專利名稱:電撥針石英鐘的制作方法
技術領域:
本實用新型涉及一種電撥針石英鐘。
早期的大開面指針式石英鐘一般采用機械撥針。因而在撥針時,需爬高,給使用者帶來不便。特別是我國實行夏時制后,每年至少需兩次撥鐘,因而用戶很需要使用方便的撥針系統(tǒng),電撥針系統(tǒng)使用較為方便?,F(xiàn)有的電撥針系統(tǒng)有兩種。第一種是使用振蕩頻率高于正常走時時的步進電機驅動頻率的多諧振蕩器,驅動步進電機以較高的速度運轉。這種系統(tǒng)的特點是不用改變原石英鐘機芯的機械部分及步進電機結構,但這種系統(tǒng)的撥針速度較低,并且電流較大。另外,難以實現(xiàn)倒撥針功能;第二種是在機芯上加上一個微型直流電機,通過減速輪系減速,并用棘輪棘爪將其與走時輪系聯(lián)結起來,以避免所加的直流電機及其減速輪系成為走時系統(tǒng)的負載。這種系統(tǒng)的特點是撥針速度高,但顯然其機芯的結構復雜電流功耗更大,另外,棘輪棘爪對走時系統(tǒng)仍有影響,并且也難以實現(xiàn)倒撥針功能。
本實用新型所指的電撥針石英鐘,使用步進、直流兩用電機,可以方便地實現(xiàn)電撥針功能。由于鐘用步進電機功率極小,加之其結構的限制,要使這種電機能夠直流運行,宜采用無電刷換向開關形式。本實用新型采用的是自感應式無電刷換向開關形式。
所謂自感應式無電刷換向是指電機的電流換向是由電機定子鐵芯上的一個感應線圈和晶體三極管共同完成的。更具體一點講在電機定子上,除具有一個驅動線圈外,還有一個感應線圈,由電機的永磁轉子旋轉而在感應線圈上產(chǎn)生交變的感應電動勢,控制晶體三極管給驅動線圈換向供電,由于感應線圈的電動勢是由電機自身的永磁轉子旋轉而產(chǎn)生的,故此處稱這種換向方式為自感應式無電刷換向。
由于本實用新型中所指的步進、直流兩用電機,能保證石英鐘用步進電機所需的結構和其他各種參數(shù)不變。因而絲毫不影響石英鐘走時的正常步進運行。與機械撥針石英鐘相比,本實用新型所指的電撥針石英鐘,可以省掉機械撥針機構和撥針打滑機構,而其他機械部分可以完全相同,就能實現(xiàn)正撥針功能,撥針速度遠遠高于多諧振蕩器形式的電撥針石英鐘。另外由于這種電機在直流運行時可逆轉,因而只要在石英鐘機芯內加上電磁制動裝置,就可以很方便地實現(xiàn)倒撥針功能。由于這種電機電流功耗很小,因而也易于實現(xiàn)遙控撥針。
以下結合
本實用新型的內容圖1是應用于電撥針石英鐘中的步進,直流兩用電機的原理圖。
圖2是倒撥針機構原理圖。
圖3是帶有倒撥針機構的電撥針石英鐘電原理圖。
本實用新型的步進,直流兩用電機本體的結構可以與鐘用步進電機完全一致。圖1以雙偏心步進電機為例,給出了這種電機的原理圖?!?〕是一對極的永磁轉子,〔2〕是電機定子,〔3〕、〔4〕分別是繞在定子鐵芯上的驅動線圈和感應線圈,〔5〕、〔6〕是同感應線圈〔4〕一起起換向作用的晶體三極管,〔7〕是做為晶體三極管〔5〕的電源用的電容器,〔8〕是啟動電容器,〔9〕是電源,〔10〕是步進電機驅動電路(用框圖表示)。當然兩部分電路可共用一組電源。為了盡量利用線圈空間,可將兩線圈串接起來后供步進電機使用。通過轉換開關〔11〕,選擇步進與直流運行兩種狀態(tài)。
電容器〔8〕跨接在晶體三極管〔6〕的集電極和發(fā)射極上,是起啟動電機作用的。如果將電源接在晶體三極管〔5〕的集電極上,這個啟動電容器應當?shù)乜缃釉诰w管〔5〕的集電極與發(fā)射極上。這樣,當轉換開關〔11〕接通直流電機電路時,再接通啟動開關〔12〕,電流從電源〔9〕的正極流過電容器〔8〕,流過驅動線圖〔3〕,再通過電容器〔7〕,流回電源〔9〕的負極,從而在感應線圈〔4〕上產(chǎn)生感應電動勢。由于電機的定子〔2〕與轉子〔1〕之間存在不均勻氣隙,從而產(chǎn)生使轉子有一定啟動角的定位轉矩,因而啟動前轉子的磁極不會停留在A、B端連線的方向上。所以,不必外加機械作用,就能可靠地啟動電機。
做為直流電機使用時,驅動線圈〔3〕的線徑一般要比感應線圈〔4〕的粗,在設計時,只要保證兩線圈的匝數(shù)和及串接后總電阻分別與步進電機線圈所需的匝數(shù)與電阻相同,就不會影響步進電機的性能。
在不考慮電機直流運行時性能的情況下,可以省掉晶體三極管〔5〕此時應去掉做為晶體三極管〔5〕電源作用的電容器〔7〕。
由于本實用新型所指的步進、直流兩用電機,在直流運轉狀態(tài)下的運轉是可逆的,因而容易實現(xiàn)電機的反向運轉。圖2是使電機反向運轉的制動裝置原理圖。〔13〕是石英鐘機芯走時輪系上某個齒輪(最好選用二輪或三輪),在其軸上裝上個凸輪〔14〕(或棘輪),圖上所標注齒輪轉向Q是電機正向運轉時齒輪〔13〕的運轉方向。當電機正向直流運行時,若用一彈性桿阻住凸輪〔14〕,則電機在彈性桿的反彈作用下就會反轉。這種反彈方式,不僅適用于本實用新型中所指的這種步進、直流兩用電機的逆轉制動,也適用于其他做為石英鐘撥針使用的直流電機的逆轉制動。這個彈性桿可以裝在電磁鐵的銜鐵上。本實用新型給出的最佳方案是使用永磁旋轉電磁鐵,并可用步進電機代替,見圖2。當接通反撥針開關〔15〕時,電流從電源〔16〕的正極流出,通過電容器〔17〕流過電磁鐵線圈〔18〕,使永磁鋼〔19〕動作,并帶動彈性桿〔20〕轉至圖中實線標注的位置上,如果這之前電機正向運轉,則凸輪〔14〕打在彈性桿〔20〕上。在彈性桿〔20〕的反彈作用下,使電機反向旋轉。當電容器〔17〕上的電壓增加到一定值時,永磁鋼〔19〕在定子〔21〕的定位轉矩的作用下,帶動彈性桿〔20〕回復到原來位置,即圖4虛線所示的位置?!?2〕、〔23〕是彈性桿〔20〕的限位銷。
圖3是帶有倒撥針機構的電撥針石英鐘電原理圖,其中〔18〕是電磁鐵的線圈,〔22〕是正、倒撥針的選擇開關,開關〔22〕斷開時,是正撥針;接通時,是倒撥針。
權利要求1.一種電撥針石英鐘,其機芯結構除可省掉機械撥針機構和撥針打滑機構外,其它部分可以同普通石英鐘機芯完全一樣,其特征為所使用的電機是具有可以同普通石英鐘所使用的步進電機結構一樣的,同時具有步進電機驅動電路(10)和具有由感應線圈(4)和晶體三極管一起起換向開關作用的自感應式無電刷直流電機驅動電路的步進、直流兩用電機。
2.如權利要求1所述的自感應式無電刷直流電機驅動電路,其特征為有一個起啟動作用的電容器(8),跨接在晶體三極管(5)或(6)的集電極與發(fā)射極上。
3.如權利要求1所述的步進、直流兩用電機,其特征為步進電機使用的線圈是感應線圈(4)和驅動線圈(3)串接而成的。
4.如權利要求1所述的電撥針石英鐘,其特征為有一個能在倒撥針時阻擋、并反彈輪系上某個齒輪(13)上的凸輪(14)的彈性桿(20)。
專利摘要一種電撥針石英鐘,使用具有步進電機驅動電路和自感應式無電刷直流電機驅動電路的步進、直流兩用電機。走時時,電機步進運行。而撥針時,電機直流運行。電機結構可與普通指針式石英鐘用電機相同,機芯除可省掉機械撥針機構外,其它部分可以同普通指針式石英鐘機芯相同,附加倒撥針制動裝置,可實現(xiàn)倒撥針。主要用于某些采用機械撥針不方便的場合指示時間。
文檔編號H02K37/14GK2030732SQ8721682
公開日1989年1月11日 申請日期1987年12月22日 優(yōu)先權日1987年12月22日
發(fā)明者付金聲, 王莉 申請人:付金聲