（苏）B.H.∏ИПyЬIрOB著  张遐龄 译


直接作用的电驱动摆钟和摆轮钟的发展（续)

吉波电钟  根据法瓦尔热（Фаварже）的论证，吉波在公元1834年就产生了制造电驱动钟的思想，这时他才21岁，在瑞士圣加冷（Сант—Галлен）成为一名钟表艺匠。公元1842年，吉波完成了他的发明，这时他已是德国罗伊特林根（Рейтлингейн）的钟表艺匠。这个发明给他带来了荣誉。可以有根据地认为，他不知道同时代人在这方面的工作，而他们也不熟悉吉波的成就。在英国，关于吉波电钟的报导，最早是公元1865年，是当在那里批准他的发明获得专利权的时候。

制造电驱动的钟，吉波是从有关自由摆振动的明确理论出发的，即摆既不与擒纵机构联系，也不与轮系联系，在这种情况下，摆仅克服周围空气的阻力，在一个脉冲的影响下，可以摆动相当长的时间。如果每经过几秒钟，甚至一分钟，给这样的摆传递一次脉冲，当它多次自由振动之后，在不破坏这些振动等时性时，这个摆将振动得和以前一样均匀。在这种情况时，传递重复脉冲不应在摆自由振动一定次数之后，而应在这些振动摆幅减小到事先确定的最小摆动时。这些脉冲应恢复摆的损失力，这是由于作用力和有害阻力之间关系变化造成的结果。

吉波电钟的作用原理在于:自由振动的摆L在振动阻尼时，即它的振幅达到给定的最低摆动时，自动地从电源得到脉冲。

吉波电摆钟展示在图1上。摆制造成完全特殊形式：一端悬挂在悬挂弹簧的A点，摆锤位于另一端，其下固定有铁杆e. 起着电磁铁m衔铁作用。电磁铁m这样放置：极和衔铁之间的距离等于1 ~ 2毫米。摆锤上的摆杆有一直角槽（见侧面图),其中安装一棱柱a. 它是倒托架或带有二个或三个齿的梳子。在齿的上边安装两个触点弹簧f、f'，它们的左端自由地放置在杆s 、s' 上。在下边触点弹簧f上，距中间靠右边一些，在点O处悬挂一易移动的小舌p ，或托架，是用淬火钢制造的，并经过抛光。电池E的正极与电磁铁m的一端连接，另一端接向触点弹簧f'的触点k';电池的负极接向触点弹簧f的右触点k 。导线s'd是当断电时预防在电磁铁出现火花，因为在触点弹簧f、f'离开之前，f'瞬时地接触杆s'，电流沿导线ds'流通。

为了将摆引至振动状态，必须将它引向左边，使棱柱处于左边一些，并放开。在反向运动时，棱柱a挂住小舌p，将其转向右，之后，小舌很容易从棱柱滑下。电磁线路断开，摆在没有脉冲的情况下振动，摆幅逐渐减小。最终摆幅减小到某一定值，当向左边倾斜时，小舌停滞在棱柱齿之间，棱柱支撑小舌，将它抬起，触点闭合。

两个弹簧触点连接的结果，电流通过电磁铁线圈，衔铁吸向电磁铁，即产生电流脉冲。这个脉冲在平衡位置推动摆，然后棱柱放开小舌p ，摆将自由地继续振动，摆幅越来越大，抬起和放下很轻的小舌。这个过程一直持续到摆幅减小至向左振动，小舌p卡住时为止。当重新闭合时，摆从电磁铁又得到脉冲。

在苏联，吉波摆应用于电母钟(ЭПЧМ)里。上述电机械装置，吉波曾用来装备自由摆，称之为电擒纵机构。吉波钟是装有自由擒纵机构的，因为摆与机构只在得到脉冲（如，经过8~10次自由振动）时才啮合。

巴黎的发明家列穆安(Лемуан) 对吉波的发明进行了很有价值的改变，将带有蝴蝶形轻云母风标的金属丝连接在曲柄一杠杆上。根据风标的形状才称这个装置为"蝴蝶"的。列穆安用加长的、带有小铲子2的轻金属丝1和在摆重物底座下边的铰链替换了曲柄—杠杆装置（图2）。当摆的振幅减小到低于给定值时，金属丝压向弹簧触点3，后者使触点4作用，它又使线路闭合，摆得到脉冲。

与列穆安装置存在的同时，吉波的曲柄—杠杆装置以不同的形式继续被应用到现在。

吉波之后的直接作用电驱动摆钟   吉波之后，在利用直接作用电驱动思想方面，不少发明者表现了很大的智慧，他们解决了两个问题：1)取得了尽可能的短脉冲，并尽可能在靠近平衡位置传递给振动系统；2) 没有机械联系地传递这个脉冲。

这两个任务，正如实际指出的，不可能用机械手段来解决，因为难以克服运动部分的惯性力。勃列格是指出利用感应现象解决这个任务的人之一，但不是他，而是法国物理学教授察尔利兹•费利(Чарльэ Фери)在这个原理基础上首创了电驱动的摆（图3)。

在摆的下部固定有马蹄形永久磁铁10，它下边的极，在摆振动时，进入不动的线圈1，它与装置在不动的永久磁铁3的两个极上的线圈2连接。当电磁铁线路断开时，衔铁吸在永久磁铁3的两个极上。电池的一个极与摆连接，另一个极与电磁铁4线圈的一端连接，电磁铁线圈的另一端与触点7连接。在摆杆上固定有带触点螺钉8的杠杆。当摆向左边振动时，触点螺钉与不动触点7接触，闭合电磁铁4线路。衔铁5吸向电磁铁4，同时从永久磁铁3脱开，引起永久磁铁磁通量的变化，由此，在线圈1和2感应电动势，它产生了短时电流。永久磁铁10的下边极将被吸入线圈1，由此，摆得到脉冲。在摆反向运动时，触点7和8断开，衔铁5吸向永久磁铁3的两极，又引起磁通量的变化，但符号相反。永久磁铁10将从线圈1中被推出，摆得到维持振动秩序的依次正脉冲。

脉冲的持续时间很短，由衔铁5从一个位置移向另一个位置的时间来确定。费利称自己的为常力电驱动摆。

为制造直接作用于电驱动摆钟的装置，费利应用的自感应现象，成了格列高利(Грегори)和里波曼(Липман) 为此目的利用电容器瞬时充电和放电现象的推动力。公元1899年，他们在这个原理基础上制造了电钟（图4）。在电钟的线路中接入电容器5，它通过摆闭合的触点6和7电和放电。在线圈3和4里产生的电流脉冲和产生的电磁场，与永久磁铁相互作用，给摆1传递必需的机械力矩。

为使电容器在充电和放电时脉冲一致，电容器的覆盖层绝缘要好，并且通过电介质没有漏电。

巴尔电钟(Балл—Клок)  对于电精密计时来说，马尔谢勒•穆林(Марсель Мулин)和M•法沃尔—巴尔(М.Фавр—Балл) 教授在公元1920年左右发明的、应用在"巴尔钟"里的带有动线圈的直接作用的电驱动（图5），也使人们产生了不小的兴趣。

普通的干电池是这个钟的能源。摆的重物7是空心线图，它摆动，不接触曲线形状的永久磁铁8。线圈以下列方式磁化：正极在中间，负极在两端。为使线圈放置在位置上，装有调整螺母9 。在摆杆上有触点销1，在它的作用下，在轴上的转动的叉形杠杆2可以摆动。杠杆铆在钟壳上，它起着机械钟擒纵机构冲瓦的作用。在叉子内表面上，一边是由导电材料制成的垫片，另一边——绝缘体垫片。当摆从右边向左边振动时，触点销接触叉子导电垫片，使电路闭合。

当摆反向振动时，触点销接触叉子绝缘体垫片，因而电路断开，但叉形杠杆这样转动，使摆在下一个振动，即从右向左时，准备好闭合电路。

叉形杠杆通过曲柄杠杆3作用在棘轮4上，它在摆每一振动周期转动一个齿。通过蜗杆传动6棘轮转动指针。钟里装有使摆的振幅不能偏离已定值的装置。

“巴尔钟”耗电很小，一节干电池可使钟运行一年或更长些时间。

应当指出，在这个钟里，摆的功能与一般摆钟的不同，实际上是利用它来驱动指针，因此，可以看成是驱动器和动力源。

在边、吉波、费利、格列高利和里波曼已经研究清楚的直接作用电驱动各种摆钟结构里，摆一般是在需要时用来闭合某一触点，好象与触点装置是机械联系。在电钟装置中，察尔利兹•费利在某种程度上成功地避开了这个缺点。

公元1908年，在巴黎，费利向物理学会报告了他制造的新电钟。自由摆是这个发明的研究对象，或者用费利的话来说，摆没有单一的机械触点在进行振动(图6)。在钟里利用了两个磁耦合联系的摆P1(主摆)和P(辅助摆)的振动。如果引开主摆，它将从右向左摆动，这时，固定在这个摆杆下边的马蹄形永久磁铁A，以下边的极将自由进入不动线圈E，而上边的极进入固定在辅助摆杆上的短路线圈C 的穴腔中。由于在摆P的短路线圈和运动磁铁之间的电磁感应，摆将以和主摆振动周期一样的周期振动，但不是同相位。摆在摆动时，借助固定在摆杆上的平板条依次地接触触点弹簧R和R'，依次地时而给主摆P1，时而给辅助摆P输送电流。这是以如下方式实现的：当主摆从右向左运动时，根据定律电磁感应将吸引短路线圈，因为主摆比辅助摆重得多，导致它也从平衡位置向左倾斜。摆闭合触点R，从电池2经过线圈E有电流通过，线圈开始牵引磁铁A，给摆传递冲量。

当主摆向左到达最端边的倾斜位置时，在辅助摆的短路线圈电流强度开始等于零，使弹簧触点R脱开。得到冲量后的主摆，开始向右边运动，这样，又根据电磁感应定律，摆吸引辅助摆的短路线圈，它同样也是向右倾斜，使触点R'闭合，电池1的电流在副钟的线路中通过。

费利的发明经受住了时间的考验。利用他的钟结构原理制造的ATO驱动的钟，得到了相当大的传播(特别是在法国)。

ATO钟的摆1(图7)装有弯曲成弧形的永久磁铁2，它可以自由地进入线圈3.当摆向左边振动时，棘瓜5将转动棘轮6，它首先给轮系和指针传递运动，其次，通过杠杆8和触点4 、7闭合线圈3的线路。线圈3吸引磁铁2，摆得到冲量，同时杠杆8从棘轮6的齿上脱下，线路将断开。ATO钟的工作能源是1.5伏的干电池。

费利钟的特点是.利用同一个棘轮闭合电路、传动轮系和指针机构。

“Эврика”电钟是T.B.帕乌爱尔斯(T.B.Пауэрс)和Г.Н. 库特柯维(Г.Н.Кутковый)于公元1906年在美国发明的，曾给予这个发明以专利权。“Эврика”钟表公司在美国组织了钟的生产。“Эврика”钟与其他电钟的区别在于，这个钟的走时调速器不是摆，而是大尺寸的摆轮，它在近于平衡位置得到冲量。这只钟是直接作用电驱动的。

在图8上给出了去掉钟盘