DE1158453B

DE1158453B - Contactless controlled gear folder arrangement for time-keeping electrical devices, especially electrical clocks

Info

Publication number: DE1158453B
Application number: DEI15770A
Authority: DE
Inventors: Fritz Herr; Dr Guenther Glaser
Original assignee: Gebr Junghans AG
Current assignee: Gebr Junghans AG
Priority date: 1958-12-17
Filing date: 1958-12-17
Publication date: 1963-11-28

Description

Kontaktlos gesteuerte Gangordner-Anordnung für zeithaltende elektrische Geräte, insbesondere elektrische Uhren Die Erfindung bezieht sich auf eine kontaktlos gesteuerte Gangordner-Anordnung für zeithaltende elektrische Geräte, insbesondere elektrische Uhren, deren Drehschwingungen ausführende permanentmagnetische Teile (Unruh) mit fest in der Uhr angeordneten, als Flachspulen ausgebildeten Steuer- und Antriebsspulen einer induktiven Transistor-Kopplungsschaltung steuernd und angetrieben zusammenwirken, bei welcher zwei am Umfang zweier Scheiben konzentrierte Magnetpole, die im Luftspalt der Pole angeordneten beiden Spulen bei der Schwingung überstreichen, während der magnetische Kraftfluß in der Umgebung der Unruhwelle geschlossen wird.Contactlessly controlled aisle folder arrangement for time-keeping electrical Devices, in particular electrical clocks The invention relates to a non-contact Controlled aisle folder arrangement for time-keeping electrical devices, in particular electric clocks, whose torsional vibrations are permanent magnetic parts (Balance wheel) with control coils fixed in the clock and designed as flat coils and driving coils of an inductive transistor coupling circuit controlling and driving interact, in which two magnetic poles concentrated on the circumference of two disks, sweep over the two coils arranged in the air gap of the poles during oscillation, while the magnetic flux in the vicinity of the balance shaft is closed.

Durch die französische, Patentschrift 1090 564 ist es an sich bereits bekannt, nebeneinanderliegende Steuer- und Triebspulen im Luftspalt eines astatischen Systems anzuordnen, welches zwei mit der Unruhwelle umlaufende Scheiben trägt, die am Umfang konzentrierte -, radial polarisierte Magnetpole aufweisen, wobei der magnetische Kraftfluß sich in der Umgebung der Unruhwelle schließt. Abgesehen davon, daß die Herstellung solcher punktför.niger Magnetpole bei radialer Magnetisierung fabrikatorische Schwierigkeiten macht, hat dieses System noch den Nachteil, daß das Maximum des Steuerimpulses sich deshalb nicht mit dem Maximum des Triebimpulses deckt, weil infolge der Versetzung der Spulen längs des Umfanges der Augenblick größter magnetischer Verkettung nicht mit dem Augenblick des größten Steuerimpulses zusammenfällt.From French patent specification 1090 564 it is already known to arrange adjacent control and drive coils in the air gap of an astatic system, which carries two discs rotating with the balance shaft, which have radially polarized magnetic poles concentrated on the circumference, with the magnetic flux closes in the vicinity of the balance shaft. Apart from the fact that the production of such point-like magnetic poles causes manufacturing difficulties with radial magnetization, this system also has the disadvantage that the maximum of the control pulse does not coincide with the maximum of the drive pulse because, due to the displacement of the coils along the circumference of the The moment of the greatest magnetic linkage does not coincide with the moment of the greatest control impulse.

Der gleiche Mangel tritt auch bei einem System nach der französischen Patentschrift 65 772 (Zusatz zu 1092 411) auf, bei welchem bereits mehrere axial magnetisierte kleine Zylindennagnete angeordnet sind, hier nur mit magnetischem Rückschluß auf der den Spulen abgewandten Seite der Magnete. Es sind auch mehrere Vorschläge bekannt, insbesondere bei Systemen mit Kernspulen, z. B. nach der französischen Patentschrift 1147 598, die Spulen mit enger Kopplung auf dem Kern anzuordnen und das System nach Art einer Sperrschwingerschaltung arbeiten zu lassen, wobei elektrische Ausgleichsglieder, z. B. ein Kondensator, das System so dämpfen, daß nur beim Durchschwingen des Magnets durch den Luftspalt des Kerns der Triebimpuls auftritt. Diese Kernspulensysteme widersprechen aber den Synchronismusbedingungen, da auch nach Wiedersperrung des Transistors nunmehr bremsende Wechselkräfte zwischen Magnet- und Spulenkem auftreten und umgekehrt vor der öffnung des Transistors unerwünschte Anziehungskräfte zwischen Magnet- und Spulenkern auftreten. Auch sind diese Systeme in keiner Weise gegen Fremdfelder geschützt.The same deficiency also occurs in a system according to French patent specification 65 772 (addendum to 1092 41 1) , in which several axially magnetized small cylinder magnets are already arranged, here only with magnetic yoke on the side of the magnets facing away from the coils. Several proposals are also known, particularly in systems with core coils, e.g. To arrange example, by the French Patent 1,147,598, the coils having closely coupled to the core and the system in the manner of a blocking oscillator circuit operate to allow, with electrical balancing elements z. B. a capacitor, dampen the system so that the drive pulse occurs only when the magnet swings through the air gap of the core. However, these core coil systems contradict the conditions of synchronism, since even after the transistor has been re-blocked, alternating forces between the magnet and coil core are braking and, conversely, undesired forces of attraction between the magnet and coil core occur before the transistor is opened. These systems are also in no way protected against external fields.

Auch ist in der französischen Patentschrift 70 016 (Zusatz zu 1090 564) eine auf elektronischem Wege selbstgesteuerte Unruhanordnung beschrieben, bei welcher Eingang und Ausgang der elektronischen Verstärkerschaltung durch einen Transformator mit Eisenkem gekoppelt sind, in welchem ein Luftspalt vorgesehen ist. Mit der Unruh wird eine den Luftspalt durchsetzende geschlitzte Scheibe bewegt, welche den Magnetfluß während des größten Teiles der Schwingung der Unrnh unterbricht und damit die im Eingangs- und Ausgangskreis des elektronischen Verstärkers liegenden Wicklungen entkoppelt. Bei dieser Anordnung ist auf einen Permanentmagnet hn Steuerkreis ganz verzichtet worden. Durch den verwendeten besonderen Transformator und die sich durch den Luftspalt bewegende Scheibe wird die Anordnung bezüglich Raumbedarf und Fertigung sehr aufwendig. Auch ist hier der exakte Einsatz des Antriebsimpulses, insbesondere bei größeren Unruhamplituden, nicht immer gewährleistet. Die Schwingeramplitude beeinflussende Mittel sind hier überhaupt nicht vorgesehen.Also in French patent specification 70 016 (addendum to 1090 564) an electronically self-controlled balance arrangement is described in which the input and output of the electronic amplifier circuit are coupled by a transformer with an iron core in which an air gap is provided. With the balance wheel, a slotted disc penetrating the air gap is moved, which interrupts the magnetic flux during most of the oscillation of the balance wheel and thus decouples the windings in the input and output circuit of the electronic amplifier. In this arrangement, a permanent magnet in the control circuit has been dispensed with entirely. Due to the special transformer used and the disk moving through the air gap, the arrangement is very complex in terms of space requirements and production. Here, too, the exact use of the drive pulse, especially with larger balance amplitudes, is not always guaranteed. Means influencing the oscillator amplitude are not provided here at all.

Zur Vermeidung dieser Mängel sind schon mehrere Vorschläge gemacht worden, die jedoch nicht vorveröffentlicht sind. So ist z. B. bei einem System mit völliger Trennung von magnetischem Steuer- und Triebspulenkreis vorgeschlagen worden, das Steuersystem durch einen Zylindermagnet zu beaufschlagen, dem ein einen gegenpoligen Magnetismus zuführender Rückschlußteil gegenübersteht, und im Luftspalt dieser Teile die Steuerspule anzuordnen.Several suggestions have already been made to avoid these shortcomings but not pre-published. So is z. B. in a system with complete separation of the magnetic control and drive coil circuit has been proposed, to act on the control system by a cylinder magnet, one of which is opposite in polarity Magnetism-feeding Inferior part faces, and in the air gap these parts to arrange the control coil.

Auch die koaxiale Anordnung der beiden Spulen sowohl bei Pendelmagneten, hier aber mit einem mitschwingenden und einem feststehenden Rückschlußteil, ist bereits vorgeschlagen worden, was ähnliche Nachteile bringt wie bei Kernspulensystemen, auch bereits bei streng astatischen Systemen mit auf dem Umfang angeordneten Permanentmagneten, aber noch ohne besondere Entkopplungssysteme oder Schutzvorrichtungen gegen unerwünschte Einflüsse bei großen Amplituden, schließlich mit mehreren Zylindermagneten, von denen einer nur eine Seite und der andere nur die andere Seite der koaxialen Spulen im Luftspalt beeinflußt.The coaxial arrangement of the two coils both in pendulum magnets, but here with a resonant and a fixed return part has already been proposed, which has similar disadvantages as with nuclear coil systems, even in strictly astatic systems with permanent magnets arranged on the circumference, but still without special decoupling systems or protective devices against undesired Influences at large amplitudes, ultimately with several cylinder magnets, of one side only and the other only the other side of the coaxial coils influenced in the air gap.

Wenn auch durch die vorgeschlagenen Systeme bereits wesentliche Verbesserungen in Einzelheiten erzielt werden können, so ist doch nicht die Gesamtheit der vorliegenden Probleme bei diesen einzelnen Vorschlägen hinreichend berücksichtigt. Die vorliegende Erfindung verbessert nicht nur die bekannten Vorrichtungen, sondern schafft durch Vereinigung nur teilweise bekannter, teilweise nur vorgeschlagener Merkmale und mit zusätzlicher Anordnung eines auch bei großen Amplituden wirksamen Dämpfungssystems eine kontaktlos gesteuerte Gangregler-Anordnung, bei welcher auch bei erheblichen Temperatur- und Spannungsschwankungen stets nur scharfe Antriebsimpulse kurzer Dauer auftreten. Dies wird bei einer kontaktlos gesteuerten Gangregler-Anordnung der obengenannten Art erfindungsgemäß erreicht durch die Verwendung axial magnetisierter, einander gegenüberstehender koaxialer Zylindermagnete mit einem Luftspalt zur Aufnahme der gleichfalls koaxialen Spulen, jedoch in derartiger Abwandlung der Spulenanordnung, daß beide Spulen gleichzeitig im Augenblick der größten kinetischen Unruhenergie im Luftspalt der Zylindermagnete sich befinden, ferner durch die Ausbildung der beiden Trägerscheiben der Zylindermagnete aus Material hoher magnetischer Penneabilität und durch zum Rückschluß des magnetischen Kraftflusses in der Umgebung der Unruhwelle angeordnete ferromagnetische, insbesondere selbst axial magnetisierte Körper, ferner vorzugsweise durch die Anordnung von symmetrisch zu den Zylindermagneten liegenden Gegengewichten an den Trägerscheiben, schließlich durch derartige Entkopplungsvorrichtungen für die Spulen und in bestimmten Schwingungsphasen zur Wirkung kommende, die mechanische Schwingung dämpfende derartige Dämpfungssysteme, daß im Augenblick der größten kinetischen Energie, auch bei Temperatur- und Spannungsschwankungen, scharfe Antriebsimpulse kurzer Dauer auftreten.Even if the proposed systems have already made significant improvements can be achieved in detail, it is not the totality of the present Problems in these individual proposals are adequately taken into account. The present Invention not only improves the known devices, but creates through Association of only partially known, partially only suggested features and with additional arrangement of a damping system that is effective even with large amplitudes a contactlessly controlled gear regulator arrangement, in which even with considerable Temperature and voltage fluctuations always have only sharp drive pulses of short duration appear. In the case of a contactlessly controlled gear regulator arrangement, this becomes the aforementioned Kind achieved according to the invention through the use of axially magnetized, each other opposing coaxial cylinder magnets with an air gap to accommodate the also coaxial coils, but in such a modification of the coil arrangement, that both coils are simultaneously at the moment of greatest kinetic unrest energy are located in the air gap of the cylinder magnets, also through the formation of the two carrier disks of the cylinder magnets made of material with high magnetic permeability and through to the conclusion of the magnetic flux in the vicinity of the balance shaft arranged ferromagnetic, in particular axially magnetized bodies themselves, furthermore preferably by the arrangement of symmetrical to the cylinder magnets Counterweights on the carrier disks, finally by such decoupling devices for the coils and in certain oscillation phases that come into effect, the mechanical Vibration damping such damping systems that at the moment of the greatest kinetic Energy, even with temperature and voltage fluctuations, sharp drive impulses occur for a short period of time.

Die Zeichnungen zeigen nicht nur mehrere konstraktive Beispiele zur Durchführung des Lösungsprinzips, sondern insbesondere !in Fig. 4 und 5 auch Kurven, welche den Arbeitsbereich bei verschiedenen Temperaturen und Spannungen mit guten Gangergebnissen darstellen. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines streuarmen Unruhgangreglers mit je einem axial magnetisierten Zylindermagnet auf beiden Seiten der Unruhscheiben und mit einer Kurzschlußwicklung bzw. -scheibe als Entkopplungselement. Der übersichtlichkeit halber sind hier noch die auch bei größeren Amplituden wirksamen zusätzlichen Dämpferscheiben fortgelassen, die an den Fig. 3 a, 3 b, 6 und 12 dargestellt sind; Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf denselben, wobei in Fig. 1 die für die Draufsicht maßgebliche Betrachtungsebene durch Pfeile angedeutet ist; Fig. 3 a und 3 b zeigen im Schnitt und in der Draufsicht eine Ausführungsform der Erfindung, wobei auch die zusätzlichen amplitudenkorrigierenden Dämpferscheiben dargestellt sind; Fig. 4 und 5 zeigen die Abhängigkeit des Ganges bei Änderung der Betriebsspannung der Transistorbatterie bzw. der Umgebungstemperatur; Fig. 6 zeigt ein Schaltschema zur Erläuterung der Erfindung; Fig. 7 bis 9 zeigen Spulenkonstruktionen, die im Rahmen der Erfindung zweckmäßig zu verwenden sind; Fig. 10 zeigt die Abhängigkeit des täglichen Ganges bei Änderung des Kurzschlußwiderstandes einer der Gangregelung dienenden Spule; Fig. 11 und 12 zeigen eine konstruktive Ausgestaltung der Erfindung sowie das zugehörige Prinzipschaltbild.The drawings not only show several constructive examples for implementing the solution principle, but also, in particular in FIGS. 4 and 5 , curves which represent the working range at different temperatures and voltages with good gait results. In the drawing, FIG. 1 shows a sectional view of a low-leakage balance speed regulator, each with an axially magnetized cylinder magnet on both sides of the balance disks and with a short-circuit winding or disk as a decoupling element. For the sake of clarity, the additional damper disks, which are also effective at larger amplitudes and are shown in FIGS. 3 a, 3 b, 6 and 12, have been omitted here; FIG. 2 shows a top view of the same, with the viewing plane relevant for the top view being indicated by arrows in FIG. 1; Fig. 3 a and 3 b show in section and in plan view an embodiment of the invention wherein the additional amplitude-correcting damping disks are shown; 4 and 5 show the relationship between the gear and the change in the operating voltage of the transistor battery and the ambient temperature; 6 shows a circuit diagram for explaining the invention; Figures 7 through 9 show coil constructions which may be expediently used within the scope of the invention; FIG. 10 shows the dependence of the daily speed when the short-circuit resistance of a coil used for speed control changes; 11 and 12 show a structural embodiment of the invention and the associated basic circuit diagram.

Die in den Fig. 1 und 2 verwendeten Bezugszeichen haben die folgende Bedeutung: 1 und 2 sind der obere und untere Unruhring, die aus einem Material hoher Permeabilität bestehen. 3 und 4 sind die in der Axialrichtung magnetisierten Zylindermagnete. Dieselben sind in Aussenkungen an den Unruhringen befestigt, eine Befestigungsart, die eine streuarme Verbindung und definierte Justierang mit den -Unruhringen bzw. dessen Speiche 17 zur Folge hat.The reference numerals used in FIGS. 1 and 2 have the following meanings: 1 and 2 are the upper and lower balance ring, which are made of a material of high permeability. 3 and 4 are the cylinder magnets magnetized in the axial direction. The same are fastened in recesses on the balance rings, a type of fastening that results in a low-scatter connection and defined adjustment with the balance rings or its spoke 17 .

5 und 6 sind Gegengewichte aus nichtmagnetischen Werkstoffen. 7 ist die Drehachse der Unruh und 8 die Unruhspiralfeder, welch letztere an einem Pfosten 9 festgelegt ist. 5 and 6 are counterweights made of non-magnetic materials. 7 is the axis of rotation of the balance and 8 is the balance spring, the latter being fixed to a post 9.

Der magnetische Kraftfluß zwischen der oberen und unteren Scheibe 1 bzw. 2 ist durch einen ferromagnetischen Hohlzylinder 10 mit konischen Verstärkungen 11 und 12 bewirkt, die die Welle 7 umgeben; der mittlere zylindrische Teil 10 in Achsrichtung kann magnetisiert sein. Der magnetische Kraftfluß schließt sich daher, wie durch gestrichelte Linien in Fig. 1. zu ersehen ist.The magnetic flux between the upper and lower disks 1 and 2 is brought about by a ferromagnetic hollow cylinder 10 with conical reinforcements 11 and 12, which surround the shaft 7 ; the central cylindrical part 10 in the axial direction can be magnetized. Therefore, the magnetic force flow closes, 1. As can be seen by dashed lines in Fig..

13 und 14 sind flach ausgebildete Spulen, die im Eingangs- bzw. Ausgangskreis der Transistorschaltung liegen; sie sind in einem Block 15 justierbar befestigt. 13 and 14 are flat coils which are in the input and output circuit of the transistor circuit; they are fastened in a block 15 so as to be adjustable.

Die Gegengewichte 5 und 6 sind mittels Niete 16 an den Unruhringen 1 und 2 befestigt. Zur Entkopplung der Spulen 13 und 14 ist zwischen den beiden eine Kurzschlußwicklung oder Kurzschlußscheibe 18 vorgesehen.The counterweights 5 and 6 are attached to the balance rings 1 and 2 by means of rivets 16. To decouple the coils 13 and 14, a short-circuit winding or short-circuit disk 18 is provided between the two.

Bei derartigen Gangordnem ist es wichtig, die durch die temperaturabhängigen Eigenschaften des Transistors bedingte Abhängigkeit des Ganges von der Temperatur sowie die Abhängigkeit des Ganges von der mit der Zeit abnehmenden Batteriespannung auszugleichen.With such gear orders, it is important that the temperature-dependent Properties of the transistor conditional dependence of the rate on the temperature as well as the dependence of the gear on the battery voltage, which decreases over time balance.

Fig. 3 zeigt ein derartiges System. Das einfach und robust ausgebildete streuungsarine Magnetsystem ist wie in Fig. 1 und 2 auf dem schwingenden Teil angeordnet. Das Magnetsystem besteht aus zwei axial magnetisierten Permanentmagneten 21 und 22 und zur Vermeidung der Streuwirkung nach außen gemäß dem schon oben erläuterten Prinzip aus drei besonders ausgebildeten Polschuhen 23 a, 23 b und 24, wobei Polschuh 24 gleichzeitig als Welle des Schwingers dient. Die Magnete 21 und 22 besitzen große Koerzitivkraft bei hoher Remanenz. Sie sind so angeordnet. daß die magnetischen Kraftlinien beiderseits der Spulen in diese senkrecht ein- bzw. austreten, und zwar direkt aus den Polflächen der beiden Permanentmagnete und nicht au-2 den Polschuhen. 29 ist die Steuerspule und 30 die Arbeitsspule. 27 stellt eine Kurzschlußwicklung dar, die zwischen die beiden Spulen eingelegt wird. Es ist 'hierzu Zylinder- oder Scheibenwicklung anwendbar. 25 ist eine Metallscheibe, die gegenüber den Spulen angeordnet ist.Fig. 3 shows such a system. The simple and robustly designed non-scattering magnet system is arranged on the vibrating part as in FIGS. 1 and 2. The magnet system consists of two axially magnetized permanent magnets 21 and 22 and, in accordance with the principle already explained above, of three specially designed pole pieces 23 a, 23 b and 24 to avoid the outward scattering effect, with pole piece 24 also serving as the shaft of the oscillator. The magnets 21 and 22 have a high coercive force with high remanence. They are arranged like this. that the magnetic lines of force on both sides of the coils enter and exit perpendicularly into the coils, directly from the pole faces of the two permanent magnets and not from the pole pieces. 29 is the control coil and 30 is the work coil. 27 shows a short-circuit winding which is inserted between the two coils. For this purpose, cylinder or disc winding can be used. 25 is a metal disk placed opposite the coils.

Um bei Uhren mit Betrieb aus einem Trockenelement oder Akkumulator die Kapazität der Stromquelle weitgehend auszunutzen, muß ein möglichst großer Bereich der Entladekurve der Stromquelle ausgenutzt werden. Die Entladespannung nimmt im allgemeinen mit der Belastungszeit ab. Verwendet man bei einem Trockenelement den Spannungsbereich zwischen 1,5 und 1.,0 Volt, so kann man den größten Teil der in der Batterie enthaltenen Energie ausnutzen. Der durch die Stromquelle elektromagnetisch angetriebene Gangordner soll dab2i einen von der Spannungsabnahme der Stromquelle weitgehend unabhängigen Gang haben.In order to largely utilize the capacity of the power source in clocks with operation from a dry element or accumulator, the largest possible area of the discharge curve of the power source must be used. The discharge voltage generally decreases with the loading time. Is used at a dry element the voltage range between 1.5 and 1, 0 volts, so you can take advantage of most of the energy contained in the battery. The gear folder, which is electromagnetically driven by the power source, should have a gear that is largely independent of the voltage drop in the power source.

Bei Änderung der Betriebsspannung ändert sich die dem Gangordnerantrieb zugeführte elektrische Energie, wodurch bei Spannungsabnahme ein Rückgang der Amplitude des Schwingers eintritt. Im allgemeinen ist die Schwingung eines Gangordners an sich nicht völlig isochron, einerseits wegen der allgemein bekannten Eigenschaften frei schwingender Gangordner, andererseits auch infolge der Änderung der Phasenlage der Antriebsimpulse und der zur direkten Betätigung des Zeigerwerkes notwendigen Impulse.When the operating voltage changes, that of the gear folder drive changes Supplied electrical energy, which causes a decrease in amplitude when the voltage drops of the transducer occurs. In general, the vibration of an aisle folder is on not completely isochronous, on the one hand because of the generally known properties freely swinging gear folder, on the other hand also as a result of the change in phase position the drive impulses and those necessary for direct actuation of the pointer mechanism Impulses.

Die elektrischen Antriebsimpulse sind in ihrer Phase im wesentlichen durch die Lage der Steuerspule und der Triebspule zu ihr und den Unruhmagneten gegeben. In bekannter Weise sucht man die Impulsbreite so schmal wie möglich zu machen und den Impulsschwerpunkt in die Nähe der Ruhelage des Gangreglers zu legen. Es ist auch bekannt, durch Wirbelstromdämpfungsscheiben den Gang hinsichtlich Spannungsabhängigkeit zu kompensieren. Darauf aufbauende überlegungen und praktische Versuche zeigten, daß man durch eine erst von einer bestimmten Schwingungsweite ab zur Wirkung gelangende Wirbelstromdämpfungsscheibe eine weitgehende Kompensierung des Einflusses der Batteriespannungsänderungen auf den Gang und zugleich eine wirksame Amplitudenbegrenzung im normalen Amplitudenbereich erhalten kann. Diese Amplitudenbegrenzung ist jedoch zu unterscheiden von der Wirkung der bei den Ato-Kontaktuhren üblicherweise verwendeten Wirbelstromdämpfung, die über den gesamten Schwingungsbogen des Pendels wirkt. Die Dämpfung steigt bei einer zweckmäßigen Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung erst von einer Amplitude von etwas weniger als ± 1801 an, ist aber dann besonders wirksam. Diese begrenzte Wirbelstromdämpfung hat den Vorteil, daß der Gangordner leicht vom Stillstand aus in den Amplitudenbereich einschwingt, indem sich auch die Spannungsverminderung der Stromquelle auswirkt. Durch die Stärke der Wirbelstromdämpfung hat man für die Kompensationsmöglichkeiten weitgehenden Spielraum. Man kann die geometrische Form der Dämpfungsscheibe den jeweiligen Erfordernissen anpassen. Es hat sich gezeigt, daß die besonders einfach herzustellenden Formen eines schmaleii Dreiecks oder schmalen Rechtecks im allgemeinen genügen, Doch kann man auch durch eine veränderliche Stärke der Scheibe, beispielsweise in Linsenform, eine günstige Dämpfung erzielen.The phase of the electrical drive pulses is essentially given by the position of the control coil and the drive coil in relation to it and the balance magnet. In a known way, one seeks to make the pulse width as narrow as possible and to place the pulse center of gravity near the rest position of the gear regulator. It is also known to use eddy current damping disks to compensate the gait with regard to voltage dependency. Considerations based on this and practical tests showed that an eddy current damping disc that only takes effect from a certain oscillation range can largely compensate for the influence of the battery voltage changes on the gear and at the same time achieve an effective amplitude limitation in the normal amplitude range. However, this limitation of the amplitude must be distinguished from the effect of the eddy current damping usually used in Ato contact clocks, which acts over the entire oscillation arc of the pendulum. In an expedient embodiment of the arrangement according to the invention, the attenuation only increases from an amplitude of slightly less than ± 1801 , but is then particularly effective. This limited eddy current damping has the advantage that the gear folder easily swings into the amplitude range from standstill, as the voltage reduction of the current source also has an effect. Due to the strength of the eddy current damping, one has extensive leeway for the compensation options. The geometric shape of the damping disk can be adapted to the respective requirements. It has been shown that the particularly simple to produce shapes of a narrow triangle or narrow rectangle are generally sufficient. However, favorable damping can also be achieved by varying the thickness of the disk, for example in the form of a lens.

Fig. 3a und 3b zeigen im Luftspalt der Magnete eine Metallscheibe 25 aus gut leitendem Material um 180-1 gegenüber den Spulen angebracht. Sobald die Magnete des Schwingers sich über die Metallscheibe hinwegbewegen, also eine Amplitude um 180' erreicht ist, setzt' die bremsende Wirkung der Dämpfungsscheibe ein. Bei Vergrößerung der zugeführten Energie nimmt der Wirbelstromverlust der Scheibe 25 stark zu. Zugleich mit der Amplitudenbegrenzung des Schwingers erhält man aber auch eine weitgehende Spannungskompensation des Ganges.3a and 3b show in the air gap of the magnets a metal disk 25 made of a highly conductive material attached 180-1 opposite the coils. As soon as the magnets of the oscillator move over the metal disc, i.e. an amplitude of 180 'is reached, the braking effect of the damping disc begins. When the supplied energy is increased, the eddy current loss of the disk 25 increases sharply. At the same time as the amplitude limitation of the oscillator, one also obtains extensive voltage compensation of the gear.

Zweckmäßigerweise ist die Dämpfungsscheibe 25 beweglich, vorzugsweise in Richtung auf die Unruhachse angeordnet; dadurch kann der Grad der Dämpfung in einfacher Weise reguliert und dem speziellen Schwingungssystein angepaßt werden.The damping disk 25 is expediently movable, preferably arranged in the direction of the balance axis; this allows the degree of damping to be regulated in a simple manner and adapted to the specific vibration system.

In Fig. 4 zeigt Kurve a die relativ große Gangänderung eines Gangordners im Bereich zwischen 1,5 und 0,8 Volt, der noch entsprechend Fig. 1 und 2 ohne die spezielle Wirbelstrombrenise der Scheibe 25 ausgebildet ist. Unter Anwendung dieser Scheibe erhält man dagegen in Kurve b eine im Arbeitsbereich zwischen 1,5 und 1,0 Volt weitgehende Unabhängigkeit des Ganges von der Spannung. Man erkennt daraus sehr deutlich die Wirksamkeit der Erfindung.In FIG. 4, curve a shows the relatively large change in gear of a gear folder in the range between 1.5 and 0.8 volts, which is still designed in accordance with FIGS. 1 and 2 without the special eddy current breeze of disk 25 . Using this disk, on the other hand, in curve b, the gear is largely independent of the voltage in the operating range between 1.5 and 1.0 volts. The effectiveness of the invention can be seen very clearly therefrom.

Die Temperaturabhängigkeit besteht unter anderem in folgendem: Die in mechanische Energie durch den Antriebsimpuls umgesetzte elektrische Energie beträgt wobei E die in der Antriebsspule induzierte elektromotorische Kraft ist. Auch letztere verändert sich unter Umständen bei Temperaturänderung infolge der Änderung des Induktionsflusses der Permanentmagnete. Ferner ändert sich durch den Temperatureinfluß auf den Transistor der Antriebsimpulsstrom i, besonders in seiner Impulsbreite. Durch die schon zur Spannungskompensier-ung verwendete Wirbelstromdämpfung kann nun eine durch die Energiezufuhr sich ergebende Amplitudenveränderung weitgehend kompensiert werden. Man hat es aber auch noch in der Wahl des Materials für die Dämpfungsscheibe in der Hand, durch einen geeigneten positiven oder negativen Temperaturkoeffizienten dieses Materials die Abhängigkeit des Ganges von der Temperatur weitgehend zu kompensieren.The temperature dependency consists, among other things, of the following: The electrical energy converted into mechanical energy by the drive pulse is where E is the electromotive force induced in the drive coil. The latter also changes under certain circumstances when the temperature changes as a result of the change in the induction flux of the permanent magnets. Furthermore, the influence of temperature on the transistor changes the drive pulse current i, particularly in its pulse width. The eddy current damping already used for voltage compensation can now largely compensate for a change in amplitude resulting from the supply of energy. However, it is also up to the choice of the material for the damping disk to largely compensate for the dependence of the gear on the temperature by means of a suitable positive or negative temperature coefficient of this material.

Bei asymmetrisch zur Nullage liegenden Antriebsimpulsen ergibt sich ferner eine Temperaturabhängigkeit des Ganges, da sich mit der Impulsbreite auch die Lage des Impulsschwerpunktes verschiebt.If the drive pulses are asymmetrical to the zero position, the result is furthermore, a temperature dependence of the course, since it also changes with the pulse width shifts the position of the center of gravity of the momentum.

Man erkennt daraus, daß es eine Reihe von Kompensationsmöglichkeiten gibt, zu der aber noch diejenige der Wirbelstromdämpfung mit geeignetem Widerstands-Temperaturkoeffizienten derDämpfungsscheibe hinzukommt.It can be seen from this that there are a number of compensation options there, but also that of eddy current damping with a suitable resistance temperature coefficient the damping disc is added.

In Fig. 5 zeigt Kurve a die Abhängigkeit des Ganges von der Temperatur ohne die amplitudenbegrenzende Wirbelstromdämpfungsscheibe 25, Kurve b den Temperaturgang mit dieser Scheibe. Der noch verbleibende restliche Temperaturgang kann durch Wahl einer geeigneten Spiralfeder bzw. durch Änderung der Phasenlage der Antriebsimpulse kompensiert werden.In Fig. 5 curve a shows the dependence of the rate on the temperature without the amplitude-limiting eddy current damping disk 25, curve b shows the temperature response with this disk. The remaining temperature variation can be compensated for by choosing a suitable spiral spring or by changing the phase position of the drive pulses.

Messungen haben ergeben, daß unmittelbar zwischen Steuer- und Arbeitsspule entstehende Rückkopplungsschwingungen im Bereich der normalen Schwingungsweite sich im allgemeinen ungünstig auswirken, insbesondere - unter erhöhtem Stromverbrauch - unter Umständen auch auf die Temperaturabhängigkeit des Ganges. Diese Rückkopplungsschwingungen sind daher im normalen Arbeitsbereich tunlichst zu unterdrücken. Andererseits aber können die Rückkopplungsschwingungen beim Anlauf des Schwingers nützlich sein. Durch eine erst oberhalb einer gewissen Amplitude einsetzende, Dämpfung wird beides erreicht, sowohl ein leichtes Anschwingen als auch eine Vermeidung der Rückkopplungsschwingungen im normalen Amplitudenbereich.Measurements have shown that feedback oscillations occurring directly between the control and work coils in the range of the normal oscillation range generally have an unfavorable effect, in particular - with increased power consumption - possibly also on the temperature dependence of the gear. These feedback oscillations should therefore be suppressed as much as possible in the normal working range. On the other hand, however, the feedback oscillations can be useful when the oscillator starts up. Damping, which only begins above a certain amplitude, achieves both, a slight oscillation as well as avoidance of the feedback oscillations in the normal amplitude range.

Es ist an sich bekannt, wilde Rückkopplungsschwingungen. durch Dämpfungswiderstände, Gegenkopplungswindungen oder Neutralisationskondensatoren zu beseitigen. Diese Wirkung erhält man auch, wie an sich bereits durch den Erfinder vorgeschlagen, durch z. B. als Metallscheiben ausgebildete Kurvenschlußrichtungen »zwischen« den als Zylinder- oder Scheibenwicklung ausgeführten Spulen (Steuerspule und Antriebsspule). Je größer die Amplitude und damit die Geschwindigkeit der vorbeischwingenden Pennanentmagnete ist, um so stärker sind dabei die in den Scheiben induzierten Wirbelströme und damit auch die entkoppelnde Wirkung dieser Scheiben. Die erflndungsgemäße Anordnung bezweckt nun, durch Kombination von Wirbelstromdämpfungsscheiben 41 (Fig. 6) zwischen den Spulen und 1801 von ihnen entfernt und anderen amplitudenabhängigen Entkopplungsgliedern, beispielsweise durch einen Neutralisationskondensator 43, zu erreichen, daß die unmittelbaren Rückkopplungsschwingungen zwischen Steuer-und Arbeitsspule im normalen Amplitudenbereich verschwinden und dort nur die durch das Durchschwingen des permanentmagnetischen Teiles induzierten kurzen Antriebsimpulse auftreten. Wenn man die, Impulsform in Abhängigkeit von der Amplitude bei einem erfindungsgemäßen Gangordner mißt, so beobachtet man bei kleinen Amplituden vorwiegend Rückkopplungsschwingungen, bei größeren Amplituden den durch den permanentmagnetisch schwingenden Teil induzierten Impuls, jedoch beiderseits verbreitert durch Rückkopplungsschwingungen, im normalen Amphtudenbereich jedoch nur den kurzen, magnetisch induzierten Antriebsimpuls.It is known per se, wild feedback oscillations. to be eliminated by damping resistors, negative feedback windings or neutralization capacitors. This effect is also obtained, as already proposed by the inventor, by z. B. designed as metal disks curve closure directions "between" the coils designed as cylinder or disk windings (control coil and drive coil). The greater the amplitude and thus the speed of the Pennanent magnets swinging past, the stronger the eddy currents induced in the disks and thus also the decoupling effect of these disks. The purpose of the arrangement according to the invention is to combine eddy current damping disks 41 (FIG. 6) between the coils and 1801 away from them and other amplitude-dependent decoupling elements, for example by means of a neutralization capacitor 43, to ensure that the direct feedback oscillations between the control and working coil are in the normal amplitude range disappear and only the short drive pulses induced by the oscillation of the permanent magnetic part appear there. If the pulse shape is measured as a function of the amplitude in a gear folder according to the invention, then with small amplitudes mainly feedback oscillations are observed, with larger amplitudes the impulse induced by the permanent magnetic oscillating part, but broadened on both sides by feedback oscillations, in the normal amphitheater range, however, only the short one , magnetically induced drive pulse.

Fig. 6 zeigt das Schaltbild. Darin bedeutet 44 den Transistor, 45 die Stromquelle, 29 die Steuerspule, 30 die Arbeitsspule, 43 den Entkopplungskondensator, 41 das zusätzliche Glied, dessen Entkopplungswirkung von der Amphtude abhängt. Dieses Glied kann als Kurzschlußwicklung mit einem Draht aus Material mit positivem oder negativem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes oder einer Wirbelstromdämpfungsfolie oder -scheiben aus leitendem, für die Temperaturabhängigkeit des Ganges geeignetem Material mit positivem oder negativem Widerstands-Temperaturkoeffizienten ausgeführt werden.Fig. 6 shows the circuit diagram. Here 44 denotes the transistor, 45 the current source, 29 the control coil, 30 the working coil, 43 the decoupling capacitor, 41 the additional element, the decoupling effect of which depends on the amphtude. This member can be designed as a short-circuit winding with a wire made of material with a positive or negative temperature coefficient of the electrical resistance or an eddy current damping film or disks made of conductive material suitable for the temperature dependence of the gear with a positive or negative temperature coefficient of resistance.

Fig. 7, 8 und 9 zeigen weitere Ausführungsbeispiele von »zwischen« den Spulen angeordneten Dämpfungs- i scheiben. 7, 8 and 9 show further exemplary embodiments of damping disks arranged “between” the coils.

In Fig. 7 stellt 29 und 30 die Steuer- bzw. Arbeitsspule dar. 41 ist die als Becher ausgeführte Dämpfungsscheibe. In Fig. 8 wurden zwei symmetrische Dämpfungsscheiben 41, 42 verwendet.In Fig. 7 , 29 and 30 represent the control or work coil. 41 is the damping disk designed as a cup. In Fig. 8 , two symmetrical damping discs 41, 42 were used.

Fig. 9 zeigt eine entsprechende Anordnung bei einer Zylinderspulenwicklung. 9 shows a corresponding arrangement in the case of a solenoid winding.

Es ist bekannt, daß die Wirbelstromdämpfung auch einen Einfluß auf den Gang hat. Daher verändert sich auch durch Verschieben einer Scheibe 25 gemäß Abb. 3 der Gang. In erster Linie soll aber eine solche Scheibe zur Amplitudenstabilisierung und zum Ausgleich des Ganges bei Spannungs- und Temperaturänderung dienen.It is known that eddy current damping also has an influence on the gait. Therefore, shifting a disk 25 as shown in FIG. 3 also changes the gear. Primarily, however, such a disk should serve to stabilize the amplitude and to compensate for the rate in the event of voltage and temperature changes.

Weitere zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung bezwecken einen einfachen, von außen leicht bedienbaren Feinabgleich des Ganges. Hierzu wird an eine vom permanentmagnetischen schwingenden Teil überstrichene Stelle, vorzugsweise gegenüber der Ruhelage der Magnete, eine Kurzschlußspule angebracht und diese durch einen variablen Widerstand kurzgeschlossen. Fig. 10 zeigt die damit erzielbare Gangänderung, wobei in der Abszisse die veränderliche Widerstandsgröße mit »Rsh« bezeichnet ist.Further expedient developments of the invention aim at a simple fine adjustment of the gear that is easy to operate from the outside. For this purpose, a short-circuit coil is attached to a point swept over by the permanently magnetic oscillating part, preferably opposite the rest position of the magnets, and this is short-circuited by a variable resistor. FIG. 10 shows the change in rate that can be achieved with this, the variable resistance variable being denoted by "Rsh" on the abscissa.

Auch dieser Widerstand kann aus einem Material mit bestimmten Widerstands-Temperaturkoeffizienten gewählt werden und damit zugleich ein gewisser Temperaturausgleich des Ganges erreicht werden.This resistance can also be made of a material with a specific resistance temperature coefficient can be selected and at the same time a certain temperature equalization of the corridor is achieved will.

Der erfindungsgemäße Gangordner mit Stabilisierung der Amplitude, mit Ausgleich der Gangänderung von Steuer- und Antriebsspule sowie mit Feinabgleich des Ganges kann vorteilhafterweise zu einer Baueinheit zusammengefaßt werden, wobei die elektrischen Anschlüsse in bekannter Weise entsprechend einer unverwechselbaren Röhrenfassung 52 ausgeführt werden. Um die Einwirkung äußerer Magnetfelder möglichst weitgehend zu vermeiden, empfiehlt sich eine magnetische, allseitige Abschirmung durch eine hochpermeable Bodenplatte 53 und eine Haube 54. Zugleich ist eine solche Anordnung staubdicht und kann bei entsprechender Ausführung auch evakuiert werden.The gear folder according to the invention with stabilization of the amplitude, with compensation of the gear change of the control and drive coil as well as with fine adjustment of the gear can advantageously be combined into one structural unit, the electrical connections being made in a known manner corresponding to a distinctive tube socket 52 . In order to avoid the effects of external magnetic fields as far as possible, a magnetic, all-round shielding by a highly permeable base plate 53 and a hood 54 is recommended. At the same time, such an arrangement is dust-tight and can also be evacuated if designed accordingly.

Fig. 11 zeigt eine solche Anordnung im schematischen Aufbau. 11 shows such an arrangement in a schematic structure.

In Fig. 12 ist das Schaltschema derselben dargestellt. Dabei sind 69 und 70 die Steuerspule und Arbeitsspule. 61 ist der Transistor, 62 der Entkopplungskondensator. 63 stellt die Fassung mit den Anschlußsteckern dar, 64 die hochpermeable Grundplatte und 65 die hochpermeable Abschirm- und Schutzhaube. 66 ist eine Zusatzwicklung zur Feinregulierung mittels eines an die Stecker 71 und 72 anschließbaren Regulierwiderstandes 73. 67 stellt die Vorrichtung zur amplitudenabhängigen Entdämpfung dar. 68 ist eine Spule, mit der die durch den Gangregler mit konstanter Frequenz erzeugten Impulse leistungslos, beispielsweise zur Steuerung eines besonderen Gliedes, zur Stellung der Zeiger oder zur Steuerung von Nebenuhren, abgenommen werden können.In Fig. 12, the circuit diagram of the same is shown. 69 and 70 are the control coil and work coil. 61 is the transistor, 62 the decoupling capacitor. 63 represents the socket with the connection plugs, 64 the highly permeable base plate and 65 the highly permeable shielding and protective hood. 66 is an auxiliary winding for fine adjustment by means of the connectors 71 and 72 connectable Regulierwiderstandes 73. 67 represents the device for amplitude-dependent damping reduction represents. 68 is a coil with which the pulses generated by the regulator at a constant frequency without power, for example for control of a particular Link to position the pointer or to control slave clocks can be removed.

Ferner können Starthilfen vorgesehen werden, z. B. eine besondere von außen betriebene Spule 74, durch die der permanentmagnetische Teil abgelenkt wird oder ein Schalter zum kurzzeitigen Kurzschließen von Emitter und Kollektor des Transistors.Starting aids can also be provided, e.g. B. a special one externally operated coil 74, by means of which the permanent magnetic part is deflected or a switch for short-circuiting the emitter and collector of the transistor.

Claims

PATENT CLAIMS-. 1. Contactlessly controlled gear folder arrangement for time-keeping electrical devices, in particular electrical clocks, whose permanent magnetic parts (balance wheel), which perform torsional vibrations, interact in a controlled and driven manner with control and drive coils of an inductive transistor coupling circuit, which are fixed in the clock and designed as flat coils, in which two magnetic poles concentrated on the circumference of two disks sweep over the two coils arranged in the air gap of the poles during oscillation, while the magnetic flux in the vicinity of the balance shaft is closed, characterized by the use of axially magnetized, opposing coaxial cylinder magnets with an air gap to accommodate the also coaxial coils, but in such a modification of the coil arrangement that both coils are located in the air gap of the cylinder magnets at the same time at the moment of the greatest kinetic unrest energy, furthermore by the formation of the two carrier disks (1, 2) of the cylinder magnets (3, 4) made of material of high magnetic permeability and by ferromagnetic, in particular axially magnetized bodies (10, 11, 12) arranged in the vicinity of the balance shaft for the inference of the magnetic flux, further preferably through the arrangement of counterweights (5, 6) lying symmetrically to the cylinder magnets on the carrier disks (1, 2), finally by such decoupling devices for the coils and in certain vibration phases coming into effect, the mechanical vibration damping damping systems of this type, that at the moment the largest kinetic energy, even with temperature and voltage fluctuations, sharp drive pulses of short duration occur.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the high permeability material disks (1, 2) are annular disks, which preferably have a continuous transverse spoke (1-7) . 3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the coaxial flat coils (13, 14) in the proposed manner by a thin metal disc (18) arranged between them, for. B. an aluminum disc, can be decoupled from each other. 4. Arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that damper discs (18, 25) are provided so that the complete decoupling occurs through them only in the normal amplitude range. 5. Arrangement according to claim 3 or one of the following, characterized in that the resistance temperature coefficient of the damping discs is chosen so that it can be used to influence the dependence of the gear on the temperature. 6. Arrangement according to claim 5, characterized in that a disc winding or a cylinder winding is used as damping disks. 7. Arrangement according to claim 5, characterized in that windings are provided which are short-circuited by an adjustable and / or temperature-dependent resistor. 8. Arrangement according to claim 7, characterized in that the resistance of the damping winding is dimensioned and arranged so that a fine adjustment of the gear from the outside is possible through it. 9. The arrangement according to claim 1, characterized in that means are provided in order to first use a damping that begins at a certain amplitude for amplitude stabilization and / or for stabilizing the gear. 10. The arrangement according to claim 9, characterized in that the amplitude stabilization is effected by a metal disc (25), preferably made of aluminum or copper, preferably in the form of a narrow triangle or a narrow rectangle, which is attached to the rest position of the balance wheel, in that only a larger one Amplitude of eddy currents are generated in the disc (25). 11. The arrangement according to claim 10, characterized in that the material of the damping disk has a temperature-dependent resistance. 12. The arrangement according to claim 9, characterized in that the metal disc is displaceably arranged, preferably in the radial direction. 13. The arrangement according spoke 1 or one of the following, characterized in that the two coils are adjustable in their mutual distance. 14. An arrangement according to claim 13, characterized denotes Ge, that the two coils are adjustable relative to the rest position of the vibrator and adjustable. 15. The arrangement according spoke 1 to 14, characterized in that the coils are wound into one another in a manner proposed per se in such a way that a partial decoupling can be achieved through their winding capacitance. 16. The arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that the gear folder including transistor, coils and damping washers is installed in a magnetic shield housing. 17. The arrangement according spoke 16, characterized in that the housing is evacuated. 18. The arrangement according spoke 1 or one of the following, characterized in that outside the area of the drive coil or the control coil opposite them a special coil for fine adjustment of the gear is provided by a variable resistor short-circuiting the coil. Documents considered: French Patent No. 1090 564; French additional patents No. 65 772 (addition to patent specification No. 1092 411), 70 016 (addition to patent specification No. 1090 564).