DE1673740A1

DE1673740A1 - Schwingungssystem,insbesondere fuer einen elektrischen Zeitmesser

Info

Publication number: DE1673740A1
Application number: DE19621673740
Authority: DE
Inventors: Robert Favre
Original assignee: Fabriques Movado
Current assignee: Movado Watch Co SA
Priority date: 1961-05-24
Filing date: 1962-05-22
Publication date: 1971-03-04
Also published as: DE1274514B; DE1673740B2

Description

(Betr.: Eventual-Ausscheidungsanmeldung aus Patentgesuch Az: F 36 867 IXb/83b)

Fabriques MOVADO La Chaux-de-Fonds/Schweiz

Schwingungssystem, insbesondere für einen elektrischen Zeitmesser

109810/0625

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schwingungssystem, insbesondere für einen elektrischen Zeitmesser, bestehend aus einem ä mechanischen Oszillator, an dessem schwingenden Organ wenigstens ein Dauermagnet befestigt· ist, und einer diesen Oszillator antreibenden elektroxnagnetischen Schaltung mit einem Verstärker, vorzugsweise einem Transistor, in dessen Steuerkreis mindestens eine Steuer spule und in dessen Ausgangskreis mindestens eine Arbeitsspule liegt.

JO/sch.

Derartige Schwingungs systeme sind bereits bekannt und arbeiten beispielsweise mit einer Stimmgabel, einer Torsionsfeder oder auch einer gewöhnlichen Unruh als mechanischem Oszillator. Ein wesentliches Problem, das bei der Konstruktion derartiger Schwingungs systeme far elektrische Zeitmesser zu lösen ist, besteht darin, dass wahrend der Wechselwirkung der Arbeitespule mit dem auf dem schwingenden Oszillatororgan befestigten Dauermagneten bzw. während der Wechselwirkung zwischen dem mit der Steuerspule zusammenarbeitenden Magneten und dieser Steuerspule ein möglichst weitgehend durch ferromagnetisches Material geschlossener magnetischer Kreis besteht, damit magnetische StreuflUsse verhindert und ein guter Wirkungsgrad erzielt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige gute magnetische Kopplung zwischen dem Dauermagneten und der mit diesem zusammenarbeitenden Spule durch eine geeignete geometrische Ausbildung und Anordnung von Spule, Dauermagneten und den magnetischen Kreis weitgehend schliessenden Ankerteilen zu schaffen.

Ausgehend von einem Schwingungs system des oben beschriebenen Typs kennzeichnet sich die Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe dadurch, dass das schwingende Oszillatororgan eine nach der einen Schwingungsrichtung hin offene Aussparung hat, an deren Bödenfläche ein Weicheisenkern angeordnet ist, dessen Achse in

109810/0625

BAD ORIGINAL

16737A0

St hwi ng richtung orientiert ist und der von einer in die offene Seite der Aussparung hineinragenden ortsfesten Spule umgeben wird, bei der es sich um eine der erwähnten Spulen handelt, und dass ferner an einer Seitenfläche der Aussparung der erwähnte Dauermagnet angeordnet ibt, dessen magnetische Achse senkrecht zur Spulenachse liegt und dessen cxr.u Polila ehe in kleinem Abstand der äusseren Spulenfläche gegenübersteht, wobei sich Weicheisenkern und Dauermagnet bei der Schwingung des Organs frei gegenüber der Spule bewegen kennen und die Wände der erwähnten Aussparung im schwingenden Organ Ankerteile bilden, über welche der magnetische Fluss des Dauermagneten durch die Spule wenigstens teilweise geschlossen wird.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung an einem Ausführung* beispiel, und zwar an einem mit einem Torsionsoszillator arbeitenden Schwingungssystem, näher erläutert« Ss zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf das Schwingungssystem, wobei lediglieh schematisch der auf einer Uhrwerkplatte befestigte mechanische Ossiilator und die Spulen dargestellt sind,

Fig. 2 ein Schaltbild der den Oszillator antreibenden elektrischen Schaltung.

109810/0625

Bei dem auf Fig. 1 dargestellten mechanischen Oszillator handelt es sich um einen Torsionsoszillator, wie er in der deutschen Patentanmeldung F 36 867 DCb/83b anhand mehrerer Aueführungsbeispiele beschrieben wurde. Danach ist auf der Werkplatte 1 eines Zeitmessers eine Torsionsfeder 2 von kreuzförmigem Querschnitt befestigt, an deren oberen Teil ein Schwingungsarm 33 angeordnet ist. Die die Schwingungsachse bildende Längsachse der kreuzförmigen Torsionsfeder 2 ist also senkrecht zur Ebene der Werkplatte orientiert und hat nur eine verhältnis mit es ig geringe Höhe von beispielsweise 1-3 mm. Der Arm 33 schwingt in der Darstellung a. ch Fig. 1 um die Längsachse der Feder 2 in der Zeichenebene, also parallel zur Uhrwerksebene.

• —

Der Schwingungsarm 33 hat an jedem seiner beiden Enden eine Aussparung 39 bzw. 39'« die nach der einen bzw. nach der anderen Seite des Arms offen ist. Die Wände 34 bxw. 34', welche die erwähnten Aussparungen begrenzen, bestehen aus ferromagnetischem Material W und bilden Ankerteile, welche den später noch beschriebenen magnet!-

sehen Kreis weitgehend schliessen.

Auf der in Richtung der Längsachse des Arms 33 orientierten Wand 34 bzw. 34' ist ein Weicheisenkern 36 bzw. 36' befestigt, der in die Aussparung 39 bzw. 39' hineinragt und dessen Achse sowohl senkrecht zur Längsachse des Arms 33 als auch senkrecht ,zur Schwingung*- achse des Arms 33 liegt·

Auf der senkrecht zur Längsachse des Arms 33 orientierten äusseren

109810/0625 BADOBiGtNAL

Wand 34 bzw, 34* ist ein zylindrischer Dauermagnet 35 bzw. 35* ]>(·.!(·.iiti^t, dessen magnetische Achse in Richtung der Langsachse des Arms 33 orientiert ist.

Zwei mit den Weicheisenkernen und den Dauermagneten zusammenarbeitende Spulen 37 und 37* sind ortsfest an der Werkplatte 1 mit Hilfe der Winkelstücke 38 bzw. 38* befestigt. Diese Spulen ragen, wie auf Fig. 1 gezeigt, mit Spiel in die Aussparung 39 bzw. 39' '

des Arms hinein und umgeben ebenfalls mit Spiel den Weicheisenkern 36 bzw. 36'. Die Achse der Spulen fällt also mit der Achse der entsprechenden Weicheisenkerne zusammen, und die magnetische Achse des Dauermagneten 35 bzw. 35* ist senkrecht zur Spulenachse gerichtet, wobei eine Polfläche des Magneten 35 bzw. 35* auf die Aussenseite der Spule 37 bzw. 37* gerichtet ist. Diese Polfläche der Magneten hat vorzugsweise eine zylindrisch gekrümmte, der Spulenkrümmung angepasste Form, so dass der Luftspalt zwischen |

Polfläche und Aussenumfang der Spule wenigstens näherungsweise konstant ist. Dieser Luftspalt ist sehr gering und nur so gross bemessen, dass sich die Magneten 35 bzw, 35* bei der Schwingung des Arms 33 frei gegenüber der Spule bewegen können, während der Weicheisenkern 36 bzw. 36' frei in die Spule eintauchen kann.

Uzn während der Schwingungen möglichst grosse Magnetflussanderungen und damit Spulenströme zu erzeugen, wird der Durchmesser des

0AD OBlGlNAU

- 109810/0625

Magmeten 35 bzw. 35* zweckmässigerweise wesentlich grSsser als der Durchmesser des Eisenkerns 36 gewählt.

Nach dem Schaltbild gemäss Fig. 2 liegen die beiden Spulen 37 bzw. 37' im Kollektorkreis bzw. im Basiskreis eines Transistors 14, der über eine Batterie B gespeist wird. Die Spule 37* ist die Steuer spule, während die Spule 37 die Arbeite spule ist. Immer, wenn während der Schwingung des Arms 33 durch den relativ zur Spule 34* bewegten Dauermagneten 35* ein Stromimpuls in der Spule 37* induziert wird, dann schaltet der Transistor 14 in den leitenden Zustand und die Arbeite spule 37 wird erregt· Das hat zur Folge, dass der Eisenkern 36 in die Spul« hineingezogen und damit dem Schwingungsarm 33 ein neuer Impuls gegeben wird* Sowohl im magnetischen Arbeite- als auch im magnetischen Steuerkreis ist der magnetische Fluss fast vollständig über den Dauermagneten, den Weicheisenkern und die ausseren Ankerteile, gebildet durch die Wände 34 bzw. 34', geschlossen.

Die im Schaltbild nach Fig· 2 eingezeichneten zusätzlichen Elemente, nämlich Widerstand R und Kondensator C₉ fügt man zweckmässigerweise dann ein, wenn man mit Siliziumtransistoren arbeitet.

Die Aussparung 39 bzw. 39' hat vorzugsweise die Gestalt eine· . Hohlzylinders, von welchem unten und oben, jeweils parallel zur Unterfläche und zur Oberfläche des Arms 33, ein Segment

10981Q/0I2S

bad

abgeschnitten ist und dessen Achse parallel zur Spulenachse verlauft.

In einer nicht dargestellten Variante können beide Aussparungen 39 und 39* auch nach der gleichen Seite hin offen sein, wobei in diesem Falle auch die Lage der Spule 37' bzw. des Weicheisenkerns 36 um 180° gegenüber der Darstellung nach Fig. 1 gedreht ist. Die beschriebene Ausfuhrungsform nach Fig· I hat jedoch ^f

den Vorteil, dass das Schwingung·system inbesug auf die Schwingungs*· achse der Feder 2 genau symmetrisch ist und auf diese Weise ein gutes dynamisches Schwingungsgleichgewicht ersielt wird.

Das Schwingungssystem kann selbstverständlich auch aus zwei Schwingungsarmen 33 bestehen, die entweder an den beiden tusseren Enden einer gemeinsamen, dann in ihrer Mitte eingespannten Torsionsfeder 2 befestigt sind, oder aber je an einer getrennten Torsionsfeder 2 angeordnet sind, wobei diese Federn dann parallel nebeneinander.in der Werkplatte befestigt sind. Beide Schwingung*- arme schwingen dann jeweils in Gegenphase, wodurch das ganse Schwingung«system dynamisch ausgewuchtet ist· Ih diesem Falle genfigt es , jeden der beiden Arxoe nur mit einem Weicheisenkern und einem Dauermagneten an einem seiner beiden Enden auszurüsten, während das andere Armende lediglich ein Reaktionsgewicht trägt· Der eine Arm arbeitet dann mit der Steuerspule und der andere Arm mit der Arbeite spule zusammen. Andererseits ist es auch möglich, wenn beide Arme auf einer gemeinsamen Feder 2 befestigt

109810/0625

sind, den einen der Arme lediglich als Reaktionsarm zu verwenden, ohne dass er eine elektromagnetische Funktion erfüllt.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf einen mechanischen Torsionsoszillator beschränkt, sondern kann grundsätzlich bei allen mechanischen Oszillatoren angewendet werden, deren Schwingungs· amplitude nicht zu gross ist.

109810/06?£ ,BAD ORIGINAL

Claims

PATENTANSPRUECHE :

1. Schwingungssystem, insbesondere für einen elektrischen Zeitmesser, bestehend aus einem mechanischen Oszillator, an dessen schwingendem Organ wenigstens ein Dauermagnet befestigt ist« und einer diesen Oszillator antreibenden elektromagnetischen Schaltung mit einem Verstärker, vorzugsweise einem Transistor, in dessen Steuerkreis mindestens eine Steuerspule und in dessen Ausgangskreis ^

mindestens eine Arbeite spule liegt, dadurch gekennzeichnet, dass das schwingende Oszillator organ (33) eine nach der einen Schwingungsrichtung hin offene Aussparung hat, an deren Bodenfläche ein Weicheisenkern (36) angeordnet ist, dessen Achse in Schwing richtung orientiert ist und der von einer in die offene Seite der Aussparung hineinragenden ortsfesten Spule (37) umgeben wird, bei der es sich um eine der erwähnten Spulen handelt, und dass ferner an einer Seitenfläche der Aussparung der erwähnte Dauermagnet (35) angeordnet ist, dessen magnetische Achse senkrecht zur Spulenachse liegt und dessen eine Polfläche in kleinem Abstand der äusseren Spulenfläche gegenübersteht, wobei sich Weicheisenkern (36) und Dauermagnet (35) bei der Schwingung des Organs frei gegenüber der Spule bewegen können und die Wände der erwähnten Aussparung im schwingenden Organ Ankerteile bilden, über welche der magnetische Fluss des Dauermagneten (35) durch die Spule wenigstens teilweise geschlossen wird.

109Ö10/0825

2. Schwingungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des erwähnten Dauermagneten (35) wesentlich grosser als der des erwähnten Weicheisenkerns (36) ist.

3. Schwingungssystem nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche des der Spule zugewandten Pols des Dauermagneten (35) zylindrisch gewölbt und der Zylinderform der Spule angepasst ist, so dass der Luftspalt zwischen Aussenumfang der Spule und Polflache wenigstens näherungsweise konstant ist.

4. Schwingungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnte Aussparung die Form eines Zylinders hat, von dem auf gegenüberliegenden Seiten jeweils ein Sektor abgeschnitten ist.

5. Schwingungs system nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

P dass das schwingende Organ an beiden Enden je eine Aussparung mit

einem Weicheisenkern und einem Dauermagneten besitzt und an beiden Enden mit je einer Spule zusammenarbeitet und dass die

Orientierung der Aussparung und der Spule am einen Ende des Organs

um 180 gegenüber der Orientierung der Aussparung und der Spule am anderen Ende des Organs gedreht ist, so dass die gesamte Ausbildung des Organs eine Symmetrie in bezug auf seine Schwingungsachse hat.

109810/0625 PAD ORIGINAL