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_3

文档序号:9355086阅读:来源:国知局
优选大于或等于2的形状比例来 修改突出部11的形状比例,其中,该突出部11是摆轴的占用径向空间最多的部分。
[0077] 想法是缩小两个尺寸X或y(在垂直于枢转轴线D的平面上的投影中)中的一者。 最简单的实现这一点的方式是通过与轴线D大致平行的两个表面14、15局部地限制摆轴1, 所述表面14、15优选地是两个与轴线D平行的平面;事实上,如果这些表面尤其是平面不是 平行的,则可保留相比其余部分被更高磁化的较宽部分。这两个表面14和15优选地彼此 非常靠近,以减少在该方向上的磁化,并在x、y平面中清晰地限定出单一优先磁化方向。
[0078]优选地,且如图中所示,这两个表面14和15关于摆轴1的枢转轴线D是对称的。
[0079] 突出部以它们的主轴线彼此平行的方式定向。
[0080] 该突出部11在垂直于摆轮10的枢转轴线D的平面上的投影具有轮廓12,该轮廓 12在关于两个正交轴线对称的矩形R中内切,并且包括突出部11的最大尺寸沿其延伸的主 轴线DP。形状比例是矩形的两个尺寸之间的比例:长度LR和宽度LA。
[0081] 因此,在转换之后,摆轴1不再具有旋转对称性。
[0082] 根据本发明,在摆轮的静止位置,突出部11的最大尺寸沿其延伸的该主轴线DP相 对于机芯的环境的优先磁化方向DA处于大致正交的位置。"大致正交"指80°到100°之 间的角度;特别地,该角度为90°。该优先方向DA-般由条夹板、桥夹板、螺钉等决定;其 直接取决于设计且通过检查接近轴线的钢质构件的形状比例一般相当明显;在模棱两可的 情形中,可仅通过利用完成的元件或相当的负荷执行模拟而容易地确定所述方向。
[0083] 摆轮的"静止"位置对应于当游丝静止时它占用的位置:它是机芯的最罕见位置, 但如下所述,它是平均位置,并且对于非常强的外部磁场而言,它是限定所得到的磁化强度 的位置。
[0084] 在一个特定实施例中,摆轮圆盘的最大尺寸垂直于擒纵线,这使表面效应相对于 体积效应最大化,从而将磁场方向上的磁化强度减至最低,并由此"包围"形成干扰转矩的 效应。
[0085] 以轮廓12制造的摆轴1与其主轴线DP相对于优先磁化方向DA的大致正交取向 的组合称为"磁优化几何形状"。
[0086] 在附图中示出了多个变型。
[0087]图1示出具有真实的磁优化几何形状的摆轴1。被用作支承部的最宽部分具有高 的形状比例,最大尺寸与其主轴线DP-起定向在大致正交于机芯的环境的优先磁化方向 DA的方向上。该摆轴1被图示为位于常规摆轴基部上,枢轴和支承件具有车削的肩部:以 用于支承内粧、边沿、座、双圆盘或其它元件。在本例中,具有最大直径的部分11用作图中 未示出的边沿50的一个面的支承部,摆轴1包括用于使边沿对中的肩部13 ;这里轮廓12 是通过机加工(尤其通过铣削或车削等)形成两个对向表面14和15 (如还在图6中示出 的)而实现的,这些表面在一个简化的优选实施例中是平面。此变型能低成本地转换已有 的摆轴以使它们适合本发明,不需要对摆轮或摆轮集成在其中的机构的其它构件进行任何 几何形状的修改。
[0088] 图2示出具有磁优化几何形状的摆轴1的图。被用作支承部的最宽部分具有高的 形状比例,最大尺寸与其主轴线DP-起定向在大致正交于机芯的环境的优先磁化方向DA 的方向上。尽管一些肩部一一尤其是枢轴一一保持回转形状,但这里突出部11呈棱柱形状, 在轮廓12的矩形包络线的小侧面上具有对向的表面14和15以及端面16和17,在一个特 定实施例中,这些面全都是平面。对于摆轴1的其它支承功能,形状比例在1以上的其它部 分IlAUlB布置成与主突出部11平行,并且它们的主轴线DP全都位于大致正交于优先磁 化方向DA的方向上。面16A、16B、17A、17B的端铣与平面14和15在这些部分IlAUlB中 的延伸部的铣削相结合,提供了允许磁场泄漏并进一步减少剩余磁化的优点。
[0089] 图3示出从图2的几何形状衍生的替代的优化几何形状。在本例中,主突出部11 的(但也是其它部分IlAUlB的)最长支承部被切削并且包括尤其呈槽口形式的切口 18, 以便在没有外部磁场的情况下诱发局部自消磁。这些切口 18沿与主轴线DP平行的方向延 伸。如上所述,被用作支承部的最长部分具有高的形状比例,最大尺寸与其主轴线DP-起 定向在大致正交于机芯的环境的优先磁化方向DA的方向上。优选地,切口 18的深度大于 或等于相关的部分11或11的长度的一半,超过了摆轴1的圆柱形部分的平均半径。
[0090] 这里同样地,突出部和切口关于摆轴1的枢转轴线D是对称的。
[0091] 虽然由作为平行平面的表面14和15界定的实施例在结果和生产成本两方面都非 常有利,但应该注意的是,只要根据本发明形状比例高于2,就在xy平面中确立了优先磁化 方向,这通过利用完成的元件进行模拟确认。
[0092] 优选地,为了避免造成不平衡,根据本发明的摆轴1关于通过枢转轴线D并与主轴 线DP平行的平面是对称的。
[0093] 回转表面19,尤其是摆轴的枢轴和圆柱形本体,可与常规摆轴的枢轴和圆柱形本 体相同:构件的机械性能因而相对于已有的摆轴不变。
[0094] 附图中所示的摆轴具有与主轴线DP平行的优先磁化方向,其被选择成大致正交 于机芯的环境的优先磁化方向DA(当游丝静止时)。
[0095] 常规摆轴的情形
[0096] 关于剩磁效应,对于常规摆轴而言,存在两种可能的磁化机制,在暴露于强磁场之 后,尤其是在强静态外部磁场(> 5000kA/m)的影响下,所述外部磁场能够使摆轴一般由其 制成的碳钢(20AP)饱和,并且正交于摆轴的枢转轴线定向(磁场与轴线平行的情况被忽 略,因为它不会导致明显的计时缺陷):
[0097]-第一情形:摆轮10的运动在外部磁场的作用下停止,并且机芯30停止。由于该 运动在靠近其静止位置时(通常在小于20°时,因为摆轴具有圆柱形对称性且游丝不是磁 性的)停止,摆轴的剩余磁场从静止位置"看"定向成与外部磁场相似。
[0098]-第二情形:运动不停止,且因此摆轴的磁化动态地发生:在每次振荡时,摆轴"看 至IJ"的外部磁场的方向都改变,材料中的磁场经历多个磁滞循环,(在每个循环中)逐渐形 成剩余磁场(外部磁场强度高且因此使摆轴强磁化,但是,当摆轴的取向改变时,同一外部 磁场减弱且使所形成的剩余磁场部分地再定向)。由于永久磁化逐渐和周期性的形成,摆轴 中最终形成(在多次完整的振荡之后,即在〇. 5秒至1秒之后,取决于频率)的剩余磁场将 定向成就像摆轴被固定在其平均位置处、也就是其静止位置处一样(正好像摆轴已在磁场 作用下停止一样)。
[0099] 独立于在场的作用下停止的运动,剩余磁场将优选地像外部磁场一样定向,而机 芯的环境中形成的剩余磁场将根据固定的铁磁性构件(条夹板、螺钉、桥夹板)的定向而定 向在优先磁化方向DA上。
[0100] 在消除外部磁场之后,剩余磁转矩作用在摆轴上,如同作用在罗盘的指针上一样。 日差缺陷取决于磁转矩关于摆轮的静止位置的对称性(振荡角度=〇):如果转矩是角度的 奇函数,则日差缺陷最大,如果转矩是角度的偶函数,则日差缺陷为零(但对于常规摆轴而 言后一种结果的可能性非常低)。
[0101] 枏据本发_的摆轴的情形
[0102] 根据本发明的经过几何优化的摆轴1的剩磁效应与针对常规摆轴观察到的剩磁 效应不同。
[0103] 图1和图2所示的摆轴1具有大约2的形状比例。对于具有2或2以上的形状比 例的摆轴而言,可能的磁化机制为:
[0104]-第一情形:运动在外部磁场的作用下停止。优先磁化方向的存在减弱了在正交 方向上的磁化强度。
[0105]-第二情形:运动不停止,因而摆轴的磁化动态地发生:对于每一次振荡,摆轴"看 至IJ"的外部磁场的方向发生改变,材料中的场经历多个磁滞循环,(在每个循环中)逐渐形 成剩余磁场。
[0106] -由于优先磁化方向的存在:
[0107] _如果外部磁场定向在不同于精确正交方向的任何方向上,则磁化作用定向在该 优先磁化方向上;
[0108] _如果外部磁场定向在正交于摆轴的主轴线DP的方向上,则磁化作用定向在正交 方向上但非常弱。
[0109] 由于摆轴1的主轴线DP大致正交于环境的优先磁化方向DAP,所以对于外部磁场 的几乎所有可能的取向(在环境的优先磁化方向DAP上的取向除外)而言,摆轴1上得到 的剩余磁转矩都是振荡角度的偶函数,这使得剩磁日差缺陷几乎为零。
[0110] 如果磁场精确定向在环境的优先磁化方向DAP上,则摆轴在相同的方向上且因此 正交于主轴线DP被磁化,但这种情况下磁化强度弱,小于0. 2T,如图4所示,图4示出由 20AP钢制成的优化的摆轴1在正交于主轴线DP的方向上以0. 2T磁化之后的剩余磁场分 布。这种情况下,磁转矩是振荡角度的奇函数,但比作用在常规摆轴上的转矩低10到100 倍(取决于几何形状),如图5所示,图5采用曲线图的形式示出施加在常规摆轴上的磁转 矩(用虚线示出的曲线GT)与施加在根据本发明的优化摆轴1上的磁转矩(用实线示出的 曲线G0)的对比。以度为单位的角度位于横坐标上,而施加在摆轮上的以mN.mm为单位的 转矩位于纵坐标上。剩磁日差缺陷因此以3到10之间的系数减小。
[0111] 图8示出机芯的优先磁化方向与摆轴的主轴线方向之间的角度值的影响:非常清 楚的是,对于90°的角度,不论振幅如何,日差变化都非常低,约为每天1秒。
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