[发明专利]摆动式步进电机

说明书

技术领域

本发明涉及作为指针式电子钟表等电子－机械变换器使用的步进电机的结构。更详细地说，涉及转子一边以规定的角度振幅往复运动，一边每往复一次则将输出齿轮驱动规定角度的摆动式步进电机。

背景技术

在指针式电子钟表中通常使用的二极步进电机以每秒1次地驱动转子每次转动180度，对与秒针、分针、时针相连的齿轮组进行驱动，并且在低耗电化、动作的可靠性等方面相当成功。

这种指针式电子钟表的秒针每1秒钟走动一次。但是，在钟表的使用者中，也有喜好像机械式钟表那样看上去秒针为不间断运动的连续走针（也称为扫秒走针，也可以是一秒钟走动数次～数十次的小刻度的间断走针。）的用户群，近年这种需要也在增加。

对于使用通常的步进电机来满足这种需求来说，只要缩短驱动的时间间隔，增大到秒针的减速比就基本上可以实现。但是，转子具有不可忽视的惯性矩，在每次驱动时加速并驱动齿轮组，而剩余的运动能量在转子的自由衰减振动过程中被舍弃，因此，在驱动的频度增加的同时消耗能量的浪费的比例增大，电源电池的消耗加快。

在进行这种连续走针的指针式电子钟表中，尤其是手表，为了具有充分的电池寿命而必须安装大型的电池，在实现钟表的小型化、薄型化等方面存在大的障碍。

另外，也有为了不用换电池而安装太阳能电池等发电机构的产品，但如上所述，在使用通常的步进电机的连续走针的情况下，耗电大，因此，利用能够安装在手表上的发电机构会供电不足，还不能实现不更换电池的手表。

本发明人着眼于在为了连续走针用而设定了大的减速比的情况下，在秒针轴阶段的输出能量和输出扭矩大大超过了需要这一点，认为通过减少输入能量、具体地说减少输入行程，即使是高频度的运动也可以克服能量上的难点，并采用了不让转子在相同方向上转动而让它以规定的角度往复运动、即摆动运动的方案。

通过使运动变换器往复运动或者转换运动方向来驱动钟表的齿轮组的现有技术已知有如以下的专利文献1和专利文献2中所记载的方案，因此对它们逐一进行了研究。

图16是表示如专利文献1所示的现有技术所记载的电子钟表的结构和动作的主要部分的平面图。

在图16中，将驱动凸轮的进给齿1614a与在左右方向上往复转动的转子16一体化，另外设置相互啮合的从动轮1611和1612，利用进给齿1614a的从图示位置在顺时针方向的转动，将从动轮1611在逆时针方向上驱动半个齿的量。啮合的对方的从动轮1612也转动相同的量。接着，利用进给齿1614a在逆时针方向的转动，将从动轮1612在顺时针方向上驱动半个齿的量。通过反复进行这种运动，使擒纵轮1613在固定方向上每次转动规定的量。

另外，还记载了将从动轮的齿定位的止逆转构件167、与从动轮的齿碰撞并防止振幅过大的止转齿1614b、1614c。

图17是表示在专利文献2所示的现有技术中记载的电子钟表的磁性逆擒纵机的结构和动作的主要部分的平面图。

在图17中，两个星形轮171的各齿以齿顶一侧为同极性、转动轴172一侧为相对极性的方式进行磁化，并且与各星形轮同轴地固定着的两个齿轮173相互啮合。因此，两个星形轮171通过磁性的吸引和排斥力的作用，而稳定在图示的状态或其左右反转了的状态。下面，将不始终与驱动源啮合、而是有时间选择性地与驱动源发生接触或啮合的齿轮与星形轮差别开来定义。

安装在由振动的永久磁铁组成的转动振子176上的磁铁片174进行往复运动。磁铁片174的前端与两个星形轮171的齿顶是同极性的，因此利用与星形轮171的齿的磁性的排斥力的作用而交替地驱动各星形轮。

专利文献2所示的现有技术使用了与两个齿轮173联动的两个星形轮171，因此，不会如在图16所示的专利文献1中所示的现有技术那样需要使两个从动轮与进给齿啮合，星形轮17的齿形具有能够采用原本的用于进给作用的最优设计的优点。

还已知有使转子摆动运动并分别驱动在不同的方向上的两个齿轮的技术（例如，参照专利文献3）。

图18是表示在该专利文献3中所示的现有技术中所记载的石英钟表的驱动机构的结构和作用的主要部分的平面图。

如图18所示，具备固定在可以正转和反转的机电变换器的转动轴上的驱动爪1825a，用每秒发生的正向转动信号驱动秒传动轮1833的齿，利用和与其相连的秒针一体地运动的秒针轮1817进行走秒显示。

另一方面，例如，利用10秒钟1次的在走秒脉冲的间隙中发生的反向转动信号的作用进行反转，此时驱动与分针和时针相连的第四轮（秒针轮）1834的齿。