Antriebsvorrichtung mittelst mechanisch anzuwerfenden S\-nclsronmotors, insbesondere zum Antrieb von Uhren. Die Erfindung betrifft eine Antriebsvor richtung mittelst mechanisch anzuwerfenden Synchronmotors, insbesondere zum Antrieb von Uhren, und kennzeichnet sich durch eine mit dem Rotor des Synchronmotors reibungs verbundene träge Masse, deren. Reitung mit der Rotorachse derart gewählt ist, dass.
die sich drehende Masse von der trägen Masse so lange mitgenommen wird, als der Stator des Synchronmotors elektrisch nicht erregt, da gegen nicht mitgenommen wird, wenn der Rotor des Synchronmotors durch elektrische Erregung seines Stators in seiner Ruhelage aufgehalten wird, so dass der Rotor, wenn er mit einer über Synchrongeschwindigkeit liegenden Geschwindigkeit angelassen wird, beim Langsamerwerden in Synchronismus verfällt.
Die Erfindung wird mit Vorteil an elek trischen Uhren angewendet, und zwar an solchen, die unmittelbar durch den Wechsel strom angetrieben werden können, der den Verbrauchern zu Beleuchtungs- und iiraft- zweeken geliefert wird.
Neuerdings sind die Elektrizit:äts-Liefe- rungs-Gesellschaften dazu übergegangen, Wechselstrom zur allgemeinen Verteilung zu liefern, der genau geregelte Frequenzen bat. Zwar kann die Frequenz des Stromes sich in geringem Mass von Minute zu Minute än dern, jedoch wird die Frequenz so geregelt. dass die Gesamtzahl der Wechsel in einem gegebenen Zeitraum, zum Beispiel einer Stunde, genau gleich ist.
So kann beispielsweise bei dem geliefer ten Strom die Frequenz über oder unter sechzig Perioden je Sekunde liegen, die Perioden-Durchschnittszahl je Sekunde wird jedoch auf sechzig gehalten. Eine von einem Synchronmotor angetriebene Uhr. die mit Strom einer Quelle versorgt wird, deren Frequenz auf diese Weise sorgfältig gere gelt wird, kann zum Anzeigen der genauen Zeit gebracht werden mit Ausnahme kleiner Unterschiede, die von geringen Änderungen in der Frequenz des Stromes herrühren.
Bei zur Zeit üblicher Ausrüstung und Durch bildung der Steuerung ist diese Änderung nicht kumulativ, so dass die Ungenauigkei ten in der Zeitangabe durch von Synchron motoren angetriebene Uhren so gering sind, dass sie bei Uhren, die für gewöhnliche Zwecke gebraucht werden, vernachlässigt werden können.
In den Zeichnungen ist eine Ausfüh rungsform einer Vorrichtung nach der Er findung zum Antrieb einer elektrischen Uhr beispielsweise dargestellt.
Fig. 1 zeigt die elektrische Uhr in An sicht unter Weglassung eines Teils des Zif ferblattes und der Räder; Fig. 2 ist eine Ansicht von unten auf die Uhr mit geschnittenem Zifferblatt; Fig. 3 ist ein Schnitt nach Linie 3 von Fig. 2; Fig. 4 ist ein Schnitt in grösserem Mass stab nach Linie 4-4 von Fig. 2.. Sie zeigt insbesondere den Rotor und die mit dem Ro tor verbundenen Trägheitsglieder.
Wie insbesondere aus Fig. 1 und 2 er sichtlich ist, enthält die Uhr den üblichen vordern und hintern Rahmen 8 und 10, die durch vier Bolzen 12 im Abstand gehalten werden. Die Uhr wird durch einen Syn- chronmotor angetrieben, dessen Welle 16 ein Ritzel 18 trägt, das mit einem Zahnrad 20 in Eingriff ist, das auf einer Welle 22 be festigt ist. Diese Welle trägt weiter ein Ritzel 24 in Eingriff mit einem Rade 26 auf einer Welle 28.
Ein weiteres Ritzel 30 sitzt fest am Rade 26 und steht mit einem Rad 3$ auf einer Welle 34 in Eingriff, die in den Rahmen 8 und 10 gelagert ist und am vordern Ende einen Sekundenzeiger 36 trägt. Der Minutenzeiger 3,8 und der Stun denzeiger 40 werden durch einen Radsatz angetrieben, dessen Antrieb von der \'Pelle 34 in an sich bekannter Weise abgeleitet wird. Die Zeiger 36, 38 und 40 sind über einem Zifferblatt angeordnet, das entweder vom Rahmen 8 oder von dem Uhrgehäuse gehalten wird.
Fest mit dem vordern Ende der Dreh welle 22 ist eine Segmentscheibe 44 verbun den, die durch einen Ausschnitt 46 im Zif ferblatt 42 sichtbar ist, so dass man fest stellen kann, ob die Uhr geht.
Der Motor enthält eine Spule 48, die um einen Arm eines ungefähr U-förmigen Blatt kernes 50 gewickelt ist, der am Rahmen 10 befestigt ist. Mehrere Blattschichten des Kernes 50 ragen aufwärts und bilden zwei Polstücke 52, die bis dicht an den Umfang eines Magnetrotors 54 reichen. Der Rotor 54 weist in regelmässigem Abstand radiale Vorsprünge 56 auf, die so voneinander ent fernt sind, dass zwei nicht benachbarte Vor sprünge zu gleicher Zeit gegenüber den Pol stücken 52 liegen können.
Der Rotor 54 ist auf einem schwächeren Ende einer nicht magnetischen Nabe 58 auf gesetzt, die auf einem stärkeren Teil 60 der Welle 16 befestigt ist. Die Nabe 58 hält ein Gehäuse 62, das zwei Hälften 64 hat, die an ihrem Umfang 66 zusammengelötet und ebenso mit der Nabe verlötet sind. In diesem Gehäuse 62 sind zwei nicht magne tische scheibenförmige Trägheitsglieder 618 untergebracht, die sich frei auf der Nabe 58 und gegeneinander drehen können. Das Gehäuse 62 ist entweder vollständig oder zum Teil mit,01 oder einer andern halb vis kosen Flüssigkeit gefüllt. Diese Flüssigkeit bildet nicht nur eine "Reibungsverbindung" zwischen den Scheiben 6,8 und dem Gehäuse.
Ihre Masse kommt vielmehr zu der der Schei ben 68 hinzu und hat eine ähnliche Wir kung wie die Scheiben. Es hat sich heraus gestellt, dass die Scheiben 68 ganz wegge lassen werden können und dass nur Flüssig keit als Trägheitssubstanz im Gehäuse mit zufriedenstellend,en Ergebnissen verwendet werden kann.
Wenn daher im folgenden der Ausdruck "Trägheitsglied" oder "träge Masse" gebraucht wird, das in Reibungs verbindung mit der Rotorwelle steht, soll darunter nicht nur eine Einrichtung wie die Scheiben 68 verstanden werden, sondern auch 01 oder eine andere Flüssigkeit, die gewöhn- lieh durch die Welle bewegt, wird, die aber unabhängig bewegt werden kann und an deren Stelle auch gleichwertige Mittel treten können.
Die Enden 70 der Welle 1,6 haben ge ringeren Durchmesser als der Mittelteil und sind in Lagern gelagert, die in Platten 72 vorgesehen sind. Diese Platten sind mit seitlich vorstehenden Augen 74 versehen, die in Öffnungen der Rahmen 8 und 10 hinein ragen und mit dem Rahmen durch Umlegen eines Flanschteils 7.6 verbunden sind.
Schalenförmige Ölbehälter 78 sind an den Platten 72 befestigt, indem ihre Rän der über die Platten gedrückt und mit ihnen verlötet sind. Die Platten 72, weisen senk rechte kapillare Nuten 80 in ihren Aussen flächen auf. Diese Nuten dienen zur stän digen Ölzuführung zu den Endlagern der Welle 60, solange 01 in den Behältern vor handen ist.
In den Behältern 78 sind weiter vorzugs weise senkrechte Nuten 82 eingepresst. Die Behälter werden mit den Lagerplatten 72 so zusammengesetzt, dass die Nuten 80 und 82 in .Übereinstimmung liegen, so dass diese Teile leicht an den Rahmen so befestigt werden können, dass die Nuten 80 senkrecht verlaufen.
Die Welle 22 hat am hintern Ende eine Schraube 84, durch die man die Uhr von Hand anlassen kann.. Die Zeiger - der Uhr können mit einer Schraube 86 eingestellt wer den, die mit den Zeigern in üblicher Weise verbunden ist.
Der durch die Spule 48 strömende Wech selstrom ruft im Kern 50 einen magnetischen Fluss hervor, der durch die Polstücke 52 und Teile des Ankers oder Rotors 54 vervoll ständigt wird. Dieser Fluss verändert sich in seiner Dichte und Richtung, in Überein stimmung mit dem :Strom durch die Spule 48. Die Vorsprünge 56 am Umfang des Rotors 54 werden abwechselnd an die feststehenden Polstücke 52 während des normalen Ganges mit synchroner Geschwindigkeit herangezo gen. Die Betätigung von Motoren dieser Art ist bekannt und braucht nicht weiter be- schrieben zu werden.
Diese Art Motoren springen nicht von selbst an, und wenn sie nicht mit der vorher beschriebenen Träg- heits- und Reibu %seinrichtung versehen sind, kann man sie nur schwer anlassen und sie geben auch sonst zu Beanstandungen An lass. Mit einer gewissen Erfahrung kann man einen solchen Motor von Hand anlassen, vor ausgesetzt, dass man dafür sorgt, dass er mit der genauen synchronen Creschwindiglceit umläuft, mit der er später laufen soll und dass er in einer Stellung läuft, die als "in Tritt" befindlich anzusehen ist.
Wird ein solcher Motor von Hand mit einer den Synchronis mus übersteigenden Geschwindigkeit a.ngehas- sen und lässt man ihn allein langsamer wer den, so wird er nicht mit der synchronen Geschwindigkeit weiter laufen, obgleich er natürlich zu einer gewissen Zeit während die ses Vorganges mit genau der richtigen Cle- schwindigkeit gelaufen sein muss. Dies liegt. daran, dass in dem Augenblick, in dem er mit der genau richtigen synchronen C:e- schwindigkeit lief, nicht "in Tritt" war. Wird ein solcher Motor angelassen, so läuft er nicht dauernd unbegrenzt weiter, da.
Stö rungen in der Kraftzufuhr, wie zum Bei spiel harmonische Schwingungen oder der gleichen und .Schwebungen in Verkehrslicht netzen, seine Geschwindigkeit so verändern können, dass, er ausser Tritt fällt und plötz lich stehen bleibt.
Im dargestellten Beispiel werden die rich tigen Reibungs-Grössen und -Kräfte in fol gender Weise ermittelt: 1. Man schaltet den Strom ab, lässt alle Teile ruhen und dreht das Trägheitsglied durch eine äussere Kraft, so dass' der Rotor und der ganze Radsatz in Umdrehung kommen. 2. Wird der Strom eingeschaltet und sind alle Teile in Ruhe, dann wird der Rotor von selbst in einer Stellung gesperrt und das Trägheitsglied wird so dimensioniert, dass wenn es durch eine äussere Kraft gedreht wird, die andern Teile nicht mitgenommen werden.
Zum In- gangsetzen des Motors ist es unter diesen Umständen nur nötig, ihm von Hand eine Umdrehungsgeschwindigkeit zu geben, die grösser als die Synchrongeschwindigkeit ist. Die Reibung zwischen dem Rotor und dem Trägheitsglied ist gross genug, dass während dieses Antriebes von Hand nicht nur der Rotor, sondern auch das Trägheitsglied mit einer Geschwindigkeit gedreht wird, die grösser ist; als die Synchrongeschwindigkeit.
Beginnt dann der Motor langsamer zu werden und sich der synchronen Geschwindigkeit zu nä hern, so fällt er in Tritt mit einer plötzlichen Bewegung, bei der zwischen dem Rotor und dem Trägheitsglied ein Gleiten eintritt.
Der beschriebene Motor wird auch in Synchronismus fallen und in ihm verbleiben, wenn er mit einer Geschwindigkeit angelas sen ist, die etwas geringer als die Synchron geschwindigkeit ist. Das! Trägheitsglied 68 wird so bemessen, dass es auch die Wirkung der Aufrechterhaltung des Intrittseins des Rotors hat, wenn kurze Unterbrechungen in der Stromzufuhr auftreten. Während dieser kurzen Unterbrechungen setzen das Moment des Trägheitsgliedes und die Tatsache, dass die Reibung zwischen diesem Glied und der Welle grösser als die Belastung ist, es in Stand, die Last während der kurzen Unter brechung zu tragen.
Die Reibung zwischen den Scheiben 68 und der Rotorwelle 16 ist nicht konstant, sondern wächst mit dem Unterschied der Ge schwindigkeit zwischen diesen Scheiben und der Welle, weil der grössere Teil der Rei bung durch äussere Reibung und innere Rei bung der im Gehäuse 62 enthaltenen Flüs sigkeit hervorgerufen wird. Somit werden bei geringer Beschleunigung des Rotors die vom Rotor auf die Scheiben 68 und die im Gehäuse 62 enthaltene Flüssigkeit übertra gene Energie und das diesen Teilen mitge- teilte Drehmoment ausserordentlich gering sein.
Mit wachsender Beschleunigung des Rotors indessen wird die durch Reibung auf diese Weise verloren gehende Energie und infolgedessen das den Reibungsgliedern über mittelte Drehmoment sehr viel grösser sein. Umgekehrt wenn der Rotor bestrebt ist, schnell langsamer zu laufen, wird die von dem Trägheitsglied 68 der Rotorwelle zu rückgegebene Energie sehr gross sein, wäh rend für eine geringe Geschwindigkeitsab nahme des Rotors die dem Rotor von dem Trägheitsglied 68 zurückgegebene Energie entsprechend sehr gering sein wird.
Diese Art der Reibungsverbindung zwischen der Rotorwelle und dem Trägheitsglied ist ein wesentlicher Grund dafür, dass man die be schriebene Uhr so leicht in Gang setzen und den Motor so vollkommen in Tritt halten kann.
Da die Schraube 84 mit der Rotor- welle so durch Räder verbunden ist, da.ss eine geringe Drehung dieser Schraube eine schnelle Drehung der Welle hervorruft, so genügt eine einzige Umdrehung der Schraube 84, um dem Trägheitsglied infolge der be sonderen Art der Reibungsverbindung mit der Rotorwelle eine Drehgeschwindigkeit zu erteilen, die dazu genügt, das Moment.
oder die Trägheit des Trägheitsgliedes in Stand zu setzen, den Rotor und die Last mit einer oberhalb der Synchrongeschwindigkeit lie genden Geschwindigkeit anzutreiben.