JP2822033B2

JP2822033B2 - 小型充電装置

Info

Publication number: JP2822033B2
Application number: JP62176399A
Authority: JP
Inventors: 研二坂本; 求早川
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1987-07-15
Filing date: 1987-07-15
Publication date: 1998-11-05
Anticipated expiration: 2013-11-05
Also published as: JPS6423728A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は充電可能なアナログクォーツ時計の充電装置
に関するものである。〔従来の技術〕従来のアナログクォーツの充電方式しては、文字板の
一部に太陽電池をとりつけ、太陽電池からのエネルギー
を２次電池に充電する方法や、特開昭52−154665、特開
昭49−118467、実新広告56−4240等に見られる様に、腕
時計ケース外部に充電用の端子を設け、外部電源と接触
することにより２次電池に充電する方法が提案されてい
る。また、さらに特開昭61−29783に見られるように、
時計内部に配置された電磁結合充電用コイルに外部より
磁界を加え、２次電池に充電する方式が提案されてい
る。同方式では、充電中はモータを規正し、モータ駆動
回路をOFFし、充電中の時間を計数する計数。一致回路
を設け、充電動作終了時に、充電時間分の遅れを補正す
る為の手段を有している。〔発明が解決しようとする問題点〕しかし、従来の技術では以下の様な問題点を有してい
る。第一に、太陽電池方式や充電端子方式であるが、腕時
計サイズではデザイン上の制約があり、装飾的な美しさ
を売り物とするアナログクォーツ腕時計に採用すること
は困難である。次に、特開昭61−29783の電磁結合方式であるが、同
方式では充電の為に腕時計に加える磁界が運針用ステッ
プモータに影響し、運針ミスリ、針のヒビリ等を生じ
る。このため充電中のモータ規正手段、計数、一致手段
等を必要とし、充電可能腕時計の設計上の制約、コスト
アップの要因が大きい。また、充電可能腕時計の店頭デ
ィスプレイとして充電装置を利用することを考えた場
合、充電中に運針をストップすることは商品のイメージ
ダウンにつながる。また、ディスプレイ付近に展示して
ある他のアナログ時計に影響を与えることも大きな問題
である。また、こうして充電装置の具体的かつ有効的手
段は未だ実用化されていないのが現状である。特に、電
磁結合効率を高め、短時間、低消費電力で腕時計を充電
できる小型・低コストの充電装置の実用化は極めて困難
であった。そこで、本発明はこのような問題点を解決するもの
で、その目的とするところは、運針に影響を与えること
なく電子時計を充電可能な小型充電装置を提供し、店頭
ディスプレイ用としても、また、個人ユースとしても手
軽に充電できる充電装置を提供することにある。［問題点を解決するための手段］本発明は、励磁周波数を設定する発振部と、前記励磁
周波数で励磁される２つのコイルを組み合わせた一対の
充電コイル部とを有し、この充電コイル部によって電子
時計の２次コイルに誘起電流を発生させることにより前
記電子時計に充電可能な小型充電装置において、前記励磁周波数の下限値ωHzが次の式で規定されるこ
とを特徴とする小型充電装置。 ω＝800−200×φ ‥‥‥（１）〔作用〕本発明の上記の構成によれば、発振部、スイッチング
素子により充電コイルに一定周波数の交流電流が流れ
る。この電流により発生した磁束は、充電コイルを固定
したコイルヨーク、充電装置上に置かれた電子時計内部
に配在された２次コイルの磁心により構成される磁気回
路を通して流れる。従って、２次コイルには電磁誘導の
原理により誘起電圧が発生し、２次コイルから整流回路
を通じて充電流が流れ、２次電池が充電される。〔実施例〕第１図は本発明の実施例における電子時計用充電装置
の回路図であって、１は発振部、２、３、４、５はスイ
ッチング素子、６はスイッチング素子により励磁される
充電コイル部である。また、７はスイッチ、８はタイマ
ー部であり、スイッチを押すと充電動作を開始し、タイ
マー部８により設定された一定時間経過後に充電動作を
終了する。また、９は充電動作中であることをLED等の
手段により表示するための表示部である。第２図は充電
コイル部６の構成を示す詳細図である。同図より分かる
様に、本実例においては、充電コイル部は一対の充電コ
イル10、11を鉄板または他の電磁鋼板よりなるコイルヨ
ーク12上に貼り付けた構成になっている。充電コイルの
形状は、平面状おむすび型形状となっているが、他の任
意形状例えば円形状等にしても良く、本発明の域を出る
ものではない。また、一対の充電コイル10、11は直列接
続されている。また、この充電コイル10、11を並列接続
しても良い。第１図O₁、O₂はそれぞれ接続されたコイル
の両端を示している。この両端に交流電圧を印加するこ
とにより、一対の充電コイルにはそれぞれ交流磁界が発
生し、それぞれの上面及び下面に磁極（Ｎ極又はＳ極）
を形成する。本実施例においては、充電コイル10及び充
電コイル11に形成される磁極の向きが反対となる様に構
成されている（例えば、充電コイル10の上面がＮ極であ
る時は充電コイル11の上面はＳ極となる）。この構成は
例えば、充電コイル10、11の巻き始め同士あるいは巻き
終り同士を接続する。またはそれぞれの充電コイルの巻
き方向を逆にする。またはそれぞれの充電コイルの貼り
付け方向（表裏）を逆にする等の手段により容易に実現
でき、本実施例では充電コイルの巻き終り同士を接続し
ている。第３図は、本実施例における充電コイルの励磁タイミ
ングを示すタイミングチャートである。同図SOは発振部
１より出力される信号で、この信号により充電コイルの
励磁周波数、即ち充電用交流磁界の周波数が設定され
る。第４図は、充電用交流磁界によりステップモータのロ
ータが振動し、時計の運針がミスリ、ヒビリ等の影響を
受けない限界の周波数とロータ慣性モーメント（ロータ
直径をパラメータとして示してある）の関係を示したグ
ラフである。即ち、ロータ慣性モーメントがI₅（ロータ
径0.3mm）の時には、200Hz以上の磁界にはロータが追従
しない。従って、充電用交流磁界周波数を200Hz以上に
設定すれば運針への影響はない。同様に、ロータ慣性モ
ーメントがI₁（ロータ径0.1mm）の時には、充電用交流
磁界周波数を600Hz以上に設定すれば運針への影響はな
い。さて、一般にアナログクォーツウォッチに於ては、そ
の寸法制約上からロータ径は0.3mm程度が最大であり、
また、ロータ磁石の加工能力上、ロータ径は0.1mm程度
が最小である。従って、充電用交流磁界周波数を200Hz
以上に設定すれば、アナログクォーツウォッチの運針へ
の影響はない。さらに、現在主流である小型薄型アナロ
グクォーツにおいては、ロータ径は0.15mm以下のものが
ほとんどであり、実用的には充電用交流磁界周波数を50
0Hz以上に設定しておけば問題はない。第５図は、充電コイルの励磁周波数と、２次コイルか
ら２次電池へと流れる充電電荷量の関係を示すグラフで
ある。本実施例の場合、充電コイルの仕様は線型0.3m
m、巻数170ターン、インダクタンス0.64mHで、２次コイ
ルの仕様は線型0.035mm、巻数3830ターン、インダクタ
ンス0.5Hとなっている。第５図から分かる様に、充電電
荷量は、充電コイルの励磁周波数が1000Hz付近で最大と
なる。また、前述した様に、励磁周波数を200Hz以上に設定
すれば運針への影響もない。従って本実施例では充電コ
イルの励磁周波数、即ち発振部１の出力信号SO周波数を
1000Hzに設定している。また、第３図S1、S2はそれぞれスイッチング素子２、
４及び３、５に印加される信号を示している。また、S
3、S4はそれぞれコイル両端O₁、O₂の電圧（コイル励磁
電圧）のタイミングを示している。これにより充電コイルに流れる電流の向きは、1msec
（即ち1000Hz）ごとに切り換わる。P1、P2はこの時充電
コイル10、11の上面に形成される磁極の方向を示してい
る。以上の様なタイミングで充電コイルを励磁することに
より発生した磁束は、第６図に示した様にコイルヨーク
12、充電装置上に置かれた電子時計13内部に配在された
２次コイル14の磁心15により構成される磁気回路を通し
て流れ（即ち、充電コイル11の上面のＮ極→２次コイル
磁心15→充電コイル10の上面のＳ極→同下面のＮ極→コ
イルヨーク12→充電コイル11下面のＳ極といった経
路）、２次コイル14は誘起電圧が発生し、整流回路16を
通して充電電流が流れ、２次電池17が充電される。本発明の場合、一対の充電コイル10、11を磁性体のコ
イルヨーク12上に固定した構造であるため、充電コイル
より発生した磁束の大部分はコイルヨーク12の内部を通
り、上述して磁束の経路が効果的に形成される。このコ
イルヨークがないと、空気中に漏れる磁束が多くなり、
充電効率が低下する。また、本発明の場合、充電コイル10、11に発生する磁
極が180゜位相差、即ち反対向きとなる様に構成されて
いるため、２次コイル磁心15を鎖交する磁束は強め合う
主即ち一方の充電コイルより発生した磁束は２次コイル
磁心15を通り、もう一方の充電コイルに確実に鎖交する
ことにより、充電効率が高められる。もし充電コイル1
0、11に発生する磁極が同方向となる様に構成すると、
それぞれの磁束は反発し合い、２次コイル磁心15を鎖交
する磁束数が減少し、充電効率が低下する。以上の様に、本発明の構成では充電効率が高められて
いる。第７図は本発明の実施例における電子時計用充電装置
の外観図であって、18は外装ケース、７はスイッチ、９
は充電中であることを表示する表示部である。また、19
は内部に２次コイルを配在した充電機能付アナログ電子
腕時計であり、本実施例における充電装置は、前述した
充電コイルヨークに貼り付けた充電コイル部を外装ケー
ス内に収納し、外装ケース上の充電コイル部上方に対応
する位置に前記充電機能付アナログ電子腕時計を設置可
能な構造となっている。〔発明の効果〕本発明は、励磁周波数を設定する発振部と、前記励磁
周波数で励磁される２つのコイルを組み合わせた一対の
充電コイル部とを有し、この充電コイル部によって電子
時計の２次コイルに誘起電流を発生させることにより前
記電子時計に充電可能な小型充電装置において、例示周
波数の下限値ωHzを上記の式（１）で規定することによ
り、充電中の運針への影響を防止できる。更に、磁極が180゜位相差の２つのコイルを組み合わ
せることにより、一方の充電コイルより発生した磁束は
もう一方の充電コイルに確実に交することにより、充電
効率を高めることができる。したがって、電子時計にモータ規制手段、係数・一致
手段等を付加する必要がなく、設計上の制約、コストア
ップの要因を排除でき、デザインの制約を与えることも
ない。このため、店頭ディスプレイ用としても、また、
個人ユースとしても手軽に充電できる充電装置を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明の一実施例を示す回路図。第２図は充電コイル部の構成を示す詳細図。第３図は本発明の一実施例における充電コイルの励磁タ
イミングチャート。第４図はロータ慣性モーメントと限界周波数の関係図。第５図は充電コイル励周波数と、充電電荷量の関係図。第６図は本発明の一実施例における磁路構成説明図。第７図は本発明の一実施における電子時計用充電装置の
外観図。１……発振部２、３、４、５……スイッチング素子６……充電コイル部 12……コイルヨーク 18……外装ケース

Claims

(57)【特許請求の範囲】１．励磁周波数を設定する発振部と、前記励磁周波数で
励磁される２つのコイルを組み合わせた一対の充電コイ
ル部とを有し、この充電コイル部によって電子時計の２
次コイルに誘起電流を発生させることにより前記電子時
計に充電可能な小型充電装置において、前記励磁周波数の下限値ωHzが次の式で規定されること
を特徴とする小型充電装置。 ω＝800−200×φ