CN105849653B - 磁性和/或静电谐振器 - Google Patents
磁性和/或静电谐振器 Download PDFInfo
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Abstract
一种钟表谐振器，包括移动部件和驱动构件，该移动部件围绕轴线环状设置并被布置成能够振荡，该驱动构件在钟表机芯内经受扭矩，其特征在于，谐振器为基本环形的磁性或静电谐振器，其中，移动部件在由驱动构件的运动引起的作用下被周期性地激励，驱动构件被布置成在移动部件上施加非接触作用力，移动部件为柔性的并且能在垂直于轴线的平面内变形，移动部件在该平面内振荡，移动部件包括以第一节距角磁性地或电气地加载的第一区域，驱动构件包括以与第一节距角不同的第二节距角磁性地或电气地加载的第二区域，第二区域被布置成与第一区域以吸引或以排斥方式协作，从而使移动部件和驱动构件一起形成减速或加速机构。
Description
技术领域
本发明涉及一种钟表谐振器，该钟表谐振器包括围绕轴线环状设置并被布置成能够震荡的移动部件和在钟表机芯内经受扭矩的驱动构件。
本发明还涉及一种钟表机芯，该钟表机芯包括固定在机板上的能量存储装置，该能量存储装置被布置成将所述扭矩传送到齿轮系以致动包括这种环形谐振器的机构，其中所述移动部件通过柔性条带固定至所述机板，并且所述驱动构件由所述齿轮系驱动，所述驱动构件控制所述机芯的显示装置。
本发明还涉及包括一个这种机芯的钟表。
本发明涉及机械钟表、特别是机械手表的调节的领域。
背景技术
调节构件中的许多接触削弱了品质因子和效率。而且，难以协调谐振器的部件的非常不同的频率。
HORSTMANN MAGNETICS名下的法国专利FR 213216公开了一种用于转子的磁性驱动和擒纵机构，其中在机械振荡构件和转子之间出现的联接为纯磁性的并且没有机械互相作用。转子包括盘形件，该盘形件由铁磁性材料制成并且在其整个周边具有偶数个的规则分布的辐条或臂，辐条或臂的形状设置为每对周向相邻的臂或辐条的外端相对于垂直于所述转子的转动轴线的对称平面在轴向方向偏移。该机构包括：—振荡构件，例如转子，其转动轴线平行于所述振荡构件的振荡方向；—和环形磁性构件，其由振荡构件所装载并且至少部分地包围转子的周边，所述转子磁性地连接到磁性构件的磁极以使得当振荡构件振荡时，定向在与转动相同方向的转动驱动扭矩在围绕所述转子的周边的大量位置被施加到转子上。
PHILIPS名下的比利时专利BE 530509公开了一种用于稳定转子速度的装置，其中马达至少部分地由接近其谐振频率运行的机械谐振系统充电。在振荡时迅速增加的所述系统的阻抗扭矩在所述转子的转动速度上施加稳定作用。
发明内容
本发明提出创造一种比常规谐振器具有更高的效率的机构。
为此，本发明涉及一种钟表谐振器，该钟表谐振器包括：移动部件，该移动部件围绕轴线环状设置并被布置成能够振荡；和驱动构件，该驱动构件在钟表机芯内经受扭矩，其中，所述谐振器为基本环形的磁性或静电谐振器，其中所述移动部件在由所述驱动构件的运动引起的作用下被周期性地激励，所述驱动构件被布置成在所述移动部件上施加非接触作用力，所述移动部件为柔性的，至少在垂直于所述轴线的平面内可变形并且在该平面内振荡，并且所述移动部件包括以第一间距角磁性地或电气地加载(磁化或带电化，使之具有磁性或带电)的第一区域，所述驱动构件包括以与所述第一间距角不同的第二间距角磁性地或电气地加载的第二区域，所述第二区域被布置成与所述第一区域以吸引或以排斥方式协作，从而使得所述移动部件和所述驱动构件一起形成减速或加速机构，其中，所述驱动构件的速度或限定在所述移动部件的材料中在该移动部件周围的变形波的传播速度，并可限定所述移动部件的与驻波模态对应的重复形状之间的振荡驻波。
本发明还涉及一种钟表机芯，该钟表机芯包括固定在机板上的能量存储装置，该能量存储装置被布置成将所述扭矩传送到齿轮系以致动包括这种环形谐振器的机构，其中所述移动部件通过柔性条带固定至所述机板，并且所述驱动构件由所述齿轮系驱动，所述驱动构件控制所述机芯的显示装置。
本发明还涉及一种钟表，该钟表包括这种机芯，其中，所述钟表为手表。
附图说明
在参照附图阅读如下详细描述时本发明的其它特征和优点将显现，其中：
图1和图2示出了根据本发明的环形谐振器的平面示意图，该环形谐振器具有环状移动部件，该移动部件由轮状驱动构件激励，其中图1示出了一位置，其中在12点和6点处，包含在环状移动部件中的第一极靴和包含在驱动构件中的第二极靴对准，而在3点和9点处，第一极靴和第二极靴不对准。图2示出了一位置，其中在驱动构件的小角度旋转之后，这些对准被逆转。
图3示出了类似的实施方式，其中极靴由磁体制成，并且其中在图4 中，当这些极靴对准时，它们彼此排斥，而在图5中，当这些脱离对准时，它们彼此吸引。
图7 和图8 示出了根据驱动构件的角度(对应于图6)的移动部件和驱动构件之间的相互作用力的曲线图，在图7中为处于12点处，而在图8 中为处于9点处。
图9至图11类似于图6至图8，其中一些极靴从移动部件移除，其余极靴组周期性地定位在周边上。
图12至图14也与图6至图8类似，并且在移动部件上仅保留了四对第一极靴，每对彼此间隔90°。
图15和图16示出了本发明的第一变型，它在于激励根据图12的局部环形式的移动部件。
图16示出了特定谐振模态。图15A是图15的实施方式的变型，包括采取机械止动件形式的同步失去限制装置。
图17和图18示出了第二变型，它在于激励完整环形式的移动部件。图18示出了特定谐振模态。
图19中所示的第三变型构成为堆叠驱动构件和移动部件，从而在图20中在三个维度上振荡。
图21是示出了钟表的框图，该钟表包括结合有根据本发明的机构的机芯。
具体实施方式
在下文中，“环”是指围绕轴线延伸成自身封闭的类似于开放的环面(圆环面)的空间。该“环”基本为围绕该轴线的回转表面，但是不必是围绕该轴线的精确(完全)回转表面。
本发明可以通过使用磁场和静电场来实施。它在磁性变型中更具体地示出。
本发明涉及一种钟表谐振器6，该钟表谐振器6包括被布置成能够围绕轴线A振荡的移动部件7和在钟表机芯10内经受扭矩的驱动构件8。
根据本发明，该谐振器是基本环形的磁性或静电谐振器6，其移动部件7在由驱动构件8的运动引起的作用下被周期性地激励，所述驱动构件8被布置成在移动部件7上施加非接触作用力。
移动部件组7是柔性的并且至少在垂直于轴线A的平面内是可变形的，并且移动部件7包括以第一节距角磁性地或电气地加载的第一区域，驱动构件8包括以与所述第一节距角不同的第二节距角磁性地或电气地加载的第二区域，该第二区域被布置成与所述第一区域以吸引或排斥方式协作，从而使得移动部件7和驱动构件8一起形成减速或加速机构。
该相互作用可以发生在磁性地或电气地加载的元件与导电的或介电的轨道之间。
更具体地说，在由附图所示的非限制性实施方式中，移动部件7包括以第一节距角的磁性地或电气地加载的第一数量的第一极靴76，驱动构件 8包括以与第一节距角不同的第二节距角的磁性地或电气地加载的第二数量的第二极靴86。这些第二极靴86被布置成与第一极靴76以吸引或排斥的方式协作，从而使得移动部件7和驱动构件8一起形成减速或加速机构。
更具体地说，该第一数量与第二数量不同。
更具体地说，该第一数量与第二数量相差一个单位(unité)。
特别地，驱动构件8的速度限定了在移动部件7的材料中在该移动部件7周围的变形波的传播速度。
在本发明的另一个实施方式中，驱动构件8的速度限定移动部件7的与驻波模态对应的重复形状之间的振荡驻波。
优选地，驱动构件8的运动包括至少一个枢转运动。
更具体地说，并且如附图以非限制性方式所示，驱动构件8的运动为围绕轴线A的枢转运动。
在特定实施方式中，如在图15和17所示，移动部件7通过多个柔性条带9固定至包含在钟表机芯10内的机板5。
在第一变型中，这些柔性条带9比移动部件7更具有柔性，被布置成将移动部件7保持成中心基本在轴线A上并且限制移动部件7在垂直于所述轴线A的同一平面P内的振荡运动，移动部件7的惯性中心的限制性位移小于移动部件7在平面P内的最小外部尺寸的十分之一。
在第二变型中，这些柔性条带9比移动部件7更刚硬，被布置成将移动部件7保持成中心基本在轴线A上并且限制移动部件7在垂直于所述轴线A的同一平面P内的振荡运动，移动部件7的惯性中心的限制性位移小于移动部件7在平面P内的最小外部尺寸的十分之一。
更具体而言，移动部件7在其周边上以连续或周期性方式加重。
特别地，移动部件7通过多个惯性块加重。
特别地，移动部件7具有围绕其周边的可变截面和/或厚度。
有利地，移动部件7由可微加工材料或硅制成，并且在穿过所述轴线 A的每个平面内都具有矩形截面。
有利地，移动部件7与用于连接至包含在钟表机芯10中的机板5的多个柔性条带9成一体。
有利地，移动部件7与多个柔性条带9和机板5成一体。
在一个特定实施方式中，在无应力自由状态下，移动部件7在正交于轴线A的平面P内具有多边形或多叶形形状。
在图1至图19中所示的特定实施方式中，移动部件7为与驱动构件8 同轴的环。
在一个特定实施方式中，如在图20中看到的，移动部件7为可在轴线 A的方向上至少部分变形的实体(固体)。
本发明还涉及一种钟表机芯10，该钟表机芯10包括固定在机板5上的：能量存储装置3，一般地是发条盒，该能量存储装置3被布置成将扭矩传送到齿轮系2以致动包括这种环形谐振器6的机构1，其中该移动部件7通过柔性条带9固定至所述机板5；和驱动构件8，一般地是擒纵轮，该驱动构件8由齿轮系2驱动，驱动构件8优选控制机芯的10显示装置4。
本发明还涉及包括这种机芯10的钟表100。优选地，该钟表100是手表。
更具体地，这些附图示出了有利的变型实施方式。
移动部件7包括第一极靴76，并且驱动构件8包括第二极靴86。每个结构上的极靴数量被选择成使得对于驱动构件8的给定角度，移动部件7 和驱动构件8的位于12点和6点处的极靴彼此面对，而位于3点钟和9 点钟处的极靴彼此不面对。在驱动构件8旋转小角度θ的情况下，这些对准被逆转。
在图1中，在12点和6点处，第一极靴76和第二极靴86对准。在3 点和9点处，第一极靴76和第二极靴86不对准。在图2中，在驱动构件 8旋转小角度θ的情况下，这些对准被逆转。
在图3中，极靴由磁体制成。驱动构件8被径向向外极化，而移动部件7被径向地朝向轴线A极化。在图4中，当这些极靴对准时，它们彼此排斥。在图5中，当这些极靴脱离对准时，它们彼此吸引。
因而可以根据驱动构件8的角度(对应于图6)，绘制移动部件7和驱动构件8之间的相互作用力图，在图7中为处于12点处，而在图8中为处于9点处。
类似于图6至图8的图9至图11示出了通过将极靴从移动部件7移除，可以选择理想地定位两个元件之间的相互作用力的位置。图12至图14通过在移动部件7上仅保留四对第一极靴76而更进一步，这四对第一极靴 76彼此间隔90°。
图15和图16示出了本发明的第一变型，该第一变型在于利用以上描述的原理来激励形式为部分环的移动部件7，从而使其以所谓的酒杯模态谐振：驱动构件8与移动部件7的振荡同步。在驱动构件8和移动部件7 之间没有机械地相互作用。
图15是该机构的示图，其中只在12点、3点、6点和9点处对环状移动部件7进行激励。图16示出了在轴线对换的情况下移动部件7在可变偏心椭圆中的谐振模态。
图15A是图15的变型实施方式，该实施方式包括采取机械止动件形式的同步失去限制装置。在平行于驱动构件8的极靴86的层面的第二层面上，齿轮40与驱动构件8成一体，并且移动部件7包括采取销41形式的止动件。在正常操作中，这些销41与移动部件7一起振荡，不接触齿轮 40。在失去同步的情况下，驱动构件圆盘8倾向于空转(超速运行)并过快旋转，但是销41因而与齿轮碰撞，这能够防止空转。
图17和图18示出了第二变型，该第二变型在于对完整环形式的移动部件7使用上述原理，以用于所谓的呼啦圈模态的激励。图17是该机构的示图，其中环状移动部件7在其整个圆周受到激励。图18示出了其特定谐振模态。
图19中所示的第三变型在于将驱动构件8和移动部件7堆叠，以便使移动部件7根据与第一变型相同的原理在高度上至少部分地沿轴线A的方向以三维振荡。该圆盘因而为薯片形状，如在图20中所看到的。
第四变型(未示出)是非常接近第三变型的第二变型的平面外(出平面)形式。
另一个没有示出的变型包括驱动构件8，该驱动构件包括轨道，而非一个个磁体，该轨道以与磁体-磁体配合的方式相同的方式与振动的移动部件7上的磁体相互作用。
本发明使得可以消除调节构件中的接触，结果能够提高品质因子并增加效率。而且，优选由擒纵轮形成的驱动构件8以低频旋转，而优选为环的移动部件7以高频谐振。
图15的实施方式—其中移动部件作为减少到一定角度范围的不完整环—使得可以以酒杯模态进行振动。
Claims (21)
1.一种钟表谐振器(6)，该钟表谐振器(6)包括移动部件(7)和驱动构件(8)，该移动部件(7)围绕轴线(A)环状设置并被布置成能够振荡，该驱动构件(8)在钟表机芯(10)内经受扭矩，其特征在于，所述谐振器为基本环形的磁性或静电谐振器(6)，其中，所述移动部件(7)在由所述驱动构件(8)的运动引起的作用下被周期性地激励，所述驱动构件(8)被布置成在所述移动部件(7)上施加非接触作用力，所述移动部件(7)为柔性的并且能在垂直于所述轴线(A)的平面(P)内变形，所述移动部件在该平面内振荡，所述移动部件(7)包括以第一节距角磁性地或电气地加载的第一区域，所述驱动构件(8)包括以与所述第一节距角不同的第二节距角磁性地或电气地加载的第二区域，所述第二区域被布置成与所述第一区域以吸引或以排斥方式协作，从而使所述移动部件(7)和所述驱动构件(8)一起形成减速或加速机构，其中，所述驱动构件的速度限定在所述移动部件的材料中在该移动部件周围的变形波的传播速度，并能够限定所述移动部件的与驻波模态对应的重复形状之间的振荡驻波。
2.根据权利要求1所述的钟表谐振器(6)，其特征在于，所述移动部件(7)包括以第一节距角磁性地或电气地加载的第一数量的第一极靴(76)；以及，所述驱动构件(8)包括以与所述第一节距角不同的第二节距角磁性地或电气地加载的第二数量的第二极靴(86)，所述第二极靴(86)被布置成与所述第一极靴(76)以吸引或以排斥方式协作，从而使所述移动部件(7)和所述驱动构件(8)一起形成减速或加速机构。
3.根据权利要求2所述的钟表谐振器(6)，其特征在于，所述第一数量与所述第二数量不同。
4.根据权利要求3所述的钟表谐振器(6)，其特征在于，所述第一数量与所述第二数量相差一个单位。
5.根据权利要求1所述的钟表谐振器(6)，其特征在于，所述驱动构件(8)的运动包括至少一个枢转运动。
6.根据权利要求5所述的钟表谐振器(6)，其特征在于，所述驱动构件(8)的所述运动为围绕所述轴线(A)的枢转运动。
7.根据权利要求1所述的钟表谐振器(6)，其特征在于，所述移动部件(7)通过多个柔性条带(9)固定至包含在所述钟表机芯(10)内的机板(5)，这些柔性条带(9)比所述移动部件(7)更具有柔性、被布置成将所述移动部件(7)保持成中心基本在所述轴线(A)上、并且限制所述移动部件(7)在垂直于所述轴线(A)的同一平面(P)内的运动，其中，所述移动部件(7)的惯性中心的受限位移小于所述移动部件(7)在所述平面(P)内的最小外部尺寸的十分之一。
8.根据权利要求1所述的钟表谐振器(6)，其特征在于，所述移动部件(7)通过多个柔性条带(9)固定至包含在所述钟表机芯(10)内的机板(5)，这些柔性条带(9)比所述移动部件(7)更刚硬、被布置成将所述移动部件(7)保持成中心基本在所述轴线(A)上、并且限制所述移动部件(7)在垂直于所述轴线(A)的同一平面(P)内的运动，其中，所述移动部件(7)的惯性中心的受限位移小于所述移动部件(7)在所述平面(P)内的最小外部尺寸的十分之一。
9.根据权利要求1所述的钟表谐振器(6)，其特征在于，所述移动部件(7)以连续或周期性方式在其周边上被加重。
10.根据权利要求9所述的钟表谐振器(6)，其特征在于，所述移动部件(7)通过多个惯性块而被加重。
11.根据权利要求1所述的钟表谐振器(6)，其特征在于，所述移动部件(7)沿着其周边具有可变截面和/或厚度。
12.根据权利要求1所述的钟表谐振器(6)，其特征在于，所述移动部件(7)由可微加工的材料制成，并且在穿过所述轴线(A)的每个平面中都具有矩形截面。
13.根据权利要求12所述的钟表谐振器(6)，其特征在于，所述移动部件(7)与多个柔性条带(9)一体地形成，以连接到包含在所述钟表机芯(10)中的机板(5)上。
14.根据权利要求13所述的钟表谐振器(6)，其特征在于，所述移动部件(7)与所述多个柔性条带(9)和所述机板(5)形成一体。
15.根据权利要求1所述的钟表谐振器(6)，其特征在于，在未受限制的自由状态下，所述移动部件(7)在正交于所述轴线(A)的平面(P)内具有多边形或多叶形形状。
16.根据权利要求2所述的钟表谐振器(6)，其特征在于，所述驱动构件(8)包括处在与所述第二极靴(86)的层面平行的第二层面上的齿轮(40)，该齿轮(40)与所述驱动构件(8)成一体；以及，所述移动部件(7)包括销(41)的形式的止动件，这些销(41)在正常操作中与所述移动部件(7)一起振荡而不接触所述齿轮(40)，并且在失去同步的情况下钩住所述齿轮(40)以防止任何空转。
17.根据权利要求1所述的钟表谐振器(6)，其特征在于，所述移动部件(7)为与所述驱动构件(8)同轴的环。
18.根据权利要求1所述的钟表谐振器(6)，其特征在于，所述驱动构件(8)是擒纵轮。
19.根据权利要求1所述的钟表谐振器(6)，其特征在于，所述移动部件(7)由硅制成，并且在穿过所述轴线(A)的每个平面中都具有矩形截面。
20.一种钟表机芯(10)，该钟表机芯(10)包括固定在机板(5)上的能量存储装置(3)，该能量存储装置(3)被布置成将所述扭矩传送到齿轮系(2)以致动包括根据权利要求1的环形谐振器(6)的机构(1)，其中，所述移动部件(7)通过柔性条带(9)固定至所述机板(5)，所述驱动构件(8)由所述齿轮系(2)驱动，所述驱动构件(8)控制所述钟表机芯(10)的显示装置(4)。
21.一种钟表(100)，该钟表(100)包括根据权利要求20所述的钟表机芯(10)，其特征在于，该钟表为手表。
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