DE2129136A1 - Impulsmotor für eine Zeituhr - Google Patents

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Impulsmotor für eine Zeituhr

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-TJi« -Erfindung betrifft einen Impulsmotor -zur Verviendung in einer Zeituhr, insbesondere einen Impulsmotor mit einem Aufbau, bestehend aus einem permanent-magnetischen Rotor, der auf einer sich drehenden Welle befestigt und, und einem Sperrad, das fest auf der sich drehenden Welle des permanent-magnetischen Eotors angebracht ist und sich gemeinsam mit dieser dreht.

Bei herkömmlichen Impulsmotoren zur Verwendung in Ze'ituhren, wie beispielsweise Vater-Sohn-gesteuerten (master-slave) Wekkern, ist es bekannt, den Stator oder Eotor auf gegenüberliegenden Seiten der Ebene, die die Rotorachse einschließt, asymmetrisch auszubilden, so daß der Rotor in eine vorbestimmte Richtung entsprechend der Aufbringung von polarisierten Impulsen gedreht werden kann.

In der französischen Patentschrift 1 Ο33 643 wird beispielsweise eine Konstruktion beschrieben, bei der der magnetisch neutrale Punkt durch eine exzentrische Form des Stators eines Impulsmotors verschoben wird, so daß der Spalt zwischen dem Stator und dem Rotor entlang den magnetischen Polen verändert wird, wodurch der Rotor an einer Stelle angehalten wird, an der die

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. Mittellinien gegenüberliegender Pole von Stator und Rotor voneinander entfernt sind, so daß die Richtung oder der Sinn des Anlaufs des Impulsmotors "bestimmt wird.

Weiterhin ist es "bei einer Anordnung zum Festlegen der Phase des Rotors bei Impulsmotoren zur Verwendung in Zeituhren bekannt, ein federndes Element in Druckverbindung mit den Zähnen des Zahnrades zu bringen, das durch den Rotor angetrieben wird,-so daß eine unerwünschte Drehung des Zahnrades vermieden wird. Bei einer anderen bekannten Anordnung ist ein Ritzel zur Verhinderung einer Rückwärtsdrehung auf- der Drehwelle des Rotors angebracht und steht mit einem federnden Element in Eingriff, so daß eine Rückwärtsdrehung des Rotors vermieden wird. Die Anordnung, bei der ein asymmetrischer Stator verwendet wird,, ist jedoch insofern nachteilig, als ein asymmetrischer Luftspalt zwisehen dem Rotor und dem Stator gebildet wird, und die magneto- · motorische Kraft in den Bereichen verringert wird, in denen der-magnetische Widerstand des Luftspaltes groß itsL. Dies führt zu einer Verringerung des elektromagnetischen Wirkungsgrades. Diejenigen Konstruktionen, bei denen ein asymmetrischer, permanent-magnetischer Rotor verwendet wird, der zwischen einem oberen und einem unteren Jochbereich angeordnet ist, ist ebenfalls insofern nachteilig, als der Impulsmotor kompliziert aufgebaut ist und die Trägheit und Massen über eine zulässige Grenze hinaus erhöht sind, so daß die gewünschte Impulssteuerfunktion verlorengehen kann. Die Konstruktionen, bei denen ein elastisches Element verwendet wird, das in Druckeingriff mit dem Zahn des Zahnrades steht, das durch den Rotor angetrieben wird, hat den Nachteil, daß der Belastungs- und Kraftverbrauch während des Anlaufes notwendigerweise erhöht ist, und zwar wegen der Kräfte, die durch das federnde Element ausgeübt werden, und der Rotor ist schwierig in eine geeignete Phase zu bringen, da ein Spiel zwischen dem Rotorritzel und dem durch den Rotor angetriebenen Zahnrad besteht. Diejenige Anordnung, bei der die Einrichtung zur Verhinderung einer Rückdrehung oder ein Zahnrad koaxial mit dem Rotor verwendet wird, die oder das mit dem federnden Element zum Verhindern der Rückwärtsdrehung des Rotors in Eingriff steht, hat den Nachteil, daß sie nicht bei einem

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Miniatur-Impulsmotor mit geringem Leistungsbedarf zur Verwendung in Kristall-Armbanduhren verwendet werden kann, da das tote Ge- ♦ wicht erhöht ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Miniatur-Impulsmotor zu schaffen, der frei ist von den zuvor genannten ■ Nachteilen, und der zufriedenstellend in elektrischen Uhren, insbesondere in Quarzkristall-Armbanduhren verwendet werden kann.

Dabei soll ein Impulsmotor geschaffen werden, der eine Sperreinrichtung aufweist, die die Phase des Rotors mit geringem Verlust festlegen kann.

Der erfindungsgemäße Impulsmotor ist gekennzeichnet durch einen I Rotor mit einer Anzahl von magnetischen Polen, die durch eine Anzahl von im Abstand angeordneten Schlitzen gebildet werden, die sich vom äusseren Umfang des Rotors nach innen zwischen die magnetischen Pole unter einem geeigneten Winkel in Bezug auf den Durchmesser des Rotors erstrecken, ein Sperrad, das fest auf der Rotorwelle des Rotors angebracht ist, und eine solche Anzahl von Zähnen aufweist, wie magnetische Pole auf dem Rotor vorgesehen sind, und eine Haltefeder, die die Spitze des Zahnes des Sperrrades ergreift. :

Im folgenden werden beispxelsweise bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung an Hand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. U

Fig. Λ ist eine schematische Draufsicht des Aufbaus eines permanent-magnetischen Rotors, der vorzugsweise in einem Impulsmotor entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;

Fig. 2 und 3 sind schematische Draufsichten, die den Aufbau und die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Impulsmotors zeigen.

In Fig. 1 ist ein permanent-magnetischer Rotor 2 gezeigt, der⁴ auf einer drehbaren Welle 1 angebracht ist,mit einer Anzahl von Schlitzen Ja, Jb, 3c ...., die sich vom äusseren Umfang unter

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einem Winkel α in Bezug auf den Durchmesser nach innen erstrekken. Der Winkel α beträgt bei der bevorzugten Ausführungsform 15°. Die Schlitze 3a, 3b, 3c ... bilden eine Anzahl von magnetischen Polen.2a, 2b, 2c ..., die magnetisiert sind.

In Fig. 2 ist ein Sperrad 4- dargestellt, das eine solche Anzahl von Zähnen hat, wie magnetische Pole auf dem Rotor 2 vorgesehen sind.

Das Sperrad 4- ist fest auf einer drehbaren Welle 1 befestigt \ma dreht sich zugleich mit dem Rotor 2. Ein federndes Element · oder eine Sperrfeder 8 ergreift einen der Zähne des Sperrades 4-, das in einer Richtung zusammen mit dem Rotor 2 gedreht wird, die durch den Pfeil wiedergegeben ist. Der Rotor 2 ist über einen Luftspalt magnetisch mit den sich gegenüberliegenden magneti-. sehen Polen 5a und Jb des Stators 5i der symmetrisch in Bezug auf die um sich drehende Welle 1 ausgebildet ist, gekuppelt. £ie Sperrfeder 8 ist-an einem-Ende an-einem Teil der Rahmenplatte befestigt und befindet sich am anderen Ende in leichter Berührung mit dem Zahn des Sperrades 4-. Die Spulen 6 und 7 mit den Jeweiligen Anschlußklemmen 6a, 6b und 7a, 7b sind um das Joch 5 herumgewickelt, und die polarisierten Impulse werden alternativ auf diese Spulen 6 und 7 gegeben.

Beim Festlegen der Phase des Rotors 2 wird die Sperrfeder 8 von dem Sperrad 4- gelöst, so daß der Rotor 2, der gegenüber den magnetischen Polen 5a und 5b des Stators 5 angeordnet ist, federnd in Richtung der Drehung aus der in Fig. 2 gezeigten Stellung gedruckt wird und schließlich in der geeigneten Phasenstellung zum Stehen kommt. Bei dieser Winkelstellung des Rotors 2 wird die Sperrfeder 8 in Eingriff mit dem Zahn des Sperrades 4- gebracht, und eine Eingangs-Impulsspannung mit einer geeigneten Impulsbreite wird alternativ über die Klemmen 6a, 6b . und 7a, 7b eingebracht und verursacht eine Drehung des Rotors 2 in Pfeilrichtung. '

Wenn der Impulsmotor belastet wird, tendiert das Drehmoment dazu, den Rotor 2 in Richtung entgegengesetzt der Pfeilrichtung

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zu drehen. Da jedoch die Sperrfeder 8 jede Phasenverschiebung in Rückwärtsrichtung verhindert, tritt keine Phasenverschiebung • bei dem belasteten Rotor 2 auf, und daher ist die Startcharakteristik im wesentlichen dieselbe, wie wenn der Impulsmotor im nicht-belasteten¹ Zustand gestartet wird.

Die Tatsache, daß durch die vorliegende Erfindung ein Impulsmotor mit geringen Verlusten geschaffen wird, wird im folgenden an der Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 erläutert. Der Rotor 2 wird um einen Winkel 9 = 360° gedreht, der durch die Anzahl der magnetischen Pole entsprechend einem Impuls unterteilt ist. Die .Sperrfeder 8 befindet sich nicht in Berührung mit dem nächsten Zahn des Sperrades 4 innerhalb eines Bereiches eines Winkels ψ , wenn der Rotor 2 sich in Richtung des Pfeiles von der in 3?ig. 2 " gezeigten Stellung aus dreht. Die Sperrfeder 8 wird sodann in .Berührung mit dem nächsten Zahn des Sperrades 4 innerhalb eines Winkelbereiches (9 -P) gebracht, der sehr klein ist, wie -Jrig- 3 zeigt. Wie aus Fig. -2 hervorgeht, -kann sich-der Rotor 2 entsprechend der Eingabe eines Startimpulses drehen. Entsprechend der Eingabe des Impulses wird die Sperrfeder 8 sofort von dem Zahn des Sperrades 4 getrennt und lediglich in Berührung mit dem nächsten Zahn innerhalb des sehr engen Winkelbereiches (G-J^) gebracht, bis der Rotor 2 sich nicht mehr dreht. Daher kann dieser Impulsmotor mit geringem Verlust und geringem Leistungsverbrauch arbeiten, obwohl er sehr einfach aufgebaut ist. ■ j

Aus dem vorstehenden ergibt sich, daß durch die Erfindung ein billiger Impulsmotor zur Verwendung in Zeituhren, insbesondere in Quarzkristall-Armbanduhren, geschaffen wird, bei dem die Einstellung der Phase im wesentlichen aufgrund der Tatsache nicht notwendig ist, da die Phase durch den Rotor selbst auf geeignete Art festgelegt werden kann. Die Erfindung bietet weiterhin den Vorteil, daß der Impulsmotor stabil arbeitet, ohne daß eine Phasenverschiebung bei Belastung auftritt. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß der Impulsmotor mit geringem Verlust und geringem Leistungsbedarf arbeitet, da die Sperrfeder sofort von dem Zahn des Sperrades gelöst wird, wenn der

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Rotor die Drehung beginnt. Ein erfindungsgemäßer Impulsmotor kann unter folgenden Bedingungen zufriedenstellend arbeiten:

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Rotordurchmesser 3

Anzahl der Pole 6

Durchmesser der Statorwicklungen 20 μ

Anzahl der Wicklungen 20.000

Eingangsspannung 1,5 Volt

Länge des polarisierten Impulses 1/64 Periode

Antriebsfrequenz 1 Hz

-mittlerer Stromverbrauch 5i5

Claims (2)

Patentansprüche

1.J Impulsmotor zur Verwendung in einer Zeituhr, der
sich in vorbestimmter Richtung entsprechend der Einbringung von polarisierten Impulsen dreht, gekennzeichnet durch einen Rotor· mit einer Anzahl von magnetischen Polen und einer Anzahl von im Abstand voneinander angeordneten Schlitzen, die sich vom äusseren Umfang des Rotors aus zwischen die magnetischen Pole unter einem geeigneten Winkel in Bezug auf den Durchmesser des Rotors erstrecken.

2. Impulsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sperrad mit einer Anzahl von Zähnen, die der Anzahl von ™ magnetischen Polen des Rotors entspricht, fest auf der sich dre-.henden Welle des Rotors angebracht ist, und daß eine Sperrfeder zum Halten des Sperrades so angeordnet ist, daß sie sich in Berührung mit der Spitze.des Zahnes des Sperrades befindet.

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