(增速比×發(fā)條圈數(shù))÷(轉(zhuǎn)子頻率×60×60小時(shí))，求出發(fā)條從上滿(mǎn)弦的狀態(tài)到完全松開(kāi)的時(shí)間、即持續(xù)時(shí)間。具體地說(shuō)，如表1所示，在軛鐵采用PC材料的情況下，且在使用轉(zhuǎn)子頻率為10Hz、增速比為162000的齒輪組的鐘表的情況下，假設(shè)對(duì)持續(xù)時(shí)間有效的發(fā)條圈數(shù)約為5.3圈，能算出持續(xù)時(shí)間為24小時(shí)。如果該發(fā)電機(jī)的軛鐵采用非晶形材料，且如果使用發(fā)電轉(zhuǎn)矩變?yōu)?/1.5的部分、使增速比為1.5倍的243000(由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速一定，所以條盒輪的轉(zhuǎn)速為1/1.5)，則用相同的有效發(fā)條圈數(shù)(5.3圈)能使持續(xù)時(shí)間達(dá)到1.5倍、即達(dá)到36小時(shí)。
另一方面，在上述①帶發(fā)電裝置的電子表中，通過(guò)使上述的磁矩變小，向發(fā)電機(jī)供給驅(qū)動(dòng)電力的旋轉(zhuǎn)錘容易動(dòng)作。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明圖1是所測(cè)定的轉(zhuǎn)子的磁矩(旋轉(zhuǎn)負(fù)載轉(zhuǎn)矩)和鐵損的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
圖2是本發(fā)明的第一實(shí)施形態(tài)的手表的主要部分的透視圖。
圖3是表示第一實(shí)施形態(tài)的手表的另一結(jié)構(gòu)的主要部分的透視圖。
圖4是表示本發(fā)明的第二實(shí)施形態(tài)的手表的主要部分的平面圖。
圖5是表示第二實(shí)施形態(tài)的手表的另一結(jié)構(gòu)的主要部分的平面圖。
圖6是圖5所示的手表沿VI-VI線(xiàn)的剖面圖。
圖7是圖5所示的手表的連接部分沿VII-VII線(xiàn)的剖面的主要部分的圖。
圖8是所測(cè)定的實(shí)施例1的Co系列非晶形金屬及PC材料的鐵損-頻率特性曲線(xiàn)圖。
圖9是所測(cè)定的實(shí)施例1的Fe系列非晶形金屬及PB材料的鐵損-頻率特性曲線(xiàn)圖。
圖10是實(shí)施例2的軛鐵的剖面圖。
圖11是現(xiàn)有例的軛鐵的剖面圖。
實(shí)施發(fā)明用的最佳形態(tài)[第一實(shí)施形態(tài)]參照?qǐng)D2說(shuō)明本實(shí)施形態(tài)的小型發(fā)電機(jī)及備有它的攜帶式電子機(jī)器。
本實(shí)施形態(tài)的小型發(fā)電機(jī)是安裝在作為攜帶式電子機(jī)器的自動(dòng)發(fā)電系統(tǒng)的手表(帶發(fā)電裝置的電子表)中的小型發(fā)電機(jī)。
如圖2所示，該手表備有小型發(fā)電機(jī)11；旋轉(zhuǎn)錘12；將該旋轉(zhuǎn)錘12的動(dòng)力傳遞給小型發(fā)電機(jī)11的動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)13；圖中雖然未示出，但連接在小型發(fā)電機(jī)11的電線(xiàn)18的兩端、蓄積小型發(fā)電機(jī)11的電動(dòng)勢(shì)的蓄電裝置；由該蓄電裝置驅(qū)動(dòng)的鐘表電路；由鐘表電路驅(qū)動(dòng)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的齒輪組；安裝在該齒輪組的一部分齒輪軸上的指針等。
上述小型發(fā)電機(jī)11備有由永久磁鐵構(gòu)成的轉(zhuǎn)子14、配置在該轉(zhuǎn)子14周?chē)牡谝卉楄F15、以及連接該第一軛鐵15上的第二軛鐵17。第二軛鐵17有纏繞了電線(xiàn)18的線(xiàn)圈16。
上述旋轉(zhuǎn)錘12呈半圓狀，其旋轉(zhuǎn)中心和重心呈偏心狀態(tài)。
上述動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)13由齒數(shù)不同的多個(gè)齒輪19A～19D構(gòu)成，旋轉(zhuǎn)錘12的旋轉(zhuǎn)以所希望的增速比、例如約100倍增速后，傳遞給小型發(fā)電機(jī)11的轉(zhuǎn)子14。
在本實(shí)施形態(tài)中，第一軛鐵15和第二軛鐵17的連接部分20由兩個(gè)軛鐵15、17的側(cè)面之間的連接形成。而且，兩個(gè)軛鐵15、17中的至少一個(gè)由Co系列非晶形金屬磁性材料或Fe系列非晶形金屬磁性材料構(gòu)成。
如圖3所示，在本實(shí)施形態(tài)的手表中，連接構(gòu)件41安裝在第一和第二軛鐵15、17的下側(cè)，兩個(gè)軛鐵15、17通過(guò)該連接構(gòu)件41連接即可。該連接構(gòu)件41最好用Co系列非晶形金屬磁性材料、Fe系列非晶形金屬磁性材料、或PC材料構(gòu)成。
參照?qǐng)D4說(shuō)明本實(shí)施形態(tài)的小型發(fā)電機(jī)及備有它的攜帶式電子機(jī)器。
本實(shí)施形態(tài)的小型發(fā)電機(jī)是安裝在作為攜帶式電子機(jī)器的電子控制機(jī)械表中的小型發(fā)電機(jī)。
如圖4所示，本實(shí)施形態(tài)的電子控制機(jī)械表由齒輪組21、發(fā)電機(jī)22等構(gòu)成。
上述齒輪組21有收容發(fā)條的條盒輪23、二號(hào)輪24、三號(hào)輪25、四號(hào)輪26、五號(hào)輪27及六號(hào)輪28。
上述發(fā)電機(jī)22備有有磁鐵29的轉(zhuǎn)子31、有四萬(wàn)匝繞線(xiàn)32的第一軛鐵33、以及由具有十一萬(wàn)匝繞線(xiàn)35的線(xiàn)圈36構(gòu)成的第二軛鐵34。
在該發(fā)電機(jī)中，條盒輪23的旋轉(zhuǎn)通過(guò)二號(hào)輪24、三號(hào)輪25、四號(hào)輪26、五號(hào)輪27及六號(hào)輪28依次增速后，傳遞到轉(zhuǎn)子31上，最后達(dá)到243000倍的增速。
在本實(shí)施形態(tài)中，第一軛鐵33和第二軛鐵34的連接部分37由兩個(gè)軛鐵33、34的側(cè)面之間的連接形成。而且，兩個(gè)軛鐵33、34中的至少一個(gè)由Co系列非晶形金屬磁性材料或Fe系列非晶形金屬磁性材料構(gòu)成。
另外，與圖4所示的軛鐵33、34不同，如圖5所示，第一和第二軛鐵33、34呈左右對(duì)稱(chēng)的形狀，在圖5的左方，由黃銅等非磁性材料構(gòu)成，收容轉(zhuǎn)子31的磁鐵29的開(kāi)口部分33A、33B對(duì)安裝在底板49上的定位構(gòu)件44進(jìn)行定位。這時(shí)，上述軛鐵33、34的側(cè)面利用可以轉(zhuǎn)動(dòng)插入的偏心銷(xiāo)43擠壓在底板49上，所以上述開(kāi)口部分33A、33B接觸在上述定位構(gòu)件44上，確定其位置。在圖5的右方，將上述兩個(gè)軛鐵33、34的導(dǎo)向孔插在導(dǎo)向銷(xiāo)45上進(jìn)行定位，利用被擰入導(dǎo)向銷(xiāo)45上的螺釘48，將兩個(gè)軛鐵33、34固定在底板49上。而且，由于兩個(gè)軛鐵33、34的側(cè)面的連接部分47的磁阻大，所以將插入底板49上的偏心銷(xiāo)43設(shè)置在兩個(gè)軛鐵33、34的側(cè)面部分，用這些偏心銷(xiāo)43擠壓兩個(gè)軛鐵33、34，使其接觸，減少漏磁(損失)即可。如圖6、7所示，在這些軛鐵33、34的下側(cè)，由PC材料等構(gòu)成的連接構(gòu)件46被安裝在兩個(gè)軛鐵33、34上，或者放置在底板49上，通過(guò)該連接構(gòu)件46連接兩個(gè)軛鐵33、34。
另外，關(guān)于對(duì)軛鐵進(jìn)行導(dǎo)向的側(cè)面連接側(cè)的導(dǎo)向銷(xiāo)45和螺釘48雖然也采用非晶形等的磁性材料，但最好能確保通過(guò)軛鐵的磁通量。
另外，本發(fā)明不限定于圖2～7所示的由一對(duì)N極和S極構(gòu)成的二極發(fā)電機(jī)，同樣也能適用于使用四極以上的發(fā)電機(jī)的情況。例如，用本發(fā)明的非晶形金屬磁性材料構(gòu)成特公平7-69440號(hào)公報(bào)中記載的多極發(fā)電機(jī)的軛鐵，能提供一種鐵損少的高效率的發(fā)電機(jī)。另外，在特開(kāi)平9-211152號(hào)公報(bào)記載的沒(méi)有軛鐵的發(fā)電機(jī)中，在中空線(xiàn)圈的中空部分，用非晶形金屬磁性材料之類(lèi)的鐵損少的材料構(gòu)成軛鐵，能集中更多的磁通，能使磁鐵薄型化、以及減少匝數(shù)，所以能實(shí)現(xiàn)小型化。
另外，上述實(shí)施形態(tài)雖然是關(guān)于手表的發(fā)電機(jī)，但也同樣適用于手表的電動(dòng)機(jī)。即，電動(dòng)機(jī)也能采用與發(fā)電機(jī)同樣的結(jié)構(gòu)、材料。
本實(shí)施例的攜帶式電子機(jī)器是上述第一實(shí)施形態(tài)的圖2所示結(jié)構(gòu)的機(jī)器。
利用由66Co-4Fe-1Ni-14B-15Si構(gòu)成的非晶形金屬制成上述第一軛鐵15，利用由78Fe-13B-9Si構(gòu)成的非晶形金屬制成上述第二軛鐵，構(gòu)成了手表。
測(cè)定了本實(shí)施例的Co系列非晶形金屬的鐵損-頻率特性，將其結(jié)果示于圖8。另外，同樣對(duì)現(xiàn)有的PC材料(76Ni-4Mo-5.5Cu-Fe)進(jìn)行了測(cè)定，將其結(jié)果一并示于圖8。
由圖8可知，在戴手表時(shí)的旋轉(zhuǎn)頻率及實(shí)際發(fā)電區(qū)中，本實(shí)施例的Co系列非晶形金屬與現(xiàn)有的PC材料相比，鐵損減少了。
測(cè)定了本實(shí)施例的Fe系列非晶形金屬的鐵損-頻率特性，將其結(jié)果示于圖9。另外，同樣對(duì)現(xiàn)有的PB材料(46Ni-Fe)進(jìn)行了測(cè)定，將其結(jié)果一并示于圖9。
由圖9可知，在戴手表時(shí)的旋轉(zhuǎn)頻率及實(shí)際發(fā)電區(qū)中，本實(shí)施例的Fe系列非晶形金屬與現(xiàn)有的PB材料相比，鐵損減少了。
因此，如果采用本實(shí)施例，則由于小型發(fā)電機(jī)的鐵損減少了，所以通過(guò)發(fā)電機(jī)的高效率化，能減小旋轉(zhuǎn)錘的尺寸，鐘表的薄型化及小型化成為可能。
另外，本實(shí)施例的Co系列非晶形金屬的拉伸應(yīng)力約為100kg/mm2，與此不同，PC材料的拉伸應(yīng)力約為50kg/mm2。因此，本實(shí)施例的Co系列非晶形金屬與PC材料相比，材料強(qiáng)度倍增，所以不會(huì)變形，容易處理。
本實(shí)施例的攜帶式電子機(jī)器是上述第二實(shí)施形態(tài)的圖4～7所示結(jié)構(gòu)的機(jī)器。另外，軛鐵33、34的形狀及結(jié)構(gòu)如圖5所示。
在上述第二實(shí)施形態(tài)中，利用由66Co-4Fe-1Ni-14B-15Si構(gòu)成的非晶形金屬制成上述第一軛鐵33及第二軛鐵34，構(gòu)成了手表。使用PC材料作為連接構(gòu)件46的材料。
測(cè)定了本實(shí)施例的Co系列非晶形金屬的鐵損-頻率特性，其結(jié)果如圖8所示。因此，如果采用本實(shí)施例，由于小型發(fā)電機(jī)的鐵損少，所以發(fā)電效率提高了，持續(xù)時(shí)間變長(zhǎng)。
如圖10所示，第二軛鐵34(也可以是第一軛鐵33)可以由寬度尺寸不同的非晶形薄板41按照橢圓形狀重疊構(gòu)成。薄板41的厚度例如為20～25微米。粘接層由聚脂系列粘接材料等構(gòu)成，厚度為2微米左右。
將粘接材料復(fù)制在非晶形薄板41上，將各薄板41重疊起來(lái)，將該重疊體放置在200℃的溫度下持續(xù)約40分鐘，固定后，在60℃的溫度下放置一周至10天，能制成這種重疊結(jié)構(gòu)的第二軛鐵34。
如果將線(xiàn)繞在圖11所示的現(xiàn)有的斷面呈四邊形的軛鐵上，則四邊形的磁心斷面的上下左右增厚，構(gòu)成橢圓形的線(xiàn)圈。與此不同，如圖10所示，在非晶形的情況下，由于能重疊成斷面呈橢圓的形狀，所以能將線(xiàn)繞成與該橢圓形狀近似的形狀，按同一斷面積進(jìn)行比較時(shí)，該方法能縮短每一周的線(xiàn)圈線(xiàn)，降低了銅損。
通過(guò)本實(shí)施例的各軛鐵內(nèi)的磁通量為0.182μWb，發(fā)電效率為14.5％。
另外，在不使用連接構(gòu)件46的情況下，磁通量為0.136μWb，發(fā)電效率為12.8％。
工業(yè)上利用的可能性如果采用本發(fā)明，則由于軛鐵的至少一部分由Co系列非晶形金屬或Fe系列非晶形金屬構(gòu)成，能減少鐵損，所以能作為電磁變換器及備有它的電子機(jī)器使用。作為電磁變換器，除了各實(shí)施形態(tài)所示的發(fā)電機(jī)外，也能應(yīng)用于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等電動(dòng)機(jī)中，這時(shí)的結(jié)構(gòu)與圖示的各實(shí)施形態(tài)的結(jié)構(gòu)大致相同，其材料及特性也與各實(shí)施形態(tài)、實(shí)施例所示的大致相同。另外，作為備有本發(fā)明的電磁變換器的電子機(jī)器能用于例如手表、掛鐘、座鐘、臺(tái)式計(jì)算器、攜帶用個(gè)人計(jì)算機(jī)、傳呼機(jī)、攜帶式電話(huà)等。
權(quán)利要求
1.一種電磁變換器，它備有由永久磁鐵構(gòu)成的轉(zhuǎn)子、配置在該轉(zhuǎn)子附近且流過(guò)磁通的軛鐵、以及配置在該軛鐵附近的線(xiàn)圈，其特征在于上述軛鐵的至少一部分由非晶形金屬磁性材料構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁變換器，其特征在于上述軛鐵至少有兩個(gè)磁性構(gòu)件，各磁性構(gòu)件的一部分或全部側(cè)面部分之間幾乎接觸，上述磁性構(gòu)件中的至少一個(gè)由上述非晶形金屬磁性材料構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁變換器，其特征在于有助于上述接觸的兩個(gè)磁性構(gòu)件之間的磁通的流過(guò)的連接構(gòu)件至少配置在上述各磁性構(gòu)件的上方及下方中的一方。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中的任意一項(xiàng)所述的電磁變換器，其特征在于不纏繞線(xiàn)圈的作為第一軛鐵的定子采用Co系列非晶形金屬磁性材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～3中的任意一項(xiàng)所述的電磁變換器，其特征在于纏繞線(xiàn)圈的作為第二軛鐵的磁心采用Fe系列非晶形金屬磁性材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～3中的任意一項(xiàng)所述的電磁變換器，其特征在于纏繞線(xiàn)圈的軛鐵采用Co系列非晶形金屬磁性材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或6所述的電磁變換器，其特征在于上述Co系列非晶形金屬磁性材料是66Co-4Fe-1Ni-14B-15Si。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電磁變換器，其特征在于上述Fe系列非晶形金屬磁性材料是78Fe-13B-9Si。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～8中的任意一項(xiàng)所述的電磁變換器，其特征在于上述電磁變換器是發(fā)電機(jī)。
10.一種電子機(jī)器，其特征在于備有權(quán)利要求1～9中的任意一項(xiàng)所述的電磁變換器。
11.一種電子機(jī)器，其特征在于權(quán)利要求10所述的電子機(jī)器是攜帶式電子機(jī)器。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的電子機(jī)器，其特征在于上述電子機(jī)器是電子鐘表。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電子機(jī)器，其特征在于上述電子鐘表是帶發(fā)電裝置的電子鐘表，它有上述發(fā)電機(jī)、上述發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)的蓄電裝置、用上述蓄電裝置驅(qū)動(dòng)的鐘表電路、以及由上述鐘表電路驅(qū)動(dòng)的鐘表顯示部。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電子機(jī)器，其特征在于不纏繞線(xiàn)圈的作為第一軛鐵的定子采用Co系列非晶形金屬磁性材料，纏繞線(xiàn)圈的作為第二軛鐵的磁心采用Fe系列非晶形金屬磁性材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電子機(jī)器，其特征在于上述電子鐘表備有發(fā)條、將通過(guò)齒輪組傳遞的發(fā)條的機(jī)械能變換成電能的發(fā)電機(jī)、連接在上述齒輪組上的顯示時(shí)刻用的指針、利用上述變換的上述電能驅(qū)動(dòng)的石英振蕩器等基準(zhǔn)信號(hào)源、以及利用上述變換的上述電能進(jìn)行驅(qū)動(dòng)來(lái)控制上述發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)周期的旋轉(zhuǎn)控制裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電子機(jī)器，其特征在于纏繞線(xiàn)圈的軛鐵采用Co系列非晶形金屬磁性材料。
全文摘要
一種電磁變換器,它備有由永久磁鐵構(gòu)成的轉(zhuǎn)子、配置在該轉(zhuǎn)子附近且流過(guò)磁通的軛鐵、以及繞在該軛鐵上的線(xiàn)圈,軛鐵的至少一部分由非晶形金屬磁性材料構(gòu)成。該非晶形金屬磁性材料是Co系列非晶形金屬或Fe系列非晶形金屬。上述電磁變換器是小型發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)等。在帶發(fā)電裝置的電子表的情況下,第一軛鐵(定子)采用Co系列非晶形金屬磁性材料,第二軛鐵(磁心)采用Fe系列非晶形金屬磁性材料。在電子控制機(jī)械表的情況下,軛鐵采用Co系列非晶形金屬磁性材料。攜帶式電子機(jī)器是備有上述電磁變換器的鐘表等。
文檔編號(hào)G04G99/00GK1262803SQ9980035
公開(kāi)日2000年8月9日 申請(qǐng)日期1999年1月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月22日
發(fā)明者永坂榮一 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社