擺輪英文為Balance Wheel，是以來回擺動的運動詞翻譯。Balance擺輪在腕錶內部，是一個機械零件的名稱。由會來回擺動的有軸臂的輪組成，內有螺旋狀游絲。擺輪、游絲等共同構成了機心的調速器。對錶的走時有決定性影響。擺輪上連結的游絲帶動它進行往返運動，將時間切割為完全相同的等分。所以說，機械表走的準不准，很大一個因素是擺輪的擺幅，也就是輪子擺動的幅度。
測擺幅是機械表狀態檢測基礎項目。一般的擺輪擺幅在270到315度之間。我們經常說的手錶振頻，就是擺輪擺動次數，例如說振頻是28800次/時，就是擺輪在一個小時內來回擺動28800次，摺合14400個來回。(40年前的手錶振頻基本都是18000次/時的(俗稱「慢擺」)，30年前的手錶基本都是21600次/時的(俗稱「快擺」)，現在的手錶基本都是28800次/時的，真力時的手錶很多都是36000次/小時。
現在擺輪的優點，必須要知道擺輪幾百年的發展到底是在解決什麼問題，或者說是那些因素會影響擺輪的正常運行?
答案是溫度的變化!
溫度變化對錶有負面影響,因為溫度會改變鋼製游絲的彈性和有效活動長度。高溫會使游絲膨脹,擺輪速率降低,而低溫則會使擺輪加速。所以,在自動補償游絲發明以前,瑞士的製表師們都採用雙金屬補償擺輪。即依靠兩種金屬不同的膨脹係數來達到溫度誤差補償的目的。200多年前,英國人John Arnold發明了截斷式雙金屬補償擺輪:在靠近軸臂附近有兩個截斷處,作為金屬熱脹冷縮的緩衝。這種擺輪的外層是銅,約佔擺輪厚度2/3,內層是鋼,佔1/3。
兩種金屬擁有不同的膨脹係數,當溫度上升時,銅外層膨脹係數大於鋼內層,迫使在截斷處擺輪環向內彎曲,縮小了擺輪半徑,降低了慣性力矩,從而補償了隨溫度升高而改變彈性和長度的游絲的變化。當溫度降低時,銅外層收縮係數大於鋼內層,迫使擺輪環向外彎,有效半徑增大,力矩增大速率放慢,補償了由於低溫而加速了的游絲的變化,這就是冷熱溫度補償(Cold and Heat Adjust)。
值得一提的是廣泛用在天文台級機心的光擺,在銅鈹鎳合金被用在擺輪上以前,大多數是銅製的擺輪,但由於銅本身受溫度影響,誤差變化較大,而且比重不均一,所以天文台機心都採用了銅鈹鎳合金作為擺輪材料,它質地均勻,穩定,受溫度影響變化較小,是一種理想的材料。
對於鍾表最基本的要求就是走時精準，而作為決定走時精準擺幅的第一責任人擺輪，卻有個致命的弱點——溫度變化。
擺輪是金屬製造的圓形，溫度變化導致零件尺寸變化，溫度升高直徑變大，同時金屬游絲變軟，表就會明顯走慢。擺輪受溫度的影響是非常敏感的，經過測算，最早的鋼製擺輪和游絲，溫度升高60華氏度約合33攝氏度，就會每天走慢393秒，也就是6分半，這是計時工具無法接受的。
溫度變化導致鐘錶誤差，老百姓過日子也就湊合了，但對於早期航海定位有重大影響。
約翰-哈里森
1707年英國政府推出Longitudeprize經線獎金，獎金額為2萬英鎊，約合現在425萬美元，2800萬人民幣。臝得大獎的哈里森(John Harrison)只是一個自學成才的木匠，而正因為這個偉大貢獻，在BBC評選的公眾投票選出的100位傑出英國人(100 Greatest Britons)中排名39位。這真是給製表師掙足了光!威斯敏斯特修道院(Westminster Abbey,意譯為西敏寺)裡都有他的紀念碑，上面驕傲的刻著製表師(Clockmaker)。哈里森生於1693年，活了83歲，他多才多藝，還是教堂唱詩班的指揮。
截斷式雙金屬補償擺輪
哈里森發明了截斷式雙金屬補償擺輪，所謂截斷，就是在靠近軸臂附近有兩個截斷處(如上圖)，作為金屬熱脹冷縮的緩衝。這種擺輪的外層是銅，約佔擺輪厚度2/3，內層是鋼，佔1/3。
兩種金屬擁有不同的膨脹係數，當溫度上升時，銅外層膨脹係數大於鋼內層，迫使在截斷處擺輪環向內彎曲，縮小了擺輪半徑，降低了慣性力矩，從而補償了隨溫度升高而改變彈性和長度的游絲的變化。
當溫度降低時，銅外層收縮係數大於鋼內層，迫使擺輪環向外彎，有效半徑增大，力矩增大速率放慢，補償了由於低溫而加速了的游絲的變化。簡單說就是溫度升高，游絲變軟的時候，擺輪直徑變小了，兩者作了抵消補償。這就是冷熱溫度補償(Cold and Heat Adjust)。
這是一項偉大的發明,在材料的局限下，成功解決了溫度補償，是非常具有智慧的設計。現在的古董市場還可以見到哈里森當年製造的懷錶，可以看到哈里森的雙金屬截斷擺輪上並沒有螺釘。
在截斷式擺輪發明後，進一步的發明就是在擺輪的外邊緣增加螺絲，加大了擺輪的質量，增加了旋轉時的慣性，進一步提高了溫度補償的效果。這是另一位鐘錶巨匠約翰.阿諾德(John Arnold)的貢獻。阿諾德是同寶璣齊名的鐘錶巨匠，沿用至今的跳框游絲也是他的發明。他將哈里森的設計原型投入了實用化，製造出基於雙金屬擺輪原理的經濟實惠的鐘錶產品，並使精準的船鐘普遍得到推廣。
隨著科技的發展，溫度問題的徹底解決是在材料上改進。從此，擺輪不再有兩個缺口。
雙金屬擺輪加上砝碼擺，效果已經很不錯了。在18世紀製造的船鐘上使用這樣的結構的擺輪，在很大的溫度變化下，日差一般可以達到3-4秒。這樣的設計的有一個精度的極限，也就是擺輪和溫度補償螺絲會設定在面對的最高溫和最低溫之間，中間範圍也必然會受到溫度影響也就是中間誤差，精度的極限通過計算是日差1秒。這樣的誤差極限，是結構改進所不能克服的。日常生活，日差1秒沒有問題，但船鐘上日差一秒，2個月累積下來，導航定位的誤差會達到27公里。
查爾斯·愛德華·紀堯姆
要更加精益求精，就只有通過材料上的改進了。擺輪材料革命的第一個高峰是1896年因此獲得諾貝爾獎的瑞士籍法國物理學家查爾斯·愛德華·紀堯姆(Charles Edouard Guillaume)的Invar因瓦合金，也就是含有35.4%鎳的鐵合金，常溫下具有很低的熱膨脹係數(-20^ ~20t之間，其平均值約1.6x10-6/0,號稱金屬之王。自從有了因瓦鋼，調校困難的雙金屬截斷擺輪就走到了盡頭。 擺輪不再開兩個缺口了。
材料進步的第二個高峰是1930年發明的因瓦鋼的後續進步Nivarox合金，其中除鎳外增加了其他元素，含鐵54%，鏡38%, 鉻8%,鈦1%,矽0.2% ，猛0.8%,鈹0.9%，含碳小於0.1%。使用Nivarox的擺輪和游絲受溫度影響的日差精度極限是0.3秒。
第三個高峰，也是目前應用最廣泛的材料，就是Glucydur鈹銅合金。因瓦鋼使得擺輪不再使用雙金屬截斷的結構。Glucydur被銅合金使得擺輪上取消了螺釘，光擺(smooth Glucydur balance)大行其道。光擺大大降低了擺輪的製造和調校的難度，大幅度的降低了鐘錶的製造成本。這種合金不但膨脹係數低，而且不具有磁性，堅硬布氏硬度達到400，而旦特別耐腐蝕。目前Glucydur鈹青銅材質的擺輪是高端鐘錶的標配。
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