JP7028914B2 - 外部磁場に対して非感受性である磁気的相互作用デバイスを備える計時器用共振器のための慣性可動コンポーネント - Google Patents

Description

本発明は、振動軸を中心に振動するように構成しており少なくとも１つの磁性領域を備える計時器用共振器のための慣性可動コンポーネント（「慣性可動部品」と称することもできる）に関する。この磁性領域は、少なくとも１つの磁石又は少なくとも１つの磁化された強磁性領域を含む。

本発明は、さらに、少なくとも１つのこのような慣性可動コンポーネントを有し前記少なくとも１つの慣性可動コンポーネントの振動を維持するための戻し手段を備える計時器用共振器に関する。

本発明は、さらに、ムーブメントが備える少なくとも１つのこのような共振器にパワー供給するように構成しているパワー供給及び／又はエネルギー格納手段と、及び相互作用するように共振器の前記少なくとも１つの可動慣性要素と係合するように構成している少なくとも１つのエスケープ車セットを備えるエスケープ機構とを備える計時器用ムーブメントに関する。

本発明は、さらに、少なくとも１つのこのようなムーブメントを備える計時器、特に、携行型時計（例、腕時計、懐中時計）、に関する。

本発明は、さらに、内部の磁気的相互作用手段を備える計時器用共振器における外部磁場に対する感受性（外部磁場の影響）を低くする方法に関し、この内部の磁気的相互作用手段は、振動軸のまわりを回転するように取り付けられる前記共振器の少なくとも１つの慣性可動コンポーネントと、前記共振器が備える、磁化されておりかつ／又は強磁性である、エスケープ車セット又は構造的要素の間で磁気的相互作用をし、前記慣性可動コンポーネントは、磁性要素を備える。

本発明は、計時器用機構、具体的には、計時器用共振器、の分野に関する。これは、磁気タイプであり、又はその稼働の少なくとも一部が、磁気的引力及び／又は反発に基づいており、特に、磁石を備える。

計時器に用いられる特定の機械式共振器は、磁石を備える。

例として、文献ＦＲ１１１３９３２、ＦＲ２１３２１６２及びＵＳ２９４６１８３によって知られているクリフォード型機構、文献ＥＰ２８８７１５６及びＥＰ３３１６０４６によって知られているSWATCH GROUPの直接同期式共振器が挙げられる。これらの発振器では、共振器にて磁石を用いることによって、摩擦接触なしで、共振器とエスケープ車の間の直接同期が可能になる。エスケープ車と共振器の間にパレットレバーがないことは、摩擦接触がないことと組み合わさって、効率が高くなるという利点を発生させる。

しかし、バランスが担持する磁石が外部磁場の存在の影響を受ける可能性がある。このために発生する摂動は小さいが日々のレートを変動させてしまうことがある。

Montres Breguetによる文献ＥＰ３２７３３０９Ａ１は、外縁があるバランスを備えるばね仕掛けバランスのアセンブリーを備える計時器用発振器を開示している。この外縁は、バランスばねによって構造に対して回転するように戻され、これは、第１の側にて、アンカー要素によって構造に固定されるねじりワイヤによって、また、第１の側の反対側の第２の側にて、非接触式磁性ピボットによって、行われ、このバランスは、バランスとねじりワイヤが埋め込まれた第１の磁極を備え、この第１の磁極は、ばね仕掛けバランスのアセンブリーの軸に対して対称であり、構造にある第２の磁極と連係して、この第１の磁極を磁気的に懸架し、このアンカー要素とは反対側のねじりワイヤの遠位端にねじりワイヤを張るための磁力を与える。

The Swatch Group Research & Development Ltdによる文献ＥＰ２８９１９３０Ａ２は、磁性構造と共振器の間の相対的な角速度を調整するデバイスであって、これらの磁性構造と共振器が互いに磁気的に連結しており磁気的エスケープを形成する発振器を形成するものを開示している。磁性構造には、磁性材料によって形成される少なくとも１つの環状経路があり、この磁性材料の１つの物理的パラメーターは、発振器の磁気的ポテンシャルエネルギーと相関しており、この磁性材料は、環状経路に沿って配置されていて、この物理的パラメーターが周期的に角度的に変動するようにされている。この環状経路には、角周期ごとに、発振器において、インパルス領域に半径方向に隣接している磁気的ポテンシャルエネルギーの蓄積領域がある。各蓄積領域において、磁性材料が、この磁性材料の物理的パラメーターが角度的に徐々に増加する又は角度的に徐々に減少するように構成している。

ETA Manufacture Horlogere Suisseによる文献ＥＰ３２９９９０７Ａ１は、共振器と、この共振器にリンクされたエスケープと、及び少なくとも１つの時間的情報を表示するディスプレーとを備える機械式計時器用ムーブメントを開示している。このディスプレーは、カウンターギヤ列を介して機械式駆動デバイスによって駆動され、その動作レートは、エスケープによって設定される。大気圧よりも低い圧力となっているチャンバー内に少なくとも前記共振器が収容される。このエスケープは、非接触式磁気的連結システムを介して共振器に直接又は間接的に連結するエスケープ車を備える磁気的エスケープであり、この磁気的連結システムは、チャンバーの非磁性壁が磁気的エスケープを通り抜けるように形成され、これによって、エスケープの第１の部分がチャンバー内に配置され、エスケープの第２の部分がチャンバー外に配置される。

本発明は、外部磁場に対して非感受性である共振器を作ることを目的とする。

このために、本発明は、請求項１に記載の共振器の慣性可動コンポーネントに関する。

本発明は、さらに、このような慣性可動コンポーネントを備える共振器に関する。

本発明は、さらに、このような共振器を備えるムーブメントに関する。

本発明は、さらに、このようなムーブメントを備える、計時器、特に、携行型時計、に関する。

本発明は、さらに、内部の磁気的相互作用手段を備える計時器用共振器における外部磁場に対する感受性（外部磁場の影響）を低くする方法に関し、この内部の磁気的相互作用手段は、振動軸のまわりを回転するように取り付けられる前記共振器の少なくとも１つの慣性可動コンポーネントと、前記共振器が備える、磁化されておりかつ／又は強磁性である、エスケープ車セット又は構造的要素の間で磁気的相互作用をし、前記慣性可動コンポーネントは、磁性要素を備える。

添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことによって、本発明の他の特徴及び利点を明確に理解することができる。

図の上側にて共振器の慣性可動コンポーネントを備えた計時器用ムーブメントの一部を上から見た図であり、戻し手段は図示しておらず、この慣性可動コンポーネントは、このムーブメントのエスケープ機構が備えるエスケープ車セットと係合するように構成している２つの磁性パレット石を備える。この場合、慣性可動コンポーネントはバランスであり、エスケープ車セットはエスケープ車である。 基準三面体を基準として図１における慣性可動コンポーネントの合計の合成磁気モーメントを示しているグラフであり、Ｚ軸は慣性可動コンポーネントの振動軸である。理想的には、磁気モーメントは、Ｚ軸と整列する成分のみによって形成されるべきである。Ｚ軸に対して垂直な成分は、修正すべきエラーを表している。 コンパスの針と比べて、慣性可動コンポーネントの合成磁気モーメントと外部磁場Ｂ_extの間の干渉の影響を示している図である。外部磁場は、慣性可動コンポーネント上に摂動トルクを発生させる。これは、外部磁場に現れる第１次の摂動の結果であり、理想的には打ち消すべきである。 図１と同様な図であり、同じ機構を磁気的補償要素を追加することによって改善している。この磁気的補償要素のＸＯＹ平面内における磁気モーメント成分は、この平面内における２つのパレット石の合成磁気モーメントに対抗している。 図４の慣性可動コンポーネントの合計の合成磁気モーメントを示している図２と同様なグラフであり、磁気的補償要素の追加のおかげでＺ軸上にある。 図４の機構についての図３と同様な図である。 図７～１０は、調整可能である磁気的補償要素のいくつかの例を示しており、各例において、左から右へ順に、前の状態を上から見た図、調整後の状態を上から見た図、そして、所望の方向における補償用磁気モーメントを得るための磁気モーメント図を示している。図７において、凹部内を回転することができる２つの円筒状の磁石が、直径方向に磁化されており、慣性可動コンポーネントの振動軸に平行な回転軸を有し、モーメントμ_c1及びμ_c2は回転されて、その合成モーメントの方向と強度の両方を調整する。 合成磁化がゼロであるような半径方向に磁化された円筒状の磁石を示している。したがって、この磁石の一部を取り除くことによって調整を行う。 必要に応じて部分的に取り除かれる±Ｘと±Ｙの方向におけるマイクロ磁石（磁気ピクセル）を示している。 球状の凹部内に位置しており振動軸にしたがって磁化された球状の磁石を示している。これによって、補償に必要な成分を発生させるために球状の磁石が傾くことが可能になる。 図４と同様な図であり、できるだけ振動軸の近くに図７における円筒状補償用磁石を追加することによって改善される同じ機構を示している。 図４と同様な図であり、パレット石が振動軸に平行な磁気モーメントを有するような同様の機構を示している。この場合、慣性可動コンポーネントの振動軸に対する合成磁気モーメントの整列エラーがすでに修正されていると仮定されている。 Ｘ方向において強度勾配がある外部磁場Ｂｚがある状況において、慣性可動コンポーネントが振動しているときの２つのパレット石の合成磁気モーメントの変位を示している図である。この強度勾配は、密度が高くなるほど灰色の濃度を濃くすることによって示している。この図は、不均質な外部磁場の存在下でのみ現れ理想的には修正されるべきである第２の摂動の結果をわかりやすく示している。 図１２と同様な図であり、同じ機構をバランス用磁石を追加することによって改善したものを示しており、この機構は、さらに、振動軸に平行な磁気モーメントを有し、振動軸に対してパレット石の反対側に取り付けられている。このバランス用磁石の目的は、第２の摂動の結果を排除することである。 図１３と同様な図であり、同じ外部磁場がある状況における図１４における２つのパレット石及びバランス用磁石の合成磁気モーメントの変位を示している図である。外部磁場がある状況におけるバランス用磁石の変位に起因する相互作用エネルギーの変動が、２つのパレット石の変位に起因するものを打ち消す。 図１と同様な図であり、同様の機構において、移動止めピン、バンキング又は同様の要素のような計時器用ムーブメントの固定構造の要素と、慣性可動コンポーネントの磁性領域との間の磁気的相互作用が発生する。これらの磁性領域は、この場合、振動軸に対してパレット石の反対側に示されている。 図４及び１４と同様な図であり、同様の機構が補償用磁石とバランス用磁石の両方を備える。 ムーブメントを備える、計時器、特に、携行型時計、を示しているブロック図であり、このムーブメントは、少なくとも１つの前記のような共振器にパワー供給するように構成しているパワー供給及び／又はエネルギー格納手段と、及び相互作用によって前記のような慣性可動コンポーネントと係合するように構成している少なくとも１つのエスケープ車セットを備えるエスケープ機構とを備える。

本発明は、外部磁場に対して非感受性である計時器用機構の製造に関し、具体的には、外部磁場に対して非感受性である、磁気タイプの計時器用共振器、又はその稼働の少なくとも一部が磁気的引力及び／又は反発に基づいてるもの、特に、磁石を備えるもの、に関する。

本発明は、計時器用共振器１００のための慣性可動コンポーネント１に関する。この慣性可動コンポーネント１は、振動軸Ｄ１を中心に振動するように構成しており、少なくとも１つの磁性領域１０を備える。この磁性領域１０は、少なくとも１つの磁石又は少なくとも１つの磁化された強磁性領域を備える。

本発明によれば、慣性可動コンポーネント１が備えるすべての磁性領域１０の合計の合成磁気モーメントは、振動軸Ｄ１の方向に整列（align）する。このために、慣性可動コンポーネント１は、振動軸Ｄ１に対して垂直な方向の磁化成分が振動軸Ｄ１の方向に整列する合計の合成磁気モーメントを得るように調整することができるような少なくとも１つの磁気的補償要素４を担持している。

具体的には、慣性可動コンポーネント１の磁気中心は、振動軸Ｄ１上に位置する。この磁気中心は、振動軸Ｄ１の方向における磁気モーメントの成分の第１次のモーメントｘ_B、ｙ_B、ｚ_Bによって定められる。

これらの式において、磁気モーメントμｉのすべての無限小要素に対して合計が計算され、振動軸Ｄ１に沿った成分μｉ_zのみが考慮される。

具体的には、この慣性可動コンポーネント１が備える磁性領域１０のすべては、永久磁化されているものである。

より具体的には、慣性可動コンポーネント１は、すべて永久磁石によって形成される、磁性領域１０と少なくとも１つの磁気的補償要素４を例外として、いずれの強磁性コンポーネントも強磁性領域も含まない。

本発明は、さらに、少なくとも１つのこのような慣性可動コンポーネント１を備えこの少なくとも１つの慣性可動コンポーネント１の振動を維持するための戻し手段を備える計時器用共振器１００に関する。

本発明によれば、少なくとも１つの慣性可動コンポーネント１に担持されるすべての磁性領域１０の合成磁気モーメントは、振動軸Ｄ１に対して垂直ないずれの平面内においても成分がゼロである。

具体的には、共振器１００に備えられ振動軸Ｄ１が同じすべての慣性可動コンポーネント１が担持するすべての磁性領域１０の合成磁気モーメントは、振動軸Ｄ１に対して垂直な任意の平面内における成分がゼロである。

具体的には、前記少なくとも１つの慣性可動コンポーネント１のすぐ近くにおける共振器１００が備えるすべての領域は、磁気モーメントがゼロであり、いずれの強磁性コンポーネントも強磁性領域も磁石も含まない。

具体的には、共振器１００に備えられ振動軸Ｄ１が同じ各慣性可動コンポーネント１のすぐ近くにおける共振器１００が備えるすべての領域は、磁気モーメントがゼロであり、いずれの強磁性コンポーネントも強磁性領域も磁石も含まない。

本発明は、さらに、ムーブメント１０００が備える少なくとも１つの前記のような共振器１００にパワー供給するように構成しているパワー供給及び／又はエネルギー格納手段３００と、及び相互作用によって共振器１００の少なくとも１つの慣性可動コンポーネント１と係合するように構成している少なくとも１つのエスケープ車セット２を備えるエスケープ機構２００とを備える計時器用ムーブメント１０００に関する。具体的には、このエスケープ車セット２は、その周部にてエスケープ磁石を担持している。

本発明によれば、前記少なくとも１つの慣性可動コンポーネント１及びこれが係合する前記少なくとも１つのエスケープ車セット２はそれぞれ、すべて永久磁石によって形成される、磁性領域、少なくとも１つの磁気的補償要素４及びエスケープ磁石を備え、この少なくとも１つの磁気的補償要素４及びエスケープ磁石の磁性領域１０を例外として、いずれの強磁性コンポーネントも強磁性領域も含まない。これは、この少なくとも１つのエスケープ車セット２及び慣性可動コンポーネント１を含まない共振器１００の全体及びエスケープ機構２００の構成要素と同様である。

具体的には、前記少なくとも１つの慣性可動コンポーネント１は、磁気的相互作用によって、振動軸Ｄ１に対して垂直な平面内又は振動軸Ｄ１に対して傾斜している平面内において、ムーブメント１０００が備える、磁化されているかつ／又は強磁性体である、前記少なくとも１つのエスケープ車セット２及び／又は構造的要素３と係合するように構成している。

そして、前記少なくとも１つの慣性可動コンポーネント１が担持するすべての磁性領域１０の合成磁気モーメントは、振動軸Ｄ１に対して垂直な任意の平面内における成分がゼロである。

具体的には、共振器１００が備える、振動軸Ｄ１が同じすべての慣性可動コンポーネント１が担持するすべての磁性領域１０の合成磁気モーメントは、振動軸Ｄ１に対して垂直な任意の平面内における成分がゼロである。

具体的には、前記少なくとも１つの慣性可動コンポーネント１が備えるすべての磁性領域１０のうち、第１の磁性領域セットが、少なくとも１つのエスケープ車セット２又は構造的要素３との磁気的相互作用のために配置され、第２の磁性領域セットが、第１の磁性領域セットのすべての磁性領域の合成磁気モーメントを補償するように構成しており、これによって、合成磁気モーメントは、振動軸Ｄ１に対して垂直な任意の平面内における成分がゼロであり、第２の磁性領域セットは、さらに、その構成要素と、共振器１００のいずれかのエスケープ車セット２又はいずれかの構造的要素３との磁気的相互作用が、共振器１００のいずれかのエスケープ車セット２又はいずれかの構造的要素３との第１の磁性領域セットの構成要素の磁気的相互作用の１／１０よりも小さいように構成している。

具体的には、ムーブメント１０００が備える、磁化されておりかつ／又は強磁性であり、磁気的相互作用によって少なくとも１つの慣性可動コンポーネント１と係合するように構成している少なくとも１つのエスケープ車セット２又は少なくとも１つの構造的要素３においては、備えるすべての磁化された領域及びすべての磁石の合成磁気モーメントについて、振動軸Ｄ１に対して垂直な任意の平面内、又は回転可能に取り付けられた場合において自身の振動軸に対して垂直な任意の平面内における成分がゼロである。

具体的には、ムーブメント１０００が備える、磁化されておりかつ／又は強磁性であり、磁気的相互作用によって少なくとも１つの慣性可動コンポーネント１と係合するように構成している各エスケープ車セット２又は構造的要素３においては、備えるすべての磁化された領域及びすべての磁石の合成磁気モーメントについて、振動軸Ｄ１に対して垂直な任意の平面内、又は回転可能に取り付けられている場合に自身の振動軸に対して垂直な任意の平面内における成分がゼロである。

具体的には、第２の磁性領域セットは、少なくとも１つの磁化されたバランス用領域及び／又はバランス用磁石６を備え、上で定義されているその磁気中心の位置は、振動軸Ｄ１上に位置しておらず、前記少なくとも１つの慣性可動コンポーネント１の磁気的バランスを得るように計算によって調整される。

具体的には、第２の磁性領域セットが備える磁化された領域又は磁石はそれぞれ、磁気中心が振動軸Ｄ１上に位置しないような磁気モーメントを有する。

具体的には、第１の磁性領域セットは、磁気中心が振動軸Ｄ１上に位置しないような少なくとも１つの磁化されたバランス用領域又はバランス用磁石６を備え、これによって、前記少なくとも１つの慣性可動コンポーネント１の磁気的バランスを得る。

具体的には、第１の磁性領域セットが備える磁化された領域又は磁石はそれぞれ、磁気中心が振動軸Ｄ１上に位置しないような磁気モーメントを有する。

具体的には、第２の磁性領域セットは、磁気モーメントの向きが振動軸Ｄ１と一致していないような少なくとも１つの磁化されたバランス用領域及び／又はバランス用磁石６を備え、これによって、少なくとも１つの慣性可動コンポーネント１の磁気的バランスを得る。

具体的には、第２の磁性領域セットが備える磁化された領域又は磁石はそれぞれ、向きが振動軸Ｄ１と一致していないような磁気モーメントを有する。

具体的には、第１の磁性領域セットは、磁気モーメントの向きが振動軸Ｄ１と一致していないような少なくとも１つの磁化されたバランス用領域又はバランス用磁石６を備え、これによって、少なくとも１つの慣性可動コンポーネント１の磁気的バランスを得る。

具体的には、第２の磁性領域セットは、振動軸Ｄ１に対して、慣性可動コンポーネントが担持する他の磁石の磁気中心の反対側に磁気中心が位置するような少なくとも１つの磁化された領域又はバランス用磁石６を備え、これによって、少なくとも１つの慣性可動コンポーネント１の磁気的バランスを得る。

具体的には、第１の磁性領域セットが備える磁化された領域又は磁石はそれぞれ、磁気モーメントの向きが振動軸Ｄ１と一致していないような磁気モーメントを有する。

具体的には、各慣性可動コンポーネント１が担持するすべての磁化された領域及びすべての磁石は、永久磁化されているものである。

具体的には、ムーブメント１０００が備える、少なくとも１つのエスケープ車セット２又は構造的要素３が担持するすべての磁化された領域及びすべての磁石は、永久磁化されているものである。

具体的には、ムーブメント１０００が備える、各エスケープ車セット２又は構造的要素３が担持するすべての磁化された領域及びすべての磁石は、永久磁化されているものである。

具体的には、少なくとも１つの慣性可動コンポーネント１はバランスであり、少なくとも１つのエスケープ車セット２はエスケープ車である。

具体的には、ムーブメント１０００は、少なくとも１つの構造的要素３を備え、この構造的要素３は、その磁性領域１３、１４において、磁気的相互作用によって前記少なくとも１つの慣性可動コンポーネント１と係合するように構成しており、この構造的要素３は、特に、前記少なくとも１つの慣性可動コンポーネント１又は同様の要素の移動を制限する移動止めピン３３又はバンキングである。

本発明は、さらに、少なくとも１つのこのようなムーブメント１０００及び／又は少なくとも１つのこのような共振器１００を備える、計時器２０００、特に、携行型時計、に関する。

具体的には、この携行型時計２０００は、磁気シールドを備えるケースを備え、これによって、携行型時計２０００が備える各共振器１００を包囲する。

本発明は、さらに、計時器用共振器１００の外部磁場に対する感受性を低くする方法に関し、この計時器用共振器１００は、振動軸Ｄ１のまわりを回転するように取り付けられ磁性要素１０を備える共振器１００の少なくとも１つの慣性可動コンポーネント１と、互いに直交する２つの基準軸ＯＸ及びＯＹが定められる、共振器１００が備える、磁化されておりかつ／又は強磁性である、エスケープ車セット２又は構造的要素３との間で磁気的相互作用をする内部の磁気的相互作用手段を備える。

本発明は、以下の特徴に関連している。
－ 共振器１００は、安定状態の電力供給条件下で動作する。
－ 共振器１００の基準稼働状態を測定する。
－ ＯＸ軸に沿って均質な第１の磁場が共振器に与えられる。
－ この基準稼働状態と比べて、Ｘ方向における第１のレート差Δｍｘを測定する。
－ ＯＹ軸に沿って均質な第２の磁場が共振器に与えられ、その磁束密度はＯＸ軸に沿った第１の磁場の密度と同じである。
－ この基準稼働状態と比べて、Ｙ方向における第２のレート差Δｍｙを測定する。
－ 補償用磁気モーメントμ_cのＸ方向における成分μ_cxとＹ方向における成分μ_cyをそれぞれ、第１のレート差Δｍｘと第２のレート差Δｍｙの関数として計算する。
－ 補償用磁気モーメントμ_cを有する少なくとも１つの磁気的補償要素４を設け、あるいは合成磁気モーメントが補償用磁気モーメントμ_cと等しい磁気的補償及びバランス要素のセット５を設ける。
－ 慣性可動コンポーネント１は、ＯＸ、ＯＹ及び振動軸Ｄ１に対して適切な幾何学的な向きの位置に位置している、少なくとも１つの磁気的補償要素４、又は磁気的補償及びバランス要素のセット５をそれぞれ備える。前記少なくとも１つの磁気的補償要素４は、振動軸Ｄ１上に又はそのすぐ近くに位置しており、又は前記磁気的補償及びバランス要素のセット５は、以下のものを備える。
－ 一方では、振動軸Ｄ１上に又はそのすぐ近くに少なくとも１つの磁気的補償要素４を備える。
－ 他方では、振動軸Ｄ１に対して慣性可動コンポーネント１の磁性要素１０の合成結果の反対に配置された磁気的バランス要素６を備える。その磁気的バランスモーメントμ_eは、振動軸Ｄ１の方向、具体的には、振動軸Ｄ１の方、に向いている。

図面には、より具体的に、バランスである慣性可動コンポーネント１を備える共振器１００に対する本発明の適用を示している。なお、これに限定されない。

振動軸Ｄ１を中心に回転するように取り付けられたバランス１であって、図１に示しているようにエスケープ軸Ｄ２を中心に回転するエスケープ車２と相互作用するように意図された磁石１１、１２を担持し、磁石１１、１２がエスケープ車２と直接相互作用するように意図された磁性パレット石であるものについて検討する。各磁石１１、１２は、特定の磁気モーメントを有する。

各磁石１１、１２は、磁石の全体積にわたっての磁化の積分として計算される網羅的なベクトル量である磁気モーメントを有する。磁気モーメントは、外部磁場があるときにトルクが与えられるコンパスの針として示すことができる。

共振器１００に対する外部磁場の摂動の結果を最小にするために、バランス１が担持する磁石１１、１２の合計磁気モーメントは、ここでＺ軸として表しているバランス１の振動軸Ｄ１の方向に整列していなければならない。

理想的には、磁気モーメントは、Ｚ軸と整列する成分μ_zのみによって形成されるべきである。Ｚ軸に対して垂直なこのモーメントの成分、すなわち、μ_xyは、理想的には修正されるべきエラーを表している。

具体的には、合計の合成磁気モーメントがＺ軸と整列しておらず、したがって、図２における振動軸に対して垂直な磁気モーメントの成分が存在すると仮定する。合計磁気モーメントμ_totは、共振器が担持するすべての磁石の磁気モーメントの合計である。この合計磁気モーメントは、外部磁場に対して共振器が影響を受けないことを確実にするために、図においてＺ軸である振動軸Ｄ１と整列していなければならない。ベクトルμ_totは、Ｚ軸に対して垂直な平面ＸＯＹ内の合計の合成磁気モーメントの成分を表すベクトルμ_xyと、このＺ軸に沿った成分μ_zの和である。概説すると、成分μ_xyを最小化することが望まれ、可能であれば打ち消す。これは、合計磁気モーメントμ_totのこの成分μ_xyが、バランス１が振動するときに方向を変えるからである。

外部磁場Ｂ_extの存在下では、この外部磁場に整列させようとする傾向があるトルクがバランス１に与えられ、その強度は、図３に示しているように、バランス３の角位置に依存する。外部磁場は、慣性可動コンポーネントにおいて摂動トルクを発生させる。これは、外部磁場に現れる第１次の摂動の結果であり、理想的には打ち消すべきである。

理論的には、バランス１が担持する磁石１１、１２の磁化は、依然として、振動軸の方向に整列していると仮定することができる。しかし、実際には、組み付け、磁化又は他の原因に起因する不完全性が常に存在し、したがって、小さな整列エラーを避けることができず、前記の小さな摂動成分μ_xyの存在も避けられないことが知られている。

具体的には、整列エラーは、コンパスの針としてはたらく振動軸に対して垂直な平面内において前記のような小さな成分μ_xyを発生させる。このように、外部磁場Ｂ_extは、バランスの位置に依存する摂動トルクを発生させ、したがって、日ごとのレートのばらつきを発生させてしまう。具体的には、このような摂動トルクは、バランス１の角度によって非線形的にばらつき、共振器１００の稼働に影響を与えることが知られている。

外部磁場に対する共振器の非感受性をいくつかのアプローチによって改善することができる。

したがって、提案される第１の改善方法は、図４に示しているように、バランス１に少なくとも１つの補償用磁石４を追加することを伴う。これは、エスケープ車２と相互作用しない追加の磁石であり、図５に示しているように、振動軸Ｄ１に対して垂直な成分μ_cは、バランス１が担持する他の磁石の成分μ_xy（振動軸Ｄ１に対して垂直）と強度が等しいが向きが反対であるように調整され、磁気モーメントμ_xyの影響を補償する。図５は、このようにして合計磁気モーメントがμ_zに低減され、したがって、バランス１の振動軸Ｄ１に対応するＯＺに沿って整列することを示している。このようにして、図６に示しているように、バランス１に外部磁場Ｂ_extが与えられると、補償用磁石４が受けるトルクは、合計トルクがゼロになるまで、バランス１が担持する他の磁石１１、１２が受けるトルクに対抗する。このようにして、摂動トルクを打ち消す。

図７～１０に示しているように、振動軸に対して垂直な成分を調整することができる前記のような補償用磁石４を製造するいくつかの方法がある。

図７に示しているように方向と強度の両方に関して合成磁気モーメントを調整するように回転されるモーメントμ_c1及びμ_c2を有する共振器の振動軸Ｄ１に軸が平行であるような少なくとも２つの直径方向に磁化された円筒状の磁石を用いることが考えられる。

また、合成磁化がゼロであるような半径方向に磁化された円筒状の磁石を加えることもできる。したがって、図８に示しているようにこの磁石の一部を取り除くことによって調整を行う。

また、図９に示しているように、±Ｘ及び±Ｙ方向を向いているマイクロ磁石（磁気ピクセル）を考えることができ、これらは必要に応じて取り除かれる。

また、図１０に示しているように、振動軸に沿って磁化された球状の磁石も考えることができ、この磁石は、球状の凹部内に入っており、補償に必要な成分μ_cを作るようにこの磁石を傾斜させることができる。当然、磁石の方向を調整する他の任意の機械的手段も用いることができる。

この例示はすべてを網羅しているものではない。例えば、直径方向に磁化されてμ_xyの強度と等しい正しい強度を有しμ_cの方向を調整するように向きを合わせることができる単一の円筒状の磁石を加える別の手法がある。この磁石の強度を調整するために、その磁化に用いられる磁場に変化があるようにすることができる。

当然、調整可能な補償用磁石を作るためのこれらの手法のそれぞれは、好ましいことに、図１１に示しているように、その振動軸Ｄ１の近くにてバランス１によって担持され、これは、図７に示している構成となっている。

調整に用いる方法にかかわらず、共振器の残りの感受性を事前に測定し、所望の補償を計算しなければならない。これを達成するために、均質な外部磁場Ｂ_x0を＋Ｘ及び－Ｘに沿って単純に与え、これによって発生するレート差Δｍ_xを測定する。Ｙに沿った磁場に対しても同じことを行う。補償用磁気モーメントの成分は、
μ_x＝ｋ・Δｍ_x／（８６４００・Ｂ_x0）
のようにして計算され、他の成分については、単純に、この式においてｘをｙで置き換える。ここで、
μ_x＝磁気モーメント［Ａ・ｍ^-2］
ｋ＝バランスの戻りばねの回転剛性［Ｎ・ｍ／rad＝Ｎ・ｍ］ 例えば、ばね仕掛けバランスの場合、ｋ＝１０^-6 ［Ｎ・ｍ／rad］
Δｍ_x＝レート［秒／日］
Ｂ_x0＝磁場［テスラ］
である。

ここで、この合計磁気モーメント整列操作を行って、振動軸Ｄ１に対して垂直な磁気モーメントの成分が無視できるようになったと仮定する。バランス１が外部磁場Ｂ_ext下に配置されたときにバランス１の稼働に影響を与える次の摂動の結果は、図１３に示しているように、非均質な磁場Ｂ_zにおける磁気モーメントの円弧状の変位によって発生する。具体的には、磁気的相互作用エネルギーは、共振器１００の稼働に影響を与える摂動トルクを発生させる程度まで、バランス１の位置とともに非線形的に変わる。

図１２は、ＯＺ軸に沿って磁化された磁性パレット石１１及び１２を備えるバランス１を示しており、合成磁気モーメントμ_z1&2は、パレット石１１及び１２の磁気中心に位置する（重心に位置する車セットの合計質量と比較される）。図１３は、不均質な磁場Ｂ_zにおいて得られる同じ磁気モーメントの変位を示しており、この場合、Ｘに沿った磁場強度の勾配を濃度が濃くなっている領域によって示している。磁気的相互作用エネルギーは、この磁場におけるバランス１の位置とともに非線形的に変わる。

この影響を打ち消すためには、合成磁気モーメントを振動軸Ｄ１（点Ｏ）上に配置するだけで十分である。それだけでも、エスケープ車２と相互作用する磁性パレット石１１及び１２は、この点まで変位することはできない。

提案される第２の改善方法は、図１４に示しているように、バランス用磁石６を追加することを伴う。このバランス用磁石６は、振動軸Ｄ１に対してエスケープ車２の反対側に位置し、エスケープ車２と相互作用しないようにエスケープ車２から十分離れている。

このバランス用磁石６は、振動軸Ｄ１の方向に磁化されている。これは、図１４に示しているように、バランス１が担持する他の磁石１１及び１２の磁気中心の位置とは反対側に位置している。このようにして、外部磁場Ｂ_zにおいてバランス用磁石６の磁気モーメントが描く軌道は、バランス１が担持する他の磁石１１及び１２に与えられるものに対抗する第１次の摂動トルクを発生させる。この磁石の役割を説明する別の方法は、磁気バランス化を議論することである。その目的は、磁気モーメントの磁気中心として知られるものを振動軸上に持ってくることである。この磁気中心は、振動軸Ｄ１の方向にある合計の合成磁気モーメントの成分の第１次（ｘ_B、ｙ_B、ｚ_B）のモーメントによって定められる。

言い換えれば、重心の定義における質量をμｚで置き換える。

具体的には、磁気バランスを得るために、共振器１００の合計磁化の磁気中心が、振動軸Ｄ１上に配置される。

このアプローチは、この例ではＸに沿って、比較的安定した外部磁場勾配が存在する図１３及び１５（図１３と同様に、外部磁場がある状況におけるバランス用磁石６の変位に加えてパレット石１１及び１２の磁気モーメントの変位を示している）に示している例に適用可能である。しかし、このアプローチは、外部磁場が顕著な非線形性を示して変わる場合には有効ではない。原理的には、バランス１の近傍に強磁性要素がない場合には、このような顕著な非線形性は生じない。したがって、実際には、この方法が効果的であるためには、強磁性コンポーネントをバランス１から十分遠くに動かす必要がある。

この磁気的バランス用磁石を追加するために、複数の方法を利用可能である。パレット石磁石１１、１２及び同様の要素を設計する際に、このバランス用磁石の幾何学的構成及び位置を計算することができることを明記すべきである。したがって、バランス用磁石６は、パレット石を製造するために用いる技術と同じ技術、すなわち、伝統的な機械加工、レーザー、薄膜堆積又は他の技術、を用いて製造することができる。他の手法としては、例えば、バランスの外縁上に磁性材料を噴霧することによって、付加的製造技術又は噴射によって、又は他の任意の適切な方法によって、バランス化させるために後にバランス用磁石を加えることを伴うものがある。当然、この例示は網羅的なものではない。

概説すると、本発明は、以下を提案している。
－ 共振器、特に、振動バランス、の慣性質量体であって、すべてがこの慣性質量体の振動軸の方向に整列している磁石を担持するものを提案している。
－ 振動軸に対して垂直な方向の磁化成分を有するこのような小さな補償用磁石が加えられる慣性質量体を提案している。この補償用磁石は、合計磁気モーメントと振動軸の間の整列エラーを補償するように調整されなければならない。
－ 補償用磁石の有無にかかわらず、振動軸の方向に磁化された小さなバランス用磁石が追加された慣性質量体を提案している。このバランス用磁石は、磁気中心を振動軸上に持ってくるような大きさ及び位置を有する必要がある。
－ これらの実施形態の１つに従う慣性質量体を備える代替形態であって、強磁性コンポーネントのすべてが取り除かれ又は設計上いかなる強磁性領域も含まないものを提案している。
－ 上述の実施形態のうちの１つに従う少なくとも１つの慣性質量体を備える共振器を備える計時器用ムーブメントであって、その近傍において、この慣性質量体に係合する、エスケープ車セット、特に、エスケープ車、の磁石を例外として、すべての磁性及び／又は強磁性コンポーネントが取り除かれるものを提案している。

本発明は、外部磁場に及ぶ磁気的機能が組み込まれた共振器が、その部品の体積を著しく大きくせずに、かつ、低コストで、高い非感受性を得ることを可能にする。

本発明は、既に製造された機構と同様に新しい装置にも適用される。既に製造された機構は、合理的な経済的条件下で確実に改善することができる。

ここで、本発明について、計時器において最も感受性が高い部材である共振器である特定のケースに基づいて説明している。このような計時器においては、磁気摂動が直接的な影響を受けて、稼働が劣化することがある。また、時計技師であれば、磁気ストライク機構や他の機構のような携行型時計の感受性の低い他の機構にどのようにこの共振器を適用するかを知っているであろう。

磁気的相互作用を行う好ましい例に基づいて本発明を説明してきたが、この原理は、静電的相互作用、又は磁気と静電気が組み合わさった相互作用にも適用可能である。

１ 慣性可動コンポーネント
２ エスケープ車セット
３ 構造的要素
４ 磁気的補償要素
６ バランス用磁石
１０ 磁性領域
１００ 共振器
２００ エスケープ機構
３００ パワー供給及び／又はエネルギー格納手段
１０００ ムーブメント
２０００ 携行型時計
Ｄ１ 振動軸

Claims (14)

1. 振動軸（Ｄ１）を中心に振動するように構成しており、エスケープメント機構との磁気的相互作用のための少なくとも１つの磁性領域（１０）を備える計時器用共振器（１００）のための慣性可動部品（１）であって、
   この磁性領域（１０）は、少なくとも１つの磁石又は少なくとも１つの磁化された強磁性領域を備え、
   当該慣性可動部品（１）は、前記振動軸（Ｄ１）に垂直な方向の磁化成分を有する少なくとも１つの磁気的補償要素（４）をさらに有し、
   この磁気的補償要素（４）は、前記振動軸（Ｄ１）に対して垂直な方向のすべての平面における前記慣性可動部品の合計の合成磁気モーメントを打ち消す
   ことを特徴とする慣性可動部品（１）。
2. 前記少なくとも一つの磁性領域（１０）と前記少なくとも一つの磁気的補償要素（４）は永久磁化されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の慣性可動部品（１）。
3. 請求項１または２の慣性可動部品（１）によって及び当該慣性可動部品の振動を維持する戻り手段によって形成される共振器（１００）と、前記共振器（１００）を励磁するよう構成されたパワー供給及び／またはエネルギー格納手段（３００）とを備えた計時器ムーブメントであって、
   前記計時器ムーブメントは、前記慣性可動部品（１）と磁気的相互作用をなすよう係合される少なくとも一つのエスケープホイールセット（２）を含むエスケープメント機構（２００）をさらに備える
   ことを特徴とする計時器ムーブメント。
4. 計時器用共振器が備える、磁化されておりかつ／又は強磁性である少なくとも一つの構造的要素（３）を有し、前記慣性可動部品（１）は、前記振動軸（Ｄ１）に垂直または傾斜した平面において、前記少なくとも一つのエスケープホイールセット（２）と前記少なくとも一つの構造的要素（３）と磁気的相互作用する
   ことを特徴とする請求項３に記載の計時器ムーブメント（１０００）。
5. 前記慣性可動部品（１）が備えるすべての磁性領域（１０、４、６）に第１の磁性領域セットと第２の磁性領域セットがあり、
   前記第１の磁性領域セットは、少なくとも１つのエスケープ車セット（２）との前記磁気的相互作用を達成するよう配置され、
   前記第２の磁性領域セットは、前記第１の磁性領域セットの磁性領域の合成磁気モーメントを小さくするように構成しており、
   これによって、前記合計の合成磁気モーメントは、前記振動軸（Ｄ１）に対して垂直な任意の平面内における成分が打ち消され、
   前記第２の磁性領域セットは、さらに、その構成要素と、前記共振器（１００）のいずれかのエスケープ車セット（２）との磁気的相互作用が、前記第１の磁性領域セットの構成要素と、前記共振器（１００）のいずれかのエスケープ車セット（２）との磁気的相互作用の１０分の１よりも小さいように構成している
   ことを特徴とする請求項３または４に記載の計時器ムーブメント（１０００）。
6. 前記各エスケープ車セット（２）は回転可能に装着されるとともに前記慣性可動部品（１）と磁気的相互作用をなすよう配置されており、備えるすべての磁化された領域とすべての磁石の合成磁気モーメントが、自身の振動軸に対して垂直な任意の平面内における成分がゼロである
   ことを特徴とする請求項３～５のいずれか１項に記載の計時器ムーブメント（１０００）。
7. 前記慣性可動部品（１）は、その磁性バランスを得る位置に設けられた少なくとも１つのバランス用磁化された領域又はバランス用磁石（６）を備え、前記慣性可動部品の磁気中心は前記振動軸（Ｄ１）上に置かれる
   ことを特徴とする請求項３～６のいずれか１項に記載の計時器ムーブメント（１０００）。
8. 前記少なくとも１つのバランス用磁化された領域又はバランス用磁石（６）は磁気中心を備え、その磁気中心の位置は、前記振動軸（Ｄ１）に対して、前記慣性可動部品が担持する他のすべての磁性領域及び磁石の磁気中心の反対側に位置しており、これによって、前記少なくとも１つの慣性可動部品（１）の磁気バランスを得る
   ことを特徴とする請求項７に記載の計時器ムーブメント（１０００）。
9. 前記慣性可動部品（１）が担持するすべての磁化された領域及び磁石は、永久磁化されている
   ことを特徴とする請求項３～８のいずれか１項に記載の計時器ムーブメント（１０００）。
10. 前記少なくとも１つのエスケープ車セット（２）が担持するすべての磁化された領域及びすべての磁石は、永久磁化されている
    ことを特徴とする請求項３～９のいずれか１項に記載の計時器ムーブメント（１０００）。
11. 前記慣性可動部品（１）はバランスであり、少なくとも一つのエスケープホイールセット（２）はエスケープホイールである
    ことを特徴とする請求項３～１０のいずれか１項に記載の計時器ムーブメント（１０００）。
12. 当該ムーブメント（１０００）は、構造的要素（３）が前記慣性可動部品（１）と磁気的に相互作用するように構成されており、
    前記構造的要素（３）は、前記少なくとも１つの慣性可動部品（１）の移動を制限する移動止めピン又はバンキングである
    ことを特徴とする請求項３～１１のいずれか１項に記載の計時器ムーブメント（１０００）。
13. 請求項３～１２のいずれか１項に記載の計時器ムーブメント（１０００）を含む携行型時計（２０００）。
14. 磁気シールドを備えるケースを備え、これによって、前記ムーブメント（１０００）が備える前記共振器（１００）を包囲する
    ことを特徴とする請求項１３に記載の携行型時計（２０００）。

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