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Elektrische Selbstaufzugsfederwerksuhr Bei den bekannten elektrischen
Selbstaufzugsfederwerksuhren ist durchweg ein verhältnismäßig großer Elektromotor
an das Uhrwerk angesetzt, der im Fall des Gleichstrombetriebes einen mit Eisen versehenen
Anker besitzt oder in anderen Fällen beispielsweise ein wechselstrombetriebener
Asynchronmotor, Ferrarismotor od. dgl. ist. Alle diese bekannten Aufzugsmotoren
haben aber zwei grundsätzliche Nachteile. Einmal können sie nicht beliebig klein
ausgeführt werden, so daß sie nur für große Uhren in Betracht kommen. Wechselstrombetriebene
Aufzugsmotoren sind überhaupt nur bei stationären Uhren verwendbar. Der ändere Nachteil
der bekannten Aufzugsmotoren besteht darin, daß sie auf Grund ihres Aufbaues, insbesondere
infolge der Eisen- oder Metallmassen des Rotors, und ihrer Größe einen hohen Stromverbrauch
aufweisen, was wiederum zur Folge hat, daß der durch das Uhrwerk betätigte Schalter
zum Ein- und Ausschalten des Motors stark beansprucht wird und leicht zum Ausfallen
neigt und außerdem auf Grund des hoben Stromverbrauches die erforderlichen Stromquellen
verhältnismäßig viel Platz benötigen und nur in große Uhren eingesetzt werden können.
Eine gewisse Verbesserung könnte dadurch erreicht werden, daß ein an sich bekannter
Motor mit einem scheibenförmigen Anker aus elektrisch nichtleitendem Material, in
welchem die Ankerwicklungen eingebettet bzw. auf welchem diese angebracht sind,
wobei auch bereits solche Ankerscheiben mit im Stern oder Dreieck geschalteten Spulen
bekannt sind, die in den von den Polen zweier Dauermagneten gebildeten Luftspalten
umlaufen, benutzt wird, nachdem es bereits an sich bekannt ist, Gleichstrom-Zählermotoren
mit drei Spulen im Anker zum Federwerksaufzug zu benutzen. Jedoch war dies bisher
zu mindestens für sehr kleine Uhren praktisch noch nicht durchführbar, weil auch
diese Art von Motoren noch eine Reihe von Nachteilen, insbesondere einen zu geringen
Wirkungsgrad, aufweisen, weil nämlich mit Verkleinerung der Uhr und damit auch des
Motors die Kollektorschwierigkeiten außer den Schwierigkeiten der Schaltkontakte
bei durch schlechten. Wirkungsgrad bedingten relativ zu hohen Speiseströmen ständig
ansteigen.
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Diese Nachteile werden bei einer elektrischen Selbstaufzugsfederwerksuhr
mit einem batteriegespeisten, periodisch eingeschalteten Scheibenläufermotor als
Aufzugsmotor gemäß der Erfindung dadurch überwunden, daß, bei Verwendung einer an
sich bekannten Ankerscheibe aus elektrisch nichtleitendem Material mit in dieser
eingebetteten bzw. auf ihr angebrachten Ankerwicklungen, denen durch einen Kollektor
der Batteriestrom zugeführt wird und deren Anzahl, vorzugsweise drei, größer als
die Anzahl der auf den Läufer einwirkenden magnetischen Statorfelder ist, welche
durch die Polschuhe des Stators in einem von den Polschuhen gebildeten Luftspalt
erzeugt werden, in welchem die Ankerscheibe umläuft, diese Polschuhe so bemessen
und angeordnet sind, daß sie mit den Flächen der Ankerspulen etwa deckungsgleiche
Querschnitte besitzen und bei Verwendung von drei mit etwas Zwischenraum zusammen
den größten Teil der Scheibe füllenden Ankerspulen die Ankerscheibe ebenfalls um
je etwa 100° ihres Umfanges überdecken. Hierdurch wird erreicht, da die magnetischen
Anziehungs- und Abstoßungskräfte, die in den Ankerwicklungen durch den Stromdurchfluß
gegenüber den Statormagneten erzeugt werden, gleichzeitig voll ausgenutzt werden
können. Dies bedeutet, daß der Motor auch in kleiner Ausführung einen sehr hohen
Wirkungsgrad besitzt, d. h. für die von ihm zu leistende Arbeit entsprechend weniger
elektrische Leistung benötigt als die bekannten Motoren. Auch gegenüber bekannten
Motoren mit scheibenförmigem Anker aus elektrisch nichtleitendem Material, bei welchen
aber die Statormagneten in Form von Ringmagneten mit mehreren wechselnden Polen
ausgebildet sind, ist die Ausgestaltung des Motors nach der Erfindung deshalb besonders
vorteilhaft, weil durch die erfindungsgemäße Anordnung der Polschuhe zu den Ankerspulen
die Statormagnetfelder erheblich stärker als die in den Rotorwicklungen erzeugten
Magnetfelder ausgebildet werden können. Hierdurch wird es ermöglicht, die Stromaufnahme
des Motors nach der Erfindung während des Betriebes wesentlich herabzusetzen, weil
durch die starken Statormagnetfelder in den Rotorwicklungen eine erhebliche gegenelektromotorische
Kraft induziert wird. Es wird somit auch hierdurch erreicht, daß der Motor nach
der Erfindung auch in verhältnismäßig kleine Uhren eingebaut werden kann, ohne daß
der Wirkungsgrad des Motors zu gering wird- und erhebliche Kontaktschwierigkeiten
beim
Motorschalter und an den Kollektorbürsten auftreten.
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In zweckmäßiger Ausführungsform der Erfindung besteht der Stator aus
zwei Permanentmagneten, von welchen jeder gegenüber je einer Fläche der Ankerscheibe
so angebracht ist, daß seine beiden Pole diametral zur Ankerachse liegen und der
Nordpol des einen Magneten mit dem Südpol des anderen Magneten einen Luftspalt bildet,
während bei den weiter oben genannten bekannten Drei-Spulen-Läuferscheiben die Luftspalte
jeweils durch die Pole des gleichen Magneten gebildet sind, also jeweils die Pole
verschiedener Magneten diametral zur Ankerachse liegen. Durch die zweckmäßige Weiterbildung
der Erfindung wird einmal die Möglichkeit eines sehr starken Statormagnetfeldes
geschaffen und zum anderen gewährleistet, daß praktisch keinerlei magnetisches Streufeld
auftritt, .das für den Gang einer Uhr nachteilig sein könnte.
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Besonders vorteilhaft ist es, die Statormagneten an zwei Platinen
des Uhrwerkes anzubringen und die Ankerwelle des Motors ebenfalls in zwei Platinen
des Uhrwerkes zu lagern. .
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Eine Ausführungsform der elektrischen Selbstaufzugsfederwerksuhr nach
der Erfindung ist beispielsweise in der Zeichnung dargestellt.
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Fig. 1 zeigt die Anordnung des Motors, das Aufzugsgetriebe, das Federtriebwerk
und das Uhrengehwerk, im Schnitt; Fig. 2 zeigt den Schaltmechanismus in Draufsicht;
Fig.3 zeigt den Anker und die Einzelheiten des Motors; Fig. 4 ist ein Schnitt durch
den Motor; Fig. 5 und 6 zeigen bekannte; für den. Motor anwendbare Schaltungen.
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Das elektrisch aufziehbare Uhrwerk besteht aus den Hauptplatinen 1
und 2 (Fig. 1) sowie einer Hilfsplatine 3, in welchen die Lagerung aller Wellenzapfen
angebracht ist. Die Hilfsplatine 3 ermöglicht die Unterbringung des Motors und des
von der Motorwelle angetriebenen nachfolgenden Zahnrädersatzes in sehr flacher Bauweise.
An der Hauptplatine 1 und der Hilfsplatine 3 ist je ein Permanentmagnet 4 bzw. 5
(Fig. 1 und 4) angebracht. Diese Permanentmagneten 4 und 5 erzeugen zwischen den
Polschuhen jeweils des einen und des anderen Magneten in dem zwischen. jedem Polschuhepaar
gebildeten Luftspalt je ein starkes magnetisches Feld. In dem Luftspalt zwischen
den Polschuhen der Permanentmagneten 4 und 5 ist der Anker 6 aus Isolierstoff auf
einer Welle 7 befestigt, die in den Platinen 1 und 2 gelagert ist. Innerhalb des
Ankerkörpers sind in entsprechenden Aussparungen ganz flache Wicklungen 8, 9, 10
(Fig.3) mit großem ohmschem Widerstand untergebracht, die in bekannter Weise geschaltet
sind (vgl. Fig. 5 und 6) und über einen Kollektor 11 und Stromzuführungsfedern 12
von der Batterie 13 gespeist werden.
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Um mit der geringen Kapazität einer sehr kleinen Batterie eine lange
Betriebsdauer zu erzielen, sind, die Polschuhe der Magneten 4 und 5 so bemessen
und angeordnet, daß sie mit den Flächen der Ankerspulen etwa deckungsgleiche Querschnitte
besitzen. Bei Verwendung von drei mit etwas Zwischenraum zusammen den größten Teil
der Scheibe füllenden Ankerspulen 8, 9 und 10 überdecken die Polschuhe der Magneten
4 und 5 ebenfalls die Ankerscheibe 6 um je etwa 100° ihres Umfanges. Durch diese
Anordnung von zwei Polpaaren mit sehr engem Luftspalt wird die beste Ausnutzung
der permanentmagnetischen Kräfte ermöglicht, weil die elektromagnetischen Felder
der Ankerwicklungen beidseitig vollkommen vom permanentmagnetischen Feld des Stators
erfaßt werden.
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Bei der Scheibenform des Ankers aus nichtmetallischem, leichtem Stoff
sind der Luftwiderstand und das Trägheitsmoment so gering, daß sowohl eine hohe
Drehzahl erreicht wird als auch ein infolge des relativ großen Scheibenradius ausreichendes
Drehmoment zur Verfügung steht.
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Die Drehbewegung des Motors wird über das Untersetzungsgetriebe 14
an das Federhaus 15 übertragen, Das Federhaus 15 besitzt eine Klinkenrast 16 (vgl.
Fig.2), in welche die Klinke 17 durch den Federdruck der Feder 18 einklinken kann.
Eine an der Klinke 17 befestigte Nadel 19 reicht in den Umlaufweg des Bolzens 20,
der am Federabtriebrad 21 befestigt ist. In der Längsachse der Klinke 17 ist ferner
ein Kontaktarm 22 angebracht, der mit dem isoliert angebrachten Gegenkontakt 23
den Stromkreis jeweils dann schließt, wenn der Bolzen 20 infolge des Umlaufes des
Zahnrades 21 die Nadel 19 und somit die Klinke 17 und dem Arm 22 gegen den Federdruck
der Feder 18 anhebt.
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Die zum Antrieb der Uhr erforderliche Kraft liefert die Zugfeder 24
(Fig. 1), deren eines Ende, wie üblich, am Federgehäuse 15 und deren anderes Ende
an der Welle 25 befestigt ist. Das Zahnrad 21 ist mit der Welle 25 starr verbunden
und greift mit seiner Verzahnung in das Übersetzungsgetriebe 26 des Uhrgehwerkes,
das in der Zeichnung der Einfachheit halber nur bis zum Steigrad 27 dargestellt
ist.
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Um mit einer verhältnismäßig schwachen Zugfeder 24 auszukommen, ist
in der vorliegenden Ausführungsform die Minutenradwelle 25 zugleich die Federtriebwerkswelle.
Dies bedeutet ferner eine Einspareng von Zahnradsätzen vom Motor zum Federaufzug
und gleichzeitig eine günstigere Anpassung der geringen Kraft und großen Drehzahl
des Motors an die erforderliche Kraft und geringe Drehzahl des Federtriebwerkes.
Es wäre auch durchaus möglich, das Federtriebwerk auf das nächstfolgende Zahnrad
des zum Ankerrad führenden Getriebes 26 zu verlegen, weil damit das Federtriebwerk
noch kleiner und schwächer ausgebildet werden kann. Dies bedingt dann allerdings
ein öfteres Ein- und Abschalten des motorischen Aufzuges.
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Das elektrisch aufziehbare Uhrwerk nach der Erfindung kann in der
beschriebenen Ausführungsform beispielsweise mit einer Batterie der Kapazität von
1 Amperestunde bei einer Stromentnahme von 0,25 Milliampere eine Uhr in der Größe
eines Reiseweckers oder einer Autouhr etwa 10 Jahre betreiben.
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Darüber hinaus kann das elektrisch aufziehbare Uhrwerk nach der Erfindung
auch vorteilhaft für Schalt- und Schreibzwecke verwendet werden, insbesondere da,
wo es auf kleinste Abmessungen und geringstes Gewicht besonders ankommt und wo eine
sehr lange Laufzeit erforderlich ist, weil ein zusätzlicher Aufzug durch besondere
Umstände nicht möglich ist, wie z. B. in Registrierballons, Unterwasserregistriergeräten
und ähnlichen langzeitig laufenden Aufzeichnungsgeräten.