Часовой семисегментный индикатор

 

Использование: приборостроение, в частности часовая промышленность. Сущность изобретения: на корпусе установлен пластинчатый магнитопровод со стержнями и конусными наконечниками. Магниты-роторы установлены на опорах вращения в специальных стойках и образуют модуль-сегмент. Семь сегментов образуют единое знакоместо. С появлением тока в управляющих катушках возникает момент, поворачивающий роторы. Разная окраска модулей позволяет формировать различные цифры на знакоместе. 7 з. п. ф-лы, 121 ил.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в часовой промышленности.

Известно индикаторное устройство, в котором магнит установлен с возможностью вращения и служит индикаторным элементом [1] Недостатком данного устройства является ненадежность в работе.

В качестве прототипа изобретения выбран индикатор, в котором на основании размещены шаговые модули в виде семи сегментов [2] Недостатком данного устройства является сложность конструкции и недостаточная надежность в работе.

Целью изобретения является повышение надежности и упрощение конструкции.

Цель достигается тем, что в известном индикаторе, содержащем пластину-основание, на которой размещены шаговые модули, каждый из которых содержит цилиндрический ротор, опоры вращения которого размещены в двух стойках, два магнитопроводных стержня с полюсными наконечниками и обмоткой управления, закрепленных на пластине-основании, между стойками вдоль оси ротора, и цилиндрический магнит, в нем пластина-основание выполнена магнитопроводной без стыков, индикаторный элемент расположен на цилиндрической поверхности ротора, а опоры вращения всех семи роторов размещены в шести стойках.

Магнит может быть выполнен в виде двух колец, снабженных зубчатыми дисками и размещенных внутри цилиндрического ротора, выполненного полым, а обмотка управления может быть выполнена в виде двух секций, размещенных на стержнях каждого модуля напротив зубцов дисков кольцевых магнитов.

Стержни с секциями обмотки размещены по разные стороны от оси вращения ротора или в зазоре между ротором и пластиной-основанием.

Кроме того, ось ротора жестко закреплена на стойках и снабжена подшипниками, внешние кольца которых жестко связаны с ротором, пластина-основание снабжена дополнительными постоянными магнитами, размещенными на ней со стороны, противоположной стойкам, причем полярность дополнительных постоянных магнитов противоположна полярности кольцевых магнитов, намагниченных аксиально, а секции обмотки управления включены согласно.

Цилиндрический магнит установлен на жестко закрепленной оси ротора, выполненного с вырезами на его боковой поверхности, расположенными напротив полюсных наконечников стержней. Магнитопроводные стержни выполнены за одно целое с пластиной-основанием, а цилиндрический ротор выполнен за одно целое с магнитом, намагниченным по диаметру с противоположной полярностью, причем обмотка управления расположена на одном из стержней, а ее витки ориентированы параллельно оси ротора.

На фиг. 1 показан магнитопровод без стыков; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4,5 разрез В-В и Г-Г на фиг. 1 соответственно; на фиг. 6 положение катушек и опор для роторов на магнитопроводе; на фиг. 7 разрез Д-Д на фиг. 6; на фиг. 8 и 9 разрезы Е-Е и Ж-Ж на фиг. 7 соответственно; на фиг. 10 пластина со стороны индикации цифровое изображение; на фиг. 11-14 показан принцип действия.

На корпусе 1 (алюминий, латунь, пластмасса и т.д.) установлено основание пластинчатый магнитопровод 2 (не имеющий стыков) со стержнями 3 и полюсными наконечниками 4.

Магниты-роторы 5 и 6 установлены с взаимным разворотом на пол-оборота на осях вращения, перпендикулярных осям катушек 7 валов 8, цапфы 9 которых размещены в специальных стойках 10 (см. фиг. 6, 7).

На стойки 10 может быть установлена пластина 11 для получения изображения.

Устройство работает с независимым управлением семью бленкерами.

При отсутствии тока в катушках 7 фиксированное положение (см. фиг. 11). С поступлением в катушки 7 тока, как показано на фиг. 11-14, возникает активный момент, поворачивающий вал 8 с роторами 5, 6, а после окончания импульса доворот под действием реактивного момента фиксации. Шаг в пол-оборота завершен. Поступает новый импульс другой полярности и процесс повторяется.

Вторая модификация индикатора поясняется фиг. 15-27.

На фиг. 15 показана пластина магнитопровода; на фиг. 16, 17 разрезы З-З и И-И на фиг. 15; на фиг. 18, 19 катушка на магнитопроводе по фиг. 15-17; на фиг. 20, 21 взаиморасположение ротора магнита по отношению к статору согласно фиг. 15-19; на фиг. 22-27 показан принцип действия.

На магнитопроводе установлены катушки 7 и стойки-кронштейны 10. Роторы-магниты 5 установлены на валах (с возможностью вращения, например, в отверстиях в кронштейнах).

При отсутствии сигнала в обмотке положение ротора соответствует положению на фиг. 20, 22. С появлением тока (см. фиг. 22) происходит поворот до положения, показанного на фиг. 24, где действуют в разные стороны активный момент и реактивный момент фиксации (см. фиг. 25). Доворот до положения, показанного на фиг. 26, завершает шаг в половину оборота. Дальше процесс повторяется с появлением импульса противоположной полярности (см. фиг. 27).

Третья модификация исполнения индикатора представлена на фиг. 28-50.

На фиг. 28 пластина магнитопровода для одного семибленкерного знакоместа; на фиг. 29 пластина с семью парами катушек управления; на фиг. 30 показаны зафиксированные катушки; на фиг. 31 валы с роторами на стойках, укрепленных на магнитопроводе и корпусе; на фиг. 32 разрез К-К на фиг. 31; на фиг. 33 разрез К'-K' на фиг. 32; на фиг. 34 разрез K''-K'' на фиг. 32; на фиг. 35-40 пояснение размещения ротора и статора; на фиг. 41-45 пояснение выполнения роторных полюсов; на фиг. 46, 47 пояснение принципа действия; на фиг. 48, 49 пояснение окраски подвижной части устройства; на фиг. 50 расположение подмагничивающих магнитов на статоре.

На немагнитном основании корпусе 1 установлена штампованная пластина магнитопровода 2 с выступающими стержнями 3, имеющими полюсные наконечники 4 с угловой протяженностью в треть полюсного деления двухполюсного полого пассивного ротора, подмагниченного со стороны эквипотенциальной боковой поверхности цилиндрического магнита 5, выполненного с радиальным намагничиванием (поз. 12 эквипотенциальная поверхность магнита).

Оси попарно включенных катушек 7 расположены по разные стороны от оси несущего упомянутый магнит 5 неподвижного вала 8. На валу 8 установлены опоры 9 вращения (предпочтительно подшипники) для ротора 13, который любым известным способом укреплен на боковых поверхностях немагнитных крышек 14 (например, из алюминия, пластмассы и т.п.).

Для ориентации и фиксации валов 8 служат специальные стойки 10 (их шесть, см. фиг. 31, 32). Винты 15, 16 и колонки 17, 18 служат для ориентации и фиксации специальной пластины 19, которая ограничивает возможность смещения катушек и, кроме того, повышает точность ориентации наконечников 4 стержней 3 в заданном положении.

В пластине 19 предусмотрены шесть отверстий для установки стоек 10 с валами 8, несущими магниты-индукторы 5 и роторы 13 с крышками 14.

Для декоративности предусмотрена пластина 11, после установки которой, например, как показано на фиг. 32, можно получить визуальное изображение (см. фиг. 10).

При этом в отверстиях корпуса 1 (см. фиг. 50) с противоположной катушкам 7 и стойкам 10 стороны установлены магниты 21, прилегающие к торцу магнитопровода 2 полюсом с полярностью, противоположной полярности эквипотенциальных поверхностей 12 магнитов 5.

Благодаря наличию на роторах 13 цилиндрических полюсов, выполненных специальными вырезами 22 с угловой протяженностью в треть полюсного деления и вырезами 23 с угловой протяженностью в две трети зубцового деления, каждый ротор при отсутствии тока занимает одно из четырех фиксированных положений относительно наконечников 4 стержней 3 магнитопровода 2.

С появлением импульса тока соответствующей полярности возникает комбинированный индукторно-реактивный момент, под действием которого ротор совершает шаг в четверть оборота и фиксируется в новом положении (т.е. переходит из положения по фиг. 46 в положение по фиг. 47, где магнитные потоки от поляризующих полюсов магнитов 5, 21 и от магнитодвижущей силы (МДС) управления катушек 7 складываются в зазоре того наконечника 4, который перекрывает поверхность полюса на роторе на наибольшей площади (см. штриховку на фиг. 47).

Четвертая модификация изобретения представлена на фиг. 51-66.

На фиг. 51 магнитопровод; на фиг. 52 разрез Л-Л на фиг. 51; на фиг. 53 разрез М-М на фиг. 51; на фиг. 54 разрез Н-Н на фиг. 1; на фиг. 55 разрез П-П на фиг. 51. на фиг. 56 положение катушек на магнитопроводе; на фиг. 57 положение ротора, вид сбоку; на фиг. 58 и 59 условное положение наконечников и роторных дисков; на фиг. 60 ротор на оси; на фиг. 61 ротор, вид с торца; на фиг. 62 разрез Ю-Ю на фиг. 60; на фиг. 63-66 пояснение принципа действия. На фиг. 10 изображение бленкерное.

На немагнитном корпусе 1 установлен плоский магнитопровод 2 с отогнутыми стержнями 3, заканчивающимися наконечниками 4 с угловой протяженностью в шестую часть дуги окружности.

Двухзубцовые диски 24 и 25 установлены параллельно с одинаковыми расстояниями оси вращения от осей согласно включенных попарно катушек 7.

Вал 8 может быть выполнен неподвижным и установлен в опорах 9 вращения (предпочтительно подшипниках) с закреплением концов в стойках 10, установленных на торцах магнитопровода 2.

Соединяющая диски 24 и 25 в магнитном отношении втулка 26 может быть установлена на боковой поверхности полого немагнитного цилиндра-ротора 13, на котором укреплены крышки-части 14 (из немагнитного материала). Магниты 5 и 6 имеют встречное намагничивание. При подвижном выполнении вала 8 в опорах стоек 10 возможно выполнение дисков 24 и 25 за одно целое с элементом 26 (см. фиг. 58, 59).

Магниты (не показаны), подмагничивающие магнитопровод с полярностью, обратной полярности прилегающих к торцам дисков 24 и 25 полюсов магнитов 5 и 6, прилегают к торцу магнитопровода 2. Они могут быть установлены, например, между катушками 7 (см. фиг. 56) с обратной стороны в отверстиях корпуса (что предпочтительнее, если не требуется уменьшать габариты), возможна установка магнитов с обоих торцов магнитопровода 2 для повышения эффекта поляризации наконечников 4 стержня 3.

При отсутствии импульса тока в катушках 7 положение дисков 24 и 25 соответствует например, показанному на фиг. 63. С появлением тока соответствующей полярности возникает индукторно-реактивный момент, под действием которого совершает поворот дисков 24 и 25 последовательно в положение по фиг. 64 и фиксируется в положении по фиг. 66.

С поступлением импульса противоположной полярности новый поворот на угол π/2.

Все семь бленкеров знакоместа управляются независимо друг от друга. С поступлением импульса в каждую пару катушек (см. фиг. 56, 57) получается изображение одной из десяти арабских цифр.

Пятая модификация исполнения индикатора показана на фиг. 67-103.

На фиг. 67 магнитопровод; на фиг. 68 разрез Р-Р на фиг. 67; на фиг. 69 разрез С-С на фиг. 67; на фиг. 70 разрез У-У на фиг. 67; на фиг. 71 разрез Т-Т на фиг. 67; на фиг. 72 положение катушек и роторов относительно магнитопровода, вид со стороны индикации времени; на фиг. 73 положение ротора, вид сбоку; на фиг. 74 разрез Э-Э на фиг. 73; на фиг. 75 разрез Я-Я на фиг. 73; на фиг. 76-82 часть подвижного корпуса; на фиг. 83-87 часть корпуса с магнитом и диском ротора; на фиг. 88-91 другая часть подвижного корпуса; на фиг. 92-96 часть корпуса с магнитом и дисками ротора; на фиг. 97, 98 модификации ротора; на фиг. 99-102 пояснение принципа действия; на фиг. 103 подмагничивающие статор магниты; на фиг. 10 цифровое изображение.

На немагнитный корпус 1 установлен вырубленный без стыков магнитопровод 2 со стержнями и полюсными наконечниками 4.

Вырубленные диски 24 и 25 установлены параллельно друг другу на оси вращения, размещенной на одинаковых расстояниях от осей согласно включенных катушек 7, неподвижный вал 8 установлен с возможностью вращения в опорах 9 (предпочтительно подшипниках) с ориентацией и фиксацией концов в стойках 10.

Роторные диски 24 и 25 соединены с магнитопроводной втулкой 26, которая может быть установлена на втулке 27 (см. фиг. 78, справа) или выполнен за одно целое с ней (см. фиг. 97). В последнем случае выступающие концы детали 26, 27 крышки 14 подвижного корпуса (алюминий, пластмасса и т.п.) имеют выступы 28, 29 и 30, 31. В них размещены аксиально намагниченные магниты 5, 6 и роторные диски 24, 25, как это показано на фиг. 79-96.

Возможно выполнение элементов 24 и 25 за одно целое с деталью (поз. 26, 27, см. фиг. 96) при изготовлении в небольших количествах.

К торцу магнитопровода 2 со стороны, противоположной стойкам 10 и катушкам 7, прилегают магниты 21, размещенные в специальных отверстиях основания 1 и подмагничивающие наконечники 4 стержней 3 с полярностью, обратной полярности торцов магнитов 5, 6, прилегающих к торцам элементов 24 и 25.

При отсутствии импульса тока в катушках 7 положение дисков 24 и 25 соответствует, например, показанному на фиг. 99. С появлением тока соответствующей полярности возникает индукторно-реактивный момент, под действием которого совершается поворот дисков 24 и 25 последовательно в положение по фиг. 100, 101 и фиксируется в положении по фиг. 102.

С поступлением импульса противоположной полярности новый поворот на угол π/2.

Все семь бленкеров знакоместа управляются независимо друг от друга. С поступлением импульса в каждую пару катушек (см. фиг. 72, 73) получается изображение одной из десяти арабских цифр (см. фиг. 10).

Шестая модификация исполнения индикатора показан на фиг. 104-121. На фиг. 104 часть магнитопровода без стыков (для одного семибленкерного знакоместа вырыв); на фиг. 105 разрез Ф-Ф на фиг. 104 (вырывы); на фиг. 106 разрез Х-Х на фиг. 104; на фиг. 107, 108 разрезы Ц-Ц и Ч-Ч на фиг. 104 (вырывы); на фиг. 109 показано расположение катушек 7 и опорных стоек для роторов на магнитопроводе; на фиг. 110, 111 разрезы Ш-Ш и Щ-Щ на фиг. 109; на фиг. 112-114 пояснение конструкции ротора преобразователя; на фиг. 115-118 пояснение принципа действия; на фиг. 119 схематичное пояснение эргономичности и качества изображения; на фиг. 120 пример размещения поляризующих магнитов на торце магнитопровода; на фиг. 121 пример индикации.

На корпусе 1 (алюминий, латунь, пластмасса и т.п.) установлен пластинчатый магнитопровод 2 (не имеющий стыков) со стержнями 3 и полюсными наконечниками 4.

Роторные диски 24 и 25 установлены с разворотом на половину оборота на осях вращения, перпендикулярных осям катушек 7 валов 8, цапфы 9 которых размещены в специальных стойках 10.

Роторы соединены коаксиальной валу магнитопроводящей втулкой 26 (см. фиг. 113). К торцам дисков 24 и 25 прилегают встречно намагниченные магниты 5 и 6. Одна половина боковой поверхности ротора (см. фиг. 112-114) имеет, например, черный цвет, а другая соответственно, например, белый (фиг. 121).

Активные элементы ротора целесообразно разместить, например, внутри пластмассовой оболочки из двух частей 14, соответственно разного цвета снаружи.

Слегка выступающие за боковую поверхность оболочки 24 и 25 имеют снаружи цвет, сливающийся с цветом половин оболочки для высокого качества изображения.

Магниты 21 могут быть помещены, например, в специальных отверстиях корпуса 1.

Устройство работает с независимым управлением каждым из семи бленкеров каждого из знакомест. При отсутствии тока в катушках 7 фиксированное положение (см. фиг. 115). С поступлением в катушки 7 тока возникает момент, поворачивающий вал 8 с дисками 5, 6 (см. фиг. 116, 117) в новое устойчивое положение (фиг. 118). Шаг в пол-оборота завершен. При поступлении нового импульса другой полярности процесс повторяется.

Формула изобретения

1. ЧАСОВОЙ СЕМИСЕГМЕНТНЫЙ ИНДИКАТОР, содержащий пластину-основание, на которой размещены шаговые модули, каждый из которых содержит цилиндрический ротор, опоры вращения которого размещены в двух стойках, два магнитопроводных стержня с полюсными наконечниками и обмоткой управления, закрепленных на пластине-основании между стойками вдоль оси ротора, и цилиндрический магнит, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе и упрощения конструкции индикатора, пластина-основание выполнена магнитопроводной без стыков, индикаторный элементт расположен на цилиндрической поверхности ротора, а семь роторов установлены в опорах вращения шести стоек.

2. Индикатор по п. 1, отличающийся тем, что магнит выполнен в виде двух колец, снабженных зубчатыми дисками и размещенных внутри цилиндрического ротора, выполненного полым, а обмотка управления выполнена в виде двух секций, размещенных на стержнях каждого модуля напротив зубцов дисков кольцевых магнитов.

3. Индикатор по п. 1, отличающийся тем, что стержни с секциями обмотки размещены по разные стороны от оси вращения ротора.

4. Индикатор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что стержни с секциями обмотки размещены в зазоре между ротором и пластиной-основанием.

5. Индикатор по пп. 1, 3 и 4, отличающийся тем, что ось ротора жестко закреплена на стойках и снабжена подшипниками, внешние кольца которых жестко связаны с ротором.

6. Индикатор по пп. 1 5, отличающийся тем, что пластина-основание снабжена дополнительными постоянными магнитами, размещенными на ней со стороны, противоположной стойкам, причем полярность дополнительных постоянных магнитов противоположна полярности кольцевых магнитов, намагниченных аксиально, а секции обмотки управления включены согласно.

7.Индикатор по пп. 1, 3 и 5, отличающийся тем, что цилиндрический магнит установлен на жесткозакрепленной оси ротора, выполненного с вырезами на его боковой поверхности, расположенными напротив полюсных наконечников стержней.

8. Индикатор по п. 1, отличающийся тем, что магнитопроводные стержни выполнены за одно целое с пластиной-основанием, а цилиндрический ротор за одно целое с магнитом, намагниченным по диаметру с противоположной полярностью, причем обмотка управления расположена на одном из стержней, а ее витки ориентированы параллельно оси ротора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29, Рисунок 30, Рисунок 31, Рисунок 32, Рисунок 33, Рисунок 34, Рисунок 35, Рисунок 36, Рисунок 37, Рисунок 38, Рисунок 39, Рисунок 40, Рисунок 41, Рисунок 42, Рисунок 43, Рисунок 44, Рисунок 45, Рисунок 46, Рисунок 47, Рисунок 48, Рисунок 49, Рисунок 50, Рисунок 51, Рисунок 52, Рисунок 53, Рисунок 54, Рисунок 55, Рисунок 56, Рисунок 57, Рисунок 58, Рисунок 59, Рисунок 60, Рисунок 61, Рисунок 62, Рисунок 63, Рисунок 64, Рисунок 65, Рисунок 66, Рисунок 67, Рисунок 68, Рисунок 69, Рисунок 70, Рисунок 71, Рисунок 72, Рисунок 73, Рисунок 74, Рисунок 75, Рисунок 76, Рисунок 77, Рисунок 78, Рисунок 79, Рисунок 80, Рисунок 81, Рисунок 82, Рисунок 83, Рисунок 84, Рисунок 85, Рисунок 86, Рисунок 87, Рисунок 88, Рисунок 89, Рисунок 90, Рисунок 91, Рисунок 92, Рисунок 93, Рисунок 94, Рисунок 95, Рисунок 96, Рисунок 97, Рисунок 98, Рисунок 99, Рисунок 100, Рисунок 101, Рисунок 102, Рисунок 103, Рисунок 104, Рисунок 105, Рисунок 106, Рисунок 107, Рисунок 108, Рисунок 109, Рисунок 110, Рисунок 111, Рисунок 112, Рисунок 113, Рисунок 114, Рисунок 115, Рисунок 116, Рисунок 117, Рисунок 118, Рисунок 119, Рисунок 120, Рисунок 121