DE2103293C3 - Antriebsvorrichtung für ein zeithaltendes Gerät, insbesondere für eine Synchronuhr mit Gangreserve, sowie deren Verwendung für eine Schalt- oder Weckeruhr - Google Patents

Description

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tricbsvorrichtung der eingangs beschriebenen Gat- von der Aufwandsseite her die der Erfindung zutung unter Vermeidung der Nachteile bekannter Vor- grundclicgende Aufgabe nicht, ganz abgesehen darichtungcn dadurch gelöst, daß die mehrpolige ferro- von, daß hierbei die ferromagnetische Anordnung magnetische Anordnung aus einer Anzahl von auf nicht umlaufend, sondern schwingend, nämlich relaeinem Teilkreis um die Rotorachsc gleichmäßig, d. h. 5 tiv zum Rotor, drehbar gelagert ist. Dieses bekannte symmetrisch verteilten, senkrecht zum Luftspalt po- Beispiel zeigt im übrigen deutlich, welcher zusätzlarisiertcn Permanentmagneten besteht, deren ma- liehe Aufwand für die hier in Rede stehenden Angnctischcr Kreis über einen Luftspalt, ferromagneti- triebsvorrichtungen in der bisherigen Praxis als tragschc loche und gegebenenfalls die ferromagnetische bar angesehen werden mußten. Rotorachsc geschlossen ist. daß die Spulen im Luft- io Auch die in der österreichischen Patentschrift spalt als Luftflachspulen eingefügt sind, deren Ach- 256 724 beschriebene Antriebsvorrichtung, die zwar sen der Wicklungen parallel zum Magnetfeld sind, eine gewisse schon vom Anwendungsgebiet her gege- und eine der Wicklungen einem die Wechselstrom- bene äußere Ähnlichkeit mit dem Erfindungsgegenquclle enthaltenden Kreis zugeordnet ist, während stand aufweist, vermag die eingangs aufgeführte Aufeinc ander an einen Hilfskrcis angeschlossen ist, und 15 gäbe nicht zu erfüllen. Es handelt sich zwar ebenfalls daß schließlich einer der beiden Kreise einen nichtli- um einen Rundläufermotor, der eine Spule mit mehncaren und'odcr komplexen Widerstand mit gegebe- reren Wicklungen und eine relativ hierzu umlaufende ncnfalls negativer Strom-Spannungs-Charakteristik drehbar gelagerte ferromagnetische Anordnung, und enthält. bei dem die Spule aus einer Antriebs- und einer Steu-

Während der hier erwähnte nichtlineare und/oder 20 crwicklung sowie einer Synchronisierwicklung aufgekomplcxc Widerstand ohne weiteres verständlich ist, baut ist. wobei die Antriebswicklung an den Ausmuß im Falle des Widerstandes mit negativer Strom- gangskreis und die Steuerwicklung an den Eingangs-Spannungs-Charakteristik möglicherweise darauf hin- kreis eines rückgekoppelten Verstärkers mit Energiegewiesen werden, daß ein solcher bekanntlich immer speisung aus einer Gleichstromquelle angeschlossen dann zustandekommt, wenn zwei miteinander gekop- »5 sind, und bei vkm die dritte Spule in einen gesonderpeltc Wicklungen in der Art einer Rückkopplungs- ten Hilfsstromkreis eingeschaltet ist, wobei dieser schaltung mit einem Verstärkerelement, beispiels- Kreis eine Wechselstromquelle bildet, jedoch unterweise einem Transistor zusammengeschaltet werden. scheidet sich diese bekannte Antriebsvorrichtung Der Vorteil dieser neuartigen Anordnung besteht, vom Erfindungsgegenstand in mehreren wesentlichen wie man ohne weiteres erkennt, darin, daß der Hiifs- 30 Punkten. So enthält die bekannte Vorrichtung einen kreis, beispielsweise ein Oszillator, weder den Kreis kreissymmetrisch angeordneten Permanentmagneten, mit der Wechselstromquelle beeinflußt, noch von dessen Umlaufachse auf der Achse der zugeordneten diesem beeinflußt wird, da beide Kreise nicht direkt Spulen senkrecht steht, während beim Erfindungsgemitcinander gekoppelt sind, sondern nur über die genstand die Polarisationsachse der Magnete auf der Relativbewegung von fercomagnetischer Anordnung 35 Luftspalt- bzw. Flachspulenfläche senkrecht steht, und Spulen. Das gleiche gilt für den Fall, daß der was im Falle eines besonderen Ausführungsbeispiels Hilfskreis lediglich eine Belastungsfunktion ausübt bedeutet, daß Polarisations- und Umlaufachsen par- und der andere den Oszillator als Wechselstrom- allel sind. Dadurch ist das elektrodynamische Kraftquelle enthält. gesetz in übersichtlicher und eindeutiger Form wirk-In besonderer Ausgestaltung der Erfindung ist 40 sam, so daß die Anordnung mit einem optimalen mindestens einer der beiden Kreise als eine aus einer Wirkungsgrad arbeitet, während bei der bekannten Gleichstromquelle gespeiste rückgekoppelte Ver- Vorrichtung nur ein Teil der von den Spulen und den stäTkeranordnung ausgebildet, beispielsweise, indem Magnetsektoren erzeugten Felder ausgenützt wird, die Verstärkeranordnung aus einer Transistorstufe Außer durch die bereits behandelten Vorteile wird besteht, in deren Kollektorelektrodcnkreis eine der «5 ein besonderer technischer Fortschritt also durch die Wicklungen der beiden Spulen und in deren zuletzt erläuterte besondere Ausbildung der ferrc-Basiselektroden-Kreis eine andere Wicklung mit sol- magnetischen und der Spulenanordnung insofern becher Phasenzuordnung eingeschaltet sind, daß die gründet, weil der Erfindungsgegenstand «regen seines Transistorstufe zu Eigenschwingungen erregt wird. In optimalen elektrodynamischen Wirkungsgrades mit dieser konkreten Form kommt die Erfindung in ge- 50 entsprechend kleinem Aufwand arbeitet, steigertem Maße zur Wirkung, weil die Äntriebsvor- In der Regel wird die erfindungsgemäße Antriebsrichtung sowohl durch einen Oszillator selbsterregt vorrichtung mit dem hochtourigen Eingang eines arbeiten, als auch unabhängig davon und voneinan- Zahnradvorgeleges direkt gekuppelt, das ausgangsder sowohl von der Wechselstromquelle gesteuert als seitig die Zeiger der Uhr antreibt In Verbindung daauch durch eine Dämpfung amplituden- und fre- 55 mit oder unabhängig davon kann mit einem Ausgang quenzstabilisiert werden kann. des Zahnradvorgeleges eine Nockenradanordnung Es ist zwar eine bei oberflächlicher Betrachtung gekuppelt sein, die Schalter betätigt, wie sie bei dem Erfindungsgegenstand als ähnlich erscheinende Schaltuhren Ein- und Ausschaltfunktionen gemäß Antriebsvorrichtung mit einer mehrpoligen ferroma- einem vorgewählten Programm übernehmen, gne tischen Anordnung als Rotor und einer mit dieser 60 Eine besondere Verwendungsart der Antricbsvorzusammenwirkenden Spule bekanntgeworden; diese richtung mit einem Rundläufermotor, bei dem eine bekannte Vorrichtung vermag aber die erfindungsge- mehrpolige ferromagnetische Anordnung und eine mäße Aufgabe nicht zu lösen, weil sie keine zwei Spulenanordnung um die Rotorachse relativ zueinanvoneinander unabhängig beaufschlagbare Kreise ent- der drehbar gelagert sind, wobei mindestens ein Teil hält. Eine ebenfalls bekannte Vorrichtung der ein- 65 der Spulenanordnung an einen die Wecbseisiroingangs beschriebenen Gattung weist zwar auch eine quelle enthaltenden Kreis und ein anderer an einen mehrpolige ferromagnetische Anordnung, jedoch zu- Hilfskreis angeschlossen ist, und einer dieser Kreise sätzlich zum Synchronmotor, auf, erfüllt also schon als Oszillator für den Gangreservebetrieb mit einem

emen aufeinander gewickelt sein, wie es durch die

^{Drahtanschiüsse 13> 14 an}-

mit den vorgeschriebenen erfindungsΡ™*«. malen als auch unabhängig davon dann, daß der Ausgang des Zahnradvorgeleges fur das Zeiger werk, dessen hochtounger Eingang^t der Amnebs_

vorrichtung direkt 8^ekuPPf^U/^™' "J.™ yJJ. organ einer Weckervomchtung mit gesondertem An

trieb gekuppelt ist Diese Besonderheit gehl.über die in der deutschen Offenlegungsschnft 523 93 be schriebene Weckeinrichtung inso fern' hinaus als b« dieser die Weckeinrichtung selbsdunAan elektro mechanisches Schwingorgan geb.ldet wird das zu^ sätzlich elektrische Ene^ie wrbraucht die^erade im Falle des Gangreservebetnebs nicht zur Verfugung

stehen würde. ^«!,„«,rfvoreeieees kann im

Mit dem Ausgang &*™™^*%™?ν*- übngen zusätzlich zu dem ^sloseorgan e"^ ^ervorrichtung gegebenenfalls die bereits erwannte Programmschalteinnchtung gekuppelt ^sein- .

Die erfindungsgemäße AntnebjvornchJ^g, d er einen Art mit fes stehender Spulenanordnung^ aie ^ der Zeichnung wiedergegeben ist ^^J^* folgenden Beschreibung an ^H»^ndJ°" A¹¹S₁ beispielew näher erläutert; ^He Einzelheiten^ lassen sich sinngemäß auf die andere Art mit^tender ferrogmagnetischer Anordnung "bertnigen^ es hierzu weiterer Erläuterungen bedart. ts sie..

F i g. 1 a die Draufsicht auf e-.ne Antncbsv» nch

tung mit parallel zur Achse des ^f J ^_hk ^P™_nden Magneten, wobei aus Ubers.cntncnice.isg einige Teile fortgelassen sind,

F i g. 1 b die Seitenansicht der von Fig. 1 a -teilweise irn[ durch ein ZahnradvorgeIege, ^e^ pen, Zeigerwerk und Schaltscheibe —

matischer Darstellung, Antriebsvorrichtung

F ι g. 2 a die Draufsicht einer AntneMvo β

mit radial1 polans.erten ^W^S^£S, jeßeren und einem inneren Je·"«« f_e'S_alls un er doch mittig versetzt, angeordnet sind (ebenfalls unter

Fortlassung einiger Teile), Seitenansicht der

F i g. 2 b teilweise im Schnitt die Seitenansicm

Antriebsvornchtung vonFi*Α?'..

Fig.3a ™ ^^aüf^^äS und die mehrpolige ferromagnetische

^Und. o^ .· · j C^₁. induzierte Spannung Fig.3b die in der Spule induzierte span g

beim Durchlauf der Magnete a £_c ^ ^S

Fig.4 das Schaltbild der zu ^deJ^e ßen Antriebsvorrichtung ^ Gruppe mit eirngen ^^ ven Einzelheiten, sowie zwei
desH;ifskreises(Fig.4aund4ö}. _Drauf-

- I" ^⁸C¹U ™ 1' ^VOnH r TInie A-A in Fig-1 b sichv bei Schnitt entlang der Lime AA ™ ^r B

und F i g 1 b einen Schnitt entlang^JJf^

F, g 1 a darstellen, sind auf der

Synchronuhr 2, wovon jedoch nur

hang mit ^J-^J^^TJep

stellt sind, über D*^¹¹"*⁵*"*' dieTuftflachspu-

gerS, 6 abgestutzt. In diesen smd ehe L«^ sp

^^Ί**'**™ ΐΤ ie Sen Wickelun-

. H^Ssonders

gedeutetms Grundplatte 1 verstellbaren Lagerη ^ ^ .,^_{6 Ende der}

duι Rotorachse 17 geführt, auf der

™8 „ _{etisch Ieite}nde kreisförmige

Trägerplatte 18 befestigt ist, die vier Permanentmair J trägt, deren Mittelpunkte auf dem

gnjtoi» m ^ ,.^_{n A|rf def an}.

deren gteae JP ; _{die ähn},_{jch wie die} Useie ^ebHdet _{und auf der} Rotorachse

t₅ irag rp _{ts echend} ^B _en Abstand von dieser befestigt 17 im P p_{ermanentmagnete} 19 bis 22 ist

»^^ _{die TrägerpIatte 18 und die} Jochplatte 24, die als Joche wirken, über die Rotorachse 17 und die

·» Luhspate 25, 26 geschlossen. .

F ^.^ _{erkennt( sjnd die Polansa}.

_n ^ _{Permanentmagnete 19} bis 22, die zu der Trägerolatte 18 und der Spulen- £J ^ ^ ^_{rallel zu den} Achsen der H _{der RotQrachse} „_ _{Bei Drehung}

'⁵ _d^_{r aus} Trägeφlatte 18 und Permanentmagneten 19 _{bis 2}2 und Jochplatte 24 bestehenden ferromagnetim xu P Rotorachse 17 werden des-

^nι An ^ _{g gemäß dem}

elektrodynamischen Induktionsgesetz induziert und ^ _Stromfl_{uß dur}ch eine der Spulen 7, 8 eine Kraft

^;n Ri'-htuH" der Tangente an den Teilkreis im Mitte!- ^FL !.^ e ^β _{ma der im} ^^^ _der

betreffenden Spule liegt, erzeugt, die zwischen Rotor _und stator wirkt und eine Drehbewegung verursacht. An ihrem anderen Ende ist die Rotorachse 17 von _ZahnradvorgeIege 27 geführt, das schematisch _ _richelt _⁶ _zwischen der unteren 28 und der _obefen Platine 29 als Block eingezeichnet ist. In die- ^ ^ Platinen sind, gegebenenfalls zusätzlich mit Zwischenplatinen, die Achsen der Zahnräder des Vorgegelagert, wozu es, da die betreffenden Einzelhellen allgemein bekannt sind, keiner ausführlichen

Darstellung bedarf. Die Platinen 28, 29 sind durch ua _Distan|_bo,_{zen 3Q n gegenseitig und durch die} Stützen 32 und 33 auf der Grundplatte 1 abgestützt. ^ ^ ^ _eigentlichen Antriebsvorrichtung 34 entgegengesetzten Seite des Zahnradvorgeleges 27 befinden sich eine grob schematisch dargestellte Schalt- ^ ^^ ^₅ ^^ ^ ^^ _dargesteUten Schaltnocken

bzw. Kontaktfedern und die Zeiger 36,37.

Distanzbolzen 30, 31 bzw. den Platinen _{M 29 sind die ωΐβΐρ},_βηβη 38, 39 mit an sich bekannten gedruckten Leiterbahnen befestigt, von dene^die efne 38 die noch ζυ erläuternde elektronische Oszillatorschaltung mit Transistor 40, Elektrolytkon_{densator 41j} widerständen 42, 43 und weiteren nicht dargestellten Bauelementen trägt, die andere die elektronische Baugruppe für die Spannungsversor_{it Se}kundarelement 44, Diode 45, Etektrolyt-Lndensator 46, Widerstand 47 und- weiteren nicht _{men Bauelementcn enthält}.

r|_ie ^^te Anordnung der Synchronuhr 2 ist in bekannt Weise in einem abnehmbaren Gehäuse, 6₅ vorzugsweise aus Kunststoff, untergebracht, uas ^. _{auf einem Socke}, _{raht> der d};_e Anschluß-

klemmen enthält; die einzelnen Baugruppen können in an sich üblicher Weise miteinander verschraubt

oder teilweise gesteckt verbunden sein. Auf diese und Zeigera.'.ordnung sowie mit einer eventuell rein konstruktiven und in jeder Hinsicht handwerkli- durch die Schaltscheibe ausgelösten Weckervorrichchen Einzelheiten braucht im Zusammenhang mit tung und schließlich ein Gehäuse mittelbar oder der Beschreibung der Erfindung nicht genauer einge- unmittelbar befestigt. Das Zahnradvorgelege ist eingangen zu werden. 5 gangsseitig mit der Rotorachse 52 gekuppelt.

Während bei dem Ausführungsbeispiel der Stellvertretend für beide Ausführungsbeispiele ist

Fig la und 1 b die Permanentmagnete 19 bis für die Antriebsvorrichtung in Fig. la und Ib 22 derart im gleichen Sinne und senkrecht zum Luft- dargestellt, wie eine magnetische Unwucht verwirkspalt polarisiert sind, daß ihre Polarisationsachsen licht sein kann, die ein sicheres Selbstanlaufen in der parallel zu der Rotorachse 17 und zu der Wicklung;;- ίο vorgesehenen Drehrichtung ohne Richtgesperre usw. achse der Spulen 7, 8 liegen, ist diese Polarisierung herbeiführt. An sich eignen sich hierfür alle konim gleichen Sinne und senkrecht zum Luftspalt bei struktiven Teilvorrichtungen, mit denen das Magnetdem Ausführungsbeispiel der Fig. 2a und Fig. 2b feld der ferromagnetischen Anordnung so verzerrt dadurch gegeben, daß die Polarisationsachsen gleich wird, daß es einseitig — in der Drehrichtung gesehen radial gerichtet sind und der Luftspalt 51 trommel- 15 — verstärkt ist. Eine besonders einfache Lösung bcförmig um die Rotorachse 52 angeordnet ist. steht bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 π und F i g. 2 a ist als Draufsicht bei einem Schnitt entlang F i g. 1 b darin, daß auf der einen Seiten (in Richtung der Linie C-C in Fig. 2b und Fig. 2 b als Schnitt des Umdrehungssinns) der Innenwand 46 der Spule 7 entlang der Linie D-D in F i g. 2 a zu betrachten. das Weicheisenstäbchen 49 befestigt ist, das — älin-

Die Rotoraches 52 ist in der Grundplatte 53 mit ao lieh wie die bekannten Anordnungen bei dem Lageransatz 54 geführt; auf der Rotorachse 52 Selbstanlauf-Synchronmotoren — das erforderliche ist das kreisförmige Trägerstück 55 befestigt, das einseitig stärkere Anzugsmoment bewirkt und so den hier, wie die Rotorachse selbst, nicht aus magnetisch Selbstanlauf in df' gewünschten Richtung gewährlcileitendem Werkstoff gefertigt zu sein braucht. Das stet.

Trägerstück 55 ist über den Stellring 56 auf den as In Fig. 3a sind diejenigen Teile des Rundläufer-Lageransatz 54 abgestüzt. An dem Trägerstück 55 motors schematisch wiedergegeben, die zum Versind Trommelsegmente 57, 57a befestigt, die unter- ständnis des hierbei verwerteten elektrodynamischen einander durch die Stege 58 verbunden sind und die Prinzips erforderlich sind. Von der ferromagneti-Permanentmagnete 59, 60 so tragen, daß deren PoIa- sehen Anordnung sind so die Permanentmagnete 101 risationsachsen gleich radial gerichtet sind. Wie 30 (α), 102 (b), 103 (c) und 104 mit ihren Grundflächen durch die gestrichelten Linien angedeutet 60, 61, wiedergegeben, deren Mittelpunkte 104 bis 108 auf können statt der Trommelsegmente 57, 57 a ganze dem Teilkreis 109 gleichmäßig verteilt sind. Durch Trommelstücke verwendet sein, wobei dann zweck- die sich überlappenden Kreise 110 soll angedeutet mäßig weitere Stege 62 die Steifigkeit vermehren. sein, wie sich die Permanentmagnete bei relativer

Die Spulen 63, 64, wieder als Luftflachspulen, je- 35 Verdrehung der ferromagnetischen Anordnung zu doch in einer Trommelfläche, aber sonst gleich der Spule 111 örtlich verschieben. Die Spulenwickelwie im Ausführungsbeispiel der Fig. la und Ib achse 112 steht auf einem Teilkreis 113, dessen ausgebildet, sind auf der Trägerplatte 65 befestigt, Durchmesser etwas kleiner ist als derjenige des Teildie ihrerseits mittels Distanzstücktn 66, 67 und kreises 109. Dadurch wird erre-.cht, daß der Schrauben 68, 69 von .1er Grundplatte 53 gehalten 40 Grundflächen-Mittelpunkt 105 des Permanentmawird. Die Leiterplatten 70, 71 für die elektronische gneten (z. B. 101) die Spulenebene annähernd entlang Schaltung sind seitlich von der Trägerplatte 65 zu- einer größtmöglichen Strecke, praktisch gleich dem sammen mit dieser befestigt. Durchmesser, schneidet.

In den Spulen 63, 64 wird in genau gleicher Weise Beim Durchlauf des Permanentmagneten 102 über

wie in dem Ausführungsbeispiel der Fig. la und 45 der Fläche der Spule 111 (entsprechend z. B. Spule 7 Fig. 1 b beim Durchlauf der Permanentmagnete 59, in Fig. la) schneiden seine magnetischen Kraftli-60 usw. bei relativer Drehung von Magnetanordnung nien zuerst Windungen der Wicklungsrichtung 114 und Spulenanordnung eine Spannung induziert bzw. und dann nach Durchlauf der Spulenwickelachse bei Stromfluß durch eine der Spulen 63, 64 eine solche der entgegengesetzten Wicklungsrichtung 115. Kraft zwischen Magnet- und Spulenanordnung er- 50 Die in der Spule induzierte Spannung ändert sich mit zeugt, die eine relative Drehung beider bewirkt. der relativen Lage des Permanentmagneten 102 {b)

Der magnetische Kreis der Permanentmagnete 59, zur Spule 111, also gemäß der Kurve b in Fig. 3b 60 usw. ist über die Trommelsegmente 56, 57, die Beim Eintritt des Permanentmagneten 106 in die Stege 58 und den Luftspalt 51 geschlossen. Dieser Randzone dicht außerhalb der Fläche der Spule Luftspalt 51 ist in diesem Ausführungsbeispiel ganz 55 wird eine zunächst kleine Spannung induziert, die bis anders geartet, als im Ausführungsbeispiel der zur Mitte der Wicklungshöhe rasch zunimmt, um da-Fig. 1 a und Fig. 1 b, weil der äußere und der in- nach wieder abzunehmen, bis sie im Zeitpunkt des nere Kranz der Permanentmagnete um eine halbe Durchlaufs durch die Spulenwickelachse 112 null ist. Teilung gegeneinander versetzt sind, indem die PoIa- weil sich dort die Wirkungen der entgegengesetzt gerisationsachsen des einen Kranzes mittig zwischen 60 richteten (von der Anschlußart her gesehen) Wickdenen des anderen stehen. Bei einer solchen Ausbil- lungsabschnitte aufheben. Nach dem Durchlaui dung der ferromagnetischen Anordnung läßt sich em durch die Spulenwickelachse wiederholt sich dei anderes Verhältnis der Drehzahl zu der Frequenz des Vorgang, lediglich in zeitlich umgekehrter Reihen-Wechselstroms erreichen. folge und mit entgegengesetztem Vorzeichen.

Auf der Grundplatte 53 sind gegebenenfalls — auf 65 Aus der Form der Kurve b für die in der Spule IU eine eigene zeichnerische Wiedergabe konnte ver- induzierte Spannung läßt sich entnehmen, 'daß di< ziehtet werden — in ähnlicher Weise wie in F i g. 1 a Spannung dann eine besonders günstige Kurvenforn und I b ein Zahnradvorgelege mit Schaltscheibe aufweist, wenn, wie es erfindungsgemäß vorgeiehei

Sscrisi D.nnSap^sich nämlich die in dc S entsprechend be™«*:,, s.nd b.w. ,e.lwe.se entfalle.

S3S^SS §

motors wiederholen sich die ^.hncbLnen Vo gange _aufecbracht und bei Fehlen der Wcchsd-

der Spannungsindukt.on in genau g e, her Jci* b« P ^ _{? ß} ^. _{NelMUSfa|| aus dem als Os}.

dem Durchlauf ^e'^nes J^eden _f.^Per.^m"STA₆ (J in zillator wirkenden über die Antriebs- und die Steuer-

m ebenfalls> gleichet_ Weise fur di: andtrSpule (8 m rückgekoppelten Verstärkers mit dem

F.g. 1 b) Einsprechendes »*™**»l£*~?- >o NPN-Transistor 164, wenn an die Leitungen 165 und

Stator und Rotor wirkende und d.e Drehung crursa Glcichstrormiuclle, z.B. eine Batterie mit

chende Kraft be, Stromnuß durch, die SpuJe J^. I ^ ^ ρο,^',,η^,ο^η ist. Dann wird

wenn der Strom s.nusformig .st, dann in« "V^ ^_n _ _{auch schon im} Selbs.anlauf-Zeitabschnitt

Umdrehungswinkel praktisch unabhängiges Drchmo ^"^^ Permanentmagneten und Antriebsspule

ment auf. heisoiclsweise as 159 eine die Drehung bewirkende Kraft erzeugt und

In F.g.4,st dasι Schal bild fur die ^J ^J* ^a5 _infolge dieser Drehung wird eine entsprechend

elektronische Schahung fur den Rujdlaujermotor J .„ _{dcf E lc l60 in}.

wiedergegeben, wöbe, dort bereits einige yar.amen g > ihrerseits - durch den Transistor 164

angegeben, aber w*™^™.™*™^^™;: verstärkt - in der Antriebsspule 158 einen en.spre-

Der Rundläufermotor 151 ^mit ^"/^"'"S"' ,„ chenden Strom fließen läßt. Da in diesem Falle der

tenJSl bis 155 ^"^ZTu^T^et " Selbsterregung die Synchronisierung durch die Netz-

(z. B. entsprechend 18 bis 22 und 24^n ^««;· - -> _{fr z fehlt wird durch die} Belastung der Spule

nerseits und den be.den damit zusamm,enwirKen.aen M Bauelementcgruppe 192 der Oszillator

Spulen 156 und 157 (z.B. entsprechend7 und Mn 157d« _direkt ^^ .Pj.^ ^ ^ _f^

F:g 1 ^andrerseits, von «ξ™η d e «ne d« An J _{ischc Anordnung und dic} Spulen des Uund-

tnebswicklung 158 und die Stewwick jn^g isv 35 f _{s 1S}, _ _{sowohI in Bczug auf diL}. _crzcug.

hält und d.e andere aus den Abschnitten löü u Spannungen und Ströme in den Spulen als auch

161 zusammengesetzt .st, arbeitet vv.e man so_{tt p} s _bestirnmtcr Kraft entstehende

kennt, mit zwei voneinander unabhang.gen bcnal d^ _e4_windigkcit _ _aIso hinsichtlich Amplitude

tungskreisen zusammen. _{und Fr uenz} _ bedämpft. Durch die Wahl des

Die Antnebswicklung. 158 .st parallel mu ₄ ^ _einste„_baren Widerstandes 178 kann, da

Kondensator 162 in den Kreis; zw chen K(«je _und ^ _{s teilerzwcig mit dcn}

tor-Elektrode 163 ^d« ,^ΝΓ^Ν^". fo'uelleieinge- Widerständen 185, 186 ein weiterer leitungskreis

tung 165 (positiver Pol der ^³¹^»¹⁵*™^ Reihe mit für die Soule 157 geschlossen ist. die Dämpfung und

schaltet, die Steuenv.cklung 159 hegt m Re me m ^ Drehfrequenz des Rundläufermotors fein

dem Kondensator 166 zwischen dem negativen^PoI ₄₅ ^ ^ ^J _{£s ist SQmit offensichllk!l}, _daß

der Gleichstromquelle — Leitung to/ _{d man den} R_undiäufermotor auch selbständig, d.h. un-

Schaltknoten 168; dieser ,st über den VV derst ^ _{dnem synchronisierenden WccK:l}.

169 und den Einstellregler 170 an du J-^e»^ _N. stromnetz als Antriebsvorrichtung für ein zeithauen-

angeschlossen, so daß der Arbeitepunkt aes _{der d näher beschriebenen Galtung}

Transistors 164 durch Wahl der Vorspannungj«!ine _{vemenden kanil) wobei als} Wechselstromquelle die

Basis-Elektrode 171 eingestellt werdenι Kann Oszillatorschaltung dient und der Hilfskreis mit Be-

über die Leitung 172 mit dem Schaltknoten 1» ve _{la5 harakteristik die Frequenz des} Oszillators

iss "λgsssssri r^{h die Drehzahl des Rundiäufermotors be}-

füllung ίο/ iicgi us.· "«· - . * · stimmt

gestrichelte Linie 175 andeutet —durch eine jl - _An ^ _{der erwghnten Batterie für die an die}

tung ersetzt sein kann. Zwischen ^Κ°,™™^_{εη LeuU}ngen 165, 167 anzuschließende Gleichstrom-

163 und Basis-Elektrode 172 ™?/ο^γ ctj _{wjrdj w£nn dje Antrieb}svorrichtung entspre-

Kollektor-Elektrode 163 und Emitter-tieKiroae m^ ^^ _{Synchronuhr mit} Gangreserve betrieben können, wie es gestrichtelt angedeutet isi, u« ^ werden soll, wie Fig.4 weitherin zeigt, zweckmäßig

densatoren 176 bzw. 177 eingefugt sein. ^ _{SekundäreIernent}, z.B. die Nickel-Cadmium-

Die Abschnitte 160 161 der Spute5 157 sm ^ ^_{3 v£rwendet dje im} p_ufferbetrieb in den

dem Ausfühmngsbeispiel der Fig. 4 einerseits an _{Ladekreis aus} Gleichrichter 194, Widerstand

Leitung 167 und andrerseits ^uber, ^" '"schlossen, eingeschaltet ist, der an den Widerstand 186 - zwi-

Widerstand 178 an die Klemme 179 ^"cmosse ; ^ _{s n teilerknoten l96 und Le}itung 167,

die einem Abgriff 180 eines an d^^Sosse- ^d'^h- ««einen Abgriff der zwischen den Polen 182,

quelle 181 mit den Polen 182 und l»Janges ^ ,. _den wechselspannung angeschlossen ist.

nen Spannungsteilers aus den Wide^retanaen_>rom ^ Spannung der Nickel-Cadmium-Batterie und 186 entspricht; der Pol l»J aer

⁰I

wird zusätzlich — vor allem mit Rücksicht auf einen unvermeidbaren Abfall ihrer Klemmenspannung bei längerer Belastungsdauer — durch den Kreis aus Widerstand 197 und Diode 198 stabilisiert. Bei entsprechender Dimensionierung kann der Spannungsteiler zwischen den Polen 182, 183 dadurch verein-• facht werden, daß die Klemme 179 an den Spannungsteilerknoten 196 angeschlossen und die Widerstände 185, 186 durch einen einzigen ersetzt werden.

Eine Altemativlösung für die bisher beschnebene Antriebsvorrichtung ergibt sich dadurch, daß man die zur Synchronisierung dienende Wechselspannung, z. B. am Spannungsteilerknoten 196 nicht an die Klemme 179, sondern an die Klemme 199 und so den elektronischen Oszillator mit dem NPN-Transistör 164 mit der Netzfrequenz synchronisiert. In diesem Falle besteht vor allem auch die Möglichkeit, den Belastungskreis für die Spule 157 noch zweckmäßiger auszubilden, indem die Spulenabschnitte 160, 161 in den Kollektor- bzw. in den Basiskreis eines PNP-Transistors (Fig. 4a) oder eines NPN-Transistors (Fig.4b) gelegt werden; im Basiskreis liegt dann zweckmäßig der einstellbare Widerstand 200. Schließlich besteht dabei die Möglichkeit, die Charakeristik des Belastungskreises . zusatzlicn auch noch durch Einschaltung einer Gleichstromquelle in einen der beiden Kreise, beispielsweise eines Spannungsteilerabgriffs von der Spannung zwischen den Leitungen 165, 167, noch genauer den Forderungen an die Ganggenauigkeit des Runüläufermotors in seiner Betriebsart als Gangreservewerk anzupassen. Selbstverständlich gelten diese besonderheiten der Fig. 4a und 4b in noch höherem Grade für den Betrieb des Rundlaufemotors für den selbständigen, d. h. netzunabhangigen Betneb als Antriebsvorrichtung für ein zeithalKndes Gerat mit Batterie. Hier kommt es ja, was wohl ohne weiteres einleuchten dürfte, noch mehr als beim Gangreservebetrieb über eine kürzere Zeitdauer auf die erzielbare Ganggenauigkeit an, die durch die wischen ferromagnetischer Anordnung und Spulen wirkende Kraft und die Dämpfung durch den Blastungskreis in Verbindung mit der Masse bzw. dem Trägheitsmoment des Rotors besimmt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Antriebsvorrichtung für ein zeithaltendes Gerät, insbesondere für eine Synchronuhr mit Gangreserve, mit einem als Stator und Rotor bestehenden Rundläufermotor, bei dem eine mehrpolige ferromagnetische Anordnung einerseits und eine von einer Wechselstromquelle gespeiste Spulenanordnung andrerseits um die Rotorachse relativ zueinander umlaufend gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrpolige ferromagnetische Anordnung aus einer Anzahl von auf einem Teilkreis (z.B. 23 in Fig. 1) um die Rotorachse (17) gleichmäßig, d. h. symmetrisch verteilten, senkrecht zum Luftspalt polarisierten Permanentmagneten (19 bis 22 in Fig. I bzw. 59, 60 ^;n F i g. 2) besteht, deren magnetischer Kreis über einen Luftspalt (z. B. Sl in F i g. 2), ferromagnetische Joche (z. B. 18, 24 in ao Fig. 1) und gegebenenfalls die ferromagnetische Rotorachse (17) geschlossen ist, daß die Spulen (7, 8) im Luftspalt als Luftflachspulen eingefügt sind, deren Achsen der Wicklungen parallel zum Magnetfeld sind und eine der Wicklungen einem »5 die Wechselstromquelle enthaltenden Kreis zugeordnet ist, während eine andere an einen Hilfskreis angeschlossen ist, und daß schließlich einer der beiden Kreise einen nichtlinearen und/oder komplexen Widerstand mit gegebenenfalls negativer Strom-Spannungs-Charakteristik enthält.

2. Antriebsvorrichtung nac, Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der insbesondere in gleichem Sinne polarisierten Permanentmagnete der ferromagnetischen Anordnung vier (Fig. 1) bzw. zwei mal vier (Fig.2) beträgt.

3. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (z.B. 7, 8 in Fig. 1) eines Paares in einer gemeinsamen Ebene vorzugsweise diametral zur Rotorachse (17) gegenüberliegen.

4. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der auf ihrem Teilkreis (z. B. 23 in Fig. 1), insbesondere zwischen den äußeren Rändern gemessene Abstand der Permanentmagnete (19 bis 22) mindestens annähernd gleich dem Durchmesser der Spulen (7, 8) ist.

5. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß so oberhalb und unterhalb der Spulen (z. B. 7, 8 in Fig. 1) je ein Kranz gleicher Teilung von Permanentmagneten (19 bis 22) mit gemeinsamen Polarisationsachsen angeordnet ist.

6. Antriebsvorrichtung nach einem der An-Sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb und unterhalb der Sputen (z. B. 63, 64 in Fig. 2) je ein Kranz gleicher Teilung von Permanentmagneten (59, 59(7, 60, 60 a) angeordnet ist, deren Teilungen um eine halbe Teilung gegeneinander versetzt sind, d. h., daß die Polarisationsachsen des einen Kranzes mittig zwischen denen des anderen stehen.

7. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine magnetische Unwucht des Rundläufers, d. h. eine in Richtung einer Tangente an den Teilkreis (z.B.

23 in Fig. I) der Permanentmagnete einseitige Ausbildung des Magnetfeldes der fenomagnetischen Anordnung und/oder der Spulenanordnung, z. B. mittels eines auf einer Innenseite (48) der Spule parallel zur Spulenachse angebrachten Weicheisenstäbchens (49).

8. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer dsr beiden Kreise als »ine aus einer Gleichstromquelle gespeiste rückgekoppelte Verstärkeranordnung ausgebildet ist.

9. Antriebsvorrichtung nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkeranordnung aus einer Transistorstufe (Trasistor 164) besteht, in deren Kollektorelektroden-Kreis (z.B. Kollektorelektrode (163) und betreffender Pol der Gleichstromquelle) eine der Wicklungen (158) der beiden Spulen (156) und in deren Basiselektroden-Kreis (z.B. Basiselektrode 172 und betreffender Pol der Gleichstromquelle) eine andere Wicklung (159) mit solcher Phasenzuordnung eingeschaltet sind, daß die Transistorstufe zu Eigenschwingungen erregt wird.

10. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsstromkreis eine fremde Wechselstromqueüe (z.B. 179 bzw. 181 in Fig.4), z.B. ein Wechselstromnetz, einschließt, die vorzugsweise auch einen Gleichrichterkreis, insbesondere einen Ladekreis (Gleichrichter 194, Widerstand 195) für ein Sekundärelement, z.B. einen Nickel-Cadmium-Sammler (193), für die Gleichstromquelle des rückgekoppelten Verstärkers speist.

11. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (z.B. 157 in Fig.4) des Hilfsstromkreises mit einem einen Widerstand (190) und/ oder einen Kondensator (ii<9) und/oder eine Diode (191) enthaltenden Kreis (192) belastet ist.

12. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (z.B. 157 in Fig.4) des Hilfsstromkreises zwei Abschnitte besitzt, von denen einer (161) gegebenenfalls in Reihe mit einem einstellbaren Widerstand (200) zwischen Basis-Elektrode und Emitter-Elektrode und der andere zwischen Kollektor-Elektrode und Emitter-Elektrode eines Transistors — gegebenenfalls in Reihe mit einer Gleichstromquelle — liegen.

13. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis-Etektrode (z.B. 172 in Fig.4) eines zu dem als Wechselstromquelle dienenden rückgekoppelten, aus einer Gleichstromquelle, insbesondere einem Sekundärelement, z. B. einem Nickel-Cadmium-Sammler (193), gespeisten Verstärker gehörenden Transistors (164) über einen vorzugsweise einstellbaren Widerstand an eine fremde Wechselstromquelle (199), z.B. ein Wechselstromnetz (181) angeschlossen ist, die gegebenenfalls über einen Gleichrichterkreis das Sekundärelement (193) auflädt.

14. Verwendung der Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (z. B. 34 in F i g. 1 b) mit dem hochtourigen Eingang eines Zahnradvorgeleges (27) für ein Zeigerwerk (36, 37) gekuppelt ist.

15. Verwendung der Antriebsvorrichtung nach

-m

Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daU am Herstellungskosten bedeuten und außerdem ohne Ausgang des Zahnrad-Vorgeleges (z.B. 27 in sorgfältige- Wartung der Gefahr von frühzeitigen Cu⁸, , ··,*'?« ^Nockenradanordr|ung (z. B. Funklionsfehlern ausgesetzt sind.
Schaltscheibe J5) mit von ihr betätigten elektri- In weiterer Entwicklung dieses Fachgebiets sind sehen Schaltern angekuppelt ist. _{5 audl} elektronische Gangreservewerke mit einem • η ™^n^d"^{nB der} Antriebsvorrichtung mit elektromechanischen Schwinger bekanntgeworden, einem Kundlaufermotur, bei dem eine mehrpo- der von einem batteriegespeisten elektronischen Oslige ferromagnetische Anordnung und eine Spu- zillator bzw. rückgekoppelten Verstärker angetrieben lenanordnung um die Rotorachse relativ zueinan- wird; es handelt sich dabei in der Regel um Vorriehder drehbar gelagert sind, wobei mindestens ein io tungen, wie sie zum Stand der Technik der siigenunn-Teil der Spulenanordnung an einen die Wechsel- ten elektronischen Uhren gehören. Ein wesentlicher stromquelle enthaltenden Kreis und ein anderer Anteil davon entfällt auf die sogenannten Stimmgaan einen Hilfskreis angeschlossen ist, und einer beluhren, die jedoch wegen der erforderlichen hohen dieser Kreise als Oszillator für den Gangreserve- Untersetzung der Stimmgabelfrequez auf die ziembetrieb mit einem Sekundärelement als ""Energie- 15 lieh niedrige Drehzahl des damit gekuppelten Hinquelle ausgebildet ist, das im Normalbetrieb über gangs-Zahnrads des Vorgeleges häufig unzuverlässig einen Gleichrichterkreis aus der äußeren Wech- sind. Bei anderen Gangreservewerken wird deswegen selstromquelle geladen wird, für eine Synchron- bei Netzausfall ein batteriegespeister Elektronischer uhr, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 oder elektromechanischer Oszillator zum Schwingen bis 13 in Verbindung mit dem kennzeichnenden 20 freigegeben, dessen Frequenz durch geeignete elektn-Merkmal des Anspruchs 14, dadurch gekenn- sehe Frequenzteiler od. dgl. uai die Netzfrequenz unzeichnet, daß der Ausgang des Zrhnrad-Vorge- tersetzt wird, so daß die so gewonnene elektrische leges mit dem Auslöseorgan einer Weckervor- Wechselspannung ersatzweise den Synchronmotor richtung mit gesondertem Antrieb gekuppelt ist. antreiben kann. "

»5 Allen beschriebenen bekannten Synchronuhren mit Gangreserve ist der bedeutende Nachteil gemeinsam, daß die Gangreservevorrichtung einen erheblichen zusätzlichen Aufwand erfordert. Dazu kommt.

daß die Laufgenauigkeit des Gangreservewerks oft

30 nicht ausreicht, vor allem, wenn eine Störanfälligkeit durch Erschütterungen, wie z. B. bei einer in der Nähe von schwingungsbeanspruchten Fundamenten montierten Uhr, dazukommt; diese Erschütterungs-

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung empfindlichkeit von Unruh-Uhren ist ja von der für ein zeithaltendes Gerät, insbesondere für eine 35 Schlagloch-Empfindlichkeit einer Autouhr her be-Synchronuhr mit Gangreserve, mit einem aus Stator kannt. Bei Unruh-Uhren wird weiterhin oft auch ein und Rotor bestehenden Rundläufermotor, bei dem gut hörbares Ticken als störend empfunden,
eine mehrpolige ferromagnetische Anordnung einer- Der vorliegenden Erfindung liegt de<J>alb die allseits und eine von einer Wechselstromquelle gespei- gemeine Aufgabe zugrunde, eine Synchronuhr mit ste Spulenanordnung andrerseits um die Rotorachse 40 Gangreserve so auszubilden, daß sie gleichzeitig relativ zueinander umlaufend gelagert sind. mehreren Anforderungen im praktischen Betrieb Synchronuhren., d. h. Zeigerwerke mit einem Syn- ausreichend genügt: die Gangreserve-Vorrichtung chionmotor, der aus einem Wechselstromnetz ge- soll erstens einwandfrei und auch unter ungünstigen speist wird, sind seit langem bekannt und zeichnen Betriebsbedingungen funktionssicher, d h. unter ansich durch eine außergewöhnliche Ganggenauigkeit 45 derem trotz der Einwirkung von mechanischen Eraus, wenn — wie es in den meisjen technisch hoch- schütterungen und anderen Umgebungsbedingungen entwickelten Ländern der Fall ist — das Wechsel- in verschiedenen Betriebslagen mit genügender Laufstromnetz eine sehr konstante Frequenz, meist 50 genauigkeit arbeiten, sie soll — wenigstens in einer Hz, aufweist. Da eiae solche Synchronuhr bei Netz- nur geringfügig ergänzten Ausführungsform — zweispannungsausfall stehenbleibt, ergeben sich Anzei- 50 tens selbsttätig aus dem Ruhezustand in der richtigen gefehler, selbst wenn die Synchronuhr nach Beendi- Richtung anlaufen und schließlich drittens über eine gung der Netzstörung wieder selbst anläuft. ausreichend lange Zeitspanne während eines Netz-Um den während der Stillstand-Zeit entstandenen ausfalls, z. B. über 24 Stunden und auch dann nach Gang-Verlust der Uhr wenigstens annähernd auszu- kurzem Netzbetrieb und erneutem .Stromausfall voll gleichen, sind sogenannte Synchronuhren mit Gang- 55 funktionsfähig sein. Sowohl die Gangreserve-Vorreserve entwickelt worden, bei denen der Zeiger- richtung als auch die Synchronantriebsvorrichtung transport während der Netzpause von einem mecha- selbst sollen möglichst einfach aufgebaut sein, so daß nischen Schwingerwerk ausgeführt wird, dessen die Herstellungskosten und der Raumbedarf so ge-Energiespeicher bei normalem Betrieb vom Netz ring gehalten werden können, daß die Synchronuhr z. B-. durch den Synchronmotor laufend gefüllt wird, 60 mit Gangreserve preisgünstig auch im Vergleich zu beispielsweise durch Aufziehen einer Antriebsfeder, einer einfachen Synchronuhr bleibt. Letztlich soll mit die so dauernd aufgezogen gehalten werden muß. Die Hilfe der Lösung der vorstehenden Teilaufgaben die Umschaltung des Zeigerwerks vom Antrieb durch wirtschaftische Herstellung einer Synchron-Wcckerden Synchronmotor auf denjenigen durch das uhr mit Gangreserve ermöglicht werden, die in be-Gangreserve-Fedef'-#erk erfordert mehr oder weniger 65 sonderer Ausgestaltung den durch einen Transport komplizierte mechanische Vorrichtungen, z. B. der Uhr, z. B. gelegentlich einer Reise des Benutzers Richtgesperre, Riischkupplungen od. dgl., welche bedingten Netzstromausfall überbrückt,
einen entsprechenden Mehraufwand an Raum und Die vorbeschriebene Aufgabe wird mit einer An-