CH317668A - Elektrische Entladungsröhre mit vergoldeten Kontaktorganen - Google Patents

Description

  Elektromotor zum     Antrieb        zeithaltender    Geräte    Die Erfindung betrifft einen Elektromotor zum An  trieb zeithaltender Geräte, dessen Läufer mit einem  mechanischen Schwingungssystem zur Drehzahlregelung  verbunden ist, das mit einem     kippfähigen,    im Takte  der mechanischen Schwingungen des Schwingungssy  stems steuerbaren elektrischen Antriebssystem zusam  menwirkt, welches die Triebimpulse für den Läufer  erzeugt.  



  Eine Antriebsvorrichtung     dieser    Art für elektrische  Uhren ist beispielsweise aus der DAS Nr.<B>1206</B> 366       bekannt.    Bei dieser Vorrichtung ist der Läufer     eines     dauernd umlaufenden     Elektromotors    über einen Räder  zug und eine Pufferfeder mit einem Hemmwerk ver  bunden, dessen Rotor     bei    der     Drehbewegung    in einer  Steuerspule Spannungsstösse erzeugt, die nach ent  sprechender Verstärkung einer     Arbeitsspule        zugeführt     werden, welche die den Rotor     antreibenden    Triebim  pulse liefert.

   Ein grundsätzlicher     Nachteil    dieser Vor  richtung     besteht    darin, dass sie ein eigenes oszillieren  des Hemmwerk benötigt, das als Gangordner wirkt und  die Drehzahlregelung des Antriebsmotors     übernimmt,     so dass dieser für den Antrieb eines zeithaltenden     Ge-          rätes        eingesetzt    werden kann.

   Der     Herstellungsgrad    für       einen    solchen Gangordner ist verhältnismässig gross; auch  verfügt er     über    die     einer    oszillierenden     Unruh        grund-          sätzlich    anhaftenden Nachteile hinsichtlich des Einflus  ses von Lagerreibung und     Ölverharzung    auf die Gang  genauigkeit, um nur einige zu     benennen.    Darüber hin  aus wird dem oszillierenden Teil des Hemmwerkes bei  der Steuerung des     elektrischen        Antriebssystems    norma  lerweise kinetische Energie entzogen,

   die die Schwin  gung des oszillierenden Teiles verlangsamt, was     für        die     Ganggenauigkeit     unerwünscht    ist und zu     komplizierten     Einrichtungen, beispielsweise in Gestalt einer     Abtastung          des    oszillierenden Teiles mittels einer     Strahlungsquelle,     wie es etwa in der DAS Nr. 1210 384     beschrieben     ist, geführt hat.    Abgesehen von kontaktlos gesteuerten mechanischen  Schwingern, die als Gangordner eines     zeithaltenden    Ge  rätes dienen - etwa nach der DAS Nr. 1 166<B>101</B> bzw.

    der DAS Nr. 1 105 804 - und bei denen die Proble  matik der     Zeigerfortschaltung    besteht, die von einer  eigenen Kraftquelle aus, beispielsweise einem Neben  uhrmotor, bewirkt werden muss, ist es auch bekannt,  einen Elektromotor mit einem mechanischen Schwin  gungssystem zur Drehzahlregelung zu versehen. Ein sol  cher aus der DAS Nr. 1 149 447     bekannter    Elektromo  tor verfügt über einen     dauernd    umlaufenden Läufer  mit mehreren Polpaaren, der mit einem mechanisch  gekoppelten Zusatzläufer verbunden ist.

   Die Anordnung  ist derart getroffen, dass die     beiden    Läuferteile mit der  Verbindungsachse als     Drehschwingungssystem    ausgebil  det sind, dessen Resonanzfrequenz im wesentlichen die       Drehgeschwindigkeit    des Läufers     bestimmt.    Der Zu  satzläufer induziert hierbei in einer Steuerwicklung  Spannungen, die     über    einen Verstärker eine mit der  Steuerwicklung mechanisch gekoppelte Erregerwicklung  speisen.  



  Bei diesem Motor stellen die permanentmagnetisch  ausgebildeten Läufer, die sich an den beiden Enden  der     Torsionswelle    befinden, das     Trägheitsmoment    dar,  während die     Torsionswelle    selbst die Federkraft des       Drehschwingungssystems    liefert.

   Nachteilig bei diesem  Elektromotor ist, dass er einen     verhältnismässig    kom  plizierten Aufbau aufweist, der     insbesondere    eine Ein  regulierung der Resonanzfrequenz des     Drehschwingungs-          systems    praktisch nur sehr schwer     zulässt.    Auch ist die  Unterbringung bei engen Platzverhältnissen nicht ein  fach,     wie    sie     beispielsweise        bei    einer Armbanduhr ge  geben sind.  



  Nach     einem        früheren    Vorschlag wurde bereits ein  dauernd umlaufender Motor der     eingangs    genannten  Art geschaffen, der     bei        hervorragender    Ganggenauig-           keit    über einen einwandfreien Aufbau und leichte Re  guliermöglichkeiten verfügt, wobei gleichzeitig eine weit  gehende Unempfindlichkeit     gegenüber    äusseren Einflüs  sen wie Fremdfeldern und Lagerabweichungen gegeben  ist. Dieser Motor ist mit einem Läufer versehen, an  dessen Umfang Schwingarme befestigt sind, die aus       Flachbandfederstahl    bestehen.

   Diese Schwingarme tra  gen an ihren freien, schwingungsfähigen Enden Per  manentmagnete, die mit fest angeordneten Steuer- und       Antriebsspulen    zusammenwirken. Mit dieser Anord  nung kann eine konstante Drehzahl erhalten werden,  die durch die Eigenfrequenz der Schwingarme     bestimmt     ist.     Der    Motor arbeitet in der Weise, dass die Per  manentmagnete beim Überstreichen der Steuerspulen in  diesen Spannungen induzieren, die zur Steuerung eines  Transistors benutzt werden, der     seinerseits    als Schal  ter für den Strom der Antriebsspulen wirkt.  



  Die Erfindung bezweckt, den Motor nach diesem  früheren Vorschlag weiter zu verbessern,     insbesondere     zu erreichen, dass     Unwuchterscheinungen,    wie sie bei  der Anordnung nach dem früheren Vorschlag noch auf  treten können, ausgeschlossen werden.

   Erfindungsgemäss  besteht das mechanische Schwingungssystem aus axial  gefederten     Ringmagneten,    die mit ringförmig um die  Läuferachse angeordneten     Steuer-    und Antriebsspulen  zusammenwirken.     Zweckmässigerweise    ist das mechani  sche     Schwingungssystem    aus zwei gleichartigen, ring  schalenförmigen, mit den Öffnungen gegeneinander ge  richteten Teilen gebildet, die je zwei konzentrisch ange  ordnete Ringmagnete tragen und von einem auf der  Läuferachse befindlichen, längs der Achse federnden  elastischen Element auf Abstand gehalten sind.

   Als ela  stisches Element dient     dabei    eine aus einem Teil be  stehende oder aus mehreren Teilen     zusammengesetzte,     in der Mitte auf der Achse befestigte und an     beiden     Enden verstellbar auf der Achse     angebrachte    Schrau  benfeder. Die Ringschalen sind vorzugsweise zwischen  den Befestigungsstellen mit der Feder verbunden.     Die     Ringschalen können auch mit Hilfe von Membranen  oder mehreren, speichenähnlichen Blattfedern an der       Achse    befestigt sein. Die Membranen oder Blattfedern  sind     zweckmässigerweise    für jede Ringschale in zwei       Ebenen    angeordnet.

   Zur Verstellung der Federspannung  der Membranen können Zusatzfedern auf die Mem  branen oder     Blattfedern    einwirken oder es können Mit  tel vorgesehen sein, die die Federspannung durch Sprei  zen der     Einspannstellen    verändern. Die Schwingfrequenz  der Ringschalen kann auch durch wahlweise     anbring-          bare    Zusatzmassen verändert werden. Die äusseren Ring  magnete schliessen     zweckmässigerweise    jeweils mit den  inneren einen ebenfalls ringförmigen Luftspalt ein, und  die den Luftspalten zugekehrten Magnetflächen bilden  abwechselnd polarisierte Pole.

   In Höhe des Luftspaltes  zwischen den äusseren und inneren Ringmagneten kön  nen symmetrisch zur     Symmetrieebene    der Anordnung  in einem dem Polabstand entsprechenden     Abstand,    zum  Teil in die Luftspalte zwischen den Ringmagneten ein  tauchende Antriebs- und Steuerspulen angeordnet sein.  Um     bei    kleinerem Luftspalt eine ausreichende Steuer  spannung zu erzielen, ist es vorteilhaft, mehrere Steuer  spulen vorzusehen. Die Steuerspulen wechseln dann       zweckmässigerweise    mit den Antriebsspulen ab. Im Prin  zip ist allerdings eine Steuerspule ausreichend.

   Für     den     Antrieb und die Steuerung kann auch nur eine Ring  spule vorgesehen sein, die in Höhe der Luftspalte wel  lenförmig so verlegt ist, dass die Wellenlänge dem hal  ben mittleren Polabstand der Ringmagnete entspricht.    Anhand der Zeichnung sind     Ausführungsbeispiele     des Erfindungsgegenstandes näher erläutert.  



       Fig.    1 zeigt einen     Querschnitt    durch den Motor,  während       Fig.    2 eine Draufsicht auf eine Ringschale wieder  gibt.  



  In     Fig.    3 ist ein anderes     Ausführungsbeispiel    darge  stellt.  



       Der    in     Fig.    1     und    2 dargestellte     Elektromotor    be  steht aus zwei Ringschalen 1 und 2     (Fig.    1), die je  zwei Ringmagnete 1 a und l b bzw. 2a und 2b enthal  ten und für     diese    Magnete den Rückschluss bilden.

   Die       Ringthagnete    la und 2a befinden sich an der Innen  seite der     äusseren    Seitenwand     1e    bzw. 2e     der    Ring  schalen 1 und 2, während die     Ringmagnete        1b    und  2b auf ihren inneren Seitenwänden     1d        und    2d     sitzen.     Die Ringmagnete la und     lb    schliessen einen Luftspalt  1 e ein, während die Ringmagnete 2a und 2b     einen          gleichartigen    Luftspalt 2e bilden.

   Die     Ringschalen    1  und 2 sind mit Öffnungen 3 und 4 verschiebbar auf  einer nur angedeuteten Achse 5 gelagert. Die Ring  schalen stehen ausserdem mit einer Feder 6 in Verbin  dung, die einerseits in der Mitte an der Stelle 7 mit  der Achse verbunden ist und ausserdem an den Enden  auf der Achse verstellbar angeordnete     Stützpunkte    8  und 9 hat. Die Ringschalen 1 und 2 sind etwa in der  Mitte zwischen den Stützpunkten 7 und 8     bzw.    7 und 9  mit der Feder 6 verbunden.

   Die     Ringschalen    1 und  2 sind also durch die     gefederte    Lagerung in der Lage,  auf der Achse 5 in Achsrichtung zu     schwingen.    Durch  Verstellen der Stützpunkte 8, 9 kann die     Federspan-          nung    verändert und dadurch die     Schwingungsfrequenz     beeinflusst werden.

   Auf der     Symmetrieebene        zwischen     den beiden Ringschalen sind in Höhe der     Luftspalte          le    und 2e flache     Ringspulen   <B>10</B> bis 15 angeordnet, die  teilweise in die Luftspalte 1 e und' 2e eintauchen.     Die     Anordnung der Ringspulen und die Polarisierung der  Ringmagnete ist aus     Fig.    2 zu erkennen.     Die    Mittel  punkte der Spulen haben     einen        Abstand        voneinander;

       der dem mittleren Polabstand der     Ringmagnete    ent  spricht, und     sie    haben abwechselnden     Wicklungssinn.     Eine dieser als Antriebsspulen dienenden     Ringspulen     ist mit einer Steuerspule 16     kombiniert.    Die Antriebs  spulen liegen in nicht dargestellter Weise im     Kollektor-          kreis    eines Transistors, dessen Basisspannung von der       Steuerspule    16 beeinflusst wird.  



  Wird die Achse 5 in Umdrehung versetzt, so wer  den die Ringschalen 1 und 2 über die fest auf der  Achse angebrachte Feder 6 mitgenommen. Die Ma  gnetpole     überstreichen    die Steuerspule 16 und     indu-          zieren    in dieser Spule eine     Wechselspannung.    Die Spule  16 ist so angebracht, dass bei     Verwendung    eines     Schak-          transistors    für die Steuerschaltung     die    eine     Halbweile     den Transistor gerade dann leitend macht, wenn     die     Pole mit richtiger     Magnetisierung    im Bereich der An  triebsspulen 10 bis 15 sind.

   Da die     Mittelpunkte    der       Antriebsspulen    ausserhalb der Magnete     liegen,        werden          die    Magnete und damit auch die     Ringschalen    auf die  Symmetrieebene zubewegt und erhalten     ausserdem    ein  Drehmoment.

   In der anderen Halbwelle     sind    die An  triebsspulen stromlos, da die in der     Steuerspule    ' er  zeugte Spannung den Transistor sperrt.     Die    Feder 6  kann jetzt zurückschwingen, bis beim     nächsten    Impuls  die     Antriebsspulen    wieder erregt werden.     Der        durch    die       Ringschalen    gebildete Läufer wird     also    in Schwingung       versetzt,    wobei seine     Drehbewegung        aufrechterhalten     wird.

   Die     Schwingungszeit    ist dabei     bestimmt    durch      die Federkonstante und die Masse der Ringschalen mit  Magneten. Die Steuerung der     Antriebsspulen    kann auch  mit Hilfe von zwei im Gegentakt arbeitenden Transisto  ren erfolgen,     wobei    von der in der Steuerspule     indu-          zierten    Spannung die eine Halbwelle den einen Transi  stor und die andere den anderen durchlässig schaltet.  Der Erregerstrom für die Antriebsspulen müsste in die  sem Falle im Takt der Steuerspannungen umgepolt wer  den. Bei dieser Schaltung wird eine nur halb so     grosse     Rotationsgeschwindigkeit der Ringschalen erhalten.  



  Der Motor nach     Fig.    3 ist ähnlich aufgebaut wie der  nach     Fig.    1 und 2. Sich entsprechende Teile sind daher  mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die die Ringma  gnete la und     1b    bzw. 2a und 2b enthaltenden Ring  schalen 1 bzw. 2 werden mit Hilfe von Membranen  l f und 1 g bzw. 2f und 2g auf der Achse 5 gehalten.  Es sind für jede Ringschale zwei Membranen vorge  sehen, damit     Kippbewegungen    der Ringschalen vermie  den werden. Die Membranen sind mit Hilfe von Be  festigungsmitteln Ih, 1 i bzw. 2h, 2i an der Achse  5 gebracht. Die Befestigungsmittel sind zweckmässiger  weise so ausgebildet, dass sich mit ihrer Hilfe die Fe  derspannung der Membranen verändern lässt.

   Sie kön  nen so ausgebildet werden, dass sie sich gegeneinander  auf der Achse 5     verschieben    und an jeder Stelle fest  stellen lassen. Sie können     aber    auch Mittel     enthalten,     die ein Spreizen in radialer Richtung     zulassen.    Bei fest  auf der Achse 5 angebrachten Befestigungselementen       1h    und     1i    bzw. 2h und 2i sind zur     Veränderung    der       Spannung    der Membranen     kegelstumpfförmige    Zusatz  federn 17 und 18 vorgesehen, die sich einerseits an  den Membranen 1 f bzw.

   2f     und    anderseits an auf der  Achse 5 verstellbaren Anschlägen 19 und 20 abstützen.  



  Der Motor nach     Fig.    3 ist insofern vorteilhafter als  der nach     Fig.    1     und    2, weil durch die     Schwingbewegung     der Ringschalen keine störende Lagerreibung auftritt.  Die Lagerstellen der Ringschalen     sitzen        fest    auf der  Achse 5, so dass keine Reibungsverluste auftreten kön  nen.  



  Die     Schwingungsfrequenz    der Membranen kann auch  noch durch Zusatzmassen verändert werden, die in nicht  dargestellter Weise an den Ringschalen 1 und 2 an  zubringen wären.  



  Anstelle der ringförmigen Antriebsspulen 10 bis 15  kann auch eine einzige wellenförmig     ausgebildete    Ring  spule, die sich in Höhe der Luftspalte     1e    und 2e     kreis-          förmig    erstreckt, verwendet werden.     Die    Wellenlänge  dieser Ringspule entspricht dem mittleren     halben    Pol  abstand der Ringmagnete.  



  Die     beschriebene    Anordnung ist     besonders    vorteil  haft, weil     hierbei    keine Fliehkräfte auftreten, die in  die Schwingfrequenz eingehen können.     Es    wird     somit     eine gute     Frequenzkonstanz    erzielt. Wenn die     Anord-          nung    so getroffen ist, dass     die        Ringschalen    nur durch  die Federn gehalten werden, können     besondere        Lager,     durch die störende Lagerreibung hervorgerufen     wird,     entfallen.

   Die Sollfrequenz lässt sich einfach     durch    Ver  ändern der     Federvorspannung        einregulieren.    Durch Ver  wendung von Ringmagneten und extrem     flachen    An  triebs- und     Steuerspulen    ist es möglich, den     Luftspalt     zwischen den Ringmagneten klein zu     halten,        wodtlreh     eine hohe Felddichte des     Dauermagnetfeldes        erzielt     wird. Die Magnete können daher verhältnismässig     klein     gehalten werden.

   Infolge des geringen     Luftspalies        wird     auch ein guter Wirkungsgrad erzielt, da die     Spulen-          oberflächen    in     hohem    Masse von den Feldlinien der  Ringmagnete     überdeckt    werden.         Die    Störanfälligkeit     gegenüber    Fremdmagnetfeldern  ist     bei    dieser Anordnung deshalb auch gering.

   Die Dreh  zahl des Läufers lässt sich     bei    der     erfindungsgemässen     Anordnung in einfacher Weise durch     eine        Vergrösserung     der Polzahl der Ringmagnete unter     Beibehaltung    einer  hohen Schwingfrequenz herabsetzen. Eine niedrige Dreh  zahl ist für     bestimmte    Anwendungsfälle von Vorteil.       Untersetzungsgetriebelassen    sich auf diese Weise ein  sparen. Vorteile sind auch     bei    der     Spulenherstellung    zu  erzielen, wenn die Spulen in Druck- bzw.     Ätztechnik     hergestellt werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Elektromotor zum Antrieb zeithaltender Geräte, des sen Läufer mit einem mechanischen Schwingungssy stem zur Drehzahlregelung verbunden ist, das mit ei nem kippfähigen, im Takt der mechanischen Schwin gungen des Schwingungssystems steuerbaren elektrischen Antriebssystem zusammenwirkt, welches Triebimpulse für den Läufer erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanische Schwingungssystem aus axial gefederten Ringmagneten (1 a,<B>l b,</B> 2a, 2b) besteht, die mit ring förmig um die Läuferachse (5) angeordneten Steuer- und Antriebsspulen (10 bis 16)

   zusammenwirken. UNTERANSPRüCHE 1. Elektromotor nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das mechanische Schwingungssystem aus zwei gleichartigen ringschalenförmigen, mit den öff- nungen gegeneinander gerichteten Teilen (1, 2) besteht, die je zwei konzentrisch angeordnete Ringmagnete (la, lb bzw.

   2a, 2b) tragen und von einem auf der Läufer achse (5) befindlichen, längs der Achse federnden ela stischen Element (6) auf Abstand gehalten sind. 2. Elektromotor nach Patentanspruch und Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als elastisches Element eine aus einem Teil bestehende, in der Mitte auf der Achse befestigte und an beiden Enden verstell bar auf der Achse angebrachte Schraubenfeder (6) dient und die Ringschalen (l, 2) zwischen den Befestigungs stellen (7, 8, 9) mit der Feder (6) verbunden sind. 3.

   Elektromotor nach Patentanspruch und Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringscha len (1 und 2) mit Hilfe von Membranen<B>(1f,</B> 1 g bzw. 2f, 2g) an der Achse (5) befestigt sind. 4. Elektromotor nach Patentanspruch und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Ring schale mit in zwei Ebenen angeordneten Membranen an der Achse gehalten ist. 5.

   Elektromotor nach Patentanspruch und Unteran sprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranen in ihrer Federspannung durch Zusatzfe dern, die verstellbar auf der Achse angebracW sind. und auf die Membranen einwirken, verstellbar sind. 6.

   Elektromotor nach Patentanspruch und Unteran sprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranen durch ihre Spannung selbst beeinflussende Mittel verstellbar sind. 7. Elektromotor nach Patentanspruch und Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringschalen (1 und 2) mit Hilfe von speichenähnlichen Blattfe dern an der Achse befestigt sind. B.

   Elektromotor nach Patentanspruch und Unteran sprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die äusseren Ringmagnete (la, 2a) jeweils mit den inneren (1b, 2b) einen ebenfalls ringförmigen Luftspalt (1e bzw. 2e) einschliessen und die den Luftspalten zugekehrten Magnetflächen abwechselnd polarisierte Pole bilden. 9.

   Elektromotor nach Patentanspruch und Unteran sprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Be reich der zwischen den äusseren und inneren Ringma gneten (1 a, l <B>b,</B> 2a, 2b) verlaufenden Luftspalte (1 e, 2e) symmetrisch zur Symmetrieebene der Anordnung, in einem den Polabstand entsprechenden Abstand, zum Teil in die Luftspalte zwischen den Ringmagneten ein tauchende Antriebs- und Steuerspulen angeordnet sind. 10.

   Elektromotor nach Patentanspruch und Unter ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass für den Antrieb nur eine Ringspule vorgesehen ist, die in Höhe der Luftspalte der Ringmagnete wellenförmig so verlegt ist, dass die Wellenlänge dem mittleren halben Polabstand der Ringmagnete entspricht.