DE1198297B - Magnetischer Zeitgeber - Google Patents

Magnetischer Zeitgeber

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Publication number
DE1198297B
DE1198297B DEL44282A DEL0044282A DE1198297B DE 1198297 B DE1198297 B DE 1198297B DE L44282 A DEL44282 A DE L44282A DE L0044282 A DEL0044282 A DE L0044282A DE 1198297 B DE1198297 B DE 1198297B
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DE
Germany
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magnets
magnetic
timer according
timer
magnet
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Pending
Application number
DEL44282A
Other languages
English (en)
Inventor
Dr-Ing E H Otto Mayr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Licentia Patent Verwaltungs GmbH filed Critical Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Publication of DE1198297B publication Critical patent/DE1198297B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G04HOROLOGY
    • G04CELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C3/00Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means

Description

  • Magnetischer Zeitgeber Zum Konstanthalten von Bewegungsabläufen elektrischer oder mechanischer Einrichtungen sowie zum Betrieb von Uhren oder Zeitrelais werden beispielsweise Pendel, Unruhen mit .Spiralfedern, Stimmgabeln, Molekülschwingungen in Quarzkristallen oder elektrische Schwingungskreise als Zeitnormale verwendet, welche die gewünschten Umläufe oder Schwingungen zeitlich regulieren.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schwingungseinrichtung anzugeben, deren Frequenz mit relativ einfachen Mitteln reguliert bzw. konstant gehalten werden kann.
  • Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei einem magnetischen Zeitgeber ein oder mehrere Magnete so angeordnet sind, daß sie mechanische Schwingungen ausüben, deren Frequenzen allein durch die Masse der schwingenden Magnete und durch die auf sie wirkenden magnetischen Kräfte bestimmt sind.
  • Gemäß der Erfindung ist es vorteilhaft, die beweglichen Magnete mechanisch so zu lagern, daß sie in ihrer Magnetpolrichtung schwingen können.
  • Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist es nach der Erfindung auch möglich, die Magnete mechanisch so zu lagern, daß sie Drehschwingungen ausführen können. Im Falle der Schwingung in Magnetpolrichtung ist es besonders günstig, einen Magneten zwischen zwei ruhenden Magneten schwingen zu lassen. Die Magnete werden daher bezüglich ihrer Pole einander so zugeordnet, daß der schwingende Magnet von den beiden ruhenden Magneten abgestoßen wird, so daß dieser um die stabile Gleichgewichtslage symmetrische Schwingungen ausführt.
  • Soll für Zeitgeber die Wirkung der Schwerkraft auf die schwingenden Massen ausgeglichen werden, so lassen sich hierfür in vorteilhafter Weise mindestens zwei Anordnungen verwenden, die jeweils aus einem Magneten bestehen, der zwischen zwei fest gelagerten Magneten schwingungsfähig ist und die um einen gemeinsamen Schwerpunkt schwingen. Zur Vermeidung von magnetischen Streufeldern können die Magnete in bekannter Weise abgeschirmt sein.
  • Die die Permanentmagnete in geringem Maße temperaturabhängig sind, können die Magnete, die als Schwinger bei Präzisionsinstrumenten Verwendung finden, in Thermostaten angeordnet werden. Zur Konstanthaltung der Magnetfelder lassen sich aber auch magnetische Nebenschlüsse verwenden; desgleichen eignen sich Bimetallstreifen zur Kompensation der Temperaturabhängigkeit.
  • An Hand der Figuren soll das Prinzip, das der Erfindung zugrunde liegt, sowie deren Funktion näher erläutert werden. In F i g. 1 sind zwei Magnetscheiben gezeigt, welche so magnetisiert sind, daß ihre Stirnflächen als Nord- bzw. Südpole ausgebildet sind. Da sich zwischen den Magneten zwei gleiche Pole entgegenstehen, ergibt sich eine in. Richtung der z-Achse abstoßende magnetische Kraft Pz, welche den in F i g. 2 dargestellten, vom Abstand z der Scheibe abhängigen Verlauf hat. Sind die Scheiben beispielsweise senkrecht übereinander angeordnet, wobei die unterste Scheibe fest steht, so wirkt auf die obere Scheibe neben der magnetischen Kraft P, noch die Schwerkraft, welche dem Gewicht G der Scheibe entspricht.
  • Wie in F i g. 2 gezeigt wird, ergibt sich daraus bei dem Punkt A ein stäbiler Gleichgewichtszustand, um welchen diese Scheibe beispielsweise in der z-Richtung mit der Amplitude AB schwingen kann. Die Richtkraft dieser Schwingung ist durch die gleichfalls in der F i g. 2 dargestellten Differenzkraft Pz-G gegeben. Damit ist eine Schwingung definiert, deren Frequenz lediglich von der Masse der Magnetscheibe und deren magnetischer Kraft abhängig ist. Die auf die Scheibe wirkende Schwerkraft ist auf die Frequenz der Schwingung nur mittelbar von Einfluß. So wird durch das Gewicht G die Lage des Arbeitspunktes A (F i g. 2) festgelegt. Die Frequenz hängt somit nur von der Masse und der Steilheit der Differenzkraft P, - G ab. Durch die magnetische Richtkraft wird beispielsweise die Hebelwirkung eines Pendels oder die Federkraft einer Unruhe ersetzt. Es ist bekannt, daß permanente Magnete mit sehr großer Prä.zisions- und Halterungsbeständigkeit hergestellt werden können. Ihr einziger Nachteil ist im vorliegenden Falle ihre Temperaturabhängigkeit, welche bei guten Magneten etwa 0,02,1/o, je Grad Celsius beträgt. Der durch diese Temperaturabhängigkeit entstehende Fehler kann jedoch durch bekannte Einrichtungen, wie oben aufgezeigt wurde, leicht kompensiert werden.
  • Zwischen den beiden in F i g. 1 dargestellten Scheiben wirkt neben der Kraft in der Richtung z noch eine Kraft in der Richtung ihres Radius r. Dieser Kraftverlauf ist in der F i g. 3 dargestellt. Er ist bei genauer Zentrierung der Scheiben gleich Null und in jedem anderen Fall nach außen gerichtet. Das bei genauer Zentrierung der Scheibe vorhandene Gleichgewicht ist deshalb ein labiles Gleichgewicht, welches eine zentrische Führung der beweglichen Scheibe erfordert. Bei genauer Justierung der Scheiben ist die Kraft, welche auf diese Führung ausgeübt wird, jedoch nahezu gleich Null.
  • Der besondere Vorteil eines solchen magnetischen schwingenden Systems bei der Verwendung als Zeitgeber besteht darin, daß die Frequenz seiner Eigenschwingungen im Bereich von 1 bis 10 Hz liegt, so daß insbesondere bei langsam laufenden Einrichtungen, wie z. B. Uhrzeigern, nur wenige übersetzungsglieder erforderlich sind. Ein weiterer Vorteil- besteht darin, daß sich ein solcher magnetischer Schwinger auf sehr einfache Weise durch eine Spule und eine damit verbundene elektrische Verstärkerschaltung genau in Gang halten läßt.
  • F i g. 4 zeigt ein einfaches Ausführungsbeispiel. Die Scheiben 1 und 2 sind permanente Magnete, wie sie bereits in F i g. 1 beschrieben wurden. Die Scheibe 2 ist auf einer Unterlage befestigt, während die Scheibe 1 durch zwei Hebelarme 3 und 4 gehalten wird, welche sich um eine Achse 5 drehen und bei genügender Länge der Hebelarme 3 und 4 eine ausreichende Zentrierung der Scheibe 1 bezüglich der Scheibe 2 gewährleisten. Der Hebelarm 3 wirkt über eine Pleuelstange 6 und eine Kurbelwelle 7 auf ein Schwungrad B. Von dem Schwungrad 7 aus können z. B. die Zahnräder für die Sekunden-, Minuten-und Stundenzeiger einer Uhr angetrieben werden.
  • Um die feststehende Scheibe 2 befindet sich eine Spule 9, durch welche ein Wechselstrom J fließt, dessen Frequenz mit der Eigenfrequenz des magnetischen Zeitgebers übereinstimmt und der von diesem Zeitgeber gesteuert wird, und dessen Phasenlage so gerichtet ist, daß die Reibungsverluste des schwingenden Systems kompensiert werden. Der Wechselstrom kann dadurch erzeugt werden, daß die Spule 9 aus einer Batterie gespeist wird und daß eine Elektronenröhre oder ein Transistor, an deren Gitter bzw. Basis die Klemmenspannung U dieser Spule angekoppelt wird, als Wechselstromerzeuger wirkt.
  • An Hand der F i g. 5 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel wiedergegeben. Hierbei sind zwei Magnete 9 und 10 mit einer Uuruh 11 fest verbunden, so daß sie um ihren gemeinsamen Schwerpunkt S Schwingungen ausführen können. Die Magnete 12 und 13 sowie 14 und 15 sind dagegen mit einem ruhenden Bezugssystem, wie etwa dem Gehäuse des Zeitgebers, fest verbunden und so ausgerichtet, daß auf die Magnete 9 und 10 ständig abstoßende Magnetkräfte wirken. Durch hier nicht weiter dargestellte Spulen, die ähnlich wie in F i g. 4 angeordnet sein können, wird das System in Schwingung versetzt und gehalten. Durch eine solche Ausführung wird die Wirkung der Schwerkraft kompensiert und die Frequenz ist somit nur von den schwingenden Massen und den magnetischen Kräften abhängig.
  • In F i g. 6 ist ein Ausführungsbeispiel angedeutet, bei dem ein Magnet 16 um seine Achse 17 Schwingungen ausführt, während die Magnete'18 und 19 bezogen auf den Magnet 16 ruhen. Auch bei diesem Beispiel ist die Schwerkraft ohne Einfluß auf die Frequenz des Schwingers. Das Prinzip, das der Erfindung zugrunde liegt, läßt sich auch mit einem Magnetsystem ausführen, das mit anziehenden Kräften auf den Schwinger wirkt. Dies läßt sich beispielsweise mit einem Magneten ausführen, der von Weicheisen als magnetischer Rückschluß umgeben ist. Hier ist aber auch eine entsprechende Umkehrung des Systems möglich, d. h:, es können zwei Magnete ruhend angeordnet werden, zwischen denen ein entsprechend geformtes Weicheisenstück schwingt.

Claims (9)

  1. Patentansprüche: 1. Magnetischer Zeitgeber, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß ein oder mehrere Magnete so angeordnet sind, daß sie mechanische Schwingungen ausüben, deren Frequenzen allein durch die Masse der schwingenden Magnete und durch die auf sie wirkenden magnetischen Kräfte bestimmt sind.
  2. 2. Zeitgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Magnete mechanisch so gelagert sind, daß sie in ihrer Magnetpolrichtung schwingen können.
  3. 3. Zeitgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Magnete mechanisch so gelagert sind, daß sie Drehschwingungen ausführen können.
  4. 4. Zeitgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnet zwischen zwei ruhenden Magneten schwingungsfähig gelagert ist.
  5. 5. Zeitgeber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Anordnungen, die jeweils aus einem Magneten, der zwischen zwei Magneten schwingungsfähig gelagert ist, bestehen, um einen gemeinsamen Schwerpunkt schwingen.
  6. 6. Zeitgeber nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete von einer magnetischen Abschirmung umschlossen sind.
  7. 7. Zeitgeber nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete innerhalb eines Thermostaten angeordnet sind.
  8. 8. Zeitgeber nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Konstanthaltung der Magnetfelder entsprechend angeordnete magnetische Nebenschlüsse vorhanden sind.
  9. 9. Zeitgeber nach den Ansprächen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkung der Temperaturabhängigkeit der Magnete durch temperaturabhängige Glieder, wie Bimetallstreifen, kompensiert wird.
DEL44282A 1963-03-06 1963-03-06 Magnetischer Zeitgeber Pending DE1198297B (de)

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