DE910760C

DE910760C - Electromagnetic rotating armature drive

Info

Publication number: DE910760C
Application number: DES27097A
Authority: DE
Inventors: Robert Lukas
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1952-02-09
Filing date: 1952-02-09
Publication date: 1954-05-06

Description

Elektromagnetisches Drehankerlaufwerk Die Erfindung bezieht sich auf Ein elektromagnetisches Dxehankerlaufwerk, das ganz allgemein für impulsbetriebene Fernmeldeanlagen Bedeutung hat, insbesondere jedoch für den Antrieb elektrischer Nebenuhren Verwendung finden kann, und das sich gegenüber allen bekannten .dadurch auszeichnet, daß es ohne einen die Leistung bekanntlich stets mehr oder minder herabsetzenden Arbeitsluftspalt zwischen Anker und Ständer auskommt. Dies ist erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Dxehanker als magnetisch polarisierte Taumelscheibe ausgebildet ist, die auf einem ringförmigen Polschuh des Stato:rs bei der durch die Impulserregung bewirkten Verlagerung des magnetischen Feldes abrollt. Der Stator kann dabei insbesondere aus einem Topfmagneten bestehen, auf dessen zentralem Polschuh die Taumelscheibe gehaltert werden kann und auf dessen Polgehäusemantel der Rand der Taumelscheibe abrollt. Die Taumelscheibe kann vorzugsweise in mehreren unter bestimmten Winkeln untereinander versetzten Richtungen dauerpolarisiert sein, indem sie beispielsweise zwei oder mehrere Magnetkörper verschiedener Flußrichtung eingelagert enthält. Es können statt dessen aber äuch in der Taumelscheibe durch die Fortschaltimpulse gesteuerte Elektromagnetwicklungen angeordnet sein,, die je nachdem, welche Wicklung bzw. in welchem Sinne eine bestimmte Wicklung erregt wird, die Scheibe in einer bestimmten, nacheinander schrittweise fortschreitenden Richtung polarisieren, so daß sie sich im Zusammenwirken mit den Magnetpolen des Stators auf dem Statorring abrollt. Bei dieser Abrollbewegung (Taumelbewegung) entsteht eine durch den Neigungswinkel (Taumelwin:kel) der Scheibe eindeutig bestimmte axiale Drehung der Scheibe, die dann zur Einstellung des fernzusteuernden Gegenstandes, z. B. der Zeiger elektrischer Nebenuhren, dient.Electromagnetic rotating armature drive The invention relates to an electromagnetic Dxehanker drive, which is of general importance for pulse-operated telecommunications systems, but can be used in particular for driving electrical slave clocks, and which is distinguished from all known ones by the fact that it always has more power without one or less reducing working air gap between the armature and the stator manages. This is achieved according to the invention in that the Dxehanker is designed as a magnetically polarized swash plate which rolls on an annular pole piece of the stato when the magnetic field is displaced by the pulse excitation. The stator can in particular consist of a pot magnet, on whose central pole piece the swash plate can be held and on whose pole housing jacket the edge of the swash plate rolls off. The swash plate k ann preferably in several at certain angles with each other directions offset to be permanently polarized by containing for example two or more magnetic bodies of different flow direction stored. Instead, electromagnetic windings controlled by the incremental pulses can also be arranged in the swash plate, which, depending on which winding or in which sense a certain winding is excited, polarize the disc in a certain, step-by-step direction, so that they unrolls on the stator ring in cooperation with the magnetic poles of the stator. During this rolling movement (wobbling movement) there is a clearly defined axial rotation of the disk due to the angle of inclination (Taumelwin: angle) of the disk. B. the pointer of electrical slave clocks is used.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend in Verbindung mit in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert, bei welchen die Taumelscheibe dauerpolarisiert ist und der Stator nur eine einzige, durch Impulse wechselnder Richtung steuerbare Erregerwicklungaufweist.Further details of the invention are in conjunction below explained with exemplary embodiments shown schematically in the drawing, in which the swash plate is permanently polarized and the stator is only one, has excitation winding controllable by pulses of alternating direction.

Fig. i zeigt einen Schnitt durch das Laufwerksystem und Fig. Ja eine Draufsicht auf die Taumelscheibe eines ersten Ausführungsbeispiels, wobei die Dau-ermagnetisierun,g durch Pfeile angedeutet ist; Fig. 2, 2o, und 2b zeigen im Schnitt bzw. in Draufsicht und Ansicht die Anlenkung der Minutenzeigenvelle einer elektrischen Nebenuhr an die Taumelscheibe; Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem die in Fig. 3o, im Längsschnitt dargestellte Scheibe Polschuhansätze zur Gewährleistung einer bestimmten Drehrichtung aufweist; Fig.4 zeigt eine weitere Ausführungsform mit einseitig zur Drehachse liegender Statonvicklung. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. i ist dieTaumelscheibe i in zwei zueinander senkrechten Richtungen etwa durch Einlagerung nicht dargestellter Magnetkörper dauermagnetisiert. Die Scheibe i ist mit Spitzenlagerung unmittelbar auf den mittleren Polschuh 2o, des Topfmagneten 2 aufgesetzt, in dem die Erregerspule 2b untergebracht ist. Diese wird, wie dies beispielsweise bei in Nebenuhrenschleifen liegenden D.rehankerlaufwerkün allgemein der Fall ist, durch Fortschaltimpulse wechselnder Richtung erregt. Der obere Rand 2C des zylindrischen Mantelgehäuses ist dem Neigungswinkel (Taumelwinkel (c) der Taumelscheibe entsprechend so abgeflacht, daß der Rand der Scheibe mit dem Topfrand entlang einer geraden Berührungslinie gleichbleibender Länge zum Anliegen kommt. Die Taumelscheibe i wird sich nach :einer von vier Richtungen senken, in welcher der Magnetfluß am größten ist. Wird die Erregerspule an eine Spannung gelegt, die diesen Fluß schwächt, so wird die Scheibe, sobald die Gegenerregung groß genug ist, in eine Stellung rollen, die um 9o' von der vorherigen verschieden ist. Die Richtung, in welcher sich die Scheibe weiterbewegt, kann durch entsprechende hilfspolähnlich wirkende Ausbildung des Umfangs der Taumelsch.eibe festgelegt werden. Der @Vinkel n bestimmt eindeutig die Größe des axialen Drehschrittes der Scheibe i im Verhältnis zu den einzelnen Taumelschritten. Im Ausführungsbeispiel möge der Winkel so gewählt sein, daß sich bei jedem Taumelschritt eine axiale Drehung der Scheibe i um 6° ergibt. Dies ist bei einer Nebenuhr der Winkel, um den sich der Minutenzeiger am Ende jeder Minute sprungweise weiterbewegt. Nach vier Impulsen wird der Rand der Taumelscheibe sich einmal am oberen Rand 2- des Topfmagneten abgerollt und die Scheibe dabei eine axiale Drehung von 4.6° ausgeführt haben. 6o Minutenimpulse werden also, insgesamt 15 volle Abrollbewegungen der Scheibe i auf dem Topfrand 2c zur Folge haben, die eine volle Umdrehung der Scheibe i um ihre Drehachse hervorrufen.FIG. 1 shows a section through the drive system and FIG. 1 shows a plan view of the swash plate of a first exemplary embodiment, the permanent magnetization being indicated by arrows; 2, 2o, and 2b show, in section or in plan view and elevation, the articulation of the minute shaft of an electrical slave clock to the swash plate; FIG. 3 shows a further exemplary embodiment in which the disk, shown in longitudinal section in FIG. 3o, has pole shoe attachments to ensure a specific direction of rotation; FIG. 4 shows a further embodiment with a stator winding located on one side to the axis of rotation. In the exemplary embodiment in FIG. I, the swash plate i is permanently magnetized in two mutually perpendicular directions, for example by incorporating magnetic bodies (not shown). The disk i is placed directly on the central pole piece 2o of the pot magnet 2, in which the excitation coil 2b is accommodated. This is, as is generally the case with the rotating armature drive mechanism located in slave clock loops, for example, by incremental pulses in alternating directions. The upper edge 2C of the cylindrical casing is flattened according to the inclination angle (wobble angle (c) of the wobble plate) so that the edge of the plate comes to rest with the pot edge along a straight line of contact of constant length. The wobble plate i will move in one of four directions If the excitation coil is connected to a voltage which weakens this flux, the disk will, as soon as the counter-excitation is great enough, roll into a position which differs by 90 'from the previous one. The direction in which the disk continues to move can be determined by a corresponding auxiliary pole-like design of the circumference of the wobble plate. The angle n clearly determines the size of the axial rotation step of the disk i in relation to the individual wobble steps Angle be chosen so that an axial rotation of the disk i with each tumbling step by 6 °. With a slave clock, this is the angle by which the minute hand moves step by step at the end of each minute. After four impulses, the edge of the swash plate will unroll once on the upper edge 2 of the pot magnet and the disk will have performed an axial rotation of 4.6 °. 6o minutes pulses are thus, a total of 1 5 full rolling movements of the disc i on the pot edge 2c have the effect of causing a full revolution of the disc i about its rotational axis.

Es ist also in dem angenommenen Fall möglich, mit der Taumelscheibe i in aus Fig. 2 ersichtlicher Weise unmittelbar die Welle 3 des Minutenzeigers eines Nebenuhrwerks zu verbinden. Diese Verbindung kann beispielsweise durch einen Zapfen 3o, erfolgen, der durch das Wellenende hindurchgesteckt ist und mit rippenförmigen Ansätzen Ja derTaumelscheibe so zusammenwirkt, daß die Taumelscheibe die Welle 3 entsprechend ihrer axialen Drehung mitnimmt, die Taumelbewegung der Scheibe i aber ungehindert erfolgen kann. Die Welle 3, deren Lagerstelle 3b sowie der Zapfen 3o, und der mittlere Teil Je dex Scheibe bestehen zweckmäßig aus unmagnetischem Material, z. B. Messing.So it is possible in the assumed case with the swash plate i in the manner apparent from Fig. 2 directly the shaft 3 of the minute hand of a To connect slave clockwork. This connection can, for example, by means of a pin 3o take place, which is pushed through the shaft end and with rib-shaped Approach Yes of the swash plate cooperates so that the swash plate the shaft 3 takes along according to its axial rotation, but the wobbling movement of the disk i can take place unhindered. The shaft 3, its bearing 3b and the pin 3o, and the middle part of each dex disc are expediently made of non-magnetic material, z. B. Brass.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 verwendet ebenfalls einen Topfmagneten 2, wobei die Taumelscheibe.1, ähnlich wie in. Fig. 2, unmittelbar auf der Minutenzeigenvelle 3 des Nebenuhrwerks gelagert ist. U m den mittleren, aus Messing oder anderem unmagn@etischem Werkstoff bestehenden Teil 4o, schließt sich ein 'Weicheisenring, der gegen den mittleren Polschuh 2- des Topfmagneten zur Anlage kommt. Daran schließen sich vier kräftige, in Richtung der eingezeichneten Pfeile magnetisierte Dauermagneten 4b an, die durch Scheibensegmente 4c aus Messing od. dgl. voneinander magnetisch getrennt sind. Die außenliegenden Pole der Magneten 4b weisen aus Weicheisen bestehende Ansätze 4d (Hilfspol) auf, die mit einem ringwulstförmigen Ansatz 2d des Topfmagnetgehäuses in dem Sinne zusammenwirken, daß der über die Luftspalte zwischen den Teilen 4d und 2d geleitete magnetische Teilfluß die Drehrichtung der Taumelscheibe eindeutig festlegt.The embodiment according to FIG. 3 also uses a pot magnet 2, with the swashplate.1, similar to FIG. 2, directly on the minute self-shaft 3 of the slave clockwork is stored. Around the middle one, made of brass or other non-magnetic Material existing part 4o, closes a 'soft iron ring, which against the middle pole piece 2- of the pot magnet comes to rest. This is followed by four strong permanent magnets 4b magnetized in the direction of the arrows shown which are magnetically separated from one another by disc segments 4c made of brass or the like are. The outer poles of the magnets 4b have approaches made of soft iron 4d (auxiliary pole), with an annular bead-shaped projection 2d of the pot magnet housing cooperate in the sense that the air gap between the parts 4d and 2d directed partial magnetic flux clearly defines the direction of rotation of the swash plate specifies.

Das Gehäuse des Topfmagneten gemäß Fig. i bz-%v. 3 kann aus einem vollen Weicheisenkern gedreht oder auch aus Tiefziehblech gezogen sein. Statt dessen können sowohl der Topf als auch die Taumelscheibe aus gegossenem oder gepreßtem 'Werkstoff bestehen. Insbesondere lassen sich diese Teile aber auch aus gesintertem Werkstoff herstellen, die polarisierte Taumelscheibe z. B. so, daß die Magnetkörper 4c in diesen Stoff mit eingesintert bzw. an diesen angesintert werden.The housing of the pot magnet according to Fig. I or% v. 3 can consist of one full soft iron core turned or drawn from deep-drawn sheet metal. Instead of this Both the pot and the swash plate can be made of cast or pressed 'Material consist. In particular, these parts can also be made of sintered Produce material, the polarized swash plate z. B. so that the magnetic body 4c can be sintered into or sintered onto this material.

Fig. 4 zeigt schließlich eine Ausführungsform mit seitlich zur Drehachse der Taumelscheibe 4 liegender Statonvicklung 2b, wobei die Scheibe 4. auf einem Kreisring 2g ab-rollt, der den einen Polschuh des Stators bildet, dessen anderer Polschuh wieder eine Bohrung enthält, durch welche die Welle 3 des Minutenzeigers 3' geführt ist.Finally, FIG. 4 shows an embodiment with the side of the axis of rotation the swash plate 4 lying Statonvicklung 2b, the disc 4th on a Circular ring 2g unrolls, which forms one pole piece of the stator, the other one The pole piece again contains a hole through which the shaft 3 of the minute hand 3 'is performed.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Electromagnetic rotating armature drive mechanism, in particular Slave clockwork, characterized in that the armature is magnetically polarized Swashplate is designed on a! annular pole piece of the stator unrolls.

2. Drive according to claim i, characterized in that the stator consists of a pot magnet (2), the pole housing jacket of which has a rolling surface (2c) for the swash plate rim.

3. Drive make claim i, thereby characterized in that the stator has a lateral axis of rotation of the swash plate (3) Winding (2b) and one as a drainage path. circular ring-shaped serving for the swashplate edge Has pole piece (2g) which concentrically surrounds the other pole piece.

4th drive according to claim i, characterized in that the swash plate (i or 4) in several Polarized or polarizable at certain angles to each other in directions is.

5. Drive according to claim ¢, characterized in that the swash plate has auxiliary pole-like approaches (4 d) at the edge, which are expediently connected to an auxiliary pole shoe acting bead-shaped ring (2d) of the stator cooperate.

6. Drive according to claim 4 or 5, characterized in that several magnetic bodies in the swash plate (4 b) arranged, e.g. B. peeped in or sintered in, the magnetic fluxes of which alternate are directed radially to the support point and radially outwards.

7th drive do Claim i or the following, characterized in that the stator has only a single has magnet winding controlled by incremental pulses of alternating direction. B.

Drive according to claim i or the following, characterized in that the Swash plate (i) forming armature on a shaft preferably mounted in the stator (3) is pivotable, but non-rotatable and preferably directly the Drives minute hand of a slave clockwork.

9. Drive according to claim i or the following, characterized in that the rolling surface of the stator pole shoe or the armature disk a bevel corresponding to the gear ratio between the tumbling motion and the axial rotation of the armature determining the wobble angle (a). Dressed Publications: P f lie r, "Electrical measuring devices and measuring methods", Verlag Springer, 1951, p. 88.