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Einrichtung zum Antrieb und zur Ablaufregulierung von Zeitwerken Es
sind bereits Zeitwerke und Zeitablaufrelais bekannt, bei denen die Frequenz des
speisenden Wechselstromnetzes verwertet wird, um das bewegte System anzutreiben
oder in seinem Ablauf zu regulieren. So <<-erden z. B. Uhren und Zeitrelais
durch einen kleinen Svnchronmotär angetrieben. :',uch unter dem hinfluß des Wechselstromes
synchron mit dessen Frequenz schwingende Svsteme sind bekannt. So hat man bereits
in dem Luftspalt eines Magneten einen mit Federn auf Resonanz abgestimmten Magnetanker
zum Antrieb oder zur Regulierung von Zeitwerken vorgesehen. Auch hat man vorgeschlagen,
polarisierte Relais mit unter dem Einfluß des Wechselstromes schwingendem Anker
zu verwenden.
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Obwohl diese Magnetsysteme eine höhere Genauigkeit besitzen als Synchronmotore,
da diese eine größere Anlaufzeit infolge der zu beschleunigenden Massen benötigen,
konnten sie sich infolge anderer Mängel nicht durchsetzen. Die durch einen permanenten
Magneten oder mit Gleichstrom polarisierten Magnetsysteme besitzen nämlich nur geringe
Kräfte, die für einen direkten Antrieb von Zeitwerken nicht ausreichen, so daß sie
nur zur Regulierung von Systemen verwendet werden können, die einen besonderen Antrieb
besitzen. Außerdem sind polarisierte Relais in ihrer Arbeitsweise sehr abhängig
von der Ankereinstellung und neigen bei Verstellung, die in längerem Betrieb leicht
vorkommen können, leicht zum Klebenbleiben. Auch die Erscheinung, daß der verwendete
permanente Magnet bei längerem Arbeiten leicht entmagnetisiert wird, ist von Nachteil,
da ja bei Zeitwerken ein sehr betriebssicheres Arbeiten verlangt wird.
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Die Systeme mit auf Resonanz abgestimmten 1Vlagnetankern besitzen
die Nachteile, daß verhältnismäßig schwere Anker erforderlich sind, die wieder kräftige
Federn benötigen. Bei den infolge der raschen Schwingungen hohen mechanischen Beanspruchungen
verlieren die Federn im Dauerbetrieb leicht ihre Elastizität und «werden unbrauchbar.
Da bei den abgestimmten Gliedern mit Rücksicht auf die Genauigkeit die Einschwingzeit
nicht zu groß werden darf, müssen die verwendeten Anregeenergien einen entsprechenden
Wert besitzen. Der Verbrauch dieser Systeme ist also relativ hoch. Durch die von
der Größe der Energie der mechanischen Schwingungen abhängige Beanspruchung wird
auch die Abnützung groß, so daß die Lebensdauer dieser Systeme nicht genügend hoch
ist.
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Um diese Nachteile zu vermeiden, sind Einrichtungen bereits getroffen
worden, bei denen ein Anker durch permanente Magnete in Schwingungen gebracht wird,
deren Magnetismus durch von gleichphasigen Strömen erregte Pole verstärkt oder geschwächt
wird. Der permanente Magnetismus, dem ein Wechselfeld überlagert wird, ändert sich
aber häufig in seiner Stärke. Außerdem sind die
während einer einzigen
Schwingung auf den Anker ausgeübten Kräfte in ihrem Verlauf der Schwingung nicht
angepaet, so daß Stöße und Unregelmäßigkeiten in der Arbeitsweise entstehen.
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Diese Schwierigkeiten lassen sich bei einer Einrichtung zum Antrieb
und zur Ablaufregulierung von Zeitwerken mit Hilfe von Magnetsystemen, deren Anker
in von der Frequenz des aufgedrückten Wechselstromes abhängige Schwingungen gebracht
wird, nach der Erfindung dadurch beseitigen, daß zwei elektrisch voneinander unabhängige,
nicht polarisierte Magnetsysteme, die in entgegengesetztem Sinne Kräfte auf einen
gemeinsamen, zwischen ihnen schwingenden Anker ausüben, von Strömen erregt werden,
die um etwa 9o° gegeneinander phasenverschoben sind.
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In Abb. i ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. In dem
Luftspalt eines sonst geschlossenen Magneten i ist ein Anker 2, dessen Eigenschwingungszahl
mit der Netzfrequenz nicht übereinstimmt, so angeordnet, daß sich sein Drehgelenk
3 an dem Joch des Magneten i befindet. Der Anker 2 ist an seinem freien Ende gabelförmig
ausgebildet und mit Klinken q. versehen, die in bekannter Weise zum Antrieb eines
Zeitwerkes dienen. Auf den Schenkeln des Magneten i sind zwei Wicklungen 6 und 7
angeordnet, die an dasselbe Wechselstromnetz gelegt sind. In den Zuleitungen der
Wicklungen befinden sich Widerstandskombinationen 8 und g, die in bekannter Weise
so ausgebildet sind, daß sie eine zeitliche Verschiebung der Ströme in den Wicklungen
6 und 7 um 9o° herbeiführen. In demjenigen Augenblick, in dem der Strom der einen
Wicklung sein Maximum hat, hat dann der Strom der anderen Wicklung sein Minimum,
so daß der Anker 2 von demjenigen Pol angezogen wird, bei dem der durchgehende Fluß
gerade seinen Höchstwert besitzt. Der Anker 2 ist dabei so gelagert, daß sich über
ihn der Kraftfluß jeweils schließen kann.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Magnetanker 2 in
der Mitte gelagert und von zwei voneinander getrennten Magnetsystemen io, ii angetrieben
wird, ist in Abb.2 dargestellt. Die beiden Magnetsysteme sind dabei so angeordnet,
daß die Joche bequem aneinander vorbeilaufen. Je nachdem in welchem System gerade
der maximale Erregerstrom fließt, stellt der Anker die magnetische Verbindung der
Spulenenden her, so daß er einmal zwischen die Pole des Magnetsystems io, dann zwischen
die Pole des Magnetsystems i i zu liegen kommt. In Abb.3 sind die Magnetkreise in
ihrer konstruktiven Durchbildung nochmals besonders gezeichnet; das Magnetsystem
io ist dabei aus seiner Lage heraus nach oben gezogen. In Abb. q. ist die elektrische
Verbindung der einzelnen Spulen gezeigt.
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Während bei den Abb. i bis q. der Anker 2 mit einer Ankergabel zum
Antrieb des Uhrwerkes 5 verbunden ist, zeigt Abb. 5 ein Beispiel mit Stoßklinkenantrieb.
Der Anker 2 ist bei 3 federnd eingespannt. Seine Bewegung ist durch federnde einstellbare
Anschläge 12 und 13 begrenzt. An der Einspannstelle 3 des Ankers 2 besitzt der Magnetkreis
einen Luftspalt, der bewirkt, daß der Fluß, der gerade seinen Maximalwert besitzt,
nicht nur über den Anker 2, sondern auch über den anderen Teil des Magnetsystems
verläuft, so daß eine entmagnetisierende Wirkung eintritt. Je nach dem Windungssinn
der Wicklungen 6 und 7 und der Größe der verschiedenen Luftspalte läßt sich dann
erreichen, daß eine entsprechende entmagnetisierende Wirkung auf den Anker oder
auf das Magnetsystem, dessen Fluß gerade ein Minimum ist, -ausgeübt wird. Es können
dadurch gerade diejenigen Remanenzkräfte, die ein Klebenbleiben des Ankers verursachen
könnten, beseitigt werden.
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Um die mechanische Schwingungsenergie klein zu halten, wird man das
System vorteilhaft nur zur Regulierung und nicht zum Antrieb verwenden. Dadurch
wird auch der Verbrauch auf ein Mindestmaß eingeschränkt. Durch die Vermeidung aller
Abstimmelemente, wie Federn, die eine Dauerbeanspruchung nicht aushalten, wird die
Energie der Schwingung weich abstimmbar auf den zum Antrieb erforderlichen Betrag,
so daß geringe Änderungen der Einstellung das Arbeiten des Systems in keiner Weise
stören.
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Die erforderliche Phasenverschiebung der einzelnen Erregerströme kann
auch an Stelle von an sich bekannten Kunstschaltungen bei Drehstrom durch Anschluß
der einen Wicklung an eine Phasenspannung und der anderen Wicklung an die im Spannungsdreieck
gegenüberliegende verkettete Spannung erreicht werden. Die von dem. Anker ausgeübte
Schwingung besitzt eine Frequenz von der doppelten Frequenz des speisenden Wechselstromes.
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Bei Zeitwerken, die betriebsmäßig an eine stark schwankende Stromquelle
angeschlossen sind, können an und für sich bekannte Einrichtungen vorgesehen werden,
um das Erregerfeld in gewissen Grenzen zu halten. Solche Mittel sind die. Vorschaltung
von Sättigungswandlern oder Einfügung schmaler und damit bei Überströmen stark gesättigter
Eisenstrecken in den Magnetkreis oder die Verwendung von stromabhängigen Vor- oder
Nebenwiderständen. Bei Verwendung für Zeitrelais kann außerdem zur Rückstellung
des
Kontaktes eine besondere Kuppeleinrichtung vorgesehen sein, die durch einen Hilfsmagneten
oder durch einen Nebenanker am vorhandenen Magnetsystem betätigt wird, so claß der
Kontakt allein oder nur mit einem Teil des Uhrwerksgetriebes zurückzugehen braucht.
Für den Rücktrieb selbst ist in bekannter Weise eine Feder vorgesehen, die w
' ä lirend des Vortriebs durch das Schwingungssystem gespannt wird.