CN1148752A

CN1148752A - 钟表中使用的发电机

Info

Publication number: CN1148752A
Application number: CN96111059A
Authority: CN
Inventors: J·J·波恩; R·T·格
Original assignee: Asulab AG
Current assignee: Asulab AG
Priority date: 1995-06-27
Filing date: 1996-06-26
Publication date: 1997-04-30
Also published as: JPH09211152A; EP0751445A1

Abstract

在此发电机中，定子(21)具有绕其旋转轴(X-X)按一定角度间隔设置的线圈。转子(25、26、27)可旋转地安装在该轴(X-X)上，并且包括至少一个承载磁体(28、29)的转子盘。线圈(23、24)是一样的，并且至少有一对串联连接在该发电机的输出端之间。磁体设置成至少有一对磁体(28、29)彼此以一定角度分开设置，并且可以产生感生磁场，该磁场使得当这些磁体移动通过线圈此(23、24)时，在线圈中产生相同极性的感生电动势。

Description

钟表中使用的发电机

本发明涉及电子钟表，其中能源是由连续旋转的发电机构成的，该发电机由一个人工或自动发条盒弹簧机构驱动的。

在这种类型的钟表中，发条盒在机械上同时驱动指示时间的表针和发电机，而发电机本身具有两种功能。首先它在最好是由石英形成的时间基准的帮助下为电路工作供电。发电机的第二个功能包括作为钟表的调整器，以使表针的旋转速度保持在规定的数值。

这种类型的钟表的一个实例公开在欧洲专利EP-0239820中。这里将参照附图1简单地复述以下它的工作原理。

这个钟表1包括一个发条盒2，其中安装有一根弹簧3。后者可以用一个上发条的机构使之缠绕起来，这种上发条的机构对钟表工人来说是十分熟悉的，既可以是人工的，也可是自动的，通常用在所谓的机械表中。

根据本发明发条盒2通过一个在附图中以虚线示意性表示的齿轮组6与表针4和发电机5耦合。

将发电机5设计成在端点G1和G2上一个交变电压，所说电压由一个整流器7加以整流，在其输出端连接有一个缓冲电容器8和表的实际电路。

为了调整表针4的工作，发电机5以恒定速度，例如每秒4转的速度持久地旋转着。为此提供了一个调整电路10，一个频率标准振荡器11如一块石英与之相连。调整电路10能够将由发电机5产生的交变电压的频率与由频率标准振荡器11产生的频率进行比较。如果比较结果表明发电机旋转得太快(其输出电压的频率太高)，该调整电路将一个控制信号，输出到控制线12上。

在发电机5的两端，可以通过一个由控制信号加以控制的开关14，连接一个短路电阻13。当开关在控制信号的控制下闭合时(发电机旋转太快)，电阻13实际上使发电机线圈短路。于是后者就减速直到它重新回到所需要的速度。

这个调整过程在上述的欧洲专利中有完整的说明。但是应当记住表工作的精确度在很大程度上依赖于对于发电机5两端电压的频率测量的精确度。这个测量是通过检测该电压的交叉来完成的。

已经看到这种钟表的精确度并不是十分好的。事实上，无法用所要求的精密度来测定由发电机产生的电压交叉的瞬间，因此，只记录了分隔这些瞬间的时间周期的并非非实质性变化。

所以人们试图发现这种不准确的原因，并且已经发现，发电机的输出电压以一个无规律的方式包含一个剩余分量，这个分量虽然很小，但是十分明显，它使得输出电压的交叉瞬间变得无规化。因此，在这个输出电压的交变序列中，交叉瞬间就可能随机地或快或慢。

其原因是发电机线圈不仅对由发电机磁铁产生的、通过它们的磁场的变化敏感，而且对于外部磁场如地球磁场的变化也同样敏感。因此，发电机输出端的电压可能包含一个比较来说不能忽略不计的分量，这个分量持续存在在发电机输出端，即使由于发电机磁铁相对于其线圈的位置使得发电机输出电压基本为零时也如此。

本发明的目的是提供一种用于钟表的发电机，它能够克服已有技术中存在的在正确调整发电机工作方面，从而在调整钟表工作方面的缺陷。

因此本发明涉及一种发电机，特别是用于钟表的发电机，这种发电机包括一个定子，定子上装有几个围绕着发电机的旋转轴按一定角度分开的线圈，和一个可绕此轴旋转地安装的转子，包括至少一个与所说轴同轴并且承载着磁体的转子盘，其特征在于：所说的线圈是相同的，并且在发电机的输出端之间至少有一对串联连接，其中所说的磁体设置成至少有一对磁体相对于所说轴是彼此成一定角度分开的，其中所说线圈彼此之间以这样的方式相连，并且所说磁体具有感应磁场使得当这些磁体通过这些线圈时，它们在彼此增强的线圈中感生出电动势。

由于具有这些特征，根据本发明作出的发电机的输出电压在任何瞬间都只是由磁体在线圈中感生的电压所构成，而由于外部磁场作用产生的电压分量在所说的电压构成中被减小到零。

本发明的其他特征和优点通过以下仅以实例的方式，并参照附图进行的描述将变得更加明确，在这些附图中；

图1，前面已经说过，是能够由根据本发明作出的发电机供电这种类型的钟表的电路的示意图；

图2示意性表示了本发明的发电机的轴向横截面图；

图3-5以平面示意图的方式表示了本发明的发电机的三个实施例；

图6A-6F表示了图3、4和5中所示的发电机的线圈的几种可能的连接方式的接线图；

图7和图8表示了包括两对线圈的本发明的发电机的另外两个实施例；和

图9A和9B表示了图7和8中所示的发电机的几种可能的连接方式的接线图。

现在参照图2的示意性图示进行说明，图2表示了本发明的发电机的一个实施例的轴向横截面图。该发电机包括一个用虚线22表示的定子21。该定子21以固定方式安装在装备有本发明的发电机的钟表的底部(未画出)。这个定子的机械结构是已知的，在本申请中无需说明。

在所示的实施例中，定子21包括两个同样的线圈23和24。一根轴25穿过所说的定子，该轴能够以绕着发电机轴X-X的轴承为中心转动。由磁性材料构成的两个转子盘26和27上承载两块永久磁铁28和29，这两块磁铁分别在相应的转子盘上头尾相向。换句话说，在每个转子盘上，它们的N极和S极是相反的。此外，成一定角度位于两个转子盘上相同位置处的磁体26和27按相反的方向取向，因此相反的极性分别与相应的转子盘相邻。

需要指出的是在下面将要介绍的所有实施例中，磁体设置在定子21的哪一侧是任选的，因为即使仅在定子的一侧设置磁体，即只有一个转子盘的情况下，发电机也能够工作。

图3示意性表示了本发明的发电机的第一实施例的平面图，其中假定它只包括一个转子盘，例如图2中下面的转子盘27。两块磁体A11和A12固定在这个转子盘27的直径方向上相对于发电机的轴X-X相反的位置处。定子(这里未画出)包括两个线圈B11和B12也设置在直径方向上相对于轴X-X相反的位置处。应当指出，在图3中，考虑到假设的发电机旋转方向(箭头F)，两块磁体恰好分别进入线圈B11和B12与转子盘27之间所限定的空间中，它们的极性使得它们在这些线圈中产生相反的磁通量。考虑到线圈的缠绕方向和它们连接的方式(后面将在说明书中对此加以评论)，这些磁通量在线圈中产生感生电动势，它们在发电机的端点之间相互增强。

需要指出在此图中，以及下面将要说明的其它所有图中，磁体的极性是这些表示的，用一个点表示北极，因此磁通量被假定是″离开″图面，而用一个叉号表示南极，因此磁通量被假定是″进入″图面。

图4表示发电机的另一个实施例，与图3中的发电机的不同之处在于它包括四个以90°间隔排列的磁体A21、A22、A23和A24，这些磁体与两个线圈B21和B22配合工作。

在图5所示的实施例中，两个线圈B31和B32与相对于发电机轴X-X成60°间隔排列的六个磁体A31到A36配合工作。

需要指出，根据本发明，在直径方向上相反位置处的一对磁体具有相反的极性。

很容易理解，线圈可以从线圈的中心开始沿顺时针方向或者逆时针方向缠绕，通常这正是在所有附图中所表示的情况。

图6A到图6F表示图3至图5中所示的发电机的线圈的串联方式的几个示意图，考虑到它们的缠绕方向，假定这些线圈放置在使它们在缠绕轴垂直于附图图面的位置。此外，通过让发电机磁体从其前面通过而在每个线圈中产生的电压的极性用实线箭头表示，由于可能由外部磁场产生的变化磁通量所生成的电压方向用虚线箭头表示，但是没有考虑这些电压幅值的大小，也没有考虑检测发电机中状态的时间。后者的端点表示为G1和G2，同时线圈绕的端点分别用EE表示其外端点，用EI表示其内端点。

在图6A中，可以看到线圈b1和b2以相同的方向，在这里是按顺时针方向缠绕。此外内端点EI分别与端点G1和G2相连，同时外端点EE则相互连接形成线圈b1和b2的连接点PJ。可以看到，在这些情况下，外部磁场产生的磁场减小到零，而由磁体感生的电压彼此增强，如上所示，这些磁体位于直径方向上相反的位置处，具有相反的极性。

按照图6B所示的连接模式，线圈b1和b2的外端点EE分别与发电机的端点G1和G2相连，这些线圈的内端点EI则一起连接到节点PJ。线圈b1和b2如图所示，从线圈的中心开始沿顺时针方向缠绕。

图6C和图6D分别表示其中线圈b1和b2以相反方向缠绕的两个发电机的连接示意图。在这些情况中，为了使外部磁场产生的电压减小到零并增大由发电机磁体产生的电压，在每种情况下，与图6A和图6B相比，这些线圈的连接方式相反。但是，在这四种所考虑的情况中，磁体的极性取向都保持一致。

尽管在图6A至图6D中发电机的两个线圈b1和b2，在每个连接示意图中，都是按相同的方向缠绕的，但是在图6E和图6F所示的情况中发电机的两个线圈的缠绕方向是相反的。如上所述，磁体的的取向必须是相同的。

图7表示本发明的另一个实施例，其中发电机包括两对线圈，分别是B41、B42和B43、B44，每对线圈均位于直径方向相反的位置。该发电机包括两个位于直径方向相反位置的磁体A41和A42，它们也具有相反的极性。自然，在同一转子盘上磁体的对数也可以选择为2或3，或更多。

图8表示本发明的发电机的另一个实施例，它也包括两对线圈，每对线圈不是位于直径方向上相反的位置，而是彼此相邻的。因此，线圈对既可以由线圈B51、B52和B53、B54构成，也可以由线圈B51、B54和B52、B53构成，所以这些排列分别构成本发明的这个实施例的两种不同形式。该发电机包括四个磁体A51至A54，它们的极性是一个挨一个交替变化的。

图9A和图9B表示图7和图8中发电机线圈的两种可能的连接方式的示意图。在这两种情况中，四个线圈b1、b2、b1′和b2′串联连接，因此对于图9A来说，形成图6A中两个电路的串联连接，而对于图9B，形成图6E中两个电路的串联连接。于是，既增大了由磁体产生的四个电压，又将外部磁场产生的四个电压减小到零。

应当特别指出在上述的所有实施例中，每一对串联的线圈都与两个磁体相关，当这些磁体进入由线圈和承载这些线圈的转子盘限定的各自的空间时，在线圈中产生相反方向的磁通量。

Claims

1、一种特别是用于钟表的发电机，它包括一个定子(21)，其中具有线圈(23、24)，所说线圈围绕着发电机的旋转轴(X-X)按一定角度间隔设置，和一个以可绕该轴(X-X)旋转的方式安装的转子，并包括至少一个与所说轴同轴并承载磁体(28、29)的转子盘(26、27)，其特征在于：所说的线圈(23、24)是相同的，并且至少一对线圈是串联连接在发电机的输出端(G1、G2)上的，其中所说的磁体这样设置，至少一对磁体(28、29)相对于所说轴(X-X)成一定角度设置，所说线圈彼此这样相连，所说磁体产生感应磁场使得当这些磁体移动通过线圈(23、24)时，它们在这些线圈中产生感生电动势，这些电动势彼此增强。

2、如权利要求1所述发电机，其特征在于：把所说的每对线圈(B11、B12；B21、B22；B31、B32；B41、B42、B43、B44)和每对磁体(A11、A12；A21、A22；A31到A35；A41、A42)设置在相对于所说轴X-X的直径方向相反位置处。

3、如权利要求2所述的发电机，其特征在于：它包括一对线圈(B11、B12；B21、B22；B31、B32)和对数选自1、2和3中的磁体(A11、A12；A21、A22；A31到A35)。

4、如权利要求1所述的发电机，其特征在于：它包括两对线圈(B41至B44；B51至B54)和对数选自1、2和3中的磁体(A41至A42；A51至A54)。

5、如权利要求4所述的发电机，其特征在于：在同一转子盘上的所说的每对线圈(B51至B54)和每对磁体(A51至A54)相对于所说轴X-X成一定角度相邻设置。

6、如权利要求1至5中任何一个所述的发电机，其特征在于：所说的每对线圈按相同方向缠绕，它们的公共接点(PJ)由它们绕线的外部端点(EE)形成(图6A、6B、9A)。

7、如权利要求1至5中任何一个所述的发电机，其特征在于：所说的每对线圈按相同方向缠绕，它们的公共接点(PJ)形成在它们绕线的外部端点(EE)和其他绕线的内部端点之间(图6C、6D)。

8、如权利要求1至5中任何一个所述的发电机，其特征在于：所说的每对线圈按相反方向缠绕，它们的公共接点(PJ)形成在它们绕线的外部端点(EE)之间(图6E)。

9、如权利要求1至5中任何一个所述的发电机，其特征在于：所说的每对线圈按相反方向缠绕，它们的公共接点(PJ)形成在它们绕线的外部端点(EE)和其他绕线的内部端点之间(图6F、9B)。