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Elektromagnetisches Laufwerk, insbesondere Nebenuhrwerk Es sind insbesondere
für den Antrieb von Nebenuhren geeignete elektromagnetische Laufwerke bekannt, deren
Drehanker unter der Wirkung von zwei verschiedenen Magnetflüssen schrittweise fortschaltbar
ist, von denen der eine ein beispielsweise von einem Dauermagneten erzeugter Dauerfluß
ist, der zum Zweck der Polarisierung des Ankers sich nach dessen Durchfließen nach
verschiedenen Richtungen aufteilt, während der andere Magnetfluß veränderlich ist
und beispielsweise durch eine feststehende Erregerspule erzeugt und dem Dauerfluß
teils gleichsinnig, teils. gegensinnig so überlagert wird, daß eine von der Richtung
des Steuerflusses abhängige Fortschaltung des Drehankers zustande kommt. Im allgemeinen
ist dabei der Dauermagnet innerhalb des Drehankers untergebracht bzw. mit dem Drehanker
zusammen verstellbar angeordnet, wobei der von ihm ausgehende magnetische Dauerfluß
über die Arbeitsluftspalte des Ankers zu den Polschuhen, vorzugsweise zwei Paar
Polschuhen, so geführt ist, daß der magnetische Kreis des Dauerflusses zu einem
beträchtlichen Teil auch über den Steuerkreis, also den Erregerkreis der Steuerspule,
verläuft. Dieser Teilfluß läßt sich nur dadurch auf ein erträgliches Maß herabsetzen,
daß der magnetische Widerstand des Erregerkreises größer gewählt wird als der magnetische
Widerstand der Arbeitsluftspalte. Das bedingt jedoch verhältnismäßig große Steuerleistungen
für die den veränderlichen Steuerfluß
erzeugende Erregerwicklung.
Für den Betrieb von Nebenuhren bedeutet dies bei den dort verwendeten niedrigen
Schleifenspannungen verhältnismäßig große Steuerströme.
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Zweck der Erfindung ist die Schaffung günstiger magnetischer und damit
auch elektrischer Verhältnisse. Sie geht aus von an sich bekannten Anordnungen,
bei denen ebenfalls die Flüsse sich teils gleichsinnig, teils gegensinnig überlagern,
jedoch sowohl die Erregerwicklung als auch der Dauerflußerzeuger feststehend angeordnet
sind. Bei diesen bekannten Ausführungen werden zwei Drehanker verwendet, die, in
gewissem Abstand voneinander magnetisch isoliert und radial zueinander versetzt,
auf der Welle befestigt und jeweils mit einem Pol des Dauermagneten verbunden sind.
Der Dauerfluß ist hierbei unter Benutzung der dem Anker gegenüberstehenden Pole
über die Arbeitsluftspalte beider Anker geführt, also wesentlich geschwächt. Ferner
sind auch bereits Uhrwerke bekannt, bei denen zwar auch der Dauerfluß, nach zwei
Richtungen aufgeteilt, über die Polschuhe des Steuerflußkreises und, von diesen
vereinigt, über den Drehanker wieder in den Dauermagneten geführt ist; hierbei erfolgt
jedoch die Zuführung zu den Polschuhen nicht unmittelbar, sondern über die Kerne
der Elektromagneten, so daß notwendigerweise auch der Steuerfluß durch- den Dauermagneten
selbst fließen muß, der aber für den Steuerfluß einen so hohen magnetischen Widerstand
darstellt, daß die elektrische Steuerleistung erheblich höher bemessen werden muß.
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Eine vorteilhaftere Führung der Flüsse wird dadurch erreicht, daß
bei elektromagnetischen Laufwerken mit einem über den Drehanker geführten und sich
nach verschiedenen Seiten aufteilenden, polarisierenden und von einem feststehenden
Magneten erzeugten Dauerfluß und einem diesem teils gleichsinnig, teils gegensinnig
überlagerten, von einer ebenfalls feststehenden Erregerwicklung erzeugten Steuerfluß,
wobei der Dauerfluß, nach zwei verschiedenen Richtungen aufgeteilt, über die Polschuhe
des Steuerflußkreises und, von diesen vereinigt, über den Drehanker wieder in den
Dauermagneten geführt ist, erfindungsgemäß der Dauerfluß über an dem Dauermagneten
angesetzte Joche unter Zwischenschaltung eines hohen magnetischen Widerstandes,
z. B. eines Luftspaltes, unmittelbar derart in die Polschuhe des Steuerflusses geführt
ist, daß der Dauerflußkreis und der Steuerflußkreis außer dem Drehanker nur die
ihm gegenüberstehenden Polschuhe gemeinsam haben.
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Um die Empfindlichkeit solcher Drehankerlaufwerke zu erhöhen, empfiehlt
es sich, die Richtkraft, welche der Dauerfluß auf den Drehanker ausübt, durch geeignete
Mittel mehr oder minder vollkommen zu kompensieren. Hierzu eignet sich beispielsweise
eine auf der Drehankerwelle angeordnete Kurvenscheibe mit im wesentlichen durch
die Flügelzahl des Ankers gegebener Form. Gegen diese Scheibe liegt ein unter Gewichts-
oder Federwirkeng stehender Bügel mit einerKraft an, deren Drehmoment abhängig von
der Ankerstellung sich ungefähr proportional der genannten zu kompensierenden Richtkraft
des Ankers ändert.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend an einem in der
Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Fig. I zeigt das Laufwerk in Vorderansicht, teilweise im Schnitt,
Fig. I a eine bauliche Einzelheit und Fig. 2 ein magnetisches Schaltbild der Anordnung
gemäß Fig. I.
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Zwischen den Polschuhen I und 2 ist auf der Welle 3 der Drehanker
mit den drei Flügeln F1, F2 und F3 gelagert. Die Flügel bewegen sich in aus der
Zeichnung nicht ersichtlicher Weise durch in den Polschuhen I und 2 vorgesehene
Schlitze derart, daß der Arbeitsluftspalt LA (vgl. Fig. 2) zwischen Flügel und Polschuhen
möglichst gering ist. Zwischen der Welle 3 und dem Joch 6 besteht der Ringluftspalt
LR. Parallel zur Ankerachse und darüberliegend erstreckt sich der beim Ausführungsbeispiel
den Dauerfluß erzeugende Dauermagnet 5, der gegebenenfalls aber auch durch einen
konstant erregten Elektromagneten ersetzt sein kann. Der Magnet 5 wird durch das
vorn liegende Joch 6 und die beiden dahinterliegenden, schraffierten Joche 7 und
8 getragen. Die Joche 7 und 8 liegen nicht fest an den Polschuhen I und 2 an, sondern
tragen Ansätze 7' und 8', die beispielsweise aus geschichteten Messingblechen bestehen
und den Polschuhen jeweils unter Belassung eines Streuluftspaltes LS gegenüberstehen.
Um den magnetischen Widerstand dieser Streuluftspalte zu erhöhen, können erforderlichenfalls
auch die den Ansätzen 7' und 8' gegenüberliegenden Flächen der Polschuhe eine Einlage
I' bzw. 2' aus Messingblech erhalten. Die unteren Joche 9 und Io der Polschuhe I
und 2 tragen auf einer Traverse II die Erregerspule I2.
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Der Dauerfluß geht von dem hinteren Pol des Dauermagneten durch die
beiden schraffiert gezeichneten Joche 7 und 8 über die beiden Streuluftspalte L
s zu den Polschuhen I und 2 und tritt von dort durch die Arbeitsluftspalte LA in
den Polschuhschlitzen in die Flügel des Ankers ein. Durch den Ringluftspalt ZR gelangen
die von links und rechts kommenden Flüsse von der Ankerwelle 3 über das Joch 6 zum
vorderen Pol des Dauermagneten 5 zurück. Der von der Erregerwicklung I2 erzeugte
Wechselfluß wird mit den beiden Jochen 9 und io ebenfalls zu den Polschuhen i und
2 geführt und schließt sich von dort über die zwischenliegenden Arbeitsluftspalte
LA und die Flügel des Drehankers. Die beiden zusammenhängenden Joche 7 und 8, welche
den Dauerfluß führen, stellen für den Erregerflüß einen Nebenschluß dar, der ohne
die Streuluftspalte LS ein vollständiger Kurzschluß sein würde. Die zwischengefügten
Bleche i' und 7' bzw. 2' und 8' müssen so bemessen werden, daß einerseits der Dauerfluß
nicht zu sehr geschwächt und andererseits der Erregerfluß nicht zu stark kurzgeschlossen
wird. Die zwischen den Ankerflügeln und den Polschuhen i
und 2 liegenden
Arbeitsluftspalte LA ändern sich, wenn bei einer Ankerdrehung in Pfeilrichtung der
Flügel F2 sich aus dem Polschuh 2 herausbewegt und auf der anderen Seite der Flügel
F1 mehr und mehr in den Polschuh I eintaucht, im entgegengesetzten Sinne. Bei der
in der Zeichnung dargestellten Ankerstellung (Anfangsstellung) geht der größere
Teil des magnetischen Dauerflusses durch das Joch 8 über den Polschuh 2 und den
Ankerflügel F2, der kleinere Teil durch das Joch 7 über den Polschuh I und den in
diesen Polschuh hineinragenden Teil des Flügels F1. Wird jetzt durch Einschalten
der Erregerwicklung I2 im unteren Magnetkreis ein Steuerfluß in der Richtung erzeugt,
daß der Dauerfluß im Polschuh 2 geschwächt und im Polschuh I verstärkt wird, dann
führt der Anker, sobald die Differenz zwischen Dauerfluß und Erregerfluß im Polschuh
2 kleiner als die Summe von Dauerfluß und Erregerfluß im Polschuh I ist, einen Schaltschritt
von 6o° in Pfeilrichtung aus. Danach steht der Ankerflügel F1 ganz in den Polschuh
I eingezogen, während der Flügel F2 ganz aus dem Polschuh 2 herausgezogen ist und
der Flügel F3 ein wenig in diesen Polschuh eintaucht. Die Flußverteilung ist dann
genau umgekehrt wie vorher. Zur Erzeugung des zweiten Schrittes wird die Erregerwicklung
I2 umgepolt an Spannung gelegt, so daß der entstehende Steuerfluß sich im Polschuh
2 zum dortigen Dauerflußteil addiert und im Polschuh I von dem dortigen Dauerfluß
subtrahiert. Dadurch wird der Flügel F3 ganz in den Polschuh 2 hineingezogen, während
der Flügel F2 sich in die Stellung bewegt, in welcher in der Zeichnung der Flügel
F1 steht. Das Spiel setzt sich bei jeder Einschaltung der Erregerwicklung 12, (unter
jeweiliger Umpolung des Erregerstromes) fort, wobei der Drehanker nach sechs Schritten
(6 ₧ 6o°) die dargestellte Anfangslage wieder erreicht.
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Für die Drehankerflügel können natürlich auch beliebige andere Formen
gewählt werden, jedoch haben Versuche gezeigt, daß die dargestellte säbelstumpfartige
Form, bei welcher der Rücken des ganz in den Polschuh eintauchenden Flügels mit
diesem Polschuh ungefähr. abschließt und die Schneide des anderen wirksamen Flügels
bereits etwas in den gegenüberliegenden Polschuh eintaucht, eine besonders günstige
Flußverteilung ergibt.
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Eine wesentliche Erhöhung der Empfindlichkeit des Drehankersystems
läßt sich erzielen, wenn die durch die beiden Zweige des Dauerflusses auf den Anker
ausgeübte Richtkraft möglichst vollkommen kompensiert wird. Dies kann beispielsweise
dadurch erreicht werden, daß auf der Welle 3 des Ankers eine Scheibe 3a der aus
Fig. I a ersichtlichen Form vorgesehen wird, gegen welche ein Hebel 13 unter der
Wirkung einer Feder 14 anliegt. Dasselbe läßt sich auch erzielen durch einen Dauermagneten,
der so angebracht wird, daß er auf die Scheibe 3a ein mehr oder weniger großes Drehmoment
ausübt, je nach Formgebung dieser Scheibe. Es ist ersichtlich, daß in der dargestellten
Lage, in welcher die durch den Dauerfluß erzeugte Richtkraft des Ankers am größten
ist, auch der wirksame Hebelarm und damit das Drehmoment der Kraft, mit welcher
die Feder 14 auf die Scheibe 3a drückt, am größten ist. Bei Weiterdrehung des Ankers
nimmt die vom Dauerfluß auf ihn ausgeübte Kraft allmählich ab und steigt dann beim
Eintauchen des Flügels F1 in den Polschuh I wieder allmählich auf den Größtwert
an. Ebenso nimmt auch der wirksame Hebelarm, mit welchem die Federkraft auf die
Scheibe 3 a drückt, allmählich ab, um dann nach einer 6o°-Drehung der Scheibe 3
a wieder seinen größten Wert zu erreichen. Durch eine entsprechende Formgebung der
Kurvenscheibe 3 a läßt sich erreichen, daß die vom Dauerfluß auf den Drehanker ausgeübte
Richtkraft in jeder Stellung des Ankers nahezu oder völlig ausgeglichen wird, ohne
daß dabei der im Arbeits-Luftspalt herrschende Dauerfluß, der wiederum die Empfindlichkeit
des Magnetsystems mitbestimmt, herabgesetzt wird.
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Zu dem magnetischen Schaltbild gemäß Fig. 2, welches die magnetischen
Kreise und die darin stattfindende Überlagerung des Steuerwechselflusses mit den
Dauerflüssen klar erkennen läßt, sei noch bemerkt, daß darin I, 2, 3, 6, 7 und 8
die magnetischen Eisenwiderstände, LS und LR die festen und die LA die veränderlichen
magnetischen Luftwiderstände und schließlich M = die magnetomotorische Kraft des
Dauermagneten und M ~ die magnetomotorische Kraft der Erregerspule bezeichnen.