RU2636132C2 - Резонатор, термокомпенсированный с помощью металла с памятью формы - Google Patents
Резонатор, термокомпенсированный с помощью металла с памятью формы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2636132C2 RU2636132C2 RU2014104210A RU2014104210A RU2636132C2 RU 2636132 C2 RU2636132 C2 RU 2636132C2 RU 2014104210 A RU2014104210 A RU 2014104210A RU 2014104210 A RU2014104210 A RU 2014104210A RU 2636132 C2 RU2636132 C2 RU 2636132C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- resonator
- coating
- inner part
- temperature
- order
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 32
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 28
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 10
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 9
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 6
- 229910020630 Co Ni Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910002440 Co–Ni Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910017518 Cu Zn Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910017752 Cu-Zn Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910017767 Cu—Al Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910017943 Cu—Zn Inorganic materials 0.000 claims description 5
- TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N copper zinc Chemical compound [Cu].[Zn] TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 3
- 230000005292 diamagnetic effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000005298 paramagnetic effect Effects 0.000 claims description 2
- -1 doped or undoped Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 7
- KHYBPSFKEHXSLX-UHFFFAOYSA-N iminotitanium Chemical compound [Ti]=N KHYBPSFKEHXSLX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910001000 nickel titanium Inorganic materials 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017566 Cu-Mn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017755 Cu-Sn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017871 Cu—Mn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017927 Cu—Sn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018643 Mn—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003286 Ni-Mn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001075 Nivarox Inorganic materials 0.000 description 1
- 240000000103 Potentilla erecta Species 0.000 description 1
- 235000016551 Potentilla erecta Nutrition 0.000 description 1
- 229910010977 Ti—Pd Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
- G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
- G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
- G04B17/06—Oscillators with hairsprings, e.g. balance
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A44—HABERDASHERY; JEWELLERY
- A44C—PERSONAL ADORNMENTS, e.g. JEWELLERY; COINS
- A44C5/00—Bracelets; Wrist-watch straps; Fastenings for bracelets or wrist-watch straps
- A44C5/14—Bracelets; Wrist-watch straps; Fastenings for bracelets or wrist-watch straps characterised by the way of fastening to a wrist-watch or the like
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F1/00—Springs
- F16F1/02—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
- F16F1/04—Wound springs
- F16F1/10—Spiral springs with turns lying substantially in plane surfaces
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
- G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
- G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
- G04B17/045—Oscillators acting by spring tension with oscillating blade springs
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
- G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
- G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
- G04B17/06—Oscillators with hairsprings, e.g. balance
- G04B17/066—Manufacture of the spiral spring
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
- G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
- G04B17/20—Compensation of mechanisms for stabilising frequency
- G04B17/22—Compensation of mechanisms for stabilising frequency for the effect of variations of temperature
- G04B17/222—Compensation of mechanisms for stabilising frequency for the effect of variations of temperature with balances
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
- G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
- G04B17/20—Compensation of mechanisms for stabilising frequency
- G04B17/22—Compensation of mechanisms for stabilising frequency for the effect of variations of temperature
- G04B17/227—Compensation of mechanisms for stabilising frequency for the effect of variations of temperature composition and manufacture of the material used
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
- G04C3/00—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04F—TIME-INTERVAL MEASURING
- G04F5/00—Apparatus for producing preselected time intervals for use as timing standards
- G04F5/04—Apparatus for producing preselected time intervals for use as timing standards using oscillators with electromechanical resonators producing electric oscillations or timing pulses
- G04F5/06—Apparatus for producing preselected time intervals for use as timing standards using oscillators with electromechanical resonators producing electric oscillations or timing pulses using piezoelectric resonators
- G04F5/063—Constructional details
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02244—Details of microelectro-mechanical resonators
- H03H9/02433—Means for compensation or elimination of undesired effects
- H03H9/02448—Means for compensation or elimination of undesired effects of temperature influence
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
- G04C3/00—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means
- G04C3/08—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means wherein movement is regulated by a mechanical oscillator other than a pendulum or balance, e.g. by a tuning fork, e.g. electrostatically
- G04C3/12—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means wherein movement is regulated by a mechanical oscillator other than a pendulum or balance, e.g. by a tuning fork, e.g. electrostatically driven by piezoelectric means; driven by magneto-strictive means
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
- H03H9/176—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator consisting of ceramic material
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/21—Crystal tuning forks
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
- Micromachines (AREA)
Abstract
Изобретение относится к термокомпенсированному резонатору пружинно-балансного типа или камертонного типа. Технический результат заключается в упрощении коррекции таких устройств. Заявленный резонатор (1, 11) содержит деформированное тело (5, 15), внутренняя часть (8, 18) тела (5, 15) изготовлена из первого материала. Причем по меньшей мере одна часть тела (5, 15) содержит одно покрытие (2, 4, 6, 12, 14, 16) из металла с памятью формы, изменение модуля Юнга которого в зависимости от температуры (СТЕ) имеет противоположный знак по сравнению со значениями (СТЕ) первого материала, использованного для внутренней части (8, 18), так, чтобы изменение частоты указанного резонатора в зависимости от температуры было бы, по существу, равно нулю по меньшей мере до первого порядка (α, β). 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к термокомпенсированному резонатору пружинно-балансного или камертонного типа, позволяющему изготавливать часовое или частотное устройство, тепловые коэффициенты которого, по существу, равны нулю до первого порядка или даже до второго порядка.
Уровень техники
В европейском патенте ЕР №1422436 раскрывается пружина баланса, изготовленная из кремния и покрытая диоксидом кремния таким образом, чтобы сделать ее термический коэффициент, по существу, равным нулю в температурном диапазоне, определяемом Швейцарским официальным институтом тестирования хронометров (COSC), т.е. от +8 до +38°C. Аналогичным образом, в документе WO №2008-043727 раскрывается резонатор микроэлектромеханической системы, который обладает аналогичными свойствами незначительного изменения модуля Юнга в этом же температурном диапазоне.
Между тем, в зависимости от области применения, для изменения частоты в раскрываемых выше устройствах может потребоваться сложная процедура коррекции. Например, для того чтобы электронные кварцевые часы были сертифицированы COSC, необходимо использовать электронную коррекцию в зависимости от измеряемой температуры.
Раскрытие изобретения
Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы устранить все или часть вышеуказанных недостатков, предложив резонатор, термокомпенсируемый по меньшей мере до первого порядка.
В этой связи изобретение относится к термокомпенсированному резонатору, содержащему деформированное тело, внутренняя часть тела образована из первого материала, по меньшей мере одна часть тела содержит по меньшей мере одно покрытие из металла с памятью формы, изменение модуля Юнга которого в зависимости от температуры имеет противоположный знак по сравнению со значением первого материала, использованного во внутренней части так, чтобы изменение частоты указанного резонатора в зависимости от температуры было бы, по существу, равно нулю по меньшей мере до первого порядка.
Предпочтительно деформированное тело резонатора может иметь единственное покрытие для компенсации до одного или двух порядков. Поэтому, в зависимости от значений и знаков членов каждого порядка для материала покрытия, расчет толщины покрытия осуществляют таким образом, чтобы компенсировать по меньшей мере первый порядок.
Согласно изобретению:
- внутренняя часть тела содержит стекло, металлическое стекло, техническую керамику, керамическое стекло, монокристаллический кремний, который может быть или не быть легированным, поликристаллический кремний, который может быть или не быть легированным, или кварц;
- указанное по меньшей мере одно покрытие содержит сплав на основе Cu-Zn, Co-Ni, Ni-Ti или Cu-Al;
- тело имеет сечение, форма которого является, по существу, четырехугольной, а стороны которого попарно идентичны;
- тело имеет сечение, форма которого является, по существу, четырехугольной, а стороны полностью покрыты покрытием;
- указанное по меньшей мере одно покрытие образует барьер для влаги;
- указанное по меньшей мере одно покрытие является парамагнитным или диамагнитным;
- тело является прутком, который скручен в спираль, образуя пружину баланса, и соединен с маховиком;
- тело содержит по меньшей мере два прутка, установленных симметрично так, чтобы они образовывали камертон.
Наконец, изобретение также относится к часовому или частотному устройству, такому как, например, хронометр. Устройство содержит резонатор по одному из предыдущих вариантов.
Краткое описание чертежей
Другие признаки и преимущества станут понятны из описания, которое приведено в качестве примера, а не в качестве ограничения, со ссылкой на прилагаемые чертежи, где:
- фиг.1 - вид в перспективе части резонатора пружина-баланс;
- фиг.2 - типовое сечение спиральной пружины по фиг.1;
- фиг.3 и 4 - альтернативные варианты сечения резонатора по изобретению;
- фиг.5 - общий вид в перспективе резонатора камертонного типа;
- фиг.6 и 7 - альтернативные варианты сечения резонатора по изобретению.
Осуществление изобретения
Как отмечалось выше, изобретение относится к хронометру, содержащему резонатор, который может быть пружинно-балансного или камертонного типа. Между тем, специалисту в данной области техники, после ознакомления с предлагаемыми ниже идеями, без труда станут очевидны другие области применения резонатора.
Относительное изменение частоты резонатора можно определить следующей формулой
А - константа, зависящая от эталонной точки (миллионные доли);
Т0 - опорная температура (°C);
α - термический коэффициент первого порядка (миллионные доли °C-1);
β - термический коэффициент второго порядка (миллионные доли °С-2);
γ - термический коэффициент третьего порядка (миллионные доли °С-3).
Кроме этого, температурный коэффициент упругости (СТЕ) выражает относительное изменение модуля Юнга в зависимости температуры. Термины «α» и «β», используемые ниже, таким образом выражают соответственно термические коэффициенты первого и второго порядков, т.е. относительное изменение частоты резонатора в зависимости от температуры. Термины «α» и «β» зависят от температурного коэффициента упругости тела резонатора и от коэффициента расширения тела. Кроме этого, члены «α» и «β» также учитывают коэффициенты, характеризующие возможную отдельную инерцию, такую как, например, балансового колеса (образующего маховик) для резонатора пружина-баланс.
Для поддержания колебаний всего резонатора, используемого в часовом или частотном устройстве, термическая зависимость также играет определенную роль в системе поддержания.
Наиболее важным параметром, следовательно, является температурный коэффициент упругости (СТЕ), который не следует путать с английской аббревиатурой СТЕ (коэффициент теплового расширения), относящейся к коэффициенту расширения.
Температурный коэффициент упругости (СТЕ) большинства металлов является сильно отрицательным, порядка -1000 миллионных долей °C-1. Поэтому их нецелесообразно использовать при изготовлении пружины баланса. Для решения данной проблемы были разработаны сложные сплавы, вроде Ниварокс СТ. Тем не менее, ими сложно управлять, в частности, при их изготовлении.
Поэтому изобретением предлагаются альтернативные материалы для формирования указанных резонаторов. Изобретение, таким образом, относится к термокомпенсированному резонатору 1, 11, содержащему тело 5, 15, которое используется в деформированном виде, внутренняя часть 8, 18 тела 5, 15 сформирована из первого материала, такого как керамика - материала на основе кремния или материала на основе кварца.
Керамику можно рассматривать как изделие, имеющее глазурованную или неглазурованную основу, с кристаллической или частично кристаллической структурой, либо состоящую из стекла, основа которого получена из неорганического, металлического или неметаллического вещества, и которая образована из расплавленной массы, которая отверждается при охлаждении, либо которая сформирована и выдержана до готовности, одновременно или через определенное время, путем нагрева.
Керамика по изобретению, следовательно, включает в себя, в частности, обычное стекло, метглас, техническую керамику, такую как карбид кремния или керамическое стекло.
Материал на основе кремния может быть, например, монокристаллическим кремнием, поликристаллическим кремнием, легированным монокристаллическим кремнием или легированным поликристаллическим кремнием, которые могут включать в себя слой собственного оксида или оксидный слой большей толщины, чем собственный оксид. Наконец, материал на основе кварца предпочтительно является природным или синтетическим диоксидом кремния с кристаллами трехгранной формы альфа или бета типа.
Предпочтительно, согласно изобретению, по меньшей мере одна часть тела 5, 15 содержит по меньшей мере одно покрытие 2, 4, 6, 12, 14, 16 из металла с памятью формы, изменения модуля Юнга которого в зависимости от температуры CTE1 имеют противоположный знак по сравнению со значениями СТЕ2 первого материала, используемого для внутренней части 8, 18 так, чтобы изменение частоты указанного резонатора в зависимости от температуры было бы, по существу, равно нулю по меньшей мере до первого порядка α, β.
Указанное по меньшей мере одно покрытие 2, 4, 6, 12, 14, 16 из металла с памятью формы может содержать, например, сплав на основе Ag-Cd, Au-Cd, Co-Ni, Cu-Al, Cu-Mn, Cu-Sn, Cu-Zn, Fe-Mn-Si, Fe-Ni, Fe-Pt, Ni-Ti, Ni-Mn или Ti-Pd. При этом указанное по меньшей мере одно покрытие 2,4, 6, 12, 14,16 предпочтительно содержит сплав на основе Cu-Zn, Co-Ni, Ni-Ti или Cu-Al.
На самом деле, желательно, чтобы покрытие было электропроводящим и не особенно чувствительным к действию магнитных полей для того, чтобы исключить паразитное смещение относительно заданной траектории тела. Кроме этого, эти металлы с памятью формы желательно являются химически очень стойкими. Например, они очень устойчивы к чистке и нечувствительны к влаге, что позволяет использовать их в качестве отличного барьера против влаги.
В примере по фиг. 1 и 2 показана пружина 1 баланса, тело 5 которой является единым элементом с ее муфтой 3, и ее термические коэффициенты первого порядка α или даже второго порядка β компенсируются за счет использования двух материалов, соответственно для внутренней части 8 и покрытия 6. На фиг.2 показано сечение тела 5 пружины 1 баланса, на котором более отчетливо видно, что сечение имеет четырехугольную форму. Следовательно, тело 5 определяется его длиной 1, его высотой h и его толщиной е.
На фиг.2 показан пример, где внутренняя часть 8 полностью закрыта покрытием. Разумеется, на фиг.2 показан лишь один неограничивающий пример. Между тем, пружина 1 баланса может содержать покрытие 2, 4, 6 по меньшей мере на одной из ее частей, например на одной или нескольких гранях или даже на всей внешней поверхности тела 5, как это, например, показано на фиг. 3 и 4. К сведению, покрытия 2, 4, 6 показаны не в масштабе относительно размеров внутренней части 8, это сделано для того, чтобы более наглядно показать расположение каждой части.
Поэтому следует понимать, что тело может содержать, неограничивающим образом, сечение, которое имеет, по существу, четырехугольную форму, на одну из граней которого нанесено покрытие, или грани которого попарно идентичны или даже грани, которые полностью идентично закрыты или не закрыты покрытием.
Аналогичным образом, на фиг.5 показан резонатор 11 по изобретению камертонного типа. Тело 15 резонатора образовано основанием 13, которое соединено с двумя плечами 17, 19, которые должны вибрировать. Например, используемый камертон 11 является устройством реверсивного типа, т.е. основание 13 проходит между двумя плечами 17, 19 лапчатого типа, т.е. два плеча 17, 19 содержат на их торцах лапы 20, 22, и являются канавчатого типа, т.е. два плеча 17, 19 содержат канавки 24, 26. Между тем, следует понимать, что существует множество возможных вариантов камертона, которые могут, неограничивающим образом, быть реверсивного типа, и/или канавчатого типа, и/или конического типа, и/или лапчатого типа.
Камертон 11 по изобретению желательно имеет термические коэффициенты до первого порядка α или даже до второго порядка β, которые компенсируются нанесением покрытия 12, 14, 16 на внутреннюю часть 18 тела 15. На фиг. 6 и 7 показаны 2 неограничивающих примера сечения тела 15 камертона 11 в плоскости А-А. На сечениях в виде четырехугольных канавок видна внутренняя часть 18 тела 15, по меньшей мере на одну из частей одной или нескольких граней или даже на всю внешнюю поверхность тела 15 нанесено по меньшей мере одно покрытие 12, 14, 16. Также как и в первом примере, покрытия 12, 14, 16 показаны не в масштабе относительно размеров внутренней части 18, это сделано для того, чтобы более наглядно показать расположение каждой части.
Внутренняя часть 8, 18 резонатора 1, 11 может быть изготовлена из керамики - материала на основе кремния или материала на основе кварца. Между тем, круг подобных материалов достаточно широк. Поэтому предпочтительно использовать материалы с низким температурным коэффициентом упругости (СТЕ) и низким коэффициентом расширения (αspi).
Следовательно, можно использовать кварцевое стекло, также называемое плавленым кварцем, и кристаллический кварц.
В соответствии со способом изготовления первого материала величина получаемого температурного коэффициента упругости (СТЕ), в целом, оказывается низкой и является положительной или отрицательной, т.е. от 100 до 500 миллионных долей °C-1.
В результате покрытие 2, 4, 6, 12, 14, 16 имеет температурный коэффициент упругости (СТЕ), который является положительным или отрицательным. Как было рассмотрено выше, такое покрытие, следовательно, может содержать металлический сплав с памятью формы, предпочтительно такой как сплав на основе Cu-Zn, Co-Ni, Ni-Ti или Cu-Al. Например, внутренняя часть 8, 18 из монокристаллического кремния резонатора 1, 11 по изобретению, таким образом, может быть термически компенсированной за счет покрытия 2, 4, 6, 12, 14, 16 на основе Ni-Ti толщиной порядка микрометра, имеющего положительный температурный коэффициент упругости (СТЕ).
Как было рассмотрено выше, следует понимать, что первый материал может иметь температурный коэффициент упругости (СТЕ) до первого порядка и до второго порядка, который может быть как положительным, так и отрицательным. Поэтому покрытие или покрытия 2, 4, 6, 12, 14, 16, наносимые на внутреннюю часть 8, 18, могут в этом случае иметь температурные коэффициенты упругости (СТЕ) до первого порядка и до второго порядка как положительные, так и отрицательные.
Предпочтительно нанесение покрытий 2, 4, 6, 12, 14, 16 из металла с памятью формы осуществляется напылением. Как вариант, для улучшения сцепления и/или проницаемости указанного покрытия перед нанесением основного покрытия 2, 4, 6, 12, 14, 16 также может наноситься связующий слой, например из хрома.
Claims (12)
1. Термокомпенсированный резонатор (1, 11), содержащий тело (5, 15) в деформированном виде, внутренняя часть (8, 18) которого изготовлена из первого материала, отличающийся тем, что по меньшей мере одна часть тела (5, 15) содержит по меньшей мере одно покрытие (2, 4, 6, 12, 14, 16), выполненное из металла с памятью формы, у которого изменение (СТЕ) модуля Юнга в зависимости от температуры имеет противоположный знак по сравнению с изменением (СТЕ) модуля Юнга первого материала, использованного для внутренней части (8, 18) тела, так что изменение частоты указанного резонатора в зависимости от температуры, по существу, равно нулю по меньшей мере до первого порядка (α, β).
2. Резонатор (1, 11) по п.1, отличающийся тем, что внутренняя часть (8, 18) тела (5, 15) содержит стекло, металлическое стекло, техническую керамику или керамическое стекло.
3. Резонатор (1, 11) по п.1, отличающийся тем, что внутренняя часть (8, 18) тела (5, 15) содержит монокристаллический кремний, легированный или нелегированный, либо поликристаллический кремний, легированный или нелегированный.
4. Резонатор (1, 11) по п.1, отличающийся тем, что внутренняя часть (8, 18) тела (5, 15) содержит кварц.
5. Резонатор (1, 11) по п.1, отличающийся тем, что указанное по меньшей мере одно покрытие (2, 4, 6, 12, 14, 16) содержит сплав на основе Cu-Zn, Co-Ni, Ni-Ti или Cu-Al.
6. Резонатор (1, 11) по п.1, отличающийся тем, что тело (5, 15) имеет сечение, по существу, прямоугольной формы со сторонами, попарно идентичными.
7. Резонатор (1, 11) по п.1, отличающийся тем, что тело (5, 15) имеет сечение, по существу, прямоугольной формы, при этом стороны тела полностью закрыты покрытием.
8. Резонатор (1, 11) по п.1, отличающийся тем, что указанное по меньшей мере одно покрытие (2, 4, 6, 12, 14, 16) образует барьер для влаги.
9. Резонатор (1, 11) по п.1, отличающийся тем, что указанное по меньшей мере одно покрытие (2, 4, 6, 12, 14, 16) является парамагнитным или диамагнитным.
10. Резонатор (1, 11) по п.1, отличающийся тем, что тело (5) представляет собой пруток, скрученный в спираль, которая образует пружину баланса и соединена с маховиком.
11. Резонатор (1, 11) по п.1, отличающийся тем, что тело (15) содержит по меньшей мере два прутка (17, 19), установленные симметрично таким образом, что они образуют камертон.
12. Хронометр, характеризующийся тем, что содержит по меньшей мере один резонатор (1, 11) по любому из пп.1-11.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP13154432.2 | 2013-02-07 | ||
EP13154432.2A EP2765705B1 (fr) | 2013-02-07 | 2013-02-07 | Résonateur thermocompensé par un métal à mémoire de forme |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014104210A RU2014104210A (ru) | 2015-08-20 |
RU2636132C2 true RU2636132C2 (ru) | 2017-11-20 |
Family
ID=47832889
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014104210A RU2636132C2 (ru) | 2013-02-07 | 2014-02-06 | Резонатор, термокомпенсированный с помощью металла с памятью формы |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9016932B2 (ru) |
EP (1) | EP2765705B1 (ru) |
JP (1) | JP5809717B2 (ru) |
CN (1) | CN103986433B (ru) |
CH (1) | CH707554A2 (ru) |
HK (1) | HK1200983A1 (ru) |
RU (1) | RU2636132C2 (ru) |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2942673A1 (fr) * | 2014-05-05 | 2015-11-11 | Asgalium Unitec S.A. | Oscillateur mécanique à diapason pour mouvement horloger |
US11042124B2 (en) | 2014-12-12 | 2021-06-22 | Citizen Watch Co., Ltd. | Timepiece component and method of manufacturing timepiece component |
CH710537A2 (fr) * | 2014-12-18 | 2016-06-30 | Swatch Group Res & Dev Ltd | Oscillateur d'horlogerie à diapason. |
FR3032810B1 (fr) * | 2015-02-13 | 2017-02-24 | Tronic's Microsystems | Oscillateur mecanique et procede de realisation associe |
HK1209578A2 (en) * | 2015-02-17 | 2016-04-01 | Master Dynamic Ltd | Silicon hairspring |
US10338259B2 (en) | 2015-12-14 | 2019-07-02 | Covidien Lp | Surgical adapter assemblies and wireless detection of surgical loading units |
EP3181939B1 (fr) * | 2015-12-18 | 2019-02-20 | CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement | Procede de fabrication d'un spiral d'une raideur predeterminee par ajout de matiere |
EP3217228B1 (fr) * | 2016-03-07 | 2019-08-28 | Montres Breguet S.A. | Dispositif bilame sensible aux variations de température |
EP3252541A1 (fr) * | 2016-06-01 | 2017-12-06 | Rolex Sa | Pièce de fixation d'un ressort-spiral horloger |
EP3252542B1 (fr) | 2016-06-01 | 2022-05-18 | Rolex Sa | Pièce de fixation d'un ressort-spiral horloger |
EP3326963B1 (fr) * | 2016-11-23 | 2020-01-01 | The Swatch Group Research and Development Ltd | Lame flexible pour l'horlogerie et procede de fabrication |
US20170285573A1 (en) * | 2016-11-30 | 2017-10-05 | Firehouse Horology, Inc. | Crystalline Compounds for Use in Mechanical Watches and Methods of Manufacture Thereof |
EP3502289B1 (fr) * | 2017-12-21 | 2022-11-09 | Nivarox-FAR S.A. | Procédé de fabrication d'un ressort spiral pour mouvement d'horlogerie |
CN110554595B (zh) | 2018-06-04 | 2022-02-25 | 精工爱普生株式会社 | 电子控制式机械钟表、电子控制式机械钟表的控制方法以及电子钟表 |
JP7223613B2 (ja) * | 2018-06-12 | 2023-02-16 | セイコーインスツル株式会社 | 時計部品、ムーブメント、時計、および時計部品の製造方法 |
JP6703166B2 (ja) * | 2019-04-22 | 2020-06-03 | シチズン時計株式会社 | 時計部品のぜんまい |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5617377A (en) * | 1995-12-13 | 1997-04-01 | Perret, Jr.; Gerard A. | Watchband connector pin utilizing shape memory material |
RU2190279C2 (ru) * | 2000-04-21 | 2002-09-27 | Каратаев Константин Семенович | Термоэлектрическое устройство |
RU2257599C2 (ru) * | 2003-08-11 | 2005-07-27 | Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН (ИМКЭС СО РАН) | Способ автономного измерения влажности воздушной среды |
US6927528B2 (en) * | 2003-01-17 | 2005-08-09 | Cedrat Technologies | Piezoactive actuator with dampened amplified movement |
US20060144048A1 (en) * | 2003-07-07 | 2006-07-06 | Detlef Schulz | Method and device for converting heat into mechanical or electrical power |
US20100034057A1 (en) * | 2006-09-08 | 2010-02-11 | Gideon Levingston | Thermally compensating balance wheel |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH109315A (ja) * | 1996-06-25 | 1998-01-13 | Piolax Inc | 感温コイルばね及びそれを用いた調節弁 |
EP1182522A1 (fr) * | 2000-08-22 | 2002-02-27 | Conseils et Manufactures VLG SA | Dispositif d'assemblage |
JP2003065213A (ja) * | 2001-08-24 | 2003-03-05 | Seiko Epson Corp | ゼンマイ及びゼンマイを用いた機器 |
FR2842313B1 (fr) * | 2002-07-12 | 2004-10-22 | Gideon Levingston | Oscilliateur mecanique (systeme balancier et ressort spiral) en materiaux permettant d'atteindre un niveau superieur de precision, applique a un mouvement d'horlogerie ou autre instrument de precision |
ATE307990T1 (de) * | 2002-11-25 | 2005-11-15 | Suisse Electronique Microtech | Spiraluhrwerkfeder und verfahren zu deren herstellung |
US6826124B2 (en) * | 2002-12-04 | 2004-11-30 | Asulab S.A. | Timepiece with power reserve indication |
EP1580625A1 (fr) * | 2004-03-23 | 2005-09-28 | Asulab S.A. | Dispositif et procédé de fixation d'une levée sur une ancre d'un échappement d'un mouvement d'horlogerie |
CH700716B1 (fr) | 2006-10-09 | 2010-10-15 | Suisse Electronique Microtech | Résonateur en silicium de type diapason. |
CH699780B1 (fr) * | 2008-10-22 | 2014-02-14 | Richemont Int Sa | Ressort spiral de montre autocompensé. |
CH701770A2 (fr) * | 2009-08-31 | 2011-03-15 | Nivarox Sa | Ressort thermocompensé et son procédé de fabrication. |
EP2284629A1 (fr) * | 2009-08-13 | 2011-02-16 | ETA SA Manufacture Horlogère Suisse | Résonateur mécanique thermocompensé |
EP2337221A1 (fr) * | 2009-12-15 | 2011-06-22 | The Swatch Group Research and Development Ltd. | Résonateur thermocompensé au moins aux premier et second ordres |
EP2385432A2 (fr) * | 2010-05-04 | 2011-11-09 | Rolex Sa | Boîte de montre |
EP2395661A1 (fr) * | 2010-06-10 | 2011-12-14 | The Swatch Group Research and Development Ltd. | Résonateur thermocompensé aux premier et second ordres |
CH705090A2 (fr) * | 2011-06-08 | 2012-12-14 | Omega Sa | Dispositif pour l'orientation d'une couronne vissée d'une pièce d'horlogerie. |
CH707293B1 (fr) * | 2012-12-18 | 2017-09-29 | Meco Sa | Couronne démontable. |
-
2013
- 2013-02-07 EP EP13154432.2A patent/EP2765705B1/fr active Active
- 2013-02-07 CH CH00413/13A patent/CH707554A2/fr not_active Application Discontinuation
-
2014
- 2014-02-03 US US14/170,874 patent/US9016932B2/en active Active
- 2014-02-06 RU RU2014104210A patent/RU2636132C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2014-02-07 CN CN201410044911.4A patent/CN103986433B/zh active Active
- 2014-02-07 JP JP2014022007A patent/JP5809717B2/ja active Active
-
2015
- 2015-02-04 HK HK15101180.1A patent/HK1200983A1/xx unknown
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5617377A (en) * | 1995-12-13 | 1997-04-01 | Perret, Jr.; Gerard A. | Watchband connector pin utilizing shape memory material |
RU2190279C2 (ru) * | 2000-04-21 | 2002-09-27 | Каратаев Константин Семенович | Термоэлектрическое устройство |
US6927528B2 (en) * | 2003-01-17 | 2005-08-09 | Cedrat Technologies | Piezoactive actuator with dampened amplified movement |
US20060144048A1 (en) * | 2003-07-07 | 2006-07-06 | Detlef Schulz | Method and device for converting heat into mechanical or electrical power |
RU2257599C2 (ru) * | 2003-08-11 | 2005-07-27 | Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН (ИМКЭС СО РАН) | Способ автономного измерения влажности воздушной среды |
US20100034057A1 (en) * | 2006-09-08 | 2010-02-11 | Gideon Levingston | Thermally compensating balance wheel |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20140219067A1 (en) | 2014-08-07 |
EP2765705B1 (fr) | 2015-08-19 |
JP2014153365A (ja) | 2014-08-25 |
US9016932B2 (en) | 2015-04-28 |
HK1200983A1 (en) | 2015-08-14 |
CN103986433B (zh) | 2017-06-30 |
CH707554A2 (fr) | 2014-08-15 |
EP2765705A1 (fr) | 2014-08-13 |
CN103986433A (zh) | 2014-08-13 |
RU2014104210A (ru) | 2015-08-20 |
JP5809717B2 (ja) | 2015-11-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2636132C2 (ru) | Резонатор, термокомпенсированный с помощью металла с памятью формы | |
JP6893525B2 (ja) | セラミック温度補償型共振器 | |
RU2536389C2 (ru) | Резонатор с температурной компенсацией по меньшей мере первого и втрого порядка | |
US9903049B2 (en) | Silicon hairspring | |
JP4515913B2 (ja) | 時計のヒゲゼンマイ、及びその製造方法 | |
JP5350441B2 (ja) | 固定された質量中心を有するひげぜんまい | |
Bernstein et al. | A MEMS diamond hemispherical resonator | |
CN1985103A (zh) | 带温度补偿的摆轮/游丝振荡器 | |
JP7227980B2 (ja) | 正確な剛性の計時器の温度補償ひげぜんまいを製造する方法 | |
US8888358B2 (en) | Oscillator spring composition and method for fabricating an oscillator spring | |
CN103676600A (zh) | 具有匹配的游丝和摆轮的谐振器 | |
US20190271946A1 (en) | Process for producing a thermo-compensated oscillator | |
CN210742683U (zh) | 角度复位弹簧、振荡器以及计时器 | |
JP7182616B2 (ja) | ひげぜんまいおよび調速機 | |
Li et al. | Microresonant accelerometer composed of silicon substrate and quartz double‐ended tuning fork with temperature isolator | |
Ma et al. | Micro-temperature sensor based on quartz tuning fork resonator | |
Kim et al. | Silicon mems resonators for timing applications |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190207 |