调节装置 |
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| 申请号 | CN201410815422.4 | 申请日 | 2014-12-23 | 公开(公告)号 | CN104730907B | 公开(公告)日 | 2017-05-24 |
| 申请人 | 斯沃奇集团研究和开发有限公司; | 发明人 | J-J·博恩; G·迪多梅尼科; J·法夫尔; B·伊诺; D·莱乔特; P·拉格特; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于调节轮和与振荡装置集成一体的至少一个磁偶极子的相对 角 速度 的 磁性 调节装置，所述轮或所述磁偶极子由驱动转矩驱动，所述轮包括周期性的 铁 磁路径，该铁磁路径根据中心角交替变化，并且所述至少一个磁偶极子布置成允许在所述轮和所述磁偶极子的相对运动期间所述磁偶极子与所述铁磁路径的磁性耦合以及所述磁偶极子以振荡元件的固有 频率 振荡，以调节所述相对角速度，所述调节装置的特征在于，所述轮还包括 动能 耗散机构，用于在所述至少一个磁偶极子移离所述铁磁路径时耗散所述至少一个磁偶极子的动能。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于调节轮和与振荡装置集成一体的至少一个磁偶极子的相对角速度的磁性调节装置，所述轮或所述磁偶极子由驱动转矩驱动，所述轮包括周期性的铁磁路径，该铁磁路径根据中心角交替变化，并且所述至少一个磁偶极子布置成允许在所述轮和所述磁偶极子的相对运动期间所述磁偶极子与所述铁磁路径的磁性耦合以及所述磁偶极子以振荡元件的固有频率振荡，以调节所述相对角速度，所述调节装置的特征在于，所述轮还包括动能耗散机构，用于在所述至少一个磁偶极子移离所述铁磁路径时耗散所述至少一个磁偶极子的动能。 |
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| 说明书全文 | 调节装置技术领域[0002] 本发明还涉及一种装配有此调节装置的钟表机芯和钟表，特别是(但非唯一地)一种设置有此类型的钟表机芯的腕表。 背景技术[0004] 图1和图2示出了典型的现有技术的调节装置的示意图，其中，具有大致“C”形形状的谐振结构1承载固定的永磁体2以使得“C”的两个自由端形成两个磁极8和10，从而限定气隙E。磁体2经由弹性结构4固定至“C”的基部，该弹性结构4又由螺钉6固定至框架B。由高导磁率材料制成的擒纵轮12布置成使得它的齿部12a穿过气隙E。轮12的每个齿部12a是中空的以形成正弦曲线形状的铁磁路径14。轮12由源自未示出的发条盒的驱动转矩驱动旋转(由箭头C表示)。当擒纵轮12转动时，谐振器1的磁极8、10倾向于遵循由擒纵轮12限定的正弦曲线形状的铁磁路径14。这样，谐振器1开始在擒纵轮12的半径方向R上振动直到它到达处于稳态的固有频率。对于理想的谐振器，其固有频率与驱动转矩基本无关。谐振器(的振动)通过来自发条盒驱动的擒纵轮12的能量传递而保持。因此，擒纵轮12的速度与振荡器1的固有频率同步。 [0005] 迄今为止，此类型的磁性擒纵机构由于它们的高震动敏感性而未集成在腕表中。实际上，如果发生震动，则振荡结构或振荡磁体可能移离铁磁路径并且打断在振荡结构和所述路径之间的磁性耦合。在这种情况下，擒纵轮由驱动转矩以不受控的方式驱动。根据震动的性质可能会出现两种情况。当存在震动时，擒纵轮跳过一个或更多的步级并且然后再次与振荡结构同步，这会导致状态损失，有害于手表的精密计时性能。或者，震动的强度和/或持续时间使得轮和振荡结构之间的磁性耦合永久丧失，这种现象一般由术语“脱开(uncoupling)”来表示。然后，振荡结构停止振荡并且擒纵轮以不受控的方式被驱动旋转直到主发条的发条盒完全地放松。 [0006] 为了克服这个问题，已提出的第一方案在于加强擒纵轮和振荡结构之间的磁性耦合。例如，通过将磁极和轮之间的距离减至最小。然而，这种方案并不完全地令人满意，因为它限制了所述轮自身启动的可能性或导致由附着在擒纵轮上的磁极造成的锁定问题。 [0007] 试图克服所述问题的第二方案在于提供多个机械止挡构件，该多个机械止挡构件布置在铁磁路径的任一侧上，所述振荡磁体一旦移离它的耦合路径就会靠接所述多个机械止挡构件。虽然此装置可防止擒纵轮的脱开，然而它增加了系统的尺寸，并且由于抵靠止挡构件的每次震动引起了振荡结构中的扰动，这导致了精密计时性能的降低，其方式与常规瑞士杠杆式擒纵机构中的撞击问题相似。 [0008] 因此，本发明的一个主要目的是通过提供一种上文描述类型的用于调节轮和振荡结构的相对角速度的磁性装置来克服前面提到的现有技术的缺点，所述磁性装置包括旨在减小或消除震动敏感性的机构。(下文以“抗脱开机构”表示)。 [0009] 本发明的目的还在于，提供此类型的调节装置，其中抗脱开机构不使用来源于正常运转的发条盒的能量。 [0010] 本发明的目的还在于，提供此类型的调节装置，其中抗脱开机构不会对系统的自启动产生不利影响。 [0011] 本发明的目的还在于，提供此类型的调节装置，其中抗脱开机构不会引起任何摩擦和相应的任何磨损、灰尘或噪音。 [0012] 本发明的目的还在于，提供此类型的调节装置，其中抗脱开机构不会增加调节装置的尺寸。 [0013] 本发明的目的还在于，提供此类型的调节装置，其中抗脱开机构是可靠的、经济的并且易于实施的。 发明内容[0014] 为此，本发明涉及一种用于调节轮和与振荡装置集成一体的至少一个磁偶极子的相对角速度的磁性调节装置，所述轮或所述磁偶极子由马达转矩驱动，所述轮包括周期性的铁磁路径，该铁磁路径根据中心角交替变化，并且所述至少一个磁偶极子布置成允许在所述轮和所述磁偶极子的相对运动期间所述磁偶极子与所述铁磁路径的磁性耦合以及所述磁偶极子以振荡元件的固有频率振荡，以调节所述相对角速度，所述调节装置的特征在于，所述轮还包括动能耗散机构，用于在所述至少一个磁偶极子移离所述铁磁路径时耗散所述至少一个磁偶极子的动能。 [0015] 因此，当由于例如在震动之后(磁偶极子)获得多余的动能而使得磁偶极子倾向于移离铁磁路径的时刻，本发明的耗散机构立即耗散所述多余的能量并且旨在将振荡的磁偶极子的动能回复至允许磁偶极子与所述铁磁路径耦合的水平。这在一方面限制了由脱开导致的对精确计时的破坏作用，并且在另一方面消除了脱开后永久地失去振荡的磁偶极子和轮之间的耦合的风险。 [0017] 优选地，动能耗散机构邻近所述铁磁路径布置在所述铁磁路径的至少一侧上。 [0018] 根据本发明一个有利的实施例，动能耗散机构包括非铁磁的导电的区段，该非铁磁的导电的区段大体在所述铁磁路径的平面中延伸并且布置在所述铁磁路径的两侧上。这些区段优选是由从包括金、银、铜、铝、铂、钯、钛和镍的组中选择的材料制成。 [0019] 当磁偶极子在震动后离开铁磁路径时，它会处于面向非铁磁的导电的区段的运动中，从而在被磁偶极子“漫过”的区段中产生涡电流，这会立即对抗磁偶极子的运动，并且倾向于将振荡的磁偶极子带回铁磁路径并且在磁偶极子和铁磁路径之间再次建立磁性耦合。 [0020] 优选地，所述非铁磁的导电的区段通常经由气隙或任何其他流电绝缘装置与所述铁磁路径电绝缘。 [0021] 这种电绝缘使得能够减小或消除在正常操作中、特别是当磁偶极子移动接近铁磁路径的边缘时出现的任何不希望的杂散涡电流。 [0022] 有利地，铁磁路径包括贯穿槽部，该贯穿槽部大体与铁磁路径的平面垂直地延伸和/或铁磁路径由铁磁材料的同心层压结构形成。 [0023] 作为这些特征的结果，防止、减小或消除了正常操作时在铁磁路径中出现的任何不期望的感应杂散涡电流。 [0024] 因此应当理解的是，出现在大体在所述铁磁路径的平面中延伸的且在所述铁磁路径的两侧上布置的非铁磁的导电的区段中的涡电流是期望的涡电流，该涡电流有助于在磁偶极子以一定振幅振荡从而移离铁磁路径时磁偶极子中的动能的耗散，而在铁磁路径中感应的任何涡电流是不期望的杂散涡电流，期望的是将该杂散涡电流消除或至少减至最小。 [0025] 根据本发明的一个实施例，所述轮包括绝缘基板，在该绝缘基板的至少一面上布置有铁磁路径和非铁磁的导电的区段。 [0026] 根据本发明的磁性调节装置的一种优选的构型，所述磁偶极子是永磁体，该永磁体的磁化方向与铁磁路径的平面垂直。所述永磁体包括在开放式结构中，该开放式结构限定了闭合的磁路和气隙，在该气隙中所述轮可垂直于磁体产生的磁通量的方向运动，当所述振荡元件静止时/不工作时，所述结构的自由端大体面向所述铁磁路径延伸，所述轮由驱动转矩驱动并且振荡元件与固定框架集成一体。附图说明 [0027] 根据下文对作为非限制性示例提供的且借助于附图示出的特定实施例的描述，会更好地理解本发明，在附图中： [0028] 图1和2分别地示出了根据现有技术的用于调节克利福德(Clifford)式擒纵轮的角速度的磁性装置的示意性的、简化的透视图和俯视图。 [0029] 图3a为根据本发明的磁性调节装置的第一构型的示意性截面图，该图示出了用于耗散振荡的磁偶极子的动能的机构并且其中所述磁偶极子仅布置在铁磁路径的一侧上。 [0031] 图4示出了当磁偶极子暂时地离开铁磁路径时，由根据本发明的动能耗散机构施加至磁偶极子的力。 [0032] 图5a-5c和5d-5f为曲线图，这些曲线图以时间的函数分别示出对于现有技术的磁性调节装置和根据本发明的磁性调节装置，驱动转矩的突然增加对转子的旋转速度和对振荡的磁偶极子所获得的振幅的作用的动态模拟。 [0033] 图6和图7a为包括减小其中的涡电流的机构的铁磁路径的两个变型实施例的局部俯视图，其中所述铁磁路径与能够安装至根据本发明的调节装置的动能耗散机构相关联。 [0034] 图7b为沿着图7a的线VI-VI的截面图，该图特别地示出在根据本发明的磁性调节装置的能量耗散机构和铁磁路径之间的电绝缘机构。 [0035] 图8为与根据本发明的磁性调节装置的动能耗散机构相关联的铁磁路径的一个实施例的截面图。 [0036] 图9a为根据本发明的磁性调节装置的第二构型的示意性截面图，其中，永磁体布置在闭合的磁路中并且振荡的磁偶极子连接至固定的框架并且磁路与转子集成一体。 [0037] 图9b为在图9a中示出的构型的一种变型，该变型包括两个永磁体，该两个永磁体配置成在转子的每一侧上面向铁磁路径。 [0038] 图9c示出在图9a和9b中示出的磁性调节装置的示例性实施例的示意性透视图。 具体实施方式[0039] 参照图3a至3c，其示出由总的附图标记20指代的根据本发明的磁性调节装置的第一示例性实施例。图3a示出在图3b和3C示出的示例性实施例中所执行的原理的示意性简化截面图。在下面的描述中，相同的元件由相同的附图标记指代。 [0040] 装置20使得能够调节轮22和在此示例中由永磁体24形成的磁偶极子的相对角速度，所述磁偶极子通常由钕、铁和硼合金制成。磁体24与振荡元件26成一体，该振荡元件26又与绕着轴线28a旋转的转子28成一体，并且该转子28由源自发条盒(未示出)的驱动转矩经由具有预定齿轮减速比的常规运转轮系驱动，在图3b和3c中仅示出所述常规运转轮系的一个轮副30。通过此运动连接，转子28受到倾向于将它沿着预定的旋转方向旋转的永久转矩，在图中由箭头S表示。轮22与框架32(例如钟表机芯的主机板)成一体，并且转子28安装成与轮22同轴地在框架32和桥夹板34之间在轴线28a上旋转(图3b和3c)。转子28布置成使得振荡元件26可在轮22上方旋转。在此示例性实施例中，轮22是固定的。 [0041] 在示出的示例中，转子28呈“S”形，所述转子的一端28b承载振荡元件26并且所述转子的另一端28c承载采取适当尺寸的板的形式的配重34。振荡元件26采取包括两个对置的刚性杆部26a、26b和两个柔性杆部26c、26d(在图3a中以弹簧表示)的框架的一般形式。振荡元件26由它的刚性杆部26b固定至转子28并且永磁体24固定至相对的刚性杆部26a。由于柔性杆部26c和26d的弹性，与杆部26a集成在一起的磁体24可在由框架26a、26b、26c和26d形成的平面上沿着方向D振荡。在这方面应当注意的是，框架的杆部的尺寸确定成防止在框架26的平面外的任何弹性形变，该框架26在与轮22的平面平行的平面上形成了振荡结构。 [0042] 轮22包括周期性的铁磁路径36，该路径根据在轴线28a上对齐的中心角而交替变化(图3c)。磁体24的尺寸确定成和布置成允许一方面与铁磁路径36磁性耦合，并且另一方面磁体24在转子28的旋转期间在框架26的平面上以振荡元件26的固有频率振荡。 [0043] 铁磁路径36的形状设计成保持磁体24的轨迹38，该轨迹38具有在框架的固定参考坐标内其自身封闭的大体正弦曲线形状。在此示例中，磁体24仅布置在包括在轮22中的铁磁路径36的一侧上。磁体24具有与铁磁路径36的平面垂直的磁化方向，如在图3a中特别好地示出的。因此，磁体24布置在“开放的”磁路中，因为场线24a在磁体24以外闭合，该场线24a穿过所述磁体之外的空气层并且因此没有被引导。 [0044] 铁磁路径36通常由从包括以下材料的组中选择的材料制成：软铁、高导磁合金或包括镍(75％)、铁(20％)和钼(5％)的超透磁合金。铁磁路径36通常切割成由这些材料中的一者制成的板，以限定包括内垛口部(crenellation)36a和外垛口部36b的环，内垛口部36a和外垛口部36b均形成梯形的齿部。 [0045] 调节装置20还包括布置成用于耗散/消散振荡磁体24的动能的机构40，在该铁磁路径36的两侧上并且大体在相同的平面上、即在形成铁磁路径36的环36的平面上，该机构40邻近铁磁路径36设置。 [0046] 在示出的示例中，动能耗散机构40包括非铁磁的、导电的区段区段，该区段区段通常以两个环40a和40b的形式制成，环40a和40b分别地在形成铁磁路径36的环的内侧和外侧交错。这些区段40通常切割成由包括金、银、铜、铝、铂、钯、钛或镍的组中选择的材料制成的板。 [0047] 这些非铁磁的、导电的区段40借助于气隙或流电机构(galvanic means)42(图3a)与铁磁路径36电绝缘。绝缘机构42布置在铁磁路径36的侧壁36a、36b的两侧上。通常，当绝缘机构42不仅仅是填充空气的空间时，还设置聚合树脂或绝缘漆。 [0048] 图4示出当磁体24已经暂时地离开铁磁路径36(例如继震动之后)并且在非铁磁的、导电的区段40a或40b的上方时，施加至磁体24的力。可看到的是，磁体24受到力FF的作用，该力FF起因于出现在被磁体24“漫过(overflown)”的区段40b中的涡电流，且与磁体24的运动方向S相反，并且力FF与柔性的杆部26c、26d的回复力FR结合在一起倾向于根据合力FF+FR将磁体24回位以面向铁磁路径36。同时，每次磁体24在区段40a或40b上方通过时，使磁体24离开轨迹38的过剩数量的动能被其中已经产生涡电流的“漫过”的区段中的焦耳效应耗散。 [0049] 图5a至5c和5d至5f为曲线图，这些曲线图以时间的函数示出分别对于现有技术的磁性调节装置(没有在磁体移离铁磁路径时用于耗散磁体的动能的机构)和根据本发明的磁性调节装置20，驱动转矩(曲线Cm1和Cm2)的突然增加对转子的旋转速度(曲线Cv1和Cv2)和对所获得的振荡磁偶极子的振荡振幅(Ca1和Ca2)的作用的动态模拟。 [0050] 在图5a和5d示出的两个曲线Cm1和Cm2示出了相同的初始驱动转矩，然后在转子28的驱动转矩中有相同的增量。此增量的持续时间为5秒以示出所产生的现象的动态。 [0051] 在图5b和5e中可以看到两个相同的初始表现，即3rad/s稳定的转动速度，然后有不同的表现，该表现取决于当磁体24移离它的铁磁路径36时装置20是(曲线Cv2)否(曲线Cv1)装配有用于耗散磁体24的动能的机构30。实际上，对于缺少耗散机构(曲线Cv1)的情况，应当注意的是，在一方面，转子28的转动速度快速地增加至比具有本发明的机构的转子28的转动速度(30rad/s，Cv2)更高得多的速度(100rad/s)，并且在另一方面，特别是在马达转矩已返回至它的初始值之后，现有技术的装置的转子的转动速度稳定在不同的值，比初始的转动速度更高(10rad/s)，而本发明的装置的转子的转动速度返回并且稳定在初始转动速度(3rad/s，Cv2)。 [0052] 最后，从图5c的曲线Ca1还注意到的是，在没有本发明的机构的情况下，振荡元件的振荡振幅从驱动转矩的增量出现时开始减小至零振幅，这说明了振荡元件是永久脱开的。相反地，从图5f的曲线Ca2注意到的是，在具有本发明的机构的情况下，当出现转矩增量时，振幅减小至零(因为过剩能量由焦耳效应耗散)，并且在转矩的增大结束时，振幅返回至它的初始水平，这说明了振荡元件再次耦合至磁性路径。 [0053] 图6示出能够安装至根据本发明的磁性调节装置20的铁磁路径36的第一变型实施例的局部俯视图。根据此变型，铁磁路径36包括减少不希望的杂散涡电流的机构。这些用于减少涡电流的机构制成为沿着铁磁路径36规律地分布的多个槽部50的形式。槽部50穿过铁磁路径36的整个厚度并且优选与铁磁路径36的平面大体垂直地延伸。在示出的实施例中并且出于便利的缘故，槽部50的纵向维度大体径向地延伸，但不言而喻的是，槽部50的纵向维度可不同地定向，条件是在调节装置正常操作时、即当磁体24面向磁体路径36振荡并且遵循所述路径时，这种设置能够减少铁磁路径36中的感应的杂散涡电流。应当注意的是，有利地，当铁磁路径36如前文所述由板切割的环形成时，槽部50通常可借助于适当形状的冲压工具在所述环的内部和外部形状被切割的同时进行切割。 [0054] 图7a和7b分别地示出能够安装至根据本发明的磁性调节装置20的铁磁路径36的第二变型实施例的局部俯视图和截面图。在此变型中，铁磁路径36以层压环的形式制成，该层压环由相互绝缘且绕着与铁磁路径36的平面垂直的几何轴线A(图7b)同心地延伸的多个铁磁材料层形成。电绝缘体52a设置在每个层52b之间，使得能够限制电流从一个层流至另一个层并且因此减小由不希望的涡电流带来的损失。 [0055] 根据未示出的另一变型实施例，磁路径36能够以结合图7a和7b描述的层压环类型的形式制成，该磁路径36还包括结合图6描述的槽部。 [0056] 根据一个实施例，铁磁路径36可以与轮22一体地制成，例如在图6和7a、7b中所示出的，但不言而喻的是，如在图8中作为示例示出的，铁磁路径36可固定至轮22。在此情况下，轮22包括例如由塑料制成的绝缘基板54，铁磁路径36和非铁磁的、电绝缘的内区段40a和外区段40b固定至该绝缘基板54的一个面54a。优选地，彼此径向地远离且具有适当形状的同心凹部54b、54c和54d布置在绝缘基板54的表面54a内，以便分别接纳并且以适当的方式定位非铁磁的导电的内区段40a、铁磁路径36和非铁磁的导电的外区段40b。元件40a、40b和36例如通过粘接或压入(driving in)或任何其他合适的手段被保持在凹部54b、54c和54d中。在环形凹部54b、54c和54d之间的径向距离限定了气隙，该气隙有利地允许在磁路径 36和非铁磁的导电的内区段40a和外区段40b之间形成电绝缘。 [0057] 根据一个并未示出的变型，可以在基板54的两个表面上均布置铁磁路径36和非铁磁的导电的内区段40a和外区段40b，这些元件布置成彼此对应。在这种情况下，振荡的永磁体24将与每个铁磁路径均耦合。 [0058] 图9a示出根据本发明的磁性调节装置20的第二构型，其中，沿着由箭头D表示的方向振荡的永磁体24布置在由导电框架56形成的磁路中，该导电框架56例如由软铁制成并且具有“C”形状，沿着该形状集成有磁体。在此构型中，振荡磁体24经由回位机构MR连接至固定框架58，并且磁路36与转子60成一体，该转子60由源于发条盒的马达转矩C经由常规运转轮系(未示出)驱动旋转。转子60具有与结合前面的附图描述的轮22相同的结构。轮22在由“C”的分支部的自由端限定的气隙E内部移动。由轮60承载的铁磁路径36与由磁体24产生的磁通量的方向垂直地延伸。框架56的自由端56a、56b布置成在振荡磁体24静止时大体面向铁磁路径36。因此，场线Lc在框架内部被引导至磁路径36的上方并且穿过该磁路径36而闭合，从而改善了振荡磁体24的磁性耦合。 [0059] 图9b为在图9a中示出的构型的一种变型，其中，导电框架56包括两个永磁体24a、24b，该永磁体24a、24b配置成在转子22的每一侧上面向铁磁路径36。 [0060] 图9c示出在图9a和9b中示出的磁性调节装置的一个示例性实施例的透视图。 |
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