買錶必懂的進階知識!比陀飛輪更難懂的「恆定動力」到底是什麼?

提到高級製錶的代表性複雜工藝,多數人第一時間想到的往往是陀飛輪、萬年曆或三問報時等,然而在許多製錶師眼中,真正最困難、也最能體現製錶實力的課題,其實是另一件事:如何讓手錶在任何時刻都維持相同的走時節奏,這個看似簡單的問題,背後卻牽涉到數百年來無數製錶師投入心血研究的領域,而答案正是鐘錶界經常提到的「恆定動力」(Constant Force)。


2026年的Watches & Wonders錶展上,沛納海推出的Luminor 31 Days便是一個相當有趣的例子,雖然官方標示31天動力儲存,但實際上機芯內部的四枚發條盒最高可提供約35天動能。那麼剩下的4天去哪了?答案其實很簡單:沛納海刻意不用,因為對製錶師而言,動力儲存長短固然重要,但更重要的是這段動力是否穩定。


▲恆定動力裝置的核心目標,在於讓發條於不同動力狀態下皆能輸出穩定扭力,藉此提升等時性表現,維持更精準一致的走時品質。

發條盒其實不像想像中那麼可靠

很多人以為,只要發條裡還有能量,手錶就能維持相同精準度運作,但事實並非如此,如果把發條想像成一位參加馬拉松的跑者,就能更容易理解,比賽剛開始時,選手體力充沛,速度往往偏快;到了後半段體力下降,速度自然逐漸減慢,發條也是同樣道理,當主發條剛上滿鍊時,輸出的扭力非常強勁;隨著能量逐步釋放,扭力會持續下降;換句話說,機芯接收到的能量其實一直都在變化。問題在於,擺輪與擒縱系統最喜歡的是穩定能量,當扭力過高時,可能讓擺輪震幅過大;扭力不足時,震幅又會下降,最終造成走時誤差,這也是鐘錶學中著名的「等時性」(Isochronism)問題。因此,許多高級機芯寧願犧牲部分動力儲存,也要確保在最佳區間內運作,沛納海這次的31天動能機芯,就是選擇只使用發條曲線中最穩定的一段區域,藉此維持較理想的精準度表現。


▲積家過往作品Futurematic運用馬爾他十字停工機制,限制發條運作範圍,避免過度上鍊或接近空鍊,確保機芯維持在最佳扭力區間。Source:Oracle Time

最古老的恆動力方案:馬爾他十字停工機制

面對這個問題,數百年前的製錶師早已開始思考解決辦法,其中最經典的,就是所謂的馬爾他十字停工機制(Geneva Stopwork),它的概念非常直接,既然發條最前端和最後端的扭力不穩定,那乾脆不要使用,透過特殊結構限制發條活動範圍,避免完全上緊,也避免完全放空,當能量下降至設定範圍以下時,機芯便會停止運作,雖然這種方式無法真正讓輸出變得均勻,但至少能避開最不穩定的區域,因此曾廣泛應用於早期精密時計與航海計時器上。


▲朗格從1994年起便將芝麻鍊結構導入手錶設計,成功把古老鐘錶技術微型化,目前的產品線依舊擁有融入此裝置的作品。

芝麻鍊:把發條變成一套機械變速箱

如果說馬爾他十字只是限制問題,那麼芝麻鍊(Fusée and Chain)就是直接對症下藥,這項技術的歷史甚至可追溯至15世紀,它利用一條極細緻的金屬鍊條,將發條盒與特殊的錐形輪連接起來,這個錐形輪看似簡單,卻蘊含極高智慧。當發條滿鍊、扭力最強時,鍊條纏繞在錐輪最細的頂端,形成較短槓桿,降低輸出效率,當動力逐漸下降後,鍊條慢慢移向較寬的底部,形成較長槓桿,補償不足的扭力,如此一來,無論發條處於哪個階段,傳遞給機芯的能量都能維持相對穩定。


▲寶璣Tradition 7047搭載經典芝麻鍊結構,藉由錐形輪改變槓桿比例,補償發條扭力變化,讓能量輸出更加平穩一致。

這也是為什麼許多鐘錶收藏家看到芝麻鍊結構時總會特別興奮,因為它不只是複雜機械,更是人類運用物理學解決精準度問題的經典範例,像是A. LANGE & SÖHNE、BREGUET、ZENITH等品牌,都曾推出搭載芝麻鍊結構的代表作品。


▲F.P. JOURNE以均力圓錐輪裝置作為中介儲能系統,穩定傳遞動力至擒縱機構,有效改善陀飛輪運作時的扭力波動。Source:Monochrome Watches

現代獨立製錶最愛:均力圓錐輪

進入現代之後,製錶師又發展出另一套更進階的解決方案——均力圓錐輪(Remontoir d'égalité),它的工作方式有點像汽車上的穩壓器,主發條不再直接驅動擺輪,而是先將能量儲存在一個極小型的彈簧系統中,接著由這個小彈簧定時、定量地將能量釋放給擒縱系統,由於這個微型儲能裝置通常只儲存不到一秒鐘的能量,因此必須持續重新充能。


▲IWC曾將均力圓錐輪技術結合陀飛輪機構,透過短暫儲能與定量釋放能量的方式,進一步提升走時穩定性與精準度。

結果就是,不論主發條目前剩餘多少動力,擺輪收到的能量幾乎都維持一致,這種機制大幅提升等時性,也成為許多獨立製錶品牌展現技術實力的重要舞台。其中最具代表性的,莫過於大師François-Paul Journe打造的Tourbillon Souverain,它被視為第一款成功量產的恆定動力裝置手錶,也讓恆定動力技術正式成為現代高級製錶的重要領域。


▲芝柏表於2013年推出Neo Constant Escapement,以超薄矽材質游絲刃直接調控能量釋放,將恆動力概念整合進擒縱系統。

從源頭解決問題:重新設計擒縱系統

然而,有些製錶師或品牌認為,既然問題出在擒縱系統接收到不穩定能量,那為何不直接改造擒縱系統本身?這種想法聽起來大膽,卻真的有人做到了,2013年,GIRARD-PERREGAUX推出Neo Constant Escapement恆定動力擒縱手錶,利用超薄矽材質結構直接控制能量釋放節奏,把恆動力功能融入擒縱系統之中。而BREGUET則進一步透過磁性擒縱技術,嘗試將傳統機械接觸所帶來的限制降到最低,這些創新雖然尚未普及,但卻代表製錶產業對精準度追求的下一個方向。


▲寶璣Expérimentale 1採用創新的磁性擒縱架構,讓擺輪與傳動齒輪分離運作,不僅降低摩擦,更實現10Hz高震頻表現。

比陀飛輪更值得細細品味的製錶智慧

陀飛輪之所以迷人,在於它能夠被看見,而恆定動力之所以令人讚嘆,則在於它往往藏在機芯深處,默默完成最困難的工作,它不一定擁有華麗外觀,也不像萬年曆那樣容易被理解,但從馬爾他十字、芝麻鍊、均力圓錐輪,到現代創新擒縱系統,每一種技術背後都代表著製錶師對「精準」二字近乎偏執的執著。

或許對大多數佩戴者而言,這些微小誤差根本難以察覺,但正是這些看不見的努力,才讓高級製錶超越單純的計時工具,成為融合工程學、物理學與工藝美學的結晶。