CN109839812A - 用于在钟表机芯中使轴居中的磁性装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于在钟表机芯中使轴(1)居中在预定轴线上的磁性装置包括至少一个第一磁性轴承(20),该第一磁性轴承(20)设置有磁体(6)以在轴(1)的第一铁磁端部枢轴(2)上施加吸引力。第一磁性轴承包括安装在磁体和轴的第一端部枢轴之间的由软铁磁材料制成的中心部分(4)。该中心部分居中定位在由非磁性材料制成的垫圈(8)中,以便使由永磁体产生的磁场通量穿过该中心部分居中,从而在预定轴线上磁性吸引轴的第一端部枢轴。中心部分的直径可与第一端部枢轴的直径相同,或者比第一端部枢轴的直径小0%至20%,或者比第一端部枢轴的直径大0%至20%。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在钟表机芯中使轴居中在预定轴线上的磁性装置,该装置包括至少一个磁性轴承,该磁性轴承设置有磁体,该磁体布置成以便在轴的由磁性材料制成的枢轴上施加吸引力。
背景技术
众所周知,永磁体可用于钟表机芯的旋转构件中,例如将旋转部件的轴保持在预定轴线上。这具有在限制来自旋转轴的摩擦的同时产生大量的、通常高度局部化的保持力的优点。然而,如果没有磁性居中装置,磁场可能偏离中心一过度的量,这导致大量部件被生产出来,但在制造后被拒绝。
可引用专利申请WO 2012/062524A1。这关于该文献的图13描述用于具有至少一个磁性轴承的轴的枢转装置,如图1中的现有技术所示。该图1示出包括轴1的枢轴装置,轴1的端部分别形成具有附图标记2和3的两个枢轴。枢轴由磁性材料制成。图1还示出第一轴承和第二轴承,其布置成支撑和引导两个枢轴2和枢轴3旋转。两个轴承中的每一个都包括:设定件,分别具有附图标记40和44;永磁体,分别具有附图标记4和6,安装在该设定件中;以及宝石,其具有支撑表面,分别具有附图标记18A和19A,插入在磁体和设定件的嘴部之间。第一轴承和第二轴承的磁体4和6定向成以便分别吸引第一枢轴和第二枢轴,使得轴1保持在枢转轴线中,具有一定量的径向间隙和轴向间隙。
由于尺寸非常小,因此产生在上述原理上操作的可靠钟表机芯代表主要的技术挑战。而且,为了精确地执行计时功能,需要很大的空间精度。
还可引用专利申请EP 3 106 934 A1。这描述用于轴在预定轴线上的枢转装置,该枢转装置设置有至少一个具有磁体的磁性轴承和用于使磁通量朝向轴的枢轴居中的结构。该居中结构包括周边部分和通过连接部件弹性连接到周边部分的中心部分。中心部分由磁导率高且尺寸小于磁体尺寸的材料形成。
通常,在诸如专利申请EP 3 106 934 A1或CH 711 220 A2中描述的已知的磁性居中装置中,在组装时检查装置的各个部件,并且如果由磁性轴承的至少一个磁体产生的磁场偏离中心一过大的值,则所生产的部件被拒绝。目前,对于已知的磁性居中装置,废品率过高,并且难以使此装置工业化,这构成缺点。
发明内容
本发明的目的为通过提供一种磁性装置来弥补现有技术的缺点,该磁性装置用于在钟表机芯中使轴居中在预定轴线上,其中由至少一个磁体产生的磁场线以简化的结构在轴的旋转轴线方向上适当地居中。
因此,本发明涉及一种用于在钟表机芯中使轴居中在预定轴线上的磁性装置,其包括独立权利要求1中限定的特征。
磁性居中装置的特定实施例在从属权利要求2至14中限定。
磁性居中装置的一个优点在于如下事实,即利用用于由磁体产生的磁场的居中垫,轴的一个端部枢轴可适当地居中在预定轴线上。磁场的强度在中心部分增加,该中心部分由垫构成,优选地由软铁磁材料制成,同时磁场的径向梯度也增加。因此,径向作用在轴的端部枢轴上的磁性恢复力增加,以便确保轴的正确居中。
用于轴的磁性居中装置的另一个优点在于如下事实,即借助于居中垫容易地实现磁场的良好居中。而且,包括垫的磁性轴承的简化结构易于生产。磁场重新居中2倍至3倍。在这些条件下,与现有技术的装置相比,在制造磁性居中装置之后被拒绝的部件数量大大减少。
附图说明
在下面的描述中,特别是关于附图,用于在钟表机芯中使轴居中在预定轴线上的磁性装置的目的、优点和特征将变得更加明显,其中:
- 图1为现有技术的磁性枢轴装置的纵向剖视图;
- 图2为利用根据本发明的磁性居中装置使轴在钟表机芯的预定轴线上磁性居中的原理视图;以及
- 图3为具有根据本发明的磁性居中装置的钟表机芯的一部分的局部剖视图。
具体实施方式
在下面的描述中,将仅简要描述在本技术领域中众所周知的用于在钟表机芯中使轴居中在预定轴线上的磁性装置的所有部分。
图2为用于在钟表机芯中使轴1居中在预定轴线上的磁性装置的简化图示。磁性居中装置包括至少一个磁性轴承20,以使轴1居中在预定轴线上。为此,轴1包括至少一个由铁磁材料制成的端部枢轴2。如图2中所示,磁性居中装置优选包括两个磁性轴承20、30,其位于轴1的两个端部枢轴2和端部枢轴3的任一侧上,轴1旨在钟表机芯运转时旋转。两个磁性轴承20、30具有使用磁吸引力将轴1保持在预定轴线上以用于其旋转的功能。
在该图2中,第一磁性轴承20从轴1的第一端部枢轴2依次包括至少一个可由红宝石制成的第一平衡(balance)枢轴托石10、第一中心部分4,该第一中心部分4可为由软铁磁材料制成的第一垫4,该第一中心部分4定位成以便在第一托石上居中。第一垫4例如居中定位在托石10上。第一垫4插入或驱动或胶合到由非磁性材料、诸如黄铜制成的第一垫圈8或衬套中的中心开口中。在包括第一垫圈8和用于使磁场居中的第一垫4的组件的正上方,定位有至少一个第一磁体6,该第一磁体6可具有与第一垫圈8相同的直径。例如,该永磁体可由钕-铁-硼制成。由第一磁体6产生的磁场通量重新居中,以便穿过第一垫4,从而增加第一铁磁枢轴2的径向吸引力,以使轴1居中在预定轴线上。当钟表机芯运转时,该预定轴线通常为轴1的旋转轴线。
在图2中,磁性居中装置还优选地包括第二磁性轴承30,该第二磁性轴承30面向轴1的与第一端部枢轴2相对的第二端部枢轴3定位。第二磁性轴承30从第二端部枢轴3依次包括至少一个可由红宝石制成的第二平衡枢轴托石11、位于第二托石上的第二中心部分5,该第二中心部分5可为由软铁磁材料制成的第二垫5。第二垫5例如位于第二托石11上居中定位。第二垫5插入或驱动或胶合在由非磁性材料、诸如黄铜制成的第二垫圈9或衬套中的中心位置中。在包括第二垫圈9和用于使磁场居中的第二垫5的组件的正上方,定位有至少一个第二磁体7,该第二磁体7可具有与第二垫圈9相同的直径。由第二磁体7产生的磁场通量重新居中,以便通过第二垫5,以增加第二铁磁枢轴3的径向吸引力,以使轴1居中在预定轴线上。
第一托石10和第一端部枢轴2之间或第二托石11和第二端部枢轴3之间的空间小于0.1 mm,并且优选小于0.03 mm。这取决于轴1和两个端部枢轴2、3的尺寸,其可具有小于1mm、并且优选地为大约0.15 mm的直径。因此,第一永磁体6和第二永磁体7通过每个垫4、垫5为每个枢轴2、枢轴3提供足够的磁吸引力。每个平衡枢轴托石10、11的厚度小于1 mm,并且优选地为大约0.06 mm。由软铁磁材料制成的每个中心部分或垫4、5可具有与每个端部枢轴2、3的直径相同的外径,或者例如0%至20%的更小直径。
然而,还可想到,由软铁磁材料制成的每个中心部分或垫4、5可具有与每个端部枢轴2、3的直径相同的外径,或者例如0%至20%的更大直径。
在每个磁性轴承20、30以这样的方式布置的情况下,便于每个部件的安装,允许每个磁体的磁通量更好地重新居中,从而将轴1的两个端部枢轴2、3保持在预定轴线上。由磁体6、7产生的磁通量重新居中2倍至3倍。
还应注意,每个中心部分或垫4、5以及轴1可由具有高磁导率的材料、诸如软铁磁材料形成。软铁磁材料可选自铁、钴、镍、镁、硅、铁钴合金、镍钴合金或铁镍合金。在一个实施例中,该材料可为磷的百分比小于或等于11%的镍-磷。根据另一变型,磁通量居中部件可完全由软磁性材料制成,其特征在于,矫顽场Hc小于5 kA/m,饱和大于0.5 T并且最大磁导率μ R 等于或大于1000。根据另一变型,该材料也可为硬磁性材料。
图3示出穿过具有根据本发明的磁性居中装置的钟表机芯的一部分的截面。该图3主要示出第一更完整的磁性轴承20和轴1的第一端部枢轴2,该轴1通过第一磁性轴承20磁性地保持在预定轴线上。
第一磁性轴承20包括第一支撑件22,该第一支撑件22包括在第一端部枢轴2的侧上的基部,该基部具有直径大于第一端部枢轴2的直径的开口23。第一磁性轴承20布置成以便支撑和引导第一端部枢轴2旋转。第一端部枢轴2穿过第一支撑件22中的开口23而没有直接接触。第一支撑件22也设计用于定位第一设定件21。为此,第一设定件21通过定位在第一支撑件22的上内部中的弹性装置24保持在第一支撑件22中的倒锥形座中。第一支撑件22为包括圆形边缘的旋转部件。
第一磁性轴承20在第一设定件21中从顶部依次包括第一上部托石12、第一永磁体6、用于使由第一磁体6产生的磁场通量居中的第一中心部分或垫4,所述第一垫4被驱动到第一非磁性垫圈或衬套8中,以及第一平衡枢轴托石10。第一端部枢轴2由穿过由软铁磁材料制成的第一垫4的磁场通量的吸引力适当地居中和吸引。
第一上部托石12布置成封闭设定件21的顶部并且用作第一磁体6的支撑件,第一磁体6的外径与第一上部托石12的外径相同。第一垫圈8还具有与第一永磁体6的外径相同的外径。第一平衡枢轴托石10的直径小于第一垫圈8的直径,同时固定在第一端部枢轴2的侧上的第一垫圈8中的下部中心空腔内。该第一平衡枢轴托石10具有用于第一端部枢轴2的支撑表面。
还应注意,在轴向冲击的情况下,第一端部枢轴2可向上往回推动第一平衡枢轴托石10以及包括它的第一设定件21。弹性装置24允许第一设定件21返回其初始位置。在由第一端部枢轴2受到的冲击之后的径向位移的情况下,第一支撑件中的开口23允许其位移受到限制。
仅参照图3描述第一磁性轴承20。然而,第二磁性轴承30可设置在第二端部枢轴3的与第一端部枢轴2相对的侧上。该第二磁性轴承包括与第一磁性轴承相同的部件(未示出)。
第二磁性轴承包括具有用于第二端部枢轴的开口的第二支撑件,由弹性装置保持在第二支撑件中的第二设定件。第二设定件从底部还依次包括:第二下部托石;第二永磁体;用于使由第二磁体产生的磁场通量居中的第二中心部分或垫,所述第二垫被驱动到第二非磁性垫圈或衬套中;以及用于第二端部枢轴的第二平衡枢轴托石。
利用第一磁性轴承和第二磁性轴承的布置,轴的第一端部枢轴和第二端部枢轴通过穿过铁磁垫的磁体的磁通量的最大磁吸引力居中保持平衡。
还应注意,第一平衡枢轴托石10和第二平衡枢轴托石11的每个支撑表面可具有形状类似球形帽的凹槽,以防止轴的第一端部枢轴和第二端部枢轴的过度径向位移。
基于以上描述,本领域技术人员可想到用于在钟表机芯中使轴居中在预定轴线上的磁性装置的若干变型实施例,而不脱离由权利要求限定的本发明的范围。
Claims (16)
1.一种用于在钟表机芯中使轴(1)居中在预定轴线上的磁性装置,所述装置包括至少一个第一磁性轴承(20),所述第一磁性轴承(20)包括第一磁体(6),所述第一磁体(6)旨在在所述轴(1)的由铁磁材料制成的第一端部枢轴(2)上施加吸引力,
其特征在于,所述第一磁性轴承(20)包括安装在所述第一磁体(6)和所述轴(1)的所述第一端部枢轴(2)之间的由铁磁材料制成的至少一个第一中心部分(4),该第一中心部分(4)居中定位在由非磁性材料制成的第一垫圈或衬套(8)中,使得由所述第一磁体(6)产生的磁场通量通过所述第一中心部分(4)居中,以便在所述预定轴线上磁性吸引所述轴(1)的所述第一端部枢轴(2),
所述第一磁性轴承(20)还包括安装在所述第一中心部分(4)和所述轴(1)的所述第一端部枢轴(2)之间的第一平衡枢轴托石(10),并且
所述第一中心部分(4)被胶合或驱动到所述第一垫圈或衬套(8)中的中心开口中,并且所述第一垫圈或衬套(8)与所述第一中心部分(4)一起与所述第一磁体(6)和所述第一平衡枢轴托石(10)直接接触。
2.根据权利要求1所述的磁性居中装置,其特征在于,所述第一中心部分(4)的所述直径与所述第一端部枢轴(2)的所述直径相同,或者比所述第一端部枢轴(2)的所述直径大0%至20%。
3.根据权利要求1所述的磁性居中装置,其特征在于,所述第一中心部分(4)的所述直径与所述第一端部枢轴(2)的所述直径相同,或者比所述第一端部枢轴(2)的所述直径小0%至20%。
4.根据权利要求1所述的磁性居中装置,其特征在于,所述第一平衡枢轴托石(10)由红宝石制成。
5.根据权利要求1所述的磁性居中装置,其特征在于,所述第一中心部分(4)由软铁磁材料制成。
6.根据权利要求1所述的磁性居中装置,其特征在于,所述第一垫圈或衬套(8)由黄铜制成。
7.根据权利要求1所述的磁性居中装置,其特征在于,所述第一磁体(6)的所述外径与所述垫圈或衬套(8)的所述外径相同并且与所述第一平衡枢轴托石(10)的所述外径相同。
8.根据权利要求1所述的磁性居中装置,其特征在于,所述第一磁体(6)的所述外径与所述垫圈或衬套(8)的所述外径相同,并且所述第一平衡枢轴托石(10)的直径小于所述第一垫圈或衬套(8)的所述直径,同时固定在所述第一端部枢轴(2)的侧上所述第一垫圈或衬套(8)中的下部中心空腔内。
9.根据权利要求7所述的磁性居中装置,其特征在于,所述第一磁性轴承(20)包括:第一支撑件(22),所述第一支撑件(22)包括在所述第一端部枢轴(2)的侧上的基部,所述基部具有直径大于所述第一端部枢轴(2)的所述直径的开口(23),用于所述第一端部枢轴(2)的非接触通道;第一设定件(21),其定位在所述第一支撑件(22)中并且通过弹性装置(24)保持在所述第一支撑件(22)中的倒锥形座中,并且该设定件依次包括第一上部托石(12)、第一永磁体(6)、定位在所述第一垫圈或衬套(8)中的第一中心部件(4)以及第一平衡枢轴托石(10)。
10.根据权利要求1所述的磁性居中装置,其特征在于,所述磁性居中装置包括第二磁性轴承(30),所述第二磁性轴承包括第二磁体(7),所述第二磁体(7)旨在在所述轴(1)的由铁磁材料制成的第二端部枢轴(3)上施加吸引力,所述第二端部枢轴(3)与所述轴(1)的所述第一端部枢轴(2)相对。
11.根据权利要求10所述的磁性居中装置,其特征在于,所述第二磁性轴承(30)包括安装在所述第二磁体(7)和所述轴(1)的所述第二端部枢轴(3)之间的由软铁磁材料制成的第二中心部分(5),该第二中心部分(5)居中定位在由非磁性材料制成的第二垫圈或衬套(9)中,以便使由所述第二磁体(7)产生的所述磁场通量穿过所述第二中心部分(5)居中,从而在所述预定轴线上磁性吸引所述轴(1)的所述第二端部枢轴(3),所述第二中心部分(5)的所述直径与所述第二端部枢轴(2)的所述直径相同,或者比所述第二端部枢轴(2)的所述直径大0%至20%,并且所述第二磁性轴承(30)还包括安装在所述第二中心部分(5)和所述轴(1)的所述第二端部枢轴(3)之间的第二平衡枢轴托石(11)。
12.根据权利要求10所述的磁性居中装置,其特征在于,所述第二磁性轴承(30)包括安装在所述第二磁体(7)和所述轴(1)的所述第二端部枢轴(3)之间的由软铁磁材料制成的第二中心部分(5),该第二中心部分(5)居中定位在由非磁性材料制成的第二垫圈或衬套(9)中,以便使由所述第二磁体(7)产生的所述磁场通量穿过所述第二中心部分(5)居中,从而在所述预定轴线上磁性吸引所述轴(1)的所述第二端部枢轴(3),所述第二中心部分(5)的所述直径与所述第二端部枢轴(2)的所述直径相同,或者比所述第二端部枢轴(2)的所述直径小0%至20%,并且所述第二磁性轴承(30)还包括安装在所述第二中心部分(5)和所述轴(1)的所述第二端部枢轴(3)之间的第二平衡枢轴托石(11)。
13.根据权利要求11所述的磁性居中装置,其特征在于,所述第二平衡枢轴托石(11)由红宝石制成。
14.根据权利要求12所述的磁性居中装置,其特征在于,所述第二平衡枢轴托石(11)由红宝石制成。
15.根据权利要求11所述的磁性居中装置,其特征在于,所述第二垫圈或衬套(9)由黄铜制成。
16.根据权利要求12所述的磁性居中装置,其特征在于,所述第二垫圈或衬套(9)由黄铜制成。
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