DE2759969C2 - Impulsmotor - Google Patents

Description

Grundaufbau einer »analogen« elektronischen Uhr, also einer Uhr mit Zeigeranzeige, erläutert werden.

Wie sich aus dem Blockdiagramm nach F ϊ g. 1 ergibt, weist eine solche elektronische Uhr einen Quarzkristall-Schwinger Q, eine elektronische Schaltung E, die einen Oszillator O, einen Frequenzteiler D und eine Ausgangssteuerung C enthält und mit dem Schwinger Q verbunden ist, ein Gangwerk M mit einem Impulsmotor P und einem Zeigermechanismus /, das mit der elektronischen Schaltung Everbunden ist, eine als Stromquelle dienende Batterie B für die Stromzuführung zu der elektronischen Schaltung E sowie einen Funktionsauswahlschalter S für die Steuerung der elektronischen Schaltung Eaus.

Der Funktionsauswahlschalter 5 dient zum schnellen is Vorwärts- bzw. Rückwärtslauf des Zeigers, wie es bspw. beim Einstellen der Uhr erforderlich ist

Der Rotor des Impulsmotors F dreht ein Minutenrad (nicht dargestellt), das wiederum den Stunden- bzw. Minutenzeiger der Uhr verstellt

Der aus Fig.2 ersichtliche, allgemein durch das Bezugszeichen 101 angedeutete Rotor hat Scheibenform und sitzt auf einer Welle 101 a; parallel zu der Weile 101a sind in dem Rotor 101 sechs magnetische Achsen ausgebildet, so daß sich dieser Rotor 101 unter der Einwir- kung eines Magnetfeldes ständig drehen kann. Diese magnetischen Achsen werden längs eines mit gestrichelten Linien angedeuteten Zylinders X erzeugt in dessen Mitte die Welle 101a liegt; die magnetischen Achsen sind in Winkelabständen von 60° mit auf dem Umfang abwechselnden Magnetpolen N, S₁N... angeordnet An den oberen und unteren Stirnflächen des Rotors 101 treten also die abwechselnden Magnetpole jeweils nach 60°, d. h, einer Phasendifferenz von 60° auf; die Magnetpole liegen jeweils auf einem Kreis.

An der Welle 101a des Rotors 101 ist ein Ritzel 1016 angebracht, das die Drehung des Rotors bspw. auf das erwähnte Minutenrad, möglicherweise unter Zwischenschaltung eines Getriebes, überträgt.

Zwei obere, plattenförmige Statorteile 102a und 103a sind über dem Rotor 1OJ im rechten Winkel zu seiner Welle 101a vorgesehen. Die oberen Statorteile lO2a und 103a weisen zwei obere, einander zugewandte Seitenflächen ai und 32 auf, die symmetrisch zur Welle 101a liegen, so daß sie den Magnetpolen mit entgegengesetzter Polarität an der oberen Stirnfläche des Rotors 101 zugewandt sind.

Zwei untere, plattenförmige Statorteile 1026 und 1036 sind in ähnlicher Weis? unter dem Rotor 1Oi senkrecht zu seiner Welle 101a angeordnet und weisen un- so lere, einander zugewandte Seitenflächen b\ und 62 auf, die symmetrisch zur Welle 101a angeordnet sind, so daß sie den Magnetpolen mit entgegengesetzter Polarität an der unteren Stirnfläche des Rotors 101 zugewandt sind. Die obere Seitenfläche a\ ist um einen Winkel von 60° in bezug auf die untere Seitenfläche b\ versetzt, während die obere Seitenfläche a2 um den gleichen Winkel von 60° in bezug auf die untere Seitenfläche 62 versetzt ist.

Zwischen den oberen Statorteilen 102a und 103a und den unteren Statorteilen 1026, 1036 ist ein Abstands- so stück 116 aus einem nicht-magnetischen Material angeordnet. Dieses einzige Abstandsstück 116 ist durch Schrauben 108,109 mit den oberen und unteren Statoricilen 102a, 1026 zu einer Einheit zusammengefaßt. Die Statorteile 102a, 1026 weisen Verlängerungen auf, die so ungeordnet sind, daß sie rrsgnetisch mit der Antriebswicklung 107 des Impulsmotor gekoppelt werden können; diese Kopplung muß also nicht über das Abstands stück 116 erfolgen.

Die oberen und unteren Verlängerungen fixieren zwischen sich jeweils an beiden Seiten ein Joch 106 mit. magnetischen Abstandsstücken 117, die unter dem Joch

106 angebrächt sind. Diese Bauteile sind durch Schrauben 110 und 111 befestigt Die Schrauben 110 und 111 dienen gemeinsam mit den Schrauben 108 und 109 für die Montage des Impülsmotors.

Bei dem Impulsmotor nach Fig. 3 können also das einzige Abstandsstück 116 und die oberen und unteren Statorteüe 102a, 1026 und 103a, 1036, die das Abstandsstück 116 zwischen sich fixieren, einstückig als Einheit montiert werden. Zur Positionierung dieser Einheit sind nur die beiden Löcher 113 und 115 erforderlich. Es ergibt sich deshalb die angestrebte, geringe Zahl der Bezugsstifte.

Da das einzige Abstandsstück 116 aus einem nichtmagnetischem Material besteht, vereinfacht sich die Herstellung eines solchen Abstandsstückes 116 mit gleichmäßiger Dicke; eine nachträgliche-Justierung des Impulsmotors ist also in aller Regel nicht erforderlich.

Die Antriebswicklung 107 verläuft rund um das Joch 106, so daß sie magnetisch mit den oberen unteren Statorteilen gekoppelt werden kann. Dadurch werden der obere Stajorteil 102a und das untere Statorteil 1026 mit der entsprechenden Polarität magnetisiert, während das obere Statorteil 103a und das untere Statorteil 1036 mit der entgegengesetzten Polarität magnetisiert werden.

Sind di** ^^<*r»n Seitenflächen 2* und «■- der oberen Staiorteile 102a und 103a jeweils verschiedenen Magnetpolen auf der oberen Stirnfläche des Rotors 1 zugewandt so liegen in ähnlicher Weise die unteren Seitenflächen 61 und 62 der Statorteüe 1026 und 1036 den anderen Magnetpolen an der unteren Stirnfläche des Rotors 101 gegenüber. Die Seitenflächen ai, aj und b\, 62 haben eine Phasendifferenz von 60° zueinander, so daß die obere Seitenfläche a\ und die untere Seitenfläche 61 gleichen Magnetpolen zugewandt sind. In ähnlicher Weise sind die oberen und unteren Seitenflächen a-2 und 62 der anderen, identischen Magnetpolen zugewandt

Werden also Wechselstromimpulse an die Antriebswicklung 107 angelegt, so werden die oberen und unteren Statorteüe 102a und 1026 mit der Polarität /Voder 5 magnetisiert, also zu Nord- bzw. Südpolen, während die oberen und unteren Statorteüe 103a und 1036 abwechselnd mit der Polarität S und N magnetisiert werden, also Süd- oder Nordpole werden. An den vier Seitenflächen ai, 32,61 und 62 der oberen und unteren Statorteüe tritt dadurch eine solche magnetische Anziehungs- und Abstoßungskraft zwischen dem Rotor 101 und diesen Seitenflächen auf, daß sich der Rotor 101 in jeder Richtung drehen kann. Auf diese Weise kann der Rotor 101 schrittweise durch einen einzigen Impuls verstellt werden.

Bei der Ausführungsform des Impulsmotors nach F i g. 2 kann jedoch das Problem auftreten, daß sich die Antriebswicklung 107 nur mit Schwierigkeiten und mit einem gewissen Aufwand entfernen läßt. Der Impulsmotor nach F i g. 3 weist Stator-Verlängerungen auf, die magnetisch mit der Antriebswicklung 107 gekoppelt sind. Um diese Kopplung zu erzielen, muß dis Jocn 106 zwischen den oberen und unteren Verlängerungen gehalten werden, wie oben erwähnt wurde. Bei einem solchen Aufbau müssen jedoch alle Schrauben 108, 109, UO und 111 entfernt werden, um die oberen Statorteüe 102a und 103a für die Entnahme der Antriebswicklung

107 abnehmen zu können. Dies ist jedoch ein Nachteil, da bei Reparaturarbeiten die AntriebwicklunE 107 in

aller Regel demontiert werden muß.

Bei der Ausführungsform des Impulsmotors nach F i g. 4 wird dieser Nachteil vermieden, indem ein gebogener Bereich des oberen Stators über und auf dem zugeordneten unteren Stator angeordnet ist. Mit anderen Worten sind bei dem Impulsmotor nach F i g. 4 die Verlängerungen der oberen Statorteile 102a und 103a wie eine Kurbel gebogen, so daß sie jeweils auf den Verlängerungen der unteren Statorteile 1026 und 1036 Ijsgen. Das Joch 106 wird an beiden Enden auf diesen Verlängerungen montiert und dann mit den Schrauben 110und Hl befestigt.

Bei dem Impulsmotor nach Fig.4 läßt sich die Antriebswicklung 107 einfach abnehmen, indem die Schrauben HO und 111 entfernt werden, ohne daß die oberen Statorteile 102a und 103a demontiert werden müssen.

Bei der Ausführungsform des Impulsmotors nach F i g. 4 sind die Verlängerungen der oberen Statorteile 102a und 103a wie eine Kurbel gebogen und liegen über und auf den unteren Statorteilen 1026 und 1036, während das Joch 106 darauf montiert ist. Als Alternative hierzu können die Verlängerungen der oberen Statorteile 102a und 103a so angeordnet werden, daß sie jeweils unter Druck an den Seitenflächen des Jochs 106 anliegen, ohne daß sie sich über den oberen Statorteilen 102a und 103a auf den unteren Statorteilen 1026 und 1036 befinden. In diesem Fall läßt sich die Antriebswicklung 107 ebenfalls leicht herausnehmen.

Bei Impulsmotoreii. die in Armbanduhren eingesetzt werden sollen, haben die Statorteile eine Dicke von maximal 02 mm. Diese Statorteile sind an den beiden Seiten des Abstandsstückes mit Schrauben angebracht. Beim Anziehen der Schrauben können jedoch die Statorteile nach oben verbogen werden; dies gilt insbesondere für den Rand der Seitenflächen, die weit von den Schfäubcn entfernt sind. Wegen dieser Verformung der Statorteile muß deshalb im allgemeinen eine Feineinstellung vorgenommen werden.

Dieser Nachteil kann vermieden werden, indem die Statorteile durch mehrere Schrauben befestigt werden. Dies führt jedoch zu weiteren Problemen, da es im allgemeinen schwierig ist, bei einem so winzigen Impulsmotor, wie er für Armbanduhren benötigt wird, eine weitere Schraube anzubringen.

Die in Fig.5 gezeigte Ausführungsform des Impulsmotors überwindet dieses Problem, indem das Abstandsstück in zwei Teile aufgeteilt wird, von den ein Teil an den oberen Statorteilen und ein anderer Teil an den unteren Statorteilen angebracht sind.

Der Impulsmotor nach F i g. 5 weist zwei obere und untere Abstandsstücke 118 und 119 aus nicht-magnetischen Material auf, die durch Aufteilen des Abstandsstückes 116 bei der Ausführungsform nach F i g. 3 gebildet werden. Die oberen Statorteile 102a und 103a sind an der Oberseite des oberen Abstandsstückes 118 befestigt, während die unteren Statorteile 1026 und 1036 an der Unterseite des unteren Abstandsstückes 119 angebracht sind. Dies kann durch Punktschweißen oder eine Klebeverbindung erfolgen.

Zur Montage dieses Impulsmotors wird zunächst das untere Abstandsstück 119, an dem die unteren Statorteile 1026 und 1036 angebracht sind, in seine Lage gebracht; dann wird der Rotor 101 in eine zentrale Öffnung H9a an dem Abstandsstück 119 eingesetzt, das obere Abstandsstück 118, in dem die oberen Statorteile 102a und 103a angebracht sind, an das untere Abstandsstück 119 montiert und schließlich wie bei der Ausführungsform nach Fig.4 die Schrauben 108 und 109 befestigt.

Der Impulsmotor nach F i g. 5 enthält also dicke Abstandsstücke 118 und 119. an denen die dünnen Staiorteile befestigt sind. Auf diese Weise läßt sich vermeiden, daß die Statorteile beim Anziehen der Schrauben 108 und 109 verbogen werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1026,1036Jgebogen sind.

Patentansprüche: 8. Impulsmotor nach Ansprach 7, dadurch gekenn-

- zeichnet, daß die Verlängerungen kurbelartig gebo-

1. Impulsmotor gen sind und auf den Verlängerungen der anderen

5 Statorteile liegen. _:

a) mit einem drehbar gelagerten, scheibenförmigen Rotor, ;

b) mit mehreren, parallel zur Drehachse des Rp- ■ tors angeordneten Magneten mit jeweils abwechselnden Polrichtungen in dem Rotor, ίο Die Erfindung betrifft einen Impulsmotor der im

c) mit einem über dem Rotor angeordneten, obe- Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung, ren Stator, Ein solcher Impulsmotor kann bspw. in einer Uhr mil

d) mit einem unter dem Rotor angeordneten, un- analoger Zeitanzeige verwendet werden, um den Stunteren Stator, . den-, Minuten-und Sekundenzeiger zu verstellen. Dabei

e) mit einem die beiden Statoren verbindenden 15 wird äußerste Laufgenauigkeit und hohe Laufstabilität Joch,und angestrebt.

f) mit einer das Joch umgebenden Antriebswick- Ein Impulsmotor der angegebenen Gattung ist aus lung, der DE-OS 22 01 376 bekannt und weist einen drehbar

gelagerten, scheibenförmigen Rotor, mehrere, parallel

dadu£?h gekennzeichnet, daß 20 zur Drehachse des Rotors angeordnete Magnete mit

jeweils abwechselnden Polrichtungen in dem Rotor, ei-

g) der obere Stator mindestens zwei Statorteile nen über den Rotor angeordneten, oberen Stator, einen (102a, iO3a) aufweist, deren Seitenflächen ein- unter dem Rotor angeordneten, unteren Stator, ein die ander zugewandt sind, daß beiden Statoren verbindendes Joch und eine das Joch

h) eine Hälfte der oberen Statorteile (102a^sich an 25 umgebende Antriebswicklung auf.

ein Ende der Antriebswicklung (107) und die Der Erfindung He^l die Aufgabe zugrunde, einen Im-

andere Hälfte der oberen Statorteile (103aJ an pulsmotor der angegebenen Gattung zu schaffen, der

das andere Ende der Antriebswicklung (107) an- einen hohen AVirkungsgrad für die Umwandlung der

schließt, daß zugeführten, elektrischen Energie in magnetische An-

i) der untere Stator mindestens zwei Statorteile 30 triebsenergie für difr Drehung des Rotors hat.

(1026, iOJb) aufweist, deren Seitenflächen ein- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im

ander zugewandt s'nd, dar kennzeichnenden Teil des Anspruchs! angegebenen

j) eine Hälfte der unteren Statcrteile (1026,7 sich Merkmale gelöst.

an ein Ende der Antriebsw't !dung (107) und die Zweckmäßige Ausführungsformen sind in den Unterandere Hälfte der unteren Statcrteile (103b) an 35 ansprächen zusammengestellt.

das andere Ende der Antriebswicklung (107) an- Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insschließt, und daß besondere darauf, daß sich mittels des parallel zu dem k) mindestens ein Abstandsstück (116; 118, 119) Joch verlaufenden Abstandsstückes aus nicht-magnetiaus nichtmagnetischem Material zwischen den schem Material der Raum, in dem das Antriebs-Magnetoberen Statorteilen (102a, 103a,/ und den unte- 40 feld wirkt, sehr genau definieren läO5_y also die Umwandren Statorteilen (1026,103 6,) angeordnet ist. lung der zugeführten elektrischen Energie in magnetische Energie für die Drehung des Rotors in einem abge-

2 Impulsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekenn- grenzten, kleinen Volumen erfolgt, wie es für den Einzeichnet, daß das einzige Abstandsstück (116) durch satz eines solchen Impulsmotors bei einer Armbanduhr Schrauben (108, 109) mit den oberen und unteren 45 wesentlich ist. Dabei kann das Abstandsstück aus dem Statorteilen (102a, 102b) zu einer Einheit zusammen- nicht-magnetischen Material sehr nahe bei den magnetigefaßtist. sehen Teilen angeordnet werden, wodurch sich ciner-

3. Impulsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekenn- seits ein sehr kompakter Aufbau und andererseits eine zeichnet, daß die Statorteile (102a, 102b) Verlange- hohe Dichte des Magnetfeldes und damit ein guter Wirrungen aufweisen, die magnetisch mit der Antriebs- so kungsgrad für die Energieumwandlung ergibt. Und wicklung (107) gekoppelt sind. schließlich ist das so gebildete Gehäuse sehr gut nach

4. Impulsmotor nach Anspruch 3, dadurch gekenn- außen abgeschirmt, so daß die Streuverluste nur gering zeichnet, daß die Verlängerungen das Joch (106) hai- sind.

ten, und daß unter dem Joch (106) magnetische Ab- Die Erfindung wird im folgenden anhand von AusfUh-

standsstücke (117) angebracht sind. 55 rungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schemati-

5. Impulsmotor nach Anspruch 4, dadurch gekenn- sehen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt zeichnet, daß die Verlängerungen, das Joch (106) und Fig. 1 ein Blockdiagramm einer elektronischen Uhr die magnetischen Abstandsstücke (117) durch mit Zeigern, die durch einen Impulsmotor verstellt wer-Schrauben (110,111) befestigt sind. den,

6. Impulsmotor naeh Anspruch 1, dadurch gekenn- 60 F i g. 2 eine perspektivische Ansicht des Rotors eines zeichnet, daß ein oberes Abstandsstück (118) an den solchen Impulsmotors,

oberen Statorteilen (102a, 103«?^ und ein unteres Ab- F i g. 3 eine perspektivische Ansicht einer ersten Aus-

standsstück (119) an den unteren Statorteilen (1026, führungsform des Impulsmotors, und

1036^ angebracht sind. Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer /weilen

7. Impulsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 65 Ausführungsform eines Impulsmotors,

dadurch gekennzeichnet, daß magnetisch mit der Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer dritten Aus-Antriebswicklung (107) gekoppelte Verlängerungen führungsform eines Impulsmotors, der oberen bzw. unteren Statorteile (102a, 103a; Zunächst soll unter Bezugnahme auf Fig. I der