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Uhr mit elektromotorischem Federaufzug Die Erfindung bezieht sich
auf eine Uhr, insbesondere eine Kleinuhr, bei der unter Verwendung eines kollektorlosen
Gleichstrommotors elektromotorisch der Aufzug der vorgesehenen Triebfeder erfolgt.
Der hierfür vorgesehene kollektorlose Gleichstrommotor besitzt als Rotor einen Permanentmagneten,
der an seinem Umfang mindestens ein Polpaar besitzt und der in induzierender und
angetriebener Wechselwirkung mit mindestens zwei über einen elektronischen Verstärker,
vorzugsweise über einen Transistorschalter, miteinander gekoppelten Spulen steht.
Dabei sind die Spulen, wie sie bei Motoren mit permanentmagnetischem Anker an sich
bekannt ist, auf den im Verhältnis zum Durchmesser des Rotors länglichen Kernen
eines zweigeteilten Stators als mehrlagige Zylinderspulen aufgebracht, und es laufen
die Spulenkerne in Polschuhe aus, die in ihrer Ausdehnung im wesentlichen von einem
Magnetpol bis zum nächstbenachbarten Magnetpol des Rotors erstrecken.
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Durch bereits vor längerer Zeit begonnene Entwicklungsarbeiten der
Schutzrechtsinhaberin sind kollektorlose Gleichstrommotoren bekanntgeworden, die
auf dem Prinzip beruhen, daß der Rotor eines solchen Motors als scheibenförmiger
Permanentmagnet ausgebildet ist und induzierend mit einer Steuerspule und einer
Antriebsspule einer Verstärkerschaltung, vorzugsweise einer Transistorschaltung,
zusammenwirkt. Im einzelnen wurden bei derartigen Gleichstrommotoren unter anderem
die folgenden Merkmale angewendet a) Der scheibenförmige Rotor ist in Richtung eines
Durchmessers so magnetisiert, daß an dem Scheibenumfang sich ein Polpaar oder auch
mehrere abwechselnde Polpaare ergeben.
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b) Die Steuerspule und die Antriebsspule des elektronischen Verstärkungsmittels
(Transistor) sind in Form von Zylinderwicklungen, die ein- oder mehrlagig sein können,
auf Statorkernen aufgebracht, welche im Verhältnis zu ihrem Durchmesser lang sind.
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c) Die Statorkerne laufen in Polschuhe aus, welche den scheibenförmigen
Rotor am Umfang in einer solchen Länge umgreifen, daß die Spule sich im wesentlichen
von einem Magnetpol bis zum nächstbenachbarten Magnetpol erstrecken.
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Es sind auch bereits verschiedene Lösungen bekannt, unter Anwendung
eines Kollektormotors in einer Kleinuhr die das Zeitlaufwerk unmittelbar antreibende
Triebfeder aufzuziehen. Hierbei ergibt sich insbesondere ebenso, ja noch mehr als
bei den Transistormotoren die Aufgabe, raumsparend den Motor in der Uhr anzuordnen
und, ohne allzu große Bauhöhe der Uhr, den erforderlichen Raum für die Unterbringung
des Zeitlaufwerkes zur Verfügung zu stellen. Die sich hierdurch ergebenden konstruktiven
Forderungen betreffen insbesondere die Unterbringung der Statorspule. So ist bereits
bekannt, dieselbe am Platinenumfang der Uhr anzuordnen, so daß sie sich in ihrer
ganzen Länge längs des größten Teiles des Platinenumfanges erstreckt. Bei dieser
bekannten Lösung muß die geringe Bauhöhe aber erkauft werden durch ungünstige Nachbarschaft
von Unruh und Hemmungsteilen zum Magnetsystem und die Schwierigkeit, nun auch noch
die Batterie unterzubringen, so daß entweder Spezialgehäuse erforderlich sind oder
die Batterie z. B. im Anstand untergebracht werden muß.
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Mit der erfindungsgemäßen Uhr wird dagegen eine gedrängte, insbesondere
flache Bauweise angestrebt, ohne die Batterie und vor allem die Unruh in ungünstiger
Weise anordnen zu müssen. Bei Verwendung eines kollektorlosen Gleichstrommotors,
dessen als Permanentmagnet ausgebildeter und mindestens ein Polpaar am Umfang besitzender
Rotor in induzierender und angetriebener Wechselwirkung mit mindestens zwei über
einen elektronischen Verstärker, vorzugsweise über eine Transistorschaltung, miteinander
gekoppelten Spulen steht, die auf den im Verhältnis zum Durchmesser länglichen Kern
eines zweigeteilten Stators als mehrlagige Zylinderspulen aufgebracht sind, wobei
die Kerne in Polschuhe auslaufen und diese sich in ihrer Länge im wesentlichen von
einem Magnetpol bis zum nächstbenachbarten Magnetpol des Rotors erstrecken, wird
die Aufgabe gelöst, erfindungsgemäß dadurch, daß der Motor dem Umfang des Uhrgehäuses
sich anschmiegend und nur einen Bruchteil
der Platinenfläche, beispielsweise
zwischen einem Viertel und der Hälfte derselben, ausfüllend ausgebildet ist, indem
entweder die die Spulen tragenden Statorkerne eng benachbart, etwa parallel zueinander,
angeordnet und bis auf einen Abstand genähert sind, der kleiner ist als der Rotordurchmesser,
wobei der magnetische Rückschluß durch unmittelbare Verbindung der Kernenden erfolgt,
die sich vorzugsweise dem Umfang des Uhrgehäuses anschmiegen, oder indem die getrennten
Statorkerne beiderseits des nahe am Gehäuserand angeordneten Rotors zueinander geneigt
und im wesentlichen parallel zu der Richtung der an den jeweils zugehörigen Platinenumfang
steil gelegten Tangente verlaufen, während der Rückschluß der Kerne durch zwei sieh
dem Gehäuseumfang anschmiegende schmale Rückschlußteile erfolgt.
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Es wurde bereits dargelegt, daß der Erfindung insbesondere die Aufgabenstellung
zugrunde liegt, trotz günstiger Lage von Unruh und Batterie eine geringe Bauhöhe
zu erreichen. Dies ergibt sich unter anderem dadurch, daß nicht etwa wie bei einer
bekannten Ausführungsform einer Kollektormotoruhr die beiden Statormagnete etwa
so angeordnet sind, daß sie beiderseits die Rotorebene einschließen, so daß sich
also nicht wie bei der bekannten Uhr in bezug auf Bauhöhe die Bauhöhe der Statoren
und die Bauhöhe der Rotorscheibe addieren.
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Ferner gestattet die erfindungsgemäße Ausbildung des Motors, die Unruh
des Zeitlaufwerkes, und zwar auch eine große Unruh, wie sie heute bevorzugt wird,
und das Streufeld des Stators so weit voneinander entfernt anzuordnen, wie es die
Dimensionen des Innenraumes des Uhrgehäuses gestatten, so daß magnetische Störungen
in ihrem Einfluß auf die Unruh und deren Welle weitgehend vermieden sind. Dabei
ergibt sich auch in dem Uhrgehäuse selbst nach Abzug des durch den Motor und die
Aufzugsgetriebekette und das Zeitlaufwerk verbrauchten Raumes noch hinreichender
Raum zur Unterbringung des Transistors und der Batterie.
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Von der Schutzrechtsinhaberin wurde bereits vorgeschlagen, eine für
den Anlauf günstige Zwischenlage des Rotors im Statorfeld dadurch sicherzustellen,
<laß der Rotor in Wirkverbindung mit einer steil abfallenden und mit einer Sperrklinke
zusammenwirkenden schneckenförmigen Kurvenscheibe steht, die einerseits den Rücklauf
der Zugfeder begrenzt und andererseits bewirkt, daß der Rotor die erwähnte günstige
Ruhelage einnimmt. Ebenso wurde von der Schutzrechtsinhaberin in Vorschlag gebracht,
den An-#toß des in den Aufzugspausen stillstehenden Rotors mittels einer an einem
Anwurfhebel befestigten Sperrklinke zu bewirken, wobei der Anwurfhebel unter der
Kraft einer Feder steht und durch eine @Tockenvorrichtung angehoben und zum Abfall
gebracht wird, welch letztere aus einer steil abfallenden Nockenscheibe bestehen
kann. Ein anderer Vorschlag der Schutzrechtsinhaberin geht dahin, den Anstoß des
stillstehenden Rotors durch periodisch kurzzeitiges Kurzschließen der Emitter-Kollektor-Strecke
des vorgesehenen Transistors zu bewirken, wobei das Kurzschließen durch eine Nockenvorrichtung
erfolgen kann.
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Im Interesse der Erzielung einer geringen Bauhöhe wird bei einer zweckmäßigen
Weiterbildung der Erfindung die bei den genannten Anordnungen zur Anwendung gelangende
schneckenförmige Kurvenscheibe bzw. Nockenvorrichtung von einem Zahnrad gedreht,
welches in der vom Rotor zum Zeitlaufwerk führenden Getriebekette liegt. Es können
dadurch die genannten Vorrichtungen, die den Anlauf des Rotors erleichtern und eine
falsche Drehrichtung des Rotors verhindern, so untergebracht werden, daß dadurch
die durch Stator und Rotor des Motors bestimmte Bauhöhe nicht überschritten wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt,
in welchen Fig. 1 eine Skizze einer Uhr mit einem Motor mit elektronischer Steuerung
zum periodischen Aufziehen der Zugfeder darstellt, Fig.2 schematisch die Schaltung
und die hauptsächlichen elektromagnetischen, elektronischen und mechanischen Organe
der Uhr zeigt, Fig. 3 schematisch den Magnetkreis zeigt, Fig. 4 den Magnetkreis
nach Fig. 3 darstellt, wenn sich der Rotor um eine Viertelumdrehung gedreht hat,
Fig.5 eine andere Ausführungsform des Motors veranschaulicht, Fig. 6 ein Schema
der Schaltung und der Organe ist, welche das periodische Aufziehen einer Uhr mittels
des Motors nach Fig. 5 bewerkstelligen, und Fig. 7 eine perspektivische Ansicht
eines Bestandteiles des in Fig.6 vorgesehenen vielpoligen Magnets ist.
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Ein Uhrwerk mit elektromagnetischem Motor als Aufzug gemäß der Erfindung
ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt.
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A ist der rotierende Magnet, BC ist die als Steuerspule wirkende
Wicklung und BE die Wicklung zur Ausübung der Antriebsimpulse. Die Batterie
ist mit G und der Transistor mit Tr bezeichnet.
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In Fig. 1 sind im Inneren des Gehäuses 8 schematisch die Unruh durch
den Kreis 9 und durch den Umriß 10 der Unruhbrücke wiedergegeben.
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Das das periodische Aufziehen der Uhr bewerkstelligende Räderwerk
kann in verschiedenen Formen ausgeführt sein. Dieses Räderwerk liegt zwischen dem
Rotor A und der Mittelachse 11 des Minutenzeigers.
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Die Kraftübertragung zwischen der Achse 11 und der Unruh 9 erfolgt
durch ein bekanntes Getriebe mit Hemmwerk. Letztere sind in der Fig. 1 nicht dargestellt,
um die Deutlichkeit der Figur nicht zu beeinträchtigen.
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Die Achse 12 des Rotors A liegt der Achse 13 der Unruh parallel und
zur Hauptplatine 14 des Uhrwerks senkrecht. Die Achse 12 ist möglichst weit von
der Unruh entfernt, um die magnetischen Einflüsse auf die Schwingungsperiode zu
verringern.
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Der Magnet A hat die Form einer runden Scheibe; sein Durchmesser beträgt
beispielsweise 5 mm und in jedem Fall weniger als 10 mm.
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Der Magnet A besteht aus einem bekannten anisotropen Stoff hoher Koerzitivkraft.
Die inneren Kraftlinien sind einem Durchmesser parallel, wie es die Pfeile in Fig.
2 darstellen.
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Der Magnet A kann eine remanente Induktion oberhalb 2000 Gauß und
eine Koerzitivkraft von mehr als 1000 Oersted haben.
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Die kleinen Abmessungen der Magnets A ermöglichen die Verwendung von
kostspieligen Stoffen. Zum Beispiel kann man die Scheibe A ganz oder zum Teil aus
einer Platin-Kobalt-Legierung herstellen, deren permanente magnetische Induktion
4000 Gauß erreicht.
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Der Magnet A dreht sich frei zwischen den Polen eines Stators mit
zwei Spulen, die wie folgt ausgebildet sind: Die Spulen bestehen aus Draht hoher
Leitfähigkeit, der durch eine dünne Emailschicht isoliert und eng um die Kerne 15
und 16 aus ferromagnetischem Stoff gewickelt ist, die selbst eine hohe Permeabilität
und eine steile Hysteresisschleife besitzen. Zum Beispiel bestehen
die
Spulenkerne aus einer geglühten Eisen-Nickel-Legierung, deren Koerzitivkraft unter
0,3 Oersted liegt und deren Permeabilität oberhalb 5000 Gauß-Oersted liegt. Man
kann insbesondere die unter den Bezeichnungen »Anhyster« und »Hypernik« bekannten
Stoffe verwenden.
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Die Kerne 15 und 16 haben einen annähernd runden Querschnitt oder
viereckigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken. Die Querschnittsfläche ist kleiner
als 4 mm2, und die Dicke der Spulen BC und BE, senkrecht zum Ziffernblatt
gemessen, beträgt höchstens 5 mm. Die Länge der Spulen ist wenigstens 10 mm.
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In Fig. 1 sind die Kerne der Spulen parallel zueinander in Richtung
von Sehnen des Umfanges 8 und nahe dem Umfang des Gehäuses angeordnet.
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Die Kerne 15 und 16 besitzen Polschuhe 17 und 18, welche den Magnet
A in Bögen von mindestens 150° umgeben. Die anderen Enden der Kerne sind mit Ansätzen
19 und 20 versehen, welche miteinander in magnetischem Kontakt stehen.
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Die Form der Polschuhe ist so, daß die Luftspalte relativ groß (z.
B. mehr als '/z mm) sind und die Drehung des Magnets A durch die magnetischen Anziehungskräfte
nicht gestört wird. Die Form der Polschuhe ist in Fig. 3 und 4 genauer dargestellt.
Die auf den Magnet A wirkenden radialen Kräfte neutralisieren sich, so daß der Magnet
A auf einer mit sehr feinen Zapfen versehenen Achse 12 angeordnet sein kann.
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Wie Fig. 1 zeigt, nimmt der Motor in dem Uhrengehäuse 8 ein Segment
ein, dessen größte Breite kleiner als zwei Drittel des Radius ist, so daß man über
einen relativ großen Raum verfügt, um die Batterie G sowie das Aufzugswerk und das
Zeitlaufwerk mit der Unruh 9 unterzubringen.
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Die Wicklungen BE und BC können leicht durch automatisches
Aufwickeln hergestellt werden. Mit den inneren Kernen 15 und 16 versehen, bilden
sie auf der Platine 14 anschraubbare Konstruktionsteile und sind daher ohne Schwierigkeit
im Falle von Beschädigungen auszuwechseln.
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Fig. 2 stellt die Organe der periodisch aufgezogenen Uhr dar. Es dreht
sich z. B. der Magnet alle halben Stunden in Richtung f3. Der Magnet zieht so eine
kleine Triebfeder 21 auf, welche die Uhr mittels der nachstehenden üblichen Organe
in Gang hält: Zahnräder und Triebe 22, 23, 24, 25 und 26, ein Hemmrad 27, ein Anker
28 und die Unruh 9.
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Man verwendet vorzugsweise eine Triebfeder 21, die kleiner ist als
die üblichen Triebfedern; denn es genügt, daß die in der Feder gespeicherte Energie
den Gang während der kleinen Zeitintervalle zwischen den automatischen Aufziehvorgängen
gewährleistet, die '/a Stunde bei dem erörterten Beispiel betragen.
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Die Bewegungsübertragung zwischen dem MagnetA und der Feder 21 ist
schematisch durch die Triebe bzw. Zahnräder 29, 30, 31, 32, 33 und 34 dargestellt.
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Die Feder kann auf verschiedene bekannte Arten zwischen dem sich ständig
drehenden Zahnrad 22 und dem Zahnrad 34 angebracht sein, welch letzteres sich nur
während der Aufzugsvorgänge dreht. Die Dauer dieser Aufzugsvorgänge hängt von der
Drehzahl von A und dem Räderwerk ab. Zum Beispiel kann das Aufziehen einen Bruchteil
einer Minute oder mehrere Minuten dauern.
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Eine sich leicht auf eine mit dem Trieb 31 fest verbundene schneckenförmige
Kurvenscheibe auflegende Sperrklinke 35 verhindert eine Drehung des Magnets A in
der dem Pfeil f3 entgegengesetzten Richtung. Wie bei gewöhnlichen Uhren wird das
Rad 34 stillgesetzt, wenn die Feder 21 genügend aufgezogen ist, d. h. wenn die Drehung
des Rades 34 in bezug auf diejenige des Rades 22 einen gegebenen Wert überschreitet
(z. B. eine bis fünf Umdrehungen). Diese Funktion wird durch eine in der Fig. 2
nicht dargestellte Vorrichtung erreicht. Diese Vorrichtung kann derjenigen von »Arretier«-Einrichtungen
entsprechen, wie sie gewöhnlich in Uhren verwendet werden, um zu verhindern, daß
die Zugfeder zu stark aufgezogen wird.
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Die Schaltungen des Transistors Tr der Batterie G und der Wicklungen
BC und BE sind bekannter Art. Es kann vorteilhaft sein, einen Kondensator
Ca z. B.
zwischen die Basis b und den Kollektor C des Transistors zu schalten,
um Störschwingungen hoher Frequenz auf Grund der Kopplung der Wicklungen BC und
BE zu verhindern.
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Das Starten des Motors erfolgt alle halbe Stunde mittels des Abfallnockens
36, der mit dem Rad 22 fest verbunden ist und sich mit einer Drehzahl von einer
Umdrehung pro Stunde dreht: Die Startvorrichtung wird durch einen Arm 37 gebildet,
der mit einer Sperrklinke 38 im Eingriff mit einem mit dem Trieb 31 verbundenen
Sperrad 39 versehen ist. Man sieht, daß der Nocken 36 den von der Feder 40 angezogenen
Arm 37 langsam hebt. Wenn der Arm unter der Kraft der Feder 40 herabfällt, erhält
der Magnet A über Rad 39 und Trieb 31 einen Impuls in Richtung f3.
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In dem durch den Magnet A und die Kerne 15 und 16 gebildeten Magnetkreis
entsteht eine Änderung des Magnetflusses und infolge elektrischer Induktion eine
Spannung in der Spule BC, die ihr Maximum erreicht, wenn der von der Spule umschlossene
Kraftfluß sich umkehrt. Diese Umkehr findet statt, wenn die Pole IV und S des Magnets
gegenüber den Spalten zwischen den Polschuhen 17 und 18 liegen.
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Die Richtung der Drahtwicklung ist so gewählt, daß die Spule
BE einen Kraftfluß erzeugt, der den Polschuhen 17 die Polarität »Süd« und
den Polschuhen 18 die Polarität »1\Tord« verleiht. Die elektromagnetischen Anziehungen
und Abstoßungen, die sich zwischen den beweglichen Polen N-S und den Polschuhen
17 und 18 auswirken, sind derart, daß der Rotor während eines Augenblicks ein in
Richtung des Pfeiles f3 wirkendes Drehmoment erfährt, d. h. in Richtung der Drehbewegung.
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Wenn der Magnet A die einer halben Umdrehung in bezug auf die Lage
nach Fig. 2 entsprechende Stellung eingenommen hat, wirkt die in der Spule BC induzierte
elektromotorische Kraft im umgekehrten Sinn auf den Emitter e des Transistors, und
der Ausgangsstrom des Transistors wird unterbrochen. Ein Ausgangsstrom tritt erst
wieder auf, wenn der Magnet von neuem in die in Fig. 2 gezeichnete Stellung tritt.
Der Magnet A wirkt wie der Rotor eines durch Impulse angetriebenen Motors, denn
die durch den Ausgangsstrom I des Transistors entwickelte Leistung ist größer als
die zur Erzeugung des Steuerstromes i verbrauchte Leistung. Die Trägheit der Masse
A, die erforderlichenfalls durch ein Schwungrad verstärkt wird, gewährleistet die
Kontinuität der Drehbewegung, wenn das Drehmoment relativ klein ist.
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Die Erfahrung zeigt, daß zum Aufziehen der schwachen Feder 21 über
ein Untersetzungsgetriebe unter starker Herabsetzung der Drehzahl (z. B. in einem
Untersetzungsverhältnis von über 200) das von dem Trieb 29 und damit dem Rotor A
aufzubringende Drehmoment sehr gering ist. Man kann daher den Widerstand der Spule
BE so wählen, daß schwache
Stromimpulse (mit einer elektrischen
Maximalleistung von weniger als 1 Milliwatt) den Magnet mit einer Drehzahl von fünf
bis zwanzig Umdrehungen pro Sekunde bewegen.
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Sobald das Aufziehen der Feder 21 beendet ist, trifft das Rad 34 auf
einen Anschlag, und der Magnet A wird stillgesetzt. Ohne daß ein Schalter im Stromkreis
vorzusehen ist, wird die Stromabgabe der Batterie G unterbrochen, denn es wird automatisch
der innere Widerstand des Transistors Tr hoch.
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Die Uhr arbeitet dann mittels der in der Feder 21 gespeicherten Energie.
Der Nocken 36 dreht sich weiter mit einer Drehzahl von einer Umdrehung pro Stunde,
und das Aufziehen erfolgt von neuem, sobald der Arm 37 wieder abfällt und dabei
dem Magnet A einen Impuls erteilt.
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Die folgenden Zahlen bringen den durch die Erfindung erzielten technischen
Fortschritt zum Ausdruck: Man stellt zur Zeit Miniaturelemente mit einem Volumen
von llz cm3 her, die eine elektrische Energie von über 400 Joule abgeben.
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Eine gebräuchliche mechanische Uhr mit täglichem Aufzug verbraucht
eine mechanische Arbeit von etwa 50 Joule pro Jahr.
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Mit der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Einrichtung sind die mechanischen
Verluste nicht höher, und die mit dem in Frage stehenden Element ausgestattete Uhr
kann während 18 Monaten mit Hilfe eines elektronischen Motors arbeiten, wenn dessen
Wirkungsgrad nur 0,2 beträgt.
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Fig. 3 und 4 zeigen Merkmale des Motors, die das Anlassen und die
Drehung des Magnets A mittels eines schwachen pulsierenden Stromes erleichtern.
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Die inneren Kraftlinien des Magnets A sind für zwei Stellungen des
Rotors durch Pfeile angedeutet, und es ist in Fig. 3 durch gestrichelte Kurven der
Verlauf der die Luftspalte und den Stator durchziehenden Kraftlinien dargestellt,
wenn kein Strom in den Spulen 8C und BE fließt.
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Wenn keine besonderen Maßnahmen getroffen sind, schwankt der magnetische
Widerstand der magnetischen Kreise, wenn der Magnet A von der Stellung Fig. 3 zur
Stellung Fig. 4 übergeht. Demzufolge wird die Scheibe, in welcher eine hohe magnetische
Energie konzentriert ist, stark angezogen und in der Stellung gehalten, die dem
Minimum der Reluktanz der Magnetstromkreise entspricht.
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Die so erwachsenden hemmenden Kräfte würden sich nachteilig auswirken,
denn die Trägheit des Rotors ist gering, und der Motor würde sich ruckweise drehen,
wenn das periodisch auftretende Drehmoment einen bestimmten Wert überschreitet.
Der Motor kann sogar stehenbleiben, wenn die magnetische Hemmung groß ist, ehe das
durch den iduzierten Strom erzeugte Drehmoment einsetzt.
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Unter Anwendung der in Fig. 1 bis 4 dargestellten Formen des Magnetkreises
(große Luftspalte, stark umfassende. in ihrer Mitte zurückgesetzte Polschuhe) wird
die magnetische Reluktanz bei allen Magneteinstellungen wesentlich gleich. Man erkennt,
daß der Kraftfluß sich entweder durch die Polschuhe 17 und 18, wie es Fig. 3 zeigt,
oder durch die Polschuhe und die Kerne 15 und 16, wie es Fig. 4 zeigt, schließen
kann. Da die vier Luftspalte von der Breite e durch Bögen begrenzt sind, deren Gesamtausdehnung
ungeachtet der Stellung des Magnets nahezu unveränderlich ist, befindet sich der
Rotor im Gleichgewichtszustand, und es ist möglich, ihn durch sehr schwache Impulse
anzulassen.
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Dieses Resultat wurde insbesondere mit einem Magnetkreis nach Fig.3
erzielt, wobei die folgenden Dimensionen angewendet wurden:
| Durchmesser des Magnets A .. 5 mm |
| Minimaler Luftspalt e . . . . . . . . 0,8 bis 1,2 mm |
| Luftspalt e2 (gegnüber den Mit- |
| ten der Polverzweigungen 17 |
| und 18) . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 1,5 bis 2 mm |
| Winkelzwischenraum zwischen |
| den Enden der Polschuhe ... <25' |
Die runde Form 8 des Gehäuses ist nicht unerläßlich, und das Räderwerk könnte auch
in mehreren Ebenen übereinander angeordnet werden, wenn es die Bauhöhe erlaubt.
Die Batterie G könnte, falls gewünscht, auch außerhalb des Gehäuses 8 der Uhr untergebracht
sein.
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Die Stromquelle G kann durch einen leicht aufzuladenden, kleinen Akkumulator
gebildet werden. Dabei könnten Aufladungen eines alkalischen Akkumulators ohne Nachteil
in sehr langen Zeitabständen vorgenommen werden, z. B. wenn die Uhr auf einen geeigneten,
eine Hilfsstromquelle enthaltenden Untersatz gestellt wird.
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Fig. 5, 6 und 7 stellen eine Aufzugsvorrichtung dar, die mit einem
vierpoligen Magnet A arbeitet, der zwei aufeinanderfolgende Impulse während einer
Umdrehung aufnimmt.
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Die Zugfeder 21 und die mechanische Kraftübertragung zwischen dem
Magnet und dem Rad 34 sind beibehalten, ebenso die Sperrklinke 35, die dazu dient,
dem Motor beim Anlauf einen geeigneten Drehsinn zu erteilen.
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Der Rotor A ist ein Rundmagnet, dessen Durchmesser höchstens 10 mm
beträgt und der am Umfang vier Pole N, S, N, S aufweist. Der Rotor kann aus zweipoligen,
sektorenförmigen Magneten A,, A2, A3
und A4 zusammengesetzt sein. In diesem
Fall sind diese Bestandteile entsprechend der Fig. 6 angeordnet und können in einem
kleinen dünnen Gehäuse 41 aus nichtmagnetischem Material untergebracht sein. Diese
Ausführungsform des Rotors ermöglicht die Verwendung anisotroper Substanzen, die
eine äußerst hohe Dichte magnetischer Energie dauernd erzielen lassen.
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Der Stator aus ferromagnetischem Material von hoher Permeabilität
wird aus zwei Magnetstromkreisen gebildet, von denen jeder Polschuh 42, 43, 42',
43' und Kerne von geringem Querschnitt 44, 45, 44', 45' enthält. Die Wicklungen
BC und BE umgeben mindestens zwei Kerne, wie 44 und 44'.
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Die Schaltung der Wicklungen des Transistors und der Stromquelle G
ist ähnlich Fig. 2.
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In Fig.6 ist eine Variante der Vorrichtung zum periodischen Anlassen
des Magnets A wiedergegeben. Statt einen Anlaßimpuls durch mechanische Einwirkung
zu erteilen, wird ein kurzer Stromstoß in der Spule BE bewirkt, um elektromagnetische
Kräfte zu erzeugen, welche die Drehung von A anregen.
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Dieser Anlaßstromstoß wird erzeugt, indem ein Kurzschluß zwischen
Emitter e und Kollektor c des Transistors Tr hergestellt wird. Dieser Vorgang wird
in längeren Zeitabständen bewerkstelligt, z. B. alle Viertelstunde mittels eines
momentan wirkenden Kontaktes 46, der durch ein Triebrad des Uhrwerkes geschlossen
wird.
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Um den Rotor mit Sicherheit anzulassen, genügt es, daß der Magnet
_A in seiner Ruhestellung eine Lage einnimmt, die Fig.5 entspricht. Dieses wird
durch geeignete Verstellung der schneckenförmigen Kurvenscheibe 47 in bezug auf
das Rad 30 erreicht. Unter dem Einfluß der Feder 21 legt sich der Zahn des
Nockens
47 gegen das Ende der Sperrklinke 35, wodurch die Relativstellung der festen und
beweglichen Pole bestimmt wird.
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Verschiedene bekannte Vorrichtungen ermöglichen das periodische Schließen
des Schalters 46. Man kann beispielsweise ein Rad 48 verwenden, das sich in Richtung
des Pfeiles 49 mit der Drehzahl von einer Umdrehung pro Stunde dreht. Dieses Rad
48 ist mit Steuerzapfen 50 und 51 versehen, und es spielt die Rolle des Nockens
36 in Fig. 2.
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Die Sperrklinke 52, deren Ruhelage in Fig. 6 dargestellt ist, wird
fortschreitend von dem Zapfen 50
hochgehoben. Darauf fällt sie plötzlich ab,
und auf Grund ihrer Trägheit überschreitet sie ihre Ruhestellung und schließt während
eines Augenblickes den Kontakt 46.
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Der itIagnet A, der einen ihn anlassenden elektromagnetischen Impuls
empfängt, läuft an und bewirkt das Aufziehen der Antriebsfeder 21 der Uhr. Nach
diesem Vorgang kommt der Magnet A in der Stellung Fig. 5 zur Ruhe, und das Aufziehen
wiederholt sich, wenn die Sperrklinke 52 unter der Wirkung des Zapfens 51 von neuem
den Kontakt 46 schließt. Der Schalter 46 bleibt dabei in gutem Zustand; denn die
Stromunterbrechungen sind nicht häufig, und man kann ziemlich hohe Kontaktdrücke
anwenden; da im übrigen mit dem Anlauf des Rotors auch der Transistor geöffnet wird
und nunmehr der Strom der Spule BE über diesen fließt, so wird der Schalter
46 auch nicht durch große Öffnungsströme beansprucht.