CN1375751A - 一种具有发电机的计时装置 - Google Patents

Abstract

一种计时装置包括:时基;尤其由带有永久磁铁的转子和至少一个线圈形成的发电机;带有与发电机连接以驱动发电机的主发条的发条盒;同样由发条盒驱动的模拟式时间显示元件。只要发条盒提供的扭矩C_B大于或等于最小同步扭矩C_SYNC,这些时间显示元件就可相对于时基基本同步地进行操作。计时装置还包括用于制动所述发电机的元件及磁性元件,当发电机停止时磁性元件和转子之间的静态定位扭矩C_P可以使转子保持在基本静止的位置。当时间显示元件不能以与时基基本同步的方式工作时,发电机制动元件被触发。磁性元件设置成使静态定位扭矩C_P大于或等于基准扭矩C_REF,这样,发条盒施加在转子上的扭矩C_B等于最小同步扭矩C_SYNC。

Description

一种具有发电机的计时装置

技术领域

本发明涉及一种计时装置，其包括：时基；发电机，其尤其是由永磁转子和至少一个线圈组成；发条盒，其带有与所述发电机连接以驱动发电机的主发条；同样由所述发条盒驱动的模拟式时间显示元件，只要发条盒提供的扭矩大于或等于最小同步扭矩，模拟式时间显示元件就相对于时基基本同步地进行操作；用于制动发电机的元件；磁性元件，当发电机停止时，磁性元件和转子之间的静态定位扭矩可以使转子保持在基本上静止的位置。

背景技术

在欧洲专利No.0822470中公开了一种此类型的装置。此专利涉及一种电子计时装置，包括：由带有主发条的发条盒形成的动力源，主发条可由人工或自动地上紧，并与交流发电机相连，可为计时装置的电路提供能量；一组时间指针，其由被发条盒驱动的齿轮系带动；用于调节发电机转速以制动或停止发电机的制动元件；以及磁铁，一旦发电机停止，磁铁可防止发电机转动。

这些磁铁放置在发电机转子的周边的附近。它们具有非常弱的引力，并对转子施加较弱的静态定位扭矩。为使转子能再次转动，此静态定位扭矩必须不大于在储备能量几乎耗尽时发条盒所能提供的扭矩。

这种装置具有一些缺点。实际上，当不能保证指针和时基之间的最小同步扭矩时，表还是能继续工作。因此，主发条继续被松开，直到储备能量完全被耗尽为止。

而且，鉴于最小同步扭矩对应于将主发条上紧1.5圈，而上条机构缠绕7圈可将主发条上紧1圈，因此，在表再次以同步方式工作之前必须将上条机构至少绕上10圈。

发明内容

因此，本发明的目的是克服上述现有技术中的缺点。此目的是这样实现的：为计时装置提供停止装置，当计时装置不工作时，停止装置可使发条盒扭矩保持接近于最小同步扭矩；当储备能量不足以使计时装置以基本同步的方式工作时，停止发电机。

因此本发明涉及一种用于上述形式计时装置的停止装置，其特征在于：当时间显示元件不能以与时基基本同步的方式工作时，发电机制动元件被触发，从而停止发电机；磁性元件设置成其施加在发电机转子上的静态定位扭矩大于或等于基准扭矩，这样，发条盒施加在转子上的扭矩等于最小同步扭矩。

为了得到与转子间的静态定位扭矩大于或等于基准扭矩的磁铁，必须考虑某些量的离差，如转子的杂散磁场、转子的制造和装配公差或磁铁的磁化程度。为此，必须制造一个定位磁铁，其磁通量可与转子产生静态定位扭矩，其比最小同步扭矩大很多。通过将这种磁铁设置在计时装置的一个预定的固定位置，为重新起动发电机上条机构所需上紧的圈数可能很大。

实际上参考图3，考虑上述不确定性，磁铁的选择对应于磁铁和转子间的静态定位扭矩C_T，其相当于上紧约4圈所需的发条盒扭矩。根据本发明，当发条盒上紧约1.5圈时，发电机停止。

因此，当发条盒被上紧时，发电机并不重新起动，直到上条机构最少上紧了17圈为止。假定戴表人每次操作可将上条机构上紧1.5圈，那么为重新起动表他必须进行12次操作，这会使他认为表已经不能使用了。

为了克服这一缺点，本发明的第二方面涉及一种停止装置，其还包括用于调节磁铁和转子间静态定位扭矩的元件，其可以调节扭矩使其基本等于基准扭矩，这样，发条盒施加给转子的扭矩等于指针和时基之间的最小同步扭矩。

考虑到系统性能的恶化，尤其是发条盒的磨损和齿轮润滑或污染的问题，采用了安全系数。

这种调节允许使计时装置在约2或3次操作后能快速地起动，同时保证模拟式时间显示元件和时基同步。

根据本发明，计时装置总是同步地工作，时间显示元件能相对于时基连续或跳跃性地向前运动。在一个优选实施例中，最小同步扭矩被选定为能保证时间显示元件以与时基同步的方式连续工作。

本发明还涉及调节磁铁和转子之间的静态定位扭矩的有关方法。

附图说明

通过下文中以非限制性实施例的方式进行的介绍并结合附图，可以清楚本发明的其它特征和优点。在附图中：

图1显示了根据本发明的计时装置的简化图；

图2显示了计时装置发电机的剖视图；

图3显示了根据一个优选实施例的具有主发条的发条盒的上紧/松开图，表示了主发条圈数和主发条施加给转子的扭矩C_B之间的函数变化关系。

具体实施方式

图1显示了根据本发明的计时装置，包括由矩形框1表示的发电机，其具有磁性转子2和至少一个线圈组件3。最好使用3个线圈放置到转子附近。转子通过齿轮系4与装有主发条6的发条盒5机械地相连。主发条可以由人工或自动的上条机构上紧，这种上条机构已为人所知，在图中未显示出。齿轮系4同时与模拟式时间显示元件7相连，模拟式时间显示元件7由一组指针(8，9，10)以传统方式形式，并可旋转地固定在转子2上。因此，只要转子2运动，这些显示元件7也运动。

发电机1提供给定频率的交流电压。此频率最好为5.33圈/秒。发电机与全波整流器11相连，全波整流器11包括滤波电容器，其输出端与逻辑控制电路12相连。电路12也接收与时间有关的数据。此数据由时基13提供，时基13尤其由石英振荡器14形成，石英振荡器14可以将给定频率，通常为32768Hz的脉冲信号提供给各个分频器15。这里没有给出逻辑控制电路12的内部详细情况。实际上，在现有技术尤其是欧洲专利No.0822470中这种电路已为人所知。

逻辑控制电路12允许开关元件16通过信号17被触发，此元件尤其可以由源极-漏极连接在发电机1的端子之间的MOS晶体管形成。这些开关元件具有瞬时短路发电机1的功能，以便可以调节其转速。根据所要求的短路时间，转速可或多或少地减小。

包括了逻辑控制电路12和开关元件16的组件构成了发电机1的制动元件。

本发明的一个目的是得到一种计时装置，其总是能以同步的方式工作，同时当计时装置不工作时可将剩余能量存储在发条盒内。这就是当发条盒5的储备能量不足以保证时间显示元件7相对于时基13同步时采用制动元件来停止发电机1及连接在发电机1上的指针8，9，10和发条盒的主发条6的原因。

然而对于这种形式的计时装置，本领域的技术人员知道如何确定为保证指针相对于时基同步所必要的主发条圈数。此必要的圈数对应于基准扭矩C_REF，这样，发条盒5施加在转子2上的扭矩等于最小同步扭矩。为了确定对应于磁铁和转子之间的静态定位扭矩C_P的扭矩，基准扭矩C_REF最好应乘上安全系数f_s，以将系统性能的恶化考虑在内。

当通过降低发条盒5施加在转子2上的扭矩使其小于时间显示元件7和时基13之间的最小同步扭矩C_SYNC时，发电机1的转速使得基准频率下显示元件和时基之间的同步不可能通过制动而简单地完成。

然后发电机制动元件来执行制动。接着开关元件16从逻辑控制电路12中接收连续信号17，使得发电机1的端子产生延时短路。然后发电机的速度降到几乎为零。

发电机1的完全停止由至少一个邻近转子2的周边放置的磁铁18来保证。磁铁18设置成使磁铁和转子间的静态定位扭矩C_P大于或基本等于基准扭矩C_REF，这样，发条盒5施加在转子2上的扭矩等于最小同步扭矩C_SYNC。因此，当开关元件16以延时方式被触发时，一旦制动元件被释放，扭矩C_P使转子2停止并基本保持静止。

如图2所示，发电机1绕固定在小齿轮上的轴21放置，小齿轮与中间轮23啮合，中间轮23本身又和齿轮系的未示出的其它部分啮合。转子由两个凸缘即上凸缘24A和下凸缘24B形成，在凸缘上设置了相同数目的磁铁，分别为25A和25B，其极性交错地排列。这些凸缘固定在发电机轴21上。在两个凸缘24A和24B之间设置了3个线圈3。

最好在每一凸缘上采用6个磁铁。上凸缘24A和下凸缘24B上的磁铁25A和25B相互面对，定位成使它们相互吸引，从而形成一个属于发电机的封闭磁场F。应注意的是，用于各凸缘的磁铁25A和25B可以有不同的厚度。

在发电机1的周边设置了至少一个方向可变的定位磁铁18，根据其极性的方位19，磁铁18可以产生一个相关的方向可变磁场P。因此，定位磁铁18和转子的凸缘24A，24B间的静态定位扭矩C_P是可变的。

磁铁18和转子2间的静态定位扭矩C_P尤其取决于两者之间的距离以及它们各自的磁化程度。这就是在优选实施例中为得到大于或基本等于基准扭矩C_REF的扭矩C_P而采用可调节扭矩C_P的元件的原因。

此调节通过调节磁铁18的位置来实现。在此优选实施例中，磁铁18是旋转移动的，这样例如当装配计时装置时可容易地改变扭矩C_P。也可以提供以平移方式滑动的磁性元件，或者能达到相同效果的元件。

可以有利地采用磁性螺钉18，其拧入为此目的而设置在计时装置的夹板或支撑夹板上的孔中。此螺钉具有如沟槽19的对称结构，可指示磁性方向并使螺钉可以用工具拧动。值得注意的是，磁性指示也可用作动作元件，以调节磁铁的方位。

另外，考虑到系统性能的恶化，用于调节扭矩C_P的基准扭矩C_REF应乘上安全系数f_s。

最后，一旦调节好就固定磁铁18，这样在冲击或专业人士进行日常修理时可避免任何能改变静态定位扭矩C_P的可能性。固定方法可以是粘结，焊接或任何其它本领域技术人员已知的方法。

然而在一个特别的实施例中，也可以提供一种调节元件，其以非限定的方式固定或不固定，以便在发生故障时专业人士可以再次调节扭矩C_P。

在本发明的一个有利实施例中，在磁性转子的周边规则地设置了两个或更多定位磁铁，以便消除各定位磁铁引起的杂散磁场。

本发明还涉及一种调节磁铁18和转子2之间的静态定位扭矩C_P的方法。此方法涉及一种具有如图1和2所示元件的计时装置。

通过这种方法所要达到的目的是，得到大于或基本等于基准扭矩C_REF的静态定位扭矩C_P，这样，发条盒5施加在转子2上的扭矩等于最小同步扭矩C_SYNC。为了在计时装置以同步方式再次工作之前只须上紧最少的圈数，应有利地调节此扭矩C_P。考虑到系统性能的恶化，扭矩C_P最好乘上安全系数f_s一起调节。

首先，磁铁18被磁化，例如沿磁性标记19的方向。然后将磁铁18放到转子2的附近。磁铁的磁能和它与转子间的距离限定了磁铁和转子间的静态定位扭矩C_P。此扭矩C_P尤其根据磁铁18相对于转子2的方位而变化。这就是最好使用可旋转移动的磁性螺钉的原因。

其次，此磁铁18选择和定位成使初始扭矩C_P大于基准扭矩C_REF。实现这种选择时应考虑到所有不利的偏差，尤其是转子的杂散磁场和磁铁的磁化程度。在装配中，磁铁18旋转地进入到定位扭矩C_P具有最大值的位置。

当磁性方向径向于转子轴时扭矩C_P具有最大值。标记19最好应处于磁性方向。但应注意的是，此标记19可以处于任何其它的方向，只要通过它可以确定磁铁的磁性方向。

第三，发条盒的主发条6由一个未示出的自动机构或人工地预上紧，上紧圈数大于或基本等于与C_REF相对应的圈数。最好应选择考虑了系统性能恶化的扭矩。例如，对扭矩C_REF而言，其对应于主发条约1.5圈的扭矩，为使发条盒施加在转子上的扭矩等于最小同步扭矩，应选择对应于主发条约2圈的扭矩。发条盒5例如可由棘轮螺钉或上条轴来预上紧。

第四，一旦发条盒的主发条被预上紧，磁铁18就通过自动机构或人工地发生运动，直到发电机1起动。当采用磁性螺钉时此运动为转动，而当采用滑动螺钉时此运动为平移。采用磁性螺钉时，通过一简单的螺丝起子就可以有利地使磁铁旋转。在这种情况下，通过螺钉的旋转，磁铁18和转子2之间的静态定位扭矩C_P降低，并小于发条盒施加在转子上的扭矩。因此，发电机1开始运动。这个运动可以通过测量发电机输出端的电压来检测。

最后，为了防止尤其是在出现冲击的情况下对调节的任何干扰，磁铁18的位置最好应固定。这种固定可以通过本领域的技术人员已知的任何方法来得到，尤其是粘结或焊接。

图3显示了根据本发明一个优选实施例的主发条圈数和主发条施加在转子上的扭矩之间的函数变化关系。此图是在主发条的上紧和松开的过程中通过作为发条盒上紧圈数的函数以克·毫米(g·mm)为单位来绘制的。通常来说，发条盒的1圈对应于计时装置大约能工作8小时。当然，所有这些值及下文中将给出的值只是示例性的。

曲线A对应于上紧过程，其从主发条完全松开的点A1处开始，在发条盒上紧了八、九圈的过程中主发条被上紧，之后曲线到达最大上紧时的点A2处，这样，发条盒的潜在扭矩约为950克·毫米。

曲线B表示了在发条供应能量给系统的过程中主发条松开的过程。曲线B在点B1处开始，点B1对应的扭矩值约为800克·毫米(由于不可避免的系统机械损耗，此扭矩值小于点A2处的扭矩值)。曲线B在主发条完全松开的点B2处结束，此值显然和点A1相重合。

可以注意到，如果计时装置是自动地上紧，曲线将遵循由计时装置所进行运动的函数，上紧和松开操作根据情况而严格地交替进行。

图中通过曲线B的点S还显示了最小同步扭矩C_SYNC的值。只要发条盒能提供大于此最小值的扭矩，发电机转子就可以达到额定转速，使计时装置保持准确的计时。

曲线A上与点S对应的是点S’。扭矩C_S’和扭矩C_SYNC之间的差代表了戴表人为上紧发条而必须施加在上条机构上的扭矩。

图中通过点P还显示了磁铁和转子间的静态定位扭矩C_P的值。这个值考虑了由于系统性能的恶化而带来的安全系数F_s。

最后，图中通过点T还显示了当未实施本发明的调节扭矩C_P的方法时磁铁和转子间所必需的静态定位扭矩C_P的值，以便保证在无法进行同步工作时停止发电机。

在所示示例中，在图3中，从对应于主发条6完全上紧的点B1的位置开始，计时装置能正常地工作，制动装置只用来限制发电机1的转速。

此操作模式可持续发条盒5的6圈(相当于比40小时稍长一些)，当然要假定在此期间主发条6没有被人工或自动地上紧。随着时间的逐渐过去，由制动元件施加的后续的制动再发生的频率变得越来越小。

只要发电机旋转，相对于发电机1的惯性扭矩来说静态定位扭矩C_P可忽略不计。这就是计时装置能继续正常地工作直到点S处的原因。

当到达点S处，发条盒5的上紧圈数变得不足以保证时间显示元件7和时基13之间的最小同步扭矩C_SYNC。然后制动元件被触发，逻辑控制电路12发出一连续信号17，从而以延时方式触发开关元件16。然后发电机1停止，并被磁铁18和转子2间的静态定位扭矩C_P保持在静止状态。然后制动元件被释放。由于扭矩C_P大于扭矩C_SYNC，转子被有效地保持在静止状态。

指针(8，9，10)也停止，使得使用者知道需要上紧表的主发条。使用者施加在上条机构上的扭矩必须足以使扭矩从松开曲线B上的点S到达上紧曲线A中的点S’。在约2或3次操作后，发条盒施加在转子上的扭矩C_B就大于扭矩C_P，使得发电机及时间显示元件7重新同步地工作，这与机械表完全相似。

应注意到，最好扭矩C_P选择成使用者必须进行2或3次操作以使表重新起动。因此，在表一开始重新工作时使用者就停止上紧的情况下，此状态仍可持续几小时。这并不阻碍使用者完全地上紧表而使其工作得更长时间，在表是自动上紧的情况下尤其如此。

Claims (14)

1.一种计时装置，其包括：时基(13)；发电机(1)，其尤其是由带有永久磁铁的转子(2)和至少一个线圈(3)形成；发条盒(5)，其带有与所述发电机连接以驱动所述发电机的主发条；同样由所述发条盒驱动的模拟式时间显示元件(7)，只要所述发条盒提供的扭矩C_B大于或等于最小同步扭矩C_SYNC，所述时间显示元件就可相对于所述时基基本同步地进行操作；用于制动所述发电机的元件(12，16)；磁性元件(18)，当所述发电机停止时，所述磁性元件和转子之间的静态定位扭矩C_P可以使所述转子保持在基本静止的位置，其特征在于，当所述时间显示元件不能以与所述时基基本同步的方式工作时，所述发电机制动元件被触发，所述磁性元件设置成所述静态定位扭矩C_P大于或等于基准扭矩C_REF，这样，所述发条盒施加在所述转子上的扭矩C_B等于所述最小同步扭矩C_SYNC。

2.如权利要求1所述的计时装置，其特征在于，所述计时装置还包括用于调节所述磁性元件(18)和转子(2)之间的静态定位扭矩C_P的元件(19，20)，其可调节所述扭矩C_P使其基本上等于所述基准扭矩C_REF。

3.如权利要求2所述的计时装置，其特征在于，考虑到系统性能的恶化，所述基准扭矩C_REF应带有安全系数f_s。

4.如权利要求3所述的计时装置，其特征在于，所述扭矩C_P大于所述基准扭矩C_REF与使用者为上紧所述计时装置而施加的扭矩之和。

5.如权利要求4所述的计时装置，其特征在于，所述磁性元件(18)是可旋转和/或可平移的移动件(20)。

6.如权利要求5所述的计时装置，其特征在于，所述磁性元件(18)在所述定位扭矩C_P调节后被固定。

7.如权利要求6所述的计时装置，其特征在于，所述磁性元件(18)具有标记了磁性方向的部分(19)。

8.如权利要求7所述的计时装置，其特征在于，用于标记磁性方向的所述部分(19)为螺钉沟槽。

9.一种调节如上述任一项权利要求所述计时装置的起动的方法，其特征在于，当根据下述步骤装配所述计时装置时可调节所述静态定位扭矩C_P：

将所述磁性元件(18)安装在所述转子(2)的附近；

定位所述磁性元件(18)，使得所述磁性元件和转子之间的静态定位扭矩C_P大于所述基准扭矩C_REF，这样，所述发条盒(5)施加在所述转子上的扭矩C_B等于所述最小同步扭矩C_SYNC；

预上紧所述发条盒，使得其扭矩C_B大于或基本等于所述基准扭矩C_REF；

使所述磁性元件转动和/或平移，直到所述发电机(1)起动。

10.如权利要求9所述的调节方法，其特征在于，选择所述磁性元件(18)时应考虑所有不利的偏差。

11.如权利要求9所述的调节方法，其特征在于，所述磁性元件的初始定位可设成使所述磁性元件和所述转子之间的静态定位扭矩C_P处于最大值。

12.如权利要求9所述的调节方法，其特征在于，考虑到系统性能的恶化，所述基准扭矩C_REF应带有安全系数f_s。

13.如权利要求9所述的调节方法，其特征在于，所述扭矩C_P可调节成大于所述基准扭矩C_REF与使用者为上紧所述计时装置而施加的扭矩之和。

14.如权利要求9到13中任何一项所述的调节方法，其特征在于，所述方法还包括一旦调节好所述静态定位扭矩C_P就用其它的步骤来固定所述磁性元件。

Images