具有在磁性环境中优化的几何形状的可移动构件的心轴的制作方法_2

文档序号:9355086阅读:来源:国知局
轴"。
[0044] 本发明容许具有非磁性的游丝、擒纵叉杆本体和擒纵轮的手表能在不停止的情况 下承受约0. 5特斯拉的高强度磁场,而不会影响机械性能(可移动构件的计时和老化)。
[0045] 本发明的实施将具有非磁性游丝、擒纵叉杆本体和擒纵轮的手表中的剩磁效应减 至每天一秒以下。
[0046] 通常,在本说明书中,"轴线"指假想的几何要素,例如枢转轴线,而"心轴"是由一 个或多个部分形成的真实的机械元件。例如,对齐并布置在可移动构件10的中间部分6的 两侧以引导其枢转的一对枢轴2A和2B也称为"心轴"。
[0047] 在下文的说明中,"透磁"材料是具有10到10000之间的相对透磁率的材料,例如 钢,其针对摆轴具有接近1〇〇的相对透磁率,或针对通常用于电路中的钢具有接近4000的 透磁率,或相对透磁率达到8000到10000之间的值的其它合金。
[0048]例如在极片的情形中的"磁性材料"是能够被磁化成具有介于0. 1到1. 5特斯拉 之间的剩余磁场的材料,例如"钕铁硼",其具有接近512kJ/m3的磁能密度Em并提供0. 5至 1. 3特斯拉的剩余磁场。在将这种类型的磁性材料与具有在100至10000范围内的、更接 近10000的高透磁率的对向的透磁构件组合成磁化作用对的情况下,可使用接近上述范围 的底部的较低水平的剩余磁场。
[0049] -铁磁性"材料指具有如下特性的材料:在温度T= 23°C饱和磁场Bs> 0,在温 度T= 23°C矫顽磁场Hc> 0,在温度T= 23°C最大透磁率yR>2,居里温度Tc> 60°C。
[0050] 更具体地,一铁磁性"材料指具有如下特性的材料:在温度T= 23°C饱和磁场Bs < 0? 5T,在温度T= 23°C矫顽磁场Hc< 1,000kA/m,在温度T= 23°C最大透磁率yR< 10, 居里温度Tc> 60°C。
[0051] 更具体地,一高铁磁性"材料指具有如下特性的材料:在温度T= 23°C饱和磁场 Bs> 1T,在温度T= 23°C矫顽磁场Hc> 3, 000kA/m,在温度T= 23°C最大透磁率yR> 50,居里温度Tc> 60 °C。
[0052] -顺磁性"材料是指,例如对于插入磁性材料与对向的透磁构件之间或两种磁性 材料之间的垫片,例如一个构件与一个极片之间的垫片,具有介于1. 0001到100之间的相 对透磁率的材料。例如,弱顺磁性材料(透磁率小于2)是尤其以名称"Phynox?"或 镍-磷NiP(磷浓度为12%但经过硬化,或磷浓度小于12% )为人所知的CoCr20Nil6Mo7。
[0053] "抗磁性"材料是指相对透磁率小于1 (负磁化率小于或等于10 5)的材料,例如石 墨或石墨稀。
[0054] 最后,与尤其用于屏蔽件的"非磁性"材料相反,"软磁性"材料是具备高透磁率但 饱和度高的材料,因为它们不需要被永久磁化:它们必须尽可能传导磁场,以便减弱外部磁 场。这些构件因此也可将磁性系统与外部磁场隔离。这些材料优选被选择成具有介于50 到200之间的相对透磁率和500A/m以上的饱和磁场。
[0055] "非磁性"材料定义为具有稍稍大于0. 9999且小于1. 0001的相对透磁率的材料, 通常例如错、黄铜、娃、金刚石、钯和类似材料。这些材料一般可经由MEMS技术或LIGA法获 得。
[0056] 本发明涉及用于可移动构件10并且针对可移动构件10优化以在优先磁化方向 DAP上存在剩余磁场的环境中操作的钟表心轴1。
[0057] 规定该心轴1是枢转的轴向元件,其用作以下其它构件的支承件:圆盘、法兰、内 粧、摆轮,但不是由这些其它构件形成,这些其它构件被压入、粘结、熔焊、硬钎焊或推靠在 心轴上,或通过其它方法被保持。以下给出的特性仅涉及此心轴1。
[0058] "固有磁特性"这里指所有以下量值:透磁率、饱和磁场、矫顽磁场、居里温度、相关 磁滞曲线。磁化强度不构成这些固有磁特性的一部分。这样的心轴在磁化之后的磁化曲线 不仅仅取决于固有磁特性,而是尤其取决于使心轴磁化的磁场的来源以及所述心轴的形状 和尺寸。例如,即使固有磁特性是均匀的,该心轴也可具有不均匀的磁化强度。
[0059] 应该记得,构件在暴露于磁场之后不会变成例如铁磁性的:材料是铁磁性的,或者 顺磁性的、反铁磁性的或抗磁性的。此特性可由于温度而改变,但不能由于外部磁场而改 变。必须在磁化作用和材料的固有磁特性之间进行区分。
[0060] 在下文的说明中,"透磁"材料是具有10到10000之间的相对透磁率的材料,例如 钢,其针对摆轴具有接近100的相对透磁率,或针对通常用于电路中的钢具有接近4000的 透磁率,或相对透磁率达到8000到10000之间的值的其它合金。
[0061]例如在极片的情形中的"磁性材料"是能够被磁化成具有介于0. 1到1. 5特斯拉 之间的剩余磁场的材料,例如"钕铁硼",其具有接近512kJ/m3的磁能密度Em并提供0. 5至 1. 3特斯拉的剩余磁场。在将这种类型的磁性材料与具有在100至10000范围内的、更接 近10000的高透磁率的对向的透磁构件组合成磁化作用对的情况下,可使用接近上述范围 的底部的较低水平的剩余磁场。
[0062] 一铁磁性"材料指具有如下特性的材料:在温度T= 23°C饱和磁场Bs> 0,在温 度T= 23°C矫顽磁场Hc> 0,在温度T= 23°C最大透磁率yR>2,居里温度Tc> 60°C。
[0063] 更具体地,一铁磁性"材料指具有如下特性的材料:在温度T= 23°C饱和磁场Bs < 0? 5T,在温度T= 23°C矫顽磁场Hc< 1,000kA/m,在温度T= 23°C最大透磁率yR< 10, 居里温度Tc> 60°C。
[0064] 使用具有特定特性的铁磁材料的可行性同时满足了对构件的机械强度、磁阻和可 制造性的要求。
[0065] 更具体地,一高铁磁性"材料指具有如下特性的材料:在温度T= 23°C饱和磁场 Bs> 1T,在温度T= 23°C矫顽磁场Hc> 3, 000kA/m,在温度T= 23°C最大透磁率yR> 50,居里温度Tc> 60 °C。
[0066] 一顺磁性"材料是指,例如对于插入磁性材料与对向的透磁构件之间或两种磁性 材料之间的垫片,例如一个构件与一个极片之间的垫片,具有介于1. 0001到100之间的相 对透磁率的材料。可以使用具有介于1. 01到2之间的透磁率的弱顺磁性材料来实施本发 明。尤其以名称"Phyno.x:?"或镍-磷NiP(磷浓度为12%但经过硬化,或磷浓度小于 12% )为人所知的材料如CoCr20Nil6Mo7是弱顺磁性材料且因此可以用来实施本发明。[0067] 非磁性材料(透磁率小于1. 01)的利用非常受限,因为这些材料或难以加工,或在 机械性能上不适合于要求的功能(且因而需要涂覆或硬化处理以使它们具有铁磁性),这 解释了为什么第一块耐15,OOO高斯的手表在2013年才问世。例如,非磁性材料是:铝、金、 黄铜或类似物。
[0068] "抗磁性"材料是指相对透磁率小于1(负磁化率小于或等于105)的材料,例如石 墨或石墨稀。
[0069]最后,与尤其用于屏蔽件的"非磁性"材料相反,"软磁性"材料是具备高透磁率但 饱和度高的材料,因为它们不需要被永久磁化:它们必须尽可能传导磁场,以便减弱外部磁 场。这些构件因此也可将磁性系统与外部磁场隔离。这些材料优选被选择成具有介于50 到200之间的相对透磁率和500A/m以上的饱和磁场。
[0070] "非磁性"材料定义为具有稍稍大于1且小于1. 0001的相对透磁率的材料,通常例 如硅、金刚石、钯和类似材料。这些材料一般可经由MEMS技术或LIGA法获得。
[0071] 为了返回优先磁化方向DAP的概念,认为有用的是规定该方向归因于机构的设 计,且与该机构所属领域无关。一定不能将施加在诸如电动机转子(其为永磁体)的构件 上的磁化方向与铁磁性部件的优先磁化方向混淆:永磁体可具有与该优先磁化方向完全不 同的磁化方向(两者甚至可以是正交的,例如在采用轴向磁化盘形式的永磁体中)。继续以 电动机为例,构件可以不具有优先磁化方向,比如具有实质上对称的几何形状的定子。
[0072] 在下文详细描述并通过附图示出的一个优选实施例中,该可移动构件10是形成 常规钟表游丝摆轮组件的一部分的摆轮。本领域的技术人员将知悉如何将本发明应用于其 它可移动钟表构件。
[0073]在制表行业中相对标准的摆轮10的常规摆轴1的几何形状未进行优化以限制其 在外部磁场作用下的磁化。事实上,具有较大半径RMAX的摆轴1的中间部分6被相对于枢 转轴线D的方向正交或倾斜的磁场强磁化。由于该磁化,在存在环境磁场(外部磁场或由 机芯或手表的磁化构件形成的磁场)的情况下,摆轴1受到高磁转矩。
[0074] 优选地,该摆轴是尤其由钢制成的铁磁性构件,并且处于消磁的初始状态(且在 任何情况下都不能被用作永磁体)。事实上,本发明有助于消除钟表机芯的磁干扰,且本发 明能缓和或消除摆轴中的任何意外磁化。
[0075] 摆轮10构成手表40的机芯30中的擒纵机构20的一部分。
[0076] 本发明提出这样修改摆轴1的几何形状:在垂直于摆轮10的摆轴1的枢转轴线D 的平面上的投影中,通过赋予突出部11与1相差很大的、
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