[發明專利]擺動式步進電機

有效

• 申請號: 201180043729.1
• 申請日: 2011-09-01
• 公開（公告）號: CN103109242A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 福島敏明;塩田聡;前田俊成
• 申請（專利權）人: 西鐵城控股株式會社
• 主分類號: G04C3/14
• 分類號: G04C3/14
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 郭放;許偉群

技術領域

本發明涉及作為指針式電子鐘表等電子－機械變換器使用的步進電機的結構。更詳細地說，涉及轉子一邊以規定的角度振幅往復運動，一邊每往復一次則將輸出齒輪驅動規定角度的擺動式步進電機。

背景技術

在指針式電子鐘表中通常使用的二極步進電機以每秒1次地驅動轉子每次轉動180度，對與秒針、分針、時針相連的齒輪組進行驅動，并且在低耗電化、動作的可靠性等方面相當成功。

這種指針式電子鐘表的秒針每1秒鐘走動一次。但是，在鐘表的使用者中，也有喜好像機械式鐘表那樣看上去秒針為不間斷運動的連續走針（也稱為掃秒走針，也可以是一秒鐘走動數次～數十次的小刻度的間斷走針。）的用戶群，近年這種需要也在增加。

對于使用通常的步進電機來滿足這種需求來說，只要縮短驅動的時間間隔，增大到秒針的減速比就基本上可以實現。但是，轉子具有不可忽視的慣性矩，在每次驅動時加速并驅動齒輪組，而剩余的運動能量在轉子的自由衰減振動過程中被舍棄，因此，在驅動的頻度增加的同時消耗能量的浪費的比例增大，電源電池的消耗加快。

在進行這種連續走針的指針式電子鐘表中，尤其是手表，為了具有充分的電池壽命而必須安裝大型的電池，在實現鐘表的小型化、薄型化等方面存在大的障礙。

另外，也有為了不用換電池而安裝太陽能電池等發電機構的產品，但如上所述，在使用通常的步進電機的連續走針的情況下，耗電大，因此，利用能夠安裝在手表上的發電機構會供電不足，還不能實現不更換電池的手表。

本發明人著眼于在為了連續走針用而設定了大的減速比的情況下，在秒針軸階段的輸出能量和輸出扭矩大大超過了需要這一點，認為通過減少輸入能量、具體地說減少輸入行程，即使是高頻度的運動也可以克服能量上的難點，并采用了不讓轉子在相同方向上轉動而讓它以規定的角度往復運動、即擺動運動的方案。

通過使運動變換器往復運動或者轉換運動方向來驅動鐘表的齒輪組的現有技術已知有如以下的專利文獻1和專利文獻2中所記載的方案，因此對它們逐一進行了研究。

圖16是表示如專利文獻1所示的現有技術所記載的電子鐘表的結構和動作的主要部分的平面圖。

在圖16中，將驅動凸輪的進給齒1614a與在左右方向上往復轉動的轉子16一體化，另外設置相互嚙合的從動輪1611和1612，利用進給齒1614a的從圖示位置在順時針方向的轉動，將從動輪1611在逆時針方向上驅動半個齒的量。嚙合的對方的從動輪1612也轉動相同的量。接著，利用進給齒1614a在逆時針方向的轉動，將從動輪1612在順時針方向上驅動半個齒的量。通過反復進行這種運動，使擒縱輪1613在固定方向上每次轉動規定的量。

另外，還記載了將從動輪的齒定位的止逆轉構件167、與從動輪的齒碰撞并防止振幅過大的止轉齒1614b、1614c。

圖17是表示在專利文獻2所示的現有技術中記載的電子鐘表的磁性逆擒縱機的結構和動作的主要部分的平面圖。

在圖17中，兩個星形輪171的各齒以齒頂一側為同極性、轉動軸172一側為相對極性的方式進行磁化，并且與各星形輪同軸地固定著的兩個齒輪173相互嚙合。因此，兩個星形輪171通過磁性的吸引和排斥力的作用，而穩定在圖示的狀態或其左右反轉了的狀態。下面，將不始終與驅動源嚙合、而是有時間選擇性地與驅動源發生接觸或嚙合的齒輪與星形輪差別開來定義。

安裝在由振動的永久磁鐵組成的轉動振子176上的磁鐵片174進行往復運動。磁鐵片174的前端與兩個星形輪171的齒頂是同極性的，因此利用與星形輪171的齒的磁性的排斥力的作用而交替地驅動各星形輪。

專利文獻2所示的現有技術使用了與兩個齒輪173聯動的兩個星形輪171，因此，不會如在圖16所示的專利文獻1中所示的現有技術那樣需要使兩個從動輪與進給齒嚙合，星形輪17的齒形具有能夠采用原本的用于進給作用的最優設計的優點。

還已知有使轉子擺動運動并分別驅動在不同的方向上的兩個齒輪的技術（例如，參照專利文獻3）。

圖18是表示在該專利文獻3中所示的現有技術中所記載的石英鐘表的驅動機構的結構和作用的主要部分的平面圖。

如圖18所示，具備固定在可以正轉和反轉的機電變換器的轉動軸上的驅動爪1825a，用每秒發生的正向轉動信號驅動秒傳動輪1833的齒，利用和與其相連的秒針一體地運動的秒針輪1817進行走秒顯示。

另一方面，例如，利用10秒鐘1次的在走秒脈沖的間隙中發生的反向轉動信號的作用進行反轉，此時驅動與分針和時針相連的第四輪（秒針輪）1834的齒。