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节能 机芯设计的最终追求

来源: 作者: 浏览:- 发布日期:2016-11-22 11:37:00 【

主发条盒的动能从未完完整整,一毫不差地传送到摆轮游丝,这个过程中大量的动能在传输链上流失浪费,那么,如何才能避免这一现象的发生?

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当下,能量被看做是稀有资源,社会生态学和钟制造都给予节能相同的重视。具体到钟表制造,行业内部已经在制表材料和擒纵系统方面取得了不同形式的进步。然而,仍有一个致命缺陷必须得到正视:一些(some)宝贵的能量在从起点发条盒至终端摆轮游丝传送的过程中白白浪费。这里的“some”事实上指的是“a substantial amount”(大量)。
流失在空气中
最终计算得到流失动能的量十分令人吃惊,发条盒制造的近三分之二的能量白白化为乌有(go up in smoke)。这种现象的产生主要基于两个原因:组件之间的摩擦以及和空气的摩擦。为此在2012年推出了ID Two概念,被设定在真空条件下运作,这至少消除了组件在运作过程中与空前之间的摩擦。

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卡地亚推出的ID Two概念腕表
如果不去营造如此极端的条件,表壳中留存的空气将始终是一个巨大的未知因素,最终受害的还是摆轮游丝。保持摆轮游丝装置在两个方向运动时的空气体积和质量平衡十分关键,举例来说,倘若摆轮的一侧太过靠近表桥,将会导致空气与摆轮游丝之间的摩擦力突然加剧,而后者恰恰需要足够的空间自由呼吸。
近距离观察发条盒
仔细排查整个传动过程后,可以发现动能流失的关键点之一就在于发条盒本身,“大约15%至20%。”据Eterna副总裁Samir Merdanovic介绍。2007年至2009年间,Eterna对发条盒进行了更为细致的研究和研发,并最终推出Spherodrive﹣创新球型轴承发条盒系统。这种节能装置被应用在Madison系列腕表搭载的3510机芯上,动力存储长达8天。
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采用Spherodrive创新球型轴承发条盒系统的Eterna Madison腕表
齿轮系的问题
      在动能传输链上,另外一个能量流失的关键点是齿轮系,更确切地说,就是齿轮本身,或因制作材料或因制作造型。
      事实上,如果齿轮形状事先经过充分考虑,那么再予以修改产生的作用微乎其微,但为将效率提升极致,每一个细节都至关重要。因此需要优先切削齿轮形状确保彼此之间的接触达到最小。
      同时,恰当选择制作材料能够减小摩擦,进而降低能耗。硅是眼下最风行的材料,但是也主要用于调节系统,纯硅质的齿轮系还比较罕见,因而暂时高能效材料还要数黄铜以及铍青铜合金。
      卡地亚是一个显著的特例。“我们已经打造出硅质齿轮,事实证明这绝对切实可行,”品牌机芯研发总监Carole Forestier-Kasapi说道,“尽管如此,这依旧是一个非常棘手的问题,为提升它们的硬度,又在部件表面覆以金刚石涂层。所有的这些努力都为搭建了通往制表外来的坚实桥梁。”

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微调机芯组件涂层以提高动能效率
      “这是一个十分有趣的尝试,但是目前还难以投入工厂量产,”理查德米勒机芯研发师Saador Arbona指出,“话虽这么说,我们同样对此进行了积极地尝试,品牌所有的齿轮切面均经过镀铑处理。”
      Christophe Claretz却发出严厉的警告,将问题带回最基础的原点,“对于齿轮系而言,真正重要的是确保精准,这意味着抛光处理和间距计算至关重要。不管是现在,还是将来,齿轮系的容差十分严格,不允许粗略的估算,因为如今微小的精度偏差,随着时间的推移会越来越严重,未来将产生一系列的复杂问题。”
摆轮游丝 能量黑洞
      最后,发现在传输链的终端,杠杆式擒纵系统的运作将浪费约35%的能量,这一数据非常具有说服力。业内专家把仅仅改良齿轮系、发条盒、增添润滑油看作是外表的粉饰,这就等同于试图填满一只有漏洞的102
Christophe Claret Maestoso腕表载有棘爪擒纵装置的机芯 
      从这个角度来看,真正的转型必将是设计打造一款全新的、更高效的摆轮游丝。Carole Forestier-Kasapi正朝着这个方向而努力,同时也并没有忽视优化杠杆式擒纵系统的潜在途径,“已经在关注并致力于解决部件之间和部件与空气的摩擦问题,目前仍有30%至35%的能量被摆轮游丝浪费掉,但是提升空间依旧存在。”Christophe Claret提出自己的观点,“这涉及到的不仅仅是制作材料,恰当地调整擒纵系统才是问题关键所在。真正调试良好的擒纵装置应当既能确保计时精准,又能避免无谓的能量浪费。