CN1698019A - 驱动装置、计时装置和计时装置的控制方法 - Google Patents

Abstract

一种驱动装置、计时装置和计时装置的控制方法。即使将电磁发电机和电磁电动机组合，或者即使在长波标准电波的接收中也能进行准确的时刻显示，并使电路结构简化。发电部(1A)利用电磁感应把动能转换成电能。二次电池(1C)蓄积由发电部(1A)转换的电能。时刻显示机构(5)把被供给二次电池(1C)的电能的压电致动器(41)作为驱动源，通过机械机构显示时间信息。或者，接收电路部通过天线从外部按照规定的周期接收时刻信息，计时部以与接收电路部接收到的时刻信息对应的时刻为基准，顺序更新当前时刻信息。而且，计时部与接收电路部中的接收动作并行或者独立地把秒驱动压电致动器和时分驱动压电致动器作为驱动源，根据当前时刻信息，通过机械机构显示时间信息。

Description

驱动装置、计时装置和计时装置的控制方法

技术领域

本发明涉及驱动装置、计时装置和计时装置的控制方法，具体涉及作为内装利用电磁感应的发电装置的时钟或者电波校正时钟而使用的驱动装置、计时装置和计时装置的控制方法。

背景技术

近年来，内装具有发电线圈的发电机、利用电磁感应进行发电、蓄积发电电力、并作为驱动用电源而使用的带有电磁发电机的时钟实现了商品化(例如，参照日本国特开2000-147167号公报)。

在上述以往的带有电磁发电机的时钟中，发电电动机发电时的漏磁场较大，漏磁场对时钟用电磁电动机的影响不小，有可能由于泄漏磁场而使时钟体停止，或产生显示时刻的延迟。

并且，以往已公知如下电波校正时钟：其按照规定周期从外部接收长波标准电波(JG2AS)，并根据在该长波标准电波(JG2AS)中叠加的时刻数据来校正电波校正时钟的显示时刻。

为了校正电波时钟的显示时刻而使用的长波标准电波内所含的时刻数据的1周期(＝1个数据)为60秒。该时刻数据中含有：从当前年的1月1日到当前日的总计日数、当前时、当前分等的数据。

另外，在以往的电波校正时钟中，在使用接收天线接收长波标准电波时，在使用用于驱动进行时刻显示的指针的步进电动机而产生电磁噪声的情况下，有可能不能准确接收长波标准电波内所含的时刻数据，从而处于不能接收的状态或者误接收状态。

为了解决该问题，在日本国专利3163403号公报记载的技术中，采用了以下结构，即：设置用于在长波标准电波的接收中使步进电动机停止的电路，禁止产生由步进电动机驱动导致的电磁噪声，并在长波标准电波的接收后校正当前时刻。

因此，在上述日本国专利3163403号记载的电波校正时钟中，存在以下问题：电路结构复杂，并且在长波标准电波的接收中时刻显示不准确。

发明内容

因此，本发明的目的是提供即使在发电时，或者即使在长波标准电波的接收中也能进行准确的时刻显示，并能使电路结构简化的驱动装置、计时装置和计时装置的控制方法。

本发明的第1方式中的驱动装置，其特征在于，具有：发电部，其具有发电线圈，利用电磁感应把动能转换成电能；蓄电部，其蓄积所述电能；以及时间显示部，把被供给所述蓄电部的电能的压电致动器作为驱动源，通过机械机构显示时间信息。

根据上述结构，发电部利用电磁感应把动能转换成电能。

蓄电部蓄积由发电部转换的电能。

时间显示部把被供给蓄电部的电能的压电致动器作为驱动源，通过机械机构显示时间信息。

本发明的第2方式的特征在于，在第1方式的驱动装置中，所述发电部配置在所述压电致动器在与该驱动装置的厚度方向垂直的平面上的正投影与该发电部在所述平面上的正投影不重合的位置。

本发明的第3方式的特征在于，在第1方式的驱动装置中，所述发电部配置在所述压电致动器在与该驱动装置的厚度方向垂直的平面上的正投影与该发电部在所述平面上的正投影的至少一部分重合的位置。

本发明的第4方式的特征在于，在第1方式的驱动装置中，把所述发电部和所述压电致动器中的任意一方配置在结构构件的一面侧，并把另一方配置在所述结构构件的另一面侧。

本发明的第5方式的特征在于，在第1方式至第4方式中任意一项的驱动装置中，所述压电致动器具有：振动板，其是将板状压电元件和增强板层叠而成的；固定部，其把该振动板固定在支撑体上；以及抵接部，其设置在所述振动板的长度方向的端部；通过把驱动信号提供给所述压电元件，使所述压电元件伸缩而使所述振动板产生在所述长度方向伸缩的振动和与所述长度方向交叉的方向的振动，通过伴随这些振动的所述抵接部的位移来驱动构成所述机械机构的被驱动体。

本发明的第6方式的特征在于，在第1方式至第5方式中任意一项的驱动装置中，所述机械机构构成为显示时间信息的时间显示部。

本发明的第7方式的特征在于，在第1方式至第5方式中任意一项的驱动装置中，所述机械机构构成为用模拟指针显示物理量的模拟显示设备。

本发明的第8方式中的计时装置，其特征在于，具有：天线；通信部，其通过所述天线与外部的通信装置之间进行通信；以及时间显示部，其把压电致动器作为驱动源，通过机械机构显示时间信息。

根据上述结构，通信部通过天线与外部的通信装置之间进行通信，与此并行或者独自地，时间显示部把压电致动器作为驱动源，通过机械机构显示时间信息。

本发明的第9方式的特征在于，在第8方式中，所述通信部具有：接收部，其通过所述天线从外部按照规定周期接收时刻信息，以及当前时刻计数部，其以与所述接收部所接收的所述时刻信息对应的时刻为基准，顺序更新当前时刻信息；所述时间显示部把压电致动器作为驱动源，根据所述当前时刻信息，通过机械机构显示时间信息。

本发明的第10方式的特征在于，在第8方式或第9方式中，所述压电致动器通过合成纵向振动和弯曲振动所得到的椭圆运动来旋转驱动转子。

本发明的第11方式的特征在于，在第8方式或第9方式中，所述压电致动器具有：振动板，其是将板状压电元件和增强部层叠而成的；固定部，其把该振动板固定在支撑体上；以及抵接部，其设置在所述振动板的长度方向的端部；通过把驱动信号提供给所述压电元件，使所述压电元件伸缩而使所述振动板产生在所述长度方向伸缩的振动和与所述长度方向交叉的方向的振动，通过伴随这些振动的所述抵接部的位移来旋转驱动转子。

本发明的第12方式的特征在于，在第8方式或第9方式中，所述时间显示部具有：驱动显示时间信息的指针的指针驱动致动器；所述天线配置在所述指针驱动压电致动器在与该计时装置的厚度方向垂直的平面上的正投影与该天线在所述平面上的正投影不重合的位置，并且在与所述厚度方向垂直的方向上隔开规定距离。

本发明的第13方式的特征在于，在第8方式或第9方式中，所述时间显示部具有：驱动显示时间信息的指针的指针驱动致动器；所述天线配置在所述指针驱动压电致动器在与该计时装置的厚度方向垂直的平面上的正投影与该天线在所述平面上的正投影的至少一部分重合的位置，并且在所述厚度方向上隔开规定距离。

在本发明的第14方式的计时装置的控制方法，其特征在于，具有：时间显示步骤，把压电致动器作为驱动源，通过机械机构显示时间信息；以及通信步骤，与所述时间显示步骤并行，通过天线与外部的通信装置之间进行通信。

在本发明的第15方式的计时装置的控制方法，其特征在于，具有：接收步骤，通过天线从外部按照规定周期接收时刻信息；当前时刻计数步骤，与所述接收步骤并行，以与已接收的所述时刻信息对应的时刻为基准，顺序更新当前时刻信息；以及时间显示步骤，驱动压电致动器，根据所述当前时刻信息，通过机械机构显示时间信息。

附图说明

图1是根据第1实施方式的计时装置的结构方框图。

图2是根据第1实施方式的计时装置的要部平面图。

图3是根据第1实施方式的计时装置的局部剖面图。

图4是压电致动器的结构说明图。

图5是压电致动器的侧面图。

图6是压电致动器的平面图。

图7是压电致动器的抵接部的放大图。

图8是根据第2实施方式的计时装置的局部剖面图。

图9是根据第3实施方式的计时装置的局部剖面图。

图10是对压电致动器的具体结构中的频率-阻抗特性进行说明的图。

图11是压电致动器的电极配置的一例的说明图。

图12是另一压电致动器的电极配置的说明图。

图13是在正方向/反方向两个方向驱动的情况下的压电致动器的电极配置的说明图。

图14是在正方向/反方向两个方向驱动的情况下的另一压电致动器的电极配置的说明图。

图15是根据第4实施方式的计时装置的要部平面图。

图16是根据第4实施方式的计时装置的局部剖面图(其1)。

图17是根据第4实施方式的计时装置的局部剖面图(其2)。

图18是根据第5实施方式的计时装置的局部剖面图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的实施方式进行说明。

下面参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。

[1]第1实施方式

首先，对第1实施方式进行说明。

图1是示出根据本实施方式的模拟电子时钟的方框图。图2是示出根据本实施方式的模拟电子时钟的平面图。

在本第1实施方式的计时装置中，驱动装置的控制对象是时刻显示机构5，时刻显示机构5使用构成驱动装置的压电致动器41来动作。

此处，电源部1具有：发电部1A，具有后述的发电线圈和摆锤(回転錘)，利用电磁感应把摆锤的动能转换成电能进行发电；整流电路1B，把由发电部1A发出的交流电整流成直流电；以及二次电池1C，蓄积整流后的直流电。

在图1中，电子电路2的振荡电路201接收来自电源部1的电能，进行作为基准信号的32,768Hz振荡。32,768Hz的基准信号在分频电路202中被设定为1Hz。来自分频电路202的信号被传送到控制电路225。该控制电路225对作为时刻显示机构5的驱动源的压电致动器41的驱动脉冲的供给定时进行控制。然后，控制电路225把驱动脉冲命令信号输入到向压电致动器41提供驱动脉冲的振荡电路2361。

当对供给时刻进行了控制的驱动脉冲命令信号从控制电路225被输入到振荡电路2361时，经过波形成形电路2362被输入到电动机驱动电路2363。该电动机驱动电路2363把驱动脉冲提供给压电致动器41。该压电致动器41根据驱动脉冲把电能转换成机械能，利用压电效应捅戳被驱动体(转子)51的外周。被压电致动器41捅戳而旋转的转子51旋转驱动传递机构(减速轮系)4，并驱动时刻显示机构5。另外，由时刻校正装置8进行时刻显示机构5的显示校正。

图2是根据第1实施方式的计时装置的要部平面图。图3是计时装置的局部剖面图。

计时装置10是手表，使用者把与装置主体连接的表带卷绕在手腕上来使用。

计时装置10大致划分为具有：电源部1(参照图1)、后述的计时部、以及操作部14。

计时装置10的电源部1具有：摆锤21、摆锤轮22、发电转子中间轮23、发电转子24、发电定子25、发电线圈26、二次电池1C、使二次电池1C和基板电连接的二次电池正端子27和二次电池负端子28、摆锤支承器29、以及轴承30。此处，发电转子24、发电定子25和发电线圈26构成发电部1A。

计时部大致划分为具有：用于驱动构成指针的秒针的压电致动器41；用于传递指针驱动用的驱动力的传递机构(轮系部)4；计时用的石英振子44；以及根据计时用的基准振荡信号进行各种计时处理的计时用IC45。

传递机构4与通常的模拟时钟相同，具有：转子51、转子小齿轮52、5号轮53、4号轮54、3号轮55、2号轮56、筒轮57、秒针61、分针62、时针63、跨轮64、转子按压构件65、以及轮系支承器66。

操作部14具有柄轴71、摇杆(ぉしど

)72和锁杆73，与其他计时装置相同，可进行包含时刻设定、时刻校正的各种设定。为了进一步实现小型化，柄轴71、摇杆72和锁杆73采用钢铁制的构件形成。

而且，计时装置10，作为结构部件，具有底板75和电路压板76。

此处，参照图2和图3对电磁发电机和压电致动器的配置关系进行说明。

在本第1实施方式中，假定与计时装置10的厚度方向垂直的平面，发电部1A配置在压电致动器41在该平面上的正投影与该发电部在该平面上的正投影不重合的位置。

采用这种配置，可减小计时装置10的厚度，可构成薄型的带有电磁发电机的手表。

此处，对构成驱动装置的压电致动器进行说明。

图4是压电致动器的结构说明图。

压电致动器41，如图4所示，通过把不锈钢板等增强板115夹在2个板状压电元件113、114之间来构成。在该增强板115上，固定部41A(参照图2)、抵接部4lB和平衡部41C一体形成。通过该层叠结构，可抑制由压电致动器41的过振幅或外力引起的压电元件113、114的损伤。

在压电元件113、114的面上，如图4所示，分别配置有电极113A、114A，来自驱动电路200的电压通过这些电极113A、114A被供给压电元件113、114。

在压电元件113的极化方向和压电元件114的极化方向是相反方向的情况下，为使图中的上面、中央、下面的电位分别为+V、-V、+V(或者-V、+V、-V)，如果从驱动电路200提供交流驱动信号，则压电元件113、114进行伸缩位移。

此处，+V的驱动信号和-V的驱动信号是相位反转的交流信号。为此，相对于增强板115在上侧的压电元件113和下侧的压电元件114产生的振动的振幅，与向增强板115施加0V的情况(把增强板115与驱动电路200的地线连接的情况)相比可增大。另外，在图4中，为便于说明，省略与压电元件113、114接触的馈电用电极，仅示出位于外侧的电极113A、114A。

作为压电元件113、114，可使用：钛酸锆酸铅，石英，铌酸锂，钛酸钡，钛酸铅，偏铌酸铅，聚偏氟乙烯，锌铌酸铅，钪铌酸铅等。

下面，对压电致动器41的动作进行说明。

当从驱动电路200通过电极113A、114A向压电元件113、114施加交流驱动信号时，该压电元件113、114在长度方向伸缩而产生振动。在该情况下，如图5的箭头所示，压电元件113、114在长度方向伸缩而产生纵向振动。这样当通过向压电元件113、114施加驱动信号，使得压电致动器41因纵向振动而进行电激励时，由于压电致动器41的重量平衡的失衡，产生以压电致动器41的重心为中心的旋转力矩。由于该旋转力矩，如图6所示，诱发压电致动器41在宽度方向摆动的弯曲二次振动。此时，通过在与压电致动器41的抵接部41B相反的一侧的端部设置平衡部41C，可诱发更大的弯曲振动，并产生更大的旋转力矩。

这样，通过使压电致动器41产生纵向振动和弯曲振动，并将纵向振动和弯曲振动合成，压电致动器41的抵接部41B和转子51的接触部分，如图7所示，沿着椭圆轨道移动。然后，通过由抵接部41B描绘顺时针方向的椭圆轨道，当抵接部41B位于向转子51侧鼓起的位置时，抵接部41B按压转子51的力增大，另一方面，当抵接部41B位于向避开转子51侧鼓起的位置时，抵接部41B按压转子51的力减小。因此，在两者的按压力大的期间，即，当抵接部41B位于向转子51侧鼓起的位置时，转子51被向抵接部41B的位移方向旋转驱动。

如以上说明的那样，压电致动器41通过由纵向振动和弯曲振动合成的椭圆运动，旋转驱动转子51。此时，转子51被秒转子按压构件65向秒驱动致动器的抵接部按压并与其接触，从而可靠地旋转驱动转子51。

通过旋转驱动转子51，转子小齿轮52旋转，与转子小齿轮52啮合的5号轮53被旋转驱动。

而且，5号轮53与4号轮54啮合，从而使固定在4号轮54上的秒针61走针。

另一方面，与4号轮54啮合的3号轮55被旋转驱动。

而且，3号轮55与2号轮56啮合，并通过2号轮56与跨轮64啮合，从而使固定在2号轮65上的分针62和固定在筒轮57上的时针63走针。

电源部1具有：摆锤21、摆锤轮22、发电转子中间轮23、发电转子24、发电定子25、发电线圈26、二次电池1C、使二次电池1C和基板电连接的二次电池正端子27和二次电池负端子28、摆锤支承器29、以及轴承30。此处，发电转子24、发电定子25和发电线圈26构成发电部1A。

下面对电源部1的动作进行说明。

当电源部1的摆锤21通过计时装置10的用户的手动等旋转时，通过轴承30可与摆锤21一体旋转地支撑在摆锤支承器29上的摆锤轮22旋转。

摆锤轮22与发电转子中间轮23啮合，发电转子中间轮23旋转。

而且，发电转子中间轮23与发电转子24啮合，发电转子24在发电定子25内旋转，从而由于电磁感应而在发电线圈26中产生交流电。

此时，由发电部1A发出的交流电由整流电路1B(参照图1)整流成直流电，并蓄积在二次电池1C内。

然后，蓄积在二次电池1C内的直流电通过二次电池正端子27和二次电池负端子28被供给电路各部分。

在本第1实施方式中，优选的是，假定与计时装置10的厚度方向垂直的平面，二次电池1C配置成与压电致动器41和发电部1A相互不重合。

并且，优选的是，假定与计时装置10的厚度方向垂直的平面，操作部14配置成与时钟用IC45相互重合。而且，由于构成操作部14的柄轴71、摇杆72和锁杆73采用钢铁制的构件形成，因而优选的是，通过传递机构4配置在与发电部1A对置的位置，以便不带有磁性。

在本第1实施方式中，由于指针部的驱动使用压电致动器进行，因而不会受到由电磁发电机的发电引起的电磁噪声的影响。因此，指针驱动不会停止，也不会产生显示时刻的延迟。特别是，即使把发电线圈的磁场设定得较高，时刻显示也不会受到其影响，可进行准确显示。并且，即使把发电线圈的磁场设定得较高，使用电磁步进电动机，也不会改变发电时的磁流，因而可进行高效率的发电。

并且，由于可将压电致动器和发电部(电磁发电机)配置在大致同一平面内，并可将驱动指针的压电致动器接近发电部来配置，因而可实现计时装置的小型化和薄型化。

另一方面，为了在提高发电部1A的发电性能的同时，使电磁步进电动机近距离配置，有必要考虑提高抗磁性，以防止电磁步进电动机的误动作。作为其对策，例如，有必要增加电磁步进电动机的线圈卷数。结果，电磁步进电动机的线圈电阻增加。因此，可以提高电子时钟的抗磁性并进行节能驱动。然而，由于电磁步进电动机的线圈外形***，因而产生以下问题：不能使直到摆锤的旋转中心部附近的壁厚变厚，结果，妨碍了发电性能的提高。

与之相对，在本第1实施方式中，假定与计时装置10的厚度方向垂直的平面，发电部1A配置在发电部1A在该平面上的正投影与压电致动器41在该平面上的正投影不重合的位置，因而可使直到摆锤的旋转中心部附近的壁厚变厚，惯性力矩增大，可提高发电性能。

[2]第2实施方式

上述第1实施方式是如下情况的实施方式，即：假定与计时装置10的厚度方向垂直的平面(与纸面垂直的面)，发电部1A配置在发电部1A在该平面上的正投影与压电致动器41在该平面上的正投影不重合的位置。

与此相对，本第2实施方式是如下情况的实施方式，即：发电部1A配置在压电致动器41在与该计时装置的厚度方向垂直的平面上的正投影与发电部1A在所述平面上的正投影的至少一部分重合的位置。

图8是第2实施方式的计时装置的局部剖面图。在图8中，与图2或图3相同的部分标有相同符号。另外，在图8中，符号80是小铁轮，符号81是离合轮，通过柄轴71的操作相互啮合，用于进行时刻校正。

假定与厚度方向垂直的平面，发电部1A配置在发电部1A在该平面上的正投影的至少一部分与压电致动器41在该平面上的正投影重合的位置。

采用这种结构，可实现计时装置等驱动装置的小型化。并且，由于可将发电部1A和压电致动器41局部重合配置，因而可相应地增大二次电池1C的容量，并可延长计时装置等驱动装置的寿命。而且，由于可将发电部1A和压电致动器41局部重合配置，因而可使二次电池1C和电子电路2等的电气元件类接近发电部1A和压电致动器41两者的附近。因此，可缩短电路整体的布线距离，并可进行驱动装置的节能驱动。此外，由于可将发电部1A和压电致动器41重合配置，因而可在该空出的空间内配置别的压电致动器，可实现驱动装置的多功能化。

而且，与第1实施方式相同，由于指针部的驱动使用压电致动器进行，因而不会受到由电磁发电机的发电引起的电磁噪声的影响。因此，指针驱动不会停止，也不会产生显示时刻的延迟。

[3]第3实施方式

本第3实施方式是如下情况的实施方式，即：把发电部1A和压电致动器41中的任意一方配置在作为结构构件的底板的一面侧，并把另一方配置在底板的另一面侧。

图9示出第3实施方式的计时装置的局部剖面图。在图9中，与图8相同的部分标有相同符号。

在图9中，是把发电部1A配置在底板75的内面侧(图9中，上侧)，并把压电致动器41配置在底板75的表面侧(图9中，下侧)的情况的例子。

采用这种结构，假定与计时装置10的厚度方向垂直的平面，发电部1A和压电致动器41可配置在发电部1A在该平面上的正投影与压电致动器41在该平面上的正投影重合的位置，从而可实现计时装置等驱动装置的小型化。并且，由于可将发电部1A和压电致动器41重合配置，因而可相应地增大二次电池1C的容量，并可延长计时装置等的驱动装置的寿命。而且，由于可将发电部1A和压电致动器41重合配置，因而可使二次电池1C和电子电路2等电气元件类接近发电部1A和压电致动器41两者的附近。因此，可缩短电路整体的布线距离，并可进行驱动装置的节能驱动。此外，由于可将发电部1A和压电致动器41重合配置，因而可在该空出的空间内配置别的压电致动器，可实现驱动装置的多功能化。

而且，与第1实施方式或第2实施方式相同，由于使用压电致动器进行指针部的驱动，因而不会受到由电磁发电机的发电引起的电磁噪声的影响，因此，指针驱动不会停止，也不会产生显示时刻的延迟。

[4]第1实施方式至第3实施方式的变形例

在以上说明中，对压电致动器41的具体结构未作说明，然而具体地说，可考虑以下方式。

首先，采用以用于使压电致动器41的驱动效率提高的以下形状为标准的结构。即，对压电致动器41的尺寸进行如下设定。

7[mm]×2[mm]×厚度0.4[mm]

此处，作为压电元件，使用厚度0.15[mm]的PZT 2枚，作为基板，使用厚度0.1[mm]的不锈钢板。

通过采用这种大致为7[mm]×2[mm]的纵横比，上述的纵向振动和弯曲二次振动的谐振频率大致相等，可高效率地进行椭圆驱动。

并且，在该情况下，优选的是，弯曲二次振动的谐振频率相对纵向振动的谐振频率为0.97倍～1.03倍的范围。

例如，具体地说，谐振频率如下。

纵向振动    ：284.3[kHz]

弯曲二次振动：288.6[kHz](纵向振动谐振频率的1.015倍)

根据本具体例的谐振频率设定，在压电致动器41中，可获得良好的椭圆振动。

另外，根据压电致动器41的纵横比，可容易地控制纵向振动的谐振频率和弯曲二次振动的谐振频率。在上述例的情况下，在纵向长度(7[mm])固定的状态下，当横向长度低于2[mm]时，谐振频率的差减小。并且，当横向长度超过2[mm]时，谐振频率的差增大。

这是因为：在仅改变横向长度的情况下，对纵向振动的谐振频率没有影响，而仅弯曲二次振动的谐振频率产生变化。

更详细地说，由于随着压电元件或增强板的杨氏率而变化，因而必须根据它们进行最佳化，但已经知道，优选的是，纵横比为7∶2左右。另外，根据压电致动器41的抵接部41B的质量，弯曲二次振动的谐振频率下降。

此处，对最佳驱动频率的设定进行说明。

图10是对压电致动器的具体结构中的频率-阻抗特性进行说明的图。

如图10所示，压电致动器41的频率-阻抗特性在纵向振动的极小值(纵向振动的谐振频率)f1和弯曲二次振动的极小值(弯曲二次振动的谐振频率)f2之间具有反谐振频率f0。

在上述例的情况下，纵向振动的谐振频率f1＝284.3[kHz]，弯曲二次振动的谐振频率f2＝288.6[kHz]。因此，通过把压电致动器41的驱动频率(加振频率)设定为280～290[kHz]，可使纵向振动和弯曲二次振动同时产生。

在该情况下，优选的是，可以把纵向振动的谐振频率f1和弯曲二次振动的谐振频率f2之间的频率设定成压电致动器41的驱动频率。在上述例的情况下，可以把压电致动器驱动频率设定成：

f1＝284.3[kHz]≤驱动频率≤f2＝288.6[kHz]

更优选的是，可以把压电致动器的驱动频率设定成比位于纵向振动的谐振频率f1和弯曲二次振动的谐振频率f2之间的反谐振频率f0高的频率，而且低于弯曲二次振动的谐振频率f2的频率。

即：f0＜驱动频率≤f2

结果，可获得更大的椭圆振动(纵向振动和弯曲二次振动的合成振动)，并可进行更有效的驱动。

图11是压电致动器的电极配置的一例的说明图。

本变形例的压电致动器400A，如图11所示，仅设置有整面电极404。

而且，通过取代作为振动体的压电致动器41的抵接部41B，在压电致动器41上，在不平衡位置设置抵接部41B1和平衡部41C1，作为机械不平衡状态，生成纵向振动和弯曲二次振动。

在本变形例中，作为抵接部，设置了抵接部41B1和平衡部41C1这二个，然而也可以仅设置一个抵接部41B1。

图12是另一压电致动器的电极配置的说明图。

在图11的变形例中，采用设置整面电极404的结构，然而本变形例的压电致动器400B，如图12所示，也可构成为设置：配置在连接抵接部41B1和平衡部41C1的位置的驱动电极405，和检测电极对406。

采用这种结构，通过向驱动电极405施加驱动电压来激励压电元件的纵向振动，并且压电元件的伸缩产生不平衡。而且，由于抵接部41B1和平衡部41C1的机械不平衡状态，更可靠地激励弯曲二次振动。

然后，将纵向振动和弯曲二次振动合成，生成椭圆振动。

然后，根据与上述变形例相同的理由，将检测电极对406作为检测电极，在振动状态的检测中使用，从而可进行更准确的控制。

在以上说明中，将转子向一个方向驱动，然而也可构成为向正方向/反方向两个方向驱动。

图13是在正方向/反方向两个方向驱动的情况下的压电致动器的电极配置的说明图。

在本变形例的压电致动器400C的电极配置中，如图13所示，构成为具有：中央电极401、以及配置成与中央电极401相互交叉的二组电极对402、403。

采用这种结构，为了向第1方向(正方向)进行椭圆驱动，向中央电极401和电极对402施加驱动电压进行驱动。不向电极对403施加驱动电压。

结果，由中央电极401激励出纵向振动，但通过仅向电极对402、403中的电极对402施加驱动电压，压电元件的纵向振动的伸缩产生不平衡，在第1方向上激励出对应的弯曲二次振动。

然后，将纵向振动和弯曲二次振动合成，在第1方向上生成抵接部341B的椭圆振动。

与此相对，为了将抵接部341B向第2方向(反方向)椭圆驱动，向中央电极401和电极对403施加驱动电压进行驱动。不向电极对402施加驱动电压。

结果，由中央电极401激励出纵向振动，但通过仅向电极对402、403中的电极对403施加驱动电压，由压电元件的纵向振动引起的伸缩产生不平衡，在第2方向上激励出对应的弯曲二次振动。

然后，将纵向振动和弯曲二次振动合成，在第2方向上生成椭圆振动。

图14是在正方向/反方向两个方向驱动的情况下的另一压电致动器的电极配置的说明图。

在上述变形例中，设置了中央电极401和2对电极对402、403，但在其他变形例的压电致动器400D中，如图14所示，舍弃中央电极401，仅设置2对电极对402、403。

采用这种结构，为了将抵接部341B向第1方向(正方向)椭圆驱动，向电极对402施加驱动电压进行驱动。不向电极对403施加驱动电压。

结果，通过向电极对402施加驱动电压激励出压电元件的纵向振动，同时，压电元件的伸缩产生不平衡，在第1方向上激励出对应的弯曲二次振动。

然后，将纵向振动和弯曲二次振动合成，在第1方向上生成椭圆振动。

与此相对，为了将抵接部341B向第2方向(反方向)椭圆驱动，向电极对403施加驱动电压进行驱动。不向电极对402施加驱动电压。

结果，通过向电极对403施加驱动电压激励出压电元件的纵向振动，同时压电元件的伸缩产生不平衡，在第2方向上激励出对应的弯曲二次振动。

然后，将纵向振动和弯曲二次振动合成，在第2方向上生成椭圆振动。

在这些情况下，根据与上述变形例相同的理由，也优选将未被施加驱动电压的电极对作为检测电极，在振动状态的检测中使用。

在以上说明中，对压电致动器的支撑部位未作详细说明，但通过支撑成为纵向振动和弯曲二次振动的两个振动的节的中央部分，可减少振动损失。

在以上说明中，对把驱动装置应用于计时装置的情况作了说明，但是，也可应用于用模拟指针显示时间信息以外的显示，例如，温度、气压等自然界的物理量或者脉搏数、呼吸数等与生物体有关的生物体信息计测量的模拟显示设备、具有使活动偶人的臂活动等的机械机构的其他驱动装置。

[5]第1实施方式至第3实施方式的效果

如以上说明那样，根据第1实施方式至第3实施方式，在发电部利用电磁感应把动能转换成电能的计时装置中，使用压电致动器作为时间显示部的驱动源，因而时间显示部不受发电部的发电动作的影响，可进行准确的时间显示。

[6]第4实施方式

下面对第4实施方式进行说明。

图15是第4实施方式的计时装置的要部平面图。图16是第4实施方式的计时装置的局部剖面图(其1)。图17是第4实施方式的计时装置的局部剖面图(其2)。

该计时装置210是手表，使用者把与装置主体连接的表带卷绕在手腕上来使用。

计时装置210大致划分为具有：接收电路部211、电源部212、计时部213、以及操作部214。

接收电路部211具有：生成第1基准振荡信号的第1接收用石英振子221；生成第2基准振荡信号的第2接收用石英振子222；根据第1基准振荡信号和第2基准振荡信号进行接收处理的接收处理IC223；以及接收外部的发送电波的线圈天线224。

电源部212具有：供给电源的电池231；以及使电池231和基板电连接的电池端子232。

计时部213大致划分为具有：用于驱动构成指针的秒针的秒驱动压电致动器241；用于驱动构成指针的时分针的时分驱动压电致动器242；用于传递指针驱动用的驱动力的轮系部243；计时用的基准振荡信号石英振子244；以及根据计时用的基准振荡信号进行各种计时处理的计时用IC245。

轮系部243与通常的模拟时钟相同，具有：秒转子251、秒转子小齿轮252、秒中间轮253、秒轮254、秒针255、以及秒转子按压构件256。轮系部243还具有：时分转子261、时分转子小齿轮262、第1时分中间轮263、第2时分中间轮264、二号轮265、分针266、筒轮267、时针268、跨轮269、以及转子按压构件270。

操作部214具有柄轴271、第1开关272、第2开关273、摇杆274和锁杆275，与一般的计时装置相同，可进行包含时刻设定、时刻校正的各种设定。

此处，参照图16和图17对线圈天线和秒驱动压电致动器的配置关系进行说明。

在本第4实施方式中，假定与计时装置210的厚度方向垂直的平面，线圈天线224配置在线圈天线224在该平面上的正投影与秒驱动压电致动器241和时分驱动压电致动器242在该平面上的正投影不重合的位置，而且在与厚度方向垂直的方向上隔开规定距离D1(图17)。

通过采用这种配置，可减少计时装置210的厚度，可构成薄型手表。

在该情况下，由于秒驱动压电致动器和时分驱动压电致动器的结构与图4至图7和图11至图14所示相同，因而省略详细说明。

此处，对秒驱动压电致动器241的动作进行说明。

当从驱动电路200通过电极113A、114A向压电元件113、114施加交流驱动信号时，该压电元件113、114产生在长度方向伸缩的振动。在该情况下，如图5的箭头所示，压电元件113、114产生在长度方向伸缩的纵向振动。这样，当通过向压电元件113、114施加驱动信号，使得秒驱动压电致动器241因纵向振动而电激励时，由于秒驱动压电致动器241的重量平衡的失衡，产生以压电致动器241的重心为中心的旋转力矩。由于该旋转力矩，诱发图6所示的秒驱动压电致动器241在宽度方面摆动的弯曲二次振动。此时，通过在与秒驱动压电致动器241的抵接部41B相反的一侧的端部设置平衡部41C，可诱发更大的弯曲振动，使产生更大的旋转力矩。

这样，使秒驱动压电致动器241产生纵向振动和弯曲振动，并使纵向振动和弯曲振动合成。这样，秒驱动压电致动器241的抵接部41B和秒转子251的接触部分，如图7所示，沿着椭圆轨道移动。而且，抵接部41B通过描绘顺时针方向的椭圆轨道，当抵接部41B位于向秒转子251侧鼓起的位置时，抵接部41B按压秒转子251的力增大。另一方面，当抵接部41B位于向避开秒转子251侧鼓起的位置时，抵接部41B按压秒转子251的力减小。

因此，在两者的按压力大的期间，即，当抵接部41B位于向秒转子251侧鼓起的位置时，秒转子251被向抵接部41B的位移方向旋转驱动。

如上所述，秒驱动压电致动器241通过将纵向振动和弯曲振动合成的椭圆运动，旋转驱动秒转子251。此时，秒转子251被秒转子按压构件256向秒驱动压电致动器的抵接部按压并与其接触。因此，可靠地旋转驱动秒转子251。

通过旋转驱动秒转子251，秒转子小齿轮252旋转。然后，与秒转子小齿轮252啮合的秒中间轮253被旋转驱动。

而且，秒中间轮253与秒轮254啮合，从而使固定在秒轮254上的秒针255走针。

另一方面，时分驱动压电致动器242通过将纵向振动和弯曲振动合成的椭圆运动，旋转驱动时分转子261。此时，时分转子261被时分转子按压构件270向时分驱动压电致动器的抵接部按压并与其接触。因此，可靠地旋转驱动时分转子261。

通过旋转驱动时分转子261，时分转子小齿轮262旋转。然后，与时分转子小齿轮262啮合的第1时分中间轮263被旋转驱动。

而且，第1时分中间轮263与第2时分中间轮264啮合，第2时分中间轮264被旋转驱动。

第2时分中间轮264与二号轮265啮合，并通过二号轮265与跨轮269啮合，从而使固定在二号轮265上的分针266和固定在筒轮267上的时针268走针。

下面对接收电路部的动作进行说明。

在日本，接收电路部211的第1接收用石英振子221生成与40kHz的长波标准电波对应的第1基准振荡信号并输出到接收处理IC223。同样，第2接收用石英振子222生成与60kHz的长波标准电波对应的第2基准振荡信号并输出到接收处理IC223。

与此同时，例如，作为铁氧体天线而构成的线圈天线224叠加有接收时刻数据的长波标准电波。

接收处理IC223将线圈天线224所接收的长波标准电波作为时刻数据进行解调，存储时刻数据，并通知给计时用IC。

接收处理IC223构成为具有：未作图示的AGC(自动增益控制：Automatic Gain Control)电路、放大电路、带通滤波器、解调电路以及解码电路。

接收处理IC223的放大电路在AGC电路的增益控制下，将线圈天线224所接收的长波标准电波信号放大并输出到带通滤波器。

带通滤波器从所放大的长波标准电波信号中仅抽出规定频率分量并输出到解调电路。

解调电路对所输入的长波标准电波信号的规定频率分量进行平滑化和解调并输出到解码电路。

解码电路对所解调的长波标准电波信号进行解码并作为接收输出信号输出。

此时，AGC电路根据解调电路的输出信号进行放大电路的增益控制，并控制成使长波标准电波信号的接收电平恒定。

此时，从计时用IC245被供给作为用于为降低耗电而进行控制的信号的省电模式信号，接收处理IC223在没有必要动作的情况下，被控制成接收动作的关闭状态。

通常，接收处理IC223由省电模式信号控制成进行大约1日1次的接收。此时，在不能正常接收时刻数据的情况下，重复进行多次接收动作。

在本第4实施方式中，由于指针部的驱动使用压电致动器来进行，因而不会产生电磁噪声，不会影响长波标准电波的接收。为此，在该接收电路部211中的接收动作可与计时部213的指针驱动动作同时进行。

因此，根据本第4实施方式，可随时进行长波标准电波的接收、进行时刻校正。而且，没有必要设计用于在接收动作中使指针驱动停止的控制和电路，可使控制和电路结构简化。

[7]第5实施方式

上述第4实施方式是如下情况的实施方式，即：假定与计时装置210的厚度方向垂直的平面(与纸面垂直的面)，线圈天线224配置在线圈天线224在该平面上的正投影与秒驱动压电致动器241在该平面上的正投影不重合的位置，而且在与厚度方向垂直的方向上隔开规定距离。

与此相对，本第5实施方式是如下情况的实施方式，即：线圈天线配置在秒驱动压电致动器或时分驱动压电致动器中的至少一方的压电致动器在与该计时装置的厚度方向垂直的平面上的正投影与该线圈天线在所述平面上的正投影的至少一部分重合的位置，而且在所述厚度方向上隔开规定距离。

图18示出第5实施方式的计时装置的部分剖面图。在图18中，与图16或图17相同的部分标有相同符号。

假定与厚度方向垂直的平面，线圈天线224配置在线圈天线224在该平面上的正投影的至少一部分与秒驱动压电致动器241在该平面上的正投影重合的位置，而且在厚度方向上隔开规定距离D2。

通过采用这种结构，可实现计时装置的小型化。

而且，与第4实施方式相同，可随时进行长波标准电波的接收、进行时刻校正。而且，没有必要设计用于在接收动作中使指针驱动停止的控制和电路，可使控制和电路结构简化。

[8]第4实施方式和第5实施方式的变形例

在上述说明中，对作为通信部接收长波标准电波的接收装置的情况作了说明，然而也可构成为进行接收和发送的无线通信装置。

并且，在上述各实施方式中，对具有秒驱动压电致动器和时分驱动压电致动器的情况作了说明，然而也可构成为：设置分别独立驱动秒针、分针和时针的3个压电致动器，或者设置驱动秒针、分针和时针全部指针的1个压电致动器。

并且，在上述各实施方式中，作为接收叠加有时刻信息的长波标准电波的天线，使用铁氧体天线224，然而在接收叠加有时刻信息的FM复用广播(76MHz～108MHz)的情况下，可以使用环形天线或铁氧体天线，在接收叠加有来自GPS卫星的时刻信息的电波(1.5GHz)的情况下，可以使用微带天线或螺旋型天线。

并且，在上述第4实施方式和第5实施方式中，根据叠加有时刻信息的长波标准电波，自动校正时分秒的时刻显示，然而不限于时分秒的时刻显示，也可以自动校正日期的显示。如上所述，由于长波标准电波中也包含日期信息，因而在除了时分秒显示驱动用的压电致动器以外，还具有日历显示驱动用的压电致动器的情况下，可根据长波标准电波，自动地校正日期的显示。另外，在该情况下，也可以追加日历显示位置检测用的元件。

并且，在上述第4实施方式和第5实施方式中，作为叠加有时刻信息的电波，采用接收长波标准电波的结构，然而还可构成为，取代长波标准电波使用GPS信号、FLEX-TD制式的寻呼信号、FM复用信号、CDMA信号等各种信号。

如上所述，根据第4实施方式或第5实施方式，由于使用压电致动器作为时间显示部的驱动源，因而不会影响通信部通过天线进行的与外部通信装置之间的通信处理，可同时进行时刻显示动作和通信动作。

这样，没有必要设置用于在通信动作中使时刻显示动作停止的控制和电路，可使控制和电路结构简化。

Claims (15)

1.一种驱动装置，其特征在于，具有：

发电部，其具有发电线圈，利用电磁感应把动能转换成电能；

蓄电部，其蓄积所述电能；以及

驱动部，其把压电致动器作为驱动源，驱动机械机构，该压电致动器被供给所述蓄电部的电能。

2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，

所述发电部配置在所述压电致动器在与该驱动装置的厚度方向垂直的平面上的正投影与该发电部在所述平面上的正投影不重合的位置。

3.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，

所述发电部配置在所述压电致动器在与该驱动装置的厚度方向垂直的平面上的正投影与该发电部在所述平面上的正投影的至少一部分重合的位置。

4.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，

把所述发电部和所述压电致动器中的任意一方配置在结构构件的一面侧，并把另一方配置在所述结构构件的另一面侧。

5.根据权利要求1至权利要求4中任意一项所述的驱动装置，其特征在于，

所述压电致动器具有：振动板，其是将板状压电元件和增强板层叠而成的；固定部，其把该振动板固定在支撑体上；以及抵接部，其设置在所述振动板的长度方向的端部，

通过把驱动信号提供给所述压电元件，使所述压电元件伸缩而使所述振动板产生在所述长度方向伸缩的振动和在与所述长度方向交叉的方向上的振动，通过伴随这些振动的所述抵接部的位移来驱动构成所述机械机构的被驱动体。

6.根据权利要求1至权利要求5中任意一项所述的驱动装置，其特征在于，所述机械机构构成显示时间信息的时间显示部。

7.根据权利要求1至权利要求5中任意一项所述的驱动装置，其特征在于，所述机械机构构成用模拟指针显示物理量的模拟显示设备。

8.一种计时装置，其特征在于，具有：

天线；

通信部，其通过所述天线与外部的通信装置之间进行通信；以及

时间显示部，其把压电致动器作为驱动源，通过机械机构显示时间信息。

9.根据权利要求8所述的计时装置，其特征在于，

所述通信部具有：接收部，其通过所述天线从外部按照规定周期接收时刻信息；以及当前时刻计数部，其以与所述接收部所接收的所述时刻信息对应的时刻为基准，顺序更新当前时刻信息，

所述时间显示部把压电致动器作为驱动源，根据所述当前时刻信息，通过机械机构显示时间信息。

10.根据权利要求8或权利要求9所述的计时装置，其特征在于，所述压电致动器通过将纵向振动和弯曲振动合成后的椭圆运动来旋转驱动转子。

11.根据权利要求8或权利要求9所述的计时装置，其特征在于，

所述压电致动器具有：振动板，其是将板状压电元件和增强板层叠而成的；固定部，其把该振动板固定在支撑体上；以及抵接部，其设置在所述振动板的长度方向的端部，

通过把驱动信号提供给所述压电元件，使所述压电元件伸缩而使所述振动板产生在所述长度方向伸缩的振动和在与所述长度方向交叉的方向上的振动，通过伴随这些振动的所述抵接部的位移来旋转驱动转子。

12.根据权利要求8或权利要求9所述的计时装置，其特征在于，

所述时间显示部具有驱动显示时间信息的指针的指针驱动压电致动器，

所述天线配置在所述指针驱动压电致动器在与该计时装置的厚度方向垂直的平面上的正投影与该天线在所述平面上的正投影不重合的位置，并且在与所述厚度方向垂直的方向隔开规定距离。

13.根据权利要求8或权利要求9所述的计时装置，其特征在于，

所述时间显示部具有驱动显示时间信息的指针的指针驱动压电致动器，

所述天线配置在所述指针驱动压电致动器在与该计时装置的厚度方向垂直的平面上的正投影与该天线在所述平面上的正投影的至少一部分重合的位置，并且在所述厚度方向隔开规定距离。

14.一种计时装置的控制方法，其特征在于，具有以下步骤：

时间显示步骤：把压电致动器作为驱动源，通过机械机构显示时间信息；以及

通信步骤：与所述时间显示步骤并行，通过天线与外部的通信装置之间进行通信。

15.一种计时装置的控制方法，其特征在于，具有以下步骤：

接收步骤：通过天线从外部按照规定周期接收时刻信息；

当前时刻计数步骤：与所述接收步骤并行，以与已接收到的所述时刻信息对应的时刻为基准，顺序更新当前时刻信息；以及

时间显示步骤：驱动压电致动器，根据所述当前时刻信息，通过机械机构显示时间信息。

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