DE1827469U

DE1827469U - Elektrisch angetriebenes drehschwinger- oder schwerkraftpendelsystem.

Info

Publication number: DE1827469U
Application number: DE1960S0033631
Authority: DE
Original assignee: Leon Hatot SA France
Current assignee: Leon Hatot SA France
Priority date: 1959-03-24
Filing date: 1960-03-23
Publication date: 1961-03-02
Also published as: FR1224395A; DE1820894U; DE1822978U

Description

Sog Anonyme des Etablissements LEON BATOT, 9, Rue Beudant, Paris (17°) Frankreich Elektrisch angetriebenes Drehschwinger- oder Schwerkraftpendelsyntem Die Neuerung betrifft ein elektrisch angetriebenes Schwingersystem niederer Frequenz, vorzugsweise Antriebsorgan für seithaltende Geräte, mit einem selbsterregten durch elektromagnetische Antriebssysteme in Schwingungen unterhaltenen Drehschwinger oder Schwerkraftpendel, bei welchem durch ein zu einer feststehenden Spulenanordnung bewegliches astatisches Permanentmagnetsystem in einer Steuerspule eine Spannung induziert wird, welche nach Ver-

stärkung durch einen elektronischen Verstärker, vorzugswei-

so Tr&nsiBtorverstärker, einen Stromfluse in einer auf das

Permanentmagnetsystem einwirkenden Antriebsspule bewirkt.

Derartige Systeme sind in verschiedenen Ausführungen bekannt.

Die Neuerung bezweckt die Schaffung eines elektrisch angetriebenen Schwingersystemes, der obengenannten Art, das eine einfache Herstellung bei gutem Wirkungsgrad und guter Ganggenauigkeit ermöglicht. Die Neuerung ist dadurch gekennzeichnet. daß die unmittelbar die Spulenanordnung

beeinflussenden Permanentmagneten des astatischen Magnet-

systems einen Luftspalt grossen Querschnitts und geringer graftlinienlänge bilden. daß die Spulenseiten der sehr flach ausgebildeten Spulenanordnung so bemessen sind, daß der Luftspalt von ihnen im wesentlichen ausgefüllt ist, und daß die permanentmagneten wenigstens teilweise überbrückende magnetische Nebenschlüsse mit temperaturabhängiger Permeabilität vorgesehen sind. Vorzugsweise hat die Spulenanordnung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schwingers verlängere, im wesentlichen gerade Spulenseiten, denen die Permanentmagneten bezüglich Fläche und Richtung angepasst sind. Bei einem Drehsohwingersystem ist die Spulenanordnung etwa sektorformig ausgebildet, während die Permanentmagneten etwa trapezförmig ausgebildet sind. Bei einer Schwerkraftpendelanordnung sind dagegen die Spulen ebenso wie die Polflachen wenigstens des Steuermagnetsyatems vorzugsweise etwa rechteckförmig ausgebildet.

Die Neuerung ist anahand der Zeichnung an verschiedenen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die AusfUhrungebeispiele sind zum Teil schematisch dargestellt. Es sind im wesentlichen nur die verbesserten Teile und die für den Betrieb notwendigen Teile dargestellt, welche für das Ver-

tut18 der Wirkungsweise erforderlich sind. In der

Zeichnung zeigen*

1 bio 4 ein welches lnebe-

eondere für den Antrieb elektrischer oder

elektronischer Uhren verwendbar ist.

5 bin 10 sehematisehe Darstellungen isochroner

AntriebeDreheohwinger, welche für elektroni-

acht Präsinionauhren und kleine tragbare Uh-

ren verwendbar sind.

Pigoll bin 16 das Äutriebeorgan einertlektrieehen

Uhr, davon einem besonderen ferromagneti-

schon Gehäuse umgeben ist.

Yig. 17 bin 20 eine Darstellung der Antriebsorgane

für eine Präsinionspendeluhrg welche mit ge-

ringerAmplitude xchwingtt

Fig. 21 bie 37 verschiedene Abwandlungen des Uhrwer-

ke< und der Einzelteile der Uhr gemäß Fig. 13.

Ein Auaführtmgebeiepiel typischer Art in verhältnis-

mäßig einfacher Ausführung ist in den Darstellungen der

Fi. 1-3 in wehr starker VergrSssrtmg gezeigte Diw

schwingende Nasse enthält zwei parallele Querträger aus

WeLeh 1 md yeS, die auf der Achse Ob mittels zen-

traler teller aua Eisen 77 und 78 befestigt sind. Die Quer-

träger sind dünn und schmal ; eie tragen auf einer Seite der

Achse Ob Magneten Al und A2. Diese Magneten mit großem trapezförmigem Querschnitt sind sehr kurz, wie es die perspektivische Ansicht der Fig. 3 zeigt. Die aktiven Polflächen N und S liegen einander mit geringem Abstand. gegenüber und bilden so einen engen Luftspalt. Die Konstruktionsabmessungen, die die besten Ergebnisse ergeben haben, sind in dem Längsschnitt der Fig. 1 und in der Draufsicht der Fig.2 dargestellt.

Die mit der Achse Ob fest verbundenen Teile (die Achse ist sorgfältig gelagert) werden durch eine Uhrenspirale Sp in eine Ruhelage zurückgebracht (Spirale aus "Elinvar"), wobei die gesamte Anordnung einen Drehschwinger bildet welcher unter Berücksichtigung der Regeln guter Uhrenkonstruktionen hergestellt werden muse. Insbesondere müssen die von dem Gewicht herrührenden Kräfte sorgfältig ausgeglichen werden, was leicht dadurch erreicht wird, daß man nach Bedarf Material von den Querträgern aus Weicheisen Fe1, Fe2 wegnimmt.

Man hat erkannt, daß es vorteilhaft ist, den Drehschwinger mit temperaturabhängigen Nebenschlüssen th1 und th2 zu versehen, welche die Aufgabe haben, zwischen den Magneten

Alund A2 und den Jochen aus Eisen Fe1 und Pe2 veränderliche

magnetische Streuflüsse zu erzeugen (s. den Schnitt nach Fig. 1). Der permanentmagnetische Fluss entsteht nur auf einer einzigen Seite der Achse Ob, wie es die auf den ferromagnetischen Teilen dargestellten Pfeile in der Selmittansieht nach Zig. 1 zeigen. Die Einrichtung stellt einen Magnetkreis mit geringem magnetischem

Widerstand dar. Die ylussdichte in der Luft zwischen

den trapestörmigen Polflächen X1 und 51 der Magneten

ist sehr groo* (mehr als 8000 Gauge).

Die fMtjßtehenden elektrischen Wicklungen, die

kurze Impulse auf die Magneten A1 und A2 ausüben, be-

stehen aus zwei einander entsprechenden Flachspulen BO und BM wehr geringer Dicke. Die Wicklungen sind auf den beiden Seiten einer Metallplatte P befestigt (eine ein wenig leitende und nicht-ferromagnetische Platte). Die

Abwenoungayerhältnisee und die zu beachtenden Formen

sind in den Darstellungen angezeigt.

Eine dritte unbewegliche Flachspule BF kann hinzugefügt und entsprechend den Fig. 1 und 2 angeordnet werden. Die Aufgabe dieser Spule wird später beschrieben.

In der folgenden Beschreibung soll die Winkellage des Drehschwingers (oder Blongation) durch den Winkel

zwischen der Syazetrie-Längsachse des Drehschwingers

M'-Ob-M und dem Strahl Ob-x angegeben werden (Strahl,

der mit der Hauptachse der ovalen Spulen BS übereinstimmt). Wenn der Drehschwinger durch die Ruhelage (oder

! otpunkt) hindurohaohwingt, ist der Winkel A. O. Der

von den aktiven Leitern geschnittene Flues (seitliche

Leiter der Spulen) ist ein Maximum wenn der Dreh-

Schwinger wich schnell dreht und in der Nähe der durch

+ el bestimmten Lage vorbeisehwingt (a. Fig. 2).

Die Spulen BO und BM sind mit dem Element G und dem

Transistor TR1 durch die Verbindungen gemäß der Darstel-

lung nach ? i. 3 verbunden. Dr Nebenschluss CR ist

nicht unbedingt erforderlich. Es werden im Folgenden kurz

dieeinzelnen Eigenschaften der Anordnung nach Fig. 1 erwähnt.

Die günstigsten Gangbedingungen werden erhalten. wenn

man dem Drehschwinger eine grosse Schwingungsamplitude gibt ;

ungefähr 2700 (Amplitude der üblichen mechanischen Uhren).

Die angenommenen Frequenzen liegen vorzugsweise zwischen

2 und 5 Es

Bei einem bestimmten Wicklungseinn von BC tritt der

induzierte Strom i aus der Baais b1 aus (s. Fig. 13), wenn

der Dreheohwinger die Gleichgewichtslage um einen Winkel

von ungefähr-11 verlassen hat. In diesem Augenblick lief

fert das Element den Strom i. und die Antriebsspule BM

&

wird von einem kurzen Strom durchflossen. Die Verbindungen

von BM sind derart gewählt, daß die elektromechanische Kraft

(laplaattsche Kraft) auf den Drehsehwinger im Bewegung-

sinne ausgeübt wird. Die Antriebskraft wird unterbrochen,

sobald sich die Magneten von den Spulen entfernen. Man

sieht, daß alle elektromagnetischen Wirkungen während eines sehr beträchtlichen Teils des Schwingungsverlau-

fee des Drehsohwingers zu 0 werden Der Antriebsimpula

wiederholt eich nach einer halben Periode (T) wenn der

Drehochwinger an der Gleichgewichtslage um einen Winkel

+ Torbeichwingt. Die aufeinanderfolgenden Impulse

sind also in Bezug auf den Totpunkt ein wenig gegeneinander verschoben, wie es das Diagramm (a) der Fig. 4 zeigt, Es ist bekannt, daß derartige Impulse nur einen kleinen Einfluss auf die Schwingungsdauer des Drehschwingera haben. Die erhaltene Wirkungsweise ist mit derjenigen einer mechaniachen Ankerhemmung vergleichbar (Hemmung, welche die Schwingungsdauer geringer Amplitude vergrößert).

Durch eine einfache Umkehrung der Spulenverbindungen kann man die Aussteuerung des Transistor TR1 Vor den Durchgängen des Drehschwingers durch die Gleichgewichtslage bewirken, wie.. das Diagramm (b) der Fig. 4 zeigt.
In diesem ? alle iet die von der Phasenverschiebung der Impulse herrührende Isochronismusstörung umgekehrt derwenigen, welche die Arbeitsweise nach (a) hervorruft. Es iet jedoch möglich, die elektromagnetischen Impulse ein wenig mittels einer elektrischen Phasenverschiebereinrichtung zu verzögern. Wenn man beispielsweise der Spule BM einen stark kapazitiven Nebenschluss hinzufügt (s.die Ableitung C-R in der Darstellung nach Fig. 3) verlängert man den Stromdurchgang Im nach der plötzlichen Wider. standserhöhung der Kristalle zwischen den Elektroden e1 und c1. Bei einem beträchtlichen Wert von C verhält sich die elektromagnetische Kraft vor und nach dem Totpunkt 0, wie es das Diagramm (o) der Fig. 4

<eigt, und die Isochronismussterung wird stark vermin-

dert. Man kann natürlich auch andere Verzögeruneseinrichtungen verwenden, die dasselbe Ergebnis zeigen.
Es ist auch möglich, die Dauer und die Verschie-

bung der elektromagnetischen Impulse zu verringern, in-

dem man sehr echmale Magneten auswählt (1 Klein) und

indem man der ovalen Wicklung BO-BM eine sehr geringe Breite L2 gibt. Durch diese kombinierten Mittel erhält der Drehschwinger sehr kurze Antriebsimpulse, die mit Stößen im Totpunkt vergleichbar, und die Eigenschwingungeperiode wird durch die ANtriebakräfte nicht verändert.
Man weiß andererseits, daß die Amplitude der gewShn-

lichten Drehschwinger durch Änderung der Reibung in den La-

gern und durch den Verbrauch der Energiequelle stark verändert wird. Die Verbesserungen der Erfindung ermöglichen es, diese Wirkungen zu vermindern. Eine Regelung der Dreh-Schwingeramplitude erfolgt durch die leitende Platte P, in welcher Induktionsströme auftreten, die mit der Geschwingigkeit größer werden. Diese Wirkung kann veratirkt werden, indem man den Kreis der Spule Bei erzen geringen

Widerstand schlieast. Wenn die Auelenkung 9 1800 über-

schreitet, werden die Windungen von BS von den Induktionentrömen durchflossen, welche eine Dämpfung der Schwingungsenergie bewirken, die sehr schnell mit der Geschwindigkeit und der Amplitude des Drehschwingers zunimmt. Es ergibt sich daraus eine empfindliche Vierminderung der zufälligen Änderungen des Schwingungsbegens.

Die Einrichtungen nach Fig. 1-3 ergeben also neue einfache und wirksame Mittel für die Kompensation der Isochronismusfehler der Drehschwinger für Uhren.

Veraohiedene Änderungen kennen an der Einrichtung

gemäß ig* 1 ** 3 vorgenommen werden mit dem Ziel. eine

bessere Nutzbarmachung der Leiter von BO und BM su er-

reichen und den elektrischen Wirkungsgrad zu erhöhen.

Die Pig. 5-10 zeigen Ausführungsvaianten, die es er-

trauben, gleichzeitig auf die beiden festen Spulenseiten zwei sehr intensive Magnetfelder mit entgegengesetzten Richtungen einwirken zu lassen.

Der Drehschwinger (dargestellt im Längsschnitt in der Fig. 5 und in einem Schnitt senkrecht zur Achse Ob

in der Fig. 6) trägt vier Magnete At. A2, A3 und A4 mit

trapezförmigem Querachnitt, die mit thermomagnetischen

Hebenaohlüßaen th und th2 versehen sind. Die Bremse-

ule BY (Fig. 2t tat durh eine leitende Windung BF-

ersetzt worden, die man mehr oder weniger der Achse Ob des Drehschwingers nähern kann. Durch diese Einstellung kann man die Schwingungsamplitude einstellen und kleine Korrekturen der Periode bewirken.

Der Drehschwinger gemäß den Fig. 7 und 8 unterscheidet sich von dem vorher beschriebenen nur durch die zylindrische Form der vier kleinen Magneten A1 - A4.

Dieee Magneten aind in zwei nicht-magnetischen Querträgern 79 und 80 eingebettet, und die ferromagnetischen

Kreiae wind durch Jochplatten aus Weisheiten 81 und 82

geaohloeeen. Die Platte 81 aus hochpermeablem Stoff bil-

det einen magnetischen Schirm zwischen den Magneten und

derSpirale Sp.

Die Bremaspule B ? kann für verschiedene Zwecke ver-

wendet werden* Anstatt aie kurxzuschliessen, kann man

eie an eine Hilfeenergiequelle G2 mittels veränderbarer

Widerständeansohliesaen, um von fern die Schwingungs-

frequenz. zu berichtigen. Man kann auch BF an einen perio-

dieche Strömt liefernden Generator EI anaohliesaen der

dazu bestimmt iet, den Drehschwinger durch ein bekanntes

Verfahren zu ynohronisieren. Ein Schaltungabeiapielt wel-

ches die Sicherung der Synchronisation und der Nachstellung der Abweichungen ermöglicht, ist im unteren Teil der Fig. 8 dargestellt.

Die Fig. 9 und 10 stellen einen Drehschwinger dar, der mit acht Magneten und mit zwei Wicklungen BM und BC versehen ist, die symmetrisch in Bezug auf die Achse Ob angeordnet sind. Diene Konstruktioneart ist nur für Drehschwinger geeignet, die normalerweise mit einem verhältnismässig geringem Winkel schwingen (Amplitudenbereich, der 1200 nicht überschreitet).

Wenn der Drehschwinger den Gang einer Uhr steuert, kann man die Hilfsspule BF dazu benutzen, Anzeigeabweichungen schnell nachzustellen. Man verfährt beispielsweise in folgender Weiser Die Periode des selbstangetriebenen Drehschwingers wird, nachdem die Bremsspule BF kurzgeschlossen ist, derart eingestellt, daS die Uhr einen kleinen systematischen Vorlauf aufweist. Zur zeitweisen Korrektur der Anzeigeabweichung betätigt man den Unterbrecher K derart, daß die elektromagnetische Bremsung während einer gewissen Dauer aufgehoben wird. Nach der Unterbrechung des Kreises von BF nimmt die Amplitude des Drehschwingers zu, und, sobald sie 180 überschreitet, ergeben sich neue Antriebsimpulse, die davon herrühren, daß zweimal je halbe Periode die Magneten A1 und A2 vor den Leitern der Spule Be vorbeischwingen. Die Antriebsimpulse, die in Bezug auf den Totpunkt

verschoben wind, verändern stark 41e Periode, und man

kann erreichen, daß der Drehschwinger mit einer großen

normalenAmplitude schwingt mit einer beträchtlichen Ver-

grSBerung der Periode. In dieeea Fallt nimmt der Vorlauf

der Zeiger der Uhr fortlaufend ab und man kann die normale

Wirkungeweiae wtderherstellen, sobald die Uhr die genaue

Zeit anzeigt. Der Kontakt K kann selbsttätig durch einen

Schalter mit verschiedener Wirkungsweise geschlossen werden.

wobei die Dauer der Zeiteinstellung einstellbar und je nach

dem zu berichtigenden Vorlauf bestimmbar ist. Es eind ver-

sohiedene selbsttätige Unterbrechernysteme beka=tg die nach

einem vorbestimmten Zeitablauf, der auf einem Zifferblatt an-

gezeigt wird, einen Kontakt K betätigen kennen.

Die Fit bie 16 zeigen weitere Auaführungsvarianten

einesUhrwerke. Um die Spule BM heram befindet sieh eine Hilfs"

wicklung Ja, welche eine induktiven Empfänger darstellt. Der

Drehsohwinger ist gegen auesere Magnetfelder abgeschirmt

durch. einen doppelten Schutzmantel aus aehr weichem Eiaen

oder einer hochpermeablem Regierung ! 1. kreisfSraige Gehäuse

EOtt daa konzentrisch zur Aohee Ob de « Drehechwingera ist und

2. Gehäuse 302. Die Dicke den zusammezigesetzten Drohnchwingern

Ist aufgrund der Formgebung der die Magneten tragenden und

die Magnetkreie eohliexsenden Seile stark vermindert worden

(derSeil A3 aus dünnem auageatantem und gebogenem Metalle

wie ihn die Fig. 12 und 14 zeigen, kann aus Weicheisen oder

einer dehnbaren vormagnetieierten Legierung bestehen). Das

erste Rad RO des Xeigergetriebes wird bei federn Durchgang

den Drehsohwingere durch den Totpunkt durch die sehr leichte

Klinke 85 au Stahl, welche auf dem Steuerarm 86 gelenkig befestigt ist, um einen Zahn weitergedreht. Dieser Arm wird periodisch durch einen Finger 87, der sich in geringer Ent

warnung ton der Achse Ob des Dreh8chwinger befindet. nach

linke abaelenkt. Bin kleiner Magnet 8S hält die Klinke 85

min Kontakt mit der Verzahnung von RO. Der Arm 86 wird in

die Lage.."8. J1C'11 durch eine geringe magnetische An-

ziehung zurückgezogen, welche durch den festen Magneten 89

ausgeUbt wird (wiche ri%. 13 Man aieht, daß der Arm 86

d in hirm*$ Ba 1 hindurig

durbh ein* klein* lutsaparung den Schi=eo ZU1 hindurchgehti

woduroh magnetische Störungen ausgeschaltet sind.

Die rüokIWfie Bewegung van RO wird durch eine Lamelle

90 Teraindert, deren Ende einen Stein trägt. Die Zeiger be-

wegen wieh ohne Rüelaut.

Die kleinen Magneten Al und A2 den Drehochwingero közmen

leicht ohne wesentlichen Materialverlust hergestellt werden,

index man eine lange Stange 91 in rechteekige Abschnitte un-

terteilt (siehe Fig. 15).

Die Fig. 17 bis 20 zeigen die wesentlichen Teile eines Schwerkraftpendels, dessen Schwingung mit Hilfe einer Einrichtung aufrechterhalten wird, die derjenigen des Drehschwingers nach Fig. 2 entspricht. Die mit einer Wechselbewegung geringer Amplitude bewegte Pendelmasse enthält die

folgenden grundlegenden Teile ; ein Rohr MP grossen Durohmen-

wäre und großer Dicke aus Weicheiseni das an Ende der Pendel-

etange aua"InTe. r" befeetigt ist und einen Querträger aus

Weicheiaen 929 der entsprechend ? ig. 17 angeordnet ist. Die

kleinenPermanentmagneten hoher Qualität 93 94 95 tmd 96

werden Ton den Teilen MP und 92 gehalten und bilden zwei Luft-

. palte. t1 und et2, 41e in vertikaler Richtung durch auaseror-

deutlichstarke Magnotflünne durchsetzt werden (siehe die per-

ap. kt1T18chen Dar8tellungen in Fig. 18). Wenn daß Pen6el in der

Ruhelage ist, befinden. ich 418 Längsaohsen der Magneten in der

Vertikalen, die 4% woh den Aufhängepunkt den Pendels Yerläuft.

Die rechteckigen Flachapulen BM und BC werden von einem

Tyäger aus Isoliermaterial gehalten (nicht-darestellter Trägere

und zwar in den i n der Pig. t7 gezeigten Lagen. Man sichte daß

die Windungaebenen horizontal verlaufen und daß die Spulenachsen

mit den Achsen 13 der Magneten zusammenfallen, wenn das Pendel

durch die Vertikale schwingt. Der Luftapalt ef hat eine sehr

geringe Ausdehnung und die Amplitude der Wechselbewegung der Pen-

delmasee (nahezu horizontale Bewegung) muss wenigstens vier Mal

eo groaa wie die Breite der aktiven Pole von 95 und 96 sein. Un-

ter diesen Voraussetzungen durchschneiden die Kraftlinien zwi-

wehen 95 und 96 die Wicklung BC nur, wenn sich die yendelstange

wehr nahe der Vertikalen befindet.

Die elektrisehe Sohaltung ist oteheatieoh in Fig 19

le. Worm das Pendel schwingt) wird die Spule BM von

kurzenStromimpulson i durchtlonaent und zwar ein wenig nach

jed » Durchgftng in beiden Sobwin. « ungeriehtungen duroh die Ver-

tikale (sieht die graphische Darstellung in Pig. 20) Die ge-

ringe Phaetnyerschiebung der Antriebsizapulee in Bezug auf den

Totpunkt <ra8glicht a dan Ißochroniaus des Pendels zu ver-

bessern. Die rohrförmige Masse aus Weicheisen MP bildet einen

magnetischen Schirm, welcher Störungen aufgrund äuaserer Felder

verhindert*

Ein Signal mit doppelter Frequans der Pendelbeweung'

tritt an den Klemmen eines Widertandes R auf, der in dan Kreis

derSpule Bye eingelchaltet Ist (nishe ? 13. 19). Diesen Signal

wird vorzugsweise verwendet, um tJinen Ví ! ratärka BASe (T !'1gger" oder

Baculod sola-JourdM") auu-laon (bistbil Einrichtung,

dielaufend in elektr,nischen Rchennachin vernet uird und

di<9 Rit Hilf von Hniblitr verwirklicht ist). Ms periodische

Spannung ES, die am Ausang ds 7<rptrk$rs BASC arbeiten wird

ist in F4. 20 aln Diagrao arallt. Dice Sp&unUR ist eine

mit zigenn=t,-% n-Re--liteckivellent die

$asermöglicht, mit ausgezeiohneter Sicherheit einen elektroni-

nahen Zähler oder ein oder

auch einen Synchronmotor mit ruckweise drehendem Magneten ssu be-

tätige, enn beispielswcise die Periode des Pendels MP zwei Se-

künden ist (Pendel Ton ungefähr 1 Lä-ag) erhalt J. ie Antrieba**

spule BR Stromimpulse mit einer Dauer von 1 eck., die durch Un-

torbrechungen Ton 1 sek. getrennt sind In den Unterbrechungen

kommt der Polariationamagnet AP zur Wirkung umd dreht den Ro-

tor A 21 der einen Zeitzähler betätigen kann, dessen Sekunden-

seiger « ich mit Sprüngen Ton 1 sek. yorwärtsbewegt. Wenn di.

Periode von MP 1 aek. 1st, bewegt sieb der Sekundenzeiger mit

Sprüngen von 1/2 Stck. Dauer.

Die Periode des bewegten Pendels nach Fig. 17 wird durch

eineFernsteuerung genau eingestellt, welche durch einen Korrek-

turelektromagneten oder einen sehr empfindlichen Magneten be-

wirkt wird (Spule BR, die Ton einem geringen Steuerstrom durch-

flossen wird, oder der kleine Magnet 97. dea. en Orientierung

durch eine passende Übertragung geändert wird).

DasAntriebewyatem nach ? ig. 19 ermöglicht die Herstellung

TonZeitwachbern =d Xutteruhren sehr hoher Präzinione welche

keine geschmierten Teile enthalten. Das Pendel, das in einem sehr

einfachen dichten Gehäuse eingeschlossen ist, ist vorzugsweise

in einem Teller aufgentelltg wo die Temperatur genau konetant

bleibt.Ea wird aus der Ferne geateuert und korrigiert.

Man kann auch Uhren für den Hausgebrauch herstellen, die

durch ein kleines Zählräderwerk vervollständigt sind, das unsit

telbar durch das Pendel nach Fig. 17 betätigt wird. In diesem

fall.kann eine Temperaturkompensation leicht mit Hilfe eines

thermo~agaetisohen.. ben8ohlu8sea th erreicht werden, welcher

wwisohen KP und dam Xagneten 93 angeordnet iat, wie es die

rig. 17 und 18 zeigen.

Die Fig. 21 bie 24 stellen eine vereInfachte Ausführung

des Uhrwerks nach Fig. 11 dar. Obwohl die am Umfang angebrach-

ten Folteile auf zwei verringert sind (ein Pol N gegenüber

einemPol 8 angeordnet), bleibt der Verbrauch genügend klein,

wenn mann ein<-Sn*rgiequolle Terhältniaaä ei groe er Kapazität

verwendet (oralte Element G mit der vom Gehäuse zugelassenen

Dieke oder ein leicht wieder aufladbaren Akkumulator). Die Maße

denAntriebedrob » bhwingern besteht im wesentlichen aus zwei

dünnen Magneten Al 1 und A. 2 gleicher Form, die durch Abtrennen

Ton einem analzten Blech auf der Basis von Maen-Kobalt oder

Kupter-Vanadia erhalten sind. Das Blech muss eine magnetische

Vorzugsriohtung aufweisen im Sinne da Pfeiles f (Fig. 22) y damit

man eine Entmagnetiwierungakurve mit tolgendn Xindstwerten

erhälti Br m 1100 Gausop Ro « 350 Oratod. Die für die Magneten

g w&hlte FerN wiehert die annäherende Aewuchtun d$s Dreh-

schwingern. Die Gegengewichte All$ A2t sind mit einem weichen

ttbersq... er.. hen (Ltm1 ttel), und man kann leicht die AU8wuoh-

tungvollendene indem x= einen Teil dienen Xaterials entfernt.

Die Magnetisierung wird noch dem vollständigen Einbau der Teile

All A2 auf einen zentrischen Teller aus Weicheisen, der Ton der

Bohne Ob durchsetzt wird, bewirkt. Die durohbrochenen Teilt A1'

und *21 dürfen nicht magnetisiert worden* Die Ausführungsart er-

gibt einen sehr flachen Drehschwinger, denn man kann folgende

Dimensionenerreichens Dicke jede. Magneten 0,'bis o, a mm,

Abstand der Magneten (oder Luftapalt) 1 bis 12 mm. Die Pol-

fläehen N und S wind verhaltniemäxsig grows, der magnetische

Widerstand den Zuftopalten ist gering und man kann eine wirk-

j ! mme Flußdiohte von über 6000 Gausa aufrechterhalten. Das Uhr-

werk ist in einem zylindrischen Gehäuse Be eingeschlossen, das

einenSchutKmantel gegen äuwsere magnetische Felder bildet.

Dieser Sohutzmantel kam mehrere übereinander angeordnete dün-

ne Ballen aus reinem Eieen und aue Eisen-Niokel großer Permeabi-

lität enthalten und kann gegebenenfalls mit einer metallischen

Schiebt guten Auehens wie Gold oder poliertem nioht-rosten-

dem Stahle bedeckt eein.

Wenn der Drehschwinger in der Ruhelage ist, zuen seine

L&ageaohae OW nach einem Stahl OY dea ehäueee ausgerichtet

aeing wie es die Geeamtannicht nach Fig. 21 zeigt. Der Abstand

. wischen den Polen 1-8 und dem Schutzmantel Eo ist dann ein

Minimum, und dieaer Abstand muas wenigstens ein Fünftel des

Innenhalbmeweera des Gehauaes erreichen, damit die Anziehung

aufgrund von magnetischen Streuflüaaen gering bleibt. Die Schwin-

aungstrequeut die mit Hilfe der magnetischen Spirale 3p erhal-

ten wird, muaa oberhalb von 2 Hz liegen (z. B. hat man testge.

« teilt, da@ 3 EüE ein ausreichender Wert ist). Die Schwingungs-

amplitude muan zwischen 180 und 2700 liegen und man hat festge-

stellt, daß die Eigensohwingungwdauer dea Drehschwingera aioh

leichtrergröeotrtp wo= die Amplitude 180 bis 2700 übersteigt.

Meae Änderung erfolgt aufgrund einee kleinen veränderliohen

Rückzugsaomenta, welchem durch die Anziehung der benachbarten

Magneten Al und A2 sowie des Schutsmanteln So bewirkt wird. Die-

Feg Moment ist nicht proportional der Drehung des Drehschwingers

(oder Elonlat1on), und e. wechselt, wenn die Elongation 1800

überochreitet. Um den looohroniamustehlerp der durch die magne-

tische Anziehungskraft bewirkt wird, zu korrigieren, verwendet

man die elektrische Antriebseinrishtung, die in Pig* 23 schema-

tisch dargestellt ist. Man stellt die Verbindungen derart her$ daß die Antriebsimpulse nur nach den Durchgängen durch den Totpunkt erzeugt werden (siehe die graphische Darstellung in Fig.24, die dem Diagramm b der Fig. 4 entspricht). Man kann such den

leoohronismus mittels eines kleinen Hilfsmagneten A< bewirken

der auf Eo befestigt und derart angeordnet ist, daß die Pole des Drehschwingers leicht surüokgetoßen werden.

Um die Amplitudenänderungen zu vermindern, : fügt man eine

Induktionaatrom-Dämpfungseinrichtung hinzu die von einer

tenden Schleife 100 gebildet ist, die mittels zweier Pfeiler 101,

die entsprechend Ton der Achse Ob entfernt sind# befestigt ist*

Die Windung 100 ergibt sich durch Ausstanzen aus einem dünnen Blech aus reinem Kupfer oder Aluminium. Sie wirkt nur$ wenn die Slongation 1500 überschreitet.

Die Fig. 25 und 26 stellen in stark vergrössertem Maßstab eine Übertragungseinrichtung dar, die insbesondere fUr das Werk der Uhr nach Fig. 21 geeignet ist. Auf der Achse Ob ist mit

leichter Reibung ein geschlitzter Bund angeordnet, welsher einen

Finger 103 aus nicht-rostendem Stahl trägt (Finger dessen Ende

abgeflacht ist, wie es die perspektivische Ansicht nach Fig. 26

zeigt). Diener Pinger betätigt ein extrem leichtes Zahnrad RO

(Rad mit einem Durchmesser unterhalb 6 am, dessen Zentrum duroh-

brechen ist# bis auf die Enden der dreieckigen Zähne, welche

der Abnutzung widerstehen müßten). Das Rad wird mittels einer

Sperrklinke aus Saphir oder Rubin 104p welche = Ende einer 1=-

gen und sehr dünnen Lamelle 105 angekittet ist, in seiner Ruhelage gehalten. Diese Lamelle stützt sich leicht gegen den einstellbare Anschlag 106 ab, und es besteht normalerweise ein

geringe* Spiel zwischen dem Keil 104 und der Verzahnung derart,

daß das Rad RO keine Stöße erhält und auf sehr feinen Lagerzap-

fen befestigt werden kann. Eine sehr biegsame Lamelle 107 wider-

setzt sieh abfälligen Rückdrehungen von RO (Rückdrehungen die

einen Winkel-$, überschreiten). Die Lamelle 107p die auf dem

Anschlag 108 ruht, erhebt sich nur um eine äusserst geringe Höhe, und sie bewirkt keine wesentliche Dämpfung. Man sicht, daß man alle Energieverluste durch Stöße und Reibung auf ein Minimum herz ringert hat, ohne indessen die Sicherheit des Weiterschaltens von RO zu beeinträchtigen. Die Verminderung der mechanischen Verlustleistung ermöglicht es, den elektrischen Wirkungegrad der vereinfachten Drehschwinger nach Fig. 21 zu verbessern. Alle in den ? ig. 25 und 26 dargestellten Teile sind in nicht-magnetischem Metall ausgeführt. Aufgrund des geschlitzten Bundes 102 kann man

leicht den Angriffspunkt des Fingers 103 verändern, wodurch

es ermöglicht wird, die Phase des passiven Impulses zu ver.

ändern. Man ferfügt also über ein zusätzliohen Mittel, um den

I. oohronismua des Drehaohwingers genau einzustellen. Die Pig.

27 bis'4. eigen Ausführung. varianten der Uhr nach Fig. 11.

Die grundlegende Änderung besteht in der Ausbildung Ton vier am Umfang gelegenen Polen mittels zweier Magneten A1 und A2 in Form von Ringteilen (Die Magneten sind in perspektivischer Ansicht in der Fig. 29 dargestellt). Diese Magneten sind durch zwei nicht-magnetische Teile 109 und 110, die Gegengewichte bilden, ausgewuchtete Die mit dem Element mittels eines Transistors Tr (Fig.
23) verbundene Wicklung wird von zwei konzentrischen Spulen BO und BM gebildet, die durch ein kurzgeschlossenes Leiterbündel BD getrennt sind (diese dritte Wicklung verhindert eine permanente induktive Kopplung zwischen den Eingangskreisen und Ausgangskreisen des Verstärkers).

Die Magneten A1 und A2 sind in kreiefõrmige Nuten von

zwei leichten Querträgern 111 und 112 aus Duraluminium einge-

kittet. Man kann kleine Plättchen thl und th2 zwischenlegnt

welohe thermomagnetische Nebenschlüsse bilden (siehe die

Schnittansicht den Drehechwingers nach yig. 28 und Fig. 29).

Die FiS.'1-'4. eigen Ausführung. varianten der steuereinrich-

tung nach Fig. 25. Daa Zahnrad RO aus Stahl wird in die richte-

ge Lage durch eine kleine magnetische Sperrklinke gebracht, die

durch einen kleinen zweipoligen Mikromagneten 115 gebilde

(f der aug tstEldrAt beß*htF er

(l1S-'2), der aus Xagnetstahldraht besteht. Eine Sperrk11nke

aus Saphir 104$ der Ton der Verzahnung etwas entfernt let, Ter-

hindert eine übermäßige Drehung d<ta Rades RO.

Die vorher beschriebenen Antriebsorgane (Fig* 21) und 27)

ermöglichen die Herstellung von Mikromotoren, die sich in einem einzigen Sinne drehen. Die Fig. 36 - 37 zeigen an einem Ausfuhrungsbeispiel einen Kleinstmotor dieser Art, der in einem Gehäuse Bo eingeschlossen ist, das einen hypermagnetischen Schutzmantel bildet. Es ist möglich, auf diese Weise sehr flache Mikromotoren zu bauen mit einem Durchmesser unterhalb 15 mm, welche für einen dauernden oder unterbrochenen Aufzug von durch klassische Hemmungen gesteuerten Zeitmeßgeräten geeignet sind (das Prinzip ist in der französischen Patentschrift 1 090 564 aus dem Jahre 1953 der Anmelderin dargelegt.) Die Fig. 35 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Uhr nach

den zig. 21-27. Der Drehschwinger weist zwei Magneten mit drei

3 ? eXen auf (awtatiache Einrichtung mit xwei Magneten mit aufeinan-

der folgenden Polen in Form von Ringteilen mit dem Zentrum Ob).

Die Spulen BC und BM sind benachbart (eine Anordnung, die bereite

iadder fra-nzNwiechen Zusatzpatentachrift 70 012, Fig. 1 aus dem

Jahre 1956 der Anmelderin beschrieben ist). In die Uhr sind zwei Energiequellen ei@gebracht, von denen eine als Ersatz dient. Dienormale, in Betrieb befindliche Quelle kann von einem wiederaufladbaren Akkumulator Ga gebildet sein.

Anstelle der beiden in Fig. 35 sichtbaren benachbarten Spulen kann man in einem beschränkten Sektor (Gesamtwinkel unterhalb 45°) drei dicht beieinander liegende ovale Spulen anordnen, von denen die mittlers BC das Eingangssignal für den Transistor erzeugt, während die anderen in Reihe geschalteten Spulen die Antriebawioklungen bilden (die aktiven Leiterbündel sind vor mehreren an Umfang angeordneten wechselnden Polen den Drehschwingers angeordnet).

Jede der oben beschriebenen verbesserten Einrichtungen

oder mehrere dieser Einrichtungen kombiniert können in verb

echiedenen Art von Uhrwerken und m&gneto-elektriaohen NeB"md

Kentrollinatruaenten verwendet werden, insbesondere in Zeitmeß-

eräten Zeitschaltern, ZeitachNtber, Registriergeräten Frequenz-

normalien, Mikroamperemeternt Resonanzrelais uaw.

Dieverbesserten Schwinger und Drehachwinger kennen mit

verschiedenen Arten von Anzeige-übertragungSjgeräten oder Ab-

nehmers verbunden werdent welche für die Verstärkung und Ubertra-

gung geeignete Strome liefern. Insbesondere kann man bekannte

Kombinationen von Leistungstransistoren der Art P. N. P. und N. P. N.

verwenden, welche zwischen zwei zuständen umkippen, um Wechselztröme in Form von Rechtecken und mit einer gleichen oder einem Bruchteil der Frequenz der schningenden Massen zu erhalten.

Man kann so Wechselstrommotoren speisen (insbesondere einen Motor, der nicht mit einem Polarisationsmagneten AP versehen ist).

Das vereinfachte Zubehör in der in Fig. 37 gezeigten Abführung kann durch verschiedene Instrumente, wie Oszilloskope und die Amplituden des Drehschwingers messende Geräte verb vollständigt werden. Diese letztere Messung ist leicht durchzuführen, indem man die Tatsache verwendet, daß die in der Spule BO der Schaltung nach Fig. 3 induzierte Wechselspannung proportional der Winkelgeschwindigkeit ist und infolgedessen auch der

Grbge den Schwingungsbogena, Es genügt also, diese Spannung zu

verstärken, um eine neue Einrichtung für die Kontrolle des Gan-

ges des Uhrwerks zu erhalten. Diese Kontrolle kann bewirkt wer-

den, ohne daß das dichte Gehäuse, welches das Uhrwerk enthält,

geöffnet wird.

chutzansßrüche.

Claims

S ehut&aneprche ""1 Ir,. 11 1"T 1

1. Elektrisch angetriebenes Schwingersystem niederer Frequenz, vorzugsweise Antriebsorgan für zeithaltende Geräte, mit eine. selbsterragten, durch elektromagnetische Antriebssysteme in Schwingungen unterhaltenen Drehschwinger oder Schwerkraftpendel, bei welchem durch ein an einer feststehenden Spulenanordnung bewegliches asiatisches Per-

manentmagnetsystem in einer Steuerspule eine Spannung induziert wird, welche nach Verstärkung durch einen elektronischen Verstärker. vorzugsweise Transistorverstärker, einen Stromfluss in einer auf das Permanentmagnetsystem einwirkenden Antriebsspule bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die unmittelbar die Spulenanordnung (BS, BM) beeinflus- senden Pemanentmagneten (Al-A4p 93-96) den astatiaohen Kagnetsytema einen Luftspalt grosaen Querschnitts und ge- rinder Kraftlinienlängen bilden, daß die Spulenaeiten der aehr flach ausgebildeten Spulenanordnung (BC, RM) so bemes- neu sind, daß der Luftspalt Ton ihnen im wesentlichen ausge-

füllt ist, und daß die Permanentmagneten (A1-A4, 93) wenigstens teilweise überbrückende magnetische Nebenschlüsse (th1, th2) mit temperaturabhängiger Permeabilität vorgesehen sind.

2. Schwingersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenanordnung (BC, BM) senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schwingers verlängerte, im wesentlichen gerade Spulen. alten hat und die Permanentmagneten (A1 - A4, 93-96) diesen Spulenseiten bezüglich Fläche und Richtung angepaßt sind.

3* Drehschwingersystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet. daß die Spulenanordnung etwa sektorförmig und die Permanentmagneten etwa trapezförmig ausgebildet sind (Fig. 3, 6, 9, 10). 4. Drehachwingersyetem nach Anspruch , dadurch gekenn- zeichnet, d das Permanentmagnetoystem einen Luftspalt bil-

dende, in Bewegungsrichtung magnetisierte, kreisringsektorförmig Scheiben (A1, A2) enthält (Fig. 27-30). Drehochwingersyntem nach Anspruch 4, dadurch gekenn-

zeichnet, daß die Scheiben aus aneinandergesetzten, gegensinnig magnetisierten Teilen bestehen (Fig. 35 - 37).

6. Drehschwinger-Anorndung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (BO, BM) der zugehörigen Spulenanordnung kreissektorförmig ausgebildet und nebeneinanderliegend angeordnet sind (Fig. 35) * 7.Drehschwingereystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

zeichnet, daß das Permanentmagnetsystem (A1 - A4) auf einer Seite der Drehachse (Ob) angeordnet und das Gegengewicht auf der anderen Seite der Drehachse (Ob) als ein mit einer Brems- spule (B ?) xusammenwirkender weichmagnetischer Teil (Fe e2' 80) ausgebildet ist g 1 t a, 5 « 8e

8. Drehschwingersystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß das permanentmagnetsyatem (A1 - A4) auf beiden Seiten der Drehachse (Ob) an etwa doppelsektorförmigen Scheiben aus weichmagnetischem Material befestigt sind (Fig. 9, 10, 37).

9. Drehschwingersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschwinger aus zwei Blechen (A1, A2) auf Biaen-Keb&lt-oder Knpfer-V&n&dium-Baeia mit magnetischer Vorzugerichtung senkrecht zur Bewegungerichtung in der Bewe- gungsebene besteht, die auf einer Seite der Drehachwe (Ob)

gegensinnig magnetisiert und durch die Achse umgebene weichmagnetische Mittel (98) miteinander verbunden sind (Fig. 21, 22).

10, Drehschwinger-Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 7, 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenanordnung (BÖ, BX) auf einer Seite der Drehachse (Ob) angeordnet Ist und auf der anderen Seite eine aus einem Blech ausgestanz- te Leiterschleite (BF') vorgesehen ist (Fig. 5t 66t t 27). 11. Drehochwinger-System nach Anspruch 10, dadurch gekenn « zeichne !, daß die Leiteraehleife (BF*) in Richtung auf die Drehachse (Ob) beweglich ist (Fig. 6). 12. Drehsohwingereyetem nach einem oder mehreren der An-

sprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß das System von einem besonderen Gehäuse (EC1) aus weichmagnetischem Material angeben ins 13. Schwerkraftpendel-System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Pendelgewidht aus einem Spulenkanordnung (BC, BM) und Permanentmagnetsystem (93 - 96) im wesentlichen umgebenen Mantel (MP) ausweichmagnetischem Material besteht (Fig. 17).

14. Schwerkraftpendel-System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Mantel (MP) gebildete Raum durch eine Zwischenwand (92) aus weichmagnetischem Material in zwei übereinanderliegende Teile unterteilt ist, welche je eine Spule (BC, BM) der Spulenanordnung mit dem zugehörigen Magnetsystem (93 - 96) aufnehmen (Fig. 17, 18).

15. Schwerkraftpendel-System nach anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Steuerspule (BC) ebenso wie die Polflächen des Steuermagnet-Systems (95, 96) etwa rechteckförmig ausgebildet sind (Fig. 17-t9). 16. Schwerkraftpendel-System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, da. 8 di$ Polfläche des Steuermagneten (96)

gegenüber der Querschnittsfläche des übrigen Magneten verringert ist (Fig. 17, 19). 17. Schwerkraftpendel-System nach einem oder mehreren derAnsprüche 13-16$ dadurch gekennzeichnet, daS unterhalb et weiehmagnetischen Pendelgewichtat (MP) symmetrisch zur Peadelruhelage zur Gangkorrektur ein rertitellbarer Permanert- wagnet (97) eder eine voa einem Steueretrom durchflossene Spu- le (BR) angeordnet ist*