專利名稱:功率發(fā)生器,計(jì)時(shí)表和電子裝置,以及齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率發(fā)生器，具有功率發(fā)生器的計(jì)時(shí)表和電子裝置，以及用于功率發(fā)生器的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)方法，功率發(fā)生器適用于電子時(shí)鐘的電源等等。更具體地，本發(fā)明涉及用于最佳化功率發(fā)生器的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩(步進(jìn)電機(jī)的非激勵(lì)轉(zhuǎn)矩/掣子轉(zhuǎn)矩)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
如圖1所示，具有晶體振蕩器作為時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)的所謂電子時(shí)鐘，具有電源10，它帶有小體積的功率發(fā)生器20和二次電源30，電源10激勵(lì)處理器14的步進(jìn)電機(jī)等。如圖2所示，小的體積的功率發(fā)生器20配備有轉(zhuǎn)子21，通過傳輸?shù)男D(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力來旋轉(zhuǎn)，被夾心在轉(zhuǎn)子21的定子22，和被繞在磁芯上的功率產(chǎn)生線圈23，磁芯連同定子22和轉(zhuǎn)子21一起構(gòu)成磁路，轉(zhuǎn)子21具有功率產(chǎn)生齒輪鏈60，用于加速和傳輸振蕩擺錘25的旋轉(zhuǎn)。
為了使得轉(zhuǎn)子21在未加上負(fù)載時(shí)保持在想要的位置，在定子22上形成外部凹槽221和222，用于轉(zhuǎn)子21的周邊的磁飽和部分，如圖14所示。轉(zhuǎn)子21是永久磁鐵，具有N和S磁極。當(dāng)轉(zhuǎn)子保持在某個(gè)角度位置和振蕩擺錘25的旋轉(zhuǎn)被傳輸?shù)焦β拾l(fā)生齒輪鏈60時(shí)，磁極N和S被旋轉(zhuǎn)，以便對(duì)于功率產(chǎn)生線圈23產(chǎn)生電動(dòng)力。由于齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩被加到轉(zhuǎn)子21上，轉(zhuǎn)子21被偏置，以便保持在預(yù)定的角度位置。(沒有加上負(fù)載的轉(zhuǎn)子停止位置。此后稱為“無負(fù)載轉(zhuǎn)子停止位置”。)因此，振蕩擺錘25必須能夠發(fā)送比齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩更大的轉(zhuǎn)矩給轉(zhuǎn)子21，以便旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子21。
然而，由于電子時(shí)鐘的各個(gè)部件的尺寸和厚度必須減小，以使得電子時(shí)鐘的厚度最小化，所以小體積的功率發(fā)生器20的振蕩擺錘25的體積和重量必須減小。因此，對(duì)于傳統(tǒng)的小體積的功率發(fā)生器20，當(dāng)振蕩擺錘25的體積和重量被減小而施加到轉(zhuǎn)子21的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩的大小不變時(shí)，會(huì)阻礙振蕩擺錘25的旋轉(zhuǎn)，因此不能對(duì)二次電源30充電，在另一種類型的功率發(fā)生器中，功率發(fā)生器的轉(zhuǎn)子借助于機(jī)械能，諸如強(qiáng)力彈簧，而旋轉(zhuǎn)的。然而，當(dāng)強(qiáng)力彈簧等的尺寸減小時(shí)，會(huì)阻礙轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，因此在充電二次電源時(shí)造成同樣的問題。
因此，希望把齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩的大小做得盡可能小，以使得即使在振蕩擺錘25和強(qiáng)力彈簧等的尺寸被減小時(shí)，也便于實(shí)行轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是通過改進(jìn)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性提供能夠有效地減小加到轉(zhuǎn)子上的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩的功率發(fā)生器，從而能夠有效地產(chǎn)生電功率，提供具有功率發(fā)生器的計(jì)時(shí)表和電子器件以及功率發(fā)生器的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)方法。
按照本發(fā)明的功率發(fā)生器包括轉(zhuǎn)子，具有借助于傳輸?shù)男D(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力而旋轉(zhuǎn)的永久磁鐵；定子，具有用于放置轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子適配孔；以及被繞在磁芯上的功率產(chǎn)生線圈，磁芯連同定子和轉(zhuǎn)子一起構(gòu)成磁路，其中從轉(zhuǎn)子延伸到定子和磁芯回到轉(zhuǎn)子的第一磁路和其磁通圍繞與轉(zhuǎn)子相鄰的定子閉合的第二磁路的磁阻是可比較的，不用在轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上形成內(nèi)凹槽，其中當(dāng)?shù)谝淮怕返拇抛栎^小時(shí)，在以第一磁路的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中心的磁通方向?yàn)橹行牡摹?5°的角度范圍內(nèi)，在定子的轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上形成內(nèi)凹槽，以及其中當(dāng)?shù)诙怕返拇抛栎^小時(shí)，在以第二磁路的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中心的磁通方向?yàn)橹行牡摹?5°的角度范圍內(nèi)，在定子的轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上形成內(nèi)凹槽。
在本發(fā)明中，內(nèi)凹槽不限于在轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上形成的切割部分，而可以是在轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上的一個(gè)壓痕(減小轉(zhuǎn)子的一部分的厚度)，或替換地，可以是在轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊附近形成的一個(gè)孔(在厚度方向穿透轉(zhuǎn)子的通孔)。換句話說，對(duì)于內(nèi)凹槽，任何安排都是可能的，只要內(nèi)凹槽可以延長在轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊之間的一部分縫隙，或提供一個(gè)通孔到磁路上，以便調(diào)節(jié)磁路的磁阻。
當(dāng)定子在轉(zhuǎn)子適配孔段處被劃分時(shí)，第一磁路從轉(zhuǎn)子(磁鐵)開始通過定子之一和磁芯到另一個(gè)定子，以及回到轉(zhuǎn)子。同樣地，當(dāng)定子被整體地形成而不被劃分時(shí)，第一磁路從轉(zhuǎn)子開始通過在轉(zhuǎn)子一側(cè)的定子和磁芯到定子的另一側(cè)，以及回到轉(zhuǎn)子。在第二磁路的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中心處的磁通方向(此后被稱為第二磁路方向)是其磁通在定子處圍繞轉(zhuǎn)子閉合的第二磁路的方向，它通常是與在第一磁路的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中心處的磁通方向(此后被稱為第一磁路方向)正交的方向。
主要的第一磁路和其磁通圍繞轉(zhuǎn)子閉合的第二磁路的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩被施加到轉(zhuǎn)子。因?yàn)楦鱾€(gè)磁路通常在轉(zhuǎn)子段處垂直交叉，所以基于高的磁通密度施加強(qiáng)的磁吸引力的磁路，即，具有較小的磁阻的磁路施加大的影響。因此，通過在具有較小的磁阻的磁路中形成內(nèi)凹槽來擴(kuò)大轉(zhuǎn)子與定子之間的縫隙，以便增加磁阻，施加到轉(zhuǎn)子的磁吸引力，即，齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩可被減小。所以，即使當(dāng)振蕩擺錘或強(qiáng)力彈簧的體積和重量通過減小裝置的厚度而被減小時(shí)，可以有效地產(chǎn)生功率，以及二次電源可被有效地充電。而且，由于轉(zhuǎn)子的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩在使用強(qiáng)力彈簧時(shí)可被減小，強(qiáng)力彈簧的持續(xù)時(shí)間對(duì)于同樣大小的強(qiáng)力彈簧可以被加長，這樣，功率發(fā)生器可以在更長的時(shí)間內(nèi)工作。
順便地，當(dāng)內(nèi)凹槽被安排在相對(duì)于具有較小的磁阻的第一或第二磁路方向偏離±45°位置以外時(shí)，具有較小的磁阻的第一或第二磁路方向的磁阻不會(huì)被內(nèi)凹槽增大，這樣齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩不會(huì)減小。因此，內(nèi)凹槽必須被形成在圍繞具有較小的磁阻的磁路方向的±45°的角度范圍內(nèi)。
本發(fā)明的另一個(gè)方面，功率發(fā)生器包括轉(zhuǎn)子，具有借助于傳輸?shù)男D(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力而旋轉(zhuǎn)的永久磁鐵；定子，具有用于放置轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子適配孔；以及被繞在磁芯上的功率產(chǎn)生線圈，磁芯連同定子和轉(zhuǎn)子一起構(gòu)成磁路，其中當(dāng)在定子的轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上沒有形成內(nèi)凹槽時(shí)，第一磁路(從轉(zhuǎn)子延伸通過定子和磁芯回到轉(zhuǎn)子)的磁阻被設(shè)置成小于其磁通圍繞與轉(zhuǎn)子相鄰的定子閉合的第二磁路的磁阻，以及其中在以第一磁路的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中心的磁通方向?yàn)橹行牡摹?5°的角度范圍內(nèi)，在定子的轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上形成內(nèi)凹槽。
本發(fā)明的再一個(gè)方面，功率發(fā)生器包括轉(zhuǎn)子，具有借助于傳輸?shù)男D(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力而旋轉(zhuǎn)的永久磁鐵；定子，具有用于放置轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子適配孔；以及被繞在磁芯上的功率產(chǎn)生線圈，磁芯連同定子和轉(zhuǎn)子一起構(gòu)成磁路，其中當(dāng)在定子的轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上沒有形成內(nèi)凹槽時(shí)，其磁通圍繞與轉(zhuǎn)子相鄰的定子閉合的第二磁路的磁阻被設(shè)置成小于第一磁路(從轉(zhuǎn)子延伸通過定子和磁芯回到轉(zhuǎn)子)的磁阻，以及其中在以第二磁路的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中心的磁通方向?yàn)橹行牡摹?5°的角度范圍內(nèi)，在定子的轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上形成內(nèi)凹槽。
按照以上的功率發(fā)生器，被施加到轉(zhuǎn)子上的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩可以通過在兩個(gè)磁路中間的具有較小的磁阻的磁路的磁路徑上形成內(nèi)凹槽而被有效地減小，這樣，即使當(dāng)振蕩擺錘或強(qiáng)力彈簧的體積和重量通過減小裝置的厚度而被減小時(shí)，功率仍可被有效地產(chǎn)生，以及二次電源可被有效地充電。
在以上的安排中，內(nèi)凹槽可以優(yōu)選地被形成在以第一磁路或第二磁路的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心的磁通方向?yàn)橹行牡摹?0°的角度范圍內(nèi)。因此，比起更寬的角度范圍的安排，齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩可被進(jìn)一步有效地減小。
而且，內(nèi)凹槽可以優(yōu)選地被形成在以第一磁路或第二磁路的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心的磁通方向上。因此，齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩可被最高度有效地減小。而且，通過有效地減小齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩，內(nèi)凹槽的尺寸可被減小。
本發(fā)明的又一個(gè)方面，功率發(fā)生器包括轉(zhuǎn)子，具有借助于傳輸?shù)男D(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力而旋轉(zhuǎn)的永久磁鐵；定子，具有用于放置轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子適配孔；以及被繞在磁芯上的功率產(chǎn)生線圈，磁芯連同定子和轉(zhuǎn)子一起構(gòu)成磁路，其中從轉(zhuǎn)子延伸到定子和磁芯回到轉(zhuǎn)子的第一磁路和其磁通圍繞與轉(zhuǎn)子相鄰的定子閉合的第二磁路的磁阻被比較，而沒有在轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上形成凸出物，其中當(dāng)?shù)谝淮怕返拇抛栎^大時(shí)，在以第一磁路的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心的磁通方向?yàn)橹行牡摹?5°的角度范圍內(nèi)，在定子的轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上形成伸向轉(zhuǎn)子的凸出物，以及其中當(dāng)?shù)诙怕返拇抛栎^大時(shí)，在以第二磁路的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心的磁通方向?yàn)橹行牡摹?5°的角度范圍內(nèi)，在定子的轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上形成伸向轉(zhuǎn)子的凸出物。
在本發(fā)明中，任何凸出物可被使用，只要轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子的適配孔的內(nèi)周邊之間的縫隙可被部分地減小，從而調(diào)節(jié)磁路的磁阻。
主要的第一磁路和其磁通圍繞轉(zhuǎn)子閉合的第二磁路的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩被施加到轉(zhuǎn)子。由于各個(gè)磁路通常在轉(zhuǎn)子段處垂直交叉，所以磁通密度的平衡，即，在各個(gè)磁路的磁阻之間的平衡受到大的影響。因此，通過在具有較大的磁阻的磁路中形成凸出物來減小轉(zhuǎn)子與定子之間的縫隙，以便減小磁阻，施加到轉(zhuǎn)子的磁吸引力，即，齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩總的可被減小。所以，即使當(dāng)振蕩擺錘或強(qiáng)力彈簧的體積和重量通過減小裝置的厚度而被減小時(shí)，可以有效地產(chǎn)生功率，以及二次電源可被有效地充電。而且，由于轉(zhuǎn)子的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩在使用強(qiáng)力彈簧時(shí)可被減小，強(qiáng)力彈簧的持續(xù)時(shí)間對(duì)于同樣大小的強(qiáng)力彈簧可以被加長，這樣，功率發(fā)生器可以在更長的時(shí)間內(nèi)工作。
順便地，凸出物可以像內(nèi)凹槽那樣，被安排在以具有較大的磁阻的第一磁路或第二磁路的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心的磁通方向?yàn)橹行牡摹?5°的角度范圍內(nèi)?？紤]到齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩減小效果，角度范圍優(yōu)選地為±10°內(nèi)，以及該效果可通過在最大磁通方向上形成凸出物而被最大化。
功率發(fā)生器優(yōu)選地還可以包括振蕩擺錘，用于與用戶的身體運(yùn)動(dòng)一起旋轉(zhuǎn)；以及功率產(chǎn)生齒輪鏈，用于通過把振蕩擺錘的旋轉(zhuǎn)傳輸?shù)睫D(zhuǎn)子而旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子。
雖然用于旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力可以由機(jī)械能源施加，諸如強(qiáng)力彈簧，橡皮，彈簧和偏心擺錘，但與用戶的人體運(yùn)動(dòng)一起旋轉(zhuǎn)的振蕩擺錘可被優(yōu)選地使用，因?yàn)橹灰ㄟ^把功率發(fā)生器附屬在人體而不用去關(guān)心它，轉(zhuǎn)子可被方便地旋轉(zhuǎn)。
按照本發(fā)明的計(jì)時(shí)表具有以上的功率發(fā)生器，以及用于由功率發(fā)生器產(chǎn)生的電能進(jìn)行時(shí)間顯示的處理器。
具有功率發(fā)生器的計(jì)時(shí)表可以有效地減小施加到轉(zhuǎn)子的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩，這樣，即使當(dāng)振蕩擺錘和強(qiáng)力彈簧的體積和重量由于裝置的厚度減小而被減小時(shí)，功率仍可被有效地產(chǎn)生，以及二次電源可被有效地充電，因此能夠應(yīng)用到小體積的計(jì)時(shí)表，諸如手表。
按照本發(fā)明的電子裝置具有以上的功率發(fā)生器，以及用于由功率發(fā)生器產(chǎn)生的電能進(jìn)行時(shí)間顯示的處理器。這樣的電子裝置包括蜂窩電話，PHS(個(gè)人手提電話系統(tǒng))，汽車和住房鑰匙(包括用于光和無鑰匙進(jìn)入的處理器)，無線電，個(gè)人計(jì)算機(jī)，計(jì)算器，IC卡等等。本發(fā)明可適合地應(yīng)用于小體積的便攜式電子裝置。
按照本發(fā)明的一個(gè)齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)方法是用于功率發(fā)生器的，該功率發(fā)生器包括轉(zhuǎn)子，具有借助于傳輸?shù)男D(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力而旋轉(zhuǎn)的永久磁鐵；定子，具有用于放置轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子適配孔；以及被繞在磁芯上的功率產(chǎn)生線圈，磁芯連同定子和轉(zhuǎn)子一起構(gòu)成磁路。該方法具有以下步驟比較在沒有在轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上形成內(nèi)凹槽時(shí)，從轉(zhuǎn)子延伸到定子和磁芯回到轉(zhuǎn)子的第一磁路和其磁通圍繞與轉(zhuǎn)子相鄰的定子閉合的第二磁路的磁阻；當(dāng)?shù)谝淮怕返拇抛栎^小時(shí)，在以第一磁路的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心的磁通方向?yàn)橹行牡摹?5°的角度范圍內(nèi)，在定子的轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上形成內(nèi)凹槽；以及當(dāng)?shù)诙怕返拇抛栎^小時(shí)，在以第二磁路的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心的磁通方向?yàn)橹行牡摹?5°的角度范圍內(nèi)，在定子的轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上形成內(nèi)凹槽。
按照本發(fā)明的另一個(gè)齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)方法是用于功率發(fā)生器的，該功率發(fā)生器包括轉(zhuǎn)子，具有借助于傳輸?shù)男D(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力而旋轉(zhuǎn)的永久磁鐵；定子，具有用于放置轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子適配孔；以及被繞在磁芯上的功率產(chǎn)生線圈，磁芯連同定子和轉(zhuǎn)子一起構(gòu)成磁路，該方法包括以下步驟比較在沒有在轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上形成凸出物時(shí)，從轉(zhuǎn)子延伸到定子和磁芯回到轉(zhuǎn)子的第一磁路和其磁通圍繞與轉(zhuǎn)子相鄰的定子閉合的第二磁路的磁阻；當(dāng)?shù)谝淮怕返拇抛栎^大時(shí)，在以第一磁路的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心的磁通方向?yàn)橹行牡摹?5°的角度范圍內(nèi)，在定子的轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上形成伸向轉(zhuǎn)子的凸出物；以及當(dāng)?shù)诙怕返拇抛栎^大時(shí)，在以第二磁路的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心的磁通方向?yàn)橹行牡摹?5°的角度范圍內(nèi)，在定子的轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上伸向轉(zhuǎn)子的凸出物。
在以上的功率發(fā)生器的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)方法中，至此描述了定子和轉(zhuǎn)子的安排，也描述了內(nèi)凹槽和凸出物的安排。
按照本發(fā)明的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩方法，齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩可被有效地減小。



圖1是顯示在電源中具有體現(xiàn)本發(fā)明的功率發(fā)生器的計(jì)時(shí)表的整個(gè)結(jié)構(gòu)的概括的方框圖；圖2是顯示作為計(jì)時(shí)表的例子的指針式電子時(shí)鐘的整個(gè)結(jié)構(gòu)的概括的透視圖；圖3是顯示按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的功率發(fā)生器的主要部分的平面圖；圖4是顯示圖3所示的功率發(fā)生器的內(nèi)凹槽的安排的例子的說明圖；
圖5是顯示按照本發(fā)明的第二實(shí)施例的功率發(fā)生器的主要部分的平面圖；圖6是顯示圖5所示的功率發(fā)生器的內(nèi)凹槽的安排的例子的說明圖；圖7是顯示按照本發(fā)明的內(nèi)凹槽的修正的截面圖；圖8是顯示按照本發(fā)明的內(nèi)凹槽的另一個(gè)修正的說明圖；圖9是顯示具有凸出物的本發(fā)明的另一個(gè)修正的平面圖；圖10是顯示按照本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)的、在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角與齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系的曲線圖；圖11是顯示按照本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)的、在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角與齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系的曲線圖；圖12是顯示按照本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)的、在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角與齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系的曲線圖；圖13是顯示按照本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)的、在內(nèi)凹槽的預(yù)置的角度與齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系的曲線圖；圖14是顯示傳統(tǒng)的小體積的功率發(fā)生器的平面圖。
具體實(shí)施方式
下面將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是具有體現(xiàn)本發(fā)明的功率發(fā)生器的電子裝置的概括的方案。
按照本發(fā)明的計(jì)時(shí)表具有電源10，包括小體積的功率發(fā)生器20，整流器51，用于整流從功率發(fā)生器20輸出的交流電流，以及貯存電路12，用于存儲(chǔ)由整流器11整流的電流。而且，計(jì)時(shí)表1具有處理器14，用于由功率發(fā)生器20得到的電能進(jìn)行時(shí)鐘計(jì)時(shí)和顯示時(shí)間。
除了時(shí)鐘計(jì)時(shí)和時(shí)間顯示功能以外，處理器14可以具有功能諸如無線電，尋呼機(jī)和個(gè)人計(jì)算機(jī)。雖然可以使用電容用于貯存電路12，但也可以使用具有功率貯存能力的任何二次電源，諸如二次電池。整流器11不限于使用二極管113的全波整流器，也可以是半波整流，或可以是使用倒相器的整流器等等。
在以下的說明中，具有指針電子時(shí)鐘作為處理器的便攜式計(jì)時(shí)表(手表)被當(dāng)作為例子。順便地，在功率發(fā)生器20的各個(gè)元件中，具有與傳統(tǒng)的功率發(fā)生器共同的功能的部分將附加以相同的參考數(shù)字。
在圖2上，本發(fā)明的計(jì)時(shí)表上的電子時(shí)鐘是指針顯示的模擬石英手表，其中步進(jìn)電動(dòng)機(jī)40根據(jù)由電路板31上的晶體振蕩器32發(fā)送的信號(hào)被驅(qū)動(dòng)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)40包括電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子42，由在兩個(gè)極磁化的永久磁鐵制成，電動(dòng)機(jī)定子43，具有用于放置電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子42的圓柱形轉(zhuǎn)子適配孔430，和線圈塊，由磁芯44和其上繞有的線圈41制成。
由第五齒輪傳動(dòng)組51、掃描齒輪傳動(dòng)組52、第三齒輪傳動(dòng)組53、中心齒輪和小齒輪分齒輪55、和小時(shí)齒輪56組成的時(shí)鐘齒輪鏈50通過一個(gè)小齒輪被連接到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子42。秒針161被安裝到掃描齒輪傳動(dòng)組52的樞軸的末端。分針162被固定到中心齒輪傳動(dòng)組54的圓柱軸。以及時(shí)針163被固定到小時(shí)齒輪56的圓柱軸。從電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子42到掃描齒輪傳動(dòng)組52的減小比值是1/30。秒針161按照每秒180°的電動(dòng)機(jī)間歇式旋轉(zhuǎn)，而間歇地旋轉(zhuǎn)6°。
用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)40的電源10主要由小體積的功率發(fā)生器20和二次電源(電容器)30構(gòu)成。小體積的功率發(fā)生器20具有由臂的運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的振蕩擺錘25，通過從振蕩擺錘25接收動(dòng)能而旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子21，夾心轉(zhuǎn)子21的定子22，和被繞在磁芯27上的功率產(chǎn)生線圈23，磁芯27連同定子22和轉(zhuǎn)子21一起構(gòu)成磁路。振蕩擺錘25和轉(zhuǎn)子21由用于加速和傳輸振蕩擺錘25的旋轉(zhuǎn)的功率產(chǎn)生齒輪鏈60進(jìn)行機(jī)械連接，功率產(chǎn)生齒輪鏈60包括與振蕩擺錘25整體地形成的齒輪盤61，和傳輸齒輪62，具有與齒輪盤61嚙合的小齒輪。
如圖3所示，用于放置轉(zhuǎn)子21的轉(zhuǎn)子適配孔230被提供在定子22上。通過定子22和磁芯27的第一磁路(主要的磁路)100被形成穿過轉(zhuǎn)子21的環(huán)形。換句話說，第一磁路100從轉(zhuǎn)子21開始，通過定子22的一側(cè)，磁芯27和定子22的另一端，然后回到轉(zhuǎn)子21。
用于在轉(zhuǎn)子21的周邊上形成一對(duì)磁飽和部分的外凹槽221和222，被形成在定子的兩側(cè)，相對(duì)于旋轉(zhuǎn)中心O、與第一磁路100正交地放置。
轉(zhuǎn)子21是圓柱形永久磁鐵，具有用于相等地隔開轉(zhuǎn)子21的周界的兩個(gè)磁極N和S。當(dāng)磁極N和S在振蕩擺錘25的旋轉(zhuǎn)被傳輸時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，可以從功率產(chǎn)生線圈23得到感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由此充電二次電源30。
由于齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩通過第一磁路100和第二磁路101(其磁通在靠近轉(zhuǎn)子21的定子22處閉合)被施加到轉(zhuǎn)子21，所以轉(zhuǎn)子21被偏離成保持在某個(gè)角度位置(無負(fù)載轉(zhuǎn)子停止位置)。
順便地，轉(zhuǎn)子21被來自按照壁運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的振蕩擺錘25的轉(zhuǎn)矩推動(dòng)旋轉(zhuǎn)。然而，振蕩擺錘25的體積和重量按照指針式電子時(shí)鐘1的厚度減小變成為減小的。因此，當(dāng)振蕩擺錘25的體積和重量在傳統(tǒng)的小體積的功率發(fā)生器中被減小時(shí)，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性將降低，因?yàn)閬碜哉袷帞[錘25的轉(zhuǎn)矩在施加到轉(zhuǎn)子21的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩保持為不變時(shí)將降低。
因此，在本實(shí)施例中，內(nèi)凹槽225A和226A被提供在定子22上，用于調(diào)節(jié)齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩，如圖3所示，這樣減小齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩和改進(jìn)功率發(fā)生器的效率。
在本實(shí)施例中，各個(gè)定子22和磁芯27的連接部分的材料，面積和縫隙尺寸被安排成使得，當(dāng)沒有形成內(nèi)凹槽225A和226A時(shí)，如圖3的雙點(diǎn)線所示的、從轉(zhuǎn)子21和靠近轉(zhuǎn)子21的定子22延伸以及在定子22的部分閉合的第二磁路101的磁阻大于如圖3的單點(diǎn)線所示的、從轉(zhuǎn)子延伸通過定子22、磁芯27和定子22返回到轉(zhuǎn)子21的第一磁路100的磁阻。
順便地，各個(gè)磁路100和101的尺寸可通過定子22和磁芯27的連接部分的縫隙的存在和尺寸而被特別地調(diào)節(jié)。
而且，轉(zhuǎn)子21、定子22和磁芯27的材料可被適當(dāng)?shù)剡x擇。例如，各種永久磁鐵，諸如釤鈷燒結(jié)的磁鐵，可被使用于轉(zhuǎn)子21，以及坡莫合金(PB和PC材料)可被使用于定子22和磁芯27。
在本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子21的永久磁鐵的磁極N和S，在用于在第一磁路方向(圖3的箭頭100A所示)放松磁極N和S的方向上，即，在用于在與連接外凹槽221和222的方向正交的方向吸引磁極N和S的方向上，被施加以齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩。要通過齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩來放松的轉(zhuǎn)子21的位置是無負(fù)載轉(zhuǎn)子停止位置。
在本實(shí)施例中，為了減小齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩，用于調(diào)節(jié)齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩的內(nèi)凹槽225A和226A在轉(zhuǎn)子適配孔230的內(nèi)周界上被凹進(jìn)。具體地，內(nèi)凹槽225A和226A被安排成使得從轉(zhuǎn)子21的旋轉(zhuǎn)中心延伸到內(nèi)凹槽225A和226A的方向是在圍繞箭頭的100A方向(第一磁路方向)的±45°的角度范圍內(nèi)，更具體地，精確地在第一磁路方向上。順便地，由于制造誤差可以造成在大約±5°的角度范圍內(nèi)的起伏。
內(nèi)凹槽225A和226A可以梯形地或三角形地被凹進(jìn)，以及任何配置結(jié)構(gòu)是可能的。在本實(shí)施例中，凹槽225A和226A在轉(zhuǎn)子適配孔230的內(nèi)周界上按半球形地被凹進(jìn)。
順便地，被施加到轉(zhuǎn)子21的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩的減小比值可以通過齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)的內(nèi)凹槽225A和226A的位置、尺寸和配置結(jié)構(gòu)而被調(diào)節(jié)。
因此，雖然在通常情況下，各個(gè)內(nèi)凹槽225A和226A優(yōu)選地沿著第一磁路方向100A形成，如圖3和4(A)所示，但第一齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)的內(nèi)凹槽225A可以相對(duì)于第一磁路方向100A順時(shí)針地(以CW方向)移動(dòng)預(yù)定的角度(例如，20°)，以及第二齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)的內(nèi)凹槽226A可以形成在從第一內(nèi)凹槽225A移動(dòng)180°的位置上。
替換地，如圖4(C)所示，用于調(diào)節(jié)齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩的第二內(nèi)凹槽226A可以相對(duì)于第一磁路方向100A順時(shí)針地移動(dòng)預(yù)定的角度(例如，20°)，以及用于調(diào)節(jié)齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩的第一內(nèi)凹槽225A可以形成在從第二內(nèi)凹槽226A順時(shí)針移動(dòng)140°的位置上。
換句話說，內(nèi)凹槽225A和226A可以形成在圍繞轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中心相對(duì)于第一磁路方向100A的±45°的角度范圍內(nèi)。例如，角度可以被設(shè)置為相對(duì)于第一磁路方向100A的±45°，±30°，±20°，±10°，±0°等等。為了有效地調(diào)節(jié)齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩，角度最好是盡可能小。
通過形成內(nèi)凹槽225A和226A，轉(zhuǎn)子21和定子22之間的縫隙在凹槽處被擴(kuò)大。因此，原先具有的磁阻比第二磁路101小的第一磁路100的磁阻可被增加，因此減小施加到轉(zhuǎn)子21的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩。
按照本實(shí)施例，因?yàn)閮?nèi)凹槽225A和226A形成在第一磁路100與第二磁路101之間，在轉(zhuǎn)子21的旋轉(zhuǎn)中心沿著原先具有的較小的磁阻的第一磁路100的磁通方向100A，被施加到轉(zhuǎn)子21的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩可被有效地減小。
因此，雖然振蕩擺錘25的非平衡量隨著小體積的功率發(fā)生器20的體積減小而降低，因?yàn)楸皇┘拥睫D(zhuǎn)子21的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩也可被減小，轉(zhuǎn)子21的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性可被改進(jìn)，以使得轉(zhuǎn)子21可以由輕微的壁運(yùn)動(dòng)推動(dòng)旋轉(zhuǎn)，這樣使得功率產(chǎn)生系統(tǒng)能夠有效地工作。
而且，齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩的減小可以通過用于調(diào)節(jié)齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩的內(nèi)凹槽225A和226A的位置、尺寸和配置結(jié)構(gòu)而被調(diào)節(jié)。因此，即使當(dāng)振蕩擺錘25的體積和重量通過減小指針電子時(shí)鐘1的厚度而被減小時(shí)，仍可以由小體積的功率發(fā)生器20有效地產(chǎn)生功率，從而可以只通過形成相應(yīng)于振蕩擺錘25的體積和重量減小的數(shù)量、位置、尺寸和配置結(jié)構(gòu)的內(nèi)凹槽225A和226A而有效地充電二次電源30。
下面將參照?qǐng)D5和6描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。
順便地，在以下的實(shí)施例和修正方案中，與第一實(shí)施例相同的參考數(shù)字將附著到相同的或相似的部件，以便簡化或省略對(duì)于它們的描述。
在本實(shí)施例中，各個(gè)電子22和磁芯27的連接部分的材料、面積和縫隙被安排成使得，當(dāng)沒有形成內(nèi)凹槽225A和226A時(shí)，如圖5的雙點(diǎn)線所示的、其磁通在靠近轉(zhuǎn)子21的定子22處閉合的第二磁路101的磁阻小于如單點(diǎn)線所示的、從定子22延伸通過磁芯27和返回到定子22的第一磁路100的磁阻。
因此，轉(zhuǎn)子21的永久磁鐵的磁極N和S，在用于將磁極N和S保持在第二磁路方向(與第一磁路方向100A正交的、圖5的箭頭101A所示的方向)，即，在用于在連接外凹槽221和222的方向吸引磁極N和S的方向上，被施加以齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩。要被齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩放松轉(zhuǎn)子21的位置在本實(shí)施例中是無負(fù)載轉(zhuǎn)子停止位置。
在本實(shí)施例中，為了減小齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩，用于調(diào)節(jié)齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩的內(nèi)凹槽225A和226A在轉(zhuǎn)子適配孔230的內(nèi)周界上被凹進(jìn)。具體地，內(nèi)凹槽225A和226A被安排成使得從轉(zhuǎn)子21的旋轉(zhuǎn)中心O延伸到內(nèi)凹槽225A和226A的方向是在圍繞箭頭的101A方向(第二磁路方向)的±45°的角度范圍內(nèi)，更具體地，精確地在第二磁路方向上。順便地，由于制造誤差可以造成在大約±5°的角度范圍內(nèi)的起伏。
雖然在通常情況下，各個(gè)內(nèi)凹槽225A和226A優(yōu)選地沿著第二磁路方向101A形成，如圖5和6(A)所示，但用于調(diào)節(jié)齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩的第一內(nèi)凹槽225A可以相對(duì)于第二磁路方向101A順時(shí)針地移動(dòng)預(yù)定的角度(例如，20°)，以及用于調(diào)節(jié)齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩的第二內(nèi)凹槽226A可以形成在從第一內(nèi)凹槽225A移動(dòng)180°的位置上。
替換地，如圖6(B)所示，用于調(diào)節(jié)齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩的第二內(nèi)凹槽226A可以相對(duì)于第二磁路方向101A順時(shí)針地(以CW方向)移動(dòng)預(yù)定的角度(例如，20°)，以及用于調(diào)節(jié)齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩的第一內(nèi)凹槽225A可以形成在從第二內(nèi)凹槽226A順時(shí)針移動(dòng)140°的位置上。
通過形成內(nèi)凹槽225A和226A，轉(zhuǎn)子21和定子22之間的縫隙在凹槽處被擴(kuò)大。因此，原先具有的磁阻比第一磁路100小的第二磁路101的磁阻可被增加，因此減小施加到轉(zhuǎn)子21的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩。
按照本實(shí)施例，可以得到與第一實(shí)施例相同的功能和效果。
順便地，本發(fā)明的范圍不限于以上各個(gè)實(shí)施例，而包括其它安排，只要可以達(dá)到本發(fā)明的其它目的，它包括以下的修正方案。
例如，用于調(diào)節(jié)齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩的內(nèi)凹槽225A和226A的配置結(jié)構(gòu)不限于半球形，而可以是如圖6(A)和(B)所示的梯形，或替換地，近似的三角形，方形或其它多邊形。另外，通過形成如圖6所示的、梯形或方形的內(nèi)凹槽，因?yàn)榘疾墼谀硞€(gè)角度內(nèi)具有恒定的厚度，凹槽的位置移動(dòng)對(duì)第一齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩并沒有太大影響，即使當(dāng)在定子22處內(nèi)凹槽的位置略微移動(dòng)時(shí)，這樣齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩可被穩(wěn)定地調(diào)節(jié)。
而且，內(nèi)凹槽可以通過減小定子22的厚度在轉(zhuǎn)子適配孔230的一部分內(nèi)周界上形成凹陷240而被形成，如圖7所示。替換地，如圖8所示，內(nèi)凹槽可以在靠近轉(zhuǎn)子適配孔230的內(nèi)周界的厚度方向上以穿透定子22的孔250來提供。換句話說，對(duì)于內(nèi)凹槽來說，任何配置結(jié)構(gòu)是可能的，只要在正交的縫隙可被局部地?cái)U(kuò)大，或磁路100和101的磁阻可以通過在磁路上提供通孔而被調(diào)節(jié)。
而且，在本發(fā)明中，各個(gè)磁路100和101的磁阻不一定能如在以上的各個(gè)實(shí)施例中那樣通過形成內(nèi)凹槽而被平衡，但如圖9所示的凸出物260可被形成來平衡磁阻。具體地，各個(gè)磁阻100和101的磁阻可以通過在轉(zhuǎn)子21和定子22之間的縫隙尺寸而被調(diào)節(jié)。因此，不是通過在具有較小的磁阻的磁路方向上形成內(nèi)凹槽以便于相對(duì)于其它磁路增加磁阻，而是可以在具有較大的磁阻的磁路方向上形成凸出物260，以便于比其它磁路減小磁阻，從而調(diào)節(jié)磁阻的平衡。換句話說，在具有較大的磁阻的磁路方向上形成凸出物260，具有與在具有較小的磁阻的磁路方向上形成內(nèi)凹槽同樣的效果，這樣，各個(gè)磁路的磁阻之間的差別可被減小，用于平衡調(diào)節(jié)。因此，通過形成凸出物260可以達(dá)到與上述的實(shí)施例同樣的功能和效果。
而且，雖然上述的實(shí)施例的定子22是整體類型的，但也可以使用由被放置成夾心轉(zhuǎn)子21的兩個(gè)定子材料組成的兩片式定子。在這個(gè)安排中，內(nèi)凹槽也可以被形成在具有較小的磁阻的第一磁路100或第二磁路101上。
而且，雖然以上的實(shí)施例涉及到自繞組類型，其中轉(zhuǎn)子21由振蕩擺錘25推動(dòng)旋轉(zhuǎn)，但本發(fā)明可以應(yīng)用于人工繞組類型，用于由冠齒輪人工地旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子21。當(dāng)被施加到轉(zhuǎn)子21的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩在手工繞組類型中被減小時(shí)，功率可以通過小的冠齒輪被有效地產(chǎn)生。
而且，轉(zhuǎn)子21可以通過從機(jī)械能源諸如，強(qiáng)力彈簧，橡皮，彈簧和偏心擺錘，通過機(jī)械能傳輸裝置，諸如齒輪鏈(齒輪盤)，摩擦齒輪，皮帶和滑輪，鏈條和鏈輪齒輪，齒條傳動(dòng)裝置，和凸輪等傳輸機(jī)械能而被旋轉(zhuǎn)。
內(nèi)凹槽的數(shù)目、預(yù)定的范圍內(nèi)的位置、體積、和配置結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)按照所需要的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)被適當(dāng)?shù)卦O(shè)置。因此，在本發(fā)明中可以形成單個(gè)內(nèi)凹槽。
內(nèi)凹槽的位置根據(jù)第一磁路100和第二磁路101的各個(gè)磁阻的大小而不同。然而，磁阻通常按照小體積的功率發(fā)生器20的設(shè)計(jì)而不同，它對(duì)于相同的設(shè)計(jì)的功率發(fā)生器20是共同的。因此，內(nèi)凹槽的位置可以在設(shè)計(jì)或樣本制造過程期間被測(cè)試和被設(shè)置，以及只要制造相同的小體積的功率發(fā)生器20的時(shí)候，內(nèi)凹槽就可被形成在相同的位置上。
而且，本發(fā)明的計(jì)時(shí)表不限于手表，而可以是各種計(jì)時(shí)表，諸如臺(tái)鐘和掛鐘。替換地，本發(fā)明的計(jì)時(shí)表除了時(shí)鐘功能以外可以具有其它功能，諸如蜂窩電話，計(jì)算器，便攜式個(gè)人計(jì)算機(jī)，和便攜式無線電接收設(shè)備。
按照本發(fā)明的功率發(fā)生器不限于被應(yīng)用于計(jì)時(shí)表，而可以被應(yīng)用于各種電子裝置，諸如血壓計(jì)，便攜式蜂窩電話，PHS，計(jì)步器，計(jì)算器，個(gè)人計(jì)算機(jī)，諸如筆記本電腦，個(gè)人管理器，PDA(個(gè)人數(shù)字助手)，便攜式無線電，玩具，IC卡，以及汽車和住房鑰匙。換句話說，本發(fā)明可被廣泛地應(yīng)用于消耗電源的電子裝置。由于被施加到轉(zhuǎn)子21的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩可被減小，以使得振蕩擺錘25和強(qiáng)力彈簧的體積也可被減小，以及可以制造非常小體積的功率發(fā)生器，本發(fā)明可被適合地應(yīng)用于具有小體積的各種電子裝置，用于便攜式應(yīng)用。雖然干電池和充電器通常被使用于這樣的電子裝置，但按照本發(fā)明的功率發(fā)生器的安裝使得電子電路和處理器(諸如在電子裝置中的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng))能夠不用電池而進(jìn)行工作，這樣，不需要電池的交換工作以及可以防止環(huán)境污染。而且，由于功率可以通過安裝振蕩擺錘和強(qiáng)力彈簧而被人工地產(chǎn)生，所以不需要對(duì)于充電器所需要的充電工作，這樣，電子裝置可以甚至在災(zāi)害的情況下，在室外或在家庭外面被啟動(dòng)。
接著，下面將描述用于說明本發(fā)明的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。
在本實(shí)驗(yàn)中，按照第一和第二實(shí)施例的功率發(fā)生器20被使用來通過基于有限元方法的三維分析而證實(shí)在存在內(nèi)凹槽225A和226A時(shí)齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩的改變。
順便地，具有32MGOe(254.7KJ/m3，以國際單位系統(tǒng)計(jì))的最大能量積、和具有1.8mm直徑與0.4mm厚度的的圓盤狀釤鈷燒結(jié)的磁鐵被使用作為轉(zhuǎn)子21。具有最大導(dǎo)磁率400000和0.74T的飽和磁通密度的坡莫合金材料(PC材料)被使用作為定子22，以及具有最大導(dǎo)磁率50000和1.5T的飽和磁通密度的另一種坡莫合金材料(PB材料)被使用作為磁芯27。
另外，為了同時(shí)測(cè)試定子22和磁芯27的連接部分的縫隙的影響，也分析了在連接部分處有和沒有10μm縫隙時(shí)齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩的改變。
圖10到12上的圖形顯示了在以上的條件下的分析結(jié)果。另外，當(dāng)磁鐵(轉(zhuǎn)子21)的磁極取向?yàn)橥獠堪疾鄯较?與主磁路正交的方向)時(shí)，旋轉(zhuǎn)角被設(shè)置為0度。圖10所示的數(shù)據(jù)201代表在沒有形成內(nèi)凹槽時(shí)在定子22和磁芯27的連接部分處沒有縫隙時(shí)的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩。數(shù)據(jù)202代表在沒有形成內(nèi)凹槽時(shí)在定子22和磁芯27的連接部分處有10μm縫隙時(shí)的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩。
如圖10所示，由于磁鐵(轉(zhuǎn)子21)的無負(fù)載轉(zhuǎn)子停止位置是其中齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩在之間改變時(shí)的一個(gè)點(diǎn)，在數(shù)據(jù)201中無負(fù)載轉(zhuǎn)子停止位置是以旋轉(zhuǎn)角度90°的一個(gè)位置，即，在與外部凹槽方向正交的方向(第一磁路方向100A)上，如在上述的第一實(shí)施例中那樣。
另一方面，在數(shù)據(jù)202中無負(fù)載轉(zhuǎn)子停止位置是以旋轉(zhuǎn)角度180°的一個(gè)位置，即，沿著外部凹槽方向(第二磁路方向101A)，如在上述的第二實(shí)施例中那樣。換句話說，可以知道，無負(fù)載轉(zhuǎn)子停止位置由于定子22和磁芯27的連接部分的縫隙的存在，只移動(dòng)90°，即使定子22和磁芯27的材料與配置結(jié)構(gòu)都是相同的。
而且，圖11所示的數(shù)據(jù)203代表當(dāng)200μm直徑的內(nèi)凹槽225A和226A被形成在第一磁路方向以及在定子22和磁芯27的連接部分處沒有縫隙(如圖3所示)時(shí)的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩。
圖12所示的數(shù)據(jù)204代表當(dāng)200μm直徑的內(nèi)凹槽225A和226A被形成在第一磁路方向以及在定子22和磁芯27的連接部分處有10μm縫隙(如圖5所示)時(shí)的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩。
正如圖11清楚地顯示的，當(dāng)無負(fù)載轉(zhuǎn)子停止位置是在第一磁路方向(數(shù)據(jù)201)時(shí)，換句話說，當(dāng)?shù)谝淮怕?00的磁阻小于第二磁路101的磁阻時(shí)，通過在轉(zhuǎn)子適配孔230處在第一磁路方向100A上形成內(nèi)凹槽225A和226A，可以很大地減小齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩。例如，雖然在數(shù)據(jù)201中顯示的、沒有形成內(nèi)凹槽時(shí)的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩的峰值是1.4*10-7(N·m)，但當(dāng)形成內(nèi)凹槽225A和226A時(shí)在數(shù)據(jù)203中顯示的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩的峰值是1.0*10-8(N·m)，它小于沒有內(nèi)凹槽時(shí)的峰值的十四分之一。
同樣地，如圖12所示，當(dāng)?shù)诙怕贩较蚴菬o負(fù)載轉(zhuǎn)子停止位置(數(shù)據(jù)204)時(shí)，換句話說，當(dāng)?shù)诙怕?01的磁阻小于第一磁路100的磁阻時(shí)，通過在轉(zhuǎn)子適配孔230處在第二磁路方向101A上形成內(nèi)凹槽225A和226A，可以很大地減小齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩。
因此，通過沿著具有較小的磁阻的磁路的方向形成內(nèi)凹槽穿過轉(zhuǎn)子適配孔230，換句話說，通過在圍繞具有較小的磁阻的磁路的方向±45°角度范圍內(nèi)，在轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周界上形成內(nèi)凹槽穿過轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心，被施加到轉(zhuǎn)子的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩可被有效地減小，因此證實(shí)本發(fā)明的有效性。
而且，在與圖10到12所示的實(shí)驗(yàn)相同的條件下，分別對(duì)于內(nèi)凹槽從第一磁路方向或第二磁路方向移動(dòng)±45°，±10°和±0°(在磁路方向)的位置測(cè)量了齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩。結(jié)果，當(dāng)內(nèi)凹槽被放置在±0°的安排(在磁路方向)時(shí)，齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩被最大地減小，如圖13所示。當(dāng)內(nèi)凹槽被放置在±10°的安排時(shí)，可以看到齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩的次于±0°的、高的減小效果。另一方面，在±45°放置時(shí)，比起沒有內(nèi)凹槽的安排，齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩被減小大約40％。如上所示，由于調(diào)節(jié)磁阻的凹槽可以有效地放置在±45°角度范圍內(nèi)，以及可以在±10°放置時(shí)得到高的減小效果。
權(quán)利要求
1.一種功率發(fā)生器，包括轉(zhuǎn)子，具有借助于傳輸?shù)男D(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力而旋轉(zhuǎn)的永久磁鐵；定子，具有用于放置該轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子適配孔；以及被繞在磁芯上的功率產(chǎn)生線圈，磁芯連同該定子和前述轉(zhuǎn)子一起構(gòu)成磁路，其中從前述轉(zhuǎn)子延伸通過定子和磁芯回到轉(zhuǎn)子的第一磁路的磁阻和其磁通圍繞與轉(zhuǎn)子相鄰的定子閉合的第二磁路的磁阻被比較，而不用在前述轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上形成內(nèi)凹槽，其中當(dāng)?shù)谝淮怕返拇抛栎^小時(shí)，在以第一磁路的前述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中心的磁通方向?yàn)橹行牡摹?5°的角度范圍內(nèi)，在前述定子的轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上形成內(nèi)凹槽，以及其中當(dāng)?shù)诙怕返拇抛栎^小時(shí)，在以第二磁路的前述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中心的磁通方向?yàn)橹行牡摹?5°的角度范圍內(nèi)，在前述定子的轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上形成內(nèi)凹槽。
2.一種功率發(fā)生器，包括轉(zhuǎn)子，具有借助于傳輸?shù)男D(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力而旋轉(zhuǎn)的永久磁鐵；定子，具有用于放置該轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子適配孔；以及被繞在磁芯上的功率產(chǎn)生線圈，磁芯連同該定子和前述轉(zhuǎn)子一起構(gòu)成磁路，其中當(dāng)在前述定子的轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上沒有形成內(nèi)凹槽時(shí)，從前述轉(zhuǎn)子延伸通過定子和磁芯回到轉(zhuǎn)子的第一磁路的磁阻被設(shè)置成小于其磁通圍繞與轉(zhuǎn)子相鄰的定子閉合的第二磁路的磁阻，以及其中在以第一磁路的前述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中心的磁通方向?yàn)橹行牡摹?5°的角度范圍內(nèi)，在前述定子的轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上形成內(nèi)凹槽。
3.一種功率發(fā)生器，包括轉(zhuǎn)子，具有借助于傳輸?shù)男D(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力而旋轉(zhuǎn)的永久磁鐵；定子，具有用于放置該轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子適配孔；以及被繞在磁芯上的功率產(chǎn)生線圈，磁芯連同該定子和前述轉(zhuǎn)子一起構(gòu)成磁路，其中當(dāng)在前述定子的轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上沒有形成內(nèi)凹槽時(shí)，其磁通圍繞與轉(zhuǎn)子相鄰的定子閉合的第二磁路的磁阻被設(shè)置成小于從前述轉(zhuǎn)子延伸通過定子和磁芯回到轉(zhuǎn)子的第一磁路的磁阻，以及其中在以第二磁路的前述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中心的磁通方向?yàn)橹行牡摹?5°的角度范圍內(nèi)，在前述定子的轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上形成內(nèi)凹槽。
4.按照權(quán)利要求
1到3的任一項(xiàng)的功率發(fā)生器，其特征在于，其中內(nèi)凹槽被形成在以第一磁路或第二磁路的前述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心的磁通方向周圍的±10°的角度范圍內(nèi)。
5.按照權(quán)利要求
4的功率發(fā)生器，其特征在于，其中內(nèi)凹槽被形成在以第一磁路或第二磁路的前述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心的磁通方向上。
6.一種功率發(fā)生器，包括轉(zhuǎn)子，具有借助于傳輸?shù)男D(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力而旋轉(zhuǎn)的永久磁鐵；定子，具有用于放置該轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子適配孔；以及被繞在磁芯上的功率產(chǎn)生線圈，磁芯連同該定子和前述轉(zhuǎn)子一起構(gòu)成磁路，其中從前述轉(zhuǎn)子延伸通過定子和磁芯回到轉(zhuǎn)子的第一磁路的磁阻和其磁通圍繞與轉(zhuǎn)子相鄰的定子閉合的第二磁路的磁阻被比較，而沒有在前述轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上形成凸出物，其中當(dāng)?shù)谝淮怕返拇抛栎^大時(shí)，在以第一磁路的前述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中心的磁通方向?yàn)橹行牡摹?5°的角度范圍內(nèi)，在前述定子的轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上形成伸向轉(zhuǎn)子的凸出物，以及其中當(dāng)?shù)诙怕返拇抛栎^大時(shí)，在以第二磁路的前述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中心的磁通方向?yàn)橹行牡摹?5°的角度范圍內(nèi)，在前述定子的轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上形成伸向轉(zhuǎn)子的凸出物。
7.按照權(quán)利要求
6的功率發(fā)生器，其特征在于，其中凸出物被形成在以第一磁路或第二磁路的前述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心的磁通方向周圍的±10°的角度范圍內(nèi)。
8.按照權(quán)利要求
7的功率發(fā)生器，其特征在于，其中凸出物被形成在以第一磁路或第二磁路的前述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心的磁通方向上。
9.按照權(quán)利要求
1到8的任一項(xiàng)的功率發(fā)生器，其特征在于，還包括振蕩擺錘，用于與用戶的身體運(yùn)動(dòng)一起旋轉(zhuǎn)；以及功率產(chǎn)生齒輪鏈，用于通過把振蕩擺錘的旋轉(zhuǎn)傳輸?shù)睫D(zhuǎn)子而旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子。
10.一種計(jì)時(shí)表，包括按照權(quán)利要求
1到9的任一項(xiàng)的功率發(fā)生器；以及用于由該功率發(fā)生器產(chǎn)生的電能進(jìn)行時(shí)間顯示驅(qū)動(dòng)的處理器。
11.一種電子裝置，包括按照權(quán)利要求
1到9的任一項(xiàng)的功率發(fā)生器；以及通過由該功率發(fā)生器產(chǎn)生的電能驅(qū)動(dòng)的處理器。
12.一種用于功率發(fā)生器的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)方法，該功率發(fā)生器包括轉(zhuǎn)子，具有借助于傳輸?shù)男D(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力而旋轉(zhuǎn)的永久磁鐵；定子，具有用于放置該轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子適配孔；以及被繞在磁芯上的功率產(chǎn)生線圈，磁芯連同該定子和前述轉(zhuǎn)子一起構(gòu)成磁路，該方法具有以下步驟比較在沒有在前述轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上形成內(nèi)凹槽時(shí)從前述轉(zhuǎn)子延伸通過定子和磁芯回到轉(zhuǎn)子的第一磁路的磁阻和其磁通圍繞與轉(zhuǎn)子相鄰的定子閉合的第二磁路的磁阻；當(dāng)?shù)谝淮怕返拇抛栎^小時(shí)，在以第一磁路的前述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心的磁通方向?yàn)橹行牡摹?5°的角度范圍內(nèi)，在前述定子的轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上形成內(nèi)凹槽；以及當(dāng)?shù)诙怕返拇抛栎^小時(shí)，在以第二磁路的前述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心的磁通方向?yàn)橹行牡摹?5°的角度范圍內(nèi)，在前述定子的轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上形成內(nèi)凹槽。
13.一種用于功率發(fā)生器的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)方法，該功率發(fā)生器包括轉(zhuǎn)子，具有借助于傳輸?shù)男D(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力而旋轉(zhuǎn)的永久磁鐵；定子，具有用于放置該轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子適配孔；以及被繞在磁芯上的功率產(chǎn)生線圈，磁芯連同該定子和前述轉(zhuǎn)子一起構(gòu)成磁路，該方法具有以下步驟比較在沒有在前述轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上形成凸出物時(shí)，從前述轉(zhuǎn)子延伸通過定子和磁芯回到轉(zhuǎn)子的第一磁路的磁阻和其磁通圍繞與轉(zhuǎn)子相鄰的定子閉合的第二磁路的磁阻；當(dāng)?shù)谝淮怕返拇抛栎^大時(shí)，在以第一磁路的前述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心的磁通方向?yàn)橹行牡摹?5°的角度范圍內(nèi)，在前述定子的轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上形成形成伸向轉(zhuǎn)子的凸出物；以及當(dāng)?shù)诙怕返拇抛栎^大時(shí)，在以第二磁路的前述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心的磁通方向?yàn)橹行牡摹?5°的角度范圍內(nèi)，在前述定子的轉(zhuǎn)子適配孔的內(nèi)周邊上形成伸向轉(zhuǎn)子的凸出物。
專利摘要
用于調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩的內(nèi)凹槽(225A，226A)被形成在小體積的功率發(fā)生器(20)中的定子(22)上。由于內(nèi)凹槽(225A，226A)被形成在以轉(zhuǎn)子(21)的旋轉(zhuǎn)中心的具有較小的磁阻的第一磁路(100)的磁通方向周圍的±45°的角度范圍內(nèi)在轉(zhuǎn)子適配孔(230)的內(nèi)周邊上，齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩可被有效地減小。因此，即使當(dāng)諸如振蕩擺錘和強(qiáng)力彈簧那樣的部件的尺寸被減小以便制成薄的計(jì)時(shí)表時(shí)，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性可被改進(jìn)，這樣改進(jìn)了小體積的功率發(fā)生器的功率產(chǎn)生效率。
文檔編號(hào)H02K1/14GKCN1211898SQ01101238
公開日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2001年1月8日
發(fā)明者松澤欣也 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan