DE1128018B - Device for stabilizing the speed of a DC-fed drive motor for clocks u. like - Google Patents

Description

Einrichtung zum Stabilisieren der Drehzahl eines gleichstromgespeisten Antriebsmotors für Uhren u. dgl. Zusatz zum Patent 1110 292 Gegenstand des Hauptpatentes ist ein gleichstromgespeister Antriebsmotor für Uhren u. dgl., bei welchem durch vorbeilaufende Pole oder Zähne, ekies Motorläufers in einer Hilfsspule Spanriungsimpulse induziert werden, die nach Verstärkung in einer elektronischen Verstärkerstufe über eine Motorfeldwicklung den Motorläufer antreiben, und bei dem zur Änderung der Drehrichtung des Motorläufers ein über die Zähne bzw. Pole des Motorläufers magtietisch geschlossener Magnetkern bzw. geblechter Körper der Hilfsspule mittels eines um die Drehachse des Motorläufers schwenkbar angeordneten Trägers g gegenüber den Zähnen bzw. Polen des Motorläufers eingestellt wird.Device for stabilizing the speed of a DC-fed drive motor for clocks and the like. Addendum to patent 1110 292. The subject of the main patent is a DC-fed drive motor for clocks and the like, in which tension pulses are induced in an auxiliary coil by passing poles or teeth, ekies motor rotor. which, after amplification in an electronic amplifier stage via a motor field winding, drive the motor rotor, and in which, to change the direction of rotation of the motor rotor, a magnetically closed magnetic core or laminated body of the auxiliary coil, which is magnetically closed over the teeth or poles of the motor rotor, is arranged to be pivotable about the axis of rotation of the motor rotor Carrier g is set with respect to the teeth or poles of the motor rotor.

Dieser Motor hat eine asynchrone Charakteristik, d. h., mit zunehmender Belastung sinkt seine Drehzahl ab.This engine has an asynchronous characteristic d. In other words, its speed decreases with increasing load.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Motor mit einer Einrichtung zum Stabilisieren der Drehzahl zu versehen und ihm dadurch die Charakteristik eines Synchromnotors zu verleihen.The object of the invention is to provide this motor with a device for Stabilize the speed and thereby give it the characteristic of a Synchromnotors to lend.

Es ist bereits bekannt, einen Synchronmotor mit einer durch einen Stimmgabelschwinger erzeugten und in einer Verstärkerstufe entsprechend angehobenen Wechselspannung anzutreiben. Desgleichen ist bekannt, mit einem Schwinger fester Eigenfrequenz, welcher durch die vorbeilaufenden Pole oder Zähne des Motorläufers zum Schwingen angeregt wird, den Läufer des Motors mechanisch einigermaßen zu synchronisieren. Während erstgenannte Antriebsart somit zwei Aggregate, nämlich einen Wechselspannungsgenerator und einen Synchronmotor, aufweist, wodurch diese Antriebseinrichtung relativ aufwendig ist, hat die zweitgenannte den Nachteil, daß sie nur in der Lage ist, bei angenähert richtiger Drehzahl eine gewisse StabilIsierungswirkung auszuüben. Bei einem Drehzahlüberschuß wird der angekoppolte Schwinger rasch wirkungslos, da der Läufer durchdreht, sobald die beiden Glieder außer Tritt fallen. Desgleichen geht die stabilisierende Wirkung verloren, wenn die Drehzahl auch nur kurzzeitig unter die Solldrehzahl abfällt. Die, genannte Einrichtung ist übrigens, nur dann voll wirksam, wenn Jie Kopplung sehr eng ist. Ein freies Schwingen des Stabilisierungsschwingers in seiner Eigenfrequenz ist Iadurch wieder weitgehend hinfällig gemacht, vielnehr wird er mitgezogen.It is already known to drive a synchronous motor with an alternating voltage generated by a tuning fork oscillator and appropriately raised in an amplifier stage. It is also known to use an oscillator of a fixed natural frequency, which is excited to oscillate by the passing poles or teeth of the motor rotor, to mechanically synchronize the rotor of the motor to some extent. While the first type of drive has two units, namely an alternating voltage generator and a synchronous motor, making this drive device relatively complex, the second type has the disadvantage that it is only able to exert a certain stabilizing effect at approximately the correct speed. If the speed is too high, the coupled oscillator quickly becomes ineffective, as the rotor spins as soon as the two links fall out of step. Likewise, the stabilizing effect is lost if the speed drops below the target speed, even for a short time. That mentioned device is by the way, only be fully effective if coupling Jie is very close. A free oscillation of the stabilizing oscillator in its natural frequency is thereby largely made obsolete again, rather it is pulled along with it.

Demgegenüber wird gemäß der Erfindung vorge-;chlagen, zwischen dem Motorläufer und der Hilfs-;pule einen Zungen- oder Stimmgabelschwinger mit 'ester Eigenfrequenz anzuordnen, welcher unmittelbar (on den vorbeilaufenden Polen oder Zähnen des Motorläufers durch magnetische Kräfte zum Schwingen anregbar ist und seinerseits durch rhythmisches Ändern des die Hilfsspule durchdringenden magnetischen Flusses in der Hilfsspule eine Wechselspannung mit der Frequenz des Schwingers induziert. Da-M kann die magnetische Kopplung zwischen dem Motorläufer und dem Schwinger so lose sein, daß der Schwinger weder unmittelbar auf den Motorläufer rückwirkt, noch in seiner Eigenschwingungsfrequenz wesentlich beeinflußt, d. h. mitgezogen wird.In contrast, it is proposed according to the invention to arrange a tongue or tuning fork oscillator with an inherent frequency between the motor rotor and the auxiliary coil, which can be excited to oscillate directly (from the passing poles or teeth of the motor rotor by magnetic forces and in turn By rhythmically changing the magnetic flux penetrating the auxiliary coil, an alternating voltage with the frequency of the oscillator is induced in the auxiliary coil. Da-M, the magnetic coupling between the motor rotor and the oscillator can be so loose that the oscillator neither directly reacts on the motor rotor nor in its natural oscillation frequency is significantly influenced, i.e. is dragged along.

Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Beschreibung zweier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele hervor. Es zeigt Fig. 1 eine Draufsicht auf den Motor mit einer Einrichtung nach der Erfindung ohne elektronischen Teil, Fig. 2 eine vereinfachte Seitenansicht eines Motors mit einer anderen Einrichtung nach der Erfindung und mit schaltbildlich dargestelltem elektronischem Teil.Details of the invention emerge from the description of two exemplary embodiments shown in the drawings. 1 shows a plan view of the motor with a device according to the invention without an electronic part, FIG. 2 shows a simplified side view of a motor with another device according to the invention and with the electronic part shown in a circuit diagram.

Gemäß dem Motor nach dem Hauptpatent ist in Fig. 1 mit 1 eine Feldspule, mit 2,3 zwei Statorhälften des Motors und mit 4 ein Läufer bezeichnet. Der Läufer besteht, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, aus zwei Polteilen 5 und 6, welche in axialer Richtung abgewinkelte Lappen 7, 8 aufweisen. Diese Lappen 7, 8 sind jeweils klauenartig ineinandergreifend auf Lücke gestellt.According to the engine according to the main patent is 1 in Fig. 1 with a field coil, with 2.3 two stator halves of the engine and 4 denotes a rotor. As can be seen from FIG. 2, the rotor consists of two pole parts 5 and 6 which have tabs 7, 8 angled in the axial direction. These tabs 7, 8 are each set in a claw-like interlocking gap .

. Durch einen axial magnetisierten Dauermagnet 9 sind alle Lappen 7 des einen Polteiles 5 Nord-, alle Lappen 8 des Polteiles 6 Südpole, oder umgekehrt. über eine Welle 10 ist der Läufer 4 in Brücken gelagert, von denen in Fig. 1 die obere, 11, sichtbar ist. Zum Befestigen der Statorteile*2, 3, der Brücke 11 und einer Grundplatte 19 miteinander sind Befestigungsbolzen 13, 14, 15, 16 vorgesehen. Auf der Grundplatte 19 ist ein Trägerarm 20 um die Welle 10 als Schwenkmittelpunkt rückbar angeordnet. Seitlich weist der Trägerann 20 einen Ausleger 21 auf, welcher mit einem Langloch 22 versehen und mit einer Schraube 23 an der Grundplatte 19 festlegbar ist. Die Verschwenkbarkeit des Trägerarnies 20 dient der günstigsten Einstellung der auf ihm befestigten Teile gegenüber dem Läufer 4 bzw. zur Drehrichtungsumkehr. . By means of an axially magnetized permanent magnet 9 , all tabs 7 of one pole part 5 are north, all tabs 8 of pole part 6 are south poles, or vice versa. The rotor 4 is mounted in bridges via a shaft 10 , of which the upper one, 11, is visible in FIG. 1. To fasten the stator parts * 2, 3, the bridge 11 and a base plate 19 to one another, fastening bolts 13, 14, 15, 16 are provided. On the base plate 19 , a support arm 20 is arranged so that it can be moved around the shaft 10 as the pivot center. At the side, the carrier 20 has a bracket 21 which is provided with an elongated hole 22 and can be fixed to the base plate 19 with a screw 23. The pivotability of the support arm 20 is used for the most favorable setting of the parts fastened on it with respect to the rotor 4 or for reversing the direction of rotation.

Bei der Anordnung nach Fig. 1 ist auf dem Trägerarm 20 eine Scheibe 36 verdrehbar und mittels einer vorzugsweise exzentrischen Schraube 37 justierbar angeordnet. Dies dient dazu, die richtige axiale als auch radiale Einstellung der auf der Scheibe 36 befestigten Teile zum Läufer 4 genau einjustieren zu können. Auf der Scheibe 36 ist ein lamelliertes Blechpaket 38 befestigt, über dessen einen Schenkel eine Hüfsspule 40 geschoben ist Ferner ist an der Scheibe 36 auf einem Bolzen 39 noch ein Zungenschwinger 41 in vertikaler Richtung beweglich angeordnet. Seine beiden Zungen 42 und 43 sind entgegengesetzt magnetisiert und an der zum Läufer 4 gerichteten Seite mit einem nichtmagnetischen Werkstoff fest miteinander verbunden. Der Zungenschwinger 41, 42, 43 und der Korn 38 der Spule 40 sind einander räumlich so zugeordnet, daß der Dauermagnetismus der Zungen 42, 43 das magnetische Feld im Kein 38 beim Schwingen der Zungen 42, 43 beeinflußt und in der Spule 40 einen Wechselstrom der vom Schwinger 41, 42, 43 aufgezwungenen Frequenz erzeugt. Der Zungenschwinger 41, 42, 43 wird seinerseits beim Vorbeilaufen der Zacken oder Pole 7, 8 des Läufers 4 angeregt, insbesondere sobald die Resonanzfrequenz des Schwingers 41 bis 43 erreicht ist.In the arrangement according to FIG. 1 , a disk 36 is rotatably arranged on the support arm 20 and can be adjusted by means of a preferably eccentric screw 37. This is used to be able to precisely adjust the correct axial and radial setting of the parts fastened on the disk 36 with respect to the rotor 4. A laminated laminated core 38 is fastened to the disk 36 , over one leg of which a hoop coil 40 is pushed. Furthermore, a tongue oscillator 41 is arranged on the disk 36 on a bolt 39 so as to be movable in the vertical direction. Its two tongues 42 and 43 are oppositely magnetized and firmly connected to one another on the side facing the rotor 4 with a non-magnetic material. The tongue oscillator 41, 42, 43 and the grain 38 of the coil 40 are spatially assigned to each other in such a way that the permanent magnetism of the tongues 42, 43 influences the magnetic field in the no 38 when the tongues 42, 43 vibrate and an alternating current in the coil 40 generated by the oscillator 41, 42, 43 imposed frequency. The tongue oscillator 41, 42, 43 is in turn excited when the prongs or poles 7, 8 of the rotor 4 pass, in particular as soon as the resonance frequency of the oscillator 41 to 43 is reached.

In Fig. 2 ist statt eines Zungen- ein Stab- oder Stimmgabelschwinger 44 vorgesehen, welcher an einem Klotz 45, beispielsweise einem Permanentmagneten, starr befestigt ist. Ein Schiebegewicht 46 dient zur Frequenzeinstellung des Schwingers 44. Neben dem Stab 44 ist ein Blechpaket 47 angeordnet, auf das eine Spule 48 gewickelt ist. Beim Vorbeilaufen der Pole 7, 8 des Läufers 4 wird der Stab 44 entweder angezogen - bei ungleicher Polarität - oder abgestoßen - bei gleicher Polarität. Dabei ändert er aber auch das magnetische Feld im Blechpaket 47 bzw. in der Spule 48. Im Resonanzzustand schwingt der Stab 44 mit größter Amplitude, er drückt somit dem gesamten System seine Eigenfrequenz; auf. Der in der Spule 48 induzierte Wechselstrom steuert über einen in Emitterschaltung betriebenen Transistor 49 den Antriebsstromkreis für die Feldspule 1. Mit 50 ist eine Speisestromquelle bezeichnet. Wie beim Hauptpatent bereits erwähnt wurde, können auch zwei im Gegentakt geschaltete Transistoren vorgesehen sein. Die an sich bekannten Transistorschaltungen sowie ihre zusätzlichen Bauelemente, beispielsweise ein Kondensator zur Resonanzanhebung, ein Spannungsteiler zum Einstellen des günstigsten Transistorarbeitspunktes usw., werden hier nicht im einzelnen beschrieben.In Fig. 2, a rod or tuning fork transducer 44 is provided instead of a tongue, which is rigidly attached to a block 45, for example a permanent magnet. A sliding weight 46 is used to set the frequency of the oscillator 44. A laminated core 47 is arranged next to the rod 44, on which a coil 48 is wound. When the poles 7, 8 of the rotor 4 pass, the rod 44 is either attracted - if the polarity is different - or repelled - if the polarity is the same. In doing so, however, it also changes the magnetic field in the laminated core 47 or in the coil 48. In the resonance state, the rod 44 vibrates with the greatest amplitude, and thus it presses the natural frequency of the entire system; on. The alternating current induced in the coil 48 controls the drive circuit for the field coil 1 via a transistor 49 operated in an emitter circuit. A supply current source is denoted by 50. As already mentioned in the main patent, two transistors connected in push-pull can also be provided. The transistor circuits known per se and their additional components, for example a capacitor for raising the resonance, a voltage divider for setting the most favorable transistor operating point, etc., are not described in detail here.

Der beschriebene Motor ist in seiner Frequenzkonstanz voll durch die Genauigkeit des Zungen- bzw. StimmgabeIschwingers bestimm4 dessen Abweichung bekanntlich bei etwa 10-4 bzw. 10-5 liegt und einen Gangfähler von etwa 9 bzw. 0,9 Sekunden pro Tag ergibt. Der Motor ist somit als Direktantrieb für Uhrwerke voll geeignet. Gleichzeitig ist das Problem der Umwandlung der StimmgabeIschwingung in eine rotierende Bewegung ohne mechanische Bremsung der Stimmgabel sicher gelöst.The frequency constancy of the motor described is fully determined by the accuracy of the tongue or voice vibrator whose deviation is known to be about 10-4 or 10-5 and results in a gear counter of about 9 or 0.9 seconds per day. The motor is therefore fully suitable as a direct drive for clockworks. At the same time, the problem of converting the tuning fork vibration into a rotating movement without mechanical braking of the tuning fork is reliably solved.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Einrichtung zum Stabilisieren der Drehzahl eines gleichstronigespeisten Antriebsmotors für Uhren u. dgl., bei welchem durch vorbeilaufende Pole oder Zähne eines Motorläufers in einer lfilfsspule Spannungsimpulse induziert werden, die nach Verstärkung in einer elektronischen Verstärkerstufe über eine Motorfeldwicklung den Motorläufer antreiben, und zur Änderung der Drehrichtung des Motorläufers ein über die Zähne bzw. Pole des Motorläufers magnetisch geschlossener Magnetkern bzw. geblechter Körper der lElfsspule mittels eines um die Drehachse des Motorräufers schwenkbar angeordneten Trägers gegenüber den Zähnen bzw. Polen des Motorläufers eingestellt wird, nach Patent 1110 292, gekennzeichnet durch einen zwischen dem Motorläufer (4) und der I-Elfsspule (40 bzw. 48) vorgesehenen Zungen- oder StimragabeIschwinger (41, 42, 43 bzw. 44) mit fester Eigenfrequenz, weicher unmittelbar von den vorbeilaufenden Polen oder Zähnen (7, 8) des Motorläufers (4) durch magnetische Kräfte, zum Schwingen anregbar ist und seinerseits durch rhythmisches Ändern des die Hilfsspule (40 bzw. 48) durchdringenden magnetischen Flusses in der Hilfsspule (40 bzw. 48) eine Wechselspannung mit der Frequenz des Schwingers (41, 42, 43 bzw. 44) induziert. PATENT CLAIMS: 1. Device for stabilizing the speed of a DC-fed drive motor for clocks and the like, in which voltage pulses are induced in an oil coil by passing poles or teeth of a motor rotor, which after amplification in an electronic amplifier stage drive the motor rotor via a motor field winding, and To change the direction of rotation of the motor rotor, a magnet core or laminated body of the electric coil that is magnetically closed via the teeth or poles of the motor rotor is adjusted relative to the teeth or poles of the motor rotor by means of a carrier pivoted about the axis of rotation of the motor rotor, according to patent 1110 292, characterized by a tongue or stimulus transducer (41, 42, 43 or 44) provided between the motor rotor (4) and the I-coil (40 or 48) with a fixed natural frequency, softer directly from the passing poles or teeth (7, 8) of the motor rotor (4) by magnetic forces fte, can be excited to oscillate and in turn induces an alternating voltage at the frequency of the oscillator (41, 42, 43 or 44) by rhythmically changing the magnetic flux penetrating the auxiliary coil (40 or 48) in the auxiliary coil (40 or 48) . 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwinger (41, 42, 43 bzw. 44) im oder vor dem Luftspalt eines die fflsspule (40 bzw. 48) tragenden Blechpaketes (38 bzw. 47) angeordnet ist. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwinger (41, 42, 43 bzw. 44) mit einem Dauermagnet versehen, selbst als Dauermagnet ausgebildet oder im Kraftfeld eines Dauermagneten angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1092 411 und deren Zusatzpatentschrift Nr. 65 772; USA.-Patentschrift Nr. 2 753 501. 2. Device according to claim 1, characterized in that the oscillator (41, 42, 43 or 44) is arranged in or in front of the air gap of a laminated core (38 or 47) carrying the fflsspule (40 or 48). 3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the oscillator (41, 42, 43 or 44) is provided with a permanent magnet, is itself designed as a permanent magnet or is arranged in the force field of a permanent magnet. Documents considered: French Patent No. 1092 411 and its Supplementary Patent No. 65 772; U.S. Patent No. 2,753,501.