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Uhr mit motorischem Federaufzug Gegenstand der Hauptpatentanmeldung
S 40812 VIII b / 21d 1 ist eine Schaltungsanordnung für einen aus einer Gleichstromduelle
gespeisten kollektorlosen Elektromotor, bei der mindestens einer Wicklung eine periodische
Wechselspannung als Steuerspannung entnommen und einer elektronischen Schaltvorrichtung
zugeführt wird, über die mindestens eine zweite Wicklung so erregt wird, daß der
Rotor in der bereits eingeschlagenen Drehrichtung weiter angetrieben wird, wobei
der Rotor und eine Statorwicklung derart ausgebildet sind, daß in dieser durch die
relative Bewegung zwischen dem Magnetpole aufweisenden Rotor und dem Stator eine
Steuerspannung für die elektronische Schaltvorrichtung erzeugt wird, deren Ausgangsspannung
der zweiten Wicklung, der Antriebswicklung, in Form von Gleichstromimpulsen aufgedrückt
wird. Der Gegenstand der Hauptpatentanmeldung ist wenigstens in seinen Grundzügen
inzwischen durch eigene Veröffentlichungen des Erfinders bekanntgeworden.
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Der Gegenstand der Hauptpatentanmeldung S 40812 VIIId/83b wird erfindungsgemäß
weitergebildet durch Verwendung für den Federaufzug von Uhren, jedoch derart, daß
das Motorsystem in der Bauart des Rotormagnetsystems, der Auswahl der Betriebsbedingungen
der elektronischen Verstärkerschaltung und der besonderen Anordnung der dem Rotor
zugeordneten Steuer- und Antriebsspulen so eingerichtet ist, daß es während seines
Stillstandes praktisch keinen Strom aufnimmt, und der Rotor ständig mit der aufzuziehenden
Feder gekuppelt ist. Vorzugsweise wird der Motor während des Federablaufs bei Erreichen
des Zustandes bestimmter Entspannung der Triebfeder periodisch zum Anlauf gebracht
und die Feder um die während der abgelaufenen Zeitspanne verlorene Spannung nachgespannt.
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Es sind an sich Federuhren bekannt, bei denen die Triebfeder von Zeit
zu Zeit durch einen kontakt- bzw. kollektorlosen Motor motorisch nachgespannt wird.
Es ist beispielsweise eine Vorrichtung bekannt, bei welcher ein elektrischer Hysteresismotor
(Ferrarismotor) mit dem Federhaus gekuppelt ist und die Triebfeder spannt. Mit steigendem
Drehmoment wird dabei der Motor abgebremst, so daß die Spannung der Triebfeder nicht
über ein bestimmtes Maß steigen kann. Da für den Betrieb des Hysteresismotors Wechselstrom,
also Netzanschluß, erforderlich ist, kommt eine solche Vorrichtung für einen Batteriebetrieb
nicht in Betracht, der bei transportablen Uhren, insbesondere Kleinuhren, unumgänglich
ist. Außerdem ist es nachteilig, daß der Motor stets an die Spannungsquelle angeschlossen
ist und also auch im Stillstand elektrische Energie aufnimmt, was bei einer Batterieuhr
die Lagerung mit angeschlossener Batterie unmöglich machen würde. Die durch die
Bremsung der Läuferscheibe vernichtete Energie wird völlig nutzlos verbraucht. Die
Steuerung an der Bremsvorrichtung sind ziemlich empfindliche, teilbeanspruchte Bauteile.
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Es ist auch eine Aufzugsvorrichtung für Uhren bekannt, bei welcher
ein ständig umlaufender Aufzugsmotor beliebiger Bauart verwendet werden kann und
bei der der Antrieb des Federhauses über eine Reibungskupplung erfolgt, durch welche
die Spannung der Triebfeder auf ein bestimmtes Maß begrenzt wird. Auch bei dieser
Anordnung treten beträchtliche Verluste auf, da bei voll gespannter Triebfeder die
gesamte Motorleistung in der Reibungskupplung vernichtet wird.
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Es sind schließlich auch Uhren mit elektromagnetischem Federaufzug
bekannt, bei denen der Elektromagnet in Abhängigkeit von der Spannung der Triebfeder
ein- und ausgeschaltet wird. Abgesehen davon, daß derartige Elektromagneten verhältnismäßig
groß ausgebildet sein müssen und einen verhältnismäßig schlechten Wirkungsgrad haben,
ist hier auch ein mechanischer Kontakt erforderlich, der erfahrungsgemäß oft zu
Störungen Anlaß gibt.
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Demgegenüber arbeitet der gemäß der Erfindung verwendete Motor vollkommen
kontaktlos. Durch seine ständige Kupplung mit der Triebfeder wird er bei Erreichen
einer bestimmten Federspannung stillgesetzt und nimmt infolge seiner besonderen
Ausbildung
im Stillstand keinen Strom auf. Außerdem ermöglicht
er eine kleine Bauweise und weist einen verhältnismäßig hohen Wirkungsgrad auf.
Er ist deshalb für eine Speisung aus einer Batterie besonders geeignet und hat den
besonderen Vorteil, daß die Uhr mit Batterie auf Lager genommen werden kann, freilich
bei entspannter Feder, so daß nur bei der ersten Inbetriebnahme eine Wartung des
Motors erforderlich ist, die mit einfachen Mitteln mechanisch oder elektrisch möglich
ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt.
In diesen zeigen Fig. 1, 1 b und 2 schematische Darstellungen in vergrößertem Maßstab
eines Zeitlaufwerkes für eine tragbare Uhr, beispielsweise Borduhr, Taschenuhr,
Armbanduhr u. dgl., bei der die Zugfeder durch einen Kleinstmotor mit intermittierendem
Gang gespannt wird, Fig. 3 und 4 Einzelheiten eines zur Anwendung gelangenden Kleinstmotors,
Fig. 5 und 6 weitere Einzelheiten und das allgemeine Schaltbild einer zur Anwendung
gelangenden Motoranordnung, Fig.7 eine weitere Ausführungsform eines kollektorlosen
Gleichstromkleinstmotors, Fig. 8 und 9 die Bauweise eines weiteren, im Rahmen der
Erfindung zu verwendenden Motors und dessen Wirkungsweise.
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Fig. 1 a und 1 b stellen ein erstes Beispiel für die Anwendung der
Erfindung auf das Uhrwerk einer Kleinuhr mit elektrischem Aufzug durch ein Kleinstelernent
G dar.
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Der Rotor des Motors besteht aus einer kleinen Scheibe A aus höchstkoerzitivem
Material geringer Dichte und weist am Umfang Pole N, S, N, S, N, .S auf.
Die Scheibe setzt sich aus Sektoren zusammen, die in Fig. 1 b dargestellt sind.
Jeder Sektor wird unter Druck aus ferromagnetischen Pulvern auf Kobaltferrit- (oder
Eisenoxyd- oder Bariumoxyd-) Grundlage hergestellt. Er bildet einen kleinen, anisotropen
Magneten, der nach magnetischer Sättigung starke Magnetisierung in dem in der Zeichnung
angegebenen Sinn aufweist. Die Sektoren sind auf eine dünne Aluminiumscheibe gekittet,
die auf der Achse O befestigt ist. Die Achse trägt eine Antriebsscheibe, die sorgfältig
gelagert ist.
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Die Spulen BC und BE im Emitter-Basis-Kreis bzw. im Emitter-Kollektor-Kreis
bestehen aus feinem Draht aus eisenfreiem Elektrolytkupfer mit isolierender dünner
Emailschicht. Die Spulen sind flach und rechteckig und weisen die in Fig. 1 a angegebene
Wölbung auf. Sie enthalten keine ferromagnetischen Kerne, wobei die wirksamen Teile
der Windungen so nahe wie möglich an der Peripherie der magnetisierten Scheibe A
angeordnet sind, um die aus den Polbereichen herrührenden Kraftlinien zu schneiden.
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Die mittlere seitliche Entfernung der von Strömen entgegengesetzter
Richtung durchflossenen Drähte ist annähernd gleich dem Abstand zweier aufeinanderfolgender
Randpole N-S, um die Kraftflußänderung auf ein Maximum zu bringen, die im Laufe
einer Sechsteldrehung des Rotors erfaßt wird. Diese Anordnungen ermöglichen die
Konstruktion eines Kleinstmotors, dessen Rotor drei aufeinanderfolgende Impulse
je Drehung erhält und dessen Umfang etwa demjenigen eines Federgehäuses einer gewöhnlichen
Uhr entspricht.
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Der Rotor A bewegt ein mittleres Zahnrad 1 über ein Untersetzungsgetriebe.
Dieses Getriebe umfaßt die Triebwellen 2 und 3. Das Rad 1 hält die Spannung einer
Triebfeder 4 aufrecht, welche ein Antriebsmoment auf ein Zahnrad 5 ausübt, das zu
dem Rad 1 koaxial liegt. Dieses Rad 5 ist mit der Welle 6 des Minutenzeigers der
Uhr verbunden. Es bildet das Minutenrad, mit einer Umdrehung je Stunde, eines üblichen
Uhrwerks mit Ankerhemmung, bestehend aus dem Kleinbodenrad 7, dem Sekundenrad 8,
dem Ankerrad 9, dem Anker 10 und der Unruh 11 mit zugeordneter, nicht gezeichneter
Spiralfeder.
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Das Rad 5 betätigt die Zahnräder der Zeigeranordnung. Die Antriebsfeder
4 ist schwächer als die Feder gewöhnlicher Uhren; denn sie soll höchstens eine Gangreserve
für 4 Stunden bieten. Die Feder wird alle Viertelstunden durch den Rotor A des elektrischen
Mikromotors aufgezogen.
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Die von einem Kleinstelement G gelieferte Energie wird von dem Transistor
TR gesteuert, sobald die Drehung der Scheibe A einsetzt. Eine Sperrvorrichtung üblicher
Bauart, die nicht gezeichnet ist, begrenzt den Aufzug der Feder 4. Unter diesen
Bedingungen wird das Rad 1 stillgelegt, sobald das Rad 5 sich zu ihm um etwa vier
Umdrehungen gedreht hat. Nach Eintreten der Sperrung wird der Magnet stillgesetzt,
und dadurch wird die Energieabgabe des Elementes, da die in der Wicklung BC induzierte
Wechselspannung entfällt, unterbrochen. Wenn diese Wechselspannung entfällt, bleiben
die Widerstände zwischen den Elektroden e, b, c sehr hoch und lassen nur
äußerst geringe, zu vernachlässigende Ströme fließen.
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Sobald die Mittelfeder 4 entspannt ist, kann der Motor arbeiten, setzt
sich jedoch nicht sofort in Gang. Das Anlaufen von A erfordert einen kleinen Impuls
in Pfeilrichtung. Dieser Vorgang wird unter Leistung sehr geringer mechanischer
Arbeit alle Viertelstunden mittels der in Fig.2 schematisch dargestellten Vorrichtung
bewirkt. Der periodische Anlasser besteht aus einer auf der Achse 6 befestigten
Fallkurve mit vier Zähnen.
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Die durch die Feder 4 gleichzeitig mit dem Uhrwerk bewegte Kurve 12
hebt langsam in Richtung f1 die Nase eines Armes 13, der unter der Wirkung einer
leichten Rückziehfeder 14 steht. Wenn die Nase plötzlich in Richtung f2 einfällt,
was viermal je Stunde eintritt, drückt eine an der Nase des Armes 13 angelenkte
Sperrklinke 15 unter dem Einfluß der Feder 14 das auf der Zwischenachse 2 angeordnete
Sperrad 16 in Richtung f3, und der Rotor A kommt in Gang. Der Motor dreht sich mittels
des von dem Element G gelieferten Stromes weiter, bis die Spannung der Feder 4 ein
Maximum erreicht hat. In diesem Augenblick tritt die Sperrung ein, um den Motor
anzuhalten und die Energieabgabe des Elementes G praktisch zu unterbrechen.
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Man sieht, daß bei normaler Funktionsweise die Feder 4 sich nur um
eine Vierteldrehung entspannt, was ein gleichmäßiges Drehmoment ermöglicht. Man
erkennt auch in der Anordnung der in Fig. 1 a dargestellten Organe, daß die Unruh
von dem Magnet A ferngehalten ist und daher Störungen magnetischen Ursprunges vermieden
werden.
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Der Mikromotor arbeitet mit einem elektrischen Wirkungsgrad von ungefähr
ii = 0,5.
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Es ist bekannt, daß dieser Wert dem Maximum des Wirkungsgrades von
elektrischen Motoren mit konstanter Erregung entspricht, und daß dieses Ergebnis
erzielt wird, wenn die in der Spule BE induzierte gegenelektromotorische
Kraft halb so groß ist wie die elektrische Spannung an den Klemmen des Elementes
G.
Die beschriebene Konstruktion ermöglicht die Verringerung der
zu leistenden mechanischen Arbeit auf einen Wert, wie er bei mechanischen Uhren
benötigt wird, also im Mittel 2 Mikrojoule je Sekunde (Leistung von 2 Mikrowatt).
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Bei einem elektrischen Aufzugwerk dieser Größenordnung, dessen Wirkungsgrad
0,5 beträgt, dürfte die Energieabgabe eines Elementes von 1 Volt einen Mittelwert
von 4 Mikroampere nicht überschreiten. Die von dem Motor im Mittel aufgenommene
Leistung müßte also unter 4 Mikrowatt liegen.
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Ein derartiger, einen konstanten Strom von nur 4 Mikroampere aufnehmender
Motor würde einen Verbrauch aufweisen, der dem durch Joule-Effekt bewirkten Verlust
eines an ein Element von 1 Volt geschalteten Widerstandes von 250000 Ohm
entspricht.
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Der Widerstand des Kupferdrahtes der Spule BE
müßte also etwa
125 000 Ohm betragen.
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Es ist aber praktisch unmöglich, eine kleine Wicklung aus Reinkupfer
mit so hohem Widerstand herzustellen. Diese Wicklung würde viel zu feinen Draht
erfordern. Außerdem müßte das zwischen die Achse des Rotors O und dein Rad 4 einzuschaltende
Getriebe ein sehr großes Übersetzungsverhältnis ergeben und würde dadurch voluminös
und kostspielig.
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Die in Fig. 1 a und 2 dargestellten Mittel ermöglichen die Behebung
dieser Schwierigkeit. Die Vorrichtung nach Fig. 2 gestattet den intermittierenden
Wiederaufzug der Feder 4. Zum Beispiel kann der Aufzug auf einer Viertelumdrehung
während einer Gesamtdauer von 30 Sekunden erfolgen, was einer Dauer des Antriebsstromes
von etwa 10 Sekunden entspricht; der durch BE fließende Antriebsstrom ist
eigentlich ein pulsierender Strom.
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Da das Aufziehen in Abständen von 900 Sekunden stattfindet, kann man
den Motor mit einer Leistung von etwa
oder P =etwa 0,4 Milliwatt speisen.
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Ein Motor von dieser Leistung kann viel leichter konstruiert werden
als ein 2 Mikrowatt entwickelnder Motor mit einem Wirkungsgrad von 0,5: Tatsächlich
zeigen Berechnung und Erfahrung, daß zur Erzeugung von 0,4 Milliwatt mittels eines
Elementes von 1 Volt man eine Wicklung verwenden kann, deren Widerstand etwa 1000
Ohm beträgt. Man kann so die Spulen BE und BC mit Kupferdraht herstellen,
wie er bei der Fabrikation von Drehspulen von Mikroamperemetern verwendet wird.
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Der Kleinstmotor von 0,4 Milliwatt ermöglicht das Aufziehen der Feder
4 mit einem Zahnradgetriebe von kleinem Umfang, das beispielsweise drei Achsen 0,
2 und 3 enthält. Ohne übermäßige Kosten kann man diese Achsen mit feinen polierten
Zapfen versehen, die sich in Steinen drehen. Die Abnutzung ist äußerst gering, denn
die Kraftübertragung arbeitet nur etwa 1/z Minute je Viertelstunde.
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Die dem Element G intermittierend entnommene Energie ist sehr gering.
Es hat sich gezeigt, daß sie einer mittleren Leistungsabgabe von 4 Mikroampere unter
1 Volt entspricht. Während eines Jahres entspricht der Verbrauch etwa 0,04 Amperestunden.
Man stellt nun zur Zeit wasserdichte Elemente her, die kleiner sind als 1 ccm und
0,25 Amperestunden abgeben, d. h. sechsmal die Elektrizitätsmenge, die in einem
Jahr durch die nach oben erläuterten Prinzipien hergestellte Uhr verbraucht wird.
Eine Gangdauer von mehr als einem Jahr wird daher von einem Element gewährleistet,
das im Gehäuse einer Armbanduhr untergebracht werden kann. Man könnte auch das Betriebs-
oder ein Ersatzelement in einem kleinen separaten Gehäuse unterbringen, das am Uhrenband
angebracht wird. Elemente enthaltende Gehäuse können zwei seitlich der Uhr angebrachte
Bänder bilden. Man kann auch ein Element in einem besonders konstruierten Armbandverschluß
unterbringen, wobei die elastischen Leiter, die den Motor mit dem Element verbinden,
im Armband untergebracht sind.
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Es ist zu bemerken, daß während des Ersatzes eines Elementes die Uhr
dank der in der F oder 4 gespeicherten Energiereserve weitergeht.
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Die den Gegenstand der Erfindung bildende Anordnung bietet folgende
Vorteile: 1. Sie enthält keine elektrischen Kontakte.
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2. Der Gang ist unabhängig von Temperatureinwirkungen auf den Transistor
und den unvermeidlichen Spannungsschwankungen und ebenso dem inneren Widerstand
des Elementes G; in allen Fällen bewirkt der Motor den Wiederaufzug der Feder 4
in veränderlichen Zeiträumen, die mit dem Zustand des Elementes vereinbar sind;
denn die Energieabgabe hört nach Beendigung des Aufziehvorganges automatisch auf.
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3. Im Falle einer Erhöhung der Reibungswiderstände infolge Verdicken
des Öles, Verschmutzens, bleibt das Aufziehen einwandfrei gewährleistet, denn das
elektromagnetische Moment wächst, wenn sich der Magnet weniger schnell dreht und
die gegenelektromotorische Kraft verringert und der Antriebsstrom verstärkt wird.
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4. Das Anlaufen des Aufzugsmotors erfolgt sehr sicher; denn wenn es
einmal infolge eines Stoßes (z. B. Schütteln einer Armbanduhr) nicht von selbst
eintreten würde, wird es vor Erschöpfung der in der Feder 4 gespeicherten Energie
erneut durch die Kurve 12 bewerkstelligt; dabei begünstigen die Bewegungen des Armes
das Ingangsetzen des Rotors.
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5. Man erzielt leicht die hohe Präzision der mechanischen Zeitmesser,
denn es werden die bewährten Gangregelorgane beibehalten, ja der Gang wird verbessert,
da das Räderwerk vereinfacht wird und das Ankerrad 9 ein praktisch konstantes Durchschnittsmoment
aufnimmt.
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6. Es besteht die Möglichkeit, den Gestehungspreis der Uhr herabzusetzen,
denn die Konstanz des Antriebsmomentes ermöglicht die Verwendung von Unruhen, deren
Isochronismus gering ist.
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7. Man beseitigt eine Ursache häufiger Reparaturen, wie sie von der
Zerbrechlichkeit der üblichen Antriebsfedern herrühren, die mindestens 30 Gangstunden
leisten müssen; die Feder 4 braucht siebenmal weniger mechanische Energie aufzuspeichern,
und man kann sie mit sehr geringer Spannung arbeiten lassen.
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B. Die Reparatur einer Uhr nach Fig. 1 a ist für jeden Uhrmacher durchführbar
und erfordert keinerlei Spezialkenntnisse; der Motor enthält keine empfindlichen
Organe; die Luftspalte sind groß, die Spulen BC und BE sowie der Transistor
können leicht ersetzt werden; man kann ohne Zuhilfenahme eines elektrischen Meßinstrumentes
die Ursache eines Stillstandes feststellen; um den Mechanismus zu prüfen, genügt
es, das Rad 16 von Hand zu drehen, und um das Element G zu
prüfen,
genügt der Anschluß der Klemmen 17 und 18 an eine Taschenlampenbatterie, um zu sehen,
ob der Motor sich dreht.
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9. Die Serienfertigung der Uhr nach Fig. 1 a erfordert keine komplizierten
neuen Instrumente; sie ist leichter als diejenige einer automatischen Uhr mit beweglicher
Masse.
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10. Das Räderwerk nach Fig. 2 a kann mit einer von einem Zeitzählwerk
gesteuerten Warnscheibe versehen sein, die erscheint, wenn das Element G ausgewechselt
werden muß.
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11. Das Zifferblatt der Uhr kann ein kleines Fenster aufweisen, das
den Rotor des elektrischen Mikromotors sichtbar macht.
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Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführung des Motors nach Fig. 1 a.
Der Magnet A besteht aus einem einzigen Stück aus isotropem Material mit sehr hohem
Koerzitivfeld, z. B. aus einem keramischen Werkstoff mit der Bezeichnung »Ferroxdure«.
Sechs Pole sind am Umfang der Scheibe A ausgebildet.
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Der Motor enthält eine Spule BC, welche den Steuerstrom des Transistors
liefert, und zwei Antriebsspulen BE und BE'e Ein zum Magneten konzentrischer
Ring 25 aus weichem ferromagnetischem Material bildet einen Schutzschirm gegen den
Einfluß äußerer Felder; dieser eine hohe magnetische Permeabilität aufweisende Ring
verstärkt die auf die Spulen wirkenden beweglichen Kraftlinienflüsse. Die Spulen
haben die Form nach Fig. 4.
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Fig. 5 zeigt in großem Maßstab eine abgewandelte Ausführung der Uhr
nach Fig. l a. Der Rotor A ist ein kleiner Dauermagnet in Form einer Scheibe,
der an seiner Peripherien Paar Pole aufweist, wobei n
eine ungerade
ganze Zahl ist. Der Magnet ist zwischen den Polflächen 26 und 27 eines zweipoligen
Stators mit zwei Kernen von kleinem Querschnitt 28 und 29 und einem Rückschlußstück
30 angeordnet. Die Polflächen erstrecken sich auf nahezu 180°, und der radiale Luftspalt
ist relativ groß, wodurch die magnetisierte Scheibe unter dem Einfluß der keluktanzänderungen
nicht in spezielle Stellungen gezogen wird durch tangentiale Anziehungskräfte, die
von den von A erzeugten magnetischen Kraftflüssen herrühren. Der Stator besitzt
hohe magnetische Permeabilität bei mäßigen Feldern, geringe Oberflächenhysteresis,
geringe Verluste durch Foucaultströme.
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Die Kerne 28 und 29 von kleinem Querschnitt sind von den Spulen BC
und BE umgeben.
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Der Rotor A betätigt über ein Untersetzungsgetriebe das Rad 31, das
mit einem weiteren Rad 32 auf der Achse des Sekundenzeigers koaxial liegt, und dessen
Drehzahl eine Umdrehung je Minute ist. Eine schwache Triebfeder 33 ist zwischen
die Räder 31 und 32 geschaltet, und der gegenseitige Drehungswinkel wird durch Anschläge
begrenzt, so daß die Spannung der Feder 33 nur zwischen zwei festgelegten Grenzwerten
schwanken kann.
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Der Rotor A nimmt das Antriebsritzel 35 durch eine magnetische Hysteresiskupplung
mit, die ein konstantes Antriebsmoment ergibt. Dieses Moment wird bei der Konstruktion
so reguliert, daß die Feder 34 mäßig gespannt ist und in passendem Maß auf die Hemmung
wirkt. Das Rad 32 kämmt direkt mit dem Ritzel des Ankerrades 9, so daß sich keine
hohen Verluste ergeben.
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Die elektrische Schaltung ist in Fig.6 dargestellt. Das Uhrwerk nach
Fig. 5 ermöglicht insbesondere die Herstellung von Borduhren, die durch einen Akkumulator
G betätigt werden können. Es wurde festgestellt, daß das Ingangsetzen des Motors
erleichtert wird, wenn man einen Widerstand 36 zwischen den negativen Pol von G
und den Sockel C des Transistors schaltet. Der Wert von 36 kann durch Versuche bestimmt
werden, um die Anlaufspannung herabzusetzen, die in BC entwickelt werden muß, um
stetige Drehung des Magneten A zu bewirken.
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Die Erfahrung hat auch gezeigt, daß die Anordnung nach Fig. 6 das
automatische Ingangsetzen des Rotors A bewirkt, wenn man die Klemmen 37 und 38 an
eine Batterie mit höherer Spannung legt. Dieses Ergebnis scheint auf der durch die
ferromagnetischen Teile 28-29-30 bewirkten festen Kopplung zwischen den Spulen
BE und BC zu beruhen.
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Fig. 7 stellt eine abgewandelte Ausführungsform des sechspoligen Motors
nach Fig.3 dar. Die Spulen BC und BE sind auf zwei Statoren 50 und 51 aus
ferromagnetischem Material mit je drei Armen angebracht; man macht so die sechs
Pole des Magneten gleichzeitig nutzbar, und die Verwendung ferromagnetischer Statoren
ermöglicht die Verstärkung des Drehmomentes des 11otors, was für bestimmte Anwendungsformen
nützlich ist.
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Die Fig. 8 und 9 zeigen schematisch einen im Rahmen der Erfindung
zu verwendenden zweiphasigen Motor. Der Rotor dieses Motors wird durch einen zweipoligen
Magnet gebildet, der sich in einem Stator mit vier radial mit 90° Abstand angeordneten
Kernen dreht. Die Kerne sind vorzugsweise mit weitverzweigten Polflächen versehen.
Ein ringförmiges Stück 74 vereinigt die äußeren Enden der Kerne. Jeder Kern ist
von -zwei koaxialen Spulen BC, BE umgeben, die über einen Transistor TR an
eine Stromquelle G gelegt sind. Um die Figur zu vereinfachen, sind lediglich die
zur periodischen Erregung des Kernes 75 dienenden Organe dargestellt worden, jedoch
sind weitere ähnliche Vorrichtungen vorgesehen, um die intermittierende Erregung
der drei anderen Kerne zu bewirken.
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Unter diesen Bedingungen enthält der Motor die Steuerspulen BCi, BC@,
BC3, BC4 und die Antriebsspulen BEl, BE,, BE3, BE4, welch letztere auf den Magnet
die Antriebsimpulse ausüben.
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Die von den Antriebsspulen erzeugten Drehmomente sind durch die Kurven
.111 (t) und 11 2 (t)
der Fig. 9 wiedergegeben. Man erkennt, daß das sich
ergebende Drehmoment stets positiv ist und eine gleichmäßige Antriebswirkung zu
erzielen ist.
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Die Fig. 8 dient dazu, das wesentliche eines anzuwendenden Gleichstrommotors,
der keinen Kollektor mehr enthält, zu erläutern. Verschiedene Abänderungen jedoch
könnten angewendet werden. Beispielsweise könnte man die Wicklungen in den Statoren
ähnlich denjenigen bei vielphasigen Motoren verteilen. Endlich könnten die Transistoren
durch andere Verstärkertypen ersetzt werden, die intensive Stromstöße erteilen können.
In jeder Spule wie BE, könnte der Strom nach einer Drehung von NS um eine halbe
Umdrehung umgekehrt «=erden. Zu diesem Zweck könnte man symmetrische Gegentaktverstärker
verwenden, die beispielsweise mittels PNP- bzw. NP-T-Transistoren gesteuert werden.
Es ist zu bemerken, daß die Anordnung Fig. 8 die Umwandlung eines normalen Synchronmotors
in einen mit Gleichstrom oder gleichgerichtetem Strom gespeisten Asynchronmotor
gestattet. Die Drehzahl dieses Motors läßt sich dadurch regeln, daß die Erregung
des Rotors oder die zugeführte Spannung verändert wird. Die Umwandlung des Synchronmotors
in einen Gleichstrommotor kann augenblicklich erfolgen. Beispielsweise kann sie
auf die Anlaßperiode des Motors beschränkt werden,
um dem Rotor
die Synchrondrehzahl zu erteilen und danach die Koppelung mit einem Wechselspannungsnetz
zu bewirken.