DE2033630C3 - Elektromechanischer Oszillator mit einem oszillierenden Element und einem durch dieses mittels eines Magnetsystems in Drehung versetzten Rotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Oszillator mit einem auf elektrischem Wege zu mechanischen Schwingungen anregbaren oszillierenden

Element, das ein Magnetsystem mit zwei einander gegenüberliegenden und zwischen sich einen Luftspalt bildenden Magnetpolen entgegengesetzter Polarität trägt, und mit einem Rotor mit einer gewellten magnetischen Spur, der so angeordnet ist, daß diese

in dem Luftspalt zwischen den beiden Magnetpolen zu liegen kommt, und der durch die Schwingungen des oszillierenden Elementes infolge Zusammenwirkens des Magnetsystems mit der gewellten magnetischen Spur in Drehung versetzt wird, sowie mit

mindestens einem magnetisch mit dem oszillierenden Element zusammenwirkenden und dessen Schwingungsamplitude beeinflussenden Korrekturelement /.UT isochronen Kompensation oder zur Frequenzregulierung, das neben dem Magnetsystem angeordnet

Die USA.-Patentschrift 3 216 188 beschreibt einen elektromechanischen Oszillator dieser Art, bei dem das mit einem ringförmigen Magneten zusammen-

wirkende Korrekturelement zur Frequenzregulierung dient. Es besteht aus einer einstellbaren Nocke, die im Bereich des Magneten neben dem Rotor angeordnet ist und mit ihrer Drehachse senkrecht zur Rotorachse und senkrecht zur Bewegungsrichtung des Magneten verläuft. Auf Grund dieser Anordnung beeinflußt das Korrekturelement nicht nur die Frequenz des oszillierenden Elementes, sondern auch die magnetische Kopplung zwischen dem oszillierenden Element und dar gewellten magnetischen Spur des Rotors. Diese magnetische Kopplung wird also gestört, was sich ungünstig auf die Energieübertragung und das Laufverhalten des Rotors auswirkt.

Gleiches gilt für den in der österreichischen Patentschrift 183 020 beschriebenen elektromechanischen Oszillator, bei dem der Magnet des oszillierenden Elementes mit einem Hemmrad zusammenwirkt und in einem Luftspalt zwischen den Schenkeln eines zur isochronen Kompensation vorgesehenen Korrekturelementes schwingt. Die Schenkel des Korrekturelementes sind dabei gegen eint Seitenfläche des Hemmrades gerichtet und stören auf t^):ese Weise die magnetische Kopplung zwischen dem Hemmrad und dem Magneten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das der Frequenzregulierung dienende und/oder auch das der isochronen Kompensation dienende Korrekturelement günstig an das Magnetsystem anzukoppeln.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Pole auf zwei Einzelmagneten liegen, die jeweils freie, entfernt von dem Luftspalt liegende Pole haben, und daß das oder jedes Korrekturelement einem dieser freien Pole gegenüber angeordnet ist und mit diesem zusammenwirkt.

Bei dieser Anordnung beeinflußt das Korrekturelement lediglich den zugehörigen Einzelmagneten, ohne die Kopplung zwischen dem Magnetsystem und dem Rotor zu stören. Der Magnetfluß zwischen dem Korrekturelement und dem Einzelmagneten liegt in Reihe mit dem Magnetfluß in dem den Rotor aufnehmenden Luftspalt. Dadurch ergibt sich eine geschlossenere Verteilung des Magnetfeldes unter Verminderung der Streufelder. Folglich wird der Streuanteil der Vorrichtung reduziert, so daß der gesamte Oszillator kompakter und ökonomischer aufgebaut werden kann.

Da der Magnetfluß im Luftspalt nicht mehr gestört wird, kann man die Spaltbreite sehr klein wählen, so daß eine enge Kopplung mit minimalen Flußverlusten ermöglich* wird.

Auch kann man unter Erzielung besonders günstiger Ergebnisse einen gezogenen Draht zum Herstellen der Magneten veiwenden, der nach dem Ziehen nicht mehr erwärmt und verformt werden muß. Dadurch wird es möglich, bei gleicher Materialwahl und sonst gleichen Bedingungen Permanentmagneten herzustellen, die gegenüber bisher verwendeten Magneten aus Blech oder heißgebogenem Draht einen verdoppelten Energieinhalt von beispielsweise zwei oder mehr Millionen Gauß X Oersted besitzen.

Vorzugsweise ist das Korrektuielement zur isochronen Kompensation in an sich bekannter Weise so ausgebildet, daß die maximale magnetische Kopplung zwischen ihm und dem freien Pol des zugehörigen Magneten an zwei beiderseits der Ruheiage im Schwingungsweg des Magneten liegenden Punkten auftritt. Bei der bekannten Anordnung (österreichische Patentschrift 183 020) liegen die Punkte maximaler magnetischer Kopplung zwangsläufig an den Extremstellen der Amplitude, da nämlich der Magnet d"5s oszillierenden Elementes in dem Luftspalt zwischen den Schenkeln des Korrekturelementes schwingt. Bei abnehmender Amplitude, hervorgerufen durch ein Absinken der Versorgungsspannung, vermindert sich also auch die Kompensationswirkung des Korrekturelementes. Erfindungsgemäß hingegen besteht die Möglichkeit, die Punkte maximaler

xo magnetischer Kopplung jeweils zwischen der neutra-' len Lage und einer solchen Extremstellung des mit dem oszillierenden Element schwingenden Magneten anzuordnen, die letzterer erreicht, wenn die Versorgungsspannung einen vorgegebenen Wert überschreitet. In diesem Falle, d. h. bei erhöhter Vorsorgungsspannung, wirkt während eines Schwingungsvorganges, ausgehend von der neutralen Lage, die Kraft des Korrekturelementes anfänglich in Gegenrichtung zur Rückstellkraft des oszillierenden Elementes, fällt

ao dann auf Null ab und addbrt sich schließlich zur Rückstellkraft des oszillierenden Elementes. Sinkt hingegen die Versorgungsspannun_b ab, beispielsweise durch fortschreitendes Entleeren einer Batterie, so ergibt sich zwischenzeitlich ein Zustand, bei dem die Pur.kte maximaler magnetischer Kopplung mit den Extremlagen des schwingenden Magneten übereinstimmen. Bei weiterem Abfall der Versorgungsspannung wirkt schließlich die Kraft des Korrekturelementes immer entgegengesetz* zur Rückstellkraft des oszillierenden Elementes. Auf diese Weise wird es möglich, eine exakt isochrone Steuerung des Rotors über sehr viel längeren Zeiträumen aufrechtzuerhalten, als es bisher der Fail war.

Die Kompensationswirkung des Korrekturelementes hängt wesentlich von seiner Massenverteilung über der Länge des Schwingungsweges sowie von dem Luftspalt zwischen dem freien Pol des zugehörigen Einzelmagneten und dem Korrekturclement ab. Auch spielt die Form der Polfläche des Einzelmagneten eine Rolle. Die Unteransprüche 3 bis 7 richten sich auf vorteilhafte Möglichkeiten zur Beeinflussung dieser Faktoren in Anpassung an den jeweils gewünschten isochronen 'Kompensationseffekt. Vorteilhafterweise ist das Korrekturelement dem einen Magneten und das magnetische Element für die Frequenzregulierung dem anderen Magneten zugeordnet. Die Erfindung bietet also die Möglichkeit, ein und denselben Oszillator sowohl mit einer Frequenzkompensation als auch mit einer isochronen

Kompensation auszurüsten. Dabei kann jeder freie

Pol der beiden Einzelmagneten seiner Form nach an

den gewünschten KompensationsefTekt angepaßt sein.

Dadurch, daß getrennte magnetische Elemente zur

isochronen Kompensation und zur Frequenzregulierung mit den freien Polen der Einzelmagneten zusammenwirken, wird die magnetische Reluktanz des Rückführweges des magnetischen Flusses reduziert, welcher den magnetischen Kreis des Oszillators vervollständigt. Auf diese Weise erhöht sich das durch

die Magneten auf den Rotor übertragene Drehmoment. Soll umgekehrt ein vorgegebenes Drehmoment erzeugt werden, so kann die dazu benötigte Menge an Permanent-Magnct-Matcrial gegenüber bekannten Vorrichtungen erheblich reduziert werden.

Daraus ergibt sich eine wesentliche Miaterialersparnis. Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsformen mit Hilfe der Zeichnungen naher erläutert.

f.

F i g. 1 zeigt eine schernatische Ansicht der wescnt- eine einzelne oszillierende Zunge oder um eine Zinke

liehen Teile einer ersten Ausführungsform des elek- einer Stimmgabel handeln, wobei die andere Zinke

tromechanischen Oszillators; nicht gezeigt ist. Ein Tragelement 12 in Form einer

Fig. 2 zeigt ein Diagramm von Kurven, die die U-förmigen Stütze, die aus einem unmagnetischen

rnit dem Oszillator gemäß F i g. 1 erzielten Versuchs- 5 Material wie Messing oder einem unmagnetischen

ergebnisse wiedergeben; und nicht metallischen Material wie synthetischen

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht der wesentlichen Kunststoff bestehen kann, ist an dem linde des

Teile einer anderen Ausführungsform des elektro- oszillierenden Elementes 11 befestigt. Die beiden

mechanischen Oszillator!) mit magnetischen Elemen- Arme der Stütze tragen zwei Magnete 13 und 14,

ten zur Erzielung einer isochronen Kompensation und io wobei die innerhalb der Arme liegenden F.nden der

einer Frequenzregulierung; Magnete so geformt sind, daß rechteckige Polend-

Fig. 4 ist eine Seitenansicht eines Teiles des flächen 15 und 16 gebildet werden, die entgegen-

Oszillators gemäß Fi g. 3, wobei das frequenzregulie- gesetzte Polarität haben und der an einem Rotor 17

rende Element weggelassen ist; vorgesehenen Magnetspur gegenüberstehen. Die

Fig. 5 zeigt eine Ansicht eines als flache Platte 15 rechteckige Form der Polendflächcn ist nicht erfin-

amgebildeten Korrekturelementes zur isochronen dungswesentlich, und, falls gewünscht, können auch

Kompensation bei dem Oszillator gemäß Fig. 3; kreisförmige Polendflächen verwendet werden. Der

F i g. 6 zeigt ein oszillierendes Element mit einem Rotor ist auf einer Spindel 18 befestigt, die zum

elektrischen Stromkreis, der zur Aufrechterhaltung Antrieb des Mechanismus einer Zeitmeßvorrichtung,

der mechanischen Schwingung des oszillierenden, ao z. B. einer Uhr, dienen kann. Ein Rotor dieser Art,

Elementes verwendet werden kann; wie er in Fig. 1 gezeigt ist, ist an sich bekannt und

F i g. 7 zeigt ein Kurvendiagramm, das veranschau- wurde ursprünglich vor vielen Jahren als magnetilicht, wie sich eine Veränderung des kleinsten Durch- sches Hemmrad in einem Antrieb mit magnetischer messers des kegelstumpfförmigen Endes der frequenz- Hemmung benutzt, wobei die Spindel 18 durch Anregulierenden Schraube gemäß Fig. 3 auf die Iso- as triebsmittel wie z. B. einer Feder oder einem Elektrochronie auswirkt; motor angetrieben wurde, und die Geschwindigkeit,

F i g. 8 zeigt eine Kurve, die die mit dem Oszillator mit der sich das Hemmrad unter der Kraft dieses

gemäß F i g. 3 erzielbare Frequenzregulierung wieder- Antriebes drehen konnte, durch die Sc'hwingungs-

gibt; frequenz des das Hemmrad steuernden oszillierenden

F i g. 9 zeigt ein Diagramm von Kurven, die die 3° Elementes bestimmt war. Im vorliegenden Fall damit dem Oszillator gemäß Fig. 3 mit und ohne die gegen wird der Rotor zum Anlreb der Spindel 18 frequenzregulierende Schraube erzielten Ergebnisse verwendet, ohne daß eine zusätzliche Kraftquelle wiedergeben; wie z. B. ein Elektromotor oder eine Feder erforder-

Fig. 10 zeigt eine Seitenansicht einer weiteren lieh ist.

Ausführungsform eines elektromechanischen Oszil- 35 Ein magnetisches Element 19 als Korrekturelement

lators; zur isochronen Kompensation besteht aus einer

Fig. 11 zeigt eine Frontansicht des in Fig. 10 kleinen Platte aus magnetischem Material von hoher

verwendeten Korrekturelementes zur isochronen Permeabilität und kleiner Remanenz; es ist vorteil-

Kompensation; haft, wenn die Position der Platte relativ zum freien

Fig. 12a, 12b und 12c zeigen verschiedene Pha- 40 Pol 20 des Magneten 14 einstellbar ist. Diese Einsen der Schwingungsperiode des oszillierenden EIe- Stellung kann in Längsrichtung des Elementes 19 mentes relativ zum Korrekturelement bei dem oder in Richtung auf den Pol 20 bzw. von diesem Oszillator gemäß F i g. 10; weg erfolgen. In dem Element 19 ist ein Schlitz 21

Fig. 13a, 13b und 13c zeigen ein Korrektur- ausgebildet.

element zur isochronen Kompensiition mit etwas 45 Beim Betrieb wird die natürliche Frequenz des

anderer Forf^ als das in den Fig. 11 und 12 gezeigte Schwingungssystems bestimmt durch u*s gemeinsame

Element sowie ebenfalls drei verschiedene Phasen der Gewicht des oszillierenden Elementes 11, der Stütze

Schwingungsperiode; 12 und der Magnete 13 und 14 und die Steifigkeit des

Fig. 14 zeigt eine weitere Ausfuhrungsform eines oszillierenden Elementes, die dessen natürliche Rück-

Korrektureletnentes zur isochronen Kompensation; 50 stellkraft bestimmt. Die Schwingungsfrequenz wird

F i g. 15 zeigt ein Diagramm von Kurven, welche jedoch außerdem beeinflußt durch die magnetische die mit dem Oszillator gemäß Fig. 10 erzielten Re- Wechselwirkung zwischen dem Pol 20 des Magneten sultate wiedergeben, und zwar ohne isochrone Korn- 14 und der Platte 19. Wenn das oszillierende EIepensation, mit Uberkampensatioii durch ungenaue ment 11 schwingt, wird der Rotor 17 in der einen Justierung des Korrekturelementes, und mit iso- 55 oder anderen Richtung gedreht auf Grund der chroner Kompensation durch exakte Justierung des magnetischen Wechselwirkung zwischen den Magnet-Korrekturelementes; polen 15 und 16 und der gewellten Magnetspur auf

Fig. 16 zeigt eine schematische Darstellung einer dem Rotor, die definiert wird durch die in die den

weiteren Ausführungsform eines elektromechani- Rotor 17 bildende Scheibe eingestanzten Schlitze 22

sehen Oszillators; ⁶° und öffnungen 23, die eine gewellte magnetische

Fig. 17 ist eine scliematische Seitenansicht mit Spur begrenzen, deren Mittellinie durch die geeiner anderen Ausführangsform der isochronen Korn- strichelte Linie 24 gegeben ist. Wenn das von den pensation bei dem Oszillator gemäß F i g. 16; Teilen 11 bis 14 gebildete Schwingsystem sich aus

Fig. 18 ist eine Stirnansicht der in Fig. 17 ge- seiner mittleren Ruhelage heraus bewegt, wird eine

zeigten Anoidnung. 65 sich progressiv vergrößernde Rückstellkraft von dem

• Bei dem Oszillator gemäß F i g. 1 wird ein oszillie- oszillierenden Element 11 ausgeübt, weiche das rendes Element 11 in bekannter V/eise durch elektri- Schwingungssystem in seine mittlere Ruhelage zusehe Mittel in Schwingung gehalten. Es kann sich um rückzutreiben «ucht. Die Anziehung zwischen dem

Magnetpol 20 und dem benachbarten Schenkel der nahe an einer der (nicht dargestellten) Messing-Platte 19 zieht jedoch das Schwingungssystem aus der seitcnplatten angeordnet war, die den Oszillator und mittleren Ruhelage heraus in eine Stellung, in der das (nicht dargestellte) Getriebe der an die Spindel eine maximale Überlappung zwischen dem Pol 20 18 gekuppelten Zeititneßvorrichtung tragen. Bei dieiiuid dem genannten Schenkel der Platte 19 statt- 5 sen beiden Versuchen wurde kein Rotor verwendet findet. Während dieses Teiles der !Bewegung wirkt die und keine isochrone Kompensation vorgesehen. Bei magnetische Anziehungskraft gegen die Rückstell- dem ersten Versuch,, der durch die Kurve 26 dargekiraft. Wenn die Stellung der maximalen Überlappung stellt ist, war der Magnetpol 1,3 mm von der Mesr.tivischen dem Pol 20 und dem 5ichenkel der Platte singplatte entfernt und bei dem zweiten Versuch V9 erreicht wird, verläuft die magnetische An- io (Kurve 27) berührt« der Magnetpol nahezu die j'.iehungskraft vollständig parallel zur Achse des Messingplatte, so daß wahrscheinlich kleine Wirbel-Magneten und hat deshalb keinen Einfluß mehr auf striime in der Messingplatte induziert wurden, die den seitlich gerichteten Zug, der deshalb auf Null eine über den gesamten Spannungsbereich konstante abnimmt. Damit fällt auch die der Rückstellkraft Verminderung der Stimmgabelfrequenz zur Folge entgegenwirkende magnetische Kraft auf Null ab. 15 hatten. Bei diesen Versuchen war die Stimmgabel Wenn sich das Schwingungssystein über die Stellung nicht durch den Rotor belastet, und die Tatsache, maximaler Überlappung hinaus bewegt, entsteht ein daß der Zeitverlust mit zunehmender Spannung zusßitlich gerichteter Zug in dei entgegengesetzten nahm, beruht auf der Vergrößerung der Schwin-Ptichtung, so daß sich die magnetische Zugkraft zu gungsamplitude der Stimmgabel.
der Rückstellkraft addiert. Das isochrone Kompen- ao Bei der strichpunktierten Kurve 28 wurde der sationselement 19 bewirkt somit eine Abnahme der Rotor 17 (Fig. 1) eingeführt, jedoch ohne isochrone Schwingungsfrequenz bis zur Stellung maximaler Kompensation. In diesem Fall wurde die Spannung Überlappung und eine Vergrößerung der Frequenz, nicht unter 1,0 VoU gesenkt, da der Oszillator bei wenn die Stellung maximaler Überlappung über- dieser niedrigen Spannung nicht einwandfrei arbeisrhritten wird. Mit anderen Worten, das Element 25 tete, wenn er durch den Rotor belastet war. Man wirkt im Sinne einer Konstanthaltung der Schwin- erkennt, daß der Zeitverlust nunmehr bei der niedgunjj'.frequenz. Die Platte 19 wirkt somit tatsächlich rigen Spannung am größten war und bei zunehmenals isochrones Korrekturelement. Das Ausmaß der der Spannung abnahm. Es ergab sich jedoch eine Kompensation kann geändert weiden durch Bewegen beträchtliche Variation des Zeitverlustes über den der Platte 19 näher an den Magnetpol 20 oder von 30 gesamten Spannungsbereich. Wenn der Zeitverlust diesem weg oder durch Bewegung der Platte in der über den Spannungsbereich konstant ist, kann er Längsrichtung, d. h. nach oben oder unten in entsprechend berücksichtigt werden. In diesem Fall Fig. 1. wäre die Kurve eine horizontale Gerade.

Wenn das oszillierende Element eine Stimmgabel Für den nächsten Versuch, der durch die strichist, können auf dem zweiten Schenkel eine der 35 punktierte Kurve 29 wiedergegeben ist, wurde das Stütze 12 entsprechende Stütze sowie dem Magneten kompensierende Korrekturelement 19 (Fig. 1) ein-113 und 14 entsprechende Magneten angeordnet wer- geführt, da^. die in F i g. 5 gezeigte Form hat. Es ftatte den, die mit der gewellten Magnetspur an einem auf eine Breite von 1 mm, einen Schlitz von 0,33 mm dem Rotor diametral gegenüberiiberäiegendcn Punkt Breite, eine Dicke von 0,36 mm und war in einem zusammenwirken, wobei in diesem Fall die Magnet- 40 Abstand von 0,2 mm von dem Magnetpol 20 angespur eine gerade Anzahl von Weilungen aufweisen ordnet. Hierdurch ergab sich die Verbesserung, daß muß. Snatt dessen kann auf dem zweiten Schenkel die Kurve 29 mehr einer horizontalen Geraden ander Stimmgabel auch ein Ausgleichsgewicht ange- genähert war. Für den nächsten Versuch, der durch bracht werden, welches gewährleistet, daß die natür- die voll ausgezogene Kurve 30 wiedergegeben ist, liehe Eigenschwingungsfrequenz im wesentlichen die 45 hatte das Korrekturelement wiederum die in Fig. 5 gleiche ist wie die des Schenkels 111. gezeigte Form, jedoch betrug seine Dicke 0,5 mm.

Ein zweites Korrekturelement 19 zur isochronen Dies ergab einen vergrößerten Zeitverlust, und die Kompensation kann neben dem Pol 25 am freien Steigung der Kurve: war immer noch größer als geEnde des Magneten 13 angeordnet werden, um das wünscht. Es hatte den Anschein, daß der Oszillator Ausmaß der Kompensation zu vergrößern. 50 überkompensiert war.

F i g. 2 zeigt in Form von Kurven das Ergebnis Um diesen Punkt zu prüfen, wurde die Dicke des von Versuchen, die mit dem elektromechanischen 0,36 mm dicken Korrekturelementes auf die Hälfte, Oszillator gemäß F i g. 1 durchgeführt wurden. Diese d. h. auf 0,18 mm reduziert. Für diesen Versuch wur-Kurven sind sämtlich über der Veirsorgungsspannung den die Teile wie in Fig. 1 dargestellt angeordnet, des Sdiiwingungsverstärkers aufgetragen, die von 0,8 55 wobei das Korrekturelement 19 die volle Fläche des bis 1,6 Volt läuft. Die obere Gruppe von Kurven hat Magnetpols 20 überdeckte. Dies ergab die in Kurve einen Ordinaten-Maßstab, der von —70 bis 31 wiedergegebenen Resultate. Es wurde dann ein — 40 Sekunden pro Tag läuft, wobei dieses der Zeit- neues Element aus dem 0,36 mm dicken Material verlust ist, der durch die Abweichung der Schwin- hergestellt, jedoch mit einem engeren Schlitz von nur gungsfrequenz des oszillierenden Elementes (einer 60 0,25 mm Breite, und das Element wurde in einem Stimmgabel) von der exakten Eigenfrequenz ist. Die Absiiand von 0,18 mm von dem Magnetpol 20 angeuntere Gruppe von Kurven ist mit einem Ordinaten- ordnet. Es ergab sich das durch die Kurve 32 darge-Maßstab von — 30 bis — 10 Sekunden pro Tag auf- stellte Resultat. Das Element 19 wurde dann gegengetragen, über dem Magnetpol 20 angehoben, so daß das EIe-

Es wird zunächst die obere Gruppe von Kurven 65 ment nur die halbe Fläche des Magnetpols überlappte,

betrachtet. Es wurden zwei Versuche durchgeführt, wie dies durch die winzige Skizze neben Kurve 33

um den Effekt herauszufinden, der sich dadurch angedeutet ist. Es ergab sich das durch die Kurve 33

ergibt, daß der Pol des Magneten 25 verhältnismäßig dargestellte Resultat.

Eine Betrachtung von Kurve 32 zeigt, daß das Verhalten des Oszillators außerordentlich gut ist. Es verschlechtert sich etwas, wenn die Spannung unter 1,1 Volt sinkt. Zwischen 1,1 und 1,6 Volt dagegen bleibt der Zeitverlust im wesentlichen konstant bei etwa 15 Sekunden pro Tag, wobei die Änderung des Zeitverlustes bei einer Spannungsänderung zwischen 1,1 und 1,6 Volt nur in der Größenordnung von 2 Sekunden pro Tag liegt.

Falls gewünscht, kann ein ähnliches Korrekturelement wie das Element 19 auch neben dem Magneten 13 angeordnet werden. Die beiden Elemente können, falls gewünscht, auch eine verschiedene Form oder Größe haben.

Die isochrone Kompensation ergibt eine Korrektur der Frequenzänderungen, die sonst bei einem monatelangen Betrieb des Oszillators auftreten wurden. Bei der Massenherstellung von kleinen Stimmgabeln ist es unvermeidlich, daß kleine Unterschiede zwischen den Eigenfrequenzen der verschiedenen Stimmgabeln bestehen. Wenn eine Stimmgabel arbeitet, müssen Wandler oder Transduktoren, die unten (im Zusammenhang mit F i g. 6) noch beschrieben werden, für den Antrieb verwendet werden zusammen mit einem Energie liefernden Stromkreis. der häufig aus einem Verstärker mit einem einzigen Transistor besteht. Die Transduktoren belasten die Stimmgabeln bis zu einem bestimmten Grad. Falls ein rotierender Abtrieb erforderlich ist, muß der Rotor durch die Stimmgabel angetrieben werden, und dies erzeugt eine weitere Belastung. Alle diese Faktoren beeinflussen die Arbeitsfrequenz der Stimmgabel. Dieser Frequenzfehler ist eine konstante Abweichung. Wenn, wie gewöhnlich, der Rotor des elektromechanischen Oszillators über ein Getriebe eine Uhr oder sonstige Zeitmeßvorrichtung antreibt, ist es wesentlich, daß die Stimmgabel bei ihrer vorgegebenen Eigenfrequenz arbeitet. Es sind deshalb Mittel zur Frequenzregulierung vorgesehen, durch die der ursprüngliche Frequenzfehler korrigiert werden kann. Eine Einrichtung zur Regulierung der Frequenz ist in den Fig. 3 bis 9 dargestellt und wird im folgenden beschrieben.

Fig 3 ist eine Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten elektromechanischen Oszillators und zeigt das mechanisch oszillierende Element 11 und die Magneten 13 und 14 mit Polen 15 und 16. Der Rotor 17 wird von der (nicht dargestellten) Spindel 18 getragen, wobei die Schwingungsrichtung des Elementes 11 in Fig. 3 senkrecht zur Zeichenebene und in Richtung des Doppelpfeiles 34 von F i g. 4 liegt. Die Richtung der gewellten Magnetspur ist in F i g. 4 durch die gestrichelte Linie 24 angedeutet.

Das Korrekturelement 19 für die isochrone Kompensation kann dasselbe sein, wie das bei dem Oszillator gemäß F i g. 1 verwendete und in F i g. 5 dargestellte Element. Das Element 19 ist, wie bereits beschrieben, mit einem Schlitz 21 versehen.

In einer mit Gewindebohrung versehenen Stütze 35 ist ein frequenzregulierendes Element in Form einer Schraube 36 gelagert, die einen gerieften oder gerändelten Endteil 37 von größerem Durchmesser aufweist. Die Regulierschraube 36 besteht aus magnetischem Material, wie z. B. Flußstahl oder Weicheisen, und hat ein kegelstumpfförmiges Ende 38. Nicht dargestellte Mittel können vorgesehen sein, um die Regulierschraube 36 nach ihrer Einstellung relativ zum freien Pol 25 des Magneten 13 festzulegen. Es kann sich hierbei um Mittel zum Festklemmen durch Reibung oder zum Festlegen durch eine Sperrmauer handeln.

Wenn die Regulierschraube 36 auf den Magneten 13 zu- oder von diesem weggeschraubt wird, wird die magnetische Anziehung zwischen der Schraube und dem Magneten !3 geändert, da die Länge des Magnctflußwcges geändert wird. Wenn die Schraube niihcr an den Magneten herangebracht wird, nimmt ίο die auf den Magneten wirkende Anziehung zu, so daß die von dem Stimmgabelschenkel erzeugte natürliche Rückstellkraft geändert wird und die natürliche Eigenfrequenz des Stimmgabelschcnkels vergrößert wird.

Bei der Diskussion der Wirkungsweise des Korrekturelementes 19 zur isochronen Kompensation im Zusammenhang mit F i g. 1 wurde gezeigt, daß die Wirkung darin besteht, daß während jeder Schwingungsperiode eine zusätzliche Kratt zu der Rückstellkraft des oszillierenden Elementes abwechselnd addiert bzw. von ihr abgezogen wird. Deshalb hat zwar das Element 19 eine sehr starke Wirkung bei der Kompensation von Fehlern des Synchronlaufes, die sich aus Änderungen der Betriebsbedingungen, as z. B. Änderungen der Batteriespannung, ergeben können, jedoch ist seine Auswirkung auf die mittlere Rückstellkraft des oszillierenden Elementes sehr klein, so daß es auch die Arbeitsfrequenz selbst nur wenig beeinflußt. Auf der anderen Seite besteht die W.rkung eines richtig ausgebildeten frequenzregulierenden Elementes darin, daß während der gesamten Schwingungsperiode zu der Rückstellkraft des oszillierenden Elementes eine Zusatzkraft addiert wird, die der Auslenkung proportional ist. Hierdurch wird direkt die Frequenz geändert, jedoch ohne merkliche Auswirkung auf den Isochronismus. Wenn die beiden Elemente in der dargestellten Weise und mit korrekt gewählten Dimensionen angeordnet sind, so bewirkt das Element 19 die isochrone Kompensation und das Element 36 die Frequenzregulierung.

F1 g. 6 zeigt einen üblichen Versorgungsstromkreis und einen Transduktor, wodurch ein oszillierendes Element auf elektrischem Wege in mechanischer Schwingung gehalten wird. Das in Fig. 6 gezeigte oszillierende Element ist eine einzige Zunge 39, die von einer Halterung 40 getragen wird. Obwohl in fast allen Zeichnungen Stimmgabeln gezeigt sind, kann die Erfindung in gleicher Weise bei elektromechanischen Oszillatoren, die mit einzelnen Zungen arbeiten, angewendet werden. Eine Signalspule 41 enthäli einen ferromagnetischen Kern 42 und eine Wicklung deren eines Ende durch eine Leitung 43 mit derr Eingang eines Verstärkers 44 verbunden ist. Eine An tricbsspule45 ist mit einem ferromagnetischen Kerr 46 versehen, und das eine Ende der Wicklung is' durch eine Leitung 47 mit dem Ausgang des Ver starkers 44 verbunden. Die beiden verbleibender I nden der Wicklungen der Signal- und der Antriebs spule sind dpch eine Leitung 48 mit einem gerne* samen Massepunkt 49 verbunden. Em Magnet 5( arbeitet mit der gewellten Magnetspur eines (nich dargestellten) Rotors, ähnlich dem Rotor 17, zusam men. um den Rotor anzutreiben

Wie bereits erwähn·., besteht eine der bei elcktro mechanischen Oszillatoren der hier betrachteten An auftretenden Schwierigkeiten darin, daß die Schwingungsamphtude bei Änderungen der Batteriespannung sich ändert. Die Hauptfunktion des Korrektur

U 12

elementes zur isochronen Kompensation besteht jedes Intervall 10 Sekunden pro Tag. Die voll ausgedarin, die durch Spannungsänderungen bedingten zogene Kurve 58 zeigt die Spannungsabhängigkeit das Frequenzänderungen herabzusetzen, während die Zeit- (bzw. Frequenz-)Fehlers ohne Regulierschraube. Hauptfunktion des frequenzregulierenden Elementes Die strichpunktierte Linie 59 zeigt die Spannungsdarin besteht, eine Möglichkeit zu schaffen, um die s abhängigkeit des Fehlers bei einer Regulierschraube, die Geschwindigkeit der Uhr oder Zeitmcßvorrich- mit der ein Regulierbereich von 12 Sekunden pro tung bestimmende Frequenz zu regulieren. Jedoch Tag möglich ist, wobei der Spalt zwischen der Reguzeigen die sechs Kurven 51, 52, 53, 54, 55 und 56 in lierschraube und dem Magneten auf 2 mm angestellt F i g. 7 die unterschiedliche Auswirkung der Fre- ist. Die gestrichelte Linie 60 zeigt die S{>3nnungsquenzregulierschraube auf die Isochronie, wenn der io abhängigkeit des Zeit- bzw. IFrequenzfehlers bei einer Durchmesser des kegelstumpfförmigen Endes der Regulierschraube mit einem Regulierbercich von Schraube von 0,2 mm in Schritten von 0,2 bis 1.2 mm 225 Sekunden pro Tag, wobei der Spalt zwischen vergrößert wird. Als Abszisse der Kurven sind Span- dem Ende der Regulierschraube und dem benachnungswerte von 1,0 bis 1,6 Volt aufgetragen. Der bartcn Ende des Magneten auf 0,1 mm eingestellt Ordinaten-Maßstab beträgt 10 Sekunden pro Tag von 15 ist. Auch bei einem so schmalen Spalt und einem so Teilstrich zu Teilstrich. Man erkennt, daß die all- großen Regulierbereich ist die Isochronie kaum begemeine Form der Kurven 51 und 54 von den ande- cinträchtigt.

ren Kurven ein wenig abweicht. Dies beruht auf der Um die Form der Kurven leichter vergleichen zu

beson leren Kombination von Effekten, die man bei können, ist die Kurve 60 unmittelbar neben der

den betreffenden Abmessungen erhält. 30 Kurve 58 angeordnet und nicht 225 Sekunden pro

Wenn der Regulator zurückgeschraubt wurde, so Tag höher in dem Diagramm.

daß der Spalt zwischen dem Ende der Justierschraube Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 ändert und dem benachbarten Ende des Magneten 2 mm sich während jedeer Schwingungsperiode des oszilliebetrug, lagen alle Kurven zwischen den gestrichelten renden Elementes die von dem Magneten 14 auf das Linien 61 und 62. Wenn man die Kurve 55, die einem as isochrone Kompensationsekment 19 ausgeübte Kraft Enddurchmesser von 0,8 mm der frequenzregulieren- zwischen Maximum- und Minimumwerten. Die Geden Schraube entspricht, mit den Kurven 61 und 62 schwindigkeit, mit der sich die magnetische Anvergleicht, so erkennt mnn, daß die Kurve 55 zwi- Ziehung ändert sowie die Maximum- und Minimumschen 1,6 und 1,2 Volt im wesentlichen dieselbe werte selbst, d.h. die Charakteristik der isochronen Form hat wie die Kurven 61 und 62, wobei jedoch 30 Kompensation, können geändert werden durch Ändedurch Einschrauben der Regulierschraube in Rieh- rung der Form des Elementes für die isochrone tung auf den benachbarten Magneten die Frequenz Kompensation. Korrekturelemente hierfür vom verbeträchtlich erhöht worden ist. Dies ist unter den schiedener Form sind in Fig. 10 bis 15 gezeigt und verschiedenen getesteten Anordnungen das beste werden im folgenden hinsichtlich ihrer Verwendung Beispiel, um zu zeigen, daß es durch korrekte Aus- 35 bei dem elektromechanischen Oszillator gemäß wahl der Parameter der beteiligten Komponenten Fig. 1 und 3 beschrieben.

möglich ist, eine Anordnung zu finden, bei der die Fig. 10 zeigt die Stirnansicht des in Fig. 1 und 3

Frequenz praktisch ohne Beeinflussung des Isochro- gezeigten elektromechanischen Oszillators mit dem

nismus reguliert werden kann. oszillierenden Element 11, dem U-förmigen Stütz-

Es ist selbstverständlich, daß bei einer Änderung 40 element 12, den Magneten 13 und 14 mit Polenden

der Abmessungen oder sonstigen Eigenschaften der 15 und 16 und dem Rotor 17. D'e gezeigte Ausfüh-

arbeitenden Teile eine entsprecheende Änderung der rungsform weicht von denen der Fig. 1 und 3

Abmessungen oder Formen der Elemente für die iso- insofern ab, als ein Korrekturelement 63 von an-

chrone Kompensation und/oder die Frequenzregulie- derer Form an Stelle des Elementes 19 vorgesehen

rung erforderlich wäre, um gleich wirksame Ergeb- 45 ist.

nisse zu erzielen. Es ist ferner auf Grund der allge- Das Element 63 für die isochrone Kompensation

mein bekannten Eigenschaften von magnetischen ist neben dem freien Pol (d. h. neben dem ^.icht mit

Kreisen und Materialien ohne weiteres einzusehen, dem Rotor 17 zusammenwirkenden Pol) des Magne-

daß das frequenzregulierende Element statt in Rich- ten 14 angeordnet. Der Frequenzregulator von

tung parallel zur Achse des benachbarten Magnete» 50 Fig. 3, der in F i g. 10 strichpunktiert dargestellt und

auch quer zu dieser Achse oder in anderer Richtung mit 36 bezeichnet ist, kann, falls gewünscht, vorge-

bewegt werden kann, vorausgesetz, daß seine Form sehen sein. Wahlweise kann auch statt dessen ein

und Größe geeignet gewählt werden. zweites Korrekturelement 63 für die Isochronie ver-

F i g. 8 zeigt eine über dem Enddurchmesser der wendet werden.

Schraube als Abszisse aufgetragene Kurve, die den 55 F i g. 11 zeigt die Form des Korrektureiementes für maximal möglichen Betrag der Zeit- oder Frequenz- die isochrone Kompensation, die sich in der Blickregulierung angibt. Aus der Kurve 57 erkennt man, richtung gemäß dem Pfeil 64 von Fig. 10 darbietet, daß bei dem kleinsten Enddurchmesser der Schraube Es hat eine im allgemeinen langgestreckte Form mit von 0,2 mm der erzielbare Regelbereich nur etwa Ecken 65, 66, die zweckmäßigerweise recktwinklig 80 Sekunden pro Tag beträgt, während bei dem 60 sind, und mit kreisbogenförmigen Ausschnitten bei größten Enddurchmesser der Schraube von 1,2 mm 67 und 68. Die Schwingungsrichrung des Schwinein Regeibereich von 235 Sekunden pro Tag oder gungssystems ist durch den Pfeil 69 angedeutet, annähernd 4 Minuten erhalten werden kann. Durch die allgemeine Form des Kompensationsele-Üblicherweise werden jedoch nur etwa 40 Sekunden mentes sind zwei Zonen 70, 71 gegeben, von denen pro Tag benötigt. 65 jede eine verhältnismäßig große Fläche bietet, wobei

Fig. 9 zeigt eine weitere Gruppe von drei Kurven, die Mittelpunkte dieser Zonen durch einen Abstand

die über der Spannung aufgetragen sind, die von getrennt sind, der einer bestimmten Amplitude oder

1,0 bis 1,6 Volt läuft. Im Ordinaten-Maßstab beträgt mittleren Amplitude (z.B. der Amplitude bei

1,3 Volt) der Scbwingungsbewegung des Magneten 14 entspricht, so daß in diesen beiden Stellungen eine maximale magnetische Kopplung mit dem freien Pol des Magneten auftritt. Dies ist mehr im einzelnen in den Fi g. 12 a, 12 b und 12 c dargestellt,

In Fig. 12b sind die Mittelpunkte der Bereiche maximaler magnetischer Kopplung bei 72 und 73 angedeutet, und wenn der Magnet 14 mit der betreffenden mittleren Amplitude schwingt, sind seine beiden Umkehrstellungen bei 74 und 75 gegeben, Bei der einen Stellung 74 trifft die Achse des Magneten 14 im wesentlichen mit dem Punkt 72 zusammen, während in der anderen Stellung 73 die Achse des Magneten im wesentlichen mit dem Punkt 73 zusammentrifft. !Infolgedessen hat in beiden Fällen die magnetische Kopplung ihre maximale Stärke.

In Fig. 12a ist ein Zustand dargestellt, bei dem der Magnet mit einer größeren Amplitude als der mittleren Amplitude schwingt, so daß er sich in der einen Richtung bis zur Stellung 76 und in der anderen Richtung bis zur Stellung 77 bewegt. Es ist offensichtlich, daß, sobald die Achse des Magneten sich über den Punkt 72 oder den Punkt 73 (Fig. 12b) hinausbewegt, das Korrekturelement 63 eine bremsende oder zurückhaltende Kraft auf den Magneten ausübt, so daß sich eine Zunahme der Rückstellkraft ergibt, sobald die Amplitude über den Mittelwert hinausgeht. Fig. 12c zeigt den Magneten 14 in seiner Mittelstellung, d. h. mit der Schwingungsamplitude Null, und man erkennt, daß bei einer kleinen Auslenkbewegung aus der Mittelstellung heraus die magnetische Wechselwirkung zwischen dem Pol des Magneten und dem Kompensationselement 73 einen Zug auf den Magneten nach außen zur Folge haben muß in Richtung auf die eine oder andere der in Fig. 12b gezeigten Stellungen, in denen die Achse des Magneten mit dem Punkt 72 oder 73 zusammentrifft.

Fig. 12b zeigt die Schwingungsamplitude, die bei einem Oszillator mit einem Isochronieelement gemäß Fig. 11 bei einer Antriebs-EMK von 1,2 Volt erzielt wurde, während Fig. 12a die abweichende Amplitude einer EMK von 1,5 Volt zeigt.

Die Fig. 13a, 13b und 13c entsprechen den Fig. 12a, 12b und 12c, zeigen jedoch die Bewegungen des Magneten 14 mit einem anders geformten Element für die isochrone Kompensation, welches mit 78 bezeichnet ist. In diesem Fall hat das Kompcnsatioinselement äußere rechtwinklige Ecken 65 und 66 wie das Element 63 (Fig. 11), an Stelle der kreibogenförmig ausgeschnittenen Teile 67 und 68 ist die Form jedoch definiert durch zwei geradlinige Teile 79, 80, die in einem Winkel von 30° zu der Längsmittellinie des Elementes 78 verlaufen.

F i g. 14 zeigt eine weitere Form des Korrekturelementes, da« mit 81 bezeichnet ist, wobei die geradlinigen Teile79 und 80 gemäß Fig. 13 ebenfalls vorhanden sind, jedoch die geraden Seiten und Ecken 65 und 66 der Elemente gemäß Fig. 12 und 13 ersetzt sind durch kreisbogenförmige Kanten 82 und 83.

Die genaue Form des Korrekturelementes kann geändert werden entsprechend dem besonderen Typ des elektromechanischen Oszillators, mit dem das Element verwendet werden soll. Die Form spielt eine wichtige Rolle bei der Wirksamkeit, mit der das Element die Sichwingungsfrequenz steuert.

Fig. IS zeigt eine Gruppe von Kurven, die den Effekt der isochronen Kompensation mit einem Korrekturelemeriit gemäß Ftg. Il und 12 bei einem elektromechanischen Oszillator der in Fig. 10 _ge. zeigten Art veranschaulichen. Die drei Kurven sind über einem Abszissenmaßstab aufgetragen, der die an den die Schwingung aufrechterhaltenden Verstärker angelegte Spannung wiedergibt, wobei die Spannung von 1,0 bis 1,6 Volt läuft. Die Einheit des Ordinaten-Maßstabes von Teilstrich zu Teilstrich ist 10 Sekunden pro Tag.

ίο Die Kurve 84 wurde ohne Isochronismuskompensation aufgenommen und zeigt einen Zeitfehler bis zu 180 Sekunden pro Tag bei einer Spannungsänderung von 1,5 auf 1,0 Volt. Die Kurve 85 wurde mit einem Korrekturelement aufgenommen, welches absichtlich viel zu nahe an dem Magneten angeordnet war (Abstand nur 0,08 mm), so daß der Oszillator stark überkompensiert war. Dies ergab eine Spannungsabhängigkeit des Fehlers in der entgegengesetzten Richtung mit einer noch steileren Kurve,

wobei die Änderung der Abweichung in der Größenordnung von 160 Sekunden pro Tag bei einer Spannungsänderung von 0,3 Volt lag. Die Kurve 86 wurde aufgenommen mit einem Korrektuirelement, das sorgfäliig optimal justiert war (Abstand vom Magneten

0 2 mm), und man erkennt sofort, daß diese Kurve dem idealen Verlauf sehr stark angenähert

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 überlappt die Polfläche des Magneten 14 die beiden Seiten des

jo Schlitzes 21 in der mittleren Ruhestellung. Wenn der Magnet während seiner Schwingungsperiode sich durch die mittlere Ruhestellung bewegt, wird er von dem einen Schenkel des Korrekturelementes 19 angezogen, und wenn die Achse des Magneten der

Mittellinie dieses Schenkels gegenübersteht, fällt der seitlich gerichtete Zug auf Null ab und baut sich in der entgegengesetzten Richtung auf, wenn der Magnet sich über den Schenkel hinaus bewegt. Die maximale Zugkraft hängt ab von der Form der zu-

sammenwirkenden magnetischen Teile. Für eine gegebene Größe und Kraft des Magneten hängen die maximale seitlich gerichtete Zugkraft und die Änderun« der Zugkraft bei der Bewegung des Magneten während seiner Schwingungsperiode von den Formen der zusammenwirkenden magnetischen Teile ab Bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 10 bis 14 ergibt sich anfänglich ein wesentlich kleinerer zeitlich gerichteter Zug, da die Überlappungsfläche zwischen der Magnetpolfläche und dem Korrekturelement 63,

so 78 bzw. 81 sich bei der Bewegung des Magneten verhältnismäßig langsam ändert und die Geschwindigkeit der Änderung der magnetischen Kopplung die seitlich gerichtete Zugkraft bestimmt. Wenn sich andererseits der Magnet über die Stellung der maximalen Überlappung hinaus bewegt, die beispielsweise in Fig. 12b dargestellt ist, ist die Geschwindigkeit der Änderung wesentlich größer, so daß die bremsende Zugkraft auf den Magneten schneller zunimmt. Infolgedessen ergeben die Ausführungsformen gemäß

F i g. 1 einerseits und gemäß F i g. 10 bis 14 andererseits sehr verschiedene Kennlinien· der isochronen Kompensation. Auch zwischen den Ausfühmngsformen gemäß F i g. 11, 13 und 14 sind Unterschiede, wenn auch von geringerer Größenordnung, vorhanden. Die Erfindung macht es möglich, eine wesentlich schärfere Kennlinie der isochronen Kompensation zu erhalten als jede der beiden bisher beschriebenen Ausführungsformen. Ausführungsformen mit

(Q

derartigen schärferen Kennlinien sind in Fig. 16 bis 18 dargestellt und werden im folgenden beschrieben.

Das in Fig. 16 dargestellte Schwingungssystem entspricht im wesentlichen dem in F i g. 1 gezeigten System mit dem oszillierenden Element 11, dem Stützelement 12, den beiden Magneten 13 und 14 mit ihren Polendflächen 15 und 16 uad dem von der Spindel 18 getragenen Rotor 17.

Ein magnetisches Element 90 für die isochrone Kompensation ist neben dem freien Ende ?,0 des Magneten 14 angeordnet. Der Magnet 14 !besteht vorteilhafterweise aus einem magnetischen Stahl, wie z. B. einem solchen, bei dem es sich um einen stark kobaltlegierten Magnetstahl mit einem Vanadiumanteil handelt. Diese Stahlsorte kann auch geschmiedet und/oder im Gesenk geformt werden, und von dieser Eigenschaft wird Gebrauch gemacht, um das Ende 87 des Magneten 14 so zu stauchen, daß die Polendflächen 88, die teilweise in vollen Linien und teilweise gestrichelt angedeutet ist, eine im wesentlichen rechteckige langgestreckte und schmale Fläche bietet. Bei einer praktischen Ausführungsform kann der Magnet 14 einen Durchmesser von 1 mm haben. Die rechteckige Polfläche 16 wird gebildet durch Abschneiden von Teilen am Ende des Magneten in einem spitzen Winkel zur Herstellung dieser Polfläche, während das Ende 87 durch Schmieden oder Pressen auf eine Breite von 0,4 mm gebracht v/ird, so daß dieses Ende gespreizt wird und eine Polfläche 88 rfit einer Höhe vun etwa 2 mm bildet. Die Polfläche 88 liegt senkrecht zur Achse des Magneten 14.

Das Element 93 zur isochronen Kompensation besteht vorteilhafterweise aus einem Streifen von Eisen-Nickel-Legierung mit hoher Permeabilität. Für einen Oszillator mit einem Magneten 14 mit den oben genannten Abmessungen kann der Streifen vorteilhafterweise eine Breite von 2 mm und eine Dicke von 0,4 mm haben. Der Streifen wird U-förmig gebogen, so daß er Arme 89 und 90 bildet, deren Endflächen 91 und 92 rechtwinklig zur Längsachse der Arme bearbeitet werden, so daß die beiden Endflächen 91 und 92 parallel zur Polfläche :87 des Magneten verlaufen. Das Element 93 wird symmetrisch bezüglich der Achse des Magneten 14 angeordnet, so daß in der Ruhestellung die Polfläche 87 der Mitte der Lücke 94 zwischen den Armen 89 und 90 gegenübersteht. Die Lücke 94 wird entsprechend der gewünschten Schwingungsamplitude der schwingenden Teile bemessen, die von der Stimmgabelzinke 11 getragen werden und in der durch den Doppelpfeil 95 angegebenen Richtung schwingen. Bei einem Oszillator mit den oben genannten Abmessungen kann die Lücke 94 etwa 0,4 bis 0,8 mm betragen. Der Spalt zwischen der Polfläche 88 und der die Endflächen 91 und 92 enthaltenden Ebene, gemessen in Richtung der Achse des Magneten 14, kann in der Größenordnung von 0,25 mm liegen. Das Element 93 wird jedoch parallel zur Achse des Magneten 14 verschiebbar angeordnet, so daß der genannte Spalt justiert werden kann, um das Ausmaß der isochronen Kompensation zu verändern und damit die optimalen Betriebsbedingungen auszuwählen.

Wenn in Betrieb die Schwingung sinmal begonnen hat, und die Polfläche 88 in der einen oder anderen Richtung den Schwingungsmtttelpunkt durchlaufen hat, wird sie durch den Arm 89 oder 90, auf den sie sich jeweils zubewegt, angezogen; diese Anziehung ist der natürlichen Rückstellkraft der Gabelzinke 11 entgegengerichtet. Die momentane Rückstellkraft, die von der Zinke 11 ausgeübt wird, nimmt mit zunehmender Entfernung der Polfläche 88 vom Schwingungsmittelpunkt zu, während die von der Polfläche 88 ausgeübte Anziehungskraft mit zunehmender Annäherung an die Polfläche 91 oder 92 zunimmt. Sobald jedoch die Polfläche 88 die Fläche 91 oder 92

ίο zu überlappen beginnt, nimmt die seitlich gerichtete magnetische Anziehungskraft schnell ab, während die von der Gabelzinke 11 erzeugte Rückstellkraft weiterhin zunimmt. Wenn ein Punkt erreicht ist, bei dem der Pol 87 der Fläche 91 oder 92 genau gegenübersteht, ist die seitlich gerichtete magnetische Anziehungskraft auf Null gefallen, und sta.t dessen wirkt auf den Magneten 14 ein axial gerichteter Zug, der auf die Wirkungsweise des Oszillators keinen Einfluß hat. Eine weitere Bewegung des Schwingungssystems in der gleichen Richtung erzeugt nun einen entgegengerichteten Effekt. Eine seitlich gerichtete magnetische Zugkraft wird ausgeübt, die die Polfiäche 88 zurück in die Stellung zieht, in der sie sich gegenüber der Fläche 91 oder 92 befindet, während die von der Zinke 11 ausgeübte Rückstellkraft weiterhin zunimmt. Infolgedessen wird die seitlich gerichtete Magnetkraft nunmehr der Rückstellkraft hinzuaddiert. Diese Bedingungen treffen zu, gleichgültig, ob sich die schwingenden Teile in der einen oder anderen Richtung bewegen. Wegen der langen, schmalen Polflächen und der Lücke zwischen den Polflächen 91 und 92 ergibt sich bei dieser Anordnung eine sehr große maximale Zugkraft und eine sehr steile Änderung der Zugkraft. Das Ausmaß der Kompensation kann leicht verändert werden durch Bewegen des Elementes 93 in Axialrichtung des Magneten 14, da eine Überkompensation genauso unerwünscht ist, wie eine Unterkompensation.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 16 liegen die Arme 89 und 90 parallel zur Achse des Magneten 14. Der gleiche Effekt kann jedoch auch erreicht werden durch Drehen des Elementes 93 um einen rechten Winkel und durch Anordnen des Elementes unterhalb oder oberhalb des Endes des Magneten 14, wobei das Ende 87 verlängert wird. Dies ist in den Fig. 17 und 18 dargestellt, dip lediglich die veränderte Form des mit 14 a bezeichneten Magneten und das Kos-rekturelement 96 zeigen, das ebenfalls, wie dargestellt. U-förmig gebogen ist. Der flache Teil

am Ende des Magneten 14 a ist länger, wie bei 97 angedeutet, und die Lücke 98 zwischen den beiden Armen 99 und 100 des Magneten 96 kann dieselbe Breite haben wie die Lücke 94. Die Justierung erfolgt durch Bewegen des Elementes 96 nach oben oder

unten, um den Spalt 101 zwischen dem Element und dem Ende 97 des Magneten zu verändern.

Der freie Pol des Magneten 13 kann für die Frequenzregulierung verwendet werden, beispielsweise mit der an Hand von F i g. 3 erläuterten Einrichtung.

Die Kenndaten der verschiedenen Typen von elektromechanischen Oszillatoren können in weitem Umfang variieren auf Grund von Unterschieden in der Rückstellkraft des oszillierenden Elementes, auf

^5 Grund verschiedener Typen und Gewichte der Magneten, verschiedener Gewichte der verschiedenen Typen von Transduktoren und anderer Faktoren. Aus der vorstehenden Beschreibung erkennt man,

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daß es durch die Erfindung möglich ist, Mittel zur

ispchronen Kompensation zu schaffen, deren Be-

^eigenschaften^ denen des betreffenden Oszillator- isochrone Komp

tvps sehr eng angepaßt ist. Es ist auch möglich, rung, falls gewünscht, auch

Mittel für die Frequenzregulierung vorzusehen, die 5 sein.

ebenfalls an die Oszillatortyps eng |f P isochrone Kompensa ion ht

itig vorgesehen

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

1. Patentansprüche:

   J. Elektromechanischen Oszillator mit einem auf elektrischem Wege zu mechanischen Schwingungen anregbaren oszillierenden Element, das ein Magnetsystem mit zwei einander gegenüberliegenden und zwischen sich einen Luftspalt bildenden Magnetpolen entgegengesetzter Polarität trägt, und mit einem Rotor mit einer gewellten magnetischen Spur, der so angeordnet ist, daß diese in dem Luftspalt zwischen den beiden Magnetpolen zu liegen kommt, und der durch die Schwingungen des oszillierenden Elementes infolge Zusammenwirkens des Magnetsystems mit der gewellten magnetischen Spur in Drehung versetzt wird, sowie mit mindestens einem magnetisch mit dem oszillierenden Element zusammenwirkenden u"d dessen Schwingungsamplitude beeinflusseridtiT Korrekturelement zur isochronen Kompensation oder zur Frequenzregulierung, das neben dem Magnetsystem angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Pole (15, 16) auf zwei Eir.zeimagneten (13, 14) liegen, die jeweils freie, entfernt von dem Lufttpalt liegende Pole (20 bzw. 87, 25) haben, und daß das oder jedes Korrekturelement (19 bzw. 90, 36) einem dieser freien Pole gegenüber angeordnet ist und mit diesem zusammenwirkt.
2. 2. Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrek*"irelement (19, 93, 96) zur isochronen Kompensation in an sich bekannter Weise so ausgebildet ist, daß die maximale magnetische Koppelung zwischen ihm und dem freien Pol des zugehörigen Magneten (14) an zwei beiderseits der Ruhelage im Schwingungstveg des Magneten liegenden Punkten auftritt.
3. 3. Oszillator nach Anspruch 2 in an sich bekannter Weise, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturelement zur isochronen Kompensation die Form einer flachen, länglichen Platte (19) aufweist, die zur Bildung von zwei Schenkeln getchlitzt und gegenüber dem zugeordneten freien Pol (20) so angeordnet ist, daß sie in einer Ebene parallel zum Schwingungsweg des oszillierenden Elementes liegt und die Schenkel der Platte im wesentlichen senkrecht zum Schwingungsweg und tymmelrisch zur Ruhelage des freien Pols liegen (Fig. 1).
4. 4. Oszillator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Platte (19) von dem zugeordneten freien Pol (20) weg und zu diesem hin und/oder in Richtung der Schenkel einstellbar ist
5. 5 Oszillator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturelement zur isochronen Kompensation eine längliche Platte (63, 78) i.st. die in einer Ebene parallel zum Schwingungsweg (69) liegt und in ihrer Längsabmessung im wesentlichen parallel zum Schwingungsweg orientiert ist, und daß die Platte (63, 78) einen schmalen Mittelabschnitt und zwei breitere Abschnitte aufweist, die auf beiden Seiten des Mittelabsi-hnitUs unter Abstand angeordnet sind (Fig Il bzw. 13).
6. 6. Oszillnlor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Pol (87) eines der Magneten (14) eine lange schmale, im wesentlichen rechteckige Polfläche hat, daß die PoI-

   fläche (88) in einer Ebene parallel zum Schwinliiungsweg und senkrecht zu der Achse des Magneten sowie mit ihrer Jüngeren Abmessung im wesentlichen senkrecht zum Schwingungsweg (27) liegt, und daß das Korrekturelement (93) zur isochronen Kompensation zwei der Polfläche ähnliche rechteckige Flächen (91, 92) hat, die beidseitig von der initiieren Ruhelage des Magneten unter Abstand angeordnet sind (Fig. 16).
7. 7. Oszillator nach Anspruch 2 in an sich bekannter Weise, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Pol eines der Magneten (14 ä) eine längliche, schmale im wesentlichen rechteckige Polfläche (97) bildet, die in einer Ebene parallel zu der Achse des Magneten und senkrecht zu dem Schwingungsweg liegt, daß die Polfläche mit ihrer längeren Abmessung parallel zu J-r Achse des Magneten liegt, und daß das Korrekturelement (96) zwei der Polfläche ähnliche reckteckige Flächen hat, die auf beiden Seiten der mittleren Ruhelage der Polfläche unter Abstand angeordnet sind (Fig. 17 und 18).
8. 8. Oszillator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein magnetisches Element (36) für die Frequenzregulierung neben dem freien Pol (25) wenigstens eines der Magneten (13), das für die Änderung der Rückstellkraft des oszillierenden Elementes während dessen gesamten Schwingungszyklus vorgesehen und in einer Richtung parallel zu der Achse des ihm zugeordneten Magneten einstellbar ist (Fig. 3 und 10).
9. 9. Oszillator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Element (36) für die Frequenzregulierung eine Schraube mit einem kegelstumpfförmigen Ende (38) ist, das dem Magneten (13) zugewenciet ist (Fig. 3).
10. 10. Oszillator nach Anspnjch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturelement (19) dem einen Magneten (14) und das magnetische Element (36) für die Frequenzregulierung dem anderen Magneten (13) zugeordnet ist (F i g. 3).