DE2149008C3 - Elektromagnetisches, insbesondere polarisiertes, Antriebssystem für Weeker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches, insbesondere polarisiertes, Antriebssystem für Wecker der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Gattung.

Wichtige 3estimmungsgrößen eines derartigen elektromagnetischen Antriebssystems sind seine Ansprechempfindlichkeit und seine sogenannte Schlagleistung. Die Ansprechempfindlichkeit, die beispielsweise durch diejenige elektrische Leistung gekennzeichnet werden kann, die erforderlich ist, um den Anker aus der Ruhestellung herauszuführen, hängt von dem Abstand ab, mit dem die betreffenden Polflächen im Ruhezustand einander gegenüberliegen. Da die zur Verfugung stehende elektrische Leistung im allgemeinen vorgegeben ist, ist es erforderlich, daß die Schwenkbewegung des Ankers derart begrenzt ist, daß das Antriebssystem mit der zur Verfügung stehenden Leistung in Bewegung gesetzt werden kann.

Die Schlagleistung eines elektromagnetischen Antriebssystems für Wecker hängt ebenfalls von dem Winkelbereich ab, in welchem der Anker und damit der mit ihm verbundene Weckerklöppel verschwenkbar ist. Sie wächst mit der Größe dieses Winkelbereiches. Da die Ankerbewegung jedoch mit Rücksicht auf eine geforderte Ansprechempfindlichkeit des Weckers, die beispielsweise durch die am Betriebsort verfügbare elektrische Leistung bestimmt wird, begrenzt ist, ist die Schlagleistung des Antriebssystems entsprechend beschränkt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Ansprechempfindlichkeit und Schlagleistung eines elektromagnetischen Antriebssystems für Wecker unabhängig voneinander zu optimieren. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst

Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, daß die für das Ansprechen erforderliche Leistung erheblich höher ist als diejenige Leistung, die zur Aufrechterhaltung der oszillierenden Bewegung erforderlich ist. Beim Einschalten des Antriebssystems ist die Amplitude der Ankerbewegung durch die elastisch verformbaren Rückstellelemente zunächst so begrenzt, daß ein sicheres Ansprechen bei der verfügbaren elektrischen Leistung gewährleistet ist Dieselbe elektrische Leistung

reicht im eingeschwungenen Zustand aus, um das bzw. die Rückstellelemente bei jeder Ankerschwingung derart zu verformen, daß der Anker mit der gewünschten Amplitude schwingen kann, um damit eine entsprechend hohe Schlagleistung zu erzielen.

Durch die DT-PS 4 32 456 ist ein Wecker bekannt, dessen Anker zwar ebenfalls unter dem Einfluß eines elastisch verformbaren Rückstellelementes steht, dieses dient jedoch nicht dazu, den Ruhezustand des Ankers derart zu fixieren, daß ein vorgegebener Abstand zwischen den Polflächen nicht überschritten wird, sondern dazu, den Anker von der Polfläche des Magnetkerns abzuziehen und damit einen Betrieb des Weckers mit pulsierendem Gleichstrom bzw. mit Gleichstromimpulsen zu ermöglichen.

Das Antriebssystem gemäß der Erfindung gleicht in seiner konstruktiven Ausbildung ferner einem bekannten Antriebssystem (DT-OS 14 37 457), bei dem die Ankeranne ebenfalls unter dem Einfluß von elastischen Rückstellkräften stehen. Bei dieser bekann.en Anordnung wird durch diese Ausbildung jedoch ausschließlich der Zweck verfolgt, im Ruhezustand den Abstand zwischen den Polflächen des Ankers und den festen Polflächen möglichst groß zu halten, um einen Mikrofonieeffekt des Antriebssystems auszuschalten bzw. zu verringern.

Durch die erfindungsgemäße Verringerung des Mindestabstandes der bei maximaler Auslenkung des Ankers zwischen den dem festen Teil des Antnebssystems zugekehrten Ankerpolflächen und den zugeordneten festen Polflächen wird die Bewegungsbahn des Ankers und damit die Bewegungsamplitude des Weckerklöppels vergrößert. Die Verringerung des erwähnten Mindestabstandes ermöglicht zudem eine bessere Ausnutzung der in dem elektromagnetischen Feld des Antriebssystems speicherbaren magnetischen Energie, da der Betrag der zwischen zwei Polflächen wirkenden von dem magnetischen Feld verursachten mechanischen Kraft dem Quadrat dieses Abstandes umgekehrt proportional ist.

Trotz der beschriebenen Verringerung des Mindest abstandes wird die Ansprechempfindlichkeit des Antriebssystems nicht nachteilig beeinflußt, da durch die Wirkung des ebenfalls erfindungsgemäß vorgesehenen Rückstellelementes der Anker in eine solche Lage zurückgestellt wird, daß die der Ansprecherregung entsprechende magnetische Kraft zu einer Bewegung des Ankers ausreicht. Auf diese Weise wird eine Vergrößerung der Schlagleistung erzielt, ohne daß gleichzeitig die Ansprecherregung vergrößert werden muß.

Eine Begrenzung der Bewegung des Ankers läßt sich auf verschiedene Art erreichen. So können durch die Glockenschale bzw. die Glockenschalen des Weckers im Zusammenwirken mit dem fest mit dem Anker verbundenen Weckerklöppel Anschläge für die erwähnte Begrenzung gebildet werden. Man kann aber eine Begrenzung der erwähnten Bewegung auch dadurch erreichen, indem man in dem bzw. den Luftspalten des Antriebssystems trennende Zwischenlagen anordnet. Derartige Zwischenlagen können an den Ankerpolflächen oder auch an den mit ihnen zusammenarbeitenden festen Polflächen des Antriebssystems angeordnet sein, z. B. in Form der bekannten Trennstifte.

Eine vorteilhaft einfach aufgebaute Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektromagnetischen Antriebssystems erhält man, wenn man nur einem der beiden • Ankerarme ein elastisch verformbares Rückstellelement zuordnet und die Anschläge iur Begrenzung der Bewegung des Ankers so ausbildet bzw. anordnet, daß der minimale Abstand des unter dem Einfluß des Rückstellelementes stehenden Ankerarmes von der ihm gegenüberliegenden festen Polfläche des Systems geringer ist als der minimale Abstand des anderen Ankerarmes von der ihm gegenüberliegenden festen Polfläche des Systems. Die unterschiedlichen Minimalabstände lassen sich in diesem Fall auf äußerst einfache

ίο Weise dadurch herstellen, daß man den trennenden Zwischenlagen eine unterschiedliche Dicke verleiht Auf diese Weise lassen sich die erforderlichen Abstände mit großer Genauigkeit einstellen. Eine Vereinfachung im Aufbau des Systems kann man erreichen, wenn man die trennenden Zwischenlagen als Bestandteil des bzw. der elastisch verformbaren Rückstellelemente ausbildet

Ais vorteilhaft für die Arbeitsweise des erfindungsgemäß ausgebildeten Antriebssystems hat sich eine Anordnung erwiesen, bei der das bzw. die elastisch verformbaren Rückstellelemente so angeordnet und/ oder ausgebildet sind, daß sie die Bewegung des Ankers nur in den den Anschlägen benachbarten Teilen seiner Bewegungsbahn beeinflussen. Dadurch wird es ermöglicht, daß sich der Anker zunächst ohne Beeinflussung durch die Rückstellelemente frei bewegen kann und auf diese erst dann einwirkt, wenn seine Bewegungsenergie unter dem Einfluß der mit der Verringerung des Luftspaltes wachsenden mechanischen Kräfte des magnetischen Feldes einen Mindestbetrag überschreitet.

Die elastisch verformbaren Rückstellelemente, die erfindungsgemäß eine Bewegungsumkehr des Ankers am Orte seiner maximalen Auslenkung ermöglichen bzw. im Ruhezustand des Antriebssystems einen der vorgegebenen Ansprechempfindlichkeit entsprechenden Mindestabstand herstellen, können entweder an einem beweglichen Teil des Antriebssystems (z. B. dem Anker selbst oder dem Weckerklöppel) oder aber an einem feststehenden Teil des Antriebssystems befestigt sein.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Masse der beweglichen Teile des Antriebssystems und die Rückstellkraft des bzw. der Rückstellelemente bestimmte Eigenfrequenz des aus ihnen bestehenden schwingungsfähigen Gebildes der Frequenz des das Antriebssystem speisenden Rufwechselstroms angepaßt ist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der

so Erfindung dargestellt, anhand deren einige unterschiedliche Möglichkeiten zur Realisierung der erfindungsgemäßen Maßnahmen verdeutlicht werden sollen. Alle dargestellten Antriebssysteme sind mit Spulen 5 ausgestattet, mit deren Hälfe der magnetische Steuerfluß erzeugt wird. Der diese Spulen 5 durchsetzende Kern SK bildet an seinen beiden äußeren Enden feste Polflächen, denen Polflächen des in seinem mittleren Bereich schwenkbar gelagerten Ankers A gegenüberliegen. Der magnetische Kreis enthält außerdem einen Dauermagneten P, durch dessen permanenten Magnetismus das Antriebssystem polarisiert wird.

Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel stehen beide Arme des Ankers A unter dem Rückjtelleinfluß einer Feder F, die im mittleren Bereich des Ankers mit diesem fest verbunden ist und deren äußere Enden derart um die äußeren Enden der Ankerarme herumgreifen, daß sie trennende Zwischenlagen zwischen den feststehenden Polflächen des Kerns

SK und den Polflächen des Ankers A bilden, wenn dieser sich im eingeschwungenen Zustand in der einen oder anderen Lage seiner maximalen Auslenkung befindet. Die Wirkung dieser trennenden Zwischenlagen ist in Fig.2 veranschaulicht. Der im Ruhezustand durch den EinfluB der Feder F hergestellte Abstand b zwischen zwei Polflächen ist so bemessen, daß sich der Anker unter dem Einfluß des dem permanenten Fluß des Dauermagneten P überlagerten Steuerflusses, der durch die Spulen S aufgebracht wird, in Bewegung setzen kann. Bei den folgenden unter dem Einfluß des Steuerflusses erfolgenden Schwingungen des Ankers A werden die jeweils betroffenen Teile der Feder Fsoweit durchgebogen, daß die Schwingungsamplitude des Ankers A einen Wert erreicht, der nur noch durch den durch die Stärke des Federmaterials gegebenen Abstand begrenzt ist (Fig.2). In diesem eingeschwungenen Zustand liefert das Antriebssystem über den mit dem Anker A fest verbundenen Klöppel K eine entsprechend große Schlagleistung an die Glockenschalen G.

Das in F i g. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im wesentlichen dem in F i g. 1 dargestellten Antriebssystem, es unterscheidet sich von diesem jedoch dadurch, daß der Mindestabstand zwischen den Polflächen des Ankers und den feststehenden Polflächen nicht durch eine trennende Zwischenlage in Form der umgebogenen Enden der Feder F, sondern durch den Anschlag des Weckerklöppels K an die jeweilige Glockenschaie C festgelegt ist.

Bei dem in Fig.4 dargestellten Ausführungsbeispiel steht nur einer der beiden Arme des Ankers A unter dem Einfluß einer Rückstellfeder F. Der Mindestabstand der jeweils einander gegenüberliegenden Polfläche ist durch Trennstifte Ti und T2 gegeben. Während der Trennstift TI so bemessen sein muß, daß der durch ihn gegebene Abstand ein Ansprechen des Ankers im Ruhezustand ermöglicht, kann der Trennstift T1 an dem unter dem Einfluß der Feder F siehenden Arms des Ankers A wesentlich kleiner bemessen sein, was in der beschriebenen Weise zu einer Erhöhung der Schlagleistung führt.

Während bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1, 3 und 4 die Feder Fjeweüs an dem Anker A befestigt ist, sind die Federn Fl und F2 in dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 an feststehenden Teilen des Antriebssystems befestigt. Es ist möglich, das Antriebssystem entweder mit beiden Federn Fl und F2 auszustatten, es kann jedoch auch alternativ nur eine dieser beiden Federn Fl oder F2 vorgesehen sein. Auch bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 steht ebenso wie bei dem Antriebssystem nach Fig.4 nur ein Arm des Ankers A unter dem Einfluß einer bzw. zweier Rückstellfedern. Dementsprechend weisen auch hier die beiden Trennstifte Ti und T2 eine unterschiedliche Dicke auf.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetisches, insbesondere polarisiertes. Antriebssystem für Wecker mit einem um eine in seinem mittleren Bereich befindliche Drehachse schwenkbaren Anker, der beiderseits der Achse Ankerpolflächen bildet, denen jeweils ortsfeste Polflächen des Antriebssystems gegenüberliegen, wobei der Anker infolge des in dem magnetischen Kreis wirksamen permanenten und/oder remanenten Magnetismus im Ruhezustand des Antriebssystems derart um seine Drehachse geschwenkt ist, daß die Ankerpolflächen auf beiden Seiten der Drehachse unterschiedliche Abstände zu den ihnen zugeordneten ortsfesten Polflächen besitzen, wobei der größere dieser Abstände für die Ansprechempfindlichkeit des Antriebssysterr.s maßgebend ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einem der beiderseits der Drehachse liegenden Ankerarme in an sich bekannter Weise ein elastisch verformbares Rückstellelement (F) zugeordnet ist, durch welches der Abstand zwischen der Ankerpolfläche des jeweils anderen Ankerarmes und der zugeordneten ortsfesten Polfläche im Ruhezustand auf einen Wert reduziert ist, der einer vorgegebenen Ansprechempfindlichkeit entspricht und daß dieser Abstand durch Verformung des Rückstellelementes im eingeschwungenen Zustand vergrößerbar ist

2. Elektromagnetisches Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glockenschale bzw. Glockenschalen (G) des Weckers im Zusammenwirken mit dem fest mit dem Anker (A) verbundenen Weckerklöppel (K) Anschläge für die Begrenzung der Bewegung des Ankers (Abbilden.

3. Elektromagnetisches Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung der Bewegung des Ankers (A)'m dem bzw. den Luftspalten des Antriebssystems trennende Zwischenlagen vorgesehen sind.

4. Elektromagnetisches Antriebssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nur einem der beiden Arme des Ankers (A) ein elastisch verformbares Rückstellelement (F, F i g. 4) zugeordnet ist und daß Elemente (Ti bzw. T2, Fig.4) zur Begrenzung der Bewegung des Ankers vorgesehen und derart ausgebildet bzw. angeordnet sind, daß der minimale Abstand des unter dem Einfluß des Rückstellelementes (F, Fig.4) stehenden Ankerarmes von der ihm gegenüberliegenden festen so Polfläche des Systems geringer ist als der minimale Abstand des anderen Ankerarmes von der ihm gegenüberliegenden festen Polfläche des Systems.

5. Elektromagnetisches Antriebssystem nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die trennenden Zwischenlagen (Ti, 72) unterschiedliche Dicke aufweisen (F i g. 4 und 5).

6. Elektromagnetisches Antriebssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die trennenden Zwischenlagen Bestandteil des bzw. der elastisch verformbaren Rückstellelemente (F) sind (F i g. 1 und 2).

7. Elektromagnetisches Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die verformbaren Rückstellelemente (F, Fi) so angeordnet und/oder ausgebildet sind, daß sie die Bewegung des Ankers (A) nur in den Endbereichen seiner Bewegungsbahn beeinflussen.

8. Elektromagnetisches Antriebssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die elastisch verformbaren Rückstellelemente (F) an einem beweglichen Teil (A) des Antriebssystems befestigt sind.

9. Elektromagnetisches Antriebssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die elastisch verformbaren Rückstellelemente (F 1 bzw. F2) an einem feststehenden Teil des Antriebssystems befestigt sind.

10. Elektromagnetisches Antriebssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Masse der beweglichen Teile (A, K) und die Rückstellkraft des bzw. der Rückstellelemente (F, Fi, F2) bestimmte Eigenfrequenz des aus ihnen bestehenden schwingungsfähigen Gebildes der Frequenz des das Antriebssystem speisenden Wechselstroms angepaßt ist