DE2038124A1

DE2038124A1 - Elektromagnetische Antriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE2038124A1
Application number: DE19702038124
Authority: DE
Inventors: Masashi Usui
Original assignee: TOKYO TOKEI SEIZO KAISHA Ltd
Current assignee: TOKYO TOKEI SEIZO KAISHA Ltd
Priority date: 1969-11-17
Filing date: 1970-07-31
Publication date: 1971-06-03
Also published as: CH1588270A4; JPS4828711B1; DE2038124B2; FR2067326A1; US3688488A

Description

W 1624

Tokyo Tokei Seizo Kaisha, Limited, Japan

Elektromagnetische Antriebsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Antriebsvorrichtung, insbesondere für Uhren, mit einem auf einem Unruherad angeordneten Permanentmagneten und einer einzigen Spule, die sowohl zum Antrieb als auch zur Lagefeststellung des Permanentmagneten dient und an eine Antriebsschaltung angeschlossen ist, 'die Transistoren enthält.

Es sind elektromagnetische Antriebsvorrichtungen für Uhren bekannt, die eine Antriebsspule und eine Detektorspule (zur Lagefeststellung des beweglichen Permanentmagneten )enthalten. In jüngster Zeit wurde ferner eine m elektromagnetische Antriebsvorrichtung vorgeschlagen, bei der eine einzige Spule sowohl zum Antrieb als auch zur Lagefeststellung dient.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetische Antriebsvorrichtung der letztgenannten Art so auszubilden, daß sie Selbsterregungseigenschaften besitzt und sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Antriebssehaltung einen ersten und einen zweiten Transistor von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp aufweist,

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deren Kollektoren über die Spule miteinander verbunden sind, daß die Basis des ersten Transistors über einen Widerstand mit dem Kollektor des zweiten Transistors und die Basis des zweiten Transistors über die Parallelschaltung eines Kondensators und eines Widerstandes mit dem Kollektor des ersten Transistors verbunden ist, und daß die Emitter der beiden Transistoren über eine elektrische Stromquelle miteinander verbunden sind«

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigen

Fig. 1 eine Prinzipanordnung der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung!

Fig. 2 Diagramme zur- Erläuterung der Wirkungsweise

der Anordnung.

Die Schaltung gemäß Figo 1 enthält einen npn-Transistor Tr₁, einen pnp-Transistor Tr₃₁, eine Spule L mit einer noch näher erläuterten mehrfachen Funktion₉ Kondensatoren CL, C₀, Widerstände R₁, Rp sowie eine Stromquelle E. Die Schal= tungsverbindung dieser Elemente ergibt sich aus der Zeichnung.

Mit einer gemeinsamen Unruhewelle P sind in einem vorbestimmten Abstand zwei Unruheräder· T₁ und T₂ fest verbunden. An bestimmten Umfangsstellen der Unruheräder T₁ und T₂ sind Magnete M₁ und M₃ einander gegenüberliegend angeordnet. Die einander zugewandten Flächen der Magnete M₁, M₂ besitzen entgegengesetzte Polarität _s so daß sich ein Magnetfluß zwischen den Magneten M₁ und M₉ ausbildete Den Magneten M₁ und M^ diametral gegenüberliegend sind an den Rädern T₁, T₂ Ausgleichsgexfichte B₁ _s B₂ vorgesehen.

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Das eine Ende einer Haarnadelfeder S ist fest mit der Unruhewelle P verbunden, während das andere Ende an einer nicht dargestellten, feststehenden Halterung angebracht ist. Die Spule L befindet sich zwischen den Magneten M. und Mp.

Läßt man zunächst bei der Betrachtung der Wirkungsweise die Unruheräder T₁ und T₂ sowie die Magnete M. und M₂ außer Betracht und schließt einen nicht dargestellten, in Reihe mit der Stromquelle E angeordneten Schalter, so fließt ein Strom von dieser Stromquelle E über die Emitter-Kollektorstrecke des Transistors Tr₂, durch die Spule L und über die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors Tr.,. Der Kondensator CL wird durch den Basisstrom des Transistors Tr₁ aufgeladen.

Mit zunehmender Aufladung des Kondensators C₁ wird das Basispotential des Transistors Tr₂ stärker positiv; bei einem gewissen Wert geht der Transistor Tr₂ in den nichtleitenden Schaltzustand über. Der Kondensator CL entlädt sich dann über den Widerstand R^. Nach beendeter Entladung wird der Transistor Tr« wieder leitend, und das genannte Spiel wiederholt sich. Die Transistorschaltung gemäß Fig. 1 ist somit eine selbsterregte Schwingschaltung. Der Strom durch die Spule L während dieser Zeit ist in Fig. 2a dargestellt.

Nun ist andererseits jedoch die Spule L zwischen den , Magneten M₁ und M_ der Unruheräder T₁ und T_? angeordnet. Wenn einer der Impulse P₁ die Spule L durchset zt, werden die Magnete M^ und M₂ durch die Spule L abgestoßen. Dies resultiert in einer Drehbewegung der Unruheräder T₁ und T₂ um die Achse der Welle P.

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Die Energie dieser Drehbewegung wird in der Haarnadelfeder S gespeichert. Drehen sich dann die Unruheräder T₁ und Tp aufgrund der Rückstellkraft der Haarnadelfeder S in entgegengesetzter Richtung und passieren die Magnete M₁ und Mp die Spule L, so wird in dieser Spule eine elektromotorische Kraft erzeugt; diese Spannung ist in Fig. 2c veranschaulicht.

Wenngleich der Transistor Tr₁ während der positiven Halbwellen der Wechselspannungsimpulse leitend ist, wird die Basis des Transistors Tr₁ während der negativen Halbwellen der Spannung positiv, so daß der Transistor Tr₁ in den nichtleitenden Schaltzustand übergeht und kein Strom fließt. Der Transistor Tr₁ bewirkt somit,in anderen Worten, einen Phasenverschiebungseffekt.

Durch die Spule L fließt somit ein Strom nur in Richtung vom Kollektor des Transistors Tr„ zum Kollektor des Transistors Tr₁. Dieser Strom ist in Fig. 2d veranschaulicht.

Fig. 2b veranschaulicht die sinusförmige Bewegung der Unruheräder. Wird die Zeitkonstante T = C₁R₁ (bestimmt durch den Kapazitätswert des Kondensators C₁ und den Widerstandswert des Widerstandes R₁) so gewählt, daß der Antriebskreis jedesmal dann einen Impuls erzeugt, wenn die Unruheräder die Ausgangslage passieren, so werden die Wechselspannungsimpulse (Fig. 2c) der Spule L als Eingangssignal bei Vorhandensein der Schwingimpulse (Fig. 2a) des Antriebskreises zugeführt; diese Wechselspannungsimpulse sind durch den Transistor Tr₁ einer Phasenverschiebung ausgesetzt und werden in die Wellenform gemäß Fig. 2d gebracht, die dann zusammen mit dem Schwingimpulstrom zur Spule L gelangt und die Antriebskraft für die Unruheräder liefert.

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Auf diese Weise wird die Bewegung der Unruheräder T. und T„ verstärkt; diese Räder führen infolgedessen eine stabile, hin- und hergehende Drehbewegung um einen Gleichgewichtspunkt durch, bei dem die elastische Kraft der Haarnadelfeder S und die durch die Spule L gelieferte Antriebskraft einander das Gleichgewicht halten.

Die Schaltung wirkt als Netzwerk mit zwei Anschlüssen und führt wenig, zur Antriebserzeugung nicht beitragenden Strom. Die Schaltung zeichnet sich somit durch einen einfachen Aufbau und einen geringen Leistungsverbrauch aus. Sie eignet sich daher ausgezeichnet für elektrische Uhren.

Der Kondensator C~ dient zum Ausfiltern hoher Frequenzen.

Bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel wird ein pnp™ Transistor für die Schwingung und ein npn-Transistor für die Phasenverschiebung benutzt. Es versteht sich jedoch, daß die gleiche Funktion auch mit Transistoren umgekehrter Polarität erzielt werden kann. In diesem Falle ist natürlich auch die Polarität der Stromquelle E umzukehren; der Strom durchfließt dann die Spule L in entgegengesetzter Richtung.

Bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel wurde eine solche Wicklungsrichtung der Spule L angenommen, daß ein Strom durch diese Spule eine abstoßende Kraft zwischen der Spule und den Magneten M₁, M₂ erzeugt. Man kann eine Bewegung der Unruheräder jedoch auch mittels einer Anziehungskraft erzeugen.

Um den Beginn der Bewegung der Unruheräder au erleichtern, können das Zentrum der Magnete M₁ und M₂ und das

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Zentrum der Spule L leicht gegeneinander versetzt werden; eine solche fersetzung ist besonders dann vorteilhaft_Λ
wenn eine Anziehungskraft ausgenutzt wird.

Die Schwingperiode der Schwingimpulse gemäß Fig« 2a des Antriebskreises ist instabil. Da jedoeh die Schwingung des Antriebskreises durch die Spannungsimpulse gesogen
wird, die in der Spule L durch die Magente M^ und M₂ in= dussiert werden, ergibt sieh eine Stabilisierung der Schwingpentode des Antriebskreises. Selbst vewa die Sehwingperiode des "Antriebskreises und'die Periode der einfachen harmonischen Bewegung der Unruheräder (bestimmt durch die Haarnadel feder⁵) etwas voneinander abweichen_s kann eine stabile, einfache harmonische Bewegung d©r Unruheräder realisiert werden.

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Claims

Patentanspruch

Elektromagnetische Antriebsvorrichtung,insbesondere für Uhren,mit einem auf einem Unruherad angeordneten Permanentmagneten und einer einzigen Spule, die sowohl zum Antrieb als auch zur Lagefeststellung des Permanentmagneten dient und an eine Antriebsschaltung angeschlossen ist, die Transistoren enthält, dadurch gekennzeichnet , daß die Antriebsschaltung einen ersten und einen zweiten Transistor von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp aufweist, deren Kollektoren über die Spule miteinander verbunden sind, daß die Basis des ersten Transistors über einen Widerstand mit dem Kollektor des zweiten Transistors und die Basis des zweiten Transistors über die Parallelschaltung eines Kondensators und eines Widerstandes mit dem Kollektor des ersten Transistors verbunden ist, und daß die Emitter der beiden Transistoren über eine elektrische Stromquelle miteinander verbunden sind.

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