由机械动力源驱动的发电机供电的电子钟表

本发明涉及一种钟表，它包括：

—含有一个转子的机电转换器，该转子至少有一块永磁体及至少有 一个磁性耦合于该磁体的线圈，以便根据上述转子的转动而产生第一电 能；

—机械耦合到上述转子的机械动力源，用于在该转子上施加一个第 一驱动力矩，使该转子以预定的方向并以高于预定的所需旋转速度旋 转，该转子在上述转动期间有一个不断地变动的实际角度位置；

—显示时间信息的装置，它在机械上与该转子及该机械动力源相耦 合；以及

—驱动装置，包括产生比较信号的装置和制动装置，该比较信号具 有一个表示上述转子的上述实际角度位置和以上述所需速度有规律地 变动的所需角度位置之间的差值的值，而该制动装置则当上述差值使上 述转子的上述实际角度位置相对于上述所需要的角度位置形成超前时 根据该比较信号施加一个制动力矩以使该转子具有一个比所需的速度 更低的旋转速度。

这样的钟表已经公开，特别是公开在欧洲专利申请0239820号和0 679968中。在这些已知的钟表中，转换器仅仅用作为发电机，用以根 据由这样的机械动力源所提供的机械动力向驱动电路提供所需的电 能。

这些钟表的各种部件的特性是这样选择的，就是发电机转子的实际 旋转速度一般趋向于比所需速度更高，正是在这种情况下钟表能正常工 作，而驱动电路则设计成将该实际旋转速度驱动到上述的所需速度。

很容易理解，这种把转子的实际转动速度驱动到它的所需速度和把 转子的实际角度位置驱动到所需的角度位置是等价的，这正是转子在钟 表开动后如果它一直以所需速度不断转动的情况下所要占据的位置，因 此它也以所需的转子旋转速度不断地摆动。

在上述的欧洲专利申请0239820中所公开的这种类型的钟表中， 驱动是通过在一段时间内周期性地对转子进行制动而完成的，这段时间 的长度取决于转子相对于它的所需的角度位置是超前还是滞后。

在上述的欧洲专利申请0679968号中所公开的这种类型的钟表 中，驱动是每当转子相对于它的所需的角度位置超前时以固定的时间周 期定时地对转子进行制动而实现的。

很容易理解，尽管转子的旋转速度被驱动到所需的速度，但这样的 转子的实际角度位置几乎总是超前或落后于它的所需的角度位置。转子 可能超前或滞后多于360°，甚至几个360°，例如在钟表受到倾斜撞击之 后。

为了简化后面的说明，将要参考这样一种情况，其中钟表的机械动 力源是一个常规的主发条，例如当前用于机械型手表中的主发表。但是 熟悉本技术的人将会毫无困难地理解，此后将要说明的本发明可以用于 任何一种性质的机械动力源中。

作为主发条的松驰角A的函数而由该发条所提供的机械力矩C的 一种熟知的方案的例子示于图1中的曲线B。

为了使上述的主发条能用于将在以后说明的同样类型的钟表中，很 明显有必要至少在主发条的一部分松驰阶段内，它所提供的驱动力矩C 要大于极限力矩CL，这个力矩是由上述发条驱动发电机转子旋转的力 矩，它刚好能够在用于推动转子旋转的电路没有施加制动的情况下使转 子以所需的速度旋转。

这个极限力矩CL的值很显然取决于由主发条所驱动的各零件的机 械特性，同时也取决于发电机和由它供电的电路的特性。这样的极限力 矩CL的一个例子由图1中虚线直线C所表示。这条直线C与曲线B 在P点相交，在这一点上主发条的松驰角的值为AL。

众所周知，由图1中曲线B来表示其驱动力矩的主发条的可以利用 的机械动力E，在发条被完全卷紧的情况下，等于由图1中的曲线B和 座标轴C及A所限定的表面积。

可以这样来考虑：在主发条松驰期间，上述能量E中的一部分E1 被用来使发电机转子按所需的速度旋转，并且在由该发电机把它转换成 电能后，用于提供给上述转子的旋转速度驱动电路。

机械能量E的这一部分E1等于由座标轴A及C、以及由直线D 和横座标为AL的垂直线所限定的表面积。

机械能E的另一部分用E2表示，它用来加速发电机转子，并且在 转换成为电能后，用来在必要时制动该转子。这个机械能E2等于由座 标轴C、直线D和曲线B所限定的表面积。

可以看出，此前所简要说明的已知钟表的自主工作期限(也就是在 上一次主发条被完全卷紧之后能够正确地工作的那一段时间)局限于上 述的主发条能够提供的驱动力矩达到极限力矩值CL之前所经历的那一 段时间。

这种自主工作期限可以通过利用能够提供更高力矩和/或具有更大 的总松驰角的主发条而明显地增加。不过，这样的主发条所占据的体积 也会增大，这将使得在小体积的钟表如手表中使用它们变得很困难，甚 至根本不可能。

本发明的一个目的就是提出一种和前面说明的同样类型的钟表，但 是它的自主工作期限大于后者，而不会显著增加这类钟表的走动机构的 空间需求。

另外一个目的是提供一种钟表，它是可靠的，而且它的走时准确性 是可以保证的，只要它所需的工作的动力是可以得到的。

这些目的是由按本申请提出的钟表所实现的。

通过下面的说明可以弄清楚，本发明的特征可以让一个钟表具有更 大的自主工作期限而不会明显地增加它的运动所需要的空间。

本发明的其它目的和优点将通过以下说明变得更加清楚，这些说明 是参考附图进行的，其中：

图1已如前述，表示作为主发条的松驰角的函数的、由其所提供的 驱动力矩的变化；

图2简要并部分地显示按照本发明的一个钟表的实施例；以及

图3简要并部分地显示按照本发明的另一个钟表的实施例。

在图2中简要地、并作为非限制性的例子而显示的实施例中，用总 体参考数字1所表示的按照本发明的钟表包括一个由主发条所形成的机 械动力源。这个由参考数字2表示的主发条只是非常原理性地作了显 示，因为它可以和常规的机械型钟表中所用的任何熟知的主发条具有相 同的类型。这里将假定，由这个主发条2所提供的、作为它的松驰角度 的函数的驱动力矩的变动是如图1所显示的那样的。

这个主发条2耦合到一个手动或自动的上紧机构，这里没有示出该 机构，因为它可以类似于在常规的机械型钟表中所使用的任何一种熟知 的上紧机构。

主发条2在机械上通过以虚线所代表的齿轮串4而耦合到一个机电 转换器3的转子3a上。这个转换器3还包括一个线圈3b，但对它不作 详细说明，因为它可以用熟悉本技术的人员所熟知的各种方法来制造。

这里只需指出，在本例中，转子3a包括一个双极磁体，它简单地 用表示其磁化轴线的一个箭头来表示。

这里还要指出，线圈3b在磁路上耦合到转子3a的永磁磁体上，例 如通过这里并未示出的定子，以便随着转子3a的转动而在它的两端B1 和B2之间产生一个交流电压Ug，该电压的周期等于转子3a的旋转周 期，也就是转子3a旋转一圈所需的时间。线圈3b的端子B1和B2显然 构成了转换器3的端子。

钟表1还包括一个整流电路5，它的输入端5a和5b分别连接到转 换器3的端子B1和B2，而它的输出5c和5d则根据由转换器3所产生 的交流电压Ug而提供一个至少基本上是直流的电压Ua。这个电压Ua 要通过没有示出的接线而提供给将在后面说明的各种电子电路。

整流器5将不作详细说明，因为它可以和熟悉本技术的人员所熟知 的任何一种整流器都是相似的。这里仅仅要指出，由于将在后面说明的 原因，这个整流器5被设计成它的直流电压Ua要大于交流电压Ug的峰 值。

在本例中，整流器5的端子5a及5c彼此相连并同时连接到转换器 3的端子B1。此外，这三个端子5a、5c和B1的电位被人为地选定为 参考电位或地，而将在下面说明所提到的所有电压都是相对于这一参考 电压所测量的电压。

因此，当转子3a以恒定速度旋转且线圈3b没有短路时，交流电压 Ug相对于上述参考电位而言就是对称的。

此外，在以下说明中，各种信号将根据它们在被测量的点上的电位 基本上是等于参考电位还是等于整流器5的端子5d上的电位而分别被 看作为逻辑状态“0”或逻辑状态“1”。在以下的说明中，这些逻辑 状态将简单地称作状态“0”或者相应地称作状态“1”。

在本例中，钟表1还包括以参考数字6表示的常规的指针来显示所 形成的当前的时间的装置，但是它也可以由其它熟知的元件构成，如圆 盘或数或其它。它还可以包括一个或多个附加的显示设备，例如日期显 示设备、月相显示设备，或其它。这种类型的显示设备在这里没有示出。

指针6，如果需要，还有其它的一个或多个显示设备，在机械上通 过齿轮串连接到主发条2和转换器3的转子3a，齿轮串中的至少一部 分可以是和齿轮串4的一部分共用的。在图2中，连接到指针6的这个 齿轮串没有单独列出参考号，它也用一虚线来表示。

钟表1还包括用于指针6的时间设定机构，如有需要的话，用于校 正附加的一个或多个显示设备，该机构没有示出，因为它可以和熟悉本 技术的人员所知的任何各种这样的机构相似。

在按照示于图2中的本发明的钟表中，把转子3a的实际转动速度 驱使到所需的转动速度Vc、并因而把该转子3a的实际角度位置驱使到 所需的角度位置，是由驱动电路7来保证的，这个电路是由存储在主发 条2中的机械动力的一部分在由转换器3把它变成电能并在后者所产生 的交流电压Ug被整流器5转换成直流电压之后供电的。

驱动电路7的各元件确定了转子3a的旋转速度，它们将在下面说 明，这些元件和齿轮串4是这样设计的：当转子3a以所需速度Vc旋转 时指针6就以它们的正常速度转动。这里要假定，在本例中，上述的所 需速度Vc是固定在每秒钟4转。

此外，由于将在下面的说明中被表示清楚的原因，主发条2和由它 所驱动的各种元件的特性、以及转换器3的特性是这样选择的，它使转 子3a的平均旋转速度大于所需速度Vc，只要由主发条2所提供的驱动 力矩高于前面所定义的极限力矩CL(图1)，同时线圈3没有短路。 同样，它们的特性是这样选择的，即在后面所要说明的情况下如果线圈 3b被短路，则上述的平均旋转速度要小于所需速度Vc，而且即使在主 发条2已全部卷紧因而它所提供的驱动力矩达到最大值的情况下，情况 也是这样。

上述的驱动电路7包括一个比较器8，它的非倒相输入端连接到转 换器3的端子B2，它的倒相输入端则连接到参考电位，这样，它的输 出端所产生的信号(在下面的说明中将称为SM的信号)将根据由转换 器3所提供的电压Ug是正还是负而交替地处于状态“0”和状态“1”。

信号SM的周期明显地等于电压Ug的周期，因此，在本特定情况 下，转换器3的转子3a在本例中按前面所说的以每秒4转的所需速度 旋转时，这个信号SM的周期是250毫秒。

此外，每当转换器3的转子3a经过一个特定的角度位置时，信号 SM就从它的“0”状态过渡到它的“1”状态，这个特定的角度位置 是在电压Ug增大过程中经过零值的时候。

因此，信号SM既是转子3a的旋转速度测量信号，同时又是检测 上述转子3a通过前面所规定的预定的角度位置的信号。

驱动电路7还包括一个参考信号SR的源，在本例中，它是由一个 振荡器9和一个分频电路10形成的，振荡器可以是一个晶体振荡器， 分频电路有一个输出端Q1，它根据振荡器9所产生的信号而提供信号 SR。

这个振荡器9和这个分频电路10将不作详细说明，因为它们可以 用各种熟悉本技术的人都很了解的方式构成。这里只是要指出，振荡器 9和分频电路10是这样设计的，使信号SR的周期等于在转换器3的转 子3a以它的所需速度Vc旋转时信号SM的周期，也就是说，在本例中 为250毫秒。

仍然作为一个例子，这样的结果可以用下面的方式来得到，即对于 振荡器9可以用一个大多数电子表中所用的类似的振荡器，它提供一个 频率为32,768赫的信号，而分频器10则可以利用13个触发器串级的熟 知的形式。

还要指出，分频器10还包括第二输出，标示为Q2，它提供一个比 SR信号具有短得多(例如短100倍)的周期的信号SC，它的用处将在 后面说明。在本例中，这个信号SC可以由分频器10的第6个触发器的 输出来提供，因此它的周期约等于1.95毫秒。

驱动电路7还包括一个可逆计数器或加减法计数器，它用参考数字 11来表示。这个计数器11的加法计数输入端C连接到分频器10的输 出端Q，因而接收信号SR，而它的减法计数输入端D则接到比较器8 的输出，因而接收信号SM。

这个加减法计数器11将不详细说明，因为它可以用各种已知方法 构成。这里只是指定，它响应于它所接收到的脉冲的前沿，也就是说， 它响应信号SR和SM从“0”状态转变到“1”状态的过程。换句话 说，计数器11的内容(亦即由形成该计数器的各触发器的直接输出的 “0”或“1”状态所形成的二进制数)在SR信号脉冲的每个前沿时 增加一个单位，而在SM信号脉冲的每个前沿时减少一个单位。计数器 11还包括熟知的装置，它能够消除在它的输入端C和D处接收的脉冲 因在时间上重叠而引起的任何不确定性。

计数器11包括n个触发器。这些触发器的最后一个和倒数第二个 的直接输出分别表示为Q1和Q2。

还应该记得，由于计数器11是由n个触发器构成的，它的内容可 以是任何一个大于或等于零及小于或等于2n-1之间的值。

此外，计数器11的工作是循环的，也就是说，在这一具体情况下， 当它的内容为零时，随着在它的减法计数端D上加入一个脉冲，这个内 容就变成了2n-1，当这个内容为2n-1时，随着在它的加法计数输 入端C上加入一个脉冲时，它的值就变为零。

熟悉本技术的人可以很容易理解，当计数器11的内容大于或等于 零但小于2(n-1)时，计数器11的输出Q1处于状态“0”，而当这个内容 大于或等于2(n-1)，而小于或等于2n-1时，则该输出Q1就处于状态 “1”。

另外，当计数器11的内容为大于或等于零而小于2(n-2)时，计数器 11的输出Q2也处于状态“0”，而当这个内容大于或等于2(n-2)且小于 2(n-1)时，则输出Q2处于状态“1”。

加减法计数器11的输出Q1连接到一个与门12的第一输入端，它 的第二输入端则接到比较器8的输出。

这个与门12的输出连接到一个R-S型触发器13的S输入端，它 的R输入端则接到计数器15的输出端Q。

就像前面所说的加减法计数器11一样，触发器13对它在它的输入 端S和R所接收到的脉冲的前沿作出响应。换句话说，上述触发器13 的非反相输出Q和反相输出Q响应加到它的输入端S的信号的每个前 沿而分别处于状态“1”和状态“0”，而响应加到它的输入端R的信 号的每个前沿而分别处于状态“0”和状态“1”。

计数器15是一个简单计数器而不是一个加减法计数器，在本例中， 它是由5个触发器以常规形式串联连接而形成的，这使它的输出端Q(即 它的第5个触发器的非倒相输出端)在它的内容从值15过渡到值16时， 就从状态“0”过渡到状态“1”。

计数器15的加法计数输入端15C连接到分频器10的输出Q2，因 此它接收信号SC，而它的复位输入端R则连接到触发器13的倒相输 出端Q。

同样，就像加减法计数器11一样，计数器15对加到它的计数输入 端C的信号的前沿作出响应。此外，只要是它的输入端R处于状态“1” 时它的内容就保持其值为零。

驱动电路7还包括一个对转换器3的转子3a进行电制动的元件， 在本例中它是由一个n型的MOS晶体管构成的，它用参考数字16来表 示，它的源和漏极分别接到转换器3的端子B1和B2，它的栅极则接到 触发器13的非倒相输出端Q。

熟悉本技术的人会很容易地理解，由于晶体管16是n型的，根据 它的栅极是处于“0”状态或是“1”状态以及它的源极是否处于参考 电位，晶体管16就是阻断的或是导通的。

驱动电路7还包括一个延时电路21，它有一个连接到比较器8的 输出的控制输入端C，因此它接收信号SM，它的输出是Q。

这个延时电路21将不作详细说明，因为熟悉这一技术的人们只要 知道以下的条件就不会有什么困难来完成它，这些条件是：它是用来在 它的输出端Q提供一个具有预定的持续时间D的脉冲IC，在这段持续 期间这个输出Q处于“1”状态，这个脉冲IC是在信号SM从状态“0” 过渡到状态“1”之后经历了一个事先确定的延时T之后开始的。这个 时间的持续和延时将在后面规定。

延时21的输出Q连接到一个与非门的第一输入端，它有一个第二 输入端，它连接到一个R-S触发器24的输出Q。

触发器24的输入端5连接到与门25的输出端，它的第一输入端连 接到加减法计数器11的输出Q2，它的第二输入端则经过一个反相门26 而连接到上述计数器11的输出Q1。

触发器24的输入端R则直接连接到计数器11的输出Q1。

驱动电路7还包括一个控制元件，在本例中它由一个P型MOS晶 体管构成，其参考数字用27表示。它的源极连接到直流供电电压Ua的 正电位，并用符号+表示，它的漏极则接到转换器3的线圈3b的端子 B2。晶体管27的栅极连接到门23的输出。

熟悉本技术的人会很容易地看出，根据晶体管27的栅极是处于状 态“1”或处于“0”，它将分别为阻断或导通的，因为它是一个P型 晶体管且它的源极是处于正电位。

驱动电路7还包括一个存储设备28，它在后面将要说明的情况下 用来存储和返回电能。

设备28包括一个正端28a和负端28b，它们分别连接到整流器5 的端子5c和5d上，这里将不对该设备28作详细说明，因为它可以由 熟悉本技术的人以各种方式来构成。这里仅仅要指出，在本例中，它包 括一个常规的蓄电池29，它可以是任何适合于作此用途的熟知的蓄电 池的同一类型。如果需要的话，这个设备还可以包括一个电路以便使这 个蓄电池29的工作电压和电压Ua相配合。这个设备28还可以包括一 个监测电路，用来限制该蓄电池29的充电电流，以防止后者被过充及/ 或防止蓄电池29过于深度放电。

驱动电路7还包括一个初始化电路，它没有示出，以免把图2画得 毫无必要地复杂，这个电路对熟悉本技术的人来说是众所周知的。这里 只要指出，这个电路是这样设计的：当电压Ua在增大时在它达到一个 预定的阈值时，就在那一时刻产生一个短的初始化脉冲，这个阈值等于 或稍高于驱动电路7的各个元件开始正常工作的那个值。这一时刻t0 将在下面的说明中称作初始化时刻。这个初始化电路连接到分频器10、 计数器11和15、延时电路21以及触发器13和24以便使所有这些元 件的输出Q、Q1或Q2在时刻t0时都设置成状态“0”。

当主发条2完全松驰且转换器3的转子3a不转动时，电压Ug很明 显地为零。此外，如果存储设备28的蓄电池29放电，电压Ua等于零， 或者不论如何，该电压不足以使钟表1工作。

如果现在卷紧主发条2，则会达到某一时刻，这时转子3a开始转 动并且电压Ug和Ua开始增大。

在到达前面规定的时刻t0时，由初始化电路产生的脉冲会起这样的 效果，即把分频器10的输出Q1和Q2、加减法计数器11的输出Q1和 Q2以及计数器15的输出Q和延时21的输出Q都设置成状态“0”。

作为这同一个初始化脉冲的作用结果，触发器13的输出Q和Q分 别具有逻辑状态“0”和状态“1”，而触发器24的输出Q则取状态 “0”。

触发器13的输出Q的状态“0”使晶体管16处于阻断状态，因此 转换器3的线圈3b没有短路，转子3a的旋转速度可以达到并经过它的 所需的速度Vc。另外，触发器13的输出 Q的状态为“1”使得计数器 15的内容保持为零。

此外，触发器24的输出Q的状态为“0”使得门23的输出保持在 “1”状态，因此晶体管27处于它的阻断状态。

在后面将会清楚，当钟表1停止时，蓄电池29将是全部或至少是 几乎全部放完电的。当转子3a开始转动并且电压Ua达到一个足够大的 值时，上述蓄电池29因为吸收由转换器3所提供的部分能量而开始充 电，转换器在那时正作为发电机而运行。这部分剩余的电能当然是由主 发条2所提供的并且来自由转换器3把至少一部分前面所定义的机械能 E2加以转换而得到。

由蓄电池29所存储的这部分电能是用于将在以后说明的各种情况 中的。

在时刻t0之后的钟表的工作情况将只作一般性的说明，因为熟悉本 技术的人们会从已经给出的解释中毫无困难地重新构成其中的所有细 节。

在对钟表1的工作情况的这个说明中，当参考信号SR从它的状态 “0”转换到它的状态“1”时以及计数器11的内容因而增加1个单 位时，每一个这样的时刻将被称为参考时刻tr。与此相似，当测量信号 SM也从它的状态“0”转换到它的状态“1”时以及当计数器11的内 容因此而减少一个单位时，每一个这样的时刻将称为测量时刻tm。

很明显，加减法计数器11的内容永远等于从前面已定义的t0时刻 起由分频器10所产生的SR信号脉冲数与由比较器8所产生的SM信号 脉冲数之差，这是从同一个t0时刻起转换器3的转子3a所实现的完整 的旋转数。

因此，计数器11的这个内容永远表示转子3a的实际角度位置和它 所希望的角度位置之差。根据不同情况，这个差可能是超前的，也可能 是滞后的，并且在需要时，也可能有若干转。

更准确地说，当这个差为零，也就是说，当转子3a的角度位置和 它所希望的角度位置重合时，或者至少其差是在一周的范围之内，则计 数器11的内容也是零。

与此相似，当这个差值是转子3a相对于其所希望的角度位置为落 后时，计数器11的内容为大于零而小于2(n-1)。

在这两种情况下，计数器11的输出Q1因此都处于状态“0”。

最后，当这个差值在转子3a相对于其所希望的角度位置为超前时， 则计数器11的内容为小于或等于2n-1且大于或等于2(n-1)。

现在来说明钟表1的工作情况，任意地选定其开始为刚好在前面已 定义的某一tm时刻之后，并且假定这时转子3a相对于其所希望的角度 位置为超前的。

前面已经看到，计数器11的输出Q1这时处在状态“1”。由于信 号SM也在状态“1”，触发器13取这样的状态，即其输出Q和 Q分 别处于状态“1”和状态“0”。

其结果是，晶体管16成为导通的因而把转换器3的线圈3b短路。 因此转子3a被制动，使它的旋转速度低于所希望的速度Vc。

另外的结果是，由于计数器15的复位输入端R是保持在状态 “0”，计数器15对每一个SC的信号脉冲都会使其内容增加一个单位。 在本例中，当这个内容从值15转换到值16时，也就是在触发器13改 变其状态之后约31.25毫秒时，计数器15的Q输出就改变到状态“1”。

这时触发器13重新取下列状态，即它的输出Q和 Q分别处于状态 “0”及状态“1”。

因此晶体管16又一次被阻断，使得转子3a不再被制动因而其旋转 速度可以再次增加。

如果刚好在时刻tm之后加减法计数器11的输出Q1又处在逻辑状 态“1”，则刚才所说明的过程将重复进行。转子3a相对于其所希望 的角度位置超前的情况在每次转子3a被制动时将明显地减少，并最终 成为零。

当这一超前成为零时，加减法计数器11的输出Q1具有状态“0”， 这时转子3a不再被制动，直到它又一次超前于它的所希望的角度位置 且计数器11的输出Q1因而转变成状态“1”为止。

当转子3a在前面所定义的时刻tm之一以后相对于它所希望的角度 位置又变得落后时，计数器11的输出Q1就处于状态“0”。

只要这个滞后足够小而使计数器11的内容小于2(n-1)，计数器11的 输出Q2也处于状态“0”。因此，门12和25的输出以及触发器13和 24的输出Q也处于状态“0”。因此，晶体管16和27仍保持在阻断 状态，特别是，线圈3b在任何时候都没有被短路。

此外，如果由主发条2提供的驱动力矩大于或等于前面所定义的极 限力矩CL，则转子3a的旋转速度会保持或趋向于超过所希望的速度 Vc。

转子3a相对于其所希望的角度位置的滞后因此会趋向于成为零。

这种状况保持不变，直到滞后变为零，并且转子3a相对于其所希 望的角度位置变为超前。于是计数器11的输出Q1变到状态“1”，前 面所提到的制动过程又一次开始。

如果主发条2所提供的驱动力矩小于前面所定义的极限力矩CL， 由转换器3所产生的电能变得不足以提供给驱动电路7的各个部件。

但是，如前面所提及的那样，这时蓄电池29至少已部分充电，使 得设备28能把电压Ua保持在一个足以使电路7的各部件正常工作的 值。这样，这一操作所必需的电能至少部分地是由设备28的蓄电池29 所提供的。

由于主发条2所提供的驱动力矩已经变得小于极限力矩CL，主发 条2不再能够把转子3a驱动到它所需的旋转速度Vc，更不用说驱动到 高于上述速度Vc的速度了。因此，转子3a开始具有相对于其所需角度 位置的滞后状态，这种滞后将不再能够用前面所说的方式予以纠正。

当这种滞后变得足够大而使计数器11的内容达到它的值2(n-2)时， 计数器11的输出Q2具有状态“1”，而后者的输出Q1当然仍保持为 状态“0”。

其结果是门25的输出变为状态“1”，这就和触发器24的输出Q 一样。

由于转子3a相对于其所希望的位置是滞后的，当触发器24处于状 态“1”时的这一时刻，信号SM仍处于状态“0”。延时电路21的 输出Q因而仍保持在状态“0”，门23的输出仍保持在状态“1”， 而晶体管27仍保持阻断状态。

当在下一个时刻tm，转子3a达到这样的角度位置而使电压Ug经 过它的零值然后变为正值且信号SM因而变成状态“1”时，延时电路 21就开始动作。

就像前面所说的那样，延时电路21的输出Q在从前面所说的时刻 tm起经历一个延时T之后，就产生一个持续时间D的脉冲IC。

在这个脉冲IC期间，延时电路21的输出Q处于状态“1”，这使 得门23的输出为状态“0”，而晶体管27是导通的。

因此，在这个脉冲IC期间，线圈3b收到一个脉冲，这个脉冲用IM 来表示，在此期间线圈3b被加上供电电压Ua。这个脉冲IM和脉冲IC 是同步的，也就是说，它和后者一样相对于上述的时刻tm在相同的延 时T之后开始，并且它和所述的脉冲IC具有相同的持续时间D。

从前面所说的已经看到，供电电压Ua大于由发电机3所提供的电 压Ug的峰值。不论在脉冲IM加到线圈3b的时刻电压Ug的值是多少， 这个脉冲IM都会引起一个通过线圈3b的电流，因而有一个磁场会加到 转子3a的永磁磁体上。在一种熟知的方式下，这个磁场和转子3a的永 磁磁体所产生的磁场的相互作用会导致一个加在该转子上的力矩。这个 力矩在以后的说明中将称为电磁力矩以便将它和由主发条2加在转子 3a上的机械力矩相区别。

根据将在今后阐明的理由，这个电磁力矩必然趋向于使转子3a按 由主发条2所提供的力矩以相同方向旋转。

根据这个目的，延时21是这样设计的，它使脉冲IC相对于在前面 所规定的时刻tm电压Ug通过其零值时的延迟时间T，小于该电压Ug 的半个周期。因此，当脉冲IM加到线圈3b上时，这个电压Ug是正的， 因而响应于脉冲IM而提供给转子3a的电磁力矩具有所需要的方向。这 个脉冲IM因此可以称作为驱动脉冲。

延时电路21最好设计成能使延迟时刻T基本上等于电压Ug的周期 的四分之一。因此正好在电压Ug的值接近于其峰值时使驱动脉冲IM 加到线圈3b上。熟悉本技术的人会很容易地理解，在这样的情况下在 驱动脉冲IM期间提供给线圈3b的电能会得到最有效的利用，因为这时 转子3a正处于这样的角度位置，能使得加到它上面的电磁力矩具有一 个基本上等于其最大力矩的值。

在驱动脉冲IM期间，转子3a像电机一样工作，因而把它的线圈 3b所接收的电能转换成机械能。根据将在下面阐明的理由，确定线圈 3b所接收的能量值的这一脉冲IM的持续时间D是用这样的方法选定 的，即这个机械动力的最终值足以把转子3a加速到比它所需要的速度 Vc更高的速度。

熟悉本技术的人会明白，不可能更进一步规定这个持续时间D的确 切数值，因为这样的值取决于转换器3的性能和连接到转子3a上的机 械元件的特性，特别是主发条2和显示时间的指针6的特征。不过，熟 悉本技术的人将毫无困难地对每一种特定情况确定这个持续时间D，例 如通过测试来确定。

在申请人所制造的一个原型中，它的电压Ug的周期如在前面所述 的组装件那样是250毫秒，在这种情况下，通过把延时电路21做成这 种方式，即延迟时间T和持续时间D分别等于60毫秒和4毫秒，因此 脉冲IM相对于电压Ug在经过它的正向峰值那一时刻在时间上实际上 仍然是对称的，因而就可以得到极好的结果。

只要触发器24的输出Q一直维持在“1”状态，线圈3b就会在电 压Ug的每一周期或转子3a的每一转接收到一个驱动脉冲IM，而对本 例来说，这两者是一回事。由于这个驱动脉冲IM具有前面所说的特性， 所以转子3a的旋转速度就会变成或保持高于它的所希望的速度Vc。

因此，转子3a相对于它所需的角度位置的滞后就减少，计数器11 的内容也同样减少。

当这一滞后变为零且转子3a开始超前于它所希望的角度位置时， 计数器11的输出Q1又一次转变为状态“1”，因此触发器24的输出 Q又变成状态“0”，这使得线圈3b不再接收脉冲IM。

如果在这同时主发条2没有再卷紧，则转子3a再次变得滞后于它 所希望的角度位置，因而计数器11的内容又开始增加。当这个内容变 成等于或大于2(n-2)时，计数器11的输出Q2又一次变成状态“1”，上 面所说明的过程就被重复。

作为一个非限制性的例子，计数器11的触发器的数目n可以等于 9，因此这个计数器11的容量就等于29，也就是512。在这个例子中， 当计数器11的内容等于27时，也就是128时，就开始产生驱动脉冲IM。 因此，转子3a相对于它的所希望的角度位置的滞后就等于128圈，或 者128×360°。

同样由于在本例中转子3a的所希望的速度是每秒钟4转，钟表1 的差值就是32秒。

在每个脉冲IM期间提供给转子3a的机械动力当然来自于存储设备 28的蓄电池29。因此，只要蓄电池有足够的充电，上面刚才所说的转 子3a的滞后重新超前的过程就可以重复下去。

可以看出，在由主发条2所提供的机械力矩已经变得小于前面所定 义的极限力矩之后的一段时间内，钟表1仍然可以正常工作。

熟悉本技术的人都知道，即使晶体管16是阻断的且线圈3b因此也 没有短路，转子3a仍然会受到一个制动力矩，这个力矩是根据由驱动 电路7的各种电子部件所消耗的电流和蓄电池29的充电电流之和而产 生的。

熟悉本技术的人也知道，这个制动力矩具有增加转子3a的加速时 间的效果，这个时间也就是在上述的制动过程结束之后转子3a要达到 并超过所需要速度Vc的时间。

因此，熟悉本技术的人很容易理解，这样来设计存储设备28是有 利的，那就是要使蓄电池29的充电电流尽可能为一个最低值，因而使 转子3a的加速时间尽可能短。

在图3中以简要方式显示并作为非限定性例子的实施例中，按照本 发明的钟表用参考数字31表示。

和图2的钟表1相似，钟表31包括一个在机械上耦合到机电转换 器的转子和显示当前时间的装置的一个主发条2，而这个转换器的线圈 则连接到一个整流器电路。钟表31的各种部件用钟表1中相应部件的 相同参考数字来表示，并且这里不再说明，因为它们都是相同的。

钟表31还包括一个用于把转子3a的实际旋转速度驱动到它所需的 速度Vc的电路，在这一情况下它用参考数字32来表示。

驱动电路32中每个部件凡是用图2的驱动电路7中各个部件的相 同参考数字来表示的，都和后者相同并且以同样方式工作。电路32中 的这些部件因此就不再在这里说明。此外，除了少数例外，线路32的 所有这些部件彼此之间都和线路7的相应部件之间同样连接，这些例外 将在这里讨论，与此同时，驱动电路32中某些在驱动电路7中不存在 的部件也一起说明。

这样，在驱动电路32中，晶体管16的栅极并不像驱动电路7中的 情况那样，它并不直接连接到触发器13的输出Q，而是连接到与门33 的输出，与门的一个输入则接到触发器13的该输出Q。

门33的第二输入接到一个R-S触发器34的输出Q，触发器的S 输入接到一个与门35的输出，而触发器的R输入则接到反相门26的输 出。

和前面所说的触发器13和24一样，触发器34是响应于从它的输 入端S和R所接收的信号的前沿的，这意味着，它的输出Q根据它的 输入端S和输入端R分别从状态“0”变为状态“1”而处于状态“1” 和状态“0”。此外，触发器34还连接到在钟表1的说明中所提到的 初始化电路，这使得它响应于这个电路所产生的初始化脉冲而使它的输 出Q处于状态“0”。

门35含有两个输入，它们分别连接到计数器11的输出Q和经过一 个反相门36接到上述计数器11的输出Q2。

在驱动电路32中，存储设备28的负端28b和驱动电路7的情况不 同，不是直接连接到整流器5的端子5c，而是接到n型MOS晶体管37 的漏极，其源极则接到上述端子5c因而也就是接到参考电位。

晶体管37的栅极连接到或门38的输出，或门有两个输入端，分别 连接到计数器11的输出Q1并经过反相器隔离门39而连接到门23的输 出。

和晶体管16一样，晶体管37根据它的栅极处于状态“0”还是状 态“1”而是阻断的或导通的，因为它是n型的而且它的源极是接到参 考电位的。

钟表31的工作情况绝大部分和图2的钟表1是相同的。钟表31的 工作情况的细节凡没有在下面的说明中出现的都可以从前面所作的关 于钟表1的工作情况的说明中找到。

和图2的钟表1中的情况一样，当转换器3的转子3a滞后于它的 所希望的角度位置时，且这个滞后相对小，因为计数器11的内容小于 2(n-2)，在这种情况下，钟表31的计数器11的输出Q1和Q2都处于状态 “0”。

在这种情况下，门12的输出、触发器13的输出Q和门33的输出 都处于状态“0”，这样，晶体管16是阻断的。

与此相似。门25的输出和触发器24的输出Q是在“0”状态，这 使得门23的输出为状态“1”而反相器门39的输出为状态“0”。因 此门38的输出处于状态“0”，因为它的两个输入端处于状态“0”， 这使晶体管37阻断。

此外，如果主发条2所提供的驱动力矩大于或等于极限力矩CL， 则转子3a的旋转速度可以保持或趋于比它所希望的速度Vc更高，而该 转子3a相对于它的所需的角度位置的滞后则趋于成为零。

可以看出，上面刚才已说明的情况和图2的钟表1中所发生的情况 相反，在存储设备28和整流器5之间的电气连接是切断的。这个存储 设备28的蓄电池29不论其充电状态如何都不能吸收任何电流。因此， 要提供给转换器3的电流将严格地限制于经整流器5整流后由驱动电路 32的其它部件所吸收的电流。

因此，在所有其它情况都相同时，对于目前钟表31的这种情况， 由于转换器3提供电流而引起的加在转子3a上的制动力矩、以及因此 而使上述转子3a从它相对于它所需的角度位置的滞后中恢复而所需的 时间，都要小于图2的钟表1的情况。

相反，同样在刚才所说明的情况下，如果由主发条2所提供的驱动 力矩小于极限力矩CL时，转子3a的旋转速度仍保持小于它所希望的速 度Vc，则转子3a相对于它的所需的角度位置的滞后就增加。

当这个滞后变成为使计数器11的内容达到值2(n-2)时，计数器11的 输出Q2转变成状态“1”。

由于计数器11的输出Q1仍处于状态“0”，晶体管16保持阻断。

相反，由于计数器11的输出Q2保持在状态“1”，门25的输出 转变成状态“1”，触发器24的输出Q也变为“1”。

在由时间延迟21输出所提供的每个脉冲IC期间，门23的输出转 变成状态“0”，这使得晶体管27导通。同时，由于反相器门39的输 出以及因而门38的输出转变到状态“1”，这使晶体管37变为导通。

结果，在每个脉冲IC期间，存储设备28重新接到驱动电路32的 各个部件，特别是接到晶体管27。

和图2的钟表1的情况一样，转换器3的线圈3b因而就响应于每 个脉冲IC通过晶体管27收到一个驱动脉冲IM，在该驱动脉冲IM期 间提供给这个线圈3b的电能是由蓄电池29提供的。

与此相似，如果蓄电池29含有足够的电能，每个脉冲IM导致转子 3a一次加速，使它的旋转速度成为或保持高于它的所需速度Vc，而转 子3a相对于其所需的角度位置的滞后在由主发条2提供的驱动力矩小 于极限力矩的情况下仍趋向于变为零。

同样如图2的钟表1的情况，当转换器3的转子3a超前于它所需 的角度位置时，钟表31的计数器11的输出Q1是在状态“1”。另外， 如果这个超前相对较小且计数器11的内容大于或等于3.2(n-2)时，计数 器11的输出Q2也是在状态“1”。

在这些情况下，反相器门36的输出是在状态“0”，这使得门35 的输出、触发器34的输出Q以及门33的输出永远处于状态“0”。

和图2的钟表1中所发生的情况相反，虽然转子3a超前于它的所 希望的角度位置，晶体管在这种情况下是永远被阻断的。

但是，门38的输出是永远处于状态“1”的，这使得晶体管37是 导通的，存储设备28也是永久地接到整流器5，因而当然也接到驱动 电路32的其它部件上。

这样，存储设备28的蓄电池29就总在吸收充电电流，在该蓄电池 29中所存储的电能数量越小以及电池的最大容量越大时，充电电流的强 度就越大。

这个蓄电池29的充电电流显然是经过整流器5而由转换器3提供 的，因而对产生加到转子3a上的制动力矩会有影响。

很容易看出，这个蓄电池29的充电电流必须高于某一极限，而且 由主发条2提供的驱动力矩越大，该极限也就越高，这样才能使得加到 转子3a上的制动力矩迫使转子有一个比起它所希望的速度Vc更低的旋 转速度。

如果满足了这个条件，则转子3a的相对于它所需的角度位置的超 前将减小，尽管在这一情况下晶体管16并不导通因而也就没有把线圈 3b短路。

只要转子3a超前于它所需的角度位置，这种情况就明显地不会变 化，并且蓄电池的充电电流仍然保持在高于前面所规定的极限值。

如果转子3a的超前变为零而充电电流仍然大于上述的极限值，则 计数器11的输出Q1和Q2都变到状态“0”，门38的输出也同样变 为状态“0”。结果，晶体管37再次阻断，使蓄电池29不再吸收任何 电流。于是加到转子3a上的制动力矩仅仅是由驱动电路32的其它部件 所吸收的电流所引起的，上述转子3a的旋转速度可以再次转变成为所 需的速度Vc。

相反，如果在转子3a的超前成为零之前蓄电池29的充电电流变得 小于前面所规定的极限值，那么这个超前就不会再减小，甚至还会增 大，因为加到转子3a上的制动力矩不再能够迫使它具有比所需要的速 度Vc更低的速度。

在这种情况下，计数器11的内容因此而减小，而当这个内容变得 小于3.2(n-2)时，计数器11的输出Q2变成状态“0”，而它的输出Q1 很明显仍保持在状态“1”。

反相门36的输出和门35的输出因而变成状态“1”，触发器34 的输出Q也变为状态“1”。

当触发器13的输出Q响应于测量信号SM转变到状态“1”而转 变成状态“1”时，门33的输出也变成状态“1”，这使晶体管16导 通，直到延时电路21的输出Q本身转变成状态“1”为止。

当晶体管16导通时，它把线圈3b短路，和钟表1的情况一样，加 在转子3a上的制动力矩迫使转子具有比所需要的速度Vc更低的旋转速 度。

这样，尽管蓄电池29的充电电流小于前面所规定的极限值，转子 3a相对于其所希望的角度位置的超前就减少。

只要转子3a超前于它所需要的角度位置，这一情况就保持不变， 在转子3a每旋转一圈时晶体管16都把线圈3b短路。

当转子3a的超前成为零时，计数器11的输出Q1及Q2都转变为 状态“0”，这使得晶体管16和37再次变成永久阻断，转子3a的旋 转速度于是再次变到所需的速度Vc。

可以看出，在刚才所说明的钟表31中，当转换器3的转子3a超前 于它所要求的角度位置因而它的旋转速度必须降低到低于它所需要的 速度Vc的值时，转换器3所产生的电能中的至少一部分是用来对存储 设备28的蓄电池29充电的。但是，在图2的钟表1中，在这些条件下 所产生的这同一部分电能是被焦耳效应所消耗的，主要是消耗在转换器 的线圈3b和晶体管16中。

因此，相对于钟表1的自主运行而言，在其它情况都相同的条件下， 钟表31的自主运行时间更加长了。

熟悉本技术的人们会很容易地理解，把存储设备28设计成这样是 有利的，即要让蓄电池29的充电电流不受限制，或者如果需要的话， 这个充电电流至多限制在这样一个值，超过这一值即有使蓄电池29受 到损坏的危险。

与此相似，选择蓄电池29使得它的标称容量尽可能地高也是有利 的。

可以看出，按照本发明的钟表的自主工作期限要明显地大于已知的 钟表，例如在前面提到的欧洲专利申请第0239820和第0679968号中 所公开的那些钟表的自主工作期限。

这明显地是由于这样的事实，即：按照本发明的钟表包括一个存储 设备，它能够以电能的形式存储一部分原先包含在它的主发条中的机械 动力，同时它还包括这样的装置，它能在主发条已经完全松驰之后利用 这个电能来使钟表工作。

很明显，按照本发明的钟表其自主工作期限的增加是无法给出一个 数量概念的，因为这取决于它各个部件的性能，尤其取决于成为它的存 储设备一部分的蓄电池的容量。

可以看出，如果这个容量是这样的，即蓄电池可以存储的电能的数 量基本上相当于前面已定义过的机械能量E2的那个数量，而后者又基 本上等于也是在前面已定义过的机械能E1，则在其它情况都相同的条 件下，这个钟表的自主工作期限相对于其同样类型的已知钟表来说，基 本上增加一倍。

但是，不管哪种类型的钟表，它的主发条在其所提供的机械力矩变 得小于极限力矩之前一般都要被多次重新卷紧。因此，按照本发明的可 以用来在转换成电能以后对钟表的存储设备的蓄电池进行充电的机械 能一般都要比机械能E2大出许多。

因此就有可能、甚至是希望能够在根据本发明的钟表的存储装置中 安装一个具有这样容量的蓄电池，使得它能够存储比前面所定义的机械 能E2更多的相应数量的电能。尽管它有很大的容量，当由这个钟表的 主发条所提供的驱动力矩变得小于前面已定义的极限力矩CL时，这个 电池一般都已充满了电。因此，在含有这样一个蓄电池的存储设备的钟 表中，其自主工作期限可进一步增加。

很明显，对于按照本发明的钟表，其两个实施例已在上面得到了说 明，可以进行各种各样的修改而不会偏离本发明的范围。下面仅仅列出 这些修改中的少数几个。

例如，熟悉本技术的人可以没有任何困难地看出，按照本发明的钟 表的转换器可以含有一个以上的线圈以及/或者它的转子可以含有多极 的永磁磁体。这个转子也可以含有几个双极或多极磁体。

在这种情况下，由转换器产生的交流电压的周期明显地是这样的转 换器的转子的旋转周期的约数。这样，当然希望钟表能这样来设计，即 在需要时可在该电压的每个周期时提供一个驱动脉冲。

另一方面，把按照本发明的钟表的转换器转子的实际角度位置驱动 到所希望的角度位置，可以用一种不同于前面已说明的方式来实现，这 种方式例如是在前面提到的欧洲专利申请第0239820号中所揭示的方 式。

在前面所说明的产生以IM表示的驱动脉冲的装置也可以修改。

例如，这些装置可以这样设计，在需要时可以在由转换器所产生的 电压的每个周期产生两个驱动脉冲。在这种情况下，按下列做法是有益 的：这些脉冲中的一个是正的，当转换器产生的交流电压接近于其正向 峰值时将该正向脉冲加到转换器线圈上，这和前面所说明的例子相同， 而当电压接近于负向峰值时，这些驱动脉冲中的另一个加到上述线圈 上。后面这个驱动脉冲明显地必须也是负的，以便使发电机的转子加 速。

应该指出，在由转换器产生的电压的每个周期内加到转换器线圈上 的驱动脉冲的数量在需要时也可以多于两个。

仍然作为例子，驱动脉冲产生装置也可以这样来修改，使得驱动脉 冲在不同于前面所说明的条件下来产生。例如，这些装置可以这样来设 计：使这些驱动脉冲的产生比以前所说明的更早或更晚地开始和/或结 束。尤其是，同样还是作为例子，这个装置还可以这样来设计，只有当 转换器转子的实际角度位置和它所希望的角度位置之间的比较信号之 值表示出该转子相对于其所希望的角度位置已经有若干超前时(而不是 像在前面所说明的例子中那样，在这个值刚刚表明转子的滞后达到零 时)，驱动脉冲的产生才被中断。与此相似，这个装置还可设计成这样， 一旦比较信号的值表示转子相对于其所希望的角度位置出现滞后时，不 论该滞后多小，驱动脉冲的产生马上就开始。

与此相似，在按照本发明的例如示于图3中的那种钟表中，驱动电 路可以这样来设计，即制动晶体管(也就是图3中的晶体管16)可以 在与前面所说明的不同的比较信号值下变成导通或阻断的。特别是，这 个驱动电路可以设计成这样，当这个值仍然大于3.2(n-2)时，这个制动晶 体管已被置成导通，因此，当存储设备蓄电池的充电电流变得小于前面 所说明的极限值时转换器转子所具有的超前可被减少。