专利名称：电子设备充电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子设备的充电装置。
象模拟电子时计这样的电子设备的常用的充电装置，使用一种在一部分表面上的太阳电池组，对后者作适当的配置，以便由于对太阳电池组的照射而产生的电功率对二次电池充电。从日本专利公开申请书第154665/77号、日本专利公开申请书第11846/74号，以及日本实用新型公告第4240/81号中得知，另一种常用的充电装置利用一种在表的外部的充电端子，对后者作适当的配置，以便用来源于外部电源的电功率对二次电池充电。此外，从日本专利公开申请书第29783/86号得知，另一种充电装置利用一种设置在时计里面电磁耦合充电线圈，对后者进行适当的配置，以便由外部磁场供电的电磁耦合充电线圈对二次电池充电。在使电磁耦合充电线圈的充电装置中，在时计里面设置一个计数符合电路，以计算充电时间。充电期间，电动机受到控制，而且该电动机的激励电路处于断开状态。另外，为补偿充电时间的延迟而设置了补偿设施。
然而，上述现有技术具有如下缺点。
首先，当利用太阳电池装置或充电端子装置时，因为手表很小，因而其外形设计受到限制。因此，对于其装饰外表具有重要的商业意义的模拟电子手表来说，应用太阳电池组或充电端子是有困难的。
其次，就日本专利公开申请书第29783/86号中所述的电磁耦合装置而论，为手表供电的磁场影响驱动指针用的步进电动机，结果，导致指针误动作。因此，在充电时就要求有电动机控制设施、计数设施和符合设施，从而，充电型手表的设计受到限制而且成本增大。此外，当把该充电装置用于充电型手表的窗式显示器时，在充电时需要停止指针的运转，因此使产品的形象变坏。另外，上述现有技术还存在的缺点是会影响靠近窗式显示器的其他模拟手表。在此之前，还未曾有过改进了的对实际使用是适宜的和有效的任何充电装置。更准确地说，提供一种能在短时间内以低的能量消耗给手表充电、并且能提高电磁耦合效率、又适合实际使用的小尺寸和低成本的充电装置是很困难的。
因此，为消除上述各种问题，本发明的目的是提供一种为象模拟手表那样的充电型电子设备充电的、小尺寸而且低成本的充电装置。
本发明的另一目的是提供一种电子设备的充电装置，其中，电子设备的设计不会受到限制而且充电操作不影响如同手表那样的充电型电子设备的功能。
本发明的另一目的是提供一种能在短时间内进行充电操作、而且消耗能量少、可用作窗式显示器或其他用途的充电装置。
根据本发明，具有预定频率的交流电流依据振荡器和开关元件的动作，为充电线圈供电。通过该电流生成磁通，后者流过由牢固地装有充电线圈的线圈轭和装在电子设备的二次线圈的磁芯构成的磁路。从而，通过电磁感应在该二次线圈中产生电压。充电电流从该二次线圈经由整流电路流到二次电池组，对它充电。
为了更充分地理解本发明，结合各附图进行如下说明，各附图中
图1是根据本发明的一个实施例的用于电子设备的充电装置的电路图;
图2是显示充电线圈结构的说明性视图;
图3是显示另一种充电线圈结构的说明性视图;
图4是显示充电线圈激励时间的计时图;
图5是用于在原理上说明本发明电子设备用充电装置的示意图;
图6是显示转子惯性矩与极限磁场频率之间关系的曲线图;
图7是显示充电线圈激励频率与感应电流之间关系的曲线图;
图8是根据本发明的实施例的，用于模拟电子手表的充电装置的外形图;以及图9是表示充电线圈和盒构件的装配结构的剖视图。
下面参考各附图对本发明的一个例证性的实施例作详细的描述。
参照附图1，该图示出根据本发明的、电子设备用的充电装置的电路图。图1中，标号1是振荡器，标号2，3，4和5都是开关元件，标号6和6′是依靠各开关元件予以激励的充电线圈。标号7是开关设备，8是定时器，该定时器随开关7处于接通状态而开始充电操作，并在由定时器8预定的时间内完成充电操作。标号9是显示部分，它通过例如发光二极管之类的任何装置表明充电操作处于执行中。标号10是电源。
图2是说明性视图，用于表明充电线圈6和6′的结构。由图2可见，一对充电线圈6和6′耦合到由铁板或磁性钢板制成的线圈轭12上。该充电线圈具有大体上三角形的造型，但也可以具有另外的例如圆筒形的外形，而且并不限定于上述的外形。此外，充电线圈对6和6′可串联连接或并联连接。标号11和11′表示相应连接好的两线圈的两个末端。一旦把交流电压加到该充电线圈对上，该充电线圈对就产生交流磁场，从而能够在它们的上部和下部表面产生磁极(N和S极)。在该实施例中，适当地排列充电线圈6和6′的极性，使它们各具相反的极性。(例如，当充电线圈6的上表面是N极时，则充电线圈6′的上表面是S极。)通过把充电线圈6和6′各绕组的起始段相互连接，或者把各绕组的结束段相互连接，通过使充电线圈6和6′绕组的缠绕方向彼此相反，或使各线圈的附着方向(前或背面)相反，很容易得到这样的装置。在该实施例中，各绕组的结束段相互连接，绕组的起始段，就是两线圈的末端部分11和11′，通过线圈轭12的孔13和13′，被拉到线圈轭12的背面。孔14和14′是为穿过固定螺钉而提供的。图3显示出本发明的另一个实施例，其中，线圈6和6′被缠绕在例如纯铁那样的磁芯15和15′上，并被固定在由塑料、玻璃环氧树脂或其他类似材料制成的基片上。
参照图4，该图是显示线圈激励时间的计时图。S0表示由振荡器1提供的输出信号。该输出信号的输出频率预定了线圈的激励频率，即，为电子设备充电的交流磁场的频率。S1和S2分别表示输送到开关晶体管2，4和3，5的信号。S3和S4表示在相应的线圈6和6′的末端11和11′的电压(用于激励线圈的电压)的时间图。在这样一种结构中，供给线圈6和6′的电流的方向以预定的频率f变向。P1和P2表明在线圈6和6′上产生的磁极的方向。
参考图5，该图在原理上说明当按上述时间图激励充电线圈时本发明的充电机理。图5中，将充电装置加到充电型模拟电子手表上。标号17是一个充电型模拟电子手表。标号18是二次线圈。标号19是该二次线圈的磁芯。标号20是连接到二次线圈18的整流电路。标号21是二次电池组，即充电型模拟电子手表的电源。此外，标号6和6′是充电线圈，而12是线圈轭。
磁通在充电线圈中生成并通过由线圈轭12和二次线圈18的磁芯19组成的磁路。换句话说，该磁通顺序流过线圈6上表面的N极，磁芯19，线圈6′的上表面的S极，线圈6′的下表面的N极，线圈轭12和线圈6下表面的S极。借助这样的磁通，在二次线圈18里产生感应电压，而且所感应电流通过整流电路输送到二次电池，以便对它充电。在该实施例中，因为充电线圈对6和6′固定在线圈轭12上，所以，由充电线圈产生的磁通几乎都进入线圈轭12内部，从而使提供以上提到的一种有效的磁路成为可能。倘若没设置线圈轭12，许多磁通就会漏泄到空气中，从而降低了充电效率。此外，因为线圈6的极性与线圈6′的极性相反，也就是说，线圈6和6′的极性在相位上彼此相差180度，这样的结构使得能够增强通过二次线圈磁芯的磁通。即，由充电线圈6产生的磁通穿过磁芯19，并可靠地横穿另一充电线圈6′，提高了充电效率。倘若充电线圈6的极性与线圈6′的极性相同，磁通相互排斥，其结果使磁通量减少，随之也就降低了充电效率。因此，根据本发明的充电装置的结构能够提高充电效率。
对于激励该线圈的频率f说明如下。
图6是表明当驱动电子手表运转的步进电动机的转子不受到影响时，交流磁场的极限频率与转子(该转子的直径作为一个参数予以表明)惯性矩之间的关系的曲线图。在指针移动不受任何误动作或振动或类似因素的影响的情况下，频率为最大值。即，转子的惯性矩为I(该转子直径为3.0mm)时，在频率超过200赫兹的情况下转子就不会受操纵。因此，倘若激励该线圈的频率预定超过200赫兹，则指针的移动就不受影响。同样，当转子惯性矩为I(转子直径为1.0mm)时，倘若频率预定超过600赫兹，指针的移动也不影响。通常，在模拟电子手表中，由于尺寸的限制，转子的最大直径大约是3，0mm，此外，考虑到转子磁铁的作业能力，转子的最小直径大约是1.0mm。另外，大多数实际使用的小尺寸薄型模拟电子手表具有小于1.5mm的转子直径。在这种情况下，当频率超过500赫兹时，在实际应用中是不会出现任何问题的。
图7是表明激励充电线圈的频率f与从二次线圈18流向二次电池21的感应电流之间的关系的曲线图。在该实施例中，充电线圈6和6′所用线径为0.3mm，绕组匝数为170匝和电感为0.64毫享。二次线圈18所用线径为0.035mm，绕组匝数为3830匝，和电感为0.5享。从图7中可见，当频率接近1000赫兹时，感应电流为最大。因此，考虑到对指针移动的影响，在该实施例中，充电线圈的激励频率，也就是说，振荡器1的输出信号的频率预定为接近于1000赫兹。
图8是根据本发明的实施例的用于模拟电子手表的充电装置的外形圈。标号23是一个盒构件。标号7是开关。标号9是表明充电正在进行中的指示部分。标号17是内部含有二次线圈的充电型模拟电子手表。标号6和6′是充电线圈，后者装在盒构件23里面。图9是显示组合结构的剖面图，其中充电线圈6和6′以及线圈轭12都装配在盒构件23上。在该实施例中，充电线圈6和6′以及线圈轭12通过后者的孔14和14′直接用螺钉固定在盒构件23的里面。除螺钉外，也可能用象粘着那样的另外的固定方法。图8中，标号24和24′是固定电子手表的构件，由此确定了安装在充电装置上的充电型模拟电子手表的方位。此外，按照该方位也确定了充电线圈6和6′与装在电子手表17里面的二次线圈的相对方位。即，如图5中所示，二次线圈与充电线圈是并行而对立地安置的，因而可获得有效的充电效率。
如上文所述，根据本发明，该充电装置在效率方面是优越的，而且并不影响电子设备的功能，例如，对模拟电子手表指针的移动并不产生任何损害。换言之，利用电磁感应方法作为充电方法，从而，在该电子设备中不需要附加任何机械连接设施，因此，这样的结构不会影响电子设备装饰用的外貌，在实际应用中产生优良的效果。
如上所述，已结合充电型模拟电子手表对根据本发明的电子设备充电装置作了说明。然而，本发明也可应用于卡片式袖珍型无线电设备、激晶袖形型电视机或类似设备的充电装置。由此可见，各自的从上述各说明中已很清楚，所述都已有效地达到，并且，因为在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对以上结构作某些变更，因此企图说明，应当把所有包含在上述描述或显示于附图中的内容解释为例证性的，而不是限制性的。
权利要求
1.一种通过在设置于电子设备中的二次线圈中产生感应电流的方法，以便设置于电子设备中的电能存设备进行充电的电子设备用的充电装置，其特征在于所述充电装置至少包括各振荡电路，受所述各振荡电路的输出信号控制的各开关元件，依靠所述各开关元件把具有预定频率的电流加到其上的充电线圈，以及有可能把电子设备配置于所述充电线圈上面的盒构件，所述充电线圈是一对环形线圈，而且设置在用磁性材料制成的线圈轭上。
2.根据权利要求1的充电装置，其特征在于所述一对环形充电线圈大体上是三角形的，而且相互毗连地一道被安装在轭板上。
3.根据权利要求1的充电装置，其特征还在于所述环形充电线圈对是串联连接的。
4.根据权利要求1的充电装置，其特征还在于所述充电线圈之一的极性与另一个所述充电线圈的极性相反。
5.一种用于其内部设置有永久磁铁转子的电动机和电能存设备，并且通过在二次线圈产生感应电流而得到充电的电子设备的充电装置，其特征在于所述充电装置至少包括各振荡电路，受所述各振荡电路的输出信号控制的各开关元件，依靠所述各开关元件把具有预定频率的励磁电流加到其上的充电线圈，有可能把电子设备配置于所述充电线圈上面的盒构件，以及由一对环形线圈构成的充电线圈，该线圈设置在用磁性材料制成的线圈轭上，其中，所述激励频率被预定在各转子的动作不受影响的范围之内。
6.根据权利要求5的充电装置，其特征在于所述一对环形线圈大体上是三角形的，而且相互毗连地安装在轭板上，所述线圈的一个端面与另一线圈同一端面是反向的。
7.根据权利要求5的充电装置，其特征在于所述环形充电线圈是相互串联连接的。
8.根据权利要求5的充电装置，其特征在于所述频率超过200赫兹。
9.根据权利要求5的充电装置，其特征在于所述频率值是为了获得最大充电效率而预定的。
10.根据权利要求5的充电装置，其特征在于所述频率大约是1000赫兹。
11.根据权利要求5的充电装置，其特征在于所述电子设备是电子表。
全文摘要
一种充电型电子设备，例如模拟电子时计的充电装置，该装置至少包括振荡电路，由振荡电路的输出信号控制的开关元件，依靠开关元件而把具有预定频率的电流加到其上的充电线圈，以及可用于把电子设备安置在充电线圈上的盒构件，所述充电线圈是设置在由磁性材料制成的线圈轭上的一对环形线圈。使用这种装置时，电子设备的设计不受限制，并且所述设备的功能不受影响。
文档编号H02J7/02GK1030650SQ88104380
公开日1989年1月25日 申请日期1988年7月9日 优先权日1987年7月10日
发明者坂本研二, 石川研男, 早川求 申请人:精工爱普生株式会社