DE2421367C3 - Elektrische Uhr - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Uhr, insbesondere Quarzuhr, mit einem elektrischen Motor mit einem permanentmagnetischen Rotor, insbesondere einem Einphasenschrittmotor, dessen Rotorwelle beidseitig gelagert ist und an einem Ende in eine mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllte Dämpfungskammer ragt.

Bei elektrischen Uhren, insbesondere aber bei Quarzuhren, wird häufig ein nahezu geräuschloser Gang der Uhr gefordert. Die Erfüllung dieser Forderung ist besonders schwierig bei Uhren mit einem Schrittmotor. Bei diesen tritt nämlich durch das ruckartige Vorwärtsschreiten des Rotors und das am Ende eines jeden Rotorschrittes entstehende Überschwingen im Zusammenwirken mit dem Spiel zwischen den einzelnen Zahnrädern des Zeigerwerks, das der Motor antreibt ein nicht unerheblicher Geräuschpegel auf.

Es ist bereits bekannt, zur Verringerung dieses Geräuschpegels die Welle des Motors an einem Ende in einer mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllten Dämpfungskammer anzuordnen. Zwar läßt sich dadurch der Geräuschpegel erheblich vermindern, jedoch treten, da wegen des im allgemeinen geringen Anlaufdrehmoments der üblicherweise verwendeten Schrittmotoren Dämpfungsflüssigkeiten mit einer vergleichsweise gerineen Viskosität benutzt werden müssen, erhebliche Schwierigkeiten bei der Abdichtung der Dämpfungskammer an der Einführungsstelle der Welle auf. Versuche mit üblichen Dichtungsmitteln haben bisher zu keinem befriedigenden Ergebnis geführt: Bei einer auslaufsicheren Dichtung war die zwischen Dichtung und Welle auftretende Reibung zu groß, bsi einer Dichtung mit geringen auf die Welle wirkenden Reibungskräften konnte eki Auslaufen der Dämpfungsflüssigkeit nicht mit Sicherheit unterbunden werden.

Diese Schwierigkeiten sollen durch die Erfindung überwunden werden. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen und Mittel zum Abdichten der Dämpfungskammer anzugeben, mit denen eine einwandfreie Dichtwirkung bei geringstmöglicher Beeinflussung des Motorlaufs erzielbar ist Zudem sollen diese Maßnahmen und Mittel möglichst geringe zusätzliche Kosten verursachen und ein kleines Bauvolumen besitzen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Welle im Bereich der Dämpfungskammeröffnung mit einer Verschlußfläche versehen ist und der Rotor axial versetzt im Stator angeordnet ist dergestalt, daß bei jedem Betriebszustand des Motors eine vom Magnetfeld erzeugte Axialkraft auf die Welle in Ricntung auf die Dämpfungskammer wirkt

Die durch die axiale Versetzung des Rotors im Stator entstehende Axialkraft ist im Ruhezustand des Motors, also bei stromlosem Stator, im wesentlichen von der Größe der Rotorversetzung abhängig, im Betriebszustand dagegen, also bei stromdurchflossenem Stator, von der Rotorversetzung und der Erregung, die auf den Rotor neben einer Drehkraft auch eine der durch die Rotorversetzung hervorgerufene Axialkraft entgegengerichtete Axialkraft ausübt, die die durch die Rotorversetzung erzeugte Axialkraft je nach deren Größe teilweise oder vollständig kompensiert Durch eine entsprechende Rotorversetzung läßt sich somit e^;ne bei jedem Betriebszustand des Motors zuverlässige Abdichtung bei einer äußerst geringen Beeinflussung des Motorlaufs erreichen. Ein besonderer Vorteil der erfindungygemäßen Maßnahme besteht darin, daß keinerlei zusätzliche Bauelemente benötigt werden und das Bauvolumen des aus Motor und Dämpfungskammer bestehenden Systems nicht bzw. nur in vernachläßigbarem Umfang vergrößert wird.

Da bei den bekannten Motoren die Länge des Rotors und die des Stators ui.gefähr gleich groß sind bzw. die des Stators etwas größer als die des Rotors ist führt eine axiale Versetzung des Rotors im allgemeinen zu einer Verringerung des Motordrehmomentes. Dieser Nachteil, der insbesondere bei Motoren zum Tragen kommt die von vornherein ein geringes Drehmoment besitzen, kann nach einem weiteren Gedanken der Erfindung in vorteilhafter Weise dadurch beseitigt werden, daß die Länge des Rotors größer als die des Stators gewählt wird. Als besonders zwickmäßig hat sich eine Länge des Rotors, die ungefähr doppelt so groß wie die des Stators ist erwiesen. Hierbei wird eine zur Abdichtung in jedem Betriebszustand des Motors genügend große Axialkraft bei maximalem Drehmoment erhalten.

Zur Erzielung einer hohen Dämpfung und damit einer geringen Geräuschbildung ist am zweckmäßigsten der in die Dämpfungskammer ragende Teil der Welle mit einem rechteckigen Querschnitt versehen.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verschlußfläche durch Andrehen eines in die Dämpfungskammer ragenden Zapfens an die Welle gebildet, wobei die Dämpfungskammer einen geringeren Durch-

messer als die Welle besitzt Der Verschluß der Dämpfungskammer erfolgt hierbei durch die sich zwischen Zapfenansatz und Wellenmantelfläche erstreckende ringförmige Stirnfläche der Welle. Eine solche Ausführungsform ist im Gegensatz zu anderen Austührungsmöglichkeiten, wie einem auf der Welle angeordneten Bund, besonders raumsparend und mit geringem Materialabfall herstellbar.

Eine weitere Verminderung des Geräuschpegels kann in Weiterbildyrg der vorbeschriebenen Ausführungsform mit Vorteil dadurch erreicht werden, daß zwischen Zapfen und Welle ein konusartiges Übergangsstück vorgesehen und die Dämpfungskammer mit einer konusartigen öffnung versehen wird, auf der sich das Übergangsstück abstützt Durch diese Maßnahme lassen sich die vom Lagerspiel der Welle herrührenden Geräusche nahezu vollständig beseitigen.

Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung, die in zum Teil schematischer Darstellung einen Querschnitt durch einen in eine Uhr eingebauten Einphasenschrittmotor zeigt, näher erläutert.

Der Einphasenmotor 1, der in vergrößertem Maßstab dargestellt ist, besteht aus einem lameliierten Stator 2 und einem Rotor 3 mit einem mehrpoligen Permanentmagneten 4, der zusammen mit einem Ritzel 5 auf der Rotorwelle 6 sitzt. Der Stator 2 ist auf einer Zeigerwerksplatine 7 befestigt. In dieser und einer weiteren parallel dazu angeordneten, nicht dargestellten Zeigerwerksplatine ist die Rotorwelle 6 und die Welle des mit dem Ritzel 5 kämmenden Sekundenrades 8 gelagert Die weiteren Zahnräder des Zeigerwerks sind ebenso wie die anderen mechanischen, elektrischen und elektronischen Teile der Uhr der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.

Die Rotorwelle 6 ragt mit einem Zapfen 9 in eine in die aus Kunststoff bestehende Zeigerwerksplatine 7 eingeformte Dämpfungskammer 10, deren Durchmesser geringer ist als der der Welle 6 und die mit einem Silikonöl mittlerer Viskosität gefüllt ist Die Dämpfungskammer 10 besitzt eine konusförmige öffnung 11, auf der sich ein an die Rotorwelle 6 angedrehtes koBusförmiges Übergangsstück 12 abstützt. Dieses Übergangsstück 12 bildet mit seiner Oberfläche 13 den Verschluß für die Dämpfungskammer 10. Die notwendige Dichtigkeit des Verschlusses wird durch eine axiale Versetzung des Permanentmagneten 4 gegenüber dem Stator 2 erreicht Durch diese Versetzung des Permanentmagneten 4, dessen Lunge, zur Vermeidung eines Drehmomentabfalls wie ersichtlich, größer als die des Stators 2 gewählt ist, entsteht eine vom Magnetfeld herrührende Axialkraft, die die Welle 6 in Richtung auf die Dämpfungskammer 10 schiebt und somit das konische Übergangsstück 12 in die konische Dämpfungskammeröffnung 11 drückt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektrische Uhr, insbesondere Quarzuhr, mit einem elektrischen Motor mit einem permanentmagnetischen Rotor, insbesondere einem Einphasenschrittmotor, dessen Rotorwelle beidseitig gelagert ist und an einem Ende in eine mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllte Dämpfungskammer ragt, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (6) im Bereich der Dämpfungskammeröffnung

(11) mit einer Verschlußfläche (13) versehen ist und der Rotor (3). axial versetzt im Stator (2) angeordnet ist, dergestalt, daß bei jedem Betriebszustand des Motors (1) eine vom Magnetfeld erzeugte Axialkraft auf die Welle (6) in Richtung auf die Dämpfungskammer (10) wirkt

2. Elektrische Uhr nach Anspruch I₁. dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Rotors (3) größer als die des Stators (2) ist.

3. Elektrische Uhr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Rotors (3) ungefähr doppelt so groß wie die des Stators (2) ist.

4. Elektrische Uhr nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Dämpfungskammer (10) ragende Teil der Welle (6) einen rechteckigen Querschnitt besitzt

5. Elektrische Uhr nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußfläche (13) durch Andrehen eines in die Dämpfungskammer (10) ragenden Zapfens (9) an die Welle (6) gebildet ist, wobei die Dämpfungskammer (10) einen geringeren Durchmesser besitzt als die Welle (6).

6. Elektrische Uhr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Zapfen (9) und Welle (6) ein konusartiges Übergangsstück (12) vorhanden ist und die Dämpfungskammer (10) eine konusartige öffnung (11) besitzt auf der sich das Übergangsstück

(12) abstützt

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