特許 7550835 磁気歯車が設けられた計時器機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-05

(45)【発行日】2024-09-13

(54)【発明の名称】磁気歯車が設けられた計時器機構

(51)【国際特許分類】

   F16H 49/00 20060101AFI20240906BHJP

   G04B 13/02 20060101ALI20240906BHJP

【ＦＩ】

F16H49/00 A

G04B13/02 Z

【請求項の数】 19

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022196221

(22)【出願日】2022-12-08

(65)【公開番号】P2023094573

(43)【公開日】2023-07-05

【審査請求日】2022-12-08

(31)【優先権主張番号】21217315.7

(32)【優先日】2021-12-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】506425538

【氏名又は名称】ザ・スウォッチ・グループ・リサーチ・アンド・ディベロップメント・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】マティアス・インボーデン

(72)【発明者】

【氏名】ジャン－ピエール・ミニョー

(72)【発明者】

【氏名】セドリック・ニコラ

(72)【発明者】

【氏名】ニコラ・リヴァ

【審査官】前田 浩

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－０９２８４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１１７６８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ ４９／００

Ｇ０４Ｂ １３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１ホイール（６Ａ）と、第２ホイール（６Ｂ）とを備える磁気歯車（２）であって、前記第１ホイール（６Ａ）は、交番磁極を有する第１磁束がそれぞれ発する第１磁気歯部（８）の磁化歯を形成するように配置された第１永久磁極（７）が設けられ、前記第２ホイール（６Ｂ）は、第２磁気歯部（１０）を画定する軟強磁性材料製の歯が設けられ、前記第１ホイール（６Ａ）および前記第２ホイール（６Ｂ）は、前記第１磁気歯部（８）との第１磁気結合領域に一時的に配置されることで、当該第１磁束の内の第１磁束がそれぞれ流れる、前記第２磁気歯部（１０）の歯に磁気引力を掛けるように一時的に分極する当該第１磁束により、前記第１磁気歯部（８）が前記第２磁気歯部（１０）と第１磁気結合するように配置されることで、前記第１および第２ホイール（６Ａ、６Ｂ）が互いに磁気的に噛み合い、前記磁気歯車（２）が、前記第２ホイール（６Ｂ）の回転軸（３４）から延び、前記第１ホイール（６Ａ）の回転軸（３２）を通過する第１基準半軸（３０）を画定する、磁気歯車（２）を備え、
前記磁気歯車（２）は、第２永久磁極（９）が設けられた第３ホイール（６Ｃ）をさらに備え、前記第２永久磁極（９）は、交番磁極の第２磁束をそれぞれ発する、第３磁気歯部（１２）の磁化歯を形成するように配置され、前記第３ホイール（６Ｃ）および前記第２ホイール（６Ｂ）は、前記第３磁気歯部（１２）との第２磁気結合領域に一時的に配置されることで、当該第２磁束の内の第２磁束がそれぞれ流れる、前記第２磁気歯部（１０）の歯に磁気引力を掛けるように一時的に分極する当該第２磁束により、前記第３磁気歯部（１２）が前記第２磁気歯部（１０）と第２磁気結合するように配置されることで、前記第２および第３ホイール（６Ｂ、６Ｃ）が互いに磁気的に噛み合い、前記磁気歯車（２）が、前記第２ホイール（６Ｂ）の回転軸（３４）から延び、前記第３ホイール（６Ｃ）の回転軸（３８）を通過する第２基準半軸（３６）を画定し、前記第１基準半軸（３０）と、前記第２基準半軸（３６）とはその間に所定の角度Φを有し、
前記第１ホイール（６Ａ）の前記第１永久磁極（７Ａ）は、前記第１基準半軸（３０）に対し第１位相を有し、前記第３ホイール（６Ｃ）の前記第２永久磁極（９Ａ）は、前記第２基準半軸（３６）に対し第２位相を有し、前記磁気歯車（２）は、当該第１および第２位相との間の差として定義される、前記第１および第３ホイールの位相シフトが常に一定となるように配置され、
当該角度Φおよび当該位相シフトは、前記第２ホイールと、前記第１および第３ホイールとの間にすべりを起こすことなく、前記磁気歯車内で伝達可能な最大機械的トルクの値を略決定するように選択され、
前記角度Φ（Ｎ）と、前記位相シフトとは、すべりなしで前記第１および第３ホイール（６Ａ、６Ｃ）と前記第２ホイール（６Ｂ）との間で伝達可能な当該最大機械的トルクが、前記第１ホイール（６Ａ）および前記第２ホイール（６Ｂ）のみを備える別の磁気歯車により、前記第１ホイール（６Ａ）と前記第２ホイール（６Ｂ）との間で伝達可能な対応する最大機械的トルクの２倍超となるように選択される、ことを特徴とする計時器用の機構（１）。

【請求項2】

前記第１磁気歯部（８）と、前記第３磁気歯部（１２）とがそれぞれ備える歯（７、９）の数Ｎ１は同じであり、
前記第１および第３ホイール（６Ａ、６Ｃ）は、前記第２ホイールの前記回転軸に対し、当該角度Φ（Ｎ）が以下の数学的関係を満たすように、角度を付けて配置され、

【数1】

式中、Ｎ２は前記第２磁気歯部（１０）の歯の数で、ＮはＮ２未満の正の整数であることを特徴とする、請求項１に記載の機構。

【請求項3】

前記角度Φ（Ｎ）の値は、

【数2】

に略等しくなるように選択されることを特徴とする、請求項２に記載の機構。

【請求項4】

前記第１磁気歯部（８）と、前記第３磁気歯部（１２）とがそれぞれ備える歯（７、９）の数Ｎ１は同じであり、これら第１および第３磁気歯部の２つの特定の歯は、前記第１および第２半軸それぞれに対し常に、所定の一定角度差Ψを有し、
前記第１および第３ホイール（６Ａ、６Ｃ）は前記第１および第２半軸それぞれに対し、前記角度差Ψが以下の数学的関係を満たすように角度を付けて配置され、

【数3】

式中、ＭはＮ１未満の正の整数であることを特徴とする、請求項１に記載の機構。

【請求項5】

前記角度差Ψ（Ｍ）の値は、

【数4】

に略等しくなるように選択されることを特徴とする、請求項４に記載の機構。

【請求項6】

前記第１歯部（８）および前記第３歯部（１２）それぞれの前記磁化歯（７、９）は、これら磁化歯（７、９）から前記第１ホイール（６Ａ）および前記第３ホイール（６Ｃ）それぞれの前記回転軸（３２、３８）に対して、径方向となる主方向に、前記第１磁束および第２磁束がそれぞれ発するように配置されることを特徴とする、請求項１に記載の機構。

【請求項7】

前記第１および第３ホイール（６Ａ、６Ｃ）は、駆動ホイールであり、前記第２ホイール（６Ｂ）が駆動されることを特徴とする、請求項１に記載の機構。

【請求項8】

２つのモーターをさらに備え、前記２つのモーターそれぞれの回転子はそれぞれ前記第１および第３ホイール（６Ａ、６Ｃ）の内の互いに異なるホイールに動力伝達可能に接続され、それによりこれら第１および第３ホイールは回転駆動されることで前記磁気歯車（２）内の駆動ホイールとなり、
前記２つのモーターは、前記第１および第３ホイール（６Ａ、６Ｃ）を少なくとも一部同時に駆動可能に構成されることを特徴とする、請求項７に記載の機構。

【請求項9】

前記第１および第３ホイール（６Ａ、６Ｃ）は機械的に結合され、
前記機構は、１つのモーターをさらに備え、前記モーターの回転子は、前記第１および第３ホイール（６Ａ、６Ｃ）に動力伝達可能に接続され、これによりこれら第１および第３ホイールを回転駆動できることを特徴とする、請求項７に記載の機構。

【請求項10】

歯車列（１４）が、前記第１および第３ホイール（６Ａ、６Ｃ）を機械的に結合し、前記回転子は、この歯車列と、前記第１および第３ホイール（６Ａ、６Ｃ）とを回転駆動することを特徴とする、請求項９に記載の機構。

【請求項11】

前記第１および第３ホイール（６Ａ、６Ｃ）は、前記第２ホイール（６Ｂ）の略両側に配置され、これにより前記第２ホイール（６Ｂ）は前記第１および第３ホイール（６Ａ、６Ｃ）の略間に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の機構（１）。

【請求項12】

前記第１および第３ホイール（６Ａ、６Ｃ）は、前記第２ホイール（６Ｂ）の略両側に配置され、これにより前記第２ホイール（６Ｂ）は前記第１および第３ホイールの略間に配置され、
前記歯車列（１４）が３つの追加ホイール（２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ）から成り、その３つ内の第１および第２追加ホイール（２２Ａ、２２Ｃ）は、前記第１および第３ホイールの軸（２０Ａ、２０Ｃ）にそれぞれ接続され、第３追加ホイール（２２Ｂ）は前記第１および第２追加ホイールを機械的に結合し、
前記機構（１）は、前記第２ホイール（６Ｂ）の前記回転軸（３４）に揃えられ、この第２ホイールに保持される、前記第３追加ホイールに対するガイドベアリングを備えることを特徴とする、請求項１０に記載の機構。

【請求項13】

前記第１ホイール（６Ａ）および前記第３ホイール（６Ｃ）はそれぞれ、強磁性材料製の中心部（３２、３８）を有し、その周囲にそれぞれその当該第１永久磁極（７）および当該第２永久磁極（９）が対で、同数の対応する磁極と共に配置され、これにより、径方向磁化され、それぞれ前記第１磁気歯部（８）および前記第３磁気歯部（１２）の前記磁化歯を画定するバイポーラ磁石を形成することを特徴とする、請求項１に記載の機構。

【請求項14】

前記第２ホイール（６Ｂ）はリムを備え、前記リムは前記第２磁気歯部（１０）に対して連続的な円形ベースを形成し、前記リムから前記第２磁気歯部（１０）は突出し、前記リムは軟強磁性材料製で、これにより前記第２歯部を通過する当該第１磁束および当該第２磁束に対する磁路の終端を形成することを特徴とする、請求項１に記載の機構。

【請求項15】

前記第１および第３ホイール（６Ａ、６Ｃ）のそれぞれに対し、軟強磁性要素または軟強磁性要素組をさらに備え、当該軟強磁性要素または軟強磁性要素組は、このホイール（６Ａまたは６Ｃ）に対し、前記第１および第３ホイールそれぞれに掛かり、このホイールが前記第２ホイール（６Ｂ）の前記第２磁気歯部（１０）に磁気結合されていることで生じる個別の磁気位置決めトルクの少なくとも大部分を補償するように配置され、
前記第１および第３ホイールそれぞれにかかる前記個別の磁気位置決めトルクは、当該ホイールの回転軸（３２、３８）を通過するように前記第２ホイール（６Ｂ）の前記回転軸（３４）から延びる前記基準半軸（３０、３６）に対する、当該ホイールの角度位置に応じた強度の定期的な変動が生じることを特徴とする、請求項７に記載の機構。

【請求項16】

当該軟強磁性要素または軟強磁性要素組は、該当する前記ホイール（６Ａ、６Ｃ）の、当該ホイールの前記回転軸（３２、３８）を通過する前記基準半軸（３０、３６）に対する前記角度位置に基づく、強度の定期的な変動が同様に生じる磁気補償トルクを生成するように配置され、
前記磁気補償トルクと、前記個別の磁気位置決めトルクとが、略１８０°の位相シフトを有することを特徴とする、請求項１５に記載の機構。

【請求項17】

請求項１に記載の機構（１）を備えることを特徴とする、計時器、特に腕時計。

【請求項18】

請求項２に記載の機構（１）を備えることを特徴とする、計時器、特に腕時計。

【請求項19】

請求項３に記載の機構（１）を備えることを特徴とする、計時器、特に腕時計。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、互いに磁気的に噛み合う、第１ホイールと、第２ホイールとにより形成される、磁気歯車の分野に関する。

【0002】

特に、本発明はそのような磁気歯車を内蔵する機構、特に計時器機構に関する。本発明はさらに、そのような機構を備える計時器に関する。そのような計時器は、特に腕時計であり得る。

【背景技術】

【0003】

磁気歯車は、２つの部品の間の直接接触を一切介さず、したがってその間に摩耗や摩擦を起こすことなく、当該部品間で機械的トルクを伝達するのに使用可能な公知の装置である。そのような歯車は、以下の利点を提供する。
－機械的摩耗が部品の歯に生じないため、オイルまたは潤滑材が不要である。
－気密分離した歯付き部品間でも、相互作用を通じてトルクおよび機械的動力を伝達できる。
－歯付き部品は、最大トルクを制限するのに使用可能で、したがって、例えば機械的衝撃の際に、損傷防止に寄与し得る。

【0004】

そのような磁気歯車は典型的に、互いに磁気的に噛み合う、２つのホイールを備える。第１ホイールには、典型的には交番磁極の、円状に配置され、第１磁気歯部を画定する、第１永久磁極が設けられる。これら第１磁極は、例えば、径方向磁気、好ましくは交番磁気を帯びた、バイポーラ磁石により画定される。第２ホイールは、例えば同様に交番磁極のバイポーラ磁石により画定された、軟強磁性材料製の歯または第２磁極が設けられる。これら歯または第２磁極は、円状に配置され、第２磁気歯部を画定する。第１および第２ホイールは、典型的には、同一の概略平面上に配置される。但し、両者が永久磁極で形成されている場合、歯部を重ねることも可能である。第１および第２ホイールの歯部間の磁気結合は、第１および第２ホイールの一方が回転駆動されると、他方のホイールも回転駆動されることを意味する。したがって、機械的トルクが、全体的に歯車の機能に対応する磁気歯車において伝達される。

【0005】

しかし、この種の磁気歯車の１つの欠点として、２つのホイール間で（歯車における滑りなしで）伝達可能な最大機械的トルクが、様々な要因で制限され得ることが挙げられる。したがって、より大きな機械的トルクを伝達可能な磁気歯車が求められている。

【0006】

この目的に対する手段としてわかりやすいのは、大きな歯径を有するホイールを使用し、２つのホイール間の距離を最小限にすることである。しかし、２つのホイールの歯の間に生じさせる磁気相互作用により、２つのホイールの両方において隣接した歯の間の間隔が十分狭くなる可能性がなくなってしまう。２つの歯部を接触させずに互いに極めて短距離に配置することは、公差に関して実際に問題を生じる。本発明の範囲内で、磁気歯車に関する２つの主要な問題が特定されている。第１の主要な問題は、回転駆動するホイールに、定期的に位置決めトルク（寄生磁気トルク）がかかるという事実によるものである。「磁気トルク」という用語は、磁気偶力を意味するものと理解されたい。解消されるべき位置決めトルクは、２つのホイールが整列されたそれぞれの２つの歯を有する場合に、最小エネルギーが磁気歯車内に存在するという事実による現象である。位置決めトルクは、２つのホイールを、最小エネルギーの位置に運ぶように働く。したがって動作時、それは定期的に、駆動ホイールの回転に抗する。この寄生磁気トルクは大きく成り得、磁気歯車の２つのホイールの間で伝達される機械的トルクと同等に（またはそれ以上にすら）なり得る。この問題のトルクを解消するため、２つのホイールの内の一方を駆動するモーター装置は、磁気歯車内で伝達される機械的偶力を大幅に上回る偶力を提供可能である必要である。これはモーターの動力消費を不要に増加させる、いずれの場合にも、第１ホイールが駆動ホイールで、第２ホイールが第１ホイールにより駆動されるものとすると、伝達可能な機械的トルクが、ホイールの磁気相互作用ではなく、第１ホイールからの最小機械的トルクにより制限され得る。本明細書の検討対象である典型的な磁気歯車において、第１ホイールにより提供される機械的トルクは、最大位置決めトルク（寄生磁気トルク）と、磁気歯車内で／を通じて伝達される機械的トルクとの和に等しい必要がある。

【0007】

本発明で主に対処される第２の重要な問題は、上述の典型的な磁気歯車において伝達される最大機械的トルクが、動作中の磁気歯車で生じる磁気トルクの変動により限定されるということである。具体的には、２つのホイールが回転する際、そのそれぞれの２つの磁気歯部が、交互に第１の状態と、第２の状態とに交互に遷移する。第１の状態では、これら２つの磁気歯部のうちの１つの磁気歯が、２つのホイールの中心間を通過する軸に沿うように配置される。第２の状態では、この磁気歯部の２つの隣接する磁気歯が、２つのホイールの中心間を通過する軸に対して、対称的な角度位置に存在する。第１の状態と、第２の状態との間で、駆動ホイールから被駆動ホイールにかかる磁気トルクの減少、すなわち歯車において伝達可能な最大機械的トルクの変動が認められる。したがって、歯車において伝達可能な最大機械的トルクが、回転する２つのホイール間の最小磁気トルクにより制限されるのである。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

したがって、本発明の目的は、上述のとおり特定された、従来技術の欠点を解消することにある。これは、機構、特に計時器機構であって、製造および当該機構への搭載、特に磁気歯部の製造および相対位置交差に関して容易な磁気歯車を備えた機構を提供することで実現される。これは、歯車において伝達可能（歯車における一方のホイールが他方に対して滑ることなく）な最大機械的トルクを増やすことが可能である。

【課題を解決するための手段】

【0009】

この目的のため、本発明は、第１ホイールと、第２ホイールとを備える磁気歯車を備える機構、特に計時器機構に関する。第１ホイールは、交番磁極を有する第１磁束が発する第１磁気歯部の磁化歯を形成するように配置された第１永久磁極が設けられ、第２ホイールは、第２磁気歯部を画定する軟強磁性材料製の歯が設けられる。第１ホイールおよび第２ホイールは、第１磁気歯部との第１磁気結合領域に一時的に配置されることで、当該第１磁束の内の第１磁束がそれぞれ流れる、第２磁気歯部の歯に磁気引力を掛けるように一時的に分極する当該第１磁束により、第１磁気歯部が第２磁気歯部と第１磁気結合するように配置されることで、第１および第２ホイールが互いに磁気的に噛み合い、磁気歯車が、第２ホイールの回転軸から延び、第１ホイールの回転軸を通過する第１基準半軸を画定する。本発明によると磁気歯車は、第２永久磁極が設けられた第３ホイールをさらに備え、第２永久磁極は、交番磁極の第２磁束をそれぞれ発する、第３磁気歯部の磁化歯を形成するように配置される。第３ホイールおよび第２ホイールは、第３磁気歯部との第２磁気結合領域に一時的に配置されることで、当該第２磁束の内の第２磁束がそれぞれ流れる、第２磁気歯部の歯に磁気引力を掛けるように一時的に分極する当該第２磁束により、第３磁気歯部が第２磁気歯部と第２磁気結合するように配置されることで、第２および第３ホイールが互いに磁気的に噛み合い、磁気歯車が、第２ホイールの回転軸から延び、第３ホイールの回転軸を通過する第２基準半軸を画定する。第１基準半軸と、第２基準半軸とはその間に所定の角度Φを有する。第１ホイールの第１永久磁極（すなわち、磁化歯／磁気歯部）は、第１基準半軸に対し第１位相を有し、第３ホイールの前記第２永久磁極（すなわち、磁化歯／磁気歯部）は、第２基準半軸に対し第２位相を有する。磁気歯車は、当該第１および第２位相との間の差として定義される、第１および第３ホイールの位相シフトが常に一定となるように配置される。当該角度Φおよび当該位相シフトは、この磁気歯車に滑りを起こすことなく、すなわち、第２ホイールと第１および第３ホイールとの間に滑りを起こすことなく、磁気歯車内で伝達可能な最大機械的トルクの値を略決定するように選択される。

【0010】

第１ホイールおよび第３ホイールそれぞれの位相、すなわち、第１永久磁極および第２永久磁極それぞれ（すなわち、第１磁気歯部および第３磁気歯部それぞれの磁化歯）の位相は、所定のタイミングで、以下のとおりに画定される。これら永久磁極の１つ（これら磁化歯の１つ）の、第１半軸および第２半軸それぞれに対する角度を、第１磁気歯部、第３磁気歯部それぞれの角度期間（すなわち、この磁気歯部の２つの隣接する磁化歯の間の角度距離）を法として、全体をこの角度期間で除算し、３６０°を掛けることで得られる。位相シフトは、２つの位相の差により得られる。なお位相シフトβは、位相シフトβ－３６０°に等しい。したがって、該当する２つの位相の一時的値により、値がβからβ－３６０°の両方向に変化する位相シフトは、一定の位相シフトに留まる（例えば、９０°の位相シフトと、－２７０°の位相シフトとは、単一および同一の位相シフトとなり、これら２つの値で変動する値の位相シフトは、一定の位相シフトである）。

【0011】

概して、磁気歯車内に、永久磁極が設けられ、第２ホイールに磁気結合された第３ホイールを設けることで、歯車内で滑りなく伝達可能な最大機械的トルクが、この目的のために、当該角度Φと当該位相シフトとを適切に選択することで、選択可能となる。特に、第３ホイールは、磁気歯車内で滑りを生じることなく（すなわち、この歯車で実現された動力伝達可能接続、すなわち、第２ホイールと、第１および第３ホイールとの磁気的噛み合いを解除することなく）伝達可能な最大機械的トルクを所定のモータートルクに対して増加可能とする。このような利点は、磁気歯車における最大総磁気トルクが、第１および第３ホイール間の角度ずれαに基づいて、さらに第１および第３ホイール間の当該位相シフトに応じて大幅に変動するという事実によるものである。角度ずれαは、上述の第２ホイールの磁気歯部の期間Ｐ_２を法とした角度Φと等しいと定義される。さらに、磁化歯を有する２つのホイールが、強磁性材料製の歯を有する別のホイールに結合されたこのような磁気歯車は、停止状態の磁気歯車のホイールの角度位置にかかわらず、全てのホイールを停止させ続けるために、より大きな機械的トルクを提供する。これは、動的な、慣性が限定された機構について特に有効である。

【0012】

好ましくは、角度Φと、第１および第３ホイールの位相シフトとは、具体的には磁気歯車において一方のホイールが他方に対して滑ることなく伝達可能な最大機械的トルクが、第１ホイールおよび第２ホイールのみを備える別の磁気歯車により伝達可能な対応する最大機械的トルクの２倍超となるように選択される。より具体的には、第１および第３ホイールのそれぞれは、最大伝達可能機械的トルクについて、このホイールと第２ホイールとの間の、これら２つのホイールいずれかの角度位置に応じた最小磁気トルクに限定される。この最小値は、ホイールの一方から他方に伝達可能な機械的トルクの最大値を決定する。しかし、第１および第３ホイールの角度ずれおよび位相シフトが適切に選択されれば、２つの磁気トルクそれぞれの２つの最小値の間に打ち消しが確認される。すなわち、２つの磁気トルクの合計最小値（総磁気トルク）を、２つの磁気トルクの内の１つのみについての最小値の倍超にできる。この特徴は目覚ましいものである。

【0013】

有利な代替的な形態において、第１磁気歯部と、第３磁気歯部とがそれぞれ備える歯の数Ｎ１は同じであり、第１および第３ホイールは、第２ホイールの回転軸に対し、当該角度Φが以下の数学的関係を満たすように、角度を付けて配置され、

【0014】

【数1】

【0015】

式中、Ｎ２は第２磁気歯部１０の歯の数で、ＮはＮ２未満の正の整数である。この角度Φ（Ｎ）の値の範囲は歯車について最大伝達可能機械的トルクに関して（値範囲の各値にそれぞれ関連付けられた第１および第３ホイールの永久磁極の間の位相シフトの特定の範囲に関して）良好な結果をもたらす。

【0016】

好ましくは、角度Φ（Ｎ）の値は、

【0017】

【数2】

【0018】

に略等しくなるように選択される。この角度Φ（Ｎ）の理想値は、歯車について最大伝達可能機械的トルクに関して（以下定義される理想位相シフトについて、第１および第３ホイールの永久磁極の間の位相シフトの特定の範囲に関して）最上の結果をもたらす。典型的には、角度Φ（Ｎ）の理想値によると、第１および第３ホイールの永久磁極間の位相シフトの所定の値について、第１ホイールおよび第２ホイールのみを備える別の歯車により生成される最大伝達可能機械的トルクの２倍を超える最大伝達可能機械的トルクを提供できる。

【0019】

別の有利な代替的な形態において、第１磁気歯部と、第３磁気歯部とがそれぞれ備える歯の数Ｎ１は同じであり、第１および第３磁気歯部のそれぞれ２つの特定の歯は、第１および第２半軸それぞれに対し常に、所定の一定角度差Ψを有する。第１および第３ホイールは第１および第２半軸それぞれに対し、角度差Ψが以下の数学的関係を満たすように角度を付けて配置され、

【0020】

【数3】

【0021】

式中、Ｍは、具体的には角度差を測定するために選択された２つの特定な歯に応じた、Ｎ１未満の正の整数である。角度差Ψ（Ｍ）についてのこの値の範囲によると、歯車について最大伝達可能機械的トルクに関して（値範囲の値それぞれに関連付けられた、第１および第３ホイール間の角度ずれの特定の範囲に関して）良好な結果が得られる。

【0022】

好ましくは、角度差Ψ（Ｍ）の値は

【0023】

【数4】

【0024】

に略等しくなるように選択される。角度差Ψ（Ｍ）についてのこの理想値によると、歯車について最大伝達可能機械的トルクに関して（全てのＮに対する理想角度Φ（Ｎ）に対応する理想の角度ずれについて、第１および第３ホイール間の角度ずれの特定の範囲に関して）最上の結果が得られる。典型的には、Ψ（Ｍ）のこの理想値によると、第１および第３ホイールの角度ずれの所定の値について、第１ホイールおよび第２ホイールのみを備える別の歯車により生成される最大伝達可能機械的トルクの２倍を超える最大伝達可能機械的トルクを提供できる。角位相シフトは、第１歯部の期間（第３歯部のものに等しい）を法とした、角度差Ψ（Ｍ）として定義される。したがって、角位相シフトδは全てのＭについて等しい。同様に、上述の角度ずれαも全てのＮについて等しい。全てのＮについての理想角度Φ（Ｎ）に対応する好ましい／理想角度ずれαと、全てのＭについての好ましい／理想角度差Ψ（Ｍ）に対応する好ましい／理想角位相シフトδとの組合せにより、最大伝達可能機械的トルクに関して最上の結果が得られる。

【0025】

本発明の一例示的実施形態によると、第１および第３ホイールは、第２ホイールの略両側に配置され、これにより第２ホイールは第１および第３ホイールの略間に配置される。これにより、第２ホイールにかかる径方向磁力が均衡する。

【0026】

有利な代替的な形態において、第１および第３ホイールは駆動ホイールであり、第２ホイールは駆動される。

【0027】

本発明の一例示的実施形態によると、第１歯部および第３歯部それぞれの磁化歯は、これら磁化歯から第１ホイールおよび第３ホイールそれぞれの回転軸に対して、径方向となる主方向に、前記第１磁束および第２磁束がそれぞれ発するように配置される。

【0028】

第１の特定の実施形態によると、機構はさらに２つのモーター、好ましくは２つのラベットモーターを備え、２つのモーターそれぞれの回転子はそれぞれ第１および第３ホイールに動力伝達可能に接続され、それによりこれら第１および第３ホイールはそれぞれ回転駆動され、２つのモーターは、第１および第３ホイールを少なくとも一部同時に駆動するように構成される。

【0029】

第２の特定の実施形態によると、機構はさらに、１つのモーター、好ましくはラベットモーターを備え、モーターの回転子は、第１および第３ホイールに動力伝達可能に接続され、これによりこれらホイールを回転駆動する。第１および第３ホイールは、特に歯車列を介して機械的に結合される。

【0030】

有利には、第１および第３ホイールは、同じ直径を有し、それぞれ歯の数が同じである歯部を有し、これら２つのホイール間の距離は、その直径の４倍超、好ましくは８倍超である。これにより、第１および第３ホイール間の寄生磁気相互作用をほぼ完全に除去する。

【0031】

好ましくは、第１ホイールおよび第３ホイールはそれぞれ、強磁性材料製の中心部を有し、その周囲にそれぞれその当該第１永久磁極および当該第２永久磁極が対で、同数の対応する磁極と共に配置され、これにより、径方向磁化され、それぞれ第１磁気歯部および第３磁気歯部の磁化歯を画定するバイポーラ磁石を形成する。これにより、隣接するバイポーラ磁石間の磁気線が、第１ホイール、第３ホイールそれぞれの中心部を介して効果的に閉鎖可能となる。

【0032】

有利には、第２ホイールはリムを備え、リムは第２磁気歯部に対して連続的な円形ベースを形成し、リムから第２磁気歯部は突出し、リムは軟強磁性材料製で、これにより第２歯部を通過する当該第１磁束および当該第２磁束に対する磁路の終端を形成する。

【0033】

本発明の具体的な一例示的実施形態によると、第１、第２、および第３ホイールは同一平面上にある。本発明の別の具体的な例示的実施形態によると、第１、第２、および第３ホイールは異なる平面において延在し得る。

【0034】

有利には、機構はさらに、第１および第３ホイールのそれぞれに対し、軟強磁性要素または軟強磁性要素組をさらに備え、当該軟強磁性要素または軟強磁性要素組は、このホイールに対し、第１および第３ホイールそれぞれに掛かり、このホイールが第２ホイールの第２磁気歯部に磁気結合されていることで生じる個別の磁気位置決めトルクの少なくとも大部分を補償するように配置される。第１および第３ホイールそれぞれにかかる個別の磁気位置決めトルクは、このホイールの回転軸を通過するように第２ホイールの回転軸から延びる基準半軸に対する、当該ホイールの角度位置に応じた強度の定期的な変動が生じる。強磁性要素または強磁性要素組は、有利には、該当するホイールの、このホイールに関連付けられた基準半軸に対する角度位置に応じた、強度の定期的変動が同様に生じる磁気補償トルクを生成するように配置され、磁気補償トルクと、個別の磁気位置決めトルクとが、好ましくは１８０°の位相シフトを有する。

【0035】

このように構成された軟強磁性要素または軟強磁性要素組が存在することで、第１および第３ホイールそれぞれにかかる磁気位置決め偶力に関する問題の実質的大部分を解消する。具体的には、この寄生トルクの大部分を除去し、したがって第２ホイール、それに伴い第１および第３ホイールにかかる全体的な位置決めトルクが最小限に抑えられるのである。具体的には、磁気結合の変動は、第１および第３ホイールそれぞれについて、それらが磁気歯車における駆動ホイールである場合に、モーター装置が提供する機械的トルクの変動をもたらす。したがって、このような強磁性要素または強磁性要素組が存在することで、第１および第３ホイールそれぞれについてのこの変動の幅を抑制可能とする。しかも、これにより磁気歯車における磁気結合に対して顕著な影響を与えることは一切ない。言い換えると、第１および第３ホイールに供給される機械的トルクを「平滑化」することは、第２ホイールと、第１および第３ホイールとの間の磁気結合の変動をほとんど変化させない。この変動は、第１ホイール、第３ホイールそれぞれの磁極に対する第２歯部の角度位置に応じるものである。この変動は、本発明に係る磁気歯車の構成により、大幅に補償される。

【0036】

なお、本発明に係る磁気歯車は、上述したような、第１および第３ホイールの配置を通じて、これら第１および第３ホイールの間の角度ずれαおよび位相シフトにより、全体的な位置決めトルクをさらに大幅に低減可能とする。より具体的には、角度ずれαおよび位相シフトに関する有利な代替的な形態の構成、とりわけこれら２つのパラメータについて特定された理想値により、第１および第３ホイールそれぞれが生成し、第２ホイールにかかる２つの磁気位置決めトルクが同位相にならないことで、第３ホイールのない従来技術の場合よりも、第２ホイールにかかる全体的位置決めトルクが、大幅に低減される。特に、第１および第３ホイールが共に回転するように一体化されている場合、この２つのホイール組にも、全体としてより低い位置決めトルクがかかる。すなわち、これは第２ホイールにかかる全体的な位置決めトルクとほぼ等しくなる。したがって、本発明に係る磁気歯車は、効果的に背景技術の項目に記載の従来技術の実施形態で特定された２つの主な問題を効果的に解消する。すなわち、この磁気歯車は、より低いモータートルクで、より大きな機械的トルクを、安定して安全に伝達可能とする。

【0037】

本発明はさらに、本発明の機構を備える計時器、特に腕時計に関する。

【0038】

本発明に係る機構の目的、利点、および特徴は、図示の各種非限定的な実施形態に対する、以下の説明により、より明らかになる。図は以下のとおりである。

【図面の簡単な説明】

【0039】

【図1】本発明の具体的代替的実施形態に係る磁気歯車を内蔵する機構の上面図である。

【図2】２つの小ホイールと、１つのより大きなホイールを備える、本発明に係る機構の第１実施形態の磁気歯車の、図１と同様な上面図である。

【図3A】大ホイールの回転軸に対する２つの小ホイールの角度ずれの複数の異なる値について、図２の機構の２つの小ホイール間の角位相シフトに応じた、磁気歯車内で伝達可能な最大機械的トルクの変化を示す、いくつかのグラフの組を示す。

【図3B】２つの小ホイールの間の角位相シフトの複数の異なる値について、図２の機構の２つの小ホイール間の角度ずれに応じた、磁気歯車内で伝達可能な最大機械的トルクの変化を示す、いくつかのグラフの組を示す。

【図4A】図２の機構の２つの小ホイール間の角度ずれに応じた、これら２つの小ホイールについての理想角位相シフトの変化を示すグラフである。

【図4B】図２の機構の２つの小ホイール間の０から１の尺度で表現されるずれに応じた、これら２つの小ホイールについて、同様に０から１で示される理想位相シフトの変化とともに、磁気歯車において伝達される最大機械的トルクが比較的高くなるこれら２つのパラメータの範囲を示す、図４Ａと同様のグラフである。

【図5】図５は、本発明の機構の第２実施形態に対する第１の代替的形態の上面図である。

【図6】図６は、切断面ＶＩ－ＶＩに沿った、図５の機構の断面図である。

【図7】図７は、本発明の機構の第２実施形態に対する第２の代替的形態の上面図である。

【図8】図８は、切断面ＶＩＩＩ－ＶＩＩＩに沿った、図７の機構の断面図である。

【図9】図９は、本発明の機構の第２実施形態に対する改良版変形例に係る、図５と同様な図である。

【発明を実施するための形態】

【0040】

図１は、本発明に係る、特に計時器型であって、本発明の概略的概念を呈する磁気歯車２を備える、機構１の、具体的な代替的実施形態を示す。本発明は２つのホイールを備える磁気歯車２を提供する。ホイール２は特に、ピニオン固有の小さい直径および寸法を有し、各ホイールの回転軸３２、３８の周りに、円形に配置された永久磁極がそれぞれ設けられる。これら２つのホイールは、特に大径で、比較的高透磁率の軟強磁性材料製の歯が設けられた別のホイール６Ｂに磁気結合される。２つの小ホイールの両者が駆動ホイールであり、大ホイールが駆動されるか、この逆もあり得る。図１において、２つの小ホイールはそれぞれ、円形バイポーラ磁石５Ａ、５Ｃ（ディスク形状）であって、このバイポーラ磁石の磁気軸に垂直な中心回転軸３２、３８を有する、バイポーラ磁石５Ａ、５Ｃにより形成された単一の回転要素５Ａ、５Ｃにより形成される。なお、バイポーラ磁石は別の形状、特に矩形であってもよい。バイポーラ磁石５Ａ、５Ｃはそれそれ、対応する回転するバイポーラ磁石との、対応する磁気結合領域を画定する、大ホイール６Ｂの対応する１領域において、この大ホイールに結合される磁場を生成する。したがって、２つの回転するバイポーラ磁石５Ａ、５Ｃはそれぞれ、好ましくは大径で、有利に２つのバイポーラ磁石の間に配置されたホイールであるホイール６Ｂと磁気的に噛み合う。回転するバイポーラ磁石５Ａ、５Ｃはそれぞれ、ホイール６Ｂの磁気歯部を一時的に局地的に磁気分極可能とする磁束を生成する。

【0041】

したがって、回転するバイポーラ磁石５Ａ、５Ｃそれぞれが生成する磁場は、ホイール６Ｂを局地的および一時的に磁化する。より具体的には磁化されるのは、このホイール６Ｂの軟強磁性材料製の歯である。この歯は、所定の時点で活性化される。すなわち、ホイール６Ｂと、対応するバイポーラ磁石との間に設けられた磁気結合領域の定義に対応する、磁気噛合領域内に一時的配置されるのである。当該局地的磁化を実現するのに必要な、回転要素５Ａ、５Ｂにより図示される、各ホイールの永久磁極の数は、バイポーラ磁石を形成する少なくとも２つの磁極まで減少される。

【0042】

磁気歯車２は、より大径のホイール６Ｂの回転軸３４から延在し、図１では第１の回転するバイポーラ磁石５Ａとして示される、２つのより小さいホイールの内の第１のホイールの回転軸３２を通過する、第１基準半軸３０を画定する。磁気歯車２はさらに、ホイール６Ｂの回転軸３４から延在し、図１では第２の回転するバイポーラ磁石５Ｂで示される、第２小ホイールの回転軸３８を通過する第２基準半軸３６を画定する。第１基準半軸３０と、第２基準半軸３６との間には、所定の角度Φが形成される。図１に示すように、第１および第２基準半軸３０、３６の間の角度Φは、第２基準半軸３６から測定される。

【0043】

図２並びに図５から９に示すように、磁気歯車２は３つのホイール６Ａ、６Ｂ、６Ｃを備える。概して、第２ホイール６Ｂよりも小径な第１ホイール６Ａおよび第３ホイール６Ｃは、円形に設けられ、それぞれ第１磁気歯部８と第３磁気歯部１２とを画定する、Ｎ１個の永久磁極７、９がそれぞれ設けられる。好ましくは、図２並びに図７から９に示すように、第１および第３ホイール６Ａ、６Ｃは第２ホイール６Ｂの略両側に配置される。したがって、第２ホイール６Ｂは、第１および第３ホイール６Ａ、６Ｃの略間に配置される。また好ましくは、第１および第３ホイール６Ａ、６Ｃは駆動ホイールであり、第２ホイール６Ｂはこれら２つのホイールに回転駆動される。３つのホイール６Ａ、６Ｂ、６Ｃは、同一平面上にあるか、異なる平面で延在してもよい。

【0044】

Ｎ１個の永久磁極７、９は、それぞれ第１磁気歯部８および第３磁気歯部１２の磁化歯を形成し、そこからそれぞれ交番磁極の第１磁束および第２磁束が生じる。磁極は円形に設けられ、交番磁極となっているため、偶数存在する。好ましくは、Ｎ１は、４以上、１０以下の偶数である。第１ホイール６Ａおよび第３ホイール６Ｃそれぞれの、磁極７、９は典型的には、対で設けられ、対応する磁極の数も同じである。対応する磁極は、ホイール６Ａ、６Ｃの軸を形成する中心部３２、３８の周り、または当該軸が通過する開口内に配置されるものである。したがって、これら磁極対は、その外磁極により、第１磁気歯部８および第３磁気歯部１２それぞれの磁化歯を画定するバイポーラ磁石を形成する。複数のバイポーラ磁石が径方向磁化の場合、中心部３２、３８は、強磁性材料またはミューメタル材料製であることが有利である。そのような材料は、複数のバイポーラ磁石の内の、内側の磁極、特に隣接するバイポーラ磁石間の磁極から発する磁場線を、第１ホイール６Ａおよび第３ホイール６Ｃそれぞれの中心部を介して効果的に閉鎖する。図２および図５から９に示す具体的な例示的実施形態において、第１および第３ホイール６Ａ、６Ｃはそれぞれ、第１磁気歯部８および第３磁気歯部１２それぞれの６個の磁化歯を形成する、６個のバイポーラ磁石７、９を備える。好ましくは、図２、５、７、９に示すように、第１歯部８および第３歯部１２それぞれの磁化歯７、９は、これら磁化歯７、９から、第１磁束および第２磁束それぞれが、第１ホイール６Ａおよび第３ホイール６Ｃそれぞれの回転軸に対して径方向となる主方向に発するように構成される。したがって、バイポーラ磁石は、径方向磁化となる。

【0045】

第２ホイール６Ｂには、第２磁気歯部１０を形成する、軟強磁性材料製のＮ２個の歯が設けられる。第２ホイール６Ｂは、磁性材料製、典型的には軟強磁性材料製で、同じく軟強磁性材料製で第２磁気歯部１０を形成する、４２個の歯が突出する環状リムを備える。したがって、そのような環状リムは、第２磁気歯部１０に対して、連続的な円形ベースを形成する。これを介して、第１および第３磁気歯部８、１２それぞれにより提供される、第１および第２の相互作用する磁束の磁路が閉鎖される。

【0046】

常に、第１ホイール６Ａの永久磁極７Ａの１つは、第１基準半軸３０に対して、第１角度位置となり、第３ホイール６Ｃの永久磁極９Ａの１つは、第２基準半軸３６に対して、第２角度位置となる。磁気歯車２は、第１および第３ホイール６Ａ、６Ｃが常に、第１および第２角度位置が一定の角度差Ψを有するように、それぞれの基準半軸に対して角度を付けて配置される。角度ΦおよびΨは概して、磁気歯車内での滑りのリスクなしで、この磁気歯車内で伝達可能な最大機械的トルクの値を決定するように選択される。特に、角度ΦおよびΨは有利には、磁気歯車２内で滑りの可能性なく伝達可能な最大機械的トルクが、第１ホイール６Ａおよび第２ホイール６Ｂのみを備える別の磁気歯車で伝達可能な対応する最大機械的トルクの２倍超となるように選択される。以下に説明する図３Ａから４Ｂに、角度ΦおよびΨのそのような値を示す。

【0047】

有利な代替的な形態において、第１および第３ホイール６Ａ、６Ｃは、角度Φが以下の数学的関係（１）を満たすように、第２ホイール６Ｂに対して角度を付けて配置される。

【0048】

【数5】

【0049】

式中、ＮはＮ２未満の整数である（したがって、Ｎは１からＮ２－１の任意の整数であり、すなわちＮ＝１、２、…、Ｎ２－１となる）。

【0050】

このような角度Φの選択は、特に図３Ａに記載の異なる複数の曲線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、およびＣ５に基づくいくつかのシミュレーションの結果である。これら曲線は、異なる角度ずれα＝Φ（Ｎ）－Φ_Ｎ－１の値について、角位相シフトδ＝Ψ（Ｍ）－Ψ_Ｍ－１に応じた、磁気歯車２内で伝達可能な最大機械的トルク（単位％）の変化を示す。第２ホイール６Ｂの磁気期間Ｐ_２は、３６０°／Ｎ２として定義される。第１および第３ホイール６Ａ、６Ｃそれぞれの磁気期間Ｐ_１は３６０°／Ｎ１として定義される。角度Φ_Ｎ－１は、（Ｎ－１）・Ｐ_２として定義される。角度Ψ_Ｍ－１は（Ｍ－１）・Ｐ_１として定義され、ＭはＮ１未満の正の整数である（したがってＭは１からＮ１－１の任意の整数であり、すなわちＭ＝１、２、…、Ｎ１－１となる）。角度ずれαはΦ_Ｎ－１とΦ_Ｎとの間に含まれ、角位相シフトδは、Ψ_Ｍ－１とΨ_Ｍとの間に含まれる。Ψ_ＭはＭＰ_１に等しい。したがって、角度ずれαはΦ（１）に等しい。数学的関係（１）は、角度ずれについて、Ｐ_２／３≦α≦２・Ｐ_２／３という関係に等しい。

【0051】

曲線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、およびＣ５は、角度ずれαがそれぞれ０、Ｐ_２／４、Ｐ_２／３、Ｐ_２／２、および２Ｐ_２／３である場合において、角位相シフトδに基づく、磁気歯車２内で伝達可能な最大機械的トルク（単位％）の変化を示す。曲線Ｃ３およびＣ５は、上述数学的関係（１）と、等しい上述の関係の上下限のために選択される。曲線Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、およびＣ５からわかるように、角位相シフトの所定の範囲について、磁気歯車２内で、滑り無しで伝達可能な最大機械的トルクは、第１ホイール６Ａおよび第２ホイール６Ｂのみを備える、別の磁気歯車により伝達可能な対応する最大機械的トルクの２倍を超える。中点角位相シフトＰ_１／２に対し、曲線Ｃ３およびＣ５は綺麗な対称を描いている。これは、これらの２つの状態が、磁気歯車に対して、磁気的に等価であるということで、容易に説明がつく。これにより、中点角度ずれから等距離に存在する上下角度ずれに対応する上下限を数学的関係（１）有する理由が理解されよう。最上の結果が得られるのは、中点角度ずれＰ_２／２に対応するＣ４曲線である。

【0052】

好ましくは、図３Ａ（そして特に、角位相シフトの所定の値について伝達可能な最大機械的トルクに関して最上の結果が得られる曲線Ｃ４）に示すように、角度Φ（Ｎ）の値は、中点角度ずれＰ_２／２に対応する、

【0053】

【数6】

【0054】

と略等しくなるように選択される。具体的には、中点角度ずれＰ_２／２と、中点角位相シフトＰ_１／２との組み合わせについて、最大伝達可能機械的トルクが得られる。

【0055】

図１に示す具体的な状態では、Ｎ１は１８で、第２磁気歯部１０の歯の数Ｎ２が４２であり、ここでは、角度Φ（１８）は、１５０°であることが好ましい。図２に示す具体的な状態では、Ｎ１は２１で、第２磁気歯部１０の歯の数Ｎ２が４２であり、ここでは、角度Φ（２１）は１７５．７°であることが好ましい。図３Ａの第４曲線Ｃ４に示すように、第１磁気歯部８および第３磁気歯部１２の歯の数Ｎ１が６である場合、角位相シフトδの好ましい値（歯車２についての最大伝達可能機械的トルクに関する）は、理想値３０度前後である（この角位相シフトδの理想値をΨ_ｏｐｔ４とする）。

【0056】

有利な代替的な形態において、上述の数学的関係（１）とは独立して（すなわち、最初に角度Ψの値を、角度Φの値の前に選択する場合）、第１および第３ホイール６Ａ、６Ｃは、角度差Ψが以下の数学的関係（２）を満たすように、それぞれ対応する半軸３０および３６に対して角度を付けて配置される。

【0057】

【数7】

【0058】

図３Ｂに、別の曲線Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８、Ｃ９、およびＣ１０を示す。これら曲線は、角度ずれα＝Φ（Ｎ）－Φ_Ｎ－１に応じて、異なる角位相シフトδ＝Ψ（Ｍ）－Ψ_Ｍ－１の値に応じて、磁気歯車２内で伝達可能な最大機械的トルク（単位％）の変化を示す。なお、角位相シフトδはΨ（１）に等しい。数学的関係（２）は角位相シフトについて、Ｐ_１／３≦δ≦２Ｐ_１／３という関係に等しい。

【0059】

曲線Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８、Ｃ９、およびＣ１０は、角位相シフトがそれぞれ０、Ｐ_１／８、Ｐ_１／４、３Ｐ_１／８、およびＰ_１／２である場合において、角度ずれに応じた、磁気歯車２内で伝達可能な最大機械的トルク（単位％）の変化を示す。曲線Ｃ９およびＣ１０からわかるように、角度ずれの所定の範囲について、磁気歯車２内で、滑り無しで伝達可能な最大機械的トルクは、第１ホイール６Ａおよび第２ホイール６Ｂのみを備える、別の磁気歯車により伝達可能な対応する最大機械的トルクの２倍を超える（最上の結果が得られるのは、中点角度ずれＰ_１／２に対応する曲線Ｃ１０である）。

【0060】

好ましくは、図３Ｂ（そして特に、角度ずれの所定の値について伝達可能な最大機械的トルクに関して最上の結果が得られる曲線Ｃ１０）に示すように、角度差Ψ（Ｍ）の値は、理想角位相シフトδ＝Ｐ_１／２に対応する

【0061】

【数8】

【0062】

に略等しくなるように選択される。図２に示す具体的な状態では、Ｍは「１」で、第１磁気歯部８および第３磁気歯部１２の歯の数Ｎ１が「６」であり、ここでは、角度Ψ（１）は３０°であることが好ましい。これは理想角位相シフトδ＝３０°に対応する。図３Ｂの曲線Ｃ１０に示すように、第２磁気歯部１０の歯の数Ｎ２が「４２」である場合、角度ずれαの好ましい値（歯車２についての最大伝達可能機械的トルクに関する）は、約４．２８６°の、理想角度ずれＰ_２／２前後である。

【0063】

図４Ａは、図３Ａにおける曲線Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、およびＣ５に対応する角度ずれαの異なる複数の値について、これら４つの曲線のピークそれぞれの横座標、すなわち、理想角位相シフトに対応する４点Ψｏｐｔ２、Ψｏｐｔ３、Ψｏｐｔ４、およびΨｏｐｔ５をグラフで示す。なお、図４Ａにおいて、角度ずれに基づいて、理想角位相シフトについて、準線形関数が得られる。理論曲線は、線形直線Ｄ１であり、第２ホイール６Ｂの磁気歯部の期間Ｐ２を通じた角度ずれＸ・Ｐ２（Ｘは０と１の間）に対して、第１および第３ホイール６Ａ、６Ｃの磁気歯部の期間Ｐ１における理想角位相シフトがＸ・Ｐ１であることを示す。したがって、関係δ＝（Ｐ１／Ｐ２）・αはこの理論線形直線Ｄ１上に存在する。

【0064】

図４Ｂは、図４Ａと同様のグラフ表示である。但し、座標の尺度が異なる。具体的には、期間Ｐ２で除した角度ずれ、すなわちα／２に基づく、期間Ｐ１で除した角位相シフトすなわち、δ／Ｐ１のグラフである。各種理想値を繋げた曲線に加え、この図４Ｂは、略２より大きい、磁気歯車内で伝達可能な最大機械的トルクが得られる値組の範囲Ｚ１を示す。この図から次のことがわかる。すなわち、角位相シフトまたは角度ずれが選択されると、これら２つのパラメータの内の選択されていないものの有利な範囲が、当該別のパラメータの理想値の何れかの側で、この別のパラメータに依存した値の所定の範囲に存在する。

【0065】

以下の説明において、同じ参照符号で示す要素は同様のものである。本発明の範囲を限定することなく、機構１は好ましくは計時器機構である。

【0066】

図２を参照して、本発明に係る磁気歯車２を備える機構１の第１実施形態を以下に説明する。この機構１の第１実施形態によると、機構１は２つのモーターを備える（これら２つのモーターは明確さのために図２では不図示）。第１、第２、第３ホイール６Ａ、６Ｂ、６Ｃは、同じ概略的平面状で延在する。

【0067】

第１モーターおよび第２モーターそれぞれの回転子は、１ホイール６Ａおよび第３ホイール６Ｃそれぞれに、動力伝達可能に接続される。これにより、このホイールを回転駆動する。例えば各モーターは、減速機歯車が設けられたラベットモーターである。２つのモーターは、第１および第３ホイール６Ａ、６Ｃを同時に駆動するように構成される。具体的には、２つのモーターは、上述の数学的関係（２）により定義された角度Ψ（Ｍ）の分だけ、第１および第２角度位置が常に位相ずれするように、第１および第３ホイール６Ａ、６Ｃを同時に駆動するように構成される。この機構１の第１実施形態において、第１および第３ホイール６Ａ、６Ｃは、磁気歯車２における駆動ホイールである。

【0068】

図５から９を参照して、本発明に係る磁気歯車２を備える機構１の第２実施形態を以下に説明する。この機構１の第２実施形態によると、機構１は単一のモーターを備える（この単一のモーターは明確さのために不図示）。第１、第２、第３ホイール６Ｂ、６Ｃ、６Ａは、同じ概略平面において延在する。第１および第３ホイール６Ａ、６Ｃは、典型的には歯車列１４を介して機械的に結合され、モーターにより回転駆動される。好ましくは、図５から９に示すように、第１および第３ホイール６Ａ、６Ｃは同径で、それぞれの磁気歯部において同数の歯を有する。第１ホイール６Ａと、第３ホイール６Ｃとの間の距離は、これら２つのホイールそれぞれの直径の、有利には４倍超で、好ましくは８倍超となる。

【0069】

モーターの回転子は、第１および第３ホイール６Ａ、６Ｃの少なくとも一方または歯車列１４に存在する対応するホイールに、動力伝達可能に接続される。これにより、第１および第３ホイールが同時に回転駆動される。モーターは、好ましくはラベットモーター、または連続回転時計用モーターである。

【0070】

図５および６に示す機構１の第２実施形態の第１の代替的な形態によると、モーターの回転子は、第１および第３ホイールを機械的に結合する歯車列１４に接続される。これにより、歯車列を介して、第１および第３ホイールが同時に回転駆動される。歯車列１４は、第１および第３ホイール６Ａ、６Ｃのそれぞれの軸２０Ａ、２０Ｃに接続される。これにより、これらホイールが機械的に結合される。図６に示す例によると、歯車列１４は、３つのホイール２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃから成り、中心ホイール２２Ｂは、例えばモーターに接続され、その他２つのホイール２２Ａ、２２Ｃを機械的に結合する。中心ホイール２２Ｂは、中心軸２０Ｂに取り付けられる。その他２つのホイール２２Ａ、２２Ｃはそれぞれ、第１および第３ホイール６Ａ、６Ｃの内の１つの、対応する軸２０Ａ、２０Ｃに同軸状に取り付けられる。機構１の側方に配置されたピン２４は、プレート２８に対して、ブリッジ２６を取付可能とする。この第２実施形態の第１代替的な形態において、第１および第３ホイール６Ａ、６Ｃは、磁気歯車２における駆動ホイールである。別の代替的な形態において、第２ホイールは駆動ホイールで、第１および第３ホイールが駆動される。

【0071】

図７および８に示す、機構１の第２実施形態の第２代替的な形態は、２つの主要な点において、第１代替的な形態から本質的に異なる。まず、第１および第３ホイール６Ａ、６Ｃは、その間の磁気干渉を抑制するため、互いにできるだけ離間される。これらは、第２ホイール６Ｂ（大ホイール）の略両側に配置される。すなわち、この第２ホイールの直径に沿って整列する。したがって、有利に、第２ホイール６Ｂに働く径方向の磁力が、略均衡する。第２に、機構１が、歯車列１４のホイール２２Ｂに対し、ピボット軸受を備える。ピボット軸受は、第２ホイール６Ｂの回転軸３４に対して整列され、それ自体は歯車２２Ｂ側に軸受けを有さないこの第２ホイール６Ｂの中心部に保持される。

【0072】

図９に示す、機構１の第２実施形態の第１代替的な形態に対する改良版としての代替的な形態によると、機構１はさらに、第１および第３ホイール６Ａ、６Ｃのそれぞれに対して、このホイール６Ａ、６Ｃに個別にかかる寄生磁気トルクの少なくとも大部分を理想的に補償し、打ち消すようにこのホイール６Ａ、６Ｃに対して配置された強磁性要素４０Ａ、４０Ｃを備える。具体的には、既に上述したように、第１および第３駆動ホイール６Ａ、６Ｃのそれぞれに対して寄生磁気トルク（位置決めトルクと称する）がかかる。

【0073】

強磁性要素４０Ａ、４０Ｃそれぞれは、ここでは第２ホイール６Ｂのものと同一の第１および第３ホイール６Ａおよび６Ｃの概略平面内に配置されることが好ましい。この強磁性要素４０Ａ、４０Ｃはそれぞれ、第１ホイール６Ａおよび第３ホイール６Ｃそれぞれの磁気歯部８、１２に向かって延在する、２つの端部４３および４４を備える。概して、端部４３、４４は、第１基準半軸３０、第２基準半軸３６それぞれに対し、角度を付けて配置される。その値は、（Ｊ－１／２）・３６０／Ｎ１、すなわち、（Ｊ－１／２）・Ｐ１に略等しい。ここで、Ｊは整数「１」であり、Ｎ１は各端部について異なる。なお、より複雑な代替的な形態では、２つの端部に加え、その他突出部が設けられ得る。これらはそれぞれ、上述の数式における、「１」とＮ１との間の値Ｊで定義された複数の角度の内の異なる角度で配置される。２つの端部４３、４４は、中間部４６により接続される。この中間部４６は、第２ホイール６Ｂの反対側で、第１および第３ホイール６Ａ、６Ｃの概略平面内で延在する半円形状を有する。なお、この中間部４６は、第１ホイール６Ａ、第３ホイール６Ｃそれぞれに、低磁気トルクを生じるような寸法に設計される。このトルクは、全体としてそれぞれ強磁性要素４０Ａ、４０Ｃにより生成される磁気補償トルクよりもかなり低い。磁気補償トルクは主に、中間部４６が形成する円に対し、第１ホイール６Ａおよび第３ホイール６Ｃそれぞれの歯部８および１２に向かって内側を面するように配置された、２つの端部４３、４４により生成されるものである。

【0074】

強磁性要素４０Ａ、４０Ｃそれぞれは、第１基準半軸３０、第２基準半軸３６それぞれに対する、第１ホイール６Ａおよび第３ホイール６Ｃの角度位置に応じた、寄生磁気トルクの周期的強度変動と同じ期間、磁気補償トルクを生成するように配置される。有利に、図示のように、磁気補償トルクと、寄生磁気トルク（位置決めトルク）とは、略１８０°位相がずれている。好ましくは、強磁性要素４０Ａ、４０Ｃそれぞれは、磁気補償トルクの最大強度（振幅）が、磁気位置決めトルクと略同一となるように構成される。

【0075】

改良版によると、強磁性要素４０Ａ、４０Ｃは、第１ホイール６Ａ、第３ホイール６Ｃそれぞれに、全体として、磁気補償引力をそれぞれ第１基準半軸３０および第２基準半軸３６に沿って生成するように構成される。その引力の方向は、第２ホイール６Ｂが第１ホイール６Ａおよび第３ホイール６Ｃそれぞれに掛ける径方向磁気引力と反対となる。なお、図９に示す代替的な形態では、半円形の中間部による微量の磁気補償引力が既に生じている。ただし、この中間部は主に２つの端部４３および４４間に低磁気抵抗回路を生成するものであって、中間部がそれぞれ第１ホイール６Ａおよび第３ホイール６Ｃに掛ける磁気引力は、第２ホイール６Ｂが、この第１ホイール６Ａおよび第３ホイール６Ｃに掛ける径方向磁気引力よりもかなり低い。すなわち、これら２つの引力の間には、桁違いの差がある。この改良版を実現するために、複数の異なる具体的実施形態が考えられる。特に、上述のパラメータＪについて、２つの値を適切に選択すること、および／または検討対象のホイールに向かって内側に面する第３部品を追加すること、および／または中間部の構成を変えることが挙げられる。

【0076】

なお、機構１の第２実施形態の第１例を参照に、強磁性要素４０Ａ、４０Ｃを備える構成について説明したが、この構成は、本発明の範囲から逸脱することなく、機構１の第１実施形態および第２実施形態の第２の代替的な形態にも同様に適用される。

【0077】

非限定的な例として、本発明者らは、歯車２内で伝達可能な最大機械的トルクの結果を数値として得ている。それら数値は、歯の数Ｎ１を６、歯の数Ｎ２を４２として得たものである。第１ホイール６Ａおよび第２ホイール６Ｂのみを備える別の磁気歯車において、歯車において伝達可能な最大機械的トルクは、９３μＮｍである。本発明に係る磁気歯車２に関しては、角度ずれ値が０度で角位相シフト値δが０度であれば、歯車２において伝達可能な最大機械的トルクは１８６μＮｍとなる。この値は、第１ホイール６Ａおよび第２ホイール６Ｂのみを備える磁気歯車で得られることが期待される値のちょうど倍である。理想角度ずれ値αである４．２８６度と、理想角位相シフト値δである３０度の場合、歯車２において伝達可能な最大機械的トルクは約２２７μＮｍである（α＝δ＝０°の場合と比べて２０％超増である）。

【符号の説明】

【0078】

１ 機構
２ 磁気歯車
５Ａ バイポーラ磁石
５Ｃ バイポーラ磁石
６Ａ 第１ホイール
６Ｂ 第２ホイール
６Ｃ 第３ホイール
７ 永久磁極
８ 第１磁気歯部
９ 永久磁極
１０ 第２磁気歯部
１２ 第３磁気歯部
３０ 第１基準半軸
３２、３８ 中心部
３４ 回転軸

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】