CN2101900U

CN2101900U - 石英钟机心的步进机构

Info

Publication number: CN2101900U
Application number: CN91225009U
Authority: CN
Inventors: 许木川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-09-20
Filing date: 1991-09-20
Publication date: 1992-04-15

Abstract

一种石英钟机心的步进机构，包括有：一定子，由一主定子及一副定子组成，该主定子两端形成环形内齿状分布的主磁极，而该副定子，在板片边缘形成环形外齿状的副磁极，适当间隔地与各主磁极固定啮合；一转子，叠设在前述副定子上，周缘设有间隔设置的N-S环布磁极，而与上述主、副磁极形成对应；当每次主、副磁极磁场产生变化时，可使转子带动与之同轴的秒针轴转动单一磁极所占的角度，并驱动指针。本实用新型可根据需要设定转子每次转动的角度，使机构运行稳定，运行噪音低，精度高。

Description

本实用新型涉及一种石英钟机心的步进机构，特别是指一种可使驱动秒针的转子按所设定的小角度来转动的石英钟步进机构。

现有的石英钟机心，大致如图1所示：由一步进机构A、一指针驱动齿轮组B及一预设有石英振荡晶体和集成电路（IC）元件的电路板C所构成；其中，步进机构A是由一螺管线圈A1、一定子A2及一内部设有永久磁铁的转子A3所构成；由矽钢片所制成的定子A2，在其框体上形成一开口端，而另一侧边套入于螺管线圈A1内，并于开口端将转子A3围设包绕其间，于是当电路板C利用石英振荡及IC的控制每隔一秒产生正负向周期变化的脉冲波时，螺管线圈A1将产生磁场N－S的极性变化，同时定子A2的开口端感应N－S磁极变化，通过此磁极的变化使内部设有对应极性的永久磁铁的转子A3产生每次180°的旋转（即每隔一秒钟产生一次180°的转动），而由于该转子A3顶部设有齿部A31，故可由该齿部A31在旋转时带动秒针，进而提供整体指针驱动齿轮组B所须的转动力矩。

如图2所示，即该转子A3带动整体指针驱动齿轮组B的细部构造示意图，其中指针驱动齿轮组B，是由具有双层齿轮构造的时针、分针、秒针齿轮B1、B2、B3（各齿轮下端可套设指针）及转换齿轮B4、B5、B6所组成，其动作是由转子A3的齿部A31依序驱动以多级式啮合连动的转换齿轮B4、秒针齿轮B3、转换齿轮B5、分针齿轮B2、转换齿轮B6最后至时针齿轮B1；而目前利用该转子A3带动指针驱动齿轮组B的机构，存在如下几个缺点：

1.由于时钟的秒针在钟面上每次转动角度为6°（亦即1／60圈），然而转子A3（即齿部A31）每次的转动角度是180°，因此上述现有石英钟机心，尚须在转子A3与秒针齿轮B3之间加设一个具有减速作用的双层式转换齿轮B4。

2.转子A3每次偏摆转动180°，因此其瞬间角位移的速度快、惯性大，故转动时将受惯性影响而有偏摆过头再略回弹的抖动现象，而实际上此一结果，将连带地使受其间接驱的秒针在钟面转时，同样会产生偏摆过头再回弹的抖动现象。

3.当转子A3以较大转矩偏摆转动180°，并驱动相关机件时所产生的噪音（滴答声）将较大（在夜深人静时更容易查觉）。

4.现有石英钟机心的转子A3每次转动180°所产生较大的转矩、惯性及在传动结构较复杂等情形下，都会影响其传动的稳定性，故较容易产生误差，就其实际装配作业而言，常须花费甚多人力用于检修故障及测试误差。

本实用新型的目的，即在于提供一种可适当设定转子的转动角度，使其每秒角位移变小而更能稳定传动的石英钟机心的步进机构。

本实用新型是这样实现的：该石英钟机心步进机构主要是由一定子、一转子及一螺管线圈所组成，其中该螺管线圈可藉一设有石英振荡体及IC的电路板产生正负向周期变化的脉冲波，而使定子的开口端感应N－S磁极变化；

该定子包含有一主定子及一副定子，而该转子在周缘设有若干组间隔设置的N－S环布磁极，其中：

该主定子，呈略开口状框体，其一侧边套设有上述的螺管线圈，开口处两端形成有环形内齿状分布的多个主磁极；

该副定子，设置于上述主定子的各主磁极之间，其于边缘形成环形外齿状的多个副磁级，且各副磁极与主磁极间预留适当间隙而形成固定啮合；

该转子，是叠设于前述副定子上，其周缘间隔N－S环布磁极，而与上述主、副定子间隔设置的各主、副磁极形成对应。

运作时，主定子会将螺管线圈感应的磁场，扩散至两端的各主磁极，同时副定子的各副磁极将相对产生反向于主磁极的反磁场，并在每次主、副磁极磁场产生变化是，使转子往顺时针方向转动单一磁极所占的角度，而可带动轴设在转子轴心上的秒针轴，进而驱动相关的指针驱动齿轮组。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

（1）可按需要设定转子每次转动的角度，使其转动角度远小于180°，故其瞬间角位移的速度、惯性等，均小于现有石英钟，因此本实用新型转子及相关驱动构件的运动非常稳定，不致产生有偏摆过头再略回弹的抖动现象。

（2）本实用新型中转子每次的转动角度远小于现有石英钟转子的180°因此其准确度较高，不但可降低故障率，且在转子驱动相关机件时较现有石英钟安静，因此可改善现有石英钟机心在运作时会产生较大声响的缺点，此一近无声的设计，可降低石英钟噪音对人睡眠的干扰。

（3）本实用新型能由一个转子轴心同步驱动两组指针驱动齿轮组，可形成双组机心结构，更适用于大型双面户外钟。

下面结合附图及实施例对本实用新型作详细说明：

图1是现有石英钟机心的结构示意图；

图2是现有石英钟机心中转子带动指针驱动齿轮组的动作示意图；

图3是本实用新型第一实施例石英钟机心的步进机构中定子的结构示意图；

图4是本实用新型第一实施例石英钟机心的步进机构中转子的结构示意图；

图5是本实用新型第一实施例中电路板所产生的脉冲波示意图；

图6是本实用新型第一实施例中在脉冲1t时主、副磁极的磁场分布状态示意图；

图7是本实用新型第一实施例中在脉冲3t时主、副磁极的磁场分布状态示意图；

图8是本实用新型第一实施例中转子沿顺时针方向前进一格后的位置状态示意图；

图9是本实用新型第一实施例中使转子每次转动角度为6°时，转子的结构示意图；

图10是本实用新型第一实施例中使转子每次转动角度为6°时，定子的结构示意图；

图11是本实用新型第一实施例中步进机构与其相关的指针驱动齿轮组的组合剖面示意图；

图12是本实用新型第二实施例的剖面示意图。

如图3、4所示，分别为本实用新型第一实施例石英钟机心的步进机构中定子与转子的设置示意图，该定子是由一主定子11及一副定子12所组成，其中：

该主定子11，是由矽钢片所制成的薄板，呈一略开口状框体，在框体的一侧边，其中间套设有一受电路板2控制的螺管线圈3，开口处两端形成有相向且环形内齿状分布的多个主磁极111。

该副定子12，亦为矽钢片所制成的圆状薄板，设置在上述主定子11的各主磁极111之间，其于边缘形成环形外齿状的多个副磁级121，使各副磁极121和主磁极111间留有适当间隙M而形成固定啮合。

该转子13，是由磁粉所制成的扁圆状体，可叠设在前述副定子12上方，其周缘设有N－S－N－S……间隔设置的环布磁极，而与上述主、副定子11、12间隔设置的各主、副磁极111、121形成对应。

将上述构件组合，可产生如下的功能：

（1）电路板2可由其内所预设的石英振荡晶体与IC元件产生如图5所示的正负向脉冲波。

（2）螺管线圈3可在电路板2产生的正负向脉冲波作用下，在其两端产生正负向的N－S磁场变化。

（3）主定子11会将螺管线圈3的N－S磁场，扩散到两端各主磁极111。

（4）副定子12在上述主定子11各磁极111感应N－S磁场的同时，其周缘两侧环形外齿状分布的各副磁极121将会相对产生S－N的反磁场。

于是针对电路板2产生如上述图5中之脉冲波变化时，转子13将会产生如下动作：

（1）在脉冲波之1t周期时，由螺管线圈3感应主、副磁极111、121的磁场分布情形如图6所示，而转子13原先所预设的磁极分布，是如前述图4所示，因此对照图4及图6，使转子13与副定子12以同心对应叠合时可知，此时转子13的a点位置与主定子11P点处的主磁极111相吸引（前者具S极性、后者具N极性，在此为使说明简单明了，因此仅举出特定位置点的吸引说明，实际上转子13间隔环设的各N极及S极，会与各主、副磁极111、121环状分布的各对应处相互吸引）。

（2）在脉冲波的2t周期时，螺管线圈3的磁场消失，各主、副磁极111、121虽都无磁性，但由于二者的材质本身具有吸磁性，而能与转子13周缘各环布磁极相吸引，故此时转子13的a点仍与主定子P点处的主磁极111相吸引，因此此时转子13不转动。

（3）在脉冲波的3t周期时，螺管线圈3产生与在1T时反相的磁场，在各主、副磁极111、121的磁场分布情形如图7所示，此时对照图7及图4可知转子13的B点位置受P点处的主磁极111吸引（前者具N极性、后者具S极性），因此转子13将往顺时针方向前进一格（即转动单一磁极所占的角度），其转动后的位置状态如图8所示。

（4）在脉冲波的4t周期时，螺管线圈3的磁场消失，各主、副磁极111、121均无磁性，此时转子13的B点仍与主磁极111的P点相吸持，故无位移。

（5）在脉冲波的5t周期时，螺管线圈3产生与在1T时相同的磁场，因此各主、副磁极111、121的磁场分布情形将回复至如图6所示，此是对照图6及图8可知转子13的C点位置受P点处的主磁极111吸引（前者具S极性、后者具N极性），因此转子13将往顺时针方向前进一格（其转动后的位置不再另行示出），如此转子13即形成间隔时间前进一预定角度的循环动作。

由上述说明可知，本实施例中的转子13每次转动的角度是对应于单一磁极所占的角度，而在一圆周上所设的磁极数目是可预先设定的，因此转子13每秒的角位移可随圆周的磁极数目而改变，例如当欲使转子13转动一格即对应于如钟面上秒针移动一秒的摆动角度，则只要将转子13与定子（包含主、副定子11、12）各设置如图9、10所示；其中，如图9所示，转子13周缘上间隔设置的N、S磁极，各设有30个，亦即共60格，使每格占6°，另外，如图10所示，是使副定子12周缘的各副磁极121设为30个，并同样使该副定子12两侧副磁极121与主定子11开口处两端的各主磁极111以预留适当间隙的方式形成啮合，藉此可控制转子13每转动一格所占的角度（此处转子每次转动角度可作预定设计，即为本实用新型与现有石英钟机心转子每次固定偏摆180°的最大不同处所在）。

在明了上述步进机构中转子13受驱动的方式后，以下对受转子13带动的指针对驱动齿轮组等结构，说明如下：

如图11所示，是本实用新型实施例中步进机构与相关指针驱动齿轮组的组合剖面示意图，图中各构件都设置在机心的上、下壳体G1、G2之间，可见转子13叠设于副定子12上的关系位置，且其中转子13轴心紧紧地插装有一下端同轴装有秒针齿轮41的秒针轴42，使秒针轴42可随转子13同步旋转，因此只要将转子13每次转动的角度设定为6°，则指针轴42（其末端可装设露出于钟面的秒针）每次转动的变化即直接代表秒数的变化，并同时可通过秒针齿轮41，再依序转动一转换齿轮43、一分针管44、一转换齿轮45、时针管46，从而实现秒、分、时的时间显示。

又实际上，本实施例中转子13每次转动角度大小值的设计，就一般普通体积的石英表（或石英钟）而言，转子13的转动角度与秒针摆动角度可为1：1，故其转动时的角速度即可明显减小，使不必经过减速齿轮即可达到相当稳定的传动，亦不会产生偏摆弹抖，更显著降低了滴答音声响程度，而达到几乎无声的效果。

至于摆设在室外或公共场所的大型石英钟，由于各部构件的体积甚大，转子所须提供的转矩相对较大，故目前以转子作180°角转动的驱动方式，仅见单面钟的设计，而就本实用新型的实施而言，对于此种大型石英钟的设计则更为有利，因转子13的转动角度与秒针摆动角度比可为1：1（亦即转子13每次转动6°），且更可以一组步进机构配合双面机心的设置而获得一大型双面石英钟设计，如下述的第二实施例：

除实际尺寸加以放大外，其中与第一实施例构造相同之处不再述，仅针对其不同点加以详细说明，其不同点如图12，是为第二实施例的剖面示意图，其中，本实施例是在一主定子11、副定子12及转子13的两侧设有对称的两组指针驱动齿轮组，其主要是将设在转子13轴心处的秒针轴42两端都穿伸出预定长度，而可在秒针轴42两端各轴装一秒针齿轮41，并于秒针轴42随转子13同步旋转时，同时通过两端轴装的秒针齿轮41各依序传动一转换齿轮43、一分针管44、一转换齿轮45、时针管46等来指示时间；而关于时间的调整，可以一外调整杆51传动一内调整杆52，而通过内调整杆52上套设的二齿轮53同步带动二转换齿轮45，以进行时间的调整；因此就本实施例而言，可使石英钟机心所具有的双组机心（即具有两面的时间指针显示），受同一转子13同步驱动，适用于大型双面户外石英钟。

Claims

1、一种石英钟机心的步进机构，主要是由一定子、一转子及一螺管线圈所组成，其中该螺管线圈可藉一设有石英振荡体及IC的电路板产生正负向周期变化的脉冲波，而使定子的开口端感应N-S磁极变化；

其特征在于：该定子包含有一主定子及一副定子，而该转子在周缘设有若干组间隔设置的N-S环布磁极，其中：

该转子，是叠设于前述副定子上，其周缘间隔N-S环布磁极，而与上述主、副定子间隔设置的各主、副磁极形成对应。

2、如权利要求1所述的石英钟机心的步进机构，其特征在于：该转子轴心所装设的秒针轴两端是反向穿伸出一预定长度，该秒针轴两端同步驱动两组指针驱动齿轮组。